JP3724253B2

JP3724253B2 - コンロッドの製造方法及びコンロッド

Info

Publication number: JP3724253B2
Application number: JP11302199A
Authority: JP
Inventors: 宏堀川; 敏春野口
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-04-21
Filing date: 1999-04-21
Publication date: 2005-12-07
Anticipated expiration: 2019-04-21
Also published as: JP2000304028A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の内燃機関におけるコンロッド（連接棒）の製造方法及びコンロッドに関し、特に、重量調整を容易に行うことができるコンロッドの製造方法及びコンロッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関におけるコンロッドは、高速運動時の振動を低減する目的から重量を調整する必要があり、とくにＶ型エンジンではその振動特性上きわめて厳密な調整が必要である。このため従来、図５に示すように、コンロッド３のキャップ２には直径８ｍｍ程度の円柱形や直方体形状の重量調整ボス４が設けられており、まず鍛造により得られたコンロッド３の重量を測定し、次に所定の目標値との差に応じた長さだけ、重量調整ボス４を数値制御工作機械により正確に削り取るという所謂バランスカット工程を行うことによって、コンロッド３の重量を目標値に合わせるように構成されている。
【０００３】
そして、このバランスカット工程を行う従来のコンロッド製造方法では、図６に示すとおり、まず大端孔１２に荒ボーリングを行い（Ｓ１０１）、次にバランスカット工程を行う（Ｓ１０２）。そして、バランスカット工程でコンロッド３全体に大きな応力が発生することから、この応力を開放すべく、コンロッド３のロッド１とキャップ２とを締結しているボルト５とナット６とをいったん緩めて締め直す緩め締め工程を行い（Ｓ１０３）、応力のない状態で仕上げボーリング及び仕上げホーニングを実施（Ｓ１０４，Ｓ１０５）して合わせ面１１の段差を消したのち、洗浄（Ｓ１０６）及び重量・内径測定（Ｓ１０７）を行うことにより、製造工程を終了する。なお、これらＳ１０１ないしＳ１０７の各工程は、それぞれ１工程に１台ずつの個別の加工機によって行われる。
【０００４】
この一連の製造工程のうち、Ｓ１０２のバランスカット工程では、図７に示すように、まず仕上げボーリングの取代分（１ｇないし２ｇ）を予測するために大端孔１２の径を測定し（Ｓ１０２−１）、次に個々のコンロッド３の寸法のばらつきを考慮するために重量調整ボス４の端面の高さを測定し（Ｓ１０２−２）、次にコンロッド３の重量を測定すると共に、測定された重量値と所定の目標値との差と、先に予測された仕上げボーリングの取代分とに基づいて加工量を演算し（Ｓ１０２−３）、算出された加工量に基づいて、必要な切削深さだけ重量調整ボス４の切削を行っている（Ｓ１０２−４）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、重量調整ボス４は重量の調整以外には全く不必要なものであり、エンジン全体の軽量化を考えた場合には、このような部材を設けないことが望ましい。
【０００６】
他方、上述のバランスカット工程では、重量調整ボス４の削り量が個々のコンロッド３によって微妙に異なるため、この削り取りに高価で大掛かりな数値制御工作機械を用いる必要がある。さらに、重量調整ボス４の削り取りの際に大きな応力が生じることから、この応力を開放する緩め締め工程（Ｓ１０３）を行うための専用の装置が必要であった。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、従来の重量調整ボスを不要としてコンロッドの軽量化を図ると共に、大掛かりな数値制御工作機械を要せず、また緩め締め工程を省略して製造を簡略化できる手段を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明は、重量調整前のコンロッドの重量を測定する重量測定工程と、前記重量測定工程で得られた測定値と所定の目標値とに基づいて、コンロッド大端部の大端孔の近傍に設けられ当該大端孔のボーリングの際のクランプ用に用いられる複数のボーリング用基準座部材のうち所望の個数を除去する基準座部材除去工程とを含むことを特徴とするコンロッドの製造方法である。
【０００９】
第１の本発明では、コンロッド大端部の大端孔の近傍に設けられ当該大端孔のボーリングの際のクランプ用に用いられ、製造工程上は必要だが製品上は特に必要ない複数のボーリング用基準座部材のうちから、所望の個数を除去することにより、重量を調整する。したがって従来のように重量調整ボスを設ける必要はなく、コンロッドの軽量化ひいてはエンジン全体の軽量化を図ることができる。
【００１０】
また、重量の調整量の増減は、削り取るボーリング用基準座部材の個数を変更することによって行われるから、個々のボーリング用基準座部材の削り量を微調整する必要がない。したがって、この削り取りに高価で大掛かりな数値制御工作機械を用いる必要はなく、例えば油圧で駆動されるバイトによってボーリング用基準座部材を押し切る等の簡易な加工装置で足りる。また、ボーリング用基準座部材は複数設けることとしたので、個々のボーリング用基準座の体積及び断面積は小さくて済み、これを削る際に生ずる応力が従来の重量調整ボスの削り取りの場合に比して小さくて済むから、従来のように応力を開放する緩め締め工程は不要となり、製造工程を大幅に簡略化することができる。
【００１１】
第２の本発明は、コンロッド大端部の大端孔の近傍に、当該大端孔のボーリングの際のクランプ用に用いられる複数のボーリング用基準座部材を備え、当該複数のボーリング用基準座部材は、当該複数のボーリング用基準座部材のうち所望の個数を除去することにより前記コンロッドの重量調整に用いられるべき所定の重量単位を構成していることを特徴とするコンロッドである。
【００１２】
第２の本発明では、コンロッドの重量調整に用いられるべき所定の重量単位を構成している複数のボーリング用基準座部材のうち、所望の個数を除去することにより、コンロッドの重量調整を行うことができるので、上記第１の本発明と同様の効果を得ることができる。
【００１３】
第３の本発明は、第２の本発明のコンロッドにおいて、前記複数のボーリング用基準座部材のうち、少なくとも一部のボーリング用基準座部材は重量が大であり、少なくとも他の一部のボーリング用基準座部材は重量が小であることを特徴とするコンロッドである。
【００１４】
第３の本発明では、重量が大である一部のボーリング用基準座部材と、重量が小である他の一部のボーリング用基準座部材とを設けたので、これらを適宜に組み合わせて削り取ることにより、きめの細かい重量調整を行うことが可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態（以下、実施形態という）について図面に基づき詳細に説明する。図１において、本発明実施形態に係るコンロッド２３は、ロッド２１とキャップ２２とをボルト２５で結合した構成であり、ロッド２１の図中上端には小端部２７が、また図中下端にはロッド２１とキャップ２２からなる大端部２９が形成されている。小端部２７にはピストンピン（図示せず）を挿通するための小端孔２６が、また大端部２９にはクランクピン（図示せず）を挿通するための大端孔３２が形成されている。本実施形態のコンロッド２３における特徴的事項は、従来のコンロッド３における重量調整ボス４が存在しないことである。
【００１６】
大端孔３２の周囲の表面側及び裏面側には、切削加工により平滑に仕上げられた平坦面３３がそれぞれ形成されており、平坦面３３のキャップ２２側の２個所には、大端孔３２のボーリングの際のクランプ用（押さえ用）に用いられるボーリング用基準座部材３５が、また平坦面３３のロッド２１側の２個所には、ボーリング用基準座部材３７が、それぞれ形成されている。これらのボーリング用基準座部材３５，３７は、後述のバランスカット工程において所望の個数を除去することによりコンロッド２３の重量調整に用いられるものであり、この重量調整の際に除去されるキャップ２２側のボーリング用基準座部材３５の重量は約１ｇ、ロッド２１側のボーリング用基準座部材３７の重量は約０．５ｇとする。
【００１７】
このようなコンロッド２１を製造する工程を以下に説明する。図２のフローチャートのとおり、まず、大端孔３２に荒ボーリングを行い（Ｓ２０１）、次に、仕上げボーリング及び仕上げホーニングを実施（Ｓ２０２，Ｓ２０３）して合わせ面３１の段差を消す作業を行う。この荒ボーリング（Ｓ２０１）、仕上げボーリング（Ｓ２０２）及び仕上げホーニング（Ｓ２０３）の各工程では、ボーリング用基準座部材３５，３７が、コンロッド２３のクランプ用（押さえ用）に利用される。次に、バランスカット及び重量・内径測定を行い（Ｓ２０４）、そして洗浄（Ｓ２０５）を行うことにより製造工程を終了する。なお、これらＳ２０１ないしＳ２０５の各工程は、それぞれ１工程に１台ずつの個別の加工機によって行われる。
【００１８】
この一連の製造工程のうち、Ｓ２０４のバランスカット及び重量・内径測定工程は、図３に示す手順で行われる。すなわち、まずコンロッド２３の重量を測定すると共に、測定された重量値と、目標値としての最適値との差に基づいて、ボーリング用基準座部材３５，３７のうちどれを何個除去するか、すなわち加工箇所を決定する（Ｓ２０４−１）。この決定は、Ｓ２０４のバランスカット及び重量・内径測定工程を行う加工機に内蔵された演算部において、以下のとおり行われる。
【００１９】
例えば、図４においてＡで示すように、測定された重量値と最適値との差が０．５ｇから１．０ｇの範囲内にある場合には、０．５ｇに相当するボーリング用基準座部材３７を１個除去する旨を決定する。
【００２０】
またＢで示すように、最適値との差が１．５ｇから２．５ｇの範囲内にある場合には、１．０ｇに相当するボーリング用基準座部材３５を２個除去する旨を決定する。
【００２１】
またＣで示すように、最適値との差が２．５ｇから３．５ｇの範囲内にある場合には、１．０ｇに相当するボーリング用基準座部材３５を２個と、０．５ｇに相当するボーリング用基準座部材３７を１個除去する旨を決定する。
【００２２】
また、図示しないが、最適値との差が、許容上限値である最適値プラス１．５ｇと、調整可能範囲（全てのボーリング用基準座部材３５，３７の重量の合計）である６．０ｇとの和である最適値プラス７．５ｇを超えている場合には、そのようなコンロッド２３を不良品として適宜の手段により製造工程から排除する。他方、図示しないが、重量値が許容下限値である最適値マイナス１．５ｇを下回っている場合にも、同様に不良品として製造工程から排除する。
【００２３】
なお、要求される調整精度によっては、許容値（最適値プラス１．５ｇ）以内であればそれ以上の厳密な調整を要しない場合がある。そのような場合には、例えばＡで示すように最適値との差が許容値である１．５ｇ以内の場合には調整を行わない旨を決定し、また例えばＢで示すように最適値との差が１．５ｇから２．５ｇの範囲内にある場合には、１．０ｇに相当するボーリング用基準座部材３５を１個だけ除去する旨を決定してもよい。これにより、後に続く重量調整工程を簡略化することができる。また、ロッド２１側のボーリング用基準座部材３７は比較的加工しにくい部位にあることから、これらボーリング用基準座部材３７は調整に用いず、ボーリング用基準座部材３５のみを用いて調整を行う構成としてもよい。
【００２４】
このようにして決定された加工箇所の情報に基づき、最後に重量調整工程として、決定された箇所のボーリング用基準座部材３５又は３７を、図１中おおむね点線で示す位置から切削し除去する（Ｓ２０４−２）。この切削には、切削深さを微調整できる数値制御工作機械ではなく、例えば油圧で駆動されるバイトによってボーリング用基準座部材３５又は３７を押し切る等の簡易な加工装置を用いる。
【００２５】
最後に上述のとおり、重量調整後のコンロッド２３の重量及び内径を測定し（Ｓ２０４−３）、製品としての許容値以内であれば、上述の洗浄工程（Ｓ２０５）を経て出荷に移行する。
【００２６】
このように、本実施形態では、コンロッド２３の大端部２９の大端孔３２のボーリングの際のクランプ用（押さえ用）に用いられる複数のボーリング用基準座部材３５，３７のうちから、所望の個数を除去することにより、重量を調整する。したがって従来のように重量調整ボス４を設ける必要はなく、コンロッド２３の軽量化ひいてはエンジン全体の軽量化を図ることができる。
【００２７】
また、重量の調整量の増減は、削り取るボーリング用基準座部材３５，３７の個数を変更することによって行われるから、個々のボーリング用基準座部材３５，３７の削り量を微調整する必要がない。したがって、この削り取りに高価で大掛かりな数値制御工作機械を用いる必要はなく、例えば油圧で駆動されるバイトによってボーリング用基準座部材３５，３７を押し切る等の簡易な加工装置で足りる。
【００２８】
また、ボーリング用基準座部材３５，３７は複数設けることとしたので、個々のボーリング用基準座部材３５，３７の体積及び断面積は小さくて済み、これを削る際に生ずる応力が従来の単一の重量調整ボス４の削り取りの場合に比して小さくて済むから、従来のように応力を開放するための緩め締め工程（図７におけるＳ１０３）は不要となり、製造工程を大幅に簡略化することができる。
【００２９】
また、仕上げボーリング工程及び仕上げホーニング工程を行うボーリング機及びホーニング機は、いずれも特殊な構造の装置であって、他の加工機の機能（例えば緩め締め工程や重量・内径測定工程を行う機能）を統合することが構造上困難であるが、本実施形態では、緩め締め工程が不要となるため、仕上げボーリング工程及び仕上げホーニング工程（Ｓ２０２，Ｓ２０３）を行った後にバランスカット工程（Ｓ２０４）を行うことができ、その結果、バランスカット工程と重量・内径測定工程とを実施する機能を統合することができ（Ｓ２０４）、両工程を１台の加工機で実施できる。したがって、製造工程に要する加工機の数を少なくでき、搬送時間及び搬送装置を節約できるという利点がある。
【００３０】
また、本実施形態では従来の重量調整ボス４をなくした結果、従来のバランスカット工程（図７）において行われていた大端孔径測定工程（Ｓ１０２−１）及びボス端面高さ測定（Ｓ１０２−２）はいずれも不要である。
【００３１】
また本実施形態では、複数のボーリング用基準座部材３５，３７のうち、一部のボーリング用基準座部材３５は重量が大であり、他の一部のボーリング用基準座部材３７は重量が小であるような構成としたので、これらを上述のとおり適宜に組み合わせて削り取ることにより、きめの細かい重量調整を行うことが可能である。
【００３２】
なお、本実施形態では、ボーリング用基準座部材３５，３７をコンロッド２３の両面に設ける構成としたが、片面のみに設ける構成としてもよい。また、ボーリング用基準座部材３５，３７の重量は後者が前者の半分になるように構成したが、例えば後者が前者の３分の２になる等の様々な変形を考えることも可能である。さらに、３種類以上の重量の異なるボーリング用基準座部材を設けてもよい。また、コンロッド２３の幅方向や厚さ方向のバランスを保つように考慮して、除去すべきボーリング用基準座部材３５，３７を決定する構成としてもよく、このような構成も本発明の範疇に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態に係るコンロッドの側面図及び平面図である。
【図２】本発明実施形態に係るコンロッドの製造工程を示すフローチャートである。
【図３】本発明実施形態に係るバランスカット・測定工程の詳細を示すフローチャートである。
【図４】本発明実施形態におけるコンロッドの重量分布と重量調整量との関係を示すグラフである。
【図５】従来のコンロッドを示す平面図である。
【図６】従来のコンロッドの製造工程を示すフローチャートである。
【図７】従来におけるバランスカット工程の詳細を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１，２１ロッド、２，２２キャップ、３，２３コンロッド、４重量調整ボス、１２，３２大端孔、２９大端部、３５，３７ボーリング用基準座部材。

Claims

重量調整前のコンロッドの重量を測定する重量測定工程と、
前記重量測定工程で得られた測定値と所定の目標値とに基づいて、コンロッド大端部の大端孔の近傍に設けられ当該大端孔のボーリングの際のクランプ用に用いられる複数のボーリング用基準座部材のうち所望の個数を除去する基準座部材除去工程とを含むことを特徴とするコンロッドの製造方法。
コンロッド大端部の大端孔の近傍に、当該大端孔のボーリングの際のクランプ用に用いられる複数のボーリング用基準座部材を備え、当該複数のボーリング用基準座部材は、当該複数のボーリング用基準座部材のうち所望の個数を除去することにより前記コンロッドの重量調整に用いられるべき所定の重量単位を構成していることを特徴とするコンロッド。
請求項２に記載のコンロッドにおいて、
前記複数のボーリング用基準座部材のうち、少なくとも一部のボーリング用基準座部材は重量が大であり、少なくとも他の一部のボーリング用基準座部材は重量が小であることを特徴とする請求項２に記載のコンロッド。