(57)【要約】【課題】ロッド部とキャップ部とを脆性破断することにより破断面の面性状が確保されたコンロッドの製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】コンロッドの長手方向の端部に形成された貫通孔を前記長手方向に拡張することにより、前記コンロッドをロッド部とキャップ部とに破断分割するコンロッドの製造方法において、前記端部に、前記長手方向に交差する交差方向の引張荷重を予圧として付与する予圧工程と、前記端部に前記予圧が付与された状態で、前記長手方向の引張荷重を前記端部に付与することにより前記端部を前記ロッド部と前記キャップ部とに破断分割する破断工程と、を備えたコンロッドの製造方法。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンロッドの長手方向の端部に形成された貫通孔を前記長手方向に拡張することにより、前記コンロッドをロッド部とキャップ部とに破断分割するコンロッドの製造方法において、
前記端部に、前記長手方向に交差する交差方向の引張荷重を予圧として付与する予圧工程と、
前記端部に前記予圧が付与された状態で、前記長手方向の引張荷重を前記端部に付与することにより前記端部を前記ロッド部と前記キャップ部とに破断分割する破断工程と、を備えたコンロッドの製造方法。
【請求項２】
前記端部は、前記貫通孔を介して互いに離れ前記長手方向に沿って延びた第１及び第２ボルト孔を有し、
前記予圧工程では、前記第１及び第２ボルト孔のそれぞれに挿入された第１及び第２挿入部材を用いて、前記交差方向の引張荷重が前記端部に付与される、請求項１のコンロッドの製造方法。
【請求項３】
前記予圧工程では、前記第１及び第２ボルト孔のそれぞれに一方側から挿入された前記第１及び第２挿入部材と、前記第１及び第２ボルト孔のそれぞれに他方側から挿入された第３及び第４挿入部材とを用いて、前記交差方向の引張荷重が前記端部に付与される、請求項２のコンロッドの製造方法。
【請求項４】
前記交差方向は、前記貫通孔の軸方向に直交する、請求項１乃至３の何れかのコンロッドの製造方法。
【請求項５】
前記交差方向は、前記貫通孔の軸方向に沿っている、請求項１乃至３の何れかのコンロッドの製造方法。
【請求項６】
前記第１及び第２挿入部材は、それぞれ、前記第１及び第２ボルト孔の軸方向に延びた棒状の部材である、請求項２乃至５の何れかのコンロッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンロッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンロッドの長手方向の端部に形成された貫通孔を長手方向に拡張することにより、コンロッドをロッド部とキャップ部とに破断分割する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−０８９９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
破断後のロッド部とキャップ部とは、破断面同士が合わさって組み付けられる。ここで、ロッド部とキャップ部との破断が、塑性変形を伴う延性破断により行われると、破断面の面性状が低下する。このように破断面の面性状が低下していると、ロッド部とキャップ部との位置合わせの精度が低下する可能性がある。
【０００５】
そこで本発明は、ロッド部とキャップ部とを脆性破断することにより破断面の面性状が確保されたコンロッドの製造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】
【０００６】
上記目的は、コンロッドの長手方向の端部に形成された貫通孔を前記長手方向に拡張することにより、前記コンロッドをロッド部とキャップ部とに破断分割するコンロッドの製造方法において、前記端部に、前記長手方向に交差する交差方向の引張荷重を予圧として付与する予圧工程と、前記端部に前記予圧が付与された状態で、前記長手方向の引張荷重を前記端部に付与することにより前記端部を前記ロッド部と前記キャップ部とに破断分割する破断工程と、を備えたコンロッドの製造方法によって達成できる。
【０００７】
コンロッドの端部に、コンロッドの長手方向に交差する交差方向の引張荷重が予圧として付与されると、端部には結果的にコンロッドの長手方向に沿った圧縮荷重が作用する。このように予圧に起因して端部に長手方向に沿った圧縮荷重が作用した状態で、端部に長手方向の引張荷重が与えられて破断されると、破断時でのすべり変形が抑制される。これにより、脆性破断が確保され、ロッド部とキャップ部との破断面の面性状を確保できる。
【０００８】
前記端部は、前記貫通孔を介して互いに離れ前記長手方向に沿って延びた第１及び第２ボルト孔を有し、前記予圧工程では、前記第１及び第２ボルト孔のそれぞれに挿入された第１及び第２挿入部材を用いて、前記交差方向の引張荷重が前記端部に付与されてもよい。
【０００９】
前記予圧工程では、前記第１及び第２ボルト孔のそれぞれに一方側から挿入された前記第１及び第２挿入部材と、前記第１及び第２ボルト孔のそれぞれに他方側から挿入された第３及び第４挿入部材とを用いて、前記交差方向の引張荷重が前記端部に付与されてもよい。
【００１０】
前記交差方向は、前記貫通孔の軸方向に直交してもよい。
【００１１】
前記交差方向は、前記貫通孔の軸方向に沿っていてもよい。
【００１２】
前記第１及び第２挿入部材は、それぞれ、前記第１及び第２ボルト孔の軸方向に延びた棒状の部材であってもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ロッド部とキャップ部とを脆性破断することにより破断面の面性状が確保されたコンロッドの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、コンロッドの製造方法の工程を示したフローチャートである。
【図２】図２Ａは、母材の説明図であり、図２Ｂは、図２Ａの部分拡大図であり、図２Ｃは、図２Ｂの矢視図である。
【図３】図３Ａ及び図３Ｂは、破断分割装置の説明図である。
【図４】図４Ａ及び図４Ｂは、破断分割装置に母材をセットする工程の説明図である。
【図５】図５Ａ及び図５Ｂは、母材に予圧を付与する工程の説明図である。
【図６】図６は、大端部に予圧が付与された場合での溝周辺の拡大図である。
【図７】図７Ａ及び図７Ｂは、母材を破断させる工程の説明図である。
【図８】図８Ａ及び図８Ｂは、母材の溝周辺での原子配列を示した説明図である。
【図９】図９Ａ及び図９Ｂは、変形例の破断分割装置の説明図である。
【図１０】図１０は、変形例の破断分割装置により予圧が付与された状態での母材の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、コンロッドの製造方法の工程を示したフローチャートである。最初にコンロッドの母材１を準備する（ステップＳ１）。図２Ａは、母材１の説明図である。このコンロッドは、内燃機関に用いられる。母材１は、鋳造又は鍛造により形成された鋼材である。図２Ａには、互いに直交したＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向を示している。Ｙ方向及びＸ方向は、それぞれ母材１の長手方向及び短手方向に相当する。Ｚ方向は、母材１の厚み方向に相当する。尚、Ｘ方向は互いに反対向きである＋Ｘ方向及び−Ｘ方向を含むが、本明細書において特に限定しない場合にはＸ方向と称し、図示した矢印が示すＸ方向に限定する場合には＋Ｘ方向と称し、＋Ｘ方向と反対方向に限定する場合には−Ｘ方向と称する。Ｙ方向及びＺ方向についても同様である。
【００１６】
母材１では、Ｙ方向の一端側にある小端部１１に小端孔１２が形成されており、Ｙ方向の他端側にある大端部１３には大端孔１４が形成されている。小端孔１２及び大端孔１４は、共に母材１の厚み方向であるＺ方向に貫通して形成されている。即ち、小端孔１２及び大端孔１４の各軸方向はＺ方向である。完成後のコンロッドでは、小端孔１２及び大端孔１４にそれぞれピストンピン及びクランクピンが挿入されて内燃機関に組み付けられる。大端孔１４は、小端孔１２よりも内径が大きく形成されている。大端孔１４は、母材１のＹ方向の端部である大端部１３に形成された貫通孔の一例である。
【００１７】
母材１は、ロッド部２０及びキャップ部３０を有している。キャップ部３０は、ロッド部２０から−Ｙ方向に連続している。ロッド部２０には、小端部１１及び小端孔１２や、大端孔１４の半円部分が形成されている。キャップ部３０には、大端孔１４の残りの半円部分が形成されている。ロッド部２０とキャップ部３０とは、詳しくは後述するが、大端孔１４の内周面上に形成された溝１７及び１８を起点として破断分割される。ロッド部２０とキャップ部３０とは、詳しくは後述するが、大端孔１４内に所定の治具が挿入されてロッド部２０を＋Ｙ方向に、キャップ部３０を−Ｙ方向に引き離すように引張荷重が与えられることにより、溝１７及び１８を起点として破断分割される。
【００１８】
ロッド部２０及びキャップ部３０には、破断分割後に互いに接続するためのボルトが挿入されるボルト孔１５及び１６が形成されている。ボルト孔１５及び１６は、大端孔１４を介してＸ方向に互いに離れており、Ｙ方向に延びている。具体的にはボルト孔１６は、ボルト孔１５よりも−Ｘ方向に位置している。ボルト孔１５及び１６は、大端孔１４を介して互いに離れＹ方向に沿って延びた第１及び第２ボルト孔の一例である。
【００１９】
図２Ｂは、図２Ａの部分拡大図であり、図２Ｃは、図２Ｂの矢視図である。溝１７及び１８は、大端孔１４を介してＸ方向に離れた位置に形成され、それぞれＺ方向に延びた溝状である。図１Ｂに示すように、溝１７は、Ｚ方向から見てＶ字状である。溝１７は、母材１の厚み方向であり大端孔１４の軸方向でもあるＺ方向に延びている。溝１８についても同様である。溝１７及び１８は、例えばレーザ加工により予め母材１に形成されている。
【００２０】
次に、破断分割装置Ａに母材１をセットする（ステップＳ３）図３Ａ及び図３Ｂは、破断分割装置Ａの説明図である。図３Ａは、Ｚ方向から見た破断分割装置Ａを示している。図３Ｂは、Ｘ方向から見た破断分割装置Ａを示している。図４Ａ及び図４Ｂは、破断分割装置Ａに母材１をセットする工程の説明図である。図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ図３Ａ及び図３Ｂに対応している。尚、図４Ａ及び図４Ｂに示した母材１において、溝１７及び１８については図示を省略してある。破断分割装置Ａは、母材１を破断分割するための引張荷重を付与するマンドレル９０と、母材１を支持すると共に母材１に予圧としての引張荷重を付与する予圧付与機構１００とを有している。これらの図では、支持台の面Ｓ上に配置された予圧付与機構１００を示している。
【００２１】
図３Ａに示すように予圧付与機構１００は、支持部材１０１、１０３、１０５、及び１０６を有している。支持部材１０１及び１０３はＹ方向に離れており、支持部材１０５及び１０６はＸ方向に離れている。図４Ａに示すように母材１は、小端部１１及び大端部１３がそれぞれ支持部材１０１及び１０３に支持され、母材１の大端孔１４を挟んだ両方の側部がそれぞれ支持部材１０５及び１０６に支持されるように支持部材１０１等の上にセットされる。
【００２２】
図３Ａに示すように、マンドレル９０は、予圧付与機構１００よりも上方側から支持部材１０３、１０５、及び１０６の間に挿入される。マンドレル９０は、Ｙ方向に離間可能な半割型のマンドレル半部９２及び９４からなる。図４Ａに示すように、予圧付与機構１００にセットされた母材１の大端孔１４内に、マンドレル半部９２及び９４が挿入される。
【００２３】
予圧付与機構１００は、案内部材１１５及び１１６、可動台１２０及び１３０、駆動機構１４０及び１５０を有している。案内部材１１５及び１１６は、互いにＸ方向に離れておりＹ方向に並行である。可動台１２０及び１３０は、案内部材１１５及び１１６によりＹ方向に移動可能に支持されている。尚、案内部材１１５及び１１６は共に支持部材１０１を貫通しており、案内部材１１５及び１１６はそれぞれ支持部材１０５及び１０６を貫通している。案内部材１１５及び１１６は、支持部材１０１、１０５、及び１０６に対して移動不能に固定されている。可動台１２０は、支持部材１０１と、支持部材１０５及び１０６との間でＹ方向に移動可能に支持されている。可動台１３０は、支持部材１０５及び１０６を介して可動台１２０とは反対側でＹ方向に移動可能に支持されている。
【００２４】
可動台１２０及び１３０はそれぞれ上面に駆動機構１４０及び１５０を保持している。駆動機構１４０は挿入部材１４５及び１４６を有している。挿入部材１４５及び１４６は、互いにＸ方向に離れてＹ方向に平行に延びた棒状の部材である。挿入部材１４５及び１４６は、それぞれＹ方向に垂直な断面形状は円形である。駆動機構１４０は、アクチュエータとこのアクチュエータの動力を挿入部材１４５及び１４６に伝達する機構を内蔵している。このアクチュエータの動力により、挿入部材１４５及び１４６はＸ方向に所定の間隔だけ接近及び離間する。同様に、駆動機構１５０は、挿入部材１５５及び１５６を有している。挿入部材１５５及び１５６は、互いにＸ方向に離れてＹ方向に平行に延びた棒状の部材である。挿入部材１５５及び１５６は、それぞれＹ方向に垂直な断面形状は円形である。駆動機構１５０はアクチュエータとこのアクチュエータの動力を挿入部材１５５及び１５６に伝達する機構を内蔵している。このアクチュエータの動力により、挿入部材１５５及び１５６はＸ方向に所定の間隔だけ接近及び離間する。
【００２５】
図３Ａに示すように、挿入部材１４５及び１５５は、同一軸線上に位置し、挿入部材１４６及び１５６も同一軸線上に位置する。図３ＡＡの状態では、挿入部材１４５及び１４６のＸ方向での間隔は、母材１のボルト孔１５及び１６のＸ方向での間隔と略同じに設定されている。挿入部材１５５及び１５６についても同様である。このような状態で図４Ａに示すように、挿入部材１４５及び１５５の軸線が母材１のボルト孔１５を通過し、挿入部材１４６及び１５６の軸線と母材１のボルト孔１６を通過するように、支持部材１０１等の上に母材１がセットされる。尚、駆動機構１４０の上面には、図４Ｂに示すように、支持部材１０１等の上にセットされた母材１との干渉を防ぐための凹部１４１が形成されている。また、可動台１３０の支持部材１０３側の縁には、可動台１３０が支持部材１０３に接近した際に干渉を防ぐための凹部１３３が形成されている。
【００２６】
次に、母材１に予圧を付与する（ステップＳ５）。図５Ａ及び図５Ｂは、母材１に予圧を付与する工程の説明図である。案内部材１１５及び１１６により可動台１２０は−Ｙ方向に案内され、可動台１３０は＋Ｙ方向に案内されて、挿入部材１４５及び１４６は母材１のボルト孔１５及び１６のそれぞれに小端部１１側から挿入され、挿入部材１５５及び１５６はボルト孔１５及び１６のそれぞれに大端部１３側から挿入される。挿入部材１４５及び１４６は、ボルト孔１５及び１６のそれぞれに小端部１１側から挿入された第１及び第２挿入部材の一例であり、挿入部材１５５及び１５６は、ボルト孔１５及び１６のそれぞれに大端部１３側から挿入された第３及び第４挿入部材の一例である。
【００２７】
ボルト孔１５内で挿入部材１４５及び１５５の先端同士が接触しボルト孔１６内で挿入部材１４６及び１５６の先端同士が接触する前に、可動台１２０及び１３０が停止される。この状態で、挿入部材１４５及び１４６は互いにＸ方向に離れるようにそれぞれボルト孔１５及び１６の内周面を押圧し、同様に挿入部材１５５及び１５６も互いにＸ方向に離れるようにそれぞれボルト孔１５及び１６の内周面を押圧する。これにより母材１の大端部１３には、ボルト孔１５側から＋Ｘ方向に、ボルト孔１６側からは−Ｘ方向に引張荷重が予圧として付与される。ステップＳ５の工程は、大端部１３に、長手方向に交差する交差方向であるＸ方向の引張荷重を予圧として付与する予圧工程の一例である。
【００２８】
図６は、大端部１３に予圧が付与された場合での溝１７及び１８周辺の拡大図である。大端部１３にＸ方向の引張荷重が予圧として与えられることにより、ポアソン効果により、少なくとも大端孔１４周辺には大端孔１４をＹ方向に押しつぶすように圧縮荷重が作用する。尚、予圧が付与された状態では、挿入部材１４５及び１５５がボルト孔１５の内周面の大端孔１４から離れた側に接触し、挿入部材１４６及び１５６がボルト孔１６の内周面の大端孔１４から離れた側に接触している。このため、母材１のＸ方向やＺ方向での位置ずれが抑制される。
【００２９】
次に、上述した予圧が付与された状態で母材１を破断させる（ステップＳ７）。図７Ａ及び図７Ｂは、母材１を破断させる工程の説明図である。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、マンドレル半部９２が＋Ｙ方向に移動しマンドレル半部９４が−Ｙ方向に移動して大端孔１４の内周面を押圧することにより、大端部１３にＹ方向の引張荷重が与えられる。これにより、溝１７を起点として＋Ｘ方向に亀裂が進行し、溝１８を起点として−Ｘ方向に亀裂が進行して、大端部１３はロッド部２０とキャップ部３０とに破断される。また、詳しくは後述するが、予圧が付与された状態で母材１が破断されることにより、脆性破断が確保され、破断面Ｆの面性状が確保される。従って、破断面Ｆ同士の位置合わせの精度が確保される。ステップＳ７の工程は、大端部１３に予圧が付与された状態で、長手方向の引張荷重を大端部１３に付与することにより大端部１３をロッド部２０とキャップ部３０とに破断分割する破断工程の一例である。
【００３０】
また、破断時には、ロッド部２０側のボルト孔１５及び１６の内周面がそれぞれ挿入部材１４５及び１４６に摺接して＋Ｙ方向に移動し、キャップ部３０側のボルト孔１５及び１６の内周面がそれぞれ挿入部材１５５及び１５６に摺接して−Ｙ方向に移動する。即ち、破断によりロッド部２０及びキャップ部３０との移動を許容しつつ、破断の最中でのこれらの部材のＸ方向及びＺ方向の位置ずれが規制される。挿入部材１４５、１４６、１５５、及び１５６と、ボルト孔１５及び１６とは共にＹ方向に延びているからである。
【００３１】
次に、予圧が付与された状態で破断されることにより脆性破断が確保される仕組みについて説明する。図８Ａ及び図８Ｂは、母材１の溝１７周辺での原子配列を示した説明図である。図８Ａ及び図８Ｂには、Ａ列原子、Ｂ列原子、すべり面間距離ａ、すべり方向の原子間距離ｂを示している。Ａ列原子及びＢ列原子は、それぞれＸ方向に並んでいる。Ａ列原子とＢ列原子とはＹ方向に隣接している。大端部１３はＹ方向の引張荷重により破断するため、破断時でのすべり方向はＸ方向である。ここで、Ｘ方向で大端部１３に作用するせん断応力が臨界せん断応力τｍを超えることにより母材１は破断する。臨界せん断応力τｍは、母材１の剛性率Ｇとすると、以下の式により算出できる。
τｍ＝Ｇ・ｂ／（２πａ）・・・（１）
【００３２】
ここで、上述した予圧が付与されていない状態での臨界せん断応力をτｍとし、予圧が付与された状態での臨界せん断応力をτｍ´とする。上述した予圧が付与されることにより、図８Ｂに示すようにＡ列原子とＢ列原子との間にはＹ方向の圧縮荷重が作用する。このため、予圧が付与された場合でのすべり面間距離ａ´は、予圧が付与されていない状態でのすべり面間距離ａよりも短くなる。即ち、ａ´＜ａの関係式が成立し、上述した式（１）より、τｍ´＞τｍの関係式が成立する。このため予圧が付与された状態では、大端部１３に作用するせん断応力が、臨界せん断応力τｍよりも大きい臨界せん断応力τｍ´を超えた場合に大端部１３は破断する。このように臨界せん断応力が増大することにより、Ａ列原子とＢ列原子との結合が切断されやすくなり、破断時のすべり変形が抑制される。即ち、破断時での塑性変形が抑制されて、脆性破断が確保される。
【００３３】
ここで、例えば大端孔１４の内周面のボルト孔１５側を＋Ｘ方向に押圧し、大端孔１４の内周面のボルト孔１６側を−Ｘ方向に押圧することにより、大端部１３に予圧を付与することが考えられる。しかしながらこの場合、予圧の作用点はボルト孔１５及び１６よりも内側に位置する大端孔１４の内周面上となる。このため、予圧を付与してもボルト孔１５及び１６が縮小するように変形して、ボルト孔１５よりも＋Ｘ方向の外側の部分や、ボルト孔１６よりも−Ｘ方向の外側の部分には、荷重が十分に作用せずに、脆性破断を確保することができない可能性がある。これに対して本実施例では、ボルト孔１５及び１６の内周面が予圧の作用点となり、ボルト孔１５よりも＋Ｘ方向の外側の部分や、ボルト孔１６よりも−Ｘ方向の外側の部分にも、荷重を十分に作用させることができるため、脆性破断を確保できる。
【００３４】
尚、上述した大端部１３に付与される予圧は、この予圧により大端部１３に作用する圧縮応力が大端部１３の弾性限度以下となるように、予め調整されている。このため大端部１３に付与された予圧に起因して大端部１３が塑性変形することが抑制される。
【００３５】
また、挿入部材１４５、１４６、１５５、及び１５６は、母材１の大端部１３に上述の予圧を付与すると共に、母材１の位置ずれを抑制しつつ、大端部１３の破断時でのロッド部２０及びキャップ部３０の移動方向を制限する。このように挿入部材１４５、１４６、１５５、及び１５６には、機能が集約化されており、破断分割装置の部品点数の増大や製造コストの増大が抑制されている
【００３６】
また、母材１の材料を、脆性破断が容易な材料に変更することにより、脆性破断を確保することも考えられる。しかしながらこの場合、材料コストが増大する可能性がある。また、このような材料で製造されたコンロッドの耐久性にも影響を与える可能性がある。従って本実施例のように予圧を付与して母材１の大端部１３を破断することにより、材料コストを抑制し耐久性をも確保しつつ、脆性破断を確保できる。
【００３７】
挿入部材１４５、１４６、１５５、及び１５６は、断面形状が円形であるがこれに限定されない。これらの断面形状は、大端部１３に予圧を付与する際にボルト孔１５又は１６の内周面に沿った円弧部を有した扇形状であってもよい。また、断面形状が角柱状であってもよい。
【００３８】
本実施例では、ボルト孔１５の両側から挿入された挿入部材１４５及び１５５と、ボルト孔１６の両側から挿入された挿入部材１４６及び１５６とにより母材１の大端部１３に予圧が付与されたが、これに限定されない。例えば、駆動機構１５０が設けられておらず、挿入部材１４５及び１４６のみにより大端部１３に予圧を付与してもよい。また、駆動機構１４０が設けられておらずに、挿入部材１５５及び１５６のみにより大端部１３に予圧を付与してもよい。尚、この場合、挿入部材がそれぞれボルト孔１５及び１６にできるだけ深く挿入された状態で大端部１３に予圧を付与することが好ましい。ボルト孔１５及び１６の軸方向、即ちＹ方向での予圧の分布を均一化でき、これにより予圧に起因する圧縮荷重のＹ方向でのばらつきを抑制できるからである。
【００３９】
次に変形例について説明する。図９Ａ及び図９Ｂは、変形例の破断分割装置Ａａの説明図である。図９Ａ及び図９Ｂは、それぞれ図３Ａ及び図３Ｂに対応している。変形例において、上記実施例と同一・類似の構成については同一・類似の符号を付することにより重複する説明を省略する。
【００４０】
破断分割装置Ａａの予圧付与機構１００ａの駆動機構１４０ａは、挿入部材１４５ａ、１４５ｂ、１４６ａ、及び１４６ｂを有している。挿入部材１４５ａ及び１４５ｂは互いにＺ方向に重なっており、挿入部材１４６ａ及び１４６ｂも互いにＺ方向に重なっている。駆動機構１４０ａはアクチュエータを内蔵しており、このアクチュエータにより挿入部材１４５ａ及び１４５ｂをＺ方向に所定の間隔だけ接近及び離間可能に保持し、同様に挿入部材１４６ａ及び１４６ｂをＺ方向に所定の間隔だけ接近及び離間可能に保持している。同様に、予圧付与機構１００ａの駆動機構１５０ａは、挿入部材１５５ａ、１５５ｂ、１５６ａ、及び１５６ｂを有している。挿入部材１５５ａ及び１５５ｂは互いにＺ方向に重なっており、挿入部材１５６ａ及び１５６ｂも互いにＺ方向に重なっている。駆動機構１５０ａはアクチュエータを内蔵しており、このアクチュエータにより挿入部材１５５ａ及び１５５ｂをＺ方向に所定の間隔だけ接近及び離間可能に保持し、同様に挿入部材１５６ａ及び１５６ｂをＺ方向に所定の間隔だけ接近及び離間可能に保持している。
【００４１】
図１０は、変形例の破断分割装置Ａａにより予圧が付与された状態での母材１の断面図である。図１０は、Ｙ方向に垂直な断面を示している。尚、図１０においては、マンドレル９０については図示を省略してある。ボルト孔１５に挿入部材１４５ａ及び１４５ｂが挿入されて、ボルト孔１６に挿入部材１４６ａ及び１４６ｂが挿入されている。また、図１０には示されていないが、ボルト孔１５に挿入部材１５５ａ及び１５５ｂが挿入され、ボルト孔１６に挿入部材１５６ａ及び１５６ｂが挿入されている。この状態で、挿入部材１４５ａ及び１４５ｂは互いにＺ方向に離れるようにボルト孔１５の内面を押圧し、同様に挿入部材１５５ａ及び１５５ｂは互いにＺ方向に離れるようにボルト孔１５の内面を押圧する。また、挿入部材１４６ａ及び１４６ｂが互いにＺ方向に離れるようにボルト孔１６の内面を押圧し、同様に挿入部材１５６ａ及び１５６ｂは互いにＺ方向に離れるようにボルト孔１６の内面を押圧する。このようにして、母材１の大端部１３には、大端孔１４の軸方向であるＺ方向に予圧が付与される。このようにＸ方向ではなくＺ方向に引張荷重が予圧として付与された場合であっても、大端部１３にはＹ方向に圧縮荷重が作用して、脆性破断を確保することができる。即ち変形例では、上述した実施例とは異なり、大端部１３に、母材１の長手方向に交差する交差方向であるＺ方向に引張荷重を予圧として付与される。
【００４２】
本変形例では、ボルト孔１５及び１６のそれぞれの内部に、Ｚ方向に重なって２つの挿入部材が挿入される。このため、本変形例は、ボルト孔１５及び１６の内径が大きい場合、即ち、母材１が大型の場合に適している。
【００４３】
尚、本変形例においても、駆動機構１５０ａが設けられておらず、挿入部材１４５ａ、１４５ｂ、１４６ａ、及び１４６ｂのみにより大端部１３に予圧を付与してもよい。また、駆動機構１４０ａが設けられておらずに、挿入部材１５５ａ、１５５ｂ、１５６ａ、及び１５６ｂのみにより大端部１３に予圧を付与してもよい。尚、この場合も、挿入部材がそれぞれボルト孔１５及び１６にできるだけ深く挿入された状態で大端部１３に予圧を付与することが好ましい。
【００４４】
上述の実施例及び変形例では、予圧として付与される引張荷重の方向は、破断時に大端部１３に作用する引張荷重の方向であるＹ方向に直交する方が好ましいが、これに限定されない。上記実施例では、予圧として付与される引張荷重のＸ方向及びＹ方向の各成分に関してＸ方向の成分の方が大きくなる範囲で、予圧として付与される引張荷重の方向がＹ方向に交差していればよい。上記変形例の場合には、予圧として付与される引張荷重のＺ方向及びＹ方向の各成分に関してＺ方向の成分の方が大きくなる範囲で、予圧として付与される引張荷重の方向がＹ方向に交差していればよい。何れの場合にも、予圧に起因して大端部１３にＹ方向に圧縮荷重が作用するからである。
【００４５】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１  母材
１３  大端部（端部）
１４  大端孔（貫通孔）
１５、１６  ボルト孔
１７、１８  溝
２０  ロッド部
３０  キャップ部
Ａ  破断分割装置
１４５、１４６、１５５、１５６  挿入部材
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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