(57)【要約】【課題】高い強度を保持しながら、大端部に必要となるボルト穴の機械的切削加工も容易に行えるようにした、高剛性材からなるコンロッドの製造方法を提供する。【解決手段】コンロッド１の製造方法は、粉末成形型（下パンチ１２）に高剛性材２０を供給する工程と、供給された高剛性材２０における成形品であるコンロッドのボルト穴７に対応する位置に切削部材６を配置する工程と、切削部材６が配置された高剛性材２０の上にさらに高剛性材２０を供給する工程と、供給された全高剛性材を圧縮する工程と、圧縮された成形品に焼結処理を施す工程と、焼結処理後の焼結品における前記切削部材６に対してボルト穴７を切削加工する工程とを少なくとも備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高剛性材からなるコンロッドの製造方法であって、
粉末成形型に高剛性材を供給する工程と、
供給された高剛性材における成形品であるコンロッドのボルト穴に対応する位置に切削部材を配置する工程と、
切削部材が配置された高剛性材の上にさらに高剛性材を供給する工程と、
供給された全高剛性材を圧縮する工程と、
圧縮された成形品に焼結処理を施す工程と、
焼結処理後の焼結品における前記切削部材に対してボルト穴を切削加工する工程と、
を少なくとも備えることを特徴とする高剛性材からなるコンロッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高剛性材からなるコンロッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原料粉末として高剛性材を用い、粉末成形型内に高剛性材を供給した後、加圧して成形材を得、それを焼結処理して、高剛性材からなるコンロッドを製造することが行われている（例えば、特許文献１、２等参照）。高剛性材からなるコンロッドは、強い強度を持ち、同じ強度を持つコンロッドを他の材料で成形されるものと比較して小さくできる利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２１５６３０号公報
【特許文献２】特開２００２−０２０８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
コンロッドには、小端部とコラム部と大端部の一部とからなる本体部と、本体部の大端部側に取り付けるキャップ部とを当初から別々に製造するタイプと、全体を１つの部材として成形した後に大端部を２つに分割して本体部とキャップ部とする、いわゆるクラッキングロッドタイプの２種類がある。いずれにおいても、エンジンのクランクシャフトにコンロッドを組み付けるに際して、本体部側とキャップ部側とをボルトで一体に固定する必要があり、そのために、成形後に、大端部を構成する本体部側とキャップ部側の双方にボルト穴を形成する必要がある。
【０００５】
高剛性材で作られたコンロッドの場合、高い強度が得られる方において、硬さが高いために（例えば、高剛性材としてＦｅ＋Ｔｉｂ２を採用する場合、硬さレベルは、平均で約Ｈｖ５００程度、Ｔｉｂ２の凝集部では約Ｈｖ１４００程度である）、機械による切削加工が困難であり、ボルト穴の形成が困難となっている。一方、通常の炭素鋼成分粉末材のような材料で作られる非高剛性材製のコンロッドは、一般に硬さレベルはＨｖ２４０〜３２０程度であり、ボルト穴の機械加工は容易であるが、強度が高剛性材製のコンロッドよりも低い。すなわち、コンロッドにおける強度と機械加工性は背反事項であり、両者を満足するコンロッドが求められている。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、高剛性材からなるコンロッドにおいて、高い強度を保持しながら、大端部におけるボルト穴の機械的切削加工も容易に行えるようにした、高剛性材からなるコンロッドの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による高剛性材からなるコンロッドの製造方法は、粉末成形型に高剛性材を供給する工程と、供給された高剛性材における成形品であるコンロッドのボルト穴に対応する位置に切削部材を配置する工程と、切削部材が配置された高剛性材の上にさらに高剛性材を供給する工程と、供給された全高剛性材を圧縮する工程と、圧縮された成形品に焼結処理を施す工程と、焼結処理後の焼結品における前記切削部材に対してボルト穴を切削加工する工程と、を少なくとも備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の製造方法により製造されるコンロッドは、ボルト穴の切削加工が必要となる部位に、製造工程の途中で予め配置された切削部材が位置しており、該切削部材に対して切削加工を行うことで、容易にボルト穴を形成することができる。一方、コンロッド全体は高剛性材の粉末成形によって作られており、高剛性材からなるコンロッドとしての高い強度はそのまま保持される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の製造方法により製造された高剛性材からなるコンロッドの一例を示す平面図（図１（ａ））と、図１（ａ）のＩａ−Ｉａ線に沿う断面図（図１（ｂ））。
【図２】図１に示すコンロッドおける図１（ａ）のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図。
【図３】本発明の製造方法によりコンロッドの大端部を製造するときの各工程を図２に示した断面部分を代表例として説明する概略図。
【図４】本発明による製造方法で作られたコンロッドの他の態様を示す平面図（図４（ａ））と、図４（ａ）のＩＶａ−ＩＶａ線に沿う断面図（図４（ｂ））。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。図１（ａ）は本発明の製造方法により製造された高剛性材からなるコンロッドの一例を示す平面図であり、コンロッド１は、小端部２とコラム部３と大端部４とを有する。大端部４は、前記コラム部３に連続する本体側部４ａと、前記本体側部４ａにボトル止めされるキャップ部４ｂとに２分割されている。
【００１１】
図２に、図１（ａ）のＩＩ−ＩＩに沿う断面で示すように、本体側部４ａとキャップ部４ｂとの合わせ面領域を通過するほぼ円筒状の穴５が、本体側部４ａとキャップ部４の双方を貫通するようして形成されており、該ほぼ円筒状穴５内には、ほぼ中実材である円柱状の切削部材６が充填されている。そして、前記切削部材６、６には、前記円筒状穴５、５と軸心線を同じにしたボルト穴７が機械加工によって形成されている。
【００１２】
コンロッド１の全体は高剛性材の粉末成形品であり、使用する高剛性材の例としては、限定されないが、ＴｉＢ２，ＺｒＢ２などが挙げられる。切削部材６は高剛性材よりは機械加工がしやすい材料からなるスチールを除く粉末成形品であり、切削部材６の例としては、限定されないが、例えば炭素鋼成分粉末材などが挙げられる。
【００１３】
次に、上記のコンロッド１を製造する方法を、図３に示す工程図を参照して説明する。製造装置は、ダイ１１と粉末成形型としての下パンチ１２を備え、さらに、後記する第１の上パンチ１３と粉末成形型としての第２の上パンチ１４を備える。製造に当たり、最初に、下パンチ１２を半充填位置まで下降させ（図３（ａ））、その位置で、例えばＴｉＢ２である高剛性材２０を下パンチ１２とダイ１１で囲まれたキャビティ内に充填する（図３（ｂ））。充填量は、全充填量の半分あるいはほぼ半分とする。高剛性材２０の充填後、全充填位置まで下パンチ１２を下降させる（図３（ｃ））。
【００１４】
次に、充填した高剛性材２０の上面であって、製造しようとするコンロッド１の前記ボルト穴７に対応する部位に、切削部材６を埋め込むための充填溝２１を予備形成する（図３（ｄ））。予備形成に当たっては、充填溝２１に対応する形状のほぼ半円柱状の凸部材２２を下面側に備えた前記第１の上パンチ１３を用いる。前記凸部材２２の長さは、製造しようとするコンロッド１の前記切削部材６の長さと同じ長さであり、その直径は前記切削部材６の直径よりもやや大きい。
【００１５】
第１の上パンチ１３を、その下面が充填した高剛性材２０の上面に当接するまで下パンチ１２内で下降させることで、充填した高剛性材２０の上面には、断面ほぼ半円柱状であり、直径は前記切削部材６の直径よりもやや大きく、長さは切削部材６とほぼ同じである充填溝２１が予備形成される。
【００１６】
予備形成後、第１の上パンチ１３をダイ１１の外に排除し、形成された充填溝２１内に例えば炭素鋼成分粉末材料からなるほぼ円柱状の切削部材６を配置する（図３（ｅ））。配置後、切削部材６が配置された高剛性材２０の上から、さらに残りの高剛性材２０を供給する（図３（ｆ））。全高剛性材２０を下パンチ１２とダイ１１で囲まれたキャビティ内に充填した後、第２の上パンチ１４を下降させ、下パンチ１２と第２の上パンチ１４との間で、充填された高剛性材２０に所望の圧縮を加える（図３（ｇ））。
【００１７】
圧縮後、下パンチ１２と第２の上パンチ１４の間での圧縮力を解放し、圧縮された成形品を、下パンチ１２を突き上げてダイ１１から取り出す。そして、取り出した成形品に対して、従来知られた方法により、焼結処理を施す。焼結処理して得られたコンロッド１に対して、前記キャップ部４ｂを分離するクラッキング処理を行い、分離したキャップ部４ｂ側に埋め込まれた切削部材６、６、および、前記コラム部３に連続する本体側部４ａ側に埋め込まれた切削部材６、６に対して、従来の切削機械を用いてボルト穴７の切削加工を行う。切削加工後のコンロッド１を図１および図２に示している。
【００１８】
本発明による製造方法で作られたコンロッド１では、ボルト穴７の切削加工が必要となる箇所には、高剛性材と比較して切削加工が容易な切削部材６が埋め込まれており、ボルト穴７の加工は容易である。また、コンロッド１は高剛性材製であり、切削加工後でも、本来の高い強度はそのまま維持される。
【００１９】
図４は、本発明による製造方法で作られたコンロッドの他の態様を示している。このコンロッド１ａを製造するに当たっては、前記したほぼ円柱状の切削部材６として、長さ方向で２分割された切削部材６ａを用いる。２分割の場所は、前記キャップ部４ｂを分離するクラッキング処理を行うときの分割面に対応する場所とする。コンロッド１ａを製造するに際しては、前記した図３（ｅ）の工程において、１本ものの切削部材６に変えて、２分割した切削部材６ａを配置する以外は、図３に基づき説明したと同じ処理を行えばよい。また、製造されるコンロッド１ａは、２分割された切削部材６ａが円筒状穴５内に埋設されている以外は、図１に示したコンロッド１と同じであり、同じ部材には同じ符号を付している。
【００２０】
このようにして製造されたコンロッド１ａは、予め２分割された切削部材６ａを用いていることにより、前記したキャップ部４ｂを分離するクラッキング処理が、切削部材６を分断する必要がない分だけ容易となる。すなわち、クラッキング性が向上する。
【００２１】
図示しないが、上記した本発明の製造方法は、小端部２とコラム部３と大端部４の一部（本体側部４ａ）とからなる本体部と、本体部の大端部側に取り付けるキャップ部４ｂとを、当初から別々に製造するタイプのコンロッドの製造方法にも、当然に適用することができる。なお、その場合には、切削部材として、前記した予め２分割された切削部材６ａを用いることが好適となるが、これに限ることはない。
【００２２】
また、図３では、下パンチ１２の上面と第２の上パンチ１４の底面とを、単に平坦面として示したが、実際は、得ようとするコンロッドの面方向での表裏面の凹凸に合わせた凹凸が付与されている。
【符号の説明】
【００２３】
１，１ａ…コンロッド、
２…小端部、
３…コラム部、
４…大端部、
４ａ…大端部の本体側部、
４ｂ…大端部の本体側部にボルト止めされるキャップ部、
５…円筒状の穴、
６…円柱状の切削部材、
６ａ…２分割された切削部材、
７…ボルト穴、
１１…ダイ、
１２…下パンチ、
１３…第１の上パンチ、
１４…第２の上パンチ、
２０…高剛性材、
２１…充填溝。
【図１】
2016121781.tif 000003
【図２】
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【図３】
2016121781.tif 000005
【図４】
2016121781.tif 000006