JPS624916A - 軸承体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、金属板より構成された一対の半割体を組合せ
て得られる軸承体の製造方法に関する。

（従来の技術） 従来、車両用の軸承体は、鍛造品または鋳造品よりなる
中実構造で、機械加工仕上げして製作されているが、近
時、車両部品の軽量、小型指向からコンパクトな軸承体
の開発が切望されている。

（発明が解決しようとする問題点） 軸承体の軽量化を単に実現するには、アルミ合金焼結体
などの軽い材料で製作すればよいが、加工性、コスト性
および信頼性の面で実用化レベルに達していない。そこ
で、本出願人は、軸承体を中空構造にすることによる軽
１化を提案している。これは、鋼板から中空の軸承半割
体を一組製作し、とれをボルト結合して軽Ｉな軸承体を
得ようとする新規な技術であり、上記中実構造の軸承体
に比べてそれなりの評価を受けている（特開昭５６−１
３４６２４号公報参照）。

しかし、このような中空の軸承体をコンロッド大端部な
どの使用条件の厳しい箇所に適用するには、必ずしも十
分な品質ニーズを満たしていない。すなわち、第１には
、往復運動するコンロッドの慣性質量の軽減化によるエ
ンジン性能アップの要請が年々厳しくなり、さらなるコ
ンロッドの小型化、軽量化が望まれ未だ充分でない。第
２には、エンジンの高回転、高出力化に伴い、一組の軸
承半割体の結合部の剛性、強度を確実に保証する必要が
ある。第３には、メンテナンスフリーの観点からも単な
るボルト締結では改善の余地がある。

本発明は、これらの点全考慮して更なる改良を加えたも
ので、その目的とするところは、一層の小型化、軽量化
、高剛性化を促進させる軸承体の製造方法を提供するこ
とにある。

（問題点を解決するための手段） このため本発明によるコンロッド製造方法は、鋼板等の
金属板から、半円形孔を有するＰｌ［定の展開形状を一
対打ち抜き、該孔の局部にフランジを成形し、これらの
フランジ同士を相互に突き合わせて固着し、軸承半孔が
形成された軸承半割体を一組製作し、その一方の軸承半
割体には、軸承半孔の両側において締結ボルトのヘッド
部を同着する。そして、こ力、らの締結ボルトは、他方
の軸承半割体の軸承半孔の両側に穿設された当該スパン
ミニマム（極小）構成の一対のボルト孔に貫通させて、
上記締結ボルトを、他方の軸承半割体のフランジ部と側
面係合するブロックワッシャを介して、ソケット形状の
ナツトにより強面に締め付ける。この後、ナツトの外周
面に他方の軸承半割体の内面を接触させ、該両部材を溶
接により一体化することで、中空の軸承体を得る。

本発明方法において、展開形状の一対の金属板は、互に
一体または別体に打ち抜くことができる。一対の金属板
の半円形孔の周フランジ同士を突き合わせて固着するに
は、レーザビーム溶接等で極力無歪に行うのが好ましい
が、後加工すれば他のアーク溶接等を用いても構わない
。

本発明に用いる金属板には、高張力鋼板（Ｎｉ−Ｃｒ系
又はＭＯ系）などの特殊鋼板も含１れる。金輌板として
、アルミ粉末合金を基材と（、たＦＲＭも考えられるが
、材料強度および１【量の双方を考慮す２１．ば、鉄系
材料の方が安価な分だ１有利である。

金属板の展開形状によっては、軸承半割体の軸承半孔を
挾む両側の先端が角形開口形状になるが、この場合、締
結ボルトのヘッド部を角形に形成し、この角形ヘッド部
を前記開口端の内側に嵌合溶着することで、結合部分が
前記ヘッド部により内部補強され高剛性化する。

一組の軸承半割体の他方には、ボルト孔を、前記一方の
軸承半割体の一対の締結ボルトと適合するよう、軸承半
孔の両側の所定位置に当該スパンミニマムに形成する。

一組の軸承半割体を互に衝合させ、ボルト孔を貫通した
締結ボルトにナラ）を螺込んで締付ける。その際、フラ
ンジ局面に係合する内厚のブロック状ワッシャを介在し
て締め付ける。このワッシャの厚さは、ナツトが前記ボ
ルトに螺合しフランジ局面と干渉せずに締込めるよう設
定する。ワッシャの材料としては軽くて耐圧性に富むも
の、例えばＡｔ２０Ｂ　、　Ｓ　１０ｘ等のファインセ
ラミック材がよい。

ナツトは、内側に回転工具が嵌合するソケット形状とす
る。

ナツトの外周形状は、任童な回転位置で他方の軸承半割
体と溶接できるよう、円形または正多角形にするのが好
ましいが、これに必ずしも限定さねない。

（作用） 本発明方法は、銅板等の金属板よりなる中空構造の軸承
半割体を一組互いにボルト結合し、かつ、締結ボルトの
ヘッド部を、一方の軸承半割体の軸承半孔を挾む両側に
固着し、前記ボルトに螺合するナツトをソケットタイプ
とし、他方の軸承半割体に溶接固定して成るものである
。

したがって、締結ボルトのヘッド部およびナツトは、そ
れぞれ一組の軸承半割体の内部補強材として機能する。

そのため、総じて軸承体が構造的に高剛性化し、それに
伴い軸承体の板厚を薄肉化でき、固有振動数的にも全体
として有利になる。ブロックワッシャを設けたことによ
り、締結ボルトとして短尺のものを採用できるようにな
る・から、その分だけ軸承体の軽量化をさらに進める。

特に、ナツトと軸承半割体とを１分解時切断しやすい箇
所で一体化溶接しているため、製品のライフサイクルを
通じてメンテナンスフリー化指向にマツチすることにな
る。

（実施例） 以下に１本発明の軸承体の製造方法を、実施例について
説明する。本実施例は１本発明の軸承体を車両用エンジ
ンのコンロッドに適用したものである。

コンロッドは、第１図に示すように、大端部にクランク
ピン用半孔ｌを有する中空コンロッド本体（一方の軸承
半割体）２と、前記半孔１に対応するクランク用半孔３
を有するコンロッドキャップ（他方の軸承半割体）４と
を、コンロッド一本体２に固着した一対の締結ボルト５
゜５とンケットタイグのナツト６．６によって強固に一
体化してなるものである。

コンロッド本体２を製造するには、まず、鋼板などの金
属板から、コンロッド本体２の展開形状を一対打ち抜く
。その際、コンロッド長手方向に延びる補強用リブ７の
幅方向両側の外周フランジ相当部分が所定寸法だけ突出
するよう、コンロッド本体２の展開形状を打ち抜く。つ
ぎに、それぞれの展開形状の金属板の前記突出部に応じ
た分だけリプ７を絞り成形する。この成形では、外周フ
ランジ相当部分の型圧を連続的に下げることにより、前
記突出部がリブ７側に内部的にずれ込むより絞り加工す
る。

この後、第６図に示すように、金属板８の外周に沿って
、フランジ９をリプ７の凸出方向に成形し、これと同時
に、クランクピン用半孔１およびピストンピン用孔１０
を穿設する。これらのクランクビン用半孔１およびピス
トンピン用孔ｌＯの局部には、前記リプ７の突出方向に
バーリング加工を施す。ついで、このように成形された
金属板８．８の外周フランジ９、バーリング加工部１１
．１２の先端同士を互いに突き合わせ、該突合せ部分を
全周溶接で一体化すすることにより、筐体構造のコンロ
ッド本体２を得る。

そして、かくのごとくして得られたコンロッド本体２の
ピストン用孔１０には、別途あらかじめ用意したブツシ
ュ１４を所定のプリロード下に圧入固定して溶接する。

また、コンロッド本体２のクランクピン用半孔ｌを挾む
二股部先端には、四角形の開口部が形成されるが、この
開口部には、別途あらかじめ用意した一対の締結ボルト
５，５を植立状態に固着する。すなわち、締結ボルト５
，５に設けた四角形のヘッド部１３．１３を、開口部の
内側に所定のプリロード下に圧入固定し、レーザビーム
等で無歪に一体化溶接する。

ここでは、締結ボルト５．５として、その細部が角形ヘ
ッド部１３．１３に対し偏芯したものを使用し、クラン
クピン用半孔ｌ側に該締結ボルト５゜５の軸部が片寄る
ように固着している。このため、一対の締結ボルト５９
５間のピッチＰがその分だけ小さくなっており、軸承荷
重に対する強度が向上している。

他面、コンロッド本体２に結合されるコンロッドキャッ
プ４を製造するには、展開形状の金属板の中央部に、第
２図に示すように、矩形状孔の両端に半円形孔を連接し
たトラック形孔１５およびボルト孔１６．１６を穿設し
、このトラック形孔１５に沿ってバーリング加工にてフ
ランジ１７を形成し、矩形孔部分のフランジは切除する
。つぎに、金属板１８は、矩形状孔と半円形孔との境界
線Ａ、Ａに沿って、半円形孔の外側部分をフランジ１７
．１７の突出側に直角に折曲げる。この折り曲げにより
フランジ１７゜１７の先端同士が互いに突き合わされる
。該突合せ部分において一体化溶接するととで、コンロ
ッドキャップ４が得られる。

次に、コンロッド本体２とコンロッドキャップ４とを相
互に連結する。該両者２．４を相互に連結するにあたっ
ては、先ず、クランクピン用半孔１．３内面に軸承メタ
ル１９゜１９を当てて、コンロッド本体２に突設した一
対の締結ボルト５．５をコンロッドキャップ４のボルト
孔１６．１６に通す。この後、締結ボルト５゜５に、第
５図に示すように、フランジ１７外周面に見合う一側曲
面を有する鉄製またはセラミック製のブロックワッシャ
２０を装着する。そして、ブロックワッシャ２０とコン
ロッドキャップ４との間には空隙が生じないように、ブ
ロックワッシャ２０の側面形状と見合った形状を有する
極薄のスペーサ２１を局部に介在させる。

スペーサ２１の材料としては特に限定きれないが、例え
ば極薄紙、ガラスクロス、布にエポキシ樹脂を含浸させ
たもの、あるいけ金属箔を使用できる。

この後、締結ボルト５．５にはブロックワッシャ２０の
うえからソケット形のナツト６．６をねじ込む。このナ
ツト６、６は、前記ボルト５．５に螺合する雌ネジ部６
ａと、雌ネジ部６ａに連設された六角ソケット部６ｂと
、六角ソケット部６ｂの先端に延設した薄肉円筒部６Ｃ
とから成っている。ナツト６．６のソケット部６ｂに、
図示しない六角レンチを嵌めて回転することにより、強
固なねじ締めが可能となる。ナツト６．６を回転する際
、ナツト６．６のネジ外周部トコンロツドキャップ４の
７２７２１７周端縁部との干渉が懸念されるが、肉厚Ｇ
のブロックワッシャ２０の介在によりナツト６．６がフ
ランジ１７と干渉しないように離れているので、ナツト
６．６の回転には何らの支障もなく円滑に締結固定でき
る。かくして締結ボルト５゜５をナツト６．６で締め付
けることにより、コンロッド本体２とコンロッドキャッ
プ４との双方が互に一体的に結合される。ここで、コン
ロッドは、使用時には往復運動しつつ激しい振動が伝わ
るものであることから、ナツト６．６の弛み防止手段を
講する必要がある。そこで、本実施例では、第４図に示
すように、ナツト６゜６の円筒部６Ｃ外周とコンロッド
キャップ４との当接部を、スポット溶接もしくはレーザ
ピーム溶接により一体化させている。この当接部分はコ
ンロッドキャップ４の開口端に位置しているため、溶接
作業を容易に行うことができ、また、分解時には溶接部
を容易に切断できる構成となっている。なお、コンロッ
ドキャップ４の円筒部６Ｃが当接する当該箇所は、第１
図の符号２２で示すように、塑性加工にて内側に凹所を
設け、凹所２２内面を中ぐり切削加工して、上記円筒部
６Ｃの外径に見合った局面に仕上げている。

本実施例では、締結ボルト５．５のブロックワッシャ２
０の厚さに相応する部分が実質的に中実構成であり、テ
ンションボルトの機能に耐えうるものとなっている。又
、コンロッド全体として中空部分が増えて、軽量効果が
顕著であるにも拘らず、凹所２２部の溶接で一段と高剛
性化した構造となっている。このコンロッドは、金属板
の打抜き、フランジ成形、沁接一体化、ボルト締結を経
て製造されているが、板厚、外形形状、ナツトの長さ、
ブロックワッシャの肉厚等の設計の自由度が大きく、と
りわけ金属板は、鍛造品に比べて表面平滑であり、切欠
部における安全係数も小となしえて耐久信頼性が大きい
。このコンロッドは、さらなる＠量化が達成され慣性重
量が小さくガっているため、たとえ、高山エンジンのコ
ンロッドとして使用しても、最も厳しい条件下で往復運
動しながら、大きな交番衝撃荷重に対して十分使用に耐
え、エンジン性能の向上に寄与する。つまり、従来品の
テンションボルト機能に対する中実構成部を合理的に除
肉しえた構成となっている。

また１本実施例では一対の締結ボルトをクランクビン用
半孔側に偏芯させて固着し、一対の締結ボルト間のピッ
チが極力小さくなっているので、コンロッド本体のコン
ロッドキャップ側端部がコンパクト化し、クランクビン
に対する軸承面の強度も大になっている。さらに、コン
ロッド本体のリブ部における横断面積Ｓが実質的に大と
なっているので、薄板構造でありながら、コンロッド本
体に作用する長手方向の引張リ・圧縮荷重強度が増大し
ている。

（発明の効果） 以」二のように本発明方法によれば、一組の軸承半割体
の一方に締結ボルトを固着し、これを締付けるナツトを
他方の軸承半割体に溶接したから、ブロックワッシャが
フランジ［係合して補強されることども相捷って、金属
板製の中９構造の軸承体であるにも拘らず、総じて高い
剛性が保証され軸承荷重強度も大きい軸承体が得られる
。締結ボルトが従来に比べ短縮し、軸承体の剛性アンプ
に伴いその分金属板を薄肉化でき、中空部分の増加によ
り更なる軽量効果が促進される。一組の軸承半割部の結
合強度が大であり、ナツトの弛み防止も保証される。た
とえば、コンロッドの大端部など可動する軸承体に適用
しても最終溶接一体化しうろことにより、固有振動数的
にも有利となり交番衝撃荷重に対しても耐久性が向上す
る。さらに、ソケット状ナツトと軸承体との溶接部は容
易に切断することができる。

また、この軸承体は製品のライフワークを通じて、メン
テナンスフリーの指向化に対応できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るコンロッドを示す分解
斜視図、 第２図は第１図のコンロッドキャップの製造工程を示す
斜視図。 第３図は第１図の締結ボルトおよびナツトによる結合部
分を示す拡大断面正面図。 第４図は第３図の平面図、 第５図は第３図のブロックワッシャの装着状態を示す斜
視図。 第６図はコンロッド本体の製造工程図である。 １．３・・・・・・　クランクビン用半孔（軸承半孔）
５・・・・・・・・・　締結ボルト ６・・・・・・・・・ナツト ８．１８・・・・・・金属板 〔１６） ９・・・・・・・・・　フランジ １１．１２・・・・・・　バーリング加工部１３°０°
°°°　ヘッド部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の展開形状に打ち抜かれた一対の金属板の外
   周にフランジを形成し、該一対の金属板のフランジ同士
   を突き合わせて固着することにより、軸承半孔を有する
   軸承半割体を一組構成し、該一組の軸承半割体の一方の
   軸承半孔の両側に締結ボルトのヘッド部を固着し、該ボ
   ルトを、他方の軸承半割体に設けたボルト孔に貫通させ
   て、前記他方の軸承半割体のフランジに係合するブロッ
   クワッシャを介して、ソケット状のナットで前記ボルト
   を締め付け、その後、該ナットと前記他方の軸承半割体
   とを溶接により一体化することを特徴とする軸承体の製
   造方法。