JPH10128483A - コネクティングロッドの分割加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、例えば自動車用エンジン部品であ
るコネクティングロッドを破断分割してキャップ部とロ
ッド部を形成するにあたり、破断時の歪を抑制すること
を目的とする。 【解決手段】 大端部Ｂと小端部Ｓを備えた鋳鉄製のコ
ネクティングロッドＷを一体に成形し、大端部Ｂの結合
孔ｈの所定部にレーザー加工にてノッチｄ、ｄを形成し
た後、結合孔ｈの一対の拡張具１、１を挿入し、拡張具
１、１の楔挿入凹部１ａ、１ａに楔２を挿入するととも
に、楔２の荷重負荷面２ａの上部から鉄球１４を落下さ
せて、楔２の中心部に向けて荷重負荷面２ａに衝撃的な
点荷重を負荷し、破断分割する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車用エ
ンジン部品のコネクティングロッドを破断分割して製造
するにあたり、破断時の歪等を抑制するための技術に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば自動車用エンジンのピスト
ンピンとクランクピンを連結するコネクティングロッド
として、クランクピンに連結する大端部側の連結孔部分
がキャップ部とロッド部に分割されているのが一般的で
ある。そしてこのようなコネクティングロッドは、クラ
ンクピンをキャップ部とロッド部で挟んで締め付けてク
ランクシャフトに結合するようにしているが、この締付
結合時に、両者の合せ方向を間違えて結合したり、合せ
面が位置ずれしたりしないよう、当初は大端部と小端部
を備えたコネクティングロッドを一体成形し、その後、
大端部の結合孔部分を破断分割してキャップ部とロッド
部に二分することで、破断面をわざと凹凸の粗面にし、
誤組、位置ずれを防止するような技術が知られている。

【０００３】このような破断分割の代表例は、図６に示
すように、コネクティングロッドＷの大端部Ｂの結合孔
内に半円盤状の一対の拡張具１、１を挿入し、この拡張
具１、１の対面部に形成された楔挿入凹部に楔２を差込
み、この楔２の荷重負荷面２ａに押圧部材５１の押圧面
５１ａを当接させ、プレス装置等で押圧部材５１を前進
させることで、楔２を打込んで拡張具１、１を軸分離方
向に沿って分離移動させ、この際の拡張力で大径部Ｂを
破断分割するようにしている。尚、所定箇所で分割する
ため、予め結合孔の内周面のうち分割しようとする箇所
にノッチ加工を施して割れ易くしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のよう
な分割加工方法は、プレス装置等の精度が維持されてい
る場合は特に問題はないが、プレス装置等にガタが生じ
て押圧部材５１の移動方向に狂いが生じると、図７に示
すように、押圧部材５１の押圧面５１ａと楔２の荷重負
荷面２ａが面接触しなくなり、荷重負荷面２ａの最も端
の部分を押圧することになるという問題があった。

【０００５】そして、このように荷重負荷面２ａの端部
を押圧すれば、楔２に不均等荷重が加わって均一な破断
が行われず、歪が増大して結合孔の真円度が損なわれる
という問題があった。そして各種試験の結果、このよう
な真円度の狂いは、不均等荷重に加えて、荷重印加速度
が緩やかな場合、一層助長されることが判った。

【０００６】そこで、当初小端部から大端部まで一体に
成形したコネクティングロッドの大端部を分割加工して
キャップ部とロッド部に二分するようにした分割加工方
法において、分割時の歪を抑制する加工方法が望まれて
いた。この際、簡素に且つ安価に構成出来れば好都合で
あった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、請求項１において、大端部と小端部を備えた
コネクティングロッドを一体成形し、その後、大端部の
結合孔内に一対の拡張具を挿入し、この拡張具を楔の打
込みによって拡張させることで、結合孔に軸方向の拡張
力を作用させ大端部を破断分割するようにしたコネクテ
ィングロッドの分割加工方法において、楔の中心部に向
けて衝撃的な点荷重を加えて破断分割加工するようにし
た。

【０００８】すなわち、面同士であると、プレス精度等
が僅かに低下しただけでも荷重負荷面の端部を押圧する
ことになり、不均等荷重が大きくなるが、点荷重である
と、位置誤差に応じただけの不均等荷重となり、歪量を
抑制することが出来る。

【０００９】また楔に衝撃的な荷重を加えて拡張具を瞬
間的に拡張することで、歪の発生が抑制され、結合孔の
真円度を維持出来る。ここで図５は、衝撃エネルギーと
真円度の関係のテスト結果であるが、この結果から衝撃
エネルギー（kgf・m）が大きくなるに連れて真円度（μ
ｍ）の精度が向上することが判り、ある衝撃エネルギー
以上になると、目標公差以内の真円度が確保出来ること
が判る。

【００１０】また請求項２では、楔の荷重負荷面を水平
方向にセットし、楔の中心部の上方から重量のある球状
物体を荷重負荷面に落下させて衝撃荷重を加えるように
した。そしてこの球状物体を落下させて、楔の中心部に
衝撃的な点荷重を加えるが、このような落下方式を採用
すれば設備を簡素に構成出来、しかも安価である。

【００１１】また請求項３では、コネクティングロッド
を鋳鉄製とし、また破断分割の前に、結合孔の内周の所
定部にレーザーによるノッチ加工が施すようにした。

【００１２】ここで鋳鉄製のコネクティングロッドにレ
ーザー加工を施すと、ノッチ加工部の近傍の組織が硬く
て脆いセメンタイトに変質し、破断分裂加工時に結合孔
の内周部に荷重を加えるとノッチ部に沿って綺麗に割
れ、歪が生じにくくなる。また、レーザー加工によれ
ば、結合孔の内周面に加工を行うのが容易であり、しか
も、例えば非直線状のノッチ加工も容易に行える。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について添付
した図面に基づき説明する。ここで図１は本発明のコネ
クティングロッドの分割加工方法に係る加工装置の一例
を示す正面図、図２は分割加工装置の受台の平面図、図
３は拡張具と楔の斜視図、図４はノッチ形状の一例を示
す説明図である。

【００１４】本発明のコネクティングロッドの分割加工
方法は、当初はコネクティングロッドの大端部から小端
部まで一体に成形し、その後、大端部を破断分割して先
端側のキャップ部と本体側のロッド部に二分するような
成形方法における破断分割加工の改良であり、このよう
な破断分割によるコネクティングロッドの成形は、大端
部をクランクピンに結合する際、キャップ部とロッド部
の合せ面を正確に合せ、また誤組を防止するのに有効で
ある。

【００１５】そして本発明では、まず鋳鉄製のコネクテ
ィングロッドを大端部から小端部まで一体に成形し、大
端部の結合孔にレーザーにより分割を容易にするための
ノッチを加工する。因みに、本実施形態では、コネクテ
ィングロッドを鋳造するにあたり、例えば鋳型内で外殻
部分が半凝固状となり、内部が未凝固のうちに取り出す
ような鋳造法が採用されている。

【００１６】そして図４に示すように、コネクティング
ロッドＷの先端部Ｂの結合孔ｈの内周面におけるノッチ
ｄ、ｄの加工は、例えばロッド軸を挟んで対向する２箇
所に、厚み方向に沿って溝状に刻設し、結合孔ｈの内周
面に対して軸方向の拡張力を与えた時、ノッチｄ、ｄ部
分が破断起点となって割れ易くなるようにしている。そ
して、このようなレーザー加工は、例えばＹＡＧレーザ
ーのような高出力レーザーで行い、厚み方向に沿って直
線状または千鳥状に形成するようにしている。この時、
ノッチｄを千鳥状に形成すると、破断面が波打つ状態に
なり、面合せの誤組、位置ずれ防止等に有効であり、こ
のような非直線状のノッチｄ、ｄはレーザーによって容
易に加工出来る。

【００１７】ノッチ加工によって大端部Ｂに破断起点が
形成されると、コネクティングロッドＷは図１、図２に
示すような分割加工装置の受台３にセットされる。この
受台３は、小端部Ｓを支持する小端部支持部材４と、大
端部Ｂの一端側を支持する大端部支持部材５、５と、分
割された先端側のキャップ部の飛散を防止する飛散防止
部材６を備えており、この受台３にコネクティングロッ
ドＷがセットされると、大端部Ｂの結合孔ｈ内に前記半
円盤状の一対の拡張具１、１が挿入される。

【００１８】この拡張具１は、図３に示すように円盤形
状を二分割したような形態とされ、円弧状部と直線部を
備えるとともに、円弧状部と結合孔ｈの内面形状は概ね
同一曲率とされて、ほぼ密着状態で接触することが出来
るようにされている。また直線部の中央部には、楔挿入
凹部１ａが設けられている。

【００１９】そして、このような一対の拡張具１、１
は、図１に示すように、両者の直線部同士が向き合うよ
うにして結合孔ｈ内に挿入されるとともに、直線部の方
向はロッド軸方向に対して直交方向になるようにセット
され、中央部の楔挿入凹部１ａ、１ａに楔２を挿入す
る。そしてこの楔２の上面は荷重負荷面２ａとされ、楔
２を挿入した時点で荷重負荷面２ａが水平面になるよう
にしている。

【００２０】ここで、分割加工装置の荷重負荷機構１０
は、図１に示すように、前記受台３に隣接して立設され
る支柱１１と、この支柱１１の上部に取付けられた滑車
１２、１２と、この滑車１２、１２に巻かれたワイヤ１
３と、ワイヤ１３の一端側に取付けられた鉄球１４と、
ワイヤ１３の他端側に取付けられた把持具１５を備えて
おり、鉄球１４の中心部を楔２の中心部の上方に臨ませ
ている。

【００２１】また、鉄球１４の上部と、この鉄球１４を
吊下げる滑車１２の下方の支柱１１には、振れ止め防止
の位置決め部材１６ａ、１６ｂを設けており、支柱１１
の位置決め部材１６ｂの中心部を楔２の中心部に一致さ
せるようにしている。因みに実施形態では、鉄球１４の
重量を１０kg程度とし、支柱１１の位置決め部材１６ｂ
の高さを約１ｍ程度としている。

【００２２】以上のような分割加工装置において、前述
のようにコネクティングロッドＷの結合孔ｈに拡張具
１、１と楔２をセットし、把持具１５を持って鉄球１４
を引上げて位置決め部材１６ａ、１６ｂ同士を嵌合させ
て振れ止めを図り（図１鎖線）、把持具１５を離して荷
重負荷面２ａに鉄球１４を落下させる。これによって楔
２は衝撃的に打込まれ、拡張具１、１は軸分離方向に移
動して、結合孔ｈに対して軸方向の拡張力を与え、コネ
クティングロッドＷはノッチｄ、ｄの部分から破断して
先端側のキャップ部と本体側のロッド部に分割される。

【００２３】この際、ノッチｄ、ｄ附近の組織は、レー
ザー加工によってセメンタイトが晶出して脆くなってい
るため、ノッチｄ、ｄを破断起点にして綺麗に破断され
歪等の発生が抑制される。

【００２４】また、荷重負荷面２ａに対する荷重の負荷
が、点接触方式であるため、落下位置が僅かにずれたと
しても、問題となるような不均等荷重になりにくく、歪
が生じにくい。更に、図５に示すように、所定の衝撃エ
ネルギーを与えて破断分割するため、結合孔ｈの真円度
を公差範囲内に確保出来、例えば破断分割した後、結合
孔ｈの真円仕上げ加工等の工程を不要にすることが出来
る。また、このような落下方式を採用することで、設備
を簡素に且つ安価に構成出来、しかも故障等を起こしに
くい。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明のコネクティングロ
ッドの分割加工方法は、請求項１のように、一体に成形
したコネクティングロッドの大端部を分割加工するにあ
たり、楔の中心部に向けて衝撃的な点荷重を加えて破断
分割加工するようにしたため、分割時の歪の発生が抑制
され、結合孔の真円度を維持出来る。この際、請求項２
のように、楔の中心部の上方から重量のある球状物体を
荷重負荷面に落下させて衝撃荷重を加えれば、設備を簡
素に且つ安価に構成出来、しかも故障等が生じにくくな
る。また請求項３のように、鋳鉄製のコネクティングロ
ッドにレーザー加工でノッチ加工を施せば、ノッチ部の
組織が脆くなって割れ易くなることから、分割時の歪の
発生を一層抑制出来るとともに、レーザー加工を採用す
ることで、ノッチ加工の形状の選択等の自由度が高ま
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の分割加工装置の一例の正面図

【図２】分割加工装置の受台の平面図

【図３】拡張具と楔の斜視図

【図４】ノッチの説明図

【図５】衝撃エネルギーと真円度の関係のテスト結果図

【図６】従来の分割加工方法の説明図

【図７】従来の不具合状態の説明図

【符号の説明】

１…拡張具、２…楔、２ａ…荷重負荷面、１４…鉄球、
Ｂ…大端部、Ｓ…小端部、Ｗ…コネクティングロッド、
ｄ…ノッチ、ｈ…結合孔。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松栄 泰隆 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホン ダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 池田 英明 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホン ダエンジニアリング株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 大端部と小端部を備えたコネクティング
   ロッドを一体成形し、その後、大端部の結合孔内に一対
   の拡張具を挿入し、この拡張具を楔の打込みによって拡
   張させることで、結合孔に軸方向の拡張力を作用させ大
   端部を破断分割するようにしたコネクティングロッドの
   分割加工方法であって、前記楔の中心部に向けて衝撃的
   な点荷重を加えて破断分割加工することを特徴とするコ
   ネクティングロッドの分割加工方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のコネクティングロッド
   の分割加工方法において、前記楔の荷重負荷面を水平方
   向にセットし、前記楔の中心部の上方から重量のある球
   状物体を荷重負荷面に落下させて衝撃荷重を加えること
   を特徴とするコネクティングロッドの分割加工方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載のコネクテ
   ィングロッドの分割加工方法において、前記コネクティ
   ングロッドは鋳鉄製であり、また前記破断分割の前に、
   結合孔の内周の所定部にレーザーによるノッチ加工が施
   されることを特徴とするコネクティングロッドの分割加
   工方法。