JP2006150473A - コネクティングロッド用クラッキング溝の加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コネクティングロッドの大端孔の内周面に対し、破断促進用として最適化された溝形状からなる一対のクラッキング溝を形成することにある。
【解決手段】最適なクラッキング溝を形成するために、大端孔の開口した部位より半径外方向に向かって略平行に延在する溝の幅寸法（Ｗ）が０．０５〜１ｍｍの範囲内に設定され、略平行に延在する部位から半径外方向に向かって互いに接近するように傾斜した一組のテーパ面間の傾斜角度（Ｓ）が２０〜４５°の範囲内となるように設定されると共に、前記大端孔からの溝深さ（Ｈ）が０．１〜２ｍｍの範囲内に設定され、且つ、前記一組のテーパ面に跨るように形成される円弧部の曲率半径（Ｒ）が０．４ｍｍ以下に設定される。
【選択図】図９

Description

本発明は、例えば、車両用のエンジンを構成するコネクティングロッドが一体成形された後、前記コネクティングロッドの大端孔の内周面に該コネクティングロッドをキャップ部とロッド部とに破断分離するためのクラッキング溝を形成するコネクティングロッド用クラッキング溝の加工方法に関する。

従来から、車両用のエンジンのクランクシャフトとピストンとをコネクティングロッド（以下、単にコンロッドという）を介して連結し、前記ピストンの上下運動をクランクシャフトの回転運動へと変換している。

このコンロッドは、その一端部側の大端部に形成される大端穴の内側面に軸受が装着され、前記クランクシャフトのジャーナルを軸支すると共に、他端部側の小端部に形成される小端穴には別個の軸受を介してピストンに挿通されるピストンピンが挿入される。

そして、一般的に、前記コンロッドは鍛造成形によって形成され、予めコンロッド本体である軸部とキャップ部とをそれぞれ別個に製造する方法と、前記コンロッドを一体的に製造した後に前記軸部と前記キャップ部とに分離するコンロッドのクラッキング製造方法が知られている。

例えば、一体に製造されたコンロッドを前記軸部とキャップ部とに分離する場合には、先ず大端部に形成される大端穴の内側面における軸部とキャップ部との境界になる位置に、一対の破断促進用の溝を対向するように形成している。この溝は、コンロッドの成形段階または成形後に加工用切削工具によるブローチ加工やレーザ加工によって所定深さに形成される。

このような加工装置では、治具の外周面に軸線方向に沿ってブローチ刃が形成され、前記治具をコンロッドの大端孔に挿入して該大端孔の内周面にブローチ刃を当接させながら変位させる。これにより、大端孔の内周面に軸線方向に沿ってブローチ溝を形成している（例えば、特許文献１参照）。

特許第３０１２５１０号公報

ところで、特許文献１に開示されたコンロッドの加工方法によって該コンロッドの大端孔にブローチ加工を行う場合には、その軸部とキャップ部とを均等且つ円滑に破断分離させるために、前記大端穴の内側面に形成される破断促進用の溝の位置及び深さ等が略均等であること、換言すると、前記大端穴に形成される一対の溝が、対称形状に形成されていることが要求されている。

前記破断促進用の溝をブローチ加工によって形成する際、ブローチ加工に用いられる治具のブローチ刃は、その断面形状が略Ｖ字状に形成されているため、前記治具によって形成される溝形状が略Ｖ字状となる。しかしながら、前記治具のブローチ刃では、破断促進用の溝をより一層鋭角な略Ｖ字状に形成することが困難であるため、前記破断促進用の溝によってコンロッドを軸部とキャップ部とに分離する際の衝撃荷重を大きくする必要があると共に、前記コンロッドを確実且つ均等に破断分離することが困難である。

また、スローアウェイチップ等を用いたチップ加工方法では、複数のチップによってコネクティングロッドの大端孔の内周面が断続的に切削されるため、前記複数のチップの切刃の頂部が摩耗し、溝入れでは溝角度を鋭角に加工することが困難でありクラッキング時の応力集中性が低いという問題がある。

さらに、レーザ加工によって破断促進用の溝を形成する場合には、その加工装置が大型化してしまうと共に、前記加工装置に要する設備コストが高騰してしまうという問題がある。

本発明は、前記の種々の問題等を考慮してなされたものであり、コネクティングロッドの大端孔の内周面に対し、破断促進用として最適化された溝形状からなる一対のクラッキング溝を形成することが可能なコネクティングロッド用クラッキング溝の加工方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、大端部と小端部を有し、一体成形されたコネクティングロッドを、キャップ部とロッド部とに破断分離するために前記大端部の大端孔における内周面の対向する位置に一対のクラッキング溝を形成するコネクティングロッド用クラッキング溝の加工方法において、
前記クラッキング溝は、前記大端孔の開口した部位より半径外方向に向かって略平行に延在する溝の幅寸法（Ｗ）が０．０５〜１ｍｍの範囲内に設定され、略平行に延在する部位から半径外方向に向かって互いに接近するように傾斜した一組のテーパ面間の傾斜角度（Ｓ）が２０〜４５°の範囲内となるように設定されると共に、前記大端孔からの溝深さ（Ｈ）が０．１〜２ｍｍの範囲内に設定されることを特徴とする。この場合、前記一組のテーパ面に跨るように形成される円弧部の曲率半径（Ｒ）が０．４ｍｍ以下に設定されるとよい。

本発明によれば、クラッキング溝における幅寸法（Ｗ）、一組のテーパ面間の傾斜角度（Ｓ）、溝深さ（Ｈ）、及び円弧部の曲率半径（Ｒ）を所定範囲内で設定することにより、最適な破断促進用のクラッキング溝が形成される。従って、本発明では、キャップ部とロッド部とに破断分割する際の破断荷重を小さくすることができ、しかも最適な部位から最適な破断面を有する破断を行うことができる。従って、後工程において破断分割されたキャップ部とロッド部との仮再結合を確実に遂行することができる。

また、本発明では、クラッキング溝の溝形状の制御を精度良く遂行することができ、容易に最適な破断促進用の溝形状を得ることができる。

さらに、本発明では、クラッキング溝における幅寸法（Ｗ）、溝深さ（Ｈ）、傾斜角度（Ｓ）及び円弧部の曲率半径（Ｒ）をそれぞれ所定範囲内に設定することにより、前記クラッキング溝を鋭角状としてコネクティングロッドを分離する際に前記クラッキング溝の先端部に応力を好適に集中させることが可能となるため、前記コネクティングロッドの破断起点を確実にコントロールすることができると共に、前記クラッキング溝を破断起点として高精度に破断分離させることができる。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、クラッキング溝における幅寸法（Ｗ）、一組のテーパ面間の傾斜角度（Ｓ）、溝深さ（Ｈ）、及び円弧部の曲率半径（Ｒ）を所定範囲内で設定して、最適な破断促進用のクラッキング溝を形成することにより、キャップ部とロッド部とに破断分割する際の破断荷重を小さくすることができ、しかも最適な部位から最適な破断面を有する破断を行うことができる。

また、前記クラッキング溝を鋭角状としてコネクティングロッドを分離する際に前記クラッキング溝の先端部に応力を好適に集中させることが可能となるため、前記コネクティングロッドの破断起点を確実にコントロールすることができる。

本発明に係るコネクティングロッド用クラッキング溝の加工方法について、これを実施する加工装置との関連において好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１〜図４において、参照符号１０は、コネクティングロッド用クラッキング溝の加工装置（以下、単に加工装置１０という）を示す。

この加工装置１０は、産業用の多関節型のロボット１２（例えば、数値制御マシン）の端部に図示しないボルト等を介して連結されるボディ１４と、前記ボディ１４に連結され、電気信号によって回転駆動する駆動部１６と、前記ボディ１４の下端部に連結され、コンロッド１８の大端孔２０の内周面にクラッキング溝２２（図５参照）を形成する溝加工部２４と、前記駆動部１６の回転駆動力を前記溝加工部２４へと伝達する駆動力伝達機構２６とからなる。

また、この加工装置１０の下方には、コンロッド１８が載置される載置台２８が配設されている。

そして、前記ロボット１２の動作によって、前記ロボット１２に一体的に連結された加工装置１０がＸＹＺの３軸を含む任意の位置に移動可能であって、且つ任意の向きに設定可能である。

ボディ１４の略中央部には、図２〜図４に示されるように、その内部に配設される駆動プーリ７２（後述する）と対峙する位置に開口部３０が形成されている。この略円形状に形成される開口部３０は、前記駆動プーリ７２の直径より大きく形成されているため、前記駆動プーリ７２を開口部３０を介して外部に取り出すことができる。

そして、ボディ１４の下面には、前記溝加工部２４を回転自在に保持する支持部３２（図４参照）が突出するように設けられている。

溝加工部２４は、図３及び図４に示されるように、前記支持部３２に回転自在に保持されるスピンドル３４と、前記スピンドル３４に挿通されて該スピンドル３４と一体的に回転駆動するメタルソー３６と、前記メタルソー３６をスピンドル３４に挟持するためのスペーサ３８とからなる。

このスピンドル３４は、図４に示されるように、支持部３２の内部に配設される第１及び第２軸受４０、４２によって回転自在に保持される軸部４４と、前記軸部４４より半径外方向に拡径したフランジ部４６と、前記フランジ部４６より縮径し、前記メタルソー３６が保持される保持部４８とからなる。

なお、軸部４４の端部には、駆動力伝達機構２６の後述する従動プーリ７４が支持ボルト５０を介して一体的に連結されている。

前記フランジ部４６には、図３に示されるように、断面略矩形状のキー部５２が装着溝を介して装着されている。このキー部５２は、前記フランジ部４６の端面より保持部４８側に所定長だけ突出すると共に、保持部４８の外周面より半径外方向に突出するように設けられている。

一方、メタルソー３６は、例えば、金属製材料により薄肉のプレート状に形成され、前記メタルソー３６の外周には、波状からなる複数の刃部５４が等間隔離間して連続的に設けられている。また、このフライス３６には、刃部５４が周縁部に沿って略等角度毎に形成された等角フライスを採用すると最適である。なお、前記メタルソー３６に代替して、図示しないフライスカッタを用いてもよい。

また、メタルソー３６における刃部５４の断面形状は、図５及び図９に示されるように、半径外方向に向かって先細りとなる鋭角状に形成されると共に、その先端には所定半径からなる円弧状のＲ部５６が形成されている（図９参照）。このように、クラッキング溝２２を加工するための溝加工部２４にメタルソー３６を採用することにより、前記Ｒ部５６の曲率半径を小さくすることが可能となる。

さらに、メタルソー３６の外周径は、スピンドル３４のフランジ部４６及びスペーサ３８の外周径より大きく形成されると共に、図２に示されるように、前記メタルソー３６の外周径Ａは、コンロッド１８の大端孔２０の直径Ｂより小さくなるように形成されている（Ａ＜Ｂ）。

メタルソー３６の略中央部には、図３に示されるように、スピンドル３４の保持部４８に挿通される挿通孔５８が形成され、前記挿通孔５８は、円柱状に形成された保持部４８に挿通される円形状の孔部６０と、前記孔部６０より半径外方向に断面略矩形状で窪んだキー溝部６２とから構成されている。すなわち、スピンドル３４の保持部４８にメタルソー３６を挿通させた際に、孔部６０が保持部４８の外周面に沿って挿通されると共に、前記保持部４８の外周面より突出したキー部５２にキー溝部６２が挿通される。

これにより、スピンドル３４が回転駆動した際において、該スピンドル３４のキー部５２とメタルソー３６のキー溝部６２とが係合されているため、前記スピンドル３４とメタルソー３６との相対的な回転変位が規制される。換言すると、スピンドル３４のキー部５２にメタルソー３６のキー溝部６２が係合することにより、前記キー部５２がスピンドル３４に対するメタルソー３６の回り止めとして機能し、前記スピンドル３４が回転駆動した際にメタルソー３６が一体的に回転駆動する。

そして、このようにスピンドル３４の保持部４８にメタルソー３６が挿通された後、前記保持部４８に円盤状のスペーサ３８が挿通される。このスペーサ３８は、略中央部に形成される孔部３８ａを介してスピンドル３４の保持部４８に挿通されている。

また、保持部４８の端面には、前記フランジ部４６より離間する方向に突出した締結部６４が設けられ、外周面にねじが刻設された締結部６４には、ワッシャ６５を介して締付ナット６６が螺合されている。すなわち、締付ナット６６を螺合させて該締付ナット６６をスペーサ３８側に向かって変位させることにより、前記締付ナット６６の端面によってワッシャ６５を介してスペーサ３８がメタルソー３６側に押圧され、該メタルソー３６がスペーサ３８とスピンドル３４のフランジ部４６との間に挟持された状態で固定される。これにより、メタルソー３６及びスペーサ３８がスピンドル３４に対して一体的に固定された状態となり、前記スピンドル３４の回転駆動作用下に一体的に回転する。

駆動部１６は、ボディ１４の略中央部に連結される回転駆動源６８（例えば、モータ）からなり、図示しない電源から供給される電気信号によって駆動軸７０が反時計回り（矢印Ｃ１方向）に回転駆動する。

前記回転駆動源６８は、図４に示されるように、ボディ１４の開口部３０に臨む側面に連結され、前記駆動軸７０が、ボディ１４の内部へと挿入されている。

駆動力伝達機構２６は、前記回転駆動源６８の駆動軸７０に装着される駆動プーリ７２と、溝加工部２４と一体的に連結される従動プーリ（第２プーリ）７４と、前記駆動プーリ７２と従動プーリ７４との間に懸架される駆動力伝達ベルト７６とからなる。

駆動プーリ７２は、ボディ１４の内部において連結ナット７８を介して駆動軸７０に一体的に装着され、前記回転駆動源６８の駆動作用下に一体的に回転する。一方、従動プーリ７４は、支持部３２の側方に設けられ、該支持部３２に保持されているスピンドル３４の軸部４４に連結されている。

駆動力伝達ベルト７６は、図２に示されるように、駆動プーリ７２と従動プーリ７４との間に懸架され、ボディ１４の内部を挿通するように配設されている。

また、駆動力伝達ベルト７６の内周面には、所定間隔離間する複数の平行歯８０が形成され、この平行歯８０が駆動プーリ７２及び従動プーリ７４に噛み合うことにより、駆動力伝達ベルト７６が周回する。そして、回転駆動源６８における駆動軸７０の回転駆動作用下に駆動プーリ７２の駆動力が駆動力伝達ベルト７６を介して従動プーリ７４へと伝達され、前記従動プーリ７４と一体的に溝加工部２４が回転する。

加工装置１０の下方に配設される載置台２８は、図示しない床面等に設置され、その上面が略水平に形成されている。この上面には、コンロッド１８がその軸線Ｄ（図２参照）と前記上面とが略平行となるように載置され、略中央部が固定部材８２（図１参照）を介して一体的に固定されている。

コンロッド１８は、図１０Ａに示されるように、一端部側に幅広に形成される大端部８４と、他端部側に幅狭に形成される小端部８６とからなり、前記大端部８４には図示しないクランクシャフトのジャーナルが挿通される大端孔２０が形成されている。

なお、上述した駆動力伝達機構２６は、駆動力伝達ベルト７６と、駆動プーリ７２及び従動プーリ７４から構成される場合に限定されるものではなく、回転駆動源６８の駆動軸７０に複数のギア歯を有する第１ギア（図示せず）を設け、反対に、スピンドル３４の端部に複数のギア歯を有する第２ギア（図示せず）を設けて、前記第１ギアと第２ギアとの間にチェーンを懸架して前記スピンドル３４を回転駆動させるようにしてもよい。

本発明の実施の形態に係るコネクティングロッド用クラッキング溝の加工方法を実施する加工装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、図１に示されるように、クラッキング溝２２が形成されるコンロッド１８が、載置台２８の上面に固定部材８２を介して固定され、前記コンロッド１８の上方に加工装置が待機した状態を初期位置として説明する。

図５に示されるように、コンロッド１８の大端孔２０の内周面においてコンロッド１８の軸線Ｄと略直交し、且つ、大端孔２０の中心を通る基線Ｅと交差する位置にそれぞれ形成される一対のクラッキング溝２２である第１溝８８及び第２溝９０を形成する。

先ず、コンロッド１８の小端部８６を載置台２８の上面において下方側、大端部８４を上方側とし、前記コンロッド１８の軸線Ｄに対して左側となる大端孔２０の内周面に第１溝８８を形成する際には、前記コンロッド１８の上方に待機した加工装置１０を、ロボット１２の制御作用下に溝加工部２４がコンロッド１８の大端孔２０の上方に位置するように移動させる。そして、溝加工部２４の中心がコンロッド１８の軸線Ｄより左側にオフセットし、且つ溝加工部２４のメタルソー３６の外周面が、大端孔２０の内周径より半径外方向に所定のオーバーラップ量Ｆ１だけオーバーラップするように移動させる（図５参照）。

換言すると、前記コンロッド１８の大端孔２０に対して半径外方向にオーバーラップさせたオーバーラップ量Ｆ１が、溝加工部２４のメタルソー３６によって形成される第１溝８８の深さＨ１（図７参照）となる（Ｆ１＝Ｈ１）。

次に、図２に示されるように、加工装置１０がコンロッド１８の大端孔２０の上方に位置決めされた状態で、図示しない電源より回転駆動源６８へ電気信号を供給し、前記回転駆動源６８の駆動軸７０が反時計回り（矢印Ｃ１方向）に回転することにより、駆動プーリ７２が反時計回りに一体的に回転する。そして、前記駆動プーリ７２の回転作用下に駆動力伝達ベルト７６を介して従動プーリ７４が反時計回り（矢印Ｃ２方向）に回転し、前記駆動プーリ７２と従動プーリ７４とが、同一方向且つ同一回転数で回転している状態となる。

そのため、前記従動プーリ７４と一体的に連結された溝加工部２４が支持ボルト５０を中心として反時計回り（矢印Ｃ２方向）に回転する。

次に、この溝加工部２４が回転した状態で、ロボット１２を介して加工装置１０を鉛直下方向（矢印Ｘ１方向）へと変位させる。

そして、加工装置１０を徐々に鉛直下方向（矢印Ｘ１方向）へと変位させることにより溝加工部２４が大端孔２０の内部へと徐々に挿入される。その際、溝加工部２４のメタルソー３６の外周径が、コンロッド１８の大端孔２０の内周面に対して半径外方向にオーバーラップしているため、前記溝加工部２４の回転作用下にメタルソー３６が大端孔２０の内周面に接触して切削しながら下方へと変位する。詳細には、前記メタルソー３６の外周部位が前記大端部８４の内周面を削りながら下方に向かって徐々に変位する（図７参照）。

そのため、前記メタルソー３６が回転しながら前記載置台２８の上面に対して略鉛直下方向（矢印Ｘ１方向）に変位し、コンロッド１８の大端孔２０の内周面に略均一の深さを有する第１溝８８が形成される。この第１溝８８は、一対のクラッキング溝２２の一方として機能し、コンロッド１８の軸線Ｄと略直交する方向に一直線状に形成され、その溝形状は鋭角状の断面形状からなるメタルソー３６の刃部５４によって断面略Ｖ字状に形成されている（図９参照）。

次に、コンロッド１８の大端孔２０の内周面に第１溝８８を形成した後、前記溝加工部２４が大端孔２０及び載置台２８の略中央部に形成される逃げ孔９２の内部を挿通してコンロッド１８の下方に位置した状態となる（図７参照）。なお、前記逃げ孔９２は、その直径が大端孔２０の直径より大きく形成されているため、前記溝加工部２４が逃げ孔９２の内部に挿通された際にメタルソー３６が接触することがない。

また、この場合においても前記溝加工部２４は、回転駆動源６８の駆動作用下に反時計回り（矢印Ｃ２方向）に回転している状態にある。

次に、第１溝８８が形成されたコンロッド１８の大端孔２０に、該コンロッド１８の軸線Ｄ（図５参照）に対して第１溝８８と対称となる位置に第２溝９０を形成する。

その場合、先ず、図７に示されるように、コンロッド１８の下方に変位した加工装置１０を、ロボット１２の制御作用下に溝加工部２４のメタルソー３６が前記大端孔２０における第１溝８８と対向する右側面側に向かって略水平方向（矢印Ｙ方向）に移動させる。そして、前記メタルソー３６の外周面が、前記大端孔２０の内周面における第１溝８８と対向する右側面と所定のオーバーラップ量Ｆ２（図８参照）だけ半径外方向にオーバーラップする位置まで移動させる。

換言すると、前記コンロッド１８の大端孔２０に対して半径外方向にオーバーラップさせた前記オーバーラップ量Ｆ２が、メタルソー３６によって形成される第２溝９０の深さＨ２（図８及び図９参照）となる。すなわち、前記オーバーラップ量Ｆ２を、第１溝８８を形成する際における大端孔２０の左側面とメタルソー３６とのオーバーラップ量Ｆ１と略均一の値（Ｆ１＝Ｆ２）とする。その結果、大端孔２０における第１溝８８と第２溝９０の深さを略均一（Ｈ１＝Ｈ２）とすることができる。

また、前記加工装置１０では、図７に示されるように、第１溝８８を形成してコンロッド１８の下方へと変位した後、前記加工装置１０を略水平方向（矢印Ｙ方向）にのみ移動させている。換言すると、前記溝加工部２４が大端孔２０における基線Ｅ（図５参照）に沿って変位しているため、コンロッド１８の軸線Ｄに対して前記第１溝８８と対向する位置に加工装置１０が移動した状態にある。

次に、上記のように加工装置１０がコンロッド１８の大端孔２０の下方に位置決めされた状態で、ロボット１２の制御作用下に加工装置１０を徐々に鉛直上方向（矢印Ｘ２方向）へと変位させることにより、溝加工部２４が大端孔２０の下方より内部へと徐々に挿入される。そして、前記溝加工部２４の回転作用下にメタルソー３６が大端孔２０の内周面に接触して切削しながら上方へと変位する。詳細には、前記メタルソー３６の外周部位が、前記大端部８４の内周面を削りながら上方に向かって徐々に変位する（図８参照）。

そのため、前記メタルソー３６が回転しながら略鉛直上方向（矢印Ｘ２方向）に変位し、コンロッド１８の大端孔２０の内周面に第１溝８８と略均一の深さを有する第２溝９０が形成される。

この第２溝９０は、図５に示されるように、大端孔２０の内周面において前記第１溝８８とコンロッド１８の軸線Ｄに対して対称となる位置に形成されると共に、前記第１溝８８と略均一の深さ（Ｈ１＝Ｈ２）に形成される（図８参照）。また、第２溝９０は、一対のクラッキング溝２２の他方として機能し、コンロッド１８の軸線Ｄと略直交する方向に一直線状に形成され、その溝形状は鋭角状の断面形状からなるメタルソー３６の刃部５４によって断面略Ｖ字状に形成されている（図９参照）。

詳細には、図９に示されるように、クラッキング溝２２の溝形状は、大端孔２０の内周面に沿って開口した部位から大端孔２０の半径外方向に向かって略平行に所定長だけ延在する一組の直線部９３と、前記直線部９３に連続し互いに接近する方向に所定角度傾斜する一組のテーパ面９４ａ、９４ｂと、前記テーパ面９４ａ、９４ｂが交差した部位を接続するように形成される円弧部９６とからなる。前記一組のテーパ面９４ａ、９４ｂは、クラッキング溝２２の中心線に対してそれぞれ略同一角度となるように形成されている。なお、図１４に示されるように、前記直線部９３を有することなく、大端孔２０の内周面に沿って開口した部位から大端孔２０の半径外方向に向かって互いに接近する方向に所定角度傾斜する一組のテーパ面９４ａ、９４ｂを直接形成するようにしてもよい。

換言すると、上述したクラッキング溝２２の溝形状は、該クラッキング溝２２の開口した部位の幅寸法Ｗ（図９参照）がメタルソー３６における刃部５４の厚さ寸法に基づいた形状に形成される共に、前記円弧部９６の曲率半径Ｒ（図９参照）が刃部５４のＲ部５６の曲率半径に基づいて形成されている。

前記クラッキング溝２２の溝形状として直線部９３を形成することにより、溝の深さ大きく設定することができると共に、切削抵抗を抑制することができ、さらに、クラッキング時に応力を集中させることができる。

最後に、溝加工部２４が大端孔２０の内部を下方から上方へと挿通した後、再びコンロッド１８の上方に位置した初期位置状態となる（図２参照）。その結果、載置台２８の上面に固定されたコンロッド１８の大端孔２０の内周面に、第１溝８８及び第２溝９０からなるクラッキング溝２２が、コンロッド１８の軸線Ｄに対してその位置及び深さ等が略均一の対称形状に形成される。

このように形成された最適な破断促進用のクラッキング溝２２では、図９に示されるように、大端孔２０の内周面に沿って開口した部位の幅寸法Ｗを０．０５〜１ｍｍの範囲内（０．０５≦Ｗ≦１）となるように形成し、前記開口した部位から円弧部９６までとなる溝深さＨ１、Ｈ２が、０．１〜２ｍｍの範囲内（０．１≦Ｈ１、Ｈ２≦２）となるように形成するとよい。

なお、前記幅寸法Ｗを、１ｍｍ超過（Ｗ＞１）とした場合には、前記クラッキング溝２２に対してコンロッド１８を分離する際に必要とされる十分な応力を集中させることができず、前記クラッキング溝２２を起点としたコンロッド１８の破断分離性が劣化する。また、反対に、前記幅寸法Ｗを０．０５ｍｍ未満（Ｗ＜０．０５）とした場合には、前記クラッキング溝２２の内部に大端孔２０の内周面を加工した際のバリ等が進入した際に除去することが困難である。

一方、前記溝深さＨ１、Ｈ２を０．１ｍｍ未満（Ｈ１、Ｈ２＜０．１）とした場合には、コンロッド１８を破断分離した際の破断面の面粗度が大きく（粗く）なってしまうため、破断分離されたロッド部２０ａとキャップ部２０ｂとを再び一体的に結合することが困難となる。また、コンロッド１８の機能上の制約より前記溝深さＨ１、Ｈ２を２ｍｍ超過（Ｈ１、Ｈ２＞２）とすることはできない。

さらに、一方のテーパ面９４ａと他方のテーパ面９４ｂとからなる傾斜角度Ｓを２０〜４５°の範囲内（２０°≦Ｓ≦４５°）となるように形成し、前記円弧部９６の曲率半径Ｒを０．４ｍｍ以下（Ｒ≦０．４）となるように形成するとよい。

すなわち、図１１Ａに示される一組のテーパ面９４ａ、９４ｂ間の傾斜角度Ｓを変化させることに伴って、コンロッド１８をクラッキング溝２２を起点として分離させる際の破断分離性が変化する。詳細には、前記傾斜角度Ｓが６０°超過（Ｓ＞６０）である場合には、断面略Ｖ字状となるクラッキング溝２２を起点としたコンロッド１８の破断分離性が劣化して不適となり（図１１Ａ中、×印参照）、前記傾斜角度Ｓを６０°以下（Ｓ≦６０）とすることにより、クラッキング溝２２の先端部を鋭角状としてコンロッド１８を破断分離させる際に応力を集中させることができるため、前記コンロッド１８の破断分離性が良好となる（図１１Ａ中、△印参照）。そして、さらに、前記傾斜角度Ｓを５０°以下（Ｓ≦５０）とすることにより、コンロッド１８の破断分離性が最適（図１１Ａ中、○印参照）となる。なお、前記傾斜角度Ｓが２０°未満（Ｓ＜２０）、例えば、傾斜角度Ｓが１０°では切削工具の製造上の問題があって、破断分離性を不適としている。

また、図１１Ｂに示されるクラッキング溝２２における円弧部９６の曲率半径Ｒを変化させることに伴って、クラッキング溝２２を起点としてコンロッド１８を分離させる際の破断分離性が変化する。詳細には、前記曲率半径Ｒを０．４ｍｍ超過（Ｒ＞０．４）とした場合には、クラッキング溝２２の先端部に形成される円弧部９６が大きくなるためコンロッド１８を分離する際に該円弧部９６に十分な応力を集中させることができず、前記クラッキング溝２２を起点としたコンロッド１８の破断分離性が劣化して不適となる（図１１Ｂ中、×印参照）。一方、前記円弧部９６の曲率半径Ｒを０．４ｍｍ以下（Ｒ≦０．４）とすることにより、前記クラッキング溝２２の先端部に鋭角状にすることができるため、前記コンロッド１８の破断分離性が良好となる（図１１Ｂ中、△印参照）。さらに、前記曲率半径Ｒを０．４ｍｍ未満（Ｒ＜０．４）とすることにより、コンロッド１８の破断分離性を最適（図１１Ａ中、○印参照）とすることができる。

このように、大端孔２０の開口した部位より半径外方向に向かって略平行に延在する溝の幅寸法Ｗが０．０５〜１ｍｍの範囲内に設定され、略平行に延在する部位から半径外方向に向かって互いに接近するように傾斜した一組のテーパ面間の傾斜角度Ｓが２０〜４５°の範囲内となるように設定されると共に、前記大端孔２０からの溝深さＨ１、Ｈ２が０．１〜２ｍｍの範囲内に設定され、且つ、前記一組のテーパ面９４ａ、９４ｂに跨るように形成される円弧部９６の曲率半径Ｒが０．４ｍｍ以下に設定されることにより、最適な破断促進用のクラッキング溝２２を得ることができる。

以上のように、本実施の形態では、コンロッド１８の大端孔２０の内周面に第１溝８８及び第２溝９０を形成する溝加工部２４を、回転駆動源６８の回転作用下に駆動力伝達ベルト７６を介して回転させる。そして、前記溝加工部２４のメタルソー３６をコンロッド１８の大端孔２０の内周面に挿入し、前記メタルソー３６の刃部５４によって前記内周面に最適な破断促進用の断面略Ｖ字状のクラッキング溝２２となる一対の第１溝８８及び第２溝９０を形成することができる。

そのため、例えば、第１溝８８及び第２溝９０が形成されたコンロッド１８の大端孔２０に図示しない破断分離用の治具等を挿入し、前記大端孔２０の内周面に半径外方向に向かって加圧することにより、前記コンロッド１８を第１溝８８及び第２溝９０を破断起点として確実にコントロールすることができると共に、ロッド部２０ａとキャップ部２０ｂとに確実且つ高精度に破断して分離することができる（図１０Ｂ参照）。その際、従来より小さな加圧力で前記破断分離用の治具によってコンロッド１８をクラッキング溝２２から確実且つ高精度に分離させることが可能となる。

また、加工装置１０を移動させるロボット１２に、例えば数値制御マシンを採用することにより、前記加工装置１０の移動位置をプログラミングして高精度に制御することができるため、前記大端孔２０における第１溝８８及び第２溝９０の位置及び深さ等を簡便且つ高精度に設定して形成することができる。その結果、大端孔２０においてコンロッド１８の軸線Ｄに対して第１溝８８と第２溝９０とを対称位置及び略均一の深さに形成することができる。

さらに、大端孔２０にクラッキング溝２２を形成するために溝加工部２４にメタルソー３６を設けている。このように溝加工部２４にメタルソー３６を採用することにより、該メタルソー３６の刃部５４の先端部に形成されるＲ部５６を小さく形成することが可能となる。これにより、前記刃部５４のＲ部５６によって切削されるクラッキング溝２２の円弧部９６を小さく形成することが可能となり、それに伴って、クラッキング溝２２を起点として分離されるコンロッド１８の破断分離性を向上させることができる。

さらにまた、前記メタルソー３６は、図１２及び図１３に示されるように、切屑排出用隙間５３を間として複数の刃部５４（例えば、刃数が７８）が外周縁部に等間隔離間して形成された等角フライスを用いると最適であり、前記刃部５４が大端孔２０の内周面に接触して切削する際に、該刃部５４を内周面に対して連続的に接触させることができる。そのため、切刃部が断続的に形成された従来技術に係るチップ加工と比較して、スピンドル３４に付与される衝撃、振動等を軽減することができ、それに伴って、前記スピンドル３４を支持している前記第１及び第２軸受４０、４２の耐久性を向上することができる。また、前記等角フライスを用いることにより、クラッキング溝２２の円弧部９６の曲率半径Ｒを小さく設定することができる。この場合、前記等角フライスの刃数は、刃先を含む等角フライスの外周径をＡとすると、Ａ／１０≦刃数≦２Ａの関係を充足するように設定されるとよい。前記関係式において、Ａ／１０は、刃部（刃先）が連続的に当接する限界を示し、一方、２Ａは等角フライスとしての一般的な製造上の限界を示している。

またさらに、従来のブローチ加工やレーザ加工によって大端孔２０に溝を形成する場合と比較して、設備コストを削減することができる。

本実施の形態によれば、最適な破断促進用のクラッキング溝２２を形成することにより、キャップ部とロッド部とに破断分割する際の破断荷重を小さくすることができ、しかも最適な部位から最適な破断面を有する破断を行うことができる。従って、後工程において破断分割されたキャップ部とロッド部との仮再結合を確実に遂行することができる。

また、メタルソー３６を使用してクラッキング溝２２を形成することにより、安価な加工設備によって対応することができ、加工溝形状もレーザ加工と同レベルに加工することができる。この結果、本実施の形態では、クラッキング溝２２の溝形状の制御を精度良く遂行することができ、容易に最適な破断促進用の溝形状を得ることができる。

本発明の実施の形態に係るコンロッド用クラッキング溝の加工方法を実施する加工装置の一部省略斜視図である。 図１の加工装置の一部省略正面図である。 図２の溝加工部におけるスピンドルからメタルソー、スペーサ及び締付ナットを離脱させた状態を示す一部省略分解斜視図である。 図２の加工装置の一部省略縦断面図である。 図２の加工装置の溝加工部及びコンロッドの大端部の一部省略平面図である。 溝加工部がコンロッドの大端孔の内部に挿入され、前記大端孔の内周面の一方側に第１溝を加工している状態を示す一部省略縦断面図である。 図６に示す溝加工部が前記大端孔に第１溝を形成した後、前記大端孔を挿通して下方に変位した状態を示す一部省略縦断面図である。 図７の溝加工部が大端孔の下方から内部へと変位して、前記大端孔の内周面における第１溝と対称となる位置に第２溝を加工している状態を示す一部省略縦断面図である。 図５の加工装置によって形成される第１溝又は第２溝近傍の拡大平面図である。 図１０Ａは、第１溝及び第２溝が形成されたコンロッドの斜視図であり、図１０Ｂは、前記コンロッドがキャップ部とロッド部に破断分離された状態を示す斜視図である。 図１１Ａは、クラッキング溝における一組のテーパ面間の傾斜角度と、前記クラッキング溝によって破断分離されるコンロッドの破断分離性との関係を示した説明図であり、図１１Ｂは、クラッキング溝における円弧部の曲率半径と、前記クラッキング溝によって破断分離されるコンロッドの破断分離性との関係を示した説明図である。 クラッキング溝を切削加工するメタルソーの一部省略平面図である。 図１２に示されるメタルソーの部分拡大平面図である。 図５の加工装置によって形成される第１溝又は第２溝の変形例を示す拡大平面図である。

符号の説明

１０…コンロッド用クラッキング溝の加工装置
１２…ロボット １４…ボディ
１６…駆動部 １８…コンロッド
２０…大端孔 ２２…クラッキング溝
２４…溝加工部 ２６…駆動力伝達機構
３２…支持部 ３４…スピンドル
３６…メタルソー ３８…スペーサ
４４…軸部 ４６…フランジ部
４８…保持部 ５２…キー部
５４…刃部 ５６…Ｒ部
６６…締付ナット ６８…回転駆動源
７２…駆動プーリ ７４…従動プーリ
７６…駆動力伝達ベルト ８４…大端部
８６…小端部 ８８、９０…溝
９３…直線部 ９４ａ、９４ｂ…テーパ面
９６…円弧部

Claims (2)

1. 大端部と小端部を有し、一体成形されたコネクティングロッドを、キャップ部とロッド部とに破断分離するために前記大端部の大端孔における内周面の対向する位置に一対のクラッキング溝を形成するコネクティングロッド用クラッキング溝の加工方法において、
   前記クラッキング溝は、前記大端孔の開口した部位より半径外方向に向かって略平行に延在する溝の幅寸法（Ｗ）が０．０５〜１ｍｍの範囲内に設定され、略平行に延在する部位から半径外方向に向かって互いに接近するように傾斜した一組のテーパ面間の傾斜角度（Ｓ）が２０〜４５°の範囲内となるように設定されると共に、前記大端孔からの溝深さ（Ｈ）が０．１〜２ｍｍの範囲内に設定されることを特徴とするコネクティングロッド用クラッキング溝の加工方法。
2. 請求項１記載の加工方法において、
   前記クラッキング溝は、前記一組のテーパ面に跨るように形成される円弧部の曲率半径（Ｒ）が０．４ｍｍ以下に設定されることを特徴とするコネクティングロッド用クラッキング溝の加工方法。

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