專利名稱：內(nèi)燃機的連桿及制造連桿的方法
內(nèi)燃機的連桿及制造連桿的方法技術(shù)領(lǐng)域[OOOl]本發(fā)明涉及應(yīng)用于諸如汽車發(fā)動機的內(nèi)燃機中的連桿，更特別地，涉及由不同種材料復(fù)合而形成的連桿，以及制造所述連桿的方法。
背景技術(shù)：
如日本專利申請第 JP-A-2000-179535 號和第 JP-A-2001-18056號所公開的，在諸如汽車發(fā)動機的內(nèi)燃機中，活塞和 曲軸通過連桿相互連接，并且在燃燒沖程中空氣燃料混合物的爆炸力 經(jīng)由活塞和連桿傳送到曲軸。
如圖9所示，上述連桿通常包括在活塞側(cè)的小端b，在曲軸 側(cè)的大端c,以及連接在小端b和大端c之間的柱部d。此外，在小端 b上形成活塞銷孔bl，連接活塞e (由圖9中的虛線表示)的活塞銷插 入該孔。在大端c上形成曲軸軸岸義孔cl,曲軸的曲柄銷fM立于該孔中。 大端c具有包括大端主體c2和蓋c3的兩部分結(jié)構(gòu)。半拱形軸承金屬件 g安裝到每個大端主體c2和蓋c3的內(nèi)表面上。此外，當曲柄銷f位于 在大端主體c2和蓋c3之間形成的曲軸軸承孔cl內(nèi)時，兩個構(gòu)件(大 端主體c2和蓋c3)通過蓋螺栓h相互緊固。對于制造所述連桿CR的方法來說，通常是通過鍛造鋼鐵來 整體形成小端b、柱部d和大端c。形成連桿CR的材料的實例包括鎳 鉻合金鋼、4各鉬合金鋼和鈦合金。
由于連桿CR是傳送上述空氣燃料混合物的爆炸力的構(gòu)件， 需要確保連桿CR具有足夠的剛性和強度。此外，由于它是高速移動的 構(gòu)件(在小端b側(cè)在氣缸內(nèi)往復(fù)運動，并且在大端c側(cè)環(huán)繞曲軸旋轉(zhuǎn))， 連桿CR應(yīng)該輕質(zhì)。
作為考慮到上述問題制造的連桿的 一 個實例，第 JP-A-63-199916號日本專利申請描述了 一種結(jié)構(gòu)，其中柱部、小端和 大端作為單獨部件預(yù)先分別通過高強度和高剛性材料(燒結(jié)鋼)和輕質(zhì)合金(淬火鋁合金)形成，構(gòu)成柱部的構(gòu)件(柱構(gòu)件)、構(gòu)成小端的 構(gòu)件(小端構(gòu)件)和構(gòu)成大端的構(gòu)件(大端構(gòu)件)機械地連接形成一件和大端構(gòu)件的材料塑性變形，從而與柱構(gòu)件接合并形成一體，以及 利用殘余應(yīng)力緊密配合。
然而，在上述第JP-A-63-199916號日本專利申請說明的連桿 中，柱構(gòu)件、小端構(gòu)件和大端構(gòu)件簡單地機械連接在一起，因此很可 能在各個構(gòu)件的連接部出現(xiàn)應(yīng)力集中。特別地，與通常機械部件不同， 連桿用于非常大的負荷(空氣燃料混合物的爆炸力)間歇地作用于連 桿的運行環(huán)境下，因此，連桿必須設(shè)計成能夠承受具有非常大波動的 所述反復(fù)應(yīng)力。因此，需要能夠使應(yīng)力分散的設(shè)計。在這種情況下， 當柱構(gòu)件、小端構(gòu)件和大端構(gòu)件將要機械地連接在一起時，這樣的設(shè) 計可通過增加各個構(gòu)件的連接部的厚度來實現(xiàn)。然而，這導致了連桿 重量的增加，這減小了采用上述輕質(zhì)合金的有利效果。
此外,在上述JP-A-63-199916說明的結(jié)構(gòu)中，小端和大端可 能不具有足夠的剛性。在這種情況下，小端和活塞銷之間以及大端和 曲柄銷之間產(chǎn)生了縫隙，因此這些構(gòu)件之間發(fā)生碰撞，產(chǎn)生所謂的碰 撞聲。這是減小發(fā)動機噪音和振動的主要障礙。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種可以確保連桿的各個部具有足夠剛性和強 度、并且同時實現(xiàn)減小連桿的重量和抑制應(yīng)力集中的技術(shù)。[OOIO]本發(fā)明的第一方案涉及一種連桿，所述連桿使活塞和曲軸相 互連接，并且在內(nèi)燃機的燃燒沖程中將從活塞接收到的空氣燃料混合 物的爆炸力傳送到曲軸。由不同種材料制成并且作為單獨部件形成的 多個連桿組成構(gòu)件，通過擴散接合整體地接合成連桿。[OOll]根據(jù)此設(shè)置，與柱構(gòu)件、小端構(gòu)件和大端構(gòu)件機械連接的連 桿相比，連桿組成構(gòu)件的接合部通過擴散接合，以它們的顯微組織(金 相組織)熔合在一起，而形成為一體，從而使減小連桿各個部的應(yīng)力 集中程度成為可能。這消除了增加厚度以實現(xiàn)應(yīng)力分散的需要。因此， 可以確保各個部足夠的剛性和強度，而不增加連桿的重量，/人而能夠 充分地滿足連桿的性能要求，例如高強度、高剛性和輕重量。
本發(fā)明的第二方案涉及一種內(nèi)燃機的連桿，所述連桿包括連 接到活塞的小端，連接到曲柄銷的大端以及在小端和大端之間延伸的 柱部。在所述連桿中，形成小端的小端構(gòu)件和形成柱部的柱構(gòu)件首先 作為由不同種類組成材料制成的單獨構(gòu)件形成，并通過擴散接合整體 地接合。
本發(fā)明的第三方案涉及一種內(nèi)燃機的連桿，所述連桿包括連 接到活塞的小端，連接到曲柄銷的大端以及在小端和大端之間延伸的 柱部。在所述連桿中，形成大端的大端構(gòu)件和形成柱部的柱構(gòu)件首先 作為由不同種類組成材料制成的單獨構(gòu)件形成，并通過擴散接合整體 地接合。此外，柱構(gòu)件和小端構(gòu)件可以通過擴散接合整體地接合。小 端構(gòu)件的組成材料可以與大端構(gòu)件的組成材料相同。
此外，小端構(gòu)件、柱構(gòu)件和大端構(gòu)件的組成材料可以互不相 同。根據(jù)此設(shè)置，可以減小小端構(gòu)件和柱構(gòu)件之間的接合部以及大端 構(gòu)件和柱構(gòu)件之間的接合部的應(yīng)力集中程度。因此，在這種情況下，不需要增加厚度以實現(xiàn)應(yīng)力分散。結(jié)果，可以確保各個部足夠的剛性 和強度，而不增加連桿的重量，從而能夠充分地滿足連桿的性能要求， 例如高強度、高剛性和輕重量。先，如果將要通過擴散接合使小端構(gòu)件和柱構(gòu)件相接合，則小端構(gòu)件 的組成材料的剛性高于柱構(gòu)件的組成材料的剛性，并且柱構(gòu)件的組成 材料的強度高于小端構(gòu)件的組成材料的強度。
此外，如果將要通過擴散接合使大端構(gòu)件和柱構(gòu)件相接合，則大端構(gòu)件的組成材料的剛性高于柱構(gòu)件的組成材料的剛性，并且柱 構(gòu)件的組成材料的強度高于大端構(gòu)件的組成材料的強度。
此外，如果將要通過擴散接合分別使小端構(gòu)件和柱構(gòu)件、以 及大端構(gòu)件和柱構(gòu)件相接合，則小端構(gòu)件和大端構(gòu)件的組成材料的剛 性高于柱構(gòu)件的組成材料的剛性，并且柱構(gòu)件的組成材料的強度高于 小端構(gòu)件和大端構(gòu)件的組成材料的強度。
根據(jù)此設(shè)置，確保了小端和大端的高剛性，從而可能避免在 d 、端和活塞銷之間以及大端和曲柄銷之間產(chǎn)生縫隙。有效地避免由于 這些構(gòu)件的碰撞產(chǎn)生的碰撞聲，從而減小發(fā)動機噪音和振動。此外，
由于確保了柱部的高剛性，柱部有效地將空氣燃料混合物的爆炸力傳 送到曲軸，并且可以有效地承受間歇地作用于柱部的上述爆炸力，從 而使改進連桿的耐久性成為可能。
此外，例如用上述擴散接合方法相互接合的接合表面的位置 可以按以下方式設(shè)定。第一，在小端構(gòu)件和柱構(gòu)件接合的情況下，接合表面可以按照符合小端的外緣形狀形成(見圖2中的接合表面2B、 4B)。選擇性地，接合表面可以按從小端的內(nèi)緣延伸至柱部的外緣形成 (見圖3中的接合表面2B、 4B),或可以形成為在柱部靠近小端的位 置與連桿的軸垂直的表面(見圖5中的接合表面2B、 4B)。
第二，在大端構(gòu)件和柱構(gòu)件接合的情況下，接合表面可以形 成為符合大端的外緣形狀的表面(見圖2中的接合表面3B、 4C)、從 大端的內(nèi)緣延伸至柱部的外緣的表面(見圖3中的接合表面3B、 4C)、 或在柱部靠近大端的位置與連桿的軸垂直的表面(見圖5中的接合表 面3B、 4C )。
第三，在小端構(gòu)件和大端構(gòu)件分別通過擴散接合與柱構(gòu)件接 合的情況下，接合表面可以形成為符合小端的外緣形狀的表面和符合 大端的外緣形狀的表面(見圖2中的接合表面2B、 4B和接合表面3B、 4C )、從小端的內(nèi)緣延伸至柱部的外緣的表面和從大端的內(nèi)緣延伸至柱 部的外緣的表面(見圖3中的接合表面2B、 4B和接合表面3B、 4C )、 或在柱部靠近小端的位置與連桿的軸垂直的表面或在柱部靠近大端的 位置與連桿的軸垂直的表面(見圖5中的接合表面2B、 4B和接合表面 3B、 4C)。
本發(fā)明的第四方案涉及一種制造內(nèi)燃機的連桿的方法。制造 方法包括以下步驟通過第一組成材料制造第一構(gòu)件，通過第二組成 材料制造第二構(gòu)件，以及通過擴散接合整體地接合第一構(gòu)件和第二構(gòu) 件。
根據(jù)本發(fā)明，作為獨立構(gòu)件的多個連桿組成構(gòu)件(例如小端 構(gòu)件、大端構(gòu)件和柱構(gòu)件)，由不同種類的金屬制成，并且這些構(gòu)件通 過擴散接合相接合。因此可能減小按上述方式機械連接所述構(gòu)件時將 出現(xiàn)的應(yīng)力集中的程度，從而不需要增加厚度以實現(xiàn)應(yīng)力分散。因此， 在不增加連桿的重量的情況下可以確保各個部具有足夠的強度和剛 性，從而可能提供能夠充分滿足諸如高強度、高剛性和輕重量的要求 的連桿。


在結(jié)合附圖對示例性實施例的如下描述中，本發(fā)明上述和另 外的目的、特征和優(yōu)點將變得明顯，其中相似的附圖標記用于表示相 似的元件，并且其中圖1為根據(jù)第一實施例的連桿的前視圖；圖2為表示根據(jù)本發(fā)明的第一實施例在小端構(gòu)件、大端構(gòu)件和柱 構(gòu)件整體地接合起來之前的狀態(tài)的視圖；圖3為表示根據(jù)本發(fā)明的第二實施例在小端構(gòu)件、大端構(gòu)件和柱 構(gòu)件整體地接合起來之前的狀態(tài)的視圖；圖4為根據(jù)第二實施例的連桿的前視圖；圖5為表示根據(jù)本發(fā)明的第三實施例在小端構(gòu)件、大端構(gòu)件和柱 構(gòu)件整體地接合起來之前的狀態(tài)的視圖；圖6為根據(jù)第三實施例的連桿的前視圖7為表示根據(jù)第一改型的在小端構(gòu)件、大端構(gòu)件和柱構(gòu)件整體 地接合起來之前的狀態(tài)的視圖；圖8為表示根據(jù)第二改型的在小端構(gòu)件、大端構(gòu)件和柱構(gòu)件整體 地接合起來之前的狀態(tài)的視圖；及圖9為表示沿曲柄軸觀察的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的連桿的視圖。
具體實施方式
現(xiàn)在將參照附圖對本發(fā)明的實施例進行說明。在以下實施例 中，將對本發(fā)明中應(yīng)用于汽車往復(fù)式發(fā)動機的連桿進行說明。
圖1為根據(jù)所述實施例的連桿1的前一見圖(連桿1連接到曲 軸時從曲軸的軸向觀察到的視圖)。
如圖1所示，根據(jù)所述實施例的連桿1的主要組件與圖9示 出的連桿的組件基本相同。以下將簡要地說明這些組件。
連桿1包括在活塞側(cè)的小端2、在曲軸側(cè)的大端3以及在小 端2和大端3之間連接的柱部4。
小端2上形成有活塞銷孔21,連接活塞的活塞銷插入該孔。 另 一方面，大端3上形成有曲軸軸承孔31,曲軸的曲柄銷位于該孔中。 大端3具有包括大端主體32和蓋33的兩部分結(jié)構(gòu)。 一對上、下半拱 形軸承金屬件(未示出)分別安裝到大端主體32和蓋33的內(nèi)表面上。 此外，在曲柄銷位于在大端主體32和蓋33之間形成的曲軸軸^c孔31
內(nèi)的情況下，兩個構(gòu)件(大端主體32和蓋33 )通過蓋螺栓B相互緊固。
按此方式，連桿1使活塞和曲軸的曲柄銷相互連接。在發(fā)動 機的運行過程中，活塞在氣缸(未示出)內(nèi)做往復(fù)運動，并且所述運 動通過連桿1轉(zhuǎn)換為曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。獲得作為發(fā)動機輸出的合成的轉(zhuǎn)動力。
根據(jù)所述實施例的連桿1是不同種類金屬(不同組成材料) 的復(fù)合。這將在下面進行更具體的描述。如上所述，連桿1包括小端2、 大端3和柱部4。根據(jù)所述實施例的連桿1的性能特征在于這些部預(yù)先 作為單獨構(gòu)件獨立形成，并且連桿1通過將這些構(gòu)件整體地接合在一起形成。
圖2示出了在小端2、大端3的大端主體32和柱部4整體 地接合起來之前的狀態(tài)。在以下說明中，作為小端2的構(gòu)件、作為大 端3的大端主體32的構(gòu)件以及作為柱部4的構(gòu)件將分別稱為小端構(gòu)件 2A、大端構(gòu)件3A和柱構(gòu)件4A。這些構(gòu)件2A、 3A和4A中的每一個 可以視為本發(fā)明的"連桿組成構(gòu)件"。
此外，小端構(gòu)件2A和大端構(gòu)件3A由相同的組成材料制成。 柱構(gòu)件4A的組成材料(在下文稱為"柱部組成材料")與小端構(gòu)件2A 和大端構(gòu)件3A的組成材料("端組成材料")不同。
當對端組成材料和柱部組成材料進4亍比較時，端組成材料具 有的剛性大于柱部組成材料的剛性(在本說明書中，"剛性"用于表示 材料對形變的阻力)，并且柱部組成材料具有的強度大于端組成材料的 強度(在本說明書中，"強度"用于表示材料對破壞的阻力)。下文將 對用作端組成材料和柱部組成材料的具體金屬材料的多個實例進行說明。(實例1)端組成材料是TiB2，柱部組成材料是含釩鋼。(實例2)端組成材料是鋼，柱部組成材料是鈦合金。(實例3)端組成材料是含鈦合金鋼，柱部組成材料是鈦合金。(實例4)端組成材料是含鈦合金鋼，柱部組成材料是鋼。
根據(jù)這些材料組合，小端構(gòu)件2A和大端構(gòu)件3A的組成材 料的剛性比柱構(gòu)件4A的組成材料的剛性高，并且柱構(gòu)件4A的組成材 料的強度比小端構(gòu)件2A和大端構(gòu)件3A的組成材料的強度高。應(yīng)注意 的是，本發(fā)明不局限于上述材料，只要小端構(gòu)件2A和大端構(gòu)件3A的 組成材料的剛性比柱構(gòu)件4A的組成材料的剛性高，并且柱構(gòu)件4A的 組成材料的強度比小端構(gòu)件2A和大端構(gòu)件3A的組成材料的強度高的 任何材料組合均可適用。
在所述實施例中，如上所述，液相擴散接合被用作通過整體 接合小端構(gòu)件2A、大端構(gòu)件3A和柱構(gòu)件4A制造連才干1的方法。
現(xiàn)在將簡要說明液相擴散接合。液相擴散接合是有效地用于 接合不同金屬或金屬材料的方法。在液相擴散接合中，降低將要接合 在一起的金屬構(gòu)件的熔點的金屬層(插入金屬)置于這些金屬構(gòu)件之 間(例如，插入金屬可以預(yù)先鍍在一個金屬構(gòu)件的表面，其他金屬構(gòu) 件押壓在鍍部上面)，并且各個金屬構(gòu)件加熱到其熔點附近。因此，首 先，作為上述插入金屬的熔點降低元件擴散進入金屬構(gòu)件的金屬材料 中，使接合表面附近的金屬熔化。此后，等溫固化隨著熔點降低元件 進一步擴散進入液相而進行，從而實現(xiàn)牢固接合。即，接合受到各個 材料中跨過金屬構(gòu)件的接觸表面朝向彼此運動(擴散)的原子的影響。 這種接合方法尤其適合鈦或鈦合金的接合。
上述方法可以被用作使小端構(gòu)件2A、大端構(gòu)件3A和柱構(gòu)件 4A整體地接合在一起的方法。即，在圖2示出的狀態(tài)中，各個構(gòu)件2A、 3A和4A的接合表面4皮此接觸，接著施加壓力以實現(xiàn)圖1示出的狀態(tài)。 即，相對于柱構(gòu)件4A的小端構(gòu)件2A的4妻合表面2B與相對于小端構(gòu) 件2A的柱構(gòu)件4A的接合表面4B相互接觸，并且相對于柱構(gòu)件4A的 大端構(gòu)件3A的接合表面3B與相對于大端構(gòu)件3A的柱構(gòu)件4A的接合 表面4C相互接觸。在圖1中，大端構(gòu)件3A與柱構(gòu)件4A之間的接合 表面3B、 4C由長短交替的虛線表示。
在這種狀態(tài)下，這三個構(gòu)件2A、 3A和4A中的每一個均被 加熱到其組成材料的熔點附近(在低熔點側(cè)材料的熔點)，從而通過上 述液相擴散接合使小端構(gòu)件2A的接合表面2B與柱構(gòu)件4A的接合表 面4B、大端構(gòu)件3A的接合表面3B與柱構(gòu)件4A的4妄合表面4C相互 接合。即，小端2、大端3的大端主體32以及柱部4如圖1所示4妾合 在一起。然后，通過用蓋螺栓B將大端3的蓋33緊固到這個整體結(jié)構(gòu) 上來制備連桿1。此外，對具有如此結(jié)合在一起的小端構(gòu)件2A、大端構(gòu)件3A 和柱構(gòu)件4A的連桿1進行噴丸硬化處理，從而增加強度。噴丸石更化處 理可以僅應(yīng)用于小端構(gòu)件2A和柱構(gòu)件4A之間的接合部及其附近，或 大端構(gòu)件3A和柱構(gòu)件4A之間的接合部及其附近，或可以應(yīng)用于整個 連桿1。
如上所述，在所述實施例中，小端構(gòu)件2A、大端構(gòu)件3A和 柱構(gòu)件4A通過液相擴散接合整體地接合在一起^人而形成連桿1,小端 構(gòu)件2A和大端構(gòu)件3A均由剛性高于柱部組成材料的端組成材沖牛形 成，并且柱構(gòu)件4A由強度高于端組成材料的柱部組成材料形成。因此， 與柱部、小端和大端機械地連接在一起的情況相比，小端2和柱部4 之間的接合部、以及大端3和柱部4之間的接合部的每一個的金相組 織是連續(xù)的，從而使減小應(yīng)力集中的程度變?yōu)榭赡堋＿@消除了運用如 通過增加所述接合部的厚度來減輕應(yīng)力的方法的需要。因此，可以確 保各個部需要的足夠的強度和剛性而不增加連桿l的重量，從而使充 分地滿足連桿1的要求成為可能，如高強度、高剛性和輕重量。特別 地，由于確保了小端2和大端3的高剛性，可以避免小端2和活塞銷 之間，以及大端3和曲柄銷之間產(chǎn)生縫隙。有效地減小由于這些構(gòu)件 的碰撞所產(chǎn)生的碰撞聲，從而減小發(fā)動機噪音和振動。
接下來將說明第二實施例。在所述實施例中，小端構(gòu)件2A、 大端構(gòu)件3A和柱構(gòu)件4A的形狀與上述第一實施例中的不同。由于根 據(jù)第二實施例的結(jié)構(gòu)、組成材料和接合方法與才艮據(jù)第一實施例的相同， 此處，將僅針對小端構(gòu)件2A、大端構(gòu)件3A和柱構(gòu)件4A的形狀進行說明。圖3示出了在小端構(gòu)件2A、大端構(gòu)件3A和柱構(gòu)件4A相互接合之前的狀態(tài)。
如圖3所示，在根據(jù)所述實施例的柱構(gòu)件4A中，柱構(gòu)件4A 的上端部(在小端2側(cè)的部)的一部分(由圖3中的斜虛線表示的部) 構(gòu)成小端2的一部分(下端)，并且其下端部(在大端3側(cè)的部)的一 部分(同樣由圖3中的斜虛線表示的部)構(gòu)成大端3的一部分(上端)。 換句話說，如圖4中長短交替的虛線所示，小端構(gòu)件2A和柱構(gòu)件4A 之間的邊界線(接合表面2B、 4B)從小端2的內(nèi)周邊緣延伸至柱部4 的外緣。此外，大端構(gòu)件3A和柱構(gòu)件4A之間的邊界線(接合表面3B、 4C )從大端3的內(nèi)周邊緣延伸至柱部4的外緣。
第二實施例與上述第一實施例相同的是小端構(gòu)件2A、大端 構(gòu)件3A和柱構(gòu)件4A通過液相擴散接合相互接合來制備連桿1。然而， 在所述實施例中，由于大端構(gòu)件3A的接合表面3B形成為從大端3的 內(nèi)周邊緣延伸至柱部4的外緣的表面，大端構(gòu)件3A分為兩個部分。因 此，如圖3所示，通過預(yù)先將每個分開的大端構(gòu)件3A、 3A與蓋33緊 固，在接合到柱構(gòu)件4A之前設(shè)定各個大端構(gòu)件3A、 3A之間的相對位 置。
同樣，在這個實施例中，如上述第一實施例一樣，小端構(gòu)件 2A、大端構(gòu)件3A和柱構(gòu)件4A通過液相擴散接合整體地接合在一起從 而形成連桿1,小端構(gòu)件2A和大端構(gòu)件3A均由剛性高于柱部組成材 料的端組成材料形成，并且柱構(gòu)件4A由強度高于端組成材料的柱部組 成材料形成。因此，小端2和柱部4之間的4妻合部、以及大端3和柱 部4之間的接合部的每一個的金相組織均為連續(xù)的。從而使減小所述
接合部的應(yīng)力集中程度變?yōu)榭赡?。這消除了為減輕應(yīng)力增加所述接合 部的厚度的需要。因此，可以確保各個部需要的足夠的強度和剛性而 不增加連桿1的重量，從而使充分地滿足連桿1的要求成為可能，如 高強度、高剛性和輕重量。
在所述實施例中，各個接合表面2B、 4B、 3B和4C在從小 端2的內(nèi)周邊緣至柱部4的外緣的區(qū)域延伸，或在從大端3的內(nèi)周邊 緣至柱部4的外緣的區(qū)域延伸。然而，這些接合表面中的每一個可以 在從小端2的內(nèi)周邊緣至小端2的外周邊緣的區(qū)域延伸，或在從大端3 的內(nèi)周邊緣至大端3的外周邊緣的區(qū)域延伸。
接下來，將對第三實施例進行說明。同樣，在這個實施例中， 小端構(gòu)件2A、大端構(gòu)件3A和柱構(gòu)件4A的形狀與上述第一實施例中 的不同。由于根據(jù)第三實施例的結(jié)構(gòu)、組成材料和接合方法與#4居第 一實施例的相同，同樣，在此種情況下，將僅針對小端構(gòu)件2A、大端 構(gòu)件3A和柱構(gòu)件4A的形狀進4亍"i兌明。
圖5示出了在小端構(gòu)件2A、大端構(gòu)件3A和柱構(gòu)件4A整體 地相互接合之前的狀態(tài)。
如圖5所示，在根據(jù)所述實施例的柱構(gòu)件4A中，在其上端 部(在小端2側(cè)的部)形成的平面在與連桿1的軸L垂直的方向上延 伸，并且用作相對于小端構(gòu)件2A的接合表面4B。同樣，在柱構(gòu)件4A 中，在其下端部(在大端3側(cè)的部)形成的平面在與連桿1的軸L垂 直的方向上延伸，并且用作相對于大端構(gòu)件3A的接合表面4C。另一 方面，相對于柱構(gòu)件4A的小端構(gòu)件2A的接合表面2B是與柱構(gòu)件4A
的接合表面4B相對的平面，并且相對于柱構(gòu)件4A的大端構(gòu)件3A的 接合表面3B是與柱構(gòu)件4A的接合表面4C相對的平面。即，如圖6 中長短交替的虛線(接合表面位置)所示，接合表面2B、 4B、 3B和 4C設(shè)置在柱部4的上、下兩端。
同樣，在所述實施例中，與在上述各實施例中一樣，小端構(gòu) 件2A、大端構(gòu)件3A和柱構(gòu)件4A通過液相擴散接合整體地接合在一 起從而形成連桿1，小端構(gòu)件2A和大端構(gòu)件3A均由剛性高于柱部組 成材料的端組成材料形成，并且柱構(gòu)件4A由強度高于端組成材料的柱 部組成材料形成。因此，小端2和柱部4之間的接合部、以及大端3 和柱部4之間的接合部的每一個的金相組織可以均為連續(xù)的。因而使 減小所述接合部的應(yīng)力集中程度變?yōu)榭赡堋＿@消除了為減輕應(yīng)力增加 所述接合部的厚度的需要。因此，可以確保各個部需要的足夠的強度 和剛性而不增加連桿1的重量，從而使充分地滿足連桿1的要求成為 可能，如高強度、高剛性和輕重量。
此外，根據(jù)所述實施例，接合表面2B、 4B、 3B和4C全部 是平面。因此，如果在沿連桿1的軸L的方向上在各個構(gòu)件2A、 3A 和4A之間施加壓力，可以獲得全部接合表面2B 、 4B 、 3B和4C上的 均勻的接觸力，并且也可以實現(xiàn)在接合表面2B、 4B、 3B和4C之間的均勻的接合力。
圖7示出了根據(jù)第一改型的在小端構(gòu)件2A、大端構(gòu)件3A和 柱構(gòu)件4A相互接合之前的狀態(tài)。如圖7所示，才艮據(jù)所述改型，小端構(gòu) 件2A的形狀和接合到小端構(gòu)件2A的柱構(gòu)件4A的上端的形狀，與上 述第一實施例中的相應(yīng)部分相同，并且大端構(gòu)件3A的形狀和接合到大端構(gòu)件3A的柱構(gòu)件4A的下端的形狀，與上述第二實施例中的相應(yīng)部分相同。各個部的接合方法與上述各個實施例相同。
此外，圖8示出了才艮據(jù)第二改型的在小端構(gòu)件2A、大端構(gòu) 件3A和柱構(gòu)件4A相互接合之前的狀態(tài)。如圖8所示，才艮據(jù)所述改型， 小端構(gòu)件2A的形狀和接合到小端構(gòu)件2A的柱構(gòu)件4A的上端的形狀， 與上述第二實施例中的相應(yīng)部分相同，并且大端構(gòu)件3A的形狀和接合 到大端構(gòu)件3A的柱構(gòu)件4A的下端的形狀，與上述第一實施例中的相 應(yīng)部分相同。
此外，雖然未示出，除了上述各個改型之外可以釆用以下結(jié)構(gòu)。
可以采用以下結(jié)構(gòu)小端構(gòu)件2A的形狀和4妾合到小端構(gòu)件 2A的柱構(gòu)件4A的上端的形狀，與上述第一實施例中的相應(yīng)部分相同， 并且大端構(gòu)件3A的形狀和接合到大端構(gòu)件3A的柱構(gòu)件4A的下端的 形狀，與上述第三實施例中的相應(yīng)部分相同。
可以采用以下另 一個結(jié)構(gòu)小端構(gòu)件2A的形狀和接合到小 端構(gòu)件2A的柱構(gòu)件4A的上端的形狀，與上述第二實施例中的相應(yīng)部 分相同，并且大端構(gòu)件3A的形狀和接合到大端構(gòu)件3A的柱構(gòu)件4A 的下端的形狀，與上述第三實施例中的相應(yīng)部分相同。
可以采用以下又一個結(jié)構(gòu)小端構(gòu)件2A的形狀和接合到小 端構(gòu)件2A的柱構(gòu)件4A的上端的形狀，與上述第三實施例中的相應(yīng)部
分相同，并且大端構(gòu)件3A的形狀和接合到大端構(gòu)件3A的柱構(gòu)件4A 的下端的形狀，與上述第 一實施例中的相應(yīng)部分相同。
可以采用以下另外一個結(jié)構(gòu)小端構(gòu)件2A的形狀和接合到 小端構(gòu)件2A的柱構(gòu)件4A的上端的形狀，與上述第三實施例中的相應(yīng) 部分相同，并且大端構(gòu)件3A的形狀和接合到大端構(gòu)件3A的柱構(gòu)件4A 的下端的形狀，與上述第二實施例中的相應(yīng)部分相同。
雖然在上述實施例和改型中對將本發(fā)明應(yīng)用于汽車發(fā)動機 的連桿1的情況進行了說明，本發(fā)明同樣可應(yīng)用于用在其他類型內(nèi)燃機中的連桿。
此外，雖然在上述實施例和改型中小端構(gòu)件2A和大端構(gòu)件 3A由相同材料制成，但本發(fā)明并不局限于此。小端構(gòu)件2A和大端構(gòu) 件3A可以由不同材料制成。然而，同樣，在這種情況下，小端構(gòu)件 2A的組成材料和大端構(gòu)件3A的組成材料的每一個具有的剛性均高于 柱構(gòu)件4A的組成材料具有的剛性。
此外，在上述實施例和改型中，三個構(gòu)件，即小端構(gòu)件2A、 大端構(gòu)件3A和柱構(gòu)件4A通過擴散接合整體地接合在一起。然而，如 下方式也是可行的預(yù)先通過鍛造等整體地形成柱部4和大端3，然后 通過擴散接合將小端構(gòu)件2A接合到柱部4,小端構(gòu)件2A是由不同種 類材料制成的單獨構(gòu)件。同樣，如下方式也是可行的預(yù)先通過鍛造 等整體地形成柱部4和小端2,然后通過擴散接合將大端構(gòu)件3A接合 到柱部4，大端構(gòu)件3A是由不同種類材料制成的單獨構(gòu)件。
權(quán)利要求
1、一種連桿，所述連桿用于使活塞和曲軸相互連接，并且在內(nèi)燃機的燃燒沖程中將從所述活塞接收到的空氣燃料混合物的爆炸力傳送到所述曲軸，所述連桿的特征在于多個連桿組成構(gòu)件(2A，3A，4A)通過擴散接合整體地接合，所述多個連桿組成構(gòu)件(2A，3A，4A)由不同種類組成材料制成并作為單獨部件形成。
2、 一種內(nèi)燃機的連桿，所述連桿具有連接到活塞的小端，連接到 曲柄銷的大端，以及在所述小端和所述大端之間延伸的柱部，所述連 桿的特征在于形成所述小端的小端構(gòu)件(2A)和形成所述柱部的柱構(gòu)件(4A) 首先作為由不同種類組成材料制成的單獨構(gòu)件形成，并通過擴散接合 整體地接合。
3、 如權(quán)利要求2所述的連桿，其中所述小端構(gòu)件(2A)的組成材料的剛性高于所述柱構(gòu)件(4A)的 組成材料的剛性；及所述柱構(gòu)件(4A)的所述組成材料的強度高于所述小端構(gòu)件(2A) 的所述組成材料的強度。
4、 如權(quán)利要求2或3所述的連桿，其中通過所述擴散接合形成的接合表面符合所述小端的外緣形狀。
5、 如權(quán)利要求2或3所述的連桿，其中 所述柱構(gòu)件(4A)形成所述小端的一部分；及 通過所述擴散接合形成的接合表面從所述小端的內(nèi)緣延伸到所述柱部的外緣。
6、 如權(quán)利要求2或3所述的連桿，其中通過所述擴散接合形成的接合表面與所述連桿的軸在所述柱部靠 近所述小端的位置正交。
7、 一種內(nèi)燃機的連桿，所述連桿具有連接到活塞的小端，連接到 曲柄銷的大端，以及在所述小端和所述大端之間延伸的柱部，所述連桿的特征在于形成所述大端的大端構(gòu)件(3A)和形成所述柱部的柱構(gòu)件(4A)整體地接合。
8、 如權(quán)利要求7所述的連桿，其中形成所述小端的小端構(gòu)件(2A)作為獨立于所述大端構(gòu)件(3A) 和所述柱構(gòu)件(4A)的構(gòu)件形成；所述小端構(gòu)件(2A)的組成材料與所述柱構(gòu)件(4A)的組成材泮牛 不同；及所述小端構(gòu)件(2A)和所述柱構(gòu)件(4A)通過擴散接合整體地接合。
9、 如權(quán)利要求8所述的連桿，其中所述小端構(gòu)件(2A)和所述大端構(gòu)件(3A)由不同組成材料制成。
10、 如權(quán)利要求8或9所述的連桿，其中所述小端構(gòu)件(2A)的組成材料的剛性高于所述柱構(gòu)件(4A)的 組成材料的剛性；及所述柱構(gòu)件(4A)的所述組成材料的強度高于所述小端構(gòu)件(2A) 的所述組成材料的強度。
11、 如權(quán)利要求8或9所述的連桿，其中 通過所述擴散接合形成的接合表面符合所述小端的外緣形狀。
12、 如權(quán)利要求8或9所述的連桿，其中t，并通過擴散接合所述柱構(gòu)件(4A)形成所述小端的一部分；及通過所述擴散接合形成的接合表面從所述小端的內(nèi)緣延伸到所述柱部的外緣。
13、 如權(quán)利要求8或9所述的連桿，其中通過所述擴散接合形成的接合表面與所述連桿的軸在所述柱部靠 近所述小端的位置正交。
14、 如權(quán)利要求8或9所述的連桿，其中所述大端構(gòu)件(3A)的組成材料的剛性高于所述柱構(gòu)件(4A)的 組成材料的剛性；及所述柱構(gòu)件(4A)的所述組成材料的強度高于所述大端構(gòu)件(3A) 的所述組成材料的強度。
15、 如權(quán)利要求8或9所述的連桿，其中 通過所述擴散接合形成的接合表面符合所述大端的外緣形狀。
16、 如權(quán)利要求8或9所述的連桿，其中 所述柱構(gòu)件(4A)形成所述大端的一部分；及 通過所述擴散接合形成的接合表面從所述大端的內(nèi)緣延伸到所述柱部的外緣。
17、 如權(quán)利要求8或9所述的連桿，其中通過所述擴散接合形成的接合表面與所述連桿的軸在所述柱部靠 近所述大端的位置正交。
18、 一種制造內(nèi)燃機的連桿的方法，其包括 通過第 一組成材料制造第 一構(gòu)件； 通過第二組成材料制造第二構(gòu)件；及 通過擴散接合將所述第一構(gòu)件和所述第二構(gòu)件整體地接合。
19、 如權(quán)利要求18所述的制造連桿的方法，其中 所述第一構(gòu)件是小端構(gòu)件(2A),所述小端構(gòu)件(2A)形成連接到 活塞的小端；所述第二構(gòu)件包括形成柱部的柱構(gòu)件(4A)，所述柱部在所述小端 和連接到曲柄銷的大端之間延伸；及所述柱構(gòu)件(4A)和所述小端構(gòu)件(2A)通過擴散接合整體地接合。
20、 如權(quán)利要求19所述的制造連桿的方法，其中通過所述擴散接合形成的接合表面符合所述小端的外緣形狀。
21、 如權(quán)利要求19所述的制造連桿的方法，其中 所述小端構(gòu)件(2A)以所述小端的一部分被局部切除的形狀形成； 所述柱構(gòu)件(4A )形成為包括對應(yīng)于所述小端的所述切除部的端部；及所述小端構(gòu)件(2A)的所述切除部和所述柱構(gòu)件(4A)的所述端 部通過擴散接合而接合。
22、 如權(quán)利要求19所述的制造連桿的方法，其中 所述小端構(gòu)件(2A)與所述柱構(gòu)件(4A)的接合表面與所述連桿的^由jE《。
23、 如權(quán)利要求18所述的制造連桿的方法，其中 所述第一構(gòu)件是大端構(gòu)件(3A),所述大端構(gòu)件(3A)形成連接到曲柄銷的大端；所述第二構(gòu)件包括形成柱部的柱構(gòu)件(4A),所述柱部在連接到活 塞的小端和所述大端之間延伸；及所述柱構(gòu)件(4A)和所述大端構(gòu)件(3A)通過擴散接合整體地接合。
24、 如權(quán)利要求23所述的制造連桿的方法，其中 通過所述擴散接合形成的接合表面符合所述大端的外緣形狀。
25、 如權(quán)利要求23所述的制造連桿的方法，其中 所述大端構(gòu)件(3A)以所述大端的一部分被局部切除的形狀形成； 所述柱構(gòu)件(4A )形成為包括對應(yīng)于所述大端的所述切除部的端部；及所述大端構(gòu)件(3A)的所述切除部和所述柱構(gòu)件(4A)的所述端 部通過擴散接合而接合。
26、 如權(quán)利要求23所述的制造連桿的方法，其中 所述大端構(gòu)件(3A)與所述柱構(gòu)件(4A)的接合表面與所述連桿的軸正交。
27、 如權(quán)利要求23所述的制造連桿的方法，其中 所述第一構(gòu)件包括形成所述小端的小端構(gòu)件(2A);及 所述柱構(gòu)件(4A)與所述小端構(gòu)件(2A)通過擴散接合整體地接合。
28、 如權(quán)利要求27所述的制造連桿的方法，其中 所述小端構(gòu)件(2A)和所述大端構(gòu)件(3A)由不同組成材料制成。
29、 如權(quán)利要求27或28所述的制造連桿的方法，其中 通過所述擴散接合形成的接合表面符合所述小端的外緣形狀。
30、 如權(quán)利要求27或28所述的制造連桿的方法，其中 所述小端構(gòu)件(2A)以所述小端的一部分^L局部切除的形狀形成； 所述柱構(gòu)件(4A )形成為包括對應(yīng)于所述小端的所述切除部的端部；及所述小端構(gòu)件(2A)的所述切除部和所述柱構(gòu)件(4A)的所述端 部通過擴散接合而接合。
31、 如權(quán)利要求27或28所述的制造連桿的方法，其中所述小端構(gòu)件(2A)與所述柱構(gòu)件(4A)的接合表面與所述連桿的壽由jL交。
全文摘要
一種連桿，其構(gòu)成小端(2)的小端構(gòu)件(2A)、構(gòu)成柱部(4)的柱構(gòu)件(4A)以及構(gòu)成大端(3)的大端構(gòu)件(3A)作為單獨構(gòu)件形成。此外，所述小端構(gòu)件(2A)和所述大端構(gòu)件(3A)均由高剛性材料制成，并且所述柱構(gòu)件(4A)由高強度材料制成。這些構(gòu)件通過液相擴散接合整體地接合，因而提供可以實現(xiàn)抑制應(yīng)力集中的連桿。
文檔編號F16C7/00GK101162026SQ200710163129
公開日2008年4月16日 申請日期2007年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月12日
發(fā)明者安原淳一, 羽山健二 申請人:豐田自動車株式會社