CN113260491A - 金属制部件的断裂装置、连杆的断裂装置、金属制部件的断裂方法、连杆的断裂方法、金属制部件的制造方法以及连杆的制造方法 - Google Patents

Abstract

作为嵌插于金属制部件、连杆(B)的贯通孔(5a)的对开式的芯轴(27)，使用抵接于位于刚性低的一侧的贯通孔的侧面且与贯通孔的直径对应的半圆形的第一芯轴构件(27a)以及抵接于位于刚性高的一侧的贯通孔的侧面且直径尺寸小于第一芯轴构件的半圆形的第二芯轴构件(27b)，在断裂时进行使刚性接近各向同性的校正，使在金属制部件、连杆产生的龟裂沿目标断裂面(α)进展。

Description

金属制部件的断裂装置、连杆的断裂装置、金属制部件的断裂 方法、连杆的断裂方法、金属制部件的制造方法以及连杆的制 造方法

技术领域

本发明涉及金属制部件的断裂装置、连杆的断裂装置、金属制部件的断裂方法、连杆的断裂方法、金属制部件的制造方法以及连杆的制造方法。

背景技术

在具有贯通孔的金属制部件中，有时会组合从贯通孔断裂而被对半切割的部件来作为一对产品使用。作为这样的断裂并组合的金属制部件的代表例，已知有连杆(connecting rod)(以下称为连杆)。

大多用于从大端部使连杆断裂的方法。在该连杆的制造中，使对开式的芯轴嵌插于大端部的贯通孔，对该芯轴向相对于贯通孔扩张的方向施加负荷，使大端部在杆侧与盖部侧断裂并分割(对半切割)，将在断裂的断裂面产生的凹凸用于定位。由此，在通过螺栓紧固杆侧与盖部侧时，即使在省略了定位销的状态下也能进行高精度的定位。

对于在作为金属制部件的连杆的断裂装置、断裂方法中使用的对开式的芯轴，如专利文献1所公开的那样也使用具有与形成于大端部的贯通孔的直径(包括公差)对应的直径尺寸的一对芯轴构件。即在对开式的芯轴中，在杆侧与盖部侧使用设为同一直径尺寸的对开式的芯轴。

但是，在使用同一直径的芯轴来断裂金属制部件的情况下，在连杆这样的在隔着贯通孔的方向上刚性不同的金属制部件，即刚性具有各向异性的金属制部件中，即使从芯轴向贯通孔施加负荷，也不易使连杆沿设定的断裂分割面良好地断裂。

即连杆成为以设定于贯通孔的侧面的断裂开始位置为分界，杆侧与盖部侧在长尺寸方向上成为非对称的形状，因此成为刚性具有各向异性的部件。

因此，将同一直径的对开式的芯轴嵌插于贯通孔，若对芯轴向扩张贯通孔的方向施加负荷，则大端部从断裂开始位置随着非对称的弹性变形而被断裂分割。

即刚性低的盖部侧比刚性高的杆侧变形得大。施加于裂纹的顶端的拉伸应力以被该变形拖拽的形式，向倾斜的方向进行作用。其结果是，裂纹的进展方向从预先设定的方向，即目标断裂面偏离。因此，有时断裂面弯曲或倾斜开裂，无法得到良好的断裂面。

另一方面，在使连杆断裂的断裂装置中，提出了专利文献2所公开那样的嵌插于盖部侧的芯轴构件与贯通孔的侧面的接触面积比嵌插于杆侧的芯轴构件与贯通孔的侧面的接触面积大的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006－150463号公报

专利文献2：日本专利第4390801号公报

发明内容

发明所要解决的问题

该技术是将嵌插于贯通孔的杆侧的芯轴构件的两侧切口，在同芯轴构件与贯通孔的侧面之间形成间隙的技术。

但是，通过两侧被切口的芯轴构件，连杆接近各向同性地进行断裂，但在与芯轴构件的两侧的缺口部相邻的贯通孔的侧面中，无法实现由芯轴进行的支承，因此容易作用朝向贯通孔的内侧的过度的应力，在断裂时，杆侧容易产生过度的应变。因此，难以使裂纹沿目标断裂面进展。

因此，本发明的目的是提供一种能抑制过度的应力的产生，同时能使裂纹适当地沿目标断裂面进展的金属制部件的断裂装置、连杆的断裂装置、金属制部件的断裂方法、连杆的断裂方法、金属制部件的制造方法以及连杆的制造方法。

用于解决问题的方案

作为第一发明的金属制部件的断裂装置的方案是使具备贯通孔且隔着贯通孔的一侧比另一侧刚性变高的金属制部件断裂的金属制部件的断裂装置，其中，所述金属部件的断裂装置具有：支承部，支承金属制部件；对开式的芯轴，被嵌插于金属制部件的贯通孔；以及负荷施加部，向扩张贯通孔的方向对芯轴施加负荷，对开式的芯轴包括：第一芯轴构件，抵接于金属制部件中的位于刚性低的一侧的贯通孔的侧面，且为与贯通孔的直径对应的半圆形；以及第二芯轴构件，抵接于金属制部件中的位于刚性高的一侧的贯通孔的侧面，且为直径尺寸小于第一芯轴构件的半圆形。

通过该装置，若对嵌插于金属制部件的贯通孔的第一芯轴构件、第二芯轴构件向扩张贯通孔的方向施加负荷，则第一芯轴构件与贯通孔的刚性低的一侧的侧面紧贴，在第二芯轴构件中，贯通孔的侧面与半圆形的顶部紧贴，接着，紧贴向隔着贯通孔的顶部的两侧的侧面逐渐行进。由此，金属制部件在贯通孔的侧面产生裂纹，而且，裂纹进展直至断裂。

即在第一芯轴构件持续与贯通孔的侧面紧贴期间，最初向与贯通孔的侧面远离的第二芯轴构件的紧贴从与贯通孔的侧面和顶部的紧贴开始，逐渐向两侧进行紧密接触。

通过这样延迟贯通孔的侧面与第二芯轴构件的紧贴，使在金属制部件产生的弹性变形被矫正为接近各向同性的弹性变形。由此，刚性低的一侧的弹性变形被抑制。最终第二芯轴构件支承贯通孔的侧面两侧，因此不会在金属制部件产生过度的应力。因此，在金属制部件产生的裂纹稳定地沿目标断裂面进展。

作为第二发明的连杆的断裂装置的方案是使具备贯通孔且隔着贯通孔的一侧比另一侧刚性变高的连杆断裂的连杆的断裂装置，其中，所述连杆的断裂装置具有：支承部，支承连杆；对开式的芯轴，嵌插于连杆的贯通孔；以及负荷施加部，对芯轴向扩张贯通孔的方向施加负荷，对开式的芯轴包括：第一芯轴构件，抵接于连杆中的位于刚性低的一侧的贯通孔的侧面，且为与贯通孔的直径对应的半圆形；以及第二芯轴构件，抵接于连杆中的位于刚性高的一侧的贯通孔的侧面，且为直径尺寸小于第一芯轴构件的半圆形。

通过该装置，若对嵌插于金属制部件的贯通孔的第一芯轴构件、第二芯轴构件向扩张贯通孔的方向施加负荷，则第一芯轴构件与贯通孔的刚性低的一侧的侧面紧贴，在第二芯轴构件中，贯通孔的刚性高的侧面与半圆形的顶部紧贴，接着，紧贴向隔着贯通孔的顶部的两侧的侧面逐渐行进。由此，连杆在贯通孔的侧面产生裂纹，而且，裂纹进展直至断裂。

即在第一芯轴构件持续与贯通孔的侧面紧贴期间，最初向与贯通孔的侧面远离的第二芯轴构件的紧贴从与贯通孔的侧面和顶部的紧贴开始，逐渐向两侧进行紧密接触。

通过这样延迟贯通孔的侧面与第二芯轴构件的紧贴，使在连杆产生的弹性变形被矫正为接近各向同性的弹性变形。由此，刚性低的一侧的弹性变形被抑制。最终第二芯轴构件支承贯通孔的侧面两侧，因此不会在连杆产生过度的应力。因此，在连杆产生的裂纹稳定地沿目标断裂面进展。

作为第三发明的连杆的断裂装置的方案是在将第一芯轴构件的直径设为

将第二芯轴构件的直径设为

将连杆的贯通孔的直径设为

时，将第一芯轴构件的直径

与第二芯轴构件的直径

的直径差

设为上限相对于连杆的贯通孔的直径

为1％以下。

根据实验，在一般的连杆的断裂分割中，通过1％以下的规定，能抑制由直径差变得过大所引起的裂纹的偏移的发生。因此，如果事先将直径差设定于该范围内，则连杆能良好地被断裂。即使裂纹沿目标断裂面进展。

作为第四发明的连杆的断裂装置的方案设为成

的关系。

根据实验，在一般的连杆中，如果第二芯轴构件的直径与贯通孔的直径的差大于第一芯轴构件的直径与贯通孔的直径的差，且上限的差为2mm以下，则能抑制裂纹的偏移的发生。因此，如果事先将直径差设定于该范围内，则无论在第一芯轴构件的直径与贯通孔的直径有差(公差)的情况下还是没有差的情况下，连杆都能良好地被断裂。即裂纹沿目标断裂面进展。

作为第五发明的金属制部件的断裂方法的方案是使具备贯通孔且隔着贯通孔的一侧比另一侧的刚性变高的金属制部件断裂的金属制部件的断裂方法，其中，所述金属制部件的断裂方法具有：支承步骤，支承金属制部件；嵌插步骤，将包括与贯通孔的直径对应的半圆形的第一芯轴构件以及直径尺寸小于第一芯轴构件的半圆形的第二芯轴构件的对开式的芯轴嵌插于金属制部件的贯通孔；以及负荷施加步骤，对第一芯轴构件和第二芯轴构件向扩张贯通孔的方向施加负荷，在嵌插步骤中，使第一芯轴构件抵接于金属制部件中的位于刚性低的一侧的贯通孔的侧面，使第二芯轴构件抵接于金属制部件中的位于刚性高的一侧的贯通孔的侧面。

通过该方法，随着对嵌插于金属制部件的贯通孔的第一芯轴构件、第二芯轴构件向扩张贯通孔的方向施加负荷，第一芯轴构件与贯通孔的刚性低的一侧的侧面紧贴，在第二芯轴构件中，刚性高的贯通孔的侧面与半圆形的顶部紧贴，接着，紧贴向隔着贯通孔的顶部的两侧的侧面逐渐行进。由此，金属制部件在贯通孔的侧面产生裂纹，而且，裂纹进展直至断裂。

即在第一芯轴构件持续与贯通孔的侧面紧贴期间，最初向与贯通孔的侧面远离的第二芯轴构件的紧贴从与贯通孔的侧面和顶部的紧贴开始，逐渐向两侧进行紧密接触。

通过这样延迟贯通孔的侧面与第二芯轴构件的紧贴，在金属制部件产生的弹性变形被矫正为各向同性的弹性变形。由此，刚性低的一侧的弹性变形被抑制。最终第二芯轴构件支承贯通孔的侧面两侧，因此不会在金属制部件产生过度的应力。因此，在金属制部件产生的裂纹稳定地沿目标断裂面进展。

作为第六发明的连杆的断裂方法的方案是使具备贯通孔且隔着贯通孔的一侧比另一侧刚性变高的连杆断裂的连杆的断裂方法，其中，所述连杆的断裂方法具有：支承步骤，支承连杆；嵌插步骤，使包括与贯通孔的直径对应的半圆形的第一芯轴构件和直径尺寸小于第一芯轴构件的半圆形的第二芯轴构件的对开式的芯轴嵌插于连杆的贯通孔；以及负荷施加步骤，对第一芯轴构件和第二芯轴构件向扩张贯通孔的方向施加负荷，在嵌插步骤中，使第一芯轴构件抵接于连杆中的位于刚性低的一侧的贯通孔的侧面，使第二芯轴构件抵接于连杆中的位于刚性高的一侧的贯通孔的侧面。

通过该方法，若对嵌插于连杆的贯通孔的第一芯轴构件、第二芯轴构件向扩张贯通孔的方向施加负荷，则第一芯轴构件与贯通孔的刚性低的一侧的侧面紧贴，在第二芯轴构件中，刚性高的贯通孔的侧面与半圆形的顶部紧贴，接着，紧贴向隔着贯通孔的顶部的两侧的侧面逐渐行进。由此，连杆在贯通孔的侧面产生裂纹，而且，裂纹进展直至断裂。

即在第一芯轴构件持续与贯通孔的侧面紧贴期间，最初向与贯通孔的侧面远离的第二芯轴构件的紧贴从与贯通孔的侧面和顶部的紧贴开始，逐渐向贯通孔的两侧进行紧密接触。

通过这样延迟贯通孔的侧面与第二芯轴构件的紧贴，使在在连杆产生的弹性变形被矫正为接近各向同性的弹性变形。由此，刚性低的一侧的弹性变形被抑制。最终第二芯轴构件支承贯通孔的侧面两侧，因此不会在连杆产生过度的应力。因此，在连杆产生的裂纹稳定地沿目标断裂面进展。

作为第七发明的连杆的断裂方法的方案是在将第一芯轴构件的直径设为

将第二芯轴构件的直径设为

将连杆的贯通孔的直径设为

时，将第一芯轴构件的直径

与第二芯轴构件的直径

的直径差

设为上限相对于连杆的贯通孔的直径

为1％以下。

根据实验，在一般的连杆的断裂分割中，通过1％以下的规定，能抑制由直径差变得过大所引起的裂纹的偏移的发生。因此，如果事先将直径差设定于该范围内，则连杆能良好地被断裂。即裂纹沿目标断裂面进展。

作为第八发明的连杆的断裂方法的方案设为成

的关系。

根据实验，在一般的连杆中，如果第二芯轴构件的直径与贯通孔的直径的差大于第一芯轴构件的直径与贯通孔的直径的差，且上限的差为2mm以下，则能抑制裂纹的偏移的发生。因此，如果事先将直径差设定于该范围内，则无论在第一芯轴构件的直径与贯通孔的直径有差(公差)的情况下还是没有差的情况下，连杆都能良好地被断裂。即裂纹沿目标断裂面进展。

作为第九发明的金属制部件的制造方法的方案具备：断裂步骤，将具备贯通孔且隔着所述贯通孔的一侧比另一侧刚性高的金属制部件通过方案五所述的金属制部件的断裂方法来断裂分割；以及组装步骤，将被断裂分割的金属制部件断裂面彼此对接地进行组装。

由此，对于制造出的金属制部件，使用第一芯轴构件和小于第一芯轴构件的第二芯轴构件断裂，因此能以高精度进行组装。因此确保高品质的金属制部件。

作为第十发明的连杆的制造方法的方案具备：断裂步骤，将具备贯通孔且隔着所述贯通孔的一侧比另一侧刚性高的连杆通过所述方案六～方案八中任一项所述的连杆的断裂方法来断裂分割；以及组装步骤，将被断裂分割的连杆断裂面彼此对接地组装。

由此，对于制造出的连杆，使用第一芯轴构件和比第一芯轴构件小的第二芯轴构件来断裂，因此其后的组装步骤成为以高精度的组装。因此确保高品质的连杆。

发明效果

根据第一发明和第二发明，使嵌插于金属制部件、连杆的贯通孔的对开式的芯轴由抵接于位于刚性低的一侧的贯通孔的侧面且与贯通孔的直径对应的半圆形的第一芯轴构件以及抵接于位于刚性高的一侧的贯通孔的侧面且直径尺寸小于第一芯轴构件的半圆形的第二芯轴构件构成。

由此，若对嵌插于贯通孔的第一芯轴构件、第二芯轴构件像扩张贯通孔的方向施加负荷，则第一芯轴构件与贯通孔的刚性低的一侧的侧面紧贴，在第二芯轴构件中，刚性高的贯通孔的侧面与半圆形的顶部紧贴，接着紧贴向隔着贯通孔的顶部的两侧的侧面逐渐行进。

通过延迟该贯通孔的侧面与第二芯轴构件的紧贴，使在金属制部件、连杆产生的弹性变形被矫正为接近各向同性的弹性变形，刚性低的一侧的弹性变形被抑制。最终第二芯轴构件支承至贯通孔的侧面两侧，因此不会在金属制部件、连杆产生过度的应力。因此，在金属制部件、连杆产生的裂纹稳定地沿目标断面进展并且被断裂。

因此，能抑制过度的应力的产生，同时使裂纹适当地沿目标断裂面进展，能良好地使金属制部件、连杆断裂。

根据第五发明和第六发明，在对开式的芯轴被嵌插于金属制部件、连杆的贯通孔的嵌插步骤中，使与贯通孔的直径对应的半圆形的第一芯轴构件抵接于位于刚性低的一侧的贯通孔的侧面，使直径尺寸小于第一芯轴构件的半圆形的第二芯轴构件抵接于位于刚性高的一侧的贯通孔的侧面。

由此，随着对嵌插于贯通孔的第一芯轴构件、第二芯轴构件向扩张贯通孔的方向施加负荷，第一芯轴构件与贯通孔的刚性低的一侧的侧面紧贴，在第二芯轴构件中，贯通孔的侧面与半圆形的顶部紧贴，接着，紧贴隔着贯通孔的顶部向两侧的侧面逐渐行进。

通过延迟该贯通孔的侧面与第二芯轴构件的紧贴，在金属制部件、连杆产生的弹性变形被矫正为各向同性的弹性变形，刚性低的一侧的弹性变形被抑制。最终第二芯轴构件支承至贯通孔的侧面两侧，因此不会在金属制部件、连杆产生过度的应力。因此，在金属制部件、连杆产生的裂纹稳定地沿目标断裂面进展并且被断裂。

因此，能抑制过度的应力的产生，同时使裂纹适当地沿目标断裂面进展，能良好地使金属制部件、连杆断裂。

根据第三发明和第七发明，通过1％以下的规定，在一般的连杆的断裂分割中，能抑制由第一芯轴构件与第二芯轴构件的直径差变得过大所引起的裂纹的偏移的发生。因此，如果事先将直径差设定于该范围内，则能良好地使连杆断裂。

根据第四发明和第八发明，在一般的连杆中，若第二芯轴构件的直径与贯通孔的直径的差大于第一芯轴构件的直径与贯通孔的直径的差，且上限的差为2mm以下，则能抑制裂纹的偏移的发生。因此，如果事先将直径差设定于该范围内，则无论在存在第一芯轴构件的直径与贯通孔的直径的差(公差)的情况下还是不存在差的情况下，都能良好地使连杆的断裂，即裂纹沿目标断裂面进展。

根据第九发明和第十发明，对于制造出的金属制部件、连杆，通过使用第一芯轴构件和比第一芯轴构件小的第二芯轴构件进行断裂分割，能执行良好的断裂面的形成，进而能执行高精度下的组装。

因此，能提供高品质的金属制部件、连杆。

附图说明

图1是表示作为本发明的一个实施方式的方案的对象的连杆的主视图。

图2是表示作为连杆的大端部被分割前的半成品的工件(金属制部件)的立体图。

图3是表示将图2的工件(连杆)通过对开式的芯轴进行断裂的断裂装置的立体图。

图4是按顺序对工件(连杆的大端部)被断裂的状况进行说明的说明图。

图5是表示被断裂的工件(连杆的大端部)的立体图。

图6是表示将在断裂面产生的凹凸对接来定位、组装的工件(连杆的大端部)的立体图。

具体实施方式

以下，基于图1至图6所示的一个实施方式对本发明进行说明。

图1示出了作为产品的连杆1(以下称为连杆1)的主视图。此外，连杆1是构成一般的车辆用发动机的金属制部件。

连杆1具有：小端部3，具有活塞销孔3a；大端部5，具有曲柄销孔5a(相当于本申请的贯通孔)；以及杆7，连结该小端部3与大端部5。此外，大端部5设有位于曲柄销孔5a的侧方的一对螺栓孔9。

大端部5以夹入曲柄销(未图示)的方式被分割为杆侧的主体部11a和盖部侧的半圆弧形的盖部11b。就是说，连杆1是通过被插入各螺栓孔9的连杆螺栓13直接夹入曲柄销，将主体部11a和盖部11b紧固的部件。

对于这样的连杆1，例如使用如图2和图3所示的具有小端部3、大端部5、杆7的工件B(金属制部件)作为断裂前的半成品。大端部5的曲柄销孔5a的直径

一般使用30mm至100mm的范围(车辆用发动机)。

该工件B在曲柄销孔5a的内周面(相当于本申请的贯通孔的侧面)的对置的各部位具有作为断裂开始部的槽部，例如V形剖面的V槽部17。V槽部17均从曲柄销孔5a的一方的开口端向另一方的开口端连续形成。

这样的工件B的大端部5利用图3所示的断裂装置A，从V槽部17被断裂分割为杆侧和盖部侧。其后，当像图5那样使在断裂面β产生的凹凸对接，将断裂分割出的杆侧与盖部侧的断裂面彼此定位，将杆侧与盖部侧组装时，杆侧与盖部侧被组合。就是说，通过这样的断裂、组装的工序来制造连杆1。

另一方面，实现杆侧和盖部侧的定位的断裂装置A例如具有如图3所示的支承工件B的支承部A1和使被支承的工件B的大端部5断裂的扩张机构构A2(相当于本申请的负荷施加部)。

支承部A1包括以规定的姿势载有工件B的支承台21。支承台21例如包括能将水平方向作为接触/分离方向来进行位移的支承台片21a、21b。在一方的支承台片21b的端侧的支承面突出设有销部25，与销部25成为相反侧，在彼此相向的支承台片21a、21b的端侧的支承面突出设有对开式的芯轴27。

例如销部25成能与工件B的小端部3的活塞销孔3a嵌插的短柱形。芯轴27例如由一组半分割形的部件构成，该一组半分割形的部件将配置于一方的支承台片21a的半圆形的第一芯轴构件27a和配置于另一方的支承台片21b的半圆形的第二芯轴构件27b组合。此外，芯轴27能与大端部5的曲柄销孔5a嵌插。

就是说，在支承台21上被支承的工件B中，小端部3被嵌插于销部25，大端部5被嵌插于芯轴27。此外，在第一芯轴构件27a和第二芯轴构件27b的相邻的侧面分别设有锥面28。由此，成为在锥面28间形成有相对于工件B的全长方向倾斜的楔形的打入路径29的构造。

扩张机构A2是在上述芯轴27组合推开芯轴27的楔构件31和打入楔构件31的打入机构部33而构成的。

即楔构件31与打入路径29的出入口相应地沿上下方向延伸。在成为楔构件31的顶端的下端具有成楔形的楔部31a。

该楔构件31的上端部与打入机构部33被连结。打入机构部33由将楔构件31沿上下方向驱动的机构，例如气缸机构等构成。就是说，通过打入机构部33的工作，楔构件31的顶端的楔部31a被打入芯轴构件27a、27b的锥面28间。

通常，当在嵌插大端部5的芯轴27的锥面28间打入楔部31a时，锥面28间被推开，向扩张曲柄销孔5a的方向施加负荷。由此，第一芯轴构件27a和第二芯轴构件27b与曲柄销孔5a的周面紧贴。然后，随着施加的负荷达到断裂负荷，大端部5断裂，即从作为断裂开始部的V槽部17产生裂纹而断裂。由此大端部5被分割为杆侧的主体部11a和盖部侧的盖部11b。

在此，断裂的工件B是在隔着曲柄销孔5a的方向，即在杆侧与盖部侧刚性不同的各向异性的金属制部件。即工件B以V槽部17为分界在长尺寸方向上成为非对称的形状，因此隔着曲柄销孔5a的杆侧(相当于本申请的一侧)的主体部11a的刚性高，盖部侧(相当于本申请的另一侧)的盖部11b的刚性比杆侧低。

因此指出若第一芯轴构件27a和第二芯轴构件27b为相同的直径，则断裂时，大端部5伴随着非对称的弹性变形而被断裂，因此通过施加于裂纹顶端的应力使断裂面β弯曲或倾斜开裂，从目标断裂面α(图2中图示)偏移地进行断裂。

因此，在本实施方式的断裂装置A中实施了使工件B(金属制部件、连杆)的断裂沿目标断裂面α进行的工作。

其为，在将第一芯轴构件27a设为位于工件B(连杆)中的刚性低的盖部侧且抵接于曲柄销孔5a(贯通孔)的周面(侧面)的构件，将第二芯轴构件27b设为位于刚性高的杆侧且抵接于曲柄销孔5a(贯通孔)的周面的构件时，将第一芯轴构件27a设为与曲柄销孔5a的直径对应的半圆形，将第二芯轴构件27b设为直径尺寸比第一芯轴构件27a稍小的半圆形。

即第一芯轴构件27a与第一芯轴构件27a在直径上有差，因此成为在大端部5的断裂时，第一芯轴构件27a与曲柄销孔5a的刚性低的一侧的周面紧贴，在第二芯轴构件27b中，曲柄销孔5a的周面与半圆形的顶部紧贴，接着使紧贴向隔着顶部的两侧的周面逐渐行进。

就是说，在第一芯轴构件27a连续与曲柄销孔5a的周面紧贴期间，远离曲柄销孔5a的周面的第二芯轴构件27b从第二芯轴构件27b的顶部与曲柄销孔5a的周面的紧贴开始，逐渐向曲柄销孔5a的两侧进行紧贴。

利用该曲柄销孔5a的周面与第二芯轴构件27b的紧贴的延迟，将在工件B(金属制部件、连杆)产生的弹性变形矫正为接近各向同性的弹性变形，使刚性低的一侧的弹性变形被抑制。最终第二芯轴构件27b支承至曲柄销孔5a的周面两侧，因此不会在工件B产生过度的应力。在这样的动作中，在工件B的大端部5产生的裂纹稳定地沿目标断裂面α进展。

即在本实施方式中，第一芯轴构件27a与第二芯轴构件27b的最大直径差根据连杆1的材质、形状等设定为“50μm～300μm”的范围内的值。在此设定为“50μm”。

特别是在本实施方式中，在将第一芯轴构件27a的直径设为

将第二芯轴构件27b的直径设为

时，使第一芯轴构件27a的直径

与第二芯轴构件的直径

的直径差

的上限设为相对于连杆1的曲柄销孔5a(贯通孔)的直径

为1％以下

以便在一般的车辆用发动机的连杆1(曲柄销孔5a的直径

为30mm～100mm)中，使裂纹沿目标断裂面α良好地进展。

而且，设为第二芯轴构件27b的直径

与曲柄销孔5a的直径

的差大于第一芯轴构件27a的直径

与曲柄销孔5a的直径

的差，且上限的差成为2mm以下这样的

以便无论在第一芯轴构件27a的直径与曲柄销孔5a(贯通孔)的直径有差(公差)的情况下，还是没有差的情况下，都能使裂纹沿目标断裂面α良好地进展。

接着，参照图2～图6，对这样构成的断裂装置A的作用、使用该断裂装置A断裂工件B(金属制部件、连杆)的断裂方法、使用该断裂装置A和该判断方法制作连杆1(金属制部件)的制造方法进行说明。

首先，对断裂装置A的作用、断裂方法进行说明。

即准备作为图2所示的连杆1的半成品的工件B。此外，工件B在曲柄销孔5a的周面的对置的位置具有一对V槽部17。

随后，如图3所示，进行将工件B载于断裂装置A的支承台21上的支承工序(相当于本申请的支承步骤)。

此时，进行在支承台片21a、21b的规定位置配置有销部25、对开式的芯轴27，因此小端部3嵌于销部25，大端部5嵌于对开式的芯轴27的嵌插工序(相当于本申请的嵌插步骤)。

通过该嵌插工序，如图3和图4的(a)所示，与曲柄销孔5a(贯通孔)的直径对应的半圆形的第一芯轴构件27a被嵌插于工件B中的刚性低的盖部侧。比第一芯轴构件27a小的半圆形的第二芯轴构件27b被嵌插于刚性高的杆侧。

接着，通过打入机构部33的工作，楔构件31下降，顶端的楔部31a被打入嵌插有大端部5的芯轴27的锥面28间。由此，紧密接触状态的第一芯轴构件27a与第二芯轴构件27b被推开。就是说，进行向扩张曲柄销孔5a的方向施加负荷的负荷施加工序(相当于本申请的负荷施加步骤)。

此时，第一芯轴构件27a为与曲柄销孔5a的直径对应的直径尺寸，第二芯轴构件27b为小于第一芯轴构件27a的直径尺寸，因此如图4的(b)、图4的(c)所示，第一芯轴构件27a持续与曲柄销孔5a的刚性低的一侧的周面紧贴。其间，在第二芯轴构件27b中，远离的曲柄销孔5a的周面与半圆形的顶部S1紧贴。接着，紧贴向隔着曲柄销孔5a的顶部S1的两侧的周面S2逐渐行进。此时，在V槽部17产生裂纹，该裂纹进展直至断裂。

就是说，在第一芯轴构件27a持续与曲柄销孔5a的周面紧贴期间，远离曲柄销孔5a的周面的第二芯轴构件27b从曲柄销孔5a的周面与顶部的紧贴开始，逐渐向曲柄销孔5a的两侧进行紧密接触。

通过这样延迟曲柄销孔5a的周面与第二芯轴构件27b的紧贴，断裂时在工件B的大端部5产生的弹性变形被矫正为接近各向同性的弹性变形。由此，刚性低的盖部侧的弹性变形被抑制。最终第二芯轴构件27b支承至曲柄销孔5a的周面两侧，因此不会在大端部5产生过度的应力。

因此，在工件B产生的裂纹如图4的(c)和图4的(d)所示不发生断裂面弯曲或倾斜开裂，而沿目标断裂面α进展。

就是说，通过像本实施方式这样使用直径小的第二芯轴构件27b，采用了在断裂时进行使刚性接近各向同性的校正的断裂装置A、断裂方法，能抑制工件B(金属制部件、连杆)的断裂时的过度的应力的产生，同时能使裂纹适当地沿目标断裂面α进展。

因此，能良好地使工件B(金属制部件、连杆)断裂。根据实验，第一芯轴构件27a与第二芯轴构件27b的最大直径差为在以绝对值而言的“50μm～300μm”的范围内的值为有效。

此外，实验的结果证明了在将第一芯轴构件的直径

与第二芯轴构件的直径

的直径差

的上限设为连杆1的曲柄销孔5a(贯通孔)的直径

的1％以下时

在一般的连杆1(曲柄销孔5a的直径为30mm～100mm，优选为40mm～70mm)中，能抑制由直径差变得过大所引起的裂纹的偏移的发生。因此，如果事先将直径差

设定于该范围内，则能良好地断裂工件B(金属制部件、连杆)。

此外，实验的结果确认了在第二芯轴构件27b的直径

与曲柄销孔5a的直径

的差比第一芯轴构件27a的直径

与曲柄销孔5a的直径

的差大，且上限的差为2mm以下时

在一般的连杆1(曲柄销孔5a的直径为30mm～100mm，优选为40mm～70mm)中，能抑制断裂时的裂纹的偏移的发生。

因此，如果事先将直径差

设定于该范围内，则不限于像图4的(a)这样第一芯轴构件27a的直径

与曲柄销孔5a的直径有差(公差)的情况，即使是没有差的情况下，也能良好地进行连杆1的断裂。就是说，能使裂纹沿目标断裂面α进展。

另一方面，在结束了这样的断裂分割工件B的断裂工序(相当于本申请的断裂步骤)后，进行图6所示的这样的将断裂分割了的大端部5组装的组装工序(相当于本申请的组装步骤)。

组装工序将在主体部11a的断裂面β产生的凹凸和在盖部11b的断裂面β产生的凹凸用于定位，返回原本状态。具体而言，如图6所示，使主体部11a与盖部11b的断裂面彼此对接，形成大端部5。然后，在通过该凹凸而被高精度地定位的状态下直接利用连杆螺栓13将盖部11b紧固于主体部11a，由此制造连杆1。

若进一步进行描述，则从该组装了的状态，例如通过机械加工等，例如在曲柄销孔5a的内周面实施精加工至图6中的双点划线所示的位置，V槽部17痕迹被消除，成为具有光滑的周面的连杆1。

当然，举出了断裂从V槽部17开始的例子，但也可以不使用V槽部17而从其他部分断裂。

需要说明的是，本发明不限定于上述的一个实施方式，可以在不脱离本发明的主旨的范围内以各种可变的方式实施。例如在上述的一个实施方式中，作为金属制部件举出了连杆为例子，但不限于此，在缸体、缸盖等其他金属制部件的断裂中也可以应用本发明。特别是本发明对缸体、缸盖这样仅一侧的刚性极端高的金属制部件(刚性差极端不同的情况)极其有效。

附图标记说明：

5a：曲柄销孔(贯通孔)；

27：对开式的芯轴；

27a：第一芯轴构件；

27b：第二芯轴构件；

33：打入机构部(负荷施加部)；

A：断裂装置；

A1：支承部；

A2：扩张机构(负荷施加部)；

B：工件(金属制部件、连杆)。

Claims (10)

1.一种金属制部件的断裂装置，使具备贯通孔且隔着所述贯通孔的一侧比另一侧刚性变高的金属制部件断裂，其特征在于，具有：

支承部，支承所述金属制部件；

对开式的芯轴，嵌插于所述金属制部件的所述贯通孔；以及

负荷施加部，向扩张所述贯通孔的方向对所述芯轴施加负荷，

所述对开式的芯轴包括：第一芯轴构件，抵接于所述金属制部件中的位于刚性低的一侧的所述贯通孔的侧面，且为与所述贯通孔的直径对应的半圆形；以及第二芯轴构件，抵接于所述金属制部件中的位于刚性高的一侧的所述贯通孔的侧面，且为直径尺寸小于所述第一芯轴构件的半圆形。

2.一种连杆的断裂装置，使具备贯通孔且隔着所述贯通的一侧比另一侧刚性变高的连杆断裂，其特征在于，具有：

支承部，支承所述连杆；

对开式的芯轴，嵌插于所述连杆的所述贯通孔；以及

负荷施加部，对所述芯轴向扩张所述贯通孔的方向施加负荷，

所述对开式的芯轴包括：第一芯轴构件，抵接于所述连杆中的位于刚性低的一侧的所述贯通孔的侧面，且为与所述贯通孔的直径对应的半圆形；以及第二芯轴构件，抵接于所述连杆中的位于刚性高的一侧的所述贯通孔的侧面，且为直径尺寸小于所述第一芯轴构件的半圆形。

3.根据权利要求2所述的连杆的断裂装置，其特征在于，

在将所述第一芯轴构件的直径设为

将所述第二芯轴构件的直径设为

将所述连杆的贯通孔的直径设为

时，

将所述第一芯轴构件的直径

与所述第二芯轴构件的直径

的直径差

的上限设为相对于所述连杆的贯通孔的直径

为1％以下。

4.根据权利要求3所述的连杆的断裂装置，其特征在于，

此外，所述第一芯轴构件的直径与所述第二芯轴构件的直径相对于所述贯通孔的直径的关系为：

5.一种金属制部件的断裂方法，使具备贯通孔且隔着所述贯通孔的一侧比另一侧刚性变高的金属制部件断裂，其特征在于，具有：

支承步骤，支承所述金属制部件；

嵌插步骤，将对开式的芯轴嵌插于所述金属制部件的贯通孔，所述对开式的芯轴包括与所述贯通孔的直径对应的半圆形的第一芯轴构件以及直径尺寸小于第一芯轴构件的半圆形的第二芯轴构件；以及

负荷施加步骤，对所述第一芯轴构件和所述第二芯轴构件向扩张所述贯通孔的方向施加负荷，

在所述嵌插步骤中，使所述第一芯轴构件抵接于所述金属制部件中的位于刚性低的一侧的所述贯通孔的侧面，使第二芯轴构件抵接于所述金属制部件中的位于刚性高的一侧的所述贯通孔的侧面。

6.一种连杆的断裂方法，使具备贯通孔且隔着所述贯通孔的一侧比另一侧刚性变高的连杆断裂，其特征在于，具有：

支承步骤，支承所述连杆；

嵌插步骤，将对开式的芯轴嵌插于所述连杆的贯通孔，所述对开式的芯轴包括与所述贯通孔的直径对应的半圆形的第一芯轴构件以及直径尺寸小于第一芯轴构件的半圆形的第二芯轴构件；以及，

负荷施加步骤，对所述第一芯轴构件和所述第二芯轴构件向扩张所述贯通孔的方向施加负荷，

在所述嵌插步骤中，使所述第一芯轴构件抵接于所述连杆中的位于刚性低的一侧的所述贯通孔的侧面，使第二芯轴构件抵接于所述连杆中的位于刚性高的一侧的所述贯通孔的侧面。

7.根据权利要求6所述的连杆的断裂方法，其特征在于，

在将所述第一芯轴构件的直径设为

将所述第二芯轴构件的直径设为

将连杆的贯通孔的直径设为

时，

将所述第一芯轴构件的直径

与所述第二芯轴构件的直径

的直径差

的上限设为相对于所述连杆的贯通孔的直径

为1％以下。

8.根据权利要求7所述的连杆的断裂方法，其特征在于，

此外，所述第一芯轴构件的直径与所述第二芯轴构件的直径相对于所述贯通孔的直径的关系为：

9.一种金属制部件的制造方法，具备：

断裂步骤，将具备贯通孔且隔着所述贯通孔的一侧比另一侧刚性高的金属制部件通过所述权利要求5所述的金属制部件的断裂方法来进行断裂分割；以及

组装步骤，将所述被断裂分割的金属制部件的断裂面彼此对接地对被断裂分割的金属制部件进行组装。

10.一种连杆的制造方法，具备：

断裂步骤，将具备贯通孔且隔着所述贯通孔的一侧比另一侧刚性高的连杆通过所述权利要求6～8中任一项所述的连杆的断裂方法来进行断裂分割；以及

组装步骤，将所述被断裂分割的连杆的断裂面彼此对接地被断裂分割的金属制部件进行组装。

Images