JPH0251611A - コネクティングロッドの製造方法 - 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） 本発明は、レシプロエンジンに用いられるコネクティン
グロッドの製造方法、特に軸受メタルを一体に有するコ
ネクティングロッドの製造方法に関する。

（従来の技術） 一般に、レシプロエンジンのコネクティングロッド（以
下、単にコンロッドという）は、中炭素鋼を用いて鍛造
や鋳造により製造され、第８図に示すように、コラム部
１の両端に小端部２と大端部３とを有する形状とされて
いる。前記大端部３は、大端部本体４とキャップ体５と
に二分割され１両者はボルト８にて一体化されている。

小端部２の孔２ａおよび大端部礁の孔３ａの内面は機械
加工により仕上げられ、小端部２はブツシュ７を介して
（このブツシュ７は省略されることがある）ピストンピ
ン（図示時）に組付けされ、一方大端部３は半割りの軸
受部材８を介してクランクシャフト（図示時）に組付け
される。

ところでコンロッドは、エンジンの振動、騒音を低減す
る観点から、可及的に軽量であることが望まれている。

しかしながら、上記一般の軸受メタル組付型コンロッド
にあっては、ブツシュ７または軸受部材８の嵌合代を確
保しなければならない分、小端部２または大端部３の内
径および外径を大きくせざるを得す、したがってその重
量軽減には一定の限界があるところとなっていた。特に
前記軸受部材８は、裏金（バックメタルと称する）とし
ての鋼板の上に耐焼付性に優れた軸受メタル用金属粉を
積層し、これを焼結させた後に全体を圧延し、さらにこ
の圧延材を所定形状に成形して製作されており、その厚
みのほとんどが前記裏金（軸受メタルの厚さ　０．２■
に対して裏金の厚さ　１．５〜２゜０腸■）で占められ
、この裏金が前記大端部の大径化に大きく影響している
という問題があった。

そこで最近、上記ブツシュ７または軸受部材８の使用に
代えて、軸受メタルを小端部２の孔２ａまたは大端部３
の孔３ａの内周面に直接形成した軸受メタル一体型のコ
ネクティングロッドの開発が進められ、例えば特開昭ｔ
３０−２３１０１０号公報には小端部の孔内周面に銅メ
ツキ層と錫系メツキ層とを積層形成したコンロッドが、
特開昭６ｌ−Ｅｉ４１θ号公報には小端部の孔内周面に
Ｃｕ−Ｐｂ−Ｓｎ系合金から成る溶射層を形成したコン
ロッドが、特開昭１３１−８４２０号公報には大端部の
孔内周面にＣｕ−Ｐｂ系合金の溶射層とｐｂベース合金
のオーバレイメツキ層とを積層形成したコンロッドが、
さらに特開昭８１−６４２１号公報には大端部または小
端部の孔内周面にＡ４−Ｐｂ−Ｓｎ系合金の溶射層を形
成したコンロッドがそれぞれ示されている。か覧る軸受
メタル一体型のコンロッドによれば上記ブツシュ７また
は軸受部材９を不要にし得る分、小端部２または大端部
３を小型化することができて、コンロッドは軽量化され
るようになる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記軸受メタル一体型のコンロッドによ
れば、何れもメツキ法あるいは溶射法を利用して軸受メ
タルをコンロッドの小端部または大端部に形成しており
、メツキ法を採用した場合は軸受メタルの早期剥離を招
き、一方溶射法を採用した場合は、溶射中、軸受メタル
として有用なｐｂ分の気化あるいは溶射金属の酸化を招
き、何れも性能的に安定したコンロッドを得るのが困難
であるという問題があった。

本発明は、上記従来の問題を解決することを課題として
なされたもので、その目的とするところは、軸受メタル
一体型のコンロッドにおいて、その小端部または大端部
の孔内周面に軸受メタルを安定して形成することを可能
としたフンロッドの製造方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記課題を解決するため、ｌＰｂ−Ｓｎ系合
金またはＣｕ−Ｐｂ−Ｓｎ系合金の圧延材から成形した
軸受部材を備え、該軸受部材の外周面と大端部または小
端部の孔内周面との何れか一方にろう材を積層し、その
後前記大端部または小端部の孔に前記軸受部材を嵌合組
付けし、しかる後に前記軸受部材内に高周波加熱コイル
を挿入して、前記ろう材をろう付温度に誘導加熱するよ
うに構成したことを要旨とする。

本発明において、上記Ａｎ−Ｐｂ−５ｎ系合金またはＧ
ｕ−Ｐｂ−Ｓｎ系合金としては、特にその成分範囲を規
定するものでないが、ＡＪＩ−Ｐｂ−Ｓｎ系合金とＬ　
テｊ＊Ｐｂ　３〜１８％　、　Ｓｎ　５〜２０％　、残
部Ａｉカ１１）成るｌベース合金を、　Ｃｕ−Ｐｂ−５
ｎ系合金としてはＰｂ２Ｏ〜３４％　、　Ｓｎ　５％以
下、残部Ｃｕカら成ルｃｕベース合金をそれぞれ選択す
るのが望ましい。

本発明において、これら合金は、インゴットに溶製後、
中間で軟化焼鈍を施しっ一圧延を行うことにより、−例
として０．５〜１．０層量の薄板として供されるが、ｐ
ｂは蒸気圧が高くて気化し易い元素であるので、溶解後
、銅鋳型に鋳造して急冷するのが望ましい、上記軸受部
材は、この圧延材を曲げ成形することにより得られ、大
端部組付は用のものは大端部本体とキャップ体とに対応
して半円形に、小端部組付は用のものは円形にそれぞれ
成形される。

また本発明において、ろう材の種類も特定するもノテな
く、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｎｉ等の１
種または数種から成る合金を選択することができる。ま
たろう材を軸受部材の外周面あるいは大端部または小端
部の孔内周面に積層する方法も任意であり、例えばこれ
らろう材を溶かした溶融金属浴の中に対象物をディッピ
ングして溶融メツキするようにしても、バインダーを用
いてこれらろう材の粉末をフラックスと混合し、この混
合物を対象物の必要箇所に塗布するようにしても良い、
さらに上記ろう材の積層を容易にするため、軸受部材の
外周面、あるいは大端部または小端部の孔内周面は１機
械加工により粗面化しておくのが望ましい。

また本発明において、ろう材を高周波加熱コイルにて誘
導加熱する際、型を用いて軸受部材を大端部または小端
部の孔内面に押し付けるようにすることができる。この
場合、型としては耐熱性に優れかつ誘導加熱に鈍感なセ
ラミックスを用いるのが望ましい。

さらに本発明の方法により製造されたコンロッドは、最
終的にろう付した軸受部材を機械加工することによって
仕上げられるが、所望によりこの仕上げ面にＰｂ−Ｃｕ
−Ｓｎ系合金またはｐｂ−ｓｒｒ　Ｉｎ系合金をメー／
キしてオーバレイ層を形成するようにしても良い。

（作用） 上記構成のコネクティングロッドの製造方法において、
軸受メタルとして圧延材から成形した軸受部材を用い、
これをろう付により大端部または小端部の孔に接合する
ことにより、成分変動や酸化を起こすことなく安定して
これを保持させることができ、所望の性能を確保し得る
ようになる。しかも高周波誘導加熱を利用することによ
り短時間でろう付を完了させ、ることができる。

（実施例） 以下１本発明の実施例を添付図面も参照して説明する。

なお、こ−では前出第２図に示したコンロッドも参照し
、同一符号をそのま一用いることとする。

実施例１ 重量比テ３．５＄Ｐｂ−１４＄５ｎ−１，０＄Ｃｕ−３
，０＄Ｓｉ−残部Ａ文から成るＡｉベース合金を溶解後
、銅鋳型に鋳込んでそのま覧急冷凝固し、厚さ５ｍｍ　
、幅３０１、長さ１００ｍｍのインゴットを得、中間で
軟化焼鈍を施しつ一該インゴットを圧延し、厚さ０．５
■■の板を製造した０次にこの板から幅２２ｍｍのリボ
ンを形成し、このリボンを所定長さに切断して曲げ成形
し、第１図に示すような半円形の軸受部材１１を得た。

一方ＪＩＳ　５５５Ｇを素材として鍛造により、前出第
８図に示した形状のコンロッドを製造し、その大端部３
の孔３ａの内周面を機械加工により仕上げ、かつ粗面化
しておく、そして、その大端部本体４とキャップ体５の
内周面ニ、　４＄Ｃｕ−４，５％　Ａｌ１−０．２％Ｍ
ｍ−０，１駕Ｍｇ−残部Ｚｎ合金の粉末ろう材をフラッ
クスとともにポリビニールアルコールで混合して成るス
ラリーを約０．１５ｍｍの厚さに塗布し乾燥させ、該内
周面に塗１ＩＩ１２（第１図）を形成した。

次に、上記のようにして用意したコンロッドと一対の軸
受部材ｔｉ、ｔｔとを、第１〜３図に示す加熱装置にセ
ットした。この加熱装置は、支持台２１と、この支持台
２１上に設置されたセラミックスから成る中空のマンド
レル２２と、このマンドレル２２の外周面の左右対象位
置に突設された一対の仕切板２３．２３と、前記マンド
レル２２を間にして相互に進退動可能に配設された一対
のホルタ−２４，２４と、前記マンドレル２２内に配設
された高周波加熱コイル２５とを備えている。

なお高周波加熱コイル２５には高周波電源２Ｂが接続さ
れている。またマンドレル２２は大端部３の所定の孔径
より前記仕切板２３の厚さの分だけ長円となるように形
成されている。

か−る加熱装置に対し、先ずコンロッドの大端部本体４
およびキャップ体５を対応するホルダー２４．２４にそ
れぞれ保持させ、続いて一対の軸受部材１１．１１を仕
切板２３を介してマンドレル２２にだかせる。そしてこ
の状態を維持しつ＼前記一対のホルダー２４．２４を相
対的に前進させて、大端部本体４およびキャップ体５と
マンドレル２２とで軸受部材１１．１１を挾持する（第
３図）０次に高周波加熱コイル２５に高周波電源２６よ
り周波数３ＫＨｚ　、出力２０ｋｗで５秒間通電し、大
端部本体４およびキャップ体５の内周面を約４ＥｌＯ℃
まで加熱した。この加熱により塗膜１２は半溶融状態と
なり、軸受部材１１は該内周面にろう付される。この時
、ホルダー２４からの加圧力によりろう材の厚さは均一
となる。また仕切板２３によってろう材が外部へ流出す
ることがなくなる。その後、大端部本体４およびキャッ
プ体５の内周面の温度が約３５０℃になるまで自然冷却
し、さらに約１００℃になるまでエアにより強制冷却し
、以降、ホルダー２４を後退させ、大端部本体４および
キャップ体５を分離して、ろう付を完了させた。

実施例２ 重量比テア＄Ｐｂ−７＄５ｎ−０，４＄Ｚｎ−０，１＄
Ｆｅ−残部Ｃｕから成るＣｕベース合金を溶解後、銅鋳
型に鋳込んでそのま一急冷凝固し、厚さ５−層１幅３０
膜層。

長さ１００ｓ＋−のインゴットを得、中間で軟化焼鈍を
施しつ一該インゴットを圧延し、厚さ０．４ｍ讃の板を
製造した０次にこの板から暢２２■嘗のリボンを形成し
、このリボンを所定長さに切断して曲げ成形し、第６図
に示すような円形の軸受部材３１を得た。なおこの軸受
部材３１は、突合せ端部の間にわずかの隙３１ａを有し
ている。一方実施例１で用いたコンロッドの小端部２の
孔２ａの内周面を機械加工により仕上げかつ粗面化して
ｓｓ、　そｃｉｙ孔２ａ（Ｑ内周面に、４０ＺＡｇ−２
５＊Ｃｄ−１８１−残部Ｃｕ合金の粉末ろう材とフラッ
クスとをポリビニールアルコールをで混合して成るスラ
リーを約０．１−ｍの厚さに塗布し乾燥させ、第５図に
示すように該内周面に塗膜３２を形成した。そしてその
後、前記軸受部材３１をコンロッドの小端部２の孔２ａ
に嵌入１組付けした。

上記のように軸受部材３１を組付けたコンロッドを、第
４図と第５図に示す加熱装置にセットした。この加熱装
置は、上下動可能な支持台４１と、この支持台４１の上
方に配設された加圧装置４２と、該加圧装置４２に上下
動可能に支持された中空のマンドレル４３と、このマン
ドレル４３内に挿入された高周波加熱コイル４４と、該
高周波加熱コイル４４に接続された高周波電源４５とを
備えている。支持台４１にはコーン状の孔４１ａが設け
られ、一方マンドレル２２の下端部には前記孔４１ａに
嵌着可能なテーパ部４３ａが設けられている。

か−る加熱装置に対し、先ず小端部２の孔が支持台４１
の孔４１ａに一致するようにコンロッドを支持台４１上
に位置決め固定し、続いて支持台４１を所定距離だけ上
動させて高周波加熱コイル４４を小端部２の孔内に位置
決めする０次に高周波加熱コイル４４に高周波電源４５
より周波数１００ＫＨｚ　、出カフｋｗで通電し加熱を
開始する。そして加熱開始直後よりマンドレル４３を下
降させ、その先端部のテーバ部４３ａを支持台４１の孔
４１ａに嵌着させる。加熱は小端部２の内周面が約８５
０℃になるまで行う、この加熱により塗膜３２は半溶融
状態となり、軸受部材３１は該内周面にろう付され、こ
の時、ホルダー２４からの加圧力によりろう材の厚さは
均一となる。その後、小端部２の内周面の温度が約５５
０℃になるまで自然冷却し、さらに約１００℃になるま
でエアにより強制冷却し、以降、支持台４１を下降させ
、マンドレル４３を上昇させてロウ付を完了させた。

以下、上記実施例１と実施例２どの併用により得たコン
ロッドについての評価試験について説明する。

評価試験例１ 先ず、上記のようにして得たコンロッドの小端部２およ
び大端部３の孔を機械加工により仕上げ、各軸受部材（
軸受メタル）　１１．３１の厚さを、それぞれ０．１８
論層、０．１７ｍ思としてコンロッドを完成させた０次
にこのコンロッドをＶ型６％筒４サイクルエンジン（ボ
ア径７８鳳■、ストローク６９．５ｍ層、排気量１９９
２ｃｃ）に組付け１回転数５８００ｒｐ■、全負荷３０
０時間のベンチ試験に供し、各軸受メタルの摩耗、剥離
状態を観察した。この結果、前出第８図に示した一般の
軸受メタル組付型のコンロッドに比して全く損色は認め
られなかった。

評価試験例２ 本発明の方法によれば、軸受メタルを一体とした分、小
端部２と大端部３の外径を小さくできるので、上記実施
例記のようにして得たコンロッドの重量を、従来のメタ
ル組付型のコンロッド（第８図）の重量７６０８を６５
０８に減少させ、これを疲労試験に供した。疲労試験は
、小端部２と大端部３の孔に鋼製の軸を挿入し、油圧サ
ーボ試験機を用いて両輪間に交番荷重を加える方法によ
った。なお、比較のため、従来の軸受メタル組付型のコ
ンロッド（重量７８０ｇ）も同様の疲労試験に供した。

この結果、第７図に示すように、本発明品は従来品と同
等の耐疲労性を有することが明らかになった。またこ゛
の時の破壊は、全てコラム部（第８図に符号ｌで示す）
からの破壊で、小端部２、大端部３からの破壊は認めら
れなかった。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明にか−るコネクテ
ィングロッドの製造方法は、軸受性能に優れたＡｉＬ−
Ｐｂ−５ａ系合金またはＣｕ−Ｐｂ−５！Ｉ系合金を圧
延材を用いて大端部または小端部に直接保持させるよう
にしたので、成分変動や酸化を起こすことなく安定して
これを形成することができ、コネクティングロッドの耐
久、信頼性が著しく向上する効果が得られた。また圧延
材から一旦軸受部材を成形し、これをろう付を利用して
大端部または小端部に組付けるようにしたので、その組
付けは簡単となり、しかも高周波誘導加熱を利用するこ
とにより短時間でろう付を完了させることができ、生産
性の向上に大きく寄与する効果が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の第１実施例で用いた加熱装置
の構造およびその使用態様を示したもので、第１図と第
３図は平面図、第２図は第１図の■−■矢視線に沿う断
面図であり、第４図および第５図は本発明の第２実施例
で用いた加熱装置の構造およびその使用態様を示す断面
図、第６図は本発明の第２実施例で用いた軸受部材の斜
視図、第７図は本発明の方法で製造したコネクティング
ロッドの疲労試験結果を比較品と対比して示す相関図、
第８図は従来一般のコネクティングロッドの形状を示す
平面図である。 ２ａ、３ａ ＋１，３１ １２．３２ ２２．４３ ２５．４４ 小端部 大端部 孔 大端部本体 キャップ体 軸受部材 塗膜（ろう材） マンドレル 高周波加熱コイル 第１図 「１ 第２■ 第３図 （ほか２名） ◇

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ａｌ−Ｐｂ−Ｓｎ系合金またはＣｕ−Ｐｂ−Ｓｎ
   系合金の圧延材から成形した軸受部材を備え、該軸受部
   材の外周面とコネクティングロッドを構成する大端部ま
   たは小端部の孔内周面との何れか一方にろう材を積層し
   、その後前記大端部または小端部の孔に前記軸受部材を
   嵌合組付けし、しかる後に前記軸受部材内に高周波加熱
   コイルを挿入して、前記ろう材をろう付温度に誘導加熱
   することを特徴とするコネク ティングロッドの製造方法。