(57)【要約】【課題】長寿命化を図ることができる積層コンロッドを提供する。【解決手段】積層コンロッド１１は、大端部、小端部１３、および大端部と小端部１３を連結する連結部を含み、大端部および小端部１３には板厚方向に貫通する貫通穴１５ｂが設けられる板状のコンロッド部品１６ａ〜１６ｅを複数枚積層して形成される。積層コンロッド１１は、板厚方向両外側に配置される外側コンロッド部品１６ａ、１６ｅと、両外側コンロッド部品１６ａ、１６ｅの間に配置される内側コンロッド部品１６ｂ、１６ｃ、１６ｄとを含む。ここで、外側コンロッド部品１６ａ、１６ｅに設けられる貫通穴の径Ｌ１、Ｌ５は、内側コンロッド部品１６ｂ、１６ｃ、１６ｄに設けられる貫通穴の径Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４よりも大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大端部、小端部、および前記大端部と前記小端部とを連結する連結部を含み、前記大端部および前記小端部には板厚方向に貫通する貫通穴が設けられる板状のコンロッド部品を複数枚積層して形成される積層コンロッドであって、
前記積層コンロッドは、板厚方向両外側に配置される外側コンロッド部品と、前記両外側コンロッド部品の間に配置される内側コンロッド部品とを含み、
前記外側コンロッド部品に設けられる前記貫通穴の径は、前記内側コンロッド部品に設けられる前記貫通穴の径よりも大きい、積層コンロッド。
【請求項２】
前記積層コンロッドは、前記内側コンロッド部品を複数含み、
前記コンロッド部品の前記貫通穴の径は、板厚方向中央側から板厚方向端部側に向かって大きくなっている、請求項１に記載の積層コンロッド。
【請求項３】
前記外側コンロッド部品は、前記貫通穴の内径縁から板厚方向に延びる鍔部を含み、
前記外側コンロッド部品は、前記鍔部が板厚方向外側に位置するように配置される、請求項１または２に記載の積層コンロッド。
【請求項４】
前記鍔部によって形成される前記貫通穴の径は、板厚方向外側に向かって大きくなっている、請求項３に記載の積層コンロッド。
【請求項５】
大端部、小端部、および前記大端部と前記小端部を連結する連結部を含み、前記大端部および前記小端部には板厚方向に貫通する貫通穴が設けられる板状のコンロッド部品を複数枚積層して形成される積層コンロッドであって、
前記貫通穴の壁面は、その表面が平滑なせん断面と、前記せん断面と板厚方向の異なる位置にあり、その肉を削り取るようにして形成されている破断面とを有し、
前記コンロッド部品は、前記破断面が板厚方向外側に位置するように配置される、積層コンロッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、積層コンロッドに関し、特に、大端部および小端部に設けられた貫通穴に軸受が圧入される積層コンロッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
汎用エンジンの構成部材として、大端部にクランク軸、小端部にピストンピンをそれぞれ連結し、ピストンの直線往復運動をクランク軸に伝達して回転運動に変換するコンロッド（コネクティングロッド）がある。コンロッドは、クランク軸を連結する貫通穴が設けられた大端部と、ピストンピンを連結する貫通穴が設けられた小端部と、大端部および小端部を連結する連結部とを含む。
【０００３】
上記したコンロッドには、大端部、小端部および連結部をそれぞれ有する板状のコンロッド部品を複数枚積層して形成される積層コンロッドがある。積層コンロッドは、各々のコンロッド部品をプレス成形等により容易に製造することができる。したがって、一体型の鍛造品や旋削品よりも、安価に製造することができる。
【０００４】
図７は、従来における積層コンロッドの小端部付近を示す断面図である。図７を参照して、積層コンロッド１０１は、板状の５つのコンロッド部品１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄ、１０４ｅを板厚方向に積層することにより形成される。コンロッド部品１０４ａ〜１０４ｅの基本的形状は、同じである。積層コンロッド１０１は、大端部（図示せず）と、小端部１０２と、大端部および小端部１０２を連結する連結部（図示せず）とを含む。小端部１０２は、板厚方向に貫通する貫通穴１０３を有する。
【０００５】
貫通穴１０３には、小端部１０２に連結されるピストンピン（図示せず）を回動可能に支持するため、例えば、シェル形ころ軸受１１１が圧入される。シェル形ころ軸受１１１は、内径側に軌道面１１５を有するシェル形外輪１１２と、軌道面１１５を転動するころ１１３と、ころ１１３を保持する保持器１１４とを備える。シェル形ころ軸受１１１は、シェル形外輪１１２を貫通穴１０３の内径面に沿うようにして圧入される。
【０００６】
なお、このような積層コンロッドは、例えば、特開２００３−１５６０２８号公報（特許文献１）に開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１５６０２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
再び図７を参照して、積層コンロッド１０１に含まれるコンロッド部品１０４ａ〜１０４ｅの基本的形状は同じであるが、貫通穴１０３の径等、厳密にはその寸法は異なる。特に、その形状が同じになるよう連続してプレス加工により打抜いても若干のばらつきがあり、また、それぞれのコンロッド部品１０４ａ〜１０４ｅに対する反りの矯正のための面押し等を行なう場合もあり、細部の寸法が異なる。
【０００８】
このような微差を有するコンロッド部品１０４ａ〜１０４ｅを用いて積層コンロッド１０１を形成する際、板厚方向内側に配置されるコンロッド部品１０４ｃの貫通穴１０３の径Ｘ１が、板厚方向外側に配置されるコンロッド部品１０４ａの貫通穴１０３の径Ｘ２よりも大きくなる場合がある。そうすると、図７に示すように、貫通穴１０３に圧入されるシェル形外輪１１２の軌道面１１５の母線形状は、板厚方向中央側が板厚方向両端側よりも凹んだ形状となる恐れがある。なお、図７中、軌道面１１５の変形は、誇張して図示している。軌道面１１５がこのような形状では、ころ１１３の転動時において、ころ１１３の両端側にエッジ応力（ころ端部への応力集中）が発生することになる。そうすると、応力集中による破損やころ１１３のスキューが発生し、シェル形ころ軸受１１１が短寿命となってしまう恐れがある。
【０００９】
この発明の目的は、長寿命化を図ることができる積層コンロッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る積層コンロッドは、大端部、小端部、および大端部と小端部を連結する連結部を含み、大端部および小端部には板厚方向に貫通する貫通穴が設けられる板状のコンロッド部品を複数枚積層して形成される。積層コンロッドは、板厚方向両外側に配置される外側コンロッド部品と、両外側コンロッド部品の間に配置される内側コンロッド部品とを含む。ここで、外側コンロッド部品に設けられる貫通穴の径は、内側コンロッド部品に設けられる貫通穴の径よりも大きい。
【００１１】
このように構成することにより、積層コンロッドの大端部および小端部に設けられた貫通穴に軸受を圧入した際に、軸受の軌道面の母線形状を、板厚方向中央側が板厚方向両端側よりも内径側に突出した凸形状にすることができる。そうすると、ころの転動面にクラウニングを設けた場合と同様の効果を得ることができ、ころの転動時にエッジ応力の発生を防止することができる。したがって、応力集中による破損やころのスキューを低減し、長寿命化を図ることができる。
【００１２】
好ましくは、積層コンロッドは、内側コンロッド部品を複数含む。ここで、コンロッド部品の貫通穴の径は、板厚方向中央側から板厚方向端部側に向かって大きくなっている。こうすることにより、軸受の軌道面をさらに板厚方向中央側に向かって凸形状にすることができる。したがって、さらに長寿命化を図ることができる。
【００１３】
さらに好ましくは、外側コンロッド部品は、貫通穴の内径縁から板厚方向に延びる鍔部を含む。ここで、外側コンロッド部品は、鍔部が板厚方向外側に位置するように配置される。こうすることにより、板厚方向に延びる鍔部によって、軸受の圧入部分を増加させることができる。そうすると、軸受の圧入幅を大きく確保することができる。したがって、より確実に貫通穴に軸受を圧入することができる。
【００１４】
また、鍔部によって形成される貫通穴の径は、板厚方向外側に向かって大きくなっている。こうすることにより、鍔部が設けられた外側コンロッド部品を含む積層コンロッドにおいて、軌道面を板厚方向中央側に向かって凸形状にすることができる。したがって、さらに長寿命化を図ることができる。
【００１５】
この発明の他の局面においては、積層コンロッドは、大端部、小端部、および大端部と小端部を連結する連結部を含み、大端部および小端部には板厚方向に貫通する貫通穴が設けられる板状のコンロッド部品を複数枚積層して形成される。貫通穴の壁面は、その表面が平滑なせん断面と、せん断面と板厚方向の異なる位置にあり、その肉を削り取るようにして形成されている破断面とを有する。ここで、コンロッド部品は、破断面が板厚方向外側に位置するように配置される。
【００１６】
積層コンロッドを形成するコンロッド部品は、一般的には、プレスによる打抜き加工等により製造される。打抜き加工においては、貫通穴の壁面に、平滑なせん断面と、肉を削り取るようにして形成される破断面が形成される。この場合、板厚方向において、せん断面が位置する部分よりも破断面が位置する部分の方が貫通穴の径は大きくなる。したがって、このように構成することにより、板厚方向外側の貫通穴の径を大きくすることができ、軌道面を中央側に向かって凸形状にすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、積層コンロッドの大端部および小端部に設けられた貫通穴に軸受を圧入した際に、軸受の軌道面の母線形状を、板厚方向中央側が板厚方向両端側よりも内径側に突出した凸形状にすることができる。そうすると、ころの転動面にクラウニングを設けた場合と同様の効果を得ることができ、ころの転動時にエッジ応力の発生を防止することができる。したがって、応力集中による破損やころのスキューを低減し、長寿命化を図ることができる。
【００１８】
また、積層コンロッドを形成するコンロッド部品は、一般的には、プレスによる打抜き加工等により製造される。打抜き加工においては、貫通穴の壁面に、平滑なせん断面と、肉を削り取るようにして形成される破断面が形成される。この場合、板厚方向において、せん断面が位置する部分よりも破断面が位置する部分の方が貫通穴の径は大きくなる。したがって、このように構成することにより、板厚方向外側の貫通穴の径を大きくすることができ、軌道面を中央側に向かって凸形状にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図２は、この発明の一実施形態に係る積層コンロッドを示す概略断面図である。図１は、図２に示す積層コンロッドのうち、Ｉで示す部分の拡大断面図である。なお、理解の容易の観点から、図１に示す貫通穴の径の差異を、誇張して図示している。
【００２０】
図１および図２を参照して、積層コンロッド１１は、板状の５つのコンロッド部品１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅを板厚方向に積層することにより形成される。積層コンロッド１１は、板厚方向両外側に配置される外側コンロッド部品１６ａ、１６ｅと、外側コンロッド部品１６ａ、１６ｅの間に配置される複数の内側コンロッド部品１６ｂ、１６ｃ、１６ｄとを含む。コンロッド部品１６ａ〜１６ｅの基本的形状は、同じである。
【００２１】
積層コンロッド１１は、大端部１２と、小端部１３と、大端部１２および小端部１３とを連結する連結部１４とを含む。大端部１２および小端部１３にはそれぞれ、板厚方向に貫通する貫通穴１５ａ、１５ｂが設けられている。貫通穴１５ａには、クランクピン（図示せず）が連結される。貫通穴１５ｂには、ピストンピン（図示せず）が連結される。このような積層コンロッド１１は、例えば、汎用エンジンに使用される。
【００２２】
貫通穴１５ａには、大端部１２に連結されるクランクピンを回動可能に支持するため、シェル形ころ軸受２１ａが圧入されている。同様に、貫通穴１５ｂには、小端部１３に連結されるピストンピンを回動可能に支持するため、シェル形ころ軸受２１ｂが圧入されている。
【００２３】
小端部１３側に圧入されるシェル形ころ軸受２１ｂは、内径側に軌道面２５ｂを有するシェル形外輪２２ｂと、シェル形外輪２２ｂの内径側に配置され、軌道面２５ｂ上を転動するころ２３ｂと、ころ２３ｂを保持する保持器２４ｂとを備える。シェル形ころ軸受２１ｂは、シェル形外輪２２ｂを貫通穴１５ｂの内径面に沿うようにして圧入される。なお、大端部１２側に圧入されるシェル形ころ軸受２１ａの構成については、シェル形ころ軸受２１ｂの構成と同じであるため、その説明を省略する。
【００２４】
コンロッド部品１６ａ〜１６ｅは、板状の素材を板厚方向にプレス加工等によって打抜くことにより形成される。積層コンロッド１１を形成するためには、複数の同一形状のコンロッド部品１６ａ〜１６ｅを積層する必要があるため、同一素材および同一のプレス条件等で形成されるコンロッド部品１６ａ〜１６ｅが使用される。しかし、コンロッド部品１６ａ〜１６ｅは板状であり、反りの矯正のための面押し等を行なうと、貫通穴の径や外形形状等において各々のコンロッド部品１６ａ〜１６ｅに微差が生じる。すなわち、貫通穴の径が大きいものと小さいものとが生じることになる。
【００２５】
ここで、コンロッド部品１６ａ〜１６ｅのうち、貫通穴の大きいものを板厚方向両外側に配置する。すなわち、板厚方向両外側に配置される外側コンロッド部品１６ａ、１６ｅに設けられる貫通穴の径は、外側コンロッド部品１６ａ、１６ｅの間に配置される内側コンロッド部品１６ｂ、１６ｃ、１６ｄに設けられる貫通穴の径よりも大きくする。具体的には、外側コンロッド部品１６ａ、１６ｅの貫通穴の径をＬ１、Ｌ５とし、内側コンロッド部品１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの貫通穴の径をＬ２、Ｌ３、Ｌ４とすると、Ｌ１およびＬ５はそれぞれ、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４よりも大きくする。
【００２６】
また、複数の内側コンロッド部品１６ｂ〜１６ｄについても、その貫通穴の径が、板厚方向中央側から板厚方向外側に向かって大きくなるように配置する。具体的には、最も中央に配置される内側コンロッド部品１６ｃの貫通穴の径Ｌ３は、その両外側に配置される内側コンロッド部品１６ｂ、１６ｄの貫通穴の径Ｌ２、Ｌ４よりも小さくする。なお、上記構成は、積層コンロッド１１の大端部１２側においても、同様とする。
【００２７】
このように構成することにより、積層コンロッド１１の小端部１３に設けられた貫通穴１５ｂにシェル形ころ軸受２１ｂを圧入した際に、シェル形ころ軸受２１ｂの軌道面２５ｂの母線形状を、板厚方向中央側が板厚方向両端側よりも内径側に突出した凸形状にすることができる。そうすると、ころ２３ｂの転動面２６ｂにクラウニングを設けた場合と同様の効果を得ることができ、ころ２３ｂの転動時にエッジ応力の発生を防止することができる。積層コンロッド１１の大端部１２側においても同様である。したがって、応力集中による破損やころ２３ｂのスキューを低減し、長寿命化を図ることができる。
【００２８】
この場合、内側コンロッド部品１６ｂ〜１６ｄにおいても、板厚方向中央側から板厚方向外側に向かって、貫通穴の径が大きくなるように配置されているため、シェル形ころ軸受２１ｂの軌道面２５ｂをさらに板厚方向中央側に向かって凸形状にすることができる。したがって、さらに長寿命化を図ることができる。
【００２９】
なお、図３に示すように、積層コンロッド３１に含まれる外側コンロッド部品３２ａ、３２ｅの間に配置される複数の内側コンロッド部品３２ｂ、３２ｃ、３２ｄについては、ほぼ同じ貫通穴の径であってもよい。この場合、具体的には、内側コンロッド部品３２ｂ、３２ｃ、３２ｄの貫通穴の径をＬ６とし、外側コンロッド部品３２ａ、３２ｅの貫通穴の径をＬ７、Ｌ８とすると、Ｌ６をＬ７およびＬ８よりも小さくする。こうすることによっても、シェル形ころ軸受２１ｂの軌道面２５ｂを板厚方向中央側に向かって凸形状にすることができる。したがって、長寿命化を図ることができる。
【００３０】
また、コンロッド部品は、上記したように、打抜き加工によって製造される。打抜き加工においては、パンチ等による打抜き工具によって板厚方向一方側から他方側に向けて打抜く。この場合、形成される貫通穴には、パンチを押し当てる側に形成されるせん断面と、打抜かれる側に形成される破断面とが生ずる。せん断面とは、パンチの刃先に沿った平滑な面であり、ほぼ設計寸法通りの径方向寸法となる。一方、破断面とは、その肉を削り取るように形成された粗い面であり、設計寸法よりも径方向寸法が大きくなる。破断面は、せん断面と板厚方向の異なる位置にある。
【００３１】
ここで、コンロッド部品を板厚方向に配置する際に、破断面側を外側に向けて配置するよう構成してもよい。図４は、この場合における積層コンロッドの一部を示す断面図であり、図１に対応する部分である。図４を参照して、積層コンロッド３６に含まれる外側コンロッド部品３７ａ、３７ｅについては、破断面３８ｂをせん断面３８ａよりも板厚方向外側に配置する。なお、外側コンロッド部品３７ａ、３７ｅの間に配置される内側コンロッド部品３７ｂ、３７ｃ、３７ｄについても同様に、破断面３８ｂをせん断面３８ａよりも板厚方向外側に配置する。
【００３２】
板厚方向において、せん断面３８ａが位置する部分よりも破断面３８ｂが位置する部分の方が貫通穴の径は大きくなる。すなわち、せん断面３８ａが位置する部分における貫通穴の径をＬ９とし、破断面３８ｂが位置する部分における貫通穴の径をＬ１０とすると、Ｌ１０の方がＬ９よりも大きくなる。したがって、このように構成することにより、軌道面２５ｂを板厚方向中央側に向かって凸形状にすることができる。
【００３３】
また、外側コンロッド部品に板厚方向に延びる鍔部を設ける構成としてもよい。図５は、この場合における積層コンロッドの一部を示す断面図であり、図１に対応する部分である。図５を参照して、積層コンロッド４１は、板厚方向外側に配置される外側コンロッド部品４２ａ、４２ｃと、外側コンロッド部品４２ａ、４２ｃの間に配置される内側コンロッド部品４２ｂとを含む。内側コンロッド部品４２ｂは板状であり、上記した図１等に示す内側コンロッド部品等と同じ形状である。一方、外側コンロッド部品４２ａ、４２ｃは、貫通穴の内径縁から板厚方向に延びる鍔部４３ａ、４３ｃを含む。このような鍔部４３ａ、４３ｃは、外側コンロッド部品４２ａ、４２ｃの貫通穴部分をバーリング加工等することにより設けられる。
【００３４】
ここで、外側コンロッド部品４２ａ、４２ｃは、鍔部４３ａ、４３ｃが板厚方向外側に位置するように配置される。また、この場合も、外側コンロッド部品４２ａ、４２ｃの貫通穴の径を、内側コンロッド部品４２ｂの貫通穴の径よりも大きくする。
【００３５】
こうすることにより、上記した効果に加え、貫通穴の圧入幅を大きく確保することができる。そうすると、より確実にシェル形ころ軸受２１ｂを圧入することができる。また、圧入部分が多いため、不均一な嵌め合いでの収縮等によるシェル形ころ軸受２１ｂの変形等の影響も小さくすることができる。したがって、さらに長寿命化を図ることができる。
【００３６】
また、この場合、鍔部によって形成される貫通穴の径を板厚方向外側に向けて大きくなるように構成してもよい。図６は、この場合における積層コンロッドの一部を示す断面図であり、図５に対応する部分である。図６を参照して、積層コンロッド４６は、板厚方向外側に配置され、鍔部４８ａ、４８ｃを含む外側コンロッド部品４７ａ、４７ｃと、外側コンロッド部品４７ａ、４７ｃの間に配置される板状の内側コンロッド部品４７ｂとを含む。積層コンロッド４６の基本的形状は、上記した図５に示す積層コンロッド４１と同じであるため、その説明を省略する。
【００３７】
ここで、外側コンロッド部品４７ａ、４７ｃについて、鍔部４８ａ、４８ｃによって形成される貫通穴の径を板厚方向に向かって大きくする。例えば、鍔部４８ａ、４８ｃの根元部４９ａ、４９ｃ、すなわち、板厚方向中央側に位置する部分から、板厚方向外側に位置する端部５０ａ、５０ｃまでテーパ状となるよう、徐々にその径を大きくするように構成する。こうすることにより、貫通穴に圧入されるシェル形ころ軸受２１ｂの軌道面２５ｂをより板厚方向中央側に向かって凸形状にすることができる。したがって、さらに長寿命化を図ることができる。
【００３８】
なお、上記の実施の形態においては、積層コンロッドの小端部および大端部を上記した構成とすることにしたが、これに限らず、小端部または大端部の一方側にのみ上記した構成を適用することにしてもよい。
【００３９】
また、上記の実施の形態においては、コンロッド部品をプレスによる打抜き加工により製造することにしたが、これに限らず、機械加工やワイヤーカット等の放電加工により製造することもできる。
【００４０】
なお、上記の実施の形態においては、貫通穴にシェル形ころ軸受を圧入することにしたが、これに限らず、他の形状のころ軸受や、玉軸受を圧入することにしてもよいし、滑り軸受として使用する場合についても適用される。
【００４１】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
この発明に係る積層コンロッドは、長寿命化が要求される際に、有効に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明の一実施形態に係る積層コンロッドの一部を示す断面図である。
【図２】この発明の一実施形態に係る積層コンロッドを示す概略断面図である。
【図３】この発明の他の実施形態に係る積層コンロッドの一部を示す断面図である。
【図４】この発明のさらに他の実施形態に係る積層コンロッドの一部を示す断面図である。
【図５】この発明のさらに他の実施形態に係る積層コンロッドの一部を示す断面図である。
【図６】この発明のさらに他の実施形態に係る積層コンロッドの一部を示す断面図である。
【図７】従来における積層コンロッドの一部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１１，３１，３６，４１，４６  積層コンロッド、１２  大端部、１３  小端部、１４  連結部、１５ａ，１５ｂ  貫通穴、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ，３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ，３７ｅ，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４７ａ，４７ｂ，４７ｃ  コンロッド部品、２１ａ，２１ｂ  シェル形ころ軸受、２２ｂ  シェル形外輪、２３ｂ  ころ、２４ｂ  保持器、２５ｂ  軌道面、２６ｂ  転動面、３８ａ  せん断面、３８ｂ  破断面、４３ａ，４３ｃ，４８ａ，４８ｃ  鍔部、４９ａ，４９ｃ  根元部、５０ａ，５０ｃ  端部。
【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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【図６】
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【図７】
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