JPH09159025A - 内燃機関のオイルリング用溝付異形線材への貫通孔穿孔方法 - Google Patents

内燃機関のオイルリング用溝付異形線材への貫通孔穿孔方法

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JPH09159025A
JPH09159025A JP7320240A JP32024095A JPH09159025A JP H09159025 A JPH09159025 A JP H09159025A JP 7320240 A JP7320240 A JP 7320240A JP 32024095 A JP32024095 A JP 32024095A JP H09159025 A JPH09159025 A JP H09159025A
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hole
holes
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combustion engine
oil ring
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Takao Karaoke
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J9/00Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
    • F16J9/06Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction using separate springs or elastic elements expanding the rings; Springs therefor ; Expansion by wedging
    • F16J9/061Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction using separate springs or elastic elements expanding the rings; Springs therefor ; Expansion by wedging using metallic coiled or blade springs
    • F16J9/062Coiled spring along the entire circumference
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00Metals
    • F05C2201/04Heavy metals
    • F05C2201/0433Iron group; Ferrous alloys, e.g. steel
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 特に小断面寸法の内燃機関のオイルリング用
溝付異形線材への打抜き法によらない貫通孔穿孔方法を
提供する。 【解決手段】 左右のフランジ部および該フランジ部間
をそれぞれの高さのほぼ中央部間で互いに連結するウエ
ブ部からなる内燃機関のオイルリング用溝付異形線材の
前記ウエブ部に貫通孔を穿孔する方法であって、前記ウ
エブ部の前記貫通孔穿孔予定部または該予定部をとりま
くごとく、高熱エネルギ密度加熱法で加熱することで貫
通孔を穿孔する内燃機関のオイルリング用溝付異形線材
への貫通孔穿孔方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種内燃機関に用
いられる2ピース型用等のオイルリング用溝付断面異形
線材のウエブ部に貫通孔を穿孔する技術の分野に属する
ものである。
【0002】
【従来の技術】内燃機関用オイルリングの型式として
は、従来、2本の小判形断面のエッジワイズにカーリン
グされた鋼製リングおよび1本のスプリングの計3本か
らなる3ピース型と、新型式である1本の溝付異形リン
グおよび1本のスプリングの計2本からなる、またはこ
れらを主要構成要素とするいわゆる2ピース型の2種類
がある。近年、部品点数減少によるコスト低減等を目的
として、3ピース型から2ピース型への転換の要求が強
まってきた。この2ピース型用の溝付異形リングは、そ
の断面形状として左右のフランジ部および該フランジ部
間をその高さのほぼ中央部で互いに連結するウエブ部か
らなる概略H字形状またはX字形状の複雑形状で、異形
の度合いが大きいものである。
【0003】また近年、このリング材に対して、耐摩耗
性、耐硫酸腐食性等の向上を目的として高合金化する要
求が強まっている。図1は、シリンダ内壁4に接する2
ピース型オイルリング1の概要を示す。該オイルリング
1は1本の溝付断面異形線材をC字形に曲げ成形された
リング2および1本のスプリング3からなり、該溝付断
面異形リング2は、その内周のスプリング3の拡張力に
より、その外周をシリンダ内壁4に適当な圧力で押し付
けられ、図示しないピストンの往復運動によりシリンダ
内壁4内を上下に摺動して、内壁4の余剰のオイルを掻
き落して適正な膜厚のオイル膜を形成する作用をなす。
溝付断面異形リング2は、左右(図1では上下)のフラ
ンジ部a,aおよび該フランジ部a,a間をその高さ
(図1では水平方向)のほぼ中央部で互いに連結するウ
エブ部bからなる、概略断面形状H字形(したがって、
図上左右に溝状部を有する)であり、ウエブ部bには掻
き落したオイルの一部を内径側を経てオイルパンへ逃す
ための多数の貫通孔dを有する。
【0004】これら2ピース型オイルリングが使用され
る内燃機関は、トラック、バス等のディーゼルエンジン
が主流であり、前記の溝付断面異形オイルリングの断面
寸法は当初高さhが2.5〜3.0mm、幅wが3.5
〜5.0mmと大きいものであった。しかし、最近、小
型デイーゼル機関やガソリン機関についても2ピース型
オイルリングの適用が検討され、高さ寸法hが2.3m
m以下、幅wが寸法 3.0mm以下等の小断面のオイ
ルリングが使用され始めている。
【0005】2ピース型オイルリング等の溝付異形鋼線
材は、HまたはX字形の異形断面に成形後、そのいずれ
かの段階でそのウェブ部bに直列状に多数の貫通油孔d
を穿孔する必要がある。そして、この穿孔は現在、加工
費、作業能率から実質的に打抜き法に限定されている
が、この打抜き法も被加工溝付異形線材が高合金化する
ことに伴って困難化し、またこの異形線材の断面寸法が
2.3mm×3.0mm程度以下等の小断面材となる
と、打抜きに伴って異形線材の断面形状が乱れるため、
打抜きは困難化していた。そこで、本発明者らは、上記
の高合金化に対しては、穿孔すべき孔の寸法を制限する
こと(特開平6−137431号)、小断面化に対して
は、打抜き穿孔後、断面形状を修正する工程を挿入する
ことにより、打抜き穿孔による製造を可能とすること
(特開平6−137429号)を、それぞれ提案し、こ
れらの実用化に貢献してきた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】オイルリング用溝付異
形断面線材の小断面化傾向は、最近とみに急である。本
発明者は、オイルリング用溝付異形断面線材の貫通孔の
穿孔法としての打抜き法は、特に断面寸法が小さくなる
と打抜き屑の排出が困難化するほか、被加工材の断面形
状の変形、打抜き工具の製造、寿命、精度の管理、バリ
発生の問題、貫通孔寸法への制約等、多くの問題点が存
在することを知見している。そこで本発明は、オイルリ
ング用溝付異形線材のウエブ部への油孔用の貫通孔の穿
孔方法として、打抜き法によらない穿孔方法を提供する
ことを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、打抜き法に
よらない貫通孔穿孔方法として種々検討し、高熱エネル
ギ密度加熱法により穿孔予定部を加熱して溶融し、また
は蒸発して穿孔する方法に着目し、種々テストをした結
果、実用化の可能性が高いことを知見した。すなわち、
本発明は左右のフランジ部および該フランジ部間をそれ
ぞれの高さのほぼ中央部間で互いに連結するウエブ部か
らなる内燃機関のオイルリング用溝付異形線材の前記ウ
エブ部に貫通孔を穿孔する方法であって、前記ウエブ部
の前記貫通孔穿孔予定部または該予定部をとりまくごと
く、高熱エネルギ密度加熱法で加熱による穿孔をするこ
とを特徴とする内燃機関のオイルリング用溝付異形線材
への貫通孔穿孔方法である。なお、本発明で「貫通孔穿
孔予定部」とは、図2においてハッチングを施した部分
d1であり、また「該予定部をとりまくごとく」とはハ
ッチング部の外周d2を意味する。
【0008】また、本発明で溶融による穿孔とは、被加
工物をその融点まで加熱して溶融するもののほか、加熱
しつつ、酸素ガスジェットを吹き付けて低融点の酸化物
化して溶融するものや瞬間的に蒸発させるものも含む。
本発明で高熱エネルギ密度加熱法としてはレーザビー
ム、プラズマ、電子ビーム等が望ましく、レーザーとし
ては容易に高出力が得られるものが適し、これらにはY
AG,CO2レーザー等がある。また、プラズマ法はマ
イクロプラズマ等が適当である。
【0009】本発明において、シャープな形状および熱
影響部が小さい等、より健全な貫通孔を得るため、溶融
物に吹き飛ばし力を与える等により、溶融後直ちに飛散
させることが望ましい。前記のレーザービーム法、プラ
ズマ法はガスを併用可能または必須とするから、このガ
スをジェットとして加熱溶融された溶融物の吹き飛ばし
に利用することで、上記目的を達成することができる。
また、電子ビーム法は、高真空を必要とするものである
が、各種の細孔穿孔用の装置が開発されており、金属は
もとよりアルミナ等の高融点絶縁性材料にも応用されて
いる。金属の例では板厚5mmのSUS304に0.5
mmφのシャープな貫通孔を穿孔する等の多数の例の報
告がある。なお、電子ビームによる穿孔作用は加工途中
の孔底での溶融、沸騰によるものと考えられている。こ
の方法も本発明の加熱による穿孔方法として有効であ
る。
【0010】また、本発明において、より健全な貫通孔
を実現するため、貫通孔穿孔後、貫通孔の内面または孔
の周辺を再度高熱エネルギ密度加熱法で加熱することが
良い場合がある。すなわち、貫通孔穿孔時に生じた凝固
残留物を、たとえば裏面側から再加熱溶融して吹き飛ば
すことや熱影響部等の不健全層を手入すること等であ
る。また、本発明において、貫通孔周辺の溶融物または
凝固物は擦過(研削、切削、ハツリ作用(根本から折り
取る))等により手入することも場合によっては有効で
ある。また、これらの加熱穿孔装置を加工ライン上に多
数台直列状に設け、多数の貫通孔を同時並行的に加工処
理することにより、処理ラインの速度を上昇することは
有効である。
【0011】
【発明の実施の形態】高熱エネルギ密度の熱源としてY
AGレーザを用い、幅3mm,高さ3mm,ウエブ部の
厚み0.5mmの2ピース型オイルリング用溝付異形線
材を定速度で連続送りしながら熱源を間欠作動させるこ
とで、ウエブ部に幅eが0.3mm,長さfが3.0m
mの孔(図2参照)を全孔幅について同時に溶融する方
法、つまり貫通孔穿孔予定部を溶融する方法により直列
状の多数の貫通孔を穿孔した。被加工材は、(イ)焼入
れ焼戻し熱処理状態の鋼線材(約400Hv)および
(ロ)焼鈍状態の鋼線材(約240Hv)の二種とし
た。YAGレーザは発振波長が約1μmと短いため、被
加工物の熱吸収率が良い(CO2レーザと比較すると、
鉄の場合で5倍以上も高い)という特徴がある。なお使
用した加熱装置の最小集光スポット径は0.01mmと
小さいので、貫通孔をとりまくように加熱して貫通孔を
穿孔することも可能であった。
【0012】アシストガスとしてガス圧力5kgf/c
2(≒0.5MPa)のO2ガスを使用した場合、およ
び同圧力の圧縮空気を使用した場合とも、貫通孔を穿孔
したまま手入れすることなく、(イ)熱処理素材による
ものはそのまま、(ロ)焼鈍素材によるものは焼入れ焼
戻し熱処理(約400Hv)後、穿孔された貫通孔の評
価およびリング状へのカーリングテストを行なった。そ
の結果、熱変質層の厚みは(イ)で0.05mm以下、
(ロ)で0.2mm以下と局部的かつ小範囲であり、熱
変質部は、カーリング加工時の中立点近傍にあるため、
リング状へのカーリング加工時の異状はなく、従ってエ
ンジンへの組付け時および実用上の使用にも問題にはな
らないことがほぼ確実と判定された。なお、上記穿孔テ
ストで圧縮空気を用いるものより、O2を用いるものの
方が、作業性が良かった。
【0013】
【発明の効果】以上に述べたように、複雑断面形状であ
る2ピース型オイルリング用等の溝付異形線材の高合金
化、および特に小断面形状化に付随して、従来の打抜き
による貫通孔穿孔技術では製造が困難となった領域に対
し、本発明による高熱エネルギ密度加熱法による加熱に
よる穿孔法によると容易に健全な貫通孔の穿孔が可能で
あり、オイルリング用溝付異形線材の小断面形状化への
主要な障害が除去され、小型内燃機関への応用による該
機関の高性能化が期待される。
【図面の簡単な説明】
【図1】2ピースオイルリング1の概要を説明する図で
ある。
【図2】本発明中の用語を説明する図である。 1:2ピース型オイルリング、2:溝付断面異形線材、
3:スプリング、4:シリンダ内壁、a:フランジ部、
b:ウエブ部、d:貫通孔、e:貫通孔の幅、f:貫通
孔の長さ、h:溝付断面異形線材の高さ、w:溝付断面
異形線材の幅

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 左右のフランジ部および該フランジ部間
    をそれぞれの高さのほぼ中央部間で互いに連結するウエ
    ブ部からなる内燃機関のオイルリング用溝付異形線材の
    前記ウエブ部に貫通孔を穿孔する方法であって、前記ウ
    エブ部の前記貫通孔穿孔予定部または該予定部をとりま
    くごとく、高熱エネルギ密度加熱法で加熱による穿孔を
    することを特徴とする内燃機関のオイルリング用溝付異
    形線材への貫通孔穿孔方法。
  2. 【請求項2】 加熱による穿孔は高熱エネルギ密度加熱
    法により加熱しつつ、酸素ガスジェットを吹付け酸化さ
    せるものである請求項1の内燃機関のオイルリング用溝
    付異形線材への貫通孔穿孔方法。
  3. 【請求項3】 貫通孔を穿孔後、該貫通孔の内面または
    該貫通孔の周辺を高熱エネルギ密度加熱法で再加熱する
    請求項1または2の内燃機関のオイルリング用溝付異形
    線材への貫通孔穿孔方法。
  4. 【請求項4】 貫通孔を穿孔後、貫通孔周辺の溶融物ま
    たは凝固物を擦過により除去する請求項1,2または3
    の内燃機関のオイルリング用溝付異形線材への貫通孔穿
    孔方法。
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