(57)【要約】【課題】鍛造の際にステム部の抜穴にバリの発生を抑制することができる、コンロッドの製造方法及びコンロッドの鍛造用金型を提供する。【解決手段】大径穴５１をもつ大端部５２と、小径穴５３をもつ小端部５４と、大端部５２と小端部５４とを連結し抜穴５５が開口するステム部５６とをもつコンロッドの形状に近似する粗成形品６を、鍛圧することによりコンロッドを製造する方法において、粗成形品６の抜穴５５にピン４を嵌挿させて粗成形品６を鍛圧する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大端部と、小端部と、前記大端部と前記小端部とを連結し抜穴が開口するステム部とをもつコンロッドの形状に近似する形状をもつ粗成形品を、鍛圧することにより、コンロッドを製造する方法において、
前記粗成形品の前記抜穴にピンを嵌挿させて前記粗成形品を鍛圧することを特徴とするコンロッドの製造方法。
【請求項２】
前記粗成形品の鍛圧は、前記コンロッドの厚さ方向で上部形状に相当する上部成形穴を形成する上部成形面をもつ上型と、前記コンロッドの下部形状に相当する下部成形穴を形成する下部成形面をもつ下型と、前記ピンとからなる鍛造用金型を用いて行われ、
前記ピンを、前記上部成形穴及び前記下部成形穴の少なくとも一方に配設された前記粗成形品の前記抜穴に嵌挿するとともに、前記上部成形穴の前記抜穴に相当する上部抜穴成形部と前記下部成形穴の前記抜穴に相当する下部抜穴成形部との間に架設させる工程と、
前記上型及び前記下型の他方を前記上型及び前記下型の一方に向かって相対的に接近させることにより前記粗成形品を前記上部成形面及び前記下部成形面で鍛圧する工程と、
をもつことを特徴とする請求項１記載のコンロッドの製造方法。
【請求項３】
大端部と、小端部と、前記大端部と前記小端部とを連結し抜穴が開口するステム部とをもつコンロッドの厚さ方向で上部の形状に相当する形状をもつ上部成形穴を形成する上部成形面を有する上型と、前記コンロッドの下部の形状に相当する形状をもつ下部成形穴を形成する下部成形面をもつ下型とを備え、前記コンロッドの形状に近似する形状をもつ粗成形品を前記上部成形穴及び前記下部成形穴の少なくとも一方に設置して前記上型と前記下型とを相対的に接近させることにより前記粗成形品を前記上部成形面及び前記下部成形面で鍛圧するコンロッド鍛造用金型において、
更に、前記粗成形品を鍛圧する際に、前記上部成形穴及び前記下部成形穴の少なくとも一方に配設された前記粗成形品の前記抜穴に嵌挿され、前記上部成形穴の前記抜穴に相当する上部抜穴成形部と前記下部成形穴の前記抜穴に相当する下部抜穴成形部との間に架設される、ピンを備えていることを特徴とするコンロッド鍛造用金型。
【請求項４】
前記上型及び前記下型の一方は、前記ピンの一端部側を保持する保持部をもち、
前記上型及び前記下型の他方は、前記ピンの前記抜穴に嵌挿されている部分よりも他端部側をスライド可能に嵌挿する貫通穴をもつことを特徴とする請求項３記載のコンロッド鍛造用金型。
【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鍛造用金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンロッドは、内燃機関のピストンに連結される小径穴をもつ小端部と、クランクシャフトに連結される大径穴をもつ大端部と、小端部と大端部との間を連結するステム部とからなり、ピストンの往復運動をクランクシャフトの回転運動に変換するものである。特許文献１（特開平５−２４０２３６号公報）、特許文献２（特開２００６−３３６８００号公報）、及び特許文献３（特開平７−２７９９４２号公報）に開示されているように、コンロッドは、ステム部に、抜穴が形成されている。抜穴は、コンロッドの強度を下げることなく軽量化を行うとともに、大端部がクランクシャフトを押す単位面積当たりの荷重が下がり、大端部とクランクシャフトとの焼きつきを防止する。
【０００３】
コンロッドを製造するにあたっては、例えば、金型を用いて鉄系粉末を加圧成形し、焼結して、コンロッドの形状に近似した形状をもつ粗成形品を得る。次に、コンロッドの粗成形品について熱間鍛造を行う。粗成形品を熱間鍛造するにあたっては、図６に示すように、上型９２と下型９３とを備えた鍛造用金型９１を用いる。上型９２は、可動型であり、下型９３と対面する割面９２１と、コンロッド９５の上部形状に相当する形状をもつ上部成形穴９２０を形成する上部成形面９２２とをもつ。下型９３は、固定型であり、上型９２と対面する割面９３１と、コンロッド９５の下部形状に相当する形状を持つ下部成形穴９３０を形成する下部成形面９３２とをもつ。粗成形品９６は、下部成形穴９３０の中に設置する。図７に示すように、上型９２を下型９３に接近させて、下部成形穴９３０内の粗成形品９６を上部成形面９２２及び下部成形面９３２で鍛圧する。
【０００４】
しかしながら、粗成形品９６の抜穴９５５周縁の素材が、上型９２の割面９２１と下型９３の割面９３１との間の僅かな隙間９を通って、抜穴９５５の内径側に流れ込む場合があった。このため、図８に示すように、鍛造成形されたコンロッド９５の抜穴９５５には、バリ９９が発生してしまい、抜穴９５５が塞がれるおそれがあった。この場合、抜穴９５５のバリ９９を機械加工により取り去る工程を追加する必要があり、工程数の増加につながる。また、コンロッド９５の寸法精度にも影響を与えるおそれがあった。
【０００５】
一方、大端部９５２の大径穴９５１の内径側や、小端部９５４の小径穴９５３の内径側に、穴周縁の素材が流れ込んでバリ９９が発生しても、コンロッド製造工程の中の後工程で施される真円加工の際に、大径穴９５１及び小径穴９５３を真円に加工するとともにバリ９９も取り除かれる。このため、大径穴９５１及び小径穴９５３でのバリ発生は、工程数の増加にはつながらない。しかし、ステム部９５６の抜穴９５５は、コンロッド製造工程の中で後加工は施されない。このため、鍛造時に抜穴９５５にバリ９９が発生すると、コンロッド製造工程中で、バリ取りのためだけの加工を追加する必要があった。
【特許文献１】特開平５−２４０２３６号公報
【特許文献２】特開２００６−３３６８００号公報
【特許文献３】特開平７−２７９９４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、鍛造の際にステム部の抜穴にバリの発生を抑制することができる、コンロッドの製造方法及びコンロッドの鍛造用金型を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、大端部と、小端部と、前記大端部と前記小端部とを連結し抜穴が開口するステム部とをもつコンロッドの形状に近似する形状をもつ粗成形品を、鍛圧することにより、コンロッドを製造する方法において、前記粗成形品の前記抜穴にピンを嵌挿させて前記粗成形品を鍛圧することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、前記粗成形品の鍛圧は、前記コンロッドの厚さ方向で上部形状に相当する上部成形穴を形成する上部成形面をもつ上型と、前記コンロッドの下部形状に相当する下部成形穴を形成する下部成形面をもつ下型と、ピンとからなる鍛造用金型を用いて行われ、前記ピンを、前記上部成形穴及び前記下部成形穴の少なくとも一方に配設された前記粗成形品の前記抜穴に嵌挿するとともに、前記上部成形穴の前記抜穴に相当する上部抜穴成形部と前記下部成形穴の前記抜穴に相当する下部抜穴成形部との間に架設させる工程と、前記上型及び前記下型の他方を前記上型及び前記下型の一方に向かって相対的に接近させることにより前記粗成形品を前記上部成形面及び前記下部成形面で鍛圧する工程と、をもつことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明は、大端部と、小端部と、前記大端部と前記小端部とを連結し抜穴が開口するステム部とをもつコンロッドの厚さ方向で上部の形状に相当する形状をもつ上部成形穴を形成する上部成形面を有する上型と、前記コンロッドの下部の形状に相当する形状をもつ下部成形穴を形成する下部成形面をもつ下型とを備え、前記コンロッドの形状に近似する粗成形品を前記上部成形穴及び前記下部成形穴の少なくとも一方に設置して前記上型と前記下型とを相対的に接近させることにより前記粗成形品を前記上部成形面及び前記下部成形面で鍛圧するコンロッド鍛造用金型において、更に、前記粗成形品を鍛圧する際に、前記上部成形穴及び前記下部成形穴の少なくとも一方に配設された前記粗成形品の前記抜穴に嵌挿され、前記上部成形穴の前記抜穴に相当する上部抜穴成形部と前記下部成形穴の前記抜穴に相当する下部抜穴成形部との間に架設される、ピンを備えていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明は、前記上型及び前記下型の一方は、前記ピンの一端部側を保持する保持部をもち、前記上型及び前記下型の他方は、前記ピンの前記抜穴に嵌挿されている部分よりも他端部側をスライド可能に嵌挿する貫通穴をもつことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
前記請求項１に係る発明であるコンロッドの製造方法によれば、コンロッドの粗成形品の抜穴にピンを嵌挿させて粗成形品を鍛圧している。このため、抜穴周縁の素材が抜穴の内径側に流れ込むことを防止でき、抜穴にバリが発生することを確実に防止できる。従って、コンロッド製造工程の中で、バリ取り加工を追加して行う必要がない。また、抜穴の形状を鍛圧時に維持できるため、寸法精度が良い。
【００１２】
前記請求項２に係る発明によれば、ピンを、粗成形品の抜穴に嵌挿するとともに、上部抜穴成形部と下部抜穴成形部との間に架設させて、上型と下型とを接近させることにより粗成形品を鍛圧している。このため、上型と下型とピンによって粗成形品が鍛造されることともに、ピンの嵌挿によって抜穴の形状が維持されて、バリがなく、寸法精度のよいコンロッドを鍛造成形することができる。
【００１３】
前記請求項３に係る発明であるコンロッド鍛造用金型によれば、粗成型品の抜穴に嵌挿されるピンを備えている。粗成形品を鍛圧する際には、ピンは、抜穴に嵌挿されるとともに、上部成形穴と下部成形穴との間に架設される。即ち、ピンは、抜穴に嵌挿されるとともに、抜穴の嵌挿位置よりも上側の上部成形面と、抜穴の嵌挿位置よりも下側の下部成形面との双方を架け渡すように配設される。このため、抜穴の周縁の素材は、抜穴に嵌挿されているピンによって抜穴の内径側へ流れ込むことができない。ゆえに、抜穴にバリが発生することを確実に防止できる。また、寸法精度の良いコンロッドを鍛造成形することができる。
【００１４】
前記請求項４に係る発明によれば、ピンが保持部と貫通穴とによって位置決めされるため、ピンが嵌挿される抜穴の寸法精度がよくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施形態に係るコンロッドの製造方法及びコンロッド鍛造用金型について、図面を参照しつつ説明する。図１に示すように、本実施形態において製造されるコンロッド５は、大径穴５１をもつ大端部５２と、小径穴５３をもつ小端部５４と、大端部５２と小端部５４とを連結し抜穴５５が開口するステム部５６とをもつ。
【００１６】
コンロッドを製造する工程を図２に示す。図２に示すように、まず、原料粉として鉄粉を準備し（Ｓ１）、原料粉に、炭素などの微量添加物を混合して混粉を得る（Ｓ２）。次に、コンロッドに近似した形状をもつ成形穴を有する成形型を用いて、その成形穴内で混粉を加圧成形し（Ｓ３）、焼結させてコンロッドの粗成形品を得る（Ｓ４）。
【００１７】
次に、鍛造用金型を用いて粗成形品を熱間鍛造する（Ｓ５）。図３、図４に示すように、鍛造用金型１は、可動型である上型２と、固定型である下型３と、コンロッドの抜穴５５に嵌挿される長尺状のピン４とを備えている。上型２と下型３とは、鍛圧時に互いに当接する割面２１，３１をもつ。
【００１８】
上型２は、割面２１よりも窪み、コンロッドの上部形状に相当する上部成形穴２０を形成する上部成形面２２をもつ。下型３は、割面３１よりも窪み、コンロッドの下部形状に相当する下部成形穴３０を形成する下部成形面３２をもつ。上部成形穴２０と下部成形穴３０は、いずれもコンロッド５の大端部５２を形成する大端部成形部２０ａ、３０ａと、コンロッド５の小端部５４を形成する小端部成形部２０ｂ、３０ｂと、ステム部５６を形成するステム成形部２０ｃ、３０ｃと、ステム部５６の中の抜穴５５を形成する抜穴成形部２０ｄ、３０ｄとをもつ。大端部成形部２０ａ、３０aの大径穴５１に相当する部位及び小端部成形部２０ｂ、３０ｂの小径穴５３に相当する部位には、大径穴５１及び小径穴５３を開口させるように円形状の割面２１，３１が残されている。抜穴成形部２０ｄ、３０ｄは、ピン４が配置される部分である。上型２の上部成形穴２０の抜穴成形部２０ｄには、ピン４の長手方向の上端部４２側を嵌挿する貫通穴２４が形成されている。下型３の下部成形穴３０の抜穴成形部３０ｄには、ピン４の断面形状と略同一形状で、ピン４の下端部４１を保持する凹状保持部３４が形成されている。
【００１９】
ピン４は、下端部４１から上端部４２にわたって同じ断面形状をもつ。ピン４の断面形状は、抜穴５５の面形状である三角形とほぼ同一の三角形を呈している。なお、ピンの断面形状は、抜穴５５に嵌挿可能で抜穴５５の形状にほぼ同じ形状であれば特に限定しない。抜穴５５の形状が、長穴、円形、楕円、四角形などの形状の場合には、ピン４の断面形状は、それぞれの形状に相当する形状を有していれば良い。
【００２０】
鍛造用金型１を用いて粗成型品６に熱間鍛造を行うに当たっては、ピン４に潤滑剤を塗布した後に、下型３の凹状保持部３４にピン４の下端部４１を嵌合させることで、下型３にピン４を立設させる。次に、ピン４の上端部４２から、コンロッドの粗成形品６の抜穴５５を嵌挿させ、下部成形穴３０内に粗成形品６を設置する。粗成形品６は、前工程（Ｓ３，Ｓ４）の時に、コンロッドの形状にほぼ近似した形状に形成されている。粗成形品６は、素材の再結晶温度よりも高い温度に熱せられた熱間状態とする。次に、上型２の貫通穴２４にピン４を嵌挿させる。貫通穴２４は、ピン４の抜穴５５が嵌挿されている部分よりも他端部４２側に配置される。上型２と下型３はプレス機のホルダに設置されていて、この段階では、プレス機のホルダによって、上型２は、下型３から十分に離間した位置に保持する。
【００２１】
次に、図示しないプレス装置により、上型２を下降駆動する。すると、上型２が下型３に対して接近して粗成形品６が上部成型面２２及び下部成型面３２で鍛圧される。これにより、粗成形品６が、上部成形穴２０と下部成型穴３０の形状に沿ってコンロッドの形状に鍛造成形される。
【００２２】
コンロッド５の鍛造成形が完了すると、プレス装置を上昇駆動して、上型を下型３から上方に離す。次に、コンロッド５の抜穴５５からピン４を取り外し、コンロッド５を下型３から取り外す。
【００２３】
次に、コンロッド５の大径穴５１と小径穴５３に、旋盤等の機械加工装置により真円加工を施す（Ｓ６）。次に、例えばレーザ加工等により大端部５２にノッチを形成する。さらに、図１に示すように、ノッチを基準として、コンロッド５を、本体側大端部５７とキャップ側大端部５８とに破断分割する（Ｓ７）。本体側大端部５７とキャップ側大端部５８とは、クランクシャフトに組み付けた後に分割面５０を対面させ、ボルト５９により締結固定される。
【００２４】
本実施形態においては、図３〜図５に示すように、コンロッドの粗成形品６の抜穴５５にピン４を嵌挿させて粗成形品６を鍛圧している。このため、抜穴５５の周縁の素材が抜穴５５の内径側に流れ込むことを防止できる。ゆえに、抜穴５５にバリが発生することを確実に防止できる。従って、機械加工等の後処理を追加して行う必要がない。
【００２５】
また、ピン４を抜穴５５に嵌挿させて鍛圧することによって抜穴の形状が維持される。また、ピン４は、その下端部４１が凹状保持部３４で保持されて、その上端部４２が上型２の貫通穴２４に嵌挿されるため、ピン４が上型２と下型３に対して正確に位置決めされる。このため、鍛圧後の抜穴５５の寸法精度が向上する。
【００２６】
本実施形態においては、固定型である下型３に、ピン保持用の凹状保持部３４を形成し、可動型である上型２にピン４にガイドされる貫通穴２４を形成したが、下型３に貫通穴を形成し、上型２に凹状保持部を形成してもよい。
【００２７】
また、本実施形態においては、ピン４を下型３の凹状保持部３４に保持した後に、抜穴５５に嵌挿し、その後上型２の貫通穴２４に嵌挿しているが、この順序は問わない。例えば、抜穴５５に嵌挿した後に、粗成型品６を下型３に設置し、下型３の凹状保持部３４に保持し、その後上側の貫通穴２４に嵌挿することもできる。また、粗成形品６を下型３に設置した後に、ピン４を抜穴５５に嵌挿するとともに下型３の凹状保持部３４に保持させ、その後上型２の貫通穴２４にピン４を嵌挿してもよい。粗成形品６を下型３に設置した後に、ピン４を上型２の貫通穴２４及び抜穴５５に嵌挿し、更に下型３の凹状保持部３４に保持させてもよい。
【００２８】
また、コンロッドの粗成形品は、混粉を加圧成形し焼結してなる圧粉体からなるが、鍛造により成形することもできる。即ち、金型を用いて円柱形状の素材に粗打ち鍛造を施して粗成形品を成形したり、回転ローラを用いて粗成形品を成形したりすることもできる。また、粗成形品を鍛圧してコンロッドの製品形状を成形するにあたって、金型を用いることなく、回転ローラを粗成形品に押し付け回転させることで鍛造することもできる。その際には粗成形品の抜穴にピンを嵌挿させる。
【００２９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態のコンロッドの平面図である。
【図２】本実施形態のコンロッドの製造工程を示す説明図である。
【図３】図４のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】本実施形態における鍛造用金型の断面図である。
【図５】鍛造完了時の鍛造用金型の断面図である。
【図６】従来例の鍛造用金型の断面図である。
【図７】従来例の鍛圧時の鍛造用金型の断面図である。
【図８】従来例の問題点を説明するためのコンロッドの斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
１：鍛造用金型、２：上型、３：下型、４：ピン、５：コンロッド、６：コンロッドの粗成形品、２０：上部成形穴、２０ａ、３０ａ：大端部成形部、２０ｂ、２０ｂ：小端部成形部、２０ｃ、３０ｃ：ステム成形部、２０ｄ、３０ｄ：抜穴成形部、３０：下部成形穴、２４：貫通穴、３４：凹状保持部、４１：下端部、４２：上端部、５１：大径穴、５２：大端部、５３：小径穴、５４：小端部、５５：抜穴、５６：ステム部、５７：本体側大端部、５８：キャップ側大端部。
【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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【図８】
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