JPS6044524B2 - 内燃機関用コンロツドの製造方法 - Google Patents
内燃機関用コンロツドの製造方法Info
- Publication number
- JPS6044524B2 JPS6044524B2 JP56145990A JP14599081A JPS6044524B2 JP S6044524 B2 JPS6044524 B2 JP S6044524B2 JP 56145990 A JP56145990 A JP 56145990A JP 14599081 A JP14599081 A JP 14599081A JP S6044524 B2 JPS6044524 B2 JP S6044524B2
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- JP
- Japan
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- fiber bundle
- inorganic fiber
- cross
- rod
- unidirectional inorganic
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- 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.)
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- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
- B22D19/14—Casting in, on, or around objects which form part of the product the objects being filamentary or particulate in form
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D25/00—Special casting characterised by the nature of the product
- B22D25/02—Special casting characterised by the nature of the product by its peculiarity of shape; of works of art
-
- 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
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- F16C7/02—Constructions of connecting-rods with constant length
- F16C7/023—Constructions of connecting-rods with constant length for piston engines, pumps or the like
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は内燃機関用コンロツドの製造方法に関。
する。 本出願人は先に、第5、6図に示すように桿部
1長手方向を一方向無機繊維束F、、F。
1長手方向を一方向無機繊維束F、、F。
により繊維強化し、桿部横断面において十端孔中心線方
向と平行なY軸と、そのY軸と直交するX軸をとつ。た
とき、桿部1の横断面形状を、Y軸回りのの断面二次モ
ーメントIyがX軸回りの断面二次モーメントIxに対
して1y<1xとなるように形成し、また繊維強化部、
即ち一方向無機繊維束F、、F2の横断面形状を、Y軸
回りの断面二次モーメントI(c)yがX軸回りの断面
二次モーメントI(c)xに対して1(c)y≧1(c
)xとなるように形成した軽合金製コンロツドを提案し
た。 一方向無機繊維束の横断面形状1(c)y>1(
c)xとしては、第5図に示すように一方向無機繊維束
F、を横断面楕円形に形成し、その長径をX軸と平行に
配設した場合が該当し、また横断面形状1(c)y=1
(c)xとしては、第6図に示すように一方向無機繊維
束F。を横断面円形に形成した場合が該当する。 上記
コンロツドは横断面形状を1y<れとすることによりロ
ーガス上の問題を解消し、また一方向無機繊維束F、、
F2の横断面形状を1(c)y≧1(c)xとすること
により回転方向における十分な座屈強度を保証し、鋼製
等の均質材料より製造されたコンロツドと同等の性能を
保持するものである。
向と平行なY軸と、そのY軸と直交するX軸をとつ。た
とき、桿部1の横断面形状を、Y軸回りのの断面二次モ
ーメントIyがX軸回りの断面二次モーメントIxに対
して1y<1xとなるように形成し、また繊維強化部、
即ち一方向無機繊維束F、、F2の横断面形状を、Y軸
回りの断面二次モーメントI(c)yがX軸回りの断面
二次モーメントI(c)xに対して1(c)y≧1(c
)xとなるように形成した軽合金製コンロツドを提案し
た。 一方向無機繊維束の横断面形状1(c)y>1(
c)xとしては、第5図に示すように一方向無機繊維束
F、を横断面楕円形に形成し、その長径をX軸と平行に
配設した場合が該当し、また横断面形状1(c)y=1
(c)xとしては、第6図に示すように一方向無機繊維
束F。を横断面円形に形成した場合が該当する。 上記
コンロツドは横断面形状を1y<れとすることによりロ
ーガス上の問題を解消し、また一方向無機繊維束F、、
F2の横断面形状を1(c)y≧1(c)xとすること
により回転方向における十分な座屈強度を保証し、鋼製
等の均質材料より製造されたコンロツドと同等の性能を
保持するものである。
本発明者等は上記構成のコンロツドの製造技術につい
て種々検討したところろ、下記のような問題点のあるこ
とが判明した。
て種々検討したところろ、下記のような問題点のあるこ
とが判明した。
(1)上記コンロツド製造時、一方向無機繊維束F、の
断面形状が1(c)y>1(c)x)例 えば楕円形の
場合には、その長径方向の弧状両側面を金型の桿部形成
用キャビティのリブ形成部内面で挾んで一方向無機繊維
束F、をキャビ ティ内に設置しているため、桿部形成
用キヤビテイ内が一方向無機繊維束F1によりニ分され
、キャビティ内に注入されたマトリックスMとしての軽
合金溶湯が分断されてチル皮膜を形成し易い。
断面形状が1(c)y>1(c)x)例 えば楕円形の
場合には、その長径方向の弧状両側面を金型の桿部形成
用キャビティのリブ形成部内面で挾んで一方向無機繊維
束F、をキャビ ティ内に設置しているため、桿部形成
用キヤビテイ内が一方向無機繊維束F1によりニ分され
、キャビティ内に注入されたマトリックスMとしての軽
合金溶湯が分断されてチル皮膜を形成し易い。
その結果高圧凝固鋳造法による溶湯の加圧充填時タイミ
ングが遅れると前記チル皮膜により湯境を発生するおそ
れがある。(2)また、一方向無機繊維束F1の長径方
向の弧状両側面がリブ形成用キャビティ面に接触してい
るため、前記両側面部分において溶湯が冷やされて硬化
し、充填不良を発生するおそれがある。
ングが遅れると前記チル皮膜により湯境を発生するおそ
れがある。(2)また、一方向無機繊維束F1の長径方
向の弧状両側面がリブ形成用キャビティ面に接触してい
るため、前記両側面部分において溶湯が冷やされて硬化
し、充填不良を発生するおそれがある。
(3)さらに、一方向無機繊維束F2の断面形状が1(
c)y=I (c)x1即ち円形の場合には、一方向無
機繊維束F2とキャビティ面と間の間隙が狭く、その間
隙部分で溶湯が冷されてチル皮膜を生じ、その後の加圧
充填時湯境を発生するおそれがある。
c)y=I (c)x1即ち円形の場合には、一方向無
機繊維束F2とキャビティ面と間の間隙が狭く、その間
隙部分で溶湯が冷されてチル皮膜を生じ、その後の加圧
充填時湯境を発生するおそれがある。
本発明は上記に鑑み、湯境の発生を防止すると共にマト
リックスの充填性を良好にすることを目的とし、一方向
無機繊維束の横断面形状をI(c)y<I (c)xと
なるように形成し、次いでその一方向無機繊維束を金型
の桿部形成用キャビティ内に該一方向無機繊維束の周囲
に所定の間隙を存して設置し、その後前記一方向無機繊
維束にマトリックスとしての軽合金溶湯を充填、複合さ
せることを特徴とする。
リックスの充填性を良好にすることを目的とし、一方向
無機繊維束の横断面形状をI(c)y<I (c)xと
なるように形成し、次いでその一方向無機繊維束を金型
の桿部形成用キャビティ内に該一方向無機繊維束の周囲
に所定の間隙を存して設置し、その後前記一方向無機繊
維束にマトリックスとしての軽合金溶湯を充填、複合さ
せることを特徴とする。
一方向無機繊維束の断面形状をI(c)y<1(c)x
とするには、例えば断面形状を楕円形に形成して、その
長径をY軸に対して平行に配設することにより達成され
る。
とするには、例えば断面形状を楕円形に形成して、その
長径をY軸に対して平行に配設することにより達成され
る。
このように横断面形状をI (c)y<I(c)xと形
成すると、前記1(c)y≧I(c)xと逆の関関係と
なるが、種々試験を行つたところI(c)y<I(c)
xの横断面形状ても実用上十分な座屈安全率を有し、何
等問題のないことが判明した。なお、一方向無機繊維束
の断面形状は楕円形の外、I (c)y<I(c)xの
要件を満たす限り種々の変形が可能である。また、一方
向無機繊維束の桿部形成用キャビティへの設置法として
は、その繊維束の両端をそれぞれコンロツドの小端孔お
よび大端孔形成用の金属製中子間に架設する手法が採ら
れる。
成すると、前記1(c)y≧I(c)xと逆の関関係と
なるが、種々試験を行つたところI(c)y<I(c)
xの横断面形状ても実用上十分な座屈安全率を有し、何
等問題のないことが判明した。なお、一方向無機繊維束
の断面形状は楕円形の外、I (c)y<I(c)xの
要件を満たす限り種々の変形が可能である。また、一方
向無機繊維束の桿部形成用キャビティへの設置法として
は、その繊維束の両端をそれぞれコンロツドの小端孔お
よび大端孔形成用の金属製中子間に架設する手法が採ら
れる。
以下実施例について説明する。
第1図に示すように、70000本の直径2?のステン
レス繊維(JIS記号SUS32)fを横断面楕円形を
なす石英ガラス等の耐熱管P内に挿入して700゜C、
1吟間焼成し、ステンレス繊維f相互間を部分的に拡散
結合することにより長径12wt1短径9.2藺、長さ
136TfUnの横断面楕円形をなす一方向無機繊維束
Fを成形した。
レス繊維(JIS記号SUS32)fを横断面楕円形を
なす石英ガラス等の耐熱管P内に挿入して700゜C、
1吟間焼成し、ステンレス繊維f相互間を部分的に拡散
結合することにより長径12wt1短径9.2藺、長さ
136TfUnの横断面楕円形をなす一方向無機繊維束
Fを成形した。
この一方向無機繊維束Fのかさ密度は3.1y/Ccで
、断面比は39.7%であつた。次いで、第2図に示す
ように金型2の小端部および大端部形成用キャビティ3
,4にそれぞれ小端孔および大端孔形成用金属製中子5
,6を設置し、それら中子5,6の凹部7,8にそれぞ
れ一方向無機繊維束Fの両端部を嵌めて、一方向無機繊
維束Fをを両中子5,6間に架設した。
、断面比は39.7%であつた。次いで、第2図に示す
ように金型2の小端部および大端部形成用キャビティ3
,4にそれぞれ小端孔および大端孔形成用金属製中子5
,6を設置し、それら中子5,6の凹部7,8にそれぞ
れ一方向無機繊維束Fの両端部を嵌めて、一方向無機繊
維束Fをを両中子5,6間に架設した。
この場合、一方向無機繊維束Fの長径はY軸と平行に配
設され、これによソー方向無機繊維束Fの横断面形状は
I(c)y<I (c)xと設定される。また桿部形成
用キャビティ9の最小断面部における一方向無機繊維束
Fとキャビティ9間の最小間隙qは1.5〜2.―であ
つた。次いで、マトリックスMとしてアルミニウム合金
(JIS記号AC4D)を用いて高圧凝固鋳造法により
前記合金を一方向無機繊維束Fに充填、複合させると同
時にコンロツド全体を鋳造し、そ・の後機械加工して第
3、第4図に示すコンロツド10を得た。
設され、これによソー方向無機繊維束Fの横断面形状は
I(c)y<I (c)xと設定される。また桿部形成
用キャビティ9の最小断面部における一方向無機繊維束
Fとキャビティ9間の最小間隙qは1.5〜2.―であ
つた。次いで、マトリックスMとしてアルミニウム合金
(JIS記号AC4D)を用いて高圧凝固鋳造法により
前記合金を一方向無機繊維束Fに充填、複合させると同
時にコンロツド全体を鋳造し、そ・の後機械加工して第
3、第4図に示すコンロツド10を得た。
このコンロツド10の桿部1と小端部11および大端部
12の桿部1側部分は、高圧凝固鋳造時一方向無機繊維
束Fへのアルミニウム合金・Mの充填、複合により繊維
強化されており、また一方向無機繊維束Fの両端面はそ
れぞれ小端孔13および大端孔14の内周面に露出して
いる。このコンロツド10の桿部最小断面積Aは209
w1tで、その断面積Aにおける一方向無機繊維束Fの
・体積含率Vfは16.4%であつた。また前記コンロ
ツド10の桿部横断面におけるY軸回りの断面二次モー
メントIy=170h4で、またX軸回りの断面二次モ
ーメントIx=7,630wm4であり、両者間にはI
y<Ixの関係が成立する。l 比較例(1)として、
前記と同一構成の一方向無機繊維束F1の長径方向の弧
状両側面を桿部形成用キャビティのリブ形成部内面で挾
んで一方向無機繊維束F1を金型に設置し、前記同様に
マトリックスとしてアルミニウム合金を用いて高圧凝固
鋳造法により第5図に示すコンロツドを鋳造した。
12の桿部1側部分は、高圧凝固鋳造時一方向無機繊維
束Fへのアルミニウム合金・Mの充填、複合により繊維
強化されており、また一方向無機繊維束Fの両端面はそ
れぞれ小端孔13および大端孔14の内周面に露出して
いる。このコンロツド10の桿部最小断面積Aは209
w1tで、その断面積Aにおける一方向無機繊維束Fの
・体積含率Vfは16.4%であつた。また前記コンロ
ツド10の桿部横断面におけるY軸回りの断面二次モー
メントIy=170h4で、またX軸回りの断面二次モ
ーメントIx=7,630wm4であり、両者間にはI
y<Ixの関係が成立する。l 比較例(1)として、
前記と同一構成の一方向無機繊維束F1の長径方向の弧
状両側面を桿部形成用キャビティのリブ形成部内面で挾
んで一方向無機繊維束F1を金型に設置し、前記同様に
マトリックスとしてアルミニウム合金を用いて高圧凝固
鋳造法により第5図に示すコンロツドを鋳造した。
この比較例(1)における一方向無機繊維束F1の横断
面形状はI(c)y>I(c)xとなる。
面形状はI(c)y>I(c)xとなる。
比較例(■)として、前記実施例と同様のステンレス繊
維を用いて直径10.5T!r!nの横断面形をなす一
方向無機繊維束F2を成形した。
維を用いて直径10.5T!r!nの横断面形をなす一
方向無機繊維束F2を成形した。
この一方向無機繊維束F2のかさ密度および断面比は前
記実施例と同様であつた。次いで、前記実施例同様に一
方向無機繊維束F2を小端孔および大端孔形成用金属製
中子間に架設し、前記同様にマトリックスとしてアルミ
ニウム合金を用いて高圧凝固鋳造法により第6図に示す
コンロツドを鋳造した。
記実施例と同様であつた。次いで、前記実施例同様に一
方向無機繊維束F2を小端孔および大端孔形成用金属製
中子間に架設し、前記同様にマトリックスとしてアルミ
ニウム合金を用いて高圧凝固鋳造法により第6図に示す
コンロツドを鋳造した。
この場合桿部形成用キャビティの最小断面部における一
方向無機繊維束F2とキャビティ間の最小間隙q1は1
.0〜1.5順であつた。この比較例(■)の一方向無
機繊維束F2の横断面形状はI (c)y=I (c)
xとなる。
方向無機繊維束F2とキャビティ間の最小間隙q1は1
.0〜1.5順であつた。この比較例(■)の一方向無
機繊維束F2の横断面形状はI (c)y=I (c)
xとなる。
本発明により得られたコンロツドと比較例(1),(■
)のコンロツドについて鋳造後の湯境傾向およびマトリ
ックスの充填性について調べたところ、下表の結果が得
られた。
)のコンロツドについて鋳造後の湯境傾向およびマトリ
ックスの充填性について調べたところ、下表の結果が得
られた。
上記表および第4〜第6図より明らかなように発明にお
いては、一方向無機繊維束と金型キャビティ間に溶湯を
スムーズに流動させるに足る間隙qが形成されているの
で、製造時の湯回り性が良!く、したがつて湯境を発生
することがなく、またマトリックスの一方向無機繊維束
への充填も良好に行われる。
いては、一方向無機繊維束と金型キャビティ間に溶湯を
スムーズに流動させるに足る間隙qが形成されているの
で、製造時の湯回り性が良!く、したがつて湯境を発生
することがなく、またマトリックスの一方向無機繊維束
への充填も良好に行われる。
なお、比較例(■)において、一方向無機繊維束F2と
桿部形成用キャビティ間に本発明と同等の間隙qを形成
させるためには、一方向無機繊維束F2の直径を9.5
wL以下に減少させなければならず、この場合同一の体
積%を維持させるためにはかさ密度が3.8q/Cc、
となり、また断面比が48.5%と前記の場合に比べて
23%増加し、その結果複ノ合時におけるマトリックス
の充填性の低下を招来することになる。
桿部形成用キャビティ間に本発明と同等の間隙qを形成
させるためには、一方向無機繊維束F2の直径を9.5
wL以下に減少させなければならず、この場合同一の体
積%を維持させるためにはかさ密度が3.8q/Cc、
となり、また断面比が48.5%と前記の場合に比べて
23%増加し、その結果複ノ合時におけるマトリックス
の充填性の低下を招来することになる。
以上のように本発明によれば、一方向無機繊維束の横断
面形状をI(c)y<I(c)xとなるように形成し、
次いで一方向無機繊維束を、金型;の桿部形成用キャビ
ティ内に該一方向無機繊維束の周囲に所定の間隙を存し
て設置するので、一方向無機繊維束の周囲に溶湯をスム
ーズに流動させるに足る間隙が形成され、これにより湯
回り性を良好にして湯境の発生を防止し、またマトリッ
ク”スの充填を良好に行うことができる。
面形状をI(c)y<I(c)xとなるように形成し、
次いで一方向無機繊維束を、金型;の桿部形成用キャビ
ティ内に該一方向無機繊維束の周囲に所定の間隙を存し
て設置するので、一方向無機繊維束の周囲に溶湯をスム
ーズに流動させるに足る間隙が形成され、これにより湯
回り性を良好にして湯境の発生を防止し、またマトリッ
ク”スの充填を良好に行うことができる。
また一方向無機繊維束の横断面形状をI(c)y<I
(c)xとなるように形成しても、実用上十分な座屈安
全率を有するので何等問題はない。
(c)xとなるように形成しても、実用上十分な座屈安
全率を有するので何等問題はない。
第1図は本発明の一実施例において繊維を耐熱管内へ挿
入する状態を示す斜視図、第2図は該実施例において金
型と一方向無機繊維束の関係を示す平面図、第3図は内
燃機関用コンロツドの縦断正面図、第4図は第3図■−
■線断面図、第5、第6図はそれぞれ2種類の比較例の
第4図に相当する断面図である。 F・・・・・・一方向無機繊維束、q・・・・・・間隙
、M・・・・・マトリックス、1・・・・・・桿部、2
・・・・・・金型、9・・・・桿部形成用キャビティ、
10・・・・コンロツド、13・・・・・・小端孔。
入する状態を示す斜視図、第2図は該実施例において金
型と一方向無機繊維束の関係を示す平面図、第3図は内
燃機関用コンロツドの縦断正面図、第4図は第3図■−
■線断面図、第5、第6図はそれぞれ2種類の比較例の
第4図に相当する断面図である。 F・・・・・・一方向無機繊維束、q・・・・・・間隙
、M・・・・・マトリックス、1・・・・・・桿部、2
・・・・・・金型、9・・・・桿部形成用キャビティ、
10・・・・コンロツド、13・・・・・・小端孔。
Claims (1)
- 1 桿部長手方向を一方向無機繊維束により繊維強化し
、桿部横断面において小端孔中心線方向と平行なY軸と
、そのY軸と直交するX軸をとつたとき、前記桿部の横
断面形状を、前記Y軸回りの断面二次モーメントIyが
前記X軸回りの断面二次モーメントIxに対してIy<
Ixとなるように形成した内燃機関用コンロツドを製造
するに当り、前記一方向無機繊維束の横断面形状を、前
記Y軸回りの断面二次モーメントI(c)yが前記X軸
回りの断面二次モーメントI(c)xに対してI(c)
y<I(c)xとなるように形成し、次いで前記一方向
無機繊維束を、金型の桿部形成用キャビティ内に該一方
向無機繊維束の周囲に所定の間隙を存して設置し、その
後前記一方向無機繊維束にマトリックスとしての軽合金
溶湯を充填、複合させることを特徴とする内燃機関用コ
ンロツドの製造方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56145990A JPS6044524B2 (ja) | 1981-09-16 | 1981-09-16 | 内燃機関用コンロツドの製造方法 |
US06/418,502 US4534400A (en) | 1981-09-16 | 1982-09-15 | Method for making a reinforced article for an internal combustion engine |
US06/695,595 US4892130A (en) | 1981-09-16 | 1985-01-28 | Method for making a reinforced article for an internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56145990A JPS6044524B2 (ja) | 1981-09-16 | 1981-09-16 | 内燃機関用コンロツドの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5846217A JPS5846217A (ja) | 1983-03-17 |
JPS6044524B2 true JPS6044524B2 (ja) | 1985-10-04 |
Family
ID=15397622
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56145990A Expired JPS6044524B2 (ja) | 1981-09-16 | 1981-09-16 | 内燃機関用コンロツドの製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4892130A (ja) |
JP (1) | JPS6044524B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105108149B (zh) * | 2015-08-31 | 2017-06-23 | 西北有色金属研究院 | 一种防止金属纤维多孔材料晶粒异常长大的烧结方法 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3103722A (en) * | 1958-12-30 | 1963-09-17 | Owens Corning Fiberglass Corp | Production of glass reinforced metal articles |
US3473900A (en) * | 1967-02-21 | 1969-10-21 | Union Carbide Corp | Aluminum-carbon fiber composites |
US3864807A (en) * | 1970-12-02 | 1975-02-11 | Rau Fa G | Method of manufacturing a shaped element of fiber-reinforced material |
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1985
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Also Published As
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