JP2011127661A

JP2011127661A - コンロッド破断分割装置

Info

Publication number: JP2011127661A
Application number: JP2009285565A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Matsuno; 敏之松野; Shigenori Yamada; 茂則山田; Nagahiko Horii; 長彦堀井
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2009-12-16
Filing date: 2009-12-16
Publication date: 2011-06-30

Abstract

【課題】クランクピン孔の高い真円度を確保し、エンジンの円滑作動等を保証する。
【解決手段】コンロッド１００のクランクピン孔１０４に破断分割治具１０を嵌入し、破断分割治具１０を介してコンロッド長手方向に破断荷重を付与して、コンロッド１００の大端部１０２を破断する。破断分割治具１０は合せ面１１にて対向・離反可能となるように分割構成され、外周面に設定される合せライン１３が、クランクピン孔１０４の内周面でクランクピン軸方向に設定された破断ライン１０７の両側を跨ぐように配置される。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動車エンジン等に使用される部品、特にコンロッドを製造する際に用いる破断分割コンロッド用の破断分割装置に関するものである。

自動車エンジン等に用いられるコンロッドにおいて、その大端部はクランクピンに組み付けるためコンロッド本体とキャップ（小端部とは反対側の半割り部分）とに分割されている。大端部を分割する方法としては、コンロッド本体とキャップの位置決め精度を向上させるため、破断分割型の製造方法が提案されている(特許文献１)。

また、従来の破断分割方法において、コンロッド大端部内にコンロッド小端部方向とその反対方向とに移動可能な半円柱形状の一対の分割用治具（以下、マンドレルと称す）を嵌め合わせ、これらの治具の間に楔を打ち込むことによって破断分割を行っている。

ここで、従来行われている具体的な破断分割方法について、図６及び図７を用いて説明する。これらの図において、先ずコンロッド１００はコンロッド本体１０１の両端に大端部１０２及び小端部１０３を有し、それぞれにクランクピン孔１０４及びピストンピン孔１０５が形成される。大端部１０２は鍛造成型後では図６のようにキャップ１０２Ａが一体化しているが、破断分割装置のマンドレル２００による破断分割により、図７のようにコンロッド本体１０１から分離される。なお、分割後には、クランクピン孔１０４の両側においてボルト１０６によって、キャップ１０２Ａをコンロッド本体１０１に締着固定するようになっている。

上記の場合、マンドレル２００は一対の半円柱体２００Ａ,２００Ｂにより分割構成されており、それらの合せ面２０１で対向し合い、全体として円柱状形態でコンロッド１００のクランクピン孔１０４に嵌入される。また、マンドレル２００の中央にはクランクピン軸方向に、破断分割装置の楔１を打ち込むためのテーパ面２０２ａを有する楔孔２０２が形成されている。一方、コンロッド１００のクランクピン孔１０４の内周面にはその直径方向における対向位置に、クランクピン軸方向に一対の例えばＶ字状の切欠き溝１０７が予め形成されている。そして、クランクピン孔１０４に嵌入されたマンドレル２００の楔孔２０２に対して、楔１を高圧力で打ち込むことにより（図６、矢印Ａ）、切欠き溝１０７に沿って大端部１０２が破断される。

特開平０３−０１４９０４号公報

しかしながら、上述したような単純な半円柱形状のマンドレル２００を用いて破断分割を行うと、図７（ａ）の矢印Ｂのような破断時に生じる塑性変形が生じる。この塑性変形により、分割後のクランクピン孔１０４の真円形状において、図７（ｂ）に示されるように破断部近傍がクランクピン孔１０４側に入り込む形となり、この結果、破断後及びクランクピン組付後の真円度の低下を引き起こしてしまうことがある。また、通常、破断分割後の真円度とクランクピン組付後の真円度には相関があるため、クランクピン組付後の真円度の低下も引き起こしてしまう。このようにクランクピン孔１０４の真円度が低下すると、そのままではコンロッドベアリングの磨耗増大や焼き付きの発生原因となるばかりか、摩擦増大によりエンジン作動中の騒音悪化の原因となってしまう。

本発明はかかる実情に鑑み、クランクピン孔の高い真円度を確保し、エンジンの円滑作動等を保証するコンロッド破断分割装置を提供することを目的とする。

本発明のコンロッド破断分割装置は、コンロッドのクランクピン孔に破断分割治具を嵌入し、この破断分割治具を介してコンロッド長手方向に破断荷重を付与して、該コンロッドの大端部を破断するようにしたコンロッド破断分割装置であって、前記破断分割治具はその合せ面にて対向・離反可能となるように分割構成され、その外周面に設定される合せラインが、前記クランクピン孔の内周面でクランクピン軸方向に設定された破断ラインの両側を跨ぐようにしたことを特徴とする。

また、本発明のコンロッド破断分割装置において、前記合せラインは前記破断ラインの両側を跨ぐように、凹凸状に配置されることを特徴とする。
また、本発明のコンロッド破断分割装置において、前記合せラインは前記破断ラインの両側を跨ぐように、傾斜する直線状に配置されることを特徴とする。
また、本発明のコンロッド破断分割装置において、前記合せラインは前記破断ラインの両側を跨ぐように、Ｖ字状又はＷ字状に配置されることを特徴とする。

本発明によれば、破断分割治具であるマンドレルの合せラインが単純な直線状ではなくで、大端部に設定された破断ラインの両側を跨ぐように配置されることで、破断面の近傍部位がクランクピン孔側に入り込むのを防ぐことができる。典型的には合せラインを凹凸状とするが、このようにコンロッド破断分割治具であるマンドレルの形状を改良することにより、破断後及びクランクピン組付後の真円度を有効に向上することができる。

本発明によるコンロッド破断分割装置に係るマンドレルの典型的な例を示す斜視図である。本発明のコンロッド破断分割装置によるコンロッド破断後のクランクピン孔の真円度形状を示す図である。本発明によるマンドレルを用いたコンロッド破断分割装置の要部概略構成を示す断面図である。本発明によるコンロッド破断分割装置に係るマンドレルの変形例を示す斜視図である。本発明によるコンロッド破断分割装置に係るマンドレルの別の変形例を示す斜視図である。従来のコンロッド破断分割装置について説明するための斜視図である。従来のコンロッド破断分割装置で破断されたコンロッド及びそのクランクピン孔の真円度形状を示す図である。

以下、図面に基づき、従来例と実質的に同一又は対応する部材には同一符号を用いて、本発明によるコンロッド破断分割装置における好適な実施の形態を説明する。

ここで先ず、本実施形態においても既に示したように（図６及び図７参照）、コンロッド１００はコンロッド本体１０１の両端に大端部１０２及び小端部１０３を有し、それぞれにクランクピン孔１０４及びピストンピン孔１０５が形成されている。大端部１０２は鍛造成型後では図６に示したようにキャップ１０２Ａが一体化しているが、破断分割装置による破断分割により、コンロッド本体１０１から分離される。また、コンロッド１００のクランクピン孔１０４の内周面にはその直径方向（コンロッド長手方向と直交方向）における対向位置に、クランクピン軸方向に一対の例えばＶ字状の切欠き溝１０７が予め形成されるものとする。

図１は、本発明によるコンロッド破断分割装置に使用されるマンドレル１０の例を示している。マンドレル１０は一対の概略半円柱体１０Ａ,１０Ｂにより分割構成されており、それらの合せ面１１にて対向し合い、且つ相互に離反可能となっている。半円柱体１０Ａ,１０Ｂが互いに対向した際には、全体として円柱状形態となりコンロッド１００のクランクピン孔１０４にぴったりと嵌入される。また、マンドレル１０の中央にはクランクピン軸方向に、破断分割装置の楔１を打ち込むためのテーパのついた楔孔１２が形成されている。なお、これらの基本構成は実質的に従来の場合と同様である。

マンドレル１０の外周面において、合せ面１１によって合せライン１３が設定される。本発明では特に、コンロッド１００のクランクピン孔１０４の内周面に切欠き溝１０７が形成され、なおこの切欠き溝１０７に対応して大端部１０２の「破断ライン」が形成されるが、マンドレル１０の外周面の合せライン１３は、この破断ラインの両側を跨ぐように配置される。

即ち、図１に示されるようにマンドレル１０を円柱体とし、その楔孔１２を通る直径方向の中心線Ｌ_O、この中心線Ｌ_Oに対応するマンドレル１０の外周面での母線Ｌ_Pとすると、この母線Ｌ_Pは切欠き溝１０７、即ち破断ラインに対応する。この例では合せライン１３は凹凸状に折曲形成され、その凹凸の中心を母線Ｌ_Pが通るようになっており、つまり合せライン１３が破断ラインの両側を跨ぐこととなる。

図３は、本発明によるマンドレル１０を用いたコンロッド破断分割装置の要部構成を示している。なお、図３は装置の一例を示すものであり、具体的構成についてはこれに限定されるものではない。図３において、装置のセットプレート２上にコンロッド１００がセットされる。この場合、キャップ１０２Ａ側がホルダ３によって固定されるものとする。半円柱体１０Ａ,１０Ｂにより構成されるマンドレル１０は、クランクピン孔１０４に嵌入され、その際、母線Ｌ_Pが切欠き溝１０７に対応するように配置される。楔孔１２上方には楔１が上下動可能に支持されており、この場合、それらのテーパ面１２ａ及びテーパ面１ａが対応配置される。図３においては切欠き溝１０７は直接、図示されてはいないが、合せライン１３の凹凸が切欠き溝１０７に対して図示のように両側を跨ぐように配置される。

この状態でマンドレル１０の楔孔１２に楔１を高圧力で打ち込むことにより、半円柱体１０Ａ,１０Ｂは相互に離反するように付勢され、キャップ１０２Ａ及び大端部１０２（コンロッド本体１０１側）に対して、半円柱体１０Ａ,１０Ｂを介して破断荷重Ｆがそれぞれ付与される。破断荷重Ｆの作用により大端部１０２は切欠き溝１０７、即ち破断ラインに沿って破断される。なお、楔１の駆動装置として例えば、図示しない油圧シリンダ等の駆動手段によって往復動可能に支持されるものとする。

本発明では特にマンドレル１０の合せライン１３が、単純な直線状ではなく凹凸状にしたことで、大端部１０２の破断時、その破断面の近傍部位がクランクピン孔１０４側に入り込むのを防ぐことができる。より詳細には、図１に示したように合せライン１３の凹凸１３ａ，１３ｂ，１３ｃとし、破断時には半円柱体１０Ａ,１０Ｂは相互に離反するように変位するが、大端部１０２の破断面の近傍部位、即ちキャップ１０２Ａの破断面部位及びコンロッド本体１０１側の大端部１０２の破断面部位とも凹凸１３ａ，１３ｂ，１３ｃによりそれぞれクランクピン孔１０４側に入り込むのが阻止される。その結果、真円度の悪化を抑制できる上、通常、破断分割後の真円度とクランクピン組付後の真円度には相関があるため、組付後の真円度も向上することができる。

ちなみに、従来では前述したようにマンドレル２００の合せラインが単純な直線状であるため、分割後のクランクピン孔の真円形状において、コンロッド破断面の近傍部位がクランクピン孔側に入り込む形となってしまう。

ここで、コンロッド１００として、ＳＣ材ベースの非調質鋼の鋼材を使用した実施例により検証を行った。
なお、コンロッド寸法として、クランクピン孔１０４の径φ６０、マンドレル寸法として、合せライン１３の母線Ｌ_Pから凹凸先端までの長さｌ＝２．２５ｍｍとする（図１参照）。
また、破断分割工程としては、コンロッド本体及びキャップ一体で鍛造成型し、粗加工（大端部真円、スラスト面、ボルト穴等）し、大端部ノッチ（切欠き溝１０７）加工し、マンドレル１０を用いて破断分割し、コンロッド本体１０１とキャップ１０２Ａをボルト締結し、大端部１０２を仕上げ加工し、クランクピンへ組付けする各工程を含む。

破断実施結果において、破断分割後の真円度、及びクランクピン組付を模擬した再組後の真円度とも向上が認められた。本発明によるマンドレル１０を用いた場合、コンロッド１００破断後のクランクピン孔１０４の真円度形状を図２に示す。
また、次の表１は、従来形状のマンドレル２００と本発明の改良形状のマンドレル１０のそれぞれ、破断後とクランクピン組付を模擬した再組後とにおける真円度測定結果を示している。このうち従来のマンドレル２００の場合、破断後において大端部１０２（コンロッド本体１０１もしくは小端部１０３側）の真円度は、表１のように６４．５（μｍ）であるのに対して、本発明のマンドレル１０の場合、破断後において大端部１０２（キャップ１０２Ａ側）の真円度は、表１のように４０．５（μｍ）である。

このように本発明によれば、破断分割後のクランクピン孔１０４の真円形状において、コンロッド破断部近傍がクランクピン孔１０４側に入り込むのをマンドレル１０の合せライン１３の凹凸部により防ぐことができる。その結果、表１からも明らかなように、破断後の真円度の悪化を抑制できる。これにより更に、クランクピン組付後の真円度も向上させることができる。

ここで、図４は、本発明のコンロッド破断分割装置に使用されるマンドレル１０の別の例を示している。この例でもマンドレル１０は一対の概略半円柱体１０Ａ,１０Ｂにより分割構成されており、それらの合せ面１１にて対向し合い、且つ相互に離反可能となっている。これらの基本構成は実質的に上述の実施形態の場合と同様である。

この例では特に、合せ面１１の合せライン１３は、マンドレル１０の外周面に設定される母線Ｌ_Pに対して傾斜する直線状に配置される。この場合、合せライン１３は母線Ｌ_Pと交差するように配置され、即ち母線Ｌ_Pに対応する大端部１０２の破断ラインの両側を跨いで配置される。

この例においてもマンドレル１０の合せライン１３が、大端部１０２の破断ラインの両側を跨いで配置されることで、破断面の近傍部位がクランクピン孔１０４側に入り込むのを防ぐことができる。
なお、図４に２点鎖線により示したように合せライン１３′が大端部１０２の破断ラインの両側を跨ぐことなく、母線Ｌ_Pに対して傾斜する直線形状に配置される。この場合でも、破断面の近傍部位がクランクピン孔１０４側に入り込むのを防ぐための一定の効果は得られる。

また、図５は、本発明のコンロッド破断分割装置に使用されるマンドレル１０の更に別の例を示している。この例ではマンドレル１０の合せライン１３が、大端部１０２の破断ラインの両側を跨ぐようにＶ字状に配置される。
この例においてもマンドレル１０のＶ字状の合せライン１３が、大端部１０２の破断ラインの両側を跨いで配置され、破断面の近傍部位がクランクピン孔１０４側に入り込むのを防ぐことができる。

以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
マンドレル１０の合せ面１１の合せライン１３は、Ｖ字状の他に例えば「Ｗ」字状、あるいは「ジグザグ」状であってもよい。更には波模様状であってもよく、これらいずれの場合も前述したように大端部１０２の破断ラインの両側を跨ぐように配置される。

１楔
２セットプレート
３ホルダ
１０マンドレル
１０Ａ,１０Ｂ半円柱体
１１合せ面
１２楔孔
１３合せライン
１００コンロッド
１０１コンロッド本体
１０２大端部
１０３小端部
１０４クランクピン孔
１０５ピストンピン孔

Claims

コンロッドのクランクピン孔に破断分割治具を嵌入し、この破断分割治具を介してコンロッド長手方向に破断荷重を付与して、該コンロッドの大端部を破断するようにしたコンロッド破断分割装置であって、
前記破断分割治具はその合せ面にて対向・離反可能となるように分割構成され、その外周面に設定される合せラインが、前記クランクピン孔の内周面でクランクピン軸方向に設定された破断ラインの両側を跨ぐようにしたことを特徴とするコンロッド破断分割装置。
前記合せラインは前記破断ラインの両側を跨ぐように、凹凸状に配置されることを特徴とする請求項１に記載のコンロッド破断分割装置。
前記合せラインは前記破断ラインの両側を跨ぐように、傾斜する直線状に配置されることを特徴とする請求項１に記載のコンロッド破断分割装置。
前記合せラインは前記破断ラインの両側を跨ぐように、Ｖ字状又はＷ字状に配置されることを特徴とする請求項１に記載のコンロッド破断分割装置。