JP4678855B2 - コネクティングロッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、大端部から破断されたキャップ部とロッド部とを、一対のボルトにおける締め付け力を管理することによって好適に結合させることが可能なコネクティングロッドの製造方法に関する。

従来から、内燃機関のピストンとクランクシャフトとを連結するコネクティングロッド（以下、略称してコンロッドともいう）が知られている。

この種のコンロッドには、前記コンロッドのロッド部とキャップ部とをそれぞれ個別に製造した後、一対のボルトを用いて前記ロッド部と前記キャップ部とを一体的に連結して組み立てる組立型のコンロッドが用いられている（特許文献１参照）。

この組立型のコンロッドは、一端部に設けられた大端部と他端部に設けられた小端部とを有し、前記大端部のロッド部とキャップ部とをそれぞれ個別に製造した後、一対のボルトによって一体的に組み付けられる。この組立型のコンロッドは、ロッド部のピン穴及びキャップ部のピン穴にそれぞれ位置決めピンを嵌合することにより、ロッド部に対してキャップ部を高精度に位置決めさせた状態で組み付けている。

しかしながら、前記組立型のコンロッドでは、ロッド部とキャップ部とをそれぞれ個別に鍛造成形した後、ロッド部及びキャップ部の２部品に対してそれぞれボルト孔を穿孔し、さらに、前記ロッド部及びキャップ部の合わせ面をそれぞれ平坦面に加工する必要があり、このため、加工工数が多くなって生産効率を上昇させるための障害となっている。

そこで、本出願人は、図１２に示されるような破断分割型のコンロッド１を提案している（特許文献２参照）。

この種の破断分割型のコンロッド１は、例えば、ロッド部６とキャップ部７とが同一部材として一体的に設けられた図示しない成形体を鍛造成形によって一体成形した後、溝Ｃを破断線として、ロッド部６とキャップ部７とに破断分割し、さらに、ボルト孔８に螺入された一対のボルト９ａ、９ｂを介して、これらロッド部６とキャップ部７とを一体的に連結（結合）することによって製造される。

この破断分割型のコンロッド１の一方の端部である小端部４には、小径な第１貫通孔２が設けられ、軸線方向に沿った反対側の他方の端部である大端部５には、前記第１貫通孔２に比して大径な第２貫通孔３が設けられる。

コンロッド１の大端部５は、溝Ｃを破断線として、第２貫通孔３の略中央付近で該コンロッド１の長手方向（図１１におけるＸ方向）に対して直交する方向（Ｙ方向）に破断され、これによりコンロッド１がロッド部６とキャップ部７とに分割される。この場合、ロッド部６側の破断面及びキャップ部７側の破断面がそれぞれ凹凸状及び凸凹状となるので、一対のボルト９ａ、９ｂを装着した際、前記ロッド部６側の凹凸破断面と前記キャップ部７側の凸凹破断面とがそれぞれ密着して、両者をそれぞれ高精度に組み付けることができる。

前記ロッド部６とキャップ部７とは、一対のボルト９ａ、９ｂをボルト孔８に沿って挿入し前記ボルト孔８内に形成された図示しないねじ部（雌ねじ）とボルト９ａ、９ｂのねじ部（雄ねじ）とを嵌合させることによって互いに連結される。

前記破断分割型のコンロッド１では、大端部５を破断分割する前にボルト孔８を穿孔するため、ロッド部６側及びキャップ部７側に対して同時にボルト孔８を穿孔加工することができる。このため、ロッド部６及びキャップ部７の２部品に対してそれぞれ個別にボルト孔８を穿孔加工する必要がないと共に、前記ロッド部６及びキャップ部７のそれぞれの合わせ面を平坦面に加工する必要がない。

また、特許文献３には、取り除くことができる粘着性のある材料粒子が破断面から不要に剥がれ落ちることを防止するため、コンロッドをロッド部とキャップ部とに破断分割した後、ボルトをねじ止めし、そして前記ボルトを緩めて所定の振動数によって振動処理を施した後、前記ボルトを締めることが開示されている。

特開平１１−２２３０号公報 特公平２−１９３２８号公報 特表２００３−５１２５２２号公報

ところで、コネクティングロッドをキャップ部とロッド部とに破断分割した場合、その破断分割後に発生する残留応力によって前記ロッド部とキャップ部とに収縮現象が起こる。この収縮現象によってキャップ部側の破断分割面とロッド部側の破断分割面とを結合させた破断分割再結合部位は、平面ではなく凹凸面同士が合わされて構成された段差部となる。なお、前記収縮現象のかわりに、破断分割後に発生する残留応力によってキャップ部及びロッド部に伸長（拡大）現象が起こる場合もある。

破断分割後に発生する残留応力によってロッド部とキャップ部とにそれぞれ収縮現象が起こり（一般的には、ロッド部側の収縮と比較してキャップ部側の収縮が大きくなる）、前記収縮現象によってロッド部側の破断分割面とキャップ部側の破断分割面とを合わせようとしても、位置ズレが生じて精度良く面合わせできないという問題がある。

また、コネクティングロッドの大端部の内周面の破断分割予定部位に、例えば、断面Ｖ字状の一対の溝部（ノッチ）を形成し、前記断面Ｖ字状の一対の溝部を起点として破断分割した際、亀裂（主亀裂）が脆性破壊によって伝播することで進行するため、その伝播中に、前記亀裂（主亀裂）が分岐することに起因して微細な副亀裂が発生する。従って、コネクティングロッドを内燃機関に組み付ける際や内燃機関を運転する際に前記副亀裂同士が伝播し合い、その結果、当該箇所が欠けた微小空間からなる欠片となることが懸念される。

さらに、前記ロッド部とキャップ部とを一体的に組み付ける際、凹凸破断面及び凸凹破断面のそれぞれの形状を損壊してしまうと、合わせ面として位置決めの機能を発揮できないと共に、ロッド部とキャップ部との間に余計な間隙ができて異音の発生原因となったり、大端部の孔部の真円度に悪影響を及ぼす場合がある。

本発明は前記の種々の点に鑑みてなされたものであり、ロッド部とキャップ部とを結合させる一対のボルトの締め付け力を管理することにより、破断分割時に収縮したキャップ部とロッド部とを精度良く結合させると共に、破断合わせ面に発生した欠片の除去乃至離脱を促進させることが可能なコネクティングロッドの製造方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、大端部と小端部とを有するコネクティングロッドを一体成形し前記コネクティングロッドをキャップ部とロッド部とに破断分割した後、さらに、前記キャップ部と前記ロッド部との破断面をそれぞれ合わせ面として該キャップ部と該ロッド部とを一対のボルトを締め付けて結合させるコネクティングロッドの製造方法であって、
前記一対のボルトをそれぞれ回転させて前記キャップ部の破断面と前記ロッド部の破断面とを相互に接近させ、前記キャップ部及び前記ロッド部の各破断面の凹凸と凸凹とが相互に合致するように前記キャップ部の破断面と前記ロッド部の破断面とをそれぞれ接触させ、前記回転によって締め付けられた一対のボルトの締め付けトルクが、それぞれ、予め実験データによって求められた仮締めトルクに達したとき、各ボルトの回転を停止させて待機状態とする工程と、
前記一対のボルトをそれぞれ同期させて、前記仮締めトルクよりも大なる所定トルクに到達するまで締め付ける工程と、
前記一対のボルトをそれぞれ緩め、前記キャップ部の破断面と前記ロッド部の破断面との破断合わせ面に発生した欠片の除去乃至離脱を促進させる工程と、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、先ず、一対のボルトをそれぞれ所定速度で回転させて前記一対のボルトを締め付けることにより、キャップ部の破断面とロッド部の破断面とを相互に接近させ、前記キャップ部及び前記ロッド部の各破断面の凹凸と凸凹とが相互に合致するように前記キャップ部の破断面と前記ロッド部の破断面とをそれぞれ接触させる。この場合、破断分割時に収縮したキャップ部の変形による各破断面同士の位置ずれが矯正される。そして、前記一対のボルトの締め付けトルクがそれぞれ予め設定された仮締めトルクに達したとき、各ボルトの回転を停止させて待機状態とする。

この仮締めトルクは、例えば、作業者が手作業で一対のボルトをそれぞれ指締めしたときの最大のトルクをトルクレンチで測定した実験データに基づいて予め設定されたものである。なお、前記仮締めトルクは、コネクティングロッドの種類、大きさ等によってそれぞれ異なるように設定される。

本発明では、一対のボルトをそれぞれ締め付けるタイミングを合わせるのではなく、仮締めトルクとなった時、すなわち、前記キャップ部及び前記ロッド部の各破断面の凹凸と凸凹とが相互に合致するように前記キャップ部の破断面と前記ロッド部の破断面とをそれぞれ接触させ、破断分割時に収縮したキャップ部の変形による各破断面同士の位置ずれが矯正された時を起点として前記一対のボルトをそれぞれ同期させて、前記仮締めトルクよりも大なる所定トルクに到達するまで締め付ける。

続いて、前記一対のボルトをそれぞれ緩め、前記キャップ部の破断面と前記ロッド部の破断面との破断合わせ面に発生した欠片の除去乃至離脱を促進させる。

なお、前記欠片の除去乃至離脱の促進は、例えば、前記キャップ部の破断面及び前記ロッド部の破断面をそれぞれブラッシングすることによりなされるとよい。

このようにして本発明では、ロッド部とキャップ部とを結合させる一対のボルトの締め付け力を管理することにより、破断分割時に収縮したキャップ部とロッド部とを精度良く結合させると共に、破断合わせ面に発生した欠片の除去乃至離脱を円滑に促進させることができる。

本発明によれば、ロッド部の破断面とキャップ部の破断面との合わせ面における締め付け精度が向上する。この結果、一旦破断分割されたキャップ部とロッド部とをより一層精度よく結合させ、コネクティングロッドの製造歩留まりを向上させることができると共に、前記コネクティングロッドを効率よく生産することができる。

さらに、本発明によれば、ボルトの締め付け力を制御してキャップ部とロッド部の破断面同士を当接させることにより、未進展の副亀裂をさらに進展させて欠片を欠落可能な状態とし、キャップ部及びロッド部の双方から効率良く欠片を除去することができる。従って、コネクティングロッドの連結精度や、コネクティングロッドとクランクシャフト等との組み付け精度が向上すると共に、エンジンオイルの早期劣化を防止することができる。

本発明に係るコネクティングロッドの製造方法について、これを実施する連結装置との関係において好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１は、連結装置１００の概略全体斜視図であり、この連結装置１００には、破断分割されたキャップ部７とロッド部６とを位置決めして破断面の凹凸と凸凹とを相互に合わせる位置合わせ装置１０が組み込まれている。

先ず、位置合わせ装置１０につき、要部概略斜視図である図２、一部断面側面図である図３、上方矢視平面図である図４をそれぞれ参照して説明する。

この位置合わせ装置１０は、長尺溝（図示せず）が設けられた摺接板１１が下端面に取り付けられた基台１２と、該基台１２上に敷設されたガイドレール１４と、該ガイドレール１４を長手方向に沿って囲繞するように基台１２上に略平行に立設された２本の側板１６ａ、１６ｂと、該側板１６ａ、１６ｂの上端面且つ長手方向の各端部に位置決め固定された第１台座１８及び第２台座２０と、これら第１台座１８及び第２台座２０との間であって且つ第２台座２０に近接する位置に固定された第３台座２２とを有する。

基台１２において、一部が切り欠かれた一端面には、後述する変位用シリンダ１１０のピストンロッド１１４が連結されたロッド連結板２３が嵌合されている。

また、幅広且つ肉厚な平板形状のガイドレール１４（図２参照）上における一端部には、該ガイドレール１４に係合する凹部が下端面に設けられた第１係合部材２４が載置されている。この第１係合部材２４の上端面には平板２６が設置されており、該平板２６の一端部には、連結板２８が立設されている。これら平板２６及び連結板２８の一端面には押圧板３０が固定されており、該押圧板３０には、第１変位機構である第１シリンダ３２のピストンロッド３４が連結されている。

そして、前記平板２６の他端部には、スペーサ３６、３８を介して第１位置決め部材４０が立設されている（図３参照）。この第１位置決め部材４０は、第１台座１８に設けられた貫通孔４２を通ってコネクティングロッド１（以下、コンロッド１という）の第１貫通孔２に到達している。このことから諒解されるように、第１位置決め部材４０は、第１シリンダ３２のピストンロッド３４が前進・後退動作することに伴って第１係合部材２４がガイドレール１４上を変位することに追従して変位する。

なお、第１位置決め部材４０には、コンロッド１の第１貫通孔２における第１内周壁Ｓ１の形状に対応する形状の湾曲面４４が設けられている（図４参照）。後述するように、この湾曲面４４は、第１貫通孔２における第１内周壁Ｓ１のキャップ部７側に当接する。

同様に、ガイドレール１４（図２参照）の他端部にも、該ガイドレール１４に係合する凹部が下端面に設けられた第２係合部材４６が載置されている（図３参照）。この第２係合部材４６の上端面には、スペーサ４８と、該スペーサ４８に比して長尺な変位板５０が立設されており、この変位板５０には、ナット５２で位置決めされたねじ部材５４が螺合されている。そして、このねじ部材５４の頭部には、第２変位機構としての第２シリンダ５６を構成するピストンロッド５８が当接している。

一方、スペーサ４８上には、さらなるスペーサ６０を介して第２位置決め部材６２が立設されている。この第２位置決め部材６２は、第２台座２０の貫通孔６３を通ってコンロッド１の第２貫通孔３に到達している。また、第２位置決め部材６２は、キャップ部７の第２貫通孔３における第２内周壁Ｓ２の形状に対応する形状の湾曲面６４を有する（図４参照）。

第２台座２０は、図２に示すように突端部６６を有し、該突端部６６には断面略Ｌ字状のＬ字型フレーム６８がボルト６９を介して連結されている。キャップ部７を堰止する堰止部材として機能するこのＬ字型フレーム６８は、キャップ部７の外壁に当接する。

第３台座２２において、第２台座２０に近接する側の端部には、ロッド部６側の第２貫通孔３における第３内周壁Ｓ３の形状に対応する形状の湾曲面７０を有する第３位置決め部材７２が突出形成されている。この第３位置決め部材７２によってロッド部６が位置決め固定される。

そして、第２位置決め部材６２と第３位置決め部材７２には、お互いに対向する位置に凹部７４、７６が設けられており（図３参照）、これら凹部７４、７６には、弾性部材としてのコイルスプリング７８が挿入されている。第２位置決め部材６２が第２係合部材４６とともに変位可能であり、且つ第３位置決め部材７２が第３台座２２と一体的に位置決め固定されているため、コイルスプリング７８は、第２位置決め部材６２を第３位置決め部材７２から離間する方向に、常時、弾発付勢している。

連結装置１００（図１参照）は、以上のように構成された位置合わせ装置１０の他、ガイドレール１０２ａ、１０２ｂ又はガイドレール１０４ａ、１０４ｂが上端面にそれぞれ設置されて互いに隣接する第１基盤１０６及び第２基盤１０８とを有し、前記位置合わせ装置１０は、基台１２の下端面に取り付けられた摺接板１１を介して、第１基盤１０６のガイドレール１０２ａ、１０２ｂ上に変位自在に載置されている。すなわち、ガイドレール１０２ａ、１０２ｂは、摺接板１１の長尺溝に摺接自在に挿入されている。

第１基盤１０６の上端面には変位用シリンダ１１０が設置されると共にゲート状架台１１２が立設されており、このうち、変位用シリンダ１１０のピストンロッド１１４の先端は、基台１２における第２シリンダ５６が設置された側の端面に嵌合された前記ロッド連結板２３に連結されている。

また、ゲート状架台１１２において、第１基盤１０６の長手方向に直交する方向に延在する水平部の位置合わせ装置１０側に臨む端面には、介在板１１６及びブラケット１１８を介して幅位置規制用シリンダ１２０が設置されている。

この幅位置規制用シリンダ１２０の各側面に進退動作自在に設けられたピストンロッド１２２には支持板１２４、１２４が連結されており、各支持板１２４、１２４の側面には、ゲート状架台１１２側に指向して延在するアーム部材１２６、１２６が取り付けられている。なお、各アーム部材１２６、１２６の先端部には、互いに対向する面に緩衝部材１２８、１２８が接合されている（図５及び図６参照）。

第２基盤１０８のガイドレール１０４ａ、１０４ｂ（図１参照）上には、架台１３０ａ、１３０ｂが変位自在に載置されている。これら架台１３０ａ、１３０ｂの下端面には挟持部材１３２、１３２が設置されており、前記ガイドレール１０４ａ、１０４ｂは、これら挟持部材１３２、１３２の下端面に形成された溝内に挿入されている。

架台１３０ａ、１３０ｂのそれぞれには、Ｌ字状ステー１３４、１３４が取り付けられており、各Ｌ字状ステー１３４、１３４には、ナットランナ１３６ａ、１３６ｂがそれぞれ支持されている。

図５及び図６に示すように、ナットランナ１３６ａ又はナットランナ１３６ｂは、回転動作可能な主軸１３８と、該主軸１３８の先端に設けられたソケット１４０とを有し、このソケット１４０の図示しない凹部に対してロッド部６とキャップ部７とを連結するためのボルト９ａ、９ｂの頭部が係合し、前記主軸１３８及びソケット１４０の回転作用下に該ボルトが９ａ、９ｂが締め付けられる。

第２基盤１０８の上端面には、略逆コの字状のピン挿入盤１４２（図１参照）が設置されており、該ピン挿入盤１４２には、ピン１４４、１４４によって押止板１４６、１４６が連結されている。なお、各ピン１４４は、前記ピン挿入盤１４２に形成されたピン挿入孔１４８に挿入されている（図５参照）。

本発明に係るコネクティングロッドの製造方法を実施する連結装置１００は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その動作並びに作用効果につき説明する。

ロッド部６及びキャップ部７の位置合わせを行うに際しては、予め、第１シリンダ３２のピストンロッド３４を後退動作させておくとともに、第２シリンダ５６のピストンロッド５８を前進動作させておく。第２シリンダ５６のピストンロッド５８の前進動作により、変位板５０に連結された第２係合部材４６がガイドレール１４に案内されながら第１シリンダ３２側に指向して変位する。

これに追従して、第２位置決め部材６２が第３位置決め部材７２に指向して変位すると共に、これら第２位置決め部材６２と第３位置決め部材７２とに橋架されたコイルスプリング７８が収縮される。

そして、先ず、ロッド部６の小端部４を第１台座１８に載置するとともに、大端部５を第３台座２２に載置する。その一方で、キャップ部７を第２台座２０に載置する。

次に、第１シリンダ３２を付勢する。これによりピストンロッド３４が前進動作し、その結果、押圧板３０、連結板２８及び平板２６を介して第１係合部材２４がガイドレール１４に案内されながら第２シリンダ５６側に指向して変位する。これに伴い、２枚のスペーサ３６、３８を介して平板２６に立設された第１位置決め部材４０が、第１貫通孔２内で第２シリンダ５６側に指向して変位する。

変位する第１位置決め部材４０の湾曲面４４は、第１貫通孔２の第１内周壁Ｓ１に当接する。ピストンロッド３４がさらに前進動作することによって第１位置決め部材４０がさらに変位すると、ロッド部６が第１位置決め部材４０によって押圧され、第２シリンダ５６側に指向して前進する。

この場合、第１位置決め部材４０の湾曲面４４が第１貫通孔２の第１内周壁Ｓ１の形状に対応する形状に設けられているので、ロッド部６が前進する際に該ロッド部６が第１貫通孔２を回転中心として揺動することが著しく抑制される。

前進するロッド部６における第２貫通孔３の第３内周壁Ｓ３は、最終的に、第３台座２２の第３位置決め部材７２に当接する。この第３位置決め部材７２、すなわち、第３台座２２が側板１６ａ、１６ｂに位置決め固定されているので、ロッド部６は、第３位置決め部材７２に堰止される。これにより、ロッド部６のそれ以上の前進が阻止される。

ここで、上記したように、第３位置決め部材７２の湾曲面７０は、第２貫通孔３の第３内周壁Ｓ３の形状に対応する形状に設けられている。このため、ロッド部６が前進する際に第１貫通孔２を回転中心として揺動した場合であっても、第２貫通孔３の第３内周壁Ｓ３が第３位置決め部材７２の湾曲面７０に案内され、その結果、ロッド部６が、揺動が起こる前の位置に戻される。

以上の動作により、破断分割されたコンロッド１のロッド部６が位置決めされる。

次に、第２シリンダ５６を付勢してピストンロッド５８を後退動作させる。これに伴って該ピストンロッド５８がねじ部材５４の頭部から離間し、第２係合部材４６が第２シリンダ５６の押圧力から解放される。このため、コイルスプリング７８が弾性復元によって伸張すると、第２位置決め部材６２が第３位置決め部材７２から離間する方向に変位する。

変位した第２位置決め部材６２の湾曲面６４は、キャップ部７の第２貫通孔３における第２内周壁Ｓ２を押圧する。これによりキャップ部７がロッド部６から離間する方向に変位し、最終的に、Ｌ字型フレーム６８によって堰止される。

この変位の際、湾曲面６４の形状が第２内周壁Ｓ２の形状に対応しているので、キャップ部７の第２貫通孔３を回転中心とする揺動が抑制される。このため、Ｌ字型フレーム６８で堰止されたキャップ部７の破断面は、ロッド部６の破断面に対向する同一直線上に位置する。すなわち、ロッド部６とキャップ部７とが高精度に位置合わせされる。

この状態で、変位用シリンダ１１０のピストンロッド１１４が前進動作する。上記したようにこのピストンロッド１１４がロッド連結板２３に連結されているため、位置合わせ装置１０は、ガイドレール１０２ａ、１０２ｂに案内されながらゲート状架台１１２側に指向して変位する。

変位用シリンダ１１０のピストンロッド１１４が前進端に位置すると、大端部５及びキャップ部７の各側面と、前記アーム部材１２６、１２６の内方側面に取り付けられた緩衝部材１２８、１２８との位置が略合致する。その後、幅位置規制用シリンダ１２０の各側面のピストンロッド１２２が互いに接近するように動作し、これにより大端部５及びキャップ部７の各側面の位置がアーム部材１２６、１２６によって規定され、その結果、大端部５とキャップ部７との位置合わせの精度がさらに向上する。

以上の動作の間に、架台１３０ａ、１３０ｂは、第２基盤１０８上に設けられたガイドレール１０４ａ、１０４ｂに沿って案内され、ナットランナ１３６ａ、１３６ｂの各ソケット１４０、１４０の位置がコンロッド１のボルト孔８、８の位置に合致するまで変位する。

この際、架台１３０ａ、１３０ｂの端部が押止板１４６によって押止され、これにより、Ｌ字状ステー１３４、１３４に支持されたナットランナ１３６ａ、１３６ｂが、傾斜することなく確実に水平方向に指向して延在する。

そして、上記した変位用シリンダ１１０による基台１２、ひいてはコンロッド１の前進動作、及び大端部５とキャップ部７との位置合わせが終了すると、ソケット１４０、１４０に対して、作業者によって予めボルト孔８、８に螺入された一対のボルト９ａ、９ｂの頭部が係合する。

このように一対のボルト９ａ、９ｂの頭部とソケット１４０、１４０とが係合した状態でナットランナ１３６ａ、１３６ｂが付勢され、主軸１３８、１３８が回転動作することに追従してソケット１４０、１４０ごとボルト９ａ、９ｂが螺回される。

従って、ボルト９ａ、９ｂの外周面の一部に形成されたねじ部（雄ねじ）がボルト孔８のねじ部（雌ねじ）に螺合され、その結果、ロッド部６とキャップ部７とが位置ずれを起こすことなく互いに連結されるに至る。前記ボルト９ａ、９ｂの締め付け条件等については、後述する。

このように、連結装置１００によれば、第１位置決め部材４０及び第３位置決め部材７２によってロッド部６を位置決めする一方、第２位置決め部材６２によってキャップ部７を位置決めするようにしている。そして、第１位置決め部材４０、第２位置決め部材６２、及び第３位置決め部材７２の各々が、第１貫通孔２の第１内周壁Ｓ１、ロッド部６側に分割された第２貫通孔３の第２内周壁Ｓ２、キャップ部７側に分割された第２貫通孔３の第２内周壁Ｓ２、及びロッド部６側に分割された第２貫通孔３の第３内周壁Ｓ３の形状に対応する湾曲面４４、６４、７０を有するので、ロッド部６及びキャップ部７の揺動が抑制される。

従って、ロッド部６の破断面とキャップ部７の破断面とが同一直線上で互いに対向する。換言すれば、ロッド部６とキャップ部７とが高精度で位置合わせされる。このため、ロッド部６とキャップ部７とを連結してコンロッド１を生産することが容易となるので、コンロッド１を効率よく生産することができる。また、コンロッド１の製造歩留まりが向上する。

また、この場合、第１台座１８と第３台座２２との間にクリアランスが設けられているので、上記のようにして位置合わせ装置１０を使用する最中にガイドレール１４への潤滑油の注油等のメンテナンス作業を行う場合、前記クリアランスを介して注油器具を挿入することができる。すなわち、メンテナンス作業を容易に行うことができる。また、位置合わせ装置１０の重量が大きくなることを回避することができるという利点もある。

なお、上記した連結装置１００においては、第１台座１８と第３台座２２とを別部材としたが、同一の部材であってもよい。すなわち、第１台座１８に比して長尺な第１台座を設け、この第１台座にロッド部６の小端部４及び大端部５を載置するようにすればよい。この場合、例えば、第３位置決め部材を第１台座とは別部材とし、該第１台座上に立設すればよい。

次に、破断分割されたキャップ部７とロッド部６との破断面が位置決めされた状態でボルト孔８に挿通された一対のボルト９ａ、９ｂを締め付けるための締め付け条件について、図７に示されるフローチャートに基づいて以下詳細に説明する。

なお、以下の説明では、一対のボルト９ａ、９ｂの締め付け法として回転角度法を採用し、前記回転角度法に基づいてスナッグトルク（snug torque）を１９．６Ｎｍに設定し、さらに９０度回転させている。この場合、前記回転角度法では、スナッグトルクを高精度に確定させることが困難であり、その締め付け精度を向上させるために以下に示される締め付け条件を設定している。また、作業者が、予め手作業によって指締めしたボルト９ａ、９ｂのトルクをそれぞれトルクレンチで測定した実験データに基づいて、仮締めトルクを２Ｎｍに設定した。

先ず、各ナットランナ１３６ａ、１３６ｂを付勢して高速で一対のボルト９ａ、９ｂをそれぞれ回転させて締め付ける（ステップＳ１）。

続いて、前記高速回転で締め付けられた一対のボルト９ａ、９ｂの締め付け量が回転角度法による４４００度の回転角度を超えたときに各ナットランナ１３６ａ、１３６ｂの主軸１３８、１３８及びソケット１４０、１４０の回転速度を減速させ、低速でボルト９ａ、９ｂを締め付ける（ステップＳ２）。なお、高速回転から低速回転に切り換えた回転角度は、４４００度に限定されるものではなく、コンロッド１の種類、大きさ及び組み付け製造ライン等によって相違するものである。

前記一対のボルト９ａ、９ｂを低速で回転させて前記一対のボルト９ａ、９ｂを締め付けることにより、キャップ部７の破断面とロッド部６の破断面とが相互に接近し、前記キャップ部７及び前記ロッド部６の各破断面の凹凸と凸凹とが相互に合致するように前記キャップ部７の破断面と前記ロッド部６の破断面とをそれぞれ接触させる。この場合、破断分割時に収縮したキャップ部７の変形による各破断面同士の位置ずれが矯正される。前記各破断面同士の位置ずれが矯正されることにより、キャップ部７の軸線とロッド部６の軸線とが一致して同軸となり、収縮によるキャップ部７とロッド部６との幅方向の寸法差が左右に略均等に分配される。そして、前記低速回転で締め付けられている一対のボルト９ａ、９ｂの締め付けトルクが、それぞれ、予め設定された２Ｎｍとなったときに各ナットランナ１３６ａ、１３６ｂを滅勢して主軸１３８、１３８及びソケット１４０、１４０の回転を停止させて各自待機状態とする（ステップＳ３）。

前記２Ｎｍは、仮締めトルクとして予め設定されるものであり、本実施の形態では、各ナットランナ１３６ａ、１３６ｂによって左右一対のボルト９ａ、９ｂをそれぞれ締め付けるタイミングを合わせるのではなく、作業者が手作業によって左右一対のボルト９ａ、９ｂをそれぞれ指締めしたときの最大のトルクをトルクレンチで測定した実験データに基づいて設定したものであり、この仮締めトルクとして設定された２Ｎｍとなった状態を起点（原点）として左右のボルト９ａ、９ｂの締め付け動作を合わせるものである。

次に、各ナットランナ１３６ａ、１３６ｂを再度付勢して前記一対のボルト９ａ、９ｂをそれぞれ同期させた状態で、その締め付けトルクが前記仮締めトルクよりも大きな所定トルクである３０Ｎｍに達するまで締め付ける。この場合、ボルト９ａ、９ｂを完全に締め付けると４０Ｎｍ位となるため、この締め付け状態では、その手前である約３０Ｎｍに設定されている。なお、前記仮締めトルクよりも大なる所定トルクは、後述する欠片の除去乃至離脱の促進の度合い（副亀裂が進展して欠片が除去できる度合い）又は次工程に合わせて、後述するブラシによるブラッシングがいずれの工程によってなされるかによって適宜、選択される。

続いて、一対のボルト９ａ、９ｂを前記とは反対方向に所定角度だけ逆転させて該ボルト９ａ、９ｂを一旦緩めたときの負荷状態を検出する（ステップＳ５）。すなわち、ボルト９ａ、９ｂのねじ部とボルト孔８、８のねじ部との噛合部位に、例えば、コンタミの噛み込み等の発生の有無を確認する。この確認は、負荷状態においてボルト９ａ、９ｂが緩めにくくなっており、ボルト９ａ、９ｂを緩めるための回転トルクが予め設定された閾値よりも高くなったことにより検出される。

前記噛み込み発生の原因としては、例えば、ボルト９ａ、９ｂ側のねじ部のねじ山の一部が損傷し、あるいは、コンロッド１側のねじ部のねじ山の一部が潰れている等が想定される。

前記負荷状態を検出して緩める回転トルクが予め設定された閾値よりも超えていない場合には、正常であると判断し、各ナットランナ１３６ａ、１３６ｂを付勢し且つ一対のボルト９ａ、９ｂをそれぞれ前記とは逆に正転させ且つ低速で回転させた状態で、その締め付けトルクがスナッグトルクである１９．６Ｎｍに到達するまで締め付ける（ステップＳ６）。

次に、前記一対のボルト９ａ、９ｂを逆転させてそれぞれ緩め、前記キャップ部７の破断面と前記ロッド部６の破断面との破断合わせ面に発生した欠片の除去乃至離脱を促進させる（ステップＳ７）。

この欠片の除去乃至離脱の促進は、前記キャップ部７の破断面及び前記ロッド部６の破断面を、それぞれ、図９に示されるように円盤部１５０ａ、１５０ｂの両側面に対して金属製（例えば、ＳＵＳ製）の多数のワイヤ１５２が植設されたブラシ１５４を用い、前記ブラシ１５４を所定方向に回転させてブラッシングすることによりなされるとよい。

前記ブラッシングは、ボルト孔８に対して一対のボルト９ａ、９ｂが挿入されたままキャップ部７の破断面とロッド部６の破断面とが所定間隔離間した状態でなされ、あるいは、ボルト孔８から一対のボルト９ａ、９ｂが完全に取り外された状態でキャップ部７の破断面とロッド部６の破断面をそれぞれブラッシングする、いずれの状態であってもよい。

なお、前記欠片の除去乃至離脱を促進させた後、さらに、連結装置１００を付勢して前記一対のボルト９ａ、９ｂを仮締めトルクまで締め付けて各ボルト９ａ、９ｂの回転を停止させて待機状態とし、続いて、前記一対のボルト９ａ、９ｂをそれぞれ同期させて、前記仮締めトルクよりも大なる所定トルクに到達するまで締め付けるとよい。

本実施の形態では、一対のボルト９ａ、９ｂを低速でゆっくりと締め付けて、キャップ部７及びロッド部６の各破断面の凹凸と凸凹とが相互に合致するように接触させることにより、作業者が手作業によって一対のボルト９ａ、９ｂをそれぞれ指締めしたと同様の状態となり、破断分割時に収縮したキャップ部７の変形による各破断面同士の位置ずれが矯正される。

また、本実施の形態では、作業者が手作業によって指締めしたときの最大のトルクをトルクレンチで測定した実験データに基づいて仮締めトルクを予め設定し、前記仮締めトルクである２Ｎｍとなった状態を起点（原点）として左右のボルト９ａ、９ｂの締め付け動作を合わせ、この仮締めトルクである２Ｎｍの状態を起点とし一対のボルト９ａ、９ｂをそれぞれ同期させて低速で締め付けることにより、一旦破断されたキャップ部７とロッド部６とをさらに好適に結合させることができる。

例えば、図８Ａに示されるように、左側の破断面の左右（右２Ｎｍ、左２Ｎｍ）の合わせ面が２Ｎｍのとき、その破断面の合わせ面における段差寸法がそれぞれ０となっていないと共に、図８Ｂに示されるように、右側の破断面の左右（右２Ｎｍ、左２Ｎｍ）の合わせ面が２Ｎｍのとき、その破断面の合わせ面における段差寸法が０となっていない。

すなわち、仮締めの状態では、キャップ部７及びロッド部６の各破断面が完全に結合されておらず、各破断面の凹凸と凸凹との位置ずれが矯正されて合わされた状態にあり、この仮締め状態から同期させて本締めされる。

さらに、本実施の形態では、キャップ部７の破断面とロッド部６の破断面とを所定のトルクによって管理された状態で当接させ、前記キャップ部７の破断面とロッド部６の破断面との破断合わせ面に発生した欠片の除去乃至離脱を促進させることができる。

例えば、図１０Ａ〜図１０Ｃに示されるように、キャップ部７とロッド部６とに破断する際、主亀裂２００が伝播することによって脆性破壊が進行し、この主亀裂２００の伝播中に前記主亀裂２００が分岐することに起因して微細な副亀裂２０２が発生するおそれがある。コンロッド１を内燃機関に組み付ける際や内燃機関を駆動させる際に前記副亀裂２０２が成長し、あるいは前記副亀裂２０２同士が伝播し合って、キャップ部７の破断面とロッド部６の破断面との合わせ面における接点が略消失した箇所２０４が発生する（図１０Ｂ参照）。このような箇所２０４は脆弱であり、何らかの原因によって前記箇所２０４に荷重（応力）が付与されると、図１０Ｃに示されるように、当該箇所２０４が欠落して欠片となることが懸念される。

そこで、本実施の形態では、大端部５のキャップ部７の破断面とロッド部６の破断面とを合わせるための一対のボルト９ａ、９ｂの締め付け力をトルク管理してその締め付け力が制御された状態で、キャップ部７の破断面とロッド部６の破断面とを当接させた後、前記ブラシ１５４を用いて前記キャップ部７の破断面とロッド部６の破断面とをそれぞれブラッシングすることにより、破断合わせ面に発生した欠片を離脱させ、あるいは前記欠片の離脱を好適に促進させることができる。

このように本実施の形態では、キャップ部７の破断面とロッド部６の破断面とを当接させる一対のボルト９ａ、９ｂの締め付け力をトルク管理してその締め付け力が制御された状態で、キャップ部７の破断面とロッド部６の破断面とを当接させた後、前記破断面をそれぞれブラッシングすることにより、仮に破断合わせ面に欠片が発生した場合であっても前記欠片を除去しあるいは前記欠片の離脱を好適に促進させることができる。

なお、破断合わせ面に発生した欠片を除去乃至離脱を促進させる方法としては、前記ブラシ１５４によるブラッシングに限定されるものではなく、例えば、図示しない粘着テープ、吸引機又は加振機等によって前記破断合わせ面に発生した欠片を除去してもよい。すなわち、粘着テープを用いる場合には、破断面に粘着テープを押し当てて貼着した後、前記粘着テープを破断面から引きはがすことにより欠片を粘着テープに付着させることができる。また、吸引機を用いる場合には、吸引機を吸引作用下に破断面から欠片を剥離させることができる。このようにいずれの場合であっても、破断面から確実に欠片を除去乃至離脱を促進させることができる。

前記破断合わせ面に発生した欠片の除去乃至離脱が促進された後、キャップ部７とロッド部６との破断合わせ面を離間させることにより、前記破断合わせ面に発生した欠片が円滑に離脱される。

この結果、本実施の形態では、ロッド部６の破断面とキャップ部７の破断面の相互の合わせ面の位置ズレを矯正してセルフフィット性を向上させることができると共に、破断合わせ面に発生した欠片を破断面の形状を損なうことがなく円滑に除去乃至離脱を促進させることができる。

本発明のコネクティングロッドの製造方法を実施する連結装置の概略全体斜視図である。 図１に示す連結装置に組み込まれた位置合わせ装置の要部概略斜視図である。 図２に示す位置合わせ装置の一部断面側面図である。 図２に示す位置合わせ装置の上方矢視平面図である。 図１に示す連結装置に組み込まれたナットランナを含む一部断面側面図である。 図１に示す連結装置に組み込まれたナットランナを含む上方矢視平面図である。 破断分割されたキャップ部とロッド部とを結合させる一対のボルトの締め付け条件を示すフローチャートである。 図８Ａは、左側の破断面の合わせ面において、キャップ部とロッド部との段差寸法と締め付けトルクとの関係を示す説明図であり、図８Ｂは、右側の破断面の合わせ面において、キャップ部とロッド部との段差寸法と締め付けトルクとの関係を示す説明図である。 破断分割されたキャップ部及びロッド部の破断面をそれぞれブラシを用いてブラッシングする状態を示す平面図である。 図１０Ａ〜図１０Ｃは、破断面から亀裂が進展して副亀裂が生じ、さらに前記副亀裂同士が伝播し合った結果、欠片として欠落するまでの過程をそれぞれ示す要部拡大正面図である。 コネクティングロッドがキャップ部とロッド部とに破断分割され、前記キャップ部とロッド部とを一対のボルトによって結合する前の状態を示す斜視図である。 前記破断分割されたキャップ部とロッド部とが一対のボルトを締め付けることによって結合された状態を示す斜視図である。

符号の説明

１…コネクティングロッド ４…小端部
５…大端部 ６…ロッド部
７…キャップ部 ８…ボルト孔
９ａ、９ｂ…ボルト １００…連結装置
１３６ａ、１３６ｂ…ナットランナ １４０…ソケット
１５４…ブラシ

Claims (3)

1. 大端部と小端部とを有するコネクティングロッドを一体成形し前記コネクティングロッドをキャップ部とロッド部とに破断分割した後、さらに、前記キャップ部と前記ロッド部との破断面をそれぞれ合わせ面として該キャップ部と該ロッド部とを一対のボルトを締め付けて結合させるコネクティングロッドの製造方法であって、
   前記一対のボルトをそれぞれ回転させて前記キャップ部の破断面と前記ロッド部の破断面とを相互に接近させ、前記キャップ部及び前記ロッド部の各破断面の凹凸と凸凹とが相互に合致するように前記キャップ部の破断面と前記ロッド部の破断面とをそれぞれ接触させ、前記回転によって締め付けられた一対のボルトの締め付けトルクが、それぞれ、予め実験データによって求められた仮締めトルクに達したとき、各ボルトの回転を停止させて待機状態とし、これにより破断分割時に収縮した前記キャップ部の変形による各破断面同士の位置ずれを矯正する工程と、
   前記待機状態を起点として、前記一対のボルトをそれぞれ同期させて、前記仮締めトルクよりも大なる所定トルクに到達するまで締め付けることで、未進展の副亀裂を進展させて前記キャップ部の破断面と前記ロッド部の破断面との破断合わせ面に欠片を発生させる工程と、
   前記一対のボルトをそれぞれ緩め、前記破断合わせ面に発生した欠片の除去乃至離脱を促進させる工程と、
   を有することを特徴とするコネクティングロッドの製造方法。
2. 請求項１記載の方法において、
   前記欠片の除去乃至離脱の促進は、前記キャップ部の破断面及び前記ロッド部の破断面をそれぞれブラッシングすることによりなされることを特徴とするコネクティングロッドの製造方法。
3. 請求項１記載の方法において、
   前記欠片の除去乃至離脱を促進させた後、さらに、前記一対のボルトを仮締めトルクまで締め付けて各ボルトの回転を停止させて待機状態とし、続いて、前記一対のボルトをそれぞれ同期させて、前記仮締めトルクよりも大なる所定トルクに到達するまで締め付けることを特徴とするコネクティングロッドの製造方法。

Images