(57)【要約】【課題】ロッド部とキャップ部との破断面の面性状が確保されたコンロッドの製造方法及びコンロッドを提供することを課題とする。【解決手段】端部に形成された貫通孔の内周面に前記貫通孔の軸方向に亘って破断起点部を形成し、前記破断起点部を起点として前記端部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、前記内周面に、前記軸方向に並んで第１方向に延びた複数の第１穴を前記破断起点部として形成する第１工程と、複数の前記第１穴に対して前記軸方向に並んで前記第１方向とは異なる第２方向に延びた複数の第２穴を、複数の前記第１穴に加えて前記破断起点部として形成する第２工程と、を備え、前記第２工程では、互いに隣接した前記第１穴の間に前記第２穴が形成される、コンロッドの製造方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
端部に形成された貫通孔の内周面に前記貫通孔の軸方向に亘って破断起点部を形成し、前記破断起点部を起点として前記端部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、
前記内周面に、前記軸方向に並んで第１方向に延びた複数の第１穴を前記破断起点部として形成する第１工程と、
複数の前記第１穴に対して前記軸方向に並んで前記第１方向とは異なる第２方向に延びた複数の第２穴を、複数の前記第１穴に加えて前記破断起点部として形成する第２工程と、を備え、
前記第２工程では、互いに隣接した前記第１穴の間に前記第２穴が形成される、コンロッドの製造方法。
【請求項２】
互いに隣接した前記第１及び第２穴は、部分的に連通している、請求項１のコンロッドの製造方法。
【請求項３】
互いに隣接した前記第１及び第２穴の、前記内周面での開口端部同士は連通している、請求項１又は２のコンロッドの製造方法。
【請求項４】
前記第１穴は、互いに隣接した３つの前記第２穴のうち一端に位置した前記第２穴と前記内周面での開口端部同士が連通し、前記３つの前記第２穴のうち他端に位置した前記第２穴と先端部同士が連通し、前記３つの前記第２穴の前記一端と前記他端との間に位置した前記第２穴と途中で連通している、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５】
前記第１穴は、互いに隣接した２つの前記第２穴の一方と前記内周面での開口端部同士が連通し、前記２つの前記第２穴の他方と先端部同士が連通している、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２つの前記第２穴は、前記貫通孔の内周面に対して直交する方向に延びている、請求項５のコンロッドの製造方法。
【請求項７】
前記第２穴は、互いに隣接した２つの前記第１穴の一方と途中で連通し、前記２つの前記第１穴の他方と途中で連通している、請求項１又は２のコンロッドの製造方法。
【請求項８】
前記第２穴は、前記第１穴よりも短い、請求項１又は２のコンロッドの製造方法。
【請求項９】
前記第１工程と前記第２工程との間に前記破断起点部を冷却する第３工程を備えた、請求項１乃至８の何れかのコンロッドの製造方法。
【請求項１０】
前記破断起点部は、前記貫通孔の中心を介して互いに対向した第１及び第２破断起点部を含み、
前記第１工程により前記第１破断起点部として複数の前記第１穴がレーザ加工により形成された後の前記第１破断起点部を冷却する前記第３工程の実行中であって前記第２工程により前記第１破断起点部として複数の前記第２穴が形成される前に、前記第２破断起点部として複数の前記第１穴又は複数の前記第２穴がレーザ加工により形成される、請求項９のコンロッドの製造方法。
【請求項１１】
先端部が互いに隣接する前記第１及び第２穴のそれぞれの内径ｄと前記先端部同士の間の前記軸方向での距離Ａとの関係は、−（ｄ／４）≦Ａ≦ｄを満たす、請求項１乃至１０の何れかのコンロッドの製造方法。
【請求項１２】
前記第１及び第２穴の軸の相対角度αは、３０°≦α≦１５０°を満たす、請求項１乃至１１の何れかのコンロッドの製造方法。
【請求項１３】
破断面を有したロッド部と、
破断面を有し、前記破断面同士が位置合わせされた状態で前記ロッド部と共に貫通孔を画定するキャップ部と、を備え、
前記破断面同士が位置合わせされた状態で、前記破断面同士の間には、前記貫通孔の軸方向に並んで前記貫通孔の内周面から第１方向に延びた複数の第１穴と、複数の前記第１穴に対して前記軸方向に並んで前記内周面から前記第１方向とは異なる第２方向に延びた複数の第２穴と、が形成されている、コンロッド。
【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及びコンロッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
端部に形成された貫通孔の内周面に、貫通孔の軸方向に亘って同一方向に延びた複数の穴を形成し、この複数の穴を破断起点部として、端部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】ＷＯ２００４／００７９８０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、破断面同士が位置合わせされて組み付けられるため、ロッド部とキャップ部とは脆性破断により破断されて破断面の面性状が確保されていることが望まれる。
【０００５】
しかしながら、複数の穴の形状や位置のばらつき等により、破断時での初期亀裂の発生個所にばらつきが生じる場合がある。これに起因してロッド部とキャップ部とが部分的に延性破断して、破断面の面性状が悪化し、破断面同士の位置合わせの精度が低下する可能性がある。
【０００６】
そこで本発明は、ロッド部とキャップ部との破断面の面性状が確保されたコンロッドの製造方法及びコンロッド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】
【０００７】
上記目的は、端部に形成された貫通孔の内周面に前記貫通孔の軸方向に亘って破断起点部を形成し、前記破断起点部を起点として前記端部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、前記内周面に、前記軸方向に並んで第１方向に延びた複数の第１穴を前記破断起点部として形成する第１工程と、複数の前記第１穴に対して前記軸方向に並んで前記第１方向とは異なる第２方向に延びた複数の第２穴を、複数の前記第１穴に加えて前記破断起点部として形成する第２工程と、を備え、前記第２工程では、互いに隣接した前記第１穴の間に前記第２穴が形成される、コンロッドの製造方法によって達成できる。
【０００８】
第１穴と第２穴とは異なる方向に延びており、互いに隣接した第１穴の間に第２穴が形成されるため、貫通孔の内周面と互いに隣接する第１及び第２穴に包囲される領域は、破断強度に対しては寄与しにくい領域となる。従って、破断起点部として同一方向に延びた複数の穴のみが形成されている場合と比較して、破断起点部での破断強度を低下させることができる。これにより、破断時には、コンロッドの軸方向に並んだ複数の第１及び第２穴が連通されるように初期亀裂が発生し、均一の初期亀裂が形成される。このように初期亀裂が均一に形成されるため、その後の亀裂の伝播のばらつきも抑制され、脆性破断が確保できる。このようにして、ロッド部とキャップ部との破断面の面性状が確保できる。
【０００９】
互いに隣接した前記第１及び第２穴は、部分的に連通していてもよい。
【００１０】
互いに隣接した前記第１及び第２穴の、前記内周面での開口端部同士は連通していてもよい。
【００１１】
前記第１穴は、互いに隣接した３つの前記第２穴のうち一端に位置した前記第２穴と前記内周面での開口端部同士が連通し、前記３つの前記第２穴のうち他端に位置した前記第２穴と先端部同士が連通し、前記３つの前記第２穴の前記一端と前記他端との間に位置した前記第２穴と途中で連通していてもよい。
【００１２】
前記第１穴は、互いに隣接した２つの前記第２穴の一方と前記内周面での開口端部同士が連通し、前記２つの前記第２穴の他方と先端部同士が連通していてもよい。
【００１３】
前記２つの前記第２穴は、前記貫通孔の内周面に対して直交する方向に延びていてもよい。
【００１４】
前記第２穴は、互いに隣接した２つの前記第１穴の一方と途中で連通し、前記２つの前記第１穴の他方と途中で連通していてもよい。
【００１５】
前記第２穴は、前記第１穴よりも短くてもよい。
【００１６】
前記第１工程と前記第２工程との間に前記破断起点部を冷却する第３工程を備えてもよい。
【００１７】
前記破断起点部は、前記貫通孔の中心を介して互いに対向した第１及び第２破断起点部を含み、前記第１工程により前記第１破断起点部として複数の前記第１穴がレーザ加工により形成された後の前記第１破断起点部を冷却する前記第３工程の実行中であって前記第２工程により前記第１破断起点部として複数の前記第２穴が形成される前に、前記第２破断起点部として複数の前記第１穴又は複数の前記第２穴がレーザ加工により形成されてもよい。
【００１８】
先端部が互いに隣接する前記第１及び第２穴のそれぞれの内径ｄと前記先端部同士の間の前記軸方向での距離Ａとの関係は、−（ｄ／４）≦Ａ≦ｄを満たしてもよい。
【００１９】
前記第１及び第２穴の軸の相対角度αは、３０°≦α≦１５０°を満たしてもよい。
【００２０】
上記目的は、破断面を有したロッド部と、破断面を有し、前記破断面同士が位置合わせされた状態で前記ロッド部と共に貫通孔を画定するキャップ部と、を備え、前記破断面同士が位置合わせされた状態で、前記破断面同士の間には、前記貫通孔の軸方向に並んで前記貫通孔の内周面から第１方向に延びた複数の第１穴と、複数の前記第１穴に対して前記軸方向に並んで前記内周面から前記第１方向とは異なる第２方向に延びた複数の第２穴と、が形成されている、コンロッドによっても達成できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ロッド部とキャップ部との破断面の面性状が確保されたコンロッドの製造方法及びコンロッドを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１Ａは、内燃機関のコンロッドの母材の説明図であり、図１Ｂは、図１Ａの部分拡大図であり、図１Ｃは、図１ＢのＡ矢視図である。
【図２】図２Ａは、図１ＣのＩ−Ｉ断面図であり、図２Ｂは、図２Ａの部分拡大図である。
【図３】図３Ａ〜図３Ｄは、比較例での破断時の亀裂の伝播についての説明図である。
【図４】図４Ａ〜図４Ｄは、本実施例での破断時の亀裂の伝播についての説明図である。
【図５】図５Ａは、本実施例の穴の先端部の拡大図であり、図５Ｂ〜図５Ｅは、比較例の穴の先端部の拡大図である。
【図６】図６Ａ及び図６Ｂは、変形例である穴の拡大図である。
【図７】図７Ａ及び図７Ｂは、変形例である穴の拡大図である。
【図８】図８は、破断起点部の形成工程を示したフローチャートである。
【図９】図９Ａ〜図９Ｃは、破断起点部の形成工程の説明図である。
【図１０】図１０Ａ〜図１０Ｃは、破断起点部の形成工程の説明図である。
【図１１】図１１は、破断起点部の形成工程の変形例を示したフローチャートである。
【図１２】図１２Ａ〜図１２Ｄは、破断起点部の形成工程の変形例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１Ａは、内燃機関のコンロッドの母材１の説明図である。母材１は、鋳造又は鍛造により形成された鋼材である。母材１は、長手方向であるＹ方向の一端側にある小端部１１に貫通孔１２が形成されており、Ｙ方向の他端側にある大端部１３には貫通孔１４が形成されている。完成後のコンロッドにおいては、貫通孔１２及び貫通孔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。
【００２４】
母材１は、Ｙ方向に連続したロッド部２０及びキャップ部３０を有している。ロッド部２０には、小端部１１及び貫通孔１２や、貫通孔１４の半円部分が形成されている。キャップ部３０には、貫通孔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、貫通孔１４の内周面上に形成された破断起点部５０及び６０を起点として破断分割される。破断起点部５０及び６０は、貫通孔１４を短手方向であるＸ方向から挟む位置に形成されている。ロッド部２０とキャップ部３０とは、貫通孔１４内に所定の治具が挿入されてロッド部２０とキャップ部３０とを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、破断起点部５０及び６０を起点として破断分割される。具体的には、貫通孔１４内に一対の割駒をＹ方向に並ぶようにセットし、この割駒の間にテーパー部材を挿入して、テーパー部材が一対の割駒をＹ方向に引き離すようにテーパー部材に上方から衝撃を与える。これにより一対の割駒は引き離され、ロッド部２０とキャップ部３０とをＹ方向に引き離すように引張荷重が与えられて破断起点部５０及び６０を起点として破断分割される。尚、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も、貫通孔１４をＸ方向から挟む位置に形成されている。
【００２５】
図１Ｂは、図１Ａの部分拡大図であり、図１Ｃは、図１ＢのＡ矢視図である。破断起点部５０は、母材１の厚み方向であり貫通孔１４の軸方向でもあるＺ方向に並ぶように形成された複数の穴から構成されている。これら複数の穴の軸は、Ｙ方向に直交した平面内に含まれるように形成されている。破断起点部６０についても同様である。破断起点部５０及び６０は、第１及び第２破断起点部の一例である。
【００２６】
図２Ａは、図１ＣのＩ−Ｉ断面図である。図２Ａに示すように、破断起点部５０は、複数の穴５１及び５５から構成されている。穴５１及び５５は、貫通孔１４の内周面から互いに異なる方向に延びている。複数の穴５１は互いに平行に延びており、複数の穴５５も互いに平行に延びている。穴５１及び５５は、レーザ加工により形成されている。破断起点部６０についても同様である。穴５１及び５５は、第１及び第２穴の一例である。
【００２７】
図２Ｂは、図２Ａの部分拡大図である。尚、図２Ｂにおいては、ハッチングを省略してある。穴５１及び５５は、断面視でＸ字状に形成されており、穴５１及び５５は先端部同士で連通している。穴５１及び５５の各内径ｄは、略同じに設定されている。穴５１及び５５のＸ方向でのそれぞれの深さＤ１及びＤ５は、詳しくは後述するが略同じに設定されている。隣接する穴５１のＺ方向でのピッチＰ１と、隣接する穴５５のＺ方向でのピッチＰ５とは、詳しくは後述するが所定の範囲内で略同じに設定されている。穴５１及び５５のそれぞれの軸の相対角度αは、所定の角度範囲内に設定されている。先端部が互いに隣接する穴５１及び５５の先端部同士のＺ方向での距離Ａは、詳しくは後述するが所定の範囲内に設定されている。
【００２８】
穴５１は、互いに隣接した３つの穴５５のうち一端に位置した穴５５と貫通孔１４の内周面での開口端部同士が連通し、この３つの穴５５のうち他端に位置した穴５５と先端部同士が連通し、３つの穴５５の一端と他端との間に位置した穴５５と途中で連通している。即ち、一つの穴５１は３つの穴５５と連通している。同様に、穴５５は、互いに隣接した３つの穴５１のうち一端に位置した穴５１と貫通孔１４の内周面での開口端部同士が連通し、この３つの穴５１のうち他端に位置した穴５１と先端部同士が連通し、３つの穴５１の一端と他端との間に位置した穴５１と途中で連通している。即ち、一つの穴５５は３つの穴５１と連通している。このように、穴５１及び５５は互いに多くの個所で連通している。
【００２９】
次に、ロッド部２０とキャップ部３０との破断時での亀裂の伝播について、比較例を用いて説明する。図３Ａ〜図３Ｄは、比較例での破断時の亀裂の伝播についての説明図である。比較例である破断起点部５０ｖは、本実施例の破断起点部５０とは異なり、同一方向に延びた複数の穴５１ｖのみから構成されている。穴５１ｖは、深さが比較的浅く、その先端部のアールが比較的大きい。また、複数の穴５１ｖのピッチや深さのばらつきが大きい。図３Ｂ〜図３Ｄに示すように、破断時には破断起点部５０ｖを起点として貫通孔１４ｖの内周面側から外周面側に亀裂が伝播するが、上記のように複数の穴５１ｖのピッチや深さのばらつきが大きいと、図３Ｂに示すように破断時での初期亀裂のＺ方向での発生個所にばらつきが発生しやすい。これに起因して、図３Ｃに示すようにＺ方向での位置毎のＸ方向での亀裂の伝播にもばらつきが生じて、図３Ｄに示すようにボルト孔１５を回り込んだ亀裂同士の合流箇所にもばらつきが生じる。このように初期亀裂の発生個所にばらつきがあると、亀裂伝播時に材料の塑性変形が伴う延性破断が生じやすい。また、穴５１ｖの深さが比較的浅く、その先端部のアールが比較的大きいと、穴５１ｖの先端部周辺での応力集中係数は小さくなり、破断時に穴５１ｖの先端部に応力が集中しにくくなる。この結果、穴５１ｖの周辺から発生する初期亀裂の発生時にも延性破断が生じやすくなる。以上により、破断面Ｆｖの面性状が悪化し、破断面Ｆｖ同士の位置合わせの精度が低下する可能性がある。尚、穴の先端部周辺での応力集中係数は、穴の深さが浅いほど低下し、穴の先端部のアールが大きいほど低下する。
【００３０】
図４Ａ〜図４Ｄは、本実施例での破断時の亀裂の伝播についての説明図である。図４Ｂに示すように初期亀裂は、Ｚ方向での位置毎にばらつくことがなく、略同時に発生する。この理由は、穴５１と穴５５とは異なる方向に延びており、互いに隣接した穴５１の間に穴５５が形成されているからである。このため、貫通孔１４の内周面と互いに隣接した穴５１及び５５とで包囲される領域は、破断強度に対して寄与しにくい領域となる。このため、このような複数の穴５１及び５５が形成されていることにより、破断起点部として一定のピッチで同一方向に延びた複数の穴のみが形成されている場合と比較して、破断強度が低下している。これにより破断時には、Ｚ方向に並んだ複数の穴５１及び５５が連通されるように初期亀裂が発生し、均一の初期亀裂が形成されるからである。詳細には、破断時に穴５１の先端部に集中した応力が隣接した穴５５の先端部に影響し、穴５５の先端部に集中した応力が隣接した穴５１の先端部に影響し、Ｚ方向に並んだ複数の穴５１及び５５が連通するように亀裂が発生し易いためと考えられる。これにより、図４Ｃに示すようにＺ方向での位置毎のＸ方向での亀裂の伝播のばらつきが抑制されて、図４Ｄに示すようにボルト孔１５を回り込むように伝播して合流する。このように亀裂が均一に伝播することにより、塑性変形が抑制され、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ている。このような脆性破断を確保する観点から、本実施例での穴５１及び５５は、その先端部同士の距離や相対角度等が所定の範囲内に設定されている。詳しくは後述する。
【００３１】
次に、本実施例の穴５１及び５５の先端部同士の距離や相対角度について、比較例と比較して説明する。図５Ａは、本実施例の穴５１及び５５の先端部の拡大図である。尚、図５Ａにおいては、理解を容易にするためにハッチングを省略してある。穴５１及び５５の先端部同士の距離Ａは略ゼロに設定され、穴５１及び５５の軸の相対角度αは略６０°に設定されている。距離Ａは、ゼロに設定されているため、穴５１及び５５の先端部同士は接するように連通している。
【００３２】
図５Ｂは、比較例の穴５１ｗ及び５５ｗの先端部の拡大図である。尚、比較例については、本実施例と類似する符号を付して重複する説明を省略する。比較例での穴の内径は、穴５１及び５５のそれぞれと同じ内径ｄとして説明する。穴５１ｗ及び５５ｗの先端部同士の距離Ａｗは、内径ｄよりも大きく設定されている。このため、破断時に穴５１ｗ及び５５ｗのそれぞれの先端部に集中する応力が相互に干渉することが困難となる可能性がある。従って、破断時での初期亀裂の発生個所でのＺ方向での位置のばらつきが発生しやすくなる可能性がある。従って、距離Ａは、Ａ≦ｄを満たすことが好ましい。本実施例の穴５１及び５５では、距離Ａが略ゼロに設定されているため、破断時に穴５１及び５５のそれぞれの先端部に集中する応力の相互干渉が容易となる。このため、Ｚ方向に並んだ複数の穴５１及び５５が連通されるように初期亀裂が発生し、均一の初期亀裂が形成される。
【００３３】
図５Ｃは、比較例の穴５１ｘ及び５５ｘの拡大図である。穴５１ｘ及び５５ｘの先端部同士の距離Ａｘは、−（ｄ／４）よりも小さい値に設定されている。即ち、穴５１ｘ及び５５ｘの先端部同士の重なり量が大きく形成されている。ここで、上述したようにこれら複数の穴は、レーザ加工により形成されている。このため、穴５１ｘ及び５５ｘのように先端部同士の重なり量が大きいことは、レーザの照射により同一箇所となる穴５１ｘ及び５５ｘの先端部に多くの熱量が加えられたことを示し、この先端部でのアールが大きくなり過ぎている可能性がある。先端部のアールが大きくなりすぎると、応力集中係数が低下して破断時には先端部に応力が集中しにくくなり、延性破断しやすくなる。従って、距離Ａは、−（ｄ／４）≦Ａを満たすことが好ましい。上述したように、本実施例の穴５１及び５５での距離Ａはゼロに設定されているため、先端部でのアールが大きくなりすぎることが抑制されており、応力集中係数が確保され、脆性破断が確保されている。
【００３４】
図５Ｄは、比較例の穴５１ｙ及び５５ｙの拡大図である。穴５１ｙ及び５５ｙの軸の相対角度αｙは３０°未満に設定されている。この場合も、穴５１ｙ及び５５ｙの先端部同士の重なり量が大きいことを示し、穴５１ｙ及び５５ｙが重なっている領域でレーザの照射により多くの熱量が加えられたことを示す。従ってこの場合も、先端部でのアールが大きくなりすぎている可能性があり、延性破断しやすくなる可能性がある。従って、相対角度αは、３０°≦αを満たすことが好ましい。本実施例の穴５１及び５５では、相対角度αは略６０°に設定されているため、先端部でのアールが大きくなりすぎることが抑制されている。
【００３５】
図５Ｅは、比較例の穴５１ｚ及び５５ｚの拡大図である。穴５１ｚ及び５５ｚの軸の相対角度αｚは、１５０°よりも大きく設定されている。この場合、貫通孔１４の内周面に対してレーザの照射角度が急になりすぎて、穴５１ｚ及び５５ｚを形成することが困難となり、穴５１ｚ及び５５ｚの深さを確保することも困難となる可能性がある。穴５１ｚ及び５５ｚの深さを確保できないと、応力集中係数が低下し、延性破断しやすくなる可能性がある。従って、相対角度αは、α≦１５０°を満たすことが好ましい。本実施例の穴５１及び５５では、相対角度αは略６０°に設定されており、穴５１及び５５の形成が容易であり、穴５１及び５５の深さをも確保することが容易である。
【００３６】
以上のように、脆性破断を実現するためには、距離Ａは、−（ｄ／４）≦Ａ≦ｄを満たすことが好ましく、相対角度αは、３０°≦α≦１５０°を満たすことが好ましい。更により好ましくは、−（ｄ／８）≦Ａ≦ｄ／２を満たし、１５°≦α≦７５°を満たすことである。
【００３７】
尚、ピッチＰ１及びＰ５のそれぞれは、穴の内径ｄの２倍程度が好ましい。ピッチが狭すぎると、レーザ加工により狭い領域に多くの穴を形成する必要があり、レーザの照射によって母材１に加えられる熱量が増えて温度が上昇し、これに伴ってレーザ加工中での穴の寸法精度に影響を与える可能性があるためである。また、レーザの照射回数が増え製造コストが増大する可能性もある。
【００３８】
また、図２Ｂに示したように、隣接した穴５１及び５５の、貫通孔１４の内周面上に開口した開口端部同士は互いに連通していることが好ましい。開口端部同士が連通していることにより、開口端部同士が連通せずに離れている場合と比較して、貫通孔１４の内周面側での破断強度を低下させることができ、脆性破断を確保できるからである。
【００３９】
尚、ロッド部２０及びキャップ部３０の破断面には、破断前の複数の穴５１及び５５が溝状となって露呈するが、その後に破断面同士が位置合わせされた状態では、破断面同士の間に、破断前の状態と同様な複数の穴５１及び５５が再び画定される。破断起点部６０についても同様である。従って、破断後にロッド部２０及びキャップ部３０が締結されて製造されたコンロッドに関しても、破断起点部５０の穴５１及び５５が上記の要件を満たすか否かを確認することができる。
【００４０】
次に複数の変形例について説明する。図６Ａ〜７Ｂは、変形例である穴の拡大図である。尚、変形例についても本実施例と同一の構成については同一の符号を用いて重複する説明を省略する。図６Ａに示す破断起点部５０ａの穴５１ａ及び５５ａは、断面視でＶ字状に形成されている。上述した本実施例の穴５１及び５５とは異なり、穴５１ａ及び５５ａは途中で連通しておらず、相対角度αａは略３０°に設定されている。具体的には、穴５１ａは、互いに隣接した２つの穴５５ａの一方と貫通孔１４の内周面での開口端部同士が連通し、２つの穴５５ａの他方と先端部同士が連通している。同様に、穴５５ａは、互いに隣接した２つの穴５１ａの一方と貫通孔１４の内周面での開口端部同士が連通し、２つの穴５１ａの他方と先端部同士が連通している。この場合においても、隣接する穴５１ａ及び５５ａと貫通孔１４の内周面とで包囲される領域での破断強度を低減でき、脆性破断を確保できる。
【００４１】
図６Ｂに示す破断起点部５０ｂの穴５１及び５５ｂは、断面視でＶ字状に形成されている。穴５５ｂは、Ｘ方向に略平行に延びている。換言すれば、穴５５ｂは貫通孔１４の径方向に延びている。穴５５ｂのように、貫通孔１４の内周面に対して直交する方向に延びていてもよい。この場合も、隣接する穴５１及び５５ｂと貫通孔１４の内周面とで包囲される領域での破断強度を低減でき、脆性破断を確保できる。尚、穴５１及び５５ｂの軸の相対角度αｂは、略３０°に設定されている。
【００４２】
図７Ａに示す破断起点部５０ｃの穴５５ｃのピッチＰ５ｃは、穴５１のピッチＰ１の略３倍に設定され、ピッチ比は１：３に設定されている。これにより、穴５１に対して穴５５ｃの数が少なくて済み、穴５５ｃを形成するためのレーザの照射回数を低減でき、製造工程を簡素化できる。また、穴５５ｃは４つの穴５１と連通しているため、破断強度を低減でき、脆性破断を確保できる。また、この場合も、穴５５ｃと、この穴５５ｃに連通した４つの穴５１と、貫通孔１４の内周面とで包囲される領域が確保され、破断強度を低減でき、脆性破断を確保できる。尚、異なる方向に延びた穴が互いに連通し、かつピッチ比が１：３を超えて大きくなると、穴同士の相対角度が大きくなりすぎて、貫通孔１４の内周面へのレーザの照射が困難となる可能性がある。従ってピッチ比は、１：１から１：３までの間が好ましい。尚、穴５１及び５５ｃの軸の相対角度αｃは、略９０°に設定されている。本変形例では、必ずしも穴５５ｃが４つの穴５１と連通している必要はなく、穴５５ｃは、互いに隣接した２つの穴５１の一方と途中で連通し、この２つの穴５１の他方と途中で連通していればよい。
【００４３】
図７Ｂに示す穴５５ｄの深さＤ５ｄは、穴５１の深さＤ１の半分に設定されており、穴の深さの比は１：０．５に設定されている。即ち、穴５５ｄは、穴５１よりも短く形成されている。この場合も、穴５１と穴５５ｄと貫通孔１４の内周面との間の領域が確保され、破断強度を低減でき、脆性破断を確保できる。また、穴５５ｄは、穴５１の途中部分で連通しているため、より破断強度を低減でき、脆性破断を確保できる。また、穴５５ｄの深さは穴５１よりも浅いため、穴５５ｄを形成するためのレーザの出力を低減でき、レーザ加工に要する時間も削減できるため、製造コストを低減できる。
【００４４】
尚、図６Ａ、図６Ｂ、及び図７Ｂに示したように、互いに隣接し異なる方向に延びた２つの穴の開口端部は互いに連通していることが好ましいが、これに限定されず、図７Ａに示したように離れていてもよい。
【００４５】
次に、コンロッドの製造工程における破断起点部５０及び６０を形成する工程について説明する。図８は、破断起点部５０及び６０の形成工程を示したフローチャートである。図９Ａ〜図１０Ｃは、破断起点部５０及び６０の形成工程の説明図である。最初に図９Ａに示すように、レーザ発振器１００から照射されたレーザの進行方向を、母材１の一方側に配置されたプリズム１１０により制御して、母材１の貫通孔１４の内周面のボルト孔１５側にレーザを照射して、複数の穴５１を形成する（ステップＳ１）。ステップＳ１の工程は、Ｚ方向に並んで第１方向に延びた複数の穴５１を破断起点部５０として形成する第１工程の一例である。次に、図９Ｂに示すように、レーザの照射により高温となった母材１の穴５１付近を冷却する（ステップＳ３）。尚、この冷却は、自然放熱によるものであってもよいし、ファンなどを用いた強制冷却であってもよい。
【００４６】
次に、図９Ｃに示すように、レーザ発振器１００から照射されたレーザの進行方向を、母材１の他方側に配置されたプリズム１２０を用いて、貫通孔１４の内周面のボルト孔１５側にレーザを照射して複数の穴５５を形成する（ステップＳ５）。ステップＳ５の工程は、複数の穴５１に対してＺ方向に並んで第１方向とは異なる第２方向に延びた複数の穴５５を、複数の穴５１に加えて破断起点部５０として形成する第２工程の一例である。次に、上述した場合と同様に母材１の穴５５付近を冷却する（ステップＳ７）。次に、図１０Ａに示すように、母材１を反転させて（ステップＳ９）、再度プリズム１１０を用いて貫通孔１４の内周面のボルト孔１６側に穴６１を形成する（ステップＳ１１）。これにより、穴６１は、穴５１と平行に形成される。ステップＳ１１の工程は、上述した第１工程の一例である。次に、図１０Ｂに示すように母材１の穴６１付近を冷却する（ステップＳ１３）。次に、再度プリズム１２０を用いて貫通孔１４の内周面のボルト孔１６側にレーザを照射して複数の穴６５を形成する（ステップＳ１５）。これにより穴６５は、穴５５と平行に形成される。ステップＳ１５の工程は、上述した第２工程の一例である。次に、上述した場合と同様に母材１の穴６５付近を冷却する（ステップＳ１７）。このようにして、母材１に破断起点部５０及び６０が形成される。尚、穴６１及び６５は第１及び第２穴の一例である。
【００４７】
上述したように、レーザの照射後に照射された個所を冷却する理由について説明する。レーザの照射により高温状態にある箇所に再度レーザが照射されると、更にその箇所が高温となり、所望の穴径や所望の先端部のアールの大きさを超えて大きくなる可能性がある。これにより、穴の寸法精度が低下して、特に穴の先端部のアールの大きさが増大して、脆性破断を確保できない可能性がある。従って本実施例のように、レーザの照射後に照射された箇所を冷却してから再度レーザを照射することにより、脆性破断を確保できる。
【００４８】
次に破断起点部５０及び６０の形成工程の変形例について説明する。図１１は、破断起点部５０及び６０の形成工程の変形例を示したフローチャートである。図１２Ａ〜図１２Ｄは、破断起点部５０及び６０の形成工程の変形例の説明図である。最初に、図１２Ａに示すように、上述した場合と同様に貫通孔１４の内周面のボルト孔１５側に穴５１を形成する（ステップＳ１ａ）。ステップＳ１ａの工程は、上述した第１工程の一例である。次に、図１２Ｂに示すように、母材１を反転して（ステップＳ３ａ）、母材１の穴５１付近を冷却しつつプリズム１１０を用いて貫通孔１４の内周面のボルト孔１６側に穴６１を形成する（ステップＳ５ａ）。ステップＳ５ａの工程は、第１工程により破断起点部５０として複数の穴５１がレーザ加工により形成された後の破断起点部５０を冷却する第３工程の実行中であって第２工程により破断起点部５０として複数の穴５５が形成される前に、破断起点部６０として複数の穴６１がレーザ加工により形成される工程の一例である。次に、図１２Ｃに示すように、母材１を反転して（ステップＳ７ａ）、母材１の穴６１付近を冷却しつつプリズム１２０を用いて貫通孔１４の内周面のボルト孔１５側に穴５５を形成する（ステップＳ９ａ）。ステップＳ９ａの工程は、第１工程により破断起点部６０として複数の穴６１がレーザ加工により形成された後の破断起点部６０を冷却する第３工程の実行中であって第２工程により破断起点部６０として複数の穴６５が形成される前に、破断起点部５０として複数の穴５５がレーザ加工により形成される工程の一例である。このようにして破断起点部５０が形成される。次に、図１２Ｄに示すように、母材１を反転して（ステップＳ１１ａ）、母材１の穴５５付近を冷却しつつ貫通孔１４の内周面のボルト孔１６側に穴６５を形成する（ステップＳ１３ａ）。次に、母材１の穴６５付近を冷却する（ステップＳ１５ａ）。このようにして破断起点部６０が形成される。
【００４９】
以上のように、レーザが照射された箇所を冷却しつつ、異なる箇所にレーザを照射することにより、母材１に破断起点部５０及び６０を短期間で形成できる。従って、コンロッドの製造コストを低下できる。
【００５０】
尚、上述の工程では一つのレーザ発振器１００を用いて破断起点部５０及び６０を形成する場合を説明したが、これに限定されず、異なる位置に配置された複数のレーザ発振器１００を用いて破断起点部５０及び６０を形成してもよい。プリズム１１０及び１２０の代わりに、レーザを反射するミラーを用いてもよい。また、レーザの照射による溶融物を加工穴から排出するためのアシストガスを用いてもよい。
【００５１】
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】
【００５２】
１  母材
１３  大端部
１４  貫通孔
１５、１６  ボルト孔
２０  ロッド部
３０  キャップ部
５０、６０  破断起点部
５１、５５  穴
【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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【図１１】
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【図１２】
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