JP2009074667A - コンロッドアセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単でかつ安価に製造でき、プレス後に積層部品毎に生じた反りの影響を軽減化することができる積層タイプのコンロッドアセンブリを提供する。
【解決手段】 それぞれ大端部分２ａ、小端部分２ｂ、およびロッド部分２ｃを有する板状の積層部品２Ａ〜２Ｄを積層してなる積層体２とする。この積層体２に設けられた大端部分２ａおよび小端部分２ｂの嵌合孔２ａａ，２ｂａにそれぞれ圧入された一対の円環状部品３，４を有するコンロッドアセンブリ１である。前記各積層部品２Ａ〜２Ｄが、プレス加工により外形が打ち抜かれて上記プレス加工に伴い反りが生じたものである。これら互いに積層される積層部品の半数２Ａ，２Ｂを、反りの凹となる面を同じ方向に揃え、残り半数２Ｃ，２Ｄを、上記半数とは反りの凹となる面を逆方向に揃えた。
【選択図】 図１

Description

この発明は、エンジンに用いられるコンロッドアセンブリに関する。

エンジンに用いられるコンロッドは、棒鋼材、板材からの鍛造、焼結、または拘束加圧成形等により製造されている。この他に、鋼板のプレス加工により打ち抜き形成される場合がある。コンロッドを、このような鍛造や焼結で製造する場合、工程数が多いため、コスト削減が困難である。一方、簡単かつ安価に製造でき、大端部分や小端部分に取付けられる軸受等の傾きが回避され、曲げ強度と座屈強度の向上も図られるコンロッドアッセンブリとして、それぞれ大端部分、小端部分、およびロッド部分を有する板状の分割コンロッド部品を積層して一体に固定した積層コンロッドアッセンブリが提案されている（例えば、特許文献１）。

特許文献１のコンロッドアセンブリは、コンロッド精度を確保するために、同じ金型で連続して打ち抜かれた連続する１組の分割コンロッド部品を積層し、大端部分および小端部分に円環状部品を圧入して構成されるものである。
特開２００３−１５６０２８号公報

上記のようなコンロッドアセンブリを構成する分割コンロッド部品（積層部品）は、図７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すような要領で作製される。図８（Ａ）（Ｂ）はこの積層部品を積層した積層体と、円環状部品を大端部分および小端部分の嵌合孔に圧入して構成したコンロッドアセンブリを示している。図７（Ａ）は、予め上記嵌合孔用の円孔Ｐａ，Ｐｂが所定位置に打ち抜かれた鋼板Ｐを、パンチ５０およびダイス６０間に配して、所定の外形状に打ち抜き成形する状態を示している。図７（Ｂ）（Ｃ）は、これによって得られた積層部品２００Ａを示し、積層部品２００Ａは大端部分および小端部分に対応する部位に嵌合孔用の円孔２００Ａａ，２００Ａｂを備えている。この場合、コンロッド精度を確保するために、同じ金型で連続して打ち抜き、連続する１組の積層部品を積層して積層体が構成されるが、このように、プレス加工で外形を打ち抜いた時に、図７（Ｃ）で示すように抜き方向に反りを生じる場合がある。
なお、図７（Ｃ）では、反り状態を強調して描いており、これは他の図においても同様である。

図８（Ａ）に示すように、上記パンチ５０およびダイス６０により連続して打ち抜き成形された複数枚（図例では４枚）の積層部品２００Ａ〜２００Ｄを同じ方向に重ねて積層体２００を構成した場合、反りの方向が同じとなるため、積層体２００が各積層部品２００Ａ〜２００Ｄの反り方向に反る可能性が高い。そして、各円孔２００Ａａ〜２００Ｄａ，２００Ａｂ〜２００Ｄｂによって構成される嵌合孔３００，４００に、図８（Ｂ）に示すように、円環状部品（図例では、シェル型軸受５００，６００の外輪）を圧入してコンロッドアセンブリを構成しても、この反りが容易に矯正されないため、シェル型軸受５００，６００の相互の軸心が傾いた状態で平行とならず、これが取付け誤差に繋がり、さらには、横走りやエッジ応力が発生し、これが軸受の長寿命の妨げ要因となることがある。また、積層部品２００Ａ〜２００Ｄをランダムに積層したとしても、どちらかの反りの方向に多く重なった場合は、積層体全体が多く重なった側に反り易い傾向となると考えられる。

この発明の目的は、簡単でかつ安価に製造でき、プレス後に積層部品毎に生じた反りの影響を軽減化することができる積層タイプのコンロッドアセンブリを提供することである。

この発明のコンロッドアセンブリは、それぞれ大端部分、小端部分、およびロッド部分を有する板状の積層部品を積層してなる積層体、およびこの積層体に設けられた大端部分および小端部分の嵌合孔にそれぞれ圧入された一対の円環状部品を有するコンロッドアセンブリにおいて、前記各積層部品が、プレス加工により外形が打ち抜かれて上記プレス加工に伴い反りが生じたものであり、これら互いに積層される積層部品の半数を、反りの凹となる面を同じ方向に揃え、残り半数を、上記半数とは反りの凹となる面を逆方向に揃えたことを特徴とする。
この構成によると、各積層部品が通常のプレス打ち抜きによって得られるから、簡単でかつ安価にコンロッドアセンブリを製造することができる。また、各積層部品が外形の打ち抜きの際のプレス加工に伴い反りが生じたものであるが、この積層部品の半数を、反りの凹となる面を同じ方向に揃え、残り半数を、上記半数とは反りの凹となる面を逆方向に揃えて積層体を構成している。この積層体に設けられた大端部分および小端部分の嵌合孔に一対の円環状部品を圧入しているから、この圧入の際に付加される圧入力が、互いに逆方向に反る半数ずつの積層部品に対して相互に密着するよう作用し、反りが矯正される。したがって、円環状部品の取付け誤差が生じ難く、円環状部品を軸受部品とした場合、横走りやエッジ応力の発生などにより、軸受の長寿命の妨げ要因となることもない。

この発明のコンロッドアセンブリにおいて、前記各積層部品は、前記反りの方向を交互に逆方向としても良い。この場合、反りの方向を交互に逆方向としているから、前記円環状部品の圧入の際の圧入力が、各積層部品毎に付加され易く、反りの矯正がより効果的になされる。

この発明のコンロッドアセンブリにおいて、前記各積層部品に結合用の突起および凹部を設け、隣接層となる積層部品同士を、前記突起と凹部との圧入により結合するようにしても良い。このような結合用の突起および凹部を設け、隣接層となる積層部品同士を、前記突起と凹部との圧入により結合するようにすれば、隣接する積層部品同士が強固な積層状態に維持される。特に、この突起と凹部との圧入により積層部品同士を結合した状態で前記円環状部品を嵌合孔に圧入させるようにすれば、大端部分および小端部分に対する圧入力が集中し易く、圧入時における反りの矯正がより効果的になされる。

この発明において、前記円環状部品をシェル型軸受の外輪としても良い。このように、シェル型軸受の外輪を積層部品の一体化に用いると、軸受とは別に円環状部品を設けることが不要となる。このため、部品点数が少なく、また軽量なコンロッドアセンブリとすることができる。

また、この発明において、円環状部品をソリッド円管としてこのソリッド円管内に保持器付き針状ころを配したものであっても良い。この構成の場合は、円環状部品が転がり軸受の外輪として機能し、外輪と別個に結合用の円環状部品を設けることが省ける。

さらに、この発明において、円環状部品を滑り軸受となるドライメタルとしても良い。この構成の場合は、円環状部品が滑り軸受として機能し、滑り軸受とは別に結合用の円環状部品を設けることが省ける。

この発明のコンロッドアセンブリは、それぞれ大端部分、小端部分、およびロッド部分を有する板状の積層部品を積層してなる積層体、およびこの積層体に設けられた大端部分および小端部分の嵌合孔にそれぞれ圧入された一対の円環状部品を有するコンロッドアセンブリにおいて、前記各積層部品が、プレス加工により外形が打ち抜かれて上記プレス加工に伴い反りが生じたものであり、これら互いに積層される積層部品の半数を、反りが凹となる面を同じ方向に揃え、残り半数を、上記半数とは反りの凹となる面を逆方向に揃えたため、コンロッドアセンブリが簡単かつ簡易に製造される。また、各積層部品が保有するプレス加工時の反りが、円環状部品を大端部分および小端部分の嵌合孔に圧入する際に矯正・緩和され、大端部分および小端部分の傾き、すなわち、上記嵌合孔の軸心の傾きが小さくなり、エンジンに組み込んだ際における取付け誤差による横走りや、エッジ応力により軸受の長寿命の妨げとなることを、効果的に回避することができる。

この発明のコンロッドアセンブリの一実施形態を図１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）と共に説明する。このコンロッドアセンブリ１は、図１（Ｂ）（Ｃ）に示すように、プレス加工された複数枚の積層部品を積層してなる積層体２と、この積層体２の大端部分２ａおよび小端部分２ｂの嵌合孔２ａａ，２ｂａに圧入された一対の円環状部品３，４とよりなる。図示の積層体２は、プレス加工により外形が打ち抜かれた４枚の積層部品２Ａ〜２Ｄを積層したものであり、上記大端部分２ａおよび小端部分２ｂの間がロッド部分２ｃとされている。また、図示の円環状部品３，４は、シェル型軸受５の外輪３Ａ，４Ａであることを示している。この外輪３Ａ，４Ａは、鋼板のプレス成形品等からなり、上記シェル型軸受５は、上記外輪３Ａ，４Ａと、外輪３Ａ，４Ａの内径面からなる転走面に沿って転走する複数のころ３Ａａ，４Ａａと、前記ころ３Ａａ，４Ａａを保持するリング状の保持器３Ａｂ，４Ａｂとを有している。なお、シェル型軸受５の外輪３Ａ，４Ａは、図示のように、両側に鍔を有しているものの他、鍔を有していないストレート形状のプレス成形品でもよい。

上記積層体２を構成する積層部品２Ａ〜２Ｄは、図７（Ａ）に示すようなパンチ５０およびダイス６０により、１枚の鋼板から複数回連続して打ち抜きプレス加工された１組のものである。これら積層部品２Ａ〜２Ｄは、図１（Ａ）に示すように、大端部分２ａおよび小端部分２ｂに対応する部位に嵌合孔２ａａ，２ｂａ用の円孔２Ａａ〜２Ｄａ，２Ａｂ〜２Ｄｂを有し、それぞれに上記プレス加工に伴い反りが生じている。図１（Ａ）では、このように反りを有する積層部品２Ａ〜２Ｄの内、２枚の積層部品２Ａ，２Ｂを、反りの凹となる面を同じ方向に重ねて揃え、残り２枚の積層部品２Ｃ，２Ｄを、反りの凹となる面を逆方向に重ねて揃え、各２枚ずつの凸となる面同士を突き合せるようにして４枚の積層部品２Ａ〜２Ｄを積層している。したがって、この積層状態では、大端部分２ａおよび小端部分２ｂにおいて、積層部品２Ａ，２Ｂおよび積層部品２Ｃ，２Ｄの各対間が互いに離間するような状態となる。

上記のように積層部品２Ａ〜２Ｄを積層した状態で、円孔２Ａａ〜２Ｄａ，２Ａｂ〜２Ｄｂからなる嵌合孔２ａａ，２ｂａに、シェル型軸受５をその外輪３Ａ，４Ａで圧入すると、その圧入力が、各積層部品２Ａ〜２Ｄの反り上がり部分（反りの凹となる部分の両側部分）に作用し、図１（Ｂ）の二点鎖線から実線のように反りが矯正され各積層部品２Ａ〜２Ｄが密着一体化される。したがって、積層体２は直状となり、嵌合孔２ａａ，２ｂａに圧入嵌合されたシェル型軸受５の軸心が傾くことなく互いに平行となり、取付け誤差による横走りや、エッジ応力により軸受の長寿命の妨げ要因となることを回避することができる。このように、積層部品２Ａ〜２Ｄの加工は、通常のプレス加工が使用できるため、ファインブランキングのような特殊なプレス型、プレス機械を必要とせず、簡単でかつ安価にコンロッドアセンブリ１を製造できる。また、この実施形態では、円環状部品３，４が、シェル型軸受５の外輪３Ａ，４Ａからなるため、軸受とは別に円環状部品を設けることが不要で、部品点数の増大が回避される。
なお、嵌合孔２ａａ，２ｂａに対する外輪３Ａ，４Ａの圧入により、各積層部品２Ａ〜２Ｄの積層一体化がなされるが、各積層部品２Ａ〜２Ｄ間を溶接（例えばレーザ溶接）等によってさらに固着しても良い。

図２および図３は、積層部品２Ａ〜２Ｄの積層態様の別実施形態を示している。図２の例は、図１の例の逆パターンであって、上記同様積層部品２Ａ，２Ｂの２枚を重ねて揃え、また、積層部品２Ｃ，２Ｄの２枚を重ねて揃え、各２枚ずつの凹となる面同士を対向させ、両端部分を突き合せるようにして４枚の積層部品２Ａ〜２Ｄを積層している。したがって、この積層状態では、ロッド部分２ｃにおいて、積層部品２Ａ，２Ｂおよび積層部品２Ｃ，２Ｄの各対間が互いに離間するような状態となる。また、図３の例は、積層部品２Ａ〜２Ｄの反りの方向を交互に逆方向としたものであり、積層部品２Ａ、２Ｂの各凸となる面を突合せ、また、積層部品２Ｃ、２Ｄの各凸となる面を突合せ、積層部品２Ａ、２Ｂおよび積層部品２Ｃ、２Ｄの各対を重ね合わせたものである。

図２および図３の例の場合も、各積層部品２Ａ〜２Ｄの円孔２Ａａ〜２Ｄａ，２Ａｂ〜２Ｄｂからなる嵌合孔２ａａ，２ｂａに円環状部品が圧入され、この圧入力により反りが矯正・緩和される。特に、図３の例の場合は、円環状部品の圧入の際の圧入力が、各積層部品２Ａ〜２Ｄ毎に付加され易く、反りの矯正がより効果的になされる。
なお、図１〜図３では、積層体２が４枚の積層部品２Ａ〜２Ｄからなる例を示しているが、積層の枚数は４枚に限らず、また奇数枚であっても良い。奇数枚の場合は、どちらかの反り方向のものを１枚多く重ねることになる。

図４は、上記同様にプレス加工により外形が打ち抜かれ、プレス加工に伴い反りが生じた４枚の積層部品２Ａ〜２Ｄを積層してなる積層体２の大端部分２ａおよび小端部分２ｂの嵌合孔２ａａ，２ｂａに圧入される円環状部品３，４の別の例を示している。図４は、円環状部品３，４がソリッド円管３Ｂ，４Ｂであり、このソリッド円管３Ｂ，４Ｂ内に保持器付き針状ころ３Ｂａ，４Ｂａを配した例を示している。ソリッド円管３Ｂ，４Ｂにおける針状ころ３Ｂａ，４Ｂａは、保持器３Ｂｂ，４Ｂｂと組合せて互いに外れないように組立てられたものである。この場合も、簡単かつ安価にコンロッドアセンブリ１を製造でき、精度の良いものとすることができる。その他の構成は図１の例と同様であるので、共通部分に同一の符号を付し、その説明は省略する。

図５は、嵌合孔２ａａ，２ｂａに圧入される円環状部品３，４のさらに別の例を示し、円環状部品３，４が滑り軸受となるドライメタル３Ｃ，４Ｃである例を示している。このドライメタル３Ｃ，４Ｃは、その内面が滑性を備え、それ自体が滑り軸受となるものである。この場合も、簡単かつ安価にコンロッドアセンブリ１を製造でき、精度の良いものとすることができる。その他の構成は図１の例と同様であるので、ここでも共通部分に同一の符号を付し、その説明は省略する。

図６（Ａ）（Ｂ）は、この発明の別の実施形態を示す。この実施形態は、各積層部品に結合用の突起および凹部を設け、隣接層となる積層部品同士を、この突起と凹部との圧入により結合したものである。図において、積層部品２Ａのロッド部分２ｃの略中央には、円形の貫通孔（凹部）２Ａｃが形成され、積層部品２Ｂ〜２Ｄの各表裏には、この貫通孔２Ａｃと同位置であって、同寸・同形状の突起２Ｂｃ，２Ｃｃ，２Ｄｃおよび凹部２Ｂｄ，２Ｃｄ，２Ｄｄが形成されている。そして、図１の例と同様に、反りを有する積層部品２Ａ〜２Ｄの内、２枚の積層部品２Ａ，２Ｂを、反りの凹となる面を同じ方向に重ねて揃え、残り２枚の積層部品２Ｃ，２Ｄを、反りの凹となる面を逆方向に重ねて揃え、各２枚ずつの凹となる面同士を突き合せるようにして４枚の積層部品２Ａ〜２Ｄを積層している。この積層の際、積層部品２Ａの貫通孔２Ａｃに積層部品２Ｂの突起２Ｂｃを、積層部品２Ｂの凹部２Ｂｄに積層部品２Ｃの突起２Ｃｃを、積層部品２Ｃの凹部２Ｃｄに積層部品２Ｄの突起２Ｄｃを、それぞれ圧入することにより、４枚の積層部品２Ａ〜２Ｄを相互に結合している。

上記突起２Ｂｃ，２Ｃｃ，２Ｄｃは、ハーフ抜き加工と呼ばれる穴明けを途中深さまで行う加工、またはダボ出し等と呼ばれる形成加工等で形成されるものである。これら突起２Ｂｃ，２Ｃｃ，２Ｄｃは、その裏面が凹部２Ｂｄ，２Ｃｄ，２Ｄｄとなり、かつその凹部深さが板厚よりも浅くなるように形成される。これらの平面形状は円形に限らず三角形、四角形等の多角形や、長円あるいは楕円形であっても良い。なお、積層部品２Ａの貫通孔２Ａｃに代えて、他の積層部品と同様の突起および凹部としても良い。

この実施形態において、上記積層部品２Ａ〜２Ｄの積層の際、突起２Ｂｃ，２Ｃｃ，２Ｄｃと、貫通孔２Ａｃおよび凹部２Ｂｃ，２Ｃｃとの噛み合い嵌合関係によって、隣接層となる積層部品２Ａ〜２Ｄ同士が結合されて積層一体とされるから、積層部品２Ａ〜２Ｄの相互の結合が堅固になされてばらける懸念がない。このように、積層部品２Ａ〜２Ｄ同士が一体に結合された状態で、円孔２Ａａ〜２Ｄａ，２Ａｂ〜２Ｄｂからなる嵌合孔２ａａ，２ｂａに、図１の例と同様シェル型軸受５をその外輪３Ａ，４Ａをして圧入すると、その圧入力が、大端部分２ａおよび小端部分２ｂに集中し易く、図６（Ｂ）の二点鎖線から実線のように反りが矯正された状態で各積層部品２Ａ〜２Ｄが密着一体化される。したがって、上記と同様積層体２は直状となり、嵌合孔２ａａ，２ｂａに圧入嵌合されたシェル型軸受５の軸心が傾くことなく平行となり、取付け誤差による横走りおよび焼付きや、エッジ応力による軸受破損等の発生を回避することができる。また、突起２Ｂｃ，２Ｃｃ，２Ｄｃと、貫通孔２Ａｃおよび凹部２Ｂｃ，２Ｃｃとの噛み合い嵌合関係によって、コンロッドアセンブリ１としての曲げ強度および座屈強度の向上も図られる。

この実施形態の場合も、各積層部品２Ａ〜２Ｄ間をさらに溶接（例えばレーザ溶接）等によって固着しても良い。また、嵌合孔２ａａ，２ｂａに圧入される円環状部品３，４は、図４に示すソリッド円管３Ｂ，４Ｂや、図５に示すドライメタル３Ｃ，４Ｃであっても良い。さらに、図２あるいは図３に示すような積層部品２Ａ〜２Ｄの積層態様にも適用することができ、積層枚数も４枚に限定されるものではない。加えて、上記突起および凹部の形成位置は、ロッド部分２ｃの中央部に限らず、大端部分２ａおよび小端部分２ｂにおける嵌合孔２ａａ，２ｂａの近傍部であっても良い。

なお、上記実施形態では、円環状部品３，４を、軸受外輪等の軸受構成部品としたが、この発明のコンロッドアセンブリは、円環状部品の内周に軸受を設置するものとしても良い。

（Ａ）はこの発明の一実施形態にかかるコンロッドアセンブリの組立過程における積層体の断面図、（Ｂ）は同コンロッドアセンブリの断面図、（Ｃ）は同コンロッドアセンブリの平面図である。 同積層体における積層態様の別実施形態を示す断面図である。 同積層体における積層態様のさらに別の実施形態を示す断面図である。 別実施形態の円環状部品が圧入装着されたコンロッドアセンブリの断面図である。 さらに別の実施形態の円環状部品が圧入装着されたコンロッドアセンブリの断面図である。 この発明の他の実施形態を示し、（Ａ）はコンロッドアセンブリの組立過程における積層体の断面図およびその一部の拡大断面図、（Ｂ）は同コンロッドアセンブリの断面図である。 （Ａ）は従来のコンロッドアセンブリ用積層部品の作製要領を概念的に示し、（Ｂ）は同積層部品の平面図、（Ｃ）は同積層部品の断面図である。 （Ａ）は同積層部品を積層した積層体の断面図を示し、（Ｂ）は同積層体の嵌合孔に円環状部品を圧入して構成したコンロッドアセンブリの断面図を示す。

符号の説明

１…コンロッドアセンブリ
２…積層体
２ａ…大端部分
２ａａ…嵌合孔
２ｂ…小端部分
２ｂａ…嵌合孔
２ｃ…ロッド部分
２Ａ〜２Ｄ…積層部品
２Ａｃ…貫通孔（凹部）
２Ｂｃ〜２Ｄｃ…突起
２Ｂｄ〜２Ｄｄ…凹部
３，４…円環状部品
３Ａ，４Ａ…シェル型軸受の外輪（円環状部品）
３Ｂ，４Ｂ…ソリッド円管（円環状部品）
３Ｂａ，４Ｂａ…ころ
３Ｂｂ，４Ｂｂ…保持器
３Ｃ，４Ｃ…ドライメタル（円環状部品）
５…シェル型軸受

Claims (6)

1. それぞれ大端部分、小端部分、およびロッド部分を有する板状の積層部品を積層してなる積層体、およびこの積層体に設けられた大端部分および小端部分の嵌合孔にそれぞれ圧入された一対の円環状部品を有するコンロッドアセンブリにおいて、
   前記各積層部品が、プレス加工により外形が打ち抜かれて上記プレス加工に伴い反りが生じたものであり、これら互いに積層される積層部品の半数を、反りの凹となる面を同じ方向に揃え、残り半数を、上記半数とは反りの凹となる面を逆方向に揃えたことを特徴とするコンロッドアセンブリ。
2. 請求項１において、前記各積層部品は、前記反りの方向を交互に逆方向としたコンロッドアセンブリ。
3. 請求項１または請求項２において、前記各積層部品に結合用の突起および凹部を設け、隣接層となる積層部品同士を、前記突起と凹部との圧入により結合したコンロッドアセンブリ。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記円環状部品がシェル型軸受の外輪であるコンロッドアセンブリ。
5. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記円環状部品がソリッド円管であり、このソリッド円管内に保持器付き針状ころを配したコンロッドアセンブリ。
6. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記円環状部品が滑り軸受となるドライメタルであるコンロッドアセンブリ。

Images