具体实施方式

以下，根据附图对本发明的一个实施方式进行说明。

本发明的一个实施方式的连杆模块1组装于发动机，例如组装在设置于割灌机、鼓风机等的排气量100cc以下(特别是排气量50cc以下)的小型发动机(通用发动机)中。如图1所示，连杆模块1由连杆10和轴承20、30构成。

如图2和图3所示，连杆10一体地具有大端部11、小端部12以及将它们连结起来的杆部13。大端部11和小端部12均呈环状，在大端部11和小端部12的内周形成有贯通孔11a、12a。在杆部13上形成有在杆部13的延伸方向(图1～图3的左右方向)上长大的细长形状的贯通孔13a。另外，以下，为了便于说明，将连杆10的杆部13的延伸方向(图1～图3的左右方向)称为长度方向，将大端部11和小端部12的贯通孔11a和小端部12的贯通孔12a的中心线方向(图1和图3的上下方向)称为厚度方向，将与长度方向和厚度方向垂直的方向(图2的上下方向)称为宽度方向。

上述结构的连杆10由烧结金属形成，详细而言，由以铁为主成分(例如包含80质量％以上、优选90质量％以上的铁)的铁系烧结金属形成。铁系烧结金属例如由镍-钼钢构成，具体而言，例如能够举出镍0.1～5质量％(优选为0.5～4质量％)、钼0.1～3质量％(优选为0.3～2.5质量％)、碳0.05～1质量％(优选为0.1～0.5质量％)、剩余部分为铁的组成作为一例。另外，也可以以连杆10的杨氏模量为120GPa以上且180GPa以下的方式设定烧结金属的组成。

另外，连杆10的密度例如设定为7.0g/cm³以上，优选设定为7.2g/cm³以上。另一方面，连杆10的密度例如设定为理想的熔炼材料的密度即7.8g/cm³以下，实质上考虑到压缩成型时的粉末按压性等，连杆10的密度优选设定为7.6g/cm³以下。

这里，大端部11与杆部13的密度差以及小端部12与杆部13的密度差均设定为4％以下，优选均设定为3％以下。在该情况下，优选将大端部11的密度和小端部12的密度设定为尽可能相等，例如优选将大端部11的密度设定为7.2g/cm³以上且7.5g/cm³以下，将小端部12的密度设定为7.2g/cm³以上且7.5g/cm³以下。另外，如上所述，杆部13的密度只要与大端部11和小端部12的密度差为4％以下，则优选设定为7.1g/cm³以上且7.5g/cm³以下。

另外，通过将大端部与杆部的密度差以及小端部与杆部的密度差均抑制为3％以下，能够更有效地抑制连杆的翘曲，因此能够更可靠地减小大端部的贯通孔与小端部的贯通孔的平行度。因此，能够抑制每个产品的偏差，从而能够稳定地提供高品质的连杆。此外，如果是上述以残留有分割痕迹的方式形成的连杆，则由于分割出的成型模的压缩量，大端部和小端部以及杆部的密度的控制也比较容易，因此即使使密度差为3％以下，也能够确保生产率。

在本实施方式中，杆部13的厚度方向尺寸D3比大端部11的厚度方向尺寸D1和小端部12的厚度方向尺寸D2中的任意一方小(参照图3)。在图3中，杆部13的上侧表面13b位于比大端部11的上侧表面11b和小端部12的上侧表面12b中的任意一方靠连杆10的厚度方向中央侧(在图3中为下侧)的位置，并且杆部13的下侧表面13c位于比大端部11的下侧表面11c和小端部12的下侧表面12c中的任意一方靠厚度方向中央侧(在图3中为上侧)的位置。在该情况下，大端部11的上侧表面11b或者小端部12的上侧表面12b与杆部13的上侧表面13b的阶差、以及大端部11的下侧表面11c或者小端部12的下侧表面12c与杆部13的下侧表面13c的阶差分别为1mm以下，例如为0.5mm左右。

另外，如图3所示，在贯通孔11a开口的大端部11的下侧表面11c与杆部13的下侧表面13c之间、以及贯通孔12a开口的小端部12的下侧表面12c与杆部13的下侧表面13c之间分别形成有后述的通过压缩成型形成的成型模40(参照图5)的分割痕迹14a、14b。

在本实施方式中，如图4放大示出的那样，与大端部11的下侧表面11c的杆部13侧端部连续地设置有下侧倾斜面15b，并且与下侧倾斜面15b的杆部13侧端部连续地设置有平直面16。该平直面16沿着厚度方向呈直线状延伸，并且沿着大端部11的周缘呈圆弧状延伸，在其上端与杆部13的下侧表面13c相连。由该平直面16构成分割痕迹14a。因此，在该情况下，大端部11的下侧表面11c经由下侧倾斜面15b和平直面16而与杆部13的下侧表面13c相连。另外，由下侧倾斜面15b和平直面16构成大端部11和杆部13的台阶(参照图3)。另外，虽然省略了图示，但在小端部12侧的下侧倾斜面17b与杆部13的下侧表面13c之间也设置有构成分割痕迹14b的平直面。虽然该平直面也省略了图示，但呈与大端部11侧的平直面16相同的形状，在其上端与杆部13的下侧表面13c相连。因此，在该情况下，小端部12的下侧表面12c经由下侧倾斜面17b和平直面而与杆部13的下侧表面13c相连。另外，由下侧倾斜面17b和平直面构成小端部12和杆部13的台阶(参照图3)。

另外，在本实施方式中，分割痕迹14a、14b仅形成于连杆10的下侧表面，未形成于连杆10的上侧表面。因此，大端部11的上侧表面11b与杆部13的上侧表面13b经由上侧倾斜面15a相连。因此，在该情况下，仅由上侧倾斜面15a构成大端部11和杆部13的台阶。另外，小端部12的上侧表面12b与杆部13的上侧表面13b经由上侧倾斜面17a相连。因此，在该情况下，仅由上侧倾斜面17a构成小端部12和杆部13的台阶。

大端部11的贯通孔11a与小端部12的贯通孔12a的平行度设定为φ0.5/100以下，优选设定为φ0.3/100以下。另一方面，根据烧结金属制连杆10的制造工序上的制造能力等的关系，大端部11的贯通孔11a与小端部12的贯通孔12a的平行度设定为φ0.1/100以上，优选设定为φ0.2/100以上。

例如如图1所示，轴承20具有：作为轴承轨道圈的外圈21，其在内周面上具有圆筒面状的轨道面21a；多个滚子22(滚针)，它们收纳于外圈21的内周；以及保持器23，其沿周向等间隔地保持多个滚子22。轴承30具有与轴承20相同的结构，轴承30具有：作为轴承轨道圈的外圈31，其在内周面上具有圆筒面状的轨道面31a；多个滚子32(滚针)，它们收纳于外圈31的内周；以及保持器33，其沿周向等间隔地保持多个滚子32。

外圈21、31例如形成为圆筒状，分别伴随着规定的过盈量而嵌合(即压入)固定于连杆10的大端部11的贯通孔11a和小端部12的贯通孔12a。外圈21、31由杨氏模量比连杆10高的材料形成，具体而言，由杨氏模量超过180Gpa的材料形成。另一方面，如果外圈21、31的杨氏模量过高，则加工变得困难，因此外圈21、31的杨氏模量优选为240GPa以下。

上述的连杆10经过压缩成型工序S1、烧结工序S2以及整形工序S3而制造。以下，对各工序进行详细说明。

(S1)压缩成型工序

在压缩成型工序S1中，将包含金属粉末作为主成分的原料粉末M填充于成型模40(均参照图5)并进行压缩成型，由此成型出与连杆10大致相同形状的压粉体110(参照图6)。在本实施方式中，将在铁、镍以及钼的合金粉中添加有碳粉末(例如石墨粉末)和润滑剂(例如金属皂)的粉末用作原料粉末M。这里，如图5所示，成型模40具有模头41、侧芯42a、42b、中央芯(省略图示)、下冲头43以及上冲头44。其中，侧芯42a、42b分别与大端部11的贯通孔11a和小端部12的贯通孔12a对应，中央芯与杆部13的贯通孔13a对应。

在上冲头44的下表面设置有与连杆10的杆部13的上侧表面13b对应的第一成型面44a、与大端部11的上侧表面11b对应的第二成型面44b以及与小端部12的上侧表面12b对应的第三成型面44c。另外，在本实施方式中，在第一成型面44a与第二成型面44b之间、以及第一成型面44a与第三成型面44c之间设置有分别与上侧倾斜面15a、17a对应的第四成型面44d和第五成型面44e。上冲头44的第一成型面44a位于比第二成型面44b和第三成型面44c靠下方的位置，并且这些第一至第五成型面44a～44e一体地设置于一个上冲头44。

在下冲头43的上表面设置有与连杆10的杆部13的下侧表面13c对应的第一成型面43a、与大端部11的下侧表面11c对应的第二成型面43b以及与小端部12的下侧表面12c对应的第三成型面43c。另外，在本实施方式中，在第一成型面43a与第二成型面43b之间、以及第一成型面43a与第三成型面43c之间设置有分别与下侧倾斜面15b、17b对应的第四成型面43d和第五成型面43e，并且在第四成型面43d与第一成型面43a之间、以及第五成型面43e与第一成型面43a之间设置有与大端部11侧的平直面16和小端部12侧的平直面(省略图示)对应的第六成型面和第七成型面(省略图示)。

这里，下冲头43由具有第一成型面43a的第一分割冲头45、具有第二成型面43b和第四成型面43d的第二分割冲头46、以及具有第三成型面43c和第五成型面43e的第三分割冲头47构成。这些第一至第三分割冲头45～47能够分别独立地进行驱动，由此，能够独立地控制升降的时机和上下方向位置。在图5中，示出了在第一成型面43a位于比成型完成时的相对于第二成型面43b和第三成型面43c的上下方向位置靠上方的位置的状态下填充有原料粉末M的情形。另外，如上所述，在下冲头43由三个分割冲头45～47构成的情况下，第六成型面由第一分割冲头45的第二分割冲头46侧的侧面45a构成，第七成型面由第一分割冲头45的第三分割冲头47侧的侧面45b构成。

在模头41上设置有与连杆10的外周(具体而言大端部11的外周面)对应的第一成型面41a、与小端部12的外周面对应的第二成型面41b以及与杆部13的外侧面对应的第三成型面(省略图示)。在该情况下，模头41的上表面41c成为填充原料粉末M时的磨平面。

接着，对使用了上述结构的成型模40的压缩成型工序S1的一例进行说明。首先，如图5所示，向由模头41、侧芯42a、42b、中央芯(省略图示)以及作为下冲头43的第一至第三分割冲头45～47划分出的腔室填充原料粉末M。此时，作为第一分割冲头45的上表面的第一成型面43a设定于比模头41的上表面41c低的位置，另一方面，设定于比作为第二分割冲头46的上表面的第二成型面43b和作为第三分割冲头47的上表面的第三成型面43c高的位置。更准确而言，第一成型面43a相对于第二成型面43b设定于比大端部11与杆部13的阶差量高的位置，并且相对于第三成型面43c设定于比小端部12与杆部13的阶差量高的位置。在该状态下，通过以使模头41的上表面41c成为磨平面的方式填充原料粉末M，在由模头41、侧芯42a、42b以及下冲头43的第一至第五成型面43a～43e夹着的区域(腔室)中充满原料粉末M。

此时，例如设定各分割冲头45、46的高度位置，以使第一成型面43a上的原料粉末M的填充高度相对于应通过第一成型面43a成型的杆部13的厚度方向尺寸D3的比(即杆部13的压缩比)小于第二成型面43b上的原料粉末M的填充高度相对于应通过第二成型面43b成型的大端部11的厚度方向尺寸D1的比(即大端部11的压缩比)。同样地，设定各分割冲头45、47的高度位置，以使上述杆部13的压缩比小于第三成型面43c上的原料粉末M的填充高度相对于应通过第三成型面43c成型的小端部12的厚度方向尺寸D2的比(即小端部12的压缩比)。

然后，从图5所示的状态起使上冲头44下降，从上方压入填充在腔室中的原料粉末M。由此，如图6所示，第一成型面43a上的原料粉末M被上下冲头43、44的第一成型面43a、44a压缩，成型出压粉体110的与杆部13对应的部分。另外，第二成型面43b和第四成型面43d上的原料粉末M被上下冲头43、44的第二成型面43b、44b和第四成型面43d、44d压缩，成型出压粉体110的与大端部11对应的部分，并且第三成型面43c和第五成型面43e上的原料粉末M被上下冲头43、44的第三成型面43c、44c和第五成型面43e、44e压缩，成型出压粉体110的与小端部12对应的部分。由此，完成呈以连杆10为基准的形状的压粉体110的成型。

然而，如本实施方式那样，在待成型的杆部13的厚度方向尺寸D3比待成型的大端部11的厚度方向尺寸D1和小端部12的厚度方向尺寸D2小的情况下，存在压粉体110的与杆部13对应的部分的密度比与大端部11和小端部12对应的部分的密度高的倾向。关于这一点，在本实施方式中，通过对成型模40的下冲头43进行分割并分别调整各分割冲头45～47的高度位置，将与大端部11对应的部分的压缩比、与小端部12对应的部分的压缩比以及与杆部13对应的部分的压缩比分别调整为规定的大小。具体而言，调整各成型面43a～43c的填充时和压缩时的高度位置，以使与杆部13对应的部分的压缩比小于与大端部11对应的部分和与小端部12对应的部分的压缩比。由此，能够将压粉体110的与大端部11对应的部分和与杆部13对应的部分的密度差、以及与小端部12对应的部分和与杆部13对应的部分的密度差均抑制为规定的比率以下，具体而言抑制为作为允许范围上限的4％以下(优选为3％以下)。另外，与大端部11对应的部分的密度、与小端部12对应的部分的密度以及与杆部13对应的部分的密度例如能够通过分别测量在图2的虚线所示的位置切断而得到的分割片的密度而得到。

另外，在使用图5所示的结构的成型模40进行了压粉体110的成型的情况下，在得到的压粉体110的与大端部11的下侧表面11c对应的部分和与杆部13的下侧表面13c对应的部分之间形成有成为第一分割冲头45和第二分割冲头46的模具对准部的分割痕迹14a。同样地，在压粉体110的与小端部12的下侧表面12c对应的部分和与杆部13的下侧表面13c对应的部分之间形成有成为第一分割冲头45和第三分割冲头47的模具对准部的分割痕迹14b。这些分割痕迹14a、14b均形成在与下侧倾斜面15b、17b对应的部分和与杆部13的下侧表面13c对应的部分之间(参照图4)。

(S2)烧结工序

接着，通过将上述的压粉体110在规定温度下加热规定时间，得到与压粉体110呈大致相同形状的烧结体。此时，压粉体110的与大端部11对应的部分和与杆部13对应的部分的密度差、以及与小端部12对应的部分和与杆部13对应的部分的密度差均为4％以下，因此能够尽可能地防止该压粉体110所具有的翘曲等变形因烧结而助长的情况。另外，在烧结时，有时为了使成为工件的压粉体110整齐排列而使用托盘，但如果该托盘为平坦的面形状，则在将成为工件的压粉体110载置在托盘上时，有可能由于在与杆部13对应的部分和托盘之间产生的间隙而因自重助长翘曲等变形。关于这一点，例如虽然省略了图示，但通过使用能够与压粉体110的与杆部13对应的部分抵接的带台阶的托盘，更优选在利用一对带台阶的托盘夹着压粉体110的状态下整齐排列，实施烧结处理，从而能够减少烧结体的应变。

(S3)整形工序

接着，通过对烧结体实施再压缩处理(整形处理)，矫正烧结体而加工成规定的形状精度。这里，虽然省略了具体的整形用模具及其使用方式的说明，但在整形工序中，通过使模头和上下冲头在上下方向上接近，对烧结体进行再压缩而矫正整体形状，并且竖立设置与贯通孔11a、12a对应的两根铁芯，通过如上所述进行再压缩而对与贯通孔11a、12a对应的部分进行再成型。由此，将贯通孔11a、12a的形状精度、例如圆度加工成规定的精度。此时，虽然省略了图示，但将各铁芯的基端侧(下侧)固定于治具，与以往相比牢固地保持铁芯的姿势，从而抑制整形时的铁芯的倾斜。由此，能够提高烧结体的矫正力，因此能够更有效地抑制烧结体的变形。经过以上的工序，完成图2和图3所示的连杆10。

如上所述，根据本发明的烧结金属制连杆10，能够使大端部11与杆部13的密度差以及小端部12与杆部13的密度差均为4％以下。如果上述密度差为4％以下，则能够抑制压粉体110的翘曲，因此能够抑制烧结体的翘曲。因此，能够减小大端部11的贯通孔11a与小端部12的贯通孔12a的平行度，从而能够尽可能地防止由安装于这些贯通孔11a、12a的轴承20、30的一端接触引起的早期磨损、由活塞的倾斜引起的异响的产生。

另外，如本实施方式所示那样，除了在压缩成型工序S1中将成型模40设为上述结构以外，还能够通过在烧结工序S2中使用上述那样的托盘，或者/以及在整形工序S3中使用上述那样的结构的再压缩用模具，得到大端部11的贯通孔11a与小端部12的贯通孔12a的平行度为φ0.5/100以下的、优选为φ0.3/100以下的烧结金属制连杆10。这样，通过使大端部11的贯通孔11a与小端部12的贯通孔12a的平行度为φ0.5/100以下，能够保证安装于这些贯通孔11a、12a的部件、具体而言图1所示的轴承20、30以及与这些轴承20、30连结的活塞、曲轴(省略图示)等的定位精度。因此，能够保证将这些部件安装于连杆10而成的连杆模块1的性能，从而能够更可靠地防止轴承20、30的早期磨损、异响的产生。

另外，如本实施方式那样，作为分割痕迹14a(14b)，通过设置沿着厚度方向呈直线状延伸并在其上端与杆部13的下侧表面13c相连的平直面16，能够保护与大端部11对应的第二分割冲头46的上表面角部(用于成型下侧倾斜面15b的第四成型面43d的端部)。因此，能够延长模具寿命并且量产稳定的品质的压粉体110，进而能够量产烧结金属制连杆10。

以上，对本发明的一个实施方式进行了说明，但本发明的烧结金属制连杆并不限定于上述方式。当然能够在本发明的范围内采取任意的结构。

例如，在上述实施方式中，作为通过压缩成型形成的成型模40的分割痕迹14a、14b，例示了沿着厚度方向呈直线状延伸并在其上端与杆部13的下侧表面13c相连的平直面16，但当然并不限定于此。只要作为模具对准部出现在作为完成品的烧结金属制连杆10的正反一方的表面上，则分割痕迹14a、14b能够采取任意的形态。

另外，在上述实施方式中，例示了在填充原料粉末M时(图5)和压缩成型完成时(图6)使第一分割冲头45的高度位置不变的情况，但当然并不限定于此。例如，与填充原料粉末M时相比，也可以使压缩成型时的第一分割冲头45的高度位置在上下任意方向上移动。总之，只要在第一成型面43a位于比成型完成时的比第一成型面43a相对于第二成型面43b和第三成型面43c的上下方向位置靠上方的位置的状态下填充原料粉末M，则能够任意地设定各成型面43a～43c的上下方向位置。

标号说明

1：连杆模块；10：烧结金属制连杆；11：大端部；12：小端部；11a、12a：贯通孔；11b、12b：上侧表面；11c、12c：下侧表面；13：杆部；13a：贯通孔；13b：上侧表面；13c：下侧表面；14a、14b：分割痕迹；15a、17a：上侧倾斜面；15b、17b：下侧倾斜面；16：平直面；20、30：轴承；21、31：外圈；21a、31a：轨道面；22、32：滚子；23、33：保持器；40：成型模；41：模头；42a、42b：侧芯；43：下冲头；43a：第一成型面(杆部的下侧表面)；43b：第二成型面(大端部的下侧表面)；43c：第三成型面(小端部的下侧表面)；43d：第四成型面(大端部侧的下侧倾斜面)；43e：第五成型面(小端部侧的下侧倾斜面)；44：上冲头；44a：第一成型面(杆部的上侧表面)；44b：第二成型面(大端部的上侧表面)；44c：第三成型面(小端部的上侧表面)；44d：第四成型面(大端部侧的上侧倾斜面)；44e：第五成型面(小端部侧的上侧倾斜面)；45：第一分割冲头；46：第二分割冲头；47：第三分割冲头；110：压粉体；M：原料粉末。