JP2001050243A - Structure and manufacture of connecting rod and piston pin for internal combustion engine - Google Patents

Structure and manufacture of connecting rod and piston pin for internal combustion engine

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JP2001050243A
JP2001050243A JP11227165A JP22716599A JP2001050243A JP 2001050243 A JP2001050243 A JP 2001050243A JP 11227165 A JP11227165 A JP 11227165A JP 22716599 A JP22716599 A JP 22716599A JP 2001050243 A JP2001050243 A JP 2001050243A
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JP
Japan
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connecting rod
piston pin
small end
piston
combustion engine
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JP11227165A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Matsumoto
敏 松本
Tatsuro Onomoto
達郎 小野本
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UD Trucks Corp
Original Assignee
UD Trucks Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a structure and manufacture of a connecting rod and a piston pin with decreasing stress generated at the small end of the connecting rod. SOLUTION: A piston pin 20 is joined to the small end 14 of a connecting rod 10 in an inseparatable and integral manner, thus making the small end 14 thicker. As a result, the small end 14 is less deformed during operating an internal combustion engine to produce a decrease in stress generated at the small end. Manufacture of the connecting rod 10 and the piston pin 20 at the same time and in an integral manner in a series of processes permits simplified manufacturing processes and reduced manufacturing cost.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のコネク
ティングロッド及びピストンピンの構造並びにその製造
方法に関し、特に、コネクティングロッド小端部に発生
する応力を低減する技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a connecting rod and a piston pin of an internal combustion engine and a method of manufacturing the same, and more particularly to a technique for reducing a stress generated at a small end of the connecting rod.

【0002】[0002]

【従来の技術】内燃機関のコネクティングロッドは、ピ
ストンとクランクシャフトとを連結し、ピストンに作用
する爆発力をクランクシャフトの回転力に変換する機能
を有している。そして、ピストンとコネクティングロッ
ドとの連結は、コネクティングロッド小端部に嵌合され
たピストンピンを介して行われる。このとき、ピストン
ピンは、コネクティングロッド小端部にすり合わせで嵌
合されているため、両部品間に微小な隙間が生じてい
る。
2. Description of the Related Art A connecting rod of an internal combustion engine has a function of connecting a piston and a crankshaft and converting an explosive force acting on the piston into a rotational force of the crankshaft. The connection between the piston and the connecting rod is made via a piston pin fitted to the small end of the connecting rod. At this time, since the piston pin is fitted to the small end of the connecting rod by fitting, a minute gap is generated between the two parts.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
構造において、ピストン頂面に爆発力が作用すると、ピ
ストンピンの変形に対して、コネクティングロッド小端
部の変形が大きくなり、図6に示すように、コネクティ
ングロッド小端部1における応力変化が大きくなる。こ
こで、符号Cは、小端部1の略中央における応力、符号
Dは、小端部1と本体部2との連結箇所における応力を
示している。そして、コネクティングロッド小端部1に
おける応力が、コネクティングロッド材料の疲労強度を
超えると、内燃機関の稼動中にその部分から疲労破壊を
起こし、故障の原因となってしまうおそれがある。
However, in such a structure, when an explosive force acts on the piston top surface, the deformation of the connecting rod small end becomes larger than the deformation of the piston pin, as shown in FIG. In addition, the stress change at the small end portion 1 of the connecting rod becomes large. Here, reference symbol C indicates the stress at the approximate center of the small end portion 1, and reference symbol D indicates the stress at the connecting portion between the small end portion 1 and the main body 2. If the stress at the connecting rod small end 1 exceeds the fatigue strength of the connecting rod material, fatigue breakage may occur from that portion during operation of the internal combustion engine, which may cause a failure.

【0004】一方、特開平9−144879号公報に開
示されるように、コネクティングロッドとピストンとの
結合強度を向上させるために、ピストンピンの代わり
に、コネクティングロッド小端部に形成された球面によ
り両者を連結する技術も提案されている。しかし、かか
る技術は、ピストン及びコネクティングロッドの構造を
複雑にし、重量増加を来たすため、レスポンス等の点で
余り実用的ではない。
On the other hand, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-144879, in order to improve the coupling strength between the connecting rod and the piston, instead of the piston pin, a spherical surface formed at the small end of the connecting rod is used. Techniques for connecting the two have also been proposed. However, such a technique complicates the structure of the piston and the connecting rod and increases the weight, so that it is not practical in terms of response and the like.

【0005】そこで、本発明は以上のような従来の問題
点に鑑み、ピストンとコネクティングロッドとの結合構
造を見直すことにより、重量増加を来たさずに、コネク
ティングロッド小端部に発生する応力を低減した内燃機
関のコネクティングロッド及びピストンピンの構造並び
にその製造方法を提供することを目的とする。
Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and by revising the coupling structure between the piston and the connecting rod, the stress generated at the small end of the connecting rod without increasing the weight. It is an object of the present invention to provide a structure of a connecting rod and a piston pin of an internal combustion engine, and a method of manufacturing the connecting rod, in which the number of components is reduced.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】このため、請求項1記載
の発明は、内燃機関のコネクティングロッド及びピスト
ンピンの構造に関して、コネクティングロッドの小端部
に、ピストンピンを分離不可かつ一体的に結合したこと
を特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the invention according to claim 1 relates to a structure of a connecting rod and a piston pin of an internal combustion engine, wherein a piston pin is inseparably and integrally connected to a small end of the connecting rod. It is characterized by having done.

【0007】かかる構成によれば、小端部とピストンピ
ンとが分離不可かつ一体的になることで、小端部におけ
る肉厚が厚くなり、内燃機関稼動時の小端部における変
形が小さくなる。このため、コネクティングロッド小端
部における発生応力が大幅に低減する。
According to such a configuration, the small end and the piston pin are inseparable and integral with each other, so that the thickness at the small end is increased, and the deformation at the small end during operation of the internal combustion engine is reduced. Therefore, the stress generated at the small end of the connecting rod is greatly reduced.

【0008】請求項2記載の発明は、前記コネクティン
グロッドの大端部内周面から小端部先端まで、潤滑油が
流通する貫通孔を設けたことを特徴とする。かかる構成
によれば、クランクシャフト内部に形成された潤滑油通
路を介してクランクシャフトとコネクティングロッド大
端部との間に潤滑油が供給され、かつ、クランクシャフ
ト内部の潤滑油通路とコネクティングロッドに形成され
た貫通孔との位置が一致すると、潤滑油がコネクティン
グロッドの貫通孔に供給される。貫通孔に供給された潤
滑油は、コネクティングロッド小端部先端からピストン
裏面に向かって噴出し、ピストン裏面を冷却する。ま
た、コネクティングロッドの貫通孔を潤滑油が流れるこ
とで、コネクティングロッドもその内部から冷却され
る。
The invention according to claim 2 is characterized in that a through hole through which lubricating oil flows is provided from the inner peripheral surface of the large end to the tip of the small end of the connecting rod. According to this configuration, the lubricating oil is supplied between the crankshaft and the large end of the connecting rod through the lubricating oil passage formed inside the crankshaft, and the lubricating oil passage and the connecting rod inside the crankshaft are supplied to the lubricating oil passage and the connecting rod. When the position matches the formed through hole, lubricating oil is supplied to the through hole of the connecting rod. The lubricating oil supplied to the through hole is jetted from the tip of the small end of the connecting rod toward the back surface of the piston to cool the back surface of the piston. Further, the lubricating oil flows through the through-hole of the connecting rod, so that the connecting rod is also cooled from the inside.

【0009】請求項3記載の発明は、非調質鋼を粗材と
して熱間鍛造によりコネクティングロッド及びピストン
ピンを分離不可かつ一体的に形成する第1の鍛造工程
と、該第1の鍛造工程により形成されたコネクティング
ロッド及びピストンピンに対してショットブラストを施
すショットブラスト工程と、該ショットブラスト工程に
よりショットブラストが施されたコネクティングロッド
及びピストンピンを所定寸法に加工する加工工程と、を
含んで内燃機関のコネクティングロッド及びピストンピ
ンの製造方法を構成したことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a first forging step of forming a connecting rod and a piston pin inseparably and integrally by hot forging using non-heat treated steel as a rough material, and the first forging step. A shot blasting step of performing shot blasting on the connecting rod and the piston pin formed by the above, and a processing step of processing the connecting rod and the piston pin subjected to the shot blasting in the shot blasting step to predetermined dimensions. A method for manufacturing a connecting rod and a piston pin of an internal combustion engine is characterized.

【0010】かかる構成によれば、コネクティングロッ
ド及びピストンピンは、第1の鍛造工程,ショットブラ
スト工程及び加工工程を経て製造される。従って、従来
技術による製造方法よりも少ない工程で、コネクティン
グロッドとピストンピンとが分離不可かつ一体的となっ
たものが製造される。
[0010] According to this configuration, the connecting rod and the piston pin are manufactured through the first forging step, the shot blasting step, and the processing step. Therefore, the connecting rod and the piston pin are manufactured in an inseparable and integral manner with fewer steps than the manufacturing method according to the prior art.

【0011】請求項4記載の発明は、低炭素鋼を粗材と
して熱間鍛造によりコネクティングロッド及びピストン
ピンを分離不可かつ一体的に形成する第2の鍛造工程
と、該第2の鍛造工程により形成されたコネクティング
ロッド及びピストンピンを所定寸法に粗加工する粗加工
工程と、該粗加工工程により加工されたコネクティング
ロッド及びピストンピンに対して浸炭処理を施す浸炭処
理工程と、該浸炭処理工程により浸炭処理が施されたコ
ネクティングロッド及びピストンピンに対して熱調質処
理を施す熱調質処理工程と、該熱調質処理工程により熱
調質処理が施されたコネクティングロッド及びピストン
ピンに対してショットピーニングを施すショットピーニ
ング工程と、該ショットピーニング工程によりショット
ピーニングが施されたコネクティングロッド及びピスト
ンピンを最終的な寸法に加工する仕上げ工程と、を含ん
で内燃機関のコネクティングロッド及びピストンピンの
製造方法を構成したことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a second forging step of forming a connecting rod and a piston pin inseparably and integrally by hot forging using low carbon steel as a rough material, and the second forging step. A roughing step of roughly processing the formed connecting rod and piston pin to predetermined dimensions, a carburizing step of subjecting the connecting rod and piston pin processed in the roughing step to carburization, and a carburizing step. A heat conditioning treatment step of subjecting the carburizing-treated connecting rod and piston pin to heat conditioning treatment, and a heat treatment treatment of the connecting rod and piston pin subjected to the heat treatment treatment by the heat treatment treatment step. A shot peening step of performing shot peening; and shot peening is performed by the shot peening step. Characterized in that to constitute a manufacturing method of a connecting rod and piston pin of an internal combustion engine includes a finishing step of processing the connecting rod and the piston pin to final dimensions, the.

【0012】かかる構成によれば、コネクティングロッ
ド及びピストンピンは、第2の鍛造工程,粗加工工程,
浸炭処理工程,熱調質処理工程,ショットピーニング工
程及び仕上げ工程を経て製造される。ここで、第2の鍛
造工程で低炭素鋼を粗材として用いることで、粗材に含
まれる炭素量が少ないため、鍛造及び機械加工が容易に
なる。また、浸炭処理工程,熱調質処理工程及びショッ
トピーニング工程を経ることで、コネクティングロッド
及びピストンピンの表面強度及び耐磨耗性が向上する。
According to such a configuration, the connecting rod and the piston pin are provided in the second forging step, the roughing step,
It is manufactured through a carburizing process, a thermal conditioning process, a shot peening process, and a finishing process. Here, by using low-carbon steel as a rough material in the second forging step, forging and machining are facilitated because the amount of carbon contained in the rough material is small. Further, through the carburizing process, the heat conditioning process, and the shot peening process, the surface strength and wear resistance of the connecting rod and the piston pin are improved.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、添付された図面を参照して
本発明を詳述する。図1は、本発明に係るコネクティン
グロッド及びピストンピンの構造の一実施形態を示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the structure of a connecting rod and a piston pin according to the present invention.

【0014】コネクティングロッド10は、図に示すよ
うに、大端部12,小端部14及び本体部16から構成
される。大端部12は、大端穴12aの略中央で分割さ
れ、図示しない半割りのプレーンベアリングが挿入され
た状態で、高張力ボルト12b及びナット12cによ
り、クランクシャフトのピンに回転自由に連結される。
なお、大端部12は、図1の構成に限らず、例えば、大
端部12にめねじを設けナットを廃止したものや、組立
上の都合により斜めに分割したり、組立クランクを使用
せずにニードルベアリング等を使用したものであっても
よい。
The connecting rod 10 includes a large end 12, a small end 14, and a main body 16, as shown in the drawing. The large end 12 is divided substantially at the center of the large end hole 12a, and is rotatably connected to a pin of a crankshaft by a high tension bolt 12b and a nut 12c in a state where a half-split plain bearing (not shown) is inserted. You.
The large end 12 is not limited to the configuration shown in FIG. 1. For example, the large end 12 may be provided with a female thread to eliminate the nut, or may be divided obliquely for the convenience of assembly, or use an assembled crank. Instead, a needle bearing or the like may be used.

【0015】小端部14には、略円筒形状のピストンピ
ン20が分離不可かつ一体的に結合される。即ち、コネ
クティングロッド10の小端穴に、別体構造のピストン
ピンを圧入等により嵌合して一体化した構成ではなく、
小端部14とピストンピン20とが分離不可かつ一体的
に形成される。
A substantially cylindrical piston pin 20 is inseparably and integrally connected to the small end 14. That is, the piston rod having a separate structure is fitted into the small end hole of the connecting rod 10 by press-fitting or the like, and is not integrated.
The small end 14 and the piston pin 20 are inseparable and integrally formed.

【0016】本体部16は、その横断面形状が略I形を
なし、小端部14と大端部12とを連結するように、小
端部14と大端部12との間に介装連結される。かかる
構成からなるコネクティングロッド10及びピストンピ
ン20の構造によれば、小端部14とピストンピン20
とが一体化されることで、小端部14における肉厚が厚
くなり、小端部14における変形が小さくなる。このた
め、図2に示すように、コネクティングロッド小端部1
4における発生応力が大幅に低減し、応力がコネクティ
ングロッド材料の疲労強度を超える危険性が劇的に小さ
くなり、コネクティングロッドの疲労寿命が長命化す
る。なお、図2における符号C及びDは、前述した図6
における符号C及びDと同一の箇所を示す。
The main body 16 has a substantially I-shaped cross section and is interposed between the small end 14 and the large end 12 so as to connect the small end 14 and the large end 12. Be linked. According to the structure of the connecting rod 10 and the piston pin 20 having such a configuration, the small end portion 14 and the piston pin 20
Is integrated, the thickness at the small end 14 is increased, and the deformation at the small end 14 is reduced. Therefore, as shown in FIG.
4 greatly reduces the risk that the stress exceeds the fatigue strength of the connecting rod material, and prolongs the fatigue life of the connecting rod. Note that reference numerals C and D in FIG.
Indicate the same parts as C and D in FIG.

【0017】図3は、先の実施形態におけるコネクティ
ングロッド10及びピストンピン20に対して、ピスト
ン裏面に潤滑油を供給してピストン30を冷却するよう
にした構成を示す。
FIG. 3 shows a configuration in which lubricating oil is supplied to the connecting rod 10 and the piston pin 20 on the back surface of the piston to cool the piston 30 in the previous embodiment.

【0018】内燃機関のピストン30は、爆発燃焼時に
その温度が上昇し、強度低下を起こすことが知られてい
る。このため、ピストン裏面にオイルギャラリ,オイル
ジェットにより潤滑油を強制的に供給し、潤滑油により
ピストン裏面を冷却して温度上昇を抑制することが一般
的に行われている。しかし、爆発時の筒内圧がより上昇
すると、現状以上にピストン温度が上昇するため、さら
なる冷却が必要となる。
It is known that the temperature of the piston 30 of an internal combustion engine rises during explosive combustion, causing a decrease in strength. For this reason, it is common practice to forcibly supply lubricating oil to the back surface of the piston by an oil gallery or an oil jet, and to cool the back surface of the piston by the lubricating oil to suppress a rise in temperature. However, when the in-cylinder pressure at the time of the explosion further increases, the piston temperature increases more than the current state, so that further cooling is required.

【0019】そこで、図3に示すように、小端部14と
ピストンピン20とが一体化したコネクティングロッド
10に対して、クランクシャフト40と摺接する大端部
12内周面から小端部14先端まで潤滑油が流通するオ
イル穴(貫通孔)18を形成する。なお、この場合に
は、ピストンピン20を略円筒形状に形成せず、ピスト
ンピン20から潤滑油が漏れ出ないように、ピストンピ
ン20の中央部に肉部を残すようにピストンピン穴20
aを形成しなければならない。
Therefore, as shown in FIG. 3, the connecting rod 10 in which the small end portion 14 and the piston pin 20 are integrated is moved from the inner peripheral surface of the large end portion 12 slidably in contact with the crankshaft 40 to the small end portion 14. An oil hole (through hole) 18 through which lubricating oil flows to the tip is formed. In this case, the piston pin 20 is not formed in a substantially cylindrical shape, and the piston pin hole 20 is formed so as to leave a flesh at the center of the piston pin 20 so that lubricating oil does not leak from the piston pin 20.
a must be formed.

【0020】かかる構成からなるコネクティングロッド
10及びピストンピン20の構造によれば、クランクシ
ャフト40に形成されたオイル穴40aを介してピン部
40b外周面に潤滑油が供給されると、ピン部40bと
コネクティングロッド大端穴12aとの間の潤滑が行わ
れる。これと同時に、ピン部40bと大端穴12aとが
相対的に回転し、クランクシャフト40のオイル穴40
aとコネクティングロッド10のオイル穴18とが一致
すると、クランクシャフト40からコネクティングロッ
ド10のオイル穴18に潤滑油が供給される。コネクテ
ィングロッド10のオイル穴18に供給された潤滑油
は、小端部14先端に開口されたオイル穴から噴出し、
ピストン裏面にぶつかる。そして、この潤滑油によりピ
ストン裏面が冷却され、ピストン温度が低下し、熱によ
るピストン強度の低下を抑制することができる。また、
これと同時に、コネクティングロッド10もその内部か
ら冷却されるため、コネクティングロッド10の熱的強
度低下も抑制することができる。
According to the structure of the connecting rod 10 and the piston pin 20 having such a configuration, when lubricating oil is supplied to the outer peripheral surface of the pin portion 40b through the oil hole 40a formed in the crankshaft 40, the pin portion 40b And the connecting rod large end hole 12a is lubricated. At the same time, the pin portion 40b and the large end hole 12a rotate relatively, and the oil hole 40 of the crankshaft 40 is rotated.
When “a” matches the oil hole 18 of the connecting rod 10, lubricating oil is supplied from the crankshaft 40 to the oil hole 18 of the connecting rod 10. The lubricating oil supplied to the oil hole 18 of the connecting rod 10 gushes from the oil hole opened at the tip of the small end portion 14,
Hit the back of the piston. Then, the back surface of the piston is cooled by the lubricating oil, the temperature of the piston decreases, and a decrease in piston strength due to heat can be suppressed. Also,
At the same time, since the connecting rod 10 is also cooled from the inside thereof, a decrease in the thermal strength of the connecting rod 10 can be suppressed.

【0021】次に、本発明に係るコネクティングロッド
及びピストンピンの製造方法について説明する。先ず、
本発明と従来技術との差異を明確にすることを目的とし
て、従来技術によるコネクティングロッド及びピストン
ピンの製造方法について説明する。
Next, a method of manufacturing a connecting rod and a piston pin according to the present invention will be described. First,
In order to clarify the difference between the present invention and the prior art, a method for manufacturing a connecting rod and a piston pin according to the prior art will be described.

【0022】従来技術では、図7に示すように、コネク
ティングロッドとピストンピンとを別工程で製造してい
た。即ち、コネクティングロッドは、図7(A)に示す
ように、粗材を熱間鍛造した後、ショットブラストによ
りばりやスケールの除去を行い、粗加工を経て仕上げ加
工を行うことで、製造される。一方、ピストンピンは、
図7(B)に示すように、粗材を粗加工し、浸炭処理に
より表面を硬化させ、焼入れ・焼戻し等の熱調質処理を
行った後、仕上げ加工を行うことで、製造される。
In the prior art, as shown in FIG. 7, the connecting rod and the piston pin are manufactured in different processes. That is, as shown in FIG. 7A, the connecting rod is manufactured by hot forging a coarse material, removing burrs and scales by shot blasting, and performing a finishing process after a roughing process. . On the other hand, the piston pin
As shown in FIG. 7 (B), it is manufactured by roughly processing a rough material, hardening the surface by carburizing treatment, performing heat conditioning treatment such as quenching and tempering, and then performing finishing processing.

【0023】このように、従来の製造方法では、コネク
ティングロッド及びピストンピンを製造するために、多
くの工程を経なければならず、製造コストの低減が困難
であった。また、製造されたコネクティングロッド及び
ピストンピンは、夫々、ピストン及びクランクシャフト
に組み付けられるため、組付工程が複雑になり、組付作
業に係るコスト低減が困難でもあった。
As described above, in the conventional manufacturing method, many steps must be performed to manufacture the connecting rod and the piston pin, and it is difficult to reduce the manufacturing cost. Further, since the manufactured connecting rod and piston pin are assembled to the piston and the crankshaft, respectively, the assembling process is complicated, and it has been difficult to reduce the cost of the assembling work.

【0024】そこで、本発明に係るコネクティングロッ
ドの製造方法の一実施形態では、図4に示すような工程
を経て、コネクティングロッド10及びピストンピン2
0を製造する方法を採用した。
Therefore, in one embodiment of the method of manufacturing the connecting rod according to the present invention, the connecting rod 10 and the piston pin 2 are passed through the steps shown in FIG.
0 was adopted.

【0025】先ず、第1工程として、非調質鋼のコネク
ティングロッド用材を粗材として、熱間鍛造により粗材
をコネクティングロッド10とピストンピン20とが分
離不可かつ一体的になった形状に形成する。なお、第1
工程が第1の鍛造工程に相当する。
First, as a first step, the connecting rod 10 and the piston pin 20 are formed into a shape in which the connecting rod 10 and the piston pin 20 are inseparable and integrated by hot forging using a connecting rod material of non-heat treated steel as a rough material. I do. The first
The process corresponds to a first forging process.

【0026】第2工程として、ショットブラストによ
り、ショットと呼ばれる金属の小粒を第1工程により形
成されたコネクティングロッド10及びピストンピン2
0の表面に高速投射して、ばりやスケールの除去を行
う。なお、第2工程がショットブラスト工程に相当す
る。
In the second step, the connecting rod 10 and the piston pin 2 formed by the first step are made of small particles of metal called a shot by shot blasting.
The projection is performed at high speed on the surface of No. 0 to remove burrs and scale. Note that the second step corresponds to a shot blast step.

【0027】第3工程として、粗加工により、コネクテ
ィングロッド10及びピストンピン20を所定の寸法に
加工する。なお、ピストンピン20の穴部20aを、必
要に応じて、鍛造等により加工してもよい。ピストンピ
ン20の穴部20aは、ピストンピン全長に亘り貫通さ
せるか、或いは、その中央部の肉を残すか、の2通りの
加工が考えられる。
In the third step, the connecting rod 10 and the piston pin 20 are processed to predetermined dimensions by rough processing. In addition, you may process the hole part 20a of the piston pin 20 by forging etc. as needed. The hole 20a of the piston pin 20 can be pierced over the entire length of the piston pin, or two types of processing, that is, leaving the meat at the center thereof, can be considered.

【0028】第4工程として、仕上げ加工により、コネ
クティングロッド10及びピストンピン20を最終的な
寸法に加工する。ここで、図3に示したピストン裏面を
冷却するオイル穴18は、第3工程又は第4工程におい
て、ドリル等を使用して形成すればよい。
As a fourth step, the connecting rod 10 and the piston pin 20 are processed to final dimensions by finishing. Here, the oil hole 18 for cooling the piston back surface shown in FIG. 3 may be formed using a drill or the like in the third step or the fourth step.

【0029】なお、第3工程及び第4工程が加工工程に
相当する。以上説明した第1工程〜第4工程によれば、
コネクティングロッド10及びピストンピン20は、4
つの工程を経て製造されることとなる。このため、従来
よりも少ない工程で製造されることとなり、製造工程の
簡略化が図られ、製造コストを低減することができる。
The third step and the fourth step correspond to processing steps. According to the first to fourth steps described above,
The connecting rod 10 and the piston pin 20
It will be manufactured through two processes. For this reason, it is manufactured in fewer steps than in the conventional case, the manufacturing steps can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced.

【0030】また、コネクティングロッド10及びピス
トンピン20は、図5に示す工程により製造してもよ
い。即ち、第1工程として、クロム鋼やクロムモリブデ
ン鋼等の低炭素鋼を粗材として、熱間鍛造により粗材を
コネクティングロッド10とピストンピン20とが分離
不可かつ一体的になった形状に形成する。ここで、低炭
素鋼を粗材として用いることで、粗材に含まれる炭素量
が少なく、鍛造及び機械加工が容易になり、型及び工作
機械の工具の寿命を伸ばすことができる。なお、第1工
程が第2の鍛造工程に相当する。
The connecting rod 10 and the piston pin 20 may be manufactured by the steps shown in FIG. That is, as a first step, a low carbon steel such as chromium steel or chromium molybdenum steel is used as a rough material, and the rough material is formed into a shape in which the connecting rod 10 and the piston pin 20 are inseparable and integrated by hot forging. I do. Here, by using low-carbon steel as a rough material, the amount of carbon contained in the rough material is small, forging and machining are facilitated, and the tool life of a mold and a machine tool can be extended. Note that the first step corresponds to a second forging step.

【0031】第2工程として、粗加工により、コネクテ
ィングロッド10及びピストンピン20を所定の寸法に
粗加工する。なお、この工程では先の一実施形態と同様
に、ピストンピン20の穴部20aを、必要に応じて、
鍛造等により加工してもよい。なお、第2工程が粗加工
工程に相当する。
In the second step, the connecting rod 10 and the piston pin 20 are roughly machined to predetermined dimensions by rough machining. In this step, similarly to the first embodiment, the hole 20a of the piston pin 20 is
You may process by forging etc. The second step corresponds to a rough processing step.

【0032】第3工程として、浸炭処理により、コネク
ティングロッド10及びピストンピン20の表面から炭
素を浸透させて、その表面層を硬化させる。なお、第3
工程が浸炭処理工程に相当する。
As a third step, carbon is infiltrated from the surfaces of the connecting rod 10 and the piston pin 20 by carburizing to harden the surface layer. The third
The process corresponds to a carburizing process.

【0033】第4工程として、コネクティングロッド1
0及びピストンピン20に対して焼入れ・焼きもどし等
の熱調質処理を施すことで、粗材の結晶粒を微細にして
材質を均質化し、延性や靭性を向上させる。なお、第4
工程が熱調質処理工程に相当する。
As a fourth step, the connecting rod 1
By subjecting the piston pin 20 and the piston pin 20 to heat conditioning such as quenching and tempering, the crystal grains of the coarse material are refined to homogenize the material, thereby improving ductility and toughness. The fourth
The process corresponds to a heat conditioning process.

【0034】第5工程として、ショットピーニングによ
り、ショットと呼ばれる金属の小粒をコネクティングロ
ッド10及びピストンピン20の表面に高速投射して、
その表面に加工硬化を生じさせると共に、表面に残留応
力圧縮を生じさせる。また、コネクティングロッド10
及びピストンピン20の表面の微細なクラックやきずを
ショット投射の衝撃によってつぶす。このため、コネク
ティングロッド10及びピストンピン20の疲労強さを
向上させることができる。なお、第5工程がショットピ
ーニング工程に相当する。
In the fifth step, small particles of a metal called a shot are projected at high speed onto the surfaces of the connecting rod 10 and the piston pin 20 by shot peening.
Work hardening occurs on the surface and residual stress compression occurs on the surface. In addition, connecting rod 10
Also, fine cracks and flaws on the surface of the piston pin 20 are crushed by the impact of shot projection. For this reason, the fatigue strength of the connecting rod 10 and the piston pin 20 can be improved. Note that the fifth step corresponds to a shot peening step.

【0035】第6工程として、仕上げ加工により、コネ
クティングロッド10及びピストンピン20を最終的な
寸法に加工する。なお、第6工程が仕上げ工程に相当す
る。ここで、図3に示したピストン裏面を冷却するオイ
ル穴18は、第2工程又は第6工程において、ドリル等
を使用して形成すればよい。
In the sixth step, the connecting rod 10 and the piston pin 20 are processed to final dimensions by finishing. Note that the sixth step corresponds to a finishing step. Here, the oil hole 18 for cooling the piston back surface shown in FIG. 3 may be formed using a drill or the like in the second step or the sixth step.

【0036】以上説明した第1工程〜第6工程によれ
ば、先の一実施形態の作用・効果に加え、ショットピー
ニングによりコネクティングロッド10表面に残留応力
圧縮が生じることで、内燃機関稼動時に発生する引張力
が低減し、コネクティングロッド10の疲労寿命をさら
に向上することができる。
According to the first to sixth steps described above, in addition to the operation and effect of the above-described embodiment, the residual stress compression occurs on the surface of the connecting rod 10 due to shot peening, which is generated during the operation of the internal combustion engine. Therefore, the fatigue life of the connecting rod 10 can be further improved.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明によれば、コネクティングロッド小端部における発生
応力が大幅に低減し、応力がコネクティングロッド材料
の疲労強度を超える危険性が劇的に小さくなり、コネク
ティングロッドの疲労寿命を長命化することができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the stress generated at the small end of the connecting rod is greatly reduced, and the danger of the stress exceeding the fatigue strength of the connecting rod material is dramatically reduced. And the fatigue life of the connecting rod can be prolonged.

【0038】請求項2記載の発明によれば、ピストン裏
面に向かって噴出された潤滑油によりピストン裏面が冷
却され、ピストン温度が低下し、熱によるピストン強度
の低下を抑制することができる。また、これと同時に、
コネクティングロッドもその内部から冷却されるため、
コネクティングロッドの熱的強度低下も抑制することが
できる。
According to the second aspect of the present invention, the back surface of the piston is cooled by the lubricating oil jetted toward the back surface of the piston, so that the temperature of the piston is reduced and the decrease in the strength of the piston due to heat can be suppressed. At the same time,
Since the connecting rod is also cooled from inside,
A reduction in the thermal strength of the connecting rod can also be suppressed.

【0039】請求項3記載の発明によれば、従来技術に
よる製造方法よりも少ない工程でコネクティングロッド
及びピストンピンを製造することができ、製造工程の簡
略化が図られ、製造コストを低減することができる。
According to the third aspect of the present invention, the connecting rod and the piston pin can be manufactured in fewer steps than the manufacturing method according to the prior art, so that the manufacturing steps can be simplified and the manufacturing cost can be reduced. Can be.

【0040】請求項4記載の発明によれば、請求項3記
載の製造方法の作用・効果に加え、第2の鍛造工程で低
炭素鋼を粗材として用いることで、鍛造及び機械加工が
容易になり、型及び工作機械の工具の寿命を伸ばすこと
ができる。また、浸炭処理工程,熱調質処理工程及びシ
ョットピーニング工程を経ることで、コネクティングロ
ッド及びピストンピンの表面強度及び耐磨耗性を向上す
ることができる。
According to the fourth aspect of the invention, in addition to the functions and effects of the manufacturing method of the third aspect, forging and machining are facilitated by using low carbon steel as a rough material in the second forging step. And the tool life of the mold and the machine tool can be extended. Further, through the carburizing process, the heat conditioning process, and the shot peening process, the surface strength and wear resistance of the connecting rod and the piston pin can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明に係るコネクティングロッド及びピス
トンピンの構造を示し、(A)は正面図、(B)は上面
FIG. 1 shows the structure of a connecting rod and a piston pin according to the present invention, wherein (A) is a front view and (B) is a top view.

【図2】 同上によるコネクティングロッド小端部にお
ける発生応力の低減効果の説明図
FIG. 2 is an explanatory view of the effect of reducing the stress generated at the small end of the connecting rod by the above.

【図3】 同上のコネクティングロッドに対してピスト
ン冷却のための機構を追加した構造図
FIG. 3 is a structural view in which a mechanism for cooling a piston is added to the connecting rod of the above.

【図4】 本発明に係るコネクティングロッド及びピス
トンピンの製造方法の一実施形態を示す工程図
FIG. 4 is a process chart showing one embodiment of a method for manufacturing a connecting rod and a piston pin according to the present invention.

【図5】 本発明に係るコネクティングロッド及びピス
トンピンの製造方法の他の実施形態を示す工程図
FIG. 5 is a process chart showing another embodiment of a method for manufacturing a connecting rod and a piston pin according to the present invention.

【図6】 従来技術によるコネクティングロッド小端部
における発生応力の説明図
FIG. 6 is an explanatory view of stress generated at a small end of a connecting rod according to a conventional technique.

【図7】 従来技術によるコネクティングロッド及びピ
ストンピンの製造工程を示し、(A)はコネクティング
ロッドの製造工程図、(B)はピストンピンの製造工程
7A and 7B show a manufacturing process of a connecting rod and a piston pin according to a conventional technique, wherein FIG. 7A is a manufacturing process diagram of a connecting rod, and FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 コネクティングロッド 12 大端部 14 小端部 18 オイル穴 20 ピストンピン DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Connecting rod 12 Large end 14 Small end 18 Oil hole 20 Piston pin

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】コネクティングロッドの小端部に、ピスト
ンピンを分離不可かつ一体的に結合したことを特徴とす
る内燃機関のコネクティングロッド及びピストンピンの
構造。
1. A structure of a connecting rod and a piston pin of an internal combustion engine, wherein a piston pin is inseparably and integrally connected to a small end of the connecting rod.
【請求項2】前記コネクティングロッドの大端部内周面
から小端部先端まで、潤滑油が流通する貫通孔を設けた
ことを特徴とする請求項1記載の内燃機関のコネクティ
ングロッド及びピストンピンの構造。
2. A connecting rod and a piston pin for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a through hole through which lubricating oil flows is provided from the inner peripheral surface of the large end to the tip of the small end of the connecting rod. Construction.
【請求項3】非調質鋼を粗材として熱間鍛造によりコネ
クティングロッド及びピストンピンを分離不可かつ一体
的に形成する第1の鍛造工程と、 該第1の鍛造工程により形成されたコネクティングロッ
ド及びピストンピンに対してショットブラストを施すシ
ョットブラスト工程と、 該ショットブラスト工程によりショットブラストが施さ
れたコネクティングロッド及びピストンピンを所定寸法
に加工する加工工程と、 を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関のコネク
ティングロッド及びピストンピンの製造方法。
3. A first forging step in which a connecting rod and a piston pin are formed inseparably and integrally by hot forging using non-heat treated steel as a rough material, and a connecting rod formed by the first forging step. And a shot blasting step of performing shot blasting on the piston pin, and a processing step of processing the connecting rod and the piston pin on which the shot blasting has been performed in the shot blasting step to predetermined dimensions. And a method of manufacturing a connecting rod and a piston pin of an internal combustion engine.
【請求項4】低炭素鋼を粗材として熱間鍛造によりコネ
クティングロッド及びピストンピンを分離不可かつ一体
的に形成する第2の鍛造工程と、 該第2の鍛造工程により形成されたコネクティングロッ
ド及びピストンピンを所定寸法に粗加工する粗加工工程
と、 該粗加工工程により加工されたコネクティングロッド及
びピストンピンに対して浸炭処理を施す浸炭処理工程
と、 該浸炭処理工程により浸炭処理が施されたコネクティン
グロッド及びピストンピンに対して熱調質処理を施す熱
調質処理工程と、 該熱調質処理工程により熱調質処理が施されたコネクテ
ィングロッド及びピストンピンに対してショットピーニ
ングを施すショットピーニング工程と、 該ショットピーニング工程によりショットピーニングが
施されたコネクティングロッド及びピストンピンを最終
的な寸法に加工する仕上げ工程と、 を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関のコネク
ティングロッド及びピストンピンの製造方法。
4. A second forging step of forming a connecting rod and a piston pin inseparably and integrally by hot forging using low carbon steel as a rough material, and a connecting rod formed by the second forging step; A roughing step of roughing the piston pin to a predetermined size, a carburizing step of carburizing the connecting rod and the piston pin processed in the roughing step, and a carburizing step of the carburizing step. A heat conditioning process for performing a heat conditioning process on the connecting rod and the piston pin; and a shot peening for performing shot peening on the connecting rod and the piston pin subjected to the thermal conditioning process in the heat conditioning process. And a connecting rod subjected to shot peening by the shot peening step. Method for producing a connecting rod and piston pin of an internal combustion engine, characterized in that it is configured to include a finishing step of processing the de-and piston pin to final dimensions, the.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017509823A (en) * 2014-03-06 2017-04-06 アカーテース パワー,インク. Piston cooling configuration using lubricating oil from bearing oil reservoir in opposed piston engine
JP2021161975A (en) * 2020-04-01 2021-10-11 日産自動車株式会社 Link member of internal combustion engine and manufacturing method thereof

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