專利名稱：內燃機的連桿及其制造方法
技術領域：
本發明涉及內燃機的連桿及其制造方法。
背景技術：
已知如下的連桿該連桿將發動機的活塞銷和曲軸連接起來，連桿具有小端部和大端部，小端部借助活塞銷而與活塞相連，該大端部與曲軸的曲柄銷可旋轉地接合，小端部和大端部兩者被桿部連接在一起。大端部由半切形的蓋體和主桿體的一部分形成，蓋體形成大端部的一部分。主桿體包括半切形的剩余部分、小端部、以及桿部。當組裝發動機時， 首先，用活塞銷將連桿的小端部與活塞相連，然后，將主桿體的大端部從氣缸體的上側插入氣缸孔(bore)中，然后，用螺栓將蓋體和主桿體的大端部與氣缸體下方的曲軸的曲柄銷連接在一起，氣缸體介于大端部與曲軸的曲柄銷之間。根據主桿體與蓋體之間的常規分割方法，使用所謂的水平分割式，其中，大端部的配合面(分割面)沿著與連桿中心線垂直的基準水平面設置，連桿中心線穿過小端部和大端部的中心點。另外，如日本未審查的專利申請No. 11-62944所公開的，還已知存在傾斜分割式，其中，大端部的配合面(分割面)相對于基準水平面是傾斜或歪斜的。

發明內容
根據本發明的一個或多個實施例，一種改變內燃機的連桿的幾何形狀的方法包括提供連桿，所述連桿包括位于第一端的曲軸孔，其中，所述第一端包括承載蓋體和所述連桿的底端部分；使所述承載蓋體與所述連桿的底端部分相配合，以形成所述連桿的曲軸孔；對所述底端部分的寬度鐓粗部分進行加工，以縮小所述連桿的底端部分的寬度；對所述承載蓋體的寬度鐓粗部分進行加工，以縮小所述承載蓋體的一部分的寬度；以及使所述連桿的底端部分的寬度和所述承載蓋體的所述一部分的寬度縮小至比所述內燃機的氣缸孔小的寬度。本發明的一個或多個實施例，所述方法還包括將所述承載蓋體的剩余寬度鐓粗部分加工為寬度比所述內燃機的氣缸孔小。本發明的一個或多個實施例，所述方法還包括從所述連桿的底端部分拆卸所述承載蓋體；將所述承載蓋體重新組裝到所述連桿的底端部分上；以及對重新組裝起來的所述連桿的曲軸孔進行精加工。本發明的一個或多個實施例，所述方法還包括在將所述承載蓋體配合到所述連桿的底端部分上的同時，對所述連桿的曲軸孔進行粗加工。本發明的一個或多個實施例，所述方法還包括用螺栓將所述承載蓋體連接到所述連桿的底端部分。本發明的一個或多個實施例，所述方法還包括用制造固定裝置將所述承載蓋體相對于所述連桿的底端部分固定。本發明的一個或多個實施例，所述方法還包括使所述連桿的底端部分的寬度和所述承載蓋體的寬度縮小至相等的寬度。根據本發明的一個或多個實施例，一種內燃機的連桿包括小端部，其與所述內燃機的活塞相連；大端部，其與所述內燃機的曲軸相連；以及桿部，其在所述小端部和所述大端部之間沿縱向延伸。所述連桿的大端部包括承載蓋體、所述連桿的底端部分以及鐓粗部分，所述鐓粗部分沿與所述縱向垂直的寬度方向延伸。所述連桿的底端部分的鐓粗部分被加工為寬度小于所述內燃機的氣缸孔的直徑。所述承載蓋體的鐓粗部分的一部分被加工為寬度小于所述內燃機的氣缸孔的直徑。根據本發明的一個或多個實施例，所述承載蓋體的鐓粗部分被加工為寬度與所述連桿的底端部分的鐓粗部分的寬度相同。根據本發明的一個或多個實施例，所述承載蓋體的上部的鐓粗部分的寬度小于所述承載蓋體的下部的鐓粗部分的寬度。


圖I是示出用于本發明一個或多個實施例的連桿的一系列制造步驟或操作的示意圖。圖2是根據本發明一個或多個實施例的連桿的側視圖。圖3是示出根據本發明一個或多個實施例的連桿的組裝操作的示意圖。
具體實施例方式為了試圖改善燃油經濟性以應對環境問題，對于一部分發動機系列/型號，本發明申請人考慮采用將活塞沖程與缸徑的比值設置得更大的長沖程構造。利用這種長沖程構造而獲得的緊湊型燃燒室能使燃料快速且連續地燃燒，由于作用在小型氣缸孔中的活塞上的壓力較小而可以使得該燃燒室油耗較低且降低了振動/噪聲。然而，因采用這種長沖程構造而縮小了直徑的氣缸孔可能會需要主桿體的大端部在寬度方向上更小，從而可以在將主桿體插入氣缸體中時避免主桿體的大端部與氣缸孔發生干涉，該寬度方向也就是與將小端部和大端部兩者的中心連接起來的連桿中心線垂直并且與曲柄銷的縱軸方向垂直的方向。從而，現有的用于標準沖程發動機的生產線不能通用于長沖程發動機，這是因為在長沖程發動機的連桿與現有的標準沖程發動機(即不具有長活塞沖程的發動機)的連桿之間，用夾具保持和/或夾持大端部在寬度方向上的相對兩側的基準位置必須是不同的。這會需要使用新的制造裝置或設備，并且因為用于現有連桿的制造設備不能通用，所以會導致更高的成本和更低的生產率。順便提及，為了便于執行發動機組裝操作期間的插入步驟，如果主桿體的大端部的寬度尺寸設置為比蓋體部分上的大端部的尺寸小，則可以在主桿體的大端部的相對兩側在兩個大端部的配合面處設置臺階部。由于該步驟，可能會發生微動磨損和/或可能會使用作曲柄銷承載面的大直徑孔出現變形，即所謂的“口變形”(mouth distortion)。根據本發明的一個或多個實施例，可以通過在切削操作之前在適當階段設置預加工操作，將相同的夾具用于現有的具有大端部的連桿，并且可以在切削操作之前保持主桿體和蓋體兩者處的大端部的兩側的同時執行預處理，例如粗鏜孔處理、螺栓孔處理和油孔處理。另外，因為主桿體的大端部的兩側被移除或切掉，所以現在能夠將主桿體插入，而不會在組裝操作中與氣缸孔發生干涉。根據本發明的一個或多個實施例，在切削操作中，在保持被螺栓緊固的主桿體和承載蓋體的同時，對主桿體的大端部在寬度方向上的兩側以及蓋體的大端部在寬度方向上的兩側的一部分進行同時加工，從而可以使主桿體和蓋體的配合面附近的大端部的寬度尺寸相同。從而，主桿體和蓋體在寬度方向上的兩側形成有無臺階的、齊平的或平坦的表面輪廓。因此，有益的是，可以抑制微動磨損的產生，并且可以將用作曲柄銷承載孔的大直徑孔的變形保持為最小。根據本發明的一個或多個實施例而制造的連桿的優點之一是切除了主桿體的大端部的相對兩側，使寬度尺寸縮小為小于氣缸內徑。另外，承載蓋體部分處的大端部的兩側僅僅在包括與主桿體配合的配合面在內的蓋體的上部處被切削成尺寸與主桿體的大端部的寬度尺寸相同，從而蓋體的兩側的寬度尺寸形成為上部的寬度尺寸小于下部的寬度尺寸。換句話說，與上部的切除部分相反，在蓋體的下部，蓋體保持有朝兩側方向突出的擋板 (apron)或鐓粗部分。因此，由于缺少擋板或鐓粗部分，所以主桿體的大端部的寬度可以設置為尺寸比蓋體的大端部的寬度小，并且可以在所述組裝步驟期間不發生干涉地執行將主桿體插入氣缸孔中的操作。另外，因為蓋體保留有朝兩側方向突出的鐓粗部分，所以可以將相同的夾具通用于現有的具有大端部的連桿，并且能夠對大端部的承載孔進行精加工處理，例如對大直徑孔執行的鏜削處理。例如，當制造適用于與常規連桿相比沖程與氣缸內徑之比值更大的發動機的連桿時，為了在組裝操作期間便于將主桿體插入氣缸孔中，將主桿體在寬度方向上的相對兩側切削成與常規連桿相比在寬度方向上的尺寸更小。另一方面，如本發明的一個或多個實施例，在上述切削操作之前執行的預加工處理中，通過與現有的連桿保持相同的寬度，能夠使用相同的夾具來保持大端部的兩側，用以在相同的生產線上進行生產。因此，可以抑制與引進處理設備相關聯的額外的制造成本，并且可以改善生產率。此外，根據本發明的一個或多個實施例，對于作為最終產品的連桿，大端部的兩側的至少一部分被切削操作切除，從而可以實現重量減小和尺寸縮小。另外，在上述切削操作中，將包括配合面在內的蓋體的一部分與主桿體一起進行切削，從而可以在主桿體與蓋體之間的配合面上形成無臺階的齊平的表面。有益的是，本構造可以用于抑制配合面處的微動磨損的發生以及用于曲軸銷頸的大直徑孔的變形。下面將參考附圖描述本發明的實施例，其中，附加給附圖標記的后綴R表示主桿體14的一部分,后綴C表不蓋體15部分的部件。參考圖2和圖3，連桿10具有三部分，即小端部11，其通過活塞銷(未示出)而與活塞相連；大端部12，其可旋轉地連接至曲軸3的曲柄銷4 ;以及桿部13，其將小端部11 和大端部12連接起來。連桿10在大端部12處由兩個獨立的部分形成。也就是說，大端部12由半切形的承載蓋體15和主桿體14的一部分形成，承載蓋體形成大端部12的部分 12C，主桿體14的一部分形成大端部12的剩余部分12R。主桿體14由大端部12的剩余部分12R、小端部11、以及桿部13 —體地形成。蓋體15和主桿體14在配合面(分割面)16 處彼此抵靠接觸，并且分別用螺栓17在大端部12的每一側緊固/固定在一起。這樣，大端部12分成被配合面16分割開的半切形的大端部的部分12R和另一個半切形的部分12C，部分12R包括主桿體14的一部分，部分12C包括蓋體15。配合面16采用水平分割形式并沿著基準水平面延伸，基準水平面垂直于將小端部11的中心和大端部12的中心連接起來的連桿中心線L I。圖I總體示出用于根據本發明一個或多個實施例的連桿10的一系列制造步驟。在圖I中，省略了小端部11的構造。在緊接著鍛造操作之后的時間里(即，在處理/加工操作之前)，主桿體14的大端部12及蓋體15在寬度方向L2(圖I中的左右方向)上的兩側18處一體地形成有鐓粗部分20R、20C，寬度方向L2與將小端部11和大端部21連接起來的連桿中心線LI以及曲柄銷的軸向垂直地延伸。換句話說，在加工之前，寬度方向L2上的相對兩側18在配合面16附近的鐓粗部分20R、20C處局部地具有比其它部分的尺寸更寬的尺寸。也就是說，如此制造的該連桿10主要用于長沖程發動機，并且增加了鐓粗部分20C、20R，從而大端部12的寬度變得與現有的不具有長沖程構造的連桿的寬度相同。首先，在預加工步驟SI中，分別對主桿體14和蓋體15應用預處理操作。更具體地說，對于主桿體14，在用合適的夾具21將鐓粗部分20R保持并夾持在基準位置的同時，將大端部12R粗鏜出用作曲柄銷承載面的大端部孔12A。另外，執行小端部11的孔處理、油孔 22的鉆削、螺栓孔23的鉆削等加工。類似地，對于蓋體15，在將寬度方向上的相對兩側處的鐓粗部分20C保持并夾持在基準位置的同時，粗鏜出用作曲柄銷承載面的大端部12C，并且執行貫通螺栓孔24的鉆削等。接下來，在切削或加工步驟S2中，如虛線所示，在用兩個螺栓17以與組裝狀態相同的預定扭矩將主桿體14和蓋體15暫時緊固/固定在一起的同時，對主桿體14的鐓粗部分20R和蓋體15的鐓粗部分20C的一部分進行加工。更具體地說，對于鐓粗部分20C，切除包括主桿體14與蓋體15之間的配合面16在內的上部。這種情況下的切削深度以如下的方法來限定將主桿體14 (參見圖2)的大端部12的(最大)寬度尺寸AR3(參見圖2)設為至少小于氣缸孔2的直徑ARl (參見圖3)，從而能夠將主桿體14的經切削的大端部12插入氣缸孔2中。(更確切地說，必須針對大端部考慮活塞銷的軸向厚度，從而應該將寬度尺寸Λ R3限定為充分地小于氣缸內徑，以便確保主桿體對氣缸孔的無碰撞插入)。本切削操作還產生位于主桿體14與蓋體15的側面之間并橫過匹配面16的無臺階的、齊平表面的構造。此外，對于蓋體15的大端部12C的各側，僅切除上部27，以使該部分的寬度AR3與主桿體14的大端部12R的寬度相同，該寬度Λ R3小于蓋體下部28的寬度AR2(參見圖2)。 換句話說，蓋體15在下部保留有鐓粗部分20C的一部分，并且蓋體15被構造為形成有臺階部，該臺階部在上述下部28處具有該較寬部分。此外，在切削步驟S2中，除了上述切削操作之外，還對大端部12的大端部孔12A 執行粗加工(粗珩加工)。更具體地說，在用兩個螺栓17以與組裝操作相同的扭矩條件暫時保持主桿體14和蓋體15的同時，一起執行對大端部12的鐓粗部分20C、20R的切削操作與對大端部孔12A的粗加工。如果要在切削操作之后對大端部孔12A執行粗加工，則可以通過保持并夾持具有寬度AR2(> AR3)的剩余鐓粗部分20C，來使用與用于具有大端部的常規連桿的夾具相同的夾具。然后，在拆卸步驟S3中，移除螺栓17，從而將主桿體14和蓋體15拆開。這樣，將消除在切削處理S2和大端部孔處理期間產生的殘余應力，因此，當再次組裝時，能將大端部孔12A的變形抑制為最小，并且將改善孔圓度的再現性。在接下來用于大端部孔處理的精加工處理步驟S4中，再次用兩個螺栓17以與組裝條件相同的扭矩條件將主桿體14和蓋體15緊固并夾持在一起，并且用夾具21來保持/夾持保留在蓋體下部28處的鐓粗部分 20C。在這些條件下，完成珩加工，該珩加工作為對用作大端部12承載面的大端部孔12A執行的精加工處理。然后，對上述半組裝產品執行合適的清潔處理并送往發動機組裝廠。在發動機組裝廠中的發動機組裝處理步驟S5中，如圖3所示，在活塞I借助活塞銷與主桿體14的小端部11相連的情況下，使大端部12R朝箭頭Yl前進而從上側將主桿體 14引入氣缸體CB的氣缸孔2中，并且將主桿體14的大端部12R安裝在設置于氣缸體CB下方的曲軸3的曲柄銷4上。然后，如箭頭Y2所示的方向，從下方將蓋體15設置在曲柄銷4 上，并且以預定扭矩緊固兩個部分14、15以最終組裝在發動機中。如上所述，在本發明的一個或多個實施例中，當制造用于長沖程發動機的連桿10 時，在預加工步驟SI中，通過在主桿體14和蓋體15兩者上保持鐓粗部分20C、20R來保證大端部的寬度尺寸AR2與現有的不具有長沖程構造的連桿的寬度尺寸相同，鐓粗部分20C、 20R從大端部12沿寬度方向突出。因此，大端部12的相對兩側所處的基準位置保持為與現有的連桿的基準位置相同，從而使用相同的夾具和/或安裝設備進行處理操作。此外，如果在精加工處理步驟S4之后將鐓粗部分20C、20R切除，則由切削處理而導致的軸向力變化可能會影響發動機組裝處理S5期間的圓度的再現性。然而，在本發明的一個或多個實施例中，在精加工處理步驟S4之前進行切削處理S2。也就是說，在精加工處理之前對主桿體14的鐓粗部分20R進行切削，然后，在拆卸處理S3中，將主桿體14和蓋體 15拆開。從而，本發明的一個或多個實施例消除了切削處理的有害影響，并且能夠在預定軸向力下精確地執行珩加工，而不對發動機組裝步驟S5中大端部孔12A的圓度的再現性造成有害影響。在精加工處理步驟S4中，因為在用螺栓17緊固主桿體14和蓋體15的同時進行切削，所以可以使用與用于現有連桿的夾具相同的夾具21進行精加工處理。這是因為盡管主桿體14部分上的鐓粗部分20R已被切除，但保留了設置在蓋體下部28處的剩余鐓粗部分20C以供夾持。此外，在最后的發動機組裝步驟S5中，因為主桿體14的鐓粗部分20R已被切除，所以即使縮短了氣缸內徑以用于長沖程構造，仍然能將主桿體14插入氣缸孔2中。如上所述，在組裝步驟S5中，主桿體14的大端部12R的寬度尺寸被縮小至能將主桿體14插入氣缸孔2中。相反地，在預加工步驟SI和精加工處理步驟S4中，通過使用沿寬度方向相反地突出的鐓粗部分20C、20R，可以把與用于現有連桿的夾具相同的夾具通用于制造設備，并且能在相同的生產線上進行制造。從而，能夠抑制由于額外的制造設備而導致制造成本增加，并且將實現生產率的提高。另外，當將連桿10精加工為最終產品時，因為主桿體14的鐓粗部分20R和蓋體15 的鐓粗部分20C被切除，所以可以實現重量減小和緊湊的尺寸。此外，通過保留位于蓋體下部28的鐓粗部分20C以及位于主桿體14上的適當量的保留部分25，可以減少大端部12的剛度降低。此外，在上述切削步驟S2中，主桿體14和蓋體15的寬度尺寸Λ R3在配合面16 所在的位置處是相同的，并且在主桿體14和蓋體15被螺栓17緊固時，主桿體14的大端部 12R的寬度側和蓋體15的大端部12C的寬度側的一部分都將被切除，從而這兩部件的側面構成齊平的或平坦的表面。因此，當連桿10是最終產品時，蓋體15的大端部12的兩個寬度側僅僅在包括與主桿體14配合的配合面16在內的蓋體上部27處被切除，以便與主桿體 14的大端部12具有相同的寬度尺寸AR3。從而，兩個側面被構造為無臺階部，而具有齊平的或平坦的構造。這種構造可以在改善圓度的再現性的同時減少配合面16處的微動磨損并抑制大端部孔12A的變形。盡管基于有限數量的實施例對本發明進行了描述，但本領域技術人員可以在閱讀本發明后將了解到可以在不脫離本發明的范圍的情況下設想出其它的實施例。因此，本發明的范圍只應該由權利要求書來限定。本申請要求2011年I月24日提交的日本專利申請No. 2011-11550的優先權，該日本專利申請的全部內容以引用的方式并入本文。
權利要求
1.一種改變內燃機的連桿的幾何形狀的方法，所述方法包括提供連桿，所述連桿包括位于第一端的曲軸孔，所述第一端包括承載蓋體和所述連桿的底端部分；使所述承載蓋體在配合表面處與所述連桿的底端部分相配合，以形成所述連桿的曲軸孔；對所述底端部分的寬度鐓粗部分進行加工，以縮小所述連桿的底端部分的寬度；對所述承載蓋體的寬度鐓粗部分進行加工，以縮小所述承載蓋體的一部分的寬度；以及使所述連桿的底端部分的寬度和所述承載蓋體的所述一部分的寬度縮小至比所述內燃機的氣缸孔小的寬度，其中，在用螺栓將所述連桿的寬度鐓粗部分和所述承載蓋體的寬度鐓粗部分緊固在一起的同時對所述連桿的寬度鐓粗部分和所述承載蓋體的寬度鐓粗部分一起進行加工，從而使所述連桿的寬度和所述承載蓋體的寬度在所述配合表面處相同。
2.根據權利要求I所述的方法，還包括從所述連桿的底端部分拆卸所述承載蓋體；將所述承載蓋體重新組裝到所述連桿的底端部分上；以及對重新組裝起來的所述連桿的曲軸孔進行精加工。
3.根據權利要求I所述的方法，還包括在將所述承載蓋體配合到所述連桿的底端部分上的同時，對所述連桿的曲軸孔進行粗加工。
4.一種內燃機的連桿,所述連桿包括小端部，其與所述內燃機的活塞相連；大端部，其與所述內燃機的曲軸相連；以及桿部，其在所述小端部和所述大端部之間沿縱向延伸；其中，所述連桿的大端部包括在配合表面處相配合的承載蓋體和所述連桿的底端部分；以及鐓粗部分，其沿與所述縱向垂直的寬度方向延伸；所述連桿的底端部分的鐓粗部分被加工為寬度小于所述內燃機的氣缸孔的直徑；并且所述承載蓋體的鐓粗部分的一部分被加工為寬度小于所述內燃機的氣缸孔的直徑， 在用螺栓將所述連桿的鐓粗部分和所述承載蓋體的鐓粗部分緊固在一起的同時對所述連桿的鐓粗部分和所述承載蓋體的鐓粗部分一起進行加工，從而使所述連桿的寬度和所述承載蓋體的寬度在所述配合表面處相同。
5.根據權利要求4所述的連桿，其中，所述承載蓋體的鐓粗部分被加工為寬度與所述連桿的底端部分的鐓粗部分的寬度相同。
6.根據權利要求4所述的連桿，其中，所述承載蓋體的上部的鐓粗部分的寬度小于所述承載蓋體的下部的鐓粗部分的寬度。
全文摘要
本發明公開一種內燃機的連桿及其制造方法，該方法包括提供連桿，連桿包括位于第一端的曲軸孔，其中，第一端包括承載蓋體和連桿的底端部分；使承載蓋體與連桿的底端部分相配合，以形成連桿的曲軸孔；對底端部分的寬度鐓粗部分進行加工，以縮小連桿的底端部分的寬度；對承載蓋體的寬度鐓粗部分進行加工，以縮小承壓蓋體的一部分的寬度；使連桿的底端部分的寬度和所述承載蓋體的一部分的寬度縮小至比內燃機的氣缸孔小的寬度。
文檔編號B23P15/00GK102601580SQ20121001671
公開日2012年7月25日 申請日期2012年1月18日 優先權日2011年1月24日
發明者大平慎也, 大谷將之, 藤岡幸博 申請人:日產自動車株式會社