(57)【要約】  本発明によるコネクティングロッド（１）は、ロッド本体部（１０）と、ロッド本体部（１０）の一端に設けられた小端部（２０）と、ロッド本体部（１０）の他端に設けられた大端部（３０）とを備える。本発明によるコネクティングロッド（１０）は、鉄合金から形成され、浸炭窒化処理が施されているか、または、浸炭処理および窒化処理が施されている。大端部（３０）の内周面（３０ａ）から０．１ｍｍの深さにおける炭素含有量は、０．８ｗｔ％以上２．１ｗｔ％以下である。大端部（３０）の内周面（３０ａ）から０．１ｍｍの深さにおける窒素含有量は、０．０３ｗｔ％以上０．１９ｗｔ％以下である。本発明によると、大端部の内周面におけるフレーキングの発生が抑制され、疲労強度に優れたコネクティングロッドが提供される。
2011077904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロッド本体部と、
前記ロッド本体部の一端に設けられた小端部と、
前記ロッド本体部の他端に設けられた大端部と、を備え、
鉄合金から形成され、
浸炭窒化処理が施されたか、または、浸炭処理および窒化処理が施されたコネクティングロッドであって、
前記大端部の内周面から０．１ｍｍの深さにおける炭素含有量が０．８ｗｔ％以上２．１ｗｔ％以下であり、
前記大端部の内周面から０．１ｍｍの深さにおける窒素含有量が０．０３ｗｔ％以上０．１９ｗｔ％以下であるコネクティングロッド。
【請求項２】
前記大端部の内周面から０．１ｍｍの深さにおける窒素含有量が０．０４ｗｔ％以上０．１８ｗｔ％以下である請求項１に記載のコネクティングロッド。
【請求項３】
前記大端部の内周面から０．１ｍｍの深さにおける窒素含有量が０．０５ｗｔ％以上０．１５ｗｔ％以下である請求項１に記載のコネクティングロッド。
【請求項４】
前記鉄合金は、０．１ｗｔ％以上０．４ｗｔ％以下の炭素、０．１ｗｔ％以上０．５ｗｔ％以下のケイ素および０．３ｗｔ％以上１．２ｗｔ％以下のクロムを含む請求項１から３のいずれかに記載のコネクティングロッド。
【請求項５】
前記鉄合金のニッケル含有量は０．７ｗｔ％未満である請求項１から４のいずれかに記載のコネクティングロッド。
【請求項６】
非拡散性水素含有量が０．４６ｐｐｍ以下である請求項１から５のいずれかに記載のコネクティングロッド。
【請求項７】
前記浸炭窒化処理、前記浸炭処理および前記窒化処理は、標準大気圧の１／１０以下の圧力に減圧された炉内において施されている請求項１から６のいずれかに記載のコネクティングロッド。
【請求項８】
前記大端部の内周面近傍に析出している炭化物および炭窒化物の粒径が１０μｍ以下である請求項１から７のいずれかに記載のコネクティングロッド。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載のコネクティングロッドと、
前記コネクティングロッドに接続されたクランクシャフトと、
を備える単気筒内燃機関。
【請求項１０】
前記クランクシャフトは、前記コネクティングロッドの前記大端部に挿通されたクランクピンと、前記クランクピンとは別体に形成されたクランクウェブと、を有する請求項９に記載の単気筒内燃機関。
【請求項１１】
前記大端部の内周面と前記クランクピンとの間に設けられた転がり軸受けをさらに備える請求項１０に記載の単気筒内燃機関。
【請求項１２】
前記クランクピンは、浸炭処理または浸炭窒化処理を施されている請求項１１に記載の単気筒内燃機関。
【請求項１３】
請求項９から１２のいずれかに記載の単気筒内燃機関を備えた鞍乗型車両。
【請求項１４】
ロッド本体部、前記ロッド本体部の一端部に設けられた小端部および前記ロッド本体部の他端部に設けられた大端部を備えるコネクティングロッドの製造方法であって、
鉄合金から形成されたワークピースを用意する工程（Ａ）と、
前記ワークピースに対して０．８％以上のカーボンポテンシャルを有する雰囲気下で浸炭処理を施す工程（Ｂ）と、
前記工程（Ｂ）の後に、前記ワークピースに対して０．８％以上のカーボンポテンシャルを有する雰囲気下で浸炭窒化処理を施す工程（Ｃ）と、を包含し、
前記工程（Ｃ）は、前記ワークピースの前記大端部となる領域の内周面から０．１ｍｍの深さにおける窒素含有量が０．０３ｗｔ％以上０．１９ｗｔ％以下となるように実行されるコネクティングロッドの製造方法。
【請求項１５】
前記工程（Ｂ）における前記浸炭処理および前記工程（Ｃ）における前記浸炭窒化処理は、標準大気圧の１／１０以下の圧力に減圧された炉内において施される請求項１４に記載のコネクティングロッドの製造方法。
【請求項１６】
ロッド本体部、前記ロッド本体部の一端部に設けられた小端部および前記ロッド本体部の他端部に設けられた大端部を備えるコネクティングロッドの製造方法であって、
鉄合金から形成されたワークピースを用意する工程（Ａ）と、
前記ワークピースに対して０．８％以上のカーボンポテンシャルを有する雰囲気下で複数回浸炭処理を施す工程（Ｂ）と、
前記工程（Ｂ）の後に、前記ワークピースに対して窒化処理を施す工程（Ｃ）と、を包含し、
前記工程（Ｃ）は、前記ワークピースの前記大端部となる領域の内周面から０．１ｍｍの深さにおける窒素含有量が０．０３ｗｔ％以上０．１９ｗｔ％以下となるように実行されるコネクティングロッドの製造方法。
【請求項１７】
前記工程（Ｂ）における前記浸炭処理および前記工程（Ｃ）における前記窒化処理は、標準大気圧の１／１０以下の圧力に減圧された炉内において施される請求項１６に記載のコネクティングロッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コネクティングロッドに関し、特に、鉄合金から形成されたコネクティングロッドに関する。また、本発明は、そのようなコネクティングロッドを備えた単気筒内燃機関や鞍乗型車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関には、ピストンとクランクシャフトとを連結するためにコネクティングロッドと呼ばれる（「コンロッド（con'rod）」と略称されることもある）部材が用いられている。コネクティングロッドは、棒状のロッド本体部と、ロッド本体部の一端に設けられた小端部と、ロッド本体部の他端に設けられた大端部とを備える。小端部がピストンに接続されるのに対し、大端部はクランクシャフトに接続される。より具体的には、小端部に形成された貫通孔にピストンのピストンピンが挿通される。また、大端部に形成された貫通孔にクランクシャフトのクランクピンが挿通される。これにより、コネクティングロッドがピストンおよびクランクシャフトに接続される。【０００３】
コネクティングロッドは、大端部が２つに分割された分割型と、大端部が分割されていない一体型とに大別される。一体型のコネクティングロッドは、主に単気筒の内燃機関に用いられる。【０００４】
一体型コネクティングロッドの大端部の内周面とクランクピンとの間には、フリクションロスを低減するためにニードルベアリングやボールベアリングなどの転がり軸受けが配置される。内燃機関の運転時にピストンを経由して伝わる爆発力は、コネクティングロッドを転がり軸受けに押し付けるので、大端部の内周面には、大きな応力が発生する。この応力が過大な場合、大端部の内周面には、フレーキング（flaking）と呼ばれる疲労破壊現象が発生する。【０００５】
コネクティングロッドにフレーキングが発生すると、内燃機関のスムーズな回転が妨げられるので、内燃機関や車両に不快な音と振動が発生して商品性や快適性を損なってしまう。そのため、コネクティングロッドにはフレーキングが発生しないことが求められる。【０００６】
従来、フレーキングの発生を抑制して長寿命化を実現するために、肌焼鋼（例えばＪＩＳ ＳＣＭ４２０）から形成されたコネクティングロッドに対し、浸炭処理を施すことが一般に行われている。浸炭処理によってコネクティングロッドの表面から炭素を浸透させることにより、表面近傍の炭素濃度が高くなる。そのため、焼入れ後に表面硬度が高くなり、そのことによりフレーキングの発生が抑制される。【０００７】
また、特許文献１には、コネクティングロッドの表面硬度をさらに高くする技術として、高濃度浸炭処理が提案されている。この技術では、カーボンポテンシャル（ＣＰ）が０．８％以上である雰囲気下での浸炭を複数回行う。これにより、コネクティングロッドの表面近傍に微細な粒状の炭化物が析出するとともに、表面近傍におけるマルテンサイト組織の結晶粒径が小さくなる。そのため、表面硬度が著しく高くなるので、疲労強度のいっそうの向上が可能となる。また、特許文献１には、高濃度浸炭処理と同様にコネクティングロッドの表面硬度を高くする技術として、高濃度浸炭窒化処理にも言及がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−３１３９４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、近年、内燃機関を高性能化した場合、一般的な浸炭処理や、特許文献１に開示されているような高濃度浸炭処理、高濃度浸炭窒化処理が施されたコネクティングロッドでは、フレーキングが比較的短時間で発生するようになってきた。そのため、フレーキング寿命が内燃機関の高性能化の妨げとなり、内燃機関のさらなる高性能化のためには、フレーキング寿命の増大（つまりコネクティングロッドの長寿命化）が必須となってきた。【００１０】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、大端部の内周面におけるフレーキングの発生が抑制され、疲労強度に優れたコネクティングロッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によるコネクティングロッドは、ロッド本体部と、前記ロッド本体部の一端に設けられた小端部と、前記ロッド本体部の他端に設けられた大端部と、を備え、鉄合金から形成され、浸炭窒化処理が施されたか、または、浸炭処理および窒化処理が施されたコネクティングロッドであって、前記大端部の内周面から０．１ｍｍの深さにおける炭素含有量が０．８ｗｔ％以上２．１ｗｔ％以下であり、前記大端部の内周面から０．１ｍｍの深さにおける窒素含有量が０．０３ｗｔ％以上０．１９ｗｔ％以下である。【００１２】
ある好適な実施形態において、本発明によるコネクティングロッドは、前記大端部の内周面から０．１ｍｍの深さにおける窒素含有量が０．０４ｗｔ％以上０．１８ｗｔ％以下である。【００１３】
ある好適な実施形態において、本発明によるコネクティングロッドは、前記大端部の内周面から０．１ｍｍの深さにおける窒素含有量が０．０５ｗｔ％以上０．１５ｗｔ％以下である。【００１４】
ある好適な実施形態において、前記鉄合金は、０．１ｗｔ％以上０．４ｗｔ％以下の炭素、０．１ｗｔ％以上０．５ｗｔ％以下のケイ素および０．３ｗｔ％以上１．２ｗｔ％以下のクロムを含む。【００１５】
ある好適な実施形態において、前記鉄合金のニッケル含有量は０．７ｗｔ％未満である。【００１６】
ある好適な実施形態において、本発明によるコネクティングロッドは、非拡散性水素含有量が０．４６ｐｐｍ以下である。【００１７】
ある好適な実施形態において、前記浸炭窒化処理、前記浸炭処理および前記窒化処理は、標準大気圧の１／１０以下の圧力に減圧された炉内において施されている。【００１８】
ある好適な実施形態において、前記大端部の内周面近傍に析出している炭化物および炭窒化物の粒径は１０μｍ以下である。【００１９】
本発明による単気筒内燃機関は、上記構成を有するコネクティングロッドと、前記コネクティングロッドに接続されたクランクシャフトと、を備える。【００２０】
ある好適な実施形態において、前記クランクシャフトは、前記コネクティングロッドの前記大端部に挿通されたクランクピンと、前記クランクピンとは別体に形成されたクランクウェブと、を有する。【００２１】
ある好適な実施形態において、本発明による単気筒内燃機関は、前記大端部の内周面と前記クランクピンとの間に設けられた転がり軸受けをさらに備える。【００２２】
ある好適な実施形態において、前記クランクピンは、浸炭処理または浸炭窒化処理を施されている。【００２３】
本発明による鞍乗型車両は、上記構成を有する単気筒内燃機関を備える。【００２４】
本発明によるコネクティングロッドの製造方法は、ロッド本体部、前記ロッド本体部の一端部に設けられた小端部および前記ロッド本体部の他端部に設けられた大端部を備えるコネクティングロッドの製造方法であって、鉄合金から形成されたワークピースを用意する工程（Ａ）と、前記ワークピースに対して０．８％以上のカーボンポテンシャルを有する雰囲気下で浸炭処理を施す工程（Ｂ）と、前記工程（Ｂ）の後に、前記ワークピースに対して０．８％以上のカーボンポテンシャルを有する雰囲気下で浸炭窒化処理を施す工程（Ｃ）と、を包含し、前記工程（Ｃ）は、前記ワークピースの前記大端部となる領域の内周面から０．１ｍｍの深さにおける窒素含有量が０．０３ｗｔ％以上０．１９ｗｔ％以下となるように実行される。【００２５】
ある好適な実施形態において、前記工程（Ｂ）における前記浸炭処理および前記工程（Ｃ）における前記浸炭窒化処理は、標準大気圧の１／１０以下の圧力に減圧された炉内において施される。【００２６】
あるいは、本発明によるコネクティングロッドの製造方法は、ロッド本体部、前記ロッド本体部の一端部に設けられた小端部および前記ロッド本体部の他端部に設けられた大端部を備えるコネクティングロッドの製造方法であって、鉄合金から形成されたワークピースを用意する工程（Ａ）と、前記ワークピースに対して０．８％以上のカーボンポテンシャルを有する雰囲気下で複数回浸炭処理を施す工程（Ｂ）と、前記工程（Ｂ）の後に、前記ワークピースに対して窒化処理を施す工程（Ｃ）と、を包含し、前記工程（Ｃ）は、前記ワークピースの前記大端部となる領域の内周面から０．１ｍｍの深さにおける窒素含有量が０．０３ｗｔ％以上０．１９ｗｔ％以下となるように実行される。【００２７】
ある好適な実施形態において、前記工程（Ｂ）における前記浸炭処理および前記工程（Ｃ）における前記窒化処理は、標準大気圧の１／１０以下の圧力に減圧された炉内において施される。【００２８】
本発明によるコネクティングロッドは、鉄合金から形成され、浸炭窒化処理が施されているか、または、浸炭処理および窒化処理が施されている。浸炭窒化処理（または浸炭処理と窒化処理）により、コネクティングロッドの表面硬度が高くなり、疲労強度が向上する。また、本発明によるコネクティングロッドでは、大端部の内周面から０．１ｍｍの深さにおける炭素含有量が０．８ｗｔ％以上２．１ｗｔ％以下である。これは、上記の浸炭窒化処理または浸炭処理が、カーボンポテンシャル（ＣＰ）が０．８％以上である雰囲気下で行われたことを意味している。つまり、コネクティングロッドに対して、高濃度浸炭窒化処理または高濃度浸炭処理が施されたことを意味している。高濃度浸炭窒化処理または高濃度浸炭処理によれば、コネクティングロッドの表面近傍に微細な粒状の炭化物および／または炭窒化物が析出するとともに、表面近傍におけるマルテンサイト組織の結晶粒径が小さくなる。そのため、表面硬度が著しく高くなり、疲労強度の向上効果が高い。さらに、本発明によるコネクティングロッドでは、大端部の内周面から所定の深さにおける窒素含有量が特定の範囲に設定されており、具体的には、大端部の内周面から０．１ｍｍの深さにおける窒素含有量が０．０３ｗｔ％以上０．１９ｗｔ％以下である。このことにより、耐フレーキング性が顕著に向上し、フレーキングの発生を長期間にわたって防止することができる。そのため、本発明によるコネクティングロッドは、単に高濃度浸炭窒化処理や高濃度浸炭処理が施されたコネクティングロッドに比べ、優れた疲労強度を有する。【００２９】
耐フレーキング性のいっそうの向上を図る観点からは、大端部の内周面から０．１ｍｍの深さにおける窒素含有量は、０．０４ｗｔ％以上０．１８ｗｔ％以下であることが好ましく、０．０５ｗｔ％以上０．１５ｗｔ％以下であることがさらに好ましい。【００３０】
本発明によるコネクティングロッドの材料である鉄合金は、０．１ｗｔ％以上０．４ｗｔ％以下の炭素、０．１ｗｔ％以上０．５ｗｔ％以下のケイ素および０．３ｗｔ％以上１．２ｗｔ％以下のクロムを含むことが好ましい。炭素含有量が０．１ｗｔ％以上０．４ｗｔ％以下であることにより、熱処理後のコネクティングロッドの内部硬さを２００ＨＶ以上５００ＨＶ以下にすることができるので、コネクティングロッド内部の強度および靭性を十分に高く保つことができる。また、ケイ素含有量が増加すると、耐フレーキング性は向上するが、靭性は低下するおそれがある。ケイ素含有量が０．１ｗｔ％以上０．５ｗｔ％以下であることにより、耐フレーキング性を十分に向上させ、且つ、十分な靭性を確保することができる。また、クロム含有量が増加すると、焼入れ性が良くなる。ただし、クロム含有量が過度に多くなると、焼戻し脆化が発生することがある。クロム含有量が０．３ｗｔ％以上１．２ｗｔ％以下であることにより、適切な焼入れ性を得つつ、焼戻し脆化の発生を防止することができる。【００３１】
鉄合金のニッケル含有量は、なるべく少ないことが好ましく、具体的には、０．７ｗｔ％未満であることが好ましい。ニッケル含有量が増加すると、熱処理後の残留オーステナイト量が増加するので、表面硬度が低下することがある。【００３２】
フレーキング寿命のいっそうの向上を図る観点からは、非拡散性水素含有量が０．４６ｐｐｍ以下であることが好ましい。非拡散性水素含有量が０．４６ｐｐｍ以下であることにより、水素脆性型剥離の発生を抑制することができるので、フレーキング寿命をいっそう向上させることができる。【００３３】
浸炭窒化処理（または浸炭処理と窒化処理）は、真空引きされた炉内において施されることが好ましく、より具体的には、標準大気圧の１／１０以下の圧力に減圧された炉内において施されることが好ましい。このような炉内に窒素を含有するガスを導入することにより、表面（大端部の内周面）から深さ０．１ｍｍにおける窒素含有量を精度良く調節することができる。【００３４】
大端部の内周面近傍に析出している炭化物および炭窒化物の粒径は、なるべく小さいことが好ましく、具体的には１０μｍ以下であることが好ましい。炭化物および炭窒化物の粒径が１０μｍを超えると、靭性が低下して十分な強度が得られないことがある。【００３５】
本発明によるコネクティングロッドは、シリンダの数が１つである単気筒内燃機関に好適に用いられる。単気筒内燃機関のクランクシャフトは、典型的には、組立て式のクランクシャフトである。つまり、クランクピンと、クランクウェブとが別体に形成されている。単気筒内燃機関では、フリクションロスの低減が重要であるので、一般的には、大端部の内周面とクランクピンとの間に転がり軸受け（例えばニードルベアリングやボールベアリング）が設けられる。転がり軸受けが設けられている場合、コネクティングロッドが転がり軸受けに押し付けられることにより、大端部の内周面に応力が発生する。この応力が過大であると、フレーキングの発生が懸念されるが、本発明によるコネクティングロッドは、耐フレーキング性に優れているので、フレーキングの発生が長期間にわたって防止される。【００３６】
内燃機関全体の耐久性を高める観点からは、クランクピンの表面硬度および疲労強度も高いことが好ましい。そのため、クランクピンは、浸炭処理または浸炭窒化処理を施されていることが好ましい。【００３７】
本発明によるコネクティングロッドを備えた単気筒内燃機関は、各種の鞍乗型車両（例えば自動二輪車）に好適に用いられる。【００３８】
本発明によるコネクティングロッドの製造方法では、鉄合金から形成されたワークピースに対し、浸炭窒化処理が施されるか、あるいは、浸炭処理および窒化処理が施される。浸炭窒化処理（または浸炭処理と窒化処理）により、コネクティングロッドの表面硬度が高くなり、疲労強度が向上する。また、本発明による製造方法では、上記の浸炭窒化処理や浸炭処理が、カーボンポテンシャル（ＣＰ）が０．８％以上である雰囲気下で行われる。つまり、ワークピースに対して、高濃度浸炭窒化処理または高濃度浸炭処理が施される。高濃度浸炭窒化処理または高濃度浸炭処理によれば、ワークピースの表面近傍に微細な粒状の炭化物および／または炭窒化物が析出するとともに、表面近傍におけるマルテンサイト組織の結晶粒径が小さくなる。そのため、表面硬度が著しく高くなり、疲労強度の向上効果が高い。さらに、本発明による製造方法では、浸炭窒化処理や窒化処理は、ワークピースの大端部となる領域の内周面から所定の深さにおける窒素含有量が０．０３ｗｔ％以上０．１９ｗｔ％以下となるように実行される。このことにより、耐フレーキング性が顕著に向上し、フレーキングの発生を長期間にわたって防止することができる。そのため、本発明による製造方法により製造されたコネクティングロッドは、単に高濃度浸炭窒化処理や高濃度浸炭処理が施されたコネクティングロッドに比べ、優れた疲労強度を有する。【００３９】
浸炭窒化処理（または浸炭処理と窒化処理）は、真空引きされた炉内において施されることが好ましく、より具体的には、標準大気圧の１／１０以下の圧力に減圧された炉内において施されることが好ましい。このような炉内に窒素を含有するガスを導入することにより、表面（大端部の内周面）から深さ０．１ｍｍにおける窒素含有量を精度良く調節することができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によると、大端部の内周面におけるフレーキングの発生が抑制され、疲労強度に優れたコネクティングロッドが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の好適な実施形態におけるコネクティングロッド１を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）中の１Ｂ−１Ｂ’線に沿った断面図、（ｃ）は（ａ）中の１Ｃ−１Ｃ’線に沿った断面図である。
【図２】一般的なコネクティングロッドの大端部内周面における深さ方向の応力分布（内燃機関の運転時で応力が最大になるときの応力分布）を示す図である。
【図３】本発明の好適な実施形態におけるコネクティングロッド１の製造方法を示すフローチャートである。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、コネクティングロッド１の表面近傍における断面の金属顕微鏡写真である。
【図５】コネクティングロッド１の深さ方向における炭素濃度（炭素含有量）の分布を示すグラフである。
【図６】コネクティングロッド１の深さ方向における硬さ分布を示すグラフである。
【図７】大端部の内周面から０．１ｍｍの深さにおける窒素含有量（ｗｔ％）と、フレーキング寿命（Ｌ５０寿命）との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の好適な実施形態におけるコネクティングロッド１の製造方法を示すフローチャートである。
【図９】窒化処理または高濃度浸炭窒化処理をガス浸炭用の炉内で行う場合と、真空浸炭用の炉内で行う場合とについて、コネクティングロッドの表面から深さ０．１ｍｍにおける窒素含有量と、窒化時間との関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の好適な実施形態におけるコネクティングロッド１を備えた単気筒内燃機関１００を模式的に示す断面図である。
【図１１】図１０に示す内燃機関１００を備えた自動二輪車を模式的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
本願発明者は、高濃度浸炭処理や高濃度浸炭窒化処理が施されたコネクティングロッドにおいてもフレーキングが発生する理由を詳細に検討し、その結果、以下に説明する知見を得た。
【００４３】
フレーキングの原因は、既に説明したように、ニードルベアリングやボールベアリングなどの転がり軸受けから大端部の内周面に大きな応力が伝達されることにある。そのため、コネクティングロッドの表面硬度を、高濃度浸炭処理や高濃度浸炭窒化処理によって上昇させることにより、フレーキングの発生を防止することができると考えられるが、実際には、十分な効果を得ることができない。つまり、単純にコネクティングロッドの表面硬度を高くしても、十分な耐フレーキング性は得られない。
【００４４】
そこで、本願発明者が、コネクティングロッドの深さ方向における応力分布を分析したところ、最表面ではなく、表面からある程度の深さにおいてもっとも大きな応力が作用することがわかった。さらに、最大応力が作用する深さにおける元素濃度と、耐フレーキング性との関係を検証したところ、最大応力が作用する深さにおける窒素濃度（窒素含有量）が耐フレーキング性に大きな影響を与えていることがわかった。
【００４５】
本発明は、本願発明者が見出した上記知見に基づいてなされたものである。以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００４６】
図１（ａ）〜（ｃ）に、本実施形態におけるコネクティングロッド１を示す。図１（ａ）は、コネクティングロッド１を模式的に示す平面図である。また、図１（ｂ）は、図１（ａ）中の１Ｂ−１Ｂ’線に沿った断面図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）中の１Ｃ−１Ｃ’線に沿った断面図である。
【００４７】
コネクティングロッド１は、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、ロッド本体部１０と、ロッド本体部１０の一端に設けられた小端部２０と、ロッド本体部１０の他端に設けられた大端部３０とを備える。
【００４８】
ロッド本体部（軸部）１０は、棒状である。ロッド本体部１０の断面形状は、典型的には、図１（ｃ）に示すように、Ｈ字状である。
【００４９】
小端部２０は、ピストンピンを通すための貫通孔（ピストンピン孔）２２を有する。小端部２０は、ピストンピンを介してピストンに接続される。小端部２０の内周面（ピストンピン孔２２の外縁を規定する面）２０ａは、典型的には、ベアリングを介さずにピストンピンと接触する。
【００５０】
大端部３０は、クランクピンを通すための貫通孔（クランクピン孔）３２を有している。大端部３０は、クランクピンを介してクランクシャフトに接続される。クランクピン孔３２内には、典型的には、転がり軸受けが配置されるため、大端部３０の内周面（クランクピン３２の外縁を規定する面）３０ａは、転がり軸受けと接触する。コネクティングロッド１は、大端部３０が２つに分割されていない、一体型のコネクティングロッドである。
【００５１】
本実施形態におけるコネクティングロッド１は、鉄合金から形成されている。また、コネクティングロッド１は、浸炭窒化処理が施されているか、または、浸炭処理および窒化処理が施されている。
【００５２】
ただし、大端部３０の内周面３０ａから０．１ｍｍの深さにおける炭素含有量は、０．８ｗｔ％以上２．１ｗｔ％以下である。これは、上記の浸炭窒化処理または浸炭処理が、カーボンポテンシャル（ＣＰ）が０．８％以上である雰囲気下で行われたことを意味している。つまり、コネクティングロッド１に対して施された浸炭窒化処理または浸炭処理は、普通の浸炭窒化処理や浸炭処理ではなく、高濃度浸炭窒化処理または高濃度浸炭処理である。高濃度浸炭窒化処理または高濃度浸炭処理によれば、コネクティングロッド１の表面近傍に微細な粒状の炭化物および／または炭窒化物が析出するとともに、表面近傍におけるマルテンサイト組織の結晶粒径が小さくなる。そのため、表面硬度が著しく高くなり、疲労強度の向上効果が高い。
【００５３】
さらに、本実施形態におけるコネクティングロッド１では、大端部３０の内周面３０ａから０．１ｍｍの深さにおける窒素含有量が０．０３ｗｔ％以上０．１９ｗｔ％以下である。このことにより、耐フレーキング性が顕著に向上する。
【００５４】
図２に、一般的なコネクティングロッドの大端部内周面における深さ方向の応力分布（内燃機関の運転時で応力が最大になるときの応力分布）を計算した結果を示す。図２中には、内周面からの深さが負の値で示されている。例えば、深さ０．１５ｍｍの位置は、「−０．１５」と表記されている。また、図２中で応力を示す複数の曲線には、１〜２２の番号が付されており、番号が大きいほど大きな応力を示している。
【００５５】
図２からわかるように、応力は最表面においてもっとも大きいわけではない。また、図２から、内周面から約０．１ｍｍの深さにおいて応力が最大となることがわかる。そこで、本願発明者が、深さ０．１ｍｍの位置における元素濃度と耐フレーキング性との関係を詳細に検証したところ、深さ０．１ｍｍの位置における窒素濃度（窒素含有量）が、耐フレーキング性に大きな影響を与えることがわかった。具体的には、後に検証結果ともに説明するように、この深さにおける窒素含有量が０．０３ｗｔ％以上０．１９ｗｔ％以下であることにより、耐フレーキング性の向上効果が格段に高くなることがわかった。
【００５６】
本実施形態におけるコネクティングロッド１では、大端部３０の内周面３０ａから０．１ｍｍの深さにおける窒素含有量が０．０３ｗｔ％以上０．１９ｗｔ％以下であるので、耐フレーキング性が顕著に向上し、フレーキングの発生を長期間にわたって防止することができる。そのため、本実施形態におけるコネクティングロッド１は、単に高濃度浸炭窒化処理や高濃度浸炭処理が施されたコネクティングロッドに比べ、優れた疲労強度を有する。
【００５７】
なお、耐フレーキング性のいっそうの向上を図る観点からは、大端部３０の内周面３０ａから０．１ｍｍの深さにおける窒素含有量は、０．０４ｗｔ％以上０．１８ｗｔ％以下であることが好ましく、０．０５ｗｔ％以上０．１５ｗｔ％以下であることがさらに好ましい。
【００５８】
続いて、図３を参照しながら、本実施形態におけるコネクティングロッド１の製造方法を説明する。図３は、コネクティングロッド１の製造工程を示すフローチャートである。
【００５９】
まず、鉄合金から鍛造により成形されたワークピースを用意する（工程Ｓ１）。鉄合金の組成に特に限定はないが、鉄合金の炭素（Ｃ）含有量は、０．１ｗｔ％以上０．４ｗｔ％以下であることが好ましい。炭素含有量が０．１ｗｔ％以上０．４ｗｔ％以下であることにより、熱処理後のコネクティングロッド１の内部硬さ（ビッカース硬さ）を２００ＨＶ以上５００ＨＶ以下にすることができるので、コネクティングロッド１内部の強度および靭性を十分に高く保つことができる。
【００６０】
また、鉄合金のケイ素（Ｓｉ）含有量は、０．１ｗｔ％以上０．５ｗｔ％以下であることが好ましい。ケイ素含有量が増加すると、耐フレーキング性は向上するが、靭性は低下するおそれがある。ケイ素含有量が０．１ｗｔ％以上０．５ｗｔ％以下であることにより、耐フレーキング性を十分に向上させ、且つ、十分な靭性を確保することができる。
【００６１】
さらに、クロム含有量は、０．３ｗｔ％以上１．２ｗｔ％以下であることが好ましい。クロム含有量が増加すると、焼入れ性（熱処理による硬化のし易さを示す性質）が良くなるものの、クロム含有量が過度に多くなると、焼戻し脆化（鉄合金が所定の温度範囲に長時間保持された場合に生じる脆化現象）が発生することがある。クロム含有量が０．３ｗｔ％以上１．２ｗｔ％以下であることにより、適切な焼入れ性を得つつ、焼戻し脆化の発生を防止することができる。
【００６２】
このように、ワークピースの材料（コネクティングロッド１の材料）である鉄合金は、０．１ｗｔ％以上０．４ｗｔ％以下の炭素、０．１ｗｔ％以上０．５ｗｔ％以下のケイ素および０．３ｗｔ％以上１．２ｗｔ％以下のクロムを含むことが好ましい。炭素含有量、ケイ素含有量およびクロム含有量が上記の範囲内にある鉄合金としては、例えばＪＩＳ ＳＣＭ４２０鋼や、ＪＩＳ ＳＣｒ４２０鋼を用いることができる。ＳＣＭ４２０鋼は、０．１８ｗｔ％以上０．２３ｗｔ％以下の炭素、０．１５ｗｔ％以上０．３５ｗｔ％以下のケイ素、０．９０ｗｔ％以上１．２ｗｔ％以下のクロム、０．６０ｗｔ％以上０．８５ｗｔ％以下のマンガン、０．１５ｗｔ％以上０．３０％以下のモリブデンを含む。ＳＣｒ４２０鋼は、０．１８ｗｔ％以上０．２３ｗｔ％以下の炭素、０．１５ｗｔ％以上０．３５ｗｔ％以下のケイ素、０．９０ｗｔ％以上１．２ｗｔ％以下のクロム、０．６０ｗｔ％以上０．８５ｗｔ％以下のマンガンを含む。
【００６３】
また、鉄合金のニッケル含有量は、なるべく少ないことが好ましく、具体的には、０．７ｗｔ％未満であることが好ましく、０．２５ｗｔ％以下であることがさらに好ましい。ニッケル含有量が増加すると、熱処理後の残留オーステナイト量が増加するので、表面硬度が低下することがある。
【００６４】
なお、ここでは鍛造を例示したが、ワークピースを用意する工程における成形手法はこれに限定されるものではない。ワークピースは、例えば、焼結や鋳造、焼結鍛造などによって成形されてもよい。
【００６５】
次に、ワークピースに対して機械加工を行う（工程Ｓ２）。この機械加工により、鍛造後のワークピースの外径寸法が整えられる。例えば、バリ取り、ピストンピン孔２２およびクランクピン孔３２の形成、小端部２０および大端部３０の端面加工などが行われる。このように、この工程では主に切削が行われる。
【００６６】
続いて、ワークピースに対して１回目の高濃度浸炭処理を施す（工程Ｓ３）。浸炭手法としては、固体浸炭、液体浸炭、ガス浸炭などが知られており、現在ではガス浸炭が主流であるが、ここでは、真空浸炭（「真空ガス浸炭」または「減圧浸炭」と呼ばれることもある）を行う。つまり、この工程における高濃度浸炭処理は、真空引きされた炉内（より具体的には、標準大気圧の１／１０以下の圧力に減圧された炉内）において施される。このような炉内をＡ１変態点（鋼の共析変態温度）以上の温度に設定するとともに、カーボンポテンシャルが０．８％以上になるように炭化水素ガスを炉内に導入し、所定時間浸炭を行う。例えば、１０００℃で１７０分間、浸炭を行う。１回目の高濃度浸炭処理により、鉄合金の表面は過剰浸炭される。その後、ガス冷却を行う（工程Ｓ４）。例えば、窒素（Ｎ２）ガスを導入することにより、冷却を行う。
【００６７】
次に、ワークピースに対して２回目の高濃度浸炭処理を施す（工程Ｓ５）。ここでも、真空浸炭を行う。真空引きされた炉内をＡ１変態点以上で、Ａｃｍ変態点（鉄合金のオーステナイトからセメンタイトが析出する変態温度）以下の温度に設定するとともに、カーボンポテンシャルが０．８％以上になるように炭化水素ガスを炉内に導入し、所定時間浸炭を行う。例えば、８５０℃で１５０分間、浸炭を行う。２回目の高濃度浸炭処理により、過剰浸炭された表面層の炭素が内部に拡散する。その後、ガス冷却を行う（工程Ｓ６）。
【００６８】
続いて、ワークピースに対して窒化処理を施す（工程Ｓ７）。この窒化処理も、真空引きされた炉内で施される。真空引きされた（具体的には標準大気圧の１／１０以下の圧力に減圧された炉内）をＡ１変態点以上で、Ａｃｍ変態点以下の温度に設定するとともに、アンモニアガスを炉内に導入し、所定時間窒化を行う。例えば、８５０℃で１３０分間、浸炭を行う。その後、油冷（焼入れ）を行う（工程Ｓ８）。
【００６９】
次に、焼戻しを行う（工程Ｓ９）。焼戻しは、例えば、１９０℃で１２０分間行われる。その後、空冷を行う（工程Ｓ１０）。
【００７０】
最後に、ワークピースに対して機械加工を行う（工程Ｓ１１）。例えば、小端部２０の内周面２０ａや大端部３０の内周面３０ａの研磨が行われる。このように、この工程では主に研磨が行われる。上述したようにして、コネクティングロッド１が完成する。
【００７１】
図４（ａ）および（ｂ）に、完成したコネクティングロッド１の金属組織を示す。図４（ａ）および（ｂ）は、コネクティングロッド１の表面近傍における断面の金属顕微鏡写真であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の一部を拡大したものである。図４（ａ）および（ｂ）に示されているように、マルテンサイトの結晶粒の間に、微細な粒状の炭化物（炭化鉄）および炭窒化物（炭窒化鉄）が析出している。
【００７２】
図５に、コネクティングロッド１の深さ方向における炭素濃度（炭素含有量）の分布を示す。図５に示されているように、表面から０．１ｍｍの深さにおける炭素濃度が約０．９２ｗｔ％であり、高濃度浸炭処理によって、この深さにおける炭素濃度（炭素含有量）が０．８ｗｔ％以上になることがわかる。なお、図５に示したような炭素濃度分布は、例えば電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）により測定することができる。
【００７３】
図６に、コネクティングロッド１の深さ方向における硬さ分布を示す。図６に示されているように、表面から０．１ｍｍの深さにおける硬さは約７７０ＨＶである。
【００７４】
次に、大端部３０の内周面３０ａの表層（つまり深さ０ｍｍ）、内周面３０ａから０．１ｍｍの深さ、内周面３０ａから０．２ｍｍの深さにおける窒素含有量（ｗｔ％）を変化させ、フレーキング寿命への影響を検証した結果を説明する。ここでいうフレーキング寿命は、累積破損確率５０％の寿命（「Ｌ５０寿命」と呼ばれる）である。
【００７５】
表１に、深さ０．１ｍｍの位置における窒素含有量が０．０３ｗｔ％以上０．１９ｗｔ％以下の範囲内にある実施例１〜４と、深さ０．１ｍｍの位置における窒素含有量が０．０３ｗｔ％以上０．１９ｗｔ％以下の範囲外にある比較例１および２について、検証結果を示す。実施例１〜４と、比較例１および２とは、窒化処理の条件が異なる点以外は同じ製法により製造されている。また、表１には、従来のコネクティングロッドとして、普通の浸炭処理（高濃度浸炭処理ではない浸炭処理）が施された比較例３と、特許文献１に開示されているような高濃度浸炭処理が施された比較例４とを併せて示している。なお、深さ方向における窒素含有量の分布は、例えば電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）により測定することができる。
【００７６】
【表１】
2011077904.tif 000003
【００７７】
表１に示されているように、深さ０．１ｍｍの位置における窒素含有量が０．０３ｗｔ％未満である比較例１および０．１９ｗｔ％を超える比較例２では、従来のコネクティングロッド（比較例３および４）と同程度のフレーキング寿命しか得られない。これに対し、深さ０．１ｍｍの位置における窒素含有量が０．０３ｗｔ％以上０．１９ｗｔ％以下の範囲内にある実施例１〜４では、従来のコネクティングロッド（比較例３および４）よりも長いフレーキング寿命が得られる。
【００７８】
また、表１から、表層および深さ０．２ｍｍの位置における窒素含有量には、フレーキング寿命との明確な相関がないことがわかる。例えば比較例１では、表層における窒素含有量が比較例３および４よりも著しく多いにも関らず、従来と同程度のフレーキング寿命しか得られない。また、実施例１および３では、深さ０．２ｍｍの位置における窒素含有量は比較例３および４と同程度であるにも関らず、従来よりも長いフレーキング寿命が得られている。
【００７９】
このように、表層や深さ０．２ｍｍの位置ではなく、深さ０．１ｍｍの位置における窒素含有量を所定の範囲内（０．０３ｗｔ％以上０．１９ｗｔ％以下）にすることにより、フレーキング寿命を従来よりも長くし得ることがわかった。なお、比較例２のように、深さ０．１ｍｍの位置における窒素含有量が多すぎるとフレーキング寿命が低下してしまうのは、窒素化合物が増えることによって、靱性が低くなり、金属組織がコネクティングロッドの使用中（内燃機関の運転中）の変形に追随できず、微小な欠陥が発生するためと考えられる。
【００８０】
図７に、深さ０．１ｍｍの位置における窒素含有量と、フレーキング寿命（Ｌ５０寿命）との関係をグラフとして示す。図７のグラフには、表１に示した例よりもさらに多くの例が示されている。
【００８１】
図７からも、表面から０．１ｍｍの深さにおける窒素含有量が０．０３ｗｔ％以上０．１９ｗｔ％以下（図７中の範囲Ａ）であることにより、従来よりも長いフレーキング寿命が実現されることがわかる。また、図７から、表面から０．１ｍｍの深さにおける窒素含有量が０．０４ｗｔ％以上０．１８ｗｔ％以下（図７中の範囲Ｂ）であることにより、さらに長いフレーキング寿命が実現され、０．０５ｗｔ％以上０．１５ｗｔ％以下（図７中の範囲Ｃ）であることにより、いっそう長いフレーキング寿命が実現されることがわかる。
【００８２】
なお、本実施形態では、コネクティングロッド１に対し、高濃度浸炭処理と窒化処理とを別々に（順次）施す場合を説明したが、高濃度浸炭処理を施す際に窒化処理を同時に施してもよい。つまり、コネクティングロッド１に対し、高濃度浸炭窒化処理を施してもよい。図８に、高濃度浸炭窒化処理を施す場合のコネクティングロッド１の製造工程の例を示す。
【００８３】
図８に示す例では、まず、鉄合金から鍛造により成形されたワークピースを用意し（工程Ｓ１）、次に、ワークピースに対して機械加工（主に切削）を行う（工程Ｓ２）。続いて、ワークピースに対して高濃度浸炭処理を真空引きされた炉内で施し（工程Ｓ３）、その後、ガス冷却を行う（工程Ｓ４）。
【００８４】
次に、ワークピースに対して高濃度浸炭窒化処理を真空引きされた炉内で施す（工程Ｓ５）。高濃度浸炭窒化処理は、炉内に炭化水素ガスとともにアンモニアガスを導入することにより行う。その後、油冷（焼入れ）を行う（工程Ｓ６）。
【００８５】
次に、焼戻しを行い（工程Ｓ７）、その後、空冷を行う（工程Ｓ８）。最後に、ワークピースに対して機械加工（主に研磨）を行う（工程Ｓ９）。上述したようにして、コネクティングロッド１が完成する。
【００８６】
なお、高濃度浸炭処理（図３中の工程Ｓ３、Ｓ５および図８中の工程Ｓ３）および高濃度浸炭窒化処理（図８中の工程Ｓ５）は、上述したように、真空引きされた炉内で施される（つまり真空浸炭または真空浸炭窒化である）ことが好ましい。真空浸炭および真空浸炭窒化では、その後の熱処理として炉冷や焼入れの代わりに、ガス冷を行うことができるので、処理時間の短縮を図ることができる。
【００８７】
また、表面から深さ０．１ｍｍにおける窒素含有量を０．０３ｗｔ％以上０．１９ｗｔ％以下の範囲内に制御するためには、窒化処理（図３中の工程Ｓ７）および高濃度浸炭窒化処理（図８中の工程Ｓ５）が、真空引きされた炉内で施されることが好ましい。真空雰囲気に窒素を含有するガス（例えばアンモニアガス）を導入することにより、表面（大端部３０の内周面３０ａ）から深さ０．１ｍｍにおける窒素含有量を精度良く調節することができる。
【００８８】
これに対し、ガス浸炭用の炉内（真空引きされていない炉内）で窒化処理や高濃度浸炭窒化処理を行うと、表面から深さ０．１ｍｍにおける窒素含有量を０．０３ｗｔ％以上０．１９ｗｔ％以下の範囲内にすることが困難である。図９に、窒化処理または高濃度浸炭窒化処理をガス浸炭用の炉内で行う場合と、真空浸炭用の炉内で行う場合とについて、表面から深さ０．１ｍｍにおける窒素含有量と、窒化時間との関係を示す。
【００８９】
図９からわかるように、ガス浸炭用の炉内で処理を行う場合の適切な窒化時間の範囲Ｃは、真空浸炭用の炉内で処理を行う場合の適切な窒化時間の範囲Ｄよりも著しく短く、窒化時間を実際にこの範囲Ｃに収めることは非常に難しい。特許文献１に開示されている技術は、ガス浸炭を前提としているため、特許文献１に教示されている高濃度浸炭窒化処理を用いても、表面から０．１ｍｍの深さにおける窒素含有量を０．０３ｗｔ％以上０．１９ｗｔ％以下の範囲内にすることはできない。
【００９０】
なお、図３に示したようにコネクティングロッド１に対して高濃度浸炭処理と窒化処理とを別々に（順次）施す場合、図８に示したように高濃度浸炭窒化処理を施す場合に比べ、窒素含有量の制御がより容易となる。真空引きされた炉内に導入されるガスが、窒素含有ガスのみであるからである。これに対し、図８に示したように高濃度浸炭窒化処理を施す場合、製造工程を簡略化し、処理時間を短縮できるという効果が得られる。
【００９１】
大端部３０の内周面３０ａ近傍（具体的には表面から深さ０．１ｍｍまでの領域）に析出している炭化物および炭窒化物の粒径（より具体的には外接円直径）は、なるべく小さいことが好ましく、具体的には１０μｍ以下であることが好ましい。炭化物および炭窒化物の粒径が１０μｍを超えると、靭性が低下して十分な強度が得られないことがある。
【００９２】
また、必ずしもコネクティングロッド１の全体に高濃度浸炭処理や窒化処理、高濃度浸炭窒化処理を施す必要はなく、少なくとも大端部３０の内周面３０ａ付近にこれらの処理を施せばよい。例えば、ロッド本体部１０は、大端部３０よりも靭性が高いことが好ましいので、１回目の高濃度浸炭処理（図３中の工程Ｓ３および図８中の工程Ｓ３）の前にロッド本体部１０を銅めっきや防炭剤等によりマスキングしてもよい。
【００９３】
あるいは、２回目の高濃度浸炭処理、焼入れ、焼戻しの後（図３中の工程Ｓ９の後）や、高濃度浸炭窒化処理、焼入れ、焼戻しの後（図８中の工程Ｓ７の後）に、ロッド本体部１０に選択的なさらなる焼戻しを行うことによって、ロッド本体部１０の靭性を高くすることもできる。局所的な焼戻しは、例えば、高周波誘導加熱により行うことができる。
【００９４】
なお、本実施形態では、図３に示したように高濃度浸炭処理を２回行う場合と、図８に示したように高濃度浸炭処理と高濃度浸炭窒化処理とを１回ずつ（計２回）行う場合とを例示したが、高濃度浸炭処理および／または高濃度浸炭窒化処理を計３回以上行ってもよい。
【００９５】
また、本願発明者の検討によれば、フレーキング寿命には、コネクティングロッド１の非拡散性水素含有量も大きな影響を与えることがわかった。鉄合金中の水素は、その固溶状態により２種類に分類される。室温で拡散する水素は拡散性水素と呼ばれ、介在物等にトラップされて室温から２００°程度までの温度では拡散しにくい水素は非拡散性水素と呼ばれる。
【００９６】
フレーキング寿命のいっそうの向上を図る観点からは、非拡散性水素含有量は、具体的には、０．４６ｐｐｍ以下であることが好ましい。非拡散性水素含有量が０．４６ｐｐｍ以下であることにより、水素脆性型剥離の発生を抑制することができるので、フレーキング寿命をいっそう向上させることができる。
【００９７】
表２に、表１中に示した実施例１〜４および比較例１〜４について、非拡散性水素含有量を示す。また、表２には、さらなる実施例５〜７についても、非拡散性水素含有量を示している。実施例５〜７でも、深さ０．１ｍｍの位置における窒素含有量は０．０３ｗｔ％以上０．１９ｗｔ％以下の範囲内にある。さらに、表２には、各例における浸炭処理（あるいは浸炭窒化処理）が、ガス浸炭（ガス浸炭窒化）であるか真空浸炭（真空浸炭窒化）であるかも示している。なお、非拡散性水素含有量の測定は、昇温離脱法により行った。試験片を２００℃から６００℃まで徐々に昇温させ、試験片から放出された水素量を、質量分析計により定量分析した。
【００９８】
【表２】
2011077904.tif 000004
【００９９】
表２における実施例４と実施例６との比較、あるいは、実施例５と実施例７との比較から、深さ０．１ｍｍの位置における窒素含有量が同じであっても、非拡散性水素含有量が少ないほど、フレーキング寿命が長く、非拡散性水素含有量は０．４６ｐｐｍ以下が好ましいことがわかる。
【０１００】
また、表２から、浸炭処理（浸炭窒化処理）が、ガス浸炭（ガス浸炭窒化）である場合よりも、真空浸炭（真空浸炭窒化）である場合の方が、非拡散性水素含有量が少なく、この点からも真空浸炭（真空浸炭窒化）が好ましいことがわかる。
【０１０１】
本実施形態におけるコネクティングロッド１は、シリンダの数が１つである単気筒内燃機関に好適に用いられる。図１０に、本実施形態におけるコネクティングロッド１を備えた単気筒内燃機関１００の一例を示す。内燃機関１００は、クランクケース１１０、シリンダブロック１２０およびシリンダヘッド１３０を有している。
【０１０２】
クランクケース１１０内にはクランクシャフト１１１が収容されている。クランクシャフト１１１は、クランクピン１１２およびクランクウェブ１１３を有している。クランクピン１１２と、クランクウェブ１１３とは、別体に形成されている。つまり、クランクシャフト１１１は、組立て式のクランクシャフトである。
【０１０３】
クランクケース１１０の上に、シリンダブロック１２０が設けられている。シリンダブロック１２０には、円筒状のシリンダスリーブ１２１がはめ込まれており、ピストン１２２は、シリンダスリーブ１２１内を往復し得るように設けられている。
【０１０４】
シリンダブロック１２０の上に、シリンダヘッド１３０が設けられている。シリンダヘッド１３０は、シリンダブロック１２０のピストン１２２やシリンダスリーブ１２１とともに燃焼室１３１を形成する。シリンダヘッド１３０は、吸気ポート１３２および排気ポート１３３を有している。吸気ポート１３２内には燃焼室１３１内に混合気を供給するための吸気弁１３４が設けられており、排気ポート１３３内には燃焼室１３１内の排気を行うための排気弁１３５が設けられている。
【０１０５】
ピストン１２２とクランクシャフト１１１とは、コネクティングロッド１によって連結されている。具体的には、コネクティングロッド１の小端部２０に形成されたピストンピン孔にピストン１２２のピストンピン１２３が挿通されているとともに、大端部３０に形成されたクランクピン孔にクランクシャフト１１１のクランクピン１１２が挿通されており、そのことによってピストン１２２とクランクシャフト１１１とが連結されている。
【０１０６】
単気筒内燃機関１００では、フリクションロスの低減が重要であるので、図１０に示すように、コネクティングロッド１の大端部３０の内周面３０ａとクランクピン１１２との間には、ニードルベアリング１１４が設けられている。ニードルベアリング１１４が設けられている場合、コネクティングロッド１がニードルベアリング１１４に押し付けられることにより、大端部３０の内周面３０ａに応力が発生する。この応力が過大であると、フレーキングの発生が懸念される。しかしながら、本実施形態におけるコネクティングロッド１は、耐フレーキング性に優れているので、フレーキングの発生が商品として必要な期間以上の長期間にわたって防止される。
【０１０７】
内燃機関１００全体の耐久性を高める観点からは、クランクピン１１２の表面硬度および疲労強度も高いことが好ましい。そのため、クランクピン１１２は、浸炭処理または浸炭窒化処理を施されていることが好ましい。
【０１０８】
なお、図１０には、転がり軸受けとしてニードルベアリング１１４を例示したが、転がり軸受けは、ニードルベアリングのようなころ軸受けに限定されるものではなく、ボールベアリング（玉軸受け）であってもよい。
【０１０９】
図１１に、図１０に示した内燃機関１００を備えた自動二輪車を示す。図１１に示す自動二輪車では、本体フレーム３０１の前端にヘッドパイプ３０２が設けられている。ヘッドパイプ３０２には、フロントフォーク３０３が車両の左右方向に揺動し得るように取り付けられている。フロントフォーク３０３の下端には、前輪３０４が回転可能なように支持されている。
【０１１０】
本体フレーム３０１の後端上部から後方に延びるようにシートレール３０６が取り付けられている。本体フレーム３０１上に燃料タンク３０７が設けられており、シートレール３０６上にメインシート３０８ａおよびタンデムシート３０８ｂが設けられている。
【０１１１】
また、本体フレーム３０１の後端に、後方へ延びるリアアーム３０９が取り付けられている。リアアーム３０９の後端に後輪３１０が回転可能なように支持されている。
【０１１２】
本体フレーム３０１の中央部には、図１０に示した内燃機関１００が保持されている。内燃機関１００は、本実施形態におけるコネクティングロッド１を備えている。内燃機関１００の前方には、ラジエータ３１１が設けられている。内燃機関１００の排気ポートには排気管３１２が接続されており、排気管３１２の後端にマフラー３１３が取り付けられている。
【０１１３】
内燃機関１００には変速機３１５が連結されている。変速機３１５の出力軸３１６に駆動スプロケット３１７が取り付けられている。駆動スプロケット３１７は、チェーン３１８を介して後輪３１０の後輪スプロケット３１９に連結されている。変速機３１５およびチェーン３１８は、内燃機関１００により発生した動力を駆動輪に伝える伝達機構として機能する。
【０１１４】
図１１に示した自動二輪車には、本実施形態におけるコネクティングロッド１を備えた内燃機関１００が用いられているので、商品として必要な期間以上の長期間にわたってフレーキングの発生が防止される。また、本実施形態におけるコネクティングロッド１は、小型軽量化にも適している。高寿命化により、高負荷をコネクティングロッド１にかけることが可能になるためである。コネクティングロッド１の小型軽量化により、内燃機関１００や車体も軽量化され、自動二輪車の走行安定性や、乗りやすさ、扱いやすさが向上し、商品性が向上する。
【０１１５】
なお、本実施形態におけるコネクティングロッド１を備えた内燃機関１００は、自動二輪車に限定されず、ライダーが跨って乗る鞍乗り型車両全般に好適に用いられる。例えば、バギーなどのＡＴＶにも用いられる。
【０１１６】
また、本実施形態におけるコネクティングロッド１は、発電機や農作業機器などで用いられる小型内燃機関にも用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
本発明によると、大端部の内周面におけるフレーキングの発生が抑制され、疲労強度に優れたコネクティングロッドが提供される。【０１１８】
本発明によるコネクティングロッドは、各種の鞍乗型車両用の内燃機関（例えば自動二輪車用の内燃機関）に広く用いられる。
【符号の説明】
【０１１９】
１      コネクティングロッド
１０    ロッド本体部
２０    小端部
２０ａ  小端部の内周面
２２    ピストンピン孔
３０    大端部
３０ａ  大端部の内周面
３２    クランクピン孔
１００  単気筒内燃機関
【図１】
2011077904.tif 000005
【図２】
2011077904.tif 000006
【図３】
2011077904.tif 000007
【図４】
2011077904.tif 000008
【図５】
2011077904.tif 000009
【図６】
2011077904.tif 000010
【図７】
2011077904.tif 000011
【図８】
2011077904.tif 000012
【図９】
2011077904.tif 000013
【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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