WO2012101748A1 - コネクティングロッドの破断方法 - Google Patents

Abstract

　コネクティングロッド（１）の大端部（５）の両側に形成されたボルト穴（６）の内周に、その内周を周回するノッチ（１６）を形成し、そのノッチ（１６）を起点として放射状に破断転移を伝播させることで、コネクティングロッド（１）をロッド部とキャップ部とに破断するようにした。この場合、破断伝播の合流箇所は存在しないため、破断面段差を生じさせずに、コネクティングロッド（１）の破断を行うことができる。

Description

コネクティングロッドの破断方法

　本発明は、クランクシャフトが挿入される大端穴が形成された大端部を有して一体成形されたコネクティングロッドを、その大端部においてロッド部とキャップ部とに破断する方法に関するものである。

　エンジンのクランクシャフトとピストンとを連結するコネクティングロッドは、その一端がピストンピンを軸支する小端穴の形成された小端部とされ、その他端がクランクシャフトのジャーナル部を軸支する大端穴の形成された大端部とされている。こうしたコネクティングロッドは一般に、鍛造により一体成形した上で、コネクティングロッドをその大端部にてロッド部とキャップ部とに破断して製造されている。

　従来、こうしたコネクティングロッドの破断は、特許文献１～３に見られるように、大端穴の内周に破断促進用の楔形状の溝（ノッチ）を形成して行われる。そして図１１に示すように、２分割形成された割り型５０，５１をコネクティングロッド５２の大端穴５３に入れ、それら割り型５０，５１の間に楔５４を打ち込んで両割り型５０，５１を離間させることで、大端穴５３の内周に形成されたノッチ５５を起点に破断を生じさせるようにしている。

特開２００５－１０６２７１号公報 特開２００６－１５０４７２号公報 特開２００５－０１４０９４号公報

　なお、破断箇所となる大端部５６の両側には、破断により分割されたコネクティングロッド５２のロッド部とキャップ部とを締結するためのボルト穴５７が形成されている。そのため、図１２に示すようにノッチ５５を起点とする破断転移は、ボルト穴５７の周囲を時計回りに回り込む方向と、その周囲を反時計回りに回り込む方向との２つの方向で個別に伝播するようになる。こうした場合、両方向の破断伝播の合流箇所Ｆにおいて、各方向の破断転移の位置がずれることがあり、このときの破断線Ｇの形成態様を図１３に示すように破断面段差Ｈが形成されてしまうことがある。そしてこうした破断面段差Ｈがコネクティングロッド５２の歩留りを悪化させる要因となっていた。

　本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、破断面段差を生じることなく破断を行うことのできるコネクティングロッドの破断方法を提供することにある。

　一体成形されたコネクティングロッドを、大端穴の形成された大端部においてロッド部とキャップ部とに破断する方法としての本発明は、上記課題を解決するため、大端部の両側に形成されて、ロッド部とキャップ部とを締結するボルトが挿入されるボルト穴の内周に、その内周を周回するノッチを形成し、そのノッチを起点として放射状に破断転移を伝播させてコネクティングロッドの破断を行うようにしている。

　上記方法では、ボルト穴の内周に形成されたノッチを起点として、その内周から放射状に破断転移が進展する。そのため、破断伝播の合流箇所が存在しないようになる。したがって、上記破断方法によれば、破断面段差を生じることなく、コネクティングロッドの破断を行うことができる。

　こうしたコネクティングロッドの破断は、例えばノッチを形成する工程、割り型をボルト穴に挿入する工程、その割り型に荷重を掛けてノッチを径方向に押圧することで、コネクティングロッドをロッド部とキャップ部とに破断する工程を通じて行うことができる。なお、この場合には、環形状に形成されるとともに、ノッチに挿入される楔状の凸部が外周に形成された割り型を用いることができる。またそうした割り型を２つに分割するとともに、同割り型を構成する２つのパーツの間に楔を打ち込んで両パーツの間隔を広げることで、コネクティングロッドを破断するようにすれば、コネクティングロッドを容易かつ的確に行うことが可能となる。

　なお、コネクティングロッドの破断は、大端部の両側で個別に行われるため、両者の破断に時間差が生じることがある。そしてその時間差によっては、座屈が発生することがある。そこで、キャップガイドによって、前記大端部の両側を保持した状態でコネクティングロッドの破断を行えば、そうした座屈を回避することが可能となる。

本発明の第１の実施の形態の破断対象となるコネクティングロッドの平面断面構造を示す断面図。 （ａ）は、同実施の形態におけるノッチの形成態様を示す断面図であり、（ｂ）は、同図（ａ）の部分Ｂの拡大図であって、図２（ｃ）は、同図（ｂ）の部分Ｃの拡大図である。 同実施の形態における別の態様でのノッチの形成態様を示す断面図。 同実施の形態に採用される割り型の（ａ）平面構造、及び（ｂ）側部断面構造を併せ示す図。 （ａ）は、同実施の形態における割り型のボルト穴への挿入態様を示す断面図であり、（ｂ）は同図（ａ）の部分Ｄの拡大図である。 同実施の形態におけるコネクティングロッドの破断態様を示す断面図。 同実施の形態での破断転移の伝播態様を示す断面図。 コネクティングロッドの破断に際しての座屈の発生態様を示す図。 本発明の第２の実施の形態でのコネクティングロッドの破断態様を示す断面図。 割り型及び楔の構成を変更した第１の実施の形態の変形例についてそのコネクティングロッドの破断態様を示す断面図。 （ａ）は、従来のコネクティングロッドの破断態様を示す断面図であり、（ｂ）は、同図（ａ）の部分Ｅの拡大図である。 従来のコネクティングロッドの破断方法での破断転移の伝播態様を示す断面図。 破断面段差が生じたコネクティングロッドの大端部の側部断面構造を示す断面図。

　（第１の実施の形態）
　以下、本発明のコネクティングロッドの破断方法を具体化した第１の実施の形態を、図１～図８を参照して詳細に説明する。なお、図１に示すように、破断の対象となるコネクティングロッド１は、ピストンピンを軸支する小端穴２の形成された小端部３がその一端に形成され、クランクシャフトのジャーナル部を軸支する大端穴４の形成された大端部５がその他端に形成されたものとして、鍛造により一体成形されている。また大端部５の両側には、破断により分割されたコネクティングロッド１のキャップ部とロッド部とを締結するためのボルトが挿入されるボルト穴６がそれぞれ形成されている。

　コネクティングロッド１は、こうした鍛造による一体成形物を大端部５においてキャップ部とロッド部とに破断することで製造されている。本実施の形態では、次の工程１～３を通じて、コネクティングロッド１の破断を行っている。
・工程１：大端部５の両側のボルト穴６の内周に、その内周を周回するノッチを形成する工程。
・工程２：割り型をボルト穴６に挿入する工程。
・工程３：割り型に荷重を掛けてノッチを径方向に押圧することで、コネクティングロッド１をロッド部とキャップ部とに破断する工程。

　工程１におけるノッチの形成は、例えば図２（ａ）に示す態様で行うことができる。すなわち、シングルポイントタップ７をボルト穴６に挿入し、その刃先がボルト穴６の内周を周回するようにシングルポイントタップ７を回転させることで、ボルト穴６の内周を周回するノッチ１６を形成することができる。なお、図２（ｂ）は、図２（ａ）の部分Ｂの拡大図を、図２（ｃ）は、図２（ｂ）の部分Ｃの拡大図をそれぞれ示している。

　またノッチ１６の形成は、レーザー加工によっても行うことができる。この場合のノッチ１６の形成は、図３に示す態様で行われる。すなわち、回転軸８の先端に取り付けられたミラー９をボルト穴６に挿入し、レーザーヘッド１０からボルト穴６内にレーザー光の光路を曲げてボルト穴６の内周にレーザー光が照射されるようにする。そして、回転軸８とともにミラー９を回転させ、ボルト穴６の内周を周回するようにレーザー光を当てることで、ボルト穴６の内周を周回するノッチ１６を形成することができる。

　次の工程２においては、図４に示すような割り型１１がボルト穴６に挿入される。同図４（ａ），（ｂ）に示すように割り型１１は、環形状に形成されるとともに、ノッチ１６に挿入される楔状の凸部１２が外周に形成されるように形成されている。この割り型１１は、２つのパーツ１１ａ，１１ｂに分割形成されている。

　こうした割り型１１は、図５（ａ），（ｂ）に示す態様でボルト穴６内に設置される。すなわち、割り型１１は、ボルト穴６の図中下方の開口から挿入した支持柱１３に載せた状態でボルト穴６内に挿入される。なお、次の工程３にあたっては、コネクティングロッド１にその長手方向の引っ張り力がプリテンションとして印加される。

　続く工程３においては、図６に示すように、キャップガイド１５により大端部５の両側を支持した状態で、支持柱１３とは逆側の開口から、楔状の先端を有する略円柱形状の楔１４を挿入する。そして、楔可動押圧部１７により楔１４の基端を図中下方に押すことで、その楔１４の先端を割り型１１の２つのパーツ１１ａ，１１ｂの間に打ち込み、割り型１１の両パーツ１１ａ，１１ｂの間隔を広げることでコネクティングロッド１をその大端部５において破断させる。

　なお、楔１４を確実に真っ直ぐに打ち込みたい場合には、楔１４の外周にガイドを設置し、そのガイドによって楔１４の外周を保持した状態でその打ち込みを行うようにすると良い。

　図７に示すように、このときの破断転移は、ボルト穴６内周のノッチ１６を起点とし、ボルト穴６の内周から放射状に伝播する。そのため、このときの破断に際しては、破断伝播の合流箇所が存在しないようになる。

　以上説明した本実施の形態によれば、次の効果を奏することができる。
　（１）本実施の形態では、大端部５の両側に形成されて、ロッド部とキャップ部とを締結するボルトが挿入されるボルト穴６の内周に、その内周を周回するノッチ１６を形成し、そのノッチ１６を起点として放射状に破断転移を伝播させてコネクティングロッド１の破断を行うようにしている。こうした本実施の形態の破断方法では、ボルト穴６の内周に形成されたノッチ１６を起点として、その内周から放射状に破断転移が進展するため、破断伝播の合流箇所が存在しないようになる。したがって、本実施の形態の破断方法によれば、破断面段差を生じることなく、コネクティングロッド１の破断を行うことができる。

　（２）本実施の形態では、ノッチ１６を形成する工程、割り型１１をボルト穴６に挿入する工程、その割り型１１に荷重を掛けてノッチ１６を径方向に押圧することで、コネクティングロッド１をロッド部とキャップ部とに破断する工程を通じてコネクティングロッド１の破断を行うようにしている。またコネクティングロッド１の破断に際しては、環形状に形成されるとともに、ノッチ１６に挿入される楔状の凸部１２が外周に形成されるとともに、２つのパーツ１１ａ，１１ｂに分割された割り型１１を用いている。そして割り型１１を構成する２つのパーツ１１ａ，１１ｂの間に楔１４を打ち込んで両パーツ１１ａ，１１ｂの間隔を広げることで、コネクティングロッド１を破断するようにしている。そのため、ボルト穴６の内周に形成されたノッチ１６を起点として、その内周から放射状に破断転移を進展させることをより確実に行うことができる。

　（３）なお、コネクティングロッド１の破断は、大端部５の両側においてそれぞれ個別に行われる。ここで、両側の破断に時間差が生じると、図８に示すように、先に破断した箇所が開いてしまい、座屈が発生することがある。その点、本実施の形態では、キャップガイド１５により大端部５の両側を保持した状態でコネクティングロッドの破断を行っているため、そうした座屈の回避が可能である。

　（第２の実施の形態）
　続いて、本発明のコネクティングロッドの破断方法を具体化した第２の実施の形態を、図９を併せ参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態にあって、上記実施の形態と共通する構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

　本実施の形態でも、第１の実施の形態と同様に、ボルト穴６の内周に、その内周を周回するノッチ１６を形成するようにしている。そして本実施の形態では、図９に示す態様でコネクティングロッド１の破断を行うようにしている。

　すなわち、本実施の形態では、コネクティングロッド１の破断に際して、大端穴４に、２つの半円形状のパーツ２０ａ，２０ｂによって構成された割り型２０を入れるようにしている。そして、ガイド２１によりコネクティングロッド１の大端部５を押さえるとともに、長手方向の引っ張り力をプリテンションとして与えた状態で、割り型２０の２つのパーツ２０ａ，２０ｂの間に楔２２を打ち込み、それら２つのパーツ２０ａ，２０ｂの間隔を広げることで、コネクティングロッド１の破断を行うようにしている。

　こうした場合にも、破断転移は、ボルト穴６の内周のノッチ１６を起点とし、その内周から外側に向って放射状に伝播する。そのため、こうした本実施の形態においても、破断伝播の合流箇所は存在せず、故に破断面段差は生じないようになる。

　以上説明した各実施の形態は、次のように変更して実施することもできる。
　・第１の実施の形態では、キャップガイド１５によって大端部５の両側を保持した状態でコネクティングロッド１の破断を行うようにしていたが、大端部５の両側で時間差を生じることなく同時に破断を行えるのであれば、キャップガイド１５は省略しても良い。

　・第１の実施の形態では、環形状に形成されるとともに、ノッチ１６に挿入される楔状の凸部１２が外周に形成された、２分割構成の割り型１１を用いてコネクティングロッド１の破断を行うようにしていたが、ノッチ１６を起点として放射状に破断転移を伝播させることが可能であれば、割り型１１の形状や構成は適宜に変更しても良い。例えば図１０に示すような割り型３０及び楔３１を用いても、破断面段差を生じることなく、コネクティングロッド１の破断を行うことが可能である。

　・上記実施の形態では、楔の打ち込みによりコネクティングロッド１を破断していたが、コネクティングロッド１の長手方向に、引っ張り方向の衝撃荷重を与えることなど、それ以外の方法でコネクティングロッド１の破断を行うようにしても良い。その場合であれ、ボルト穴６の内周にその内周を周回するようにノッチ１６を形成して、そのノッチ１６を起点として放射状に破断転移を伝播させることでコネクティングロッド１の破断が行われるのであれば、破断伝播の合流箇所を無くして破断面段差が生じないようにすることができる。

　１…コネクティングロッド、２…小端穴、３…小端部、４…大端穴、５…大端部、６…ボルト穴、７…シングルポイントタップ、８…回転軸、９…ミラー、１０…レーザーヘッド、１１…割り型（１１ａ，１１ｂ…割り型を構成する２つのパーツ）、１２…凸部、１３…支持柱、１４…楔、１５…キャップガイド、１６…ノッチ、１７…楔可動押圧部、２０…割り型（２０ａ，２０ｂ…割り型を構成する２つのパーツ）、２１…ガイド、２２…楔、３０…割り型、３１…楔、５０…割り型、５１…割り型、５２…コネクティングロッド、５３…大端穴、５４…楔、５５…ノッチ、５６…大端部、５７…ボルト穴。

Claims (5)

1. 　一体成形されたコネクティングロッドを、大端穴の形成された大端部においてロッド部とキャップ部とに破断する方法であって、
   　前記大端部の両側に形成されて、前記ロッド部と前記キャップ部とを締結するボルトが挿入されるボルト穴の内周に、その内周を周回するノッチを形成し、そのノッチを起点として放射状に破断転移を伝播させて前記破断を行う
   　ことを特徴とするコネクティングロッドの破断方法。
2. 　前記ノッチを形成する工程と、
   　割り型を前記ボルト穴に挿入する工程と、
   　前記割り型に荷重を掛けて前記ノッチを径方向に押圧することで、前記コネクティングロッドを前記ロッド部と前記キャップ部とに破断する工程と、
   　を備える請求項１に記載のコネクティングロッドの破断方法。
3. 　前記割り型は、環形状に形成されるとともに、前記ノッチに挿入される楔状の凸部が外周に形成されてなる
   　請求項２に記載のコネクティングロッドの破断方法。
4. 　前記割り型は、２つに分割されてなり、同割り型を構成する２つのパーツの間に楔を打ち込んで両パーツの間隔を広げることで、前記コネクティングロッドを破断するように構成されてなる
   　請求項３に記載のコネクティングロッドの破断方法。
5. 　前記コネクティングロッドの破断は、キャップガイドによって、前記大端部の両側を保持した状態で行われる
   　請求項１～４のいずれか１項に記載のコネクティングロッドの破断方法。

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