JPH02129305A - コンロッドの製造方法 - 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 この発明は、エンジン部品のコンロッドで、待にコラム
部が断面Ｈ型のコンロッドの製造方法に従来の技術 ］ネクティングロッド（以下コンロッドという）は、従
来においては、主に熱間鍛造法や焼結鍛造法により製造
されており、例えば、特開昭６２２８８７１３号公報に
記載されている焼結コンロッド１は、第４図に示すよう
に、その大端部１ａに形成されたクランクシャフト孔２
の軸１１Ａが垂直となるように載置した状態において、
そのコラム部１ｂの上下両面に凹部３，３がそれぞれ形
成された断面１形を呈している。このように、鍛造によ
り製造されるコンロッドは、鍛造で成形し易いように１
形等の断面形状となっているのが一般的であった。

またコンロッドは、エンジンの燃焼圧をクランクシャフ
トに伝えるため強度と剛性を有するとともに軽量である
ことが要求され部品であり、近年においては、特にエン
ジンの振！ｌＪおよび騒音の低減、フリクションの低減
等の観点からこのコンロッドの軽量化が重要な課題とな
っている。そこで、第５図に示すように、大端部４ａ側
の両側面にそれぞれ断面口字形の凹部５，５を形成する
とともに、この凹部５を長手方向に延長してコラム部４
ｂを断面Ｈ形とすることにより軽量化を図ったＨ形断面
コンロッド４が開発されている。

光明が解決しようとする課題 しかし、前記Ｈ形断面コンロッド４は、従来の熱間鍛造
法あるいは焼結鍛造法では、そのコラム部４ｂの両側面
のアンダーカットとなる凹部５゜５が、金型構成上の制
約から鍛造だけでは加工できず、そのため、従来におい
ては、先ず凹部５゜５の加工を残して他の部分の形状を
鍛造により形成した後、この凹部５，５を礪械切削によ
り加工している。

Ｈ形断面コンロッド４の前記凹部５，５の切削加工は、
例えば第６図に示すようにサイドカッター６による機械
加工で行なわれており、そのため生産性が低く、製造コ
ストが高くなることから、コストよりも性能を重視する
レース用エンジンのコンロッド等の特定の用途に限られ
ているのが現状である。

また、前記Ｈ形断面コンロッド４は、コンロッドの軽量
化という点では不充分で、軽量化の余地をまだ残してい
る。それは、Ｈ形断面コンロッド４の前記凹部５，５は
、コラム部４ｂの両端の大塩部４ａおよび小端部４Ｃに
連続する部分にＲ形状が形成されるが、この大端部４ａ
側連続部の曲率半径Ｒ＋　と小端部４ｂ側連続部の曲率
半径Ｒ２とは、共にサイドカフター６の円板状の刃６ａ
の径の大きさによる制約を受けている。すなわち、凹部
５の最深部を深さｈとし、サイドカッター６の刃６８を
取付ける回動軸６Ｃを半径ｒとすると、凹部５の口縁と
前記回動軸６ｂとの干渉をさけるため、刃６ａの半径は
、凹部５の最深部の深さｈと回ｖＪ軸の半径ｒとの和よ
り大きくする必要がある（第７図参照）。したがって、
上記の刃６ａを用いて切削加工される前記Ｒ形状部分の
曲率半径Ｒ＋　、Ｒ２は、この刃６ａの半径（ｈ＋ｒ）
より小径に加工することが不可能なことから、曲率半径
Ｒ１，Ｒ２＞　　ｈ＋ｒ となり、曲率半径Ｒ工、Ｒ２がサイドカッター６の刃６
ａの半径で決定される結果、Ｈ形断面コンロッド４の凹
部５，５のＲ形状部を、剛性的あるいは強度的限界まで
切削して（第６図に破線で示した所まで切削して）極限
まで軽量化を図ることが従来の製造方法では不可能であ
った。

さらに、上記のように曲率半径Ｒ＋　、Ｒ２の寸法を、
制約された範囲内で極力小さくすることによってＨ形断
面コンロッド４の￥ＩＩ化を図るため、サイドカッター
６の刃６ａの半径（ｈ＋ｒ）を可能な範囲で小径とする
結果、サイドカッター６の刃６ａの寿命が短くなり、刃
６８を頻繁に交換する必要があることも製造コストを高
くする原因となっている。

この発明は上記した技術的背景の下になされたもので、
限界の設計まで軽量化が可能な断面Ｈ形のコンロッドの
製造方法を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するための手段としてこの発明は、コン
ロッドの大端部に形成されたクランクシャフト孔の軸線
が垂直となるように載置した際の両側面に長手方向に延
在する溝をそれぞれ形成してコラム部がほぼ断面Ｈ形を
呈するコンロッドの製造方法において、前記コンロッド
をその両側面に形成された溝の底を通るとともに前記ク
ランクシ１１フト孔の軸線にほぼ垂直な面で２分割した
形状の一対の分割体を焼結用金属粉により粉末成形した
後、これらの分割体を焼結し、この焼結時あるいは焼結
後に、両分割体の分割面を互いに衝合した状態にロウ付
けして一体化することを特徴としている。

作　　　用 上記の製造方法を採用することにより、コラム部が断面
Ｈ形のコンロッドを、その大端部に形成されたクランク
シャフト孔の軸線に対してほぼ垂直な而で２分割した形
状の一対の分割体を粉末成形し、これらを焼結して互い
の分割面を衝合した状態にロウ付けして一体化させるの
で、粉末成形する各分割体にアンダーカットとなる形状
部分がないことから、強度および剛性的に限界設計まで
軽量化が図れるとともに、切削等の機械ｈロエが不要と
なる。また粉末成形体の成形用の金型が単純となり、粉
末成形による分割体の脱型時の破損、不良品の発生が減
少する。

実施例 以下、この発明のコンロッドの製造方法の一実施例を第
１図ないし第３図を参照して説明する。

コンロッド１１は、大端部１１ａ（第３図において右端
）に形成されたクランクシャフト孔１２の軸線Ａが垂直
となるように載置した状態（第３図の状態）でその両側
面に、断面口字形の凹部１３．１３が長手方向に延在す
るように形成され、大端部１１ａと逆端の小端部１１ｂ
との中間のコラム部１１ｃにおける長手方向と直角な方
向の断面形状がＨ形となるように形成されており、また
、長手方向に延在する各凹部１３の大端部１１ａ側およ
び小端部１１ｂ側は、それぞれ所定の半径のＲ形状を成
して徐々に浅くなるように形成され、これら凹部１３．
１３によって、設計強度および剛性が確保される範囲で
コラム部１１ｃ部分の肉を盗んでコンロッド１１の軽量
化が図られている。

このような形状に形成されたコンロッド１１は、金属粉
末あるいは合金粉末を所定の形状に圧縮成形し、この成
形された粉末成形体を焼成して製造したもので、次にこ
のフンロッド１１の製造方法を具体的に説明する。

コラム部が断面Ｈ形のコンロッド１１を、その強度およ
び剛性の要求値を満足させる仁とのできる範囲で、コラ
ム部１１ｃの両側の肉を盗んで凹部１３を形成してほぼ
極限まで軽量化を図った限界の設計に基づき製造する。

また、用いる材料としては、４１００系の低合金鋼粉（
Ｆｅ　−０，７７ｔＪｎ　−０，９７Ｏｒ　−０，２３
Ｍ０　）に、０゜６重量％のグラフ？イトおよび０．５
重量％のｔＪｎＳと、潤滑剤として０．８重量％のステ
アリン酸亜鉛とを混粉したものを使用した。

粉末成形体の成形は、先ず、第３図に示したコンロッド
１１の大端部１１ａに形成されたクランクシャフト孔１
２の軸！！；ＡＡに垂直な対称面で、上下に２分割した
形状に、成形用金型を用いて平均面圧６トンで圧縮成形
する。この場合、コンロッド１１を対称面で２分割しで
あるため１つの成形用金型で両分割体を成形できる。

このとき、コンロッド１１を２ｆｌ削した一対の分割体
１４．１５は、第１図に示すように、クランクシャフト
孔となる貫通孔がそれぞれ形成されり大端部１４ａ、１
５ａ（第１図において右端）と、その逆端である小端部
１４ｂ、１５ｂと、これらの中間のコラム部１４ｃ、１
５ｃとがら成る。

また、一方の分割体１４のコラム部１４ｃの両側には、
それぞれ断面り字形のＬ溝１４ｄ（一方は図示ぜず）が
、分割面１４ｅ（第１図において下面）側に形成され、
他方の分割体１５のコラム部１５ｃの両側には、それぞ
れ断面し字形のし溝１５ｄ（一方は図示せず）が、分割
面１５ｅ（第１図において上面）側に形成されており、
分割体１４と分割体１５の各分割面１４ｅ、１５ｅを互
いに衝合した際に、対向する前記り溝１４ｄとし溝１５
ｄとが口字形の凹部１３の形状を成すようになりている
。したがって、一対の分割体１４，１５には、成形用金
型から脱型する際に脱型を困難にするアンダーカット等
の形状部分が無いため、成形用金型の形状および構成を
単純化できるとともに、脱型時における粉末成形体のひ
び割れや破損等の成形不良の発生率を低く抑えることが
できる。この焼結は、予熱してＩＩＪ消剤を分解蒸発さ
せた後、露点−３０’Ｃ以下のＮ２雰囲気中において、
１３００℃で６０分間焼成した。

次に、上記のようにして焼結した一対の分割体１４．１
５を、それぞれの分割面１４ｅ、１５ｅを互いに衝合さ
せるとともに、両分割面１４ｅ。

１５ｅ間に、市販の焼結用ロウ材（Ｃｕ　　４ＯＮｉ−
１５１Ｊｎ　−２Ｓｉ　−１８）と１５％の［ｅ粉とを
混粉したロウ材を挟装し、その状態で加熱炉中にて１１
３０℃で両分割体１４．１５のロウ付けを行なった。

ぞして、ロウ付は後、８５０℃の雰囲気中に３０分間と
、４００℃の雰囲気中に６０分間のｉｉ！！］質を行な
い、さらにショットピーニング処理（アークハイト０．
２〜０．３　ｒｍ、　ｊ’Ｊ　ハＬ／　−９１００１以
上）　ｅ行なって、断面Ｈ形のコンロッド１１（第２図
および第３図参照）を製造した。なお、第２図および第
３図において符号りは、焼結するとともに一体にロウ付
けした分割体１４．１５の境界に現われた衝合線である
。

そして、このようにして製造されたコンロッド１１を計
量したところ、同じ仕様の従来の熱間鍛造で製造したコ
ンロッドに比べて約１０％程度の軽量化が達成された。

また、このコンロッド１１を油圧疲労試験機を用いて引
張・圧縮試験を行なったところ、耐久限度σω−２１Ｋ
ｇ／ＩＲＩＡと、従来の熱間鍛造コンロッドと同等の強
度が得られた。

また、この実施例においては、粉末成形した一対の分割
体１４．１５を別々に焼結した後、両分割体１４．１５
を衝合し、ロウ付けして一体化したが、ロウ材と焼結温
度とを適宜選択して前記分割体１４．１５を焼結する際
に同時にロウ付けして一体化してもよく、この場合には
、焼結と同時にロウ付けできるため工程の短縮化を図る
ことができる。

発明の詳細 な説明したようにこの発明の焼結コンロッドの製造方法
は、コラム部が断面Ｈ形のコンロッドを、その両側面に
形成された溝の底を通るとともにクランクシャフト孔の
軸線にほぼ垂直な面で２分割した形状の一対の分割体を
粉末成形した後、これらの分割体を焼結し、この焼結時
あるいは焼結後に、両分割体の分割面を互いに衝合した
状態にロウ付けし、一体止して製造するので、一対の分
割体に分けて粉末成形することによりアンダーカットと
なる形状部分が全く無くなり、焼結後の切削加工も不要
となるため、コンロッドの強度、剛性の要求値に適合す
る範囲内でほぼ極限まで軽量化する限界設計が可能とな
る。

また、成形用金型を単純化できるとともに、脱型が容易
となり、粉末成形体の成形不良の発生率を大幅に低減で
き、また焼結後の切削加工が不要となるので、従来の熱
間鍛造した後、カッターで切削加工して製造したＨ形断
面コンロッドと比較して、より軽量化が図れるとともに
同等以下のコストで製造でき、量産エンジンに適用可能
なコストまでコストダウンできる等の優れた点を有する
。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はこの発明の方法の一実施例を示す
もので、第１図は粉末成形された一対の分割体を示す正
面図、第２図は一対の分割体を焼結し、ロウ付けして一
体化したコンロッドの正面図、第３図は完成したコンロ
ッドの一部断面斜視図、第４図ないし第７図は従来例を
示し、第４図は従来の一般的なコ〉・ロンドの一部断面
斜視図、第５図は従来のＨ形断面コンロッドの一部断面
斜視図、第６図は従来のＨ形断面コンロッドの加工方法
の説明図、第７図は第６図の■−■線断面図である。 １１・・・焼結コンロッド、　１１ａ・・・大端部、１
１ｂ・・・小端部、　１１ｃ・・・コラム部、　１２・
・・クランクシャフト孔、　１３・・・凹部、　１４，
１５・・・分ｍ１体、　　１４ｄ、１５ｄ−Ｌ溝、　　
１４ｅ。 １５ｅ・・・分割面、 Ａ・・・クランクシャフト孔の軸 線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コンロッドの大端部に形成されたクランクシャフト孔の
   軸線が垂直となるように載置した際の両側面に長手方向
   に延在する溝をそれぞれ形成してコラム部がほぼ断面Ｈ
   形を呈するコンロツドの製造方法において、前記コンロ
   ッドをその両側面に形成された溝の底を通るとともに前
   記クランクシャフト孔の軸線にほぼ垂直な面で２分割し
   た形状の一対の分割体を焼結用金属粉により粉末成形し
   た後、これらの分割体を焼結し、この焼結時あるいは焼
   結後に、両分割体の分割面を互いに衝合した状態にロウ
   付けして一体化することを特徴とするコンロッドの製造
   方法。