JP2019157880A - コンロッド、内燃機関およびコンロッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大端部の内周面における転動疲労強度に優れ、且つ、従来よりも低コストで製造し得るコンロッドを提供する。【解決手段】コンロッド（１）は、鋼から形成され、ロッド本体部（１０）と、ロッド本体部の一端に設けられた小端部（２０）と、ロッド本体部の他端に設けられた大端部（３０）とを備え、大端部の少なくとも内周面（３０ａ）が焼入れされている一体型のコンロッドである。大端部の内周面のビッカース硬さＨＶが７００以上であり、大端部は、焼入れされていない未焼入れ部（ｎｑ）を外周面（３０ｂ）に有する。【選択図】図２

Description

本発明は、コンロッドに関し、特に、鋼から形成された一体型のコンロッドに関する。または、本発明は、そのようなコンロッドを備えた内燃機関やそのようなコンロッドの製造方法にも関する。

内燃機関には、ピストンとクランクシャフトとを連結するためにコンロッド（あるいはコネクティングロッド）と呼ばれる部材が用いられている。コンロッドは、棒状のロッド本体部と、ロッド本体部の一端に設けられた小端部と、ロッド本体部の他端に設けられた大端部とを備える。小端部がピストンに接続されるのに対し、大端部はクランクシャフトに接続される。より具体的には、小端部に形成された貫通孔にピストンのピストンピンが挿通される。また、大端部に形成された貫通孔にクランクシャフトのクランクピンが挿通される。これにより、コンロッドがピストンおよびクランクシャフトに接続される。

コンロッドは、大端部が２つに分割された分割型と、大端部が分割されていない一体型とに大別される。一体型コンロッドは、主に単気筒の内燃機関に用いられる。

一体型コンロッドの大端部の内周面とクランクピンとの間には、フリクションロスを低減するためにニードルベアリングが配置される。内燃機関の運転時にピストンを経由して伝わる爆発力は、コンロッドを転がり軸受けに押し付けるので、大端部の内周面には、大きな応力が発生する。この応力が過大な場合、大端部の内周面には、フレーキング（flaking）と呼ばれる疲労破壊現象が発生する。

転動疲労によるフレーキングが発生すると、不快な音と振動が発生し、内燃機関や車両の商品性および快適性を損なってしまう。そのため、コンロッドにはフレーキングが発生しないことが求められる。

従来、フレーキングの発生を抑制して長寿命化を実現するために、肌焼鋼（例えばＳＣＭ４２０）から形成されたコンロッドに対し、浸炭処理を施すことが一般に行われている。浸炭処理によってコンロッドの表面から炭素を浸透させることにより、表面近傍の炭素濃度が高くなる。そのため、焼入れ後に表面硬度が高くなり、そのことによりフレーキングの発生が抑制される。

図１５に、一体型コンロッドの製造工程の例を示す。図１５に示す例では、まず、素材である鋼としてＳＣＭ４２０を用意する。次に、用意した鋼を鍛造によってコンロッドの形状に成形し、続いて、焼準を行う。

次に、成形体の表面に銅めっきを施し、その後、所定の機械加工を行うことによって小端部の貫通孔や大端部の貫通孔などを形成する。

続いて、浸炭、焼入れおよび焼戻しを順次行う。このとき、大端部の内周面などのめっき層によって覆われていない部分（機械加工の際の切削によりめっき層が除去された部分）は、浸炭によって表面付近の炭素量が多くなるので、硬化する。一方、ロッド本体部などのめっき層によって覆われている部分（つまり浸炭防止処理が施されている部分）は、浸炭によっても炭素量がほとんど多くならないので、ほとんど硬化しない。

その後、仕上げ加工を施されてコンロッドが完成する。上述した方法（以下では「防炭法」と呼ぶ）によれば、ロッド本体部の硬さの上昇を抑えつつ、大端部の内周面の硬さを高くすることができるので、ロッド本体部の靭性を確保しつつ、フレーキングの発生を抑制することができる。つまり、転動疲労強度が向上する。

特許文献１には、上述した防炭法とは異なる方法が開示されている。特許文献１の方法では、コンロッド全体に浸炭処理が行われた後、高周波誘導加熱により局所的な焼戻しが行われる。高周波誘導加熱による局所的焼戻しを行う工程を含む製造方法を、以下では「高周波焼戻し法」と呼ぶ。

図１６に、高周波焼戻し法を用いる場合の製造工程の例を示す。図１６に示す例では、まず、素材である鋼としてＳＣＭ４２０を用意する。次に、用意した鋼を鍛造によってコンロッドの形状に成形し、続いて、焼準を行う。

次に、所定の機械加工を行うことによって小端部の貫通孔や大端部の貫通孔などを形成し、浸炭、焼入れおよび焼戻しを順次行う。このとき、コンロッド全体が硬化する。

続いて、高周波誘導加熱による局所的な焼戻しを行う。この焼戻しは、少なくともロッド本体部に対して行われ、大端部に対しては行われない。その後、仕上げ加工を施されてコンロッドが完成する。

上述した高周波焼戻し法を用いる場合でも、大端部の内周面が浸炭処理によって硬化されることにより、転動疲労強度が向上する。また、局所的な焼戻しによって、ロッド本体部の硬さを選択的に低下させることができるので、防炭法のように銅めっき層の形成や除去を行うことなく、ロッド本体部を靭性と曲げ強度のバランスのよい硬さにすることができる。

特開２００６−１４４９２８号公報

最近では、一体型コンロッドには、さらなる低コスト化が要望されており、上述した防炭法および高周波焼戻し法では、必ずしもその要望に応えることができない。また、高周波焼戻し法では、浸炭のばらつきに加えて高周波熱処理のばらつきも加わるため、品質がばらつくおそれがある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、大端部の内周面における転動疲労強度に優れ、且つ、従来よりも低コストで製造し得るコンロッドを提供することにある。

本発明の実施形態によるコンロッドは、鋼から形成され、ロッド本体部と、前記ロッド本体部の一端に設けられた小端部と、前記ロッド本体部の他端に設けられた大端部と、を備え、前記大端部の少なくとも内周面が焼入れされている一体型のコンロッドであって、前記大端部の前記内周面のビッカース硬さＨＶが７００以上であり、前記大端部は、焼入れされていない未焼入れ部を外周面に有する。

ある実施形態では、前記未焼入れ部は、前記外周面の、前記大端部の軸方向における中心から両側に向かって延びており、前記大端部の前記軸方向に沿った長さｄ１と、前記未焼入れ部の前記軸方向に沿った長さｄ２とは、０．４ｄ１≦ｄ２＜ｄ１の関係を満足する。

ある実施形態では、前記未焼入れ部のビッカース硬さＨＶは４００以下である。

ある実施形態では、本発明のコンロッドは、０．６２質量％以上０．６８質量％以下のＣ、０．１０質量％以上１．００質量％以下のＳｉ、０．２０質量％以上１．００質量％以下のＭｎ、０．０３０質量％以下のＰ、０．０３０質量％以下のＳ、０．０１質量％以上０．１質量％以下のＣｕ、０．０１質量％以上０．１質量％以下のＮｉ、０．０５質量％以上１．００質量％以下のＣｒ、０．３０質量％以下のＡｌおよび０．０３質量％以下のＮを含有する鋼から形成されている。

本発明の実施形態による内燃機関は、上述したいずれかの構成を有するコンロッドを備える。

本発明の実施形態によるコンロッドの製造方法は、ロッド本体部と、前記ロッド本体部の一端に設けられた小端部と、前記ロッド本体部の他端に設けられた大端部とを備えた一体型のコンロッドの製造方法であって、前記ロッド本体部、前記小端部および前記大端部を含むコンロッドを、鋼から形成する工程（Ａ）と、前記工程（Ａ）の後に、前記大端部の少なくとも内周面に対して焼入れを行う工程（Ｂ）と、を包含し、前記工程（Ｂ）は、前記大端部を高周波誘導加熱により加熱する加熱工程と、前記大端部を前記外周面側から冷却する第１冷却工程であって、前記加熱工程の開始から所定時間遅れて開始され前記加熱工程と並行して行われる第１冷却工程と、前記加熱工程および前記第１冷却工程の終了後に、所定の冷却速度で前記大端部を冷却する第２冷却工程と、を含む。

ある実施形態では、前記第１冷却工程は、前記外周面の、前記大端部の軸方向における略中心に冷却水を噴射することによって行われる。

ある実施形態では、前記第２冷却工程における前記所定の冷却速度は、２００℃／秒以上である。

ある実施形態では、前記工程（Ｂ）は、前記大端部の前記内周面のビッカース硬さＨＶが７００以上となり、且つ、前記大端部が、焼入れされていない未焼入れ部を外周面に有するように行われる。

ある実施形態では、前記工程（Ｂ）は、前記未焼入れ部が、前記外周面の、前記大端部の軸方向における中心から両側に向かって延びており、前記大端部の前記軸方向に沿った長さｄ１と、前記未焼入れ部の前記軸方向に沿った長さｄ２とが、０．４ｄ１≦ｄ２＜ｄ１の関係を満足するように行われる。

ある実施形態では、前記工程（Ａ）において、前記コンロッドは、０．６２質量％以上０．６８質量％以下のC、０．１０質量％以上１．００質量％以下のＳｉ、０．２０質量％以上１．００質量％以下のＭｎ、０．０３０質量％以下のＰ、０．０３０質量％以下のＳ、０．０１質量％以上０．１質量％以下のＣｕ、０．０１質量％以上０．１質量％以下のＮｉ、０．０５質量％以上１．００質量％以下のＣｒ、０．３０質量％以下のＡｌおよび０．０３質量％以下のＮを含有する鋼から形成される。

ある実施形態では、本発明のコンロッドの製造方法は、前記大端部に対して浸炭処理を行う工程を包含しない。

以下、本発明の実施形態の作用・効果を説明する。

本発明の実施形態によるコンロッドでは、大端部の少なくとも内周面が焼入れされており、焼入れによる硬化によって、大端部の内周面のビッカース硬さＨＶが７００以上とされている。これにより、十分な転動疲労強度が得られる。また、本発明の実施形態によるコンロッドは、コンロッドの一部に対して選択的な焼入れが可能な方法（例えば高周波誘導加熱による焼入れ）を用いることにより、浸炭処理を行うことなく製造することができるので、低コスト化を図ることができる。さらに、本発明の実施形態によるコンロッドでは、大端部が焼入れされていない未焼入れ部を外周面に有しているので、大端部の靱性を確保し、焼割れの発生を防止することができる。

未焼入れ部は、外周面の、大端部の軸方向における中心から両側に向かって延びる。焼割れの発生をより確実に防止する観点からは、未焼入れ部のサイズがある程度大きいことが好ましく、具体的には、未焼入れ部の軸方向に沿った長さｄ２は、大端部の軸方向に沿った長さｄ１の４０％以上である（０．４ｄ１≦ｄ２）ことが好ましい。また、大端部のスラスト面は、クランクシャフトのスラスト面に接触する部分であるので、十分な硬さを有していることが好ましい。そのため、大端部のスラスト面全体に焼入れがなされていることが好ましいので、未焼入れ部の軸方向に沿った長さｄ２は、大端部の軸方向に沿った長さｄ１よりも小さい（ｄ２＜ｄ１）ことが好ましい。このように、大端部の軸方向に沿った長さｄ１と、未焼入れ部の軸方向に沿った長さｄ２とは、０．４ｄ１≦ｄ２＜ｄ１の関係を満足することが好ましい。

未焼入れ部は、焼入れされていない部分であるので、大端部の内周面よりも硬さが低い。未焼入れ部のビッカース硬さＨＶは、例えば４００以下である。

本発明の実施形態によるコンロッドは、０．６２質量％以上０．６８質量％以下のＣ、０．１０質量％以上１．００質量％以下のＳｉ、０．２０質量％以上１．００質量％以下のＭｎ、０．０３０質量％以下のＰ、０．０３０質量％以下のＳ、０．０１質量％以上０．１質量％以下のＣｕ、０．０１質量％以上０．１質量％以下のＮｉ、０．０５質量％以上１．００質量％以下のＣｒ、０．３０質量％以下のＡｌおよび０．０３質量％以下のＮを含有する鋼から形成されていることが好ましい。鋼のＣ（炭素）含有量が０．６２質量％以上０．６８質量％以下であることにより、大端部の内周面の硬度を十分に高くしつつ、焼割れの発生をより確実に抑制することができる。

本発明の実施形態によるコンロッドは、各種の内燃機関に好適に用いられる。

本発明の実施形態によるコンロッドの製造方法では、大端部の少なくとも内周面に対して焼入れを行う工程（Ｂ）が、大端部を高周波誘導加熱により加熱する加熱工程と、大端部を外周面側から冷却する第１冷却工程であって、加熱工程の開始から所定時間遅れて開始され加熱工程と並行して行われる第１冷却工程と、加熱工程および第１冷却工程の終了後に、所定の冷却速度で前記大端部を冷却する第２冷却工程とを含む。このように、焼入れ工程（工程（Ｂ））において、加熱工程と並行して第１冷却工程が行われることにより、大端部の内周面を十分に硬化させつつ、大端部の外周面の一部を実質的に焼入れがなされないままとすることができる。そのため、本発明の実施形態による製造方法によれば、十分な転動疲労強度が得られるとともに、焼割れの発生を防止することができる。

第１冷却工程は、外周面の、大端部の軸方向における略中心に冷却水を噴射することによって好適に行うことができる。

大端部の内周面を十分に硬化させる観点からは、第２冷却工程における冷却速度（Ｍｓ点までの冷却速度）は、２００℃／秒以上であることが好ましい。

工程（Ｂ）（焼入れ工程）は、大端部の内周面のビッカース硬さＨＶが７００以上となり、且つ、大端部が、焼入れされていない未焼入れ部を外周面に有するように行われることが好ましい。大端部の内周面のビッカース硬さＨＶが７００以上であることにより、十分な転動疲労強度が得られる。また、大端部が焼入れされていない未焼入れ部を外周面に有していることにより、大端部の靱性を確保し、焼割れの発生を防止することができる。

焼割れの発生をより確実に防止する観点からは、未焼入れ部のサイズがある程度大きいことが好ましく、具体的には、未焼入れ部の軸方向に沿った長さｄ２は、大端部の軸方向に沿った長さｄ１の４０％以上である（０．４ｄ１≦ｄ２）ことが好ましい。また、大端部のスラスト面は、クランクシャフトのスラスト面に接触する部分であるので、十分な硬さを有していることが好ましい。そのため、大端部のスラスト面全体に焼入れがなされていることが好ましいので、未焼入れ部の軸方向に沿った長さｄ２は、大端部の軸方向に沿った長さｄ１よりも小さい（ｄ２＜ｄ１）ことが好ましい。このように、工程（Ｂ）は、大端部の前記軸方向に沿った長さｄ１と、未焼入れ部の軸方向に沿った長さｄ２とが、０．４ｄ１≦ｄ２＜ｄ１の関係を満足するように行われることが好ましい。

工程（Ａ）において、コンロッドは、０．６２質量％以上０．６８質量％以下のC、０．１０質量％以上１．００質量％以下のＳｉ、０．２０質量％以上１．００質量％以下のＭｎ、０．０３０質量％以下のＰ、０．０３０質量％以下のＳ、０．０１質量％以上０．１質量％以下のＣｕ、０．０１質量％以上０．１質量％以下のＮｉ、０．０５質量％以上１．００質量％以下のＣｒ、０．３０質量％以下のＡｌおよび０．０３質量％以下のＮを含有する鋼から形成されることが好ましい。鋼のＣ（炭素）含有量が０．６２質量％以上０．６８質量％以下であることにより、大端部の内周面の硬度を十分に高くしつつ、焼割れの発生をより確実に抑制することができる。

本発明の実施形態によるコンロッドの製造方法は、大端部に対して浸炭処理を行う工程を包含しないことが好ましい。浸炭処理を行う工程を包含しないことにより、低コスト化を図ることができる。

本発明の実施形態によると、大端部の内周面における転動疲労強度に優れ、且つ、従来よりも低コストで製造し得るコンロッドを提供することができる。

（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態によるコンロッド１を模式的に示す平面図および断面図であり、（ｂ）は、（ａ）中の１Ｂ−１Ｂ’線に沿った断面を示している。 コンロッド１の大端部３０を拡大して示す断面図である。 大端部３０が外周面３０ｂに未焼入れ部ｎｑを有していない構成を示す断面図である。 大端部３０の未焼入れ部ｎｑがスラスト面３０ｃに達している構成を示す断面図である。 コンロッド１の製造方法の例を示すフローチャートである。 （ａ）および（ｂ）は、焼入れ工程Ｓ５に用いられる高周波誘導加熱装置８０を模式的に示す図である。 （ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ加熱工程、第１冷却工程および第２冷却工程が行われている様子を示す図である。 焼入れ工程Ｓ５における加熱工程、第１冷却工程および第２冷却工程のタイムチャートの例である。 焼入れ工程Ｓ５における大端部３０の温度変化の例を示すグラフである。 鋼の炭素含有量と、大端部の内周面のビッカース硬さＨＶ（表面硬度）との関係を示すグラフである。 表面硬度と転動疲労寿命との関係を示すグラフである。 鋼の炭素含有量と転動疲労寿命との関係を示すグラフである。 本発明の実施形態によるコンロッド１を備えた単気筒内燃機関１００を模式的に示す断面図である。 図１３に示す内燃機関１００を備えた自動二輪車を模式的に示す側面図である。 防炭法を用いたコンロッドの製造方法を示すフローチャートである。 高周波焼戻し法を用いたコンロッドの製造方法を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

図１（ａ）および（ｂ）に、本実施形態におけるコンロッド１を示す。図１（ａ）は、コンロッド１を模式的に示す平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）中の１Ｂ−１Ｂ’線に沿った断面図である。

コンロッド１は、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、ロッド本体部１０と、ロッド本体部１０の一端に設けられた小端部２０と、ロッド本体部１０の他端に設けられた大端部３０とを備える。

ロッド本体部（軸部）１０は、棒状である。ロッド本体部１０の断面形状は、典型的には、略Ｈ字状である。

小端部２０は、ピストンピンを通すための貫通孔（ピストンピン孔）２２を有する。小端部２０は、ピストンピンを介してピストンに接続される。小端部２０の内周面（ピストンピン孔２２の外縁を規定する面）２０ａは、典型的には、ベアリングを介さずにピストンピンと接触する。

大端部３０は、クランクピンを通すための貫通孔（クランクピン孔）３２を有している。大端部３０は、クランクピンを介してクランクシャフトに接続される。クランクピン孔３２内には、典型的には、転がり軸受けが配置されるため、大端部３０の内周面（クランクピン孔３２の外縁を規定する面）３０ａは、転がり軸受けと接触する。コンロッド１は、大端部３０が２つに分割されていない、一体型のコンロッドである。

以下の説明においては、ロッド本体部１０の延びる方向を「長手方向」と呼び（図１中の方向Ｘ）、ピストンピン孔２２およびクランクピン孔３２の中心軸の方向を「軸方向」と呼ぶ（図１中の方向Ｙ）。また、長手方向および軸方向に直交する方向を「幅方向」と呼ぶ（図１中の方向Ｚ）。

コンロッド１は、鋼（鉄合金）から形成されている。より具体的には、コンロッド１は、一般的な肌焼鋼よりも炭素含有量が多い鋼から形成されている。

本実施形態のコンロッド１では、大端部３０の少なくとも内周面３０ａが焼入れされている。焼入れにより、大端部３０の内周面３０ａは硬化されており、具体的には、大端部３０の内周面３０ａのビッカース硬さＨＶ（表面硬度）が７００以上とされている。

焼入れは、コンロッド１の一部に対して選択的に行われる。コンロッド１のロッド本体部１０および小端部２０は、焼入れされていない。このような選択的な焼入れは、高周波誘導加熱により好適に行うことができる。なお、後に詳述するように、コンロッド１の製造の際に、浸炭処理は行われない。

また、本実施形態のコンロッド１では、大端部３０にも焼入れされていない部分が存在する。図２は、大端部３０を拡大して示す断面図である。大端部３０は、図２に示すように、焼入れされていない未焼入れ部ｎｑを外周面３０ｂに有する。未焼入れ部ｎｑは、外周面３０ｂの軸方向Ｙにおける中心から両側に向かって延びている。未焼入れ部ｎｑの軸方向Ｙに沿った長さｄ２は、大端部３０の軸方向Ｙに沿った長さｄ１よりも小さい（ｄ２＜ｄ１）。つまり、未焼入れ部ｎｑは、大端部３０のスラスト面３０ｃには達していない。さらに言い換えると、内周面３０ａ全体に加えてスラスト面３０ｃ全体にも焼入れがなされている。

未焼入れ部ｎｑは、焼入れされていない部分であるので、内周面３０ａやスラスト面３０ｃよりも硬さが低い。具体的には、未焼入れ部ｎｑのビッカース硬さＨＶは、４００以下である。

上述したように、本実施形態のコンロッド１では、大端部３０の少なくとも内周面３０ａが焼入れされており、焼入れによる硬化によって、大端部３０の内周面３０ａのビッカース硬さＨＶが７００以上とされている。これにより、後に検証結果を交えて説明するように、十分な転動疲労強度が得られる。

また、本実施形態のコンロッド１は、コンロッド１の一部に対して選択的な焼入れが可能な方法（例えば高周波誘導加熱による焼入れ）を用いることにより、浸炭処理を行うことなく製造することができるので、低コスト化を図ることができる。

さらに、本実施形態のコンロッド１では、大端部３０が焼入れされていない未焼入れ部ｎｑを外周面３０ｂに有することにより、以下の効果が得られる。

本願発明者の検討によれば、図３に示すように、大端部３０が外周面３０ｂに未焼入れ部ｎｑを有していない場合、つまり、大端部３０がその全体にわたって焼入れされている場合、大端部３０に焼割れが発生するおそれがあることがわかった。焼割れとは、焼入れの過程で発生する割れであり、焼入応力を主な原因とする。

これに対し、本実施形態のように、大端部３０が未焼入れ部ｎｑを外周面３０ｂに有することにより、大端部３０の靱性を確保し、焼割れの発生を防止することができる。

焼割れの発生をより確実に防止する観点からは、未焼入れ部ｎｑのサイズがある程度大きいことが好ましく、具体的には、未焼入れ部ｎｑの軸方向Ｙに沿った長さｄ２は、大端部３０の軸方向Ｙに沿った長さｄ１の４０％以上である（０．４ｄ１≦ｄ２）ことが好ましい。

また、大端部３０のスラスト面３０ｃは、クランクシャフトのスラスト面に接触する部分であるので、十分な硬さを有していることが好ましい。そのため、大端部３０のスラスト面３０ｃ全体に焼入れがなされていることが好ましいので、未焼入れ部ｎｑの軸方向Ｙに沿った長さｄ２は、本実施形態のように、大端部３０の軸方向Ｙに沿った長さｄ１よりも小さい（ｄ２＜ｄ１）ことが好ましい。図４に示すように、未焼入れ部ｎｑがスラスト面３０ｃに達していると（つまりｄ２＝ｄ１であると）、大端部３０のスラスト面３０ｃの硬さが不足するおそれがある。

このように、大端部３０の軸方向Ｙに沿った長さｄ１と、未焼入れ部ｎｑの軸方向Ｙに沿った長さｄ２とは、０．４ｄ１≦ｄ２＜ｄ１の関係を満足することが好ましい。

コンロッド１の材料である鋼は、０．６２質量％以上０．６８質量％以下のC（炭素）、０．１０質量％以上１．００質量％以下のＳｉ（シリコン）、０．２０質量％以上１．００質量％以下のＭｎ（マンガン）、０．０３０質量％以下のＰ（リン）、０．０３０質量％以下のＳ（硫黄）、０．０１質量％以上０．１質量％以下のＣｕ（銅）、０．０１質量％以上０．１質量％以下のＮｉ（ニッケル）、０．０５質量％以上１．００質量％以下のＣｒ（クロム）、０．３０質量％以下のＡｌ（アルミニウム）および０．０３質量％以下のＮ（窒素）を含有する（残部はＦｅ（鉄）および不可避不純物である）ことが好ましい。後に検証結果を参照しながら詳述するように、鋼の炭素含有量が０．６２質量％以上０．６８質量％以下であることにより、転動疲労強度の確保と焼割れの防止とを両立することが容易となる。

続いて、図５を参照しながら、本実施形態のコンロッド１の製造方法を説明する。図５は、コンロッド１の製造方法の例を示すフローチャートである。

まず、ロッド本体部１０、小端部２０および大端部３０を含むコンロッド（ワークピース）１を、鋼から形成する（工程Ｓ１〜Ｓ４）。具体的には、まず、素材である鋼を用意する（工程Ｓ１）。ここでは、既に説明した組成の鋼、つまり、０．６２質量％以上０．６８質量％以下のC、０．１０質量％以上１．００質量％以下のＳｉ、０．２０質量％以上１．００質量％以下のＭｎ、０．０３０質量％以下のＰ、０．０３０質量％以下のＳ、０．０１質量％以上０．１質量％以下のＣｕ、０．０１質量％以上０．１質量％以下のＮｉ、０．０５質量％以上１．００質量％以下のＣｒ、０．３０質量％以下のＡｌおよび０．０３質量％以下のＮを含有する（残部はＦｅおよび不可避不純物である）鋼を用意する。

次に、用意した鋼を鍛造によってコンロッド１の形状に成形し（工程Ｓ２）、続いて、調質を行う（工程Ｓ３）。

その後、所定の機械加工を行うことによって小端部２０のピストンピン孔２２や大端部３０のクランクピン孔３２などを形成する（工程Ｓ４）。

続いて、大端部３０の少なくとも内周面３０ａに対して焼入れを行う（工程Ｓ５）。この局所的な焼入れは、高周波誘導加熱により行われる。焼入れ工程Ｓ５については後に詳述する。

次に、焼戻し（工程Ｓ６）および仕上げ加工（工程Ｓ７）を順次行うことによってコンロッドが完成する。

本実施形態の製造方法における焼入れ工程Ｓ５は、大端部３０を高周波誘導加熱により加熱する加熱工程を含む。焼入れ工程Ｓ５は、さらに、第１冷却工程および第２冷却工程を含む。

第１冷却工程は、大端部３０を外周面３０ｂ側から冷却する工程である。第１冷却工程は、加熱工程の開始から所定時間遅れて開始され、加熱工程と並行して行われる。

第２冷却工程は、所定の冷却速度で大端部３０を冷却する工程であり、加熱工程および第１冷却工程の終了後に行われる。

ここで、図６（ａ）、（ｂ）、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および図８を参照しながら、上述した加熱工程、第１冷却工程および第２冷却工程を含む焼入れ工程Ｓ５をより詳しく説明する。図６（ａ）および（ｂ）は、焼入れ工程Ｓ５に用いられる高周波誘導加熱装置８０を模式的に示す図である。図７（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ加熱工程、第１冷却工程および第２冷却工程が行われている様子を示す図である。図８は、焼入れ工程Ｓ５における加熱工程、第１冷却工程および第２冷却工程のタイムチャートの例である。

高周波誘導加熱装置８０は、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、加熱コイル８１と、第１冷却ジャケット８２と、制御部８３と、第２冷却ジャケット８４とを備える。図６（ａ）は、コンロッド（ワークピース）１の周囲に第１冷却ジャケット８２が配置された状態を示す平面図であり、図６（ｂ）は、コンロッド１の周囲に第２冷却ジャケット８４が配置された状態を示す断面図である。

加熱コイル８１は、被加熱物（ここではコンロッド１）を加熱するための部材である。高周波電流が加熱コイル８１に流されることにより、被加熱物の内部に誘導電流が流れ、被加熱物が加熱（昇温）される）。焼入れ工程Ｓ５において、コンロッド１は、加熱コイル８１が大端部３０のクランクピン孔３２内に位置するように配置される。加熱コイル８１の下部は、閉塞部材８１ａによって塞がれている。

第１冷却ジャケット８２および第２冷却ジャケット８４は、加熱された被加熱物を冷却するための部材である。第１冷却ジャケット８２は、略円環状であり、第１冷却工程において、コンロッド１の大端部３０を包囲している。第１冷却ジャケット８２は、その内周面に、周方向に沿って配置された複数の冷却水噴射口８２ａを有している。冷却水噴射口８２ａから冷却水が噴射されることにより、冷却が行われる。なお、冷却水噴射口８２ａの個数および配置は、図６（ａ）に示した例に限定されない。

第２冷却ジャケット８４は、コンロッド１の大端部３０の上面および側面（外周面３０ｂ）を冷却するための上側面冷却ジャケット８４Ａと、大端部３０の下面を冷却するための下面冷却ジャケット８４Ｂと、大端部３０の内周面３０ａを冷却するための内周面冷却ジャケット８４Ｃとを含む。第２冷却工程において、上側面冷却ジャケット８４Ａは、大端部３０の上方に配置される。また、下面冷却ジャケット８４Ｂは、大端部３０の下方に配置され、内周面冷却ジャケット８４Ｃは、ピストンピン孔３２の上方に配置される。上側面冷却ジャケット８４Ａ、下面冷却ジャケット８４Ｂおよび内周面冷却ジャケット８４Ｃのそれぞれは、１つまたは複数の冷却水噴射口８４ａを有している。冷却水噴射口８４ａから冷却水が噴射されることにより、冷却が行われる。なお、冷却水噴射口８４ａの個数および配置は、図６（ｂ）に示した例に限定されない。

制御部８３は、加熱コイル８１、第１冷却ジャケット８２および第２冷却ジャケット８４の動作を制御する。制御部８３は、例えばコンピュータであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有する。

高周波誘導加熱装置８０を用いた焼入れ工程Ｓ５は、具体的には、以下のようにして行われる。

まず、図７（ａ）に示すように、加熱コイル８１が大端部３０内に位置するようにコンロッド１がセットされた状態で、加熱コイル８１による大端部３０の加熱が開始される（加熱工程の開始）。図７（ａ）では、大端部３０が加熱される様子を模式的に実線の矢印で示している。また、図８に示す例では、加熱工程は、約７．５秒行われる。

次に、加熱工程の開始から所定時間（以下では「開始遅延時間」と呼ぶ）遅れたタイミングで、図７（ｂ）に示すように、第１冷却ジャケット８２による大端部３０の外周面３０ｂ側からの冷却が開始される（第１冷却工程の開始）。第１冷却工程は、第１冷却ジャケット８２の冷却水噴射口８２ａから冷却水を、外周面３０ｂの軸方向Ｙにおける略中心に噴射することによって行われる。図７（ｂ）では、大端部３０が加熱される様子を模式的に実線の矢印で示し、大端部３０が冷却される様子を模式的に点線の矢印で示している。また、開始遅延時間は、例えば約４秒である。また、図８に示す例では、第１冷却工程は、加熱工程の終了から所定時間（以下では「終了遅延時間」と呼ぶ）遅れて終了する。終了遅延時間は、例えば約０．５秒である。なお、加熱工程と第１冷却工程とが同時に終了しても（つまり終了遅延時間がゼロであっても）よい。

加熱工程および第１冷却工程の終了後に、第２冷却ジャケット８４による大端部３０の冷却が開始される（第２冷却工程の開始）。第２冷却工程は、上側面冷却ジャケット８４Ａ、下面冷却ジャケット８４Ｂおよび内周面冷却ジャケット８４Ｃの冷却水噴射口８４ａから冷却水を、大端部３０の上面、外周面３０ｂ、下面および内周面３０ａに噴射することによって行われる。図７（ｃ）では、冷却水を点線の矢印で示している。なお、内周面冷却ジャケット８４Ｃから噴射された冷却水は、加熱コイル８１の閉塞部材８１ａに当たって、内周面３０ａに向かって飛散する。加熱工程の終了から第２冷却工程の開始までの時間（均熱時間）は、例えば約１．０秒である。なお、均熱時間がゼロであってもよい（つまり加熱工程の終了と同時に第２冷却工程が開始されてもよい）。また、図８に示す例では、第２冷却工程は、加熱工程の開始から１１．５秒経過時に終了する（つまり約３秒間行われる）。

このようにして、焼入れ工程Ｓ５が完了する。

なお、焼戻し工程Ｓ６を、高周波誘導加熱装置８０により行ってもよい。つまり、焼き戻し工程Ｓ６において、局所的に焼戻しが行われてもよい。コンロッド１全体に焼戻しが行われてもよい。

上述した本実施形態の製造方法では、焼入れ工程において、加熱工程と並行して第１冷却工程が行われることにより、大端部３０の内周面３０ａを十分に（内周面３０ａのビッカース硬さＨＶを７００以上に）硬化させつつ、大端部３０の外周面３０ｂの一部を実質的に焼入れがなされないままとする（つまり未焼入れ部ｎｑとする）ことができる。これに対し、第１冷却工程を行わずに単に加熱工程のみを行うと、大端部３０の内周面３０ａが十分に硬化するように加熱した場合には、大端部３０の外周面３０ｂに未焼入れ部ｎｑが存在しなくなる（図３に示した状態となる）おそれがあり、大端部３０の外周面３０ｂに未焼入れ部ｎｑが存在するように加熱を抑えた場合には、大端部３０の内周面３０ａが十分に硬化しないおそれがある。

また、本実施形態の製造方法は、大端部３０に対して浸炭処理を行う工程を包含しないので、従来の手法に比べて低コスト化を図ることができる。

大端部３０の内周面３０ａを十分に硬化させる観点からは、第２冷却工程における冷却速度（Ｍｓ点までの冷却速度）は、２００℃／秒以上であることが好ましい。図９に、焼入れ工程Ｓ５における大端部３０の温度変化の例を示す。図９には、図６（ａ）中の４つの領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４（加熱箇所それぞれの測定点）における温度変化の例を示している。図９に示す例では、４つの領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４のすべてにおいて、第２冷却工程における冷却速度（ピーク温度からＭｓ点までの冷却速度）が２００℃／秒以上である。

続いて、種々の条件でコンロッドを実際に試作し、転動疲労強度などを検証した結果を説明する。表１、図１０、図１１および図１２に、サンプルＡ〜Ｌのコンロッドについての検証結果を示す。

サンプルＡ〜Ｉは、熱処理として高周波誘導加熱による焼入れ工程を行って作製し、サンプルＪ〜Ｌは、熱処理として浸炭を行って作製した。表１には、サンプルＡ〜Ｌの材料である鋼の炭素含有量、得られたコンロッドの大端部の内周面のビッカース硬さＨＶ（表面硬度）、転動疲労寿命（Ｌ５０寿命）、製品寿命および残留オーステナイト量を示している。ここでは、転動疲労寿命が比較的長い場合に製品寿命が長く（「○」）、転動疲労寿命が比較的短い場合に製品寿命が短い（「×」）としている。また、表１には、サンプルＡ〜Ｉに関し、大端部の外周面に未焼入れ部が存在するように焼入れ工程（上述したような第１冷却工程を含む焼入れ工程）を行った場合および未焼入れ部が存在しないように焼入れ工程（上述したような第１冷却工程が省略された焼入れ工程）を行った場合のそれぞれについて、焼割れの発生の有無を検証した結果も示している。焼割れが発生する場合を「×」、焼割れが発生しない場合を「○」とし、また、焼割れの発生が抑制される傾向にはあるが、十分には抑制されない場合を「△」としている。

図１０は、鋼の炭素含有量と表面硬度との関係を示すグラフである。図１１は、表面硬度と転動疲労寿命との関係を示すグラフである。図１２は、鋼の炭素含有量と転動疲労寿命との関係を示すグラフである。

表１および図１０に示すように、炭素含有量が０．６２質量％以上であるサンプルＡ〜Ｈでは、内周面のビッカース硬度ＨＶが７００以上であり、浸炭を行って作製されたサンプルＪ〜Ｌと同等かそれ以上の表面硬度が得られた。なお、表１には炭素含有量しか示していないが、サンプルＡ〜Ｉのコンロッドの材料である鋼は、既に述べた好ましい組成の鋼、つまり、０．１０質量％以上１．００質量％以下のＳｉ、０．２０質量％以上１．００質量％以下のＭｎ、０．０３０質量％以下のＰ、０．０３０質量％以下のＳ、０．０１質量％以上０．１質量％以下のＣｕ、０．０１質量％以上０．１質量％以下のＮｉ、０．０５質量％以上１．００質量％以下のＣｒ、０．３０質量％以下のＡｌおよび０．０３質量％以下のＮを含有する（残部はＦｅおよび不可避不純物である）鋼である。

また、表１、図１１および図１２に示すように、サンプルＡ〜Ｈでは、サンプルＪ〜Ｌと同等の転動疲労寿命および製品寿命が得られた。これに対し、炭素含有量が０．５５質量％であるサンプルＩでは、サンプルＪ〜Ｌを下回る転動疲労寿命および製品寿命しか得られなかった。これは、サンプルＩの残留オーステナイト量が、サンプルＡ〜Ｈよりも少なかったためであると考えられる。残留オーステナイト量が適切に設定されることにより、応力緩和作用と応力誘起変態による疲労強度向上効果が得られる。残留オーステナイト量は、鋼の炭素含有量と相関があり、炭素含有量が少ないと残留オーステナイト量も少なくなり、炭素含有量が多いと残留オーステナイト量も多くなる。

これらのことから、大端部の内周面のビッカース硬さＨＶが十分に高く（具体的には７００以上であり、また、残留オーステナイト量が十分に多いと、十分な転動疲労寿命が得られることが確認された。また、内周面のビッカース硬度ＨＶを十分に高くする（具体的には７００以上とする）とともに残留オーステナイト量を十分に多くするためには、鋼の炭素含有量が０．６２質量％以上であることが好ましいことがわかる。

また、表１に示すように、サンプルＡ〜Ｈでは、大端部の外周面に未焼入れ部が存在すると、存在しない場合に比べ、焼割れの発生が抑制されることがわかった。なお、サンプルＡとサンプルＢ〜Ｈとの比較からわかるように、焼割れの発生をより確実に抑制する観点からは、鋼の炭素含有量が０．６８質量％以下であることが好ましいことがわかる。

上述した検証結果から、本実施形態のコンロッド１では、十分な転動疲労強度が得られるとともに、焼割れの発生が抑制されることが確認された。

本実施形態におけるコンロッド１は、各種の内燃機関に好適に用いられる。図１３に、本実施形態におけるコンロッド１を備えた単気筒内燃機関１００の一例を示す。内燃機関１００は、クランクケース１１０、シリンダブロック１２０およびシリンダヘッド１３０を有している。

クランクケース１１０内にはクランクシャフト１１１が収容されている。クランクシャフト１１１は、クランクピン１１２およびクランクウェブ１１３を有している。クランクピン１１２と、クランクウェブ１１３とは、別体に形成されている。つまり、クランクシャフト１１１は、組立て式のクランクシャフトである。

クランクケース１１０の上に、シリンダブロック１２０が設けられている。シリンダブロック１２０には、円筒状のシリンダスリーブ１２１がはめ込まれており、ピストン１２２は、シリンダスリーブ１２１内を往復し得るように設けられている。

シリンダブロック１２０の上に、シリンダヘッド１３０が設けられている。シリンダヘッド１３０は、シリンダブロック１２０のピストン１２２やシリンダスリーブ１２１とともに燃焼室１３１を形成する。シリンダヘッド１３０は、吸気ポート１３２および排気ポート１３３を有している。吸気ポート１３２内には燃焼室１３１内に混合気を供給するための吸気弁１３４が設けられており、排気ポート１３３内には燃焼室１３１内の排気を行うための排気弁１３５が設けられている。

ピストン１２２とクランクシャフト１１１とは、コンロッド１によって連結されている。具体的には、コンロッド１の小端部２０に形成されたピストンピン孔にピストン１２２のピストンピン１２３が挿通されているとともに、大端部３０に形成されたクランクピン孔にクランクシャフト１１１のクランクピン１１２が挿通されており、そのことによってピストン１２２とクランクシャフト１１１とが連結されている。

単気筒の内燃機関１００では、フリクションロスの低減が重要であるので、図１３に示すように、コンロッド１の大端部３０の内周面３０ａとクランクピン１１２との間には、ニードルベアリング１１４が設けられている。ニードルベアリング１１４が設けられている場合、コンロッド１がニードルベアリング１１４に押し付けられることにより、大端部３０の内周面３０ａに応力が発生する。この応力が過大であると、フレーキングの発生が懸念されるが、本実施形態におけるコンロッド１は、耐フレーキング性に優れているので、フレーキングの発生が商品として必要な期間以上の長期間にわたって防止される。

内燃機関１００全体の耐久性を高める観点からは、クランクピン１１２の表面硬度および疲労強度も高いことが好ましい。そのため、クランクピン１１２は、浸炭処理または浸炭窒化処理を施されていることが好ましい。

図１４に、図１３に示した内燃機関１００を備えた自動二輪車を示す。図１４に示す自動二輪車では、本体フレーム３０１の前端にヘッドパイプ３０２が設けられている。ヘッドパイプ３０２には、フロントフォーク３０３が車両の左右方向に揺動し得るように取り付けられている。フロントフォーク３０３の下端には、前輪３０４が回転可能なように支持されている。

本体フレーム３０１の後端上部から後方に延びるようにシートレール３０６が取り付けられている。本体フレーム３０１上に燃料タンク３０７が設けられており、シートレール３０６上にメインシート３０８ａおよびタンデムシート３０８ｂが設けられている。

また、本体フレーム３０１の後端に、後方へ延びるリアアーム３０９が取り付けられている。リアアーム３０９の後端に後輪３１０が回転可能なように支持されている。

本体フレーム３０１の中央部には、図１０に示した内燃機関１００が保持されている。内燃機関１００は、本実施形態におけるコンロッド１を備えている。内燃機関１００の前方には、ラジエータ３１１が設けられている。内燃機関１００の排気ポートには排気管３１２が接続されており、排気管３１２の後端にマフラー３１３が取り付けられている。

内燃機関１００には変速機３１５が連結されている。変速機３１５の出力軸３１６に駆動スプロケット３１７が取り付けられている。駆動スプロケット３１７は、チェーン３１８を介して後輪３１０の後輪スプロケット３１９に連結されている。変速機３１５およびチェーン３１８は、内燃機関１００により発生した動力を駆動輪に伝える伝達機構として機能する。

図１４に示した自動二輪車には、本実施形態におけるコンロッド１を備えた内燃機関１００が用いられているので、商品として必要な期間以上の長期間にわたってフレーキングの発生が防止される。また、本実施形態におけるコンロッド１は、小型軽量化にも適している。高寿命化により、高負荷をコネクティングロッド１にかけることが可能になるためである。コンロッド１の小型軽量化により、内燃機関１００や車体も軽量化され、自動二輪車の走行安定性や、乗りやすさ、扱いやすさが向上し、商品性が向上する。

なお、本実施形態におけるコンロッド１を備えた内燃機関１００は、自動二輪車に限定されず、ライダーが跨って乗る鞍乗り型車両全般に好適に用いられる。例えば、バギーなどのＡＴＶにも用いられる。

また、本実施形態におけるコンロッド１は、発電機や農作業機器などで用いられる小型内燃機関にも用いることができる。

上述したように、本発明の実施形態によるコンロッド１は、鋼から形成され、ロッド本体部１０と、ロッド本体部１０の一端に設けられた小端部２０と、ロッド本体部１０の他端に設けられた大端部３０と、を備え、大端部３０の少なくとも内周面３０ａが焼入れされている一体型のコンロッド１であって、大端部３０の内周面３０ａのビッカース硬さＨＶが７００以上であり、大端部３０は、焼入れされていない未焼入れ部ｎｑを外周面３０ｂに有する。

本発明の実施形態によるコンロッド１では、大端部３０の少なくとも内周面３０ａが焼入れされており、焼入れによる硬化によって、大端部３０の内周面３０ａのビッカース硬さＨＶが７００以上とされている。これにより、十分な転動疲労強度が得られる。また、本発明の実施形態によるコンロッド１は、コンロッド１の一部に対して選択的な焼入れが可能な方法（例えば高周波誘導加熱による焼入れ）を用いることにより、浸炭処理を行うことなく製造することができるので、低コスト化を図ることができる。さらに、本発明の実施形態によるコンロッド１では、大端部３０が焼入れされていない未焼入れ部ｎｑを外周面３０ｂに有しているので、大端部３０の靱性を確保し、焼割れの発生を防止することができる。

ある実施形態では、未焼入れ部ｎｑは、外周面３０ｂの、大端部３０の軸方向Ｙにおける中心から両側に向かって延びており、大端部３０の軸方向Ｙに沿った長さｄ１と、未焼入れ部ｎｑの軸方向Ｙに沿った長さｄ２とは、０．４ｄ１≦ｄ２＜ｄ１の関係を満足する。

未焼入れ部ｎｑは、外周面３０ｂの、大端部３０の軸方向Ｙにおける中心から両側に向かって延びる。焼割れの発生をより確実に防止する観点からは、未焼入れ部ｎｑのサイズがある程度大きいことが好ましく、具体的には、未焼入れ部ｎｑの軸方向Ｙに沿った長さｄ２は、大端部３０の軸方向Ｙに沿った長さｄ１の４０％以上である（０．４ｄ１≦ｄ２）ことが好ましい。また、大端部３０のスラスト面３０ｃは、クランクシャフトのスラスト面に接触する部分であるので、十分な硬さを有していることが好ましい。そのため、大端部３０のスラスト面３０ｃ全体に焼入れがなされていることが好ましいので、未焼入れ部ｎｑの軸方向Ｙに沿った長さｄ２は、大端部３０の軸方向Ｙに沿った長さｄ１よりも小さい（ｄ２＜ｄ１）ことが好ましい。このように、大端部３０の軸方向Ｙに沿った長さｄ１と、未焼入れ部ｎｑの軸方向に沿った長さｄ２とは、０．４ｄ１≦ｄ２＜ｄ１の関係を満足することが好ましい。

ある実施形態では、未焼入れ部ｎｑのビッカース硬さＨＶは４００以下である。

未焼入れ部ｎｑは、焼入れされていない部分であるので、大端部３０の内周面３０ａよりも硬さが低い。未焼入れ部ｎｑのビッカース硬さＨＶは、例えば４００以下である。

ある実施形態では、本発明のコンロッド１は、０．６２質量％以上０．６８質量％以下のＣ、０．１０質量％以上１．００質量％以下のＳｉ、０．２０質量％以上１．００質量％以下のＭｎ、０．０３０質量％以下のＰ、０．０３０質量％以下のＳ、０．０１質量％以上０．１質量％以下のＣｕ、０．０１質量％以上０．１質量％以下のＮｉ、０．０５質量％以上１．００質量％以下のＣｒ、０．３０質量％以下のＡｌおよび０．０３質量％以下のＮを含有する鋼から形成されている。

本発明の実施形態によるコンロッド１は、０．６２質量％以上０．６８質量％以下のＣ、０．１０質量％以上１．００質量％以下のＳｉ、０．２０質量％以上１．００質量％以下のＭｎ、０．０３０質量％以下のＰ、０．０３０質量％以下のＳ、０．０１質量％以上０．１質量％以下のＣｕ、０．０１質量％以上０．１質量％以下のＮｉ、０．０５質量％以上１．００質量％以下のＣｒ、０．３０質量％以下のＡｌおよび０．０３質量％以下のＮを含有する鋼から形成されていることが好ましい。鋼のＣ（炭素）含有量が０．６２質量％以上０．６８質量％以下であることにより、大端部３０の内周面３０ａの硬度を十分に高くしつつ、焼割れの発生をより確実に抑制することができる。

本発明の実施形態による内燃機関１００は、上述したいずれかの構成を有するコンロッド１を備える。

本発明の実施形態によるコンロッド１は、各種の内燃機関１００に好適に用いられる。

本発明の実施形態によるコンロッド１の製造方法は、ロッド本体部１０と、ロッド本体部１０の一端に設けられた小端部２０と、ロッド本体部１０の他端に設けられた大端部３０とを備えた一体型のコンロッド１の製造方法であって、ロッド本体部１０、小端部２０および大端部３０を含むコンロッド１を、鋼から形成する工程（Ａ）と、工程（Ａ）の後に、大端部３０の少なくとも内周面３０ａに対して焼入れを行う工程（Ｂ）と、を包含し、工程（Ｂ）は、大端部３０を高周波誘導加熱により加熱する加熱工程と、大端部３０を外周面３０ｂ側から冷却する第１冷却工程であって、加熱工程の開始から所定時間遅れて開始され加熱工程と並行して行われる第１冷却工程と、加熱工程および第１冷却工程の終了後に、所定の冷却速度で大端部３０を冷却する第２冷却工程と、を含む。

本発明の実施形態によるコンロッド１の製造方法では、大端部３０の少なくとも内周面３０ａに対して焼入れを行う工程（Ｂ）が、大端部３０を高周波誘導加熱により加熱する加熱工程と、大端部３０を外周面３０ｂ側から冷却する第１冷却工程であって、加熱工程の開始から所定時間遅れて開始され加熱工程と並行して行われる第１冷却工程と、加熱工程および第１冷却工程の終了後に、所定の冷却速度で大端部３０を冷却する第２冷却工程とを含む。このように、焼入れ工程（工程（Ｂ））において、加熱工程と並行して第１冷却工程が行われることにより、大端部３０の内周面３０ａを十分に硬化させつつ、大端部３０の外周面３０ｂの一部を実質的に焼入れがなされないままとすることができる。そのため、本発明の実施形態による製造方法によれば、十分な転動疲労強度が得られるとともに、焼割れの発生を防止することができる。

ある実施形態では、第１冷却工程は、外周面３０ｂの、大端部３０の軸方向Ｙにおける略中心に冷却水を噴射することによって行われる。

第１冷却工程は、外周面３０ｂの、大端部３０の軸方向Ｙにおける略中心に冷却水を噴射することによって好適に行うことができる。

ある実施形態では、第２冷却工程における所定の冷却速度は、２００℃／秒以上である。

大端部３０の内周面３０ａを十分に硬化させる観点からは、第２冷却工程における冷却速度（Ｍｓ点までの冷却速度）は、２００℃／秒以上であることが好ましい。

ある実施形態では、工程（Ｂ）は、大端部３０の内周面３０ａのビッカース硬さＨＶが７００以上となり、且つ、大端部３０が、焼入れされていない未焼入れ部ｎｑを外周面３０ｂに有するように行われる。

工程（Ｂ）（焼入れ工程）は、大端部３０の内周面３０ａのビッカース硬さＨＶが７００以上となり、且つ、大端部３０が、焼入れされていない未焼入れ部ｎｑを外周面３０ｂに有するように行われることが好ましい。大端部３０の内周面３０ａのビッカース硬さＨＶが７００以上であることにより、十分な転動疲労強度が得られる。また、大端部３０が焼入れされていない未焼入れ部ｎｑを外周面３０ｂに有していることにより、大端部３０の靱性を確保し、焼割れの発生を防止することができる。

ある実施形態では、工程（Ｂ）は、未焼入れ部ｎｑが、外周面３０ｂの、大端部３０の軸方向Ｙにおける中心から両側に向かって延びており、大端部３０の軸方向Ｙに沿った長さｄ１と、未焼入れ部ｎｑの軸方向Ｙに沿った長さｄ２とが、０．４ｄ１≦ｄ２＜ｄ１の関係を満足するように行われる。

焼割れの発生をより確実に防止する観点からは、未焼入れ部ｎｑのサイズがある程度大きいことが好ましく、具体的には、未焼入れ部ｎｑの軸方向Ｙに沿った長さｄ２は、大端部３０の軸方向Ｙに沿った長さｄ１の４０％以上である（０．４ｄ１≦ｄ２）ことが好ましい。また、大端部３０のスラスト面３０ｃは、クランクシャフトのスラスト面に接触する部分であるので、十分な硬さを有していることが好ましい。そのため、大端部３０のスラスト面３０ｃ全体に焼入れがなされていることが好ましいので、未焼入れ部ｎｑの軸方向Ｙに沿った長さｄ２は、大端部３０の軸方向Ｙに沿った長さｄ１よりも小さい（ｄ２＜ｄ１）ことが好ましい。このように、工程（Ｂ）は、大端部３０の軸方向Ｙに沿った長さｄ１と、未焼入れ部ｎｑの軸方向Ｙに沿った長さｄ２とが、０．４ｄ１≦ｄ２＜ｄ１の関係を満足するように行われることが好ましい。

ある実施形態では、工程（Ａ）において、コンロッド１は、０．６２質量％以上０．６８質量％以下のC、０．１０質量％以上１．００質量％以下のＳｉ、０．２０質量％以上１．００質量％以下のＭｎ、０．０３０質量％以下のＰ、０．０３０質量％以下のＳ、０．０１質量％以上０．１質量％以下のＣｕ、０．０１質量％以上０．１質量％以下のＮｉ、０．０５質量％以上１．００質量％以下のＣｒ、０．３０質量％以下のＡｌおよび０．０３質量％以下のＮを含有する鋼から形成される。

工程（Ａ）において、コンロッド１は、０．６２質量％以上０．６８質量％以下のC、０．１０質量％以上１．００質量％以下のＳｉ、０．２０質量％以上１．００質量％以下のＭｎ、０．０３０質量％以下のＰ、０．０３０質量％以下のＳ、０．０１質量％以上０．１質量％以下のＣｕ、０．０１質量％以上０．１質量％以下のＮｉ、０．０５質量％以上１．００質量％以下のＣｒ、０．３０質量％以下のＡｌおよび０．０３質量％以下のＮを含有する鋼から形成されることが好ましい。鋼のＣ（炭素）含有量が０．６２質量％以上０．６８質量％以下であることにより、大端部３０の内周面３０ａの硬度を十分に高くしつつ、焼割れの発生をより確実に抑制することができる。

ある実施形態では、本発明のコンロッド１の製造方法は、大端部３０に対して浸炭処理を行う工程を包含しない。

本発明の実施形態によるコンロッド１の製造方法は、大端部３０に対して浸炭処理を行う工程を包含しないことが好ましい。浸炭処理を行う工程を包含しないことにより、低コスト化を図ることができる。

本発明の実施形態によると、大端部の内周面における転動疲労強度に優れ、且つ、従来よりも低コストで製造し得るコンロッドを提供することができる。本発明の実施形態によるコンロッドは、各種の内燃機関に好適に用いられる。

１：コンロッド、１０：ロッド本体部、２０：小端部、２０ａ：小端部の内周面、２２：ピストンピン孔、３０：大端部、３０ａ：大端部の内周面、３０ｂ：大端部の外周面、３０ｃ：スラスト面、３２：クランクピン孔、８０：高周波誘導加熱装置、８１：加熱コイル、８２：第１冷却ジャケット、８２ａ：冷却水噴射口、８３：制御部、８４：第２冷却ジャケット、８４Ａ：上側面冷却ジャケット、８４Ｂ：下面冷却ジャケット、８４Ｃ：内周面冷却ジャケット、８４ａ：冷却水噴射口、ｎｑ：未焼入れ部

Claims (12)

1. 鋼から形成され、
   ロッド本体部と、
   前記ロッド本体部の一端に設けられた小端部と、
   前記ロッド本体部の他端に設けられた大端部と、を備え、
   前記大端部の少なくとも内周面が焼入れされている一体型のコンロッドであって、
   前記大端部の前記内周面のビッカース硬さＨＶが７００以上であり、
   前記大端部は、焼入れされていない未焼入れ部を外周面に有する、コンロッド。
2. 前記未焼入れ部は、前記外周面の、前記大端部の軸方向における中心から両側に向かって延びており、
   前記大端部の前記軸方向に沿った長さｄ１と、前記未焼入れ部の前記軸方向に沿った長さｄ２とが、０．４ｄ１≦ｄ２＜ｄ１の関係を満足する、コンロッド。
3. 前記未焼入れ部のビッカース硬さＨＶは４００以下である、請求項１または２に記載のコンロッド。
4. ０．６２質量％以上０．６８質量％以下のＣ、０．１０質量％以上１．００質量％以下のＳｉ、０．２０質量％以上１．００質量％以下のＭｎ、０．０３０質量％以下のＰ、０．０３０質量％以下のＳ、０．０１質量％以上０．１質量％以下のＣｕ、０．０１質量％以上０．１質量％以下のＮｉ、０．０５質量％以上１．００質量％以下のＣｒ、０．３０質量％以下のＡｌおよび０．０３質量％以下のＮを含有する鋼から形成されている、請求項１から３のいずれかに記載のコンロッド。
5. 請求項１から４のいずれかに記載のコンロッドを備えた内燃機関。
6. ロッド本体部と、前記ロッド本体部の一端に設けられた小端部と、前記ロッド本体部の他端に設けられた大端部とを備えた一体型のコンロッドの製造方法であって、
   前記ロッド本体部、前記小端部および前記大端部を含むコンロッドを、鋼から形成する工程（Ａ）と、
   前記工程（Ａ）の後に、前記大端部の少なくとも内周面に対して焼入れを行う工程（Ｂ）と、
   を包含し、
   前記工程（Ｂ）は、
   前記大端部を高周波誘導加熱により加熱する加熱工程と、
   前記大端部を前記外周面側から冷却する第１冷却工程であって、前記加熱工程の開始から所定時間遅れて開始され前記加熱工程と並行して行われる第１冷却工程と、
   前記加熱工程および前記第１冷却工程の終了後に、所定の冷却速度で前記大端部を冷却する第２冷却工程と、
   を含む、コンロッドの製造方法。
7. 前記第１冷却工程は、前記外周面の、前記大端部の軸方向における略中心に冷却水を噴射することによって行われる、請求項６に記載のコンロッドの製造方法。
8. 前記第２冷却工程における前記所定の冷却速度は、２００℃／秒以上である、請求項６または７に記載のコンロッドの製造方法。
9. 前記工程（Ｂ）は、前記大端部の前記内周面のビッカース硬さＨＶが７００以上となり、且つ、前記大端部が、焼入れされていない未焼入れ部を外周面に有するように行われる、請求項６から８のいずれかに記載のコンロッドの製造方法。
10. 前記工程（Ｂ）は、前記未焼入れ部が、前記外周面の、前記大端部の軸方向における中心から両側に向かって延びており、前記大端部の前記軸方向に沿った長さｄ１と、前記未焼入れ部の前記軸方向に沿った長さｄ２とが、０．４ｄ１≦ｄ２＜ｄ１の関係を満足するように行われる、請求項９に記載のコンロッドの製造方法。
11. 前記工程（Ａ）において、前記コンロッドは、０．６２質量％以上０．６８質量％以下のC、０．１０質量％以上１．００質量％以下のＳｉ、０．２０質量％以上１．００質量％以下のＭｎ、０．０３０質量％以下のＰ、０．０３０質量％以下のＳ、０．０１質量％以上０．１質量％以下のＣｕ、０．０１質量％以上０．１質量％以下のＮｉ、０．０５質量％以上１．００質量％以下のＣｒ、０．３０質量％以下のＡｌおよび０．０３質量％以下のＮを含有する鋼から形成される、請求項６から１０のいずれかに記載のコンロッドの製造方法。
12. 前記大端部に対して浸炭処理を行う工程を包含しない、請求項６から１１のいずれかに記載のコンロッドの製造方法。

Images