JP4518922B2 - 分割型コンロッド、エンジンおよび車両 - Google Patents

Description

本発明は、ピストンピンとクランクピンとを結合する分割型コンロッド、それを備えたエンジンおよびそれを備えた車両に関する。

自動車、自動二輪車等のエンジンには、ピストンピンとクランクピンとを結合するコンロッドが用いられる。コンロッドは、ロッド本体の一端にピストンピンを回転可能に保持する小端部を有し、ロッド本体の他端にクランクピンを回転可能に保持する大端部を有する。小端部には、ピストンピンが挿入されるピストンピン孔が形成され、大端部には、クランクピンが挿入されるクランクピン孔が形成されている。

分割型コンロッドでは、大端部がクランクピン孔の軸心を含む分割面で予めロッド部とキャップ部とに分割されている。ロッド部とキャップ部とがボルトで結合されることによりクランクピン孔を有する大端部が構成される。

このような分割型コンロッドでは、クランクシャフトへの組み付け時に、大端部のクランクピン孔の真円度および真筒度を保つために、キャップ部とロッド部との位置決めを精度良く行う必要がある。

位置決めの精度を向上させる手段として破断工法がある。この破断工法では、大端部を一体的に形成し、その後に大端部をロッド部とキャップ部とに破断分割する。ロッド部の破断面およびキャップ部の破断面は微細な凹凸を有するので、ロッド部の破断面とキャップ部の破断面とを合わせることによりロッド部とキャップ部とを正確に位置決めすることができる。

大端部をロッド部とキャップ部とに破断分割する前に、破断を誘発させるためにクランクピン孔の内周面に軸方向に延びる直線状の破断起点溝を形成することが提案されている（特許文献１参照）。
米国特許第４５６９１０９号明細書 特表２００１−５１２０５０号公報

この破断工法によれば、破断面の形状がロッド部およびキャップ部の位置決め精度に影響を及ぼす。特に、破断起点が複数存在する場合には、それぞれの破断起点からそれぞれ異なる破断面が生じることがある。ここでは、異なる破断面が生じることを二重割れと呼ぶ。

異なる破断面の終端が合流すると、合流部分で段差が生じ、破断面に大きな突起部が発生する。その突起部により、ロッド部およびキャップ部の組み付け時にクランクピン孔の真円度および真筒度が低下する。また、異なる破断面間の金属が破片として欠落することもある。それにより、破片がエンジン部品を傷つける場合がある。

近年、エンジンの耐久性を向上させるためにコンロッドにも耐久性が要求されている。しかしながら、コンロッドの耐久性を高めるために靭性の高い材料を用いると、二重割れが頻繁に生じる。そのため、コンロッドの材料として、通常は、炭素の含有量が多い炭素鋼が用いられる。

このような二重割れおよび破片の発生を防止するための亀裂分割装置が提案されている（特許文献２参照）。特許文献２に示された亀裂分割装置では、分割前の大端部のクランクピン孔の内周面の一部のみに集中して荷重が加えられ、その荷重点を起点として大端部が破断分割される。

しかしながら、この亀裂分割装置は、複雑な構造を有するとともに、その装置に用いられる治具に精度が要求される。そのため、設備コストが高くなるとともに治具の経時劣化の管理負担が生じる。その結果、分割型コンロッドの製造コストが高くなる。

本発明の目的は、低コストで容易かつ高精度に製造可能な分割型コンロッド、それを備えたエンジンおよびそれを備えた車両を提供することである。

第１の発明に係る分割型コンロッドは、ロッド本体と、ロッド本体の一端に一体的に設けられ、孔を有する大端部とを備え、孔の内周面の互いに対向する位置において孔の軸方向に沿った線上の一部分に他の部分よりも大きい応力集中係数を有する破断起点溝が形成され、孔の内周面の軸方向に沿った線上の他の部分に交差する領域に曲面状の底面を有する切欠き部が形成され、切欠き部の応力集中係数は、破断起点溝の応力集中係数よりも小さく、破断起点溝に沿って大端部が破断分割されたものである。

その分割型コンロッドの製造時には、孔の内周面の互いに対向する位置において孔の軸方向に沿った線上の一部分に他の部分よりも大きい応力集中係数を有する破断起点溝が形成されるとともに、孔の内周面の軸方向に沿った線上の他の部分に交差する領域に曲面状の底面を有する切欠き部が形成される。その破断起点溝に沿って大端部が破断分割される。

このとき、切欠き部の応力集中係数は破断起点溝の応力集中係数よりも小さいので、破断起点溝に応力が集中し、切り欠き部では応力集中が緩和される。それにより、孔の内周面の一部に応力が集中する。したがって、破断が孔の内周面の１箇所から進行する。それにより、大端部が１つの破断面により破断分割され、二重割れが発生しない。したがって、破断面に大きな突起部が生じることが防止されるとともに破断面から破片が欠落することが防止される。その結果、大端部の分割された部分の組み付け時に高い真円度および真筒度が得られるとともに、製造不良品の発生率が低減される。

また、高価な設備を用いることなく、簡単な治具を用いて分割型コンロッドの大端部を破断分割することができる。したがって、分割型コンロッドの製造コストが低減される。さらに、高い靭性の材料を用いることができるので、分割型コンロッドの耐久性を向上させることができる。

第２の発明に係る分割型コンロッドは、ロッド本体と、ロッド本体の一端に一体的に設けられ、孔を有する大端部とを備え、孔の内周面の互いに対向する位置において孔の軸方向に沿った線上の一部分に他の部分よりも大きい応力集中係数を有する破断起点溝が形成され、孔の内周面の互いに対向する位置のうち少なくとも一方の位置において、軸方向に沿った線上の他の部分に交差する一または複数の領域に曲面状の底面を有する一または複数の軸受け用係止溝がそれぞれ形成され、一または複数の軸受け用係止溝の応力集中係数は、破断起点溝の応力集中係数よりも小さく、破断起点溝に沿って大端部が破断分割されたものである。

その分割型コンロッドの製造時には、孔の内周面の互いに対向する位置において孔の軸方向に沿った線上の一部分に他の部分よりも大きい応力集中係数を有する破断起点溝が形成されるとともに、孔の内周面の互いに対向する位置のうち少なくとも一方の位置において、軸方向に沿った線上の他の部分に交差する一または複数の領域に曲面状の底面を有する一または複数の軸受け用係止溝がそれぞれ形成される。その破断起点溝に沿って大端部が破断分割される。

このとき、一または複数の軸受け用係止溝の応力集中係数は、破断起点溝の応力集中係数よりも小さいので、破断起点溝に応力が集中し、一または複数の軸受け用係止溝では応力集中が緩和される。それにより、孔の内周面の一部に応力が集中する。したがって、破断が孔の内周面の１箇所から進行する。それにより、大端部が１つの破断面により破断分割され、二重割れが発生しない。したがって、破断面に大きな突起部が生じることが防止されるとともに破断面から破片が欠落することが防止される。その結果、大端部の分割された部分の組み付け時に高い真円度および真筒度が得られるとともに、製造不良品の発生率が低減される。

また、高価な設備を用いることなく、簡単な治具を用いて分割型コンロッドの大端部を破断分割することができる。したがって、分割型コンロッドの製造コストが低減される。さらに、高い靭性の材料を用いることができるので、分割型コンロッドの耐久性を向上させることができる。

一または複数の軸受け用係止溝は、第１の軸受け用係止溝および第２の軸受け用係止溝を含み、破断起点溝は、第１の軸受け用係止溝と第２の軸受け用係止溝との間に形成されてもよい。

この場合、第１の軸受け用係止溝と第２の軸受け用係止溝との間の破断起点溝に応力が集中し、第１および第２の軸受け用係止溝では応力集中が緩和される。それにより、孔の内周面の一部に応力が集中する。したがって、破断が孔の内周面の１箇所から進行する。

孔の内周面の軸方向に沿った線上の他の部分に交差する領域に曲面状の底面を有する切欠き部が形成されてもよく、切欠き部の応力集中係数は、破断起点溝の応力集中係数よりも小さい。

切欠き部の応力集中係数は破断起点溝の応力集中係数よりも小さいので、破断起点溝に応力が集中し、切り欠き部では応力集中が緩和される。それにより、孔の内周面の一部に応力が集中する。したがって、破断が孔の内周面の１箇所から進行する。

破断起点溝は、孔の内周面の軸方向に沿った線上の中央部に形成されてもよい。
この場合、孔の内周面の中央部からの破断により破断面が形成される。それにより、１つの破断面により大端部が破断分割され、二重割れが発生しない。

破断起点溝は、孔の内周面の軸方向に沿った線上の一端部に形成されてもよい。
この場合、孔の内周面の一端部からの破断により破断面が形成される。それにより、１つの破断面により大端部が破断分割され、二重割れが発生しない。

ロッド本体および大端部の内部は炭素を０．０５重量％以上０．４５重量％以下含有する鋼からなり、ロッド本体および大端部の表層部は炭素を内部よりも高い重量％含有してもよい。

この場合、ロッド本体部および大端部の内部の靭性が高くなるとともに、ロッド本体部および大端部の表層部の硬度が高くなる。それにより、分割型コンロッドの耐久性が向上する。

第３の発明に係る分割型コンロッドの製造方法は、ロッド本体とそのロッド本体の一端に一体的に設けられかつ孔を有する大端部とを備えたコンロッドを形成する工程と、孔の内周面の互いに対向する位置において孔の軸方向に沿った線上の一部分に他の部分よりも大きな応力集中係数を有する破断起点溝を形成する工程と、破断起点溝に沿って大端部を破断分割する工程とを備え、大端部を破断分割する工程の前に、孔の内周面の軸方向に沿った線上の他の部分に交差する領域に曲面状の底面を有する切欠き部を形成する工程をさらに備え、切欠き部の応力集中係数は、破断起点溝の応力集中係数よりも小さいものである。

その製造方法によれば、まず、ロッド本体と大端部とを備えたコンロッドが形成される。次に、孔の内周面の互いに対向する位置において孔の軸方向に沿った線上の一部分に他の部分よりも大きな応力集中係数を有する破断起点溝が形成されるとともに、孔の内周面の軸方向に沿った線上の他の部分に交差する領域に曲面状の底面を有する切欠き部が形成される。その後、破断起点溝に沿って大端部が破断分割される。

このとき、切欠き部の応力集中係数は破断起点溝の応力集中係数よりも小さいので、破断起点溝に応力が集中し、切り欠き部では応力集中が緩和される。それにより、孔の内周面の一部に応力が集中する。したがって、破断が孔の内周面の１箇所から進行する。それにより、大端部が１つの破断面により破断分割され、二重割れが発生しない。したがって、破断面に大きな突起部が生じることが防止されるとともに破断面から破片が欠落することが防止される。その結果、大端部の分割された部分の組み付け時に高い真円度および真筒度が得られるとともに、製造不良品の発生率が低減される。

また、高価な設備を用いることなく、簡単な治具を用いて分割型コンロッドの大端部を破断分割することができる。したがって、分割型コンロッドの製造コストが低減される。さらに、高い靭性の材料を用いることができるので、分割型コンロッドの耐久性を向上させることができる。

第４の発明に係る分割型コンロッドの製造方法は、ロッド本体とそのロッド本体の一端に一体的に設けられかつ孔を有する大端部とを備えたコンロッドを形成する工程と、孔の内周面の互いに対向する位置において孔の軸方向に沿った線上の一部分に他の部分よりも大きな応力集中係数を有する破断起点溝を形成する工程と、破断起点溝に沿って大端部を破断分割する工程とを備え、大端部を破断分割する工程の前に、孔の内周面の互いに対向する位置のうち少なくとも一方の位置において、孔の内周面の軸方向に沿った線上の他の部分に交差する一または複数の領域に曲面状の底面を有する一または複数の軸受け用係止溝を形成する工程をさらに備え、一または複数の軸受け用係止溝の応力集中係数は、破断起点溝の応力集中係数よりも小さいものである。

その製造方法によれば、まず、ロッド本体と大端部とを備えたコンロッドが形成される。次に、孔の内周面の互いに対向する位置において孔の軸方向に沿った線上の一部分に他の部分よりも大きな応力集中係数を有する破断起点溝が形成されるとともに、孔の内周面の互いに対向する位置のうち少なくとも一方の位置において、孔の内周面の軸方向に沿った線上の他の部分に交差する一または複数の領域に曲面状の底面を有する一または複数の軸受け用係止溝が形成される。その後、破断起点溝に沿って大端部が破断分割される。

このとき、一または複数の軸受け用係止溝の応力集中係数は、破断起点溝の応力集中係数よりも小さいので、破断起点溝に応力が集中し、一または複数の軸受け用係止溝では応力集中が緩和される。それにより、孔の内周面の一部に応力が集中する。したがって、破断が孔の内周面の１箇所から進行する。それにより、大端部が１つの破断面により破断分割され、二重割れが発生しない。したがって、破断面に大きな突起部が生じることが防止されるとともに破断面から破片が欠落することが防止される。その結果、大端部の分割された部分の組み付け時に高い真円度および真筒度が得られるとともに、製造不良品の発生率が低減される。

また、高価な設備を用いることなく、簡単な治具を用いて分割型コンロッドの大端部を破断分割することができる。したがって、分割型コンロッドの製造コストが低減される。さらに、高い靭性の材料を用いることができるので、分割型コンロッドの耐久性を向上させることができる。

一または複数の軸受け用係止溝を形成する工程は、孔の内周面の互いに対向する位置のうち少なくとも一方の位置において、孔の内周面の軸方向に沿った線上の他の部分に交差する第１および第２の領域に第１および第２の軸受け用係止溝をそれぞれ形成する工程を含み、破断起点溝を形成する工程は、第１の領域と第２の領域との間に破断起点溝を形成する工程を含んでもよい。

この場合、第１の軸受け用係止溝と第２の軸受け用係止溝との間の破断起点溝に応力が集中し、第１および第２の軸受け用係止溝では応力集中が緩和される。それにより、孔の内周面の一部に応力が集中する。したがって、破断が孔の内周面の１箇所から進行する。

分割型コンロッドの製造方法は、大端部を破断分割する工程の前に、孔の内周面の軸方向に沿った線上の他の部分に交差する領域に曲面状の底面を有する切欠き部を形成する工程をさらに備えてもよく、切欠き部の応力集中係数は、破断起点溝の応力集中係数よりも小さい。

切欠き部の応力集中係数は破断起点溝の応力集中係数よりも小さいので、破断起点溝に応力が集中し、切り欠き部では応力集中が緩和される。それにより、孔の内周面の一部に応力が集中する。したがって、破断が孔の内周面の１箇所から進行する。

破断起点溝を形成する工程は、破断起点溝を孔の内周面の軸方向に沿った線上の中央部に形成する工程を含んでもよい。
この場合、孔の内周面の中央部からの破断により破断面が形成される。それにより、１つの破断面により大端部が破断分割され、二重割れが発生しない。

破断起点溝を形成する工程は、破断起点溝を孔の内周面の軸方向に沿った線上の一端部に形成する工程を含んでもよい。
この場合、孔の内周面の一端部からの破断により破断面が形成される。それにより、１つの破断面により大端部が破断分割され、二重割れが発生しない。

ロッド本体および大端部を形成する工程は、炭素を０．０５重量％以上０．４５重量％以下含有する鋼によりロッド本体および大端部を形成する工程を含んでもよい。

この場合、ロッド本体部および大端部の内部の靭性が高くなるで、分割型コンロッドの耐久性が向上する。

ロッド本体および大端部を形成する工程は、ロッド本体および大端部の表層部の炭素の含有量が内部の炭素の含有量よりも大きくなるように表面硬化処理を行う工程をさらに含んでもよい。

この場合、ロッド本体部および大端部の内部の靭性が高くなるとともに、ロッド本体および大端部の表層部の硬度が高くなるので、分割型コンロッドの耐久性がさらに向上する。

破断起点溝を形成する工程は、ワイヤカット放電加工により破断起点溝を形成する工程を含んでもよい。

この場合、複数のコンロッドの大端部に破断起点溝を同時に形成することが可能となる。したがって、生産性が向上する。

第５の発明に係るエンジンは、シリンダと、シリンダ内に往復動可能に設けられたピストンと、ピストンに設けられたピストンピンと、回転可能に設けられたクランクシャフトと、クランクシャフトに設けられたクランクピンと、ピストンピンとクランクピンとを結合する第１または第２の発明に係る分割型コンロッドとを備えたものである。

そのエンジンにおいては、シリンダ内にピストンが往復動可能に設けられる。ピストンにピストンピンが設けられ、回転可能に設けられたクランクシャフトにクランクピンが設けられる。ピストンピンとクランクピンとが分割型コンロッドにより結合される。分割型コンロッドの大端部の第１の孔にクランクピンが挿入され、小端部の第２の孔にピストンピンが挿入される。

その分割型コンロッドの製造時には、大端部が１つの破断面により破断分割され、二重割れが発生しない。したがって、破断面に大きな突起部が生じることが防止されるとともに破断面から破片が欠落することが防止される。その結果、大端部の分割された部分の組み付け時に高い真円度および真筒度が得られるとともに、製造不良品の発生率が低減される。

また、高価な設備を用いることなく、簡単な治具を用いて分割型コンロッドの大端部を破断分割することができる。したがって、分割型コンロッドの製造コストが低減される。さらに、高い靭性の材料を用いることができるので、分割型コンロッドの耐久性を向上させることができる。

このように、分割型コンロッドの第１の孔が高い真円度および真筒度を有するので、エンジンにおける摩擦損失が低減されるとともに焼き付きが防止される。また、分割型コンロッドの組み付け時に、破片によるエンジン部品の損傷が防止される。それにより、低コストで高性能のエンジンを提供することができる。さらに、分割型コンロッドに靭性の高い材料を用いることができるので、エンジンの耐久性を向上させることができる。

第６の発明に係る車両は、動力を発生する第５の発明に係るエンジンと、駆動輪と、エンジンにより発生された動力を駆動輪に伝達する伝達機構とを備えたものである。

その車両においては、エンジンにより発生された動力が伝達機構により駆動輪に伝達される。エンジンにおいては、シリンダ内にピストンが往復動可能に設けられる。ピストンにピストンピンが設けられ、回転可能に設けられたクランクシャフトにクランクピンが設けられる。ピストンピンとクランクピンとが分割型コンロッドにより結合される。分割型コンロッドの大端部の第１の孔にクランクピンが挿入され、小端部の第２の孔にピストンピンが挿入される。

その分割型コンロッドの製造時には、大端部が１つの破断面により破断分割され、二重割れが発生しない。したがって、破断面に大きな突起部が生じることが防止されるとともに破断面から破片が欠落することが防止される。その結果、大端部の分割された部分の組み付け時に高い真円度および真筒度が得られるとともに、製造不良品の発生率が低減される。

また、高価な設備を用いることなく、簡単な治具を用いて分割型コンロッドの大端部を破断分割することができる。したがって、分割型コンロッドの製造コストが低減される。さらに、高い靭性の材料を用いることができるので、分割型コンロッドの耐久性を向上させることができる。

このように、分割型コンロッドの第１の孔が高い真円度および真筒度を有するので、エンジンにおける摩擦損失が低減されるとともに焼き付きが防止される。また、分割型コンロッドの組み付け時に、破片によるエンジン部品の損傷が防止される。それにより、低コストで高性能のエンジンを提供することができる。さらに、分割型コンロッドに靭性の高い材料を用いることができるので、エンジンの耐久性を向上させることができる。その結果、車両のコストの低減、高性能化および耐久性の向上が可能になる。

本発明によれば、大端部が１つの破断面により破断分割され、二重割れが発生しない。したがって、破断面に大きな突起部が生じることが防止されるとともに破断面から破片が欠落することが防止される。その結果、大端部の分割された部分の組み付け時に高い真円度および真筒度が得られるとともに、製造不良品の発生率が低減される。

また、高価な設備を用いることなく、簡単な治具を用いて分割型コンロッドの大端部を破断分割することができる。したがって、分割型コンロッドの製造コストが低減される。さらに、高い靭性の材料を用いることができるので、分割型コンロッドの耐久性を向上させることができる。

（１）第１の実施の形態
図１は本発明の第１の実施の形態に係る破断分割前の分割型コンロッドの斜視図である。図２は図１の分割型コンロッドの正面図である。図３（ａ）は図２の分割型コンロッドのIV−IV線断面図、図３（ｂ）は図２の分割型コンロッドのＶ−Ｖ線断面図である。図４は図１の分割型コンロッドの一部の拡大斜視図である。

図１〜図３に示すように、分割型コンロッド１は、ロッド本体１０、小端部２０および大端部３０からなる。ロッド本体１０の一端に小端部２０が一体形成されるとともに、ロッド本体１０の他端に大端部３０が一体形成されている。

小端部２０には円筒形のピストンピン孔２５が形成されている。大端部３０の中心部分には円筒形のクランクピン孔３５が形成されている。大端部３０は、ロッド本体１０から両側方に広がる肩部３１ａ，３１ｂを有する。大端部３０の肩部３１ａ，３１ｂには、クランクピン孔３５の両側で大端部３０の下面から上面の近傍まで延びるボルト孔３２がそれぞれ形成されている。

以下の説明において、ロッド本体１０の延びる方向を長手方向と呼び、図４に一点鎖線で示されるクランクピン孔３５の中心軸の方向を単に軸方向と呼び、長手方向および軸方向に直交する方向を幅方向と呼ぶ。以下の図１〜図６および図１１〜図２０において、長手方向を矢印Ｚで表し、軸方向を矢印Ｘで表し、幅方向を矢印Ｙで表す。

破断分割前の大端部３０は、予め一体形成されたロッド部３３とキャップ部３４とからなる。後述するように、大端部３０のロッド部３３およびキャップ部３４は、軸方向Ｘおよび幅方向Ｙに平行な破断予定面Ａに沿って破断分割される。破断予定面Ａは、クランクピン孔３５の中心軸を通るように設定される。すなわち、破断予定面Ａは、クランクピン孔３５の内周面に交差する。

クランクピン孔３５の内周面の互いに対向する位置のそれぞれの中央部には、軸方向Ｘに延びる破断起点溝５０が形成されている。これらの破断起点溝５０は、クランクピン孔３５の内周面と破断予定面Ａとが交差する線上の中央部に位置する。

また、クランクピン孔３５の内周面の互いに対向する位置のうち一方または両方には、ベアリングとして機能する軸受けメタルを係止するための軸受け係止溝５１が形成されている。軸受け係止溝５１により軸受けメタルの回転が阻止される。

本実施の形態では、図３（ａ）に示すように、クランクピン孔３５の内周面の一方側の位置において破断起点溝５０の両端部に軸受け係止溝５１がそれぞれ形成され、図３（ｂ）に示すように、内周面の他方側の位置には軸受け係止溝５１は形成されていない。

各軸受け係止溝５１は、曲面状の底面を有する凹部からなり、クランクピン孔３５の周方向に延びるように設けられている。軸受け係止溝５１の底面は、軸方向Ｘに垂直な断面で円弧状に湾曲している。

さらに、クランクピン孔３５の内周面の互いに対向する位置において軸方向Ｘの両端部には、切り欠き部５２がそれぞれ設けられている。本実施の形態では、図３（ａ）に示すように、クランクピン孔３５の内周面の一方側の位置において軸受け係止溝５１の両側にそれぞれ切り欠き部５２が形成され、図３（ｂ）に示すように、クランクピン孔３５の内周面の他方側の位置において破断起点溝５０の両側にそれぞれ切り欠き部５２が形成されている。

各切り欠き部５２は、曲面状の底面を有し、クランクピン孔３５の周方向に延びるように設けられている。各切り欠き部５２の底面は、軸方向Ｘに垂直な断面で円弧状に湾曲している。

また、クランクピン孔３５の縁部を面取りすることによりクランクピン孔３５の周方向に延びる面取り部５３がそれぞれ設けられている。

図５は本発明の第１の実施の形態に係る分割型コンロッドの組み立て斜視図である。図６は図５の分割型コンロッドの一部の拡大斜視図である。

分割型コンロッド１の大端部３０のロッド部３３とキャップ部３４とが破断起点溝５０に沿って破断分割される。それにより、図５および図６に示すように、ロッド部３３およびキャップ部３４にはそれぞれ破断面Ｆが形成される。破断面Ｆは微細な凹凸を有する。

ロッド部３３の破断面Ｆとキャップ部３４の破断面Ｆとを位置合わせして接触させる。この状態でボルト孔３２にボルト４０をねじ込むことにより、ロッド部３３とキャップ部３４とが互いに結合される。このとき、ロッド部３３の破断面Ｆとキャップ部３４の破断面Ｆとが互いに相補的な微細な凹凸を有するので、ロッド部３３とキャップ部３４とが正確に位置決めされる。

ここで、本実施の形態に係る分割型コンロッドの製造方法について説明する。図７は本実施の形態に係る分割型コンロッドの製造方法を示すフローチャートである。

まず、鍛造によりロッド本体１０、小端部２０および大端部３０からなるコンロッド１の素体を形成する（ステップＳ１）。この場合、大端部３０のロッド部３３とキャップ部３４とは一体的に形成される。なお、鍛造の代わりに鋳造または焼結によりコンロッド１を形成してもよい。

コンロッド１の材料としては、炭素（Ｃ）を含有する鋼を用いる。鋼中の炭素の含有量は浸炭による炭素濃度の上昇が見られない領域において０．０５〜０．４５重量％であることが好ましく、０．１０〜０．３５重量％であることがより好ましい。それにより、鋼の靭性が高くなり、コンロッド１の耐久性が向上する。

本実施の形態では、コンロッド１の材料として、例えばクロムモリブデン鋼であるＳＣＭ４２０を用いる。ＳＣＭ４２０は、炭素（Ｃ）を０．１８〜０．２３重量％、珪素（Ｓｉ）を０．１５〜０．３５重量％、マンガン（Ｍｎ）を０．６０〜０．８５重量％、燐（Ｐ）を０．０３０重量％以下、硫黄（Ｓ）を０．０３０重量％以下、クロム（Ｃｒ）を０．９０〜１．２０重量％、モリブデン（Ｍｏ）を０．１５〜０．３０重量％含有する。

なお、コンロッド１の材料としてチタン（Ｔｉ）を用いてもよい。また、コンロッド１の材料として炭素の含有量の多い炭素鋼（例えばＳＡＥ１０７０）を用いてもよい。

次に、コンロッド１に浸炭前機械加工を行う（ステップＳ１）。図８は浸炭前機械加工の詳細を示すフローチャートである。浸炭前機械加工では、まず、コンロッド１の厚さ面（軸方向Ｘに垂直な面）を研削し（ステップＳ２１）、小端部２０および大端部３０にそれぞれピストンピン孔２５およびクランクピン孔３５を形成する（ステップＳ２２）。

次に、大端部３０のクランクピン孔３５の内周面に軸受け係止溝５１を形成し（ステップＳ２３）、軸受け係止溝５１の両側に切り欠き部５２を形成する（ステップＳ２４）。また、クランクピン孔３５の縁部に面取り部５３を形成し（ステップＳ２５）、コンロッド１の肩部３１ａ，３１ｂにそれぞれボルト孔３２を形成する（ステップＳ２６）。

ピストンピン孔２５、クランクピン孔３５、軸受け係止溝５１、切り欠き部５２、面取り部５３およびボルト孔３２の形成は、切削により行う。

さらに、クランクピン孔３５の内周面に破断起点溝５０を形成する（ステップＳ２７）。本実施の形態では、破断起点溝５０はワイヤカット放電加工により形成される。

ワイヤカット放電加工では、クランクピン孔３５の内周面の軸方向Ｘに沿って導電性ワイヤを配置し、この導電性ワイヤとクランクピン孔３５の内周面との間にパルス状の高電圧を印加する。それにより、導電性ワイヤとクランクピン孔３５の内周面との間にコロナ放電が引き起こされ、クランクピン孔３５の内周面の軸受け係止溝５１、切り欠き部５２および面取り部５３を除く領域が線状に削り取られる。その結果、クランクピン孔３５の内周面の中央部に、軸方向Ｘに直線状に延びる破断起点溝５０が形成される。

ワイヤカット放電加工によれば、複数のコンロッド１に同時に破断起点溝５０を形成することができる。それにより、生産効率が向上する。

なお、レーザ加工、切削等の他の機械加工により破断起点溝５０を形成してもよい。

コンロッド１の厚さ面の研削、ピストンピン孔２５およびクランクピン孔３５の形成、軸受け係止溝５１の形成、切り欠き部５２の形成、面取り部５３の形成、ボルト孔３２の形成および破断起点溝５０の形成は、図８の順序に限定されず、任意の順序で行うことができる。

例えば、破断起点溝５０の形成後に軸受け係止溝５１、切り欠き部５２および面取り部５３を形成してもよい。

次に、コンロッド１の全体に浸炭焼入れおよび焼戻しの表面硬化処理を行う（図７のステップＳ３）。それにより、コンロッド１に表面硬化層が形成される。この場合の浸炭深さは約１．０ｍｍである。

なお、表面硬化処理として、窒化、溶射、蒸着、または高周波焼入れ等を採用することも可能である。

その後、コンロッド１にショットピーニング加工を行い（ステップＳ４）、大端部３０のボルト孔３２内に雌ねじ加工を行う（ステップＳ５）。

次に、コンロッド１の大端部３０をロッド部３３およびキャップ部３４に破断分割する（ステップＳ６）。

図９は破断分割の方法を示す模式的断面図である。予め液体窒素でコンロッド１を冷却する。図９に示すように、互いに水平方向に移動可能なスライダ２００，２０１の凸部をコンロッド１の大端部３０のクランクピン孔３５内に挿入し、スライダ２００，２０１の凸部間にくさび２０２を錘２０３により打ち込む。それにより、コンロッド１の大端部３０が破断起点溝５０に沿ってロッド部３３とキャップ部３４とに破断分割される。

次いで、上記のように、ロッド部３３の破断面Ｆとキャップ部３４の破断面Ｆとを位置合わせして接触させた状態でボルト孔３２にボルト４０をねじ込むことにより、ロッド部３３とキャップ部３４とを組み付ける（図７のステップＳ７）。

次に、組み付けられたコンロッド１の小端部２０のピストンピン孔２５および大端部３０のクランクピン孔３５の内周面を研削する（ステップＳ８）。このようにして、ナットレスタイプの分割型コンロッド１が製造される。

その後、組み付けられたコンロッド１の大端部３０からボルト４０を外すことにより、ロッド部３３およびキャップ部３４を分解する（ステップＳ９）。最後に、分解されたロッド部３３およびキャップ部３４をクランクシャフトのクランクピンに組み付ける（ステップＳ１０）。

ここで、破断起点溝５０、切り欠き部５２および軸受け係止溝５１の形状および応力集中係数について説明する。

図１０（ａ）は破断起点溝５０の形状を示す断面図、図１０（ｂ）は切り欠き部５２の形状を示す断面図、図１０（ｃ）は軸受け係止溝５１の形状を示す断面図である。

図１０（ａ）に示すように、破断起点溝５０は略平行に対向する面および半円形の底面から構成される。破断起点溝５０の深さＨ１は例えば０．５ｍｍであり、底面の曲率半径Ｒ１は例えば０．１ｍｍである。

図１０（ｂ）に示すように、切り欠き部５２は円弧状の底面からなる。切り欠き部５２の深さＨ２は例えば０．５ｍｍであり、底面の曲率半径Ｒ２は例えば６．５ｍｍである。

図１０（ｃ）に示すように、軸受け係止溝５１は円弧状の底面からなる。軸受け係止溝５１の深さＨ３は例えば１．６ｍｍであり、底面の曲率半径Ｒ３は例えば６．５ｍｍである。

切り欠き部５２の深さＨ２および軸受け係止溝５１の深さＨ３は破断起点溝５０の深さＨ１以上である。本実施の形態では、切り欠き部５２の深さＨ２は破断起点溝５０の深さＨ１とほぼ等しく、軸受け係止溝５１の深さＨ３は破断起点溝５０の深さＨ１よりも大きい。また、切り欠き部５２の底面の曲率半径Ｒ２は破断起点溝５０の底面の曲率半径Ｒ１よりも大きく、軸受け係止溝５１の底面の曲率半径Ｒ３は破断起点溝５０の底面の曲率半径Ｒ１よりも大きい。

一般に応力集中係数αは次式により求められる。

α＝１＋２√（Ｈ／Ｒ） …（１）
上式（１）において、Ｈは切り欠きの深さを表わし、Ｒは切り欠きの曲率半径を表わす。

破断起点溝５０の深さＨ１が０．５ｍｍであり、曲率半径Ｒ１が０．１である場合には、上式（１）より応力集中係数αは５．５となる。また、切り欠き部５２の深さＨ２が０．５ｍｍであり、曲率半径Ｒ２が６．５ｍｍである場合には、上式（１）より応力集中係数αは１．６となる。

軸受け係止溝５１の深さＨ３が１．６ｍｍであり、曲率半径Ｒ３が６．５ｍｍである場合には、上式（１）より応力集中係数αは２．０となる。

このように、破断起点溝５０の応力集中係数は切り欠き部５２および軸受け係止溝５１の応力集中係数よりも大きくなっている。

したがって、クランクピン孔３５の内周面の破断起点溝５０に応力が集中し、切り欠き部５２および軸受け係止溝５１では応力集中が緩和される。それにより、クランクピン孔３５の内周面の中央部に応力が集中する。

ここで、大端部３０の破断分割時の破断起点溝５０および切り欠き部５２の作用について以下の実施例および比較例において検証した。実施例では、切り欠き部５２が設けられた大端部の破断分割を行い、比較例では、切り欠き部５２が設けられていない大端部の破断分割を行った。実施例の大端部は、図１〜図４の大端部３０に相当する。

コンロッド１の材料として、クロムモリブデン鋼であるＳＣＭ４２０を用いた。浸炭焼入れおよび焼き戻し後のＳＣＭ４２０の表面硬化層の炭素量は０．７〜０．８重量％であり、シャルピー衝撃値は７〜１２［Ｊ／ｃｍ^２］である。浸炭焼入れおよび焼き戻し後のＳＣＭ４２０の内部の炭素量は０．１８〜０．２３重量％であり、シャルピー衝撃値は６０〜７０［Ｊ／ｃｍ^２］である。それにより、コンロッド１の内部の靭性が高くなる。

なお、従来の分割型コンロッドの材料として用いられているＳＡＥ１０７０（ＪＩＳ Ｓ７０Ｃに相当）の炭素量は０．６５〜０．７５重量％であり、シャルピー衝撃値は２０〜２６［Ｊ／ｃｍ^２］である。

まず、図１１〜図１４を用いて切り欠き部が設けられていない比較例の大端部の破断の進行について説明し、図１５〜図１７を用いて切り欠き部が設けられた実施例の大端部の破断の進行について説明する。

図１１は比較例の大端部の破断予定面における破断の進行を説明するための図、図１２は比較例の大端部の破断面の状態を示す図、図１３は図１２のＣ部の拡大図、図１４は比較例の大端部の破断から内周面の研削までの工程を示す断面図である。

図１１の比較例では、大端部３０のクランクピン孔３５の内周面において１対の軸受け係止溝５１により区分される中央部および両端部に破断起点溝５０がそれぞれ形成されている。

通常、応力は肉薄部分および端部に集中しやすい。大端部３０の中央部にボルト孔３２が設けられているので、クランクピン孔３５の内周面の中央部が肉薄部分となる。そのため、クランクピン孔３５の内周面の中央部および両端部に応力が集中する。

したがって、図１１の比較例では、破断の起点がクランクピン孔３５の内周面の中央部の破断起点溝５０および両端部の破断起点溝５０の３箇所となる。その結果、図１１に矢印で示すように、破断がクランクピン孔３５の内周面の中央部および両端部の３箇所から進行する。

この場合、図１２および図１３に示すように、クランクピン孔３５の内周面の中央部からの破断により形成される破断面ａとクランクピン孔３５の内周面の両端部からの破断により形成される破断面ｂとが異なる高さに発生すると、図１４（ａ）に示すように、破断面ａと破断面ｂとが間隔をおいて重なり合う領域３５０が生じ、二重割れが発生する。

なお、図１３に示すように、後の工程でクランクピン孔３５の内周面がＤ−Ｄ線まで研削される。また、従来の分割型コンロッドの製造方法では、破断分割後の工程でクランクピン孔３５の縁部がＥ−Ｅ線まで面取りされる。

次に、図１４（ｂ）に示すように、ロッド部３３とキャップ部３４とが分離されると、破断面ａと破断面ｂとの合流部Ｍに段差が生じる。図１２に示すように、合流部Ｍは、大端部３０の幅方向Ｙにおける中心線Ｌ１よりもクランクピン孔３５に近い位置に発生する。

その後、図１４（ｃ）に示すように、ロッド部３３とキャップ部３４とが組み付けられた後、Ｄ−Ｄ線までクランクピン孔３５の内周面が研削される。ロッド部３３とキャップ部３４とが分解されると、図１４（ｄ）に示すように、破断面ａと破断面ｂとが重なり合う領域３５０から破片３４１の欠落が起こる。

図１５は実施例の大端部の破断予定面における破断の進行を説明するための図、図１６は実施例の大端部の破断面の状態を示す図、図１７は実施例の大端部の破断から内周面の研削までの工程を示す断面図である。

図１５の実施例では、大端部３０のクランクピン孔３５の内周面において１対の軸受け係止溝５１により区分される３つの部分のうち中央部に破断起点溝５０が形成され、両端部に切り欠き部５２が形成され、さらにクランクピン孔３５の縁部に面取り部５３が形成されている。

切り欠き部５２の応力集中係数は、破断起点溝５０の応力集中係数に比べて小さいので、クランクピン孔３５の両端部での応力集中が緩和される。また、クランクピン孔３５の縁部には面取り部５３が形成されているので、クランクピン孔３５の縁部での応力集中が緩和される。そのため、クランクピン孔３５の内周面の中央部に応力が集中する。

したがって、図１５の例では、破断の起点がクランクピン孔３５の内周面の中央部の１箇所となる。その結果、図１５に矢印で示すように、破断がクランクピン孔３５の内周面の中央部の１箇所から進行する。

この場合、図１６に示すように、クランクピン孔３５の内周面の中央部からの破断により破断面Ｆが形成される。図１７（ａ）に示すように、１つの破断面Ｆによりロッド部３３とキャップ部３４とが破断分割され、二重割れが発生しない。

したがって、図１７（ｂ）に示すように、ロッド部３３とキャップ部３４とが分離されたときに、破断面Ｆに段差が生じない。

その後、図１７（ｃ）に示すように、ロッド部３３とキャップ部３４とが組み付けられた後に、Ｄ−Ｄ線までクランクピン孔３５の内周面が研削される。図１７（ｄ）に示すように、ロッド部３３とキャップ部３４とが分解された場合にも、破片の欠落が起こらない。

このように、実施例では、図１６に示すように、大端部３０の幅方向Ｙにおける中心線Ｌ１とクランクピン孔３５の内周面との間の領域に複数の破断面の重なり合う領域が存在しない。少なくとも軸方向Ｘに平行なボルト孔３２の接線Ｌ２とクランクピン孔３５の内周面との間の領域に複数の破断面の重なり合う領域が存在しない場合には、クランクピン孔３５の内周面の研削の際に破片が欠落することが防止される。

以上のように、本実施の形態に係る分割型コンロッド１においては、靭性の高い材料を用いた場合でも、大端部３０の破断分割時に破断の起点がクランクピン孔３５の内周面の１箇所となるので、破断がクランクピン孔３５の内周面の中央部の１箇所から進行する。それにより、大端部３０が１つの破断面Ｆによりロッド部３３とキャップ部３４とに破断分割され、二重割れが発生しない。したがって、破断面Ｆに大きな突起部が生じることが防止されるとともに破断面Ｆから破片が欠落することが防止される。その結果、ロッド部３３とキャップ部３４との組み付け時に高い真円度および真筒度が得られるとともに、製造不良品の発生率が低減される。

また、高価な設備を用いることなく、図９に示した簡単な治具を用いて分割型コンロッド１の大端部３０を破断分割することができる。したがって、分割型コンロッド１の製造コストが低減される。さらに、高い靭性の材料を用いることができるので、分割型コンロッド１の耐久性を向上させることができる。

なお、本実施の形態において、クランクピン孔３５が大端部の孔または第１の孔に相当し、ピストンピン孔２５が第２の孔に相当する。

（２）第２の実施の形態
図１８は本発明の第２の実施の形態に係る分割型コンロッドの破断予定面における破断の進行を示す模式図である。

第２の実施の形態では、大端部３０のクランクピン孔３５の内周面において１対の軸受け係止溝５１により区分される３つの部分のうち中央部に破断起点溝５０が形成され、クランクピン孔３５の縁部に面取り部５３が形成されている。軸受け係止溝５１の両側の部分には破断起点溝５０および切り欠き部５２は形成されずに平坦面となっている。破断起点溝５０は、レーザ加工または切削等により形成される。

平坦面の応力集中係数は、破断起点溝５０の応力集中係数に比べて小さいので、クランクピン孔３５の内周面の両端部での応力集中が緩和される。また、クランクピン孔３５の縁部には面取り部５３が形成されているので、クランクピン孔３５の縁部での応力集中が緩和される。そのため、クランクピン孔３５の内周面の中央部に応力が集中する。

したがって、破断の起点がクランクピン孔３５の内周面の中央部の１箇所となる。その結果、図１８に矢印で示すように、破断がクランクピン孔３５の内周面の中央部の１箇所から進行する。

この場合、クランクピン孔３５の内周面の中央部からの破断により破断面が形成される。それにより、大端部３０が１つの破断面によりロッド部３３とキャップ部３４とに破断分割され、二重割れが発生しない。

（３）第３の実施の形態
図１９は本発明の第３の実施の形態に係る分割型コンロッドの破断予定面における破断の進行を示す模式図である。

第３の実施の形態では、大端部３０のクランクピン孔３５の内周面において１対の軸受け係止溝５１により区分される３つの部分のうち一端部に破断起点溝５０が形成され、中央部および他端部に切り欠き部５２が形成され、さらにクランクピン孔３５の縁部に面取り部５３が形成されている。破断起点溝５０は、レーザ加工または切削等により形成される。

この場合、クランクピン孔３５の内周面の他端部および中央部での応力集中が緩和される。また、クランクピン孔３５の縁部には面取り部５３が形成されているので、クランクピン孔３５の縁部での応力集中が緩和される。そのため、クランクピン孔３５の内周面の一端部に応力が集中する。

したがって、破断の起点がクランクピン孔３５の内周面の一端部の１箇所となる。その結果、図１９に矢印で示すように、破断がクランクピン孔３５の内周面の一端部の１箇所から進行する。

この場合、クランクピン孔３５の内周面の一端部からの破断により破断面が形成される。それにより、大端部３０が１つの破断面によりロッド部３３とキャップ部３４とに破断分割され、二重割れが発生しない。

（４）第４の実施の形態
図２０は本発明の第４の実施の形態に係る分割型コンロッドの破断予定面における破断の進行を示す模式図である。

第４の実施の形態では、大端部３０のクランクピン孔３５の内周面において１対の軸受け係止溝５１により区分される３つの部分のうち中央部に破断起点溝５０が形成され、クランクピン孔３５の両端部に切り欠き部５２が形成されている。クランクピン孔３５の縁部には面取り部５３は形成されていない。

切り欠き部５２の応力集中係数は、破断起点溝５０の応力集中係数に比べて小さいので、クランクピン孔３５の内周面の両端部での応力集中が緩和される。そのため、クランクピン孔３５の内周面の中央部に応力が集中する。

したがって、破断の起点がクランクピン孔３５の内周面の中央部の１箇所となる。その結果、図２０に矢印で示すように、破断がクランクピン孔３５の内周面の中央部の１箇所から進行する。

この場合、クランクピン孔３５の内周面の中央部からの破断により破断面が形成される。それにより、大端部３０が１つの破断面によりロッド部３３とキャップ部３４とに破断分割され、二重割れが発生しない。

（５）他の実施の形態
図１５、図１８、図１９および図２０の構成において、軸受け係止溝５１が形成されなくてもよい。また、図１５、図１８および図１９の構成において、面取り部５３が形成されなくてもよい。

また、クランクピン孔３５の内周面の互いに対向する位置のうち一方または両方に、１つの軸受け係止溝５１が形成されてもよく、あるいは３つ以上の軸受け係止溝５１が形成されてもよい。

（６）エンジン
図２１は上記実施の形態に係る分割型コンロッド１を備えたエンジンの一例を示す断面図である。

図２１のエンジン１００は、クランクケース１１０、シリンダブロック１２０およびシリンダヘッド１３０を備える。

クランクケース１１０には、クランクシャフト１１１が設けられている。クランクシャフト１１１は、クランクピン１１２およびクランクウエブ１１３を備える。

クランクケース１１０の上部にシリンダブロック１２０が設けられている。シリンダブロック１２０には、円筒状のシリンダスリーブ１２１が取り付けられ、シリンダスリーブ１２１内にピストン１２２が軸方向に往復動自在に設けられている。ピストン１２２は、ピストンピン１２３を有する。

分割型コンロッド１の小端部２０のピストンピン孔内にピストンピン１２３が挿入されている。分割型コンロッド１の大端部３０のクランクピン孔内には軸受けメタル１１４を介してクランクピン１１２が挿入されている。それにより、ピストンピン１２３とクランクピン１１２とが連結される。軸受けメタル１１４が図１〜図４の軸受け係止溝５１に係止される。

シリンダブロック１２０の上部にシリンダヘッド１３０が設けられている。シリンダブロック１２０とシリンダヘッド１３０とにより燃焼室１３１が形成される。シリンダヘッド１３０には、吸気ポート１３２および排気ポート１３３が形成されている。吸気ポート１３２の下端開口には、吸気弁１３４が開閉自在に設けられ、排気ポート１３３の下端開口には、排気弁１３５が開閉自在に設けられている。

図２１のエンジン１００においては、上記実施の形態の分割型コンロッド１のクランクピン孔３５が高い真円度および真筒度を有するので、摩擦損失が低減されるとともに焼き付きが防止される。また、分割型コンロッド１の組み付け時に、金属破片によるエンジン部品の損傷が防止される。それにより、低コストで高性能のエンジン１００を提供することができる。さらに、分割型コンロッド１に靭性の高い材料を用いることができるので、エンジン１００の耐久性を向上させることができる。

（７）自動二輪車
図２２は図２１のエンジン１００を備えた自動二輪車の模式図である。

図２２の自動二輪車１００においては、本体フレーム３０１の前端にヘッドパイプ３０２が設けられている。ヘッドパイプ３０２にフロントフォーク３０３が左右方向に揺動可能に設けられている。フロントフォーク３０３の下端に前輪３０４が回転可能に支持されている。ヘッドパイプ３０２の上端にはハンドル３０５が取り付けられている。

本体フレーム３０１の後端上部から後方に延びるようにシートレール３０６が取り付けられている。本体フレーム３０１の上部に燃料タンク３０７が設けられ、シートレール３０６上にメインシート３０８ａおよびタンデムシート３０８ｂが設けられている。

また、本体フレーム３０１の後端に後方へ延びるリアアーム３０９が取り付けられている。リアアーム３０９の後端に後輪３１０が回転可能に支持されている。

本体フレーム３０１の中央部には、図２１のエンジン１００が保持されている。エンジン１００には、上記実施の形態の分割型コンロッド１が用いられる。エンジン１００の前部には、ラジエータ３１１が取り付けられている。エンジン１００の排気ポートには排気管３１２が接続され、排気管３１２の後端にマフラー３１３が取り付けられている。

エンジン１には変速機３１５が連結されている。変速機３１５の出力軸３１６に駆動スプロケット３１７が取り付けられている。駆動スプロケット３１７は、チェーン３１８を介して後輪３１０の後輪スプロケット３１９に連結されている。本実施の形態では、変速機３１５およびチェーン３１８が伝達機構に相当する。

図２２の自動二輪車においては、図２１のエンジン１００が用いられているので、コストの低減、高性能化および耐久性の向上が可能になる。

なお、上記実施の形態の分割型コンロッド１およびそれを備えたエンジン１００は、自動二輪車に限らず、４輪の自動車等の種々の車両に用いることができる。

本発明は、自動二輪車、４輪の自動車等の種々の車両等に利用することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る破断分割前の分割型コンロッドの斜視図である。 図１の分割型コンロッドの正面図である。 （ａ）は図２の分割型コンロッドのIV−IV線断面図、（ｂ）は図２の分割型コンロッドのＶ−Ｖ線断面図である。 図１の分割型コンロッドの一部の拡大斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る分割型コンロッドの組み立て斜視図である。 図５の分割型コンロッドの一部の拡大斜視図である。 本実施の形態に係る分割型コンロッドの製造方法を示すフローチャートである。 浸炭前機械加工の詳細を示すフローチャートである。 破断分割の方法を示す模式的断面図である。 （ａ）は破断起点溝の形状を示す断面図、（ｂ）は切り欠き部の形状を示す断面図、（ｃ）は軸受け係止溝の形状を示す断面図である。 比較例の大端部の破断予定面における破断の進行を説明するための図である。 比較例の大端部の破断面の状態を示す図である。 図１２のＣ部の拡大図である。 比較例の大端部の破断から内周面の研削までの工程を示す断面図である。 実施例の大端部の破断予定面における破断の進行を説明するための図である。 実施例の大端部の破断面の状態を示す図である。 実施例の大端部の破断から内周面の研削までの工程を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る分割型コンロッドの破断予定面における破断の進行を示す模式図である。 本発明の第３の実施の形態に係る分割型コンロッドの破断予定面における破断の進行を示す模式図である。 本発明の第４の実施の形態に係る分割型コンロッドの破断予定面における破断の進行を示す模式図である。 上記実施の形態に係る分割型コンロッドを備えたエンジンの一例を示す断面図である。 図２１のエンジンを備えた自動二輪車の模式図である。

符号の説明

１ 分割型コンロッド
１０ ロッド本体
２０ 小端部
２５ ピストンピン孔
３０ 大端部
３１ａ，３１ｂ 肩部
３２ ボルト孔
３３ ロッド部
３４ キャップ部
３５ クランクピン孔
５０ 破断起点溝
５１ 軸受け係止溝
５２ 切り欠き部
５３ 面取り部
１００ エンジン
１１１ クランクシャフト
１１２ クランクピン
１２２ ピストン
１２３ ピストンピン
３０５ 後輪
３１５ 変速機
３１８ チェーン
Ａ 破断予定面
Ｆ 破断面

Claims (18)

1. ロッド本体と、
   前記ロッド本体の一端に一体的に設けられ、孔を有する大端部とを備え、
   前記孔の内周面の互いに対向する位置において前記孔の軸方向に沿った線上の一部分に他の部分よりも大きい応力集中係数を有する破断起点溝が形成され、
   前記孔の内周面の軸方向に沿った線上の前記他の部分に交差する領域に曲面状の底面を有する切欠き部が形成され、
   前記切欠き部の応力集中係数は、前記破断起点溝の応力集中係数よりも小さく、
   前記破断起点溝に沿って前記大端部が破断分割されたことを特徴とする分割型コンロッド。
2. ロッド本体と、
   前記ロッド本体の一端に一体的に設けられ、孔を有する大端部とを備え、
   前記孔の内周面の互いに対向する位置において前記孔の軸方向に沿った線上の一部分に他の部分よりも大きい応力集中係数を有する破断起点溝が形成され、
   前記孔の内周面の互いに対向する位置のうち少なくとも一方の位置において、軸方向に沿った線上の前記他の部分に交差する一または複数の領域に曲面状の底面を有する一または複数の軸受け用係止溝がそれぞれ形成され、
   前記一または複数の軸受け用係止溝の応力集中係数は、前記破断起点溝の応力集中係数よりも小さく、
   前記破断起点溝に沿って前記大端部が破断分割されたことを特徴とする分割型コンロッド。
3. 前記一または複数の軸受け用係止溝は、第１の軸受け用係止溝および第２の軸受け用係止溝を含み、
   前記破断起点溝は、前記第１の軸受け用係止溝と前記第２の軸受け用係止溝との間に形成されたことを特徴とする請求項２記載の分割型コンロッド。
4. 前記孔の内周面の軸方向に沿った線上の前記他の部分に交差する領域に曲面状の底面を有する切欠き部が形成され、
   前記切欠き部の応力集中係数は、前記破断起点溝の応力集中係数よりも小さいことを特徴とする請求項２または３記載の分割型コンロッド。
5. 前記破断起点溝は、前記孔の内周面の軸方向に沿った線上の中央部に形成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の分割型コンロッド。
6. 前記破断起点溝は、前記孔の内周面の軸方向に沿った線上の一端部に形成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の分割型コンロッド。
7. 前記ロッド本体および前記大端部の内部は炭素を０．０５重量％以上０．４５重量％以下含有する鋼からなり、前記ロッド本体および前記大端部の表層部は炭素を内部よりも高い重量％含有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の分割型コンロッド。
8. ロッド本体とそのロッド本体の一端に一体的に設けられかつ孔を有する大端部とを備えたコンロッドを形成する工程と、
   前記孔の内周面の互いに対向する位置において前記孔の軸方向に沿った線上の一部分に他の部分よりも大きな応力集中係数を有する破断起点溝を形成する工程と、
   前記破断起点溝に沿って前記大端部を破断分割する工程とを備え、
   前記大端部を破断分割する工程の前に、前記孔の内周面の軸方向に沿った線上の前記他の部分に交差する領域に曲面状の底面を有する切欠き部を形成する工程をさらに備え、
   前記切欠き部の応力集中係数は、前記破断起点溝の応力集中係数よりも小さいことを特徴とする分割型コンロッドの製造方法。
9. ロッド本体とそのロッド本体の一端に一体的に設けられかつ孔を有する大端部とを備えたコンロッドを形成する工程と、
   前記孔の内周面の互いに対向する位置において前記孔の軸方向に沿った線上の一部分に他の部分よりも大きな応力集中係数を有する破断起点溝を形成する工程と、
   前記破断起点溝に沿って前記大端部を破断分割する工程とを備え、
   前記大端部を破断分割する工程の前に、前記孔の内周面の互いに対向する位置のうち少なくとも一方の位置において、前記孔の内周面の軸方向に沿った線上の前記他の部分に交差する一または複数の領域に曲面状の底面を有する一または複数の軸受け用係止溝を形成する工程をさらに備え、
   前記一または複数の軸受け用係止溝の応力集中係数は、前記破断起点溝の応力集中係数よりも小さいことを特徴とする分割型コンロッドの製造方法。
10. 前記一または複数の軸受け用係止溝を形成する工程は、前記孔の内周面の互いに対向する位置のうち少なくとも一方の位置において、前記孔の内周面の軸方向に沿った線上の前記他の部分に交差する第１および第２の領域に第１および第２の軸受け用係止溝をそれぞれ形成する工程を含み、
    前記破断起点溝を形成する工程は、前記第１の領域と前記第２の領域との間に前記破断起点溝を形成する工程を含むことを特徴とする請求項９記載の分割型コンロッドの製造方法。
11. 前記大端部を破断分割する工程の前に、前記孔の内周面の軸方向に沿った線上の前記他の部分に交差する領域に曲面状の底面を有する切欠き部を形成する工程をさらに備え、
    前記切欠き部の応力集中係数は、前記破断起点溝の応力集中係数よりも小さいことを特徴とする請求項９または１０記載の分割型コンロッドの製造方法。
12. 前記破断起点溝を形成する工程は、
    前記破断起点溝を前記孔の内周面の軸方向に沿った線上の中央部に形成する工程を含むことを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載の分割型コンロッドの製造方法。
13. 前記破断起点溝を形成する工程は、
    前記破断起点溝を前記孔の内周面の軸方向に沿った線上の一端部に形成する工程を含むことを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載の分割型コンロッドの製造方法。
14. 前記ロッド本体および前記大端部を形成する工程は、炭素を０．０５重量％以上０．４５重量％以下含有する鋼により前記ロッド本体および前記大端部を形成する工程を含むことを特徴する請求項８〜１３のいずれかに記載の分割型コンロッドの製造方法。
15. 前記ロッド本体および前記大端部を形成する工程は、前記ロッド本体および前記大端部の表層部の炭素の含有量が内部の炭素の含有量よりも大きくなるように表面硬化処理を行う工程をさらに含むことを特徴とする請求項１４記載の分割型コンロッドの製造方法。
16. 前記破断起点溝を形成する工程は、ワイヤカット放電加工により前記破断起点溝を形成する工程を含むことを特徴とする請求項８〜１５のいずれかに記載の分割型コンロッドの製造方法。
17. シリンダと、
    前記シリンダ内に往復動可能に設けられたピストンと、
    前記ピストンに設けられたピストンピンと、
    回転可能に設けられたクランクシャフトと、
    前記クランクシャフトに設けられたクランクピンと、
    前記ピストンピンと前記クランクピンとを結合する請求項１〜７のいずれかに記載の分割型コンロッドとを備えたことを特徴とするエンジン。
18. 動力を発生する請求項１７記載のエンジンと、
    駆動輪と、
    前記エンジンにより発生された動力を前記駆動輪に伝達する伝達機構とを備えたことを特徴とする車両。

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