JP6027364B2 - コネクティングロッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、破断分割される大端部を備えたコネクティングロッドの製造技術に関する。

エンジンには、クランク軸とピストンとを連結するコネクティングロッド(以下、コンロッドという)が組み込まれている。コンロッドの大端部にクランク軸のクランクピンを装着するため、コンロッドの大端部は本体部とキャップ部とに分割されている。一般的に、分割された本体部とキャップ部とを位置決めするため、本体部とキャップ部との間にはノックピン等が設けられている。しかしながら、ノックピンを用いて位置決めすることは、コンロッドの高コスト化を招く要因であった。そこで、コンロッドの大端部を破断分割する所謂クラッキング製法が開発されている(例えば、特許文献１参照)。このクラッキング製法により、本体部とキャップ部との破断面に適度な凹凸を形成することができるため、ノックピンを用いることなく本体部とキャップ部とを高精度に位置決めすることが可能となる。

特開２００５−１８８７４１号公報

ところで、コンロッドの大端部とクランク軸のクランクピンとの間には、滑り軸受である軸受メタルが取り付けられている。このような軸受メタルの位置ズレを防止するため、大端部の内周面には軸受メタルを保持するメタル溝が形成されている。しかしながら、クラッキング製法においては破断面の表面粗さにバラツキが生じることから、この破断面の表面粗さによってはメタル溝加工時に欠けが発生してしまうことがある。このメタル溝加工時における欠けの発生つまり品質不良の発生は、コンロッドの製造コストを引き上げる要因となっていた。

本発明の目的は、大端部が破断分割されるコンロッドの品質不良を抑制することにある。

本発明の一実施の形態では、大端部が破断分割されるコネクティングロッドの製造方法であって、前記大端部を厚み方向に貫通する貫通穴を径方向に拡張させ、前記大端部を本体部とキャップ部とに破断分割する破断工程と、前記本体部と前記キャップ部との少なくともいずれか一方に、前記本体部または前記キャップ部の破断面にかけて軸受取付溝を形成する溝加工工程とを有し、前記破断工程では前記大端部の厚み方向の一方側を他方側よりも先に破断させ、前記溝加工工程では前記大端部の前記他方側に前記軸受取付溝を形成している。

本発明の他の実施の形態では、前記破断工程では、前記大端部の厚み方向の一端面を治具に接触させ、前記大端部の厚み方向の他端面を治具から離した状態のもとで、前記大端部を破断分割させている。

本発明の他の実施の形態では、前記破断工程で処理されるコネクティングロッドの半製品は、前記貫通穴の一方の開口端に形成される第１面取り部と、前記貫通穴の他方の開口端に形成される第２面取り部とを有し、前記第１面取り部と前記第２面取り部との形状が異なっている。

本発明によれば、破断工程では大端部の厚み方向の一方側を他方側よりも先に破断させ、溝加工工程では大端部の他方側に軸受取付溝を形成している。これにより、破断面の凹凸が細かく形成された部位に軸受取付溝を加工することができ、溝加工工程における欠けの発生を抑制することが可能となる。

(ａ)はコンロッドを示す正面図である。(ｂ)は図１(ａ)のＢ−Ｂ線に沿ってコンロッドを示す断面図である。(ｃ)は図１(ａ)のＣ−Ｃ線に沿ってコンロッドを示す断面図である。 (ａ)はクランクピンに対するコンロッドの取付構造を示す分解図である。(ｂ)はクランクピンに取り付けられたコンロッドを示す正面図である。 コンロッドの製造工程の一例を示す説明図である。 破断分割工程で使用される破断装置の一例を示す概略図である。 (ａ)および(ｂ)は破断分割工程におけるワークの加工状況を示す説明図である。 (ａ)はメタル溝加工工程を経た本体部の一部を示す斜視図である。(ｂ)はメタル溝加工工程を経たキャップ部の一部を示す斜視図である。 (ａ)は破断分割工程で処理されるワークを示す正面図である。(ｂ)は図７(ａ)のＢ−Ｂ線に沿ってワークを示す断面図である。(ｃ)は図７(ａ)のＣ−Ｃ線に沿ってワークを示す断面図である。 図７(ａ)のＤ−Ｄ線に沿ってワークを示す拡大断面図である。 (ａ)および(ｂ)は破断装置に対するワークの拘束状態を示す説明図である。 大端部に作用する引張荷重の変動状況を示す線図である。 大端部に作用する引張荷重の変動状況を示す線図である。 破断分割工程において破断分割されるワークの拡大断面図である。 (ａ)および(ｂ)はワークの面取り形状を示す説明図である。 大端部に作用する引張荷重の変動状況を示す線図である。 大端部に作用する引張荷重の変動状況を示す線図である。 (ａ)はワークの大端部を示す部分拡大図である。(ｂ)は図１６(ａ)のＡ−Ａ線に沿ってワークを示す拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１(ａ)はコネクティングロッド１０(以下、コンロッドという)を示す正面図である。図１(ｂ)は図１(ａ)のＢ−Ｂ線に沿ってコンロッド１０を示す断面図であり、図１(ｃ)は図１(ａ)のＣ−Ｃ線に沿ってコンロッド１０を示す断面図である。また、図２(ａ)はクランクピン１１に対するコンロッド１０の取付構造を示す分解図であり、図２(ｂ)はクランクピン１１に取り付けられたコンロッド１０を示す正面図である。

図１(ａ)〜(ｃ)に示すように、コンロッド１０は、ピストンピン穴１２を備える小端部１３と、クランクピン穴(貫通穴)１４を備える大端部１５と、小端部１３と大端部１５とを連結するロッド部１６とを有している。小端部１３には図示しないピストンのピストンピンが組み付けられ、図２(ａ)および(ｂ)に示すように、大端部１５にはクランク軸のクランクピン１１が組み付けられる。また、図２(ａ)に示すように、コンロッド１０の大端部１５は、本体部１７とキャップ部１８とに分割されている。クランクピン１１に対してコンロッド１０を組み付ける際には、本体部１７の内周面１４ａに軸受メタル１９が装着され、キャップ部１８の内周面１４ａに軸受メタル２０が装着される。続いて、本体部１７とキャップ部１８とによってクランクピン１１を挟み込んだ後に、コンロッドボルト２１がボルト孔２２に挿入されて本体部１７にキャップ部１８が固定される。また、図１(ｂ)および(ｃ)に示すように、クランクピン穴１４の内周面１４ａにはメタル溝(軸受取付溝)２３，２４が形成されている。これらのメタル溝２３，２４に軸受メタル１９，２０の爪部１９ａ，２０ａを係合させることにより、クランクピン穴１４に対して軸受メタル１９，２０が位置決めされる。

大端部１５を本体部１７とキャップ部１８とに分割する際には、生産性や位置決め精度を向上させるため、大端部１５の内径を拡張して破断分割させる所謂クラッキング製法が用いられる。このクラッキング製法を用いることにより、本体部１７とキャップ部１８との破断面２５，２６に対し、適度な粗さを持った凹凸を形成することが可能となる。これにより、本体部１７に対してキャップ部１８を組み付ける際には、破断面２５，２６の凹凸を互いに噛み合わせることができ、本体部１７とキャップ部１８との位置決め精度を向上させることが可能となる。また、コンロッド１０から位置決め用のノックピン等を削減することができ、コンロッド１０の生産性を向上させることが可能となる。

次いで、コンロッド１０の製造方法について説明する。図３はコンロッド１０の製造工程の一例を示す説明図である。図３に示すように、素材鍛造工程Ｓ１では、切り出された炭素鋼材やチタン合金材に熱間鍛造等が施され、小端部１３、ロッド部１６および大端部１５が一体となるワークが製造される。また、研削工程Ｓ２では、研削盤を用いて小端部１３および大端部１５に側面研削が施される。続いて、小端穴加工工程Ｓ３では、小端部１３にドリル加工やリーマ加工等が施され、小端部１３にピストンピン穴１２が加工される。この小端穴加工工程Ｓ３においては、小端部１３にピストンピン穴１２が加工されるとともに、ピストンピン穴１２の開口端のそれぞれに面取り加工が施される。また、大端穴加工工程Ｓ４では、大端部１５にドリル加工やリーマ加工等が施され、大端部１５にクランクピン穴１４が加工される。この大端穴加工工程Ｓ４においては、大端部１５の厚み方向に貫通するクランクピン穴１４が加工されるとともに、クランクピン穴１４の開口端のそれぞれに面取り加工が施される。さらに、ボルト穴加工工程Ｓ５では、大端部１５にドリル加工やリーマ加工等を施すことにより、大端部１５にボルト孔２２が加工される。続いて、ノッチ加工工程Ｓ６では、クランクピン穴１４の内周面１４ａに対し、互いに対向する一対の切り欠きつまりノッチ２７，２８が形成される。そして、破断分割工程(破断工程)Ｓ７では、後述する破断装置３０を用いて大端部１５の内径が拡張され、ノッチ２７，２８を起点に大端部１５が本体部１７とキャップ部１８とに破断分割される。

続くボルト締付工程Ｓ８では、コンロッドボルト２１を締め付けることにより、本体部１７に対してキャップ部１８が組み付けられる。また、仕上げ研削工程Ｓ９では、破断分割後における大端部１５の段差を除去したり、小端部１３および大端部１５の平面度や平行度を確保したりするため、研削盤を用いて小端部１３および大端部１５に側面研削が施される。さらに、油穴加工工程Ｓ１０では、小端部１３および大端部１５にドリル加工が施され、小端部１３および大端部１５に潤滑用の油穴が加工される。続いて、メタル溝加工工程(溝加工工程)Ｓ１１では、大端部１５に切削加工等が施され、クランクピン穴１４の内周面１４ａに軸受メタルを固定するメタル溝２３，２４が加工される。また、ホーニング工程Ｓ１２では、ピストンピン穴１２やクランクピン穴１４の加工精度を確保するため、小端部１３および大端部１５に対してホーニング加工が施される。なお、ホーニング工程Ｓ１２においては、ピストンピン穴１２やクランクピン穴１４の内周面１４ａに仕上げ加工が施されるだけでなく、ピストンピン穴１２やクランクピン穴１４の開口端の面取り部に対しても仕上げ加工が施される。そして、洗浄工程Ｓ１３でコンロッド１０に付着する切粉等を除去した後に、完成検査工程Ｓ１４でコンロッド１０の完成検査が実施される。

図４は破断分割工程Ｓ７で使用される破断装置３０の一例を示す概略図である。また、図５(ａ)および(ｂ)は破断分割工程Ｓ７におけるワークＸの加工状況を示す説明図である。なお、図５(ａ)に示されるワークＸは、破断分割工程Ｓ７で処理されるワークＸであり、本発明の一実施の形態であるコネクティングロッドの半製品つまり製造過程における中間製品である。

図４に示すように、破断装置３０は、ベース部材３１と、これに移動自在に組み付けられる一対のスライダ(治具)３２，３３とを有している。一方のスライダ３２には、小端部１３のピストンピン穴１２に挿入される位置決めピン３４と、大端部１５のクランクピン穴１４に挿入される加圧治具３５とが設けられる。また、他方のスライダ３３には、大端部１５のクランクピン穴１４に挿入される加圧治具３６が設けられる。さらに、破断装置３０は、油圧シリンダ３７によって上下に駆動される楔３８を有している。この楔３８は、上昇して加圧治具３５，３６から離れる退避位置と、下降して加圧治具３５，３６間に挿入される加圧位置とに移動自在となっている。破断分割時には、図５(ａ)に示すように、破断装置３０のスライダ３２，３３を互いに近づけた状態のもとで、位置決めピン３４にワークＸの小端部１３を取り付け、双方の加圧治具３５，３６にワークＸの大端部１５を取り付ける。そして、図４に黒塗りの矢印で示すように、楔３８を加圧位置に向けて下降させ、図４および図５(ｂ)に白抜きの矢印で示すように、一対の加圧治具３５，３６を互いに離れる方向に移動させる。これにより、加圧治具３５，３６を用いてワークＸの大端部１５の内径が拡張され、ノッチ２７，２８を起点に大端部１５は本体部１７とキャップ部１８とに破断分割される。すなわち、大端部１５の径方向の一方側を構成する吸気側連結部３９がノッチ２７を起点に破断され、大端部１５の径方向の他方側を構成する排気側連結部４０がノッチ２８を起点に破断される。なお、吸気側連結部３９とは、コンロッド１０をエンジンに組み付けた際に吸気ポート側に位置する部位である。また、排気側連結部４０とは、コンロッド１０をエンジンに組み付けた際に排気ポート側に位置する部位である。

ここで、図６(ａ)はメタル溝加工工程Ｓ１１を経た本体部１７の一部を示す斜視図であり、図６(ｂ)はメタル溝加工工程Ｓ１１を経たキャップ部１８の一部を示す斜視図である。図６(ａ)に示すように、本体部１７に形成されるメタル溝２４は、クランクピン穴１４の内周面１４ａから本体部１７の破断面２５にかけて形成されている。また、図６(ｂ)に示すように、キャップ部１８に形成されるメタル溝２４は、クランクピン穴１４の内周面１４ａからキャップ部１８の破断面２６にかけて形成されている。このように、内周面１４ａから破断面２５，２６にかけてメタル溝２４を加工する際には、メタル溝２４と破断面２５，２６との境界付近に欠けが発生するおそれがあるため、メタル溝加工工程Ｓ１１において欠けの発生を抑制することが望まれている。そこで、本発明者は、メタル溝加工工程Ｓ１１における欠けの発生を抑制するため、鋭意研究を行った結果、破断面２５，２６の表面の凹凸が粗い部位(表面粗さが大きい部位)にメタル溝２３，２４を加工した場合には欠けが発生し易く、破断面２５，２６の表面の凹凸が細かい部位(表面粗さが小さい部位)にメタル溝２３，２４を加工した場合には欠けが発生し難くなることを見出した。すなわち、メタル溝加工工程Ｓ１１での加工品質を高めるためには、破断分割工程Ｓ７において破断面２５，２６の表面粗さを調整し、メタル溝２３，２４が加工される部位の凹凸を細かく形成することが重要であることを見出した。以下、破断面２５，２６の表面粗さを調整するためのワーク構造および破断分割方法について説明する。

図７(ａ)は破断分割工程Ｓ７で処理されるワークＸを示す正面図である。図７(ｂ)は図７(ａ)のＢ−Ｂ線に沿ってワークＸを示す断面図であり、図７(ｃ)は図７(ａ)のＣ−Ｃ線に沿ってワークＸを示す断面図である。また、図８は図７(ａ)のＤ−Ｄ線に沿ってワークＸを示す拡大断面図であり、破断分割工程Ｓ７での破断状況が示されている。なお、図８には加圧治具３５，３６を省略した状態で破断状況が示されている。まず、図７(ａ)〜(ｃ)に示すように、ワークＸの大端部１５には、大端部１５を厚み方向αに貫通するクランクピン穴１４が設けられる。また、クランクピン穴１４の一方の開口端には第１面取り部４１が形成されており、クランクピン穴１４の他方の開口端には第１面取り部４１よりも小さな第２面取り部４２が形成されている。すなわち、第１面取り部４１と第２面取り部４２とは異なる形状に形成されている。なお、図７(ｂ)の部分拡大図に示すように、第１面取り部４１の幅寸法ｗ１(例えば、１．３５ｍｍ)と第２面取り部４２の幅寸法ｗ２(例えば、０．５ｍｍ)とが相違しており、第１面取り部４１の高さ寸法ｈ１(例えば、２．３５ｍｍ)と第２面取り部４２の高さ寸法ｈ２(例えば、０．８６ｍｍ)とが相違している。続いて、図８に示すように、破断分割工程Ｓ７においては、第１面取り部４１側の端面４３がスライダ３２，３３から離れるとともに、第２面取り部４２側の端面４４がスライダ３２，３３に接触するように、破断装置３０に対してワークＸが取り付けられる。すなわち、第１面取り部４１側の端面４３がスライダ３２，３３から解放される一方、第２面取り部４２側の端面４４がスライダ３２，３３に拘束されるように、破断装置３０に対してワークＸが取り付けられる。

そして、破断装置３０の楔３８を加圧位置に降ろしてワークＸの大端部１５を径方向に拡張させると、吸気側連結部３９と排気側連結部４０とのそれぞれについて、図８に矢印Ｓ１，Ｓ２で示すように、大端部１５の内径側から外径側にき裂が伸展して大端部１５が破断分割される。このとき、図８に矢印Ｓ１，Ｓ２で示すように、大端部１５の厚み方向の一方側の部位Ｚ１と他方側の部位Ｚ２との破断速度を変えることが可能となる。すなわち、大きな第１面取り部４１が形成される側の部位Ｚ１が、小さな第２面取り部４２が形成される側の部位Ｚ２よりも、速い破断速度Ｓ１で破断分割されることになる。このように、大端部１５の厚み方向の一方側の部位Ｚ１と他方側の部位Ｚ２との破断速度Ｓ１，Ｓ２を変えることにより、速い破断速度Ｓ１で破断される部位Ｚ１の凹凸を粗くすることが可能となり、遅い破断速度Ｓ２で破断される部位Ｚ２の凹凸を細かくすることが可能となる。すなわち、各破断面２５，２６の全ての部位に同程度の凹凸を形成するのではなく、各破断面２５，２６のうち一方側の部位Ｚ１と他方側の部位Ｚ２とで凹凸の粗さを積極的に変えることが可能となる。そして、図８に破線で示すように、遅い破断速度Ｓ２で分離される部位Ｚ２、つまり細かな凹凸が形成される部位Ｚ２に対し、メタル溝２３，２４を形成することにより、メタル溝加工工程Ｓ１１における欠けの発生を抑制することが可能となる。なお、破断速度が高い側の部位Ｚ１には高い応力が作用する一方、破断速度が低い側の部位Ｚ２には低い応力が作用している。このため、破断速度が高い側の部位Ｚ１が先に破断し、破断速度が低い側の部位Ｚ２が後に破断する。換言すれば、先に破断する部位Ｚ１の破断速度は、後に破断する部位Ｚ２の破断速度よりも高くなっている。

続いて、破断装置３０に対するワークＸ１の拘束状態と、この拘束状態によって得られるワークＸ１の破断状況との関係について説明する。ここで、図９(ａ)および(ｂ)は破断装置３０に対するワークＸ１の拘束状態を示す説明図である。また、図１０は大端部１５に作用する引張荷重の変動状況を示す線図であり、図９(ａ)に示されるワーク拘束状態のもとで大端部１５に作用する引張荷重を示している。また、図１１は大端部１５に作用する引張荷重の変動状況を示す線図であり、図９(ｂ)に示されるワーク拘束状態のもとで大端部１５に作用する引張荷重を示している。なお、図１０および図１１に端面Ａとして示した線は、図９(ａ)および(ｂ)に符号ａ１で示した部位に作用する引張荷重を意味し、図１０および図１１に端面Ｂとして示した線は、図９(ａ)および(ｂ)に符号ｂ１で示した部位に作用する引張荷重を意味している。また、図９において、図８に示した部位と同様の部位については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図９(ａ)および(ｂ)に示すように、ワークＸ１には、クランクピン穴１４の一方の開口端に面取り部５１が形成され、クランクピン穴１４の他方の開口端に面取り部５１と同じ形状の面取り部５２が形成される。ここで、図９(ａ)においては、端面Ａつまり大端部１５の厚み方向の一端面がスライダ３２，３３に接触するとともに、端面Ｂつまり大端部１５の厚み方向の他端面がスライダ３２，３３から離れるように、破断装置３０に対してワークＸ１が取り付けられる。すなわち、図９(ａ)のワーク拘束状態とは、端面Ａが拘束される一方、端面Ｂが解放される状態である。また、図９(ｂ)においては、端面Ａがスライダ３２，３３から離れるとともに、端面Ｂがスライダ３２，３３に接触するように、破断装置３０に対してワークＸ１が取り付けられる。すなわち、図９(ｂ)のワーク拘束状態とは、図９(ａ)のワーク拘束状態とは逆に、端面Ａが解放される一方、端面Ｂが拘束される状態である。

図１０に示すように、端面Ａを拘束して端面Ｂを解放した場合には、端面Ａに対して端面Ｂよりも大きな引張荷重が作用する。そして、図１０に符号αで示すように、大きな引張荷重が作用していた端面Ａが破断した後に、符号βで示すように、小さな引張荷重が作用していた端面Ｂが破断することになる。つまり、図９(ａ)に示すように、端面Ａはスライダ３２，３３に押し付けられることから、加圧治具３５，３６から離れる方向に撓み難くなる一方、端面Ｂはスライダ３２，３３から離れることから、加圧治具３５，３６から離れる方向に撓み易くなると考えられる。これにより、端面Ａ側の部位Ｘａには大きな引張荷重が作用して、端面Ａ側の部位Ｘａは速い破断速度Ｓａで破断分割される一方、端面Ｂ側の部位Ｘｂには小さな引張荷重が作用して、端面Ｂ側の部位Ｘｂは遅い破断速度Ｓｂで破断分割されると考えられる。

逆に、図１１に示すように、端面Ｂを拘束して端面Ａを解放した場合には、端面Ｂに対して端面Ａよりも大きな引張荷重が作用する。そして、図１１に符号βで示すように、大きな引張荷重が作用していた端面Ｂが破断した後に、符号αで示すように、小さな引張荷重が作用していた端面Ａが破断することになる。つまり、図９(ｂ)に示すように、端面Ｂはスライダ３２，３３に押し付けられることから、加圧治具３５，３６から離れる方向に撓み難くなる一方、端面Ａはスライダ３２，３３から離れることから、加圧治具３５，３６から離れる方向に撓み易くなると考えられる。これにより、端面Ｂ側の部位Ｘｂには大きな引張荷重が作用して、端面Ｂ側の部位Ｘｂは速い破断速度Ｓｂで破断分割される一方、端面Ａ側の部位Ｘａには小さな引張荷重が作用して、端面Ａ側の部位Ｘａは遅い破断速度Ｓａで破断分割されると考えられる。

これまで説明したように、端面Ａを拘束して端面Ｂを解放した場合には、端面Ａ側の部位Ｘａの破断速度Ｓａが大きくなる一方、端面Ｂを拘束して端面Ａを解放した場合には、端面Ｂ側の部位Ｘｂの破断速度Ｓｂが大きくなる。すなわち、破断装置３０に対するワークＸ１の置き方により、大端部１５の厚み方向の一方側と他方側との破断速度Ｓａ，Ｓｂを変化させることが可能となる。ここで、図１２は破断分割工程Ｓ７において破断分割されるワークＸ１の拡大断面図である。なお、図１２において、図８に示した部位と同様の部位については、同一の符号を付してその説明を省略する。図１２に示すように、面取り部６１と面取り部６２との形状が同一である場合には、メタル溝２３，２４を形成する側の端面６３つまり大端部１５の厚み方向の一端面がスライダ３２，３３から離して設置され、端面６３とは反対側の端面６４つまり大端部１５の厚み方向の他端面がスライダ３２，３３に接触して設置される。これにより、拘束される端面６４側の部位Ｚ１つまり大端部１５の厚み方向の一方側の部位よりも、解放される端面６３側の部位Ｚ２つまり大端部１５の厚み方向の他方側の部位を、遅い破断速度Ｓ２で破断させることが可能となる。これにより、メタル溝２３，２４が形成される部位Ｚ２の破断面２５，２６に細かな凹凸を形成することができ、メタル溝加工工程Ｓ１１における欠けの発生を抑制することが可能となる。

続いて、ワークＸ２に形成される面取り部の形状と、この面取り形状によって得られるワークＸ２の破断状況との関係について説明する。ここで、図１３(ａ)および(ｂ)はワークＸ２の面取り形状を示す説明図である。また、図１４は大端部１５に作用する引張荷重の変動状況を示す線図であり、図１３(ａ)に示されるワークＸ２の大端部１５に作用する引張荷重を示している。また、図１５は大端部１５に作用する引張荷重の変動状況を示す線図であり、図１３(ｂ)に示されるワークＸ２の大端部１５に作用する引張荷重を示している。なお、図１４および図１５に端面Ａとして示した線は、図１３(ａ)および(ｂ)に符号ａ１で示した部位に作用する引張荷重を意味し、図１４および図１５に端面Ｂとして示した線は、図１３(ａ)および(ｂ)に符号ｂ１で示した部位に作用する引張荷重を意味している。また、図１３において、図８に示した部位と同様の部位については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図１３(ａ)および(ｂ)に示すように、ワークＸ２には、クランクピン穴１４の一方の開口端に第１面取り部７１が形成され、クランクピン穴１４の他方の開口端に第１面取り部７１よりも大きな第２面取り部７２が形成される。ここで、図１３(ａ)においては、端面Ａつまり大端部１５の厚み方向の一端面がスライダ３２，３３に接触するとともに、端面Ｂつまり大端部１５の厚み方向の他端面がスライダ３２，３３から離れるように、破断装置３０に対してワークＸ２が取り付けられる。すなわち、図１３(ａ)のワーク拘束状態とは、小さな第１面取り部７１側の端面Ａが拘束される一方、大きな第２面取り部７２側の端面Ｂが解放される状態である。また、図１３(ｂ)においては、端面Ａがスライダ３２，３３から離れるとともに、端面Ｂがスライダ３２，３３に接触するように、破断装置３０に対してワークＸ２が取り付けられる。すなわち、図１３(ｂ)のワーク拘束状態とは、図１３(ａ)のワーク拘束状態とは逆に、小さな第１面取り部７１側の端面Ａが解放される一方、大きな第２面取り部７２側の端面Ｂが拘束される状態である。

図１４に示すように、小さな第１面取り部７１側の端面Ａを拘束して大きな第２面取り部７２側の端面Ｂを解放した場合には、端面Ｂに対して端面Ａよりも大きな引張荷重が作用する。そして、図１４に符号βで示すように、大きな引張荷重が作用していた端面Ｂが破断した後に、符号αで示すように、小さな引張荷重が作用していた端面Ａが破断することになる。つまり、図１３(ａ)に示すように、第１面取り部７１に比べて第２面取り部７２が大きいことから、大端部１５の厚み方向の中心線Ｌ１よりも端面Ｂ側の破断面面積は、中心線Ｌ１よりも端面Ａ側の破断面面積に比べて小さくなる。これにより、端面Ｂ側の部位Ｘｂには大きな応力が作用して、端面Ｂ側の部位Ｘｂは速い破断速度Ｓｂで破断分割される一方、端面Ａ側の部位Ｘａには小さな応力が作用して、端面Ａ側の部位Ｘａは遅い破断速度Ｓａで破断分割されると考えられる。

逆に、図１５に示すように、大きな第２面取り部７２側の端面Ｂを拘束して小さな第１面取り部７１側の端面Ａを解放した場合には、端面Ｂに対して端面Ａよりも大きな引張荷重が作用する。そして、図１５に符号βで示すように、大きな引張荷重が作用していた端面Ｂが破断した後に、符号αで示すように、小さな引張荷重が作用していた端面Ａが破断することになる。つまり、図１３(ｂ)に示すように、第１面取り部７１に比べて第２面取り部７２が大きいことから、大端部１５の厚み方向の中心線Ｌ１よりも端面Ｂ側の破断面面積は、中心線Ｌ１よりも端面Ａ側の破断面面積に比べて小さくなる。これにより、端面Ｂ側の部位Ｘｂには大きな応力が作用して、端面Ｂ側の部位Ｘｂは速い破断速度Ｓｂで破断分割される一方、端面Ａ側の部位Ｘａには小さな応力が作用して、端面Ａ側の部位Ｘａは遅い破断速度Ｓａで破断分割されると考えられる。

これまで説明したように、第１面取り部７１と第２面取り部７２との形状を相違させることにより、大端部１５の厚み方向の一方側と他方側との破断速度Ｓａ，Ｓｂを変化させることが可能となる。すなわち、前述した図８に示すように、メタル溝２３，２４を形成する側に小さな面取り部４２を形成することにより、メタル溝２３，２４を形成する側の部位Ｚ２を遅い破断速度Ｓ２で破断させることが可能となる。これにより、メタル溝２３，２４が形成される部位Ｚ２の破断面２５，２６に細かな凹凸を形成することができ、メタル溝加工工程Ｓ１１における欠けの発生を抑制することが可能となる。

図９〜図１１を用いて説明したように、大端部１５の厚み方向の一方側の端面を拘束することにより、拘束された端面側の破断速度を引き上げること、つまり拘束された端面側を先に破断させることが可能となる。また、図１３〜図１５を用いて説明したように、クランクピン穴１４の一方に形成される面取り部を他方に形成される面取り部よりも大きくすることにより、大きく形成された面取り部側の破断速度を引き上げること、つまり大きく形成された面取り部側を先に破断させることが可能となる。このように、ワークの拘束条件やワークの面取り形状を変えることにより、大端部１５の厚み方向の一方側と他方側との破断順序(破断速度)を変えることが可能となる。そして、メタル溝２３，２４が形成される部位が後から破断されるように、つまりメタル溝２３，２４が形成される部位の破断面２５，２６に細かな凹凸を形成するように、ワークの拘束条件やワークの面取り形状を調整することにより、メタル溝加工工程Ｓ１１における欠けの発生を抑制することが可能となるのである。

続いて、本発明の他の実施の形態であるコネクティングロッドの半製品について説明する。図１６(ａ)は本発明の他の実施の形態であるコネクティングロッドの半製品(ワークＸ３)の大端部１５を示す部分拡大図である。また、図１６(ｂ)は図１６(ａ)のＡ−Ａ線に沿ってワークＸ３を示す拡大断面図であり、図１６(ｂ)には破断分割工程Ｓ７での破断状況が示されている。なお、図１６において、図７および図８に示した部位と同様の部位については、同一の符号を付してその説明を省略する。前述の説明では、クランクピン穴１４の開口端の全周に渡って一様に面取り部を形成しているが、これに限られることはなく、開口端に形成される面取り部の形状を部分的に変化させても良い。図１６(ａ)および(ｂ)に示すように、クランクピン穴１４の一方の開口端には第１面取り部８１が形成されており、クランクピン穴１４の他方の開口端には第２面取り部８２が形成されている。第１面取り部８１は、クランクピン穴１４の開口端の全周に渡って形成される面取り部８１ａと、クランクピン穴１４の開口端の一部に深く形成される面取り部８１ｂとによって構成されている。また、第２面取り部８２は、クランクピン穴１４の開口端の全周に渡って一様に形成されている。このように、第１面取り部８１と第２面取り部８２との形状を相違させることにより、吸気側連結部３９におけるメタル溝２３の形成位置と排気側連結部４０におけるメタル溝２４の形成位置とが異なる場合であっても、メタル溝２３，２４の形成位置に合わせて破断速度を調整することが可能となる。

すなわち、図１６(ｂ)に示すように、吸気側連結部３９においてはスライダ３２，３３から解放される端面８３側にメタル溝２３が形成されるため、双方の端面８３，８４側に同様の面取り部８１ａ，８２が形成される。これにより、メタル溝２３が形成される部位Ｚ１ａの破断速度Ｓ１ａを、メタル溝２３が形成されない部位Ｚ２ａの破断速度Ｓ２ａよりも遅くすることが可能となる。つまり、部位Ｚ２ａよりも部位Ｚ１ａを後から破断することができ、部位Ｚ２ａよりも部位Ｚ１ａの凹凸を細かく形成することが可能となる。また、排気側連結部４０においてはスライダ３２，３３に拘束される端面８４側にメタル溝２４が形成されるため、解放される端面８３側の開口端の一部に面取り部８１ｂが深く形成される。これにより、メタル溝２４が形成される部位Ｚ２ｂの破断速度Ｓ２ｂを、メタル溝２４が形成されない部位Ｚ１ｂの破断速度Ｓ１ｂよりも遅くすることが可能となる。つまり、部位Ｚ１ｂよりも部位Ｚ２ｂを後から破断することができ、部位Ｚ１ｂよりも部位Ｚ２ｂの凹凸を細かく形成することが可能となる。これにより、吸気側連結部３９と排気側連結部４０とのメタル溝２３，２４が対向していない場合であっても、メタル溝２３，２４の形成位置に合わせて破断速度を調整することができ、メタル溝加工工程Ｓ１１における欠けの発生を抑制することが可能となる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。図示するコンロッド１０は、中心線を境に対称形状となる対称型コンロッドであるが、これに限られることはなく、中心線を境に非対称形状となる非対称型コンロッドであっても、本発明の製造技術を有効に適用することが可能である。また、前述の説明では、熱間鍛造されたワークを用いているが、これに限られることはなく、冷間鍛造、焼結鍛造あるいは鋳造されたワークであっても、本発明の製造技術を有効に適用することが可能である。

１０ コンロッド(コネクティングロッド)
１４ クランクピン穴(貫通穴)
１４ａ 内周面
１５ 大端部
１７ 本体部
１８ キャップ部
２３，２４ メタル溝(軸受取付溝)
３２，３３ スライダ(治具)
４１ 第１面取り部
４２ 第２面取り部
７１ 第１面取り部
７２ 第２面取り部
６３ 端面(一端面)
６４ 端面(他端面)
８１ 第１面取り部
８２ 第２面取り部
Ｓ７ 破断分割工程(破断工程)
Ｓ１１ メタル溝加工工程(溝加工工程)

Claims (3)

1. 大端部が破断分割されるコネクティングロッドの製造方法であって、
   前記大端部を厚み方向に貫通する貫通穴を径方向に拡張させ、前記大端部を本体部とキャップ部とに破断分割する破断工程と、
   前記本体部と前記キャップ部との少なくともいずれか一方に、前記本体部または前記キャップ部の破断面にかけて軸受取付溝を形成する溝加工工程とを有し、
   前記破断工程では前記大端部の厚み方向の一方側を他方側よりも先に破断させ、前記溝加工工程では前記大端部の前記他方側に前記軸受取付溝を形成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記載のコネクティングロッドの製造方法において、
   前記破断工程では、前記大端部の厚み方向の一端面を治具に接触させ、前記大端部の厚み方向の他端面を治具から離した状態のもとで、前記大端部を破断分割させ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または２記載のコネクティングロッドの製造方法において、
   前記破断工程で処理されるコネクティングロッドの半製品は、前記貫通穴の一方の開口端に形成される第１面取り部と、前記貫通穴の他方の開口端に形成される第２面取り部とを有し、前記第１面取り部と前記第２面取り部との形状が異なることを特徴とするコネクティングロッドの製造方法。

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