JPH07100576A - コンロッドの製造方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 キャップ部とロッド部を分割して異形押出
し、一体化するかまたは両者を同じ高さに維持して密閉
鍛造するコンロッドの製造方法および装置。 【構成】 請求項１のコンロッドの製造方法では、コン
ロッドのキャップとロッドを分割して異形押出しして成
形素材を得るので、芯バリ棄却部および切断棄却部がな
く歩留りが良い。また、キャップ部とロッド部の合わせ
面を連結して一体化した後に密閉鍛造するので、型に投
入する時間も極めて短く、成形割れの発生が防止され
る。請求項２および３のコンロッドの製造方法とその製
造装置は、下パンチをキャップ部に接触する側とロッド
部に接触する側に分割し、前記分割された各々の下パン
チをスプリングによりキャップ側素材とロッド側素材の
高さが一致するように水平に支持されるように調節し、
密閉鍛造を行うので、キャップ部素材とロッド部素材に
ずれを発生させることなく密閉鍛造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は異形押出材を用いたコン
ロッドの製造方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コネクティングロッド（以下コンロッド
という。）はピストンピンの入るスモールエンド（小端
部）とクランクシャフトのピン部に組み込まれるビッグ
エンド（大端部）およびこれらをつなぐロッド部からな
る。大端部はクランクシャフトのピン部に組付けられる
ため、キャップ部との２分割形に作られる。

【０００３】従来、コンロッドをアルミニウム合金等で
密閉鍛造して作る場合には、先ず特開平２−２２１３０
３号公報に見られるように、金属粉末からなる素材を脱
ガスした後、高温加圧法により緻密化し、図８に示すよ
うにキャップとロッドが一体になったコンロッド形状に
合わせた異形状に押し出し、その後押し出した異形押出
素材１０を製品体積に合わせた厚みに押し出し方向と垂
直に切断して、図９に示すような成形素材１２を得る。

【０００４】次いで、この成形素材を図１０にその断面
図を示す密閉鍛造型のダイ１４の中に挿入して密閉鍛造
を行う。図１０において、ダイ１４はスペーサ１６を介
して受圧板１８に支承されており、ダイ１４の穴には下
からは下パンチ２０、下大端ピン２２、下小端ピン２４
が臨んでいる。また、ダイ１４の上からは上パンチ２
６、上大端ピン２８、上小端ピン３０が下降するように
なっている。ノックアウトピン３２は密閉鍛造された製
品をダイ１４から取り出す。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図１０に示す密閉鍛造
型により鍛造された製品の平面図は、図１１に示す通り
であり、図１２は図１１のＡ−Ａ線における断面図であ
るが、コンロッドは大端部にクランクシャフト用の穴を
明ける必要があるため、従来法による密閉鍛造では鍛造
後に芯バリ３４を除去して廃棄しなくてはならない。ま
た、仕上げ加工時にはキャップとロッドを分割するため
に鋸盤などで大端部を切断する必要があり、鋸刃の厚み
分の切断廃却部３６は切り屑となる。このように、従来
法の一体的な押出成形素材から密閉鍛造を行う場合は材
料歩留りが著しく低くなる。特に、高合金アルミニウム
材のように材料単価の高い材料を使用する場合は、コス
トに大きく影響する。

【０００６】生産性の面において、大端部の鋸盤での切
断は、サイクルタイムが遅く生産性が低い。また、前記
の問題点を解決するために大端部に穴の明いた形状で異
形押出を行えばよいことは容易に考えられるが、コンロ
ッドに適用できる高合金アルミニウム材（Ａｌ−Ｓｉ−
Ｆｅ−Ｃｕ）では、ポートホール方式で分流させた面は
組織的に接着しないので、この方法は成立しない。ま
た、分流面の位置を精度良く制御することはできない。

【０００７】一方、コンロッドとキャップを別々に鍛造
することも考えられるが、型およびプレス機械がそれぞ
れ必要であり、製造コストが高くなるという問題があ
る。そこで、コンロッド側素材とキャップ側素材を別々
に作り、一つの型内にセットして同時に密閉鍛造するこ
とも考えられるが、コンロッドのコラム部がＩ断面のた
め、型に突起があり、図５に示すような密閉鍛造型を使
用して密閉鍛造すると、コンロッド側素材４８とキャッ
プ側素材４６が水平にセットされないので、図６に示す
ように鍛造後ずれた形状で成形されてしまう。

【０００８】本発明はコンロッドの押出素材を密閉鍛造
する際の前記のごとき問題点を解決すべくなされたもの
であって、高合金アルミニウム合金等の異形押出による
形成素材から歩留り良く、材料のずれがなく、かつ生産
性に優れたコンロッドの製造方法およびその装置を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】発明者は先ずコンロッド
のキャップ部とロッド部を分割して異形押出し、製品体
積に合わせた厚みにそれぞれ切断し、両部品を加熱後同
一型内に挿入後、密閉鍛造することを考えた。

【００１０】しかしながら、コンロッドの熱間鍛造を行
う場合キャップとロッドを別々に投入すると時間がかか
り、素材と型の接触時間が長くなり、素材の温度が低下
し成形性が落ち、成形割れが発生するという問題が生じ
る。また、鍛造成形後キャップ部とロッド部にずれが生
ずることがある。

【００１１】高温のキャップとロッドを同時にチャック
して型へ投入する方法も考えられるが、２部品を同時に
チャックするため複雑になり、ミスチャックを起こした
り、多点でチャックを行うため、チャックの接触部から
材料温度が下がり成形割れにつながる。

【００１２】そこで、キャップ用素材とロッド用素材を
連結することにより、型への投入前に素材を一体化する
ことを着想し、本発明を完成した。

【００１３】また、図５に示すようにコラム部と小端ピ
ン部の高さがそろっていない場合、素材投入時にキャッ
プとロッドがそれぞれがずれを発生し、ずれたまま成形
され図６のような状態になってしまう。そこで、キャッ
プ素材とロッド素材を水平に保持できるように下パンチ
を分割してそれぞれの下にスプリングを配してこの問題
の解決に成功した。

【００１４】本発明の請求項１のコンロッドの製造方法
の発明は、コンロッドのキャップとロッドを分割して形
成し、両部品を加熱後、同一型内に挿入して密閉鍛造を
行う方法であって、前記キャップと前記ロッドの合わせ
面を連結した後、一体となった前記キャップと前記ロッ
ドを加熱・鍛造することを要旨とする。

【００１５】本発明の請求項２のコンロッドの製造方法
の発明は、キャップ素材とロッド素材を別個に用意し、
前記キャップ素材と接触する側と前記ロッド素材に接触
する側に分割された下パンチにより、加熱された前記キ
ャップ素材と前記ロッド素材の高さが一致するように調
節して水平に保持し、密閉鍛造することを要旨とする。

【００１６】本発明の請求項３のコンロッドの製造装置
の発明は、キャップ部に接触する側とロッド部に接触す
る側に分割された下パンチと、前記分割された下パンチ
をそれぞれ支持しキャップ側素材とロッド側素材を水平
に支持するように調節されているスプリングと、上パン
チと、前記上下のパンチと共に密閉空間を形成し密閉鍛
造を行うためのダイと、前記上パンチの加圧時に下パン
チを支える受圧板とからなることを要旨とする。

【００１７】

【作用】請求項１のコンロッドの製造方法では、キャッ
プ部とロッド部を連結することにより一体化して後に、
密閉鍛造するので、キャップ部とロッド部をチャックす
る必要もなく、型に投入する時間も極めて短いので、成
形割れの発生が防止される。なお、連結の方法として
は、キャップとロッドの合わせ面の少なくとも一方に、
凸部を設け他方に前記凸部と嵌合する凹部を設け、前記
凸部と前記凹部をかしめて、一体化する方法がある。ま
た、かしめ以外に溶接や接着剤を用いての連結でもよ
い。

【００１８】また、キャップとロッドの形成方法として
はキャップとロッドを分割して異形押出しし、製品体積
に合わせた厚みに押出方向と垂直にそれぞれ切断しても
良い。この場合には、大端部の芯バリ廃棄部および切断
廃却部がなく、製品歩留りが向上する。

【００１９】なお、コンロッドのキャップとロッドを分
割して異形押出しする場合に、キャップとロッドを別個
に異形押し出ししても良いし、また図４に示すように分
割したキャップとロッドの一部を接続して一体として異
形押し出ししても良い。このように一体化して押し出し
する場合は、１回の押出しで素材が得られる。また、小
端側にキャップ部を連結した形とすることで押出し力の
左右のバランスが良くなる。

【００２０】請求項２のコンロッドの製造方法において
は、キャップ素材とロッド素材を別個に用意し、前記キ
ャップ素材と接触する側と前記ロッド素材に接触する側
に分割された下パンチにより、加熱された前記キャップ
素材と前記ロッド素材の高さが一致するように調節して
水平に保持し、密閉鍛造するので、キャップ部素材とロ
ッド部素材にずれを発生させることなく密閉鍛造するこ
とができる。

【００２１】請求項３のコンロッドの製造装置は、下パ
ンチをキャップ部に接触する側とロッド部に接触する側
に分割し、前記分割された各々の下パンチをスプリング
によりキャップ側素材とロッド側素材の高さが一致する
ように水平に支持されるように調節し、上パンチと、上
下のパンチと共に密閉空間を形成し密閉鍛造を行うため
のダイと、前記上パンチの加圧時に下パンチを支える受
圧板により、密閉鍛造を行うので、キャップ部素材とロ
ッド部素材にずれを発生させることなく密閉鍛造するこ
とができる。

【００２２】

【実施例】本発明の実施例を以下図面に従って説明す
る。 （実施例１）図１は請求項１の発明の工程図を示す。工
程においてキャップ部３８とロッド部４０を別個に異
形押し出しをした。なお、キャップ部異形押出材３８に
は凹部４２を、ロッド部押出材４０の接合部には凸部４
４形成した。

【００２３】次に、工程において、異形押出材を製品
体積に合わせた厚みに押し出し方向と直角に切断し、キ
ャップ側素材４６とロッド側素材４８を得た。続いて工
程において、図２に示すように、キャップ側素材４６
の凹部４２にロッド側素材４８の凸部４４を嵌合してか
しめキャップ側素材４６とロッド側素材４８を一体化し
た。なお、キャップ部側素材４６およびロッド部側素材
４８に形成する凹部４２または凸部４４は図２に示すも
のに限られず、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すようなも
のでも良い。図３（ａ）（ｃ）に示すものはかしめ方向
が面に直角方向になる。なお、キャップ側素材４６とロ
ッド側素材４８との接合は本実施例のごとくかしめのみ
でなく、溶接あるいは接着でも良い。

【００２４】工程においてこの一体化した素材を加熱
し、工程において直ちに密閉鍛造型に挿入して密閉鍛
造した。この工程の密閉鍛造の際、キャップ側素材と
ロッド側素材を一体化したので、素材投入時間を極力短
くできたので、鍛造割れの発生が殆ど見られなかった。
続いて工程においてキャップとロッドを分離し、工程
において機械加工してコンロッドを完成した。

【００２５】なお、本実施例においては、キャップ側素
材４６とロッド側素材４８を別個に異形押出ししたもの
を示したが、図４に示すようにロッドの小端部側にキャ
ップ側素材を連結した形の異形押出材を用いても良い。
この方法で押出した異形素材は必要体積に合わせた厚み
に切断後、キャップ側素材とロッド側素材を分離し鍛造
素材とする。また、キャップ部とロッド部の接合部（図
においてＡ部およびＢ部で示す）に関してはキャップ部
とロッド部を個別に押し出す場合と同じ形状とすること
が可能である。

【００２６】（実施例２）図７は請求項２の製造方法を
実施するための請求項３の一実施例装置である。ダイ１
４はスペーサ１６を介して受圧板１８により支承されて
いる。このダイ１４の中央空間を下から臨む下パンチ２
０はキャップ側素材を支承するキャップ側下パンチ２０
ａとロッド側素材を支承するロッド側下パンチ２０ｂに
分割されている。

【００２７】このキャップ側下パンチ２０ａはスプリン
グ５０ａによって、またロッド側下パンチ２０ｂは２個
のスプリング５０ｂによって、それぞれ受圧板１８に支
承されているが、これらスプリング５０ａおよび５０ｂ
はキャップ側下パンチ２０ａの上面とロッド側下パンチ
２０ｂの上面が水平になるように調節されている。

【００２８】また、キャップ側下パンチ２０ａとロッド
側下パンチ２０ｂとの分割面を中心にして下大端ピン２
２が受圧板１８から上方に向けてダイ１４の上面まで貫
通しており、下パンチ２０の小端側には下小端ピン２４
が受圧板１８から上方に向けて貫通している。ノックア
ウトピン３２は下パンチ２０を下から押し上げて密閉鍛
造された製品を型からか取り出す。

【００２９】上パンチ２６は図７では省略したが、図５
に示したと同様のものであって、ダイ１４の空間に上か
ら圧下されるものであって、大端部側には下大端ピン２
２が貫通する穴５２が穿設されており小端部側には上小
端ピン３０が下に向けて突出している。

【００３０】本実施例装置を使って、キャッブ側素材４
６とロッド側素材４８を別々に用意してコンロッドを密
閉鍛造した例について説明すると、キャップ側素材４６
をキャップ側下パンチ２０ａの上に挿入し、ロッド側素
材４８をロッド側下パンチ２０ｂの上に挿入した。キャ
ップ側下パンチ２０ａのスプリング５０ａおよびロッド
側下パンチ２０ｂのスプリング５０ｂはキャップ側下パ
ンチ２０ａの上面とロッド側下パンチ２０ｂの上面とが
水平になるように調節されているので、キャッブ側素材
４６とロッド側素材４８は同じ高さになって水平になっ
た。

【００３１】次いで、上パンチ２６をダイ１４の中に圧
下してダイ１４の空間に挿入されたキャップ側素材４６
とロッド側素材４８を下パンチ２０との間で密閉鍛造し
た。上パンチ２６が圧下される間に、キャップ側素材４
６とロッド側素材４８は、キャップ側下パンチ２０ａの
スプリング５０ａおよびロッド側下パンチ２０ｂのスプ
リング５０ｂにより同じ高さになるように水平に維持さ
れたので、キャッブ側素材４６とロッド側素材４８を
は、接合部でずれが生ずることなく密閉鍛造された。

【００３２】本実施例のコンロッドの材質はＡｌ系の場
合であるが、成形前素材をコンロッドに似た形状とし、
密閉鍛造する方式を採る場合でも適用可能である。例え
ば、Ｆｅ系コンロッドでは成形前素材を粉末鍛造で行え
ば同等の成形を行うことができる。

【００３３】

【発明の効果】請求項１のコンロッドの製造方法では、
キャップとロッドを連結により一体化した後に密閉鍛造
するので、型に投入する時間も極めて短いので、成形割
れの発生が防止される。

【００３４】請求項２のコンロッドの製造方法において
は、加熱されたキャップ素材とロッド素材の高さが一致
するように調節して水平に保持し、密閉鍛造するので、
キャップ部素材とロッド部素材にずれを発生させること
なく密閉鍛造することができる。

【００３５】請求項３のコンロッドの製造装置は、下パ
ンチをキャップ部に接触する側とロッド部に接触する側
に分割し、前記分割された各々の下パンチをスプリング
によりキャップ側素材とロッド側素材が水平に支持され
るように調節し、密閉鍛造を行うので、キャップ部素材
とロッド部素材にずれを発生させることなく密閉鍛造す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の工程図である。

【図２】キャップ側素材とロッド側素材の接合面を示す
部分拡大図である。

【図３】キャップ側素材とロッド側素材の接合面の他の
実施例を示す部分拡大図である。

【図４】キャップ側素材をロッド側素材の一部に接続さ
せた異形押出材の断面図である。

【図５】従来の密閉鍛造型の断面図である。

【図６】従来の密閉鍛造型で鍛造した場合のキャップ側
素材とロッド側素材の接合面を示す部分拡大図である。

【図７】請求項２の発明方法に用いられる請求項３の発
明装置の一実施例の密閉鍛造型の断面図である。

【図８】従来のキャップ側とロッド側が一体の異形押出
材である。

【図９】従来のキャップ側とロッド側が一体の異形押出
材から切断された成形素材である。

【図１０】従来のキャップ側とロッド側が一体の異形押
出材の密閉鍛造型の断面図である。

【図１１】図１０の従来の密閉鍛造型で鍛造されたコン
ロッドの平面図である。

【図１２】図１１のコンロッドのＡ−Ａ線における断面
図である。

【符号の説明】

１４ ダイ １６ スペーサ ２０ 下パンチ ２２ 下大端ピン ２４ 下小端ピン ２６ 上パンチ ２８ 上大端ピン ３０ 上小端ピン ３２ ノックアウトピン ３６ 切断廃却部 ３８ キャップ部押出材 ４０ ロッド部押
出材 ４２ 凹部 ４４ 凸部 ４６ キャップ側素材 ４８ ロッド側素
材 ５０ スプリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀田 昭雄 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 石原 貞男 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 若林 広行 東京都港区新橋５丁目11番３号 住友軽金 属工業株式会社内 (72)発明者 安保 満夫 東京都港区新橋５丁目11番３号 住友軽金 属工業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンロッドのキャップとロッドを分割し
   て形成し、両部品を加熱後、同一型内に挿入して密閉鍛
   造を行う方法であって、 前記キャップと前記ロッドの合わせ面を連結した後、一
   体となった前記キャップと前記ロッドを加熱・鍛造する
   ことを特徴とするコンロッドの製造方法。
2. 【請求項２】 キャップ素材とロッド素材を分割して用
   意し、前記キャップ素材と接触する側と前記ロッド素材
   に接触する側に分割された下パンチにより、加熱された
   前記キャップ素材と前記ロッド素材の高さが一致するよ
   うに調節して水平に保持し、密閉鍛造することを特徴と
   するコンロッドの製造方法。
3. 【請求項３】キャップ部に接触する側とロッド部に接触
   する側に分割された下パンチと、前記分割された下パン
   チをそれぞれ支持しキャップ側素材とロッド側素材を水
   平に支持するように調節されているスプリングと、上パ
   ンチと、前記上下のパンチと共に密閉空間を形成し密閉
   鍛造を行うためのダイと、前記上パンチの加圧時に下パ
   ンチを支える受圧板とからなることを特徴とするコンロ
   ッドの製造装置。