JP4417961B2 - スプリット・ピン・クランクシャフト製造のためのディープローリング加工用ローラヘッド - Google Patents

Description

本発明は、スプリット・ピン・クランクシャフトにおける隣合う２つのクランクピン外周部の半径部又は切欠部を二つの加工ローラを用いてディープローリング加工するディープローリング加工用ローラヘッドであって、二つのハウジングを備え、各加工ローラがクランクシャフトをその回転軸線回りで回転させつつ二つの半径部又は切欠部の一方に押圧力下で押圧し、ハウジングが異なるクランクピンのリフト運動に追従すると共に互いに対面する内面部に当接し、各加工ローラが軸線方向及び径方向に回転可能なように各ハウジングの内部に取付けられたガイドローラに支持されるディープローリング加工用ローラヘッドに関する。

スプリット・ピン・クランクシャフト（split pin crankshaft）とは、英語から由来する概念であり、当業者には公知である。これは、シリンダが例えばＶ字状に配置された多気筒内燃機関（つまりＶ型機関）のために用いられ、所定角度でオフセットされた互いに隣接するクランクピンを有するクランクシャフトを指している。

上記タイプのクランクシャフトの外周半径部又は切欠部をディープローリング加工により成形するためのディープローリング工具は例えば特許文献１や特許文献２の明細書に記載されている。

これら公知のディープローリング工具は互いに独立した２つのハウジングを有し、各ハウジングには加工ローラが回転可能に取付けられると共に、これら加工ローラは押圧力によりスプリット・ピン・クランクシャフトのクランクピンの隣接する半径部又は切欠部の一方に押圧される。同時にクランクシャフトは回転軸線回りで回転し、ハウジングは互いに独立してスプリット・ピン・クランクシャフトのクランクピンの異なるリフト運動に追従する。これと共に、ハウジングは、ハウジングの平坦な内面部間に支持体が設けられた状態で互いに平坦な内面部に当接する。このような支持構成をとる理由は、押圧力により加工ローラからディープローリング加工用ローラヘッドのハウジングに伝わる反力を吸収する必要性から生じる。上記特許文献１においては上記支持体はテフロン（登録商標）、ナイロン、摺動性が良く磨耗の少ないその他のプラスチック材料から成る環状且つ平坦な一対の支持板から成っており、また、上記特許文献２においては支持体はケージを有する環状の圧力受止用ユニットより構成され、同ユニットは工具ハウジング間に配置されている。環状圧力受止用ユニットは、ディープローリング加工用ローラヘッドのハウジングが機関用クランクシャフトの軸線回りで互いに対して回転している間、又は機関用クランクシャフトが工具ハウジングの下方で回転している間に、両工具ハウジングを平行に鉛直平面上に維持している。これに際しては、前記の環状圧力受止用ユニットには、外へ傾いて対向している加工ローラによってディープローリング加工中に発生せしめられた相互に対向した方向に作用する横圧力が環状圧力受止用ユニットにより吸収され且つ解消されることが非常に重要である。

しかしながら、加工ローラは半径部又は切欠部を区切るクランクアームによりクランクシャフトの軸線方向において拘束されるので、ディープローリング加工用ローラヘッドのハウジングの上方領域、即ちクランクシャフトから離れた領域で反作用が生じ、この領域は押圧力により分離する傾向にある。これにより、ディープローリング加工の制御が不可能となり満足な加工結果は得られないという欠陥がある。

上記理由から、ディープローリング加工用ローラヘッドが構成部分の一つであるディープローリング装置において、ディープローリング加工用ローラヘッドにおける分離を抑制する目的でクランプ構成を設けることが既に行われている。この対策は例えば特許文献２（第２欄の第４〜１５行、第８欄の第１８〜２１行、図４Ｃ）に記載されている。

しかし、ハウジングの分離現象に対するこれら周知の対策は、その構造上、分離の起こる位置から余りにも遠くで実施されるため、効果的な分離防止対策とはいえないのが実情である。また、クランクシャフトの軸線方向におけるディープローリング装置の自然弾性によりクランプによる強化対策の効果はごく限られている。

米国特許５５７５１６７号明細書（US5,575,167） 欧州特許０６６１１３７号明細書（EP0661137B1）

従って本発明の目的は簡単な構造で安全に運転ができると共に安価なディープローラヘッド用ハウジングの支持構造を提供することにある。

本発明は、従来技術の上記問題を解決するものであって、ハウジングの内面部にはクランクシャフトの回転軸線の両側にであってこの回転軸線から径方向に所定距離だけ離れて延長部がそれぞれ設けられ、これら延長部は押圧力の方向において加工ローラとディープローリング加工される半径部又は切欠部との接触点よりも下方まで延びており、支持体は上記ハウジングの一方の内面部及び延長部に永続的に連結された摺動面として形成される、ディープローリング加工用ローラヘッドを提供する。

本発明は、このように構成されているので、押圧力の方向から見れば、ディープローリング加工用ローラヘッドの両ハウジングは加工ローラとクランクシャフトとの接触点よりも下方に位置する領域で更なる支持を受けているため、ディープローリング加工用ローラヘッドのハウジングの上部において押圧力の作用により起こる分離を効果的に抑制することが可能となる。また、本発明の更なる実施形態によれば、ハウジング支持部を押圧力の方向において更にクランクシャフト回転軸線の高さまで、また構造上可能であればそれを超えたところまで延ばすことが効果的である。

また、本発明の構成では、加工ローラがクランクシャフトに作用する箇所よりも下方に支持力が加わるので、この部分において支持面に広範囲な開放部を設けることさえ可能となる。この場合、前記開放部が円状輪郭をなしクランクシャフトの主回転軸に対して同心に円状をなすように設けることが好ましい。

本発明の場合にも、前記支持面には摺動性の良好な材料が使用され、このような材料としてはナイロン、テフロン（登録商標）、炭素系材料（特に黒鉛を含有するもの）等が挙げられ、また、これら材料を含有する材料でもよい。

また、ディープローリング加工用ローラヘッドのハウジング内面部を鉄鋼から形成すると共に、支持面の材料として真鍮を用いても良い。真鍮は公知のように鉄鋼よりも優れた摺動性を有している。支持面を両ハウジングの一方の内面部に取り付けるのに、ネジによる連結が用いられるが、ピンが用いられてもよいし、支持面を両ハウジングの一方の内面部に接着してもよい。

さらに、ディープローリング工具の対面するハウジングの内面部に向いている真鍮製支持面の表面に潤滑溝の形態の凹部が設けられる。内面部が真鍮面に連結されるハウジングの側正面に口部が設けられ、この口部を介して支持面の外面の凹部にグリース、潤滑油、黒鉛等の付加的な潤滑剤を供給することができる。

また、ハウジング内で加工ローラを支持するガイドローラの支承を改良するために、従来技術で設けられていた軸受に加えて、針状ラジアル軸受の形態のラジアル軸受が設けられる。

以下、実施例を通じて本発明について詳細に説明する。
添付の図面はそれぞれ本発明の一実施例を縮小して示す。

ディープローリング加工用ローラヘッド１は、クランクシャフト５のスプリット・ピン型クランクピン４の切欠部２，３をディープローリング加工により成形するためのものであり、２つのハウジング６，７を有する。これらハウジングの内面部８，９は向かい合わせられている。切欠部２，３のディープローリング加工による成形は加工ローラ１０，１１を用いて行われ、これら加工ローラ１０，１１はディープローリング装置１３によってローラヘッド１のハウジング６，７に加えられる押圧力１２により動作する。クランクシャフト５は、ディープローリング加工中に、図１及び図３の紙面に対して垂直に延びる主回転軸線１５回りで矢印１４の示す方向に回転する。図１〜３はこの工程を簡略化及び概略化された態様で示している。

加工ローラ１０，１１はガイドローラ１６，１７に当接しており、各ガイドローラ１６，１７はハウジング６又は７内にラジアル軸受１８，１９及びアキシャル軸受２０〜２３により回転可能に支承されている。

ハウジング６，７の向かい合った内面部８，９間には、支持体を構成する支持板２４が設けられており、この支持板２４は図１に断面線で示されている。回転軸線１５の両側であってこの回転軸線１５から径方向に距離２５だけ離れて両内面部８，９が延長部２６，２７によって延ばされており、これら延長部２６，２７は押圧力１２の方向から見て回転軸線１５の下方まで鉛直に延びている。支持板２４は、延長部２６，２７と同様な輪郭を有しているが、加工ローラ１０，１１より上部において円弧２８状に切除されている。本ケースでは、回転軸線１５が円弧２８の中心となっている。なお、内面部８及び９は共に図１及び図３に示されているような構成、すなわちそれぞれ延長部２６又は２７を備えたになっている。

支持板２４は例えばネジ２９またはピン等、適切な手段によりハウジング６の内面部８に取付けられている。また、支持板２４の上方において、ハウジング７の内面部９と対面して、支持板２４には溝状の凹部３０を備え、これら凹部３０はハウジング７の前面３２に設けられた部分３１において外に通じる。ディープローリング装置１３の外部から口部３１を通じて溝状の凹部３０に潤滑剤を供給することができる。また、完璧を期するために、ディープローリング加工用ローラヘッド１の下方に、ディープローリング加工中にクランクシャフト５を支持するための支持ローラヘッド３３が示されている。

図２にはクランクシャフト５の隣合う２つのスプリット・ピン型クランクピン４が示されており、これらクランクピン４は主回転軸１５の方向においてクランクアーム３４，３５により区切られている。ディープローリング加工用ローラヘッド１によりディープローリング加工された切欠部２，３は、スプリット・ピン型クランクピン４とクランクアーム３４，３５との間に設けられる。ディープローリング加工を行うためには、加工ローラ１０，１１が切欠部２又は３に侵入し、各接触点３６においてこれら切欠部２，３を押圧する。

ディープローリング工具の側面図である。 図１のラインＩＩ−ＩＩに沿ったディープローリング工具の断面図である。 ディープローリング装置の前方の一部の側面図である。

符号の説明

１ ディープローリング加工用ローラヘッド
２ 切欠部
３ 切欠部
４ スプリット・ピン型クランクピン
５ クランクシャフト
６ ハウジング
７ ハウジング
８ 内面部
９ 内面部
１０ 加工ローラ
１１ 加工ローラ
１２ 押圧力
１３ ディープローリング装置
１４ 回転方向
１５ 主回転軸線
１６ ガイドローラ
１７ ガイドローラ
１８ ラジアル軸受
１９ ラジアル軸受
２０ アキシャル軸受
２１ アキシャル軸受
２２ アキシャル軸受
２３ アキシャル軸受
２４ 支持板
２５ 距離
２６ 延長部
２７ 延長部
２８ 円弧
２９ ネジ
３０ 凹部
３１ 口部
３２ 前面
３３ 支持ローラヘッド
３４ クランクアーム
３５ クランクアーム
３６ 接触点

Claims (10)

1. クランクシャフトが回転軸線回りで回転している間に押圧力下で二つの外径部又は切欠部のうちの一方にそれぞれ押圧されるディープローリング加工用ローラによってスプリット・ピン・クランクシャフトのクランクピンの外径部又は切欠部をディープローリング加工するための、二つのハウジングを備えたディープローリング加工用ローラヘッドにおいて、
   二つのハウジングは同時にクランクピンの様々な動きに追従し且つ支持要素を介して互いに対面するハウジングの内面に当接し、各ディープローリング加工用ローラは対応するハウジング内でクランクシャフトの軸線方向及び径方向に回転可能に取り付けられたガイドローラに支持され、
   上記ハウジング（６，７）の内面部（８，９）にはクランクシャフト（５）の回転軸線（１５）の両側であって該回転軸線から径方向に所定距離（２５）だけ離れて延長部（２６，２７）がそれぞれ設けられ、これら延長部（２６，２７）は押圧力（１２）の方向において加工ローラ（１０，１１）とディープローリング加工される半径部又は切欠部（２及び３）との接触点（３６）よりも下方まで延びており、
   上記支持体は、上記ハウジングの一方（６又は７）の内面部（８又は９）及び延長部（２６，２７）に永続的に連結された摺動面（２４）として形成されることを特徴とする、ディープローリング加工用ローラヘッド。
2. 上記ハウジング（６，７）の２つの内面部（８，９）の、互いに対面する２つの延長部（２６，２７）の少なくとも一方が、押圧力（１２）の方向において上記クランクシャフト（５）の回転軸線（１５）の高さまで延びていることを特徴とする、請求項１に記載のディープローリング加工用ローラヘッド。
3. 上記支持体（２４）は接触点（３６）の上方において開いていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のディープローリング加工用ローラヘッド。
4. 上記支持体（２４）は上記クランクシャフト（５）の回転軸線（１５）に同心の円形状（２８）に開いていることを特徴とする、請求項３に記載のディープローリング加工用ローラヘッド。
5. 上記支持体（２４）は摺動性の高い材料から形成されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のディープローリング加工用ローラヘッド。
6. 上記支持体（２４）はナイロン、テフロン（登録商標）、炭素から形成されるか、又はこれら材料を含有している材料から形成されることを特徴とする、請求項５に記載のディープローリング加工用ローラヘッド。
7. 上記支持体（２４）の材料は真鍮から形成されるか、又は真鍮を含有していることを特徴とする、請求項５に記載のディープローリング加工用ローラヘッド。
8. 上記支持体（２４）は、対応するハウジング（６又は７）の内面部（８又は９）及び該内面部の延長部（２６，２７）にネジ、ピン又は接着剤により取付けられることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のディープローリング加工用ローラヘッド。
9. 上記支持体（２４）には第２ハウジング（６又は７）の内面部（８又は９）に向いた表面において凹部（３０）が設けられ、これら凹部（３０）は、上記支持体（２４）が連結される内面部（８又は９）にハウジング（６又は７）の面（３２）のいずれかを連通させることを特徴とする、請求項８に記載のディープローリング加工用ローラヘッド。
10. 両ハウジング（６，７）の少なくとも一方のガイドローラ（１６，１７）は該ハウジングの内面部（８，９）に対してアキシャル軸受（２０〜２３）により支持されていることを特徴とする、請求項１に記載のディープローリング加工用ローラヘッド。

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