專利名稱：用于內(nèi)燃機的連桿組件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明整體涉及連桿組件，更具體地涉及內(nèi)燃機的連桿組件以及制造該連桿組件的方法。
背景技術(shù)：
除了其它基本部件以外，相關(guān)技術(shù)中公知的內(nèi)燃機通常包括發(fā)動機體，其具有一個或多個氣缸；氣缸蓋，其與發(fā)動機體相連；活塞，其被支撐為在各氣缸中往復(fù)運動；以及連桿組件，其將活塞的運動傳遞到曲軸?；钊ǔ０?，該孔與連桿組件一端的類似銷孔對應(yīng)。將銷穿過對應(yīng)孔以將活塞連接到連桿組件上。連桿組件的具有銷孔的一端通常稱為“小端”。連桿組件的另一端在特定的位置緊固在曲軸上。連桿組件的這一端通常稱為“曲軸端”或“大端”。
燃料通常在氣缸內(nèi)燃燒以使活塞往復(fù)運動?；钊?qū)動連桿組件，連桿組件驅(qū)動曲軸，使曲軸在發(fā)動機體內(nèi)旋轉(zhuǎn)。具體地說，當燃料在氣缸內(nèi)燃燒時，燃燒壓力驅(qū)動活塞以基本上直線的方式向下運動，活塞轉(zhuǎn)而驅(qū)動連桿組件以基本上直線但是稍微旋轉(zhuǎn)的方式運動。另一方面，連桿組件的大端連接在曲軸上，這驅(qū)動連桿組件的大端以基本上旋轉(zhuǎn)的方式運動。
由于連桿組件將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動，因此連桿組件在大端樞轉(zhuǎn)點和小端樞轉(zhuǎn)點處都出現(xiàn)較高的應(yīng)力。在小端，樞轉(zhuǎn)點的下表面必須承受高負荷，該高負荷因為從活塞銷向下經(jīng)過連桿傳遞燃燒壓力而產(chǎn)生。小端處連桿的上表面必須承受低得多的負荷，該負荷因為排氣沖程中往復(fù)運動質(zhì)量體的慣性力而產(chǎn)生。
為了優(yōu)化該位置的效率，連桿組件的小端可制造成使小端的上部區(qū)域相對于小端的其余部分具有縮小的寬度。一種具有縮小寬度的小端的連桿組件通常稱為“階梯形”連桿組件。具體地說，連桿組件的寬度縮小的小端允許在活塞中有更寬的支承區(qū)域，并且增大了總體負荷傳送能力，同時使活塞和連桿組件的總重最小化。
連桿組件還可以在小端的銷孔內(nèi)使用襯套，以提高承載能力和抗咬死能力。在此位置的襯套通常用與連桿組件的材料不同的材料構(gòu)成，以減少摩擦并提供沿著樞轉(zhuǎn)點的平滑角運動，從而減少可能導(dǎo)致發(fā)動機損壞的刮擦。因此，常常希望在連桿組件的小端使用襯套。
但是，在小端的上部區(qū)域相對于小端的其余部分具有縮小寬度的情況下，在連桿組件的小端處安裝襯套的過程中，會產(chǎn)生力矩。具體地說，在安裝過程中，階梯形小端的銷孔周圍的非平面區(qū)域?qū)е乱r套以如下方式偏移，即襯套不再與銷孔平行。這會導(dǎo)致襯套與銷孔之間不對準或者襯套變形，從而在襯套與銷孔之間產(chǎn)生不規(guī)則的接觸，這種不對準會導(dǎo)致襯套永久失效。另外，這種不對準可以轉(zhuǎn)化為與活塞銷接觸的襯套表面變得不規(guī)則，這可能增加刮擦并且導(dǎo)致發(fā)動機損壞。
在加工連桿組件的小端的銷孔內(nèi)與活塞銷接觸的表面時也會產(chǎn)生力矩。在連桿組件具有階梯形小端的情況下尤其如此，不管是否在銷孔內(nèi)部使用了襯套。具體地說，階梯形小端的銷孔周圍的非平面區(qū)域可能使機械加工工具在切削以及形成接觸面時偏移。這種偏移具有產(chǎn)生凹形下表面的趨勢，這使得該樞轉(zhuǎn)點處的最佳效率降低。產(chǎn)生這種非均勻接觸面可能導(dǎo)致接觸面與活塞銷之間的樞轉(zhuǎn)點永久失效，這可能導(dǎo)致發(fā)動機損壞。
與在連桿組件的階梯形小端的銷孔內(nèi)安裝襯套相關(guān)的力矩，以及與機械加工銷孔內(nèi)的接觸面相關(guān)的力矩會導(dǎo)致不規(guī)則性，這種不規(guī)則性對于連桿組件的制造效率和成本效益是不利的。特別是，這種不規(guī)則性在制造過程中增加了額外的步驟，即檢查連桿組件并且在需要的時候校正不規(guī)則性，這增加了與額外的勞動力、額外的機械加工以及無用的制造相關(guān)的成本。此外，這種不規(guī)則性可能導(dǎo)致超出公差狀況，從而使得整個連桿組件不可用。
因此，總之，在現(xiàn)有技術(shù)中始終需要改進制造連桿組件的方法。具體地，始終存在這樣的需要，即在保持具有階梯形小端的連桿組件的優(yōu)點的同時，使制造過程流水線化。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中始終需要一種制造具有階梯形小端的連桿組件的方法，該方法比以前的制造方法成本更低且費時更少，同時仍然保持可靠性。此外，現(xiàn)有技術(shù)中還需要提供一種制造連桿組件的方法，該方法基本上消除當襯套安裝在連桿組件的階梯形小端的銷孔內(nèi)時產(chǎn)生的力矩。另外，現(xiàn)有技術(shù)中還需要一種制造連桿組件的方法，該方法基本上消除當在連桿組件的階梯形小端中加工接觸面時產(chǎn)生的力矩。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了在用于內(nèi)燃機的連桿組件以及連桿組件的制造方法的相關(guān)技術(shù)中的缺陷，其中所述連桿組件包括階梯形小端。為此，本發(fā)明的方法包括形成連桿的具有頂端的小端，形成穿過所述連桿的小端延伸的銷孔。在形成所述連桿的小端之后，在所述連桿的小端的相對側(cè)上形成一對通道，其中各通道的軸線與所述銷孔的軸線基本上垂直。接著將襯套安裝在所述小端的銷孔中。在將所述襯套安裝在所述銷孔中之后，對所述連桿進行機械加工以減小各通道與頂端之間的小端的寬度，以提供具有階梯形構(gòu)造的小端。
根據(jù)本發(fā)明的制造連桿組件的另一方法包括形成連桿組件的具有頂端的小端，形成穿過所述連桿組件的小端延伸的銷孔。在形成所述連桿組件的小端之后，在所述連桿組件的小端的相對側(cè)上形成一對通道，其中各通道的軸線與所述銷孔的軸線基本上垂直。隨后在所述小端的銷孔內(nèi)形成與活塞銷操作接合的接觸面。在形成接觸面后，對所述連桿組件進行機械加工以減小每個所述通道與頂端之間的所述小端的寬度，以提供具有階梯形構(gòu)造的小端。
因此，本發(fā)明的一個優(yōu)點在于，本發(fā)明基本上消除了在將襯套安裝于連桿組件的階梯形小端的銷孔中時產(chǎn)生的力矩，從而降低了襯套變形以及在襯套與連桿組件的銷孔之間以及襯套與活塞銷之間產(chǎn)生不規(guī)則的接觸區(qū)域的可能性。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點在于，本發(fā)明減小了在形成連桿組件的階梯形小端的用于接納活塞銷的銷孔中的接觸面時產(chǎn)生的力矩，從而降低了接觸面的端部變形以及接觸面與活塞銷之間產(chǎn)生不規(guī)則的樞轉(zhuǎn)點的可能性。
本發(fā)明的又一個優(yōu)點在于，本發(fā)明通過如下方式使連桿組件的制造過程流水線化，即減少對于襯套安裝過程中產(chǎn)生的力矩所導(dǎo)致的不規(guī)則性進行檢查和校正的需要。
本發(fā)明的再一個優(yōu)點在于，本發(fā)明通過如下方式使連桿組件的制造過程流水線化，即減少對于機械加工過程中產(chǎn)生的力矩所導(dǎo)致的不規(guī)則性進行檢查和校正的需要，該機械加工用于形成小端內(nèi)部與活塞銷接合的接觸面。
在結(jié)合附圖閱讀下面的詳細說明之后，將可以容易地認識到并更好地理解本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點。


圖1是包括依照本發(fā)明的方法制造的連桿組件的內(nèi)燃機的橫截面圖。
圖2是依照本發(fā)明的方法制造并顯示為固定在活塞上的連桿組件的放大橫截面圖。
圖3A是在安裝襯套以及最終機械加工之前根據(jù)本發(fā)明的連桿組件的小端的局部橫截面分解視圖，其中，該小端具有形成的通道，以虛線示出最終機械加工線。
圖3B是已經(jīng)安裝了襯套之后并且在最終機械加工之前根據(jù)本發(fā)明的連桿組件的小端的局部橫截面圖，其中以虛線示出最終機械加工線。
圖4是依照本發(fā)明的方法制造的連桿組件的小端的局部橫截面圖，示出用于形成小端中的與活塞銷接合的接觸面的加工工具。
圖5A是依照本發(fā)明的方法制造的連桿組件的小端的局部橫截面圖。
圖5B是依照本發(fā)明的方法制造的連桿組件的小端的局部透視圖。
圖6是依照本發(fā)明的方法制造的另一種連桿組件的小端的局部橫截面圖。
具體實施例方式
在全部附圖中，依照本發(fā)明的方法制造的連桿組件總體上由附圖標記10表示，其中相同的附圖標記用于表示相同的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，本發(fā)明特別適用于內(nèi)燃機，內(nèi)燃機總體上由附圖標記12表示。在該情況下，本發(fā)明的連桿組件10與具有雙頂置凸輪布置的內(nèi)燃機12的單個氣缸14相關(guān)聯(lián)地示出。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認識到，內(nèi)燃機12只是可以應(yīng)用本發(fā)明的多種發(fā)動機中的一種。作為示例，可以利用本發(fā)明制造在兩沖程或四沖程內(nèi)燃機中使用的連桿組件。氣缸可以以直列、V型或水平對置方式或者以本領(lǐng)域眾所周知的其它方式布置。本發(fā)明還可以用于具有單頂置或雙頂置或下置凸輪的化油器式或燃料噴射式內(nèi)燃機。
繼續(xù)參考圖1，內(nèi)燃機12包括發(fā)動機體16，其具有一個或多個氣缸14；以及氣缸蓋，其總體上由附圖標記18表示并且與發(fā)動機體16相連。搖臂罩20以本領(lǐng)域公知的方式與氣缸蓋18相連。活塞被支撐為在氣缸14中往復(fù)運動，并且總體上由附圖標記22表示。連桿組件10通過活塞銷24固定在活塞22上，這一點在下面將更詳細地說明。曲軸26與連桿組件10相連，油盤28與發(fā)動機體16相連。進氣閥30和排氣閥32各自具有閥桿34和閥彈簧36，其被支撐在氣缸蓋18中并且經(jīng)由凸輪38打開和關(guān)閉，以提供氣缸14與進氣閥30以及排氣閥32之間的流體連通。內(nèi)燃機12還包括火花塞40，該火花塞用于點燃氣缸壁44限定的燃燒室42內(nèi)部以及活塞22上方的燃料。作為選擇或者另外地，內(nèi)燃機12可以包括燃料噴射器(未示出)，該燃料噴射器作為將霧化燃料引入燃燒室42的裝置。因此，本發(fā)明可以與火花點火式或壓縮點火式(柴油)內(nèi)燃機關(guān)聯(lián)地使用。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認識到，內(nèi)燃機12還包括多個其它的常規(guī)部件，這些部件在本領(lǐng)域中眾所周知，因此在本文中不再進行詳細描述。
燃料通常在氣缸14的燃燒室42內(nèi)燃燒以使活塞22往復(fù)運動?；钊?2驅(qū)動連桿組件10，連桿組件驅(qū)動曲軸26，使曲軸在發(fā)動機體16內(nèi)旋轉(zhuǎn)。具體地說，氣缸14內(nèi)的燃燒壓力驅(qū)動活塞22以基本上直線但是稍微旋轉(zhuǎn)的方式向下運動。另一方面，曲軸26的運動驅(qū)動連桿組件10以基本上旋轉(zhuǎn)的方式運動。
如圖2所示，活塞22包括本體46，該本體具有形成于本體46的最上部邊緣處的頂部48以及從頂部48懸垂的裙部50。活塞環(huán)槽52在頂部48與裙部50之間圍繞本體46的外周延伸?；钊h(huán)槽52適于保持活塞環(huán)(未示出，但是在本領(lǐng)域眾所周知)。本體46還包括形成于其中的孔54。如圖所示，孔54具有基本上圓形的邊界。但是，該技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員會認識到，孔54可具有多種形狀。例如，孔54可具有大致橢圓形的邊界?？?4適合接收活塞銷24。該技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員會認識到，活塞可具有多種不同的形狀、尺寸和其它結(jié)構(gòu)特征。例如，活塞22可在頂部48上包括任何數(shù)量的活塞環(huán)槽52、或者凸出部分和/或凹陷部分，以促進燃燒過程并提高燃燒過程產(chǎn)生的動力或效率。另外，活塞22可包括在活塞裙部50上形成的凹陷或凹槽或者施加在活塞裙部50上的涂層。此外，活塞22可包括精制的孔或帶倒角的孔?？?4可包括用于接收孔54和活塞銷24之間的潤滑劑的側(cè)面槽口(未示出)?；钊N24通常為圓柱形，并包括基本上恒定不變的直徑。大多數(shù)應(yīng)用都采用這種形狀作為標準。但是，該技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員會認識到，活塞銷24可具有其直徑比端部的直徑小的中心區(qū)域。相應(yīng)地，連桿組件10可適應(yīng)任何一種活塞銷24。
如上所述，連桿組件10適于將活塞22與曲軸26互連，以便將活塞22的往復(fù)運動轉(zhuǎn)化為曲軸26的旋轉(zhuǎn)運動。為此，連桿組件10包括小端，其經(jīng)由活塞銷24固定于活塞22上并且總體上由附圖標記56表示；以及大端或曲軸端58，其通過螺栓60操作固定于曲軸26上。小端56包括頂端62以及從中穿過延伸并且總體上由附圖標記64表示的銷孔。
參考圖3A和圖3B，根據(jù)本發(fā)明的方法制造的連桿組件10包括一對通道，該對通道形成于小端56的相對側(cè)70、72上并且總體上由附圖標記66和68表示。通道66和68所在的側(cè)70、72是銷孔64延伸穿過的側(cè)，從而使得各通道66、68的軸線基本上彼此平行并且與銷孔64的軸線垂直。各通道66、68包括一對位于銷孔64的相對側(cè)上的脊部74、76，78、80。各通道66、68的脊部74、76和78、80為共面的，以減小或消除在將襯套(后面將更詳細地描述)安裝在銷孔64中時可能產(chǎn)生的力矩，從而減小襯套與銷孔64之間的不對準以及襯套的變形。另外，脊部74、76，78、80減小或消除在通過機械加工或其它方式形成小端56內(nèi)的接觸面時可能產(chǎn)生的力矩(后面將更詳細地描述)。
連桿組件10還可以包括總體上由附圖標記82表示的襯套。襯套82包括預(yù)定的外徑，以方便將襯套82安裝在銷孔64內(nèi)的固定位置中，后面將更詳細地描述這一點。如圖3B所示，襯套82可以包括分別與相對的通道66、68的輪廓基本上相對應(yīng)的預(yù)定輪廓84、86。另一方面，如圖3A所示，也可以使用沒有預(yù)定輪廓的襯套82。
參考圖3至圖5B，襯套82還包括接觸面88，該接觸面設(shè)置為與活塞銷24旋轉(zhuǎn)接觸，從而將連桿組件10與活塞22互連。接觸面88限定樞軸線，在連桿組件10和活塞22在氣缸14內(nèi)運動的過程中，活塞銷24可以圍繞該樞軸線旋轉(zhuǎn)。為了達到抵消高負荷、提高負荷傳送能力和抵抗咬死的預(yù)期目的，襯套82可以由與連桿組件10的材料不一樣的材料構(gòu)成，以便減小摩擦和刮擦，否則，在活塞銷24與銷孔64之間可能會產(chǎn)生這種摩擦和刮擦。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認識到，也可以使用由聚合物構(gòu)成的襯套82，以達到相似的目的，其中聚合物材料適合用于內(nèi)燃機12中。此外，襯套82可以由卷筒材料或扁平坯材料構(gòu)成，并隨后進行加工以提供與銷孔64的內(nèi)周相對應(yīng)的基本圓柱形的形狀。
在圖2-5B所示的實施例中，連桿組件10包括襯套82。但是，也存在希望使用不帶襯套82的連桿組件的情況。相應(yīng)地，在圖6中整體上用110表示根據(jù)本發(fā)明的方法制造的另一種連桿組件，其中用比圖2-5B所示的本發(fā)明實施例增加100的類似附圖標記表示類似的結(jié)構(gòu)。連桿組件110與圖2-5中所示的連桿組件10類似，因此，除了在下面特別提到以外，將不再重復(fù)描述所示的結(jié)構(gòu)。
參考圖6，連桿組件110具有小端156，小端156具有頂端162和從中穿過延伸的銷孔164。在該實施例中，銷孔164的內(nèi)周基本上為圓柱形。但是，該技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員將會認識到，銷孔164的內(nèi)周還可以具有多種其它形狀。例如，銷孔164的內(nèi)周可基本上為橢圓形或包括錐形輪廓以容納特定形式的活塞銷24。銷孔164還包括與活塞銷24操作接合的接觸面190，從而將連桿組件110與活塞22互連。接觸面190提供連桿組件110和活塞銷24之間的樞轉(zhuǎn)面，以在發(fā)動機12運轉(zhuǎn)過程中，有助于活塞銷24在氣缸14內(nèi)進行平滑的直線和旋轉(zhuǎn)運動。
參考圖3A至圖5B，制造本發(fā)明的連桿組件10的方法包括形成具有頂端62的小端56。可以通過本領(lǐng)域公知的任何合適的工序形成小端56。作為示例，可以通過鍛造、鑄造或粉末冶金等方法形成小端56。另外，在小端56內(nèi)形成銷孔64。可以通過在鍛造、鑄造或粉末冶金等初始步驟中預(yù)形成銷孔64，然后進行精加工，而使銷孔64形成于小端56中。
如果使用鍛造方法，那么形成小端56的步驟包括將金屬坯加熱到可以將金屬擠壓、沖壓或錘擊成預(yù)定形狀的溫度。然后將金屬坯放入具有預(yù)定形狀的模腔中，接著鍛造成與模腔的預(yù)定形狀對應(yīng)的形狀。如果使用鑄造方法，那么形成小端56的步驟包括將熔融金屬倒入具有預(yù)定形狀的模腔中，然后使熔融金屬冷卻以順應(yīng)模腔的預(yù)定形狀。如果使用粉末冶金方法，那么形成小端56的步驟包括壓縮模腔內(nèi)的金屬粉末以形成預(yù)定形狀，燒結(jié)壓縮的粉末使其粘結(jié)并順應(yīng)模腔的預(yù)定形狀。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認識到，還可以采用金屬坯加工連桿組件10。
形成小端56之后，本發(fā)明的方法包括在小端56的相對側(cè)70、72上鍛造一對通道66、68，使得各通道66、68的軸線與銷孔64的軸線垂直。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認識到，如果使用鍛造方法形成小端56，那么可以在鍛造小端56的同時鍛造通道66、68。此外，如果使用鑄造或粉末冶金方法形成小端，那么通道66、68可以在任一工序中形成。
然后，將襯套82安裝在小端56的銷孔64中。將襯套82靠近銷孔64，使得銷孔64的軸線和襯套82的軸線基本上對準。具體地說，將襯套82鄰近通道66或68的脊部74、76或78、80設(shè)置，并且插入銷孔64中，直到襯套82在銷孔64中位于中心為止。將襯套82機械地壓入銷孔64中，以提供襯套82與銷孔64之間的干涉配合，從而將襯套82保持在相對于銷孔64固定的位置中。為了提供襯套82與銷孔64之間的干涉配合，襯套82的外徑可以相對于銷孔64的內(nèi)徑在數(shù)微米的范圍內(nèi)變化。然而，直徑上的差異不能大到影響內(nèi)燃機12運轉(zhuǎn)過程中所需的襯套82相對于銷孔64的固定位置。
還可以通過在襯套82與小端56之間產(chǎn)生溫差來將襯套82安裝在銷孔64中。因此，加熱小端56以使銷孔64熱膨脹，或者冷卻襯套82以使其熱收縮，或者兩種方法都采用，這將實現(xiàn)期望的溫差并且有助于安裝過程。具體地說，在實施溫差后，襯套82的外徑將減小，銷孔64的內(nèi)徑將增大，從而使襯套82能夠插入銷孔64中。在實現(xiàn)兩個部件之間的溫度平衡之后，襯套82固定在銷孔64中。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認識到，上面提到的將襯套82安裝在銷孔64中的方法是示例性的，將襯套82安裝在銷孔64中的步驟可以通過多種不同的方法完成。
在將襯套82安裝在銷孔64中之后，在小端56中形成接觸面88。參考圖4至圖5B，總體上由附圖標記200表示的加工工具與襯套82的內(nèi)周接合，以形成在內(nèi)燃機12運轉(zhuǎn)過程中便于活塞銷24進行平滑旋轉(zhuǎn)運動的接觸面88。如圖4所示，加工工具200包括被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的軸202以及切削刀頭204。切削刀頭204包括多個墊塊206，在銷孔64內(nèi)進行旋轉(zhuǎn)運動的過程中，這些墊塊支撐切削刀頭204。切削刀頭204還包括形成接觸面88的多個切削面208。由于存在通道66、68以及從通道形成的脊部74、76和78、80，加工工具200將接觸面88精加工為具有適合于具體應(yīng)用場合的內(nèi)徑，而不產(chǎn)生與精加工小端的接觸面相關(guān)聯(lián)的力矩，其中所述小端具有相對于該小端的其余部分寬度縮小的上部區(qū)域。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認識到，接觸面88可以采用任何合適的加工工具形成，諸如CNC機床或適合于形成連桿組件10的小端56內(nèi)的接觸面88的其它類型的切削工具。
隨后，對連桿組件10的小端56進行機械加工以減小每個通道66、68與頂端62之間的寬度，從而提供階梯形構(gòu)造。具體地，對小端56進行機械加工以去除分別位于每個通道66、68的脊部76、80和頂端62之間的預(yù)定部分，因此，該機械加工步驟基本上去除脊部74、78。無論襯套82是傳統(tǒng)形狀的襯套，或者如上參考圖3A和3B所述，包括與通道66、68的輪廓對應(yīng)的預(yù)定輪廓84、86，在機械加工小端56以提供階梯形構(gòu)造的過程中，都去除預(yù)定量的襯套82。
參考圖6中所示的連桿組件110，制造連桿組件110的方法與制造圖2-5B中所示的連桿組件10的方法類似，因此，除了下面特別提及以外，不再重復(fù)描述制造連桿組件110的方法。
圖6所示實施例表示的制造方法包括下述步驟形成連桿組件110的具有頂端162的小端156；形成穿過小端156延伸的銷孔164?？赏ㄟ^該技術(shù)領(lǐng)域已知的任何適合的工序形成小端156，例如上面參考圖3A-5B所述的鍛造、鑄造或粉末冶金，這些方法通過引用結(jié)合在這里。形成于小端156的銷孔164也可在鍛造、鑄造或粉末冶金的初始步驟中形成，或者也可隨后進行機械加工以形成在小端156中。形成小端156后，該方法包括在小端156的相對側(cè)170、172上形成一對通道166、168，使得每個通道166、168的軸線與銷孔164的軸線垂直，如上參考圖3A-5B所述，這些方法通過引用結(jié)合在這里。
然后，按照與參考圖4-5B所述基本相同的方法，利用加工工具200在小端156的銷孔164內(nèi)形成接觸面190。在一個實施例中，加工工具200可包括被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的軸202，軸202具有多個切削面208，這些切削面與銷孔164的內(nèi)周接合以在其中形成接觸面190。具體地，由于存在通道166、168和由這些通道形成的脊部174、176和178、180，加工工具200將接觸面190精加工到適于具體應(yīng)用的內(nèi)徑，而不會產(chǎn)生與精加工小端的接觸面相關(guān)的力矩，其中所述小端上部區(qū)域的寬度比該小端其余部分的寬度小。
隨后，對連桿組件110的小端156進行機械加工以減少每個通道166、168和頂端162之間的寬度，從而提供階梯形構(gòu)造。具體地，如上參考圖4-5B所述，對小端156進行機械加工以去除分別位于每個通道166、168的脊部176、180和頂端162之間的預(yù)定部分。
連桿組件10、110的小端56、156的階梯形構(gòu)造提高了整體的承載能力，同時使活塞和連桿組件的總重最小。如果沒有這些特性，則活塞22和連桿組件10、110可能會刮擦并最終失效。類似地，提高小端56、156的銷孔64、164內(nèi)的承載能力和抗咬死性，以保持連桿組件10、110，活塞22和活塞銷24之間的樞轉(zhuǎn)點，也是重要的。
相應(yīng)地，本發(fā)明的方法克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，并改善了襯套82在具有階梯形小端56的連桿組件10的銷孔64內(nèi)的安裝，從而延長了內(nèi)燃機12的相關(guān)部件的壽命，而不會出現(xiàn)導(dǎo)致“超出公差”狀況的磨損。此外，分別位于小端56的相對側(cè)70、72上的一對通道66、68提供與銷孔64相鄰的共面區(qū)域，該共面區(qū)域用于減小在將襯套82安裝于銷孔64中時產(chǎn)生的力矩，從而降低了襯套82變形以及在襯套82與連桿組件的銷孔64之間產(chǎn)生不規(guī)則的接觸區(qū)域88的可能性。
另外，分別位于相對側(cè)70、72和170、172上的一對通道66、68和166、168提供與銷孔64、164相鄰的共面區(qū)域，該共面區(qū)域減少了在連桿組件10、110和階梯形小端56、156內(nèi)形成用于接收活塞銷24的接觸面88、190時產(chǎn)生的力矩，從而減小了接觸面88、190的端部變形以及在接觸面88、190和活塞銷24內(nèi)產(chǎn)生不規(guī)則樞轉(zhuǎn)點的可能性。此外，通過減少對在小端64、164中形成接觸面88、190時產(chǎn)生的力矩所導(dǎo)致的不規(guī)則性進行檢查和修正的需要，本發(fā)明的方法使連桿組件10、110的制造流水線化。另外，本發(fā)明減少了對在安裝襯套82的過程中產(chǎn)生的力矩所導(dǎo)致的不規(guī)則性進行檢查和修正的需要，進一步使連桿組件10、110的制造流水線化。
上面已經(jīng)示例性地描述了本發(fā)明。可以理解，所使用的術(shù)語是描述性的，而非限制性的。根據(jù)上面的教導(dǎo)可以對本發(fā)明進行各種修改和變動。因此，在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，可以采用與具體描述不同的方式實施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種制造用于內(nèi)燃機的連桿組件的方法，包括如下步驟形成連桿組件的具有頂端的小端，形成穿過所述連桿組件的所述小端延伸的銷孔，并在所述連桿組件的所述小端的相對側(cè)上形成一對通道，其中，每個所述通道的軸線與所述銷孔的軸線基本上垂直；將襯套安裝在所述小端的銷孔內(nèi)；對所述連桿組件進行機械加工以減小每個所述通道與頂端之間的所述小端的寬度，以提供具有階梯形構(gòu)造的小端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其中，所述安裝襯套的步驟還包括下述步驟中的一個或多個加熱所述連桿組件的小端，以使所述銷孔熱膨脹到比所述襯套的預(yù)定外徑大的預(yù)定外徑；冷卻所述襯套，以使所述襯套收縮到比所述小端的銷孔的預(yù)定直徑小的預(yù)定直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的方法，其中，所述安裝襯套的步驟還包括下述步驟將襯套置于小端的銷孔附近，使得銷孔的軸線與襯套的軸線基本對準；將襯套插入小端的銷孔內(nèi)，直到襯套在小端的銷孔內(nèi)基本位于中心為止；在連桿組件和襯套之間實現(xiàn)溫度平衡，以將襯套固定在連桿組件的小端的銷孔內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其中，所述安裝襯套的步驟還包括如下步驟將襯套置于小端的銷孔附近，使得銷孔的軸線與襯套的軸線基本上對準；將襯套插入小端的銷孔內(nèi)，直到襯套在小端的銷孔內(nèi)基本位于中心為止。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其中，所述將襯套安裝到銷孔內(nèi)的步驟還包括在進行機械加工之前，形成沿相對側(cè)具有預(yù)定輪廓的襯套，所述預(yù)定輪廓與位于連桿組件的小端的相對側(cè)上的通道對應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其中，所述方法還包括下述步驟在對連桿組件進行機械加工以減少每個通道和頂端之間的小端的寬度，從而提供具有階梯形構(gòu)造的小端的步驟之前，在連桿組件的小端內(nèi)形成接觸面，該接觸面與活塞銷操作接合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6中所述的方法，其中，形成接觸面的步驟還包括對襯套的內(nèi)周進行機械加工，以提供適合與活塞銷操作接合的接觸面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其中，對連桿組件進行機械加工的步驟還包括下述步驟在小端的銷孔和頂端之間去除連桿組件的預(yù)定量的材料，以提供沿著連桿組件的小端的階梯形構(gòu)造。
9.根據(jù)權(quán)利要求8中所述的方法，還包括下述步驟去除襯套預(yù)定量的材料，以使其與機械加工之后的小端的階梯形構(gòu)造相對應(yīng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其中，形成連桿組件的小端的步驟包括將金屬坯放置在具有預(yù)定形狀的模腔內(nèi)；擠壓所述模腔內(nèi)的金屬坯以使其順應(yīng)所述模腔的預(yù)定形狀，從而使得所述金屬坯鍛造成為連桿組件；以及從所述模腔中取出鍛造而成的連桿組件。
11.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其中，形成連桿組件的小端的步驟包括將熔融金屬置于具有預(yù)定形狀的模腔中；使所述模腔內(nèi)的熔融金屬冷卻以順應(yīng)所述模腔的預(yù)定形狀，從而使得所述熔融金屬鑄造成為具有小端的連桿組件；以及從所述模腔中取出所述連桿組件。
12.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其中，形成連桿組件的小端的步驟包括壓縮限定預(yù)定形狀的模腔內(nèi)的金屬粉末；燒結(jié)壓縮的粉末以使其粘結(jié)并順應(yīng)所述模腔的預(yù)定形狀，從而使得所述金屬粉末成形為連桿組件；以及從所述模腔中取出所述連桿組件。
13.一種制造用于內(nèi)燃機的連桿組件的方法，包括如下步驟形成連桿組件的具有頂端的小端，形成穿過所述連桿組件的所述小端延伸的銷孔，并在所述連桿組件的所述小端的相對側(cè)上形成一對通道，其中，每個所述通道的軸線與所述銷孔的軸線基本上垂直；在所述小端的銷孔內(nèi)形成接觸面，該接觸面與活塞銷操作接合；對所述連桿組件進行機械加工以減小每個所述通道與頂端之間的所述小端的寬度，以提供具有階梯形構(gòu)造的小端。
14.根據(jù)權(quán)利要求13中所述的方法，其中，所述在小端的銷孔內(nèi)形成接觸面的步驟包括對連桿組件的小端的銷孔的內(nèi)周進行機械加工，以提供與活塞銷操作接合的接觸面。
15.根據(jù)權(quán)利要求13中所述的方法，其中，所述對連桿組件進行機械加工的步驟還包括在小端的銷孔和頂端之間去除連桿組件的預(yù)定量材料，以提供沿著連桿組件的小端的階梯形構(gòu)造。
16.根據(jù)權(quán)利要求15中所述的方法，其中，所述方法還包括如下步驟去除預(yù)定量的襯套，以使其與被機械加工的小端的階梯形構(gòu)造對應(yīng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求13中所述的方法，其中，所述形成連桿組件的小端的步驟還包括將金屬坯放置在具有預(yù)定形狀的模腔內(nèi)；擠壓所述模腔內(nèi)的金屬坯以使其順應(yīng)所述模腔的預(yù)定形狀，從而使得所述金屬坯鍛造成為連桿組件；以及從所述模腔中取出鍛造而成的連桿組件。
18.根據(jù)權(quán)利要求13中所述的方法，其中，形成連桿組件的小端的步驟包括將熔融金屬置于具有預(yù)定形狀的模腔中；使所述模腔內(nèi)的熔融金屬冷卻以順應(yīng)所述模腔的預(yù)定形狀，從而使得所述熔融金屬鑄造成為具有小端的連桿組件；以及從所述模腔中取出所述連桿組件。
19.根據(jù)權(quán)利要求13中所述的方法，其中，形成連桿組件的小端的步驟包括壓縮限定預(yù)定形狀的模腔內(nèi)的金屬粉末；燒結(jié)壓縮的粉末以使其粘結(jié)并順應(yīng)所述模腔的預(yù)定形狀，從而使得所述金屬粉末成形為連桿組件；以及從所述模腔中取出所述連桿組件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造具有階梯形小端的連桿組件的方法。該方法包括形成連桿組件的具有頂端的小端(56)；形成穿過小端(56)延伸的銷孔(64)。在小端(56)的相對側(cè)上形成與銷孔(64)垂直的一對通道(66，68)，隨后將襯套(82)安裝到銷孔(64)內(nèi)。如果連桿組件不包括襯套，則本發(fā)明的方法包括形成具有銷孔的小端；在小端的相對側(cè)上形成一對通道。然后，在銷孔內(nèi)形成與活塞銷接合的接觸面，隨后對小端進行機械加工以提供階梯形構(gòu)造。然后，對連桿組件進行機械加工以減小頂端的寬度，以便提供階梯形構(gòu)造。
文檔編號F16C9/04GK101084088SQ200580039139
公開日2007年12月5日 申請日期2005年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月16日
發(fā)明者艾倫·斯蒂芬·麥克伊萬 申請人:馬勒技術(shù)公司, 馬勒國際公司