JP2005096066A - コンロッド破断分割装置及びコンロッド破断分割方法 - Google Patents

Abstract

【課題】所望する破断分割面で大端部を破断分割することが可能なコンロッド破断分割装置を提供する。
【解決手段】開口部３ａが形成された大端部３を有するコンロッド１を、大端部３で破断分割するコンロッド１の破断分割装置であって、コンロッド１の大端部３の開口部３ａに破断分割面４を予定するノッチ５が形成されており、破断分割装置は、大端部３の開口部３ａに挿入される第１及び第２の治具２１、２５から構成される押し治具２０と、開口部３ａに挿入された治具２０を楔の作用により拡張させて、開口部３ａを拡げ、大端部３を破断分割する楔及び破断用シリンダと、を少なくとも備え、第１及び第２の治具２１、２５は、大端部３の開口部３ａを拡げる際に、開口部３ａの内周面に密着するように接触する接触面２２、２６と、大端部３の開口部３ａを拡げる際に、ノッチ５の近傍に対向して非接触である非接触面２３、２７と、を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関に用いられるコンロッドの大端部を破断分割するコンロッド破断分割装置及びコンロッド破断分割方法に関する。

図９は破断分割前のコンロッドの平面図、図１０は図９に示すコンロッドを従来の破断分割装置により破断分割した後に組み立てた状態を示す平面図、図１１は図９に示すコンロッドの大端部の開口部を従来の破断分割装置により拡げた状態を示す部分拡大平面図、図１２（Ａ）及び（Ｂ）は変形した開口部が形成された大端部を有する破断分割前のコンロッドを示す図であり、図１２（Ａ）はその平面図、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のXIIB-XIIB線に沿った断面図、図１３（Ａ）及び（Ｂ）は図１２（Ａ）に示すコンロッドを従来の破断分割装置により破断分割した状態を示す図であり、図１３（Ａ）はその平面図、図１３（Ｂ）はその側面図、図１４は図１３（Ａ）及び（Ｂ）に示す破断分割されたコンロッドを組み立てた状態を示す側面図である。

例えば、自動車等のエンジンにおいて用いられるコネクティングロッド１（Connecting rod：以下、単にコンロッドと称する。）は、エンジンにおいてピストンとクランクシャフトとを連結するのに用いられ、図９に示すように、ピストンのピストンピン（不図示）が挿入される開口部２ａが形成された小端部２と、クランクシャフト（不図示）が挿入される開口部３ａが形成され、破断分割面４で分割された大端部３と、当該小端部２及び大端部３を連結するロッド部８とを有している。

この分割式の大端部３を有するコンロッド１の製造方法として、先ず、前記小端部２、大端部３及びロッド部８を、例えば、ニッケルクロム鋼やクロムモリブデン鋼等の特殊鋼を鍛造等により一体成形し、次に、大端部３の開口部３ａの内周面に破断分割面４を予定するためのノッチ５を形成し、その後、当該ノッチ５を基準として、破断分割面４でコンロッド１の大端部３を破断分割する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この大端部３を破断分割するコンロッド１の製造方法は、当該コンロッド１を一体で成形可能であると共に、大端部３を組み立てる際に、破断分割面４に機械加工等を行うことなく、当該破断分割面４を位置合わせ面としてそのまま用いることが可能であるため、生産性向上やコストダウンの観点において優れている。

そして、このコンロッド１の大端部３を破断分割する装置として、隣接して配置された２つのテーブル上に、大端部３の開口部３ａに挿入可能で、半円形状の断面を有する固定軸をそれぞれ設け、当該各固定軸を大端部の開口部に挿入した状態で、各固定軸を離遠させるように各テーブルを移動させることにより、前記開口部３ａを拡げて、大端部３を破断分割させるものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

また、別のタイプの破断分割装置として、大端部３の開口部３ａに半円形状の断面をそれぞれ有する２つのマンドレルを挿入し、油圧シリンダの先端に設けられた楔を当該マンドレルの間に挿入することにより、前記開口部３ａを拡げて、大端部３を破断分割させるものが知られている（例えば、特許文献３参照）。

しかしながら、図９に示すように、コンロッド１の大端部３には、鍛造等の一体成形時にノッチ５の強度より弱い脆弱部６が、当該ノッチ５又はノッチ５の近傍に形成されている場合がある。このような脆弱部６が形成された大端部３を上述のような破断分割装置により破断分割すると、破断分割面４に生じる引張応力が、その近傍に生じる引張応力に対して相対的に大きくならず、予定していた破断分割面４で破断分割する前に、脆弱部６が破断限界を超え、当該脆弱部６に沿って傾斜した破断分割面４’が形成される場合がある。

このように傾斜した破断分割面４’で大端部３を組み立てると、図１０に示すように、組立ボルト９の締結力が前記破断分割面４’に対して斜めに作用し、当該破断分割面４’の傾斜に沿ったズレ方向の力が発生することとなり、大端部３の開口部４が真円とならず、クランクシャフトへの高精度な組み付けを実現することは出来ない。また、大端部３の破断分割時に脆弱部７に従って斜めに引っ張られることとなるので、破断分割面４’に変形やむしれが発生する場合があり、クランクシャフトへの組み付け時に、破断分割面４’同士を高精度に位置決めすることが困難となる場合がある。

このようなコンロッド１をクランクシャフトに組み付けた場合には、クランクシャフトの回転時に、当該開口部４の内周面とクランクシャフトの外周面とが接触して焼き付けを起こし、破損を生じるおそれがある。

また、上記のような破断分割装置では、図１１に示すように、大端部３の開口部３ａへの押し治具１００の挿入作業性を向上させるために、押し治具１００の直径を大端部３の開口部３ａの内径より小さくすることによりクリアランスを確保している。そのため、油圧シリンダ等を駆動させて押し治具１００が拡張すると、初期の接触時には押し治具１００の一部（図１１において押し治具１００の外周面の上端部及び下端部）と開口部３ａの一部（図１１において開口部３ａの内周面の上端部及び下端部）とだけが接触する。そして、さらに押し治具１００が拡張すると、この拡張に伴って、大端部３の他の部分より相対的に肉厚が薄く、相対的に強度が弱い薄肉部７に応力が集中し、開口部３ａを含む大端部３全体が、図１１に実線で示すように変形する場合がある。なお、図１１において変形前の大端部３は破線で示されている。

このような場合には、組立ボルト９の座面に傾きが生じ、クランクシャフトへの高精度な組み付けを実現することが出来ず、上記と同様にコンロッド１とクランクシャフトとの焼き付きや破損を生じるおそれがある。

さらに、上記のような破断分割装置では、図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、コンロッド１の大端部３の開口部３ａが、真円でなく楕円状であったり（図１２（Ａ）参照）、一部の内周面がテーパ状に傾斜している（図１２（Ｂ）参照）等して変形して形成されていると、押し治具１００を拡張させて開口部３ａを拡げる際に、押し治具１００と開口部３ａの内周面との接触に偏りが生じ、大端部３に対して押し治具１００の拡張方向と異なる方向、例えば図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示す例ではＦ方向に破断分割力が作用する。

このコンロッド３の大端部３には、上述の組立ボルト９を挿入するための貫通孔９ａがノッチ５の近傍を貫通して形成されているため、上記のような押し治具１００の拡張方向とは異なるＦ方向の破断分割力が作用すると、図１３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、この貫通孔９ａを境界として、大端部３の表裏面でそれぞれ異方向に破断４”が進行し、貫通孔９ａを回り込んだ後に、それぞれ異方向に進行した破断４”が段差４ａを形成して継がる。この段差４ａは、大端部３の表裏面にそれぞれ異方向に進行した破断４”を無理矢理継げているために、引きちぎられるように形成されている。

このように破断分割されたコンロッド１を組み合わせると、図１４に示すように、引きちぎるように形成された段差４ａでズレが生じて不整合となるため、クランクシャフトへの高精度な組み付けを実現することが出来ず、上記と同様にコンロッド１とクランクシャフトとの焼き付きや破損を生じるおそれがある。
特開昭６１−２１４１４号公報 特開平１１−４２６００号公報 特開２００２−６６９９８号公報

本発明は、所望する破断分割面で大端部を破断分割することが可能なコンロッド破断分割装置及びコンロッド破断分割方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明によれば、小端部と、開口部が形成された大端部と、前記小端部及び前記大端部を継ぐロッド部と、が一体で成形され、前記大端部の開口部に前記大端部の破断分割面を予定する破断予定部が形成されたコンロッドを、前記大端部で破断分割するコンロッド破断分割装置であって、前記コンロッドの大端部の開口部に挿入される治具と、前記開口部に挿入された前記治具を拡張させて、前記開口部を拡げ、前記大端部を破断分割する拡張手段と、を少なくとも備え、前記治具は、前記大端部の開口部を拡げる際に、前記開口部の内周面に接触する接触面と、前記破断予定部の近傍に非接触である非接触面と、を有するコンロッド破断分割装置が提供される。

また、上記目的を達成するために、本発明によれば、小端部と、開口部が形成された大端部と、前記小端部及び前記大端部を継ぐロッド部と、が一体で形成され、前記大端部の開口部に前記大端部の破断分割面を予定する破断予定部が形成されたコンロッドを、前記大端部で破断分割するコンロッド破断分割方法であって、前記コンロッドの大端部の開口部に治具を挿入するステップと、前記開口部に挿入された前記治具を前記開口部の内周面の一部に接触させると共に前記破断予定部の近傍を非接触とさせた状態で、前記治具を拡張させて、前記開口部を拡げ、前記大端部を破断分割させるステップと、を少なくとも備えたコンロッド破断分割方法が提供される。

本発明では、コンロッドの大端部の開口部を拡げる治具に、当該開口部を拡げる際に開口部の内周面に接触する接触面の他に、当該開口部の破断予定部の近傍に非接触な非接触面を意図的に設け、当該破断予定部の近傍に存在する可能性のある脆弱部に治具の外周面を積極的に非接触とする。

これにより、当該治具により大端部の開口部を拡げる際に、当該破断分割面に生じる引張応力が、当該破断分割面の近傍に生じる引張応力に対して相対的に大きくなり、コンロッドの大端部に存在する脆弱部が破断限界を超える前に、破断予定部を基準として予定した破断分割面を破断分割することが可能となるので、コンロッドの大端部に上記の脆弱部が存在して強度にバラツキがあっても、所望する破断分割面でコンロッドの大端部を破断分割することが可能となり、クランクシャフトへの組み付け後に生じる当該クランクシャフトとコンロッドとの焼き付けによる破損を防止することが可能となる。

上記発明においては特に限定されないが、前記コンロッド破断分割装置において、前記治具の接触面は、前記大端部の開口部の曲率と実質的に同一の曲率の曲面を有し、前記大端部の開口部を拡げる際に、前記接触面の曲面が、前記開口部の内周面に密着することが好ましい。

また、上記発明においては特に限定されないが、前記コンロッド破断分割方法において、前記治具の接触面は、前記大端部の開口部の曲率と実質的に同一の曲率の曲面を有し、前記開口部を拡げるステップにおいて、前記接触面の曲面を、前記開口部の内周面に密着させるように、前記開口部内で前記治具を拡張させることが好ましい。

本発明では、コンロッド破断分割装置の治具に非接触面を設けたことによる副次的な効果として、当該治具の開口部への挿入時に十分なクリアランスを確保することが可能となるので、開口部の内周面に接触する治具の接触面の曲面を、当該開口部の内周面の曲率と実質的に同一の曲率にすることが可能となる。

これにより、開口部の内周面と治具の接触面との初期の接触時において、当該治具の接触面の曲面を開口部の内周面に密着させることが可能となるので、上記のようなコンロッドの大端部の変形を防止することが出来る。

また、上記目的を達成するために、本発明によれば、小端部と、開口部が形成された大端部と、前記小端部及び前記大端部を継ぐロッド部と、が一体で成形され、前記大端部の開口部に前記大端部の破断分割面を予定する破断予定部が形成されたコンロッドを、前記大端部で破断分割するコンロッド破断分割装置であって、前記コンロッドの大端部の開口部に挿入される治具と、前記開口部に挿入された前記治具を拡張させて、前記開口部を拡げ、前記大端部を破断分割する拡張手段と、を少なくとも備え、前記治具は、前記治具の一部が当該治具のその他の部分に対して相対的に揺動可能となっていると共に、前記大端部の開口部を拡げる際に、前記開口部の内周面の少なくとも一部に接触する接触面を有し、前記治具の一部の接触面は、前記開口部の内周面に向かって円弧状に盛り上がるように形成された盛上部を有するコンロッド破断分割装置が提供される。

また、上記目的を達成するために、本発明によれば、小端部と、開口部が形成された大端部と、前記小端部及び前記大端部を継ぐロッド部と、が一体で形成され、前記大端部の開口部に前記大端部の破断分割面を予定する破断予定部が形成されたコンロッドを、前記大端部で破断分割するコンロッド破断分割方法であって、前記コンロッドの大端部の開口部に治具を挿入するステップと、前記開口部に挿入された前記治具を前記開口部の内周面の少なくとも一部に接触させた状態で、前記治具を拡張させて、前記開口部を拡げ、前記大端部を破断分割させるステップと、を少なくとも備え、前記開口部を拡げるステップにおいて、前記開口部の内周面に向かって円弧状に盛り上がるように形成された盛上部を有する接触面を前記開口部の内周面に接触させると共に、前記治具の拡張方向以外の方向に沿って、前記治具の一部を当該治具のその他の部分に対して相対的に揺動可能としながら、前記治具を拡張させるコンロッド破断分割方法が提供される。

本発明では、コンロッドの大端部の開口部を拡げる治具の一部を、その他の部分に対して相対的に揺動可能にすると共に、開口部を拡げる際に当該内周面に接触する接触面に、開口部の内周面に向かって円弧状に盛り上がった盛上部を設ける。

これにより、コンロッドの大端部の開口部が変形して形成されていても、治具により大端部の開口部を拡げる際に、治具の一部が揺動して、開口部の穴形状に倣い動作すると共に、接触面の盛上部の円弧稜線で開口部の内周面に接触することにより、治具の拡張方向と実質的に同一方向に力を作用させることが出来、所望する破断分割面で大端部を破断分割することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
図１は本発明の第１実施形態に係るコンロッド破断分割装置の平面図、図２は図１のII-II線に沿う断面図、図３は図１に示すコンロッド破断分割装置の押し治具の部分拡大平面図、図４は図３の破断分割面方向における断面応力を示すグラフ、図５は破断分割面に直交する方向における断面応力を示すグラフである。

本発明の第１実施形態において破断分割の対象となるコンロッド１は、図９を参照して上述したものと同様のものであり、開口部２ａが形成された小端部２と、開口部３ａが形成された大端部３と、当該小端部２及び大端部３を連結するロッド部８とを、特殊鋼を鍛造等により一体成形し、その後、大端部３の開口部３ａの内周面に、例えば、レーザ加工又はブローチ加工等によりＶ字形状やＵ字形状の溝等のノッチ５（破断予定部）を形成したものである。

なお、破断分割面４を予定するためのノッチ５の代わりに、例えば、浸炭焼入により破断分断面４を予定していない部分の硬度を高くすることにより、ノッチ５に相当する部分の硬度を相対的に弱くしたり、或いは、上記の小端部２、大端部３及びロッド部８の一体成形時に、ノッチ５に相当する部分に意図的に鍛造欠陥を作り、当該部分の強度を弱くすることにより、破断分割面４を予定しても良い。

このコンロッド１の大端部３を破断分割するための、本発明の第１実施形態に係るコンロッド破断分割装置１は、図１及び図２に示すように、コンロッド１の大端部３の開口部３ａに挿入される第１及び第２の治具２１、２５から成る押し治具２０と、押し治具２０に形成された凹部２１ａ、２５ａに嵌合して第１及び第２の治具２１、２５を離遠させて、押し治具２０を開口部３ａ内で拡張させる楔３０と、押し治具２０を拡張させるように楔３０を駆動させる破断用シリンダ４０と、楔３０の作用によりそれぞれ離遠する第１及び第２の治具２１、２５を支持し、装置基盤９０上で摺動可能に配置された第１及び第２のテーブル５０、６０と、コンロッド１の小端部２の開口部２ａに挿入されるピン７０と、ピン７０及び押し治具２０がそれぞれ挿入されたコンロッド１を固定する２つの固定用シリンダ８０と、を備えている。

本実施形態に係る破断分割装置１０の押し治具２０は、図３に示すように、大端部３の開口部３ａに当該押し治具２０が挿入された際に、前記開口部３ａの半分の内周面（図３において上半分の内周面）に対向する第１の治具２１と、当該開口部３ａの残りの半分の内周面（図３において下半分の内周面）に対向する第２の治具２５と、から構成されている。なお、図３において楔３０は図示していない。

この押し治具２０の第１の治具２１は、半円形の両端部を切り取ったような断面形状を有しており、大端部３の開口部３ａの内周面の曲率と実質的に同一の曲率の曲面を含む接触面２２と、非曲面の非接触面２３と、を有している。この接触面２２及び非接触面２３は、楔３０の作用により大端部３の開口部３ａの内部で押し治具２０が拡張された際に、前記接触面２２が、大端部３の薄肉部７に密着すると共に、非接触面２５が、当該開口部３ａの内周面におけるノッチ５の近傍に対向して非接触となるように形成されている。なお、非接触面２３の形状は、押し治具２０の拡張時に、当該非接触面２３がノッチ５の近傍の内周面に対向して非接触であれば特にこの形状に限定されず、曲面形状であっても良い。

また、この第１の治具２１の接触面２２の略中央部には溝部２２ａが形成されており、この溝部２２ａは、大端部３の開口部３ａの内部で楔３０の作用により押し治具２０が拡張された際に、大端部３の薄肉部７の近傍と非接触となるように、周囲の曲面に対して相対的に凹んで形成されている。この薄肉部７の近傍は、図３に示すように、ロッド部８に連結され、大端部３において肉厚が厚く、比較的強度の強い部分であるため、押し治具２０の拡張時に接触面２２が非接触であっても、大端部３に変形を生じさせることはない。

さらに、当該第１の治具２１において、第２の治具２５に対向する面には、図２に示すような鉛直方向に対して傾斜した斜面を有する凹部２１ａが形成されており、当該凹部２１ａに挿入された楔３０の斜面が当該凹部２１ａの斜面に当接しながら、第１及び第２の治具２１、２５の間を楔の作用により押し広げるようになっている。

これに対し、押し治具２０の第２の治具２５も、第１の治具２１と同様に、半円形の両端部を切り取ったような断面形状を有し、大端部３の開口部３ａの内周面の曲率と実質的に同一の曲率の曲面を含む接触面２６と、非曲面の非接触面２７とを有しており、当該接触面２６の略中央部には溝部２６ａが形成されていると共に、第１の治具２１に対向する面には楔３０が挿入される凹部２５ａが形成されている。なお、第２の治具２５の凹部２５ａには、第１の治具２１の凹部２１ａが有するような斜面は傾斜されていない。

大端部３の開口部３ａの内部で楔３０の作用により押し治具２０が拡張されると、接触面２６の円弧状の表面が、大端部３の薄肉部７に密着するように接触し、非接触面２７が、ノッチ５の近傍の内周面に対向して非接触となり、さらに、溝部２６ａが、大端部３の比較的強度の強い部分に対して非接触となる。

本実施形態に係る破断分割装置１０の楔３０は、図２に示すように、押し治具２０の第１の治具２１に形成された凹部２１ａの斜面に対応するような、鉛直方向に対して傾斜した斜面を有している。この楔３０は、第１及び第２の治具２１、２５にそれぞれ形成された凹部２１ａ、２５ａに挿入されており、さらにその下端部が、装置基盤９０に形成された開口９１を介して、例えば、油圧シリンダ等を有する破断用シリンダ４０に連結されている。そして、破断用シリンダ４０が、楔３０を鉛直下向きに引き寄せるように駆動すると、楔３０の斜面が第１の治具２１の凹部２１ａの斜面に当接して摺動し、第１の治具２１と第２の治具２５との間を押し広げるように作用する。

このように楔３０の作用により押し広げられる第１の治具２１及び第２の治具２５は、それぞれ第１のテーブル５０及び第２のテーブル６０に、例えばボルト締め等により固定されている。この第１の治具２１を支持する第１のテーブル５０は、特に図示しないガイドレール等を介在させて装置基盤９０上に支持されており、楔３０の押し広げ作用に伴って、図１及び図２に示すＸ軸正方向に摺動可能となっている。第２の治具２５を支持する第２のテーブル６０も同様に、特に図示しないガイドレール等を介在させて装置基盤９０上に支持されており、楔３０の押し広げ作用に伴って、図１及び図２に示すＸ軸負方向に摺動可能となっている。

本実施形態に係るピン７０は、コンロッド１の小端部２の開口部２ａの内径より若干小さな直径を有し、当該開口部２ａに挿入可能となっていると共に、ボルト締め等により装置基盤９０に固定されており、大端部３の開口部３ａの拡張に際して、当該ピン７０に小端部２の開口部２ａが挿入されて、コンロッド１が固定される。

本実施形態に係る２つの固定用シリンダ８０は、装置基盤９０上に配置された、例えば、エアシリンダ等を有しており、小端部２の開口部２ａにピン７０が挿入され、大端部３の開口部３ａに押し治具２０が挿入されたコンロッド１の左右肩部を押し付けて、当該コンロッド１を固定する。

次に作用について説明する。

先ず、破断用シリンダ４０を十分に上昇させると共に、いずれの固定用シリンダ８０も十分に縮めた状態で、図１及び図２に示すように、小端部２の開口部２ａにピン７０を挿入し、大端部３の開口部３ａに押し治具２０を挿入し、この状態で、２つの固定用シリンダ８０を駆動させて、大端部３の左右肩部を押し付け、破断分割装置１０にコンロッド１を固定する。

次に、楔３０を鉛直方向下側に引き寄せるように破断用シリンダ４０を駆動させ、楔３０が、第１及び第２の治具２１、２５の凹部２１ａ、２５ａに対して楔として作用し、第１の治具２１と第２の治具２５との間を押し広げて、大端部３の開口部３ａの内部に挿入された押し治具２０を拡張させる。この押し治具２０の拡張により大端部３の開口部３ａが拡げられ、周囲より強度の弱いノッチ５をきっかけとして、破断分割面４が破断限界を超えて、予定されていた当該破断分割面４で大端部３が破断分割される。

この押し治具２０の拡張時において、第１及び第２の治具２１及び２５にそれぞれ形成された接触面２２、２６の曲面が、大端部３の薄肉部７に接触しており、当該第１及び第２の治具２１、２５にそれぞれ形成された非接触面２３、２７が、ノッチ５の近傍に対向して非接触な状態となっている。

本実施形態では、このように押し治具に非接触面を意図的に設け、当該治具をノッチの近傍の内周面に対して積極的に非接触とすることにより、図４に示すように、従来の装置では殆ど引張力しか生じていかなった破断分割面４に対して、大端部３の内周側で引張力を生じさせ、当該大端部３の外周側で圧縮力を生じさせて、当該破断分割面４全体に曲げ力を発生させると共に、図５に示すように、破断分割面４に対して直交する方向において、従来の装置と比較して、破断分割面４に生じる引張応力を、当該破断分割面４の近傍に生じる引張応力に対して相対的に大きくすることが可能となる。なお、図４は、図３の大端部３の破断分割面４におけるＹ軸方向に沿った応力分布を示しており、これに対し、図５は、大端部３の破断分割面４の近傍における、図３の破断分割面４に対して直交するＸ軸方向、即ち、第１及び第２の治具２１、２５の離遠方向に沿った応力分布を示している。

これにより、コンロッドの大端部に脆弱部等が存在して強度にバラツキがあっても、当該脆弱部が破断限界を超える前に、ノッチを基準として予定していた破断分割面で大端部を分割することが可能となり、クランクシャフトへの組み付け後に生じる焼き付きによる破損を防止することが出来る。

また、本実施形態では、非接触面を設けることによる副次的な効果として、押し治具の開口部への挿入時に十分なクリアランスを確保することが可能となるので、開口部の内周面に接触する治具の接触面が有する曲面を、当該開口部の内周面の曲率と実質的に同一の曲率とすることが可能となる。

これにより、開口部の内周面と治具の接触面との初期の接触時において、当該治具の接触面を開口部の内周面に密着させることが可能となるので、コンロッドの大端部の変形を防止することが出来る。

さらに、本実施形態では、押し治具の接触面に、大端部の薄肉部の近傍と非接触となるような溝部を形成することにより、大端部の薄肉部に対して押し治具をより密着させることが可能となるので、コンロッドの大端部の変形をより防止することが出来る。

［第２実施形態］
図６は本発明の第２実施形態に係るコンロッド破断分割装置の押し治具の部分拡大側面図、図７は本発明の第２実施形態に係るコンロッド破断分割装置の押し治具の部分拡大平面図、図８は本発明の第２実施形態に係るコンロッド破断分割装置の第２の治具の断面図である。

本発明の第２実施形態に係るコンロッド破断分割装置１０’は、押し治具２０’の構成が上述の第１実施形態に係るコンロッド破断分割装置１０と相違するが、その他の構成は第１実施形態に係るコンロッド破断分割装置１０の構成と同一であり、コンロッド１の小端部２の開口部２ａにピン７０を挿入すると共に押し治具２０’を大端部３の開口部３ａに挿入し、コンロッド１の左右肩部を２つの固定シリンダ８０により押し付けて固定した状態で、破断用シリンダ４０を駆動させることにより、楔３０を下方に移動させ、第１及び第２のテーブル５０、６０を装置基盤９０上で摺動させながら楔の作用により押し治具２０’を拡張することにより、コンロッド１の大端部３を破断分割することが可能な装置である。以下に、第２実施形態に係るコンロッド破断分割装置１０’について、第１実施形態に係るコンロッド破断分割装置１０との相違点のみを説明する。

本発明の第２実施形態に係るコンロッド破断分割装置１０’の押し治具２０’は、第１実施形態と同様に、図６及び図７に示すように、一対の治具２１、２５’から構成されている。なお、図７において楔３０は図示していない。

この押し治具２０’の第１の治具２１は、第１実施形態と同様に、半円形の両端部を切り取ったような断面形状を有しており、大端部３の開口部３ａの内周面の曲率と実質的に同一の曲率の曲面を含む接触面２２と、非曲面の非接触面２３と、を有しており、当該接触面２２の略中央部に溝部２２ａが形成されていると共に、第２の治具２５’に対向する面には、傾斜面を有する凹部２１ａが形成されている。この第１の治具２１は、例えばボルト締め等により第１のテーブル５０に固定されている。

これに対し、本実施形態における押し治具２０’の第２の治具２５’は、半円形の両端部を切り取ったような断面形状を有し、大端部３の開口部３ａの内周面の曲率と実質的に同一の曲率を含む接触面２６’と、非曲面の非接触面２７’と、を有しており、当該接触面２６’の略中央部に溝部２６’ａが形成されていると共に、第１の治具２１に対向する面に凹部２５’ａが形成されている点で第１実施形態における押し治具２０の第２の治具２５と同様である。しかしながら、本実施形態における第２の治具２５’は、円弧状に盛り上がった盛上部２６’ｂが接触面２６’に形成されている点で第１実施形態における押し治具２０と相違する。この盛上部２６’ｂは、図６〜図８に示すように、接触面２６’の周方向全域に亘って、大端部３の開口部３ａの内周面に向かって円弧状に盛り上がるように形成されており、接触面２６’のその他の部分に対して相対的に盛り上がっている。

また、本実施形態における押し治具２０’の第２の治具２５’は、第１の治具２１に対して相対的に揺動可能である点で第１実施形態に係るコンロッド破断分割装置１０の押し治具２０と相違する。

具体的には、図８に示すように、第２の治具２５’は、第２のテーブル６０に形成された貫通孔６０ａに挿入されたボルト２８により、第２のテーブル６０に取り付けられている。同図に示すようにこのボルト２８は、第２の治具２５’に形成された雌ネジ部に螺合している雄ネジ部２８ａと、雄ネジが形成されていない非ネジ部２８ｂと、ボルト頭部２８ｃと、から構成されている。また、このボルト２８が挿入される貫通孔６０ａは、ボルト２８の雄ネジ部２８ａ及び非ネジ部２８ｂのみを挿入可能な小径部６０ｂと、ボルト２８全体を挿入可能な大径部６０ｃと、から構成されている。

そして、本実施形態では、貫通孔６０ａは、当該小径部６０ｂの内径ｗ_２が、ボルト２８の非ネジ部２８ｂの外径ｗ_１より例えば０．１ｍｍ程度大きくなるように形成されている（ｗ_１＜ｗ_２）と共に、当該小径部６０ｂの長さＬ_２が、ボルト２８の非ネジ部２８ｂの長さＬ_１より例えば０．１ｍｍ程度短くなるように形成されている（Ｌ_１＞Ｌ_２）。このように、第２のテーブル６０の貫通穴６０ａの小径部６０ｂより僅かに小さな径であり且つ僅かに長い非ネジ部２８ｂを有するボルト２８を用いて、第２の治具２５’を第２のテーブル６０に支持させることにより、押し治具２０’の拡張時に、当該押し治具２０’の拡張方向以外の方向に沿って、この第２の治具２５’が第１の治具２１に対して相対的に揺動可能となっている。

これに対し、本実施形態における押し治具２０’の第１の治具２１は、第１実施形態と同様に、特に図示しないが、例えばボルト締め等により第１のテーブル５０に固定されており、図６のＸＹＺ軸の何れの方向にも第１のテーブル５０に対して揺動することはない。また、この第１の治具２１には円弧状に盛り上がった盛上部は形成されておらず、接触面２２全面で大端部３の開口部３ａの内周面に密着することが可能となっている。

従って、本実施形態に係るコンロッド破断分割装置１０’では、コンロッド１の大端部３の開口部３ａが楕円状になる等して穴形状が変形して形成されている場合であっても、楔３０が第１の治具２１と第２の治具２５’とを拡張させるように作用すると、図７に示すようにＹ軸方向に沿って、第２の治具２５’が第１の治具２１に対して相対的に揺動することにより、開口部３ａの穴形状に倣い動作することが出来、押し治具２０’の拡張方向と実質的に同一の方向に破断分割力を作用させることが可能となっている。

また、コンロッド１の大端部３の開口部３ａの内周面がテーパ状に傾斜して形成されているような場合であっても、楔３０が第１の治具２１と第２の治具２５’とを拡張させるように作用する際に、第２の治具２５’の接触面２６’に形成された盛上部２６’ｂの円弧稜線が、開口部３ａの内周面に接触し、押し治具２０’の拡張方向と実質的に同一の方向に破断分割力を作用させることが可能となっている。

以上のように、本発明の第２実施形態では、第１実施形態と同様に、押し治具に、コンロッドの大端部の開口部のノッチの近傍に非接触な非接触面を意図的に設ける。これにより、大端部を破断分割する際に、破断分割面に生じる引張応力が、当該破断分割面の近傍に生じる引張応力に対して相対的に大きくなり、コンロッドの大端部に存在する脆弱部が破断限界を超える前に、ノッチを基準として予定した破断分割面で破断分割することが可能となる。

また、本発明の第２実施形態では、第１実施形態と同様に、治具の接触面が有する曲面を当該開口部の内周面の曲率と実質的に同一の曲率とすることにより、当該治具の接触面を開口部の内周面に密着させることが可能となるので、コンロッドの大端部の変形を防止することが出来る。

さらに、本発明の第２実施形態では、第１実施形態と同様に、押し治具の接触面に、大端部の薄肉部の近傍と非接触となるような溝部を形成することにより、大端部の薄肉部に対して押し治具をより密着させることが可能となるので、コンロッドの大端部の変形をより防止することが出来る。

また、本発明の第２実施形態では、コンロッドの大端部の開口部を拡げる治具の一部を、その他の部分に対して相対的に揺動可能にすると共に、開口部を拡げる際に当該内周面に接触する接触面に、開口部の内周面に向かって円弧状に盛り上がった盛上部を設ける。

これにより、治具により大端部の開口部を拡げる際に、治具の一部が揺動して、開口部の穴形状に倣い動作すると共に、接触面の盛上部の円弧稜線で開口部の内周面に接触するので、治具の拡張方向と実質的に同一方向に力を作用させることが出来、所望する破断分割面で大端部を破断分割することが可能となる。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

図１は、本発明の第１実施形態に係るコンロッド破断分割装置の平面図である。 図２は、図１のII-II線に沿う断面図である。 図３は、図１に示すコンロッド破断分割装置の押し治具の部分拡大平面図である。 図４は、図３の破断分割面方向における断面応力を示すグラフである。 図５は、図３の破断分割面に直交する方向における断面応力を示すグラフである。 図６は、本発明の第２実施形態に係るコンロッド破断分割装置の押し治具の部分拡大側面図である。 図７は、本発明の第２実施形態に係るコンロッド破断分割装置の押し治具の部分拡大平面図である。 図８は、本発明の第２実施形態に係るコンロッド破断分割装置の第２の治具の断面図である。 図９は、破断分割前のコンロッドの平面図である。 図１０は、図９に示すコンロッドを従来の破断分割装置により破断分割した後に組み立てた状態を示す平面図である。 図１１は、図９に示すコンロッドの大端部を従来の破断分割装置により拡げた状態を示す部分拡大平面図である。 図１２（Ａ）及び（Ｂ）は、変形した開口部が形成された大端部を有する破断分割前のコンロッドのを示す図であり、図１２（Ａ）はその平面図であり、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のXIIB-XIIB線に沿った断面図である。 図１３（Ａ）及び（Ｂ）は、図１２（Ａ）に示すコンロッドを従来の破断分割装置により破断分割した状態を示す図であり、図１３（Ａ）はその平面図であり、図１３（Ｂ）はその側面図である。 図１４は、図１３（Ａ）及び（Ｂ）に示す破断分割されたコンロッドを組み立てた状態を示す側面図である。

符号の説明

１…コンロッド
２…小端部
２ａ…開口部
３…大端部
３ａ…開口部
４、４’…破断分割面
５…ノッチ
６…脆弱部
７…薄肉部
１０…破断分割装置
２０…押し治具
２１…第１の治具
２１ａ…凹部
２２…接触面
２２ａ…溝部
２３…非接触面
２５…第２の治具
２５ａ…凹部
２６…接触面
２６ａ…溝部
２７…非接触面
３０…楔
４０…破断用シリンダ

Claims (13)

1. 小端部と、開口部が形成された大端部と、前記小端部及び前記大端部を継ぐロッド部と、が一体で成形され、前記大端部の開口部に前記大端部の破断分割面を予定する破断予定部が形成されたコンロッドを、前記大端部で破断分割するコンロッド破断分割装置であって、
   前記コンロッドの大端部の開口部に挿入される治具と、
   前記開口部に挿入された前記治具を拡張させて、前記開口部を拡げ、前記大端部を破断分割する拡張手段と、を少なくとも備え、
   前記治具は、
   前記大端部の開口部を拡げる際に、前記開口部の内周面に接触する接触面と、前記破断予定部の近傍に非接触である非接触面と、を有するコンロッド破断分割装置。
2. 小端部と、開口部が形成された大端部と、前記小端部及び前記大端部を継ぐロッド部と、が一体で成形され、前記大端部の開口部に前記大端部の破断分割面を予定する破断予定部が形成されたコンロッドを、前記大端部で破断分割するコンロッド破断分割装置であって、
   前記コンロッドの大端部の開口部に挿入される治具と、
   前記開口部に挿入された前記治具を拡張させて、前記開口部を拡げ、前記大端部を破断分割する拡張手段と、を少なくとも備え、
   前記治具は、
   前記治具の一部が当該治具のその他の部分に対して相対的に揺動可能となっていると共に、前記大端部の開口部を拡げる際に、前記開口部の内周面の少なくとも一部に接触する接触面を有し、
   前記治具の一部の接触面は、前記開口部の内周面に向かって円弧状に盛り上がるように形成された盛上部を有するコンロッド破断分割装置。
3. 前記治具の一部は、前記大端部の開口部を拡げる際に、前記治具の拡張方向以外の方向に沿って、当該治具のその他の部分に対して相対的に揺動可能となっている請求項２記載のコンロッド破断分割装置。
4. 前記治具は、前記大端部の開口部を拡げる際に、前記破断予定部の近傍に非接触である非接触面をさらに有する請求項２又は３記載のコンロッド破断分割装置。
5. 前記治具の接触面は、前記大端部の開口部の曲率と実質的に同一の曲率の曲面を有し、
   前記大端部の開口部を拡げる際に、前記接触面の曲面が、前記開口部の内周面に密着する請求項１〜４の何れかに記載のコンロッド破断分割装置。
6. 前記治具の接触面は、前記大端部の開口部を拡げる際に、前記大端部の他の部分より相対的に肉厚が薄く、相対的に強度が弱い薄肉部に少なくとも接触するように形成されている請求項１〜５の何れかに記載のコンロッド破断分割装置。
7. 前記治具の接触面に、前記大端部の薄肉部の近傍と非接触となるような溝部が形成されている請求項６記載のコンロッド破断分割装置。
8. 小端部と、開口部が形成された大端部と、前記小端部及び前記大端部を継ぐロッド部と、が一体で形成され、前記大端部の開口部に前記大端部の破断分割面を予定する破断予定部が形成されたコンロッドを、前記大端部で破断分割するコンロッド破断分割方法であって、
   前記コンロッドの大端部の開口部に治具を挿入するステップと、
   前記開口部に挿入された前記治具を前記開口部の内周面の一部に接触させると共に前記破断予定部の近傍を非接触とさせた状態で、前記治具を拡張させて、前記開口部を拡げ、前記大端部を破断分割させるステップと、を少なくとも備えたコンロッド破断分割方法。
9. 小端部と、開口部が形成された大端部と、前記小端部及び前記大端部を継ぐロッド部と、が一体で形成され、前記大端部の開口部に前記大端部の破断分割面を予定する破断予定部が形成されたコンロッドを、前記大端部で破断分割するコンロッド破断分割方法であって、
   前記コンロッドの大端部の開口部に治具を挿入するステップと、
   前記開口部に挿入された前記治具を前記開口部の内周面の少なくとも一部に接触させた状態で、前記治具を拡張させて、前記開口部を拡げ、前記大端部を破断分割させるステップと、を少なくとも備え、
   前記開口部を拡げるステップにおいて、
   前記開口部の内周面に向かって円弧状に盛り上がるように形成された盛上部を有する接触面を前記開口部の内周面に接触させると共に、前記治具の拡張方向以外の方向に沿って、前記治具の一部を当該治具のその他の部分に対して相対的に揺動可能としながら、前記治具を拡張させるコンロッド破断分割方法。
10. 前記開口部を拡げるステップにおいて、
    前記開口部に挿入された前記治具を前記開口部の内周面の一部に接触させると共に前記破断予定部の近傍に非接触とさせた状態で、前記治具を拡張させる請求項９記載のコンロッド破断分割方法。
11. 前記治具の接触面は、前記大端部の開口部の曲率と実質的に同一の曲率の曲面を有し、
    前記開口部を拡げるステップにおいて、
    前記接触面の曲面を、前記開口部の内周面に密着させるように、前記開口部内で前記治具を拡張させる請求項８〜１０の何れかに記載のコンロッド破断分割方法。
12. 前記開口部を拡げるステップにおいて、
    前記治具の接触面を、前記大端部の他の部分より相対的に肉厚が薄く、相対的に強度の弱い薄肉部に少なくとも密着させるように、前記開口部内で前記治具を拡張させる請求項８〜１１の何れかに記載のコンロッド破断分割方法。
13. 前記治具の接触面に溝部が形成されており、
    前記開口部を拡げるステップにおいて、
    前記接触面の溝部が、前記大端部の薄肉部の近傍に対向して非接触となるように、前記開口部内で前記治具を拡張させる請求項１２記載のコンロッド破断分割方法。

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