JP4436627B2

JP4436627B2 - Connecting rod breaking device and method for producing broken connecting rod

Info

Publication number: JP4436627B2
Application number: JP2003177743A
Authority: JP
Inventors: 功中岡; 始川原林
Original assignee: Yasunaga Corp
Current assignee: Yasunaga Corp
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2003-06-23
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2023-06-23
Also published as: JP2005014094A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、コンロッドの破断装置及び破断されたコンロッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンのクランクシャフトとピストンヘッド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）は、大端部の開口部としての軸受（以下「大端軸受」という）が前記クランクシャフトのジャーナルを軸支し、小端部の軸受（以下「小端軸受」という）がピストンピンを軸支する。ピストンピンは、小端軸受を挿通して軸支され、両端がピストンヘッドの軸受に軸支されるようになっている。
【０００３】
一方、大端軸受は、所定の直径位置でロッド部とキャップ部とに二分割され、クランクシャフトのジャーナルを囲繞した後、ロッド部とキャップ部とをボルトにより固定して当該ジャーナルを軸支する構成とされている。
【０００４】
そして、コンロッドの大端部をロッド部とキャップ部とに２分割する工法として、いわゆるＦＳ工法がある。かかるＦＳ工法の一例として、楔をマンドレルに押し当てることでマンドレルに与圧を加え、その後に動荷重をかけてコンロッドを破断するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
特許文献１に記載されたコンロッド破断装置の具体的構造についてより詳細に説明する。このコンロッド破断装置は、コンロッドを載置するパレットの基盤に互いに離反する方向に移動可能に配設され、前記コンロッドの大端部及びロッド部を水平に支持する第１の支持部材及び第２の支持部材と、これらの支持部材に垂設され、各外周面が夫々コンロッド大端部の開口部内面に当接嵌合する２つのマンドレル半部からなる半割型のマンドレルを備えている。
【０００６】
そして、各マンドレル半部の対向する端面と当接する面が夫々テーパ面をなし、各マンドレル半部を均等に離反拡張させる楔と、楔に荷重を加えるアクチュエータと、アクチュエータに与圧荷重を加えて楔を介してコンロッド開口部内面に各マンドレル半部を当接させた後、破断荷重を加えて開口部を破断する制御手段を備えている。
【０００７】
また、楔と油圧アクチュエータはロッドを介して一体に連結され、油圧アクチュエータの動きが楔に直接伝達されるようになっている。
【０００８】
かかる構造を有するコンロッド破断装置を用いた従来のコンロッド破断方法は次のように行われる。まず、スプリングでマンドレルを互いに向かい合う方向に付勢し、マンドレルを縮めてコンロッドの大端部の開口に入れる。そして、楔先端のテーパ部がマンドレルに当接するまで楔を押し込んだ状態で一旦止め、上記の制御手段を介してアクチュエータが楔に動加重を加え、これによってコンロッドを破断する。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−６６９９８号公報（第３−５頁、図１）
【発明が解決しようとする課題】
上述のように楔先端のテーパ部がマンドレル半部のテーパ面を押し拡げてコンロッドの破断を行う構造を有していると、マンドレルの軸線と楔の軸線とが厳密に一致していることが必要とされると共に、両者の軸線廻りも厳密に一致していることが必要とされる。しかしながら、楔と油圧アクチュエータがロッドを介して一体に連結され、油圧アクチュエータの動きが楔に直接伝達される構造をとると、コンロッド破断装置を構成する各部品の部品公差や組付け公差の関係でマンドレル半部間に打ち込まれる楔とマンドレルとの間に軸線方向のずれや傾きが生じたり、軸線廻りの回転方向のずれが生じたりする。それに加えて、コンロッド破断装置の長期間の使用に基づく各構成部品の磨耗によりガタが生じ、これによって各構成部品の取り付け位置関係にずれが生じる。
【００１０】
例えばこのような軸線廻りの回転方向のずれが生じた場合を図４に基づいて説明すると、楔１２５がマンドレル半部１４１，１４２間に図中に示すような状態で進入していき、楔１２５のテーパ部とマンドレル半部１４１，１４２のテーパ面とが面接触しなくなる（図中、点Ｐ〜点Ｓで局所的に接触）。すなわち、楔１２５とマンドレル半部１４１，１４２間に作用する衝撃力が破断すべきコンロッドの長手方向軸線に対して対称に作用しなくなる。これによって好ましくないモーメントがマンドレル半部に生じて楔１２５からマンドレル半部１４１，１４２に軸線方向に関して不均一な衝撃力を及ぼす。その結果、コンロッド破断面のそれぞれに均一な破断力（Ｆ×１／２）が作用しなくなり、本来ならばコンロッドがＸ方向とＹ方向に均等に割れるはずにも係わらず、破断部がきれいにクラッキングしなくなる。
【００１１】
本発明の目的はきれいにクラッキングができるコンロッドの破断装置及び破断されたコンロッドの製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明にかかるコンロッドの破断装置は、
コンロッド大端部の開口部に半割型マンドレルを嵌合し、対向するマンドレル半部を拡張して前記開口部を拡開し、予め開口部内面に設けた脆弱部から前記コンロッドのキャップ部とロッド部とを破断するコンロッドの破断装置において、
前記コンロッドを載置する基盤に互いに離反する方向に移動可能に配設され、前記コンロッドの大端部及びロッド部を支持する第１の支持部材及び第２の支持部材と、
前記第１の支持部材及び第２の支持部材に垂設され、各外周面が夫々前記大端部の開口部内面に当接嵌合する２つのマンドレル半部からなる半割型のマンドレルと、
前記各マンドレル半部の対向する端面と当接する面が夫々テーパ面をなし、前記各マンドレル半部を均等に離反拡張させる楔と、
前記楔に荷重を加えるアクチュエータとを備え、
前記アクチュエータにはロッドを介して前記楔が取り付けられ、前記ロッドと楔との間はユニバーサルジョイントを介して連結され、当該ユニバーサルジョイントを介して前記アクチュエータから前記楔に駆動力を伝達するようになっており、これによって前記楔の軸線廻りの回転角度と前記ロッドの軸線廻りの回転角度とのずれを吸収すると共に、前記楔の軸線方向と前記ロッドの軸線方向のずれや傾きも吸収するように前記アクチュエータから前記楔に駆動力を伝達することを特徴としている。
【００１３】
また、本発明の請求項２に記載の破断されたコンロッドの製造方法は、
コンロッド大端部の開口部に半割型マンドレルを嵌合し、対向するマンドレル半部を拡張して前記開口部を拡開し、予め開口部内面に設けた脆弱部から前記コンロッドのキャップ部とロッド部とを破断する破断されたコンロッドの製造方法において、
前記破断されるコンロッドを基盤に互いに離反する方向に移動可能に配設し、前記コンロッドの大端部及びロッド部を第１の支持部材及び第２の支持部材によって支持し、
前記第１の支持部材及び第２の支持部材に垂設され、各外周面が夫々前記大端部の開口部内面に当接嵌合する２つのマンドレル半部からなる半割型のマンドレルをコンロッドの大端部開口に挿入し、
前記各マンドレル半部の対向する端面と当接する面が夫々テーパ面をなしかつ前記各マンドレル半部を均等に離反拡張させる楔を用いて当該楔に荷重を加えることで、当該楔をマンドレル半部間に押し込み、これによってコンロッドを瞬時に破断する破断されたコンロッドの製造方法であって、
前記アクチュエータにはロッドを介して前記楔が取り付けられ、前記ロッドと楔との間はユニバーサルジョイントを介して連結され、当該ユニバーサルジョイントを介して前記アクチュエータから楔に駆動力を伝達するようになっており、これによって前記楔の軸線廻りの回転角度と前記ロッドの軸線廻りの回転角度とのずれを吸収すると共に、前記楔の軸線方向と前記ロッドの軸線方向のずれや傾きも吸収するように前記アクチュエータから前記楔に駆動力を伝達することで破断したコンロッドを製造することを特徴としている。
【００１４】
アクチュエータにはロッドを介して楔が取り付けられ、ロッドと楔との間はユニバーサルジョイントを介して連結されている。これによって、このユニバーサルジョイントを介してアクチュエータの駆動力を楔に伝達するようになっている。これによって、楔の軸線廻りの回転角度とロッドの軸線廻りの回転角度とのずれを吸収すると共に、楔の軸線方向とロッドの軸線方向のずれや傾きも吸収するようになっている。その結果、アクチュエータのロッドと楔との間の動力伝達を互いの軸線が完全に一致する場合だけでなく若干角度をなしている場合でもエネルギーロスを生じることなく確実に行うことができる。
【００１５】
また、アクチュエータのロッドと楔との間で軸線に対する回転方向のずれが生じてもこのずれをユニバーサルジョイントで吸収しながら、アクチュエータから楔に動力伝達を行うことが可能である。従って、コンロッドの破断装置を構成する部品の部品公差や組付け公差があっても、楔をマンドレルに打ち込んだ際、楔のテーパ部がマンドレルのテーパ面に合致し、クラッキングに有害なモーメントを発生することがない。これによって、コンロッドの破断部をきれいにクラッキングすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態にかかるコンロッドの破断装置及び破断されたコンロッドの製造方法について図面に基き説明する。
【００１７】
本発明の一実施形態にかかるコンロッドの破断装置１は、図１に示すように、ベースフレーム１０と、ベースフレーム１０上に取り付けられたターンテーブル１１と、ターンテーブル１１上に連結され、後述する支持部材３１，３２を介して破断すべきコンロッド１００を載置する基盤３０と、ベースフレーム１０に固定された支持フレーム１５と、支持フレーム１５に取り付けられた破断機構部２０とを備えている。
【００１８】
ターンテーブル１１は、ベースフレーム１０上にガイドレール１３を介して水平に回転自在に配設されている。また、基盤３０はターンテーブル１１の外周部に水平に支持され、コンロッド１００を水平に載置して支持するようになっている。また、破断機構部２０は、支持フレーム１５を介してベースフレーム１０に間接的にしっかりと取り付けられ、支持部材３１，３２に水平に支持されたコンロッド１００を破断する役目を果たしている。
【００１９】
ターンテーブル１１に接続された基盤３０には２つの支持部材（第１の支持部材及び第２の支持部材）３１，３２が僅かな間隙を隔てて（図２参照）対向配置されている。
【００２０】
２つの支持部材３１，３２にはそれぞれ油圧シリンダ３３，３４が備わり、２つの支持部材３１，３２を互いに離間する方向に移動可能となっている。油圧シリンダ３３，３４の駆動によって、後述する２つの支持部材３１，３２にそれぞれ固定されたマンドレル半部４１，４２が互いに離間するようになっており、コンロッド大端部１０１の開口内周面１０１ａにマンドレル半部４１，４２を押し付け可能となっている（例えば図２における押し付け位置Ａ〜Ｄ参照）。
【００２１】
なお、一方の支持部材３１はコンロッド１００のキャップ部１０２を支持し、他方の支持部材３２は、ロッド部１０３を支持するようになっている。
【００２２】
続いて、マンドレル４０の構造について説明する。マンドレル４０は、図１及び図２に示すように支持部材３１，３２の対向する各前端面側上面にボルトを介して締結された状態でそれぞれ垂設された一対の半割型マンドレル４１，４２からなる。マンドレル４０は、対向する端面が支持部材３１，３２の端面と面一とされ、基部がコンロッド大端部端面を水平に載置して支持するようになっている。
【００２３】
支持部材３１の後端側上面にはコンロッド小端部１０２を水平に載置する台座１２が設けられている。また、台座１２からはロケートピン１９が立設し、ロケートピン１９の上部はコンロッド小端部１０２の開口部１０２ａに嵌合してコンロッド小端部１０２を拘束している。
【００２４】
続いて、コンロッドの破断機構部２０について説明する。コンロッドの破断機構部２０は、図１に示すようにベースフレーム１０に垂設された支持フレーム１５に取り付けられている。具体的には、支持フレーム１５において油圧シリンダ（アクチュエータ）２１がフレームアクチュエータとして垂直に取り付けられている。そして、油圧シリンダ２１にはロッド２２を介して楔２５が取り付けられている。尚、ロッド２２と楔２５との間はユニバーサルジョイント７０を介して連結されており、楔２５の軸線廻りの回転角度とロッド２２の軸線廻りの回転角度とのずれを吸収すると共に、楔２５の軸線方向とロッド２２の軸線方向のずれや傾きも吸収するようになっている。これによって、各部品の製造上の公差や組付け上の公差を吸収して楔２５をマンドレル半部４１，４２にしっかりと打ち込むことが可能である。
【００２５】
以下、ユニバーサルジョイント７０の構造について詳細に説明する。ユニバーサルジョイント７０は、図１及び図３に示すように、楔２５とロッド２２の一端を接続するためのものであり、楔２５の軸線回転方向とロッド２２の軸線回転方向とのずれを吸収するとともに、楔２５の軸線とロッド２２の軸線とのずれや傾きも吸収する役目を果たしている。ユニバーサルジョイント７０は、図３に示すように、一対の半割型のホルダ７１，７２と、半割型のホルダ７１，７２が取り付けられる継手部材７３と、半割型のホルダ７１，７２とロッド２２との間に介在されたコマ状の第１のジョイントエレメント７５及び第２のジョイントエレメント７６を備え、ロッド２２の軸線方向駆動力が第１のジョイントエレメント７５及び第２のジョイントエレメント７６を介して楔２５に伝達されるようになっている。
【００２６】
楔２５は例えばＳＫ材などの鋼材でできており、焼き入れされて耐衝撃性を高めている。また、楔２５の先端部には、マンドレル半部に形成された互いに対向するテーパ面と合致する２つのテーパ部２５ｅ，２５ｆが楔２５の軸線方向に対して対称に形成されている。また、楔２５の基端部には凸状曲面２５ａが形成され、後述する第１のジョイントエレメント７５の凹状曲面７５ｂと摺動可能に係合するようになっている。また、楔２５の凸状曲面近傍には全周にわたって段部２５ｂが形成され、当該段部２５ｂにＯ−リング８１が嵌合されている。Ｏ−リング８１はゴムなどの弾性材でできており、その弾性を利用して楔２５が軸線方向に対して横方向にずれるのを防止する役目を果たしている。
【００２７】
半割タイプのホルダ７１，７２は例えばＳ４５Ｃなどの鋼材でできており、図示しないボルトを介して継手部材７３の一端に形成されたフランジ部７３ａと係合したまま互いに締結するようになっている。そして、図３に示すように一方のホルダ７１には楔廻り止め用のピン８２が打ち込まれている。ピン８２と楔２５との係合部は楔２５がピン８２に対して軸線方向には互いにずれないが軸線廻りには若干回転する程度の遊びを有し、これによってコンロッド破断時に楔２５とマンドレル４０との軸線廻りのずれを吸収するようになっている。
【００２８】
継手部材７３は、ロッド２２から受けた駆動力を第２のジョイントエレメント７６及び第１のジョイントエレメント７５を介して楔２５に伝達する役目を果たしている。また、継手部材７３は例えばＳ４５Ｃなどの鋼材でできており、周面の両側にボルト取り付け用の凹部７３ｂ，７３ｃを備えた異型円柱形状を有している。そして、継手部材７３の一側端部は位置決めピン８９を介してロッド２２と同軸状態を維持しながら位置決めされ、上述した凹部７３ｂ，７３ｃからロッド２２に対してボルト８３を締結することでロッド２２に継手部材７３をしっかりと結合するようになっている。一方、継手部材７３の他側端部にはフランジ部７３ａが形成され、前述の通りホルダ７１，７２と結合可能となっている。また、継手部材７３の他側端面には、第２のジョイントエレメント７６を収容するための凹部７３ｈが形成され、凹部７３ｈ内に第２のジョイントエレメント７６が収容可能となっている。
【００２９】
一方、継手部材７３の側方には廻り止め７９が形成されている。
【００３０】
第１のジョイントエレメント７５と第２のジョイントエレメント７６は、継手部材７３、ホルダ７１，７２、及び楔２５で画成された空間に収容されている。第１のジョイントエレメント７５は例えばＳＣＭ材などの鋼材でできており、両端部に凹状曲面（へこみ）７５ａ，７５ｂを有したコマ形状からなり、その周面溝部にＯ−リング８４が介装されている。Ｏ−リング８４はゴム等の弾性材からなり、第１のジョイントエレメント７５の周面を囲ったスリーブ８６と摺動係合し、それ自身の弾性力で第１のジョイントエレメント７５と楔２５との間の同心度を保っている。なお、スリーブ８６はこの近傍の構成要素同士の摩耗防止を図るために備わっている。
【００３１】
一方、第２のジョイントエレメント７６は例えばＳＫ材などの鋼材からなり、一側端面には継手部材７３の凹部底面に着座する平面部７６ｂが形成され、他側端面には第１のジョイントエレメント７５のへこみ部と互いに摺動可能な状態で当接する凸状曲面７６ａが形成されている。
【００３２】
ユニバーサルジョイント７０がこのように構成されることで、楔２５とロッド２２との間で軸線廻りや軸線同士のずれが生じたり、軸線同士が傾いても、第１のジョイントエレメント７５の凹状曲面７５ａと第２のジョイントエレメント７６の凸状曲面７６ａとの間、及び第１のジョイントエレメント７５の凹状曲面７５ｂと楔２５の凸状曲面２５ａとの間が互いに若干摺動して上述のずれや傾きを吸収する。すなわち、楔２５とロッド２２との間は第１のジョイントエレメント７５と第２のジョイントエレメント７６を介して連結されており、楔２５とロッド２２との軸線廻りや軸線同士のずれや軸線同士の傾きを吸収して結合可能となっており、かつこの状態で油圧シリンダ２１からからの駆動力をロッド２２から楔２５に伝達可能となっている。
【００３３】
続いて、楔２５とマンドレル４０との関係について説明する。楔２５は、図１に示すように、その下端がマンドレル４０の中心上方位置に配設されており、コンロッド破断時に２つのマンドレル半部４１，４２の間に垂直に打ち込まれるようになっている。なお、楔２５は、上述の通りマンドレル半部４１，４２に形成されたテーパ面と合致するように軸線方向対称に２つのテーパ部２５ｅ，２５ｆが形成されている。また、楔２５は、油圧シリンダ２１により昇降し、下降時にマンドレル半部４１，４２を離反する方向に互いに均等に移動させる。
【００３４】
ロッド２２にはサブロッド５２が平行に固定されており、上部に位置検出用の３つのドグ５３ａ〜５３ｃが設けられている。また、支持フレーム１５には３つの近接スイッチ５４ａ〜５４ｃがドグ５３ａ〜５３ｃと対向可能に設けられている。そして、これらの近接スイッチ５４ａ〜５４ｃが対応するドグ５３ａ〜５３ｃを検出することで楔２５の昇降位置を検出可能としている。
【００３５】
支持フレーム１５には、アクチュエータとしての油圧シリンダ６１が上述した油圧シリンダ２１と並んで垂直に配設されている。そして、油圧シリンダ６１のロッド先端には支持板６２の基端が水平に固定されている。また、支持板先端には押圧機構６３を介して押圧板６４が水平に取り付けられている。そして、押圧板６４には半円形状の切欠きが形成され、コンロッド大端軸受の周縁部を押圧可能としている。即ち、油圧シリンダ６１の伸長により押圧板６４が下降して支持部材上のコンロッド大端部１０１上面及びコンロッド小端部１０２上面を押圧するようになっている（図１に示す状態参照）。これによってコンロッド破断時のコンロッド１００の上下方向におけるぶれを防止する。尚、押圧板６４でコンロッド１００を抑えた状態であっても、破断時においてコンロッドの離反方向には摺動可能となっている。
【００３６】
楔２５に関して支持板６２と反対側の基端にはアクチュエータとしての油圧シリンダ６５が左右に所定の間隔を隔てて備わっている。油圧シリンダ６５は垂直に取り付けられ、且つ基盤３０の支持部材３２の摺動方向に移動可能となっている。また、油圧シリンダ６５のロッド先端には係止部材６６が設けられている。
【００３７】
一方、支持板６２の基端側係止部とコンロッド１００のガイド部材との間には、コイルバネからなる押圧機構が介在されており、油圧シリンダ、即ち、係止部材６６が支持部材３２の摺動方向に変位可能とされている。即ち、左右の係止部材６６は、シリンダの伸長により下降してマンドレル４０に支持されたコンロッド１００のキャップ部１０２における左右両肩部に弾性的に圧接するようになっている。そして、これによって、コンロッド１００の破断時にキャップ部１０２をマンドレル半部４１，４２と協働してクランプする役目を果たしている。
【００３８】
続いて、本実施形態にかかるコンロッドの破断装置を用いたコンロッドの破断手順、即ち破断されたコンロッドの製造方法について説明する。まず、図１及び図２に示すように、ターンテーブル１１のワークローディング位置において基盤３０上の支持部材３１，３２にコンロッド１００が装着される。即ち、コンロッド１００の大端部１０１にはマンドレル４０が嵌挿されて当該大端部１０１が支持される。一方、コンロッド１００の小端部１０２は小端開口部１０２ａがロケートピン１９に嵌合した状態で台座１２に載置される。そして、コンロッド１００は支持部材３１，３２上で水平に支持されるようになる。
【００３９】
次いで、支持部材３１と支持部材３２にそれぞれ備わった油圧シリンダ３３，３４が支持部材３１と支持部材３２を互いに離間する方向に移動させる。これによって、楔２５がマンドレル４０に未だ接触していない状態において、マンドレル半部４１，４２同士を互いに離間させ、２つのマンドレル半部４１，４２をそれぞれコンロッド大端部１０１の開口内周面１０１ａに押し付け、マンドレル半部４１，４２の外周部をコンロッド大端部１０１の開口内周面１０１ａになじませる（図２参照）。
【００４０】
これによって、マンドレル４０とコンロッド大端部１０１との位置関係をコンロッド破断前に理想的な位置関係に保っておくことができる。その結果、大端軸受の割れ面形状を安定化することが可能となると共に、コンロッド大端軸受の穴径の歪み量を少なく抑えることが可能となる。
【００４１】
次いで、ターンテーブル１１がワーククラッキング（破断）位置まで回転して、基盤３０が破断機構部２０の下方に位置決めされる。その後、油圧シリンダ６１が伸長して押圧板６４をコンロッド上面に圧接させると共に、左右のシリンダを介して係止部材６６をキャップ部の左右両肩部に圧接させ、コンロッド１００を係止する。
【００４２】
次いで、図示しない油圧制御回路を用いて最初に楔２５をマンドレル４０に低速で接近させ、次いで当該油圧制御回路の高圧側切換弁を付勢して、油圧シリンダ２１を駆動し、この駆動力をロッド２２及びユニバーサルジョイント７０を介して楔２５を下方に高速度で移動させる。このように油圧シリンダ２１のピストンを最初低速で動かし、コンロッド破断時に高速に切り換える理由は、油圧シリンダ２１内での摺動抵抗によるエネルギーロスを防ぐためである。そして、マンドレル４０と非接触状態であった楔２５を高速でマンドレル４０に打ち込み、コンロッド１００の大端軸受の破断（クラッキング）を一気に行う。
【００４３】
即ち、楔２５はマンドレル半部４１，４２間に強力に打ち込まれて、楔２５とマンドレル半部４１，４２との間に動摩擦のみが作用したまま相対移動する。その結果、マンドレル半部４１，４２を互いに離反する方向に拡張する。楔２５は、マンドレル半部４１，４２のテーパ面と当接する部分がこれに対応するテーパ部として形成されていることで、これらのマンドレル半部４１，４２を均等に離反させることができる。
【００４４】
これによって、コンロッド大端軸受の内面に予め設けられているノッチ溝に沿って当該大端軸受２を瞬時に拡開破断する。楔２５がコンロッド大端軸受を破断した後、油圧シリンダ２１のロッド２２が所定位置（ストローク端）まで伸長すると、高圧弁が消勢されて楔２５が当該位置に停止する。
【００４５】
なお、本実施形態にかかる破断されたコンロッドの製造方法において使用されるコンロッドの破断装置１は、上述した通りユニバーサルジョイント７０を介して油圧シリンダ２１の駆動力を楔２５に伝達するようになっている。即ち、楔２５と油圧シリンダ２１がロッド２２を介して一体に連結されておらず、油圧シリンダ２１と一体となったロッド２２の動きが楔２５に一体となって伝達される構造をとっていない。従って、油圧シリンダ２１のロッド２２と楔２５との間の動力伝達を軸線方向において一致する方向だけでなく交差する方向にも伝達することができる。また、ロッド２２と楔２５との軸線同士が若干ずれていても動力伝達が可能となる。また、油圧シリンダ２１のロッド２２と楔２５との間で軸線廻りの回転方向のずれが生じてもこのずれをユニバーサルジョイント７０で吸収しながら、油圧シリンダ２１から楔２５に動力伝達を行うことも可能である。
【００４６】
これによってコンロッド破断装置１を構成する各部品の部品公差や組付け公差の関係でマンドレル半部間に打ち込まれる楔２５とマンドレル４０との間に図４に示したような軸線方向のずれや傾きが生じることがなく、軸線に対する回転方向のずれが生じることもない。即ち、コンロッドの破断装置１を構成する部品の部品公差や組付け公差があっても、楔２５をマンドレル４０に打ち込んだ際、楔２５のテーパ部がマンドレル４０のテーパ面に合致し、コンロッド破断時にマンドレル４０に好ましくないモーメントを発生することがなくなる。
【００４７】
従って、コンロッド破断面のそれぞれに図４に示す均一な破断力（Ｆ×１／２）を作用させることができる。これによって、コンロッド１００を図４中、Ｘ方向とＹ方向に均等に割ることができ、コンロッド破断部をきれいにクラッキングすることができる。
【００４８】
なお、上述の第１のジョイントエレメント７５と第２のジョイントエレメント７６との間の当接面は、第１のジョイントエレメント７５側が凹状曲面７５ａで第２のジョイントエレメント７６側が凸状曲面７６ａとなっている必要は必ずしもなく、この逆であっても良い。すなわち、第１のジョイントエレメント７５側に凸状曲面が形成され、第２のジョイントエレメント７６側に凹状曲面が形成されていても良い。また、第１のジョイントエレメント７５と楔２５との間の当接面は、第１のジョイントエレメント７５側が凹状曲面７５ｂで楔２５の基端側端部が凸状曲面２５ａに形成されている必要は必ずしもない。すなわち、第１のジョイントエレメント７５側に凸状曲面が形成され、楔２５側に凹状曲面が形成されていても良い。
【００４９】
また、上述の実施形態では基盤に第１の支持部材３１及び第２に支持部材３２を載置した状態で設置し、この支持部材３１，３２上に破断すべきコンロッド１００を取り付け、楔２５をマンドレル４０に打ち込むことで両者の協働によりコンロッド１００を破断していたが、コンロッドの破断装置は厳密な意味でこの構成に限定される必要は全くなく、例えば基盤の下面に互いに離反可能な２つの支持部材を設けるとともに、この支持部材を離反させる油圧アクチュエータを備え、破断すべきコンロッドをこの支持部材に下方から取り付けるような構成をとっても良い。
【００５０】
この場合、基盤下面に取り付けられた２つの支持部材からマンドレルが下方に向かって垂設されるようになるが、基板の所定位置に楔貫通用開口部を設け、コンロッド破断時に楔がこの開口部を貫通してマンドレルを拡開し、コンロッドを一気に破断するようにすれば良い。このような構成であっても上述の実施形態で説明した本発明にかかる作用効果を十分に発揮することは言うまでもない。また、コンロッド自体を移動させてその大端開口部を静止したマンドレルに係合させても良く、これとは逆にコンロッド自体を静止させてこの大端開口部にマンドレルを移動させて係合させても良い。
【００５１】
なお、本発明は、クランクシャフトやベアリングなど外形が軸状、シャフト状、若しくは円筒状のものを挟み込んで保持若しくは固定するケーシングであって、このケーシングの適所に破断スリットを入れて上記ベアリングやクランクシャフト用の端面視円形収容部にマンドレルを挿入し、当該マンドレルに楔を打ち込んでケーシングを２つに破断するような全ての技術分野に当然に適用可能である。
【００５２】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の請求項１にかかるコンロッドの破断装置及び請求項２にかかる破断されたコンロッドの製造方法は、ユニバーサルジョイントを介してアクチュエータの駆動力を楔に伝達するようになっている。従って、アクチュエータのロッドと楔との間の動力伝達を互いの軸線が完全に一致する場合だけでなく若干角度をなしている場合でもエネルギーロスを生じることなく確実に行うことができる。
【００５３】
また、アクチュエータのロッドと楔との軸線同士がずれていても、動力伝達を可能とする。また、アクチュエータのロッドと楔との間で軸線に対する回転方向のずれが生じてもこのずれをユニバーサルジョイントで吸収しながら、アクチュエータから楔に動力伝達を行うことが可能である。従って、コンロッドの破断装置を構成する部品の部品公差や組付け公差があっても、楔をマンドレルに打ち込んだ際、楔のテーパ部がマンドレルのテーパ面に合致し、クラッキングに有害なモーメントを発生することがない。これによって、コンロッドの破断部をきれいにクラッキングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるコンロッドの破断装置を一部断面で示した側面図。
【図２】図１におけるコンロッドの破断装置のコンロッド載置状態を示した平面図である。
【図３】図１のコンロッドの破断装置におけるユニバーサルジョイントの部分を拡大して示した断面図である。
【図４】コンロッドの破断装置のマンドレルに楔が打ち込まれる状態を示した説明図である。
【符号の説明】
１コンロッドの破断装置
１０ベースフレーム
１１ターンテーブル
１２台座
１３ガイドレール
１５支持フレーム
１９ピン
２０破断機構部
２１油圧シリンダ
２２ロッド
２５楔
３０基盤
３１第１の支持部材
３２第２の支持部材
３３，３４油圧シリンダ
４０マンドレル
４１，４２マンドレル半部
５２サブロッド
５３ａ〜５３ｃドグ
５４ａ〜５４ｃ近接スイッチ
６１油圧シリンダ
６２支持板
６３押圧機構
６４押圧板
６５油圧シリンダ
６６係止部材
７０ユニバーサルジョイント
７１ホルダ
７１，７２半割型のホルダ
７３継手部材
７３ａフランジ部
７３ｂ，７３ｃ凹部
７５第１のジョイントエレメント
７５ａ凹状曲面
７５ｂ凹状曲面
７６第２のジョイントエレメント
７６ａ凸状曲面
８１Ｏ−リング
８１ピン
８２ピン
８３連結用ボルト
８４Ｏ−リング
８６スリーブ
１００コンロッド
１０１大端部
１０１ａ開口内周面
１０２小端部[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a connecting rod breaking device and a method for producing a broken connecting rod.
[0002]
[Prior art]
A connecting rod (hereinafter referred to as “connecting rod”) that connects the crankshaft and piston head of an engine has a bearing (hereinafter referred to as “large end bearing”) as an opening at the large end that pivots on the journal of the crankshaft. A small end bearing (hereinafter referred to as “small end bearing”) pivotally supports the piston pin. The piston pin is pivotally supported through a small end bearing, and both ends are pivotally supported by the piston head bearing.
[0003]
On the other hand, the large end bearing is divided into a rod portion and a cap portion at a predetermined diameter position, surrounds the journal of the crankshaft, and then supports the journal by fixing the rod portion and the cap portion with bolts. It is configured.
[0004]
A so-called FS method is known as a method of dividing the large end of the connecting rod into a rod part and a cap part. As an example of the FS method, there is known a method in which a pressure is applied to a mandrel by pressing a wedge against the mandrel, and then a dynamic load is applied to break the connecting rod (for example, see Patent Document 1).
[0005]
The specific structure of the connecting rod breaking device described in Patent Document 1 will be described in more detail. The connecting rod breaking device is disposed on the base of the pallet on which the connecting rod is placed so as to be movable away from each other, and the first supporting member and the second supporting member horizontally support the large end portion and the rod portion of the connecting rod. A supporting member and a half-shaped mandrel composed of two mandrel halves that are suspended from these supporting members and each outer peripheral surface abuts and fits into the inner surface of the opening of the connecting rod large end.
[0006]
Each of the mandrel halves is in contact with the opposing end surface of each mandrel, and each of the mandrel halves has a tapered surface. Each mandrel half is evenly separated and expanded, an actuator that applies a load to the wedge, and a pressurizing load is applied to the actuator. After the mandrel halves are brought into contact with the inner surface of the connecting rod opening via a wedge, a control means is provided for applying a breaking load to break the opening.
[0007]
Further, the wedge and the hydraulic actuator are integrally connected via a rod so that the movement of the hydraulic actuator is directly transmitted to the wedge.
[0008]
A conventional connecting rod breaking method using the connecting rod breaking device having such a structure is performed as follows. First, the mandrels are urged in a direction facing each other by a spring, and the mandrels are shrunk to enter the opening at the large end of the connecting rod. Then, the wedge is temporarily stopped until the wedge is pushed in until the tapered portion of the wedge comes into contact with the mandrel, and the actuator applies a dynamic load to the wedge via the control means, thereby breaking the connecting rod.
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2002-66998 A (page 3-5, FIG. 1)
[Problems to be solved by the invention]
As described above, if the tapered portion of the wedge tip has a structure that pushes and expands the tapered surface of the mandrel half to break the connecting rod, the axis of the mandrel and the axis of the wedge must be exactly the same. In addition to being required, both axes need to be in exact agreement. However, if the wedge and the hydraulic actuator are integrally connected via the rod and the movement of the hydraulic actuator is directly transmitted to the wedge, the relationship between the component tolerance and assembly tolerance of each component constituting the connecting rod breaking device. A shift or inclination in the axial direction occurs between the wedge driven between the mandrel halves and the mandrel, or a shift in the rotational direction around the axis occurs. In addition, the wear of each component due to the long-term use of the connecting rod breaking device causes backlash, which causes a shift in the mounting position relationship of each component.
[0010]
For example, the case where such a shift in the rotational direction around the axis occurs will be described with reference to FIG. 4. The wedge 125 enters between the mandrel half portions 141 and 142 in the state shown in the figure, and the wedge 125 And the tapered surfaces of the mandrel half portions 141 and 142 are not in surface contact (locally contact at points P to S in the figure). That is, the impact force acting between the wedge 125 and the mandrel halves 141 and 142 does not act symmetrically with respect to the longitudinal axis of the connecting rod to be broken. As a result, an undesired moment is generated in the mandrel half and an impact force that is not uniform in the axial direction is exerted from the wedge 125 to the mandrel halves 141 and 142. As a result, a uniform breaking force (F × 1/2) does not act on each of the connecting rod fracture surfaces, and the fractured portion cracks cleanly even though the connecting rod should normally be split evenly in the X and Y directions. No longer.
[0011]
An object of the present invention is to provide a connecting rod breaking device and a method for producing a broken connecting rod that can be cracked cleanly.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the connecting rod breaking device according to the present invention is:
A half-shaped mandrel is fitted to the opening of the large end of the connecting rod, the opening of the opening is expanded by expanding the opposing mandrel half, and the cap of the connecting rod from the weakened portion previously provided on the inner surface of the opening. In the connecting rod breaking device for breaking the rod part,
A first support member and a second support member, which are arranged to be movable in directions away from each other on the base on which the connecting rod is placed, and support the large end portion and the rod portion of the connecting rod;
A halved mandrel comprising two mandrel halves that are suspended from the first support member and the second support member, and each outer peripheral surface abuts and fits to the inner surface of the opening of the large end,
Each of the surfaces of the mandrel halves that are in contact with the opposing end surfaces forms a tapered surface, and a wedge that equally separates and expands the mandrel halves,
An actuator for applying a load to the wedge,
The wedge is attached to the actuator via a rod, and the gap between the rod and the wedge is Universal joint Connected through From the actuator via the universal joint Said Transmit driving force to the wedge As a result, the deviation between the rotation angle of the wedge around the axis and the rotation angle around the axis of the rod is absorbed, and the deviation and inclination between the axis of the wedge and the axis of the rod are also absorbed. A driving force is transmitted from the actuator to the wedge. It is characterized by that.
[0013]
Moreover, the manufacturing method of the broken connecting rod of Claim 2 of this invention is the following.
A half-shaped mandrel is fitted to the opening of the large end of the connecting rod, the opening of the opening is expanded by expanding the opposing mandrel half, and the cap of the connecting rod from the weakened portion previously provided on the inner surface of the opening. In the manufacturing method of the broken connecting rod for breaking the rod portion,
The connecting rod to be broken is disposed on the base so as to be movable away from each other, and the large end portion and the rod portion of the connecting rod are supported by the first support member and the second support member,
A halved mandrel comprising two mandrel halves each of which is suspended from the first support member and the second support member and whose outer peripheral surfaces are in contact with and fitted to the inner surface of the opening of the large end portion is connected to the connecting rod. Inserted into the large end opening of
The surfaces of the mandrel halves that are in contact with the opposing end surfaces are tapered surfaces, and a load is applied to the wedge using a wedge that uniformly extends and separates the mandrel halves. A method for producing a broken connecting rod that pushes in between and instantly breaks the connecting rod,
The wedge is attached to the actuator via a rod, and the gap between the rod and the wedge is Universal joint Connected through The driving force is transmitted from the actuator to the wedge through the universal joint. As a result, the deviation between the rotation angle of the wedge around the axis and the rotation angle around the axis of the rod is absorbed, and the deviation and inclination between the axis of the wedge and the axis of the rod are also absorbed. A driving force is transmitted from the actuator to the wedge. It is characterized by manufacturing a connecting rod that is broken.
[0014]
A wedge is attached to the actuator via a rod, and the gap between the rod and the wedge is Universal joint Are connected through. This makes this The actuator's driving force is transmitted to the wedge via the universal joint. . This absorbs the deviation between the rotation angle around the wedge axis and the rotation angle around the rod axis, and also absorbs the deviation and inclination between the wedge axis direction and the rod axis direction. as a result, Power transmission between the rod and wedge of the actuator can be reliably performed without causing energy loss not only when the axes of the actuators completely coincide with each other but also at a slight angle.
[0015]
Further, even if a deviation in the rotational direction with respect to the axis occurs between the rod and the wedge of the actuator, it is possible to transmit power from the actuator to the wedge while absorbing this deviation by the universal joint. Therefore, even if there are part tolerances and assembly tolerances of the parts that make up the connecting rod breaking device, when the wedge is driven into the mandrel, the wedge taper part matches the mandrel taper surface, generating a harmful moment for cracking. There is nothing to do. Thereby, the broken part of the connecting rod can be cracked cleanly.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a breaking device for a connecting rod and a method for producing a broken connecting rod according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
As shown in FIG. 1, a connecting rod breaking device 1 according to an embodiment of the present invention is connected to a base frame 10, a turntable 11 mounted on the base frame 10, and the turntable 11, which will be described later. A base 30 on which the connecting rod 100 to be broken through the support members 31 and 32 is placed, a support frame 15 fixed to the base frame 10, and a breaking mechanism 20 attached to the support frame 15 are provided.
[0018]
The turntable 11 is disposed on the base frame 10 via a guide rail 13 so as to be horizontally rotatable. The base 30 is supported horizontally on the outer peripheral portion of the turntable 11, and the connecting rod 100 is horizontally placed and supported. Further, the breaking mechanism portion 20 is indirectly firmly attached to the base frame 10 via the support frame 15 and plays the role of breaking the connecting rod 100 supported horizontally by the support members 31 and 32.
[0019]
Two support members (a first support member and a second support member) 31 and 32 are opposed to each other with a slight gap (see FIG. 2) on the base 30 connected to the turntable 11.
[0020]
The two support members 31 and 32 are provided with hydraulic cylinders 33 and 34, respectively, so that the two support members 31 and 32 can be moved away from each other. By driving the hydraulic cylinders 33, 34, mandrel half portions 41, 42 fixed to two support members 31, 32, which will be described later, are separated from each other, and the inner peripheral surface 101 a of the connecting rod large end 101 is opened. The mandrel halves 41 and 42 can be pressed against each other (see, for example, the pressing positions A to D in FIG. 2).
[0021]
One support member 31 supports the cap portion 102 of the connecting rod 100, and the other support member 32 supports the rod portion 103.
[0022]
Next, the structure of the mandrel 40 will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, the mandrel 40 is a pair of halved mandrels 41 and 42 that are vertically suspended in a state where they are fastened to the upper surfaces of the front end surfaces facing the support members 31 and 32 via bolts. Consists of. The mandrel 40 is configured such that the opposing end surfaces are flush with the end surfaces of the support members 31 and 32, and the base portion supports the connecting rod large end portion end surface horizontally.
[0023]
A pedestal 12 for horizontally placing the connecting rod small end portion 102 is provided on the upper surface on the rear end side of the support member 31. A locating pin 19 is erected from the pedestal 12, and the upper portion of the locating pin 19 is fitted into the opening 102 a of the connecting rod small end portion 102 to restrain the connecting rod small end portion 102.
[0024]
Next, the connecting rod breaking mechanism 20 will be described. The connecting rod breaking mechanism 20 is attached to a support frame 15 suspended from the base frame 10 as shown in FIG. Specifically, a hydraulic cylinder (actuator) 21 is vertically attached as a frame actuator in the support frame 15. A wedge 25 is attached to the hydraulic cylinder 21 via a rod 22. The rod 22 and the wedge 25 are connected to each other via a universal joint 70 to absorb a deviation between the rotation angle around the axis of the wedge 25 and the rotation angle around the axis of the rod 22. A shift or inclination between the axial direction and the axial direction of the rod 22 is also absorbed. Accordingly, it is possible to firmly drive the wedge 25 into the mandrel halves 41 and 42 by absorbing the manufacturing tolerance and assembly tolerance of each part.
[0025]
Hereinafter, the structure of the universal joint 70 will be described in detail. As shown in FIGS. 1 and 3, the universal joint 70 is for connecting the wedge 25 and one end of the rod 22, and absorbs a deviation between the axial rotation direction of the wedge 25 and the axial rotation direction of the rod 22. At the same time, it also serves to absorb the deviation and inclination of the axis of the wedge 25 and the axis of the rod 22. As shown in FIG. 3, the universal joint 70 includes a pair of half-shaped holders 71 and 72, a joint member 73 to which the half-shaped holders 71 and 72 are attached, a half-shaped holder 71 and 72, and a rod. 22 is provided with a first joint element 75 and a second joint element 76 that are interleaved with each other, and the axial driving force of the rod 22 is transmitted via the first joint element 75 and the second joint element 76. Is transmitted to the wedge 25.
[0026]
The wedge 25 is made of, for example, a steel material such as an SK material, and is hardened to improve impact resistance. In addition, two tapered portions 25 e and 25 f that coincide with tapered surfaces facing each other formed on the mandrel half are formed symmetrically with respect to the axial direction of the wedge 25. A convex curved surface 25a is formed at the base end portion of the wedge 25, and is slidably engaged with a concave curved surface 75b of a first joint element 75 described later. Further, a step portion 25b is formed in the vicinity of the convex curved surface of the wedge 25, and an O-ring 81 is fitted to the step portion 25b. The O-ring 81 is made of an elastic material such as rubber, and plays the role of preventing the wedge 25 from shifting laterally with respect to the axial direction by utilizing the elasticity.
[0027]
The half-type holders 71 and 72 are made of a steel material such as S45C, for example, and are fastened to each other while being engaged with a flange portion 73a formed at one end of the joint member 73 via a bolt (not shown). . As shown in FIG. 3, a pin 82 for preventing wedge rotation is driven into one holder 71. The engaging portion between the pin 82 and the wedge 25 has a play in which the wedge 25 does not deviate from the pin 82 in the axial direction but slightly rotates around the axial line, whereby the wedge 25 and the mandrel are broken when the connecting rod is broken. It is designed to absorb the deviation around the axis with respect to 40.
[0028]
The joint member 73 serves to transmit the driving force received from the rod 22 to the wedge 25 via the second joint element 76 and the first joint element 75. Further, the joint member 73 is made of a steel material such as S45C, for example, and has a deformed columnar shape provided with concave portions 73b and 73c for attaching bolts on both sides of the peripheral surface. Then, one end of the joint member 73 is positioned via the positioning pin 89 while maintaining the coaxial state with the rod 22, and the bolt 22 is fastened to the rod 22 from the recesses 73 b and 73 c described above, thereby the rod 22. The joint member 73 is firmly connected to the joint. On the other hand, a flange 73a is formed at the other end of the joint member 73 and can be coupled to the holders 71 and 72 as described above. Further, a concave portion 73h for accommodating the second joint element 76 is formed on the other side end face of the joint member 73, and the second joint element 76 can be accommodated in the concave portion 73h.
[0029]
On the other hand, a detent 79 is formed on the side of the joint member 73.
[0030]
The first joint element 75 and the second joint element 76 are accommodated in a space defined by the joint member 73, the holders 71 and 72, and the wedge 25. The first joint element 75 is made of, for example, a steel material such as an SCM material, and has a frame shape having concave curved surfaces (dents) 75a and 75b at both ends, and an O-ring 84 is interposed in a circumferential groove portion thereof. ing. The O-ring 84 is made of an elastic material such as rubber, and is slidably engaged with a sleeve 86 that surrounds the circumferential surface of the first joint element 75, and the first joint element 75, the wedge 25, Maintain concentricity between. Note that the sleeve 86 is provided to prevent wear between adjacent components.
[0031]
On the other hand, the second joint element 76 is made of, for example, a steel material such as SK material, and a flat surface portion 76b seated on the bottom surface of the concave portion of the joint member 73 is formed on one side end surface, and the first joint element 75 is formed on the other side end surface. A convex curved surface 76a is formed to abut against the indented portion in a slidable state.
[0032]
By configuring the universal joint 70 in this way, even if the wedge 25 and the rod 22 are displaced around the axis line or are displaced from each other, or the axes are inclined, the concave curved surface 75a of the first joint element 75 is provided. And the convex curved surface 76a of the second joint element 76, and the concave curved surface 75b of the first joint element 75 and the convex curved surface 25a of the wedge 25 are slightly slid to each other to cause the above-described deviation or inclination. To absorb. That is, the wedge 25 and the rod 22 are connected to each other via the first joint element 75 and the second joint element 76, and the wedge 25 and the rod 22 are rotated around the axis, between the axes, and between the axes. In this state, the driving force from the hydraulic cylinder 21 can be transmitted from the rod 22 to the wedge 25.
[0033]
Next, the relationship between the wedge 25 and the mandrel 40 will be described. As shown in FIG. 1, the lower end of the wedge 25 is disposed at a position above the center of the mandrel 40, and is driven vertically between the two mandrel halves 41 and 42 when the connecting rod is broken. . The wedge 25 has two tapered portions 25e and 25f symmetrically in the axial direction so as to coincide with the tapered surfaces formed on the mandrel half portions 41 and 42 as described above. Further, the wedge 25 is moved up and down by the hydraulic cylinder 21 and moves the mandrel halves 41 and 42 evenly in the direction away from each other when lowered.
[0034]
A sub rod 52 is fixed in parallel to the rod 22, and three dogs 53 a to 53 c for position detection are provided on the top. The support frame 15 is provided with three proximity switches 54a to 54c so as to face the dogs 53a to 53c. The proximity switches 54a to 54c detect the corresponding dogs 53a to 53c so that the lift position of the wedge 25 can be detected.
[0035]
In the support frame 15, a hydraulic cylinder 61 as an actuator is arranged vertically along with the hydraulic cylinder 21 described above. The base end of the support plate 62 is fixed horizontally to the tip of the rod of the hydraulic cylinder 61. A pressing plate 64 is horizontally attached to the tip of the support plate via a pressing mechanism 63. The pressing plate 64 is formed with a semicircular notch so that the peripheral edge of the connecting rod large end bearing can be pressed. That is, when the hydraulic cylinder 61 is extended, the pressing plate 64 is lowered to press the upper surface of the connecting rod large end portion 101 and the connecting rod small end portion 102 on the support member (see the state shown in FIG. 1). This prevents shaking of the connecting rod 100 in the vertical direction when the connecting rod is broken. Even when the connecting rod 100 is held by the pressing plate 64, the connecting rod can be slid in the separating direction at the time of breaking.
[0036]
A hydraulic cylinder 65 as an actuator is provided at a base end opposite to the support plate 62 with respect to the wedge 25 at a predetermined interval on the left and right. The hydraulic cylinder 65 is mounted vertically and is movable in the sliding direction of the support member 32 of the base 30. Further, a locking member 66 is provided at the rod tip of the hydraulic cylinder 65.
[0037]
On the other hand, a pressing mechanism composed of a coil spring is interposed between the proximal end side locking portion of the support plate 62 and the guide member of the connecting rod 100, so that the hydraulic cylinder, that is, the locking member 66 is slid on the support member 32. Displaceable in the moving direction. That is, the left and right engaging members 66 are lowered by the extension of the cylinder and are elastically pressed against the left and right shoulders of the cap portion 102 of the connecting rod 100 supported by the mandrel 40. This serves to clamp the cap portion 102 in cooperation with the mandrel halves 41 and 42 when the connecting rod 100 is broken.
[0038]
Subsequently, a connecting rod breaking procedure using the connecting rod breaking device according to the present embodiment, that is, a method for manufacturing a broken connecting rod will be described. First, as shown in FIGS. 1 and 2, the connecting rod 100 is attached to the support members 31 and 32 on the base 30 at the work loading position of the turntable 11. That is, the mandrel 40 is fitted into the large end 101 of the connecting rod 100 to support the large end 101. On the other hand, the small end portion 102 of the connecting rod 100 is placed on the pedestal 12 with the small end opening portion 102 a fitted to the locating pin 19. The connecting rod 100 is supported horizontally on the support members 31 and 32.
[0039]
Next, the hydraulic cylinders 33 and 34 respectively provided in the support member 31 and the support member 32 move the support member 31 and the support member 32 in a direction away from each other. Thus, in a state where the wedge 25 is not yet in contact with the mandrel 40, the mandrel halves 41 and 42 are separated from each other, and the two mandrel halves 41 and 42 are respectively connected to the opening inner peripheral surface 101a of the connecting rod large end 101. The outer peripheral portions of the mandrel half portions 41 and 42 are made to conform to the opening inner peripheral surface 101a of the connecting rod large end portion 101 (see FIG. 2).
[0040]
Thereby, the positional relationship between the mandrel 40 and the connecting rod large end portion 101 can be kept in an ideal positional relationship before the connecting rod breaks. As a result, it is possible to stabilize the shape of the crack surface of the large end bearing and to suppress the amount of distortion of the hole diameter of the connecting rod large end bearing.
[0041]
Next, the turntable 11 rotates to the work cracking (breaking) position, and the base 30 is positioned below the breaking mechanism unit 20. Thereafter, the hydraulic cylinder 61 extends to press the pressing plate 64 against the upper surface of the connecting rod, and the locking member 66 is pressed against the left and right shoulders of the cap portion via the left and right cylinders to lock the connecting rod 100.
[0042]
Next, using a hydraulic control circuit (not shown), the wedge 25 is first brought close to the mandrel 40 at a low speed, and then the high-pressure side switching valve of the hydraulic control circuit is energized to drive the hydraulic cylinder 21, and this driving force is reduced. The wedge 25 is moved downward at high speed via the rod 22 and the universal joint 70. The reason why the piston of the hydraulic cylinder 21 is first moved at a low speed and switched to a high speed when the connecting rod is broken is to prevent energy loss due to sliding resistance in the hydraulic cylinder 21. Then, the wedge 25 that has not been in contact with the mandrel 40 is driven into the mandrel 40 at a high speed, and the large-end bearing of the connecting rod 100 is broken (cracked) at once.
[0043]
That is, the wedge 25 is driven strongly between the mandrel halves 41 and 42 and moves relative to the wedge 25 and the mandrel halves 41 and 42 while only dynamic friction acts. As a result, the mandrel halves 41 and 42 are expanded away from each other. The wedge 25 is formed as a taper portion corresponding to the tapered surface of the mandrel half portions 41, 42 so that the mandrel half portions 41, 42 can be evenly separated.
[0044]
As a result, the large-end bearing 2 is instantly expanded and broken along a notch groove provided in advance on the inner surface of the connecting rod large-end bearing. After the wedge 25 breaks the connecting rod large end bearing, when the rod 22 of the hydraulic cylinder 21 extends to a predetermined position (stroke end), the high pressure valve is de-energized and the wedge 25 stops at that position.
[0045]
The connecting rod breaking device 1 used in the method for manufacturing a broken connecting rod according to the present embodiment transmits the driving force of the hydraulic cylinder 21 to the wedge 25 through the universal joint 70 as described above. Yes. That is, the wedge 25 and the hydraulic cylinder 21 are not integrally connected via the rod 22, and the movement of the rod 22 integrated with the hydraulic cylinder 21 is not transmitted to the wedge 25 integrally. . Therefore, the power transmission between the rod 22 and the wedge 25 of the hydraulic cylinder 21 can be transmitted not only in the axial direction but also in the intersecting direction. In addition, power transmission is possible even if the axes of the rod 22 and the wedge 25 are slightly deviated from each other. Further, even if a deviation in the rotational direction around the axis occurs between the rod 22 of the hydraulic cylinder 21 and the wedge 25, power can be transmitted from the hydraulic cylinder 21 to the wedge 25 while the deviation is absorbed by the universal joint 70. Is possible.
[0046]
As a result, the axial displacement and inclination as shown in FIG. 4 between the wedge 25 and the mandrel 40 driven between the mandrel halves due to the component tolerance and assembly tolerance of each component constituting the connecting rod breaking device 1. Does not occur, and there is no deviation in the rotational direction with respect to the axis. That is, even if there are part tolerances and assembly tolerances of parts constituting the connecting rod breaking device 1, when the wedge 25 is driven into the mandrel 40, the tapered portion of the wedge 25 matches the tapered surface of the mandrel 40, and the connecting rod breaks. Sometimes an undesired moment is not generated in the mandrel 40.
[0047]
Therefore, the uniform breaking force (F × 1/2) shown in FIG. 4 can be applied to each of the connecting rod fracture surfaces. Accordingly, the connecting rod 100 can be evenly divided in the X direction and the Y direction in FIG. 4, and the connecting rod fracture portion can be cracked cleanly.
[0048]
The contact surface between the first joint element 75 and the second joint element 76 is a concave curved surface 75a on the first joint element 75 side and a convex curved surface 76a on the second joint element 76 side. It is not always necessary, and the opposite may be possible. That is, a convex curved surface may be formed on the first joint element 75 side, and a concave curved surface may be formed on the second joint element 76 side. Further, the contact surface between the first joint element 75 and the wedge 25 needs to be formed such that the first joint element 75 side is a concave curved surface 75b and the base end side end of the wedge 25 is a convex curved surface 25a. Is not necessarily. That is, a convex curved surface may be formed on the first joint element 75 side, and a concave curved surface may be formed on the wedge 25 side.
[0049]
In the above-described embodiment, the first support member 31 and the second support member 32 are placed on the base, and the connecting rod 100 to be broken is attached to the support members 31 and 32, and the wedge 25 is attached. Although the connecting rod 100 is broken by the cooperation of the two by driving into the mandrel 40, the breaking device of the connecting rod is not necessarily limited to this configuration in a strict sense. For example, the connecting rod 100 can be separated from the lower surface of the base. A configuration may be adopted in which one support member is provided, a hydraulic actuator for separating the support member is provided, and the connecting rod to be broken is attached to the support member from below.
[0050]
In this case, the mandrel is suspended downward from the two support members attached to the lower surface of the base. However, an opening for penetrating the wedge is provided at a predetermined position of the substrate, and the wedge is opened when the connecting rod is broken. The mandrel may be expanded through and the connecting rod may be broken at once. Needless to say, even with such a configuration, the effects of the present invention described in the above-described embodiment are sufficiently exhibited. Alternatively, the connecting rod itself may be moved to engage its large end opening with a stationary mandrel. Conversely, the connecting rod itself may be stationary and the mandrel moved to engage with this large end opening. May be.
[0051]
The present invention is a casing for holding or fixing a crankshaft, a bearing or the like having an outer shape such as a shaft, shaft, or cylinder. The bearing or crank is inserted at a suitable position in the casing. Naturally, the present invention can be applied to all technical fields in which a mandrel is inserted into a circular housing portion for an end view of a shaft, a wedge is driven into the mandrel, and the casing is broken into two.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, the connecting rod breaking device according to claim 1 of the present invention and the broken connecting rod manufacturing method according to claim 2 transmit the driving force of the actuator to the wedge via the universal joint. It has become. Therefore, power transmission between the rod and the wedge of the actuator can be reliably performed without causing energy loss not only when the axes of the actuators completely coincide with each other but also at a slight angle.
[0053]
Moreover, even if the axes of the rod and wedge of the actuator are misaligned, power transmission is possible. Further, even if a deviation in the rotational direction with respect to the axis occurs between the rod and the wedge of the actuator, it is possible to transmit power from the actuator to the wedge while absorbing this deviation by the universal joint. Therefore, even if there are part tolerances and assembly tolerances of the parts that make up the connecting rod breaking device, when the wedge is driven into the mandrel, the wedge taper part matches the mandrel taper surface, generating a harmful moment for cracking. There is nothing to do. Thereby, the broken part of the connecting rod can be cracked cleanly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a connecting rod breaking device according to an embodiment of the present invention, partially shown in cross section.
FIG. 2 is a plan view showing a connecting rod mounting state of the connecting rod breaking device in FIG. 1;
3 is an enlarged cross-sectional view of a universal joint portion in the connecting rod breaking device of FIG. 1; FIG.
FIG. 4 is an explanatory view showing a state in which a wedge is driven into a mandrel of a connecting rod breaking device.
[Explanation of symbols]
1 Connecting rod breaking device
10 Base frame
11 Turntable
12 pedestal
13 Guide rail
15 Support frame
19 pins
20 Breaking mechanism
21 Hydraulic cylinder
22 Rod
25 wedges
30 base
31 First support member
32 Second support member
33, 34 Hydraulic cylinder
40 mandrels
41, 42 half mandrel
52 Sub rod
53a-53c Dog
54a-54c Proximity switch
61 Hydraulic cylinder
62 Support plate
63 Pressing mechanism
64 Press plate
65 Hydraulic cylinder
66 Locking member
70 Universal joint
71 holder
71, 72 Half-shaped holder
73 Joint member
73a Flange
73b, 73c recess
75 First joint element
75a concave curved surface
75b concave curved surface
76 Second joint element
76a Convex curved surface
81 O-ring
81 pin
82 pins
83 Connecting bolt
84 O-ring
86 sleeve
100 connecting rod
101 big end
101a Opening inner peripheral surface
102 Small end

Claims

A half-shaped mandrel is fitted to the opening of the large end of the connecting rod, the opening of the opening is expanded by expanding the opposing mandrel half, and the cap of the connecting rod from the weakened portion previously provided on the inner surface of the opening. In the connecting rod breaking device for breaking the rod part,
A first support member and a second support member, which are arranged to be movable in directions away from each other on the base on which the connecting rod is placed, and support the large end portion and the rod portion of the connecting rod;
A halved mandrel comprising two mandrel halves that are suspended from the first support member and the second support member, and each outer peripheral surface abuts and fits to the inner surface of the opening of the large end,
Each of the surfaces of the mandrel halves that are in contact with the opposing end surfaces forms a tapered surface, and a wedge that equally separates and expands the mandrel halves,
An actuator for applying a load to the wedge,
Said actuator the wedge is attached via the rod, the between the rod and the wedge is connected via a universal joint, made from the actuator through the universal joint so as to transmit a driving force to the wedge This absorbs the deviation between the rotation angle around the axis of the wedge and the rotation angle around the axis of the rod, and also absorbs the deviation or inclination between the axial direction of the wedge and the axial direction of the rod. A connecting rod breaking device, wherein a driving force is transmitted from the actuator to the wedge .

A half-shaped mandrel is fitted to the opening of the large end of the connecting rod, the opening of the opening is expanded by expanding the opposing mandrel half, and the cap of the connecting rod from the weakened portion previously provided on the inner surface of the opening. In the manufacturing method of the broken connecting rod for breaking the rod portion,
The connecting rod to be broken is disposed on the base so as to be movable away from each other, and the large end portion and the rod portion of the connecting rod are supported by the first support member and the second support member,
A halved mandrel comprising two mandrel halves each of which is suspended from the first support member and the second support member and whose outer peripheral surfaces are in contact with and fitted to the inner surface of the opening of the large end portion is connected to the connecting rod. Inserted into the large end opening of
The surfaces of the mandrel halves that are in contact with the opposing end surfaces are tapered surfaces, and a load is applied to the wedge using a wedge that uniformly extends and separates the mandrel halves. A method for producing a broken connecting rod that pushes in between and instantly breaks the connecting rod,
Said actuator the wedge is attached via the rod, the between the rod and the wedge is connected via a universal joint, so as to transmit the driving force to the wedge from the actuator via the universal joint Thus, the shift between the rotation angle around the axis of the wedge and the rotation angle around the axis of the rod is absorbed, and the shift and inclination between the axis direction of the wedge and the axis direction of the rod are also absorbed. A method for producing a broken connecting rod, comprising: producing a broken connecting rod by transmitting a driving force from an actuator to the wedge .