JP3781235B2

JP3781235B2 - コンロッドのクラッキング方法およびクラッキング装置

Info

Publication number: JP3781235B2
Application number: JP04979098A
Authority: JP
Inventors: 木章藤; 倉浩二板; 山忍遠
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-03-02
Filing date: 1998-03-02
Publication date: 2006-05-31
Anticipated expiration: 2018-03-02
Also published as: JPH11245122A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピストンエンジンに用いられるコンロッドの加工に関し、とくに、軸部の大端部にキャップ部を一体成形したコンロッドにおいて、軸部からキャップ部を破断分離するのに利用されるコンロッドのクラッキング方法およびクラッキング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンロッド（コネクティングロッド）は、軸部の一端に、クランクシャフトに連結する大端部を有すると共に、軸部の他端に、ピストンに連結する小端部を有し、大端部には、クランクシャフトへの装着とともにボルトで固定されるキャップ部を備えている。この種のコンロッドを製造するには、軸部とキャップ部を別体で成形することも多いが、軸部にキャップ部を一体成形し、軸部からキャップ部を分離することが行われており、とくに近年では、軸部からキャップ部を破断により分離するクラッキング方法が採用されている。このクラッキング方法によれば、合せ面が一致するので組付け精度が高いものとなり、また、分離を経済的に行うことができる。
【０００３】
従来におけるコンロッドのクラッキング方法としては、大端部の大端穴の内側に２つのダイを配置し、両ダイを衝撃的に離間させることによりキャップ部を破断分離するものや、２つのダイの間にくさびを打ち込んでキャップ部を破断分離するものがあり、後者の技術は例えば特開昭６１−２７３０４号公報に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記したようなコンロッドのクラッキング方法にあっては、大端部の大端穴の内側に軸部の軸線方向の負荷を与えてキャップ部を破断分離することから、大端部に歪みが生じることがあり、また、一度に１個か２個しか処理することができないという問題があり、このような問題を解決することが課題であった。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、軸部の大端部にキャップ部を一体成形したコンロッドにおいて、軸部からキャップ部を破断分離するに際し、大端部の歪みをほとんど無くすことができ、また、一度に多数のコンロッドを処理をすることが可能であるコンロッドのクラッキング方法およびクラッキング装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わるコンロッドのクラッキング方法は、請求項１として、軸部の大端部にキャップ部を一体成形したコンロッドに対し、半径方向に拡張収縮可能な加圧用ホースを用い、大端部の大端穴に挿通した加圧用ホースに加圧用液体を加圧充填し、加圧用ホースの直径を拡張させて大端部の大端穴の内側面全体を加圧することにより軸部からキャップ部を破断分離する構成とし、請求項２として、コンロッドの大端部の大端穴の内側面に、軸部からキャップ部を破断分離する際の破断促進用の溝が形成してある構成とし、請求項３として、コンロッドの軸部およびキャップ部を保持した状態にして軸部からキャップ部を破断分離する構成としており、上記の構成を課題を解決するための手段としている。
【０００７】
上記の構成において、コンロッドは、例えば、鍛造材、鋳造材、焼結材、焼結鍛造材および粉末押出し材から選択したものを用いることができる。また、破断分離を行う前に、コンロッドを脆化域まで冷却したり、ショットピーニングを施したりすることも良く、破断分離を行う前および後のいずれか一方でコンロッドに熱処理を行うことも良い。加圧用の液体としては、水や油を用いることができる。さらに、破断促進用の溝は、コンロッドの成形とともに形成したり、コンロッドの成形後に形成したりすることができ、後者の場合には、例えば、機械加工やレーザ加工で形成することができる。
【０００８】
本発明に係わるコンロッドのクラッキング装置は、請求項４として、軸部の大端部にキャップ部を一体成形したコンロッドに対し、キャップ部側を保持する一方の治具と、軸部側を保持する他方の治具と、大端部の大端穴に挿通可能な直径から大端穴よりも大きい直径に至る範囲で半径方向に拡張収縮可能な加圧用ホースと、加圧用ホースに加圧用液体を加圧供給する液体供給手段を備えた構成とし、請求項５として、一方の治具を所定間隔で複数配置すると共に、これらの治具に対応する他方の治具を備え、複数のコンロッドの各大端穴に連続的に挿通される加圧用ホースを備えた構成とし、請求項６として、加圧用ホースが、ゴム層とその外側の合成繊維層を備えている構成としており、上記の構成を課題を解決するための手段としている。
【０００９】
なお、請求項６の構成における加圧用ホースは、合成繊維層として、例えばポリアミドイミド（デュポン社製のケブラー）などを用いることができ、また、膨脹率が過大になると軸部とキャップ部を破断した際に分離部分を変形させてしまう恐れがあるので、膨脹率は約２０％以下とするのが良い。また、合成繊維層の外側に、膨張を妨げない範囲でエンジニアプラスチック等の耐摩耗性材をコーティングすることが好ましい。
【００１１】
【発明の作用】
本発明の請求項１に係わるコンロッドのクラッキング方法では、軸部の大端部にキャップ部を一体成形したコンロッドに対し、半径方向に拡張収縮可能な加圧用ホースを用い、大端部の大端穴に挿通した加圧用ホースに加圧用液体を加圧充填し、加圧用ホースの直径を拡張させて大端部の大端穴の内側面全体を加圧するので、内側面全体に一定の静圧が負荷され、大端部に歪みをほとんど生じさせずに軸部からキャップ部を破断分離させることとなり、また、加圧用ホースを用いるので、複数のコンロッドに対する加圧および破断分離が可能となる。
【００１２】
本発明の請求項２に係わるコンロッドのクラッキング方法では、コンロッドの大端部の大端穴の内側面に溝が形成してあるので、大端穴の内側面全体を加圧した際に溝によって破断が促進され、軸部とキャップ部とが所定の位置で確実に分離される。
【００１３】
本発明の請求項３に係わるコンロッドのクラッキング方法では、コンロッドの軸部およびキャップ部を保持した状態にして軸部からキャップ部を破断分離するので、破断した際に軸部やキャップ部が飛散するような事態が阻止される。
【００１４】
本発明の請求項４に係わるコンロッドのクラッキング装置では、軸部の大端部にキャップ部を一体成形したコンロッドに対し、一方の治具でコンロッドのキャップ部側を保持すると共に、他方の治具でコンロッドの軸部側を保持し、コンロッドの大端部の大端穴に加圧用ホースを挿通させた状態にして、液体供給手段により加圧用ホースに加圧用液体を加圧供給する。このとき、当該コンロッドのクラッキング装置では、加圧用ホースが、大端部の大端穴に挿通可能な直径から大端穴よりも大きい直径に至る範囲で半径方向に拡張収縮可能であるので、加圧用液体の加圧供給により加圧用ホースが拡張し、この加圧用ホースで大端穴の内側面全体を加圧し、内側面全体に一定の静圧を負荷し、大端部に歪みをほとんど生じさせずに軸部からキャップ部を破断分離する。また、一方および他方の治具でコンロッドのキャップ部側および軸部側を保持しているので、破断した際に軸部やキャップ部が飛散するような事態が阻止される。
【００１５】
本発明の請求項５に係わるコンロッドのクラッキング装置では、所定間隔で配置した複数の一方の治具とこれらの治具に対応する他方の治具とで複数のコンロッドを保持し、各コンロッドの大端穴に加圧用ホースを連続的に挿通させて、加圧用ホースに加圧用液体を供給する。これにより、複数のコンロッドに対して、軸部からのキャップ部の破断分離が一度に行われる。
【００１６】
本発明の請求項６に係わるコンロッドのクラッキング装置では、ゴム層とその外側の合成繊維層を備えた加圧用ホースとしたので、大端部の大端穴に挿通可能な直径から大端穴よりも大きい直径に至る範囲で半径方向に拡張収縮可能な加圧用ホースとなり、且つ軸部からキャップ部を破断分離させる液体の圧力（例えば約１５００気圧）に耐えるものとなる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係わるコンロッドのクラッキング方法によれば、軸部の大端部にキャップ部を一体成形したコンロッドにおいて、軸部からキャップ部を破断分離するに際し、加圧用液体が加圧供給される加圧用ホースにより大端部の大端穴の内側面全体に一定の静圧を負荷して破断分離を行うことから、大端部に歪みをほとんど発生させずに軸部からキャップ部を破断分離することができ、コンロッドの品質向上に貢献することができる。また、加圧用ホースを用いることから、１つの加圧源を用いて、複数のコンロッドに対する圧力供給系を構成することが容易であるとともに多数のコンロッドの破断分離を一度で行うことが可能であり、設備の簡略化や生産性の大幅な向上などを図ることができる。
【００１９】
本発明の請求項２に係わるコンロッドのクラッキング方法によれば、請求項１と同様の効果を得ることができるうえに、コンロッドの大端部の大端穴の内側面に破断促進用の溝を形成したことにより、軸部とキャップ部を所定の位置で確実に分離することができ、コンロッドの品質のさらなる向上に貢献することができる。
【００２０】
本発明の請求項３に係わるコンロッドのクラッキング方法によれば、請求項１および２と同様の効果を得ることができるうえに、コンロッドの軸部およびキャップ部を保持した状態にして破断分離を行うことにより、破断した際に軸部やキャップ部が飛散するような事態を阻止することができ、安全性の確保や作業性の向上などを実現することができる。
【００２１】
本発明の請求項４に係わるコンロッドのクラッキング装置によれば、軸部の大端部にキャップ部を一体成形したコンロッドに対して、加圧用液体が加圧供給される加圧用ホースにより大端部の大端穴の内側面全体に一定の静圧を負荷することとなり、大端部に歪みをほとんど発生させずに軸部からキャップ部を破断分離することができ、コンロッドの品質向上に貢献することができる。また、加圧用ホースを用いることから、１つの加圧源を用いて、多数のコンロッドの破断分離を一度で行うことが可能であると共に、コンロッドの軸部およびキャップ部を保持する一方および他方の治具により、破断した際に軸部やキャップ部が飛散するような事態を阻止することができ、安全性の確保や作業性の向上などを実現することができる。
【００２２】
本発明の請求項５に係わるコンロッドのクラッキング装置によれば、請求項４と同様の効果を得ることができるうえに、とくに、所定間隔で配置した複数の一方の治具と、これらの治具に対応する他方の治具と、複数のコンロッドの各大端穴に連続的に挿通する加圧用ホースと、液体供給手段の採用により、多数のコンロッドに対して軸部からのキャップ部の破断分離を一度に行うことができ、これにより、設備の簡略化や生産性の大幅な向上、低コスト化などを実現することができる。
【００２３】
本発明の請求項６に係わるコンロッドのクラッキング装置によれば、請求項４および５と同様の効果を得ることができるうえに、ゴム層とその外側の合成繊維層を備えた加圧用ホースを採用したことにより、大端部の大端穴に挿通可能な直径から大端穴よりも大きい直径に至る範囲で半径方向に拡張収縮可能であり、且つ軸部からキャップ部を破断分離させる液体の圧力に充分耐え得る加圧用ホースとなり、この加圧用ホースによって軸部とキャップ部の良好な破断分離を行うことができる。
【００２４】
【実施例】
以下、図面に基づいて、本発明に係わるコンロッドのクラッキング方法およびクラッキング装置の一実施例を説明する。
【００２５】
図１（ａ）に示すコンロッド（コンロッド素材）Ｃは、軸部１の一端に、図示しないピストンへの連結部である小端部２を有すると共に、軸部１の他端に、図示しないクランクシャフトへの連結部である大端部３を有しており、大端部３にはキャップ部４が一体成形してある。また、小端部２には小端穴２ａが形成してあり、大端部３には大端穴３ａが形成してある。
【００２６】
上記のコンロッドＣは、例えば、鍛造材、鋳造材、焼結材、焼結鍛造材および粉末押出し材から選択したものが用いられており、大端穴３ａの内側面には、軸部１とキャップ部４との境界となる２か所に、破断促進用の溝５，５が形成してある。この溝５は、コンロッドＣの成形段階あるいは成形後に形成することができ、機械加工やレーザ加工などで形成される。
【００２７】
そして、コンロッドＣは、脆化域までの冷却、ショットピーニングあるいは適宜の熱処理が施されたのち、本発明のクラッキング方法により、図１（ｂ）に示すように、軸部１の軸線方向に大端穴３ａが２分される状態に破断され、軸部１とキャップ部４に分離される。その後、コンロッドＣは、必要に応じて熱処理等が施され、クランクシャフトへの装着時において、軸部１にボルトでキャップ部４を固定する。
【００２８】
上記のコンロッドＣのクラッキング方法においては、図２および図３にも示すクラッキング装置が適用される。図示のクラッキング装置は、コンロッドＣのキャップ部４側を保持する一方の治具６と、コンロッドＣの軸部１側を保持する他方の治具７と、加圧用ホース８と、加圧用ホース８に加圧用液体を加圧供給する液体供給手段９を備えている。
【００２９】
一方の治具６は、帯状の基板１０の上面に、所定の間隔で複数個が配置してあり、キャップ部４を保持する上向き凹部６ａと、半円形に切り欠いたホース挿通部６ｂ，６ｂを有している。他方の治具７は、一方の治具６毎に設けてあり、一方の治具６の上向き凹部６ａとともに大端部３を収容する下向き凹部７ａと、半円形に切り欠いたホース挿通部（図３に片側のみ図示）７ｂと、軸部１を途中から上方に突出させる開口部７ｃを有している。他方の治具７は、図示しないボルト類によって一方の治具６に固定されると共に、取外しも自在であり、固定した状態においては、コンロッドＣの破断分離に対処し得るように、下向き凹部７ａの内面とコンロッドＣとの間に上下の隙間Ｓを形成するようになっている。
【００３０】
加圧用ホース８は、ゴム層８ａとその外側の合成繊維層８ｂを備えたものであって、合成繊維層８ｂには例えばポリアミドイミド（デュポン社製のケブラー）を用いており、図３（ｂ）に示すように、大端部３の大端穴３ａに挿通可能な直径Ｄ１から大端穴３ａよりも大きい直径Ｄ２に至る範囲で半径方向に拡張収縮可能であると共に、軸部１からキャップ部４を破断分離させる液体の圧力（例えば約１５００気圧）に耐え得るものとなっている。また、加圧用ホース８は、膨脹率が過大になると軸部１とキャップ部４を破断した際に分離部分を変形させてしまう恐れがあるので、膨脹率は約２０％以下としている。
【００３１】
液体供給手段９は、加圧用液体を蓄えたタンクや加圧用のポンプなどを備えると共に、加圧用ホース８の各端部に接続する配管１１，１２を備えており、加圧用ホース８に対して加圧用液体の加圧供給および回収を行う。なお、加圧用液体としては、水あるいは油が用いられる。
【００３２】
次に、上記クラッキング装置の動作とともに本発明に係わるコンロッドのクラッキング方法を説明する。
【００３３】
軸部１にキャップ部４が一体成形され且つ大端穴３ａに溝５を形成したコンロッドＣは、下向きにしたキャップ部４を一方の治具６に装着したのち、一方の治具６に他方の治具７を固定することにより、キャップ部４および軸部１が保持された状態となる。そして、全ての治具６，７にコンロッドＣを装着したのち、各コンロッドＣの大端穴３ａに加圧用ホース８を連続的に挿通させ、加圧用ホース８を液体供給手段９に接続する。
【００３４】
その後、加圧用ホース８に加圧用液体を加圧供給すると、加圧用ホース８がその直径を増大させるように拡張し、この加圧用ホース８で大端穴３ａの内側面全体を加圧する。つまり、大端穴３ａの内側面全体には一定の静圧が負荷されることとなる。このように加圧が行われると、コンロッドＣは、溝５，５の部分から破断が生じ、大端部３に歪みがほとんど生じることなく軸部１からキャップ部４が破断分離する。この破断分離は、各治具６，７で保持したコンロッドＣにおいてほぼ一斉に行われる。
【００３５】
このとき、当該クラッキング装置では、一方および他方の治具６，７でコンロッドＣのキャップ部４側および軸部１側を保持しているので、破断した際に軸部１やキャップ部４が飛散するようなことは全くない。
【００３６】
このように、当該クラッキング装置およびクラッキング方法では、コンロッドＣの精度を維持しつつ良好に破断分離を行うと共に、多数のコンロッドＣを一度に且つ安全に処理し得ることとなる。
【００３７】
上記の如くコンロッドＣの破断分離を行ったのちには、加圧用液体を排出して加圧用ホース８を収縮させると共に、加圧用ホース８を各治具６，７から抜き取り、一方の治具６から他方の治具７を取り外せば、分離した軸部１とキャップ部４を簡単に取り出すことができる。
【００３８】
なお、上記実施例では、一方の治具６毎に他方の治具７を設けた構成を例示したが、例えば、複数の一方の治具６に対応する他方の治具として、図３中に仮想線で示すように各コンロッドＣの小端部２の小端穴２ａに連続的に挿通される他方の治具１７を用いることができ、このような他方の治具１７を用いれば、分離した複数の軸部１を一斉に取り出すことが可能となり、作業性のさらなる向上を図ることができる。また、上記実施例の複数の他方の治具７を基板類で連結した構成とすれば、治具６，７の固定作業の迅速化を図ることも可能である。
【００３９】
（実施例Ａ）
図１（ａ）に示すようなコンロッドＣをＳ４５Ｃで成形したのち、機械加工により破断促進用の溝５，５を形成した。そして、天然ゴムから成るゴム層８ａとポリアミドイミド製の合成繊維布から成る合成繊維層８ｂを有する加圧用ホース８、および治具６，７を用い、加圧用ホース８に１０００気圧の水圧をかけてコンロッドＣのクラッキングを行った。一回に１０本のコンロッドＣをクラッキングすることができた。
【００４０】
（実施例Ｂ）
図１（ａ）に示すようなコンロッドＣをＦＣＤ４０で成形したのち、ＣＯ_２レーザ加工機により破断促進用の溝５，５を形成した。実施例１と同様の加圧用ホース８の外側にＳＣｒ４０の相手金を設け、加圧用ホース８に１２００気圧の水圧をかけてコンロッドＣのクラッキングを行った。一回に５本のコンロッドＣをクラッキングすることができた。
【００４１】
（実施例Ｃ）
図１（ａ）に示すようなコンロッドＣをＡｌ−４重量％，Ｆｅ−２重量％，Ｎｉ−１５重量％，Ｃｒ−５重量％，Ｓｉの急冷凝固粉の燃結鍛造品で成形すると共に、粉末段階で破断促進用の溝５，５を形成した。実施例１と同様の加圧用ホース８を用い、加圧用ホース８に７００気圧の水圧をかけてコンロッドＣのクラッキングを行った。一回に２０本のコンロッドＣをクラッキングすることができた。
【００４２】
（比較例Ａ）
図４（ａ）に示すように、実施例Ａと同じ素材で溝５を有するコンロッドＣを成形し、大端穴３ａ内に配置され且つ互いに離間動作をする２つのダイ２０，２１を備えたクラッキング装置を用い、約１０ｔｏｎの圧力をかけてコンロッドＣのクラッキングを行った。一回に２本のコンロッドＣをクラッキングした。
【００４３】
（比較例Ｂ）
図４（ｂ）に示すように、実施例Ｂと同じ素材で溝５を有するコンロッドＣを成形し、大端穴３ａ内に圧入されるマンドレル２２を備えたクラッキング装置を用い、約９ｔｏｎの圧力をかけてコンロッドＣのクラッキングを行った。一回に１本のコンロッドＣをクラッキングした。
【００４４】
（比較例Ｃ）
図４（ｃ）に示すように、実施例Ｃと同じ素材で溝５を有するコンロッドＣを成形し、大端穴３ａ内に配置され且つ互いに離間動作をする２対の加圧ピン２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂを備えたクラッキング装置を用い、約６ｔｏｎの圧力をかけてコンロッドＣのクラッキングを行った。一回に１本のコンロッドＣをクラッキングした。
【００４５】
上記の実施例Ａ〜Ｃおよび比較例Ａ〜Ｃでクラッキングを行った各コンロッドＣについて、大端穴３ａの真円度の測定を行った。なお、各大端穴３ａは、コンロッドＣの成形段階で真円である。以上の結果を次の表に示す。
【００４６】

【００４７】
表からも明らかなように、本発明に係わるコンロッドのクラッキング方法およびクラッキング装置（実施例Ａ〜Ｃ）によれば、従来のクラッキング装置を用いた比較例Ａ〜Ｃに比べて、クラッキング後の大端部３の歪みが大幅に小さくなっていることが判明し、しかも、一回に多くのコンロッドＣを処理し得ることが明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるコンロッドのクラッキング方法およびクラッキング装置の一実施例を説明する図であって、クラッキング前の断面図（ａ）およびクラッキング後の断面図（ｂ）である。
【図２】クラッキング装置の全体を示す説明図である。
【図３】クラッキング装置を説明する斜視図（ａ）および加圧用ホースの断面図（ｂ）である。
【図４】比較例Ａのコンロッドとクラッキング装置を説明する正面図（ａ）、比較例Ｂのコンロッドとクラッキング装置を説明する正面図（ｂ）、比較例Ｃのコンロッドとクラッキング装置を説明する正面図（ｃ）である。
【符号の説明】
Ｃコンロッド
１軸部
３大端部
３ａ大端穴
４キャップ部
５溝
６一方の治具
７１７他方の治具
８加圧用ホース
８ａゴム層
８ｂ合成繊維層
９液体供給手段

Claims

軸部の大端部にキャップ部を一体成形したコンロッドに対し、半径方向に拡張収縮可能な加圧用ホースを用い、大端部の大端穴に挿通した加圧用ホースに加圧用液体を加圧充填し、加圧用ホースの直径を拡張させて大端部の大端穴の内側面全体を加圧することにより軸部からキャップ部を破断分離することを特徴とするコンロッドのクラッキング方法。
コンロッドの大端部の大端穴の内側面に、軸部からキャップ部を破断分離する際の破断促進用の溝が形成してあることを特徴とする請求項１に記載のコンロッドのクラッキング方法。
コンロッドの軸部およびキャップ部を保持した状態にして軸部からキャップ部を破断分離することを特徴とする請求項１または２に記載のコンロッドのクラッキング方法。
軸部の大端部にキャップ部を一体成形したコンロッドに対し、キャップ部側を保持する一方の治具と、軸部側を保持する他方の治具と、大端部の大端穴に挿通可能な直径から大端穴よりも大きい直径に至る範囲で半径方向に拡張収縮可能な加圧用ホースと、加圧用ホースに加圧用液体を加圧供給する液体供給手段を備えたことを特徴とするコンロッドのクラッキング装置。
一方の治具を所定間隔で複数配置すると共に、これらの治具に対応する他方の治具を備え、複数のコンロッドの各大端穴に連続的に挿通される加圧用ホースを備えたことを特徴とする請求項４に記載のコンロッドのクラッキング装置。
加圧用ホースが、ゴム層とその外側の合成繊維層を備えていることを特徴とする請求項４または５に記載のコンロッドのクラッキング装置。