(57)【要約】【課題】コネクチングロッドの加工デバイスと加工方法【解決手段】浅い肌焼きスチールのコネクチングロッド(15)に機械加工を施すデバイスと方法であって、コネクチングロッド(15)の大きい端部(3)が、引っ張り作用を受けて、大きい端部(3)からキャップ(7)が分断される。引っ張りは、コネクチングロッド(15)のアイ(4)内に挿入されて、ロッド(2)に平行な方向に離間される２つの引っ張り部材(23;28)によって作用される。前記両引っ張り部材は、異なる曲率半径を備える。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが、ロッド(2)と、ロッド(2)に一体に接続された第１の部分(6)と、前記第1の部分(6)に接続された第２の部分(7)と、アイ(4)と、アイ(4)を規定する内側環状面(5)とを有するスチール製コネクチングロッド(15)に機械加工を施すためのデバイスであって、
デバイス(16)は、アイ(4)内に挿入され、第１の部分(6)において前記環状面(5)と整合し、対応する曲率半径を備える実質的にシリンダーセクターの形態をなす第１のスラスト面(24)を有する第１の引っ張り部材(23)と、アイ(4)内に挿入され第２の部分(7)において前記環状面(5)と整合し、対応する曲率半径を備える実質的にシリンダーセクターの形態をなす第２のスラスト面(29)を有する第２の引っ張り部材(28)と、前記第１および第２の引っ張り部材(23,28)を離間して、第２の部分(7)を第１の部分(6)から分断するための付勢手段(30)とを有し、
デバイス(16)は、第１のスラスト面(24)の曲率半径が、第２のスラスト面(29)の曲率半径よりも小さい点を特徴とするデバイス。
【請求項２】
前記付勢手段(30)は、前記第１および第２の引っ張り部材(23；28)を、前記ロッドと実質的に平行な方向に離間する請求項１記載のデバイス。
【請求項３】
前記環状面(5)は、第２のスラスト面(29)の曲率半径よりも大きい曲率半径を有する請求項１または２記載のデバイス。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１記載のデバイスであって、前記第１および第２の部分(6;7)の間において、前記大きな端部(3)内に少なくとも１つのノッチ部(12)を形成するためのレーザー光源(34)を有するデバイス。
【請求項５】
第１のスラスト面(24)の曲率半径は、第２のスラスト面(29)の曲率半径の80％と99％の範囲である請求項１〜４のいずれか１記載のデバイス。
【請求項６】
第１のスラスト面(24)の曲率半径は、第２のスラスト面(29)の曲率半径の92％と98％の範囲である請求項１〜４のいずれか１記載のデバイス。
【請求項７】
第１のスラスト面(24)の曲率半径は、第２のスラスト面(29)の曲率半径の97％である請求項１〜４のいずれか１記載のデバイス。
【請求項８】
それぞれが、ロッド(2)と、ロッド(2)に一体に接続された第１の部分(6)と、前記第1の部分(6)に接続された第２の部分(7)と、アイ(4)と、アイ(4)を規定する内側環状面(5)とを有するスチール製コネクチングロッド(15)に機械加工を施すための方法であって、
方法は、実質的にシリンダーセクターの形態をなし、第１の部分(6)において前記環状面(5)と整合する第１のスラスト面(24)と、実質的にシリンダーセクターの形態をなし、第２の部分(7)において前記環状面(5)と整合する第２のスラスト面(29)とに、相対的な引っ張り運動を付与して、第２の部分(7)を第１の部分(6)から分断するための引っ張りステップを有し、
前記方法は、前記第１および第２のスラスト面(24;29)が、それぞれ、対応する曲率半径を備え、第１のスラスト面(24)の曲率半径が、第２のスラスト面(29)の曲率半径よりも小さい点を特徴とする方法。
【請求項９】
前記第１および第２のスラスト面(24;29)の相対的引っ張り運動は、実質的にロッド(2)に平行な方向である請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記第１および第２の部分(6;7)の間において、前記の大きい端部(3)内に少なくとも１つのノッチ部(12)を形成するためのノッチ部形成ステップを有し、前記ノッチ部形成ステップは、前記引っ張りステップに先行する請求項８または９記載の方法。
【請求項１１】
前記ノッチ部は、レーザービームによって形成される請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記環状面(5)は、第２のスラスト面(29)の曲率半径よりも大きい曲率半径を有する請求項８〜１１のいずれか１記載の方法。
【請求項１３】
第１のスラスト面(24)の曲率半径は、第２のスラスト面(29)の曲率半径の92％と98％の範囲である請求項８〜１２のいずれか１記載の方法。
【請求項１４】
コネクチングロッド(15)を冷却するための冷却ステップを有し、前記冷却ステップは、前記引っ張りステップに先行する請求項８〜１３のいずれか１記載の方法。
【請求項１５】
請求項８〜１３のいずれか１記載の方法によって得られる浅い肌焼きスチール製のコネクチングロッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、コネクチングロッドの加工デバイスに関する。
【０００２】
この発明は、浅い肌焼きスチールのコネクチングロッドの機械加工を有利に行うために用いることができ、それに関する以下の説明は、純粋に例示を介して引用する。
ここに、また、今後においても、浅い肌焼きスチールのコネクチングロッドとは、深さが８mmよりも小さい肌焼き処理を施したスチールから製造されたコネクチングロッドを意味するものとする。
【背景技術】
【０００３】
浅い肌焼きスチール製のコネクチングロッドは、それらが、近代の内燃エンジンによって付与される応力によく耐えるものとして提案されている。
しかしながら、浅い肌焼きスチールのコネクチングロッドに機械加工を行うことは、特に、このタイプの材料の比較的大きい残留「延性」(ductibility)のために、様々な問題が課される。
【０００４】
コネクチングロッドは、通常、１つのロッドと、大きい端部とを有しており、前記の大きい端部は、その内部環状面によって区画される１つのアイを備えている。コネクチングロッドをエンジンに嵌合するために、そして、クランクシャフトを前記アイを介して挿入するために、この大きい端部は、通常２つの部分に分割され、その第１の部分は、ロッドに取り付けたままであり、その第２の部分は、分離されていわゆるキャップを形成する。
【０００５】
この大きい端部は、通常は切断か、引っ張りによって２つの部分に分断されることが好ましい。
キャップは、組み付けを行うときに結果的には第１の部分に再接続されなければならないので、キャップと第１の部分の間の接触面は、エンジンの運転中に、コネクチングロッドまたはエンジンの他のパーツを損傷することがある歪みおよび／または変形の形成を減少するために、できる限り正確に整合しなければならない。
【０００６】
このために、前記分断は、「脆い」(fragile)、すなわち、可能な限り、非弾性的な変形が結果として殆ど生じない程度でなければならない。この点に関連して、たとえ、分断部のエリアではないとしても、すべての変形は、エンジン運転中の故障や歪みを依然として助長する点に注目することが重要である。
【０００７】
分断は通常、２つの引っ張り部材を有するデバイスを用いてなされ、これらの２つの部材は、使用に際しては、アイの中に挿入されてキャップを大きい端部から分離するために離れて引っ張られる。２つの引っ張り部材は、シリンダーセクターの形態をなす、それぞれのスラスト面を備え前記の環状面と整合するとともに、同一の曲がり角を持っている。
【０００８】
相当な高炭素鋼のコネクチングロッドの機械加工に長く使用されているけれども、前記のデバイスを浅い肌焼きスチールのコネクチングロッドに応用しようとするこれまでの試みは、分断部の比較的貧弱な「脆さ」(fragility)に終わっており、したがって、近代の内燃エンジンに用いるには細部において不適当である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の欠点を排除するように設計されるとともに、同時に廉価で製造が容易であるデバイスを提供することがこの発明の目的の１つである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明によれば、請求項１に記載のスチール製のコネクチングロッドの機械加工を施すためのデバイスが提供される。
この発明はまた、スチール製コネクチングロッドに機械加工を施す方法に関する。
この発明によれば、請求項８に記載のスチール製コネクチングロッドの機械加工を施す方法が提供される。
【００１１】
この発明はまた、スチール製コネクチングロッドに関する。
この発明によれば、請求項１５に記載の浅い肌焼きスチール製のコネクチングロッドが提供される。
【発明の効果】
【００１２】
この発明のデバイスにより、浅い肌焼きスチールのコネクチングロッドの機械加工を有利に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
この発明の非限定的な具体例が、添付図面を参照しつつ例示を介して説明される。
【００１４】
図１、２を参照すれば、符号１は、ロッド２と、シリンダー状の開口すなわちアイ４と
を有する大きい端部４とを備える浅い肌焼きスチール製のコネクチングロッドを全体として示しており、前記アイ４は、ロッド２を実質的に貫く長手方向軸４ａを有し、環状面５によって横方向に規定され、クランクシャフトの一部を収容する。
【００１５】
大きい端部３は、２つの部分、すなわち、ロッド２と一体の第１の部分６と、取り外し可能なキャップ７の部分とに分割されている。第１の部分６は、サドル状をなし、２つの脚部８を形成して分岐しており、各脚部はそれぞれの終端部９を有する。キャップ７もまた、サドル状をなし、２つの脚部１０を形成して分岐しており、それぞれの終端部１１を備えている。各大きい端部９は、関連するボルト１１ａによってそれぞれの終端部１１にグリップされているので、部分６とキャップ７は、アイ４を規定している。大きい端部３もまた、終端部９、１１の外縁部に形成された２つのノッチ部１２を有し、軸４ａに平行に延出している。
【００１６】
図示しない変形例においては、ノッチ１２が、終端部９、１１の底部、および／または、上部の内縁部に形成されることが可能である。
終端部９、１１は、２つの分断面１３、１４をなして接しており、前もってノッチ部１２が形成されるコネクチングロッド１５(図３)の「脆い」分断によって形成されている表面を含んでいる。分断面１３、１４は、共面をなしており、実質的にロッド２を貫き、ノッチ部１２を通るアイ４の(図示しない)直径方向の面において実質的に接する。
【００１７】
図示しない別の具体例においては、分断面１３、１４は、互いに対して或る角度をなすことができ、および／または前記直径方向面内で接する必要はない。
コネクチングロッド１５(図３)は、実質的に、コネクチングロッド１と同一であり、唯一の相違点は、大きい端部３がノッチ部を持たず、一続きの部材に、換言すれば、ぶぶん６と部分７が一体に形成されている点である。
【００１８】
図４、５を参照すれば、符号１６は、コネクチングロッド１５からコネクチングロッド１を製造するデバイスを全体として指示する。前記デバイスは、対向する両端に直立構造部１８、１９を支持する長方形の平行六面体のベッド１７を有している。直立構造部１８、１９は、実質的に平行六面体であり、これらは、ベッド１７に関し長手方向に延出する２つのスライドするシリンダー２１(そのうちの一方だけが図示されている)を備える水平案内部材２０によって接続されている。
【００１９】
直立構造部１８は、上部においてロッド２と第１の部分６とを支持するための支持面２２によって規定され、前記支持面は、垂直な半シリンダー体の形態をなす固定引っ張りピン２３を備えている。引っ張りピン２３は、アイ４の内部に挿入され、シリンダーセクターの形態をなすスラスト面２４によって横方向に規定され、第１の部分６の環状面５と整合する。
【００２０】
デバイス１６もまた、水平方向案内部材２０に沿って移動可能であり、キャップ７を収容するための受け座２６を有するスライド部材２５を有する。受け座２６は、表面２２と実質的に同一面をなし、キャップ７を支持し、垂直シリンダー半体の形態をなす引っ張りピン２８と嵌り合う支持面２７を備える。
【００２１】
引っ張りピン２８は、スライド部材２５に一体に嵌め込まれて、アイ４の内部に挿入され、シリンダー状セクターの形態をなし、キャップ７の環状面５と整合するスラスト面２９によって横方向に規定される。
図６に明瞭に示すように、スラスト面２４は、スラスト面２９よりも小さい曲率半径を持っている。好ましい具体例においては、環状面５の曲率半径は、スラスト面２９の曲率半径よりも大きいか、これに等しい。より特定すれば、環状面５の曲率半径は、スラスト面２９の曲率半径の100％と110％の間に亘ることが好ましい。
【００２２】
スラスト面２４の曲率半径は、スラスト面２９の曲率半径の80％と99％の間、特に、92％と98％が好ましい。特に好ましい具体例は、スラスト面２４の曲率半径が、スラスト面29の曲率半径の97％のものである。
デバイス１６はまた、引っ張りピン２３、２８を引き離すための付勢ユニット３０を有し、付勢ユニット３０は、前方においてフランジ３２によってスライド部材２５に接続され、後方において、直立構造部１９に嵌合されたブラケット３３によって支持される２つの水平方向の油圧シリンダー３１を備える。
【００２３】
デバイス１６はまた、ノッチ部１２を作るための(略図で示す)知られたレーザー光源３４を具備している。
実際の使用においては、コネクチングロッド１５は、引っ張りピン２３、２８がアイ４内に挿入され、キャップ７が受け座２６内に収容され、ロッド２が、表面２２に支持されて水平方向案内部材２０に実質的に平行に配向されるように配置される。
【００２４】
コネクチングロッド１５の浅い肌焼きスチールの脆さを増すために、コネクチングロッド１５は、知られた方法で、例えば、それがデバイス面に準備される前に液体窒素に浸漬することによって予め冷却されることが好ましい。
コネクチングロッドが一旦準備されると(図４に略図で示される)レーザー光源３４が、制御ユニット３５によって作動されて、ノッチ部１２を形成する。
【００２５】
この瞬間に、付勢ユニット３０は、(やはり制御ユニット３５によって)作動され、スライド部材２５を直立構造体１９の側に移動する。これと同時に、引っ張りピン２３、２８がロッド２に実質的に平行に離間して、スラスト面２４、２９が環状面５と整合し、分断面１３，１４に沿って大きい端部３の「脆い」破断が達成される。
【００２６】
この点に関して、引っ張りピン２３、２８による引っ張りが作用する間、引っ張りピン２３、２８の特別な幾何学的形状が、分断面１３、１４に相当に大きい機械的応力の集中を提供する点が指摘されるべきである。特に、ロッド２に接続されている第１の部分６は、キャップ７よりも硬いので大きい端部３の非弾性的変形、特に、終端部９、１１の非弾性的変形が減少する。
【００２７】
キャップ７が一旦大きい端部３から分離されると、コネクチングロッド１は、例えば、知られた態様で研削や、ラッピング等の機械加工を施されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明のコネクチングロッドの平面図。
【図２】図１のコネクチングロッドの細部の長手方向断面図。
【図３】図１のコネクチングロッドを形成する原形となるコネクチングロッドの平面図。
【図４】明瞭にするためにパーツを取り外したこの発明の１具体例の斜視図。
【図５】図４のデバイスの横方向の断面図。
【図６】図４のデバイスの諸パーツの平面図。
【符号の説明】
【００２９】
１…コネクチングロッド.２…ロッド.３…大きい端部.４…アイ.４ａ…長手方向軸.５…環状面.６…第１の部分.７…キャップ.８…脚部.９…終端部.１０…脚部.１１…終端部.１１ａ…ボルト.１２…ノッチ部.１３…分断面.１４…分断面.１５…コネクチングロッド….１６…デバイス.１７…ベッド.１８…直立構造部.１９…直立構造部.２０…水平方向案内部材.２３…引っ張りピン.２４…スラスト面.２５…スライド部材.２６…受け座.２７…支持面.２８…引っ張りピン.２９…スラスト面.３０…付勢ユニット.３１…油圧シリンダー.３２…フランジ.３３…ブラケット.３４…レーザー光源.３５…制御ユニット.
【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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【外国語明細書】
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