JPS5894622A - 内燃機関用コンロツドの製造方法 - Google Patents
内燃機関用コンロツドの製造方法Info
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- JPS5894622A JPS5894622A JP56194134A JP19413481A JPS5894622A JP S5894622 A JPS5894622 A JP S5894622A JP 56194134 A JP56194134 A JP 56194134A JP 19413481 A JP19413481 A JP 19413481A JP S5894622 A JPS5894622 A JP S5894622A
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- casting
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C7/00—Connecting-rods or like links pivoted at both ends; Construction of connecting-rod heads
- F16C7/02—Constructions of connecting-rods with constant length
- F16C7/023—Constructions of connecting-rods with constant length for piston engines, pumps or the like
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
- B22D18/02—Pressure casting making use of mechanical pressure devices, e.g. cast-forging
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
- B22D19/14—Casting in, on, or around objects which form part of the product the objects being filamentary or particulate in form
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は内燃機関用コンロッド、特に桿部長手方向中心
を一方無機繊維束により集中的に繊維強化したコンロッ
ドの製造方法に関する。
を一方無機繊維束により集中的に繊維強化したコンロッ
ドの製造方法に関する。
従来、この種コンロッドは、第３．第４図に示すように
、小端部Ｓと大端部Ｂと、両者Ｓ、Ｂを連結する枠部Ｒ
とよりなり、その枠部Ｒは一方無機繊維束ｆに幹合金マ
トリックスｍを充填、複合させた繊維強化層Ｆと、その
繊維強化層Ｆの外周に形成された軽合金マトリックス単
体層Ｍとを有する。その軽合伊トリックス単体啼Ｍは繊
維強化層Ｆを挟んで小端孔中心線方向に位置する一対の
四角形部分Ｍ１ 、Ｍｌと、それらＭ、、Ｍ１間に位置
する弧状膨出部分Ｍ２ 、Ｍ２とよりなる横断面形状を
有し、画部分Ｍ、、Ｍ２間に段付ができるため、そこに
応力集中を生じて形状係数も比較的大きくなる。
、小端部Ｓと大端部Ｂと、両者Ｓ、Ｂを連結する枠部Ｒ
とよりなり、その枠部Ｒは一方無機繊維束ｆに幹合金マ
トリックスｍを充填、複合させた繊維強化層Ｆと、その
繊維強化層Ｆの外周に形成された軽合金マトリックス単
体層Ｍとを有する。その軽合伊トリックス単体啼Ｍは繊
維強化層Ｆを挟んで小端孔中心線方向に位置する一対の
四角形部分Ｍ１ 、Ｍｌと、それらＭ、、Ｍ１間に位置
する弧状膨出部分Ｍ２ 、Ｍ２とよりなる横断面形状を
有し、画部分Ｍ、、Ｍ２間に段付ができるため、そこに
応力集中を生じて形状係数も比較的大きくなる。
前記単体層Ｍは高圧凝固鋳造法により形成されているの
で、その強度は一般の鋳造品に比べて高くはなるが、前
記枠部について疲労試験を行ったところ、前記単体層Ｍ
に疲労起点が存在し易く、発生した疲労は形状係数が比
較的大きいことに起゛因して促進され、繊維強化層Ｆを
囲むように前記単体層ＡＩ全全域亘って伝播し、それを
早期に破壊するという問題があり、また前記単体層ＡＩ
ＶＣ鋳造欠陥があると、その疲労強度にばらつきを生じ
、その結果前記単体層Ｍの寿命が一定しないという不具
合もあることが判明した。
で、その強度は一般の鋳造品に比べて高くはなるが、前
記枠部について疲労試験を行ったところ、前記単体層Ｍ
に疲労起点が存在し易く、発生した疲労は形状係数が比
較的大きいことに起゛因して促進され、繊維強化層Ｆを
囲むように前記単体層ＡＩ全全域亘って伝播し、それを
早期に破壊するという問題があり、また前記単体層ＡＩ
ＶＣ鋳造欠陥があると、その疲労強度にばらつきを生じ
、その結果前記単体層Ｍの寿命が一定しないという不具
合もあることが判明した。
本発明は上記に鑑み、軽合金マ） ＩＪソクス単体層の
疲労起点の発生および鋳造欠陥に起因する寿命の不安定
さを極力抑制して、信頼性の優れた枠部を４・つ前記コ
ンロッドを提供することを目的とし、長手方向中ノｂに
、一方向無機繊維束に軽合金マトリックスな充填、複合
させてなる繊維強化層を、またそれの外周に、十分な旋
削加工代をもつ軽合金マド１，１ツクス単体層を有する
枠部を備えたコンロッド素材を高圧凝固鋳造法により鋳
造し、次いで軽合金マ） ＩＪソックス体層に旋削加工
を施して枠部を所定形状に仕上げることを特徴とする。
疲労起点の発生および鋳造欠陥に起因する寿命の不安定
さを極力抑制して、信頼性の優れた枠部を４・つ前記コ
ンロッドを提供することを目的とし、長手方向中ノｂに
、一方向無機繊維束に軽合金マトリックスな充填、複合
させてなる繊維強化層を、またそれの外周に、十分な旋
削加工代をもつ軽合金マド１，１ツクス単体層を有する
枠部を備えたコンロッド素材を高圧凝固鋳造法により鋳
造し、次いで軽合金マ） ＩＪソックス体層に旋削加工
を施して枠部を所定形状に仕上げることを特徴とする。
上記のように繊維強化層の外周に十分な旋削加工代をも
つ軽合金マ） ＩＪラックス体層を形成すると、一方向
無機繊維束と金型の枠部形成用キャビティとの間にマト
リックスとなる溶湯なスムーズに流動させるに足る間隙
が形成され、これにより 。
つ軽合金マ） ＩＪラックス体層を形成すると、一方向
無機繊維束と金型の枠部形成用キャビティとの間にマト
リックスとなる溶湯なスムーズに流動させるに足る間隙
が形成され、これにより 。
湯回り性を良好にして前記単体層における湯境の発生を
防止し、また高圧凝固鋳造法によろ溶湯の加圧充填時、
それを一方向無機繊維束に十分に充填させろことができ
るっ 前記高圧凝固Ｗｆ造法とは、鋳造内に注入した溶湯に５
００〜２，０００ｋｇ／ｃ７ｆｔの静水的高圧力を加え
、その高圧下で上記浴湯な凝固させる特殊鋳造法である
。
防止し、また高圧凝固鋳造法によろ溶湯の加圧充填時、
それを一方向無機繊維束に十分に充填させろことができ
るっ 前記高圧凝固Ｗｆ造法とは、鋳造内に注入した溶湯に５
００〜２，０００ｋｇ／ｃ７ｆｔの静水的高圧力を加え
、その高圧下で上記浴湯な凝固させる特殊鋳造法である
。
軽合金マトリックス単体層の旋削加工は、その厚さの一
部または全部について行われ、これにより疲労起点とな
る部分および鋳造欠陥部分を減少または除去することが
できる。この場合疲労起点の発生防止の観点からは、前
記単体層全部を旋削除去して繊維強化層を外部に露出す
るのが望ましいが、旋削加工性が悪いばかりでなく、そ
の加工時繊維の切断および界面剥離を生じ、強度を低下
させることにもなるので、一般的には前記単体層を一部
残し得るように旋削加工する。また前記単体層を旋削加
工することにより桿部横断面形状を円形または楕円形に
容易に形成することができ、これにより前記単体層の形
状係数を小さくすると共に疲労ｉ恨界を向上させること
ができる。
部または全部について行われ、これにより疲労起点とな
る部分および鋳造欠陥部分を減少または除去することが
できる。この場合疲労起点の発生防止の観点からは、前
記単体層全部を旋削除去して繊維強化層を外部に露出す
るのが望ましいが、旋削加工性が悪いばかりでなく、そ
の加工時繊維の切断および界面剥離を生じ、強度を低下
させることにもなるので、一般的には前記単体層を一部
残し得るように旋削加工する。また前記単体層を旋削加
工することにより桿部横断面形状を円形または楕円形に
容易に形成することができ、これにより前記単体層の形
状係数を小さくすると共に疲労ｉ恨界を向上させること
ができる。
以下、本発明の一実施例について説明する。
〈実施例〉
５−
（１）本発明コンロッド（第１．第２図）の製造６５．
０００本の直径２５μのステンレス繊維（ＪＩＳ Ｓ
ＵＳ ３３ ）を横断面円形をなす耐熱管内に挿入し
て、７００Ｃ，１０分間僻放し、ステンレス繊維相互間
を部分的に拡散結合することによりカサ密度２．６２
ｇ ／ｃｃ、直径１１閣、長さ１２８晒の一方向無機繊
維束ｆを成形した。
０００本の直径２５μのステンレス繊維（ＪＩＳ Ｓ
ＵＳ ３３ ）を横断面円形をなす耐熱管内に挿入し
て、７００Ｃ，１０分間僻放し、ステンレス繊維相互間
を部分的に拡散結合することによりカサ密度２．６２
ｇ ／ｃｃ、直径１１閣、長さ１２８晒の一方向無機繊
維束ｆを成形した。
次いで、コンロッド鋳造用金型の小端部および大端部形
成用キャピテイにそれぞれ小端孔および大端孔形成用金
属製中子を設置し、それら中子の四部にそれぞれ一方向
無機繊維束ｆの両端部を嵌めて、それを両中子間に架設
した。
成用キャピテイにそれぞれ小端孔および大端孔形成用金
属製中子を設置し、それら中子の四部にそれぞれ一方向
無機繊維束ｆの両端部を嵌めて、それを両中子間に架設
した。
次いでマトリックスｍとしてアルミニウム合金（ＪＩＳ
ＡＣ４Ｄ）を用いて高圧凝固鋳造法により前記合金
溶湯を一方向無機繊維束ｆに充填複合させると同時にコ
ンロッド全体を鋳造し、コンロッド木材を得た。
ＡＣ４Ｄ）を用いて高圧凝固鋳造法により前記合金
溶湯を一方向無機繊維束ｆに充填複合させると同時にコ
ンロッド全体を鋳造し、コンロッド木材を得た。
６−
次いで前記素材の桿部相当部分な旋削加工し、円形横断
面を有する枠部Ｒを備えたコンロッドを得た。このコン
ロッドの枠部Ｒは、その長手方向中心に円形紳絹強化層
Ｉ？を、またその外周に環状マ） ＩＪックス単体層Ａ
Ｉを備えているものである。
面を有する枠部Ｒを備えたコンロッドを得た。このコン
ロッドの枠部Ｒは、その長手方向中心に円形紳絹強化層
Ｉ？を、またその外周に環状マ） ＩＪックス単体層Ａ
Ｉを備えているものである。
前記素材および完成品であるコンロッドの桿部最小断面
積部分における直径、断面積等は表■の通りである。
積部分における直径、断面積等は表■の通りである。
表■
□素 材 完成品・
１ １ １
（２）従来例コンロッド（第３．第４図）の製造６５．
０００本の直径２５μのステンレスｐ）維（ＪＩＳ
ＳＵＳ ３３） を横断面円形をなす耐熱管内に挿
入して、７００ｔＺ’、１０分間焼成し、ステンレス繊
維相互間を部分的に拡散結合することによりカサ密度３
．５ 、ｑ ／ ｃｃ、直径９．５酬、長さ１２８祁の
一方向無機体維束ｆを成形した。
０００本の直径２５μのステンレスｐ）維（ＪＩＳ
ＳＵＳ ３３） を横断面円形をなす耐熱管内に挿
入して、７００ｔＺ’、１０分間焼成し、ステンレス繊
維相互間を部分的に拡散結合することによりカサ密度３
．５ 、ｑ ／ ｃｃ、直径９．５酬、長さ１２８祁の
一方向無機体維束ｆを成形した。
次いで、コンロッド鋳造用金型の小端部および大端部形
成用キャビティにそれぞれ小端孔および大端孔形成用金
属製中子を設置し、それら中子の四部にそれぞれ一方向
無機カ維束ｆの両端部を嵌めて、それを両中子間に架設
した。
成用キャビティにそれぞれ小端孔および大端孔形成用金
属製中子を設置し、それら中子の四部にそれぞれ一方向
無機カ維束ｆの両端部を嵌めて、それを両中子間に架設
した。
次いでマトリックスｍとしてアルミニウム合金（、ｔｔ
ｓ 、（（？４Ｄ）を用いて高圧凝固鋳造法により前
記合金浴湯を一方向無機繊維束ｆに充填複合させると同
時にコンロッド全体を鋳造し、コンロッド素材を得た。
ｓ 、（（？４Ｄ）を用いて高圧凝固鋳造法により前
記合金浴湯を一方向無機繊維束ｆに充填複合させると同
時にコンロッド全体を鋳造し、コンロッド素材を得た。
次いで前記累月の小端孔中心線方向両端面を切削加工し
、前記従来例で述べた横断面を有する枠部Ｒを備えたコ
ンロッドを得た。
、前記従来例で述べた横断面を有する枠部Ｒを備えたコ
ンロッドを得た。
前記素材および完５ｙ品であるコンロッドの最小断面積
部分におけろ長さ、断面積等は表Ｈの通りである。
部分におけろ長さ、断面積等は表Ｈの通りである。
表■
前記光１ 、 Ｉ’ｌより明らかなように、本発明にお
いては金型キャビティと一方向無機繊維束ｆ間の ９− 間隙が従来例に比べて広く、したがってマトリックスｍ
の湯回り性が良好で前記単体層Ｍにおける湯境の発生を
防止し、またマ） ＩＪツクスｍの十分な充填、複合効
果を得ることができる。
いては金型キャビティと一方向無機繊維束ｆ間の ９− 間隙が従来例に比べて広く、したがってマトリックスｍ
の湯回り性が良好で前記単体層Ｍにおける湯境の発生を
防止し、またマ） ＩＪツクスｍの十分な充填、複合効
果を得ることができる。
本発明コンロッド桿部と従来例のものの形状係数、室温
における平均疲労強度および室温における標準偏差は表
１１１の通りである。
における平均疲労強度および室温における標準偏差は表
１１１の通りである。
表ＩＩＩ
上記表１１１から明らかなように、本発明において形状
係数が「１」、即ち桿部横断面が円形であるから応力集
中部分がなく、したがって平均疲労強度および標準偏差
が大幅に向上し、信頼性の優れ１０− た枠部をもつコンロッドを得ることができる。
係数が「１」、即ち桿部横断面が円形であるから応力集
中部分がなく、したがって平均疲労強度および標準偏差
が大幅に向上し、信頼性の優れ１０− た枠部をもつコンロッドを得ることができる。
以上のように本発明によれば、枠部長手方向中心を一方
向無機繊維束により集中的に伊射ト強化した内燃機関用
コンロッドを製造するに当り、長手方向中心に一方向無
機繊維束に軽合金マ） ＩＪラックス充填、複合させて
なる締、維強化層を、またそれの外周に十分な旋削加工
代をもつ軽合金マ） ＩＪラックス体層を有する枠部を
備えたコンロッド素材を高圧凝固鋳造法により鋳造し、
次いで軽合金マトリックス単体層に旋削加工を施して枠
部を所定形状に仕上げるので、鋳造時一方向無機ゆ維束
の周囲に溶湯をスムーズに流動させるに足る間隙が形成
され、これにより湯回り性を良好にして軽合金マ） Ｉ
Ｊラックス体層の湯境の発生を防止し、またマトリック
スの一方向無機繊維束への充填を良好に行うことができ
る。また、曖合金マトリックス単体層の旋削により、疲
労起点となる部分および柄端欠陥部分を減少または除去
することができるので、前記単体層の疲労起点の発生お
よび鋳造欠陥に起因する寿命の不安定さを極力抑制して
信頼性の優れた枠部をもつコンロッドを提供し得るもの
である。
向無機繊維束により集中的に伊射ト強化した内燃機関用
コンロッドを製造するに当り、長手方向中心に一方向無
機繊維束に軽合金マ） ＩＪラックス充填、複合させて
なる締、維強化層を、またそれの外周に十分な旋削加工
代をもつ軽合金マ） ＩＪラックス体層を有する枠部を
備えたコンロッド素材を高圧凝固鋳造法により鋳造し、
次いで軽合金マトリックス単体層に旋削加工を施して枠
部を所定形状に仕上げるので、鋳造時一方向無機ゆ維束
の周囲に溶湯をスムーズに流動させるに足る間隙が形成
され、これにより湯回り性を良好にして軽合金マ） Ｉ
Ｊラックス体層の湯境の発生を防止し、またマトリック
スの一方向無機繊維束への充填を良好に行うことができ
る。また、曖合金マトリックス単体層の旋削により、疲
労起点となる部分および柄端欠陥部分を減少または除去
することができるので、前記単体層の疲労起点の発生お
よび鋳造欠陥に起因する寿命の不安定さを極力抑制して
信頼性の優れた枠部をもつコンロッドを提供し得るもの
である。
第１．第２図は本発明により得られたコンロッドを示す
もので、第１図は斜視図、第２図は第１図ＩＩ −Ｉｆ
線断面図、第３．第４図は従来法により得られたコンロ
ッドを示すもので、第３図は斜視図、第４図は第３図ｒ
ｖ−ｉｖ線断面図である。 ｆ・・・一方向無機繊維束、ｍ・・・マトリックス、Ｆ
・・・繊維強化層、Ｍ・・・軽合金マ） ＩＪ ツクス
単体層、Ｒ・・・枠部 第１図 第２図 第３図
もので、第１図は斜視図、第２図は第１図ＩＩ −Ｉｆ
線断面図、第３．第４図は従来法により得られたコンロ
ッドを示すもので、第３図は斜視図、第４図は第３図ｒ
ｖ−ｉｖ線断面図である。 ｆ・・・一方向無機繊維束、ｍ・・・マトリックス、Ｆ
・・・繊維強化層、Ｍ・・・軽合金マ） ＩＪ ツクス
単体層、Ｒ・・・枠部 第１図 第２図 第３図
Claims (1)
- 桿部長手方向中心を一方向無機繊維束により集中的に繊
維強化した内燃機関用コンロッドをＸｙ！・造するに当
り、長手方向中心に、前記一方向無Ｎｍ維束に軽合金マ
トリックスを充填、複合させてなる繊維強化層を、また
それの外周に、十分な旋削加工代をもつ前記軽合金マト
リックス単体層を有する枠部を備えたコンロッド素材を
高圧凝固鋳造法により鋳造し、次いで前記軽合金マ）
ＩＪソックス体層に旋削加工な側して前記枠部を所定形
状に仕上げることを特徴とする、内燃機関用コンロッド
の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56194134A JPS5894622A (ja) | 1981-12-02 | 1981-12-02 | 内燃機関用コンロツドの製造方法 |
| US06/446,360 US4566519A (en) | 1981-12-02 | 1982-12-02 | Method of making a connecting rod |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56194134A JPS5894622A (ja) | 1981-12-02 | 1981-12-02 | 内燃機関用コンロツドの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5894622A true JPS5894622A (ja) | 1983-06-04 |
| JPS6122168B2 JPS6122168B2 (ja) | 1986-05-30 |
Family
ID=16319468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56194134A Granted JPS5894622A (ja) | 1981-12-02 | 1981-12-02 | 内燃機関用コンロツドの製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4566519A (ja) |
| JP (1) | JPS5894622A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60114315U (ja) * | 1984-01-12 | 1985-08-02 | 本田技研工業株式会社 | 繊維強化軽合金製コンロツド |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5199481A (en) * | 1988-10-17 | 1993-04-06 | Chrysler Corp | Method of producing reinforced composite materials |
| US5172746A (en) * | 1988-10-17 | 1992-12-22 | Corwin John M | Method of producing reinforced composite materials |
| US4932099A (en) * | 1988-10-17 | 1990-06-12 | Chrysler Corporation | Method of producing reinforced composite materials |
| EP0605915B1 (en) * | 1993-01-08 | 1998-07-08 | General Motors Corporation | Method of casting a fail-safe composite-cast metal structure and the metal structure |
| US5511603A (en) * | 1993-03-26 | 1996-04-30 | Chesapeake Composites Corporation | Machinable metal-matrix composite and liquid metal infiltration process for making same |
| US9950362B2 (en) | 2009-10-19 | 2018-04-24 | MHI Health Devices, LLC. | Clean green energy electric protectors for materials |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4318438A (en) * | 1977-09-27 | 1982-03-09 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Method for casting a fiber-reinforced composite article |
| JPS5475405A (en) * | 1977-11-29 | 1979-06-16 | Honda Motor Co Ltd | Production of one directional fiber reinforced composite material |
| JPS5630070A (en) * | 1979-08-17 | 1981-03-26 | Honda Motor Co Ltd | Manufacture of fiber-reinforced composite material |
-
1981
- 1981-12-02 JP JP56194134A patent/JPS5894622A/ja active Granted
-
1982
- 1982-12-02 US US06/446,360 patent/US4566519A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60114315U (ja) * | 1984-01-12 | 1985-08-02 | 本田技研工業株式会社 | 繊維強化軽合金製コンロツド |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6122168B2 (ja) | 1986-05-30 |
| US4566519A (en) | 1986-01-28 |
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