(57)【要約】【課題】コネクティングロッドに十分な剛性及び強度を確保しながらも、その軽量化と応力集中の抑制とを両立することができる構成を提供する。【解決手段】コネクティングロッドの小端部２を構成する小端部材２Ａ、コラム部４を構成するコラム部材４Ａ、大端部３を構成する大端部材３Ａをそれぞれ別部材とし、且つ小端部材２Ａ及び大端部材３Ａを高剛性材料、コラム部材４Ａを高強度材料とする。これらを液相拡散接合法により一体的に接合することで、応力集中の緩和が図れるコネクティングロッドを得る。【選択図】図２
2008095831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンとクランクシャフトとを連結し、内燃機関の燃焼行程時にピストンから受ける混合気の爆発力をクランクシャフトに伝達するコネクティングロッドにおいて、
異種材料で成り且つ互いに別部品として形成された複数のコネクティングロッド構成部材が拡散接合法により一体的に接合された構成となっていることを特徴とする内燃機関の複合コネクティングロッド。
【請求項２】
ピストンに連結される小端部、クランクピンに連結される大端部、これら小端部と大端部とに亘るコラム部を備えた内燃機関のコネクティングロッドにおいて、
上記小端部及びコラム部は、互いに異種材料の別部材として形成されたものが拡散接合法により一体的に接合された構成となっていることを特徴とする内燃機関の複合コネクティングロッド。
【請求項３】
ピストンに連結される小端部、クランクピンに連結される大端部、これら小端部と大端部とに亘るコラム部を備えた内燃機関のコネクティングロッドにおいて、
上記大端部及びコラム部は、互いに異種材料の別部材として形成されたものが拡散接合法により一体的に接合された構成となっていることを特徴とする内燃機関の複合コネクティングロッド。
【請求項４】
ピストンに連結される小端部、クランクピンに連結される大端部、これら小端部と大端部とに亘るコラム部を備えた内燃機関のコネクティングロッドにおいて、
上記小端部、大端部、コラム部が互いに別部材とされ、且つ小端部及び大端部の構成材料とコラム部の構成材料とが互いに異種材料とされて、これらが拡散接合法により一体的に接合された構成となっていることを特徴とする内燃機関の複合コネクティングロッド。
【請求項５】
請求項２記載の内燃機関の複合コネクティングロッドにおいて、
小端部の構成材料はコラム部の構成材料よりも剛性が高く、また、コラム部の構成材料は小端部の構成材料よりも強度が高いものとなっていることを特徴とする内燃機関の複合コネクティングロッド。
【請求項６】
請求項３記載の内燃機関の複合コネクティングロッドにおいて、
大端部の構成材料はコラム部の構成材料よりも剛性が高く、また、コラム部の構成材料は大端部の構成材料よりも強度が高いものとなっていることを特徴とする内燃機関の複合コネクティングロッド。
【請求項７】
請求項４記載の内燃機関の複合コネクティングロッドにおいて、
小端部及び大端部の構成材料はコラム部の構成材料よりも剛性が高く、また、コラム部の構成材料は小端部及び大端部の構成材料よりも強度が高いものとなっていることを特徴とする内燃機関の複合コネクティングロッド。
【請求項８】
請求項２記載の内燃機関の複合コネクティングロッドにおいて、
拡散接合法による接合面が、小端部の外縁形状に沿う面とされていることを特徴とする内燃機関の複合コネクティングロッド。
【請求項９】
請求項２記載の内燃機関の複合コネクティングロッドにおいて、
拡散接合法による接合面が、小端部の内縁からコネクティングロッド外縁に亘る面とされていることを特徴とする内燃機関の複合コネクティングロッド。
【請求項１０】
請求項２記載の内燃機関の複合コネクティングロッドにおいて、
拡散接合法による接合面が、コラム部における小端部近傍位置においてコネクティングロッド軸線に対して直交する面とされていることを特徴とする内燃機関の複合コネクティングロッド。
【請求項１１】
請求項３記載の内燃機関の複合コネクティングロッドにおいて、
拡散接合法による接合面が、大端部の外縁形状に沿う面とされていることを特徴とする内燃機関の複合コネクティングロッド。
【請求項１２】
請求項３記載の内燃機関の複合コネクティングロッドにおいて、
拡散接合法による接合面が、大端部の内縁からコネクティングロッド外縁に亘る面とされていることを特徴とする内燃機関の複合コネクティングロッド。
【請求項１３】
請求項３記載の内燃機関の複合コネクティングロッドにおいて、
拡散接合法による接合面が、コラム部における大端部近傍位置においてコネクティングロッド軸線に対して直交する面とされていることを特徴とする内燃機関の複合コネクティングロッド。
【請求項１４】
請求項４記載の内燃機関の複合コネクティングロッドにおいて、
拡散接合法による接合面が、小端部の外縁形状に沿う面及び大端部の外縁形状に沿う面とされていることを特徴とする内燃機関の複合コネクティングロッド。
【請求項１５】
請求項４記載の内燃機関の複合コネクティングロッドにおいて、
拡散接合法による接合面が、小端部の内縁からコネクティングロッド外縁に亘る面及び大端部の内縁からコネクティングロッド外縁に亘る面とされていることを特徴とする内燃機関の複合コネクティングロッド。
【請求項１６】
請求項４記載の内燃機関の複合コネクティングロッドにおいて、
拡散接合法による接合面が、コラム部における小端部近傍位置においてコネクティングロッド軸線に対して直交する面及びコラム部における大端部近傍位置においてコネクティングロッド軸線に対して直交する面とされていることを特徴とする内燃機関の複合コネクティングロッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用エンジン等の内燃機関に適用されるコネクティングロッドであって、異種材料の複合体で成る複合コネクティングロッドに係る。
【背景技術】
【０００２】
従来より、下記の特許文献１や特許文献２に開示されているように、自動車用エンジン等の内燃機関にあっては、ピストンとクランクシャフトとがコネクティングロッドによって連結され、燃焼行程における混合気の爆発力がピストン及びコネクティングロッドを介してクランクシャフトに伝達されるようになっている。
【０００３】
上記コネクティングロッドの一般的な構成としては、図９に示すように、ピストン側の小端部ｂ（スモールエンドとも呼ばれる）、クランクシャフト側の大端部ｃ（ビッグエンドとも呼ばれる）、これら小端部ｂと大端部ｃとの間を繋ぐコラム部ｄを備えている。そして、小端部ｂには、ピストンｅ（図９では仮想線で示している）を連結するためのピストンピンが挿通されるピストンピン孔ｂ１が形成されている一方、大端部ｃには、クランクシャフトのクランクピンｆが位置するクランク軸受孔ｃ１が形成されている。また、この大端部ｃは、大端部本体ｃ２とキャップｃ３の２つ割り構造となっており、これら大端部本体ｃ２及びキャップｃ３の内面に半円弧状の軸受メタルｇ，ｇがそれぞれ装着されている。そして、これら大端部本体ｃ２とキャップｃ３との間で形成される上記クランク軸受孔ｃ１の内部にクランクピンｆを配置させた状態で、この両者（大端部本体ｃ２及びキャップｃ３）がキャップボルトｈ，ｈにより締結されている。
【０００４】
尚、このコネクティングロッドａの製造方法としては、鋼材の鍛造成形により上記小端部ｂ、コラム部ｄ、大端部ｃの大端部本体ｃ２が一体成形されるのが一般的である。また、コネクティングロッドａの構成材料としては、ニッケル・クロム鋼、クロム・モリブデン鋼、チタン合金なども挙げられる。
【０００５】
また、このコネクティングロッドａは、上記混合気の爆発力を伝達する部材であることから剛性及び強度が十分に確保されている必要があり、且つ高速度で移動する（小端部ｂ側では往復運動し、大端部ｃ側では公転運動する）部材であることから軽量であることが要求される。
【０００６】
この点に鑑みられたものとして下記の特許文献３がある。この特許文献３には、コラム部を高強度で且つ高剛性の材料（焼結鋼）により、小端部及び大端部を軽量合金（急冷アルミニウム合金）によりそれぞれ別部材として形成しておくと共に、これらコラム部、小端部、大端部を機械的に連結して一体化することが開示されている。この機械的な連結のための手法として、小端部及び大端部の材料を鍛造により塑性変形させてコラム部に係合一体化させるものや、残留応力を利用した嵌め合いが開示されている。
【特許文献１】特開２０００−１７９５３５号公報
【特許文献２】特開２００１−１８０５６号公報
【特許文献３】特開昭６３−１９９９１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献３に開示されているコネクティングロッドにあっては、コラム部、小端部、大端部が単に機械的に連結されているのみであるため、それぞれの連結部分において応力が集中してしまう可能性が高い。特に、コネクティングロッドは、一般的な機械部品とは異なり、非常に大きな荷重（混合気の爆発力）が間欠的に作用すると言った動作環境下で使用されるため、この変動の非常に大きな繰り返し応力に耐え得る設計が必要である。そのため、応力分散を可能にする設計を行うことになるが、この場合、上記コラム部、小端部、大端部を機械的に連結するものにおいては、各連結部分の肉厚を厚く設計することが考えられる。しかし、これではコネクティングロッドの重量の増大に繋がってしまい、上記軽量合金を使用したことの効果が薄れてしまうことになる。
【０００８】
また、上記特許文献３の構成の場合、小端部及び大端部の剛性が不足してしまう可能性があり、この場合、小端部とピストンピンとの間及び大端部とクランクピンとの間に隙間が生じることに伴ってこれらが衝突する所謂打音が発生し、エンジンの静粛性向上や低振動化を図る上で大きな弊害となってしまう。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コネクティングロッドの各部位に十分な剛性及び強度を確保しながらも、その軽量化と応力集中の抑制とを両立することができる構成を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
−課題の解決原理−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、コラム部、小端部、大端部を備えて成るコネクティングロッドに対し、コラム部と小端部とを異種金属の別部材として予め形成しておくと共にこれらの接合を拡散接合法により行ったり、コラム部と大端部とを異種金属の別部材として予め形成しておくと共にこれらの接合を拡散接合法により行うことにより、上記機械的に連結した従来技術の場合に生じていた応力集中を緩和できるようにしている。
【００１１】
−解決手段−
具体的に、本発明は、ピストンとクランクシャフトとを連結し、内燃機関の燃焼行程時にピストンから受ける混合気の爆発力をクランクシャフトに伝達するコネクティングロッドを前提とする。このコネクティングロッドに対し、異種材料で成り且つ互いに別部品として形成された複数のコネクティングロッド構成部材を拡散接合法により一体的に接合した構成としている。
【００１２】
この特定事項により、コラム部、小端部、大端部が機械的に連結される従来のものに比べて、コネクティングロッド構成部材の接合部分は拡散接合法により組織（金属組織）が融合した状態で一体化されておりコネクティングロッド各部における応力集中を緩和することができる。このため、応力分散のための厚肉化を必要とすることがない。従って、コネクティングロッドの重量の増大を招くことなしに、各部に十分な強度及び剛性を確保することができて、高強度、高剛性、軽量といったコネクティングロッドに求められる性能を十分に満たすことができる。
【００１３】
より具体的な構成としては以下のものが挙げられる。先ず、ピストンに連結される小端部、クランクピンに連結される大端部、これら小端部と大端部とに亘るコラム部を備えた内燃機関のコネクティングロッドを前提とする。このコネクティングロッドに対し、上記小端部及びコラム部を、互いに異種材料の別部材として形成されたものが拡散接合法により一体的に接合された構成としている。
【００１４】
また、ピストンに連結される小端部、クランクピンに連結される大端部、これら小端部と大端部とに亘るコラム部を備えた内燃機関のコネクティングロッドを前提とする。このコネクティングロッドに対し、上記大端部及びコラム部を、互いに異種材料の別部材として形成されたものが拡散接合法により一体的に接合された構成としている。
【００１５】
更に、ピストンに連結される小端部、クランクピンに連結される大端部、これら小端部と大端部とに亘るコラム部を備えた内燃機関のコネクティングロッドを前提とする。このコネクティングロッドに対し、上記小端部、大端部、コラム部を互いに別部材とし、且つ小端部及び大端部の構成材料とコラム部の構成材料とを互いに異種材料として、これらを拡散接合法により一体的に接合した構成としている。
【００１６】
これらの特定事項によれば、小端部とコラム部との間の接合部分や大端部とコラム部との間の接合部分における応力集中を緩和することができる。従って、この場合にも、応力分散のための厚肉化を必要とすることがない。その結果、コネクティングロッドの重量の増大を招くことなしに、各部に十分な強度及び剛性を確保することができて、高強度、高剛性、軽量といったコネクティングロッドに求められる性能を十分に満たすことができる。
【００１７】
また、各部に適用する構成材料として具体的には以下のものが挙げられる。先ず、小端部とコラム部とを拡散接合法により接合するものにあっては、小端部の構成材料をコラム部の構成材料よりも剛性が高く、また、コラム部の構成材料を小端部の構成材料よりも強度が高いものとしている。
【００１８】
また、大端部とコラム部とを拡散接合法により接合するものにあっては、大端部の構成材料をコラム部の構成材料よりも剛性が高く、また、コラム部の構成材料を大端部の構成材料よりも強度が高いものとしている。
【００１９】
更に、小端部とコラム部、大端部とコラム部をそれぞれ拡散接合法により接合するものにあっては、小端部及び大端部の構成材料をコラム部の構成材料よりも剛性が高く、また、コラム部の構成材料を小端部及び大端部の構成材料よりも強度が高いものとしている。
【００２０】
これらの特定事項により、小端部や大端部にあっては大きな剛性が確保されているので、小端部とピストンピンとの間や、大端部とクランクピンとの間に隙間が生じることが防止でき、これらの衝突による打音の発生を効果的に回避することができて、エンジンの静粛性及び低振動化を図ることができる。また、コラム部には高い強度が確保されているため、混合気の爆発力を効果的にクランクシャフトに伝達することができると共に、間欠的に作用する上記爆発力に十分に耐え得ることができてコネクティングロッドの破損等も確実に防止できる。
【００２１】
また、上記拡散接合法によって互いに接合される接合面の位置としては以下のものが挙げられる。先ず、小端部とコラム部とを拡散接合法により接合するものにおいて、接合面を、小端部の外縁形状に沿う面とすること（図２の接合面２Ｂ，４Ｂを参照）、また、小端部の内縁からコネクティングロッド外縁に亘る面とすること（図３の接合面２Ｂ，４Ｂを参照）、更には、コラム部における小端部近傍位置においてコネクティングロッド軸線に対して直交する面とすること（図５の接合面２Ｂ，４Ｂを参照）が挙げられる。
【００２２】
また、大端部とコラム部とを拡散接合法により接合するものにおいて、接合面を、大端部の外縁形状に沿う面とすること（図２の接合面３Ｂ，４Ｃを参照）、また、大端部の内縁からコネクティングロッド外縁に亘る面とすること（図３の接合面３Ｂ，４Ｃを参照）、更には、コラム部における大端部近傍位置においてコネクティングロッド軸線に対して直交する面とすること（図５の接合面３Ｂ，４Ｃを参照）が挙げられる。
【００２３】
更に、小端部とコラム部、大端部とコラム部をそれぞれ拡散接合法により接合するものにおいて、接合面を、小端部の外縁形状に沿う面とし且つ大端部の外縁形状に沿う面とすること（図２の接合面２Ｂ，４Ｂ及び３Ｂ，４Ｃを参照）、また、小端部の内縁からコネクティングロッド外縁に亘る面とし且つ大端部の内縁からコネクティングロッド外縁に亘る面とすること（図３の接合面２Ｂ，４Ｂ及び３Ｂ，４Ｃを参照）、更には、コラム部における小端部近傍位置においてコネクティングロッド軸線に対して直交する面とし且つコラム部における大端部近傍位置においてコネクティングロッド軸線に対して直交する面とすること（図５の接合面２Ｂ，４Ｂ及び３Ｂ，４Ｃを参照）が挙げられる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明では、互いに別部品とされた複数のコネクティングロッド構成部材（小端部を構成する部材や、大端部を構成する部材や、コラム部を構成する部材）を異種金属で形成すると共に、これらを拡散接合法により接合している。これにより、上記機械的に連結した従来技術の場合に生じていた応力集中を緩和でき、応力分散のための厚肉化を必要とすることがない。従って、コネクティングロッドの重量の増大を招くことなしに、各部に十分な強度及び剛性を確保することができて、高強度、高剛性、軽量といった要求を満たすことが可能なコネクティングロッドを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、自動車用レシプロエンジンに適用されるコネクティングロッドとして本発明を適用した場合について説明する。
【００２６】
（第１実施形態）
先ず、第１実施形態について説明する。
【００２７】
−コネクティングロッド１の概略構成−
図１は、本実施形態に係るコネクティングロッド１の正面図（このコネクティングロッド１がクランクシャフトに連結された場合においてクランク軸線に沿った方向から見た図）である。
【００２８】
この図１に示すように、本実施形態に係るコネクティングロッド１の主要構成部としては従来のものと略同様である。以下、簡単に説明する。
【００２９】
このコネクティングロッド１には、ピストン側の小端部２、クランクシャフト側の大端部３、これら小端部２と大端部３との間を繋ぐコラム部４が備えられている。
【００３０】
上記小端部２には、ピストンを連結するためのピストンピンが挿通されるピストンピン孔２１が形成されている一方、大端部３には、クランクシャフトのクランクピンが位置するクランク軸受孔３１が形成されている。また、この大端部３は、大端部本体３２とキャップ３３の２つ割り構造となっており、これら大端部本体３２及びキャップ３３の内面に半円弧状の上下一対の軸受メタル（図示省略）がそれぞれ装着されている。そして、これら大端部本体３２とキャップ３３との間で形成される上記クランク軸受孔３１の内部にクランクピンを配置させた状態で、この両者（大端部本体３２及びキャップ３３）がキャップボルトＢ，Ｂにより締結されることになる。
【００３１】
このようにして、コネクティングロッド１がピストンとクランクシャフトのクランクピンとを連結していることにより、エンジンの運転時にはピストンが図示しないシリンダ内を往復運動し、その運動がコネクティングロッド１によってクランクシャフトの回転運動に変換され、この回転力がエンジン出力として得られるようになっている。
【００３２】
−コネクティングロッド１の複合構造−
本実施形態に係るコネクティングロッド１は、異種金属（異種材料）の複合体で構成されている。以下、具体的に説明する。上述した如くコネクティングロッド１は、小端部２、大端部３、コラム部４を備えているが、本実施形態に係るコネクティングロッド１の特徴の一つとしては、これら各部がそれぞれ別部材で予め形成され、これらが一体的に接合されることにより構成されている。
【００３３】
図２は、小端部２、大端部３の大端部本体３２、コラム部４が一体的に接合される前の状態を示している。以下の説明では、小端部２となる部材を小端部材２Ａ、大端部３の大端部本体３２となる部材を大端部材３Ａ、コラム部４となる部材をコラム部材４Ａと呼ぶこととする。これら各部材２Ａ，３Ａ，４Ａが本発明でいう「コネクティングロッド構成部材」である。
【００３４】
そして、上記小端部材２Ａと大端部材３Ａとは互いに同一材料（以下、この材料を端部構成材料と呼ぶ）で形成されており、コラム部材４Ａは、小端部材２Ａ及び大端部材３Ａの構成材料（端部構成材料）とは異なる材料（異種金属材料；以下、この材料をコラム部構成材料と呼ぶ）で形成されている。
【００３５】
そして、これら端部構成材料とコラム部構成材料とを比較した場合に、端部構成材料としては、その剛性がコラム部構成材料の剛性よりも高いもの（高剛性材料；変形し難い材料）とされ、コラム部構成材料としては、その強度が端部構成材料の強度よりも高いもの（高強度材料；壊れ難い材料）とされている。以下、端部構成材料及びコラム部構成材料としてそれぞれ適用される具体的な金属材料についての複数例を示す。
【００３６】
（例１）端部構成材料がＴｉＢ2、コラム部構成材料がバナジウムを含有した鋼材
（例２）端部構成材料が鋼材、コラム部構成材料がチタン合金
（例３）端部構成材料がチタン合金を含有した鋼材、コラム部構成材料がチタン合金
（例４）端部構成材料がチタン合金を含有した鋼材、コラム部構成材料が鋼材
これらの組み合わせによれば、小端部材２Ａ及び大端部材３Ａの構成材料がコラム部材４Ａの構成材料に比べて高剛性となり、コラム部材４Ａの構成材料が小端部材２Ａ及び大端部材３Ａの構成材料に比べて高強度となる。尚、本発明において適用可能な材料としては上記のもには限定されず、小端部材２Ａ及び大端部材３Ａの構成材料がコラム部材４Ａの構成材料に比べて高剛性であり、コラム部材４Ａの構成材料が小端部材２Ａ及び大端部材３Ａの構成材料に比べて高強度である材料の組み合わせであれば他の材料を適用してもよい。
【００３７】
−接合法−
以上のように形成された小端部材２Ａ、大端部材３Ａ、コラム部材４Ａを一体的に接合してコネクティングロッド１を作製するための手法として、本実施形態では液相拡散接合法が適用されている。
【００３８】
この液相拡散接合法の接合原理について簡単に説明する。この液相拡散接合法は、異種金属材料の接合に有効な手法であって、互いに接合しようとする金属部材間にこれら金属部材の融点を降下させるための金属層（インサート金属）を介在させた状態（例えば一方の金属部材の表面にインサート金属をメッキしておき、このメッキ部分に他方の金属部材を押圧した状態）で各金属部材を融点近くまで加熱する。これにより、先ず、金属部材の金属材料中に上記インサート金属である融点降下元素が拡散して接合面付近の金属を溶融させる。その後、液相内に融点降下元素が更に拡散することによって等温凝固が進行し、これによって強固な接合がなされるといったものである。つまり、各金属部材の接触面を挟んで各材料の原子が互いに移動（拡散）して接合されるものであり、特に、チタンやチタン合金の接合に適した接合法である。
【００３９】
この手法を上記小端部材２Ａ、大端部材３Ａ、コラム部材４Ａを一体的に接合するための手法として適用する。つまり、図２に示す状態から図１に示す状態のように各部材２Ａ，３Ａ，４Ａの接合面同士を重ね合わせて加圧する。つまり、小端部材２Ａのコラム部材４Ａに対する接合面２Ｂとコラム部材４Ａの小端部材２Ａに対する接合面４Ｂとを重ね合わせ、大端部材３Ａのコラム部材４Ａに対する接合面３Ｂとコラム部材４Ａの大端部材３Ａに対する接合面４Ｃとを重ね合わせる。図１では、この大端部材３Ａとコラム部材４Ａとの接合面３Ｂ，４Ｃを一点鎖線で示している。
【００４０】
この状態で、これら三者２Ａ，３Ａ，４Ａを構成材料の融点（融点が低い側の材料の融点）付近の温度まで加熱することで、小端部材２Ａの接合面２Ｂとコラム部材４Ａの接合面４Ｂ、大端部材３Ａの接合面３Ｂとコラム部材４Ａの接合面４Ｃをそれぞれ上記液相拡散接合法によって接合して、図１に示すように小端部２、大端部３の大端部本体３２、コラム部４を一体化し、これに大端部３のキャップ３３をキャップボルトＢ，Ｂにより締結することでコネクティングロッド１が作製されることになる。
【００４１】
また、このようにして小端部材２Ａ、大端部材３Ａ、コラム部材４Ａが一体的に接合されたコネクティングロッド１に対してショットピーニング処理を施し、強度の向上を図る。このショットピーニング処理としては、小端部材２Ａとコラム部材４Ａとの接合部及びその周辺、大端部材３Ａとコラム部材４Ａとの接合部及びその周辺のみに行ってもよいし、コネクティングロッド１の全体に対して行ってもよい。
【００４２】
以上のように本実施形態では、コラム部構成材料よりも剛性が高い端部構成材料で成る小端部材２Ａ及び大端部材３Ａと、端部構成材料よりも強度が高いコラム部構成材料で成るコラム部材４Ａとを液相拡散接合法によって一体的に接合してコネクティングロッド１を構成している。このため、コラム部、小端部、大端部が機械的に連結される従来のものに比べて、小端部２とコラム部４との接合部分、大端部３とコラム部４との接合部分における金属組織を連続した組織として構成することにより応力集中を緩和することができ、この接合部分を厚肉にして応力の緩和を図るといった手法が必要なくなる。従って、コネクティングロッド１の重量の増大を招くことなしに、各部に求められている十分な強度及び剛性を確保することができて、高強度、高剛性、軽量といったコネクティングロッド１に対する要求を十分に満たすことができる。特に、小端部２及び大端部３にあっては高い剛性が確保されているので、小端部２とピストンピンとの間、及び大端部３とクランクピンとの間に隙間が生じることが防止でき、これらの衝突による打音の発生を効果的に回避することができて、エンジンの静粛性及び低振動化を図ることができる。
【００４３】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態は、小端部材２Ａ、大端部材３Ａ、コラム部材４Ａの形状が上述した第１実施形態のものと異なっている。その他の構成、構成材料及び接合方法は上記第１実施形態のものと同様であるので、ここでは小端部材２Ａ、大端部材３Ａ、コラム部材４Ａの形状についてのみ説明する。
【００４４】
図３は、小端部材２Ａ、大端部材３Ａ、コラム部材４Ａが互いに接合される前の状態を示している。
【００４５】
この図３に示すように、本実施形態におけるコラム部材４Ａは、その上端部分（小端部２側部分）の一部（図３において破線の斜線を付した部分）が小端部２の一部（下端部）を構成し、その下端部分（大端部３側部分）の一部（同じく図３において破線の斜線を付した部分）が大端部３の一部（上端部）を構成する形状となっている。言い換えると、図４に一点鎖線（接合面位置）で示すように、小端部２の内周縁とコラム部４の外縁とに亘って小端部材２Ａとコラム部材４Ａとの境界線（接合面２Ｂ，４Ｂ）が設定され、且つ大端部３の内周縁とコラム部４の外縁とに亘って大端部材３Ａとコラム部材４Ａとの境界線（接合面３Ｂ，４Ｃ）が設定された構成となっている。
【００４６】
そして、これら小端部材２Ａ、大端部材３Ａ、コラム部材４Ａを液相拡散接合法によって互いに接合してコネクティングロッド１を作製する点では上記第１実施形態のものと同様であるが、本実施形態の場合、上述した如く、大端部材３Ａの接合面３Ｂが大端部３の内周縁とコラム部４の外縁とに亘るように設定されているため、大端部材３Ａとしては２分割されることになる。このため、図３に示すように、これら分割された大端部材３Ａ，３Ａをキャップ３３にそれぞれ締結しておくことで、各大端部材３Ａ，３Ａ同士の相対的な位置決めを行った状態でコラム部材４Ａに対して接合するようにしている。
【００４７】
本実施形態においても、上記第１実施形態の場合と同様に、剛性がコラム部構成材料よりも高い端部構成材料で成る小端部材２Ａ及び大端部材３Ａと、強度が端部構成材料よりも高いコラム部構成材料で成るコラム部材４Ａとを液相拡散接合法によって一体的に接合してコネクティングロッド１を構成している。このため、小端部２とコラム部４との接合部分、大端部３とコラム部４との接合部分での金属組織を連続した組織として構成することができて応力集中を緩和することができ、この接合部分を厚肉にすることなく応力の緩和を図ることができる。従って、コネクティングロッド１の重量の増大を招くことなしに、各部に求められている十分な強度及び剛性を確保することができて、高強度、高剛性、軽量といったコネクティングロッド１に対する要求を十分に満たすことができる。
【００４８】
尚、本実施形態では、各接合面２Ｂ，４Ｂ、３Ｂ，４Ｃを、小端部２の内周縁とコラム部４の外縁とに亘る領域、大端部３の内周縁とコラム部４の外縁とに亘る領域にそれぞれ設定したが、小端部２の内周縁から外周縁に亘る領域に設定したり、大端部３の内周縁から外周縁に亘る領域に設定してもよい。
【００４９】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。本実施形態も、小端部材２Ａ、大端部材３Ａ、コラム部材４Ａの形状が上述した第１実施形態のものと異なっている。その他の構成、構成材料及び接合方法は上記第１実施形態のものと同様であるので、ここでも小端部材２Ａ、大端部材３Ａ、コラム部材４Ａの形状についてのみ説明する。
【００５０】
図５は、小端部材２Ａ、大端部材３Ａ、コラム部材４Ａが互いに接合される前の状態を示している。
【００５１】
この図５に示すように、本実施形態におけるコラム部材４Ａは、その上端部分（小端部２側部分）おいて、コネクティングロッド１の軸線Ｌに対して直交する方向に延びる平坦面を小端部材２Ａに対する接合面４Ｂとしている。同様に、このコラム部材４Ａは、その下端部分（大端部３側部分）おいて、コネクティングロッド１の軸線Ｌに対して直交する方向に延びる平坦面を大端部材３Ａに対する接合面４Ｃとしている。一方、小端部材２Ａのコラム部材４Ａに対する接合面２Ｂは、上記コラム部材４Ａの接合面４Ｂに対向する平坦面で成り、大端部材３Ａのコラム部材４Ａに対する接合面３Ｂは、上記コラム部材４Ａの接合面４Ｃに対向する平坦面で成っている。言い換えると、図６に一点鎖線（接合面位置）で示すように、コラム部４の上下両端部分に平坦面で成る接合面２Ｂ，４Ｂ、３Ｂ，４Ｃが設定された構成となっている。
【００５２】
本実施形態においても、上記各実施形態の場合と同様に、剛性がコラム部構成材料よりも高い端部構成材料で成る小端部材２Ａ及び大端部材３Ａと、強度が端部構成材料よりも高いコラム部構成材料で成るコラム部材４Ａとを液相拡散接合法によって一体的に接合してコネクティングロッド１を構成している。このため、小端部２とコラム部４との接合部分、大端部３とコラム部４との接合部分での金属組織を連続した組織として構成することができて応力集中を緩和することができ、この接合部分を厚肉にすることなく応力の緩和を図ることができる。従って、コネクティングロッド１の重量の増大を招くことなしに、各部に求められている十分な強度及び剛性を確保することができて、高強度、高剛性、軽量といったコネクティングロッド１に対する要求を十分に満たすことができる。
【００５３】
また、本実施形態の構成では、接合面２Ｂ，４Ｂ、３Ｂ，４Ｃ同士が平坦面であるため、コネクティングロッド１の軸線Ｌに沿う方向で、各部材２Ａ，３Ａ，４Ａ間に加圧力を与えれば、接合面２Ｂ，４Ｂ、３Ｂ，４Ｃの全体に亘って均等に接触力を得ることができ、接合面２Ｂ，４Ｂ、３Ｂ，４Ｃ同士の接合力も均等に得ることができる。
【００５４】
（変形例）
次に、変形例について説明する。
【００５５】
図７に示すものは、第１の変形例において小端部材２Ａ、大端部材３Ａ、コラム部材４Ａが互いに接合される前の状態を示している。この図７に示すように、本変形例では、小端部材２Ａの形状及びこの小端部材２Ａに接合されるコラム部材４Ａの上端部の形状としては上記第１実施形態のものと同一であり、大端部材３Ａの形状及びこの大端部材３Ａに接合されるコラム部材４Ａの下端部の形状としては上記第２実施形態のものと同一となっている。各部の接合方法は上記各実施形態と同様である。
【００５６】
また、図８に示すものは、第２の変形例において小端部材２Ａ、大端部材３Ａ、コラム部材４Ａが互いに接合される前の状態を示している。この図８に示すように、本変形例では、小端部材２Ａの形状及びこの小端部材２Ａに接合されるコラム部材４Ａの上端部の形状としては上記第２実施形態のものと同一であり、大端部材３Ａの形状及びこの大端部材３Ａに接合されるコラム部材４Ａの下端部の形状としては上記第１実施形態のものと同一となっている。各部の接合方法は上記各実施形態と同様である。
【００５７】
また、図示しないが、上述した各変形例の他に以下の構成とすることも可能である。
【００５８】
・小端部材２Ａの形状及びこの小端部材２Ａに接合されるコラム部材４Ａの上端部の形状を上記第１実施形態のものと同一とし、大端部材３Ａの形状及びこの大端部材３Ａに接合されるコラム部材４Ａの下端部の形状を上記第３実施形態のものと同一とする構成。
【００５９】
・小端部材２Ａの形状及びこの小端部材２Ａに接合されるコラム部材４Ａの上端部の形状を上記第２実施形態のものと同一とし、大端部材３Ａの形状及びこの大端部材３Ａに接合されるコラム部材４Ａの下端部の形状を上記第３実施形態のものと同一とする構成。
【００６０】
・小端部材２Ａの形状及びこの小端部材２Ａに接合されるコラム部材４Ａの上端部の形状を上記第３実施形態のものと同一とし、大端部材３Ａの形状及びこの大端部材３Ａに接合されるコラム部材４Ａの下端部の形状を上記第１実施形態のものと同一とする構成。
【００６１】
・小端部材２Ａの形状及びこの小端部材２Ａに接合されるコラム部材４Ａの上端部の形状を上記第３実施形態のものと同一とし、大端部材３Ａの形状及びこの大端部材３Ａに接合されるコラム部材４Ａの下端部の形状を上記第２実施形態のものと同一とする構成。
【００６２】
（その他の実施形態）
以上説明した各実施形態及び変形例では、自動車用エンジンに適用されるコネクティングロッド１として本発明を適用した場合について説明したが、その他の内燃機関に使用されるコネクティングロッドに対しても本発明は適用可能である。
【００６３】
また、上記各実施形態及び変形例では、小端部材２Ａと大端部材３Ａを同一材料としたが、本発明はこれに限らず、この小端部材２Ａと大端部材３Ａとを互いに異種材料としてもよい。但し、この場合にも、小端部材２Ａの構成材料及び大端部材３Ａの構成材料としては、共にその剛性がコラム部材４Ａの構成材料の剛性よりも高いものとされる。
【００６４】
更に、上記各実施形態及び変形例では、小端部材２Ａ、大端部材３Ａ、コラム部材４Ａの三者を拡散接合法によって一体的に接合するようにしたが、コラム部４と大端部３とを鍛造成形などによって一体成形しておき、このコラム部４に対して、異種材料の別部材とされた小端部材２Ａを拡散接合法によって接合する構成としてもよい。同様に、コラム部４と小端部２とを鍛造成形などによって一体成形しておき、このコラム部４に対して、異種材料の別部材とされた大端部材３Ａを拡散接合法によって接合する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】第１実施形態に係るコネクティングロッドの正面図である。
【図２】第１実施形態において小端部材、大端部材、コラム部材が一体的に接合される前の状態を示す図である。
【図３】第２実施形態において小端部材、大端部材、コラム部材が一体的に接合される前の状態を示す図である。
【図４】第２実施形態に係るコネクティングロッドの正面図である。
【図５】第３実施形態において小端部材、大端部材、コラム部材が一体的に接合される前の状態を示す図である。
【図６】第３実施形態に係るコネクティングロッドの正面図である。
【図７】第１の変形例において小端部材、大端部材、コラム部材が一体的に接合される前の状態を示す図である。
【図８】第２の変形例において小端部材、大端部材、コラム部材が一体的に接合される前の状態を示す図である。
【図９】従来例に係るコネクティングロッドをクランク軸心に沿う方向から見た図である。
【符号の説明】
【００６６】
１          コネクティングロッド
２          小端部
２Ａ        小端部材
２Ｂ        小端部材の接合面
３          大端部
３Ａ        大端部材
３Ｂ        大端部材の接合面
４          コラム部
４Ａ        コラム部材
４Ｂ，４Ｃ  コラム部材の接合面
【図１】
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【図２】
2008095831.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008095831.tif 000006
【図５】
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【図６】
2008095831.tif 000008
【図７】
2008095831.tif 000009
【図８】
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【図９】
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