(57)【要約】【課題】クランクピン孔の高い真円度を確保し、エンジンの円滑作動等を保証する。【解決手段】コンロッドのクランクピン孔に破断分割治具を嵌入し、この破断分割治具を介してコンロッド長手方向に破断荷重を付与して、コンロッドの大端部を破断する。破断分割治具であるマンドレル１０は、コンロッド長手方向とその直交方向にそれぞれ離反可能となるように４分割構成され（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ），大端部の破断時にその破断部が、破断分割治具の所定部位に接触し得るようにする。【選択図】図２
2011183529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンロッドのクランクピン孔に破断分割治具を嵌入し、この破断分割治具を介してコンロッド長手方向に破断荷重を付与して、該コンロッドの大端部を破断するようにしたコンロッド破断分割装置であって、
前記破断分割治具は、前記コンロッド長手方向とその直交方向にそれぞれ離反可能となるように４分割構成され、
前記大端部の破断時にその破断部が、前記破断分割治具の所定部位に接触し得るようにしたことを特徴とするコンロッド破断分割装置。
【請求項２】
前記破断分割治具は、前記コンロッド長手方向及びその直交方向にそれぞれ対応して分割された四半円柱体により構成されることを特徴とする請求項１に記載のコンロッド破断分割装置。
【請求項３】
前記破断分割治具の楔孔における前記コンロッド長手方向の直交方向側に、所定の傾斜角度を持つテーパ面が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のコンロッド破断分割装置。
【請求項４】
前記楔孔における前記コンロッド長手方向側に形成されたテーパ面の傾斜角度は、前記コンロッド長手方向の直交方向側に形成されたテーパ面の傾斜角度よりも大きく設定されることを特徴とする請求項３に記載のコンロッド破断分割装置。
【請求項５】
コンロッドのクランクピン孔に破断分割治具を嵌入し、この破断分割治具を介してコンロッド長手方向に破断荷重を付与して、該コンロッドの大端部を破断するようにしたコンロッド破断分割方法であって、
前記大端部の破断時に、前記破断分割治具の所定部位を前記コンロッド長手方向の直交方向に移動させ、前記大端部の破断部が該所定部位に接触して前記クランクピン孔側へ入り込むのを規制するようにしたことを特徴とするコンロッド破断分割方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車エンジン等に使用される部品、特にコンロッドを製造する際に用いる破断分割コンロッド用の破断分割装置及び破断分割方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車エンジン等に用いられるコンロッドにおいて、その大端部はクランクピンに組み付けるためコンロッド本体とキャップ（小端部とは反対側の半割り部分）とに分割されている。大端部を分割する方法としては、コンロッド本体とキャップの位置決め精度を向上させるため、破断分割型の製造方法が提案されている(特許文献１)。
【０００３】
また、従来の破断分割方法において、コンロッド大端部内にコンロッド小端部方向とその反対方向とに移動可能な半円柱形状の一対の分割用治具（以下、マンドレルと称す）を嵌め合わせ、これらの治具の間に楔を打ち込むことによって破断分割を行っている。
【０００４】
ここで、従来行われている具体的な破断分割方法について、図８〜図１０を用いて説明する。これらの図において、先ずコンロッド１００はコンロッド本体１０１の両端に大端部１０２及び小端部１０３を有し、それぞれにクランクピン孔１０４及びピストンピン孔１０５が形成される。大端部１０２は鍛造成型後では図８のようにキャップ１０２Ａが一体化しているが、破断分割装置のマンドレル２００による破断分割により、図１０のようにコンロッド本体１０１から分離される。なお、分割後には、クランクピン孔１０４の両側においてボルト１０６によって、キャップ１０２Ａをコンロッド本体１０１に締付固定するようになっている。
【０００５】
上記の場合、マンドレル２００は一対の半円柱体２００Ａ,２００Ｂにより分割構成されており、それらの合せ面２０１で対向し合い、全体として円柱状形態でコンロッド１００のクランクピン孔１０４に嵌入される。また、マンドレル２００の中央にはクランクピン軸方向に、破断分割装置の楔１を打ち込むためのテーパ面２０２ａを有する楔孔２０２が形成されている。なお、テーパ面２０２ａの傾斜角度θ1とする（図９（ｂ）参照）。一方、コンロッド１００のクランクピン孔１０４の内周面にはその直径方向における対向位置に、クランクピン軸方向に一対の例えばＶ字状の切欠き溝１０７が予め形成されている。そして、クランクピン孔１０４に嵌入されたマンドレル２００の楔孔２０２に対して、楔１を高圧力で打ち込むことにより（図８、矢印Ａ）、切欠き溝１０７に沿って大端部１０２が破断される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０３−０１４９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したような単純な半円柱形状のマンドレル２００を用いて破断分割を行うと、図１０（ａ）の矢印Ｂのような破断時に生じる塑性変形が生じる。この塑性変形により、分割後のクランクピン孔１０４の真円形状において、図６を参照して破断部近傍が、点線矢印及び点線のようにクランクピン孔１０４側に入り込む形となる。この結果、破断後の真円度の悪化を引き起こしてしまうことがある。また、通常、破断分割後の真円度とクランクピン組付後の真円度には相関があるため、クランクピン組付後の真円度の悪化も引き起こしてしまう。このようにクランクピン孔１０４の真円度が悪化すると、そのままではコンロッドベアリングの磨耗増大や焼き付きの発生原因となるばかりか、摩擦増大によりエンジン作動中の騒音悪化の原因となってしまう。
【０００８】
本発明はかかる実情に鑑み、クランクピン孔の高い真円度を確保し、エンジンの円滑作動等を保証するコンロッド破断分割装置及び破断分割方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によるコンロッド破断分割装置は、コンロッドのクランクピン孔に破断分割治具を嵌入し、この破断分割治具を介してコンロッド長手方向に破断荷重を付与して、該コンロッドの大端部を破断するようにしたコンロッド破断分割装置であって、前記破断分割治具は、前記コンロッド長手方向とその直交方向にそれぞれ離反可能となるように４分割構成され、前記大端部の破断時にその破断部が、前記破断分割治具の所定部位に接触し得るようにしたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のコンロッド破断分割装置において、前記破断分割治具は、前記コンロッド長手方向及びその直交方向にそれぞれ対応して分割された四半円柱体により構成されることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のコンロッド破断分割装置において、前記破断分割治具の楔孔における前記コンロッド長手方向の直交方向側に、所定の傾斜角度を持つテーパ面が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のコンロッド破断分割装置において、前記楔孔における前記コンロッド長手方向側に形成されたテーパ面の傾斜角度は、前記コンロッド長手方向の直交方向側に形成されたテーパ面の傾斜角度よりも大きく設定されることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明によるコンロッド破断分割方法は、コンロッドのクランクピン孔に破断分割治具を嵌入し、この破断分割治具を介してコンロッド長手方向に破断荷重を付与して、該コンロッドの大端部を破断するようにしたコンロッド破断分割方法であって、前記大端部の破断時に、前記破断分割治具の所定部位を前記コンロッド長手方向の直交方向に移動させ、前記大端部の破断部が該所定部位に接触して前記クランクピン孔側へ入り込むのを規制するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、コンロッドのクランクピン孔に破断分割治具を嵌入し、この破断分割治具を介してコンロッド長手方向に破断荷重を付与して、該コンロッドの大端部を破断する。典型的態様では、破断分割治具はコンロッド長手方向及びその直交方向に分割してなる四半円柱体により構成され、直交方向の四半円柱体が大端部の破断時に、クランクピン孔の半径方向外方へ移動するようにする。そして、これにより大端部の破断部がこれらの四半円柱体に接触してクランクピン孔側へ入り込むのが規制され、破断後クランクピン孔の高い真円度を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明によるコンロッド破断分割装置に係るマンドレルの典型的な例を示す斜視図である。
【図２】本発明によるコンロッド破断分割装置に係るマンドレルの構成例を示す平面図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ線及びＹ−Ｙ線に沿うそれぞれ断面図である。
【図４】本発明によるコンロッド破断分割装置に係る楔の例を示す斜視図である。
【図５】本発明によるマンドレルを用いたコンロッド破断分割装置の要部構成を示す断面図である。
【図６】本発明のコンロッド破断分割装置によるコンロッド破断後のクランクピン孔の真円度形状を示す図である。
【図７】本発明によるコンロッド破断分割装置に係るマンドレルの変形例を示す断面図である。
【図８】従来のコンロッド破断分割装置について説明するための斜視図である。
【図９】従来のコンロッド破断分割装置に係るマンドレルの構成例を示す平面図及び断面図である。
【図１０】従来のコンロッド破断分割装置で破断されたコンロッド及びそのクランクピン孔の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面に基づき、従来例と実質的に同一又は対応する部材には同一符号を用いて、本発明によるコンロッド破断分割装置における好適な実施の形態を説明する。
【００１７】
ここで先ず、本実施形態においても既に示したように（図８及び図１０参照）、コンロッド１００はコンロッド本体１０１の両端に大端部１０２及び小端部１０３を有し、それぞれにクランクピン孔１０４及びピストンピン孔１０５が形成されている。大端部１０２は鍛造成型後では図８に示したようにキャップ１０２Ａが一体化しているが、破断分割装置による破断分割により、コンロッド本体１０１から分離される。また、コンロッド１００のクランクピン孔１０４の内周面にはその直径方向（コンロッド長手方向と直交方向）における対向位置に、クランクピン軸方向に一対の例えばＶ字状の切欠き溝１０７が予め形成されるものとする。
【００１８】
図１は、本発明によるコンロッド破断分割装置に使用されるマンドレル１０の例を示している。マンドレル１０は全体として円柱状の形態を有し、この例では図２にも示されるように実質的に略円周４分割された四半円柱体１０Ａ,１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄにより分割構成される。このうち四半円柱体１０Ａ,１０Ｂは、コンロッド長手方向（Ｘ−Ｘ）に相互に離反可能であり、また、四半円柱体１０Ｃ，１０Ｄは、コンロッド長手方向と直交方向（Ｙ−Ｙ）に相互に離反可能である。四半円柱体１０Ａ,１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの隣接し合う同士は、それらの合せ面１１（クランクピン軸方向）にて対向し合い、互いに対向した際には、全体として円柱状形態となりコンロッド１００のクランクピン孔１０４にぴったりと嵌入される。
【００１９】
また、コンロッド１００のクランクピン孔１０４に嵌入された際、四半円柱体１０Ａはキャップ１０２Ａ側に、四半円柱体１０Ｂは小端部１０３側に、四半円柱体１０Ｃ及び四半円柱体１０Ｄは切欠き溝１０７側にそれぞれ対応配置される。このように破断されるべき切欠き溝１０７の少なくとも近傍部位領域の内側に、四半円柱体１０Ｃ及び四半円柱体１０Ｄを配置し、後述するように切欠き溝１０７の破断時にその破断部がクランクピン孔１０４側へ入り込むのを規制するというものである。
【００２０】
また、マンドレル１０の中央にはクランクピン軸方向に、破断分割装置の楔１を打ち込むためのテーパのついた楔孔１２が形成されている。楔孔１２において、先ず図３（ａ）に示したように小端部１０３側の四半円柱体１０Ｂにテーパ面１２ａを有し、このテーパ面１２ａの傾斜角度θ2とする。なお、この例ではテーパ面１２ａに対向する四半円柱体１０Ａにはテーパ面が付されていない、即ちストレート形状である。また、図３（ｂ）に示したように切欠き溝１０７側の各四半円柱体１０Ｃ，１０Ｄにテーパ面１２ｂ，１２ｃを有し、これらのテーパ面１２ｂ，１２ｃの傾斜角度θ3とする。ここで、θ2＞θ3とする。
【００２１】
一方、図４は、楔孔１２に打ち込まれる楔１の概略構成を示している。上述のようにテーパ面が形成された楔孔１２に対応して、楔１にもテーパ面が形成される。即ち、四半円柱体１０Ｂ及び四半円柱体１０Ｃ，１０Ｄのテーパ面１２ａ及びテーパ面１２ｂ，１２ｃに対応して、実質的にそれらと同等の傾斜角度に設定されたテーパ面１ａ及びテーパ面１ｂ，１ｃを有する。テーパ面１ａの傾斜角度θ2であり、またテーパ面１２ｂ，１２ｃの傾斜角度θ3である。
【００２２】
図５は、本発明によるマンドレル１０を用いたコンロッド破断分割装置の要部構成を示している。なお、図５は装置の一例を示すものであり、具体的構成についてはこれに限定されるものではない。図３において、装置のセットプレート２上にコンロッド１００がセットされる。この場合、キャップ１０２Ａ側がホルダ３によって固定されるものとする。四半円柱体１０Ａ,１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄにより構成されるマンドレル１０は、クランクピン孔１０４に嵌入され、その際、四半円柱体１０Ａはキャップ１０２Ａ側に、四半円柱体１０Ｂは小端部１０３側に、四半円柱体１０Ｃ及び四半円柱体１０Ｄは切欠き溝１０７側にそれぞれ対応配置される。
【００２３】
また、四半円柱体１０Ａ,１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄにより円柱状形態を呈するマンドレル１０の中央部に配置された楔孔１２上方には、楔１が上下動可能に支持されている。この場合、楔１のテーパ面１ａ及びテーパ面１ｂ，１ｃは、四半円柱体１０Ｂ及び四半円柱体１０Ｃ，１０Ｄのテーパ面１２ａ及びテーパ面１２ｂ，１２ｃに対応配置される。
【００２４】
この状態でマンドレル１０の楔孔１２に楔１を高圧力で打ち込むことにより、楔１のテーパ面１ａが四半円柱体１０Ｂのテーパ面１２ａに接触し、これによりＸ−Ｘ方向の四半円柱体１０Ａ,１０Ｂは相互に離反するように付勢される。そして、キャップ１０２Ａ及び大端部１０２（コンロッド本体１０１側）に対して、四半円柱体１０Ａ,１０Ｂを介して破断荷重Ｆがそれぞれ付与される。破断荷重Ｆの作用により大端部１０２は切欠き溝１０７に沿って破断される。なお、楔１の駆動装置として例えば、図示しない油圧シリンダ等の駆動手段によって往復動可能に支持されるものとする。
【００２５】
本発明では特に切欠き溝１０７、即ちＹ−Ｙ方向の破断部側に四半円柱体１０Ｃ及び四半円柱体１０Ｄがそれぞれ対応配置されている。上述のように四半円柱体１０Ａ,１０Ｂによる大端部１０２の破断分割時、楔１のテーパ面１ｂ，１ｃが四半円柱体１０Ｃ，１０Ｄのテーパ面１２ｂ，１２ｃに接触し、これにより四半円柱体１０Ｃ，１０Ｄはそれぞれ半径方向外方へ押動変移される。このように破断されるべき切欠き溝１０７の内側に、四半円柱体１０Ｃ及び四半円柱体１０Ｄが配置され、且つ適度に外方へ移動することで、切欠き溝１０７の破断時にその破断部がクランクピン孔１０４側へ入り込むのを規制する。
【００２６】
上記のように楔１が楔孔１２に打ち込まれるのに伴い、四半円柱体１０Ｂが小端部１０３側へ押動されるのと同時に、四半円柱体１０Ｃ，１０Ｄが半径方向外方へ押動される。この場合、四半円柱体１０Ｂのテーパ面１２ａ及び四半円柱体１０Ｃ，１０Ｄのテーパ面１２ｂ，１２ｃの傾斜角度は、θ2＞θ3に設定されている。このため傾斜角度が大きいＸ−Ｘ方向側の四半円柱体１０Ａ,１０Ｂが、実質的に大端部１０２の破断分割に関与し、Ｙ−Ｙ方向側の四半円柱体１０Ｃ及び四半円柱体１０Ｄは移動するものの、切欠き溝１０７の破断部がクランクピン孔１０４側へ入り込むのを規制するだけで破断自体には影響しない。
【００２７】
本発明によれば、破断分割後のクランクピン孔１０４の真円形状において、図６の実線にて示すようにコンロッド破断部近傍がクランクピン孔１０４側に入り込むのを防ぐことができる。このように破断後の真円度の悪化を抑制でき、クランクシャフト組付後の真円度を向上させることができる。
【００２８】
ここで、コンロッド１００として、ＳＣ材ベースの非調質鋼の鋼材を使用した実施例により検証を行った。なお、コンロッド寸法として、クランクピン孔１０４の径φ６０ｍｍとする。
また、破断分割工程としては、コンロッド本体及びキャップ一体で鍛造成型し、粗加工（大端部真円、スラスト面、ボルト穴等）し、大端部ノッチ（切欠き溝１０７）加工し、マンドレル１０を用いて破断分割し、コンロッド本体１０１とキャップ１０２Ａをボルト締結し、大端部１０２を仕上げ加工し、クランクシャフトへ組付けする各工程を含む。
【００２９】
特にマンドレル１０の形状として、四半円柱体１０Ｂのテーパ面１２ａの傾斜角度θ2＝７°、四半円柱体１０Ｃ，１０Ｄのテーパ面１２ｂ，１２ｃの傾斜角度θ3＝１°とする。
なお、比較対象として、従来のマンドレル２００（図９等参照）のテーパ面２０２ａの傾斜角度θ1＝７°とする。
【００３０】
破断実施結果において、破断分割後の真円度、及びクランクシャフト組付を模擬した再組後の真円度とも向上が認められた。次の表１は、従来形状のマンドレル２００と本発明の改良形状のマンドレル１０のそれぞれ、破断後とクランクシャフト組付を模擬した再組後とにおける真円度測定結果を示している。このうち従来のマンドレル２００の場合、破断後において大端部１０２の真円度は、表１のように３７．９（μｍ）であるのに対して、本発明のマンドレル１０の場合、破断後の真円度は、表１のように２７．７（μｍ）である。また、再組後の真円度についても従来の場合、８．７（μｍ）であるのに対して、本発明のマンドレル１０の場合、６．７（μｍ）である。
【００３１】
【表１】
2011183529.tif 000003
【００３２】
ここで更に図７は、本発明のコンロッド破断分割装置に使用されるマンドレル１０の別の例を示している。この例でもマンドレル１０は四半円柱体１０Ａ,１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄにより構成され、このうち特に四半円柱体１０Ｃ，１０Ｄは共に、楔孔１２の上部でテーパ面１２Ａを有し、その傾斜角度θ4となっている。また、テーパ面１２Ａの下方は、ストレート面１２Ｂとして形成され、即ちテーパが付されていない。
【００３３】
この例においてもＹ−Ｙ方向側の四半円柱体１０Ｃ，１０Ｄに、楔孔１２の上部に位置するテーパ面１２Ａを設けることで、大端部の破断時にその破断部がクランクピン孔１０４側へ入り込むのを規制することができる。
【００３４】
以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
四半円柱体１０Ａに対して、四半円柱体１０Ｂのテーパ面１ａと同様なテーパ面を持たせることも可能である。
また、マンドレル１０を構成する四半円柱体１０Ａ,１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄは、円周４分割する場合の他、例えばＸ−Ｘ方向側をＹ−Ｙ方向側よりも適度に大きく（円周方向）形成してもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１  楔
２  セットプレート
３  ホルダ
１０  マンドレル
１０Ａ,１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ  四半円柱体
１１  合せ面
１２  楔孔
１００  コンロッド
１０１  コンロッド本体
１０２  大端部
１０３  小端部
１０４  クランクピン孔
１０５  ピストンピン孔
【図１】
2011183529.tif 000004
【図２】
2011183529.tif 000005
【図３】
2011183529.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
2011183529.tif 000009
【図７】
2011183529.tif 000010
【図８】
2011183529.tif 000011
【図９】
2011183529.tif 000012
【図１０】
2011183529.tif 000013