WO2004007980A1

WO2004007980A1 - コンロッドの破断分割構造

Info

Publication number: WO2004007980A1
Application number: PCT/JP2003/008808
Authority: WO
Inventors: Tsuyoshi Kubota; Shinya Iwasaki
Original assignee: Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha
Priority date: 2002-07-11
Filing date: 2003-07-10
Publication date: 2004-01-22
Also published as: BR0307031B1; CN1623043A; JPWO2004007980A1; EP1553313A4; CN100390427C; AU2003252497A1; US20050126660A1; BR0307031A; JP4368794B2; EP1553313A1

Abstract

　クランクピン孔１ｄを有する大端部１ｂに表面硬化処理を施し、該大端部１ｂをロッド部２側とキャップ部３側とに破断分割し、該破断分割面同士を当接させて位置合わせした状態でロッド部２とキャップ部３とを係合ボルト４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１ｂのクランクピン孔１ｄの内周面に軸方向に延びる破断起点部５を形成し、該破断起点部５の軸方向長さＬ１を上記内周面の軸方向長さＬ２より短くする。

Description

明細書コンロッドの破断分割構造

技術分野

本発明は、浸炭焼入れによる表面硬化処理が施された大端部をロッド部とキヤ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結合ポ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。背景技術

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前に

、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 1 0 ( a ) ， ( b ) に示すように、大端部 5 0のクランクピン孔 5 0 aの内周面に該クランクピン孔 5 0 aの軸方向に該内周面の両端縁に渡って直線状に延びる破断起点溝 5 し 5 1を切り欠き形成する構造が提案されている（米国特許 U S P 4， 5 6 9， 1 0 9号参照）。

ところが、上記大端部の内周面にその両端縁に渡って破断起点溝を形成する従来構造を採用した場合、図 8に示すように、破断分割面の一部が破断起点溝から外れた位置に生じる場合がある。このように破断分割面が破断起点溝から外れると、図 9に示すように、破断分割面 5 2と破断起点溝 5 1 との間に薄片状のバリ 5 3が発生する場合があり、該バリ 5 3がエンジン運転中に欠け落ちたりするとェンジン内の損傷や焼付き等のェンジントラブルの原因となるおそれがある。一方、上記破断起点溝の全長に沿って破断分割面が発生した場合には、上記バリ 5 3が発生することはないもののロッド部とキャップ部との破断分割面同士の平面度が高くなるため、破断後に組付けし、大端部のクランクピン孔の仕上げ加ェを行い、その後ロッド部とキャップ部を分離して、クランクピンに組付けた際の位置的再現性が悪化するおそれがある。その結果、クランクシャフトに組み付けたときの大端部の真円度，円筒度が十分に得られず、磨耗，焼き付きの原因となったり、口ス馬力が増加したりするという懸念がある。

本発明は上記従来の状況に鑑みてなされたもので、破断分割面が破断起点溝から外れた場合のバリの発生や破断分割面同士を位置合わせする際の再現性の悪化を防止でき、ひいてはエンジントラブルを防止でき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。発明の開示

請求項 1の発明は、クランクピン孔を有する大端部に表面硬化処理を施し、該大端部をロッド部とキャップ部とに破断分割し、該破断分割面同士を当接させて位置合わせした状態で上記口ッド部とキヤップ部とを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、上記大端部のクランクピン孔の内周面に該クランクピン孔の軸方向に延びる破断起点部を形成するとともに、該破断起点部の軸方向長さを上記内周面の軸方向長さより短く設定したことを特徴としている。

請求項 2の発明は、請求項 1において、上記破断分割面と上記内周面とが交わる交線部のうち、上記破断起点部が形成された部分は該破断起点部に一致し、残りの大部分は上記破断起点部の延長線から偏位していることを特徴としている。請求項 3の発明は、請求項 1又は 2において、上記大端部の肩部には上記クランクピン孔の軸心と直角方向に延びるボルト揷通孔が形成されでおり、該ボルト揷通孔は、該ボルト揷通孔と上記内周面との間の肉厚が該ポルト揷通孔と外壁面との間の肉厚より小さくなるようにクランクピン孔寄りに形成されていることを特徴としている。請求項 4の発明は、請求項 1ないし 3の何れかにおいて、上記破断起点部の一端が上記クランクピン孔の軸方向一端縁に位置していることを特徴としている。請求項 5の発明は、請求項 4において、上記破断起点部の他端が上記ポルト揷通孔ょりクランクピン孔の上記一端縁寄りに位置していることを特徴としている請求項 6の発明は、請求項 4又は 5において、上記破断起点部が、機械加工により形成されたテーパ状の溝により構成されていることを特徴としている。請求項 7の発明は、請求項 4又は 5において、上記破断起点部が、レーザ加工により所定間隔をあけて連続するように形成された多数の細孔により構成されていることを特徴としている。

請求項 8の発明は、請求項 1ないし 3の何れかにおいて、上記破断起点部は、これの一端，他端が、クランクピン孔の軸心と直角方向に延びるボルト揷通孔の軸心同士を結ぶ直線を挟んだ両側に位置し、かつ該ボルト揷通孔の直径と略同一かあるいはこれより短い長さを有することを特徴としている。

請求項 9の発明は、請求項 1ないし 3の何れかにおいて、上記破断起点部が、クランクピン孔の軸心と直角方向に延びるボルト揷通孔の軸心同士を結ぶ直線と略一致する位置に形成されていることを特徴としている。

請求項 1 0の発明は、請求項 8又は 9において、上記破断起点部が、レーザ加ェにより所定間隔をあけて連続するように形成された多数の細孔により構成されていることを特徴としている。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の一実施形態によるコンロッドの大端部の一部断面図である。図 2は、上記大端部の中間製品の正面図である。図 3は、上記大端部の断面図（図 2の Π Ι-Ι Ι Ι 線断面図）である。

図 4は、上記コンロッドの製造工程図である。

図 5は、請求項 6の発明の一実施形態による破断起点部の断面図である。図 6は、請求項 7の発明の一実施形態による破断起点部の断面図である。図 7は、上記破断起点部の破断面を示す図である。

図 8は、従来の大端部の破断面を示す図である。

図 9は、従来の問題点を示す図である。

図 1 0は、従来の破断分割方法を示す図である。

図 1 1は、請求項 8の発明の一実施形態によるコンロッドの大端部の一部断面図平面図である。

図 1 2は、請求項 9の発明の一実施形態によるコンロッドの大端部の一部断面平面図である。発明を実施するための最良の形態

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。

図 1ないし図 4は、請求項 1〜 5の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はコンロッドの大端部の一部断面図、図 2は大端部の中間製品を示す図、図 3は大端部の破断分割部の断面図（図 2の I I I-I 1 I 線断面図）、図 4はコンロッドの製造工程図である。

本実施形態のコンロッド 1は、鍛造又は鏡造により形成されたナツトレスタイプものであり、ロッド本体 1 aの一端側に不図示のビストンピンが連結される小端部を一体形成し、他端側に不図示のクランクピンが連結される大端部 1 bを一体形成した構成となっている。この大端部 l bは、ロッド本体 1 aとの接続部から外側に拡がる肩部 1 c， 1 cとを有し、その中心部にはクランクピン孔 1 dが形成されている。

上記大端部 1 bは、口ッド部 2とキヤップ部 3とを予め一体形成し、該大端部 1 bを含むコンロッド全体に浸炭焼入れ，焼き戻しの表面硬化処理を施した後、上記大端部 1 bを破断予定線 Aに沿ってロッド部 2とキヤップ部 3とに破断分割されている。そしてこの分割されたロッド部 2とキヤッフ。部 3とは両者の破断分割面同士を当接させて位置決めした状態で結合ボルト 4， 4で締結固定されている。上記表面硬化処理により上記コンロッド 1の外表面部分には所定の浸炭深さの表面硬化層が形成されている。

上記口ッド部の各肩部 1 cには上記結合ボルト 4の外径より若干大径のボルト揷通孔 2 a， 2 aが形成されている。また上記キャップ部 3の上記ボルト揷通孔 2 aの底部 3 bにはボルト揷通孔 2 aと同軸をなすように雌ねじ孔 3 aが貫通形成されている。そして上記結合ボルト 4をボルト揷通孔 2 aに揷入するとともに雌ねじ孔 3 aにねじ込むことによりロッド部 2とキヤップ部 3とが結合されている。

上記ボルト揷通孔 2 aはクランクピン孔 1 dの軸心と直角方向に延びており、かつクランクピン孔 1 dに近接している。即ち、ボルト揷通孔 2 aとクランクピン孔 1 dの内周面との間の肉厚 t 1は、ボルト揷通孔 2 aと肩部 1 cの外壁面 1 eとの間の肉厚 t 2より小さくなつている。なお、上記肉厚 t 2はェンジンの燃焼圧力に対する強度上必要な肉厚に設定されている。 ' 上記クランクピン孔 1 dの内周面には軸心方向に延びる一対の破断起点部 5 , 5が形成されている。この各破断起点部 5は、機械加工により形成された切り欠き溝により構成されており、上記大端部 1 bのロッド部 2とキャップ部 3との破断予定面 Aと上記内壁面とが交わる交線に沿つて形成されている。

そして各破断起点部 5の軸方向長さ L 1はクランクピン孔 1 dの軸方向長さ L 2より短く設定されている。さらに上記破断起点部 5の一端 5 aはクランクピン孔 1 dの軸方向一端縁に位置し、他端 5 bはクランクピン孔 1 dの軸方向中央近傍に、より具体的には上記中央より上記一端 5 a側寄りに位置している。

上記コンロッドのー製造方法を図 4の工程図に沿って説明する。鍛造によりコンロッド 1の素体を形成する。この場合、大端部 1 bのロッド部 2側とキヤップ部 3側とは一体に形成する。浸炭前機械加工により上記コンロッド 1の各肩部 1 cにボルト揷通孔 2 aを形成するとともに、クランクピン孔 1 d の内周面に切り欠き溝からなる破断起点部 5を形成する。この破断起点部 5はクランクピン孔 1 dの軸方向一端縁から中央より少し該一端縁寄りまで形成する。この状態でコンロッド 1に浸炭焼入れ，焼き戻しの表面硬化処理を施し、コンロッド 1の表面部分に表面硬化層を形成する。この後、コンロッド 1にシヨットピーユング加工を施し、上記ポルト揷通孔 2 a内に刃具を揷入して雌ねじ孔 3 a 加工を行なう。

次いで、大端部 1 bを治具により破断分割してロッド部 2側とキャップ部 3側とに分割する。この破断分割は、例えば大端部 1 bのクランクピン孔 1 d内に直径方向に移動可能なスライダを揷入し、該スライダに楔を打ち込むことにより行われる。

上記破断分割により形成された破断分割面の上記クランクピン孔 1 dの内周面とが交わる交線部のうち上記破断起点部 5部分は該破断起点部 5に沿っているのに対し、残りの大部分は破断起点部 5の延長線上から偏位している。

このようにして分割形成されたロッド部 2とキャップ部 3とを両者の破断分割面同士の位置合わせを行い、この状態で結合ボルト 4， 4で締めつけて両者を一体的に結合する。この結合した状態でクランクピン孔 1 dの仕上げの機械加工を行なう。しかる後、キャップ部 3を外してロッド部 2から分離し、大端部 l bをクランクシャフ卜に組付ける。

このように本実施形態によれば、大端部 1 bのクランクピン孔 1 dの内周面に軸心方向に延びる一対の破断起点部 5を切り欠いて形成し、各破断起点部 5の切り欠き長さ L 1をクランクピン孔 1 dの軸心長さ L 2より短くしたので、破断起点部 5では該破断起点部 5に沿った破断面が形成され、該破断起点部が形成されていない残りの大部分では破断面が破断起点部 5の延長線から偏位することとな' るが、この偏位によりバリが発生することはない。その結果、エンジン運転中のバリの落下による損傷や焼き付き等のェンジントラブルを防止できる。

また本実施形態では、口ッド部 2及びキャップ部 3の破断分割面とクランクピン孔 1 dの内周面との交線部（角縁部）が、上記破断起点部 5では該破断起点部 5に沿って形成され、残りの大部分については上記破断起点部の延長線と一致しない方向に延びるので、破断分割面を 3次元的な凹凸形状とすることができ、口ッド部 2とキャップ部 3との破断分割面同士を当接させる際の位置合わせを精度よく行なうことができ、クランクシャフトに組み付けるときの再現性を高めることができる。その結果、エンジン組立て後の真円度，円筒度を確保でき、磨耗，焼き付きを防止できるとともに、ロス馬力を低減できる。

本実施形態では、大端部 1 bのボルト揷通孔 2 aをクランクピン孔.1 dに近接させて形成したので、ボルト揷通孔 2 aと外壁面 1 eとの間の肉厚 t 2を強度上必要な厚さに確保しつつ大端部 1 bの肩幅寸法を小さくすることができ、コンロッドの小型化及び軽量化を可能にできる。

本実施形態では、上記破断起点部 5の一端 5 aをクランクピン孔 1 dの軸方向一端縁に位置させたので、破断分割を破断予定線に確実に一致させることができる。

また上記破断起点部 5の他端 5 bをクランクピン孔 1 dの軸心方向中央，つまりボルト揷通孔 2 aより上記一端 5 a寄りに位置させたので、破断起点部 5の存在する部分については、破断分割面を該破断起点部 5に一致させ、かつ存在しない部分については、破断分割面を破断起点部 5の延長線から偏位させることができる。また上記他端 5 bを上記中央より上記一端 5 a寄りに位置させたので、つまり上記中央を越えないようにしたので、クランクピン孔 1 dとボルト揷通孔 2 aとの間の肉厚 t 1を小さくした場合に、該薄肉部 t 1が削られてしまうのを防止でき、破断起点部 5を機械加工する際の加工性を向上できる。なお、上記実施形態では、破断起点部 5の長さ L 1をクランクピン孔 1 dの端縁から中央手前までとしたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、クランクピン孔の端縁部分にのみ形成したり，あるいは中央を越える長さにしたりすることも可能であり、要は破断面が破断起点部の存在する部分については該破断起点部に確実に沿うようにその長さに設定することによりバリの発生を防止できる。

また上記実施形態では、破断起点部 5を機械加工により同一深さの溝状に形成した場合を説明したが、本発明はこれに限られるものではない。

図 5は、例えばブローチ加工によりテ一パ状の溝 6 aを形成して破断起点部 6 とした例であり、このようにしたのが請求項 6の発明である。このテーパ状の溝 6 aにより破断起点部 6を形成した場合には、同一深さの切り欠き溝を形成する場合に比べて加工性を向上できるとともに、内端部の溝深さを小さくでき、クランクピン孔 1 dとボルト揷通孔 2 aとの肉厚 t 1が小さい場合にも、破断起点部 6の長さ L 3を薄肉部 t 1を越える長さに設定することが可能となる。

図 6及び図 7は、レーザ加工により多数の細孔 7 aを所定ピッチで連続形成して破断起点部 7とした例であり、このようにしたのが請求項 7の発明である。このレーザ加工により破断起点部 7を形成した場合には、破断起点部 7を精度よく，かつ容易に形成することができる。

また、図示していないが、加熱したワイヤで内周面を溝状に溶融させて破断起点部を形成することも可能である。

図 1 1は請求項 8の発明の一実施形態を説明するための図である。

本実施形態では、破断起点部 8の一端 8 a，他端 8 bは、クランクピン孔 1 d の軸心と直角方向に延びるボルト揷通孔 2 aの軸心 2 b同士を結ぶ直線 aを挟んだ両側に位置しており、かつ該破断起点部 8の長さ L 3はポルト揷通孔 2 aの直径と略同一長さかあるいはこれより短く設定されている。なお、上記破断起点部 8はレーザ加工により所定間隔をあけて連続するように形成された多数の細孔により構成されているが、この破断起点部 8の加工方法はレーザ加工に限定されない。 ' 本実施形態では、破断起点部 8をボルト揷通孔 2 aの直径程度あるいはこれより短い長さとし、かつ該ボルト揷通項 2 aの軸心付近に位置させたので、破断はこの破断起点部 8部分のみから発生し、他の部分 b， cに進行することとなる。このように破断が軸心付近の一ヶ所から発生するので、'複数箇所で発生した破断が合流するといったことがなく、従って破断の合流により生じ易い上述のバリの発生を確実に防止できる。

図 1 2は請求項 9の発明の一実施形態を説明するための図である。

本実施形態では、破断起点部 9は、クランクピン孔 1 dの軸心と直角方向に延びるボルト揷通孔 2 aの軸心 2 b同士を結ぶ直線 aと略一致する位置に形成されている。

本実施形態では、破断起点部 9をボルト揷通孔 2 aの中心部のみに形成したので、破断はこの破断起点部 9部分のみから発生し、他の部分 b， cに進行することとなる。このように複数箇所で発生した破断が合流するといったことがなく、従って破断の合流により生じ易い上述のバリの発生を確実に防止できる。産業上の利用可能性

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、大端部のクランクピン孔の内周面に軸方向に延びる破断起点部を形成し、該破断起点部の軸方向長さを内周面の軸方向長さより短くしたので、破断起点部が存在する部分については該破断起点部に沿つて破断分断面が形成され、該破断起点部から外れた位置に破断分割面が形成されることはなく、また破断起点部が形成されていない残りの部分では破断分割面により上述のバリが発生することはない。その結果、ェンジン運転中の上述のバリの落下によるエンジン内部の損傷や焼き付き等のエンジントラブルを防止できる。請求項 2の発明では、破断分割面と内周面との交線部のうち、破断起点部が形成されていない残りの部分については上記破断起点部の延長線から偏位しているので、破断分割面が 3次元的な凹凸形状を有することとなり、ロッド部とキヤップ部との破断分割面同士を当接させる際の位置合わせを精度よく行なうことができ、クランクシャフトに組み付けるときの加工時真円度，円筒度の再現性を高めることができる。その結果、エンジン組立て後の真円度，円筒度を確保でき、磨耗，焼き付きを防止できるとともに、ロス馬力を低減できる。

請求項 3の発明では、大端部のポルト揷通孔をクランクピン孔寄りに形成したので、ボルト揷通孔と外壁面との間の肉厚を必要厚さ確保しつつ大端部の肩幅寸法を小さくすることができ、コンロッドの小型化及び軽量化を可能にできる。請求項 4の発明では、破断起点部の一端をクランクピン孔の内周面の軸方向一端縁に位置させたので、破断分割する際の破断をクランクピン孔の軸方向一端縁から確実に発生させることができ、そのため破断起点部が形成された部分については該起点部に沿った分割を確実に行なうことができ、上述のバリの発生をより一層確実に防止できる。

請求項 5の発明では、破断起点部の他端をボルト揷通孔ょりクランクピン孔の上記一端縁よりに位置させたので、例えば請求項 3の発明のように、クランクピン孔とポルト揷通孔との間の肉厚を小さくした場合に、該薄肉部が破断起点部によつて削られるのを防止できる。

請求項 6の発明では、破断起点部を機械加工により形成したテ一パ状の溝により構成したので、該破断起点部の形成作業が容易である。また該破断起点部の他端をボルト揷通孔を超えて形成しても上述の薄肉部が過剰に薄くなることはない請求項 7， 1 0の発明では、破断起点部をレーザ加工により間隔をあけて連続させて形成した細孔により構成したので、破断起点部を精度よく、かつ容易に形成することができる。請求項 8の発明では、上記破断起点部を、その一端，他端がボルト揷通孔の軸心同士を結ぶ直線を挟んだ両側に位置し、かつ該ボルト揷通孔の直径と略同一かこれより短い長さを有するものとしたので、また請求項 9の発明では、上記破断起点部を、ボルト揷通孔の軸心同士を結ぶ直線と略一致する位置に形成したので、破断分割する際の破断をクランクピン孔の軸方向中央部から確実に発生させることができ、また他の部分には破断起点部は形成されていないので他の部分から破断が発生することはほとんどなく、従って複数箇所で発生した破断が合流するといったことがなく、その結果、上述のバリの発生をより一層確実に防止できる

Claims

請求の範囲

1 . クランクピン孔を有する大端部に表面硬化処理を施し、該大端部をロッド部とキヤップ部とに破断分割し、該破断分割面同士を当接させて位置合わせした状態で上記口ッド部とキヤップ部とを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、上記大端部のクランクピン孔の内周面に該クランクピン孔の軸方向に延びる破断起点部を形成するとともに、該破断起点部の軸方向長さを上記内周面の軸方向長さより短く設定したことを特徴とするコンロッドの破断分割構造。

2 . 請求項 1において、上記破断分割面と上記内周面とが交わる交線部のうち、上記破断起点部が形成された部分は該破断起点部に一致し、残りの大部分は上記破断起点部の延長線から偏位していることを特徴とするコンロッドの破断分割構造。

3 . 請求項 1又は 2において、上記大端部の肩部には上記クランクピン孔の軸心と直角方向に延びるボルト揷通孔が形成されており、該ボルト揷通孔は、該ポルト揷通孔と上記内周面との間の肉厚が該ポルト揷通孔と外壁面との間の肉厚より小さくなるようにクランクピン孔寄りに形成されていることを特徴とするコン口ッドの破断分割構造。

4 . 請求項 1ないし 3の何れかにおいて、上記破断起点部の一端が上記クランクピン孔の軸方向一端縁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。

5 . 請求項 4において、上記破断起点部の他端が上記ポルト揷通孔よりクランクピン孔の上記一端縁寄り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

6 . 請求項 4又は 5において、上記破断起点部が、機械加工により形成されたテーパ状の溝により構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。

7 . 請求項 4又は 5において、上記破断起点部が、レーザ加工により所定間隔をあけて連続するように形成された多数の細孔により構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。

8 . 請求項 1ないし 3の何れかにおいて、上記破断起点部は、これの一端，他端が、クランクピン孔の軸心と直角方向に延びるボルト揷通孔の軸心同士を結ぶ直線を挟んだ両側に位置し、かつ該ボルト揷通孔の直径と略同一かあるいはこれより短い長さを有することを特徴とするコンロッドの破断構造。

9 . 請求項 1ないし 3の何れかにおいて、上記破断起点部が、クランクピン孔の軸心と直角方向に延びるボルト揷通孔の軸心同士を結ぶ直線と略一致する位置に形成されていることを特徴とするコンロッドの破断構造。

1 0 . 請求項 8又は 9において、上記破断起点部が、レーザ加工により所定間隔をあけて連続するように形成された多数の細孔により構成されていることを ¾ とするコンロッドの破断分割構造。