JPH0227066B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ 発明の目的 (1) 産業上の利用分野 本発明は、繊維強化コンロツドの製造方法、特
に大端部及び小端部に互いに平行なピン孔をそれ
ぞれ有し、また桿部にはその長手方向に延びる無
機質繊維成形体を埋設した繊維強化コンロツドを
製造する方法に関する。

(2) 従来の技術 上記繊維強化コンロツドを製造するに当り、コ
ンロツド成形用キヤビテイを有する鋳型を用いて
コンロツド素材を鋳造する第１工程と、前記コン
ロツド素材を鋳型より取出して機械加工により該
コンロツド素材の両端部に前記ピン孔を穿設する
第２工程とを用いるようにしたものは従来公知で
ある。

(3) 発明が解決しようとする課題 上記従来の方法を実施するに当り特に第１工程
においては、鋳型のキヤビテイの定位置に上記無
機質繊維成形体を安定よくセツトする作業が容易
でないという問題があつた。

またマトリツクスとしての溶湯のキヤビテイ内
への注入後は、溶湯全体をキヤビテイ外の加圧パ
ンチを用いて直接的に加圧するだけであつたた
め、次のような問題もあつた。即ち、キヤビテイ
内に注入された溶湯は、時間の経過に伴い鋳型に
より冷却されて半凝固状態となり、粘性や流動抵
抗が増加するので、このような溶湯をキヤビテイ
外の加圧パンチにより全体的に加圧しても、その
加圧力をキヤビテイの隅々にまで能率良く伝播さ
せることができず、特に無機質繊維成形体の繊維
相互間の微細な間〓には溶湯を充分に浸透させる
ことが困難であつて繊維強化を的確に行い得ない
のである。

本発明は上記に鑑み提案されてもので、従来方
法の上記問題を全て解決することができ、しかも
第２工程におけるピン孔の機械加工も容易に行い
得る、繊維強化コンロツドの製造方法を提供する
ことを目的とする。

Ｂ 発明の構成 (1) 課題を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明は、大端部及
び小端部に互いに平行なピン孔をそれぞれ有し、
また桿部にはその長手方向に延びる無機質繊維成
形体を埋設した繊維強化コンロツドを製造するに
当り、コンロツド成形用キヤビテイを有する鋳型
を用いてコンロツド素材を鋳造する第１工程と、
前記コンロツド素材を鋳型より取出して機械加工
により該コンロツド素材の両端部に前記ピン孔を
穿設する第２工程とを用いるようにした、繊維強
化コンロツドの製造方法において、前記キヤビテ
イの、前記ピン孔に対応した空間内において該空
間に対し略同一線上にのびる一対のセツトピンを
固設した前記鋳型が使用され、前記第１工程が、
前記一対のセツトピンの先端にそれぞれ形成した
相対向する一対の切欠きに前記繊維成形体の両端
部をそれぞれ圧入嵌合することにより、その繊維
成形体を、前記キヤビテイの桿部成形部を縦通す
る位置に位置決め保持する工程と、前記キヤビテ
イに注入したマトリツクスとしての溶湯全体を、
該キヤビテイ外に設けた全体加圧プランジヤによ
り一次的に加圧する工程と、その全体加圧プラン
ジヤによる加圧開始後において、前記両セツトピ
ンにそれぞれ対向するよう配置された一対の局部
加圧パンチを、前記キヤビテイの、前記各ピン孔
に対応した空間内にそれぞれ突入させて該キヤビ
テイ内の溶湯を二次的に加圧する工程とを含むこ
とを特徴とする。

(2) 作用 上記両セツトピン先端の切欠きに無機質繊維成
形体の両端部を単に圧入嵌合させるだけで、その
繊維成形体をキヤビテイ内で安定よく両持ち支持
することができるから、該繊維成形体のキヤビテ
イ内定位置へセツト作業が極めて簡単且つ迅速的
確に行なわれる。

またキヤビテイ内に注入した溶湯は先ず全体加
圧プランジヤにより一次的に加圧され、次いで時
間の経過と共に半凝固状態となつて粘性や流動抵
抗の増加した溶湯は、キヤビテイの、各ピン孔に
対応する空間において局部加圧パンチにより二次
的に直接加圧されるから、全体加圧プランジヤの
加圧力が伝播されにくくなつた半凝固状態の溶湯
を繊維成形体の繊維相互間の微細な間〓にも充分
に且つ迅速に浸透させることができる。また斯か
る鋳造過程においても、上記繊維成形体はその両
端部が両セツトピンの切欠きに強固に保持されて
いるから、大きな溶湯圧力を受けてもキヤビテイ
内を妄りに移動する虞れはなく、また特に上記局
部加圧パンチによる加圧力が繊維成形体の両端部
に集中しても、その両端部を、局部加圧パンチと
対向する上記両セツトピンによつて強固に受け止
めることができ、その繊維成形体に該局部加圧パ
ンチの加圧力が大きな曲げ荷重或いは座屈荷重と
して作用する虞れもないから、該繊維成形体の変
形防止にも効果的である。

さらに鋳型より取出した後のコンロツド素材に
は、その両端部に両セツトピン及び両局部加圧パ
ンチの各抜取り跡が残されるが、それらの抜取り
跡は、次なるピン孔の機械加工により自動的に消
滅するから、コンロツド外面の体裁を何等損なう
ことにはならず、むしろそのピン孔の機械加工に
際しては、加工位置を決定する下孔として利用可
能である上、該抜取り跡の容積分だけ切削加工量
を減らすことができる。

(3) 実施例 以下、図面により本発明の一実施例について説
明する。第１，２図は、本発明方法により得られ
た内燃機関用繊維強化コンロツド１を示し、この
コンロツド１は、アルミニウム合金等の合金をマ
トリツクスとして鋳造されたコンロツド素材７
（第３図）に所定の機械加工を施して得られる。
そのコンロツド１は、桿部２と、その桿部２の一
端に連設された大端部３と、桿部２の他端に連設
された小端部４とよりなる。大端部３には大径の
ピン孔５が、また小端部４には前記ピン孔５と平
行な小径のピン孔６がそれぞれ形成される。また
桿部２の全部、及びその両端に連なる大、小端部
３，４の一部は、そこに埋設された金属繊維等の
棒状無機質繊維成形体Ｆにより繊維強化され、そ
の無機質繊維成形体Ｆの両端面は大、小端孔５，
６の内周面にそれぞれ露出している。

第４、第５図はコンロツド素材７の鋳造装置を
示し、基台８上に上型９と下型１０とよりなる鋳
型としての金型１１が配設される。下型１０は基
台８に固定され、一方、上型９は油圧機構（図示
せず）等により昇降するホルダ１２に固定され
る。上型９と下型１０の対向面間にはコンロツド
素材成形用キヤビテイ１３が形成され、そのキヤ
ビテイ１３は大端部成形部１４及び小端部成形部
１５、並びにその両成形部１４，１５間に存する
桿部成形部１６によりなる。また小端部成形部１
５には、上型９と下型１０との対向面間に形成し
たオーバフロー部１７が連通される。大端部成形
部１４及び小端部成形部１５において、前記ピン
孔５，６に対応する円柱状空間B₁，B₂には、各
ピン孔５，６よりも小径に形成され且つ該空間
B₁，B₂に対し略同一軸線上に位置する第１、第
２セツトピン１８₁，１８₂が下型１０より突出し
ている。両セツトピン１８₁，１８₂の上面には、
無機質繊維成形体嵌合用の、平面コ字状をなす切
欠き１９₁，１９₂がそれらの開放側を互いに対向
し得るように形成される。

上型９及びホルダ１２には、キヤビテイ１３
の、各ピン孔５，６に対応した前記空間B₁，B₂
及びオーバフロー部１７内の空間にそれぞれ突入
して該空間及びその周辺の溶湯を直接加圧するた
めの第１〜第３局部加圧パンチ２０₁〜２０₃が昇
降自在に摺合されている。第１、第２局部加圧パ
ンチ２０₁，２０₂は前記第１、第２セツトピン１
８₁，１８₂の上面とそれぞれ対向するように配置
されており、それらパンチ２０₁，２０₂の直径
は、対応するピン孔５，６の直径よりも僅かに小
さく形成され、またそれらの軸線は第１、第２セ
ツトピン１８₁，１８₂の軸線と合致するように配
置される。

大端部成形部１４には湯口２１が連通し、その
湯口２１に上端面を臨ませた全体加圧プランジヤ
２２が基台８に摺合される。したがつて全体加圧
プランジヤ２２はキヤビテイ１３外に設けられ
て、湯口２１の溶湯を介しキヤビテイ１３の溶湯
全体を一次的に加圧することができる。

鋳造作業に当つては、上型９を上昇させて型開
きを行い、任意カサ密度を有する無機質繊維成形
体Ｆを、それがキヤビテイ１３の桿部成形部１６
を縦通するように配置すると共に、その両端部
を、キヤビテイ１３の、各ピン孔に対応した空間
B₁，B₂において、両セツトピン１８₁，１８₂の
切欠き１９₁，１９₂にそれぞれ強制的に圧入嵌合
し、これにより無機質繊維成形体Ｆを両セツトピ
ン１８₁，１８₂間に架橋状態に保持させることが
できる。この場合、両セツトピン１８₁，１８₂の
下型１０からの突出長さ及び切欠き１９₁，１９₂
の高さ位置により無機質繊維成形体Ｆはキヤビテ
イ１３の桿部成形部１６の中心部にその壁面との
間に空〓をおいて配設され、また無機質繊維成形
体Ｆの直径が各切欠き１９₁，１９₂の幅よりも僅
かに長く形成されると共に無機質繊維成形体Ｆの
長さが両切欠き１９₁.１９₂間の間隔よりも僅か
に長く形成されるので、無機質繊維成形体Ｆは両
セツトピン１８₁，１８₂の両切欠き１９₁，１９₂
間に強固に保持される。

その後、上型９を下降して下型１０に重合する
ことにより型閉めを行い、図示しない注湯口より
湯口２１にマトリツクスとしてのアルミニウム合
金等の溶湯を注入する。そして全体加圧プランジ
ヤ２２を上昇させて溶湯をキヤビテイ１３内に押
込み、キヤビテイ１３の溶湯全体を湯口２１の溶
湯を介して一次的に加圧する。キヤビテイ１３の
溶湯は金型１１により徐々に冷却されて溶融状態
から半凝固状態となり、その粘性や流動抵抗が増
加して、全体加圧プランジヤ２２の加圧力がキヤ
ビテイ１３の隅々まで伝播されにくくなるが、そ
のような状態下で第１、第２局部加圧パンチ２０
_１，２０₂を下降して、キヤビテイ１３の、各ピン
孔５，６に対応した空間B₁，B₂内に突入させ、
該空間及びその周辺の溶湯を直接加圧すると、そ
の溶湯は、半凝固状態にあるにも拘らず無機質繊
維成形体Ｆの繊維間に十分に浸透するから、無機
質繊維成形体Ｆとマトリツクスとが確実に複合さ
れる。

この場合、キヤビテイ１３の桿部成形部１６に
おいて無機質繊維成形体Ｆの周囲には前記空〓が
形成されているので、その成形体Ｆの略全外周面
より溶湯の浸透が行われる。前記局部加圧時に第
３局部加圧パンチ２０₃も下降してオーバフロー
部１７の溶湯を加圧すれば、無機質繊維成形体Ｆ
に対する溶湯の充填能率をさらに向上させること
ができる。

前記加圧状態は溶湯が完全凝固するまで維持さ
れる。前記のように局部的な加圧を半凝固状態の
溶湯に付与すると、その加圧力を凝固収縮途中の
溶湯に充分に作用させることができ、これにより
マトリツクスにおける引け巣の発生を防止するこ
とができる。

上記手法により第３図に示すコンロツド素材７
が鋳造され、この鋳造工程において、無機質繊維
成形体Ｆは、その両端部が両セツトピン１８₁，
１８₂に安定よく保持され、位置ずれを生じるこ
とはない。

次に上型９を上昇させて型開きを行い、コンロ
ツド素材７を下型１０より取り上げる。このコン
ロツド素材７の両端部の一側面には前記セツトピ
ン１８₁，１８₂の抜取り跡が、またその他側面に
は前記加圧パンチ２０₁，２０₂の抜取り跡がそれ
ぞれ残される。

しかる後、コンロツド素材７の両端部に対する
前記ピン孔５，６の機械加工が例えばドリルを以
て行われ、これにより第１図に示したコンロツド
１が得られる。尚、上記機械加工に際しては、前
記セツトピン１８₁，１８₂或いは加圧パンチ２０
_１，２０₂の抜取り跡を、加工位置決定のための下
孔として利用することが可能であり、また該抜取
り跡の容積分だけ機械加工量を減らすことができ
る。

而して以上の実施例においては、コンロツド素
材７の鋳造工程が本発明の第１工程を、またコン
ロツド素材７に対するピン孔５，６の機械加工工
程が本発明の第２工程をそれぞれ構成する。

Ｃ 発明の効果 以上のように本発明によれば、大端部及び小端
部に互いに平行なピン孔をそれぞれ有し、また桿
部にはその長手方向に延びる無機質繊維成形体を
埋設した繊維強化コンロツドを製造するに当り、
コンロツド成形用キヤビテイを有する鋳型を用い
てコンロツド素材を鋳造する第１工程と、前記コ
ンロツド素材を鋳型より取出して機械加工により
該コンロツド素材の両端部に前記ピン孔を穿設す
る第２工程とを用いるようにした、繊維強化コン
ロツドの製造方法において、前記キヤビテイの、
前記各ピン孔に対応した空間内において該空間に
対し略同一軸線上にのびる一対のセツトピンを固
設した前記鋳型が使用され、前記第１工程は、前
記一対のセツトピンの先端にそれぞれ形成した相
対向する一対の切欠きに前記繊維成形体の両端部
をそれぞれ圧入嵌合することにより、その繊維成
形体を、前記キヤビテイの桿部成形部を縦通する
位置に位置決め保持する工程と、前記キヤビテイ
に注入したマトリツクスとしての溶湯全体を、該
キヤビテイ外に設けた全体加圧プランジヤにより
一次的に加圧する工程と、その全体加圧プランジ
ヤによる加圧開始後において、両セツトピンにそ
れぞれ対向するよう配置された一対の局部加圧パ
ンチを、前記キヤビテイの、各ピン孔に対応した
空間内にそれぞれ突入させて該キヤビテイ内の溶
湯を二次的に加圧する工程とを含むので、上記両
セツトピン先端の切欠きに繊維成形体の両端部を
単に圧入嵌合するだけで該繊維成形体をキヤビテ
イ内で安定よく両持ち支持することができ、した
がつてキヤビテイ内の定位置への繊維成形体のセ
ツト作業を極めて簡単且つ迅速的確に行うことが
できる。

またキヤビテイ内に注入した溶湯を先ず全体加
圧プランジヤにより一次的に加圧し、次いで時間
の経過と共に半凝固状態となつて粘性や流動抵抗
の増加した溶湯を、キヤビテイの、各ピン孔に対
応する空間において局部加圧パンチにより二次的
に直接加圧することができるから、全体加圧プラ
ンジヤの加圧力が伝播されにくくなつた半凝固状
態の溶湯を繊維成形体の繊維相互間の微細な間〓
にも充分に且つ迅速に浸透させて、マトリツクス
と繊維成形体との複合を効率よく的確に行わせる
ことができる。また斯かる鋳造過程においても、
上記繊維成形体はその両端部が両セツトピンの切
欠きに強固に保持されているから、大きな溶湯圧
力を受けてもキヤビテイ内を妄りに移動する虞れ
はなく、また特に上記局部加圧パンチによる加圧
力が繊維成形体の両端部に集中しても、その両端
部を、局部加圧パンチと対向する上記両セツトピ
ンによつて強固に受け止めることができ、その繊
維成形体に該局部加圧パンチの加圧力が大きな曲
げ荷重或いは座屈荷重として作用する虞れもない
から、該繊維成形体の変形防止にも効果的であ
り、従つて、前述のように溶湯に対する二次的加
圧によりマトリツクスと繊維成形体とを効率よく
的確に複合させ得る効果とも相俟つて、桿部の所
定部位に所定形状の繊維成形体を複合させた極め
て高品質の繊維強化コンロツド素材を得ることが
できる。

さらに鋳型より取出した後のコンロツド素材に
は、その両端部に両局部加圧パンチの抜取り跡ば
かりでなく両セツトピンの抜取り跡も残される
が、それらの抜取り跡は、次なるピン孔の機械加
工により自動的に削滅するから、コンロツド外面
の体裁を何等損なうことにはならず、むしろその
ピン孔の機械加工に際しては、加工位置を決定す
る下孔として利用可能である上、それら抜取り跡
の容積分だけ切削加工量を減らしてその作業能率
向上及びマトリツクス材料の節約に寄与すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はコンロツドの平面図、第２図は第１図
の−線断面図、第３図はコンロツド素材の横
断平面図、第４図はコンロツド素材用鋳造装置の
縦断面図、第５図は第４図−線断面図であ
る。 B₁，B₂……キヤビテイの、ピン孔に対応した
空間、Ｆ……繊維成形体、２……桿部、３……大
端部、４……小端部、５，６……ピン孔、７……
コンロツド素材、１１……鋳型としての金型、１
３……キヤビテイ、１６……桿部成形部、１８₁，
１８₂……セツトピン、１９₁，１９₂……切欠き、
２０₁，２０₂……加圧パンチ、２２……全体加圧
プランジヤ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 大端部３及び小端部４に互いに平行なピン孔
   ５，６をそれぞれ有し、また桿部２にはその長手
   方向に延びる無機質繊維成形体Ｆを埋設した繊維
   強化コンロツドを製造するに当り、コンロツド成
   形用キヤビテイ１３を有する鋳型１１を用いてコ
   ンロツド素材７を鋳造する第１工程と、前記コン
   ロツド素材７を鋳型１１より取出して機械加工に
   より該コンロツド素材７の両端部に前記ピン孔
   ５，６を穿設する第２工程とを用いるようにし
   た、繊維強化コンロツドの製造方法において、 前記キヤビテイ１３の、前記各ピン孔５，６に
   対応した空間B₁，B₂内において該空間B₁，B₂に
   対し略同一軸線上にのびる一対のセツトピン１８
   _１，１８₂を固設した前記鋳型１１が使用され、前
   記第１工程は、前記一対のセツトピン１８₁，１
   ８₂の先端にそれぞれ形成した相対向する一対の
   切欠き１９₁，１９₂に前記繊維成形体Ｆの両端部
   をそれぞれ圧入嵌合することにより、その繊維成
   形体Ｆを、前記キヤビテイ１３の桿部成形部１６
   を縦通する位置に位置決め保持する工程と、前記
   キヤビテイ１３に注入したマトリツクスとしての
   溶湯全体を、該キヤビテイ１３外に設けた全体加
   圧プランジヤ２２により一次的に加圧する工程
   と、その全体加圧プランジヤ２２による加圧開始
   後において、前記両セツトピン１８₁，１８₂にそ
   れぞれ対向するよう配置された一対の局部加圧パ
   ンチ２０₁，２０₂を、前記キヤビテイ１３の、前
   記各ピン孔５，６に対応した空間B₁，B₂内にそ
   れぞれ突入させて該キヤビテイ１３内の溶湯を二
   次的に加圧する工程とを含むことを特徴とする、
   繊維強化コンロツドの製造方法。