JPS59126111A - コネクテイングロツド - Google Patents
コネクテイングロツドInfo
- Publication number
- JPS59126111A JPS59126111A JP137283A JP137283A JPS59126111A JP S59126111 A JPS59126111 A JP S59126111A JP 137283 A JP137283 A JP 137283A JP 137283 A JP137283 A JP 137283A JP S59126111 A JPS59126111 A JP S59126111A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fiber
- edge part
- resin
- long fibers
- center
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (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】
本発明は繊維強化複合体からなるコネクティングロッド
に関する。より詳しくは樹脂または金り・） 属をマトリックスとし、長繊維の特殊な配偶によって強
化され、軽量かつ高強度のコネクティングロッドに関す
る。
に関する。より詳しくは樹脂または金り・） 属をマトリックスとし、長繊維の特殊な配偶によって強
化され、軽量かつ高強度のコネクティングロッドに関す
る。
内燃機関用のｅ＜七ζッドは２５０〜３５０℃下での耐
熱性及び高強度を必要とし、一般には鍛造鋼が使用され
ている。またコネクティングロッドは軽量であればある
程回転時の負荷が少なくなり、燃費の向上、騒音の低減
など多大の効果を示すことが知られており、それ故アル
ミニウム合金製のコネクティングロッドが開発すれてい
るが、高温下での信頼性に不安があり、自動車などの安
全性の要求される用途には必ずしも使用できないのが現
状である。
熱性及び高強度を必要とし、一般には鍛造鋼が使用され
ている。またコネクティングロッドは軽量であればある
程回転時の負荷が少なくなり、燃費の向上、騒音の低減
など多大の効果を示すことが知られており、それ故アル
ミニウム合金製のコネクティングロッドが開発すれてい
るが、高温下での信頼性に不安があり、自動車などの安
全性の要求される用途には必ずしも使用できないのが現
状である。
一方、繊維強化金属（以下ＦＲＭと呼称する。）繊維強
化樹脂（以下ＦＲＰと呼称する。）は軽量かつ高強度、
高弾性率を有しており、特に強度、弾性率を密度で除し
た比強度、比弾性が高く、また耐熱性も有している。こ
れらの点から近年ＦＲＭ、ＦＲＰでコネクティングロッ
ドを作製する試みもなされているが、ＦＲＰ、ＦＲＭの
もつ異方性のため、強度的に必ずしも満足すべきもので
なく、実用には到っていないのが現状である。
化樹脂（以下ＦＲＰと呼称する。）は軽量かつ高強度、
高弾性率を有しており、特に強度、弾性率を密度で除し
た比強度、比弾性が高く、また耐熱性も有している。こ
れらの点から近年ＦＲＭ、ＦＲＰでコネクティングロッ
ドを作製する試みもなされているが、ＦＲＰ、ＦＲＭの
もつ異方性のため、強度的に必ずしも満足すべきもので
なく、実用には到っていないのが現状である。
を得るため、金属、樹脂マトリックス中の強化材として
の繊維の配列について鋭意検討の結果、本発明に到った
。
の繊維の配列について鋭意検討の結果、本発明に到った
。
即ち本発明は繊維強化複合体からなり、大端部および小
端部およびこれらを連結する神都よりなるコネクティン
グロッドにおいて、（１）該複合体が金属または樹脂マ
トリックス中に長繊維を配列せしめたものであり、 （２）該長繊維が大端部中心と小端部中心を結ぶ線上に
溢って配列され、かつ大端部、小端部・ン および神都の＋なくとも外周に沿って配列されてなる ことを特徴とするコネクティングロッドを提供する。
端部およびこれらを連結する神都よりなるコネクティン
グロッドにおいて、（１）該複合体が金属または樹脂マ
トリックス中に長繊維を配列せしめたものであり、 （２）該長繊維が大端部中心と小端部中心を結ぶ線上に
溢って配列され、かつ大端部、小端部・ン および神都の＋なくとも外周に沿って配列されてなる ことを特徴とするコネクティングロッドを提供する。
以下本発明について詳細に説明する。
本発明に使用される強化材としての繊維は高強度、高弾
性率を有するものが望ましく、例えばアルミナ繊維、炭
素繊維、シリカ繊維、シリコンカーバイト繊維、ボロン
繊維等が好ましい。
性率を有するものが望ましく、例えばアルミナ繊維、炭
素繊維、シリカ繊維、シリコンカーバイト繊維、ボロン
繊維等が好ましい。
特にＦＲＰにおいては上記繊維、ＦＲＭにおいてはアル
ミナ繊維、シリコンカーバイト繊維、ボロン繊維が好ま
しい。
ミナ繊維、シリコンカーバイト繊維、ボロン繊維が好ま
しい。
またマトリックス材料としては少な（とも２００℃での
耐熱性を有するもので樹脂としてはエポキシ樹脂、ポリ
アミド樹月旨、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂
、ポリエーテルスルホン等が好適である。
耐熱性を有するもので樹脂としてはエポキシ樹脂、ポリ
アミド樹月旨、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂
、ポリエーテルスルホン等が好適である。
金属としてはアルミニウム、アルミニウム合金、マグネ
シウム、マグネシウム合金などの軽量材料として一般に
使用されている金属、合金が好適である。
シウム、マグネシウム合金などの軽量材料として一般に
使用されている金属、合金が好適である。
１７〒イー２゜
次に本発明の子 τノドについて図面を用いて説明する
。
。
第１図は本発明の♂′“曾、ノドの一例の平断面であり
、第２図は斜視図である。大端部１、小端部２および神
都３より成っており、マトリックス中に大端部１、小端
部２および神都の外周に長繊維４および大端部１および
小端部２の中心を結ぶ線上に長繊維５が配列され−Ｃい
る。こえば圧縮力、曲げ応力、引張り応力に対して十分
な強度を与えることができる。
、第２図は斜視図である。大端部１、小端部２および神
都３より成っており、マトリックス中に大端部１、小端
部２および神都の外周に長繊維４および大端部１および
小端部２の中心を結ぶ線上に長繊維５が配列され−Ｃい
る。こえば圧縮力、曲げ応力、引張り応力に対して十分
な強度を与えることができる。
長繊維が配列された部分の繊維の充填度Ｖ５は１５〜７
０ ％ 、好ましくは３０〜６０％である。
０ ％ 、好ましくは３０〜６０％である。
また外周に沿った繊維配列部分４の厚みＣ−ネ２シ、２
゛ （平断面からみた厚み）はチクラド使用時にａ、小端部
２肉圧すの１／１０〜１、また神都においては幅ｄＯ）
１／１０〜２１５の範囲であるが、これに限定されるも
のではない。
゛ （平断面からみた厚み）はチクラド使用時にａ、小端部
２肉圧すの１／１０〜１、また神都においては幅ｄＯ）
１／１０〜２１５の範囲であるが、これに限定されるも
のではない。
また５の平断面厚みＣについても上記と同様に決められ
るが一般には棹部の幅ｄの１１５〜４１５の範囲である
。
るが一般には棹部の幅ｄの１１５〜４１５の範囲である
。
か、大端部、小端部の厚みを棹部の中心部より厚くし、
棹部の周囲の繊維が配列された部分の厚みを厚くして幼
よび小端部と同じ程度としたもの等が考えられるが、特
に限定されるものではない。また長繊維が配列されてい
ない部分に短繊維を分散させてもよい。
棹部の周囲の繊維が配列された部分の厚みを厚くして幼
よび小端部と同じ程度としたもの等が考えられるが、特
に限定されるものではない。また長繊維が配列されてい
ない部分に短繊維を分散させてもよい。
さらにコネクティングロッドの大端部の穴の中心でかつ
長手方向に直角に大端部を二つに分割して使用の際にボ
ルトで結合させるようにしたものであっても同様な効果
を有する。
長手方向に直角に大端部を二つに分割して使用の際にボ
ルトで結合させるようにしたものであっても同様な効果
を有する。
以下に本発明のコネクティングロッドの製造について述
べると、先ず繊維の配列方法としては、繊維を予備体上
に巻きつけてゆくフィラメントワインディング法、テー
プ状のプレシートを作製し、これを必要枚数重ねること
により作製するプレフォーム法などが挙げられる。
べると、先ず繊維の配列方法としては、繊維を予備体上
に巻きつけてゆくフィラメントワインディング法、テー
プ状のプレシートを作製し、これを必要枚数重ねること
により作製するプレフォーム法などが挙げられる。
成形方法としてはマトリックスが樹脂の場合には予め、
ＩＲ維とマトリックスを一体化したブレプリグを用い一
体成形する方法、繊維をマトリックスの溶液乃至融液中
に浸漬しつつ巻き込み、しかる後加熱硬化成形する方法
、鋳型の中に予め繊維を配置し、しかる後に樹脂を圧入
するインジェクションモールディング法等が採用し得る
。一方、マトリックスが金属の場合は、鋳型の中に繊維
予備成形体を配置し、金属融液を圧入または真空吸入す
るガス加圧含浸法、高圧凝固鋳造法、低圧鋳造法、真空
含浸法などが好適に採用し得る。その他拡散接合法、プ
ラズマスプレー法等も採用し得る。なお、成形後熱処理
により強度、硬度を高めることも可能であ爆発時の圧縮
力、慣性による引張力、曲げ方向の力が加わるが、本発
明のコネクティングロッドはマトリックス内にこれらの
力に耐えられるよう最適の繊維配列がなされているので
、樹脂、アルミニウム、アルミニウム合金等の軽合金が
７ ） ＩＪフックスあっても高強度を有し、かつ軽量
であり、燃費の向上、騒音の低減に多大の効果を有する
。
ＩＲ維とマトリックスを一体化したブレプリグを用い一
体成形する方法、繊維をマトリックスの溶液乃至融液中
に浸漬しつつ巻き込み、しかる後加熱硬化成形する方法
、鋳型の中に予め繊維を配置し、しかる後に樹脂を圧入
するインジェクションモールディング法等が採用し得る
。一方、マトリックスが金属の場合は、鋳型の中に繊維
予備成形体を配置し、金属融液を圧入または真空吸入す
るガス加圧含浸法、高圧凝固鋳造法、低圧鋳造法、真空
含浸法などが好適に採用し得る。その他拡散接合法、プ
ラズマスプレー法等も採用し得る。なお、成形後熱処理
により強度、硬度を高めることも可能であ爆発時の圧縮
力、慣性による引張力、曲げ方向の力が加わるが、本発
明のコネクティングロッドはマトリックス内にこれらの
力に耐えられるよう最適の繊維配列がなされているので
、樹脂、アルミニウム、アルミニウム合金等の軽合金が
７ ） ＩＪフックスあっても高強度を有し、かつ軽量
であり、燃費の向上、騒音の低減に多大の効果を有する
。
以下本発明について実施例により説明するが本発明はこ
れらにより限定されるものではない。
れらにより限定されるものではない。
実施例１
炭素繊維（平均繊維径７．５μｍ、引張強度８００Ｋｇ
／ｍｎ？ 、弾性率２８．０００−Ｋｆ ／ ｍｍ’、
１．０００フイラメントトウ）をエポキシ樹脂のテトラ
ヒドロフラン溶液（エポキシ樹脂組成：ビスフェノール
・Ａ−ジグリシジルエーテルタイプ〈スミエポキシｌ８
１ＥＬＡ＝１２８＞１００重量部、ジシアンジアミド５
重量部、Ｎ、Ｎ−ベンジルジメチルアミン０．８ｍＪｉ
部の５０％溶液）に浸漬しつつドラムに巻き込み、第８
図（ａ）に示される大端部、小端部内周に相当するリン
グ状物を作製した。このリング状物に（ａ）に示される
片影の穴を明け、別にフレスニて作製した一軸配向プリ
プレグ集合体の板（ｂ） （幅１０ｍ、厚み４鰭、長さ
１０５蝙）を同図（Ｃ）に示す如くリング状物に挿入し
ｔ計、このものの周囲を上記溶液１こ浸した上記炭を黛
維をフイーラメントワインディシグ法によりＶ、 （
繊維、の充填度、容量％）−６０％にして厚み８＋ｍｎ
、輻２０ｍになるまで巻き込み（ｄ）の鋳型にはめ込み
、さらに受量部分に炭素短繊維の充填された溶液を満し
、さらに大端部両端部に（ｄ）で示すボルト締め部分を
炭素単繊維を図面と垂直の方向にＶ３ ＝４０％となる
まで充填、ついで溶液を充填した。その後鋳型を両方か
ら加圧り、、１５０℃２時間熱硬化させ、コネクティン
グロッドを得た。
／ｍｎ？ 、弾性率２８．０００−Ｋｆ ／ ｍｍ’、
１．０００フイラメントトウ）をエポキシ樹脂のテトラ
ヒドロフラン溶液（エポキシ樹脂組成：ビスフェノール
・Ａ−ジグリシジルエーテルタイプ〈スミエポキシｌ８
１ＥＬＡ＝１２８＞１００重量部、ジシアンジアミド５
重量部、Ｎ、Ｎ−ベンジルジメチルアミン０．８ｍＪｉ
部の５０％溶液）に浸漬しつつドラムに巻き込み、第８
図（ａ）に示される大端部、小端部内周に相当するリン
グ状物を作製した。このリング状物に（ａ）に示される
片影の穴を明け、別にフレスニて作製した一軸配向プリ
プレグ集合体の板（ｂ） （幅１０ｍ、厚み４鰭、長さ
１０５蝙）を同図（Ｃ）に示す如くリング状物に挿入し
ｔ計、このものの周囲を上記溶液１こ浸した上記炭を黛
維をフイーラメントワインディシグ法によりＶ、 （
繊維、の充填度、容量％）−６０％にして厚み８＋ｍｎ
、輻２０ｍになるまで巻き込み（ｄ）の鋳型にはめ込み
、さらに受量部分に炭素短繊維の充填された溶液を満し
、さらに大端部両端部に（ｄ）で示すボルト締め部分を
炭素単繊維を図面と垂直の方向にＶ３ ＝４０％となる
まで充填、ついで溶液を充填した。その後鋳型を両方か
ら加圧り、、１５０℃２時間熱硬化させ、コネクティン
グロッドを得た。
このロッドの大端部をロッドの長手方向に直角に切断し
、ボルト締め部分にボルト穴をあけた。
、ボルト締め部分にボルト穴をあけた。
これを万能試験機（島津製オートグラフｐｃｓ−２５Ｔ
）を用いて試験した。結果を第１表に示す。
）を用いて試験した。結果を第１表に示す。
比較例１
実施例１のコネクティングロッドより大端部と小端部を
結ぶ中心部の繊維を省いた（（ｂ）の神都をエポキシ樹
脂のみに置換えたもの）他は同様にしてコネクティング
ロッドを作製し試験した。結果を第１表に示す。
結ぶ中心部の繊維を省いた（（ｂ）の神都をエポキシ樹
脂のみに置換えたもの）他は同様にしてコネクティング
ロッドを作製し試験した。結果を第１表に示す。
比較例２
実施例１のコネクティングロッドより大端部、小端部お
よび神都の外周の繊維を省いたもの（エポキシ樹脂のみ
）を作製し、同様に試験した。結果を第１表に示す。。
よび神都の外周の繊維を省いたもの（エポキシ樹脂のみ
）を作製し、同様に試験した。結果を第１表に示す。。
第 １ 表
実施例２
アルミナ質繊維（、Ａ１．２０８含有量８５重量％、５
ｉ０２ 含有量１５重重量、平均繊維径１７μｍ、引張
強度１６０ Ｋｆ ／ ｍｔｒ？ 、弾性率２８，５０
０Ｋｇ ／ ｍｎ？ ）を用い、この繊維をポリメチル
メタクリレート／ジブチルフタレートの７０／３０（重
量化）のジクロルメタン溶液（濃度１０重量／容量％）
に浸漬しつつ、巻取り、幅２０謹のリボン状物を作製し
た。棹中心部材は上記と同様にして作製したリボンを重
ねて厚み３閾、幅１０濶のものを作製した。
ｉ０２ 含有量１５重重量、平均繊維径１７μｍ、引張
強度１６０ Ｋｆ ／ ｍｔｒ？ 、弾性率２８，５０
０Ｋｇ ／ ｍｎ？ ）を用い、この繊維をポリメチル
メタクリレート／ジブチルフタレートの７０／３０（重
量化）のジクロルメタン溶液（濃度１０重量／容量％）
に浸漬しつつ、巻取り、幅２０謹のリボン状物を作製し
た。棹中心部材は上記と同様にして作製したリボンを重
ねて厚み３閾、幅１０濶のものを作製した。
ついでコネクティングロッド製造用鋳型内に１記幅２０
ｍのリボン状物を鋳型内の周囲に巻き込み、一方神都の
中心部に上記の幅１０瓢、厚み８瓢の棹中心部材を配置
し、ついで溶湯鍛造機で溶融アルミニウムを鋳型内に流
し込み、複合化してコネクティングロッド１０００Ｋｒ
／ｃｒＡ、加圧時間８分である。
ｍのリボン状物を鋳型内の周囲に巻き込み、一方神都の
中心部に上記の幅１０瓢、厚み８瓢の棹中心部材を配置
し、ついで溶湯鍛造機で溶融アルミニウムを鋳型内に流
し込み、複合化してコネクティングロッド１０００Ｋｒ
／ｃｒＡ、加圧時間８分である。
このようにして作製したコネクティングロッドを実施例
１と同様な方法で試験した。
１と同様な方法で試験した。
引張り試験では６０００Ｋｆ負荷で異常なく、圧縮試験
でも１００００ ｈ／ｃａ負荷でも問題はなかった。
でも１００００ ｈ／ｃａ負荷でも問題はなかった。
第１図は本発明のコネクティングロッドの一例の平断面
図、第２図は同斜視図、第８図（ａ）〜（ｅ）は実施例
１におけるコネクティングロッドの製造工程を示す概略
図である。 １・・・・・コネクティングロッド大端部、２・・・・
・コネクティングロッド小端部、３・・・・・コネクテ
ィングロッド棹部第１図 第３図 （Ｑ） （ｂ） （Ｃ） （ｄ） 手続補正書（方式） 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 １、事件の表示 昭和５８年 特許願第 １８７２ 号２、発明の名称 コネクティングロッド ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 昭和５８年４月２６日（発送日） ６、補正の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄 ７、補正の内容 （１）明細書第１２頁第９行のｒ （ｅ） ｊをｒ （
ｄｌ ｊ ニ補正する。 以上
図、第２図は同斜視図、第８図（ａ）〜（ｅ）は実施例
１におけるコネクティングロッドの製造工程を示す概略
図である。 １・・・・・コネクティングロッド大端部、２・・・・
・コネクティングロッド小端部、３・・・・・コネクテ
ィングロッド棹部第１図 第３図 （Ｑ） （ｂ） （Ｃ） （ｄ） 手続補正書（方式） 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 １、事件の表示 昭和５８年 特許願第 １８７２ 号２、発明の名称 コネクティングロッド ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 昭和５８年４月２６日（発送日） ６、補正の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄 ７、補正の内容 （１）明細書第１２頁第９行のｒ （ｅ） ｊをｒ （
ｄｌ ｊ ニ補正する。 以上
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 繊維強化複合体からなり、大端部および小端部およびこ
れらを連結する棹部よりなるコネクティングロッドにお
いて、 （１）該複合体が金属または樹脂マトリックス中に長繊
維を配ふ＋せしめたものであり、（２）該長繊維が大端
部中心と小端部中心を結ぶり１１ 線上に漬って配器され、かつ大端部、小端部列 および棹部の少なくとも外周に沿って配分されてなる ことを特徴とするコネクティングロッド９
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP137283A JPS59126111A (ja) | 1983-01-07 | 1983-01-07 | コネクテイングロツド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP137283A JPS59126111A (ja) | 1983-01-07 | 1983-01-07 | コネクテイングロツド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59126111A true JPS59126111A (ja) | 1984-07-20 |
Family
ID=11499661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP137283A Pending JPS59126111A (ja) | 1983-01-07 | 1983-01-07 | コネクテイングロツド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59126111A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0851131A2 (en) * | 1996-12-26 | 1998-07-01 | Tenneco Automotive Inc. | Steel reinforced filled polymer torque rod |
-
1983
- 1983-01-07 JP JP137283A patent/JPS59126111A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0851131A2 (en) * | 1996-12-26 | 1998-07-01 | Tenneco Automotive Inc. | Steel reinforced filled polymer torque rod |
| EP0851131A3 (en) * | 1996-12-26 | 1999-10-13 | Tenneco Automotive Inc. | Steel reinforced filled polymer torque rod |
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