JP4382605B2 - コンロッド分割装置の分割用治具 - Google Patents

Description

本発明は、コンロッド大端部が破断によって分割されるエンジン用コンロッドを分割時に保持するコンロッド分割装置の分割用治具に関するものである。

従来、自動車用エンジンのコンロッドのように高い強度が必要なコンロッドは、鍛造によって形成されている。この種のコンロッドは、コンロッド大端部とコンロッド小端部とを有するコンロッド母材が鍛造によって形成され、前記コンロッド大端部にクランクピン孔が形成された状態では、コンロッド大端部がコンロッド本体とキャップとに分割されている。このキャップは、コンロッド本体との間にクランクピンを挟む状態でコンロッド本体に２本のキャップ固定用ボルトによって締結される。

コンロッド大端部を上述したように分割するに当たっては、分割後にキャップをコンロッド本体に組付けたときのキャップの位置決め精度を向上させてクランクピン孔の真円度を向上させるために、破断によって行うことがある（例えば特許文献１参照）。
この破断は、コンロッド大端部のクランクピン孔に分割用治具の一対の押圧部材を嵌合させ、これらの押圧部材の間にコンロッド分割装置により楔を打ち込むことによって行っている。

特許文献１に示された前記分割用治具は、コンロッド本体側に位置する第１の支持部材と、コンロッドのキャップ側に位置する第２の支持部材とを備えている。前記第１の支持部材は、クランクピン孔内におけるコンロッド本体側となる半部に嵌合する半割円柱状の第１の押圧部材と、コンロッド小端部の外面が係合する係合片とによってコンロッドを保持するように構成されている。また、この第１の支持部材は、支持用フレームにコンロッドの長手方向に移動自在に保持され、このフレームを介してコンロッド分割装置に取付けられている。

前記第２の支持部材は、クランクピン孔内におけるキャップ側となる半部に嵌合する半割円柱状の第２の押圧部材と、この第２の押圧部材と協働してコンロッド大端部を挟持する油圧式クランプ装置とを備え、コンロッド分割装置に固定されている。
前記油圧式クランプ装置は、コンロッド大端部の両側部を押圧する押圧子と、これらの押圧子を駆動する油圧シリンダとから構成されている。

このように構成された従来の分割用治具を用いてコンロッドを破断により分割するためには、先ず、前記第１および第２の押圧部材をコンロッド大端部のクランクピン孔に嵌合させることによりこの分割用治具に装着させ、コンロッド大端部を前記クランプ装置によって第２の支持部材に固定する。次に、前記第１の押圧部材と第２の押圧部材との間に楔を係合させ、この楔をコンロッド分割装置によって前記押圧部材間に打ち込む。

前記楔が押圧部材間に圧入されることにより、コンロッド分割装置に固定されている第２の支持部材に対して第１の支持部材が離間する方向へ移動することにより、コンロッド大端部が破断によってコンロッド本体とキャップとに分割される。
なお、本出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に密接に関連する先行技術文献を出願時までに見付け出すことはできなかった。
特表２００１−５１２０４９号公報（第８−１０頁、第１図）

上述したように構成された従来の分割用治具は、コンロッド大端部を分割する度に前記クランプ装置によるコンロッド大端部の固定と開放とを行わなければならないから、コンロッド分割のサイクルタイムが長くなるという問題があった。また、前記従来の分割用治具は、油圧シリンダを使用した高価なクランプ装置が設けられているから、コンロッドを分割するための設備が高くなるという問題もあった。

このような不具合は、クランプ装置を用いないようにすることによって、ある程度は解消することができる。しかし、コンロッド大端部のキャップ部分を保持する部材が何もないと、コンロッド大端部の二箇所の破断部分を正しく破断することが難しくなる。これは、前記二箇所の破断部分は、厳密には同時に破断することは殆どなく、一方の破断部分が先に破断した後に他方の破断部分が破断するからである。すなわち、分割時にキャップ部を第２の押圧部材によって押圧するだけであると、一方の破断部分が破断した後にこの破断部分の破断面の間隔が拡がるだけとなり、他方の破断部分を破断させることができなくなるおそれがある。このようにコンロッド大端部の一側部しか破断させることができなかったコンロッドは不良品になってしまう。

本発明はこのような問題を解消するためになされたもので、コンロッドを正しく分割できるようにするとともにコストダウンを図りながら、コンロッドを速く着脱することができるコンロッド分割用治具を提供することを目的とする。

この目的を達成するため、本発明に係るコンロッド分割装置の分割用治具は、コンロッド大端部のクランクピン孔に嵌合する一対の押圧部材を有し、これらの押圧部材の間に楔を圧入することによりコンロッド大端部を分割するコンロッド分割装置の分割用治具において、前記押圧部材のうちコンロッド小端部側に位置する一方の押圧部材をコンロッド小端部のピストンピン孔に嵌合するピンを有する第１の支持部材に設け、他方の押圧部材を前記第１の支持部材とは別体に形成された第２の支持部材に設け、これら両支持部材のうち少なくとも一方を他方に対して移動可能に構成し、前記第２の支持部材にコンロッド大端部の両側部の端面に対向する受圧面を形成し、この受圧面と前記端面とを隙間をおいて対向するように形成したものである。

請求項２に記載した発明に係るコンロッド分割装置の分割用治具は、請求項１に記載した発明に係るコンロッド分割装置の分割用治具において、受圧面とコンロッド大端部の端面との間の隙間を約０．２mm〜０．４mmとしたものである。

本発明に係る分割用治具は、コンロッドのクランクピン孔とピストンピン孔とに押圧部材とピンとを嵌合させることによりコンロッドを装着することができる。このため、この分割用治具は、コンロッドの装着を嵌合のみによって速やかに行うことができ、分割後にコンロッド本体とキャップとを押圧部材やピンから引き抜くことによって速やかに取外すことができる。しかも、本発明に係る分割用治具は、コンロッドを固定する部材は備えていないから、コンロッド固定用のクランプ装置を備えた従来のものに較べると構造が簡素化され、設備のコストダウンを図ることができる。

本発明に係る分割用治具は、一対の押圧部材の間に楔が圧入されることにより、コンロッド大端部をコンロッド本体側とキャップ側に押圧する。このため、前記楔の圧入により、コンロッド大端部におけるコンロッド本体とキャップとの接続部分に引張応力が集中する。そして、楔の圧入量がさらに増大することによって、前記接続部分に亀裂が生じる。このとき、コンロッド大端部のコンロッド本体とキャップとを接続する二箇所の接続部分のうち一方のみに亀裂が形成され、この亀裂が進行するにより一方の接続部分のみが破断した場合は、楔のさらなる圧入によって、破断面の間隔が拡がるようにキャップ部分の一側部がコンロッド本体側から離間する。

このキャップ部分の一側部のさらなる変位は、キャップ部分の端面が第２の支持部材の受圧面に当接することによって規制される。このようにキャップ部の変位が規制されることにより、楔の圧入により生じる前記引張応力をコンロッド大端部の他側部に集中させることができ、この他側部をも破断させることができる。
したがって、本発明によれば、コンロッド分割作業のサイクルタイムの短縮することができるとともに、コンロッドをコンロッド本体とキャップとに正しく破断させることができるコンロッド分割装置の分割用治具を提供することができる。

請求項２記載の発明によれば、コンロッドを第２の支持部材に嵌合により装着するときにこの第２の支持部材の受圧面にコンロッド大端部が当たることを防ぎながら、分割時にコンロッド大端部の一側部のみが破断されることを確実に防ぐことができる。このため、前記受圧面とコンロッド大端部の端面との間の隙間が適正になるコンロッド分割装置の分割用治具を提供することができる。

以下、本発明に係るコンロッド分割装置の分割用治具を図１ないし図６によって詳細に説明する。
図１は本発明に係る分割用治具とコンロッドとを示す図で、同図（ａ）は分割用治具にコンロッドを装着した状態を示す平面図、同図（ｂ）は（ａ）図におけるＢ−Ｂ線断面図、同図（ｃ）は（ａ）図におけるＣ−Ｃ線断面図である。なお、図１（ｃ）は受圧部材の一部を省略した状態で描いてある。図２はコンロッド大端部と受圧部材の一部を拡大して示す平面図、図３は楔を係合させた分割前の状態を示す断面図、図４は分割後の分割用治具とコンロッドを示す平面図、図５は図４におけるV−V線断面図、図６は本発明に係る分割用治具の斜視図である。

これらの図において、符号１で示すものは、この実施の形態による分割用治具を示す。この分割用治具１は、自動二輪車用エンジン（図示せず）に組付けられるコンロッド２を保持し、図示していないコンロッド分割装置に装填するためのものである。前記コンロッド分割装置は、楔３を前記分割用治具１に係合させ、この状態で楔３に荷重を加える構造のものが用いられ、コンロッド２をコンロッド本体４（図４および図５参照）とキャップ５とに分割する。前記楔３は、両面を傾斜面とする板状に形成されている。

前記コンロッド２は、図１に示すように、コンロッド小端部６にピストンピン孔７が形成されるとともに、コンロッド大端部８にクランクピン孔９と二つのボルト挿通孔１０，１０とが形成されている。これらの孔は、いずれも予め定めた精度となるように機械加工によって形成されている。前記ボルト挿通孔１０は、コンロッド２を分割した後にコンロッド本体４にキャップ５を組付けるためのボルト（図示せず）を挿通させるためのもので、コンロッド大端部８にキャップ５側から孔開け加工を施すことによって形成されている。

このコンロッド大端部８における前記ボルト挿通孔１０が開口する端部には、所定の位置に所定の精度となるように機械加工によって締付座１１｛図１（ｃ）参照｝が形成されている。この締付座１１によって本発明でいうコンロッド大端部の端面が構成されている。また、前記コンロッド２は、ピストンピン孔７やクランクピン孔９などの孔加工後に表面の全域に浸炭処理が施されており、分割時の荷重を低減させるために予め−８０℃〜−１００℃に冷却された状態で分割用治具１に装着されている。

前記分割用治具１は、図１および図６に示すように、ベースプレート１２と、このベースプレート１２に移動自在に支持された第１のスライダ１３および第２のスライダ１４とによって構成されている。前記第１のスライダ１３によって本発明でいう第１の支持部材が構成され、前記第２のスライダ１４によって本発明でいう第２の支持部材が構成されている。

前記ベースプレート１２は、コンロッド２の長手方向に長くなる板状に形成され、第１および第２のスライダ１３，１４が移動自在に嵌合する凹部１５が形成されている。この凹部１５は、コンロッド２の長手方向に延びるように形成されている。この凹部１５内には、前記第１のスライダ１３の移動を規制するための第１のストッパー１６と、第２のスライダ１４の移動を規制するための第２のストッパー１７とが設けられている。

さらに、このベースプレート１２の両側部には、コンロッド装着時に第１のスライダ１３と第２のスライダ１４とを適正な間隔をおいて離間させるためのスペーサ１８と、第１および第２のスライダ１３，１４を前記凹部１５内に保持するプレート１９とが設けられている。前記スペーサ１８は、前記凹部１５の底に両側から臨むように設けられ、前記プレート１９は、第１および第２のスライダ１３，１４の両側部に形成された段部２１，２１に係合している。

前記第１のスライダ１３と第２のスライダ１４は、それぞれ工具鋼などの硬度が高い金属材料によって形成されている。前記第１のスライダ１３は、前記ベースプレート１２の凹部１５内に移動自在に嵌合された板状のスライダ本体２２と、このスライダ本体２２の上に突設された第１の押圧部材２３とピン２４とから構成されている。
前記スライダ本体２２は、図１（ａ）に示すように、コンロッド小端部６側に位置する一端部に前記第１のストッパー１６と対向する当接面２２ａが形成されている。

前記第１の押圧部材２３は、図６に示すように、コンロッド大端部８のクランクピン孔９に嵌合する半割円柱状に成形されており、平坦な側面２５が第２のスライダ１４側を指向するように前記スライダ本体２２に一体に形成されている。
この第１の押圧部材２３におけるクランクピン孔９に嵌合する外周部の上端角部には、コンロッド装着時にこの第１の押圧部材２３がクランクピン孔９内に入り易くなるように、面取加工によって傾斜面２６｛図１（ｂ）参照｝が形成されている。

この第１の押圧部材２３の前記側面２５は、下端部が前記スライダ本体２２の一端面と同一平面上に位置するように形成されている。また、この側面２５の上部は、上方に向かうにしたがって漸次コンロッド小端部６に接近するように傾斜されている。この傾斜部分２５ａは、図１（ｂ）および図３に示すように、前記楔３の一方の傾斜面３ａと平行になるように形成されている。

前記ピン２４は、スライダ本体２２に一体に形成され、図１（ａ）に示すように、前記ピストンピン孔７に嵌合する二つの突片２４ａが設けられている。これらの突片２４ａは、コンロッド２が第１のスライダ１３に対して分割部分から離間する方向｛図１（ａ）では右側｝に移動することを規制している。

前記第２のスライダ１４は、前記ベースプレート１２の凹部１５内に移動自在に嵌合された板状のスライダ本体３１と、このスライダ本体３１の上に突設された第２の押圧部材３２と受圧部材３３とから構成されている。
前記スライダ本体３１は、図１（ａ）に示すように、第１のスライダ１３とは反対側の端部が前記第２のストッパー１７と対向するように形成されている。このスライダ本体３１と前記第１のスライダ１３のスライダ本体２２の移動方向の長さは、図１（ａ）に示すように、両スライダ本体２２，３１の互いに対向する一端面をそれぞれ前記スペーサ１８に当接させた状態（前記一端面間の間隔が最小になる状態）で、他端面と第１または第２のストッパー１６，１７とが移動代Ｄ１，Ｄ２をおいて離間するように形成されている。このため、第１のスライダ１３と第２のスライダ１４は、ベースプレート１２に対して前記移動代Ｄ１，Ｄ２だけコンロッド２の長手方向に移動可能になる。

前記第２の押圧部材３２は、図６に示すように、コンロッド大端部８のクランクピン孔９に嵌合する半割円柱状に成形されており、平坦な側面３４が第１のスライダ１３側を指向するように前記スライダ本体３１に一体に形成されている。
この第２の押圧部材３２におけるクランクピン孔９に嵌合する外周部の上端角部には、コンロッド装着時にこの第２の押圧部材３２がクランクピン孔９内に入り易くなるように、面取加工によって傾斜面３５｛図１（ｂ）参照｝が形成されている。

この第２の押圧部材３２の前記側面３４は、下端部が前記スライダ本体３１の一端面と同一平面上に位置するように形成されている。また、この側面３４の上部は、上方に向かうにしたがって漸次コンロッド小端部６から離間するように傾斜されている。この傾斜部分３４ａは、図１（ｂ）および図３に示すように、前記楔３の他方の傾斜面３ｂと平行になるように形成されている。この第２の押圧部材３２と前記第１の押圧部材２３は、図１（ａ）に示すように、それぞれクランクピン孔９に嵌合した状態で前記側面２５，３４が楔挿入用空間３６を隔てて離間するように形成されている。

この楔挿入用空間３６の幅（コンロッド２の長手方向の長さ）は、前記ベースプレート１２に設けられた前記スペーサ１８によって所定値となるように設定されている。すなわち、この分割用治具１においては、このスペーサ１８に前記スライダ本体２２，３１を当接させることによって、第１および第２の押圧部材２３，３２の間に適正な幅の楔挿入用空間３６が形成され、第１および第２の押圧部材２３，３２が正しくクランクピン孔９に嵌合するようになる。

前記受圧部材３３は、前記第２の押圧部材３２との間にコンロッド大端部８のキャップ部分８ａを挿入することができる位置に設けられており、前記スライダ本体３１に一体に形成されている。この受圧部材３３には、コンロッド２側へ突出する二つの受圧用凸部３７，３７が設けられている。
これらの凸部３７の突出側端部には、コンロッド大端部８の両側部に形成された前記締付座１１と対向する受圧面３８（図２参照）が形成されている。この受圧面３８は、図２に示すように、前記締付座１１と平行になるとともに、この締付座１１に隙間Ｓをおいて対向するように形成されている。この隙間Ｓは、この実施の形態では０．２mm〜０．４mmとなるように形成されている。このように隙間Ｓの大きさを設定した理由は、隙間Ｓが０．１mm以下になると、コンロッド大端部８が製造誤差によって相対的に大きく形成された場合、コンロッド大端部８をに第２の押圧部材３２と受圧部材３３との間に挿入することが難しくなるからである。また、前記隙間Ｓを０．５mm以上に設定した場合は、分割時にコンロッド大端部の一側部のみが破断し、他側部が破断されず不良品となってしまうからである。

この隙間Ｓは、分割用治具１に別のコンロッドが装着された場合であっても、コンロッドの種類が同一であれば全てのコンロッドにおいて一致させることができる。これは、コンロッド２と第１および第２のスライダ１３，１４との位置決めがクランクピン孔９とピストンピン孔７とを用いて行われ、前記締付座１１が機械加工によって所定の精度となるように形成されているからである。すなわち、前記隙間Ｓの大きさは、前記機械加工時の精度に対応する精度に形成されるからである。前記締付座１１によって本発明でいうコンロッド大端部の両側部の端面が構成されている。また、この実施の形態による前記凸部３７の上端角部には、コンロッド装着時にコンロッド大端部８が凸部３７と第２の押圧部材３２との間に入り易くなるように、面取加工によって傾斜面３７ａが形成されている。

上述したように構成された分割用治具１は、図示していないコンロッド分割装置に取付けられた状態でコンロッド２が装着される。なお、この準備作業は、分割用治具１にコンロッド２を装着した後に分割用治具１をコンロッド分割装置に装填することによって行うこともできる。前記分割用治具１にコンロッド２を装着するためには、先ず、第１のスライダ１３と第２のスライダ１４とをベースプレート１２上で平行移動させてこれら両者のスライダ本体２２，３１をそれぞれ前記スペーサ１８に当接させる。

次に、クランクピン孔９に第１および第２の押圧部材２３，３２を嵌合させるとともに、ピストンピン孔７に第１のスライダ１３のピン２４を嵌合させ、コンロッド２を第１および第２のスライダ１３，１４に載置する。このように第１および第２のスライダ１３，１４にコンロッド２を装着することによって、前記受圧部材３３の受圧面３８とコンロッド大端部８の前記締付座１１とが隙間Ｓをおいて対向する。

このようにコンロッド２が装填されたコンロッド分割装置は、図３に示すように、楔３を第１および第２の押圧部材２３，３２の間に挿入し、楔３の傾斜面３ａ，３ｂを両押圧部材２３，３２の側面２５，３４に接触させる。その後、コンロッド分割装置は、上述した状態で楔３に上方から荷重を加え、第１および第２の押圧部材２３，３２の間に楔３を圧入させる。この楔３の圧入により、前記両押圧部材２３，３２は、コンロッド大端部８をコンロッド本体４側とキャップ５側とに押圧する。この結果、コンロッド大端部８のコンロッド本体４とキャップ５との接続部分に引張応力が集中し、楔３がさらに進むことによって前記接続部分に亀裂が生じる。

このとき、コンロッド大端部８のコンロッド本体４とキャップ５とを接続する二箇所の接続部分のうち一方のみに亀裂が形成され、この亀裂が進行するにより一方の接続部分のみが破断した場合は、楔３のさらなる圧入によって、破断面の間隔が拡がるようにキャップ部分８ａの一側部がコンロッド本体４側から離間する。
このキャップ部分８ａの一側部のさらなる変位は、キャップ部分８ａの端面となる前記締付座１１が受圧部材３３の受圧面３８に当接することによって規制される。このようにキャップ部分８ａの変位が規制されることにより、楔３の圧入により生じる前記引張応力をコンロッド大端部８の他側部に集中させることができ、この他側部をも破断することができる。

上述したように前記二箇所の接続部分が破断されてコンロッド２がコンロッド本体４とキャップ５とに分割された後、さらに楔３が進むことによって、図４および図５に示すように、コンロッド本体４を支持する第１のスライダ１３と、キャップ５を支持する第２のスライダ１４が互いに離間する方向に前記移動代Ｄ１，Ｄ２だけ移動する。楔３による押圧が終了した後、コンロッド分割装置は楔３を上昇させる。

このように分割されたコンロッド本体４とキャップ５は、第１および第２の押圧部材２３，３２とピン２４とが嵌合した状態で第１および第２のスライダ１３，１４に支持されているから、分割用治具１から上方に容易に取外すことができる。すなわち、工具を使用したり特別な操作を行うことなく、コンロッド本体４とキャップ５とを分割用治具１から上方に容易に取外すことができる。

したがって、この実施の形態による分割用治具１は、コンロッド２の装着を嵌合のみによって速やかに行うことができ、分割後にコンロッド本体４とキャップ５とを第１および第２の押圧部材２３，３２やピン２４から引き抜くことによって速やかに取外すことができる。また、この実施の形態による分割用治具１は、分割時にコンロッド大端部８の一側部のみが破断されることを第２のスライダ１４の受圧部材３３によって防ぐことができるから、コンロッド大端部８をクランプ装置などによって保持するものではないにもかかわらず、コンロッド２をコンロッド本体４とキャップ５とに正しく破断させることができる。

この実施の形態による分割用治具１は、受圧部材３３の受圧面３８とコンロッド大端部８の締付座１１との隙間Ｓが０．２mm〜０．４mmに設定されているから、コンロッド２を第２のスライダ１４に嵌合により装着するときに受圧部材３３の受圧面３８にコンロッド大端部８が当たることを防ぎながら、分割時にコンロッド大端部８の一側部のみが破断されることを確実に防ぐことができる。

本発明に係る分割用治具とコンロッドとを示す図である。 コンロッド大端部と受圧部材の一部を拡大して示す平面図である。 楔を係合させた分割前の状態を示す断面図である。 分割後の分割用治具とコンロッドを示す平面図である。 図４におけるV−V線断面図である。 本発明に係る分割用治具の斜視図である。

符号の説明

１…分割用治具、２…コンロッド、３…楔、４…コンロッド本体、５…キャップ、６…コンロッド小端部、７…ピストンピン孔、８…コンロッド大端部、９…クランクピン孔、１１…締付座、１２…ベースプレート、１３…第１のスライダ、１４…第２のスライダ、２３…第１の押圧部材、２４…ピン、３２…第２の押圧部材、３３…受圧部材、３７…凸部、３８…受圧面、Ｓ…隙間。

Claims (2)

1. コンロッド大端部のクランクピン孔に嵌合する一対の押圧部材を有し、これらの押圧部材の間に楔を圧入することによりコンロッド大端部を分割するコンロッド分割装置の分割用治具において、前記押圧部材のうちコンロッド小端部側に位置する一方の押圧部材をコンロッド小端部のピストンピン孔に嵌合するピンを有する第１の支持部材に設け、他方の押圧部材を前記第１の支持部材とは別体に形成された第２の支持部材に設け、これら両支持部材のうち少なくとも一方を他方に対して移動可能に構成し、前記第２の支持部材にコンロッド大端部の両側部の端面に対向する受圧面を形成し、この受圧面と前記端面とを隙間をおいて対向するように形成したことを特徴とするコンロッド分割装置の分割用治具。
2. 請求項１記載のコンロッド分割装置の分割用治具において、受圧面とコンロッド大端部の端面との間の隙間を約０．２mm〜０．４mmとしてなるコンロッド分割装置の分割用治具。
   

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