(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、２ピース型オイルリング用線材のオイルホールの形成に、レーザ穿孔技術を適用したときに発生するドロス等に起因した微小突起の問題を解決した、新規なオイルリング用線材を提供することである。【解決手段】  本発明は、上下のフランジ部と該フランジ部を互いに連結するウェブ部を具備し、線材の長手方向に対する横断面が略Ｉ字形の２ピース型オイルリング用線材であって、前記ウェブ部の一方面には、横断面からみた両側にコイルエキスパンダを線接触させる曲率を持った内壁面と、横断面からみた中央部にコイルエキスパンダとウェブ部との間に空間を形成する溝部とを有し、前記溝部の底面には、ウェブ部を貫通する溶融貫通孔が形成されているオイルリング用線材である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下のフランジ部と該フランジ部を互いに連結するウェブ部を具備し、線材の長手方向に対する横断面が略Ｉ字形の２ピース型オイルリング用線材であって、
前記ウェブ部の一方面には、横断面からみた両側にコイルエキスパンダを線接触させる曲率を持った内壁面と、
横断面からみた中央部にコイルエキスパンダとウェブ部との間に空間を形成する溝部とを有し、
前記溝部の底面には、ウェブ部を貫通する溶融貫通孔が形成されている
ことを特徴とするオイルリング用線材。
【請求項２】
前記溶融貫通孔の前記溝部側のエッジ部には、再溶融凝固部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のオイルリング用線材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
線材の長手方向に複数のオイルホールを具備したオイルリング用線材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の横断面が略Ｉ字形の２ピース型オイルリングにおけるコイルエキスパンダの保持面は該コイルエキスパンダを確実に保持するために曲面で形成される場合が多い。コイルエキスパンダの保持面はコイルエキスパンダの曲率に合わせた曲面を形成することで、コイルエキスパンダをオイルリングに組み付けた際に、コイルエキスパンダがオイルリングから浮き上がることなく規定の位置に収まる。
【０００３】
前記コイルエキスパンダの保持面を曲面にしたものでは、曲面にコイルエキスパンダを適切に配置するためにコイルエキスパンダは、曲面に対して適切な外形寸法でかつ適切な曲率のものが用いられている。
一方、特許文献１はコイルエキスパンダの汎用性を狙って上記保持面を平面とすることを提案している。しかし、コイルエキスパンダを確実に保持するという点では、保持面が曲線である方が優位である。
【０００４】
また、２ピース型オイルリングには、エンジンオイルを流通させるためにウェブ部に通常直列上に複数のオイルホールを具備していなければならない。
また昨今、内燃機関の低燃費化を図るにあたってオイルリングを小型化する傾向が顕著になってきている。
【０００５】
特許文献２にも示されるように、オイルリングの小型化に際して従来のプレス加工によるオイルホールの孔開けでは、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などがある。
これらを解決する方法として、特許文献２ではレーザを含む高熱エネルギ密度過熱法が有効であるとしている。
【０００６】
レーザによる孔開けでは、出射側にドロスまたはスパッタと呼ばれる微小突起が生成される。これらは、脱落するとエンジンにダメージを与えるため、生成を抑制する必要がある。また、これらが、突起として表面に存在するとコイルエキスパンダの動作の妨げになるため、その高さは厳しく規制される必要がある。この様な課題に対して、レーザによる予備穿孔工程と仕上げ穿孔工程を採用することと線材のオイルホール形成面に油を塗布することで、ドロス等の発生を抑制することを本発明者等は特許文献３で提案している。
【０００７】
特許文献３ではレーザによる穿孔加工においてスパッタの線材への付着防止やドロスの発生を抑制する技術としては有効であるが、ドロスの発生を皆無にすることは非常に難しく、脱落しないように処理する必要がある。この問題に対して本発明者らは、特許文献４で溶融貫通孔の出口側に再溶融部を形成することで、ドロスと呼ばれる微小突起の脱落を防止し、無害化することを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６１−４５１７２号公報
【特許文献２】特開平９−１５９０２５号公報
【特許文献３】特開２００７−５７００８号公報
【特許文献４】ＷＯ２００８／１５３０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
コイルエキスパンダを確実に保持するために、コイルエキスパンダを保持する内壁面がコイルエキスパンダの曲率に合わせた曲面から形成されている場合、従来のオイルリングでは、コイルエキスパンダがオイルホールの開孔部に接するため、ドロスまたはスパッタに起因する突起が微小であっても、コイルエキスパンダと干渉し動作上の問題となる。前記特許文献３による方法は、ドロス等に起因する微小突起の発生抑制には有効であるが、皆無にすることは困難である。
また、特許文献４による方法は、ドロス等の微小突起の脱落防止といった点では有効であるが、再溶融凝固部が微小突起となり、コイルエキスパンダがオイルホールの開口部に干渉する問題がやはりあった。
本発明の目的は、上記課題に鑑み、レーザ穿孔技術を適用したときなどに発生するドロス等に起因した微小突起の問題を解決した、新規なオイルリング用線材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、ドロス等に起因した微小突起とコイルエキスパンダが干渉する問題を検討し、コイルエキスパンダとウェブ部との間に空間を形成する溝部を採用することで、解決可能であることを見い出し、本発明に到達した。
【００１１】
すなわち本発明は、上下のフランジ部と該フランジ部を互いに連結するウェブ部を具備し、線材の長手方向に対する横断面が略Ｉ字形の２ピース型オイルリング用線材であって、前記ウェブ部の一方面には、横断面からみた両側にコイルエキスパンダを線接触させる曲率を持った内壁面と、横断面からみた中央部にコイルエキスパンダとウェブ部との間に空間を形成する溝部とを有し、前記溝部の底面には、ウェブ部を貫通する溶融貫通孔が形成されているオイルリング用線材である。
また、前記溶融貫通孔の前記溝部側のエッジ部には、再溶融凝固部が形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、前記コイルエキスパンダの保持面が曲面である２ピース型オイルリングにおいて、前記微小突起とコイルエキスパンダが干渉する問題を改善することができ、２ピース型オイルリングの実用化にとって欠くことのできない技術となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のオイルリング用線材の断面を示す一例である。
【図２】本発明のオイルリング用線材の断面を示す別の例である。
【図３】本発明のオイルリング用線材の断面を示す別の例である。
【図４】本発明例に示した結果を示すウェブ部の断面模式図である。
【図５】本発明例の再溶融凝固部の走査型電子顕微鏡によるミクロ観察写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の重要な特徴は、コイルエキスパンダ保持面でコイルエキスパンダを確実に保持する構造の２ピース型オイルリング、具体的にはウェブ部の一方面には、横断面からみた両側にコイルエキスパンダを線接触させる曲率を持った内壁面を有するオイルリングに対して、前記コイルエキスパンダとウェブ部との間に空間を形成する溝部より構成することを採用したことにある。
本発明のオイルリング用線材は、コイルエキスパンダを線接触させる曲率を持った内壁面を採用することで、コイルエキスパンダを確実に保持する能力を確保しつつ、前記溝部を採用することにより、前記微小突起とコイルエキスパンダが干渉する問題を根本から改善できたのである。
図１に本発明の２ピース型オイルリング用線材の断面形状の一例を示し、以下詳細について説明する。
【００１５】
図１に示すとおり、本発明の２ピース型オイルリング用線材は、長手方向に対する横断面が略Ｉ字形であり、ウェブ部５の一方面には、横断面からみた両側にコイルエキスパンダの外径線２に線接触させる曲率を持った内壁面６が形成されている。
ここで、線接触というのは、あくまでも２次元の横断面における接触状態を意味するものであり、３次元の線材では当然面接触となる。
本発明において内壁面６の曲率は、コイルエキスパンダの外径に合わせたものであるが、現実的にはＲ０．２からＲ２．０（ｍｍ）程度が一般的である。
また、コイルエキスパンダを確実に保持するために、一方側の内壁面でコイルエキスパンダの中心角で４０度から５０度、好ましくは５０度から７０度接触可能とすることが望ましい。
【００１６】
本発明においては、上記構成にウェブ部５の横断面からみた中央部にコイルエキスパンダとウェブ部５との間に空間を形成する溝部４を構成することが重要である。
具体的には、内壁面形状から設定可能なコイルエキスパンダの外径線２がウェブ部５と接触しないようにする必要がある。接触することはすなわち、溝部４の底面に形成したウェブ部５を貫通する溶融貫通孔１の周囲に局所的に形成されるスパッタやドロスといった微小突起との接触の可能性が高くなるからである。
好ましい形状としては、コイルエキスパンダの外径線２とウェブ部６の底面とで設定される溝部の深さ３は、想定される局所的な微小突起より深く、かつウェブの強度と圧延加工等の成型性の観点から、溶融貫通孔の端面から１０μｍ以上２００μｍ以下が望ましい。
また、コイルエキスパンダとウェブ部との間に空間を形成する溝部の幅は、微小突起とコイルエキスパンダの干渉を防止するために、微小突起より広く、かつウェブ部の強度と圧延加工等の成型性の観点から、溶融貫通孔の側面から１０μｍ以上２００μｍ以下が望ましい。
【００１７】
次に、溶融貫通孔の形成について説明する。
本発明は、上述した通り、溶融貫通孔によるオイルホール形成時に発生する微小突起の問題に対応するものであり、溶融貫通孔の形成が前提となっている。
溶融貫通孔の形成については、プラズマや電子ビーム等も使用可能であるが、微細加工性や汎用性を考慮したときレーザを用いるのが最適である。そして、ドロス等の微小突起の問題が大きいのは、溶融貫通孔の貫通方向における出側である。
オイルリングでは、シリンダーからのオイルの流入をスムーズにするとともにシリンダー側への異物混入を避けるため、コイルエキスパンダ側を溶融貫通孔の貫通方向における出側とすることが有効である。従って、本発明の構成は、オイルリングとしての性能を保つためにも有効である。
【００１８】
また、溶融貫通孔の形成時に発生するドロスやスパッタに起因する微小突起は、できるだけ小さく、突起としての高さは低い方がよい。そのため、レーザによる加工では、ドロスやスパッタの発生、残存をできるだけ抑える技術を採用することが望ましい。
例えば、溶融貫通孔の貫通方向における出側のエッジ部周囲に形成される微小突起を小さくする方法として、レーザによる再溶融凝固部を形成することも有効である。
また、溶融貫通孔の形成において、下孔を形成した後に本孔を形成することや、溶融貫通孔の形成前に線材のウェブ部へ油を塗布することも、溶融貫通孔の貫通方向における出側のエッジ部周囲に形成される微小突起を小さくする技術として有効である。
【００１９】
本発明において、適用するオイルリング用線材の寸法としては、特に制限されるものではないが、溶融貫通孔の形成は、小寸法のオイルリングに適し、小さすぎるオイルリングは実用不能であるため、幅０．８ｍｍから６．０ｍｍ、厚さ０．８ｍｍから６．０ｍｍのものに適する。
【００２０】
図２に本発明のオイルリング用線材の断面形状の別の例を示す。
図２に示すように、溝部の幅４を溶融貫通孔側に向かって小さくなるテーパ状の溝部としてもよい。これは、線材をロール成形によって製造する場合に、ロールに局所的に作用する応力を緩和し、ロールの顕著な磨耗やカジリを低減する点で有効である。
【００２１】
図３に本発明のオイルリング用線材の断面形状の別の例を示す。
溝部の形状は、図１や図２に示すような角型形状のほか、図３に示すような丸型形状でもよい。これは、線材をロール成形によって製造する場合に、ロールに局所的に作用する応力を緩和し、ロールの顕著な磨耗やカジリを低減する点で有効である。
また、レーザをはじめとする熱加工では、エッジ部が平面部より優先的に溶融する。図３の例では、溝部の形状を丸型にすることで、溝部と内壁面の交点部が緩やかに接続され、再溶融凝固部を形成する際に、溝部近傍のエッジが溶損する問題を解決することができる。
【実施例】
【００２２】
上記実施の形態に基づいて、素材として１３Ｃｒ鋼を準備し、図１に示すコイルエキスパンダを線接触させる曲率を持った内壁面と、前記コイルエキスパンダとウェブ部５との間に空間を形成する溝部４を持つ断面形状の線材を冷間圧延によって製造した。このとき、材料の幅は１．５ｍｍ、厚さは１．９ｍｍ、ウェブの厚さは０．５５ｍｍとし、コイルエキスパンダを線接触させる内壁面の曲率はＲ０．６ｍｍ、溝部の深さ３は０．０５ｍｍ、溝部の幅４を０．７ｍｍとした。
次に、連続焼入れ焼戻し炉にて、焼入れ焼戻し処理を実施した。このとき材料の硬さは、ビッカース硬さでＨＶ４４６に調整した。ここで、１３Ｃｒ鋼とは、質量％で、Ｃ：０．６５％、Ｓｉ：０．３％、Ｍｎ：０．３％、Ｃｒ：１３％、Ｍｏ０．３％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる組成を有する鋼である。
【００２３】
次に、上記で作製した線材のウェブ部に高出力ＹＡＧレーザを用いて溶融貫通孔を形成した。線材は、コイルエキスパンダを線接触させる曲率を持った内壁面を上方に向けて通線させ、ウェブ部の溝部側に溶融貫通孔の貫通方向における出側を有するように溶融貫通孔を形成した。溶融貫通孔の形成は、スパッタおよびドロスの付着を抑制するための予備穿孔加工と、所定寸法の孔形状を形成する仕上げ穿孔加工を行なった。また、スパッタ、ドロスの付着を防止するために線材のウェブ部に機械加工油を塗布してから、溶融貫通孔を形成した。
先ず、予備穿孔加工では、ウェブ部に向けて、出力２２００ＷのパルスＹＡＧレーザを、凡そウェブ中間点に焦点を結ばせるようにして、スポット径を０．３ｍｍで、２．２ｍｓ間照射するとともに、アシストガスとして圧力０．７ＭＰａの窒素ガスを噴射し、連続で予備穿孔加工を行なった。
仕上げ穿孔加工では、予備穿孔加工で形成した孔を覆い隠すように照射のタイミングを調整しレーザを照射した。仕上げ穿孔加工では、ウェブ部に向けて、出力３５００ＷのパルスＹＡＧレーザを、凡そウェブ中間点に焦点を結ばせるようにして、スポット径を０．５ｍｍで、２．５ｍｓ間照射するとともに、アシストガスとして圧力０．７ＭＰａの窒素ガスを噴射し、連続で溶融貫通孔を形成した。溶融貫通孔の大きさは、レーザの入射側の孔幅０．６ｍｍ、孔長さ１．０ｍｍ、レーザの出射側の孔幅０．５ｍｍ、孔長さ０．９ｍｍとした。このとき、溶融貫通孔を形成しただけでは、溶融貫通孔の溝部側のエッジには母材から突出し、オイルリングの使用中に脱落の危険性を伴うドロスに起因する微小突起が付着していることを確認した。
【００２４】
次に、溶融貫通孔の溝部側のエッジ部のドロスに起因する微小突起が発生した部位を蓋いつくす領域に、溶融貫通孔を形成するときに比べて弱い出力のパルスＹＡＧレーザを３．０ｍｓ間照射するとともに、アシストガスとして圧力０．０３ＭＰａの窒素ガスを噴射し、溝部側のエッジ部に再溶融凝固部を形成した。
図４は、本実施例のオイルリング用線材のウェブ部の断面を模式的に示す図である。図４中には、コイルエキスパンダの外径線２を模式的に示す。図４中のコイルエキスパンダの外径線２が示すように、ドロスの脱落防止効果を持つ再溶融凝固部とコイルエキスパンダが干渉せず、またコイルエキスパンダを線接触させる曲率を持った内壁面を形成することにより、コイルエキスパンダを確実に保持できるオイルリング用線材を得ることができた。
図５は、図４の視野Ａを走査型電子顕微鏡で観察したミクロ組織写真であり、溝部側のエッジ部に再溶融凝固部７を形成することで、微小突起が母材に再溶融・一体化し、脱落の危険性がなくなったことが確認できた。
このときの溶融貫通孔の溝部側のエッジ部に形成される再溶融部の微小突起の高さは、最大で１０μｍであり、コイルエキスパンダとの空隙は７０μｍ程度確保されていた。
【符号の説明】
【００２５】
１．溶融貫通孔
２．コイルエキスパンダの外径線
３．コイルエキスパンダとウェブ部との間に空間を形成する溝部の深さ
４．コイルエキスパンダとウェブ部との間に空間を形成する溝部の幅
５．コイルエキスパンダとウェブ部との間に空間を形成する溝部
６．ウェブ部
７．再溶融凝固部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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