JPS5938026A - 内燃機関用コンロツドの成形方法および成形装置 - 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】 本発明は、内燃機関用コンロッドの成形方法および成形
装置に関し、詳しくはｍ維強化複合材でコン［１ツドを
製造りる際の予備ｌＩ維成形体を成形でる方法Ｊ３よび
装置に関りるものＣある。

従来、内燃機関用ロンロッドの機械的強曵を上げるべく
、該コン【］ツドをＦＲＭ、ＦＲＰ等の繊維強化複合材
で製造することが行われてＪｊす、その方法として、硬
化剤を塗布した知＃＠絹を金型のキャビティ内に充填し
て加圧成形ケる類１ｉ雑充填法、あるいは硬化剤を塗布
した長繊維を金型のキャビディ内に手詰めにより装入し
て加Ｕｊ成形Ｊる長繊維手詰め法等が知られＩいる。

しかし、これら従来の方法では、強化用繊維が一様に整
列されてａ３らず、イのため、機械的強ｔ口、特に」ン
ロッドに必要な引張り強度の増大が一１分に図り１！１
ないという嫌いがあっ／、＝、、Ｊ、た、’ＦＪ造１．
−手間がかかり、安価に提供てきイ「いという問題があ
り、特に１多者の長繊射１千１１′、めン人において顕
茗Ｃあった。

一方、一般に繊組強化複合（Δを）°ノ迄りる場合、強
化用繊維の整列方向が一様Ｃ良りｒな予備繊維成形体が
１９られる方法として、硬化剤を塗イ＋ｒ　シた民織肩
１を製品の形状に対応りる形状に配置されｌこ刀′イ゛
ドビン周りに機械的に巻きつ（Ｊ（予備繊維成形体を成
形ジるいわゆるフィラメン１〜ワｒンディング法がある
。

しかる１こ、このフィラメン１〜１ノインノ“Ｃンク２
人は、製品形状が凸形状のものに限定され、−１ンＩＮ
ツドの如き凹形状に適用りることは困ｔｔａとされてい
　ｌこ　。

そこ（゛、本発明は斯かる点に鑑み、１記のノイラメン
１−ワインデｆング法に金型成形法を１７１用りること
により、凹形状のコン［１ツドに対してもノイラメン］
・ワインディング法の適用を可能どしＣ１その１５法の
持つ強化用繊組の整列ノ）向の　補性ににり優れた引張
り強度等の機械的強曵を゛イｉする繊維強化複合材製１
ン１１ツドの予１４１１繊相成形１木を１！することを
目的どづるものである。

この目的を達成りるため、木光明ノ）法の（８成は、内
燃機関用」ンロツドの大径部Ｊ３よび小１￥部に相当す
る大径０ツドおＪ、び小径１１ツドと該両ｌ］ツドを結
ふ線ど交差りる方向に且つ両［ｌットに平行に配置され
た一対のガイドピンとで形成される凸四角形状の外周に
、硬化剤を塗布した長繊維を巻き付け、しかる後コンロ
ッド形状に成形する成′形釡型を構成りる分割型のうち
少なくども」記入径部および小径部の外側を成形する分
割型を各々大径および小径１」ラドに近接する方向に移
ｆＪ＋’ａ’ｕ、次いで上記ガイドピンを抜いたのち、
さらに別の分割型を合わせて一１ンロツド形状に加圧成
形Ｊるとともに上記硬化剤を硬化させることにより、繊
維強化複合材製コンロッドの予備ＩＩ　ｅｌｆ成形体を
成形４ることを特徴とづるらのである。そのことに□よ
り、強化用繊維の整列方向が一様な予備線キ（１成形体
を簡単に得るようにしたものである。

さらに、本発明は、上記線層強化複合材製」ンＥ１ツド
の予備繊組成形体を成形りるＩζめ（・」山川りる成形
装置の提供を目的とし、・での構成は、内燃機関用コン
ロッドの大径部および示径部に相当りる大径Ｌ１ツドお
Ｊ：び小ｔ￥ロッドと、該両「１′ｙドを結ぶ線と交差
Ｊる方向にｎつ両Ｏツドに平□行に配設され１こ）１ｍ
可能な一対のガイドピンと、−１−、ｎｌ！両ロッドと
両ガイドピンとで形成される凸四角形状の外周に硬化剤
を塗布した長繊維を巻きイ１ける進退可能なワインディ
ング装Ｙと、τ１ン１」ラド形状に成形する成形金型を
構成する各々対応゛りる方向に進退可能な上下、左右、
前後の分割型とからなり、上記上下分割型は左右分割型
に対し各々大径孔および小径孔の中心近傍で分割されて
いるとともに、上記分割型のうち少なくとも左右分割型
はフンロッドの幅に相当する厚さに設定され°Ｃいるこ
とを特徴とするもので、そのことにＪ、す、上記予備繊
維体を機械的に生産性良く成形で′きるようにしたもの
である。

ここで、上記長繊維に塗布する硬化剤としてはワックス
、酢酸ビニル、アクリル樹脂などが用いら□れ、また長
繊維に水を塗布しＣおき、加■：成形時に成形金型（各
分割型）を冷１Ｊｌ−Ｊることにより水で固化させるよ
うに・″することも可能である。

以下、本発明を図面に示づ実施例に基づいて１細に説明
する。

第１図および第２図は本発明方法に使用Ｊる内燃機関用
コン［１ツドの成形装置の実施例を示づ。

同図において、１および２は内燃機関用ｍｌンロツドの
大径部ａ３よび小径部に相当りる大径１」ラドおよび小
径ロッドであって、それぞれ前後方向く図で左右方向）
に平行に上下に配設されている。３゜３は糸張り用の一
対のガイドビンであって、１−記両ロツド１，２を結ぶ
ｍ＜上下線）と交差りる例えば直交方向く左右方向）に
且つ両ロッド１．２と平行に配設されており、該両ガイ
ドピン３．Ｊ３と両ロッド１．２とによって硬化剤を塗
布した艮繊柑ｆを巻きイ」（）るための凸四角形状を形
成りるにうにしている。また、４〜９は十記両ｉ」ラド
１゜２の外周囲に配設され、コニ１ン１１ツド形状を成
形りる成形金型を構成づる。Ｆ下、ノｉ］イ＋、前後の
分割望であ−）（、上型４は左右型６，７に灼しく　１
ンＩＩツド形状の小径孔の中心近傍で分割され、まＩこ
トハリ５は）［右型６，７に対しく一１ン目ツド形状の
大径孔の中心近傍Ｃ分割されている（第３図（ｂ　）参
照）。上記上型４の型面４ａは二１ンロツド形状の小径
部外周面に沿う略半円弧状面に形成され、下型５の型面
５ａはコンロッド形状の大径部外周面に沿う略半円弧状
面に形成され、また左も型６゜７の型面６ａ、７ａはコ
ンロッド形状の左右側面に沿う略凸曲面状に形成され、
さらに前後型８゜９の型面８ａ　、９ａはコン［１ツド
形状の前後面と同形状の平坦面に形成されている。まＩ
こ、上記左右型６．７の厚みはコンロッドの幅に相当づ
る厚さく第３図（Ｃ）で示す厚さｔ）に設定されている
。

そして、」：記両ガイドビン３，３の後端部には該両ガ
イドビン３，３を前後方向に進退動させる第１油圧シリ
ンダ１０が連結され、該第１油Ｌシリンダ１０と上記大
径、小径ロッド１，２とは各々後端部にＣ第１取イ］台
１１に取イーロノ支持されている。該第１取付台１１の
後端部には第１取イ１台１１（りなわち両ロッド１，２
）を前後方向に進退動させる第２油圧シリンダ１２が連
結され、該第２油圧シリンダ１２と上記後型９とト１各
々梼端部にて第２取付台１３に取ｆ＝ｉ　ＬＪ支持され
（いる１゜さらに、該第２取付台１３の後端部に番ま第
２取付台１３（ＩＪなわ’５１ｍ型９）を前後方向に進
退動させる第３油圧シリンダ１４が連結され、該第３油
圧シリンダ１４は第３取付台１５に取ｆ」け支持されて
いる。

また、上記前型８の後端部（型面８ａとは反対側の端部
）には前型８を前後方向に進）Ｒ動さゼる第４油圧シリ
ンタ１６が連結され、該第１油Ｌ１シリンダ１６は第４
取イ１台１７に取イ」（）支持され（おり、まＩご該第
４取付台１７は、）１右り向に配設され上記後型９と対
向する位置に開口部１８ａを’６する第５取（＝Ｊ台１
８にｈ−右方向にスライド自在に支持され、かつ第５油
圧シリンダ１９により上記間１」部１８ａに対向する作
業位置と３Ｉｇ避４：／　ＩＦ？どに左右方向進退動可
能に構成８れでいる。

さらに、上記、１型４の上端部には下型４をＬ下方向に
進退動させる第６油圧シリンダ２０が連結され、該第６
油圧シリンダ２０は第６取ｆ１台２１に取付【）支持さ
れＵ　Ｊ３す、また上記下型５のト端部には下型５を１
−下り向に進退！ＦＪＪさせる第７油１−１シリンダ２
２が連結され、該第７油圧シリンダ２２は第７取付台２
３に取付（）支持され（いる。また、上記左型６の左端
部には左型６を）ｌＬＩ７１ｉ向に進退動させる第８油
圧シリンダ２４が連結され、該第８油圧シリンダ２４は
第８取イζ１台２５に取付は支持されており、上記右型
７の右端部にはも型７を左右方向に進退動さＩる第９油
圧シリンダ２６が連結され、該第９油圧シリンダ２６は
第９取付台２７に取付は支持されている。さらに、これ
ら第６〜第９取付台２１．２３，２５．２７は、ベッド
２８上に立設された支持台２９に取（＝Ｊけ固定されて
いる。

一方、３０は上記第５取付台゛１８の開１１部１８ａに
対向して配設されたワインデＣング装同であって、その
装置本体３１はベッド２８．１に前後方向にスライド自
在に載置され、かつスライド用油圧シリンダ３２により
上記間１」部１８８に対向りる作業位置と退避位置とに
前後方向進退可能に構成されている。該装置本体３１の
前端部には１−字形状のアーム３３が設けられ、該アー
ム３３の各先端部には硬化剤を塗布した良識Ｉｆｆｆよ
りなるボビン３４．３４．３４．３４が支持されている
とともに、上記アーム３３の中央部には前方に延び前後
方向にスライド可能に支承された回転軸３５が連結され
、該回転軸３５はｔ−夕３Ｇに駆動連結されているとと
もに、該モータ３６には減３！機４Ｍ３７を介して、上
記回転軸３５の前後方向に往復動きける往復動用クラン
ク４＃１４Ｍ　３８が駆動連結されており、七−タ３６
の駆動により回転軸３５およびｊｐ　　ｌ＼３３を回転
さ′ｔｉながら前後方向に１１復動させ、それに伴つ（
アーム３３先端のボビン３４から日−ラ３９を介しで繰
出されＩこ良識柑［を、上記両［］ツラド、２と両ガー
〆ドピン３，３とで形成される凸四角形状の外周に准き
イー１りるＪ、うに構成され℃いる。

′次に、上記成形装置を用い゛（繊組強化複合＋４　”
１１］ンＵツドの予備繊輯体を成形・」るノＪ法１１Ｚ
　’−，）　ｕ％　Ｕ１３図を参照しながら説明りる。

先ず、ワインディング」−稈に先５′１つ（、第１へ・
第３油Ｊ’Ｅシリンダｉｏ、１２．’ｌ／Ｉの作動（こ
Ｊ、０大径、小径ロッド１．２、両ガイドビン３．３Ｊ
ｊよび後型９をそれぞれ前端位置にｎ「１進させておく
とともに、第４油圧シリンダ１Ｇの作動により前型８を
後端位置に後退させた状態で第５油圧シリンダ１９の作
動により第４取トｉ台１７と共に退避位置に後退させＣ
おき、また上下型４．５および左右型６．７も第６〜第
９油圧シリンダ２０．２２．２４．２６の作動ににり後
端位置に１殻）ｌさ廿ておき、一方、ワインディング−
装置こ３０をスライド用油圧シリンダ３２の作動により
第り取イ（１台１８の開］」部ｉｓａに対向覆る作業位
ｖＲｃ−前進さＵておく。

この状態で、モータ３６のＯＮ操作によりワインディン
グ装置３０を作動さＵること（こより、上記前端位置に
ある両ロッド１．２と両ガイドピン３．３とで形成され
る凸四角形状の外周に、硬化剤を塗布した長繊維ｆ−ｔ
−巻き付（〕ることが開始され（第１図に示す状態）、
この艮繊緒ｆの巻付けが所定厚に達Ｊると、モータ３６
のＯ［［操作によりワインディング装置３０の作動が停
止され、第３図（ａ　）に示づように両Ｌ１ツド１，２
と両ガイドピン３．３とからなる凸四角形状の外周に凸
形状の良識Ｎ巻付番ノ体Ｆが形成される。

ここにおいて、上記長Ｉｌｌ紺巻イζロノ体１−は凸四
角形状の外周に凸形状に巻きイ」けられたものである゛
のＣ１該長繊維巻付り体Ｆの形成はワインディング装置
３０により機械的に容易に行うことができる。また、ぞ
の際、形成される長繊維巻句亀ノ体［はそのｍ帷の整列
方向が一様であって、良好な良識緒巻イ・ロノ体Ｆが得
られる。

次いて・、−Ｖ記の如くワインディング」、稈の終了に
伴い１配ワインディング装置３０を３Ｍ４避位防に後退
させたのち、人好、小仔【、１ツド１，２を中間位−に
後退させるとともに後型９を一旦後端位訪に後退さ１１
続い（前型８を第４取付台１７とＪ（に第５取（４台１
８の聞［」部゛１８ａに対向りる作業位置に前進移動さ
けて、次のプレス成形１−程に備える。

イして、プレス成形：１稈におい（、先ヂ、上下型４，
５を小径［１ツド２および大径０ツド１に載接させる前
端位置に前進移動させ°（上記長＃Ｂ報巻付は休Ｆの上
下を加圧する。その後、」−２両ガイドピン３．３を後
端位置に後３色させて良識維巻０け体Ｅから抜き、この
状態で更に左右Ｑ’６．７を前端位置に前進させ、続い
て後型９を中間位置ＩＪ、前型８を前端位置にそれぞれ
前進さＩ！（、第３図（・ｂ）および（Ｃ）に示づ如く
各分古’ＩＩ　Ｉｓ！　４−９を型合′ｔ！することに
より、」ニ記艮繊輯巻＋ｊけ休Ｆがフン［１ツド形状に
加圧成形されるとどもに長繊維ｆに塗布された硬化剤が
硬化して、ニーｉン［」ラド形状の予備繊維成形体Ｆ′
が成形される。

ここにおいて、」−配子ｍ　ｓｉ　ｓｔｔ成形体］＝′
は、長繊維巻付は休Ｆの大径部および小径部の外側を上
下型４．５で加圧したのら、両ガイドビン３．３を扱い
【各分割型４〜９で加圧成形されるので、良識１巻付番
ノ休Ｆの持つ良好な繊維の整列性を保持したまま簡易に
凹形状のコンロッド形状に成形でさ、Ｊ、って引張り強
麿等の機械的強１（の優れた予備繊維成形体Ｅ′が得ら
れる。

しかる後、上記前型８を中間位置に後）ｌさせるととも
に後型９を前端位置に前進させ（、上記予備繊維成形体
Ｆ′を前方に移動させたσ２ち、上下型４．５および方
−６型６，７を（れぞれ後端ＩＱ同に後退さけるどとも
に大径、小径〔１ツド１，２を後端位買に後退さけて予
備繊維成形体［二′から抜き、続いて前型ε３を更に後
端イΩ閘に後退さＵたのち該前型８を第／Ｉ　ＩＦ！Ｖ
　（−１台１６と〕（に退避位附に後退させで、上記予
備繊維成形体１：′４取出づ。その後、両１−１ツド１
．２およびガイドピン３，３を前端位置に前進さけると
ともに１ツインデイング装置３０を作業位買に前進さｕ
ｒ：次のワインデーＣフグ１稈に備え、以後同様の作動
が繰返される。

このようにして１ｑられた予ｔ＃ｆｉ繊Ｉｌｌ成形体Ｆ
′は擾れた機械的強度を有づるの（゛、該予Ｉｎ織緒成
形（Ａ　Ｆ　’　を金属又は合成樹脂（・′鋳ぐるむこ
とにＪ、す。

一層機械的強麿の優れた繊維強化複合材製１ン１１ッド
が冑られることになる。

尚、上記実施例（゛は、プレス成形工程の手順とし−（
、上下型４．５の前進→ガイドビン３３．３の抜き→左
右型６，７の前進→前後型８．９の前進という手順で行
ったが、前後型Ｆ３，９の前進１１下型４．５の前進→
ガイドビン３，３の抜さ一→六右型６．７の前進という
手順で打つ（もよく、同様の作用効果を秦りることがｅ
きる。尚、この場合には、上下型４，５の厚さをノ「右
型６．７と同様にフンロッドの幅に相当りる厚みに設定
りる必要がある。要は、ガイドピン３．３を抜く前に少
なくとも上下型４．５を前進さＵて艮繊緒巻（＝Ｊ　４
ノ体Ｆ二の大径部および小径部の外側を加圧りるにうに
づれば良好な予備繊維成形体Ｆ′が１９られる。

以上説明したように、本発明の内燃機関用」ン［ｌラド
の成形方法によれば、強化用繊組の整列方向が一様かつ
良好で引張り強度等の機械的弾痕の優れＩこ繊組強化複
合材製コン目ツドの予６ｔｌｉ繊維成形体を簡易にかつ
確実に成形でき、Ｊ、−）（実用に供し得る繊維強化視
合材製コンロッドの容甥実施化を図ることができるもの
ｒある。

さらに、本発明の内燃機関用」ンロツドの成形装置によ
れば、上記機械的強度の優れたＴ備楳軒を成形体の成形
を機械的にかつ自動的に容’Ｍ　’ａｉ−ｉうことがで
き、上記成形方法の容易実用化に寄与−（・きるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

図面（よ本発明の実施例を示し、第１図は本発明方法に
使用づる成形′ＪＡｉｄの全体概略！２Ｉ視図、第２図
はワインディング装置を退避させた状ｍ１（の第１図の
要部拡大斜視図、第３図（ａ）−（ｃ）は成形方法の工
程４説明Ｊるもので、第３図（ａ　）はワインディング
」二押を示り１１゛面図、第３図（１））および（Ｃ）
はそれぞれプレス成形工程を示す中央縦断１面図おＪ：
び中央縦断側面図Ｃある、。 １・・・大１￥Ｄツ゛ド、２・・・小径［−１ツド、３
・・・ガイドピン、４・・・上型、５・・・下型、６・
・・）冒型、７・・・ず１型。 ８・・・前型、９・・・後型、３０・・・ワインディン
グ装置、ｆ・・・硬化剤を塗イｌｉ　Ｌ　Ｉｃ艮繊線層
１−′・・・子備繊絹成形体。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関用コンロッドの大径部および小径部に相
   当する大径ロッドおよび小径ロッドと該両ロッドを結ぶ
   線と交差する方向に且つ両ロッドに平行に配館された一
   対のガイドビンとで形成される凸四角形状の外周に、硬
   化剤を塗イ１１シた長繊維を巻き付け、しかる後コンロ
   ッド形状に成形Ｊる成形金型を構成する分割型のうち少
   なくとも上記大径部および小径部の外側を成形りる分割
   型を各々大径ａ３よび小径」１ツドに近接する方向に移
   動さ１１次いぐ上記ガイドビンを抜いたのち、さらに別
   の分割型を合わυ’（］ン０ツド形状に加圧成形すると
   ともに１−記硬化剤を硬化させることにより、繊維強化
   複合材製コンロッドの予備繊維成形体を成形づることを
   特徴とりる内燃機関用コンロッドの成形り法。
2. （２）　　内燃機関用コン０ツドの大径部おＪ：び小径
   部に相当する大径０ツドおよび小径Ｌ１ツドと、該両０
   ツドを結ぶ線と交差する方向に且つ両ロッドに平行に配
   設された進退可能な一対のガイドビンと、上記両ロッド
   と両ガイドピンとで形成される凸四角形状の外周に硬化
   剤を塗布した長繊維を巻き付ける進退可能なワインディ
   ング装置と、コンロッド形状に成形づる成形金型を構成
   する各々対応する方向に進退可能な上下、左右、前後の
   分割型とからなり、上記上下分割型は左右分割型に対し
   各々大径孔Ｊ３よび小径孔の中心近傍で分割されている
   とともに、上記分割型のうち少なくとも左右分割型は：
   １ン０ツドの幅に相当する厚さに設定されていることを
   特徴とづるＩｌ帷強化複合材製コンロッドの予備繊維成
   形体を成形するための内燃機関用コンロッドの成形装置
   。