JP2008036706A - 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一対のクラッキング溝を確実且つ低コストで形成することにある。
【解決手段】ホルダ１８のスリット２０内に略平行に軸支された一対の回転転造手段３０ａ、３０ｂを流体圧シリンダ１４によって降下させ、前記一対の回転転造手段３０ａ、３０ｂの刃部２２を前記コネクティングロッド２４の大端部３８の大端孔２６における内周面の相互に対向する位置に当接させる。続いて、さらに前記一対の回転転造手段３０ａ、３０ｂを降下させ、該一対の回転転造手段３０ａ、３０ｂの刃部２２を自転させることによって前記大端孔２６の相互に対向する内周面に断続的な直線状の溝からなる一対のクラッキング溝が形成される。
【選択図】図１

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連結するためにコネクティングロッド（以下、単にコンロッドという）が用いられている。

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孔の内周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孔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（ロッド部）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（ロッド部）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。

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孔の内周面における軸部とキャップ部との境界となる位置に、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又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。例えば、特許文献１にはエンドミルカッタによって溝加工を遂行することが記載されている。

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２参照）。

特開昭５９−２０５２３８号公報 特許第３０１２５１０号公報

ところで、前記特許文献２に開示されたコンロッドの加工装置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、前記大端孔の内周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、前記大端孔に形成される一対の溝が、互いに対称形状に形成され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、回転する複数のチップによってコン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くなる。

本発明は、コネクティングロッドの大端孔の内周面に一対のクラッキング溝を確実且つ低コストで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、本発明では、先ず、ホルダに略平行に軸支された一対の回転転造手段を昇降機構によって降下させ、前記一対の回転転造手段の刃部を前記コネクティングロッドの大端部の大端孔における内周面の相互に対向する位置に当接させる。この場合、前記一対の回転転造手段には、モータ等の回転駆動源が連結されていない。

続いて、さらに前記一対の回転転造手段を降下させ、該一対の回転転造手段の刃部を自転させることによって前記大端孔の相互に対向する内周面に断続的な直線状の溝が形成される。

このように、本発明によれば、昇降機構の昇降作用下にホルダに略平行に配置された一対の回転転造手段をコネクティングロッドの大端孔の内周面に沿って圧入し、前記回転転造手段の刃部によって前記内周面に対し、直線状に延在する断続的な点線状の溝からなる一対のクラッキング溝が転造成形される。なお、前記転造成形された前記一対のクラッキング溝は、それぞれ、加工硬化される。

本発明では、例えば、モータ等の回転駆動源を用いることがなく、コネクティングロッドの大端孔の内周面に一対のクラッキング溝を確実且つ低コストで形成することができる。

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、前記加工方法を実施する装置との関係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、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を示す。

この加工装置１０は、図示しない固定台上に固定され上下方向に沿って昇降自在なピストンロッド１２を有する流体圧シリンダ１４と、前記ピストンロッド１２の下端部に連結され該ピストンロッド１２と共に昇降自在に設けられた溝加工部１６とから構成される。なお、流体圧シリンダ１４は、溝加工部１６の昇降機構として機能するものである。

前記溝加工部１６は、ピストンロッド１２の下端部に連結されて前記流体圧シリンダ１４の駆動作用下に昇降自在に設けられた直方体状のホルダ１８と、前記ホルダ１８に形成されたスリット２０内に回転自在に軸支され、前記スリット２０から外部に露呈する鋸状の刃部２２によりコネクティングロッド２４（以下、単にコンロッド２４という）の大端孔２６の相互に対向する内周面に一対のクラッキング溝２８（図９Ａ参照）をそれぞれ同時に形成する一対の回転転造手段３０ａ、３０ｂと、前記一対の回転転造手段３０ａ、３０ｂを水平方向に沿って所定間隔離間させた状態でそれぞれ回転自在に軸支する一対の軸受３２とを有する。

この場合、前記クラッキング溝２８は、直線状に連続して形成された溝ではなく、図９Ａに示されるように、例えば、ミシン目状のように断続的な直線状の溝（小孔）によって構成される。

前記一対の回転転造手段３０ａ、３０ｂは、例えば、金属製材料により形成された円盤からなり、その外周縁には、半径外方向に向かって先細りとなる鋭角状の複数の刃部２２が等角度離間して連続的に設けられている。また、前記一対の回転転造手段３０ａ、３０ｂには、それぞれモータ等の回転駆動源が連結されておらず、フリーな状態で回転自在に設けられている。

なお、図２に示されるように、一方の回転転造手段３０ａの刃部２２から他方の回転転造手段３０ｂの刃部２２までの水平方向に沿った最大直線距離Ａは、コンロッド２４の大端孔２６の内径Ｂよりも僅かに大きくなるように設定されている（Ａ＞Ｂ）。前記最大直線距離Ａと前記内径Ｂとの差を二分したもの（（Ａ−Ｂ）／２）が、クラッキング溝２８の溝深さとなる。

また、溝加工部１６の下方側には、コンロッド２４が載置される載置台３４が配設され、この載置台３４の上面には、コンロッド２４の略中央部を固定する第１固定部材３６と、押圧力を付与するボルト３７ａによってコンロッド２４の大端部を固定する第２固定部材３７ｂが設けられる。前記載置台３４のコンロッド２４の大端部３８がセットされる部位には、略円形状の貫通孔からなる逃げ孔４０が形成される。

コンロッド２４は、図９Ａに示されるように、一端部側に幅広に形成される大端部３８と、他端部側に幅狭に形成される小端部４２とからなり、前記大端部３８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２６が形成されている。

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２８が形成されるコンロッド２４が、載置台３４の上面に第１及び第２固定部材３６、３７ｂを介して固定され、前記コンロッド２４の上方に加工装置１０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２４の軸線Ｄ（図３及び図４参照）と略直交し、且つ、大端孔２６の中心を通る基線Ｅに沿って相互に対向するコンロッド２４の上方位置に一対の回転転造手段３０ａ、３０ｂをそれぞれ位置決めする。

先ず、コンロッド２４が載置台３４の上面で所定位置に位置決めされて第１固定部材３６及び第２固定部材３７ｂによって固定された状態において、図示しない圧力流体源を付勢して流体圧シリンダ１４の図示しないシリンダ室に圧力流体を供給することにより前記シリンダ室に沿ってピストン（図示せず）が変位し、ピストンに連結されたピストンロッド１２が該ピストンと一体的に鉛直下方向に変位することにより溝加工部１６がコンロッド２４の大端孔２６に向かって下降する（図５参照）。

続いて、流体圧シリンダ１４の駆動作用下に溝加工部１６が徐々に鉛直下方向（矢印Ｘ方向）へと変位することにより、ホルダ１８に略平行に軸支された一対の回転転造手段３０ａ、３０ｂの刃部２２がコンロッド２４の大端孔２６の内周面に同時に当接し、前記一対の回転転造手段３０ａ、３０ｂが相互に異なる回転方向（図７の矢印参照）に自転しながら同時に下方へと変位する（図６及び図７参照）。

すなわち、前記一対の回転転造手段３０ａ、３０ｂの外周部に形成された刃部２２がコンロッド２４の大端孔２６の内周面を押圧（圧入）し、前記大端孔２６の内周面に対して断続的な点線状の溝（小孔）からなるクラッキング溝２８を転造し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、コンロッド２４の大端孔２６の相互に対向する内周面には、略均一の深さを有する一対のクラッキング溝２８が同時に形成される。この一対のクラッキング溝２８は、コンロッド２４の軸線Ｄと略直交する方向に相互に対向して形成され、その断続的な溝形状は鋭角状の断面形状からなる回転転造手段３０ａ（３０ｂ）の刃部２２によって断面略Ｖ字状に形成される。

なお、コンロッド２４の大端孔２６の相互に対向する内周面に一対のクラッキング溝２８を形成した後、前記溝加工部１６が載置台３４に形成される逃げ孔４０の内部を挿通してコンロッド２４の下方に位置した状態となる（図８参照）。この場合、前記逃げ孔４０は、その直径が大端孔２６の直径より大きく形成されているため、前記溝加工部１６が逃げ孔４０の内部に挿通された際に前記回転転造手段３０ａ、３０ｂの刃部２２が接触することがない。

クラッキング溝２８が形成された後、図示しない切換弁の切り換え作用下に流体圧シリンダ１４を付勢することによりピストンロッド１２及び溝加工部１６が一体的に上昇し、前記溝加工部１６がコンロッド２４の上方の所定位置に到達することにより図１に示される初期位置に復帰する。

その結果、載置台３４の上面に固定されたコンロッド２４の大端孔２６の内周面に、相互に対向する一対のクラッキング溝２８が、コンロッド２４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。

以上のように、本実施の形態では、流体圧シリンダ１４の昇降作用下に一対の回転転造手段３０ａ、３０ｂが設けられた溝加工部１６をコンロッド２４の大端孔２６の内周面に沿って圧入し、前記回転転造手段３０ａ、３０ｂの刃部５４によって前記内周面に対し、直線状に延在する断続的な点線状の溝（小孔）からなる最適な破断促進用の断面略Ｖ字状の一対のクラッキング溝２８を転造成形することができる。なお、前記転造成形された前記一対のクラッキング溝２８は、それぞれ、加工硬化される。

このため、後工程において、例えば、一対のクラッキング溝２８が形成されたコンロッド２４の大端孔２６に図示しない破断分離用の治具等を挿入し、前記大端孔２６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２４を一対のクラッキング溝２８をその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２４ａとキャップ部２４ｂ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９Ｂ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２４をクラッキング溝２８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２６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２８を形成することにより、キャップ部２４ｂとロッド部２４ａ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２４ｂとロッド部２４ａとの仮再結合を確実に遂行することができる。

また、本実施の形態では、モータ等の回転駆動源を用いることなく、溝加工部１６を昇降させる昇降機構として、例えば、流体圧シリンダ１４等のアクチュエータを設けるだけでよいため、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２８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の斜視図である。 図１に示す加工装置の一部破断側面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った拡大横断面図である。 図２の矢印Ｚ方向から見た一部破断側面図である。 溝加工部に設けられた一対の回転転造手段がコネクティングロッドの大端孔に接触する前の状態を示す一部破断側面図である。 図５に示す状態から溝加工部が下降して、一対の回転転造手段の刃部がコネクティングロッドの大端部に接触した状態を示す一部破断側面図である。 図６に示す状態から溝加工部がさらに下降して、一対の回転転造手段の刃部によって断続的な小孔からなるクラッキング溝が転造成形される状態を示す一部破断側面図である。 図７に示す状態から溝加工部がさらに下降し、一対の回転転造手段が載置台の逃げ孔に臨む状態を示す一部破断側面図である。 図９Ａは、コネクティングロッドの大端部の大端孔における内周面の相互に対向する部位に一対のクラッキング溝が形成された状態を示し、図９Ｂは、前記大端部がキャップ部とロッド部とに破断分割された状態を示す斜視図である。

符号の説明

１０…加工装置 １２…ピストンロッド
１４…流体圧シリンダ １６…溝加工部
１８…ホルダ ２０…スリット
２２…刃部 ２４…コネクティングロッド
２４ａ…ロッド部 ２４ｂ…キャップ部
２６…大端孔 ２８…クラッキング溝
３０ａ、３０ｂ…回転転造手段 ３２…軸受
３４…載置台 ３８…大端部
４０…逃げ孔

Claims (1)

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、ロッド部とキャップ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、
   ホルダに略平行に軸支された一対の回転転造手段を昇降機構によって降下させ、前記一対の回転転造手段の刃部を前記コネクティングロッドの大端部の大端孔における内周面の相互に対向する位置に当接させた後、さらに前記一対の回転転造手段を降下させて該一対の回転転造手段の刃部を自転させることによって前記大端孔の相互に対向する内周面に断続的な直線状の溝が形成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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