JP2004052775A - コンロッドの破断分割構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】製造コストの上昇をもたらすことなく破断分割面同士の位置決め精度を高めることができ、さらには破断分割時のキャップ部の変形を防止して組み付け精度を向上できるコンロッドの破断分割構造を提供する。
【解決手段】ロッド部２とキャップ部３とを一体形成してなる大端部１ｂに表面硬化処理を施し、該大端部１ｂを上記ロッド部２とキャップ部３とに破断分割し、該破断分割面同士を位置合わせした状態で上記ロッド部２とキャップ部３とを結合ボルト４で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の破断分割面の外表面部分及びボルト挿通孔２ａの内表面部分には上記表面硬化処理による表面硬化層５が形成されており、該表面硬化層５で囲まれた部分の少なくとも一部は上記表面硬化処理を行なう前の母材のままとした。
【選択図】 図３
【解決手段】ロッド部２とキャップ部３とを一体形成してなる大端部１ｂに表面硬化処理を施し、該大端部１ｂを上記ロッド部２とキャップ部３とに破断分割し、該破断分割面同士を位置合わせした状態で上記ロッド部２とキャップ部３とを結合ボルト４で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の破断分割面の外表面部分及びボルト挿通孔２ａの内表面部分には上記表面硬化処理による表面硬化層５が形成されており、該表面硬化層５で囲まれた部分の少なくとも一部は上記表面硬化処理を行なう前の母材のままとした。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面硬化処理が施された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位置合わせした状態でロッド部とキャップ部とを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】
一般に、分割型コンロッドでは、クランクシャフト組み付け後の大端部の真円度，円筒度を確保するために、ロッド部とキャップ部との位置合わせの精度を高めるようにしている。即ち、このロッド部とキャップ部との位置決め精度によりクランクシャフト組み付け時のクランクピン孔の真円度が左右され、大端部の磨耗，焼き付きやロス馬力に影響が及ぶおそれがある。
【０００３】
上記ロッド部とキャップ部との位置決め精度を高める方法として、従来、まずロッド部とキャップ部とを一体形成し、その後ロッド部とキャップ部とに破断分割し、この両者の破断分割面同士で位置決めを行なう場合がある。
【０００４】
このような破断分割面同士で位置合わせを行なう場合には、破断分割面のミクロ的，マクロ的な形状により位置決め精度が影響を受ける。例えば、破断分割面全体を高炭素材で焼入れ熱処理する場合では、図８に示すように、破断分割面がミクロ的に粒界破壊し易く、破断面がフラットな形状となり、所望の位置決め精度が得られ難くなる。そのため、従来、大端部の分割予定部に複数の分割補助孔を千鳥状に形成し、これにより破断分割面をマクロ的に凹凸形状とすることによって位置決め精度を高めるようにしている（特開昭５８−３７３１０号公報参照）。
【０００５】
またコンロッドの大端部を破断分割する際に、図１５に示すように、２重割れが発生する場合がある。このような２重割れが生じると、破断面に欠けが発生し易く、エンジン運転中に欠けが剥がれ落ち、エンジンオイル中に混入して他の部品に傷をつける可能性がある。この２重割れによる欠けの発生を防止するために、従来、治具により大端部を破断分割する際に大端部内面の一点に破断荷重を集中させ、そこを起点として分割する方法がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の分割補助孔を千鳥状に形成する構造を採用した場合には、孔あけ加工を必要とし、しかも補助孔の加工位置精度を高める必要があり、製造コストが上昇するという問題がある。
【０００７】
一方、上記コンロッドに表面硬化処理を施した後に大端部をロッド部とキャップ部とに破断分離する場合、破断分割時にキャップ部側のクランクピン孔の形状が外側に拡開する方向に変形する場合がある。このようにキャップ部が変形するとクランクシャフト組み付け時の真円度が低下し、極端な場合には組み付けることができなくなるおそれがある。
【０００８】
また上記従来の治具により大端部の一点のみに破断荷重を集中させる方法では、治具が複雑な形状となり、しかも高い精度が要求されることからコストが上昇するという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされたもので、製造コストの上昇をもたらすことなく破断分割面同士の位置決め精度を高めることができ、また破断分割時のキャップ部の変形を防止して組み付け精度を向上でき、さらにはコスト上昇をもたらすことなく２重割れ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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ロッド部とキャップ部とを一体形成してなる大端部に表面硬化処理を施し、該大端部を上記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位置合わせした状態で上記ロッド部とキャップ部とを結合ボルトで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、上記大端部の破断分割面の外表面部分及びボルト挿通孔の内表面部分には上記表面硬化処理による表面硬化層が形成されており、該表面硬化層で囲まれた部分の少なくとも一部は上記表面硬化処理を行なう前の母材のままとなっていることを特徴としている。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１において、上記大端部の破断分割面の外表面部分及びボルト挿通孔の内表面部分に防炭処理を施こすことなく浸炭焼入れ，焼戻しを行なうことにより上記表面硬化層が形成されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、上記表面硬化層は、母材より炭素含有量が増加していることを特徴としている。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１ないし３の何れかにおいて、上記表面硬化層は、破断分割による粒界破面を有しており、該表面硬化層で囲まれた部分の少なくとも一部は破断分割による延性破面を有していることを特徴としている。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１ないし４の何れかにおいて、コンロッド全体が炭素鋼又は肌焼き鋼により構成されていることを特徴としている。
【００１５】
請求項６の発明は、ロッド部とキャップ部とを一体形成してなる大端部に表面硬化処理を施し、該大端部を上記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位置合わせした状態で上記ロッド部とキャップ部とを結合ボルトで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、上記大端部の破断分割面におけるボルト孔とクランクピン孔とで挟まれた部分のうち肉厚が最小となる最小肉厚部は上記表面硬化処理による表面硬化層の深さの２倍より薄肉であることを特徴としている。
【００１６】
請求項７の発明は、請求項６において、上記大端部の上記ボルト孔とクランクピン孔とで挟まれた部分のうち上記最小肉厚部を除く部分は、上記表面硬化層の深さの２倍より厚肉になっていることを特徴としている。
【００１７】
請求項８の発明は、ロッド部とキャップ部とを一体形成してなる大端部に表面硬化処理を施し、該大端部を上記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位置合わせした状態で上記ロッド部とキャップ部とを結合ボルトで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、上記大端部の破断分割面の輪郭を形成する直線又は曲線で挟まれた部分に、肉厚が上記表面硬化処理における表面硬化層の深さの２倍より薄肉である部分が少なくとも１組存在することを特徴としている。
【００１８】
請求項９の発明は、ロッド部とキャップ部とを一体形成してなる大端部に表面硬化処理を施し、該大端部を上記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位置合わせした状態で上記ロッド部とキャップ部とを結合ボルトで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、上記大端部の破断分割面におけるボルト孔と外端面とで挟まれた部分のうち肉厚が最小となる最小肉厚部は上記表面硬化処理における表面硬化層の深さの２倍より薄肉であることを特徴としている。
【００１９】
【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、大端部の破断分割面の外表面部分及びボルト挿通孔の内表面部分に表面硬化処理による表面硬化層を形成し、該表面硬化層で囲まれた部分の少なくとも一部は表面硬化処理を行なう前の母材のままとしたので、大端部の外表面部は表面硬化層により脆性が高まっており、破断分割面自体は図６の顕微鏡写真に示すようにフラットな形状となるものの、破断分割時の破断起点部として有効に機能し、確実に破断分割することができる。
【００２０】
一方、上記大端部の表面硬化層で囲まれた部分は表面硬化層のない母材のままとなっていることから、外表面部分に比べて脆性が低く、破断分割時にミクロ的な延性破面が形成されることとなる。即ち、図７に示すように、破断面に垂直方向に延びた後に破断するという粒内からの破断面となっている。このようにして形成された延性破面同士を組み合わせ、ボルト締めすると上記延びている部分が押しつぶされ、２回目以降の組み立て時の位置を記憶し得る形状が形成され、これによりロッド部とキャップ部との位置合わせを精度よく，かつ再現性をもって行なうことができる。その結果、大端部の真円度を向上でき、クランクシャフト組み付け後の大端部の磨耗，焼き付きやロス馬力を低減できる。また従来の複数の分割補助孔を形成する場合に比べて製造コストを低減できる。
【００２１】
請求項２の発明では、大端部の破断分割面の外表面及びボルト挿通孔の内表面に防炭処理を行なうことなく浸炭焼入れ，焼戻し処理を行なうようにしたので、請求項１でいう表面硬化層を外表面及び内表面のみに形成し、内部を母材のままとすることができ、また大端部の残留応力分布の偏りを小さくすることができる。その結果、ロッド部とキャップ部とに破断分割する際の、キャップ部側のクランクピン孔の変形が抑制されることとなり、組み付け後の真円度の悪化を防止できるとともに、組み付け不能といった問題を回避できる。
【００２２】
請求項３の発明では、上記外表面及び内表面における表面硬化層の炭素含有量が増大しているので、該表面硬化層の脆性が高くなり、破断分割をより一層確実に行うことができる。
【００２３】
また請求項４の発明では、大端部の表面硬化層は破断分割による粒界破面を有し、該表面硬化層の内部は延性破面を有しているので、破断分割時の破断起点部としての機能を高めることができるとともに、ロッド部とキャップ部との位置決め精度を高めることができ、クランクシャフト組み付け時の再現性を高めることができる。
【００２４】
請求項５の発明では、コンロッド全体を炭素鋼又は肌焼き鋼により形成したので、浸炭焼入れによる表面硬化層を容易に形成することができるとともに、表面硬化層の内側に延性破面を確実に形成することができる。
【００２５】
請求項６の発明に係る破断分割構造によれば、大端部のボルト孔とクランクピン孔との間の最小肉厚部を表面硬化深さの２倍より薄肉にしたので、該最小肉厚部は他の部分に比べて小さい歪み量で破断分離することから、該最小肉厚部が分割時の起点となって破断分割することとなる。その結果、２重割れを防止でき、欠けの発生によるエンジントラブルを防止でき、さらには簡単な構造の治具で破断分割でき、コストの上昇を抑制できる。
【００２６】
請求項７の発明では、ボルト孔とクランクピン孔とで挟まれた部分のうち上記最小肉厚部を除く部分を表面硬化深さの２倍より厚肉にしたので、破断分割時の荷重を最小肉厚部に集中させることができ、２重割れを確実に防止できる。
【００２７】
請求項８の発明では、大端部の輪郭を形成する直線又は曲線で挟まれた部分に、表面硬化層の深さの２倍より薄肉の部分を少なくとも１組以上形成したので、この薄肉部分を起点として破断分割でき、２重割れを防止できるとともに、コストの上昇を抑制でき、請求項６と同様の効果が得られる。
【００２８】
請求項９の発明では、ボルト孔と外端面との間の最小肉厚部を表面硬化層の深さの２倍より薄肉にしたので、この最小肉厚部が分割時の起点となって破断分割することとなり、請求項６と同様の効果が得られる。
【００２９】
【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。
【００３０】
図１ないし図４は、請求項１，２，３，４，５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ＩＩＩ−ＩＩＩ 線断面図）、図４はコンロッドの製造工程図である。
【００３１】
本実施形態のコンロッド１は、鍛造又は鋳造により形成されたナットレスタイプものであり、ロッド本体１ａの一端側に不図示のピストンピンが連結される小端部一体形成し、他端側に不図示のクランクピンが連結される大端部１ｂ一体形成した構成となっている。この大端部１ｂは、ロッド本体１ａとの接続部から外側に拡がる肩部１ｃ，１ｃを有し、その中心部にはクランクピン孔１ｄが形成されている。
【００３２】
上記大端部１ｂ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１ｂ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１ｂを破断予定線Ａに沿ってロッド部２とキャップ部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決めした状態で結合ボルト４，４で締結固定されている。
【００３３】
上記ロッド部２の各肩部１ｃには上記結合ボルト４の外径より若干大径のボルト挿通孔２ａ，２ａが形成されている。また上記キャップ部３の上記ボルト挿通孔２ａの底部３ｂにはボルト挿通孔２ａと同軸をなすように雌ねじ孔３ａが貫通形成されている。そして上記結合ボルト４をボルト挿通孔２ａに挿入するとともに雌ねじ孔３ａにねじ込むことによりロッド部２とキャップ部３とが結合されている。
【００３４】
上記ボルト挿通孔２ａはクランクピン孔１ｄの軸心と直角方向に延びており、かつクランクピン孔１ｄに近接している。即ち、ボルト挿通孔２ａとクランクピン孔１ｄの内周面との間の肉厚Ｗ１は、ボルト挿通孔２ａと肩部１ｃの外壁面１ｅとの間の肉厚Ｗ２より小さくなっており、該肉厚Ｗ２はエ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。これにより大端部１ｂの肩幅寸法を小さくできるとともに、軽量化を図ることができる。
【００３５】
上記クランクピン孔１ｄの内周面には軸心方向に延びる一対の破断起点部６，６が形成されている。この各破断起点部６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１ｂのロッド部２とキャップ部３との破断予定面Ａと上記内周面とが交わる交線に沿って形成されている。
【００３６】
上記コンロッド１は炭素鋼又は肌焼き鋼により形成されたものであり、少なくとも大端部１ｂには防炭処理を行わないで浸炭焼入れ，焼き戻しの表面硬化処理が施されている。これにより大端部１ｂの外周面部分には、浸炭により元の成分に比べて炭素量の多い０．８〜１．０ｍｍ程度の硬化深さＴの表面硬化層５が形成されている。この表面硬化層５はクランクピン孔１ｄ，ボルト挿通孔２ａの内周壁面（内表面）及び大端部１ｂの外壁面（外表面）の全体にわたって形成されている。このようにして上記大端部１ｂの表面硬化層５では脆性が高くなっており、破断分割によるフラットな粒界破面となっている。
【００３７】
一方上記大端部１ｂの表面硬化層５で囲まれた内側部分７は表面硬化処理を行なう前の化学成分から変化していない母材のままとなっている。この炭素量が増えていない母材のままの内側部分７では上記表面硬化層５に比べて脆性が低くなっており、破断分割によりミクロ的に延性破面となっている。
【００３８】
上記大端部１ｂの破断分割面上におけるクランクピン孔１ｄとボルト挿通孔２ａとの間の肉厚Ｗ１は合計硬化深さ（Ｔ×２）より小さくなっている。また上記ボルト挿通孔２ａと肩部１ｃの外壁面１ｅとの間の肉厚Ｗ２は合計硬化深さ（Ｔ×２）より大きくなっている。このようにして大端部１ｂのボルト挿通孔２ａの外側部分には炭素の浸入のない母材のままの内側部分７が残されることとなる。
【００３９】
そして破断分割したロッド部２とキャップ部３とは最初の組付け時に延性破面同士を押し潰すことにより位置決めがなされ、これにより２回目以降の組み付け時の位置を記憶するための凹凸部が形成されることとなる。
【００４０】
上記コンロッドの一製造方法を図４の工程図について説明する。
【００４１】
鍛造によりコンロッド１の素材を形成する。この場合、大端部１ｂのロッド部２側とキャップ部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１ｃにボルト挿通孔２ａを形成するとともに、クランクピン孔１ｄの内壁面に切り欠き溝からなる破断起点部６を形成する。
【００４２】
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す。この表面硬化処理により大端部１ｂの外表面部分には所定の硬化層深さＴの表面硬化層５が形成され、表面硬化層５の内側には浸炭の浸入のない母材のままの内側部分７が残されることとなる。この後、コンロッド１にショットピーニング加工を施し、上記ボルト挿通孔２ａ内に刃具を挿入して雌ねじ孔３ａを形成する。
【００４３】
次いで、大端部１ｂ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１ｂ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を挿入し、該スライダに楔を打ち込むことにより行われる。
【００４４】
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との破断分割面における表面硬化層５は粒界破面となっており、母材内側部分７は延性破面となっている。そして両者の延性破面同士の位置合わせを行い、この状態で結合ボルト４，４で締めつけて組付ける。この最初の組み付けにより延性破面同士が押し潰されて２回目以降の組み付け時の位置を記憶するための凹凸部が形成される。この組み付けた状態で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１ｂをクランクシャフトに再度組付ける。
【００４５】
このように本実施形態によれば、コンロッド１の大端部１ｂの外表面部分には表面硬化処理による表面硬化層５を形成したので、大端部１ｂの外表面部は浸炭焼入れによる脆性が高まり、破断分割時の破断起点部６として有効に機能することとなる。
【００４６】
一方、上記大端部１ｂの上記表面硬化層５で囲まれた部分には表面硬化処理を行なう前の母材のままの内側部分７を残したので、この内側部分７は外表面部分に比べて脆性が低く、破断分割時にミクロ的な延性破面が形成されることとなる。このようにして形成された延性破面同士を再組付けることにより、２回目以降のロッド部２とキャップ部３との位置合わせを精度よく行なうことができる。これによりクランクシャスト組み付け後の大端部の磨耗，焼き付きやロス馬力を低減できる。また従来の分割補助孔を形成する場合に比べて、孔あけ加工を不要にでき、製造コストを低減できる。
【００４７】
ここで、図５に示すように、大端部の破断分割面における延性破面の面積率は全破断面に対して３０〜７０％の範囲にするのが好ましい。この範囲とすることによって再組み付け時の真円度を高めることができる。
【００４８】
本実施形態では、上記大端部１ｂに防炭処理を行なうことなく全体にわたって表面硬化処理を施したので、大端部１ｂの残留応力分布の偏りを小さくすることができる。その結果、ロッド部２とキャップ部３とに破断分割する際の、キャップ部３のクランクピン孔１ｄの変形が抑制されることとなり、組み付け後の真円度の悪化を防止できるとともに、組み付け不能といった問題を防止できる。
【００４９】
また上記大端部１ｂの表面硬化層５は破断分割による粒界破面となっており、母材内側部分７は延性破面となっているので、破断分割時の破断起点部としての機能を高めることができるとともに、ロッド部２とキャップ部３との位置決め精度を高めることができ、クランクシャフト組み付け時の再現性を高めることができる。
【００５０】
ここで、図６，図７はそれぞれ粒界破面，延性破面を示す図である。これからも明らかなように、表面硬化層の粒界破面では粒子が結晶粒界で分離しており、そのため粒子が破面垂直方向に延びることなく分離し、フラットな分割面となっている（図６参照）。一方、母材内側部分の延性破面では粒子が破断面垂直方向に延びて分離しており、そのためミクロ的に見て多数の凹凸が形成されている（図７参照）。
【００５１】
上記ボルト挿通孔２ａと外壁面１ｅとの肉厚Ｗ２を合計硬化深さ（Ｔ×２）より大きく設定したので、位置決め精度を高めるに必要な延性破面を確実に形成することができる。
【００５２】
さらにまた本実施形態では、コンロッド全体を炭素鋼又は肌焼き鋼により形成したので、浸炭焼入れによる表面硬化層５を容易に形成することができるとともに、表面硬化層５の内側に母材のままの内側部分７を確実に形成することができる。
【００５３】
図９は、請求項６，７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る。図中、図３と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００５４】
本実施形態のコンロッド１は、大端部１ｂの中心部にクランクピン孔１ｄを形成するとともに、各肩部１ｃにボルト挿通孔２ａを形成した構造のものであり、上記実施形態と同様である。
【００５５】
上記大端部１ｂは該大端部１ｂを含むコンロッド１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１ｂをロッド部２とキャップ部３とに破断分割したものである。具体的には、図１０，図１１に示すように、基台１０にコンロッド１を載置し、大端部１ｂ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、該両スライダ１１，１１間にくさび１２を打ち込むことにより分割したものである。
【００５６】
上記大端部１ｂのボルト挿通孔２ａとクランクピン孔１ｄとで挟まれた部分のうち肉厚が最小となる最小肉厚部の肉厚Ｗ１は、破断分割面Ａにおける表面硬化層５の深さＴの２倍より薄肉に設定されている。このように最小肉厚Ｗ１と浸炭焼入れ時の全硬化層５の深さＴとの関係を、Ｗ１＜２Ｔとすることにより、最小肉厚Ｗ１部分全体の硬度を浸炭されていない他の部分の硬度より高くしている。
【００５７】
また上記大端部１ｂのボルト挿通孔２ａとクランクピン孔１ｄとで挟まれた部分（ボルト挿通孔２ａのクランクピン側１８０度の範囲Ｄ）のうち上記最小肉厚Ｗ１部分を除く部分の肉厚Ｗ２は、破断分割面Ａにおける表面硬化層５の深さＴの２倍より厚肉に設定されている。即ち、この肉厚Ｗ２部分を厚くすることで浸炭されていない部分を残すようにしている。
【００５８】
本実施形態の破断分割構造によれば、大端部１ｂのボルト挿通孔２ａとクランクピン孔１ｄとの間の最小肉厚Ｗ１を表面硬化層５の深さＴの２倍以下としたので、該最小肉厚Ｗ１部分は残りの部分に比べて小さい歪み量で破断分離することから、この最小肉厚Ｗ１部分が分割時の起点となって破断分割することとなる。
その結果、２重割れを防止でき、欠けの発生によるエンジントラブルを防止でき、さらには簡単な構造の治具で破断分割でき、コストの上昇を抑制できる。
【００５９】
また本実施形態では、ボルト挿通孔２ａとクランクピン孔１ｄとの間の最小肉厚Ｗ１部分を除く部分の肉厚Ｗ２を表面硬化層５の深さＴの２倍以上としたので、破断分割時の荷重を最小肉厚Ｗ１部分に集中させることができ、２重割れを確実に防止できる。
【００６０】
ここで、図１４は、上記最小肉厚Ｗ１を表面硬化層５の深さＴの２倍以下となるように設定し、これを浸炭焼入れした後に破断分割した破断分割面を示している。同図からも明らかなように、２重割れのない分割面が得られていることがわかる。
【００６１】
図１２は、請求項８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。
【００６２】
本実施形態では、大端部１ｂの破断分割面Ａの輪郭を形成する直線１５と、該直線１５に対向する左，右の曲線１６，１６との間の距離が最小となる部分の肉厚Ｗ１を表面硬化層５の深さＴの２倍より薄肉に構成している。
【００６３】
本実施形態では、大端部１ｂの輪郭を形成する直線１５と曲線１６で挟まれた部分のうち肉厚が最小となる２組の部分の最小肉厚Ｗ１を表面硬化層５の深さＴの２倍以下としたので、各最小肉厚Ｗ１部分を起点として破断分割でき、２重割れを防止できるとともに、コストの上昇を抑制できる。
【００６４】
図１３は、請求項９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。
【００６５】
本実施形態では、大端部１ｂのボルト孔１７と外端面１８とで挟まれた部分のうち肉厚が最小となる最小肉厚部の肉厚Ｗ１を表面硬化層５の深さＴの２倍より薄肉にしている。
【００６６】
本実施形態においても、ボルト孔１７と外端面１８との間の最小肉厚Ｗ１を表面硬化層５の深さＴの２倍以下としたので、最小肉厚Ｗ１部分が分割時の起点となって破断分割することとなり、上記実施形態と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１，２，３，４，５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大端部の一部断面図である。
【図２】上記大端部の中間製品の正面図である。
【図３】上記大端部の破断分割面を示す断面図（図２のＩＩＩ−ＩＩＩ 線断面図）である。
【図４】上記コンロッドの製造工程図である。
【図５】上記大端部の延性破面の面積率と再組み付け時の真円度との関係を示す特性図である。
【図６】上記大端部の粒界破面を示す図である。
【図７】上記大端部の延性破面を示す図である。
【図８】従来の粒界破面を示す図である。
【図９】請求項６，７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大端部の断面図である。
【図１０】上記大端部の破断分割方法を説明するための図である。
【図１１】上記破断分割方法を説明するための図である。
【図１２】請求項８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大端部の断面図である。
【図１３】請求項９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大端部の断面図である。
【図１４】上記実施形態による破断分割面を示す図である。
【図１５】従来の破断分割面を示す図である。
【符号の説明】
１ コンロッド
１ｂ 大端部
１ｄ クランクピン孔
２ ロッド部
２ａ ボルト挿通孔
３ キャップ部
４ 結合ボルト
５ 表面硬化層
７ 母材内側部分
Ｗ１，Ｗ２ 肉厚
Ｔ 表面硬化深さ
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面硬化処理が施された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位置合わせした状態でロッド部とキャップ部とを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】
一般に、分割型コンロッドでは、クランクシャフト組み付け後の大端部の真円度，円筒度を確保するために、ロッド部とキャップ部との位置合わせの精度を高めるようにしている。即ち、このロッド部とキャップ部との位置決め精度によりクランクシャフト組み付け時のクランクピン孔の真円度が左右され、大端部の磨耗，焼き付きやロス馬力に影響が及ぶおそれがある。
【０００３】
上記ロッド部とキャップ部との位置決め精度を高める方法として、従来、まずロッド部とキャップ部とを一体形成し、その後ロッド部とキャップ部とに破断分割し、この両者の破断分割面同士で位置決めを行なう場合がある。
【０００４】
このような破断分割面同士で位置合わせを行なう場合には、破断分割面のミクロ的，マクロ的な形状により位置決め精度が影響を受ける。例えば、破断分割面全体を高炭素材で焼入れ熱処理する場合では、図８に示すように、破断分割面がミクロ的に粒界破壊し易く、破断面がフラットな形状となり、所望の位置決め精度が得られ難くなる。そのため、従来、大端部の分割予定部に複数の分割補助孔を千鳥状に形成し、これにより破断分割面をマクロ的に凹凸形状とすることによって位置決め精度を高めるようにしている（特開昭５８−３７３１０号公報参照）。
【０００５】
またコンロッドの大端部を破断分割する際に、図１５に示すように、２重割れが発生する場合がある。このような２重割れが生じると、破断面に欠けが発生し易く、エンジン運転中に欠けが剥がれ落ち、エンジンオイル中に混入して他の部品に傷をつける可能性がある。この２重割れによる欠けの発生を防止するために、従来、治具により大端部を破断分割する際に大端部内面の一点に破断荷重を集中させ、そこを起点として分割する方法がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の分割補助孔を千鳥状に形成する構造を採用した場合には、孔あけ加工を必要とし、しかも補助孔の加工位置精度を高める必要があり、製造コストが上昇するという問題がある。
【０００７】
一方、上記コンロッドに表面硬化処理を施した後に大端部をロッド部とキャップ部とに破断分離する場合、破断分割時にキャップ部側のクランクピン孔の形状が外側に拡開する方向に変形する場合がある。このようにキャップ部が変形するとクランクシャフト組み付け時の真円度が低下し、極端な場合には組み付けることができなくなるおそれがある。
【０００８】
また上記従来の治具により大端部の一点のみに破断荷重を集中させる方法では、治具が複雑な形状となり、しかも高い精度が要求されることからコストが上昇するという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされたもので、製造コストの上昇をもたらすことなく破断分割面同士の位置決め精度を高めることができ、また破断分割時のキャップ部の変形を防止して組み付け精度を向上でき、さらにはコスト上昇をもたらすことなく２重割れ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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ロッド部とキャップ部とを一体形成してなる大端部に表面硬化処理を施し、該大端部を上記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位置合わせした状態で上記ロッド部とキャップ部とを結合ボルトで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、上記大端部の破断分割面の外表面部分及びボルト挿通孔の内表面部分には上記表面硬化処理による表面硬化層が形成されており、該表面硬化層で囲まれた部分の少なくとも一部は上記表面硬化処理を行なう前の母材のままとなっていることを特徴としている。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１において、上記大端部の破断分割面の外表面部分及びボルト挿通孔の内表面部分に防炭処理を施こすことなく浸炭焼入れ，焼戻しを行なうことにより上記表面硬化層が形成されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、上記表面硬化層は、母材より炭素含有量が増加していることを特徴としている。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１ないし３の何れかにおいて、上記表面硬化層は、破断分割による粒界破面を有しており、該表面硬化層で囲まれた部分の少なくとも一部は破断分割による延性破面を有していることを特徴としている。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１ないし４の何れかにおいて、コンロッド全体が炭素鋼又は肌焼き鋼により構成されていることを特徴としている。
【００１５】
請求項６の発明は、ロッド部とキャップ部とを一体形成してなる大端部に表面硬化処理を施し、該大端部を上記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位置合わせした状態で上記ロッド部とキャップ部とを結合ボルトで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、上記大端部の破断分割面におけるボルト孔とクランクピン孔とで挟まれた部分のうち肉厚が最小となる最小肉厚部は上記表面硬化処理による表面硬化層の深さの２倍より薄肉であることを特徴としている。
【００１６】
請求項７の発明は、請求項６において、上記大端部の上記ボルト孔とクランクピン孔とで挟まれた部分のうち上記最小肉厚部を除く部分は、上記表面硬化層の深さの２倍より厚肉になっていることを特徴としている。
【００１７】
請求項８の発明は、ロッド部とキャップ部とを一体形成してなる大端部に表面硬化処理を施し、該大端部を上記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位置合わせした状態で上記ロッド部とキャップ部とを結合ボルトで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、上記大端部の破断分割面の輪郭を形成する直線又は曲線で挟まれた部分に、肉厚が上記表面硬化処理における表面硬化層の深さの２倍より薄肉である部分が少なくとも１組存在することを特徴としている。
【００１８】
請求項９の発明は、ロッド部とキャップ部とを一体形成してなる大端部に表面硬化処理を施し、該大端部を上記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位置合わせした状態で上記ロッド部とキャップ部とを結合ボルトで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、上記大端部の破断分割面におけるボルト孔と外端面とで挟まれた部分のうち肉厚が最小となる最小肉厚部は上記表面硬化処理における表面硬化層の深さの２倍より薄肉であることを特徴としている。
【００１９】
【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、大端部の破断分割面の外表面部分及びボルト挿通孔の内表面部分に表面硬化処理による表面硬化層を形成し、該表面硬化層で囲まれた部分の少なくとも一部は表面硬化処理を行なう前の母材のままとしたので、大端部の外表面部は表面硬化層により脆性が高まっており、破断分割面自体は図６の顕微鏡写真に示すようにフラットな形状となるものの、破断分割時の破断起点部として有効に機能し、確実に破断分割することができる。
【００２０】
一方、上記大端部の表面硬化層で囲まれた部分は表面硬化層のない母材のままとなっていることから、外表面部分に比べて脆性が低く、破断分割時にミクロ的な延性破面が形成されることとなる。即ち、図７に示すように、破断面に垂直方向に延びた後に破断するという粒内からの破断面となっている。このようにして形成された延性破面同士を組み合わせ、ボルト締めすると上記延びている部分が押しつぶされ、２回目以降の組み立て時の位置を記憶し得る形状が形成され、これによりロッド部とキャップ部との位置合わせを精度よく，かつ再現性をもって行なうことができる。その結果、大端部の真円度を向上でき、クランクシャフト組み付け後の大端部の磨耗，焼き付きやロス馬力を低減できる。また従来の複数の分割補助孔を形成する場合に比べて製造コストを低減できる。
【００２１】
請求項２の発明では、大端部の破断分割面の外表面及びボルト挿通孔の内表面に防炭処理を行なうことなく浸炭焼入れ，焼戻し処理を行なうようにしたので、請求項１でいう表面硬化層を外表面及び内表面のみに形成し、内部を母材のままとすることができ、また大端部の残留応力分布の偏りを小さくすることができる。その結果、ロッド部とキャップ部とに破断分割する際の、キャップ部側のクランクピン孔の変形が抑制されることとなり、組み付け後の真円度の悪化を防止できるとともに、組み付け不能といった問題を回避できる。
【００２２】
請求項３の発明では、上記外表面及び内表面における表面硬化層の炭素含有量が増大しているので、該表面硬化層の脆性が高くなり、破断分割をより一層確実に行うことができる。
【００２３】
また請求項４の発明では、大端部の表面硬化層は破断分割による粒界破面を有し、該表面硬化層の内部は延性破面を有しているので、破断分割時の破断起点部としての機能を高めることができるとともに、ロッド部とキャップ部との位置決め精度を高めることができ、クランクシャフト組み付け時の再現性を高めることができる。
【００２４】
請求項５の発明では、コンロッド全体を炭素鋼又は肌焼き鋼により形成したので、浸炭焼入れによる表面硬化層を容易に形成することができるとともに、表面硬化層の内側に延性破面を確実に形成することができる。
【００２５】
請求項６の発明に係る破断分割構造によれば、大端部のボルト孔とクランクピン孔との間の最小肉厚部を表面硬化深さの２倍より薄肉にしたので、該最小肉厚部は他の部分に比べて小さい歪み量で破断分離することから、該最小肉厚部が分割時の起点となって破断分割することとなる。その結果、２重割れを防止でき、欠けの発生によるエンジントラブルを防止でき、さらには簡単な構造の治具で破断分割でき、コストの上昇を抑制できる。
【００２６】
請求項７の発明では、ボルト孔とクランクピン孔とで挟まれた部分のうち上記最小肉厚部を除く部分を表面硬化深さの２倍より厚肉にしたので、破断分割時の荷重を最小肉厚部に集中させることができ、２重割れを確実に防止できる。
【００２７】
請求項８の発明では、大端部の輪郭を形成する直線又は曲線で挟まれた部分に、表面硬化層の深さの２倍より薄肉の部分を少なくとも１組以上形成したので、この薄肉部分を起点として破断分割でき、２重割れを防止できるとともに、コストの上昇を抑制でき、請求項６と同様の効果が得られる。
【００２８】
請求項９の発明では、ボルト孔と外端面との間の最小肉厚部を表面硬化層の深さの２倍より薄肉にしたので、この最小肉厚部が分割時の起点となって破断分割することとなり、請求項６と同様の効果が得られる。
【００２９】
【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。
【００３０】
図１ないし図４は、請求項１，２，３，４，５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ＩＩＩ−ＩＩＩ 線断面図）、図４はコンロッドの製造工程図である。
【００３１】
本実施形態のコンロッド１は、鍛造又は鋳造により形成されたナットレスタイプものであり、ロッド本体１ａの一端側に不図示のピストンピンが連結される小端部一体形成し、他端側に不図示のクランクピンが連結される大端部１ｂ一体形成した構成となっている。この大端部１ｂは、ロッド本体１ａとの接続部から外側に拡がる肩部１ｃ，１ｃを有し、その中心部にはクランクピン孔１ｄが形成されている。
【００３２】
上記大端部１ｂ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１ｂ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１ｂを破断予定線Ａに沿ってロッド部２とキャップ部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決めした状態で結合ボルト４，４で締結固定されている。
【００３３】
上記ロッド部２の各肩部１ｃには上記結合ボルト４の外径より若干大径のボルト挿通孔２ａ，２ａが形成されている。また上記キャップ部３の上記ボルト挿通孔２ａの底部３ｂにはボルト挿通孔２ａと同軸をなすように雌ねじ孔３ａが貫通形成されている。そして上記結合ボルト４をボルト挿通孔２ａに挿入するとともに雌ねじ孔３ａにねじ込むことによりロッド部２とキャップ部３とが結合されている。
【００３４】
上記ボルト挿通孔２ａはクランクピン孔１ｄの軸心と直角方向に延びており、かつクランクピン孔１ｄに近接している。即ち、ボルト挿通孔２ａとクランクピン孔１ｄの内周面との間の肉厚Ｗ１は、ボルト挿通孔２ａと肩部１ｃの外壁面１ｅとの間の肉厚Ｗ２より小さくなっており、該肉厚Ｗ２はエ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。これにより大端部１ｂの肩幅寸法を小さくできるとともに、軽量化を図ることができる。
【００３５】
上記クランクピン孔１ｄの内周面には軸心方向に延びる一対の破断起点部６，６が形成されている。この各破断起点部６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１ｂのロッド部２とキャップ部３との破断予定面Ａと上記内周面とが交わる交線に沿って形成されている。
【００３６】
上記コンロッド１は炭素鋼又は肌焼き鋼により形成されたものであり、少なくとも大端部１ｂには防炭処理を行わないで浸炭焼入れ，焼き戻しの表面硬化処理が施されている。これにより大端部１ｂの外周面部分には、浸炭により元の成分に比べて炭素量の多い０．８〜１．０ｍｍ程度の硬化深さＴの表面硬化層５が形成されている。この表面硬化層５はクランクピン孔１ｄ，ボルト挿通孔２ａの内周壁面（内表面）及び大端部１ｂの外壁面（外表面）の全体にわたって形成されている。このようにして上記大端部１ｂの表面硬化層５では脆性が高くなっており、破断分割によるフラットな粒界破面となっている。
【００３７】
一方上記大端部１ｂの表面硬化層５で囲まれた内側部分７は表面硬化処理を行なう前の化学成分から変化していない母材のままとなっている。この炭素量が増えていない母材のままの内側部分７では上記表面硬化層５に比べて脆性が低くなっており、破断分割によりミクロ的に延性破面となっている。
【００３８】
上記大端部１ｂの破断分割面上におけるクランクピン孔１ｄとボルト挿通孔２ａとの間の肉厚Ｗ１は合計硬化深さ（Ｔ×２）より小さくなっている。また上記ボルト挿通孔２ａと肩部１ｃの外壁面１ｅとの間の肉厚Ｗ２は合計硬化深さ（Ｔ×２）より大きくなっている。このようにして大端部１ｂのボルト挿通孔２ａの外側部分には炭素の浸入のない母材のままの内側部分７が残されることとなる。
【００３９】
そして破断分割したロッド部２とキャップ部３とは最初の組付け時に延性破面同士を押し潰すことにより位置決めがなされ、これにより２回目以降の組み付け時の位置を記憶するための凹凸部が形成されることとなる。
【００４０】
上記コンロッドの一製造方法を図４の工程図について説明する。
【００４１】
鍛造によりコンロッド１の素材を形成する。この場合、大端部１ｂのロッド部２側とキャップ部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１ｃにボルト挿通孔２ａを形成するとともに、クランクピン孔１ｄの内壁面に切り欠き溝からなる破断起点部６を形成する。
【００４２】
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す。この表面硬化処理により大端部１ｂの外表面部分には所定の硬化層深さＴの表面硬化層５が形成され、表面硬化層５の内側には浸炭の浸入のない母材のままの内側部分７が残されることとなる。この後、コンロッド１にショットピーニング加工を施し、上記ボルト挿通孔２ａ内に刃具を挿入して雌ねじ孔３ａを形成する。
【００４３】
次いで、大端部１ｂ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１ｂ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を挿入し、該スライダに楔を打ち込むことにより行われる。
【００４４】
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との破断分割面における表面硬化層５は粒界破面となっており、母材内側部分７は延性破面となっている。そして両者の延性破面同士の位置合わせを行い、この状態で結合ボルト４，４で締めつけて組付ける。この最初の組み付けにより延性破面同士が押し潰されて２回目以降の組み付け時の位置を記憶するための凹凸部が形成される。この組み付けた状態で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１ｂをクランクシャフトに再度組付ける。
【００４５】
このように本実施形態によれば、コンロッド１の大端部１ｂの外表面部分には表面硬化処理による表面硬化層５を形成したので、大端部１ｂの外表面部は浸炭焼入れによる脆性が高まり、破断分割時の破断起点部６として有効に機能することとなる。
【００４６】
一方、上記大端部１ｂの上記表面硬化層５で囲まれた部分には表面硬化処理を行なう前の母材のままの内側部分７を残したので、この内側部分７は外表面部分に比べて脆性が低く、破断分割時にミクロ的な延性破面が形成されることとなる。このようにして形成された延性破面同士を再組付けることにより、２回目以降のロッド部２とキャップ部３との位置合わせを精度よく行なうことができる。これによりクランクシャスト組み付け後の大端部の磨耗，焼き付きやロス馬力を低減できる。また従来の分割補助孔を形成する場合に比べて、孔あけ加工を不要にでき、製造コストを低減できる。
【００４７】
ここで、図５に示すように、大端部の破断分割面における延性破面の面積率は全破断面に対して３０〜７０％の範囲にするのが好ましい。この範囲とすることによって再組み付け時の真円度を高めることができる。
【００４８】
本実施形態では、上記大端部１ｂに防炭処理を行なうことなく全体にわたって表面硬化処理を施したので、大端部１ｂの残留応力分布の偏りを小さくすることができる。その結果、ロッド部２とキャップ部３とに破断分割する際の、キャップ部３のクランクピン孔１ｄの変形が抑制されることとなり、組み付け後の真円度の悪化を防止できるとともに、組み付け不能といった問題を防止できる。
【００４９】
また上記大端部１ｂの表面硬化層５は破断分割による粒界破面となっており、母材内側部分７は延性破面となっているので、破断分割時の破断起点部としての機能を高めることができるとともに、ロッド部２とキャップ部３との位置決め精度を高めることができ、クランクシャフト組み付け時の再現性を高めることができる。
【００５０】
ここで、図６，図７はそれぞれ粒界破面，延性破面を示す図である。これからも明らかなように、表面硬化層の粒界破面では粒子が結晶粒界で分離しており、そのため粒子が破面垂直方向に延びることなく分離し、フラットな分割面となっている（図６参照）。一方、母材内側部分の延性破面では粒子が破断面垂直方向に延びて分離しており、そのためミクロ的に見て多数の凹凸が形成されている（図７参照）。
【００５１】
上記ボルト挿通孔２ａと外壁面１ｅとの肉厚Ｗ２を合計硬化深さ（Ｔ×２）より大きく設定したので、位置決め精度を高めるに必要な延性破面を確実に形成することができる。
【００５２】
さらにまた本実施形態では、コンロッド全体を炭素鋼又は肌焼き鋼により形成したので、浸炭焼入れによる表面硬化層５を容易に形成することができるとともに、表面硬化層５の内側に母材のままの内側部分７を確実に形成することができる。
【００５３】
図９は、請求項６，７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る。図中、図３と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００５４】
本実施形態のコンロッド１は、大端部１ｂの中心部にクランクピン孔１ｄを形成するとともに、各肩部１ｃにボルト挿通孔２ａを形成した構造のものであり、上記実施形態と同様である。
【００５５】
上記大端部１ｂは該大端部１ｂを含むコンロッド１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１ｂをロッド部２とキャップ部３とに破断分割したものである。具体的には、図１０，図１１に示すように、基台１０にコンロッド１を載置し、大端部１ｂ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、該両スライダ１１，１１間にくさび１２を打ち込むことにより分割したものである。
【００５６】
上記大端部１ｂのボルト挿通孔２ａとクランクピン孔１ｄとで挟まれた部分のうち肉厚が最小となる最小肉厚部の肉厚Ｗ１は、破断分割面Ａにおける表面硬化層５の深さＴの２倍より薄肉に設定されている。このように最小肉厚Ｗ１と浸炭焼入れ時の全硬化層５の深さＴとの関係を、Ｗ１＜２Ｔとすることにより、最小肉厚Ｗ１部分全体の硬度を浸炭されていない他の部分の硬度より高くしている。
【００５７】
また上記大端部１ｂのボルト挿通孔２ａとクランクピン孔１ｄとで挟まれた部分（ボルト挿通孔２ａのクランクピン側１８０度の範囲Ｄ）のうち上記最小肉厚Ｗ１部分を除く部分の肉厚Ｗ２は、破断分割面Ａにおける表面硬化層５の深さＴの２倍より厚肉に設定されている。即ち、この肉厚Ｗ２部分を厚くすることで浸炭されていない部分を残すようにしている。
【００５８】
本実施形態の破断分割構造によれば、大端部１ｂのボルト挿通孔２ａとクランクピン孔１ｄとの間の最小肉厚Ｗ１を表面硬化層５の深さＴの２倍以下としたので、該最小肉厚Ｗ１部分は残りの部分に比べて小さい歪み量で破断分離することから、この最小肉厚Ｗ１部分が分割時の起点となって破断分割することとなる。
その結果、２重割れを防止でき、欠けの発生によるエンジントラブルを防止でき、さらには簡単な構造の治具で破断分割でき、コストの上昇を抑制できる。
【００５９】
また本実施形態では、ボルト挿通孔２ａとクランクピン孔１ｄとの間の最小肉厚Ｗ１部分を除く部分の肉厚Ｗ２を表面硬化層５の深さＴの２倍以上としたので、破断分割時の荷重を最小肉厚Ｗ１部分に集中させることができ、２重割れを確実に防止できる。
【００６０】
ここで、図１４は、上記最小肉厚Ｗ１を表面硬化層５の深さＴの２倍以下となるように設定し、これを浸炭焼入れした後に破断分割した破断分割面を示している。同図からも明らかなように、２重割れのない分割面が得られていることがわかる。
【００６１】
図１２は、請求項８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。
【００６２】
本実施形態では、大端部１ｂの破断分割面Ａの輪郭を形成する直線１５と、該直線１５に対向する左，右の曲線１６，１６との間の距離が最小となる部分の肉厚Ｗ１を表面硬化層５の深さＴの２倍より薄肉に構成している。
【００６３】
本実施形態では、大端部１ｂの輪郭を形成する直線１５と曲線１６で挟まれた部分のうち肉厚が最小となる２組の部分の最小肉厚Ｗ１を表面硬化層５の深さＴの２倍以下としたので、各最小肉厚Ｗ１部分を起点として破断分割でき、２重割れを防止できるとともに、コストの上昇を抑制できる。
【００６４】
図１３は、請求項９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。
【００６５】
本実施形態では、大端部１ｂのボルト孔１７と外端面１８とで挟まれた部分のうち肉厚が最小となる最小肉厚部の肉厚Ｗ１を表面硬化層５の深さＴの２倍より薄肉にしている。
【００６６】
本実施形態においても、ボルト孔１７と外端面１８との間の最小肉厚Ｗ１を表面硬化層５の深さＴの２倍以下としたので、最小肉厚Ｗ１部分が分割時の起点となって破断分割することとなり、上記実施形態と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１，２，３，４，５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大端部の一部断面図である。
【図２】上記大端部の中間製品の正面図である。
【図３】上記大端部の破断分割面を示す断面図（図２のＩＩＩ−ＩＩＩ 線断面図）である。
【図４】上記コンロッドの製造工程図である。
【図５】上記大端部の延性破面の面積率と再組み付け時の真円度との関係を示す特性図である。
【図６】上記大端部の粒界破面を示す図である。
【図７】上記大端部の延性破面を示す図である。
【図８】従来の粒界破面を示す図である。
【図９】請求項６，７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大端部の断面図である。
【図１０】上記大端部の破断分割方法を説明するための図である。
【図１１】上記破断分割方法を説明するための図である。
【図１２】請求項８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大端部の断面図である。
【図１３】請求項９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大端部の断面図である。
【図１４】上記実施形態による破断分割面を示す図である。
【図１５】従来の破断分割面を示す図である。
【符号の説明】
１ コンロッド
１ｂ 大端部
１ｄ クランクピン孔
２ ロッド部
２ａ ボルト挿通孔
３ キャップ部
４ 結合ボルト
５ 表面硬化層
７ 母材内側部分
Ｗ１，Ｗ２ 肉厚
Ｔ 表面硬化深さ
Claims (9)
- ロッド部とキャップ部とを一体形成してなる大端部に表面硬化処理を施し、該大端部を上記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位置合わせした状態で上記ロッド部とキャップ部とを結合ボルトで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、上記大端部の破断分割面の外表面部分及びボルト挿通孔の内表面部分には上記表面硬化処理による表面硬化層が形成されており、該表面硬化層で囲まれた部分の少なくとも一部は上記表面硬化処理を行なう前の母材のままとなっ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１において、上記大端部の破断分割面の外表面部分及びボルト挿通孔の内表面部分に防炭処理を施こすことなく浸炭焼入れ，焼戻しを行なうことにより上記表面硬化層が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１又は２において、上記表面硬化層は、母材より炭素含有量が増加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１ないし３の何れかにおいて、上記表面硬化層は、破断分割による粒界破面を有しており、該表面硬化層で囲まれた部分の少なくとも一部は破断分割による延性破面を有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１ないし４の何れかにおいて、コンロッド全体が炭素鋼又は肌焼き鋼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。
- ロッド部とキャップ部とを一体形成してなる大端部に表面硬化処理を施し、該大端部を上記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位置合わせした状態で上記ロッド部とキャップ部とを結合ボルトで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、上記大端部の破断分割面におけるボルト孔とクランクピン孔とで挟まれた部分のうち肉厚が最小となる最小肉厚部は上記表面硬化処理による表面硬化層の深さの２倍より薄肉であることを特徴とするコンロッドの破断分離構造。
- 請求項６において、上記大端部の上記ボルト孔とクランクピン孔とで挟まれた部分のうち上記最小肉厚部を除く部分は、上記表面硬化層の深さの２倍より厚肉になっていることを特徴とするコンロッドの破断分割構造。
- ロッド部とキャップ部とを一体形成してなる大端部に表面硬化処理を施し、該大端部を上記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位置合わせした状態で上記ロッド部とキャップ部とを結合ボルトで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、上記大端部の破断分割面の輪郭を形成する直線又は曲線で挟まれた部分に、肉厚が上記表面硬化処理における表面硬化層の深さの２倍より薄肉である部分が少なくとも１組存在することを特徴とするコンロッドの破断分割構造。
- ロッド部とキャップ部とを一体形成してなる大端部に表面硬化処理を施し、該大端部を上記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位置合わせした状態で上記ロッド部とキャップ部とを結合ボルトで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、上記大端部の破断分割面におけるボルト孔と外端面とで挟まれた部分のうち肉厚が最小となる最小肉厚部は上記表面硬化処理における表面硬化層の深さの２倍より薄肉であることを特徴とするコンロッドの破断分割構造。
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