JP2004508960A - フィレットローリング加工ローラケージ - Google Patents

Abstract

ジャーナルのフィレットをディープローリングするためのフィレットローリング工具（６２）が提供される。工具は、キャビティ（７５）を有するハウジング組立体（７４）を含む。環状溝（８２）を有するバックアップローラ（８０）がキャビティ内に配置され、ハウジング組立体によって回転可能に支持される。加工ローラ（８８）が、ジャーナルのフィレットをディープローリングするために環状キャビティに受け入れられる。少なくとも一つのケージ（９０）が、ポリマー材料から構成され、加工ローラを受け入れる円弧状凹部を有する。ケージは、円弧状凹部（１０４）の一部を画定する外壁（１０６）を含む。好ましくは、ポリマーは高密度ポリエチレンのような熱可塑性である。最も好ましくは、ポリマーは、超高分子量ポリエチレンである。本願発明のポリマーは、ブロンズに対して優れている延性、衝撃強さ及び耐摩耗性を有する。したがって、本願発明のポリマーケージは、フィレットローリング工程の横力のもとで、ブロンズのように容易に破損しない。

Description

【０００１】
（発明の背景）
本願発明はジャーナルのフィレット（隅肉）をディープローリングするためのフィレットローリング工具に関し、より詳細には、本願発明はフィレットローリング工具のための改良された加工ローラケージに関する。
【０００２】
ディープローリングは、エンジンクランクシャフトのような部材のジャーナルのフィレットを強化するために長年利用されてきた。フィレットは、機械的に加工され、フィレットを強化してフィレットの領域の応力を軽減するために、ローリング工具によって可塑的に変形される。一般的に、一対の対向する加工工具が、ジャーナルのフィレットをローリングするために利用される。１つの工具は一対のローラを含み、少なくとも一つの加工ローラを含む上部の工具がジャーナルのフィレットを係合してフィレットエリアを機械的に加工するために利用されると共に、ジャーナルの下側の部分を支持する。上下の加工工具は、油圧シリンダを用いてお互いの方へ動かされ、ジャーナルのフィレットの領域に圧力を加える。クランクシャフトのようなワークピースは、ジャーナルのフィレットをローリングするためにその軸に沿って駆動される。加工ローラは、ディープローリング工程の間、数千ポンドの力を受ける。
【０００３】
加工ローラは、加工ローラを保持するケージによって、上部加工工具に支持される。ケージは、内側と外側の壁により画定され、加工ローラを受け入れる円弧状凹部を有する。加工ローラは、クランクシャフトの許容差を補償するために横に移動（フロート）することができる。少なくともこの数十年間、ケージはブロンズ（青銅）から構成されていた。ディープフィレットローリング工程中に、ケージの円弧状凹部内の加工ローラの横への運動によって、ケージの外壁が破損してケージの交換を必要とすることがある。その結果、上部加工工具が取り外されてケージが交換されるように、クランクシャフトの製造は中断されなければならない。したがって、ケージ内の加工ローラの横方向の運動中に破損しない改良されたケージを提供することが望ましい。
【０００４】
（発明の開示及び利点）
本願発明は、ジャーナルのフィレットをディープローリングするためのフィレットローリング工具を提供する。工具は、キャビティを有するハウジング組立体を含む。環状溝を有するバックアップローラが、キャビティ内に配置され、ハウジング組立体によって回転可能に支持される。加工ローラが、ジャーナルのフィレットをディープローリングするのために環状のキャビティ内に受け入れられる。少なくとも一つのケージが、ポリマー材料から構成され、加工ローラを受け入れる円弧状凹部を有する。ケージは、円弧状凹部の一部を画定する外壁を含む。好ましくは、ポリマーは高密度ポリエチレンのような熱可塑性材料である。最も好ましくは、ポリマーは超高分子量ポリエチレンである。本願発明のポリマーは、ブロンズより優れた延性、衝撃強さ及び耐摩耗性を有する。したがって、本願発明のポリマーケージは、フィレットローリング工程の横力のもとでブロンズほど容易に砕けない。
【０００５】
本願発明の他の利点は、あとに続く詳細な説明を参照し、添付の図面と関連して考慮されることにより、理解されることができる。
【０００６】
（好適実施例の詳細な説明）
クランクシャフト１２のようなワークピースのフィレット（隅肉）をディープローリングするためのフィレットローリング組立体１０が、図１に示される。クランクシャフト１２は、駆動モータ１４及び心押し台１６を有する主軸台によって、フィレットローリング組立体１０内に支持される。駆動モータ１４は、ジャーナルのフィレット部をディープローリングするために軸Ａを中心としてクランクシャフトを駆動する。クランクシャフト１２は、軸Ａから間隔を置いて配置されるメインジャーナル１８及びピンジャーナル２０を含む。
【０００７】
図１及び２を参照すると、フィレットローリング組立体１０はジョー組立体２６を含み、ジョー組立体２６はクレビス（Ｕリンク）３６によってピボット結合される上部ジョー（顎部、ナックル）２８及び下部ジョー３０を有する。油圧（ハイドロリック）アクチュエータ３４が上部ジョー２８及び下部ジョー３０の端部の間に配置され、ジョー組立体２６の対向する端部を一緒に閉じてジャーナルのフィレット部をディープローリングする。クランクシャフト１２がフィレットローリング組立体１０から負荷をかけられたとき及び無負荷であるとき、クランクシャフト１２の方へ及びクランクシャフト１２から離れてジョー組立体２６を移動するために、ジョー組立体２６は、上部支持体３８、３９によってフィレットローリング組立体１０内につるされる。ジョー組立体２６の下部ジョー３０は、リンク機構４２によってフィレットローリング組立体１０にピボット結合され、リンク機構４２はジョー組立体２６の横方向の運動を制限するために利用される。クランクシャフト１２が軸Ａを中心に駆動されると、ジョー組立体２６は軸Ａのまわりを旋回し、ジャーナルのフィレットをディープローリングする。
【０００８】
上部２８及び下部３０のジョーは、それぞれ上部５０及び下部５２の加工工具を含む。下部工具５２は、図３に示すように、係合（連動）してクランクシャフトのジャーナルの軸受面６０を支持する一対の支持ローラ６６を含む。各ジャーナルは、一般的に肩６４と、肩６４と軸受面６０の間に配置されたフィレット６２と、を含む。メインジャーナル１８は、エンジンブロック内に受け入れられ、エンジン内での軸Ａを中心とする回転のためにクランクシャフト１２を支持する。連接棒（コネクティングロッド）が、ピストンからの力を伝達するためにピンジャーナル２０に固定され、クランクシャフト１２をエンジン内で軸Ａを中心に回転する。クランクシャフト１２は、一般的に鉄の鋳物であって、フィレット６２の領域に応力集中がある。フィレット６２をディープローリングすることは、クランクシャフト１２が通常のエンジン作動の間に破損しないように、フィレット６２の領域における応力を軽減する。
【０００９】
上部工具５０は、キャビティ７５を有するハウジング７４を含む。バックアップローラ８０は、キャビティ７５内に受け入れられてシャフト７６に支持され、シャフト７６はそのまわりに配置されたニードル軸受（ベアリング）７８を有する。側板８４は、キャビティ７５内にバックアップローラ８０を保持するためにハウジング７４に固定される。バックアップローラ８０は、ディープローリング工程の間の負荷を支持するために加工ローラ８８を受け入れる環状溝８２を含む。図に示される上部工具５０では、ジャーナルの２つのフィレット６２をローリングするための２つの加工ローラ８８が示される。１つのローリングすべきフィレット６２のみを有するジャーナルに対しては、バックアップローラ８０は、単一の加工ローラ８８を受け入れるための１つの環状溝８２を有する必要があるだけである。
【００１０】
図４に最もよく示されるように、一対の対向するケージ９０が、加工ローラ８８受け入れ、バックアップローラ８０と関連して加工ローラ８８の位置決めをする。ケージ９０は、調整可能なケージ保持器９２によって、ハウジング７４に固定される。ケージ保持器９２は、ハウジング７４の底部に沿ってケージ保持器９２を調整するための調整ねじ９６を含む。一旦ケージ保持器９２及びケージ９０の位置が望ましい場所に配置されると、ファスナ９４がケージ保持器９２をハウジング７４に固定する。ファスナ９４は、ケージ保持器９２の開口９３内に受け入れられる。調整ナット９８が、調整ねじ９６と協同してケージ保持器９２の位置決めをする。
【００１１】
図５を参照すると、ケージ９０はチャネル１００を含み、チャネル１００はケージ保持器９２から延在するガイド１０２によって受け入れられる。ケージ９０は、加工ローラ８８を受け入れる環状の凹部１０４を含む。環状凹部１０４は、図６Ｃ及び６Ｄに最もよく示される。ケージ９０は、環状凹部１０４を画定する内壁１０５及び外壁１０６を含む。上記のように、クランクシャフト１２は、ディープローリング工程の間、クランクシャフトの許容差及びフィレットローリング機械１０の遊びによって、軸Ａに沿って横に移動する。この横方向の運動は、ブロンズのケージを利用する従来技術のデザインでは、外壁１０６の破損の原因となった。ブロンズケージは、数十年間利用されてきた。本願発明は、外壁１０６の破損を防ぐためにポリマーのケージ９０を利用する。好ましくは、高密度ポリエチレンのような熱可塑性材料が利用される。さらに好ましくは、超高分子量ポリエチレンのような熱可塑性材料が利用される。このような超高分子量ポリエチレン材料の１つは、メイン州サコのガーランド製造会社によって、商品名ＧＡＲ−ＤＵＲで販売される。超高分子量ポリエチレンは、ブロンズに対して優れた延性、衝撃強さ及び耐摩耗性を提供する。さらに、超高分子量ポリエチレン材料は、より低い摩擦係数及び増大された摩耗抵抗を有する。本願発明のポリマーケージを利用することによって、ケージの破損は避けられ、増大されたフィレットローリング機械のランタイム及び生産性が認められるだろう。ＧＡＲ−ＤＵＲのような超高分子量ポリエチレンは、潤滑流体を利用するきびしい環境において必要とされる化学的安定性をも提供する。
【００１２】
本願発明は例示する方法で記載され、用いられた用語は限定よりむしろ説明の語の性質を帯びることを意図されていると理解される。明らかに、本願発明の多くの修正および変更は、上記の教示を考慮して可能である。したがって、添付の特許請求の範囲の範囲内において、詳細に記載されたのと別な方法で本願発明が実施され得ることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、フィレットローリング機械の上面図である。
【図２】
図２は、フィレットローリング機械の側面図である。
【図３】
図３は、ジャーナルのフィレットをディープローリングする際に利用されるフィレットローリング工具の断面図である。
【図４】
図４は、上部フィレットローリング工具の側面図である。
【図５】
図５は、図４の上部フィレットローリング工具の底面図である。
【図６】
図６Ａは、図５の線６Ａ−６Ａに沿ったケージの断面図である。
図６Ｂは、図６Ａに示されるケージの、線６Ｂ−６Ｂに沿った断面図である。
図６Ｃは、図６Ａに示されるケージの、線６Ｃ−６Ｃに沿った断面図である。
図６Ｄは、図６Ａに示されるケージの、線６Ｄ−６Ｄに沿った断面図である。

Claims (14)

1. ジャーナルのフィレットをディープローリングするためのフィレットローリング工具であって、
   キャビティを有するハウジング組立体と、
   環状溝を有するバックアップローラであって、前記キャビティ内に配置され、前記ハウジング組立体によって回転可能に支持される前記バックアップローラと、
   ジャーナルのフィレットをディープローリングするために、前記環状溝に受け入れられる加工ローラと、
   前記加工ローラを受け入れる円弧状凹部を有する少なくとも１つのケージであって、前記円弧状凹部の一部を画定する外壁を含み、ポリマーから構成される前記ケージと、
   を含むフィレットローリング工具。
2. 前記ポリマーが熱可塑性材料である請求項１に記載のフィレットローリング工具。
3. 前記熱可塑性材料が高密度ポリエチレンである請求項２に記載のフィレットローリング工具。
4. 前記熱可塑性材料が超高分子量ポリエチレンである請求項２に記載のフィレットローリング工具。
5. 前記ポリマーがブロンズの延性より大きい延性を含む請求項１に記載のフィレットローリング工具。
6. 前記ポリマーがブロンズの衝撃強さより大きい衝撃強さを含む請求項１に記載のフィレットローリング工具。
7. 前記ポリマーがブロンズの耐摩耗性より大きい耐摩耗性を含む請求項１に記載のフィレットローリング工具。
8. ジャーナルのフィレットをディープローリングする際に利用されるフィレットローリング工具のための加工ローラケージであって、
   少なくとも部分的に加工ローラを受け入れるための円弧状凹部を画定する間隔を置いて配置された内壁及び外壁を有するポリマー構造を含む加工ローラケージ。
9. 前記ポリマーが熱可塑性材料である請求項８に記載のフィレットローリング工具。
10. 前記熱可塑性材料が高密度ポリエチレンである請求項９に記載のフィレットローリング工具。
11. 前記熱可塑性材料が超高分子量ポリエチレンである請求項９に記載のフィレットローリング工具。
12. 前記ポリマーがブロンズの延性より大きい延性を含む請求項８に記載のフィレットローリング工具。
13. 前記ポリマーがブロンズの衝撃強さより大きい衝撃強さを含む請求項８に記載のフィレットローリング工具。
14. 前記ポリマーがブロンズの耐摩耗性より大きい耐摩耗性を含む請求項８に記載のフィレットローリング工具。