JP2006015395A

JP2006015395A - Manufacturing method of connecting rod

Info

Publication number: JP2006015395A
Application number: JP2004198246A
Authority: JP
Inventors: Futao Akai; 二雄赤井; Kinsei Kino; 欣成嬉野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-07-05
Filing date: 2004-07-05
Publication date: 2006-01-19

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a connecting rod, which can reduce a step difference caused by cold coining and can also suppress deterioration of fatigue strength. <P>SOLUTION: In a cold coining process of pressing a cold coining die to a forged rough-shaped material made by hot-forging a steel material into a shape of a connecting rod, the following cold coining die 10 is used. The end part 11 of the cold coining die 10 to be pressed onto a column section 6 has an almost arc shape bulged toward the column section 6 side, seen from the longitudinally side face of the connecting rod 1. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、例えば自動車用ガソリンエンジンなどのレシプロエンジンにおいて、ピストンとクランクシャフトとの間を連結するコンロッド（コネクティングロッド）の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a connecting rod (connecting rod) for connecting a piston and a crankshaft in a reciprocating engine such as an automobile gasoline engine.

従来、上記のようなコンロッドは、例えば、次のような製造方法で製造されている。すなわち、ＪＩＳＧ４０５１に規定される機械構造用炭素鋼を素材鋼として、この素材鋼を熱間鍛造したのちトリミングを行い、コンロッド形状の鍛造粗材を得る。そして、空冷後、ショットブラストによって鍛造粗材の表面のスケールを除去したのち、冷間コイニングを施し、さらに機械加工を施すことによって所定寸法のコンロッドに仕上げる。 Conventionally, the connecting rod as described above is manufactured by, for example, the following manufacturing method. That is, using carbon steel for machine structure defined in JIS G 4051 as a material steel, the material steel is hot forged and then trimmed to obtain a connecting rod-shaped forged coarse material. And after air cooling, after removing the scale of the surface of a forging rough material by shot blasting, it performs cold coining, and also finishes to a connecting rod of a predetermined dimension by performing machining.

上記製造工程における冷間コイニングは、本来、鍛造粗材の形状を矯正し、大小端部の厚さ精度や面の平行度など、寸法精度を向上させることによって、その後の機械加工による切削代を少なくし、機械加工工数を削減するために行われるものである。しかし、鍛造粗材の大端部および小端部のみに塑性加工を施した場合、矯正された大小端部の平行度が大小端部を連結するコラム部（ロッド部、桿部などとも言う）の弾性変形分だけ狂ってしまう。そこで、このコラム部の弾性変形を抑えるために、大小端部と同時にコラム部にも冷間コイニングを与えるようにしている（例えば、特許文献１、２参照）。 Cold coining in the above manufacturing process originally corrects the shape of the rough forged material and improves the dimensional accuracy such as the thickness accuracy of the large and small ends and the parallelism of the surface, thereby reducing the machining allowance by subsequent machining. This is done to reduce the machining man-hours. However, when plastic working is performed only on the large and small ends of the forged rough material, the corrected parallelism of the large and small ends is a column portion (also referred to as a rod portion or a collar portion) that connects the large and small ends. The amount of elastic deformation will be crazy. Therefore, in order to suppress the elastic deformation of the column portion, cold coining is applied to the column portion simultaneously with the large and small end portions (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

すなわち、冷間コイニング工程では、コンロッドの大端部、小端部、およびコラム部は、コンロッドの厚さ方向について、冷間コイニング型によって両側から押し込まれ、矯正が施される。ここで、コイニングによってコンロッドのコラム部を加工硬化させるためには、コラム部に対して比較的大きな押し込み量（塑性変形量）を与えることが好ましい。なお、特許文献３〜５には、様々なコンロッドの製造方法が開示されている。 That is, in the cold coining step, the large end portion, the small end portion, and the column portion of the connecting rod are pushed in from both sides by the cold coining mold in the thickness direction of the connecting rod, and correction is performed. Here, in order to work harden the column portion of the connecting rod by coining, it is preferable to give a relatively large amount of pushing (plastic deformation amount) to the column portion. Patent Documents 3 to 5 disclose various connecting rod manufacturing methods.

特開平１０−２５８３３５号公報JP 10-258335 A 特開平９−１９６０４４号公報JP-A-9-196044 特開平９−６８２１５号公報JP-A-9-68215 実開平５−４２７３８号公報Japanese Utility Model Publication No. 5-42738 特開２００３−１４７４３４号公報JP 2003-147434 A

しかし、上記従来の冷間コイニング工程では、冷間コイニング型のうちコラム部を押圧する端部の形状が直線状であるため、コイニング領域の両端に段差が生じてしまい、コンロッドの疲労強度が低下してしまう。特に、コラム部を強化するためにコラム部に与える押し込み量を大きくした場合、コイニング領域の両端に大きな段差が生じてしまう。 However, in the conventional cold coining process, the shape of the end that presses the column portion of the cold coining mold is linear, resulting in steps at both ends of the coining region, which reduces the fatigue strength of the connecting rod. Resulting in. In particular, when the amount of push applied to the column portion is increased in order to strengthen the column portion, a large step is generated at both ends of the coining region.

そこで、本発明は、冷間コイニングにより生じる段差を軽減することができ、疲労強度の低下を抑制することができるコンロッドの製造方法を提供する。 Therefore, the present invention provides a method for manufacturing a connecting rod that can reduce the level difference caused by cold coining and can suppress a decrease in fatigue strength.

本発明は、大端部と小端部とがコラム部により連結されてなるコンロッドの製造方法であって、素材鋼がコンロッド形状に熱間鍛造されてなる鍛造粗材に、冷間コイニング型を押圧することによって冷間コイニングを施す工程を有し、コンロッドの長手方向側面から見て、前記冷間コイニング型のうち前記コラム部に押圧される端部は、前記コラム部側に膨出した略円弧状である、ことを特徴とする。 The present invention is a method of manufacturing a connecting rod in which a large end and a small end are connected by a column portion, and a cold coining die is applied to a forged rough material in which a raw steel is hot forged into a connecting rod shape. A step of performing cold coining by pressing, and when viewed from the longitudinal side surface of the connecting rod, an end portion of the cold coining die that is pressed against the column portion is bulged toward the column portion side. It has an arc shape.

本発明の好適な態様では、前記コラム部のうち前記大小端部との境界に挟まれた略平行な部分の長さをＡとし、前記冷間コイニングにおける前記コラム部の押し込み量Ｂの範囲をＢ_min≦Ｂ≦Ｂ_maxとし、前記鍛造粗材の形状矯正に最低限必要なコイニング幅をＬ_minとしたとき、前記端部の曲率半径Ｒが、下記式（１）の範囲である。
Ｂ_min／２＋Ｌ_min ²／（８・Ｂ_min）≦Ｒ≦Ｂ_max／２＋Ａ²／（８・Ｂ_max）…（１） In a preferred aspect of the present invention, the length of a substantially parallel portion sandwiched by the boundary between the large and small end portions of the column portion is A, and the range of the pushing amount B of the column portion in the cold coining is defined as A. When B _min ≦ B ≦ B _max and the minimum coining width required for shape correction of the forged rough material is L _min , the radius of curvature R of the end portion is in the range of the following formula (1).
B _min / 2 + L _min ² / (8 · B _min ) ≦ R ≦ B _max / 2 + A ² / (8 · B _max ) (1)

また、本発明の好適な態様では、前記コラム部のうち前記大小端部との境界に挟まれた略平行な部分の長さをＡとし、前記冷間コイニングにおける前記コラム部の押し込み量Ｂの範囲をＢ_min≦Ｂ≦Ｂ_maxとしたとき、前記端部の曲率半径Ｒが、下記式（２）の範囲である。
Ｂ_min／２＋（０．１７・Ａ）²／（８・Ｂ_min）≦Ｒ≦Ｂ_max／２＋Ａ²／（８・Ｂ_max）…（２） Further, in a preferred aspect of the present invention, the length of the substantially parallel portion sandwiched by the boundary between the large and small end portions of the column portion is A, and the pushing amount B of the column portion in the cold coining is When the range is B _min ≦ B ≦ B _max , the radius of curvature R of the end portion is in the range of the following formula (2).
B _min /2+(0.17·A) ² / (8 · B _min ) ≦ R ≦ B _max / 2 + A ² / (8 · B _max ) (2)

また、本発明の好適な態様では、前記冷間コイニングにおける前記コラム部の押し込み量Ｂが、０．８ｍｍ以上である。 Moreover, in the suitable aspect of this invention, the pushing amount B of the said column part in the said cold coining is 0.8 mm or more.

本発明によれば、冷間コイニング型のうちコラム部に押圧される端部の形状を、コラム部側に膨出した略円弧状とするので、コイニング領域の端部に生じる段差を軽減することができ、冷間コイニングによる疲労強度の低下を抑制することができる。 According to the present invention, the shape of the end pressed against the column portion of the cold coining mold is a substantially arc shape that bulges to the column portion side, thereby reducing the level difference generated at the end of the coining region. It is possible to suppress a decrease in fatigue strength due to cold coining.

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（コンロッドの構成）
まず、本実施の形態に係るコンロッド１の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係るコンロッド１の構成を示す図である。図１において、（ａ）および（ｂ）は、それぞれコンロッド１の側面図および正面図である。このコンロッド１は、自動車用ガソリンエンジンなどのレシプロエンジンにおいて、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ため、ピストンとクランクシャフトとを連結する部品である。 (Comrod configuration)
First, the structure of the connecting rod 1 which concerns on this Embodiment is demonstrated. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a connecting rod 1 according to the present embodiment. 1, (a) and (b) are a side view and a front view of the connecting rod 1, respectively. The connecting rod 1 is a component for connecting the piston and the crankshaft in order to convert the reciprocating motion of the piston into the rotational motion of the crankshaft in a reciprocating engine such as an automobile gasoline engine.

図１に示されるとおり、コンロッド１の一端部（図中の右端部）には、ピストンが連結される小端部２が設けられている。そして、この小端部２には、ピストンピンが挿通される小端孔２ａが形成されている。コンロッド１の他端部（図中の左端部）には、クランクシャフトと連結される大端部３が設けられている。この大端部３は、コンロッド本体４とキャップ５とに分割されており、これらがボルト（不図示）によって締結されてなる。大端部３には、クランクピンが挿通される大端孔３ａが形成されている。小端部２と大端部３とは、コラム部６によって連結されている。 As shown in FIG. 1, a small end portion 2 to which a piston is connected is provided at one end portion (right end portion in the drawing) of the connecting rod 1. The small end 2 is formed with a small end hole 2a through which the piston pin is inserted. At the other end portion (left end portion in the figure) of the connecting rod 1, a large end portion 3 connected to the crankshaft is provided. The large end 3 is divided into a connecting rod body 4 and a cap 5, which are fastened by bolts (not shown). The large end 3 is formed with a large end hole 3a through which the crank pin is inserted. The small end portion 2 and the large end portion 3 are connected by a column portion 6.

（コンロッドの製造方法）
次に、上記構成を有するコンロッド１の製造方法の手順について説明する。図２は、本実施の形態に係るコンロッドの製造方法の手順を示す工程図である。図２に示される製造工程においては、例えばＪＩＳＧ４０５１に規定されるＳ５５Ｃを素材鋼とし、この素材鋼を約１２００℃に加熱して、コンロッド形状に熱間鍛造し、バリ取り（トリミング）を施すことによって、コンロッド形状の鍛造粗材を得る。そして、放冷後、ショットブラストによって鍛造粗材の表面のスケールを除去した後、得られた鍛造粗材に冷間コイニングを施し、さらに機械加工を施すことによって所定寸法のコンロッド１に仕上げる。上記の製造工程において、冷間コイニングにより発生した引張残留応力を除去するため、適宜、冷間コイニング工程の後にショットピーニング工程を追加してもよい。 (Manufacturing method of connecting rod)
Next, the procedure of the manufacturing method of the connecting rod 1 having the above configuration will be described. FIG. 2 is a process diagram showing the procedure of the connecting rod manufacturing method according to the present embodiment. In the manufacturing process shown in FIG. 2, for example, S55C defined in JIS G 4051 is used as a raw steel, the raw steel is heated to about 1200 ° C., hot forged into a connecting rod shape, and deburring (trimming) is performed. By applying, a connecting rod-shaped forged coarse material is obtained. And after standing to cool, after removing the scale of the surface of the forged rough material by shot blasting, the resulting forged rough material is subjected to cold coining and further machined to finish the connecting rod 1 having a predetermined dimension. In the above manufacturing process, a shot peening process may be appropriately added after the cold coining process in order to remove the tensile residual stress generated by the cold coining.

なお、上記の手順は、本実施の形態に係る製造方法の手順の一例であって、適宜に、素材鋼の変更、または工程の変更、追加、あるいは削除が行われてもよい。 In addition, said procedure is an example of the procedure of the manufacturing method which concerns on this Embodiment, Comprising: Change of raw material steel, or a change, addition, or deletion of a process may be performed suitably.

（冷間コイニング工程）
本実施の形態に係るコンロッドの製造方法は、冷間コイニング工程に特徴を有する。そこで、以下、冷間コイニング工程について詳しく説明する。 (Cold coining process)
The manufacturing method of the connecting rod according to the present embodiment is characterized by a cold coining process. Therefore, the cold coining process will be described in detail below.

冷間コイニング工程では、素材鋼がコンロッド形状に熱間鍛造されてなる鍛造粗材に、冷間コイニング型を押圧することによって冷間コイニングを施す。この冷間コイニングは、コンロッド形状に熱間鍛造された鍛造粗材の小端部２および大端部３に厚さ方向に塑性変形を与え、大小端部２、３の厚さ精度と面の平行度を向上させるために行われるものである。 In the cold coining step, cold coining is performed by pressing a cold coining die onto a forged rough material obtained by hot forging a material steel into a connecting rod shape. This cold coining gives plastic deformation in the thickness direction to the small end portion 2 and the large end portion 3 of the forged rough material hot forged into a connecting rod shape, and the thickness accuracy of the large and small end portions 2 and 3 and the surface This is performed in order to improve parallelism.

図３は、冷間コイニング工程の様子を示す概略側断面図である。図３に示されるとおり、冷間コイニング工程においては、コンロッド１の小端部２、大端部３、およびコラム部６は、コンロッド１の厚さ方向について、上下一対の冷間コイニング型１０Ａ、１０Ｂ（以下、適宜、冷間コイニング型１０と総称する）によって両側から押し込まれる。 FIG. 3 is a schematic cross-sectional side view showing the cold coining process. As shown in FIG. 3, in the cold coining process, the small end portion 2, the large end portion 3, and the column portion 6 of the connecting rod 1 have a pair of upper and lower cold coining molds 10 </ b> A in the thickness direction of the connecting rod 1. It is pushed in from both sides by 10B (hereinafter collectively referred to as a cold coining die 10 as appropriate).

本実施の形態では、冷間コイニングによってコラム部６を加工硬化させるため、比較的大きな押し込み量（厚さ方向の塑性変形量）をコラム部６に与える。ここで、コラム部６に与えられる押し込み量は、０．８ｍｍ以上であることが好ましく、コンロッド１のサイズや要求性能に応じて、０．８ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲で選択可能である。 In the present embodiment, since the column portion 6 is work-hardened by cold coining, a relatively large push amount (plastic deformation amount in the thickness direction) is given to the column portion 6. Here, the amount of pushing applied to the column portion 6 is preferably 0.8 mm or more, and can be selected in the range of 0.8 mm to 2.0 mm according to the size of the connecting rod 1 and the required performance.

（冷間コイニング型の形状）
図４は、比較例に係る冷間コイニング型１０´の形状と、この冷間コイニング型１０´によってコイニングされたコンロッド１の形状とを示す側断面図である。図４において、コンロッド１の長手方向側面から見て、比較例に係る冷間コイニング型１０´のうちコラム部６に押圧される端部１１´の形状は、両角部１１ａ´、１１ｂ´がＲ形状となっているものの、全体的に直線状となっている。このような冷間コイニング型１０´では、図４に示されるとおり、コラム部６のうち冷間コイニング型１０´の端部１１´により押圧される領域（以下、コイニング領域と称す）の両端に段差が生じてしまい、コンロッド１の疲労強度が低下してしまう。特に、コラム部６を加工硬化させるためにコラム部６に与える押し込み量を大きくした場合、コイニング領域の両端には大きな段差が生じてしまう。 (Cold coining shape)
FIG. 4 is a side sectional view showing the shape of the cold coining die 10 ′ according to the comparative example and the shape of the connecting rod 1 coined by the cold coining die 10 ′. In FIG. 4, when viewed from the longitudinal side surface of the connecting rod 1, the shape of the end portion 11 ′ pressed against the column portion 6 in the cold coining mold 10 ′ according to the comparative example is such that both corner portions 11 a ′ and 11 b ′ are R Although it is shaped, it is generally linear. In such a cold coining mold 10 ', as shown in FIG. 4, at both ends of a region (hereinafter referred to as coining region) of the column portion 6 that is pressed by the end portion 11' of the cold coining mold 10 '. A level | step difference will arise and the fatigue strength of the connecting rod 1 will fall. In particular, when the amount of push applied to the column portion 6 is increased in order to work harden the column portion 6, a large step is generated at both ends of the coining region.

そこで、本実施の形態では、コイニング領域の両端に生じる段差を軽減するため、冷間コイニング型１０の形状に工夫を加える。図５は、本実施の形態に係る冷間コイニング型１０の形状と、この冷間コイニング型１０によってコイニングされたコンロッド１の形状とを示す側断面図である。この図５には、比較例に係る冷間コイニング型１０´によってコイニングされたコンロッド１の形状が、比較のため破線で示されている。図５に示されるとおり、本実施の形態では、コンロッド１の長手方向側面から見て、冷間コイニング型１０のうちコラム部６に押圧される端部１１の形状を、コラム部６側に膨出した略円弧状とする。この冷間コイニング型１０によれば、端部１１が全体的にＲ形状となっているので、両角部のみＲ形状となっている比較例に比べて、コイニング領域の両端に生じる段差部分の曲率半径を小さくすることができ、段差を軽減することができる。 Therefore, in the present embodiment, a device is added to the shape of the cold coining mold 10 in order to reduce the level difference generated at both ends of the coining region. FIG. 5 is a side sectional view showing the shape of the cold coining die 10 according to the present embodiment and the shape of the connecting rod 1 coined by the cold coining die 10. In FIG. 5, the shape of the connecting rod 1 coined by the cold coining die 10 ′ according to the comparative example is shown by a broken line for comparison. As shown in FIG. 5, in the present embodiment, when viewed from the longitudinal side surface of the connecting rod 1, the shape of the end portion 11 pressed against the column portion 6 in the cold coining mold 10 is expanded to the column portion 6 side. Let it be a substantially arc shape. According to the cold coining mold 10, since the end portion 11 has an R shape as a whole, the curvature of the stepped portion generated at both ends of the coining region as compared with the comparative example in which only both corner portions have an R shape. A radius can be made small and a level | step difference can be reduced.

（冷間コイニング型の端部の曲率半径）
次に、冷間コイニング型１０の端部１１の曲率半径について説明する。図６は、冷間コイニング型１０の端部１１の曲率半径を説明するための図である。図６に示されるとおり、ここでは、コラム部６の長手方向について、コラム部６のうち、小端部２との境界と、大端部３との境界とに挟まれた略平行な部分（以下、コラム平行部と称する）の長さがＡであるとする。 (Curve radius of the end of the cold coining mold)
Next, the radius of curvature of the end 11 of the cold coining mold 10 will be described. FIG. 6 is a view for explaining the radius of curvature of the end portion 11 of the cold coining mold 10. As shown in FIG. 6, here, in the longitudinal direction of the column portion 6, in the column portion 6, a substantially parallel portion sandwiched between the boundary with the small end portion 2 and the boundary with the large end portion 3 ( Hereinafter, it is assumed that the length of the column parallel portion is A.

熱間鍛造により得られる鍛造粗材のコラム部６の厚みにはバラツキがある。このため、冷間コイニングにおいてコラム部６に与えられる押し込み量Ｂにもバラツキが生じる。ここでは、コラム部６の厚みバラツキから考えられるコラム部６の押し込み量Ｂの最大値がＢ_maxであるとし、最小値がＢ_minであるとする。すなわち、押し込み量Ｂの範囲はＢ_min≦Ｂ≦Ｂ_maxであるとする。 There is variation in the thickness of the column portion 6 of the rough forged material obtained by hot forging. For this reason, variation also occurs in the pushing amount B given to the column portion 6 in the cold coining. Here, it is assumed that the maximum value of the push-in amount B of the column part 6 considered from the thickness variation of the column part 6 is B _max and the minimum value is B _min . That is, the range of the push amount B is assumed to be B _min ≦ B ≦ B _max .

図６において、実線で示される冷間コイニング型１０の端部１１Ａは、円弧形状であり、その円弧の弦の幅はコラム平行部の長さＡと等しく、その円弧の高さは最大押し込み量Ｂ_maxと等しい。この端部１１Ａの曲率半径Ｒ_Aは、｛Ｂ_max／２＋Ａ²／（８・Ｂ_max）｝である。 In FIG. 6, the end portion 11A of the cold coining mold 10 indicated by the solid line has an arc shape, the width of the chord of the arc is equal to the length A of the column parallel portion, and the height of the arc is the maximum pushing amount. Equal to B _max . The radius of curvature R _A of the end portion 11A is {B _max / 2 + A ² / (8 · B _max )}.

冷間コイニング型１０の端部１１の曲率半径を端部１１Ａの曲率半径Ｒ_Aよりも大きくすると、破線で示される端部１１Ｂのように、円弧の高さｈ_Bが最大押し込み量Ｂ_maxより小さくなってしまうため、押し込み量のバラツキの中で最大押し込み量Ｂ_maxが発生した場合に、コイニング領域の両端に鋭利な段差が形成されてしまう。あるいは、円弧の高さｈ_BをＢ_maxだけ確保しようとすると、円弧の弦の幅がコラム平行部の長さＡより大きくなり、端部１１Ｂが大小端部２、３に干渉してしまう。よって、本実施の形態では、冷間コイニング型１０の端部１１の曲率半径Ｒを、上記の曲率半径Ｒ_A以下の範囲で設定することとする。 When the radius of curvature of the end 11 of the cold coining mold 10 is larger than the radius of curvature R _A of the end 11A, the arc height h _B is larger than the maximum pushing amount B _max as in the end 11B indicated by a broken line. Therefore, when the maximum push amount B _max occurs in the push amount variation, sharp steps are formed at both ends of the coining region. Alternatively, if the arc height h _B is to be secured by B _max, the width of the arc chord becomes larger than the length A of the column parallel portion, and the end portion 11 B interferes with the large and small end portions 2 and 3. Therefore, in the present embodiment, the radius of curvature R of the end portion 11 of the cold coining mold 10 is set within a range equal to or less than the above-described radius of curvature _RA .

一方、冷間コイニング型１０の端部１１の曲率半径を端部１１Ａの曲率半径Ｒ_Aよりも小さくしていくと、コイニング領域の長さＬ（以下、コイニング幅Ｌと称す）が小さくなっていく。このコイニング幅Ｌは、押し込み量のバラツキの中で最小押し込み量Ｂ_minが発生した場合に最小となる。ところで、コイニング幅Ｌが小さすぎると、冷間コイニングによる曲がり矯正が不十分となってしまう。ここでは、鍛造粗材の形状矯正に最低限必要なコイニング幅は、Ｌ_minであるとする。図６において、一点鎖線で示される冷間コイニング型１０の端部１１Ｃは円弧形状であり、幅Ｌ_minの弦に対する円弧の高さは、最小押し込み量Ｂ_minと等しい。この端部１１Ｃの曲率半径Ｒ_Cは、｛Ｂ_min／２＋Ｌ_min ²／（８・Ｂ_min）｝である。 On the other hand, when the radius of curvature of the end 11 of the cold coining mold 10 is made smaller than the radius of curvature _RA of the end 11A, the length L of the coining region (hereinafter referred to as coining width L) becomes smaller. Go. The coining width L becomes the minimum when the minimum push amount B _min occurs in the variation in the push amount. By the way, if the coining width L is too small, bending correction by cold coining will be insufficient. Here, it is assumed that the minimum coining width necessary for shape correction of the forged coarse material is L _min . 6, the end portion 11C of the cold coining die 10 shown by a chain line is a circular arc shape, arc height to chord width L _min is equal to the minimum push-in amount B _min. The radius of curvature R _C of the end portion 11C is {B _min / 2 + L _min ² / (8 · B _min )}.

冷間コイニング型１０の端部１１の曲率半径を端部１１Ｃの曲率半径Ｒ_Cよりも小さくすると、コイニング幅ＬがＬ_minより小さくなってしまうため、鍛造粗材の曲がり矯正が不十分になってしまう。よって、本実施の形態では、冷間コイニング型１０の端部１１の曲率半径Ｒを、上記の曲率半径Ｒ_C以上の範囲で設定することとする。 If smaller than the radius of curvature R _C of the end portion 11C of the curvature radius of the end portion 11 of the cold coining die 10, since the coining width L becomes smaller than L _min, the forged rough material straightening becomes insufficient End up. Therefore, in the present embodiment, the curvature radius R of the end portion 11 of the cold coining mold 10 is set in a range equal to or _larger than the curvature radius _RC .

したがって、冷間コイニング型１０の端部１１の曲率半径Ｒは、下記式（１）の範囲で設定される。
Ｂ_min／２＋Ｌ_min ²／（８・Ｂ_min）≦Ｒ≦Ｂ_max／２＋Ａ²／（８・Ｂ_max）…（１） Therefore, the radius of curvature R of the end 11 of the cold coining mold 10 is set within the range of the following formula (1).
B _min / 2 + L _min ² / (8 · B _min ) ≦ R ≦ B _max / 2 + A ² / (8 · B _max ) (1)

以上のとおり、本実施の形態によれば、冷間コイニング型１０のうちコラム部６に押圧される端部１１の形状をコラム部６側に膨出した略円弧状とするので、直線状とする場合に比べて、コイニング領域の端部に生じる段差を軽減することができ、冷間コイニングによる疲労強度の低下を抑制することができる。これにより、冷間コイニング後に行われるショットピーニング処理を省略することが可能となり、コストの削減を図ることができる。 As described above, according to the present embodiment, the shape of the end portion 11 that is pressed by the column portion 6 in the cold coining mold 10 is a substantially arc shape that bulges to the column portion 6 side. Compared with the case where it does, the level | step difference which arises in the edge part of a coining area | region can be reduced, and the fall of the fatigue strength by cold coining can be suppressed. Thereby, the shot peening process performed after cold coining can be omitted, and the cost can be reduced.

また、端部１１の曲率半径を｛Ｂ_max／２＋Ａ²／（８・Ｂ_max）｝以下の範囲で設定することとするので、押し込み量のバラツキの中で最大押し込み量Ｂ_maxが発生した場合に、コイニング領域の両端に鋭利な段差が形成されることを回避することができ、鋭利な段差による疲労強度の低下を回避することができる。 In addition, since the radius of curvature of the end portion 11 is set within a range of {B _max / 2 + A ² / (8 · B _max )} or less, when the maximum push amount B _max occurs in the push amount variation In addition, it is possible to avoid the formation of sharp steps at both ends of the coining region, and it is possible to avoid a decrease in fatigue strength due to the sharp steps.

さらに、端部１１の曲率半径を｛Ｂ_min／２＋Ｌ_min ²／（８・Ｂ_min）｝以上の範囲で設定することとするので、押し込み量のバラツキの中で最小押し込み量Ｂ_minが発生した場合に、コイニング幅ＬがＬ_minより小さくなることを回避することができ、鍛造粗材の形状矯正が不十分になってしまうことを回避することができる。 Furthermore, since the radius of curvature of the end portion 11 is set in a range of {B _min / 2 + L _min ² / (8 · B _min )} or more, the minimum indentation amount B _min occurs among the indentation amounts. In this case, it is possible to avoid the coining width L from becoming smaller than L _min , and to prevent the shape correction of the forged coarse material from becoming insufficient.

ここで、コイニング領域の端部に生じる段差を軽減する観点から、端部１１の曲率半径は、大きい方が好ましく、｛Ｂ_max／２＋Ａ²／（８・Ｂ_max）｝に等しいことが特に好ましい。端部１１の曲率半径が｛Ｂ_max／２＋Ａ²／（８・Ｂ_max）｝より若干小さい態様も、好ましい態様であると言える。 Here, from the viewpoint of reducing the step generated at the end of the coining region, the radius of curvature of the end 11 is preferably larger and particularly preferably equal to {B _max / 2 + A ² / (8 · B _max )}. . An aspect in which the radius of curvature of the end portion 11 is slightly smaller than {B _max / 2 + A ² / (8 · B _max )} is also a preferable aspect.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明が上記の実施の形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、上記の実施の形態では、大小端部およびコラム部に冷間コイニングを施すこととしたが、本発明は、コラム部の強化などのため、コラム部のみに冷間コイニングを施す場合にも適用可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to said embodiment. For example, in the above embodiment, the cold coining is applied to the large and small end portions and the column portion, but the present invention is also applicable to the case where the cold coining is applied only to the column portion for the purpose of strengthening the column portion. Applicable.

以下、本発明に係るコンロッドの製造方法の実施例を説明する。 Embodiments of the method for manufacturing a connecting rod according to the present invention will be described below.

（実施例１）
次の製造工程により３種類のコンロッドを作成した。すなわち、ＪＩＳＧ４０５１に規定されるＳ５５Ｃを素材鋼とし、この素材鋼を約１２００℃に加熱して、コンロッド形状に熱間鍛造し、バリ取りを施した。そして、放冷後、ショットブラストによって表面のスケールを除去し、コンロッド形状の鍛造粗材を得た。いずれの鍛造粗材についても、コラム平行部の長さＡを１００ｍｍとした。コラム部６の厚さについては、１２．０ｍｍのものを２個作成し、１０．４ｍｍのものを１個作成した。そして、得られた鍛造粗材に、３通りの条件で冷間コイニングを施し、さらに機械加工を施すことによって所定寸法のコンロッドに仕上げた。 Example 1
Three types of connecting rods were prepared by the following manufacturing process. That is, S55C defined in JIS G 4051 was used as a material steel, and this material steel was heated to about 1200 ° C., hot forged into a connecting rod shape, and deburred. After cooling, the surface scale was removed by shot blasting to obtain a connecting rod-shaped forged rough material. For any forged coarse material, the length A of the column parallel portion was set to 100 mm. Regarding the thickness of the column part 6, two 12.0 mm ones were prepared, and one 10.4 mm one was prepared. Then, the obtained forged rough material was subjected to cold coining under three conditions, and further machined to finish a connecting rod having a predetermined size.

上記の冷間コイニング工程では、コラム部６の厚さが１０．４ｍｍである鍛造粗材に対して、端部が直線状である冷間コイニング型（両角部の曲率半径：３ｍｍ）によりコラム部押し込み量０．２ｍｍを与え、比較例１のコンロッドを得た。また、コラム部６の厚さが１２．０ｍｍである鍛造粗材のうちの１個に対して、端部が直線状である冷間コイニング型（両角部の曲率半径：３ｍｍ）によりコラム部押し込み量１．０ｍｍを与え、比較例２のコンロッドを得た。さらに、コラム部６の厚さが１２．０ｍｍである鍛造粗材の残りの１個に対して、端部が円弧状である冷間コイニング型（端部の曲率半径：８００ｍｍ）によりコラム部押し込み量１．０ｍｍを与え、本発明例のコンロッドを得た。なお、いずれのコンロッドについても、冷間コイニング後のコラム部６の厚さは１０．０ｍｍであり、コイニング幅Ｌは８０ｍｍであった。 In the cold coining process described above, the column portion 6 is formed by a cold coining die (curvature radii of both corners: 3 mm) having straight ends with respect to the forged rough material having a thickness of the column portion 6 of 10.4 mm. A connecting rod of Comparative Example 1 was obtained by giving an indentation amount of 0.2 mm. Further, the column part 6 is pushed into one of the forged rough materials having a thickness of 12.0 mm by a cold coining die (curvature radius of both corners: 3 mm) having straight ends. An amount of 1.0 mm was given to obtain a connecting rod of Comparative Example 2. Further, the column part 6 is pushed into the remaining one of the forged rough material having the thickness of the column part 12.0 mm by a cold coining die (curvature radius of the end part: 800 mm) having an arcuate end part. An amount of 1.0 mm was given to obtain a connecting rod of the present invention. In any connecting rod, the thickness of the column portion 6 after cold coining was 10.0 mm, and the coining width L was 80 mm.

上記のとおりに得られた３種類のコンロッドを疲労試験機にかけ、それぞれのコンロッドの疲労強度（疲れ限度）を測定した。この結果を下の表１に示す。表１に示されるとおり、本発明例のコンロッドは、比較例１、２のコンロッドに比べて、疲労強度が高くなっている。すなわち、本実施例により、冷間コイニング型のうちコラム部に押圧される端部の形状をコラム部側に膨出した円弧状とした場合、直線状とした場合に比べて、コンロッドの疲労強度が向上することが確認された。

Three types of connecting rods obtained as described above were subjected to a fatigue testing machine, and the fatigue strength (fatigue limit) of each connecting rod was measured. The results are shown in Table 1 below. As shown in Table 1, the connecting rods of the examples of the present invention have higher fatigue strength than the connecting rods of Comparative Examples 1 and 2. That is, according to the present embodiment, when the shape of the end pressed against the column part in the cold coining mold is an arc shape bulging toward the column part side, the fatigue strength of the connecting rod is compared to the case of a straight line shape. Has been confirmed to improve.

（実施例２）
素材鋼（Ｓ５５Ｃ）に対し、上記実施例１と同様に、熱間鍛造、バリ取り、放冷、ショットブラストを順に施し、９個のコンロッド形状の鍛造粗材を得た。ここでは、いずれの鍛造粗材についても、コラム平行部の長さＡを１００ｍｍとし、コラム部６の厚さを１１．８ｍｍとした。そして、下の表２に示される９通りの条件で、得られた鍛造粗材に、冷間コイニングおよびショットピーニングを施し、さらに機械加工を施すことによって所定寸法のコンロッドに仕上げた。上記の冷間コイニング工程において、コラム部押し込み量は、いずれも０．９ｍｍであった。また、端部が円弧状である冷間コイニング型は、いずれも端部の幅（円弧の弦の幅）が１００ｍｍであった。 (Example 2)
In the same manner as in Example 1 above, hot forging, deburring, cooling, and shot blasting were sequentially performed on the material steel (S55C) to obtain nine connecting rod-shaped forged rough materials. Here, for any of the forged rough materials, the length A of the column parallel portion was 100 mm, and the thickness of the column portion 6 was 11.8 mm. Then, under the nine conditions shown in Table 2 below, the obtained forged coarse material was subjected to cold coining and shot peening, and further machined to finish a connecting rod of a predetermined size. In the cold coining process described above, the amount of pushing in the column part was 0.9 mm in all cases. Moreover, the cold coining type | mold whose edge part is circular arc shape had the width | variety of an edge part (width | variety of a circular-arc chord) in all 100 mm.

ＮＯ．１〜３のコンロッドには、コイニング領域の両端に大きな段差が生じていた。これは、冷間コイニング型の角部の曲率半径が３ｍｍであり、小さいからである。また、ＮＯ．８、９のコンロッドには、コイニング領域の両端に鋭利な段差が生じていた。これは、端部の高さ（円弧の高さ）が、０．８３ｍｍであり、コラム部押し込み量０．９ｍｍより小さいためである。 NO. The connecting rods 1 to 3 had large steps at both ends of the coining region. This is because the corner radius of the cold coining type has a small radius of curvature of 3 mm. In addition, NO. The connecting rods 8 and 9 had sharp steps at both ends of the coining region. This is because the height of the end portion (arc height) is 0.83 mm, which is smaller than the column portion pushing amount 0.9 mm.

上記のとおりに得られた９種類のコンロッドについて、最大残留応力および疲労強度を測定した。この結果を表２に示す。表２において、ＮＯ．１のコンロッドは、疲労試験時に振動が大きく、疲労強度を測定することができなかった。これは、コイニング幅Ｌ（１２ｍｍ）が狭すぎたため、曲がり矯正が不十分だったからである。ＮＯ．２、３のコンロッドは、疲労試験においてコイニング端が破損し、ＮＯ．４〜７のコンロッドと比較して疲労強度が低い結果となった。すなわち、本実施例により、冷間コイニング型のうちコラム部に押圧される端部の形状をコラム部側に膨出した円弧状とした場合、直線状とした場合に比べて、コンロッドの疲労強度が向上することが確認された。 The nine types of connecting rods obtained as described above were measured for maximum residual stress and fatigue strength. The results are shown in Table 2. In Table 2, NO. The connecting rod 1 had large vibration during the fatigue test, and the fatigue strength could not be measured. This is because the coining width L (12 mm) is too narrow, and the bending correction is insufficient. NO. The connecting rods 2 and 3 were damaged at the coining end in the fatigue test. The fatigue strength was lower than that of the 4-7 connecting rods. That is, according to the present embodiment, when the shape of the end pressed against the column part in the cold coining mold is an arc shape bulging toward the column part side, the fatigue strength of the connecting rod is compared to the case of a straight line shape. Has been confirmed to improve.

また、ＮＯ．８、９のコンロッドは、疲労試験においてコイニング端が破損し、ＮＯ．４〜７のコンロッドと比較して疲労強度が低い結果となった。すなわち、本実施例により、冷間コイニング型の端部の曲率半径が大き過ぎると、コイニング領域の両端に鋭利な段差が生じてしまい、疲労強度が低下してしまうことが確認された。

In addition, NO. In the connecting rods Nos. 8 and 9, the coining end was damaged in the fatigue test, and NO. The fatigue strength was lower than that of the 4-7 connecting rods. That is, according to this example, it was confirmed that if the radius of curvature of the end portion of the cold coining type is too large, sharp steps are formed at both ends of the coining region, and the fatigue strength is reduced.

（実施例３）
次の製造工程により５種類のコンロッドを作成した。すなわち、素材鋼（Ｓ５５Ｃ）に対し、上記実施例１と同様に、熱間鍛造、バリ取り、放冷、ショットブラストを順に施し、５個のコンロッド形状の鍛造粗材を得た。ここでは、いずれの鍛造粗材についても、コラム平行部の長さＡを１００ｍｍとした。鍛造粗材のコラム部６の厚さについては、１２．０ｍｍのものを３個作成し、１０．４ｍｍのものを２個作成した。そして、得られた鍛造粗材に対して冷間コイニングを施し、さらに機械加工を施すことによって所定寸法のコンロッドに仕上げた。 Example 3
Five types of connecting rods were prepared by the following manufacturing process. That is, hot forging, deburring, cooling, and shot blasting were sequentially performed on the material steel (S55C) in the same manner as in Example 1 to obtain five connecting rod-shaped forged rough materials. Here, the length A of the column parallel portion was set to 100 mm for any forged rough material. About the thickness of the column part 6 of a forging rough material, three 12.0mm things were created and two 10.4mm things were created. And the cold forning was given with respect to the obtained forged rough material, and it finished to the connecting rod of a predetermined dimension by giving further machining.

冷間コイニング工程では、コラム部６の厚さが１２．０ｍｍである３個の鍛造粗材ついて、端部が円弧状である３種類の冷間コイニング型（端部の曲率半径：１８、３６、１５０ｍｍ）により、コラム部押し込み量１．０ｍｍを与え、３種類のコンロッド（コイニング幅：１２、１７、３５ｍｍ）を得た。また、コラム部６の厚さが１０．４ｍｍである２個の鍛造粗材について、端部が円弧状である２種類の冷間コイニング型（端部の曲率半径：９０、１８０ｍｍ）により、コラム部押し込み量０．２ｍｍを与え、２種類のコンロッド（コイニング幅：１２、１７ｍｍ）を得た。 In the cold coining process, three kinds of cold coining dies (end radius of curvature: 18, 36) having three arc forged ends for three forged coarse materials having a column portion 6 having a thickness of 12.0 mm. 150 mm), the column part push-in amount was 1.0 mm, and three types of connecting rods (coining width: 12, 17, 35 mm) were obtained. Further, for two forged rough materials having a thickness of the column portion 6 of 10.4 mm, the column is formed by two types of cold coining dies (end radius of curvature: 90, 180 mm) having an arcuate end portion. A part pushing amount of 0.2 mm was given to obtain two types of connecting rods (coining width: 12, 17 mm).

上記のとおりに得られた５種類のコンロッドを疲労試験機にかけ、振動の有無を判断した。この結果を下の表３に示す。表３に示されるとおり、コイニング幅が１２ｍｍである場合には、振動が発生した。これは、コイニングによる曲がり矯正が不十分だからである。一方、コイニング幅が１７ｍｍ以上である場合には、振動は発生しなかった。すなわち、本実施例により、コイニング幅が小さ過ぎると、曲がり矯正が不十分となってしまうことが確認された。また、鍛造粗材の形状矯正に最低限必要なコイニング幅Ｌ_minは、｛（１２／１００）・Ａ｝＜Ｌ_min≦｛（１７／１００）・Ａ｝の範囲内であり、略（Ａ／６）であることが確認された。したがって、冷間コイニング型の端部の曲率半径Ｒは、下記式（２）の範囲で設定されることが好ましい
Ｂ_min／２＋（０．１７・Ａ）²／（８・Ｂ_min）≦Ｒ≦Ｂ_max／２＋Ａ²／（８・Ｂ_max）…（２） Five types of connecting rods obtained as described above were subjected to a fatigue tester to determine the presence or absence of vibration. The results are shown in Table 3 below. As shown in Table 3, vibration occurred when the coining width was 12 mm. This is because bending correction by coining is insufficient. On the other hand, no vibration occurred when the coining width was 17 mm or more. That is, according to this example, it was confirmed that when the coining width is too small, the bending correction becomes insufficient. Further, the coining width L _min necessary for correcting the shape of the rough forged material is within the range of {(12/100) · A} <L _min ≦ {(17/100) · A}, and is approximately (A / 6). Accordingly, the radius of curvature R of the end of the cold coining mold is preferably set within the range of the following formula (2): B _min /2+(0.17·A) ² / (8 · B _min ) ≦ R ≦ B _max / 2 + A ² / (8 · B _max ) (2)

実施の形態に係るコンロッドの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the connecting rod which concerns on embodiment. 実施の形態に係るコンロッドの製造方法の手順を示す工程図である。It is process drawing which shows the procedure of the manufacturing method of the connecting rod which concerns on embodiment. 冷間コイニング工程の様子を示す概略側面図である。It is a schematic side view which shows the mode of a cold coining process. 比較例に係る冷間コイニング型の形状と、この冷間コイニング型によってコイニングされたコンロッドの形状とを示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the shape of the cold coining type | mold which concerns on a comparative example, and the shape of the connecting rod coined by this cold coining type | mold. 実施の形態に係る冷間コイニング型の形状と、この冷間コイニング型によってコイニングされたコンロッドの形状とを示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the shape of the cold coining type | mold which concerns on embodiment, and the shape of the connecting rod coined by this cold coining type | mold. 冷間コイニング型の端部の曲率半径を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the curvature radius of the edge part of a cold coining type | mold.

Explanation of symbols

１コンロッド、２小端部、２ａ小端孔、３大端部、３ａ大端孔、４コンロッド本体、５キャップ、６コラム部、１０冷間コイニング型、１１端部。 1 connecting rod, 2 small end portion, 2a small end hole, 3 large end portion, 3a large end hole, 4 connecting rod body, 5 cap, 6 column portion, 10 cold coining type, 11 end portion.

Claims

A connecting rod manufacturing method in which a large end and a small end are connected by a column part,
Forging rough material formed by hot forging raw steel into a connecting rod shape, and having a step of cold coining by pressing a cold coining die,
When viewed from the longitudinal side surface of the connecting rod, the end of the cold coining die that is pressed against the column portion is substantially arc-shaped and bulged toward the column portion side.
The manufacturing method of the connecting rod characterized by the above-mentioned.

It is a manufacturing method of the connecting rod of Claim 1, Comprising:
The length of the substantially parallel portion sandwiched between the boundaries of the large and small end portions of the column portion is A, and the range of the pushing amount B of the column portion in the cold coining is B _min ≦ B ≦ B _max. A connecting rod manufacturing method, wherein a radius of curvature R of the end portion is in the range of the following formula (1), where L _min is a coining width necessary for shape correction of the forged rough material.
B _min / 2 + L _min ² / (8 · B _min ) ≦ R ≦ B _max / 2 + A ² / (8 · B _max ) (1)

It is a manufacturing method of the connecting rod of Claim 1, Comprising:
A length of a substantially parallel portion sandwiched between boundaries between the large and small end portions of the column portion is A, and a range of the pushing amount B of the column portion in the cold coining is B _min ≦ B ≦ B _max Then, the radius of curvature R of the end portion is in the range of the following formula (2).
B _min /2+(0.17·A) ² / (8 · B _min ) ≦ R ≦ B _max / 2 + A ² / (8 · B _max ) (2)

It is a manufacturing method of the connecting rod of any one of Claims 1-3,
A method for manufacturing a connecting rod, wherein an amount of pushing B of the column portion in the cold coining is 0.8 mm or more.