JPH0214647Y2 - - Google Patents
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- JPH0214647Y2 JPH0214647Y2 JP1984188107U JP18810784U JPH0214647Y2 JP H0214647 Y2 JPH0214647 Y2 JP H0214647Y2 JP 1984188107 U JP1984188107 U JP 1984188107U JP 18810784 U JP18810784 U JP 18810784U JP H0214647 Y2 JPH0214647 Y2 JP H0214647Y2
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- connecting rod
- fibers
- rod
- fiber
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Landscapes
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Description
産業上の利用分野
本考案は、一方向に配向された連接繊維との複
合化によつてマトリツクス金属を強化して成る内
燃機関用繊維強化連接棒に関するものである。 従来技術 内燃機関の運動部品を軽量化して慣性力を低減
化させることは、機関の高速化を計る上で有効な
手段である。連接棒の桿部を一方向に配向された
連続繊維で強化することにより、その断面を縮減
し、もつて連接棒の軽量化を計ることは、既に知
られている（例、実開昭58−109624号公報、特開
昭59−47514号公報）。 しかるに、一方向に配向された連続繊維で部材
を局部的に強化するには、多数本の連続繊維を束
状に纒めて所定寸法に切断加工し、これを鋳型内
に配置して加圧下で注湯する、所謂高圧鋳造法に
よるのが一般的である。 解決しようとする課題 ところが、第１図図示のように、切断された連
続繊維束０１は、その端面０２部において、繊維
方向が切断方向（Ａ方向）に屈曲する傾向があ
り、そのため、鋳造に当たり、端面０２部におい
て、マトリツクス金属と繊維、あるいは繊維間の
密着不良等の不具合が生じ易い。この密着不良を
考慮する時、繊維による強化位置が限定されるの
みならず、端面０２部が位置する箇所において連
接棒の寸法を増す等の手段を講じなければなら
ず、連接棒が大型化してしまう。 課題を解決するための手段および作用 本考案は、このような難点を克服した繊維強化
連接棒の改良に係り、一方向に配向された連続繊
維からなる繊維束によりマトリツクス金属を強化
して成る繊維強化連接棒において、前記繊維束
の、少なくとも一方の端部を、前記連接棒の内部
に配置せしめるとともに、該端部を無機質無方向
繊維による強化層により包囲せしめたことを特徴
とするものである。 本考案は前記したように構成されているため、
たとえ一方向に配向された連続繊維束の切断端部
が屈曲された結果端部におけるマトリツクス金属
と繊維あるいは繊維間が密着不良となつて疲労破
壊の起点となつているとしても、この連続繊維束
の端部における密着不良部は無機質無方向繊維に
よる強化層で包囲することによつて、該端部を起
点とする疲労伝播が抑制され、疲労破壊が効果的
に防止されるのである。無機質無方向繊維として
は、径1μm以下の繊維80重量％以上を含む無機質
ウイスカーが好適である。 径1μm以下の無機質ウイスカーもしくは短繊維
を必要とする理由は、一方向に配向された連続
繊維の端部における剥離強度を越える強度（ない
し切欠強度）を、無機質ウイスカーによる強化層
に与えるには、負荷方向に対して横方向に指向す
るウイスカーの剥離強度を基準として、ウイスカ
ー径が1μm以下の細径であるのが望ましく、径
1μm以下のウイスカー量が多ければ、体積比
（Vf）が増し、その値によつては、マトリツクス
強度を越える強度が得られるからであり、かつ
径が1μmを越え10μmに至る程度の繊維（無方向
繊維）では、無方向繊維強化層自体の強度が、一
方向に配向された連続繊維の端部における強度を
下回つてしまい、逆効果になるからである。 また、本考案で使用する連続繊維としては、ス
テンレス鋼繊維、カーボン繊維等が好適であり、
無方向繊維としては、炭化珪素ウイスカーが好ま
しい。 試験例 第２図、第３図は、それぞれ比較例としての連
接棒１０、本考案例としての連接棒２０が示され
ており、両者共アルミニウム合金製であつて、そ
の桿部１２，２２が、一方向に配向ささたステン
レス鋼製連続繊維によつて強化され、連続繊維強
化層１４，２４として示されている。連続繊維強
化層１４，２４の一端は、小端部におけるピン孔
内に露出し、他端は、大端部から桿部１２，２２
に連なる部分に位置している。連接棒２０が、連
接棒１０と異なる点は、連続繊維強化層２４の大
端部側の端部が炭化珪素ウイスカーを用いた無方
向繊維強化層２６（Vf＝15％）内に位置してい
ることである。また、連接棒１０，２０は、繊維
予備成形体（プリフオーム）を鋳型内に設置し
て、加圧下で溶湯を鋳造する高圧鋳造法によつて
製造される。 図中、Ｌは連接棒長（ピン軸中心距離）、ｌは
連続繊維強化層１４，２４の長さ、DPは連続繊
維強化層１４，２４の径、DCは桿部１２，２２
の径を示し、Ｌ＝147mm，DC＝36mm，DP＝15mmで
あり、ｌについては、表１に示す四種の異なる値
を選択した。 前記形状の連接棒１０，２０を、それぞれ長さ
ｌの異なる四種類のサンプルとして用意し、各サ
ンプルに対し、荷重Ｐ＝±2400Kgで、両振り疲労
試験を実施した。その結果を、表１に示してい
る。
合化によつてマトリツクス金属を強化して成る内
燃機関用繊維強化連接棒に関するものである。 従来技術 内燃機関の運動部品を軽量化して慣性力を低減
化させることは、機関の高速化を計る上で有効な
手段である。連接棒の桿部を一方向に配向された
連続繊維で強化することにより、その断面を縮減
し、もつて連接棒の軽量化を計ることは、既に知
られている（例、実開昭58−109624号公報、特開
昭59−47514号公報）。 しかるに、一方向に配向された連続繊維で部材
を局部的に強化するには、多数本の連続繊維を束
状に纒めて所定寸法に切断加工し、これを鋳型内
に配置して加圧下で注湯する、所謂高圧鋳造法に
よるのが一般的である。 解決しようとする課題 ところが、第１図図示のように、切断された連
続繊維束０１は、その端面０２部において、繊維
方向が切断方向（Ａ方向）に屈曲する傾向があ
り、そのため、鋳造に当たり、端面０２部におい
て、マトリツクス金属と繊維、あるいは繊維間の
密着不良等の不具合が生じ易い。この密着不良を
考慮する時、繊維による強化位置が限定されるの
みならず、端面０２部が位置する箇所において連
接棒の寸法を増す等の手段を講じなければなら
ず、連接棒が大型化してしまう。 課題を解決するための手段および作用 本考案は、このような難点を克服した繊維強化
連接棒の改良に係り、一方向に配向された連続繊
維からなる繊維束によりマトリツクス金属を強化
して成る繊維強化連接棒において、前記繊維束
の、少なくとも一方の端部を、前記連接棒の内部
に配置せしめるとともに、該端部を無機質無方向
繊維による強化層により包囲せしめたことを特徴
とするものである。 本考案は前記したように構成されているため、
たとえ一方向に配向された連続繊維束の切断端部
が屈曲された結果端部におけるマトリツクス金属
と繊維あるいは繊維間が密着不良となつて疲労破
壊の起点となつているとしても、この連続繊維束
の端部における密着不良部は無機質無方向繊維に
よる強化層で包囲することによつて、該端部を起
点とする疲労伝播が抑制され、疲労破壊が効果的
に防止されるのである。無機質無方向繊維として
は、径1μm以下の繊維80重量％以上を含む無機質
ウイスカーが好適である。 径1μm以下の無機質ウイスカーもしくは短繊維
を必要とする理由は、一方向に配向された連続
繊維の端部における剥離強度を越える強度（ない
し切欠強度）を、無機質ウイスカーによる強化層
に与えるには、負荷方向に対して横方向に指向す
るウイスカーの剥離強度を基準として、ウイスカ
ー径が1μm以下の細径であるのが望ましく、径
1μm以下のウイスカー量が多ければ、体積比
（Vf）が増し、その値によつては、マトリツクス
強度を越える強度が得られるからであり、かつ
径が1μmを越え10μmに至る程度の繊維（無方向
繊維）では、無方向繊維強化層自体の強度が、一
方向に配向された連続繊維の端部における強度を
下回つてしまい、逆効果になるからである。 また、本考案で使用する連続繊維としては、ス
テンレス鋼繊維、カーボン繊維等が好適であり、
無方向繊維としては、炭化珪素ウイスカーが好ま
しい。 試験例 第２図、第３図は、それぞれ比較例としての連
接棒１０、本考案例としての連接棒２０が示され
ており、両者共アルミニウム合金製であつて、そ
の桿部１２，２２が、一方向に配向ささたステン
レス鋼製連続繊維によつて強化され、連続繊維強
化層１４，２４として示されている。連続繊維強
化層１４，２４の一端は、小端部におけるピン孔
内に露出し、他端は、大端部から桿部１２，２２
に連なる部分に位置している。連接棒２０が、連
接棒１０と異なる点は、連続繊維強化層２４の大
端部側の端部が炭化珪素ウイスカーを用いた無方
向繊維強化層２６（Vf＝15％）内に位置してい
ることである。また、連接棒１０，２０は、繊維
予備成形体（プリフオーム）を鋳型内に設置し
て、加圧下で溶湯を鋳造する高圧鋳造法によつて
製造される。 図中、Ｌは連接棒長（ピン軸中心距離）、ｌは
連続繊維強化層１４，２４の長さ、DPは連続繊
維強化層１４，２４の径、DCは桿部１２，２２
の径を示し、Ｌ＝147mm，DC＝36mm，DP＝15mmで
あり、ｌについては、表１に示す四種の異なる値
を選択した。 前記形状の連接棒１０，２０を、それぞれ長さ
ｌの異なる四種類のサンプルとして用意し、各サ
ンプルに対し、荷重Ｐ＝±2400Kgで、両振り疲労
試験を実施した。その結果を、表１に示してい
る。
【表】
評価：比較例連接棒１０では、長さｌが小さ
く、連続繊維強化層１４の大端部側の端部が位置
する部分の桿部断面積が小さい場合には、該連続
繊維強化層１４の端部位置で破断し、長さｌが大
きく、連続繊維強化層１４の大端部側端部が位置
する部分の断面積が大きい場合には、桿部１２の
最小断面積位置で破断する。このことから、比較
例では、連続繊維強化層１４の端部が位置する桿
部断面に十分留意する必要があり、桿部１２を大
径にするか、あるいは長さｌを大きくしなければ
ならないことが判る。 それに対し、本考案例の連接棒２０では、無方
向繊維強化層２６の存在により、連続繊維強化層
２４の端部における欠陥の問題が解消されること
が確認され、長さｌの短縮が可能になり、桿部２
２の断面積を増す必要もなく、廉価な製造費で、
強化された軽量な連接棒を得ることができる。 第４図、第５図は、それぞれ前記試験例で示し
た連接棒２０とは異なる他の実施例に係る連接棒
３０，４０を示している。 連接棒３０では、連続繊維強化層３４の一端
が、ピストン・ピン孔に接近しているが孔壁にま
で達してはおらず、他端は、大端部と桿部が連な
る部分に位置している。また、小端部３６および
大端部３８のほぼ全体が、無方向繊維（炭化珪素
ウイスカー：その80重量％が径1μm以下）で強化
されている。連続繊維強化層３４の両端部は、そ
の無方向繊維強化層内に位置しており、該両端部
における欠陥問題が解消される。 連接棒４０は、連接棒３０とほぼ同様に強化さ
れているが、その大端部４８は、クランク・ピン
孔周囲を除き、引つ張り荷重の作用する外層部が
無方向繊維（炭化珪素ウイスカー：その80重量％
が径1μm以下）で強化されている。 連接棒３０，４０を製造するに当つては、一方
向連続繊維の予備成形体を鋳型内に設置する際、
その両端部を無方向繊維の予備成形体で支持すれ
ば良いため、従来法の様に支持ピンを使用する必
要がなく、しかも注湯時に各予備成形体の位置ず
れが生じ難いため、鋳造品質が安定化する利点が
ある。 考案の効果 以上の説明から明らかなように、本考案では、
一方向に配向された連続繊維との複合化によつて
マトリツクス金属を強化して成る繊維強化連接棒
において、前記連続繊維の端部を、無機質無方向
繊維による強化層内に位置せしめたため、連続繊
維端部を包囲する部分が強化され、その部分が疲
労破壊の起点になり難く、従来に比して連続繊維
長を短くすることが可能となり、繊維強化連接棒
の強度を向上させて連接棒の小型、軽量化と製作
費の低減化を図ることができる。
く、連続繊維強化層１４の大端部側の端部が位置
する部分の桿部断面積が小さい場合には、該連続
繊維強化層１４の端部位置で破断し、長さｌが大
きく、連続繊維強化層１４の大端部側端部が位置
する部分の断面積が大きい場合には、桿部１２の
最小断面積位置で破断する。このことから、比較
例では、連続繊維強化層１４の端部が位置する桿
部断面に十分留意する必要があり、桿部１２を大
径にするか、あるいは長さｌを大きくしなければ
ならないことが判る。 それに対し、本考案例の連接棒２０では、無方
向繊維強化層２６の存在により、連続繊維強化層
２４の端部における欠陥の問題が解消されること
が確認され、長さｌの短縮が可能になり、桿部２
２の断面積を増す必要もなく、廉価な製造費で、
強化された軽量な連接棒を得ることができる。 第４図、第５図は、それぞれ前記試験例で示し
た連接棒２０とは異なる他の実施例に係る連接棒
３０，４０を示している。 連接棒３０では、連続繊維強化層３４の一端
が、ピストン・ピン孔に接近しているが孔壁にま
で達してはおらず、他端は、大端部と桿部が連な
る部分に位置している。また、小端部３６および
大端部３８のほぼ全体が、無方向繊維（炭化珪素
ウイスカー：その80重量％が径1μm以下）で強化
されている。連続繊維強化層３４の両端部は、そ
の無方向繊維強化層内に位置しており、該両端部
における欠陥問題が解消される。 連接棒４０は、連接棒３０とほぼ同様に強化さ
れているが、その大端部４８は、クランク・ピン
孔周囲を除き、引つ張り荷重の作用する外層部が
無方向繊維（炭化珪素ウイスカー：その80重量％
が径1μm以下）で強化されている。 連接棒３０，４０を製造するに当つては、一方
向連続繊維の予備成形体を鋳型内に設置する際、
その両端部を無方向繊維の予備成形体で支持すれ
ば良いため、従来法の様に支持ピンを使用する必
要がなく、しかも注湯時に各予備成形体の位置ず
れが生じ難いため、鋳造品質が安定化する利点が
ある。 考案の効果 以上の説明から明らかなように、本考案では、
一方向に配向された連続繊維との複合化によつて
マトリツクス金属を強化して成る繊維強化連接棒
において、前記連続繊維の端部を、無機質無方向
繊維による強化層内に位置せしめたため、連続繊
維端部を包囲する部分が強化され、その部分が疲
労破壊の起点になり難く、従来に比して連続繊維
長を短くすることが可能となり、繊維強化連接棒
の強度を向上させて連接棒の小型、軽量化と製作
費の低減化を図ることができる。
第１図は、一方向に連続繊維の切断部形状を示
す図、第２図は比較例としての連接棒の断面図、
第３図ないし第５図はそれぞれ本考案の一実施例
に係る連接棒の断面図である。 １０……連接棒、１２……桿部、１４……連続
繊維強化層、２０……連接棒、２２……桿部、２
４……連続繊維強化層、２６……無方向繊維強化
層、３０……連接棒、３４……連続繊維強化層、
３６……小端部、３８……大端部、４０……連接
棒、４８……大端棒。
す図、第２図は比較例としての連接棒の断面図、
第３図ないし第５図はそれぞれ本考案の一実施例
に係る連接棒の断面図である。 １０……連接棒、１２……桿部、１４……連続
繊維強化層、２０……連接棒、２２……桿部、２
４……連続繊維強化層、２６……無方向繊維強化
層、３０……連接棒、３４……連続繊維強化層、
３６……小端部、３８……大端部、４０……連接
棒、４８……大端棒。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 一方向に配向された連続繊維からなる繊維束
によりマトリツクス金属を強化して成る繊維強
化連接棒において、前記繊維束の、少なくとも
一方の端部を、前記連接棒の内部に配置せしめ
るとともに、該端部を無機質無方向繊維による
強化層により包囲せしめたことを特徴とする繊
維強化連接棒。 (2) 前記無機質無方向繊維による強化層は、繊維
径1μm以下の繊維を、80重量％以上包含してい
ることを特徴とする実用新案登録請求の範囲第
１項に記載された繊維強化連接棒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1984188107U JPH0214647Y2 (ja) | 1984-12-13 | 1984-12-13 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1984188107U JPH0214647Y2 (ja) | 1984-12-13 | 1984-12-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61109912U JPS61109912U (ja) | 1986-07-11 |
| JPH0214647Y2 true JPH0214647Y2 (ja) | 1990-04-20 |
Family
ID=30745579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1984188107U Expired JPH0214647Y2 (ja) | 1984-12-13 | 1984-12-13 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0214647Y2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5388627A (en) * | 1977-01-11 | 1978-08-04 | Honda Motor Co Ltd | Complex portion material |
| JPS5891919A (ja) * | 1981-11-28 | 1983-06-01 | Toyota Motor Corp | 内燃機関用コネクテイングロツド及びその製造方法 |
-
1984
- 1984-12-13 JP JP1984188107U patent/JPH0214647Y2/ja not_active Expired
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5388627A (en) * | 1977-01-11 | 1978-08-04 | Honda Motor Co Ltd | Complex portion material |
| JPS5891919A (ja) * | 1981-11-28 | 1983-06-01 | Toyota Motor Corp | 内燃機関用コネクテイングロツド及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61109912U (ja) | 1986-07-11 |
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