JPH0641604B2 - コンロッドの製造方法 - Google Patents

コンロッドの製造方法

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JPH0641604B2
JPH0641604B2 JP28093888A JP28093888A JPH0641604B2 JP H0641604 B2 JPH0641604 B2 JP H0641604B2 JP 28093888 A JP28093888 A JP 28093888A JP 28093888 A JP28093888 A JP 28093888A JP H0641604 B2 JPH0641604 B2 JP H0641604B2
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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、特にコラム
部が断面H型のコンロッドの製造方法に関するものであ
る。
従来の技術 コ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62−288713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の軸線A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I型を呈している。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I
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
ジンの振動および騒音の低減、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コ字形の凹部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4b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。
発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を機械切削によ
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図に示すようにサンドカッター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の両端の大端部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4
a側連続部の曲率半径Rと小端部4b側連続部の曲率
半径Rとは、共にサイドカッター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6a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と回動軸の半径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,R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R,R>h+r となり、曲線半径R,R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、上記のように曲線半径R,R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の軽量化を図るため、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6
a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面で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、切削等の機械加工が不要とな
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、断面コ字形の凹部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11
b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1
3,13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
のコンロッド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ことのできる範囲で、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-0.77Mn-0.97Cr-0.23Mo)に、0.6重量%のグラ
ファイトおよび0.5重量%のMnS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の軸線A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分割してあ
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2分割した一対の分割体1
4,15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た大端部14a,15
a(第1図において右端)と、その逆端である小端部1
4b,15bと、これらの中間のコラム部14c,15
cとから成る。また、一方の分割体14のコラム部14
cの両側には、それぞれ断面L字形のL溝14d(一方
は図示せず)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L字形のL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14
e,15eを互いに衝合した際に、対向する前記L溝1
4dとL溝15dとがコ字形の凹部13の形状を成すよ
うになっている。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、予熱して潤滑剤を
分解蒸発させた後、露点−30℃以下のN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-40Ni-15Mn-2Si-1B)と15%のFe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1
130℃で両分割体14,15のロウ付けを行なった。
そして、ロウ付け後、850℃の雰囲気中に30分間
と、400℃の雰囲気中に60分間の調質を行ない、さ
らにショットピーニング処理(アークハイト0.2〜0.3m
m,カバレージ100%以上)を行なって、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L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=21Kg
/mm2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。
発明の効果 以上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、一体化して製造するので、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ンロッドの一部断面斜
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VII−VII線断面図である。 11…焼結コンロッド、11a…大端部、11b…小端
部、11c…コラム部、12…クランクシャフト孔、1
3…凹部、14,15…分割体、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. 【請求項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。
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US8205332B2 (en) * 2008-12-08 2012-06-26 Mahle International Gmbh Method of forming a connecting rod from two dissimiliar materials by providing material blanks of dissimiliar material, joining the material blanks and subsequently forming the connecting rod
CN101823263B (zh) * 2009-03-07 2013-02-13 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 机器人的臂部件及其制造方法以及具有该臂部件的机器人

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