JP2816926B2 - 軸挟持部材およびその製造方法 - Google Patents
軸挟持部材およびその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は軸挟持部材、特に、半円
形凹部の円周方向両端にそれぞれ合せ面を有する第１お
よび第２半体を備え、それら第１および第２半体は、そ
れらの相対向する両合せ面を合致させると共に両半円形
凹部により軸挿通孔を形成した状態で複数のねじ部材に
より締結される軸挟持部材およびその製造方法に関す
る。
形凹部の円周方向両端にそれぞれ合せ面を有する第１お
よび第２半体を備え、それら第１および第２半体は、そ
れらの相対向する両合せ面を合致させると共に両半円形
凹部により軸挿通孔を形成した状態で複数のねじ部材に
より締結される軸挟持部材およびその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】前記構成の軸挟持部材としては、第１半
体が一端に小端部を、また他端に大端部用半環状部をそ
れぞれ有するロッド部材であり、また第２半体が半環状
部にねじ部材、例えばボルトにより締結されて、その半
環状部との協働で大端部を形成する半環状キャップであ
る内燃機関用コンロッドが知られている。
体が一端に小端部を、また他端に大端部用半環状部をそ
れぞれ有するロッド部材であり、また第２半体が半環状
部にねじ部材、例えばボルトにより締結されて、その半
環状部との協働で大端部を形成する半環状キャップであ
る内燃機関用コンロッドが知られている。
【０００３】従来一般に、内燃機関用コンロッドは機械
構造用炭素鋼より構成されている（例えば、１９７８年
朝倉書店発行、「自動車の事典」参照）。
構造用炭素鋼より構成されている（例えば、１９７８年
朝倉書店発行、「自動車の事典」参照）。
【０００４】近年環境問題に対する一対応策として、自
動車用内燃機関における低燃費化が要請されており、そ
れに応じるためには構成部品、とりわけ運動部品の軽量
化が有効である。この場合、運動部品の中でもコンロッ
ドの軽量化による低燃費化効果は大きく、したがって従
来の鋼製コンロッドに代えて軽量で、且つ安価なコンロ
ッドの開発が望まれている。
動車用内燃機関における低燃費化が要請されており、そ
れに応じるためには構成部品、とりわけ運動部品の軽量
化が有効である。この場合、運動部品の中でもコンロッ
ドの軽量化による低燃費化効果は大きく、したがって従
来の鋼製コンロッドに代えて軽量で、且つ安価なコンロ
ッドの開発が望まれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、前記軽量化お
よび低コスト化の要請からコンロッドを軽合金であるＡ
ｌ合金より構成することが考えられる。
よび低コスト化の要請からコンロッドを軽合金であるＡ
ｌ合金より構成することが考えられる。
【０００６】ところが、Ａｌ合金製コンロッドは、Ａｌ
合金の剛性が鋼のそれに比べて本質的に低い、というこ
とに起因して、比較的低い応力下で弾性変形を生じるた
め、ロッド部材とキャップとの両合せ面間に、その合せ
面と平行方向の位置ずれを生じ易く、その結果、ロッド
部材のみによって応力を受ける、といった事態が発生す
るためロッド部材の寿命が著しく損われることになる。
合金の剛性が鋼のそれに比べて本質的に低い、というこ
とに起因して、比較的低い応力下で弾性変形を生じるた
め、ロッド部材とキャップとの両合せ面間に、その合せ
面と平行方向の位置ずれを生じ易く、その結果、ロッド
部材のみによって応力を受ける、といった事態が発生す
るためロッド部材の寿命が著しく損われることになる。
【０００７】前記不具合を解消するためには、ボルトの
軸力を高めることが有効であるが、このような手段を採
用すると、Ａｌ合金が低剛性であり、また鋼に対しクリ
ープ強さが低いことからボルト頭座面の陥没、といった
新たな問題を生じる。
軸力を高めることが有効であるが、このような手段を採
用すると、Ａｌ合金が低剛性であり、また鋼に対しクリ
ープ強さが低いことからボルト頭座面の陥没、といった
新たな問題を生じる。
【０００８】本発明は前記に鑑み、比較的簡単な手段を
採用することによって軽合金製第１および第２半体にお
ける両合せ面間の前記位置ずれを確実に防止し得るよう
にした前記軸挟持部材を提供することを目的とする。
採用することによって軽合金製第１および第２半体にお
ける両合せ面間の前記位置ずれを確実に防止し得るよう
にした前記軸挟持部材を提供することを目的とする。
【０００９】また本発明は、前記軸挟持部材を安価に、
且つ能率良く製造することのできる前記製造方法を提供
することを目的とする。
且つ能率良く製造することのできる前記製造方法を提供
することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、半円形凹部の
円周方向両端にそれぞれ合せ面を有する第１および第２
半体を備え、それら第１および第２半体は、それらの相
対向する両合せ面を合致させると共に両半円形凹部によ
り軸挿通孔を形成した状態で複数のねじ部材により締結
される軸挟持部材において、前記第１および第２半体
は、軽合金より構成されると共に軸挟持部材形状のキャ
ビティ内で同時に鍛造された鍛造品であって、前記相対
向する両合せ面は、鍛造中の材料の流れにより形成され
て互に嵌合関係にある無数の凹、凸部を有することを特
徴とする。
円周方向両端にそれぞれ合せ面を有する第１および第２
半体を備え、それら第１および第２半体は、それらの相
対向する両合せ面を合致させると共に両半円形凹部によ
り軸挿通孔を形成した状態で複数のねじ部材により締結
される軸挟持部材において、前記第１および第２半体
は、軽合金より構成されると共に軸挟持部材形状のキャ
ビティ内で同時に鍛造された鍛造品であって、前記相対
向する両合せ面は、鍛造中の材料の流れにより形成され
て互に嵌合関係にある無数の凹、凸部を有することを特
徴とする。
【００１１】本発明は、半円形凹部の円周方向両端にそ
れぞれ合せ面を有する第１および第２半体を備え、それ
ら第１および第２半体は、それらの相対向する両合せ面
を合致させると共に両半円形凹部により軸挿通孔を形成
した状態で複数のねじ部材により締結される軸挟持部材
を製造するに当り、前記第１および第２半体の形状に近
似した形状を有すると共に軽合金よりなる第１および第
２プリフォームを得る工程と、両プリフォームを加熱す
る工程と、両プリフォームを、金型における軸挟持部材
形状のキャビティ内に、それらプリフォームの前記合せ
面に対応する面を相対向させて設置する工程と、前記第
１および第２プリフォームに同時に鍛造加工を施して、
相対向する前記両合せ面に、鍛造中の材料の流れにより
形成された互に嵌合関係にある無数の凹、凸部を有する
前記第１および第２半体を得る工程と、前記第１および
第２半体を前記ねじ部材により締結するに際し、前記両
合せ面の前記凹、凸部を嵌合させる工程とを用いること
を特徴とする。
れぞれ合せ面を有する第１および第２半体を備え、それ
ら第１および第２半体は、それらの相対向する両合せ面
を合致させると共に両半円形凹部により軸挿通孔を形成
した状態で複数のねじ部材により締結される軸挟持部材
を製造するに当り、前記第１および第２半体の形状に近
似した形状を有すると共に軽合金よりなる第１および第
２プリフォームを得る工程と、両プリフォームを加熱す
る工程と、両プリフォームを、金型における軸挟持部材
形状のキャビティ内に、それらプリフォームの前記合せ
面に対応する面を相対向させて設置する工程と、前記第
１および第２プリフォームに同時に鍛造加工を施して、
相対向する前記両合せ面に、鍛造中の材料の流れにより
形成された互に嵌合関係にある無数の凹、凸部を有する
前記第１および第２半体を得る工程と、前記第１および
第２半体を前記ねじ部材により締結するに際し、前記両
合せ面の前記凹、凸部を嵌合させる工程とを用いること
を特徴とする。
【００１２】
【作用】前記軸挟持部材において、第１および第２半体
は軽合金よりなる鍛造品であるから軽量で、且つ高強度
である。また第１および第２半体の相対向する両合せ面
間における、その合せ面と平行方向の位置ずれは、互に
嵌合する無数の凹、凸部により確実に防止される。
は軽合金よりなる鍛造品であるから軽量で、且つ高強度
である。また第１および第２半体の相対向する両合せ面
間における、その合せ面と平行方向の位置ずれは、互に
嵌合する無数の凹、凸部により確実に防止される。
【００１３】この場合、各凹、凸部は材料の流れにより
形成されたものであるから極めて不規則に配設され、ま
た機械加工によっては到底得られない微小なものであ
り、したがって両合せ面間に生じる応力を確実に分散さ
せて、それら合せ面における凹凸嵌合構造の耐久性を向
上させることができる。
形成されたものであるから極めて不規則に配設され、ま
た機械加工によっては到底得られない微小なものであ
り、したがって両合せ面間に生じる応力を確実に分散さ
せて、それら合せ面における凹凸嵌合構造の耐久性を向
上させることができる。
【００１４】一方、前記製造方法によれば、第１および
第２半体の各合せ面に対する機械加工は不要であるか
ら、それに応じて製造工数および製造コストを減少させ
ることができ、また第１および第２半体を一体化したコ
ンロッド素材に切断加工を施して二分割する場合のよう
に、切断代を設けたことによる材料の無駄を生じること
がなく、同時に製造工数の減少も図られる。
第２半体の各合せ面に対する機械加工は不要であるか
ら、それに応じて製造工数および製造コストを減少させ
ることができ、また第１および第２半体を一体化したコ
ンロッド素材に切断加工を施して二分割する場合のよう
に、切断代を設けたことによる材料の無駄を生じること
がなく、同時に製造工数の減少も図られる。
【００１５】
【実施例】図１において、軸挟持部材としての内燃機関
用コンロッドＣは軽合金であるＡｌ合金より構成されて
おり、一端に小端部１を、また他端に大端部用半環状部
２をそれぞれ有する第１半体としてのＡｌ合金製ロッド
部材３と、半環状部２に複数、図示例では２本のねじ部
材としての鋼製ボルト４により締結されて、その半環状
部２との協働で大端部５を形成する第２半体としてのＡ
ｌ合金製半環状キャップ６とよりなる。
用コンロッドＣは軽合金であるＡｌ合金より構成されて
おり、一端に小端部１を、また他端に大端部用半環状部
２をそれぞれ有する第１半体としてのＡｌ合金製ロッド
部材３と、半環状部２に複数、図示例では２本のねじ部
材としての鋼製ボルト４により締結されて、その半環状
部２との協働で大端部５を形成する第２半体としてのＡ
ｌ合金製半環状キャップ６とよりなる。
【００１６】ロッド部材３の半環状部２は半円形凹部７
の円周方向両端にそれぞれ合せ面８を有し、またキャッ
プ６も同様に半円形凹部９の円周方向両端にそれぞれ合
せ面１０を有する。半環状部２とキャップ６とは、それ
らの相対向する両合せ面８，１０を合致させると共に両
半円形凹部７，９により軸挿通孔としてのクランクピン
孔１１を形成した状態で２本のボルト４により締結され
る。この場合、キャップ６にその両合せ面１０に開口す
るようにボルト挿通孔１２が形成され、また半環状部２
に各ボルト挿通孔１２と同軸上に位置するように雌ねじ
孔１３が形成される。図中１４は小端部１に形成された
ピストンピン孔である。
の円周方向両端にそれぞれ合せ面８を有し、またキャッ
プ６も同様に半円形凹部９の円周方向両端にそれぞれ合
せ面１０を有する。半環状部２とキャップ６とは、それ
らの相対向する両合せ面８，１０を合致させると共に両
半円形凹部７，９により軸挿通孔としてのクランクピン
孔１１を形成した状態で２本のボルト４により締結され
る。この場合、キャップ６にその両合せ面１０に開口す
るようにボルト挿通孔１２が形成され、また半環状部２
に各ボルト挿通孔１２と同軸上に位置するように雌ねじ
孔１３が形成される。図中１４は小端部１に形成された
ピストンピン孔である。
【００１７】ロッド部材３およびキャップ６はコンロッ
ド形状のキャビティ内で同時に鍛造された鍛造品であっ
て、相対向する両合せ面８，１０は、図２に示すように
鍛造中の材料の流れにより形成されて互に嵌合関係にあ
る無数の凹部ａ1 ，ａ2 および凸部ｂ1 ，ｂ2 を有す
る。
ド形状のキャビティ内で同時に鍛造された鍛造品であっ
て、相対向する両合せ面８，１０は、図２に示すように
鍛造中の材料の流れにより形成されて互に嵌合関係にあ
る無数の凹部ａ1 ，ａ2 および凸部ｂ1 ，ｂ2 を有す
る。
【００１８】このように、ロッド部材３およびキャップ
６はＡｌ合金よりなる鍛造品であるから軽量で、且つ高
強度である。またロッド部材３およびキャップ６の相対
向する両合せ面８，１０間における、その合せ面８，１
０と平行方向の位置ずれは、互に嵌合する無数の凹、凸
部ａ1 ，ａ2 ，ｂ1 ，ｂ2 により確実に防止される。
６はＡｌ合金よりなる鍛造品であるから軽量で、且つ高
強度である。またロッド部材３およびキャップ６の相対
向する両合せ面８，１０間における、その合せ面８，１
０と平行方向の位置ずれは、互に嵌合する無数の凹、凸
部ａ1 ，ａ2 ，ｂ1 ，ｂ2 により確実に防止される。
【００１９】この場合、各凹、凸部ａ1 ，ａ2 ，ｂ1 ，
ｂ2 は材料の流れにより形成されたものであるから極め
て不規則に配設され、また機械加工によっては到底得ら
れない微小なものであり、したがって両合せ面８，１０
間に生じる応力を確実に分散させて、それら合せ面８，
１０における凹凸嵌合構造の耐久性を向上させることが
できる。
ｂ2 は材料の流れにより形成されたものであるから極め
て不規則に配設され、また機械加工によっては到底得ら
れない微小なものであり、したがって両合せ面８，１０
間に生じる応力を確実に分散させて、それら合せ面８，
１０における凹凸嵌合構造の耐久性を向上させることが
できる。
【００２０】次に、粉末鍛造法を適用したコンロッドＣ
の製造方法について説明する。
の製造方法について説明する。
【００２１】（ａ） 図３に示すように、Ａｌ合金粉末
を用いてロッド部材３の形状に近似した形状を有する第
１粉末プリフォーム１５を冷間にて圧縮成形する。この
場合、半環状部２に対応する部分１６には雌ねじ孔１３
は形成されておらず、また小端部１に対応する部分１７
にはピストンピン孔１４は形成されていない。
を用いてロッド部材３の形状に近似した形状を有する第
１粉末プリフォーム１５を冷間にて圧縮成形する。この
場合、半環状部２に対応する部分１６には雌ねじ孔１３
は形成されておらず、また小端部１に対応する部分１７
にはピストンピン孔１４は形成されていない。
【００２２】図４に示すように、Ａｌ合金粉末を用いて
キャップ６の形状に近似した形状を有する第２粉末プリ
フォーム１８を冷間にて圧縮成形する。この場合、第２
粉末プリフォーム１８にはボルト挿通孔１２は形成され
ていない。
キャップ６の形状に近似した形状を有する第２粉末プリ
フォーム１８を冷間にて圧縮成形する。この場合、第２
粉末プリフォーム１８にはボルト挿通孔１２は形成され
ていない。
【００２３】（ｂ） 両粉末プリフォーム１５，１８を
高周波加熱炉を用いて加熱する。
高周波加熱炉を用いて加熱する。
【００２４】（ｃ） 図５に示すように、粉末鍛造用金
型１９の下型２０に形成されたコンロッド形状のキャビ
ティ２１内に、第１および第２粉末プリフォーム１５，
１８をそれらの前記合せ面８，１０に対応する面２２，
２３を相対向させて設置する。
型１９の下型２０に形成されたコンロッド形状のキャビ
ティ２１内に、第１および第２粉末プリフォーム１５，
１８をそれらの前記合せ面８，１０に対応する面２２，
２３を相対向させて設置する。
【００２５】（ｄ） 第１および第２粉末プリフォーム
１５，１８に同時に鍛造加工を施してロッド部材３およ
びキャップ６を得る。ロッド部材３およびキャップ６の
相対向する両合せ面８，１０には、鍛造中の材料の流れ
により、互に嵌合関係にある無数の凹、凸部ａ1 ，
ａ2 ，ｂ1 ，ｂ2 が形成される。鍛造加工後、ロッド部
材３およびキャップ６の両合せ面８，１０は付着した状
態にあるが、離型後においてそれら８，１０は容易に分
離される。
１５，１８に同時に鍛造加工を施してロッド部材３およ
びキャップ６を得る。ロッド部材３およびキャップ６の
相対向する両合せ面８，１０には、鍛造中の材料の流れ
により、互に嵌合関係にある無数の凹、凸部ａ1 ，
ａ2 ，ｂ1 ，ｂ2 が形成される。鍛造加工後、ロッド部
材３およびキャップ６の両合せ面８，１０は付着した状
態にあるが、離型後においてそれら８，１０は容易に分
離される。
【００２６】（ｅ） ロッド部材３に機械加工を施して
ピストンピン孔１４、雌ねじ孔１３等を形成し、またキ
ャップ６に機械加工を施してボルト挿通孔１２を形成す
る。
ピストンピン孔１４、雌ねじ孔１３等を形成し、またキ
ャップ６に機械加工を施してボルト挿通孔１２を形成す
る。
【００２７】（ｆ） ロッド部材３およびキャップ６の
相対向する両合せ面８，１０を、それらの凹、凸部
ａ1 ，ａ2 ，ｂ1 ，ｂ2 を嵌合させて合致させ、ロッド
部材３にキャップ６をボルト４により締結する。
相対向する両合せ面８，１０を、それらの凹、凸部
ａ1 ，ａ2 ，ｂ1 ，ｂ2 を嵌合させて合致させ、ロッド
部材３にキャップ６をボルト４により締結する。
【００２８】（ｇ） 両半円形凹部７，９により形成さ
れたクランクピン孔１１内周面に機械加工を施して、そ
のクランクピン孔１１の仕上げを行う。
れたクランクピン孔１１内周面に機械加工を施して、そ
のクランクピン孔１１の仕上げを行う。
【００２９】前記製造方法によれば、ロッド部材３およ
びキャップ６の各合せ面８，１０に対する機械加工は不
要であるから、それに応じて製造工数および製造コスト
を減少させることができ、またロッド部材３およびキャ
ップ６を一体化したコンロッド素材に切断加工を施して
二分割する場合のように、切断代を設けたことによる材
料の無駄を生じることがなく、同時に製造工数の減少も
図られる。
びキャップ６の各合せ面８，１０に対する機械加工は不
要であるから、それに応じて製造工数および製造コスト
を減少させることができ、またロッド部材３およびキャ
ップ６を一体化したコンロッド素材に切断加工を施して
二分割する場合のように、切断代を設けたことによる材
料の無駄を生じることがなく、同時に製造工数の減少も
図られる。
【００３０】以下、具体例について説明する。
【００３１】Ａｌ91.5Ｆｅ5.5 Ｔｉ1 Ｓｉ2 （数値は原
子％）といったＡｌ合金組成の溶湯を調製し、次いでそ
の溶湯を用いてエアアトマイジング法を行うことにより
Ａｌ合金粉末を製造した。その後Ａｌ合金粉末に分級処
理を施して粒径１４９μｍ以下の第１Ａｌ合金粉末を得
た。
子％）といったＡｌ合金組成の溶湯を調製し、次いでそ
の溶湯を用いてエアアトマイジング法を行うことにより
Ａｌ合金粉末を製造した。その後Ａｌ合金粉末に分級処
理を施して粒径１４９μｍ以下の第１Ａｌ合金粉末を得
た。
【００３２】また、Ａ２０２４−２５重量％Ｓｉといっ
たＡｌ合金組成の溶湯を調製し、次いで前記同様にエア
アトマイジング法および分級処理を行って粒径１４９μ
ｍ以下の第２Ａｌ合金粉末を得た。
たＡｌ合金組成の溶湯を調製し、次いで前記同様にエア
アトマイジング法および分級処理を行って粒径１４９μ
ｍ以下の第２Ａｌ合金粉末を得た。
【００３３】〔実施例１〕第１Ａｌ合金粉末を用い、前
記製造例に則ってコンロッドＣ1 を製造した。
記製造例に則ってコンロッドＣ1 を製造した。
【００３４】第１粉末プリフォーム１５の圧縮成形にお
いて、その圧縮圧は５ｔ／cm2 に設定され、また第１粉
末プリフォーム１５の相対密度は約８０％であった。第
２粉末プリフォーム１８の圧縮成形において、その圧縮
圧は５ｔ／cm2 に設定され、また第２粉末プリフォーム
１８の相対密度は約８０％であった。高周波加熱工程で
は、約４分間で両粉末プリフォーム１５，１８を８５３
Ｋまで昇温し、その温度に１０秒間保持して脱ガスを行
った。鍛造工程では、金型１９の温度は４７３Ｋに、ま
た加圧力は８ｔ／cm2 にそれぞれ設定され、この工程は
加熱後の両粉末プリフォーム１５，１８に直ちに施され
た。ロッド部材３およびキャップ６の相対密度は９９．
８％以上であり、それら３，６の相対向する両合せ面
８，１０は無数の凹、凸部ａ1 ，ａ2 ，ｂ1 ，ｂ2 を備
えていた。機械加工後のコンロッドＣ1 の重量は３２０
ｇであった。
いて、その圧縮圧は５ｔ／cm2 に設定され、また第１粉
末プリフォーム１５の相対密度は約８０％であった。第
２粉末プリフォーム１８の圧縮成形において、その圧縮
圧は５ｔ／cm2 に設定され、また第２粉末プリフォーム
１８の相対密度は約８０％であった。高周波加熱工程で
は、約４分間で両粉末プリフォーム１５，１８を８５３
Ｋまで昇温し、その温度に１０秒間保持して脱ガスを行
った。鍛造工程では、金型１９の温度は４７３Ｋに、ま
た加圧力は８ｔ／cm2 にそれぞれ設定され、この工程は
加熱後の両粉末プリフォーム１５，１８に直ちに施され
た。ロッド部材３およびキャップ６の相対密度は９９．
８％以上であり、それら３，６の相対向する両合せ面
８，１０は無数の凹、凸部ａ1 ，ａ2 ，ｂ1 ，ｂ2 を備
えていた。機械加工後のコンロッドＣ1 の重量は３２０
ｇであった。
【００３５】〔実施例２〕キャップ６の原料粉末を第２
Ａｌ合金粉末とした以外は、実施例１と同様の条件下で
同様の構成を有するコンロッドＣ2 を製造した。このコ
ンロッドＣ2 において、ロッド部材３およびキャップ６
の相対向する両合せ面８，１０は、それらの材質を変え
たことに起因して実施例１の場合よりも彫りの深い無数
の凹、凸部ａ1 ，ａ2 ，ｂ1 ，ｂ2 を備えていた。機械
加工後のコンロッドＣ2 の重量は３１６ｇであった。
Ａｌ合金粉末とした以外は、実施例１と同様の条件下で
同様の構成を有するコンロッドＣ2 を製造した。このコ
ンロッドＣ2 において、ロッド部材３およびキャップ６
の相対向する両合せ面８，１０は、それらの材質を変え
たことに起因して実施例１の場合よりも彫りの深い無数
の凹、凸部ａ1 ，ａ2 ，ｂ1 ，ｂ2 を備えていた。機械
加工後のコンロッドＣ2 の重量は３１６ｇであった。
【００３６】〔比較例〕図６に示すように、第１Ａｌ合
金粉末を用い、前記第１および第２粉末プリフォーム１
５，１８を連設した形状を有する一体形粉末プリフォー
ム２４を冷間にて圧縮成形した。圧縮圧は５ｔ／cm2 に
設定され、また一体形粉末プリフォーム２４の相対密度
は約８０％であった。以後、実施例１と同様の条件下で
加熱処理および鍛造加工を順次行って一体形コンロッド
素材を製造し、さらに一体形コンロッド素材に、それを
ロッド部材３とキャップ６とに分割する切断加工、各合
せ面８，１０の仕上加工等を施してコンロッドＣ3 を製
造した。機械加工後のコンロッドＣ3 の重量は３２０ｇ
であった。
金粉末を用い、前記第１および第２粉末プリフォーム１
５，１８を連設した形状を有する一体形粉末プリフォー
ム２４を冷間にて圧縮成形した。圧縮圧は５ｔ／cm2 に
設定され、また一体形粉末プリフォーム２４の相対密度
は約８０％であった。以後、実施例１と同様の条件下で
加熱処理および鍛造加工を順次行って一体形コンロッド
素材を製造し、さらに一体形コンロッド素材に、それを
ロッド部材３とキャップ６とに分割する切断加工、各合
せ面８，１０の仕上加工等を施してコンロッドＣ3 を製
造した。機械加工後のコンロッドＣ3 の重量は３２０ｇ
であった。
【００３７】次に、実施例１，２および比較例で製造さ
れたコンロッドＣ1 〜Ｃ3 について単体疲れ試験を行っ
た。この試験は、図７に示すように、例えばコンロッド
Ｃ1のピストンピン孔１４およびクランクピン孔１１に
それぞれロッド２５，２６を貫通させ、各ロッド２５，
２６の両端部を油圧式疲れ試験機に支持させて、コンロ
ッドＣ1 にその温度４２３Ｋ、Ｒ＝０．１にて繰返し引
張り荷重を加えることによって行われた。
れたコンロッドＣ1 〜Ｃ3 について単体疲れ試験を行っ
た。この試験は、図７に示すように、例えばコンロッド
Ｃ1のピストンピン孔１４およびクランクピン孔１１に
それぞれロッド２５，２６を貫通させ、各ロッド２５，
２６の両端部を油圧式疲れ試験機に支持させて、コンロ
ッドＣ1 にその温度４２３Ｋ、Ｒ＝０．１にて繰返し引
張り荷重を加えることによって行われた。
【００３８】図８は、各コンロッドＣ1 〜Ｃ3 に関する
単体疲れ試験結果を示す。この種単体疲れ試験におい
て、実用コンロッドには、１０7 回耐久荷重が３５００
kgであること、が要求される。
単体疲れ試験結果を示す。この種単体疲れ試験におい
て、実用コンロッドには、１０7 回耐久荷重が３５００
kgであること、が要求される。
【００３９】図８から明らかなように、実施例１，２に
よるコンロッドＣ1 ，Ｃ2 は前記要求を満たしている。
これは、ロッド部材３とキャップ６との両合せ面８，１
０間における前記位置ずれを凹、凸部ａ1 ，ａ2 ，
ｂ1 ，ｂ2 により防止して、応力をロッド部材３とキャ
ップ６との両方で受けている、ということに起因する。
よるコンロッドＣ1 ，Ｃ2 は前記要求を満たしている。
これは、ロッド部材３とキャップ６との両合せ面８，１
０間における前記位置ずれを凹、凸部ａ1 ，ａ2 ，
ｂ1 ，ｂ2 により防止して、応力をロッド部材３とキャ
ップ６との両方で受けている、ということに起因する。
【００４０】これに対し、比較例によるコンロッドＣ3
は、１０7 回耐久荷重が３２００kgであって、前記要求
を満たすことができない。このコンロッドＣ3 において
は、その破壊が大端肩部Ｓ（図１参照）を起点として発
生していた。これは、ロッド部材３とキャップ６との両
合せ面８，１０間に前記位置ずれが生じ、ロッド部材３
のみが応力を受けた、ということに起因する。
は、１０7 回耐久荷重が３２００kgであって、前記要求
を満たすことができない。このコンロッドＣ3 において
は、その破壊が大端肩部Ｓ（図１参照）を起点として発
生していた。これは、ロッド部材３とキャップ６との両
合せ面８，１０間に前記位置ずれが生じ、ロッド部材３
のみが応力を受けた、ということに起因する。
【００４１】コンロッドの重量について、コンロッドＣ
1 の重量は３２０ｇ、コンロッドＣ 2 の重量は３１６ｇ
であり、これらと同一体積の鋼製コンロッドの重量は５
４０ｇである。したがって、コンロッドＣ1 ，Ｃ2 は鋼
製コンロッドに比べて約４０％の軽量化を達成されてお
り、この軽量化により、内燃機関の最高回転数を約６５
０rpm 向上させることが可能である。また製造工数の減
少に伴い製造コストを約３％下げることができる。
1 の重量は３２０ｇ、コンロッドＣ 2 の重量は３１６ｇ
であり、これらと同一体積の鋼製コンロッドの重量は５
４０ｇである。したがって、コンロッドＣ1 ，Ｃ2 は鋼
製コンロッドに比べて約４０％の軽量化を達成されてお
り、この軽量化により、内燃機関の最高回転数を約６５
０rpm 向上させることが可能である。また製造工数の減
少に伴い製造コストを約３％下げることができる。
【００４２】先行技術として、本発明と同様の目的で、
図９に示すように、鋼粉末を用い、比較例と同様に一体
形であり、且つクランクピン孔１１の内周面において半
環状部２に対応する部分１６とキャップ６に対応する部
分２７との両境界部にそれぞれ切欠き２８を有する粉末
プリフォーム２９を冷間にて圧縮成形し、次いでこの粉
末プリフォーム２９に鍛造加工を施して一体形コンロッ
ド素材を製造し、その後、一体形コンロッド素材を、両
切欠き２８に起因した割れ目を利用してロッド部材３と
キャップ６とに引張りにより破断する、といった製造方
法が知られている。
図９に示すように、鋼粉末を用い、比較例と同様に一体
形であり、且つクランクピン孔１１の内周面において半
環状部２に対応する部分１６とキャップ６に対応する部
分２７との両境界部にそれぞれ切欠き２８を有する粉末
プリフォーム２９を冷間にて圧縮成形し、次いでこの粉
末プリフォーム２９に鍛造加工を施して一体形コンロッ
ド素材を製造し、その後、一体形コンロッド素材を、両
切欠き２８に起因した割れ目を利用してロッド部材３と
キャップ６とに引張りにより破断する、といった製造方
法が知られている。
【００４３】この技術を適用すべく、図１０に示すよう
に、第１Ａｌ合金粉末を用いたコンロッド素材３０を引
張りにより破断したところ、切欠きに起因した両割れ目
３１から破断線３２が斜めに進行し、また破断線３２に
沿う部分の一部が塑性変形していてロッド部材側の部分
３３とキャップ側の部分３４とを符合させることができ
なかった。
に、第１Ａｌ合金粉末を用いたコンロッド素材３０を引
張りにより破断したところ、切欠きに起因した両割れ目
３１から破断線３２が斜めに進行し、また破断線３２に
沿う部分の一部が塑性変形していてロッド部材側の部分
３３とキャップ側の部分３４とを符合させることができ
なかった。
【００４４】低靱性のＡｌ合金粉末を用いた場合には、
破断線３２は略真直ぐに進行するが、このようなＡｌ合
金はコンロッド用Ａｌ合金としては不適切である。
破断線３２は略真直ぐに進行するが、このようなＡｌ合
金はコンロッド用Ａｌ合金としては不適切である。
【００４５】したがって、前記先行技術はＡｌ合金製コ
ンロッドの製造方法としては適用し得ないことが判明し
た。
ンロッドの製造方法としては適用し得ないことが判明し
た。
【００４６】なお、本発明はコンロッドおよびその製造
方法に限定されず、例えば、二つ割の軸受部材およびそ
の製造方法にも適用される。
方法に限定されず、例えば、二つ割の軸受部材およびそ
の製造方法にも適用される。
【００４７】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、軽合金よ
りなる第１および第２半体の両合せ面間における、その
合せ面と平行方向の位置ずれを、両合せ面に存する無数
の凹、凸部を嵌合させることにより確実に防止すること
ができ、またその凹、凸嵌合構造の耐久性も高く、軽量
であると共に高強度であって高延命化を達成された軸挟
持部材を提供することができる。
りなる第１および第２半体の両合せ面間における、その
合せ面と平行方向の位置ずれを、両合せ面に存する無数
の凹、凸部を嵌合させることにより確実に防止すること
ができ、またその凹、凸嵌合構造の耐久性も高く、軽量
であると共に高強度であって高延命化を達成された軸挟
持部材を提供することができる。
【００４８】請求項４記載の発明によれば、前記軸挟持
部材を安価に、且つ能率良く製造することができる。
部材を安価に、且つ能率良く製造することができる。
【図１】コンロッドの要部破断平面図である。
【図２】図１の２矢示部の拡大図である。
【図３】第１粉末プリフォームの斜視図である。
【図４】第２粉末プリフォームの斜視図である。
【図５】鍛造用金型に第１，第２粉末プリフォームを設
置した状態を示す横断平面図である。
置した状態を示す横断平面図である。
【図６】一体形粉末プリフォームの一例を示す平面図で
ある。
ある。
【図７】コンロッドに対する単体疲れ試験法を示す説明
図である。
図である。
【図８】各種コンロッドに関する単体疲れ試験結果を示
すグラフである。
すグラフである。
【図９】一体形粉末プリフォームの他例を示す平面図で
ある。
ある。
【図１０】コンロッド素材の要部平面図である。
１ 小端部 ２ 半環状部 ３ ロッド部材（第１半体） ４ ボルト（ねじ部材） ５ 大端部 ６ キャップ（第２半体） ７，９ 半円形凹部 ８，１０ 合せ面 １１ クランクピン孔（軸挿通孔） １５，１８ 第１，第２粉末プリフォーム １９ 金型 ２１ キャビティ ２２，２３ 面 Ｃ コンロッド ａ1 ，ａ2 凹部 ｂ1 ，ｂ2 凸部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 峰見 正彦 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内 (72)発明者 武田 義信 兵庫県伊丹市昆陽北１丁目１番１号 住 友電気工業株式会社 伊丹製作所内 (72)発明者 高ノ 由重 兵庫県伊丹市昆陽北１丁目１番１号 住 友電気工業株式会社 伊丹製作所内 (72)発明者 鍛治 俊彦 兵庫県伊丹市昆陽北１丁目１番１号 住 友電気工業株式会社 伊丹製作所内 (56)参考文献 特開 平５−202922（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−188705（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−59147（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−53522（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F16C 7/02 B21K 1/14
Claims (5)
- 【請求項１】 半円形凹部（７，９）の円周方向両端に
それぞれ合せ面（８，１０）を有する第１および第２半
体（３，６）を備え、それら第１および第２半体（３，
６）は、それらの相対向する両合せ面（８，１０）を合
致させると共に両半円形凹部（７，９）により軸挿通孔
（１１）を形成した状態で複数のねじ部材（４）により
締結される軸挟持部材において、前記第１および第２半
体（３，６）は、軽合金より構成されると共に軸挟持部
材形状のキャビティ（２１）内で同時に鍛造された鍛造
品であって、前記相対向する両合せ面（８，１０）は、
鍛造中の材料の流れにより形成されて互に嵌合関係にあ
る無数の凹、凸部（ａ1，ａ2 ，ｂ1 ，ｂ2 ）を有する
ことを特徴とする軸挟持部材。 - 【請求項２】 前記軸挟持部材は内燃機関用コンロッド
（Ｃ）であり、前記第１半体（３）は一端に小端部
（１）を、また他端に大端部用半環状部（２）をそれぞ
れ有するロッド部材であり、前記第２半体（６）は前記
半環状部（２）に前記ねじ部材（４）により締結され
て、その半環状部（２）との協働で大端部（５）を形成
する半環状キャップである、請求項１記載の軸挟持部
材。 - 【請求項３】 前記第１および第２半体（３，６）はＡ
ｌ合金よりなる、請求項１または２記載の軸挟持部材。 - 【請求項４】 半円形凹部（７，９）の円周方向両端に
それぞれ合せ面（８，１０）を有する第１および第２半
体（３，６）を備え、それら第１および第２半体（３，
６）は、それらの相対向する両合せ面（８，１０）を合
致させると共に両半円形凹部（７，９）により軸挿通孔
（１１）を形成した状態で複数のねじ部材（４）により
締結される軸挟持部材を製造するに当り、前記第１およ
び第２半体（３，６）の形状に近似した形状を有すると
共に軽合金よりなる第１および第２プリフォーム（１
５，１８）を得る工程と、両プリフォーム（１５，１
８）を加熱する工程と、両プリフォーム（１５，１８）
を、金型（１９）における軸挟持部材形状のキャビティ
（２１）内に、それらプリフォーム（１５，１８）の前
記合せ面（８，１０）に対応する面（２２，２３）を相
対向させて設置する工程と、前記第１および第２プリフ
ォーム（１５，１８）に同時に鍛造加工を施して、相対
向する前記両合せ面（８，１０）に、鍛造中の材料の流
れにより形成された互に嵌合関係にある無数の凹、凸部
（ａ1 ，ａ2 ，ｂ1 ，ｂ2 ）を有する前記第１および第
２半体（３，６）を得る工程と、前記第１および第２半
体（３，６）を前記ねじ部材（４）により締結するに際
し、前記両合せ面（８，１０）の前記凹、凸部（ａ1 ，
ａ2 ，ｂ1 ，ｂ2 ）を嵌合させる工程とを用いることを
特徴とする軸挟持部材の製造方法。 - 【請求項５】 前記第１および第２プリフォーム（１
５，１８）はＡｌ合金粉末よりなる粉末プリフォームで
あり、前記鍛造加工として粉末鍛造加工を適用する、請
求項４記載の軸挟持部材の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21751293A JP2816926B2 (ja) | 1993-09-01 | 1993-09-01 | 軸挟持部材およびその製造方法 |
| US08/292,691 US5566449A (en) | 1993-08-19 | 1994-08-18 | Process for producing a shaft clamping member |
| DE69402277T DE69402277T2 (de) | 1993-08-19 | 1994-08-19 | Klemmteil für eine Welle und Verfahren zu dessen Herstellung |
| EP94112993A EP0639653B1 (en) | 1993-08-19 | 1994-08-19 | Shaft clamping member and process for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21751293A JP2816926B2 (ja) | 1993-09-01 | 1993-09-01 | 軸挟持部材およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0771438A JPH0771438A (ja) | 1995-03-17 |
| JP2816926B2 true JP2816926B2 (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=16705397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21751293A Expired - Fee Related JP2816926B2 (ja) | 1993-08-19 | 1993-09-01 | 軸挟持部材およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2816926B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5974663A (en) * | 1996-10-25 | 1999-11-02 | Honda Giken Kogya Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing connecting rod |
| US6134779A (en) * | 1998-11-16 | 2000-10-24 | Walker; Bruce K. | High performance forged aluminum connecting rod and method of making the same |
| WO2004007980A1 (ja) * | 2002-07-11 | 2004-01-22 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | コンロッドの破断分割構造 |
| US20070256300A1 (en) * | 2004-11-25 | 2007-11-08 | Hideki Okumura | Method and Device for Machining Cracking Groove for Connecting Rod |
-
1993
- 1993-09-01 JP JP21751293A patent/JP2816926B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0771438A (ja) | 1995-03-17 |
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|---|---|---|---|
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