JP2007278401A - オイルリング用線材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的は、小断面の２ピース型オイルリング用線材の製造方法において、オイルリングとしての性能を劣化することなく工数の低減を可能とする、オイルリング用線材の製造方法を提供することである。
【解決手段】 本発明は、複数の貫通孔を線材の長手方向に具備する断面の外接円径が１０ｍｍ以下の断面が略Ｈ型の２ピース型オイルリング用線材の製造方法であって、前記オイルリング用線材のオイルリングの内周面に相当する面からレーザによって所定寸法の貫通孔を穿孔する穿孔工程と、次いで前記オイルリング用線材のオイルリングの外周面に相当する面にブラスト処理を行なう工程を有するオイルリング用線材の製造方法である。
【選択図】 図３

Description

本発明は、複数の貫通孔を線材の長手方向に具備するオイルリング用線材の製造方法に関するものである。

２ピース型オイルリングに用いられる所定寸法の複数の貫通孔を線材の長手方向に具備するオイルリング用線材の製造において、貫通孔を形成する方法としてレーザによる穿孔方法が提案されている。
この２ピース型オイルリングは、断面が略Ｈ型のオイルリング用線材をＣ字形に曲げ成形されたリングと１本のコイルエキスパンダからなり、リングの内周に配置されるコイルエキスパンダの拡張力により、リングの外周をシリンダ内壁に適当な圧力で押し付ける構成のものである。

たとえば特許文献１には、２ピース型オイルリングの半径方向に連絡する貫通孔をレーザビーム加工により形成することにより、２ピース型オイルリングのクラックやバリ等の形状不良が発生しないという特性を改善した提案がなされている。
特許文献１では、リング成形前の線材状態で孔あけする場合と、リング成形後に孔あけする場合の２つからなる。いずれもパンチ加工を用いないのでリングにクラックやバリが発生しないことが特徴となっている。
特許文献２には、ＹＡＧレーザを含む高熱エネルギー密度加熱法を用い加熱し、アシストガスに酸素や空気を用いることが開示されている。
特開平３−２６０４７３号公報 特開平９−１５９０２５号公報

上述した特許文献１あるいは２に開示される２ピース型オイルリングの製造方法は、穿孔のための工数削減の点では有利であるものの、オイルリング用線材の表面にレーザ加工により貫通孔を穿孔時に、レーザの出射側の貫通孔の周囲に生じた凝固残留物（ドロス）が付着するという問題があった。ドロスが残留すると、エンジン使用中に、ドロスの脱落により、エンジン潤滑油中に金属の塊が混入し、シリンダ壁面に損傷を与える危険性がある。
また、オイルリングの内周面にドロス等の異物が存在すると、オイルリングに組み合わされるコイルエキスパンダの動きを妨げ、エンジンの性能を劣化する可能性がある。
特許文献２に開示させる製造方法では、貫通孔穿孔時に生じたドロスを出射側から再加熱溶融して吹き飛ばすことも開示されている。その他のドロス対策については、擦過（研削、切削、ハツリ）によるインラインでのドロス除去法の有効性が記述されている。しかし、これらの方法は、精度の高い工具の調整が必要であった。

本発明の目的は、上述した問題に鑑み、小断面の２ピース型オイルリング用線材の製造方法において、オイルリングとしての性能を劣化することなく工数の低減を可能とする、オイルリング用線材の製造方法を提供することである。

本発明者は、オイルリング用線材のオイルリングの内周面に相当する面からのレーザ穿孔と、外周面に相当する面に所定のブラスト処理を行なう工程を採用することで、オイルリング用線材へのドロスの付着を大きく低減できることを見いだし本発明に到達した。

すなわち本発明は、複数の貫通孔を線材の長手方向に具備する断面の外接円径が１０ｍｍ以下の断面が略Ｈ型の２ピース型オイルリング用線材の製造方法であって、前記オイルリング用線材のオイルリングの内周面に相当する面からレーザによって所定寸法の貫通孔を穿孔する穿孔工程と、次いで前記オイルリング用線材のオイルリングの外周面に相当する面にブラスト処理を行なう工程を有するオイルリング用線材の製造方法である。

本発明によれば、断面が略Ｈ型の２ピース型オイルリング等の小断面のオイルリング用線材の品質向上、生産性の向上にとって欠くことのできない重要技術となる。

本発明の重要な特徴について具体的に説明する。
まず、オイルリング用線材のオイルリングの内周面に相当する面からレーザによって所定寸法の貫通孔を穿孔する穿孔工程を設ける。オイルリング用線材のオイルリングの内周面に相当する面からレーザによって貫通孔を穿孔する理由は、２ピース型オイルリングでは、オイルリングの内周面にコイルエキスパンダが挿入され、コイルエキスパンダとオイルリングの摺動を阻害しないため、オイルリング用線材のオイルリングの内周面に相当する面を平滑にする必要がある。本発明は、オイルリング用線材のオイルリングの内周面に相当する面からレーザによって所定寸法の貫通孔を穿孔することにより、オイルリング用線材の内周面に相当する面にドロスの発生がなく、コイルエキスパンダを挿入する面として最適な面を得ることができる。
通常のオイルリング用線材は押出し加工や圧延加工で製造されるため、オイルリングの内周面に相当する面は加工後の表面状態で使用可能である。

次に、オイルリング用線材のオイルリングの外周面に相当する面にブラスト処理を行なう工程を設ける。オイルリングの外周面の相当する面は、シリンダ内壁を上下に摺動して、シリンダ内壁の余剰の潤滑油を掻き落として貫通孔から排出するための流路の役割を有するため、オイルリングの外周面に相当する面に発生したドロスは、脱落することなく完全に溶融凝固してオイルリングに付着していれば極端な影響はない。
本発明は、ブラスト処理を行なうことにより、脱落しそうなドロスを完全に除去することが可能である。ブラスト処理では、オイルリングの外周面の影響を最小限に抑えるレベルにオイルリング用線材のオイルリングの外周面に相当する面を平滑にする必要がある。
また、ブラスト処理は、オイルリング用線材にレーザで貫通孔を形成する際に発生し付着するスパッタの除去にも有効である。

本発明のオイルリング用線材の製造方法では、オイルリング用線材のオイルリングの外周面に相当する面にブラスト処理する以外に、スパッタの付着を除去するといった目的でオイルリングの内周面に相当する面にもさらにブラスト処理してもよい。この場合は、ブラスト処理により形成される粗さをコイルエキスパンダの動作をできるだけ阻害しない範囲にとどめることが好ましい。
ブラスト処理に使用する粒は、ジルコニアやアルミナ粒子を用いることができる。また、鋼球、スチールグリットも使用可能である。また、これらを混合して使用することも可能である。

本発明において断面の外接円径が１０ｍｍ以下の断面が略Ｈ型の線材に限定したのは、１０ｍｍ以上もの大きさを有する線材の加工では、一般の機械加工に対し加工生産性に関しての優位性を維持できないためである。
オイルリングは、シリンダ内壁面を往復運動することによって、シリンダ内壁面に適量の潤滑油膜をつくる。即ちピストンが燃焼部に近づく時には、下側のレール部で内壁面の潤滑油を掻き落とし、ウェブ部の貫通孔から排出する。逆にピストンが燃焼部から遠ざかる時には、上側と下側のレール部により余分な潤滑油を掻き落とす。したがって、２箇所のレール部をつなげる部分が必要であり、断面形状は略Ｈ型形状を採る。

本発明のオイルリング用線材をオイルリングに適用する場合は、例えば、図１、２に示すような形状とする。このとき、代表的な寸法としては、ウェブ部の厚さ１が０．７ｍｍ以下、ウェブ部に形成する貫通孔の幅２が０．１〜１．２ｍｍ、貫通孔の長さ３が０．１〜５．０ｍｍ、貫通孔のピッチ４が１〜１０ｍｍと極微小な寸法とする。
また、２箇所あるレールの内側間の寸法５は、潤滑油の掻き落とし量を安定化するために寸法が２ｍｍ以下へと縮小している。貫通孔の幅方向の寸法も１．２ｍｍ以下さらには０．４ｍｍ以下まで狭まっている。

本発明は、オイルリング用線材の貫通孔を形成する面へ油を塗布する油塗布工程を設けることが好ましい。油塗布は、スパッタを激減させる効果がある。その効果については飛散した金属溶滴が金属面上に着地する時、金属表面と溶滴とが直接接触するのを抑制し、溶着の発生を防ぐことによるものと考えられる。
また、本発明は、小径の孔を穿孔する予備穿孔工程を設けることが好ましい。穿孔工程は、小径であることから、高エネルギーを導入する必要がなくなり、スパッタの抑制に効果がある。
次に、所定寸法の孔を形成する仕上げ穿孔工程を設けることが好ましい。これにより、予備穿孔工程で形成した孔は拡張されるため、油塗布の効果により貫通孔近傍、即ち実質的な拡張部に限定的に存在していたスパッタの発生部は加工除去される。

被加工物は図１に示す寸法で、材質はＪＩＳ Ｇ４３０３で規定されるＳＵＳ４４０Ｂ相当の圧延後の材料を使用した。加工条件は、使用レーザとして出力６ｋＷのＹＡＧパルスレーザを用いた。オイルリング用線材のオイルリングの内周面に相当する面からレーザによって所定寸法の貫通孔を穿孔した。油の塗布は、オイルリング用線材の穿孔面にはけにより塗布を行なった。油は冷間圧延用圧延油（粘度２０ｃＳｔ／４０℃）を用いた。オイルリング用線材に穿孔する孔の大きさは、貫通孔の幅２を０．５ｍｍ、貫通孔の長さ３を１．０ｍｍ、貫通孔のピッチ４を１０ｍｍ、ウェブ厚さ１を０．６ｍｍ、レール間の内側寸法５を１．７ｍｍ、外接円径を３．６５ｍｍとした。予備穿孔ビーム径はφ０．３ｍｍとし、仕上げ穿孔ビーム径をφ０．６ｍｍとした。予備穿孔と仕上げ穿孔はパスを分けて実施した。線材の送り速度は１２ｍ／分で送った。

次いで、オイルリング用線材のオイルリングの外周面に相当する面にブラスト処理を行なった。ブラスト吐出用のノズル径はφ８．３ｍｍとし、該ノズル先端と被加工物間の距離（スタンドオフ量）は３５ｍｍとした。ブラスト処理に用いた粒はジルコニアを用い、吐出圧力０．３ＭＰａで処理を行なった。
レーザによる穿孔加工後ブラスト処理を行なった後にドロスの付着の確認を走査型電子顕微鏡にて行なった。

本発明の実施例の一例を図３に示す。図３より、オイルリング用線材のオイルリングの外周面に相当する面の全長にわたって形成された貫通孔の周囲には、脱落しそうなドロスを完全に除去していることが確認でき、オイルリング用線材として最適の線材を得ることができた。

本発明の一例を示す構成図である。 図１の貫通孔部を示す平面図である。 本発明の一例を示す走査型電子顕微鏡写真である。

符号の説明

１．ウェブの厚さ、２．貫通孔の幅、３．貫通孔の長さ、４．貫通孔のピッチ、５．レール間の内側寸法、６．レール部、７．貫通孔

Claims (1)

1. 複数の貫通孔を線材の長手方向に具備する断面の外接円径が１０ｍｍ以下の断面が略Ｈ型の２ピース型オイルリング用線材の製造方法であって、前記オイルリング用線材のオイルリングの内周面に相当する面からレーザによって所定寸法の貫通孔を穿孔する穿孔工程と、次いで前記オイルリング用線材のオイルリングの外周面に相当する面にブラスト処理を行なう工程を有することを特徴とするオイルリング用線材の製造方法。