JPS5947514A - 軽合金製繊維強化コンロツド - Google Patents
軽合金製繊維強化コンロツドInfo
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- JPS5947514A JPS5947514A JP15647082A JP15647082A JPS5947514A JP S5947514 A JPS5947514 A JP S5947514A JP 15647082 A JP15647082 A JP 15647082A JP 15647082 A JP15647082 A JP 15647082A JP S5947514 A JPS5947514 A JP S5947514A
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- JP
- Japan
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- fiber
- connecting rod
- ratio
- sectional area
- cross
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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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
- F16C7/026—Constructions of connecting-rods with constant length made of fibre reinforced resin
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (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】
本発明は内燃機関に用いられる軽合金製繊維強化コンロ
ッドに関する。
ッドに関する。
本発明者等は、先にこの種コンロッドとして。
高圧凝固鋳造法により鋳造され、枠部をそれの軸線方向
に配設された任意かさ密度を有する一方向繊維成形体に
より集中複合強化したものを提案した。このコンロッド
は、軽合金を用いて軽量化を図る場合に、最も問題とな
る枠部の座屈強度および疲労強度の不足を繊維集中複合
部により補って高い信頼性を具備するものである。
に配設された任意かさ密度を有する一方向繊維成形体に
より集中複合強化したものを提案した。このコンロッド
は、軽合金を用いて軽量化を図る場合に、最も問題とな
る枠部の座屈強度および疲労強度の不足を繊維集中複合
部により補って高い信頼性を具備するものである。
本発明は前記コンロッドについて、さらに機能追求を続
けた結果として理論疲労強度と同−若しくはそれに極め
て近似した疲労強度を有する前記コンロッドを提供する
ことを目的とし、高圧凝固鋳造法により鋳造され、枠部
をそれの軸線方向に配設された一方向繊維成形体により
集中複合強化した軽合金製繊維強化コンロッドにおし・
て、繊糸［（集中複合部の横断面積Ａｃに対する前記一
方向繊維成形体の横断面積Ａｆの割合Ａ ｆ ／ Ａ
ｃを２５〜６５％に設定し、前記枠部の全横断面積Ａに
対する前記繊維集中複合部の横断面積Ａｃの割合Ａ ｃ
／ Ａを、前記割合Ａｆ／ＡＣが２５％のとき８８〜
３２％に、また前記割合Ａ ｆ ／ Ａ ｃが６５・係
のとき３４〜１２飴にそれぞれ設定し、前記枠部の全断
面積Ａに対する前記一方向繊維成形体の横断面ＭＡｆの
割合Ａｆ／Ａを８〜２２係に設定したことを特徴とする
。
けた結果として理論疲労強度と同−若しくはそれに極め
て近似した疲労強度を有する前記コンロッドを提供する
ことを目的とし、高圧凝固鋳造法により鋳造され、枠部
をそれの軸線方向に配設された一方向繊維成形体により
集中複合強化した軽合金製繊維強化コンロッドにおし・
て、繊糸［（集中複合部の横断面積Ａｃに対する前記一
方向繊維成形体の横断面積Ａｆの割合Ａ ｆ ／ Ａ
ｃを２５〜６５％に設定し、前記枠部の全横断面積Ａに
対する前記繊維集中複合部の横断面積Ａｃの割合Ａ ｃ
／ Ａを、前記割合Ａｆ／ＡＣが２５％のとき８８〜
３２％に、また前記割合Ａ ｆ ／ Ａ ｃが６５・係
のとき３４〜１２飴にそれぞれ設定し、前記枠部の全断
面積Ａに対する前記一方向繊維成形体の横断面ＭＡｆの
割合Ａｆ／Ａを８〜２２係に設定したことを特徴とする
。
第１〜第、６図は本発明コンロッドの一実施例を示すも
ので、そのコンロッド１は枠部２と、その両端にそれぞ
れ一体に設けられた小端部３および大端部４とよりなる
。枠部３の中心部分は、その軸線方向に配設された一方
向繊維成形体５により集中複合強化されており、その一
方向繊維成形体５０両端部はそれぞれ小端孔６および大
端孔７ Ｔ；’９周面に露出している。
ので、そのコンロッド１は枠部２と、その両端にそれぞ
れ一体に設けられた小端部３および大端部４とよりなる
。枠部３の中心部分は、その軸線方向に配設された一方
向繊維成形体５により集中複合強化されており、その一
方向繊維成形体５０両端部はそれぞれ小端孔６および大
端孔７ Ｔ；’９周面に露出している。
このようなコンロッド１は、直径２５μのステンレス繊
維（ＪＩＳ記号５ＵＳ２７）を耐熱性ノくイプニ挿入し
、６００Ｃで焼成して一方向繊維成形体５を成形し、こ
れを金型の枠部成形用キャビティの中心に配設し、次い
でアルミニウム合金（ＪｉＳＡＣ４Ｄ）をマトリックス
として高圧凝固鋳造法を施すことにより鋳造される。こ
のようにして鋳造されたコンロッド１の枠部２は、鋳造
時にマトリックスが一方向繊維成形体５中に充填複合さ
れ、繊維強化されるものである。
維（ＪＩＳ記号５ＵＳ２７）を耐熱性ノくイプニ挿入し
、６００Ｃで焼成して一方向繊維成形体５を成形し、こ
れを金型の枠部成形用キャビティの中心に配設し、次い
でアルミニウム合金（ＪｉＳＡＣ４Ｄ）をマトリックス
として高圧凝固鋳造法を施すことにより鋳造される。こ
のようにして鋳造されたコンロッド１の枠部２は、鋳造
時にマトリックスが一方向繊維成形体５中に充填複合さ
れ、繊維強化されるものである。
前記構成のコンロッド１の枠部２（第４図）におし・て
、前記のように繊維集中複合部８の横断面積／Ｊｃに対
する一方向繊維成形体５の横断面積Ａｆの割合Ａｆ ／
Ａ ｃを２５〜６５％に設定することは、一方向繊維
成形体５の成形性および複合時の充填性、形状維持性に
より決められたもので、前記割合Ａｆ／ＡＣが２５係を
下回ると、一方向繊維成形体５の成形時その成形性を損
ね、繊ｉｆｆ密度も不安定となり、その結果一方向繊維
成形体５０強度が低く、複合時所定の位置に確実に複合
させることが困難となる。これは枠部２の強度の信頼性
を低下させる原因となる。一方、前記割合Ａ ｆ ／
Ａ ｃが６５％を上回ると繊維密度が高ずぎて成形が困
難となるばかりでなく、枠部２の限られた形状、容量下
において、高圧凝固鋳造法によってもマトリックスの充
填複合性が著しく悪化し、繊維集中複合部８に未充填箇
所の発生等の内部欠陥を生じ、強度のばらつき、信頼性
の低下とし・つた不具合を惹起する。
、前記のように繊維集中複合部８の横断面積／Ｊｃに対
する一方向繊維成形体５の横断面積Ａｆの割合Ａｆ ／
Ａ ｃを２５〜６５％に設定することは、一方向繊維
成形体５の成形性および複合時の充填性、形状維持性に
より決められたもので、前記割合Ａｆ／ＡＣが２５係を
下回ると、一方向繊維成形体５の成形時その成形性を損
ね、繊ｉｆｆ密度も不安定となり、その結果一方向繊維
成形体５０強度が低く、複合時所定の位置に確実に複合
させることが困難となる。これは枠部２の強度の信頼性
を低下させる原因となる。一方、前記割合Ａ ｆ ／
Ａ ｃが６５％を上回ると繊維密度が高ずぎて成形が困
難となるばかりでなく、枠部２の限られた形状、容量下
において、高圧凝固鋳造法によってもマトリックスの充
填複合性が著しく悪化し、繊維集中複合部８に未充填箇
所の発生等の内部欠陥を生じ、強度のばらつき、信頼性
の低下とし・つた不具合を惹起する。
また、枠部２の全横断面積Ａに対する繊に、（（：集中
複合部８の横断面積ｊｊｃの割合〕１ ｃ ／ Ａを、
Ａｆ／、４ｃが２５％のとき８８〜３２％に、Ａ ｆ
／ Ａ ｃが６５係のとき３４〜１２係にそれぞれ設定
し、さらに枠部２の全断面積Ａに対する一方向繊維成形
体５の横断面積Ａｆの割合Ａｆ／Ａを８〜２２％に設定
した理由は下記の通りである。
複合部８の横断面積ｊｊｃの割合〕１ ｃ ／ Ａを、
Ａｆ／、４ｃが２５％のとき８８〜３２％に、Ａ ｆ
／ Ａ ｃが６５係のとき３４〜１２係にそれぞれ設定
し、さらに枠部２の全断面積Ａに対する一方向繊維成形
体５の横断面積Ａｆの割合Ａｆ／Ａを８〜２２％に設定
した理由は下記の通りである。
枠部２を繊維強化する場合、枠部２の形状、容量と繊維
量との関係を検討したところ、前記割合Ａｆ／Ａが８ｑ
６を下回ると殆ど繊維による強化能が得られないことが
判明した。
量との関係を検討したところ、前記割合Ａｆ／Ａが８ｑ
６を下回ると殆ど繊維による強化能が得られないことが
判明した。
ここでＡｆ／Ａ＝８係とすると、
Ａｆ／Ａｃ＝２５％のとき、Ａ ｃ ／ Ａ ＝ ３２
％。
％。
Ａｆ／Ａｃ＝６５％のとき、Ａｃ１Ａキ１２係と必然的
に決められる。
に決められる。
また、本発明においては、一方向繊維成形体５による部
分集中強化方式を採用しているため、繊維集中複合部８
と強化されて（・ないマ） ＩＪツクス部９とは明確に
区分されており、両部８，９間には強度等において著し
い差を有し、結果としてマトリックス部９は繊維集中複
合部８の大きな影響を受けることになる。その影響のう
ち、最も大きな要因は残留応力である。即ち、一方向繊
＃（ｆ、成形体５に充填、複合されたマ） ｌ）ソクス
が凝固する際多大な収縮応力が各繊維に加わり、その結
果マトリックスが凝固した後は、剛性１強度の違いから
逆にマトリックス部９に残留応力か伺加されることにな
る。
分集中強化方式を採用しているため、繊維集中複合部８
と強化されて（・ないマ） ＩＪツクス部９とは明確に
区分されており、両部８，９間には強度等において著し
い差を有し、結果としてマトリックス部９は繊維集中複
合部８の大きな影響を受けることになる。その影響のう
ち、最も大きな要因は残留応力である。即ち、一方向繊
＃（ｆ、成形体５に充填、複合されたマ） ｌ）ソクス
が凝固する際多大な収縮応力が各繊維に加わり、その結
果マトリックスが凝固した後は、剛性１強度の違いから
逆にマトリックス部９に残留応力か伺加されることにな
る。
上記残留応力は引張残留応力となり、コンロッド１のよ
うに、その形状、容量が限られたものではその影響は特
に顕著に現われる。
うに、その形状、容量が限られたものではその影響は特
に顕著に現われる。
そこで、−このような点を踏まえて種々検討を加えた結
果、Ａ ｆ ／Ａ ｃが２５％のとき、Ａ ｃ ／ Ａ
が８８係を、またＡ ｆ ／ Ａ ｃが６５％のとぎ、
Ａ ｃ ／ Ａが３４％をそれぞれ」二回ると、マトリ
ックス部９の残留応力の影響が大きくなり、繊維量の増
加に見合った疲労強度が得られな見・ことな究明した。
果、Ａ ｆ ／Ａ ｃが２５％のとき、Ａ ｃ ／ Ａ
が８８係を、またＡ ｆ ／ Ａ ｃが６５％のとぎ、
Ａ ｃ ／ Ａが３４％をそれぞれ」二回ると、マトリ
ックス部９の残留応力の影響が大きくなり、繊維量の増
加に見合った疲労強度が得られな見・ことな究明した。
このような不具合を回避するたｄ）に＋ｉ、前記のよう
にＡｆ／Ａの上限を２２受にすることが必要となるので
ある。
にＡｆ／Ａの上限を２２受にすることが必要となるので
ある。
＄７図は枠部２における各部分の横断面積の関係、即ち
Ａ ｃ ／ Ａ 、 Ａ ｆ ／ Ａ ｃ 、 Ａ ｆ
／ Ａの関係を示すもので、本発明に該当する範囲は
斜線部分である。
Ａ ｃ ／ Ａ 、 Ａ ｆ ／ Ａ ｃ 、 Ａ ｆ
／ Ａの関係を示すもので、本発明に該当する範囲は
斜線部分である。
下表は本発明の実施例■〜■と比較例■〜■の疲労強度
σｆの実測結果を示す。表中σｔｆは理論疲労強度を表
わす。
σｆの実測結果を示す。表中σｔｆは理論疲労強度を表
わす。
第８図はＡｆ／Ａｃ＝２５％、６５係の実測疲労強度σ
ｆと理論疲労強度σｔ’ｆとを比較したもので、Ａ ｆ
’／Ａ ｃ＝ ２５係のときＡ ｃ ／ 、イが８８％
を、またＡｆ／ＡＣ＝６５係のときＡ ｃ ／ Ａか３
４係をそれぞれ上回ると、疲労強度が低下することが明
らかである。これは前記のようにマ） ＩＪソクス部９
に付加されろ残留応力に起因するものである。なお、Ｅ
ｆ＝１９７００ｋｇ／ｍｌ、Ｅｍ＝７５０ｏｋｌ／ｒｒ
ｕ４である。
ｆと理論疲労強度σｔ’ｆとを比較したもので、Ａ ｆ
’／Ａ ｃ＝ ２５係のときＡ ｃ ／ 、イが８８％
を、またＡｆ／ＡＣ＝６５係のときＡ ｃ ／ Ａか３
４係をそれぞれ上回ると、疲労強度が低下することが明
らかである。これは前記のようにマ） ＩＪソクス部９
に付加されろ残留応力に起因するものである。なお、Ｅ
ｆ＝１９７００ｋｇ／ｍｌ、Ｅｍ＝７５０ｏｋｌ／ｒｒ
ｕ４である。
以上のように本発明によれば、一方向繊維成形体により
繊維強化された枠部において、それの各部分の横断面積
の関係を前記のように特定することにより理論疲労強度
と同−若しくは極めてそれと近似した疲労強度を有する
繊維強化コア０ツドを提供し得るものである。
繊維強化された枠部において、それの各部分の横断面積
の関係を前記のように特定することにより理論疲労強度
と同−若しくは極めてそれと近似した疲労強度を有する
繊維強化コア０ツドを提供し得るものである。
第１乃至第６図は本発明繊維強化コンロッドの一実施例
を示すもので、第１図は正面図、第２図は側面図、第３
図は底面図、第４図は第１図ＩＶ −■線断面図、第５
図は第１図Ｖ Ｖ線断面図、第６図は第１図ＶＩ −
ＶＩ ｉ線断面図、第７南は本発明の範囲を示すグラフ
、第８図は理論疲労強度と実測疲労強度を比較するグラ
フである。 １・・・コンロッド、２・・・枠部、５・・・一方向繊
維成形体、８・・・繊維集中複合部
を示すもので、第１図は正面図、第２図は側面図、第３
図は底面図、第４図は第１図ＩＶ −■線断面図、第５
図は第１図Ｖ Ｖ線断面図、第６図は第１図ＶＩ −
ＶＩ ｉ線断面図、第７南は本発明の範囲を示すグラフ
、第８図は理論疲労強度と実測疲労強度を比較するグラ
フである。 １・・・コンロッド、２・・・枠部、５・・・一方向繊
維成形体、８・・・繊維集中複合部
Claims (1)
- 高圧凝固鋳造法により鋳造され、枠部をそれの軸線方向
に配設された一方向繊維成形体により集中複合強化した
軽合金製繊維強化コンロッドにおいて、繊維集中複合部
の横断面積Ａｃに対する前記一方向線維成形体の横断面
積Ａｆの割合Ａ ｆ／Ａ ｃを２５〜６５％に設定し、
前記枠部の全横断面積Ａに対する前記繊維集中複合部の
横断面積Ａｃの割合Ａ ｃ ／ Ａを、前記割合Ａ ｆ
／ Ａ ｃが２５％のとき８８〜３２％に、また前記
割合Ａ ｆ ／ Ａ ｃが６５％のとき３４〜１２％に
それぞれ設定し、前記枠部の全断面積Ａに対する前記一
方向繊維成形体の横断面積Ａｆの割合Ａｆ／Ａを８〜２
２％に設定したことを特徴とする軽合金製繊維強化コン
ロンド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15647082A JPS5947514A (ja) | 1982-09-08 | 1982-09-08 | 軽合金製繊維強化コンロツド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15647082A JPS5947514A (ja) | 1982-09-08 | 1982-09-08 | 軽合金製繊維強化コンロツド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5947514A true JPS5947514A (ja) | 1984-03-17 |
| JPH0232067B2 JPH0232067B2 (ja) | 1990-07-18 |
Family
ID=15628447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15647082A Granted JPS5947514A (ja) | 1982-09-08 | 1982-09-08 | 軽合金製繊維強化コンロツド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5947514A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61109913U (ja) * | 1984-12-13 | 1986-07-11 | ||
| JPH01142861A (ja) * | 1987-11-28 | 1989-06-05 | Canon Inc | 画像処理方法 |
| JP2008309293A (ja) * | 2007-06-18 | 2008-12-25 | Toyota Motor Corp | コネクティングロッド |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5631537A (en) * | 1979-08-17 | 1981-03-30 | Honda Motor Co Ltd | Connecting rod for internal combustion engine |
-
1982
- 1982-09-08 JP JP15647082A patent/JPS5947514A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5631537A (en) * | 1979-08-17 | 1981-03-30 | Honda Motor Co Ltd | Connecting rod for internal combustion engine |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61109913U (ja) * | 1984-12-13 | 1986-07-11 | ||
| JPH01142861A (ja) * | 1987-11-28 | 1989-06-05 | Canon Inc | 画像処理方法 |
| JP2008309293A (ja) * | 2007-06-18 | 2008-12-25 | Toyota Motor Corp | コネクティングロッド |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0232067B2 (ja) | 1990-07-18 |
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