CN102601580B - 内燃机的连杆及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种内燃机的连杆及其制造方法，该方法包括：提供连杆，连杆包括位于第一端的曲轴孔，其中，第一端包括承载盖体和连杆的底端部分；使承载盖体与连杆的底端部分相配合，以形成连杆的曲轴孔；对底端部分的宽度镦粗部分进行加工，以缩小连杆的底端部分的宽度；对承载盖体的宽度镦粗部分进行加工，以缩小承压盖体的一部分的宽度；使连杆的底端部分的宽度和所述承载盖体的一部分的宽度缩小至比内燃机的气缸孔小的宽度。

Description

内燃机的连杆及其制造方法

技术领域

本发明涉及内燃机的连杆及其制造方法。

背景技术

已知如下的连杆：该连杆将发动机的活塞销和曲轴连接起来，连杆具有小端部和大端部，小端部借助活塞销而与活塞相连，该大端部与曲轴的曲柄销可旋转地接合，小端部和大端部两者被杆部连接在一起。大端部由半切形的盖体和主杆体的一部分形成，盖体形成大端部的一部分。主杆体包括：半切形的剩余部分、小端部、以及杆部。当组装发动机时，首先，用活塞销将连杆的小端部与活塞相连，然后，将主杆体的大端部从气缸体的上侧插入气缸孔(bore)中，然后，用螺栓将盖体和主杆体的大端部与气缸体下方的曲轴的曲柄销连接在一起，气缸体介于大端部与曲轴的曲柄销之间。

根据主杆体与盖体之间的常规分割方法，使用所谓的水平分割式，其中，大端部的配合面(分割面)沿着与连杆中心线垂直的基准水平面设置，连杆中心线穿过小端部和大端部的中心点。另外，如日本未审查的专利申请No.11-62944所公开的，还已知存在倾斜分割式，其中，大端部的配合面(分割面)相对于基准水平面是倾斜或歪斜的。

发明内容

根据本发明的一个或多个实施例，一种改变内燃机的连杆的几何形状的方法包括：提供连杆，所述连杆包括位于第一端的曲轴孔，其中，所述第一端包括承载盖体和所述连杆的底端部分；使所述承载盖体与所述连杆的底端部分相配合，以形成所述连杆的曲轴孔；对所述底端部分的宽度镦粗部分进行加工，以缩小所述连杆的底端部分的宽度；对所述承载盖体的宽度镦粗部分进行加工，以缩小所述承载盖体的一部分的宽度；以及使所述连杆的底端部分的宽度和所述承载盖体的所述一部分的宽度缩小至比所述内燃机的气缸孔小的宽度。

本发明的一个或多个实施例，所述方法还包括：将所述承载盖体的剩余宽度镦粗部分加工为宽度比所述内燃机的气缸孔小。

本发明的一个或多个实施例，所述方法还包括：从所述连杆的底端部分拆卸所述承载盖体；将所述承载盖体重新组装到所述连杆的底端部分上；以及对重新组装起来的所述连杆的曲轴孔进行精加工。

本发明的一个或多个实施例，所述方法还包括：在将所述承载盖体配合到所述连杆的底端部分上的同时，对所述连杆的曲轴孔进行粗加工。

本发明的一个或多个实施例，所述方法还包括：用螺栓将所述承载盖体连接到所述连杆的底端部分。

本发明的一个或多个实施例，所述方法还包括：用制造固定装置将所述承载盖体相对于所述连杆的底端部分固定。

本发明的一个或多个实施例，所述方法还包括：使所述连杆的底端部分的宽度和所述承载盖体的宽度缩小至相等的宽度。

根据本发明的一个或多个实施例，一种内燃机的连杆包括：小端部，其与所述内燃机的活塞相连；大端部，其与所述内燃机的曲轴相连；以及杆部，其在所述小端部和所述大端部之间沿纵向延伸。所述连杆的大端部包括承载盖体、所述连杆的底端部分以及镦粗部分，所述镦粗部分沿与所述纵向垂直的宽度方向延伸。所述连杆的底端部分的镦粗部分被加工为宽度小于所述内燃机的气缸孔的直径。所述承载盖体的镦粗部分的一部分被加工为宽度小于所述内燃机的气缸孔的直径。

根据本发明的一个或多个实施例，所述承载盖体的镦粗部分被加工为宽度与所述连杆的底端部分的镦粗部分的宽度相同。

根据本发明的一个或多个实施例，所述承载盖体的上部的镦粗部分的宽度小于所述承载盖体的下部的镦粗部分的宽度。

附图说明

图1是示出用于本发明一个或多个实施例的连杆的一系列制造步骤或操作的示意图。

图2是根据本发明一个或多个实施例的连杆的侧视图。

图3是示出根据本发明一个或多个实施例的连杆的组装操作的示意图。

具体实施方式

为了试图改善燃油经济性以应对环境问题，对于一部分发动机系列/型号，本发明申请人考虑采用将活塞冲程与缸径的比值设置得更大的长冲程构造。利用这种长冲程构造而获得的紧凑型燃烧室能使燃料快速且连续地燃烧，由于作用在小型气缸孔中的活塞上的压力较小而可以使得该燃烧室油耗较低且降低了振动/噪声。

然而，因采用这种长冲程构造而缩小了直径的气缸孔可能会需要主杆体的大端部在宽度方向上更小，从而可以在将主杆体插入气缸体中时避免主杆体的大端部与气缸孔发生干涉，该宽度方向也就是与将小端部和大端部两者的中心连接起来的连杆中心线垂直并且与曲柄销的纵轴方向垂直的方向。从而，现有的用于标准冲程发动机的生产线不能通用于长冲程发动机，这是因为：在长冲程发动机的连杆与现有的标准冲程发动机(即不具有长活塞冲程的发动机)的连杆之间，用夹具保持和/或夹持大端部在宽度方向上的相对两侧的基准位置必须是不同的。这会需要使用新的制造装置或设备，并且因为用于现有连杆的制造设备不能通用，所以会导致更高的成本和更低的生产率。

顺便提及，为了便于执行发动机组装操作期间的插入步骤，如果主杆体的大端部的宽度尺寸设置为比盖体部分上的大端部的尺寸小，则可以在主杆体的大端部的相对两侧在两个大端部的配合面处设置台阶部。由于该步骤，可能会发生微动磨损和/或可能会使用作曲柄销承载面的大直径孔出现变形，即所谓的“口变形”(mouthdistortion)。

根据本发明的一个或多个实施例，可以通过在切削操作之前在适当阶段设置预加工操作，将相同的夹具用于现有的具有大端部的连杆，并且可以在切削操作之前保持主杆体和盖体两者处的大端部的两侧的同时执行预处理，例如粗镗孔处理、螺栓孔处理和油孔处理。另外，因为主杆体的大端部的两侧被移除或切掉，所以现在能够将主杆体插入，而不会在组装操作中与气缸孔发生干涉。

根据本发明的一个或多个实施例，在切削操作中，在保持被螺栓紧固的主杆体和承载盖体的同时，对主杆体的大端部在宽度方向上的两侧以及盖体的大端部在宽度方向上的两侧的一部分进行同时加工，从而可以使主杆体和盖体的配合面附近的大端部的宽度尺寸相同。从而，主杆体和盖体在宽度方向上的两侧形成有无台阶的、齐平的或平坦的表面轮廓。因此，有益的是，可以抑制微动磨损的产生，并且可以将用作曲柄销承载孔的大直径孔的变形保持为最小。

根据本发明的一个或多个实施例而制造的连杆的优点之一是：切除了主杆体的大端部的相对两侧，使宽度尺寸缩小为小于气缸内径。另外，承载盖体部分处的大端部的两侧仅仅在包括与主杆体配合的配合面在内的盖体的上部处被切削成尺寸与主杆体的大端部的宽度尺寸相同，从而盖体的两侧的宽度尺寸形成为上部的宽度尺寸小于下部的宽度尺寸。换句话说，与上部的切除部分相反，在盖体的下部，盖体保持有朝两侧方向突出的挡板(apron)或镦粗部分。因此，由于缺少挡板或镦粗部分，所以主杆体的大端部的宽度可以设置为尺寸比盖体的大端部的宽度小，并且可以在所述组装步骤期间不发生干涉地执行将主杆体插入气缸孔中的操作。另外，因为盖体保留有朝两侧方向突出的镦粗部分，所以可以将相同的夹具通用于现有的具有大端部的连杆，并且能够对大端部的承载孔进行精加工处理，例如对大直径孔执行的镗削处理。

例如，当制造适用于与常规连杆相比冲程与气缸内径之比值更大的发动机的连杆时，为了在组装操作期间便于将主杆体插入气缸孔中，将主杆体在宽度方向上的相对两侧切削成与常规连杆相比在宽度方向上的尺寸更小。另一方面，如本发明的一个或多个实施例，在上述切削操作之前执行的预加工处理中，通过与现有的连杆保持相同的宽度，能够使用相同的夹具来保持大端部的两侧，用以在相同的生产线上进行生产。因此，可以抑制与引进处理设备相关联的额外的制造成本，并且可以改善生产率。

此外，根据本发明的一个或多个实施例，对于作为最终产品的连杆，大端部的两侧的至少一部分被切削操作切除，从而可以实现重量减小和尺寸缩小。另外，在上述切削操作中，将包括配合面在内的盖体的一部分与主杆体一起进行切削，从而可以在主杆体与盖体之间的配合面上形成无台阶的齐平的表面。有益的是，本构造可以用于抑制配合面处的微动磨损的发生以及用于曲轴销颈的大直径孔的变形。

下面将参考附图描述本发明的实施例，其中，附加给附图标记的后缀R表示主杆体14的一部分，后缀C表示盖体15部分的部件。

参考图2和图3，连杆10具有三部分，即：小端部11，其通过活塞销(未示出)而与活塞相连；大端部12，其可旋转地连接至曲轴3的曲柄销4；以及杆部13，其将小端部11和大端部12连接起来。连杆10在大端部12处由两个独立的部分形成。也就是说，大端部12由半切形的承载盖体15和主杆体14的一部分形成，承载盖体形成大端部12的部分12C，主杆体14的一部分形成大端部12的剩余部分12R。主杆体14由大端部12的剩余部分12R、小端部11、以及杆部13一体地形成。盖体15和主杆体14在配合面(分割面)16处彼此抵靠接触，并且分别用螺栓17在大端部12的每一侧紧固/固定在一起。这样，大端部12分成被配合面16分割开的半切形的大端部的部分12R和另一个半切形的部分12C，部分12R包括主杆体14的一部分，部分12C包括盖体15。配合面16采用水平分割形式并沿着基准水平面延伸，基准水平面垂直于将小端部11的中心和大端部12的中心连接起来的连杆中心线L 1。

图1总体示出用于根据本发明一个或多个实施例的连杆10的一系列制造步骤。在图1中，省略了小端部11的构造。

在紧接着锻造操作之后的时间里(即，在处理/加工操作之前)，主杆体14的大端部12及盖体15在宽度方向L2(图1中的左右方向)上的两侧18处一体地形成有镦粗部分20R、20C，宽度方向L2与将小端部11和大端部21连接起来的连杆中心线L1以及曲柄销的轴向垂直地延伸。换句话说，在加工之前，宽度方向L2上的相对两侧18在配合面16附近的镦粗部分20R、20C处局部地具有比其它部分的尺寸更宽的尺寸。也就是说，如此制造的该连杆10主要用于长冲程发动机，并且增加了镦粗部分20C、20R，从而大端部12的宽度变得与现有的不具有长冲程构造的连杆的宽度相同。

首先，在预加工步骤S1中，分别对主杆体14和盖体15应用预处理操作。更具体地说，对于主杆体14，在用合适的夹具21将镦粗部分20R保持并夹持在基准位置的同时，将大端部12R粗镗出用作曲柄销承载面的大端部孔12A。另外，执行小端部11的孔处理、油孔22的钻削、螺栓孔23的钻削等加工。类似地，对于盖体15，在将宽度方向上的相对两侧处的镦粗部分20C保持并夹持在基准位置的同时，粗镗出用作曲柄销承载面的大端部12C，并且执行贯通螺栓孔24的钻削等。

接下来，在切削或加工步骤S2中，如虚线所示，在用两个螺栓17以与组装状态相同的预定扭矩将主杆体14和盖体15暂时紧固/固定在一起的同时，对主杆体14的镦粗部分20R和盖体15的镦粗部分20C的一部分进行加工。更具体地说，对于镦粗部分20C，切除包括主杆体14与盖体15之间的配合面16在内的上部。这种情况下的切削深度以如下的方法来限定：将主杆体14(参见图2)的大端部12的(最大)宽度尺寸ΔR3(参见图2)设为至少小于气缸孔2的直径ΔR1(参见图3)，从而能够将主杆体14的经切削的大端部12插入气缸孔2中。(更确切地说，必须针对大端部考虑活塞销的轴向厚度，从而应该将宽度尺寸ΔR3限定为充分地小于气缸内径，以便确保主杆体对气缸孔的无碰撞插入)。本切削操作还产生位于主杆体14与盖体15的侧面之间并横过匹配面16的无台阶的、齐平表面的构造。此外，对于盖体15的大端部12C的各侧，仅切除上部27，以使该部分的宽度ΔR3与主杆体14的大端部12R的宽度相同，该宽度ΔR3小于盖体下部28的宽度ΔR2(参见图2)。换句话说，盖体15在下部保留有镦粗部分20C的一部分，并且盖体15被构造为形成有台阶部，该台阶部在上述下部28处具有该较宽部分。

此外，在切削步骤S2中，除了上述切削操作之外，还对大端部12的大端部孔12A执行粗加工(粗珩加工)。更具体地说，在用两个螺栓17以与组装操作相同的扭矩条件暂时保持主杆体14和盖体15的同时，一起执行对大端部12的镦粗部分20C、20R的切削操作与对大端部孔12A的粗加工。如果要在切削操作之后对大端部孔12A执行粗加工，则可以通过保持并夹持具有宽度ΔR2(＞ΔR3)的剩余镦粗部分20C，来使用与用于具有大端部的常规连杆的夹具相同的夹具。

然后，在拆卸步骤S3中，移除螺栓17，从而将主杆体14和盖体15拆开。这样，将消除在切削处理S2和大端部孔处理期间产生的残余应力，因此，当再次组装时，能将大端部孔12A的变形抑制为最小，并且将改善孔圆度的再现性。在接下来用于大端部孔处理的精加工处理步骤S4中，再次用两个螺栓17以与组装条件相同的扭矩条件将主杆体14和盖体15紧固并夹持在一起，并且用夹具21来保持/夹持保留在盖体下部28处的镦粗部分20C。在这些条件下，完成珩加工，该珩加工作为对用作大端部12承载面的大端部孔12A执行的精加工处理。然后，对上述半组装产品执行合适的清洁处理并送往发动机组装厂。

在发动机组装厂中的发动机组装处理步骤S5中，如图3所示，在活塞1借助活塞销与主杆体14的小端部11相连的情况下，使大端部12R朝箭头Y1前进而从上侧将主杆体14引入气缸体CB的气缸孔2中，并且将主杆体14的大端部12R安装在设置于气缸体CB下方的曲轴3的曲柄销4上。然后，如箭头Y2所示的方向，从下方将盖体15设置在曲柄销4上，并且以预定扭矩紧固两个部分14、15以最终组装在发动机中。

如上所述，在本发明的一个或多个实施例中，当制造用于长冲程发动机的连杆10时，在预加工步骤S1中，通过在主杆体14和盖体15两者上保持镦粗部分20C、20R来保证大端部的宽度尺寸ΔR2与现有的不具有长冲程构造的连杆的宽度尺寸相同，镦粗部分20C、20R从大端部12沿宽度方向突出。因此，大端部12的相对两侧所处的基准位置保持为与现有的连杆的基准位置相同，从而使用相同的夹具和/或安装设备进行处理操作。

此外，如果在精加工处理步骤S4之后将镦粗部分20C、20R切除，则由切削处理而导致的轴向力变化可能会影响发动机组装处理S5期间的圆度的再现性。然而，在本发明的一个或多个实施例中，在精加工处理步骤S4之前进行切削处理S2。也就是说，在精加工处理之前对主杆体14的镦粗部分20R进行切削，然后，在拆卸处理S3中，将主杆体14和盖体15拆开。从而，本发明的一个或多个实施例消除了切削处理的有害影响，并且能够在预定轴向力下精确地执行珩加工，而不对发动机组装步骤S5中大端部孔12A的圆度的再现性造成有害影响。

在精加工处理步骤S4中，因为在用螺栓17紧固主杆体14和盖体15的同时进行切削，所以可以使用与用于现有连杆的夹具相同的夹具21进行精加工处理。这是因为尽管主杆体14部分上的镦粗部分20R已被切除，但保留了设置在盖体下部28处的剩余镦粗部分20C以供夹持。此外，在最后的发动机组装步骤S5中，因为主杆体14的镦粗部分20R已被切除，所以即使缩短了气缸内径以用于长冲程构造，仍然能将主杆体14插入气缸孔2中。

如上所述，在组装步骤S5中，主杆体14的大端部12R的宽度尺寸被缩小至能将主杆体14插入气缸孔2中。相反地，在预加工步骤S1和精加工处理步骤S4中，通过使用沿宽度方向相反地突出的镦粗部分20C、20R，可以把与用于现有连杆的夹具相同的夹具通用于制造设备，并且能在相同的生产线上进行制造。从而，能够抑制由于额外的制造设备而导致制造成本增加，并且将实现生产率的提高。

另外，当将连杆10精加工为最终产品时，因为主杆体14的镦粗部分20R和盖体15的镦粗部分20C被切除，所以可以实现重量减小和紧凑的尺寸。此外，通过保留位于盖体下部28的镦粗部分20C以及位于主杆体14上的适当量的保留部分25，可以减少大端部12的刚度降低。

此外，在上述切削步骤S2中，主杆体14和盖体15的宽度尺寸ΔR3在配合面16所在的位置处是相同的，并且在主杆体14和盖体15被螺栓17紧固时，主杆体14的大端部12R的宽度侧和盖体15的大端部12C的宽度侧的一部分都将被切除，从而这两部件的侧面构成齐平的或平坦的表面。因此，当连杆10是最终产品时，盖体15的大端部12的两个宽度侧仅仅在包括与主杆体14配合的配合面16在内的盖体上部27处被切除，以便与主杆体14的大端部12具有相同的宽度尺寸ΔR3。从而，两个侧面被构造为无台阶部，而具有齐平的或平坦的构造。这种构造可以在改善圆度的再现性的同时减少配合面16处的微动磨损并抑制大端部孔12A的变形。

尽管基于有限数量的实施例对本发明进行了描述，但本领域技术人员可以在阅读本发明后将了解到可以在不脱离本发明的范围的情况下设想出其它的实施例。因此，本发明的范围只应该由权利要求书来限定。

本申请要求2011年1月24日提交的日本专利申请No.2011-11550的优先权，该日本专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。

Claims (6)

1.一种改变内燃机的连杆的几何形状的方法，所述内燃机具有将活塞冲程与缸径的比值设置得更大的长冲程构造，所述方法包括：

提供连杆，所述连杆包括位于第一端的曲轴孔，所述第一端包括承载盖体和所述连杆的底端部分；

使所述承载盖体在配合表面处与所述连杆的底端部分相配合，以形成所述连杆的曲轴孔；

对所述底端部分的宽度镦粗部分进行加工，以缩小所述连杆的底端部分的宽度；

对所述承载盖体的宽度镦粗部分进行加工，以缩小所述承载盖体的一部分的宽度；以及

使所述连杆的底端部分的宽度和所述承载盖体的所述一部分的宽度缩小至比所述内燃机的气缸孔小的宽度，

其中，在用螺栓将所述连杆的宽度镦粗部分和所述承载盖体的宽度镦粗部分紧固在一起的同时对所述连杆的宽度镦粗部分和所述承载盖体的宽度镦粗部分一起进行加工，从而使所述连杆的宽度和所述承载盖体的宽度在所述配合表面处相同。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

从所述连杆的底端部分拆卸所述承载盖体；

将所述承载盖体重新组装到所述连杆的底端部分上；以及

对重新组装起来的所述连杆的曲轴孔进行精加工。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在将所述承载盖体配合到所述连杆的底端部分上的同时，对所述连杆的曲轴孔进行粗加工。

4.一种内燃机的连杆，所述内燃机具有将活塞冲程与缸径的比值设置得更大的长冲程构造，所述连杆包括：

小端部，其与所述内燃机的活塞相连；

大端部，其与所述内燃机的曲轴相连；以及

杆部，其在所述小端部和所述大端部之间沿纵向延伸；

其中，所述连杆的大端部包括：

在配合表面处相配合的承载盖体和所述连杆的底端部分；以及

镦粗部分，其沿与所述纵向垂直的宽度方向延伸；

所述连杆的底端部分的镦粗部分被加工为宽度小于所述内燃机的气缸孔的直径；并且

所述承载盖体的镦粗部分的一部分被加工为宽度小于所述内燃机的气缸孔的直径，

在用螺栓将所述连杆的镦粗部分和所述承载盖体的镦粗部分紧固在一起的同时对所述连杆的镦粗部分和所述承载盖体的镦粗部分一起进行加工，从而使所述连杆的宽度和所述承载盖体的宽度在所述配合表面处相同。

5.根据权利要求4所述的连杆，其中，

所述承载盖体的镦粗部分被加工为宽度与所述连杆的底端部分的镦粗部分的宽度相同。

6.根据权利要求4所述的连杆，其中，

所述承载盖体的上部的镦粗部分的宽度小于所述承载盖体的下部的镦粗部分的宽度。