JPS6049115A - 軽金属製内燃機関用コネクティングロッド - Google Patents

軽金属製内燃機関用コネクティングロッド

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JPS6049115A
JPS6049115A JP15611783A JP15611783A JPS6049115A JP S6049115 A JPS6049115 A JP S6049115A JP 15611783 A JP15611783 A JP 15611783A JP 15611783 A JP15611783 A JP 15611783A JP S6049115 A JPS6049115 A JP S6049115A
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hole
connecting rod
large edge
light metal
around
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JP15611783A
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Tadashi Donomoto
堂ノ本 忠
Atsuo Tanaka
淳夫 田中
Futao Akai
赤井 二雄
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C7/00Connecting-rods or like links pivoted at both ends; Construction of connecting-rod heads
    • F16C7/02Constructions of connecting-rods with constant length
    • F16C7/026Constructions of connecting-rods with constant length made of fibre reinforced resin

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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】
近業上のイリ用分野 本発明は、内燃賎関のコネタ’i−rングUツドに係り
、更に紅組には強化繊維に′C複含強化されIこ打金属
製のコネターjイング1」ラドに係る。 従来技術 内燃(1関のコネタディング■ツド(,1、一般に、そ
れぞれ互いに共働しくクランクシ〜・〕(−を受入れる
大端孔を郭定づる’l’ l’J 41状の凹部をfi
シポル1〜にて互いに締結される]ンクー7rング11
ツド本体とコネタティングL1ツド1−トップどJ、り
なり、炭素鋼の如き鋼にて形成されCいる。かかる1面
にて形成された=1ネターjイングL1ツドはΦa1が
大きく、内燃機関の軽小化6図ることが田デIIぐある
ことから、コネタディング1」ラドをアルミ−ラム合金
の如き軽金属にて!r4成し、アルミナ繊射1の如き強
化m雑に−C複合強化りることが試みり、)れ(いる3
゜かかる強化繊維にて複合強化されl、二従来の軽金属
製の]ネタディングロツトli二Ire ’CL、L、
−Lンクうインクロツド本体及びコネタデイング1」ッ
トギトツブに形成されたボルト挿通孔の11,1りの部
分は■強化繊維によっては複合強化されず、又は■ボル
ト挿通孔の軸線に沿って−り向に配向された強化繊維に
て複合強化されている。 しかし、■の場合にTj’4 ’(、は、ボルトを構成
・Jる鋼の熱膨張率にりもコネターjイング1」ラドを
構成する軽金属の熱膨張率が人さいため、内燃機関の運
転中にボルト挿通孔の周りの部ブ)がポル1−より6人
さく熱膨張し、このためボルトの軸力が増大してボルト
及びナラI・の座面がクリープ変形を起こりという問題
がある。J、たかかるクリープ変形の発生を回避1べく
ボルトの締f−目J 6:1重を低下さUるど、内燃機
関の運転中に」ネタlイングロツドに作用づる引張り荷
重及び汀縮伺重にJ、す、コネタティング[1ツドの人
q::孔の直円度が1
【1われ、コネクテイングロツド
の大端孔とクランクシト71〜どの間に於りる摩擦+t
1火が増入りるという問題が生じる。 また」−述の■の場合に於ては、ポル[−挿通孔の周り
の部分よりもボルトの方が大きく熱膨張してしまうため
、内燃1幾関の運転中にポル1−の締付り荷重が低下し
、これによりコネタアーCングロッドとクランクシV7
1〜どの連結状態が1(1われでガタッキを生じたり、
これに起因し−にれらの間に於りる摩擦損失が増大する
という間λI+]がイ1:しる。また上述の■の場合に
於てポル1−1重通几の周りの部分に充填される強化繊
維の俳を少なりシー(、該部分の熱膨張率をポル1へを
構成りる鋼ど実″シ1的に同一の熱膨張率にJることが
理論1は可能(゛あるが、実際には少量の強化繊#11
をボルトIIII通化の周りにその軸線に沿って−h向
に均一に配向りることは極めて困難である。 発明の目的 本発明は、従来の強化繊岸11に(複合強化されIC軽
金属製のコネタテイング]二1ツドにJA’、Jる上述
の如き問題に鑑み、かかる問題を生じることがないにう
改良された軽金属製内燃機関用−1−≧クデrングロツ
ドを提供することを1−1的とし゛(いる。 発明の構成 かかる目的は、本発明にj、れぼ、イれ−【″れ77い
に共働してクランクシト)1−を受入れる大端孔を郭定
する半円柱状の四部を右しポル]・にU 77いに締結
されるコネタティング1−1ツド木休と]ネタテイング
ロツドキ11ツブどよりIKる軽金1萬製内燃機関用コ
ネクディングロツドにしく、前記ボルトを受入れるボル
ト挿通孔の周りの部分が該ポル1ル挿通孔の軸線の周り
に螺旋状に配向された長m 1tltにて複合強化され
た軽金属製内燃機関用]ネタテインク【−1ツドによっ
てiX成される。 発明の作用及び効果 本発明によれば、ポル1ル挿通几の周りの部分が該ボル
ト挿通孔の軸線の周りに螺旋状に配向された長繊維にて
複合強化されるの(゛、強化繊維のmを少なくしなくて
もポル]・挿通孔の周りの部分の熱膨張率をボルトを構
成りるINの熱膨張率と実V]的に同一にづることがで
き、従っ(これらの熱膨張率が人さく相違Jることに起
因りる」述の如い種々の問題の発生を確実に防止りるこ
とがぐきる。 尚本発明にJ、る=謬ネタテイングL1ツドはアルミニ
ウム、マグネシウム、及びこれI)を主成分とづる合金
にて形成されてよく、ポル1−挿通孔の周りの部分を複
合強化する長w4Hは十)本の如き軽金属との両立性に
優れ且強度向上効す!等に優れたアルミ犬繊維、炭素れ
(紐、アルミJ−・−シリカ繊維、炭化クイ素繊維など
であってにい。またこれらの長繊維の体積率はコネタデ
ィング1−1ツドを構成する金属及び長繊維のl!!!
類に応じて20〜70%の範囲に選定されてよ< 、 
;l: /こポル1−挿通孔のIh1l線の周り1螺h
k状に配向される艮楳肩1のピッf角0は、軽金属や長
繊維の種類、■(楳賄の繊維径や休ft’を宇等に応じ
て、ポル]−挿通孔の周りの部分の熱膨張率がポル1−
を構成づる川の熱膨張率と実質的に等しくなるよう、0
ぐ0 < 3 ’Q ”の範囲に選定されることが好ま
しい。 実施例 第1図は本発明にJ、る−夏ネタ”アイングIIットの
一つの実施例を一部破断して承り正面図、)〕2図及び
第3図はでれでれ第1図の線11、−、11 、線11
1−■1による断面図である。 これらの図に於−cll及び2はイれぞれllいに共働
して図には示されていないクランクジトノ1〜を受入れ
る大端孔3を郭定−jJる″1′円社状の四部4.5を
有するコネタデイングIJツド本体及び:1ネクティン
グロツド4:I?ツブを示しくいる。、、+ 、、%り
、アイングロツド本体1及び=1ネクライング1」ラド
キャップ2は合せ面1a及び2aが37いに当接した状
態にてボルト6.7及びナラl−8,,9によりhいに
締結されるJ:うになってtl>す、かくして締結され
ると大端部10を郭定JるJ、うになっている。 ]ネネタイイン1】ラド不休10四部40両側にはボル
ト6及σ7をイのヘッド部が坤・面11及び′12に当
接しtこ状態にて受入れるポル(−挿通孔13及び14
が設電)うれCJメリ、1?−り)fフグ1」ツ1ヘキ
トツブ2の凹部5の両側にLLポルl−6及び7を受入
れるポル1−挿通孔′15及びi 6がイれぞれポルl
−挿通孔13及び14に整合した(装置にて設(〕られ
(いる。il /こ一1ネクティングL1ツド4= I
lツブ2にはポル1−6及び7に螺合するノット8.9
を受t」るPセ・面17及び1ξ3が段4Jられ(いる
。 コネタディング1」ラド本体1の大端部10とは反対側
の端部、即ち小端部1つにl、1図には示されていない
ピストンピンを受入れる小端孔20が設りられ−C11
3す、大端部10ど小端部′15)とはノ′−ム部21
ににり互いに一体に接続され℃いる。 図示のコネタデイングL1ットはアルミニウム合金(J
IS規格八Cへ△)にて形成されており、小端部19と
アーム部21と大端部10の一部にヘアピン形に配向さ
れた艮繊iff、 J、す4「る第一の強化繊維束22
と、第一の強化繊射1虫22の両側tこて大端孔3の周
りに円形に配向された艮繊Iff J、りなる一対の第
二の強化れli粁1束23及び24ど、第一の強化繊維
束22の両側に(小端孔20の周りに円形に配向された
艮41ti ff(fより4fる一対の第三の強化繊維
束25及び2Gとにより複合強化されている。強化繊維
束22へ・2Gを11へ成りる艮世紺はアルミナ繊肩「
(デ゛ユボン礼製]j・イバi−+〕< <y n商標
〉)である。 更にボルト挿通孔13、′1り及びポル1−1Φ通孔1
71.16(7)IMす(7)部分(,1,’+n 、
 ’ tJ) 強化1&IiA’ll 東23及び24
の間にてイれぞれポルl−1Φ通孔の’1ull 44
127及び28の周りにピップ角0・−2°にC螺り、
を状に配向された長繊維20及び30 (アルミノれI
i帷、デュポン社製ファイバ1)(H録商標))にて複
合強化されている。尚この場合ポル1−押通孔の周りの
部分に螺旋状に配向される長繊維29及び30は、第4
図に示され−Cいる如く、座面11.17(及び12.
18に近い部分に於ては零に近い小さいピップ角にて配
向され、イれらの間の部分に於て)J比較的太さいピッ
プ角に(配向されてもよい。 −上述の如< 4M J戊され1.:二1ネクライング
l」ラドは以下の如く製3問された。 まず長さ245mm(Di’)LtミJ楳Hi Ob 
、OOO木を束ねることににす、第5図に示dれている
如さ第一の強化楳肩「床22を形成しlこ。−1、/j
アルミブー 141Q Iffを図には示され′Cいな
い棒体に巻付りることにJ、り第6図及び第7図示され
−(いる如く外径71mm、内径43IIII111高
さ5mmo)環状の第二ノ強化世肩1重23(及び2/
I)、及び外径ご34 mm、内ffi’T(3n+m
、高さ5mmの環状の第二:の強化緘肩〔束25(及び
26)を形メ戊した。 更に図には示されていないが1白t’Y 10 mo+
、長さ55R1111のステンレスEN (J I S
規’/8 S LJ S 304 )製の棒体31aの
周りにアルミノ織軒1. (1) %I−ン(#JJ組
数120木ンを・ピップ角θ−2°に−(1200回W
(=lけることにJ、り外t’f−18mm、内径1゜
ll1m1長さ5olIl11の円筒体:31を形成し
た。次いでステンレスtFl (J I S AQ 4
’fi S LJ S 304 ) (1) Iff(
板/ji!1.5mm)をプレス加−1jlることにJ
、り形成され、第9図に示さり、 tいる如く合U面5
333にて亙いに当接した状態に相〜l/ ’l !、
11れると、内部に製造されるべきコネタノイング1.
1ットに実質的tこ対応づる形状の空間を郭定づるrr
み3,1と、Yrみ34により郭定される?1u間と該
空間の外部どを連通Jる通路を郭定ブる漏J30とをイ
れぞれイjする二つの半休36よりなる容器を用Q L
J /こ。尚容器の一方の半休36のr「み;34の大
小端部を郭定する部分には、それぞれスフンレス鋼(J
lrう)、+1 m5US304 )よりなる外径/I
 3 mm、 1%さ2(3mm、仮W 1 nunの
バイブ37及び夕日Y1F3mm、fiさ26IIl1
M、板W 1 mmのパイプ3Bが溶]HこJ、り周”
M:されていた。 次いで第10図に小され(いる如く、容器の半休36の
窪み34内4、二第二及び第二の強化11.Ii lf
f中23及び25、第一の強化繊維束22、一つの円筒
体31、第二及び第三の強化械郭束24及び26を配置
し、半休3GのOu而面33を7)いに密香さけ、゛1
′−休3Gの外周縁を溶接ηることにより、二つの半休
36により形成されI、:容器の内部に第一乃至第三の
強化穿1.(軒を束及び円r11体が配置された〕ネタ
テイングL1ツドのブレノA−ムを形成した。 次いで上述の如く形成されたノ゛1/ノA−ムを加だ1
炉内にて8.’OO℃に予熱し/、= 4))、咳ゾレ
フA −ム39を第11図に示されている如りWb I
I’、 Vi造用の鋳型40内にlli!1mした。次
い(゛紡ハ“J40内に素〒く750″Cのアルミニウ
ム合金(JIS規格△C7△)の溶湯41を骨1−潟し
、該t’n 4をシランジャ42にJ:り面圧1 b 
’O’Ok(+/ +♂に(加Jlシ、ぞの加H状態を
溶湯4′1が完全に凝固りる:J、で保持した。溶場4
1が完全に凝固した後、ノックアウトヒ> 43 ニJ
: ’J vi!1′!40内J: リ’kk III
=l 捧@ 取出し、該凝固体よりブレフオーム39を
9〕出し、該プレフオームの周縁部を切ll1iシて容
器4分解ヅることにJ:って、容器内にて形成された一
1ネクティング「」ラドの11祠を取出した。次いぐこ
の二1ネクテイングロツド粗材に対し研削等の機械加工
を施づ“こト1.: J: リ、’l:”175mm、
 大端孔3ノirj仔45+nw+。 7L 20の中心どの間の外部12 ’Omm、大端部
10のS人厚さ251I1m1小端部19の最大1’、
iさ2艷−:+mm。 アーム部21の平均19さi2+++mの第′1図1す
)ゝ第3図に示されている如き0気筒2000 ccガ
ソリン供関用のコネタティング1.1ツドを(′)個形
成した。 上述の如く形成されI、ニー1ネクjrング【1ツドの
本体及びキャップをポル1−の締(=J Ll l−ル
ク4501(%cmにて締イリ(]ることにJ、す、O
気筒、槍111気ff1200’occのカッリン機関
に絹込み、仝負伺、回転数58 ’OOrpmにて20
 (’) n1間にDる)!1!続耐久試験に供した。 試験後ガソリン(店開を分解しくコネクティングロッド
を調査したところ、二]ネタディングロツドのボルト挿
通孔の周りの部分及び座面には有害な傷、変形、ヘタリ
などは全く認められなかった。試みにボルトの締f=J
 IJ +・ルクを55 ’Okarcvhまで増大さ
せて十)ホの実験条(’Iど同一の条件にて連続耐久試
験を行ったどころ、この揚台にもボルト挿通孔の周りの
部分及びth面に(ま全く変形や亀裂などは生じなか−
]Iこ。更にポル1−)中通孔の周りの部分の熱膨張率
を測定したどころ、該1’il1分の熱膨張率は16.
4 x i O−”ぐあり、この値はポル1−を構成す
る…の熱鈷(張率と実質的に等しい((0であることが
解った。。 また比較の目的で、第12図の/+−半分に示され(い
る如く、ボルトllI′I)iTl孔の周りの部分に強
化繊維が充11されなかった点を除き」述の実施例ど同
一の条171に−く形成された比較例゛1どしての=1
ネクディングロツド、及び第12図の右゛1′分に示さ
れている如く、ポル1〜li’j通孔の周りの部分にポ
ル1−挿通孔の軸線に沿って一方向に体積率/IO%に
で配向されにノフルミナ繊軒i、4/I(j”、:+ボ
ン召製フフフイバトP(登録商標)、繊維数22+、’
ooo本)が充If!、された点を除き上述の実施例と
同一の条件にて形成されlζ比較例2としての一1ネタ
ティング[1ツドを形成した。 これらのコネクティングロッドをポル1〜の締(=1藝
」トルク45 ’Okafcmにて締イ;ロノlことこ
ろ、比較例1の二lネタティングロツドに於(はポル1
〜及びノー71〜の座面が1.8allll陥没し、=
1ネク1イング0ツド本体とコネタデイング(二1ツト
I= V・ツブとを適正に締結することがぐさ41いC
とが認N)られIこ。 また比較例1及び比較例200個の一1ネクライングO
ツドをイれぞれ一ト)小の’J、: 11M例1こ於(
)る)中杭耐久試験にて使用された刀ソリン;店開と同
一のカッリン機関に組込み(それぞれのポル1−の締(
J IJ I−ルク は 3 5 ’Okafcm 、
4 −′)Okufcm ぐあ ツIコ) 、上述の耐
久試験と同一の条i′1に′(耐久t1(駒411つた
。 その結果比較例1の−1−lり)インクロットド−Ir
eては、試験開始後10ブ)杆過した11.′I+ja
 l;: If! t If11Ll’J出力の低下が
認められl(。ン1.1.:試験量々fi IG ’I
 O0時間経過した時点に於てガソリン(幾I!!1の
運転を(?止しコネクティングロッドを調合し!ことこ
ろ、大端部とクランクシ17]1−との間に介装された
l\アリングシートに異常な一痒耗が牛じCいることが
認められ、J:たポルi−座面及びナツト外面に+、1
ポル1−挿通孔の軸線に治つ(Mひる微少な亀裂が発生
しているこが認められた。また比較例2の二1ネクティ
ングロッドに於(G、L 、 Fiil:駒間りft後
30分軒過した121点に於C(工の揚0の油?晶tよ
20℃であ−)た) 、t!II関出力の低下が認めら
れA: 、、但し試験1了1辞に於てbポルl−挿通孔
の周りの部分及びポル1−及びソツ1−のpH而には亀
裂等の小貝含は弁士じていなかった。史(、皿上)4(
の比較例゛1及び比較例2の=1ネクアイング11ツト
のポル1−1Φ通孔の周りの部分の熱膨張率を測定しl
こところ、でれぞれの熱1& ’3141’は23xl
O,8x’lOFraす、ポル1−を414成りる鋼の
熱膨張++” I G X i Oどは人さく相違づる
liOであった。 以」−に於Cは本発明を1°1定の実施例(一つい’r
: +iT細に説明したが、本発明はかかる実施例に限
定されるものr tJ、なく、本発明の範囲内にC種〕
Zの実施例が司111 ’t′あること番ま当業古にど
っ(明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にJ、る二1ネクーノインクL1ツドの
一つの実施例を一部破断して承り正面図、第2図及び第
33図はイれぞれ第1図の線1.1、− it 、 F
il III −■による断面図、第4図は本発明にJ
こる」ネタティングロッドの他の−〕の実/l1l1例
の9部を示・j部分断面図、第5図乃至第7図1よ了れ
ぞれ第 乃〒第三の強化繊維束を示り1゛1視図、第8
図t、(長州雇が螺旋状に配向される(−とにJ:り形
成された円筒体を示す斜視図、第9図(よ第す図乃至第
7図に示された強化繊維束及び第8図に、Rされ/、=
円筒体を収容する容器の半休を小づ斜視図、第10図t
、t 15図乃至第7図に示され!ご強化繊維束と第8
3図に示された円筒体と第1)図に示されlこ容器の1
′体とよりなる]ネタティングロッドのブレノA−ムを
示づ分M−斜視図、第′11図(よ第10図に示された
ブレフオームを用いで1−jわれる払込」稈を承りII
Ji面図、第12図は比較例どしくの従来の二 )の」
ネタティングロッドを’ i”JI IσFしく承り、
1面図−(ある。 1・・・コネタディング11ツド木f木、2・・・−l
ンク−フイング【]ツラドキャップご3・・・大端孔、
 /I 、 5・・・凹部、6.7・・・ボルト、E(
,0・・・ノッI−,10・・・大端部、11.12・
・・座面、133〜′1G・・・ボルト挿通孔、17.
18・・・座面、′19・・・小端部、20・・・小端
孔、21・・・アーノ1部、22・・・第一の強化#J
! 1ft束、233.24・・・第二の強化繊組■こ
、25)、2G・・・第三の強化繊維束、27.28・
・・軸線、29.30・・・長繊紺、31・・・円l5
11本、3s3・・・01面、34・・・窪み、35・
・・it4 、3 (i・・・容器、37.3 B・・
・バイブ、339・・・ブレノA−ム、/10・・・1
h!L’! 、 ’I i・・・アルミニウム合金のm
WL42・・・プランジ17゜43・・・ノックアラ1
−ピン、/I4・・・フルミノ繊維特 訂 出 願 人
 1− B夕自動車株式会社代 理 人 弁理 1 明
 (i 昌 毅第1図 「■ 第2図 2 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図 第 8 図 第9 図 第1O図 第11図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. イれぞれUいに共働しくクランクジトノ1〜を受入れる
    大端孔を郭定づる半円11状の四部を右しポル1〜にて
    勾いに締結される」ネタ)インク1」ラド本体とコネタ
    ディングに1ツド:I−1シツプとよりなる軽金属製内
    燃I幾関用二夏ネクラ・(レグ1.1ツドに:l L 
    t、前記ボルトを受入れるポル1ル挿通/lの周りの部
    分が該ポル1〜1ITI通孔の軸線の周りに螺旋状に配
    向された長楳軒fにて複合強化され1.:軽金属製内燃
    機関用]ネタテーCングロツド。
JP15611783A 1983-08-26 1983-08-26 軽金属製内燃機関用コネクティングロッド Granted JPS6049115A (ja)

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Cited By (3)

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