(57)【要約】【課題】破断分割時の剥がれや欠けの問題を防止できるとともに、ロッド部とキャップ部とを再度分解する際の分離作業を容易に行えるコンロッドの破断分割構造を提供する。【解決手段】大端部１ｅのクランクピン孔１ｄの内周面に該クランクピン孔の軸心方向に延びる破断起点部５を設け、上記大端部１ｅを上記破断起点部５を起点にしてロッド部２とキャップ部３とに破断分割するようにしたコンロッドの破断分割構造において、上記大端部１ｅの破断起点部５を起点として進行する破断経路Ｂの合流部分に空隙部６を形成する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大端部のクランクピン孔の内周面に該クランクピン孔の軸心方向に延びる破断起点部を設け、上記大端部を上記破断起点部を起点にしてロッド部とキャップ部とに破断分割し、該ロッド部とキャップ部とを破断分断面同士を位置合わせした状態で結合ボルトにより結合するようにしたコンロッドの破断分割構造において、上記大端部の破断起点部を起点として進行する破断経路の合流部分に両破断経路における破断面の段差を吸収する空隙部を形成したことを特徴とするコンロッドの破断分割構造。
【請求項２】
請求項１において、上記空隙部が、上記結合ボルト用ボルト孔の軸心を通るクランクピン孔の軸心と平行なボルト軸力中心線より、破断面の面積中心線側でかつ上記破断起点部の反対側に形成されていることを特徴とするコンロッドの破断分割構造。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記空隙部の面積の１／２以上が、破断面の面積中心線を挟んだボルト軸力中心線の反対側に存在し、さらに上記空隙部を含めた場合の面積中心線がボルト軸力中心線より反クランクピン孔側に位置していることを特徴とするコンロッドの破断分割構造。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れかにおいて、上記空隙部が、上記結合ボルト用ボルト孔周辺を進行する破断経路の合流部に形成されていることを特徴とするコンロッドの破断分割構造。
【請求項５】
請求項１ないし３の何れかにおいて、上記空隙部が、上記クランクピン孔内周面に形成された軸受メタル係合溝周辺を進行する破断経路の合流部に形成されていることを特徴とするコンロッドの破断分割構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大端部のクランクピン孔に形成された破断起点部を起点として該大端部をロッド部とキャップ部とに破断分割し、該ロッド部とキャップ部とを破断分割面同士を位置合わせした状態で締結ボルトにより結合するようにしたコンロッドの破断分割構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の分割型コンロッドでは、大端部をロッド部とキャップ部とに破断分割する際に、該破断を誘発させるための破断起点溝を設ける場合がある。例えば、図１３（ａ），（ｂ）に示すように、大端部５０のクランクピン孔５０ａの内周面に該クランクピン孔５０ａの軸心方向に延びる一対の破断起点溝５１，５１を切り欠き形成する構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記大端部５０を破断分割すると、その破断面は、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、破断起点溝５１から矢印で示すそれぞれの破断経路▲１▼，▲２▼でボルト孔５０ｂ周辺を進行し、外側壁部分▲３▼で合流することとなる。
【０００４】
そして破断分割したロッド部とキャップ部とを破断分割面同士を位置合わせした状態で一度組み付け、クランクピン孔等の仕上げ加工を行う。この後ロッド部とキャップ部とを再度分解してクランクシャフトのクランクピンに組み付けることとなる。
【０００５】
【特許文献１】
米国特許４，５６９，１０９号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の破断分割構造では、破断が２つの破断経路▲１▼，▲２▼に分かれて進行する間に破断面が偏向し、同一平面上で合流することができず、外側壁部分▲３▼で破断面にすれ違いが起こり、段差やクラックが生じる場合がある。その結果、破断面に剥がれや欠けが発生し、これがエンジン運転中に欠け落ちてエンジン部品を傷つける場合があり、エンジントラブルの原因となるおそれがある。
【０００７】
また、上記破断分割したロッド部とキャップ部とを一度組み付けると破断面を目視で確認することができないほどの高精度となることから、破断分割面同士が固着し、ロッド部とキャップ部とを再度分解するのが困難となるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、破断分割時の剥がれや欠けの問題を防止できるとともに、ロッド部とキャップ部とを再度分解してクランクシャフトに組み付ける際の作業を容易に行えるコンロッドの破断分割構造を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、大端部のクランクピン孔の内周面に該クランクピン孔の軸心方向に延びる破断起点部を設け、上記大端部を上記破断起点部を起点にしてロッド部とキャップ部とに破断分割し、該ロッド部とキャップ部とを破断分断面同士を位置合わせした状態で結合ボルトにより結合するようにしたコンロッドの破断分割構造において、上記大端部の破断起点部を起点として進行する破断経路の合流部分に両破断経路における破断面の段差を吸収する空隙部を形成したことを特徴としている。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１において、上記空隙部が、上記結合ボルト用ボルト孔の軸心を通るクランクピン孔の軸心と平行なボルト軸力中心線より、破断面の面積中心線側でかつ上記破断起点部の反対側に形成されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、上記空隙部の面積の１／２以上が、破断面の面積中心線を挟んだボルト軸力中心線の反対側に存在し、さらに上記空隙部を含めた場合の面積中心線がボルト軸力中心線より反クランクピン孔側に位置していることを特徴としている。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１ないし３の何れかにおいて、上記空隙部が、上記結合ボルト用ボルト孔周辺を進行する破断経路の合流部に形成されていることを特徴としている。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１ないし３の何れかにおいて、上記空隙部が、上記クランクピン孔内周面に形成された軸受メタル係合溝周辺を進行する破断経路の合流部に形成されていることを特徴としている。
【００１４】
【発明の作用効果】
請求項１の発明に係るコンロッドの破断分割構造によれば、大端部の破断起点部を起点として多方向に進行する破断経路の合流部に空隙部を形成したので、多方向に進行する破断経路における破断面の合流部でのすれ違いを吸収することができ、段差やクラックの発生を防止できる。その結果、エンジン運転中の剥がれや欠けによる損傷や焼き付き等のトラブルを防止できる。
【００１５】
本発明では、破断経路の合流部に空隙部を形成したので、破断分割後に一度組み付けたロッド部とキャップ部とを分解する際に、上記空隙部を利用して例えば棒状治具を挿入することにより両者を容易に分離することが可能となり、再度分解する際の作業性を向上できる。また空隙部の形状を目視で見ることにより、形状再現性のチェックを行うことができ、ロッド部とキャップ部とを再度組み付ける際の位置合わせ精度を確保できる。
【００１６】
請求項２の発明では、空隙部をボルト軸力中心線より、破断面の面積中心線側でかつ破断起点部の反対側に形成したので、破断面積中心線をボルト軸力中心線側に近づけることができ、結合ボルトで締め付けた際のモーメントによる大端部のたわみに起因するクランクピン孔の真円度の悪化を低減できる。即ち、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、分割型コンロッド一般の問題として、ロッド部５２とキャップ部５３とを結合ボルト５４により結合する際に、破断面積中心線Ｃ２がボルト軸力中心線Ｃ１から離れた位置にある場合には、大端部５０にモーメントによるたわみが生じ易いという問題がある。その結果、クランクピン孔５０ａの真円度が悪化し、この状態でクランクシャフトに組み付けると磨耗や焼き付きの原因となるという懸念がある。
【００１７】
請求項３の発明では、空隙部の面積の１／２以上を破断面積中心線よりボルト軸力中心線の反対側に存在させたので、破断面積中心線をボルト軸力中心線側に近づけることができ、上記同様にモーメントによる大端部のたわみに起因するクランクピン孔の真円度の悪化を防止できる。
【００１８】
即ち、図１０（ａ）に示すように、平面で見た、空隙部６の全面積Ｓのうち１／２以上の面積Ｓ１が破断面積中心線Ｃ２より外側に位置し、残りの面積Ｓ２が破断面積中心線Ｃ２の内側に位置するように形成する。このようにすることによって破断面積中心線Ｃ２をボルト孔１ｇのボルト軸力中心線Ｃ１に近づけることができる。逆に、残りの面積Ｓ２を１／２以上にすると、破断面積中心線Ｃ２がボルト軸力中心線Ｃ１から遠ざかり、大端部のたわみが生じ易くなる。
【００１９】
一方、図１０（ｂ）示すように、空隙部６′の面積を大きくし過ぎると、破断面積中心線Ｃ２がボルト軸力中心線Ｃ１を超えて内側に位置する場合がある。この場合には、コンロッドに引張荷重が付加されたときに、大端内径（クランクピン孔）側において口開きが生じ易いという問題が生じる。従って、空隙部の面積を含めた場合の破断面積中心線Ｃ２がボルト軸力中心線Ｃ１をクランクピン孔側に超えないように空隙部の面積を設定する必要がある。
【００２０】
請求項４の発明では、空隙部をボルト孔周辺を進行する破断経路の合流部に形成したので、空隙部により破断面の合流部におけるすれ違いを確実に吸収することができ、段差やクラックの発生を防止できる。
【００２１】
請求項５の発明では、空隙部を軸受メタル係合溝周辺を進行する破断経路の合流部に形成したので、破断面のすれ違いを確実に吸収することができ、段差やクラックの発生を防止できる。即ち、クランクピン孔の破断分割部分に軸受メタルを挿着するための係合溝を形成する場合には、該係合溝の左，右側部から開始した破断経路が該係合溝を越えた部位で合流することとなり、該部分で段差やクラックが発生し易いという問題がある。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１ないし図４は、本発明の一実施形態によるコンロッドの破断分割構造を説明するための図であり、図１は分割型コンロッドの正面図、図２はコンロッドの大端部の正面図、図３は大端部の断面図（図２のIII-III 線断面図) 、図４は大端部の一破断分割方法を示す図である。
【００２４】
図において、１は本実施形態の分割型コンロッドを示しており、これは鍛造，鋳造，あるいは焼結により形成されたナットレスタイプのものであり、ロッド本体１ａの一端側にピストンピン孔１ｂを有する小端部１ｃを一体形成するとともに、他端側にクランクピン孔１ｄを有する大端部１ｅを一体形成した構造となっている。
【００２５】
上記大端部１ｅは、ロッド本体１ａとの接続部から左右外側に拡がる肩部１ｆ，１ｆを有し、その中心部の両肩部１ｆの間に上記クランクピン孔１ｄが形成されている。また上記大端部１ｅの各肩部１ｆ，１ｆには、大端部１ｅの下面から上面に近接して延びるボルト孔１ｇ，１ｇが形成されている。
【００２６】
上記大端部１ｅは、ロッド部２とキャップ部３とを予め一体形成し、該大端部１ｅを含むコンロッド１全体に浸炭焼き入れ，焼き戻しの表面硬化処理を施し、該大端部１ｅを分割予定線Ａに沿ってロッド部２側とキャップ部３側とに破断分割されている。この破断分割は、図４に示すように、基台１０にコンロッド１を載置し、大端部１ｅのクランクピン孔１ｄ内に直径方向に移動可能なスライダ１１，１１を挿入し、両スライダ１１，１１の間にくさび１２を打ち込むことによりロッド部２とキャップ部３とに分割したものである。
【００２７】
そしてこの破断分割されたロッド部２とキャップ部３とは両者の破断分割面同士を当接させて位置合わせした状態で各ボルト孔１ｇに螺着された結合ボルト４により結合されている。上記表面硬化処理によりコンロッド１の外周面部分には所定の浸炭深さを有する表面硬化層が形成されている。ここで、上記表面硬化処理には、浸炭焼き入れ，焼き戻しのほかに、窒化，溶射，蒸着，あるいは高周波焼き入れ等が採用可能である。
【００２８】
上記クランクピン孔１ｄの内周面には、該クランクピン孔１ｄの軸心方向に延びる一対の破断起点溝５，５が形成されている。この各破断起点溝５は、切削，ワイヤカット，あるいはレーザ等による機械加工により切り欠いて形成されたものであり、上記大端部１ｅのロッド部２とキャップ部３との分割予定線Ａと上記内周面とが交わる交線に沿って形成されている。
【００２９】
そして上記大端部１ｅの分割予定線Ａ上には空隙部６が形成されている。この空隙部６は、例えばドリル孔加工により大端部１ｅの外側面から分割予定線Ａに沿ってボルト孔１ｇに貫通するように形成されている。ここで、上記空隙部６は肉抜き孔により構成してもよい。このようにした場合には、コンロッド１を鍛造，鋳造，もしくは焼結により製造する際に同時に形成することができ、機械加工を不要にできる。
【００３０】
上記空隙部６は上記破断起点溝５を起点としてボルト孔１ｇ周辺を進行する多方向の破断経路Ｂの合流部に形成されている。具体的には、ボルト軸力中心線Ｃ１から見て、破断面積中心線Ｃ３側で，かつ上記破断起点溝５の反対側の厚肉部１ｅ′に形成されている。このようにして空隙部６は破断経路Ｂに対して対称の位置に形成されている。
【００３１】
また上記空隙部６は、平面で見た全面積が破断面積中心線Ｃ３より外側に位置するように形成されている。
【００３２】
次に本実施形態の作用効果について説明する。
【００３３】
本実施形態の破断分割構造によれば、大端部１ｅの破断起点溝５を起点としてボルト孔１ｇ周辺を進行する破断経路Ｂの合流部に空隙部６を形成したので、該空隙部６で多方向に広がって進行する破断経路Ｂにおける破断面のすれ違いが吸収されることから、合流部での段差やクラックの発生を防止できる。特に空隙部６がボルト孔１ｇに貫通しているので、破断面の全面積におけるすれ違いを吸収できる。その結果、エンジン運転中の剥がれや欠けによる損傷や焼き付き等のトラブルを防止できる。
【００３４】
本実施形態では、ボルト孔１ｇ周辺を進行する破断経路Ｂの合流部に空隙部６を形成したので、破断分割後に一度組み付けたロッド部２とキャップ部３とを分解するには、上記空隙部６に例えば棒状治具を挿入することにより両者２，３を容易に分離することが可能となり、再度分解してクランクシャフトに組み付ける際の作業性を向上できる。また上記空隙部６の形状を目視することにより、形状再現性のチェックを行うことができ、ロッド部２とキャップ部３とを再度組み付ける際の位置合わせ精度を確保できる。
【００３５】
本実施形態では、上記空隙部６をボルト軸力中心線Ｃ１から見て、破断面積中心線Ｃ３側でかつ破断起点溝５の反対側に形成したので、破断面積中心線Ｃ３を従来の破断積中心線Ｃ２よりボルト軸力中心線Ｃ１側に近づけることができ、モーメントによる大端部１ｅのたわみに起因するクランクピン孔１ｄの真円度の悪化を低減でき、磨耗や焼き付きを防止できる。
【００３６】
本実施形態では、上記空隙部６の平面から見た全面積が破断面積中心線Ｃ３より外側に位置するように形成したので、破断面積中心線Ｃ３をボルト軸力中心線Ｃ１側に近づけることができ、上記同様にモーメントにより大端部１ｅのたわみに起因するクランクピン孔１ｄの真円度の悪化を防止できる。
【００３７】
また上記空隙部６を破断経路Ｂに対して対称となる位置に形成したので、空隙部６に破断面のすべてが合流することとなり、破断面のすれ違いをより確実になくすことができ、段差やクラックの発生を防止できる。
【００３８】
なお、上記実施形態では、空隙部６をボルト孔１ｇを貫通する長さに設定した場合を説明したが、本発明では、図５に示すように、空隙部６をボルト孔１ｇに達しない厚肉部１ｅの途中までの深さに設定してもよい。このようにした場合には、段差やクラックが生じ易い合流部分をボルト孔１ｇと空隙部６との間（図中破線参照）に限定することができ、この場合にも上記実施形態と同様に破断面のすれ違いをなくすことができる。また上記空隙部６を厚肉部１ｅ′の途中まで形成した場合には大端部１ｅの強度を確保できる。
【００３９】
また上記実施形態では、空隙部６を分割予定線Ａに沿って形成した場合を説明したが、本発明では、図６及び図７に示すように、分割予定線Ａに交差するように斜めに形成してもよい。即ち、空隙部６の少なくとも一部が分割平面上に位置するように形成することにより上記実施形態と略同様の効果が得られる。
【００４０】
図８は、請求項５の発明の一実施形態による破断分割構造を説明するための図である。図中、図３と同一符号と同一又は相当部分を示す。
【００４１】
本実施形態では、大端部１ｅのクランクピン孔１ｄの内周面に軸受メタル（不図示）を位置決め固定するための係合溝１ｈ，１ｈが破断起点溝５と交差するように形成されている。そして上記各係合溝１ｈの左，右側部を進行する破断経路Ｂ，Ｂの合流部には、空隙部６，６が破断起点溝５に対して非対称をなすように形成されている。この各空隙部６は大端部１ｅの前後外面からボルト孔１ｇに貫通するように形成されている。
【００４２】
本実施形態によれば、空隙部６，６を軸受メタル係合溝１ｈの左，右両側を進行する破断経路Ｂの合流部に形成したので、破断面のすれ違いを確実になくすことができ、段差やクラックの発生を防止できる。即ち、クランクピン孔１ｄの破断起点溝５に交差するように軸受メタル用係合溝１ｈを形成する場合には、該係合溝１ｈの左，右部分を起点として破断経路Ｂ，Ｂが始まり、該係合溝１ｈを越えた部位が合流部となり、該部分で段差やクラックが発生し易いという問題がある。
【００４３】
なお、上記実施形態では、空隙部６をボルト孔１ｇを貫通する長さに設定した場合を説明したが、本発明は、図９に示すように、各空隙部６をボルト孔１ｇに達しない途中までの深さに設定してもよい。このようにした場合には、段差，クラックが生じ易い合流部分をボルト孔１ｇと空隙部６との間に限定することができ、この場合にも上記実施形態と同様に破断面のすれ違いをなくすことができる。また上記空隙部６を途中まで形成した場合には大端部１ｅの強度を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による分割型コンロッドの正面図である。
【図２】上記コンロッドの大端部の正面図である。
【図３】上記大端部の断面図（図２のIII-III 線断面図) である。
【図４】上記大端部の一破断分割方法を示す図である。
【図５】上記実施形態の空隙部の変形例を示す断面図である。
【図６】上記実施形態の空隙部の変形例を示す正面図である。
【図７】上記空隙部の変形例を示す断面図である。
【図８】請求項５の発明の一実施形態による大端部の断面図である。
【図９】上記実施形態の空隙部の変形例を示す断面図である。
【図１０】本発明の構成を説明するための図である。
【図１１】従来の破断分割面を示す図である。
【図１２】従来の問題点を説明するための図である。
【図１３】従来の一般的な分割型コンロッドを示す図である。
【符号の説明】
１              コンロッド
１ｄ            クランクピン孔
１ｅ            大端部
１ｇ            ボルト孔
１ｈ            軸受メタル係合溝
２              ロッド部
３              キャップ部
５              破断起点溝
６              空隙部
Ｂ              破断経路
Ｃ１            ボルト軸力中心線
Ｃ３            破断面積中心線
【図１】
2004211731.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004211731.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004211731.tif 000009
【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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【図１３】
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