(57)【要約】【課題】  大端部分および小端部分の厚みが厚く、これら大端部分および小端部分に圧入される軸受の内径精度を十分確保することができ、簡単な構造で安価に製造できる積層コンロッドを提供する。【解決手段】  大端部分２ａ、小端部分２ｂ、およびロッド部分２ｃを有する積層部品２Ａと、大端部分２ａを有する積層部品２Ｂと、小端部分２ｂを有する積層部品２Ｃとを積層する。各積層部品２Ａ，２Ｂ，２Ｃの大端部分２ａおよび小端部分２ｂの外周縁の一部となる縁部にプレス加工により成形されて積層部品の面方向に対して出入りする方向に突出する突起５を設ける。突起５を設けない積層部品２Ｃには、突起５と対応する位置に切欠き７を設ける。突起５と、この突起５の裏面に生じた凹部６との噛み合い、または突起５と切欠き７との噛み合いによって、隣合う積層部品同士を結合させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大端部分、小端部分、およびロッド部分を有する積層部品と、大端部分を有する積層部品と、小端部分を有する積層部品とを積層し、各積層部品の大端部分および小端部分の外周縁の一部となる縁部にプレス加工により成形されて積層部品の面方向に対して出入りする方向に突出する突起と、この突起の裏面に生じた凹部との噛み合い、または上記突起とは別に形成された切欠きとの噛み合いによって、隣合う積層部品同士を結合させたことを特徴とする積層コンロッド。
【請求項２】
請求項１において、前記積層部品は、鋼板を打抜き加工して所定の形状に成形したものである積層コンロッド。
【請求項３】
請求項２において、前記突起を有する積層部品は、素材となる鋼板に対し、前記打抜き加工の打抜き線を跨ぐ両側部が積層部品の面方向に対して出入りする方向に突出するように前記突起を成形した後、前記打抜き加工により所定の形状に成形したものである積層コンロッド。
【請求項４】
請求項２において、前記切欠きを有する積層部品は、素材となる鋼板に対し、前記打抜き加工の打抜き線を跨ぐ両側部が除去されるように前記切欠きとなる貫通穴を加工した後、前記打抜き加工により所定の形状に成形したものである積層コンロッド。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記突起および切欠きを、積層部品の大端部分および小端部分の縁部の複数箇所に設けた積層コンロッド。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記大端部分、小端部分、およびロッド部分を有する積層部品を真ん中に配置し、この積層部品の大端部分の両側に前記大端部分を有する積層部品を配置すると共に、小端部分の両側に前記小端部分を有する積層部品を配置して、各積層部品を積層した積層コンロッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の積層部品を積層してなる積層コンロッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンに用いられるコンロッドは、棒鋼材、板材からの鍛造、焼結、または拘束加圧成形等により製造されている。この他に、鋼板のプレス加工により打ち抜き形成される場合がある。コンロッドを、このような鍛造や焼結で製造する場合、工程数が多いため、コスト削減が困難である。一方、簡単かつ安価に製造でき、大端部分や小端部分に取付けられる軸受等の傾きが回避され、曲げ強度と座屈強度の向上も図れるコンロッドとして、板状の積層部品を積層して一体に固定した積層コンロッドが提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２）。
【０００３】
特許文献１に記載の積層コンロッドは、各積層部品間の寸法のばらつきを抑え、製造コストの低減を図るために、同じ素材を連続して打ち抜いた積層部品を１組として積層し、大端部分および小端部分に設けた軸受嵌合穴に軸受の外輪等からなる円環状部品を圧入することにより、各積層部品を互いに一体化させている。
【０００４】
また、特許文献２に記載の積層コンロッドは、積層部品のロッド部にプレス加工により成形した結合用の突起と、この突起の裏面に生じた凹部との噛み合い、または突起とは別に形成された貫通穴との噛み合いによって、隣合う積層部品同士を結合させている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１５６０２８号公報
【特許文献２】特開２００４−３２４７６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の積層コンロッドはいずれも、それぞれ大端部分、小端部分、およびロッド部分を有する同一形状の積層部品を積層したものであり、大端部分も小端部分もロッド部分も同じ枚数の積層部材が積層されており、全体にわたって厚みが均一であった。図７は、このような積層コンロッドをエンジンに組み付けた状態を示す。図例の積層コンロッド１０１は、プレス加工により成形された２枚の積層部品１０２を積層したものである。
【０００７】
積層コンロッド１０１の大端部分１０１ａおよび小端部分１０１ｂはそれぞれ軸受嵌合穴１０３，１０４を有し、これらに軸受嵌合穴１０３，１０４に軸受、例えばシェル形針状ころ軸受１０５が圧入されて、各軸受１０５により、クランクピン１０６およびピストンピン１０７が支持される。クランクピン１０６は、クランクシャフト１０８と一体回転する一対のアーム１０９間に、クランクシャフト１０８に対し偏心状態で固定されている。各アーム１０９のクランクピン１０６と反対側部分には、バランスウェイト１０９ａが形成されている。ピストンピン１０７は、ピストン１１０に固定されている。
【０００８】
前記一対のバランスウェイト１０９ａは、全体の軸方向寸法が大きくならないように、図のように軸方向内側に膨らみを持たせてあるため、互いの対向部の間隔ａが比較的狭く形成されている。この狭い間隙を積層コンロッド１０１が通過できるようにするには、積層コンロッド１０１のロッド部分１０１ｃの厚みｂを薄くする必要がある。しかし、全体にわたって厚みが均一である積層コンロッド１０１の場合、ロッド部分１０１ｃの厚みｂを薄くすれば、必然的に大端部分１０１ａおよび小端部分１０１ｂの厚みも薄くなる。大端部分１０１ａおよび小端部分１０１ｂの厚みが薄いと、軸受１０５の圧入部の幅が不足し、軸受１０５の内径精度が確保できない場合がある。また、軸受１０５が抜ける恐れある。したがって、ロッド部分１０１ｃの厚みｂをあまり薄くすることができず、設計上の自由度が小さい。
【０００９】
この発明の目的は、大端部分および小端部分の厚みが厚く、これら大端部分および小端部分に圧入される軸受の内径精度を十分確保することができ、簡単な構造で安価に製造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】
この発明の積層コンロッドは、大端部分、小端部分、およびロッド部分を有する積層部品と、大端部分を有する積層部品と、小端部分を有する積層部品とを積層し、各積層部品の大端部分および小端部分の外周縁の一部となる縁部にプレス加工により成形されて積層部品の面方向に対して出入りする方向に突出する突起と、この突起の裏面に生じた凹部との噛み合い、または上記突起とは別に形成された切欠きとの噛み合いによって、隣合う積層部品同士を結合させたことを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、各積層部品の大端部分および小端部分に成形された突起と、凹部または切欠きとの噛み合いにより、隣合う積層部品同士を結合させるため、一部の積層部品を、大端部分または小端部分だけを有しロッド部分は有しない積層部品とすることができる。それにより、ロッド部の積層部品枚数を少なくして、ロッド部の厚みは薄くしながら、大端部分および小端部分の積層部品枚数を多くして、大端部分および小端部分の厚みを厚くできる。大端部分および小端部分の厚みが厚ければ、これら大端部分および小端部分の軸受嵌合穴に圧入される軸受の圧入部の幅を十分にとって、軸受の内径精度を確保することができる。また、軸受の抜けを防げる。
突起、凹部、および切欠きは、大端部分および小端部分の外周縁の一部となる縁部に設けられるため、大端部分および小端部分の強度低下をほとんど招かない。そのため、大端部分および小端部分の径を必要以上に大きくする必要がない。この積層コンロッドは、複数の積層部品を積層しただけの簡単な構造であり、隣合う積層部品同士を結合する突起、凹部、および切欠きはプレス加工により容易に成形することができるため、安価に製造できる。
【００１２】
この発明において、前記積層部品は、鋼板を打抜き加工して所定の形状に成形したものとすることができる。その場合、前記突起を有する積層部品は、素材となる鋼板に対し、前記打抜き加工の打抜き線を跨ぐ両側部が積層部品の面方向に対して出入りする方向に突出するように前記突起を成形した後、前記打抜き加工により所定の形状に成形するのがよい。また、前記切欠きを有する積層部品は、素材となる鋼板に対し、前記打抜き加工の打抜き線を跨ぐ両側部が除去されるように前記切欠きとなる貫通穴を加工した後、前記打抜き加工により所定の形状に成形するのがよい。
【００１３】
上記のように突起を成形した後、打抜き加工で所定の形状に成形すれば、打抜き加工時に突起の打抜き線よりも外に出ている部分が除去されて、突起がコンパクトになる。また、上記のように切欠きとなる貫通穴を形成した後、打抜き加工で所定の形状に成形すれば、打抜き線の位置で貫通穴が分断されて、その中心側部分が前記突起に対応したコンパクトな切欠きになる。突起および切欠きがコンパクトであれば、積層部品の大端部分および小端部分の縁部の強度低下を小さく抑えられる。
【００１４】
前記突起および切欠きを、積層部品の大端部分および小端部分の縁部の各１箇所以上の箇所に成形または形成するのがよく、複数箇所に成形または形成してもよい。
突起および切欠きを大小端部の各１箇所以上に成形または形成すると、隣合う積層部品同士を強固に結合することができる。複数箇所に成形または形成した場合は、より強固に結合することができる。
【００１５】
前記大端部分、小端部分、およびロッド部分を有する積層部品を真ん中に配置し、この積層部品の大端部分の両側に前記大端部分を有する積層部品を配置すると共に、小端部分の両側に前記小端部分を有する積層部品を配置して、各積層部品を積層した構成とすることができる。
この構成とすると、大端部分および小端部分の幅方向中央部にロッド部分が位置するようになり、全体のバランスが良好である。
【発明の効果】
【００１６】
この発明の積層コンロッドは、大端部分、小端部分、およびロッド部分を有する積層部品と、大端部分を有する積層部品と、小端部分を有する積層部品とを積層し、各積層部品の大端部分および小端部分の外周縁の一部となる縁部にプレス加工により成形されて積層部品の面方向に対して出入りする方向に突出する突起と、この突起の裏面に生じた凹部との噛み合い、または上記突起とは別に形成された切欠きとの噛み合いによって、隣合う積層部品同士を結合させたため、大端部分および小端部分の厚みが厚く、これら大端部分および小端部分に圧入される軸受の内径精度を確保することができ、簡単な構造で安価に製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
この発明の実施形態を図１および図２と共に説明する。図１（Ａ）は積層コンロッドの分解状態を示す斜視図、図１（Ｂ）は組立状態を示す斜視図である。この積層コンロッド１は、鋼板を加工してなる複数の板状の積層部品２を積層して一体化したものである。複数の積層部品２は、大端部分２ａ、小端部分２ｂ、およびロッド部分２ｃを有する積層部品２Ａと、大端部分２ａを有する積層部品２Ｂと、小端部分２ｂを有する積層部品２Ｃとでなる。説明の便宜上、積層部品２Ａを主積層部品、積層部品２Ｂを大端用積層部品、積層部品２Ｃを小端用積層部品とする。各積層部品２Ａ，２Ｂ，２Ｃの大端部分２ａにはクランクピンが挿通される軸受嵌合穴３が、小端部分２ｂにはピストンピンが挿通される軸受嵌合穴４がそれぞれ設けられている。この実施形態では、主積層部品２Ａは２枚、大端用積層部品２Ｂおよび小端用積層部品２Ｃはそれぞれ４枚であり、積層した２枚の主積層部品２Ａの大端部分２ａの両側に大端用積層部品２Ｂを２枚ずつ配置して積層すると共に、主積層部品２Ａの小端部分２ｂの両側に小端用積層部品２Ｃを２枚ずつ配置して積層してある。
【００１８】
図２は図１（Ｂ）のII部断面図である。同図に示す主積層部品２Ａと小端用積層部品２Ｃの結合部に基づき、各積層部品２Ａ，２Ｂ，２Ｃの結合構造を説明する。一方の最外側に配置される積層部品２Ｃを除く各積層部品２Ａ，２Ｃの小端部分２ｂの外周縁の一部となる縁部には、積層部品２Ａ，２Ｃの面方向に対して出入りする方向に突出する突起５が設けられている。突起５の裏面には、突起５の突出方向と同方向に凹む凹部６が生じている。また、前記最外側に配置される積層部品２Ｃの小端部分２ｂの縁部には、前記突起５と円周方向同位置かつ円周方向長さおよび縁部からの深さが同寸法の切欠き７が設けられている。隣合う積層部品２Ａ，２Ｃの突起５と凹部６、または突起５と切欠き７とが噛み合うことにより、隣合う積層部品２Ａ，２Ｃ同士が結合される。主積層部品２Ａと大端用積層部品２Ｂの結合部も同じ構造である（図示省略）。
図１および図５に示すように、突起５および切欠き７は、大端部分２ａおよび小端部分２ｂの円周方向の各１箇所以上、本例では３箇所に設けられている。このように、突起５および切欠き７を大小端部の各１箇所以上に設けると、隣合う積層部品２Ａ，２Ｂ，２Ｃ同士を強固に結合することができる。本例のように突起５および切欠き７が３箇所に設けられていると、より強固に結合することができる。
【００１９】
各積層部品２Ａ，２Ｂ，２Ｃの製作方法を、図３ないし図５と共に説明する。図３に示すように、積層部品２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、素材となる鋼板１０を打抜き線１１に沿って打抜き加工して所定の形状に成形する。但し、上記打抜き加工に先立って、突起５および切欠き７を成形する。その際、突起５については、図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、前記打抜き線１１を跨ぐ両側部が鋼板１０の面方向、すなわち積層部品２Ａ，２Ｂ，２Ｃの面方向に対して出入りする方向に突出するように、プレス加工により原形突起８を成形する。切欠き７については、図４（Ｄ）に示すように、前記打抜き線１１を跨ぐ両側部が除去されるように、穴あけ加工により切欠き７となる貫通穴９を形成する。原形突起８および貫通穴９を加工した後、打抜き線１１に沿って打抜き加工して、積層部品２Ａ，２Ｂ，２Ｃとする。このようにして得られた積層部品２Ａ，２Ｂ，２Ｃの突起５は、図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、原形突起８に対して打抜き線１１よりも外側の部分が除去されたコンパクトなものとなる。突起５の裏面側には、突起５の突出方向と同方向に凹む凹部６が生じている。また、積層部品２Ｂ，２Ｃの切欠き７は、図５（Ｄ）に示すように、打抜き線１１の位置で分断された貫通穴９の中心側部分であり、突起５に対応したコンパクトなものとなる。
【００２０】
図３ないし図５の製作方法で例示した突起５および切欠き７は、その原形となる原形突起８および貫通穴９を積層部品２Ａ，２Ｂ，２Ｃの面方向に対して直交する方向から見た形状が、打抜き線１１に沿う方向に長く両端が半円形をした繭状とされているが、これに限らない。例えば、前記方向から見た原形突起８および貫通穴９の形状を、三角形、四角形、円形、あるいは他の形状としてもよい。
【００２１】
上記方法で製作された積層部品２Ａ，２Ｂ，２Ｃを前記所定の配置で積層し、突起５と凹部６、および突起５と切欠き７とを互いに噛み合わせて隣合う積層部品同士を結合させることにより、積層コンロッド１が完成する。完成した積層コンロッド１は、大端部分１ａおよび小端部分１ｂは６枚の積層部品が積層され、ロッド部分１ｃは２枚の積層部品が積層されているため、大端部分１ａおよび小端部分１ｂの厚みは厚く、ロッド部分１ｃの厚みは薄い。この積層コンロッド１は、複数の積層部品２Ａ，２Ｂ，２Ｃを積層しただけの簡単な構造であり、隣合う積層部品同士を結合する突起５、凹部６、および切欠き７はプレス加工により容易に成形することができるため、安価に製造できる。突起５、凹部６、および切欠き７は、積層部品２Ａ，２Ｂ，２Ｃの大端部分２ａおよび小端部分２ｂの縁部に設けられるため、大端部分２ａおよび小端部分２ｂの強度低下をほとんど招かない。そのため、大端部分２ａおよび小端部分２ｂの径を必要以上に大きくする必要がない。
【００２２】
図６は、上記実施形態の積層コンロッド１をエンジンに組み付けた状態を示す。エンジンの構成については、発明が解決しようとする課題の欄で既に説明しているので、ここでは説明を省略する。上記実施形態の積層コンロッド１は、上述したように、大端部分１ａおよび小端部分１ｂの厚みは厚く、ロッド部分１ｃの厚みは薄い。そのため、大端部分１ａおよび小端部分１ｂの軸受嵌合穴１０３，１０４に圧入される軸受１０５の圧入部の幅を十分にとって、軸受１０５の内径精度を十分に確保すると共に、積層コンロッド１に対する軸受１０５の抜けを防止できる。また、一対のバランスウェイト１０９ａ間が狭くてもロッド部分１ｃが通過することが可能であるため、設計の自由度が高い。
【００２３】
上記実施形態では、積層コンロッド１の大端部分１ａおよび小端部分１ｂは６枚の積層部品２Ａ，２Ｂ，２Ｃを積層し、ロッド部分１ｃは２枚の積層部品２Ａを積層した構成としたが、適用されるエンジンの仕様に応じて各部の積層部品の積層枚数を適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（Ａ）はこの発明の実施形態にかかる積層コンロッドの分解状態を示す斜視図、（Ｂ）はその組立状態を示す斜視図である。
【図２】図１（Ｂ）のII部の断面図である。
【図３】（Ａ）は素材となる鋼板に突起の加工位置および打抜き線の位置を想像線で示した図、（Ｂ）はそのIIIＢ部の拡大図である。
【図４】（Ａ）は突起を加工した鋼板の一部を示す図、（Ｂ）はそのIVＢ部の拡大図、（Ｃ）はIVＣ−IVＣ断面図、（Ｄ）は別の鋼板の断面図である。
【図５】（Ａ）は打抜き成形された積層部品の一部を示す図、（Ｂ）はそのＶＢ部の拡大図、（Ｃ）はそのＶＣ−ＶＣ断面図、（Ｄ）は別の積層部品の断面図である。
【図６】同積層コンロッドの使用例を示す断面図である。
【図７】従来のコンロッドの使用例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１…積層コンロッド
１ａ…積層コンロッドの大端部分
１ｂ…積層コンロッドの小端部分
１ｃ…積層コンロッドのロッド部分
２Ａ…主積層部品
２Ｂ…大端用積層部品
２Ｃ…小端用積層部品
２ａ…積層部品の大端部分
２ｂ…積層部品の小端部分
２ｃ…積層部品のロッド部分
５…突起
６…凹部
７…切欠き
１０…鋼板
１１…打抜き線
【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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