JPH07117098B2 - コネクテイングロツドの製造方法 - Google Patents
コネクテイングロツドの製造方法Info
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- JPH07117098B2 JPH07117098B2 JP59241492A JP24149284A JPH07117098B2 JP H07117098 B2 JPH07117098 B2 JP H07117098B2 JP 59241492 A JP59241492 A JP 59241492A JP 24149284 A JP24149284 A JP 24149284A JP H07117098 B2 JPH07117098 B2 JP H07117098B2
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- Japan
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- bearing
- alloy
- connecting rod
- alloy layer
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
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- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
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- F16C2204/22—Alloys based on aluminium with tin as the next major constituent
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- F16C2223/00—Surface treatments; Hardening; Coating
- F16C2223/30—Coating surfaces
- F16C2223/46—Coating surfaces by welding, e.g. by using a laser to build a layer
-
- 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
- F16C2223/00—Surface treatments; Hardening; Coating
- F16C2223/30—Coating surfaces
- F16C2223/80—Coating surfaces by powder coating
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は車輛用内燃機関においてピストンとクランク軸
の接続に利用されるコネクテイングロツド（以下、コン
ロツドと略称する。）の製造方法に係り、詳しくは本体
がアルミニウム合金からなり、小端部のブツシユと大端
部のコンロツドベアリングを廃止してさらに軽量化され
たコンロツドの製造方法に関するものである。
の接続に利用されるコネクテイングロツド（以下、コン
ロツドと略称する。）の製造方法に係り、詳しくは本体
がアルミニウム合金からなり、小端部のブツシユと大端
部のコンロツドベアリングを廃止してさらに軽量化され
たコンロツドの製造方法に関するものである。
従来、自動車のエンジンには、断面がＩ字形の中実鍛造
コンロツドが多用されて来た。しかるに近年、自動車エ
ンジンの軽量化が進められており、エンジン部品のコン
ロツドにも軽量化が求められ、軽合金を用いたコンロツ
ドも提案されている。
コンロツドが多用されて来た。しかるに近年、自動車エ
ンジンの軽量化が進められており、エンジン部品のコン
ロツドにも軽量化が求められ、軽合金を用いたコンロツ
ドも提案されている。
コンロツドは第５図に示す如くコンロツド本体１の両端
に大端部２と小端部３を有し、大端部２においてはコン
ロツドキヤツプ４がボルト５によりコンロツド本体１に
組付けられて軸受孔６を形成し、一方、コンロツド本体
１の小端部３には軸受孔７を設けてある。そして従来、
大端部２は厚さ1.5ないし2mmのコンロツドベアリング8,
8を介してクランクシヤフトに組付けられ、一方、小端
部３は軸受孔７に圧入された厚さ1.5ないし2mmの銅系バ
イメタル製のブツシユ９を介してピストンピンに組付け
られている。従つてピストンが往復運動すると、ピスト
ンピンと小端部３に固定されているブツシユ９との間、
及びクランクシヤフトと大端部２のコンロツドベアリン
グ８との間で摺動運動を行なう構造となつている。
に大端部２と小端部３を有し、大端部２においてはコン
ロツドキヤツプ４がボルト５によりコンロツド本体１に
組付けられて軸受孔６を形成し、一方、コンロツド本体
１の小端部３には軸受孔７を設けてある。そして従来、
大端部２は厚さ1.5ないし2mmのコンロツドベアリング8,
8を介してクランクシヤフトに組付けられ、一方、小端
部３は軸受孔７に圧入された厚さ1.5ないし2mmの銅系バ
イメタル製のブツシユ９を介してピストンピンに組付け
られている。従つてピストンが往復運動すると、ピスト
ンピンと小端部３に固定されているブツシユ９との間、
及びクランクシヤフトと大端部２のコンロツドベアリン
グ８との間で摺動運動を行なう構造となつている。
しかるにエンジンの高速化が進むとともにコンロツドの
慣性荷重の低減が求められ、特にクランクシヤフトから
遠い距離にある小端部の荷重の低減が求められている。
そこでコンロツドを軽くするために単にブツシユさらに
はコンロツドベアリングを廃止したのではピストンピン
やクランクシヤフトとの摺動面に焼付きが発生するので
問題の解決にならない。
慣性荷重の低減が求められ、特にクランクシヤフトから
遠い距離にある小端部の荷重の低減が求められている。
そこでコンロツドを軽くするために単にブツシユさらに
はコンロツドベアリングを廃止したのではピストンピン
やクランクシヤフトとの摺動面に焼付きが発生するので
問題の解決にならない。
本発明の目的とするところは、小端部のブッシュ、さら
にまた大端部のコンロッドベアリングを廃止しても従来
と同様の軸受性能を有するコンロッドを容易に得ること
ができる方法を提供することにある。
にまた大端部のコンロッドベアリングを廃止しても従来
と同様の軸受性能を有するコンロッドを容易に得ること
ができる方法を提供することにある。
本発明のコネクティングロッドの製造方法は、アルミニ
ウム合金製コネクティングロッドの小端部ならびに大端
部の少なくとも一方の摺動面にSn粉末、Pb粉末またはそ
れらの混合粉末を塗布した後レーザー照射することによ
り、上記摺動面に ５ないし20重量％のSnを含有するAl−Sn合金層、 ３ないし15重量％のPbを含有するAl−Pb合金層、または ３ないし25重量％のSn及びPbを含有するAl−Sn−Pb合金
層 を20μｍ以上の厚さに形成せしめることを特徴とする。
ウム合金製コネクティングロッドの小端部ならびに大端
部の少なくとも一方の摺動面にSn粉末、Pb粉末またはそ
れらの混合粉末を塗布した後レーザー照射することによ
り、上記摺動面に ５ないし20重量％のSnを含有するAl−Sn合金層、 ３ないし15重量％のPbを含有するAl−Pb合金層、または ３ないし25重量％のSn及びPbを含有するAl−Sn−Pb合金
層 を20μｍ以上の厚さに形成せしめることを特徴とする。
Al−Sn及びAl−Pbが耐焼付性ならびになじみ性にすぐれ
ていることは知られているが、本発明においてはコンロ
ツド本体をAl合金の鋳造により形成し、小端部及び又は
大端部の摺動面のみに、SnまたはPb粉末またはそれらの
混合粉末を塗布した後、レーザ光を照射することによ
り、摺動面を直接的にAl−Sn,Al−PbまたはAl−Sn−Pb
合金化したもので、例えばAl−SnまたはAl−Pb合金を溶
射する方法等に比較するとエネルギー密度が極めて高
く、緻密でしかも厚みのある組織が形成される点に特徴
がある。
ていることは知られているが、本発明においてはコンロ
ツド本体をAl合金の鋳造により形成し、小端部及び又は
大端部の摺動面のみに、SnまたはPb粉末またはそれらの
混合粉末を塗布した後、レーザ光を照射することによ
り、摺動面を直接的にAl−Sn,Al−PbまたはAl−Sn−Pb
合金化したもので、例えばAl−SnまたはAl−Pb合金を溶
射する方法等に比較するとエネルギー密度が極めて高
く、緻密でしかも厚みのある組織が形成される点に特徴
がある。
特に合金層の成分を限定した理由について述べる。
Snは耐荷重性及び耐焼付性を高めるが20重量％を越える
と靭性が低下し、また高価なのでコスト増の原因とな
る。但し５重量％未満では耐荷重性及び耐焼付性が不足
する。
と靭性が低下し、また高価なのでコスト増の原因とな
る。但し５重量％未満では耐荷重性及び耐焼付性が不足
する。
Pbは耐焼付性を向上させるが15重量％を越えると耐摩耗
性並びに耐荷重性が低下する。但し３重量％未満では耐
焼付性が不十分となる。
性並びに耐荷重性が低下する。但し３重量％未満では耐
焼付性が不十分となる。
Sn及びPbの双方を用いる場合には、上記と同様の理由で
合計含有量として３ないし25重量％が好ましい。
合計含有量として３ないし25重量％が好ましい。
なお上記金属以外にCu,Ni,Si,Cr等の中の一種以上を最
高５重量％程度まで含有してもよい。これらの金属は耐
摩耗性の向上に効果があるが、上記の限度を越えるとか
えつて耐焼付性を損うことになる。
高５重量％程度まで含有してもよい。これらの金属は耐
摩耗性の向上に効果があるが、上記の限度を越えるとか
えつて耐焼付性を損うことになる。
合金層の厚さを20μｍ以上としたのは20μｍ以下である
と摩耗寿命に不足するからである。但しあまり厚くする
と、コンロツド軽量化の効果が減少し、かつレーザ照射
の費用が増すので最高150ないし200μｍ程度が好まし
い。
と摩耗寿命に不足するからである。但しあまり厚くする
と、コンロツド軽量化の効果が減少し、かつレーザ照射
の費用が増すので最高150ないし200μｍ程度が好まし
い。
以下、図面を参照して実施例を説明する。％は重量％を
示す。
示す。
実施例１ 基材としてAl合金を用いて製作した第１図に示すコンロ
ツドのコンロツド本体１及びキヤツプ４の軸受面10,10
ならびに軸受孔７にPb粉末3g/cm2またはSn粉2g/cm2また
はPb/Sn混合粉末1.7g/cm2を塗布した後、出力3KWのCO2
レーザを300mm/分のスピードで照射してAl合金化し、Pb
5％またはSn17％、厚さ200μｍの合金層11,12を形成さ
せた後、機械加工を施して厚さ150μｍとした。第２図
は第１図中Ａ−Ａ方向の拡大断面図を表わし、第３図は
同じくＢ−Ｂ方向の拡大断面図を表わす。
ツドのコンロツド本体１及びキヤツプ４の軸受面10,10
ならびに軸受孔７にPb粉末3g/cm2またはSn粉2g/cm2また
はPb/Sn混合粉末1.7g/cm2を塗布した後、出力3KWのCO2
レーザを300mm/分のスピードで照射してAl合金化し、Pb
5％またはSn17％、厚さ200μｍの合金層11,12を形成さ
せた後、機械加工を施して厚さ150μｍとした。第２図
は第１図中Ａ−Ａ方向の拡大断面図を表わし、第３図は
同じくＢ−Ｂ方向の拡大断面図を表わす。
上記のコンロツドを４気筒４サイクルのガソリンエンジ
ン（シリンダボア径83mm、ストローク85mm,排気量1839C
C）にセツトし、回転数5,600r.p.m全負荷で300時間の連
続試験を行なつた結果、摺動面における焼付きまたは摩
耗を認めず、従来のコンロツドに比較して摩擦性能に変
りがなかつた。
ン（シリンダボア径83mm、ストローク85mm,排気量1839C
C）にセツトし、回転数5,600r.p.m全負荷で300時間の連
続試験を行なつた結果、摺動面における焼付きまたは摩
耗を認めず、従来のコンロツドに比較して摩擦性能に変
りがなかつた。
実施例２ JIS規格AC2Cの平板試験片（30cm×30cm×30cm）に
（Ａ）実施例１と同様にSn粉末をレーザでアロイング
し、または（Ｃ）８％Pb−４％Sn−１％Zn−残部Cuの合
金を焼結加工し、さらに研削加工してそれぞれの合金層
の厚さを150μｍとし、これらの試験片及び比較材とし
て無処理の試験片（Ｄ）を、相手部材としてのクロム鋼
（JIS相当規格SCr22H）を用いて製作し浸炭焼入れした
円筒片と接触させて焼付き試験を行なつた。
（Ａ）実施例１と同様にSn粉末をレーザでアロイング
し、または（Ｃ）８％Pb−４％Sn−１％Zn−残部Cuの合
金を焼結加工し、さらに研削加工してそれぞれの合金層
の厚さを150μｍとし、これらの試験片及び比較材とし
て無処理の試験片（Ｄ）を、相手部材としてのクロム鋼
（JIS相当規格SCr22H）を用いて製作し浸炭焼入れした
円筒片と接触させて焼付き試験を行なつた。
すなわち試験片を円筒片の端面に接するように配置し、
該接触面に潤滑油としてキヤツスルモーターオイルSAE
5W−30を供給し、試験片を水平面で回転させながら上か
ら円筒片を押しつける。そして荷重を10kgfから500kgf
まで増加させながら摩擦係数を測定し、摩擦係数が急上
昇したところで焼付き限度荷重とした。第４図はその試
験結果を示し、各柱状グラフの頂部が焼付き限度荷重を
示す。すなわちブツシユあるいはコンロツドベアリング
を単純に廃止すると試験片（Ｄ）の如く焼付き限度荷重
は約300kgfとなり、従来の軸受材に相当する試験片
（Ｃ）より非常に近くなるが、本発明に相当する試験片
（Ａ），（Ｂ）の場合には500kgfでも焼付きは、発生せ
ず、従来の軸受材にまさる耐焼付き性を示している。
該接触面に潤滑油としてキヤツスルモーターオイルSAE
5W−30を供給し、試験片を水平面で回転させながら上か
ら円筒片を押しつける。そして荷重を10kgfから500kgf
まで増加させながら摩擦係数を測定し、摩擦係数が急上
昇したところで焼付き限度荷重とした。第４図はその試
験結果を示し、各柱状グラフの頂部が焼付き限度荷重を
示す。すなわちブツシユあるいはコンロツドベアリング
を単純に廃止すると試験片（Ｄ）の如く焼付き限度荷重
は約300kgfとなり、従来の軸受材に相当する試験片
（Ｃ）より非常に近くなるが、本発明に相当する試験片
（Ａ），（Ｂ）の場合には500kgfでも焼付きは、発生せ
ず、従来の軸受材にまさる耐焼付き性を示している。
上記の記載から明らかな如く、本発明の方法により製造
したコンロッドはコンロツドベアリング及び小端部ブツ
シユの少なくとも一方を廃止でき、両方を廃止した場合
にはその分だけで20ないし30gの軽量化が達成される。
また、小端部さらには大端部の形状縮減によりコンロツ
ドの重量を軽減させると、クランクシヤフトにかゝる慣
性力が減少する。そのためクランクシヤフトの細径化ひ
いては車体の軽量化につながる。
したコンロッドはコンロツドベアリング及び小端部ブツ
シユの少なくとも一方を廃止でき、両方を廃止した場合
にはその分だけで20ないし30gの軽量化が達成される。
また、小端部さらには大端部の形状縮減によりコンロツ
ドの重量を軽減させると、クランクシヤフトにかゝる慣
性力が減少する。そのためクランクシヤフトの細径化ひ
いては車体の軽量化につながる。
また本発明の方法により製造したコンロッドは、摺動面
の合金層が基材と一体化しているので熱伝導性がよく、
軸受部の温度が低下し、高速エンジンでの焼付き防止に
効果がある。
の合金層が基材と一体化しているので熱伝導性がよく、
軸受部の温度が低下し、高速エンジンでの焼付き防止に
効果がある。
さらに本発明の方法を用いることにより、ベアリング及
び／又はブツシユの廃止に伴ない軸受部分の組立作業が
簡略化し、生産性が向上する。さらに加えて、本発明の
方法ではレーザー照射により合金層を形成するため、従
来の溶射法に比べて均一且つ緻密な合金組織を容易に得
ることができるので、軸受性能が非常に良好になる。ま
た、レーザーのエネルギーや照射時間を正確に制御する
ことが可能であり、従来の溶射法に比べて短時間で均一
な膜厚の合金層を得ることができるので生産効率が優れ
ている。
び／又はブツシユの廃止に伴ない軸受部分の組立作業が
簡略化し、生産性が向上する。さらに加えて、本発明の
方法ではレーザー照射により合金層を形成するため、従
来の溶射法に比べて均一且つ緻密な合金組織を容易に得
ることができるので、軸受性能が非常に良好になる。ま
た、レーザーのエネルギーや照射時間を正確に制御する
ことが可能であり、従来の溶射法に比べて短時間で均一
な膜厚の合金層を得ることができるので生産効率が優れ
ている。
第１図は本発明によるコンロツドの平面図を表わし、 第２図は第１図中、Ａ−Ａ方向の断面図を表わし、 第３図は第１図中、Ｂ−Ｂ方向の断面図を表わし、 第４図は実施例２の試験結果のグラフを表わし、 第５図は従来のコンロツドの平面図を表わす。 図中、 １……コンロツド本体、２……大端部 ３……小端部、４……コンロツドキヤツプ ５……ボルト、６……軸受孔 ７……軸受孔、８……コンロツドベアリング ９……ブツシユ、10……軸受面 11,12……合金層
Claims (1)
- 【請求項１】アルミニウム合金製コネクティングロッド
の小端部ならびに大端部の少なくとも一方の摺動面にSn
粉末、Pb粉末またはそれらの混合粉末を塗布した後レー
ザー照射することにより、上記摺動面に ５ないし20重量％のSnを含有するAl−Sn合金層、 ３ないし15重量％のPbを含有するAl−Pb合金層、または ３ないし25重量％のSn及びPbを含有するAl−Sn−Pb合金
層 を20μｍ以上の厚さに形成せしめることを特徴とするコ
ネクティングロッドの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59241492A JPH07117098B2 (ja) | 1984-11-15 | 1984-11-15 | コネクテイングロツドの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59241492A JPH07117098B2 (ja) | 1984-11-15 | 1984-11-15 | コネクテイングロツドの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61119811A JPS61119811A (ja) | 1986-06-07 |
| JPH07117098B2 true JPH07117098B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=17075125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59241492A Expired - Lifetime JPH07117098B2 (ja) | 1984-11-15 | 1984-11-15 | コネクテイングロツドの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07117098B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4745817A (en) * | 1981-08-05 | 1988-05-24 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Piston/crank connection mechanism for an internal combustion engine |
| JPH04112180U (ja) * | 1991-03-18 | 1992-09-29 | トヨタ車体株式会社 | 車両の配線・配管取付構造 |
| AU2706895A (en) * | 1994-08-01 | 1996-03-04 | Catarina Pankl | Connecting rod |
| NL2004436C2 (nl) * | 2010-03-19 | 2011-09-20 | Ihc Holland Ie Bv | Werkwijze voor het bekleden van een cilinderstang. |
| CN104847780A (zh) * | 2014-12-19 | 2015-08-19 | 北汽福田汽车股份有限公司 | 一种连杆 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56160318U (ja) * | 1980-04-30 | 1981-11-30 | ||
| JPS58105579A (ja) * | 1981-12-18 | 1983-06-23 | Toshiba Corp | 表面処理方法 |
-
1984
- 1984-11-15 JP JP59241492A patent/JPH07117098B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61119811A (ja) | 1986-06-07 |
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