(57)【要約】  本発明は、段付きスモールエンドを有するコネクティングロッドアセンブリを製造する方法に関する。この方法は、末端を有するコネクティングロッドアセンブリのスモールエンド（５６）を規定し、このスモールエンドを貫通したピンボア（６４）を規定することを含む。スモールエンド（５６）の両方の側に、ピンボア（６４）に対して垂直な、１対のチャネル（６６，６８）が形成され、ブシュ（８２）が引き続きピンボア（６４）内に装着される。コネクティングロッドアセンブリがブシュを有していない場合には、方法は、ピンボアを有するスモールエンドを規定し、スモールエンドの両方の側にチャネルの対を形成することを含む。次いで、接触面は、ピストンピンに係合するようにピンボア内に規定され、スモールエンドは、段付き構成を提供するように機械加工される。次いで、コネクティングロッドアセンブリは、段付き構成を提供するためにスモールエンドの幅を減じるように機械加工される。
2008520927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関において使用するためのコネクティングロッドアセンブリを製造する方法において、
末端を有するコネクティングロッドアセンブリのスモールエンドを形成する工程と、前記コネクティングロッドアセンブリの前記スモールエンドを貫通したピンボアを形成する工程と、前記コネクティングロッドアセンブリの前記スモールエンドの両方の側に１対のチャネルを形成する工程とを有し、それぞれの前記チャネルの軸線が前記ピンボアの軸線に対して実質的に垂直であり、
スモールエンドのピンボア内にブシュを装着する工程を有しており、
それぞれのチャネルと末端との間におけるスモールエンドの幅を減じるようにコネクティングロッドアセンブリを機械加工する工程を有しており、これにより、段付き構成を有するスモールエンドを提供することを特徴とする、内燃機関において使用するためのコネクティングロッドアセンブリを製造する方法。
【請求項２】
ブシュを装着する工程がさらに、以下の工程：
ブシュの所定の外径よりも大きな所定の直径までピンボアの熱膨張を提供するためにコネクティングロッドアセンブリのスモールエンドを加熱する工程；
スモールエンドのピンボアの所定の直径よりも小さな所定の直径までブシュを収縮させるようにブシュを冷却する工程；
のうちの１つ又は２つ以上を含んでいる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
ブシュを装着する工程がさらに、以下の工程：
ピンボアの軸線とブシュの軸線とが実質的に整合するようにスモールエンドのピンボアの近くにブシュを配置する工程；
ブシュがスモールエンドのピンボア内において実質的に中心合わせされるまでブシュをスモールエンドのピンボア内に挿入する工程；及び
コネクティングロッドアセンブリとブシュとの間に温度平衡を生じさせ、ブシュをコネクティングロッドアセンブリのスモールエンドのピンボア内に固定させる工程；
を含んでいる、請求項２記載の方法。
【請求項４】
ブシュを装着する工程がさらに、
ピンボアの軸線とブシュの軸線とが実質的に整合するようにブシュをスモールエンドのピンボアの近くに配置する工程と、
ブシュがスモールエンドのピンボア内において実質的に中心合わせされるまでブシュをスモールエンドのピンボア内に挿入する工程とを含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
ブシュをピンボア内に装着する工程がさらに、機械加工する前にコネクティングロッドアセンブリのスモールエンドの両方の側におけるチャネルに対応した両方の側に沿った所定の輪郭を有するブシュを形成することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記方法がさらに、段付き構成を有するスモールエンドを提供するために、それぞれのチャネルと末端との間におけるスモールエンドの幅を減じるようにコネクティングロッドアセンブリを機械加工する工程の前に、ピストンピンに係合する、コネクティングロッドアセンブリのスモールエンド内における接触面を形成する工程を含んでいる、請求項１記載の方法。
【請求項７】
接触面を形成する工程がさらに、ピストンピンに係合する接触面を提供するようにブシュの内周を機械加工することを含んでいる、請求項６記載の方法。
【請求項８】
コネクティングロッドアセンブリを機械加工する工程がさらに、コネクティングロッドアセンブリのスモールエンドに沿って段付き構成を提供するために、ピンボアとスモールエンドの末端との間におけるコネクティングロッドアセンブリの所定の量の材料を除去する工程を含んでいる、請求項１記載の方法。
【請求項９】
機械加工されたスモールエンドの段付き構成に対応するようにブシュの所定の量を除去する工程を含んでいる、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
コネクティングロッドアセンブリのスモールエンドを形成する工程が、
金属ブランクを所定の形状を有する金型キャビティ内に配置し、
金属ブランクを金型キャビティ内においてプレスし、前記金型キャビティの所定の形状に合致させ、これにより、金属ブランクが鍛造されてコネクティングロッドアセンブリとなり、
該鍛造されたコネクティングロッドアセンブリを金型キャビティから取り出すことを含んでいる、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
コネクティングロッドアセンブリのスモールエンドを形成する工程が、
溶融金属を所定の形状を有する金型キャビティ内に配置し、
溶融金属を金型キャビティ内において冷却させて、金型キャビティの所定の形状に合致させ、これにより、溶融金属が鋳造されて、スモールエンドを有するコネクティングロッドアセンブリとなり、
該コネクティングロッドアセンブリを金型キャビティから取り出すことを含んでいる、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
コネクティングロッドアセンブリのスモールエンドを形成する工程が、
金属粉末を所定の形状を有する金型キャビティ内において圧縮し、
圧縮された粉末を焼結して結合させ、金型キャビティの所定の形状に合致させ、これにより、金属粉末が成形されてコネクティングロッドアセンブリとなり、
該コネクティングロッドアセンブリを金型キャビティから取り出すことを含んでいる、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
内燃機関において使用するためのコネクティングロッドアセンブリを製造する方法において、該方法が、
末端を有するコネクティングロッドアセンブリのスモールエンドを形成する工程と、前記コネクティングロッドアセンブリの前記スモールエンドを貫通したピンボアを形成する工程と、前記コネクティングロッドアセンブリの前記スモールエンドの両方の側に１対のチャネルを形成する工程とを有しており、それぞれの前記チャネルの軸線が前記ピンボアの軸線に対して実質的に垂直であり；
ピストンピンに係合するための、スモールエンドのピンボア内における接触面を形成する工程を有しており、
段付き構成を有するスモールエンドを提供するために、それぞれのチャネルと末端との間におけるスモールエンドの幅を減じるようにコネクティングロッドアセンブリを機械加工する工程を有していることを特徴とする、内燃機関において使用するためのコネクティングロッドアセンブリを製造する方法。
【請求項１４】
スモールエンドのピンボア内における接触面を形成する工程が、ピストンピンに係合するための接触面を提供するために、コネクティングロッドアセンブリのスモールエンドのピンボアの内周を機械加工することを含んでいる、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
コネクティングロッドアセンブリを機械加工する工程が、コネクティングロッドアセンブリのスモールエンドに沿って段付き構成を提供するために、ピンボアとスモールエンドの末端との間におけるコネクティングロッドアセンブリの所定の量の材料を除去する工程を含んでいる、請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
前記方法がさらに、機械加工されたスモールエンドの段付き構成に対応するようにブシュの所定の量を除去する工程を含んでいる、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
コネクティングロッドアセンブリのスモールエンドを形成する工程が、
金属ブランクを所定の形状を有する金型キャビティ内に配置し；
金属ブランクを金型キャビティ内においてプレスして、前記金型キャビティの所定の形状に合致させ、これにより、金属ブランクが鍛造されてコネクティングロッドアセンブリとなり；
鍛造されたコネクティングロッドアセンブリを金型キャビティから取り出す；ことを含んでいる、請求項１３記載の方法。
【請求項１８】
コネクティングロッドアセンブリのスモールエンドを形成する工程が、
溶融金属を所定の形状を有する金型キャビティ内に配置し；
溶融金属を金型キャビティ内において冷却させて、金型キャビティの所定の形状に合致させ、これにより、溶融金属が鋳造されて、スモールエンドを有するコネクティングロッドアセンブリとなり；
コネクティングロッドアセンブリを金型キャビティから取り出すことを含んでいる、請求項１３記載の方法。
【請求項１９】
コネクティングロッドアセンブリのスモールエンドを形成する工程が、
金属粉末を所定の形状を有する金型キャビティ内において圧縮し；
圧縮された粉末を焼結して結合させ、金型キャビティの所定の形状に合致させ、これにより、金属粉末が成形されてコネクティングロッドアセンブリとなり、
コネクティングロッドアセンブリを金型キャビティから取り出すことを含んでいる、請求項１３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
１．発明の分野
本発明は、概してコネクティングロッドアセンブリ、特に内燃機関用のコネクティングロッドアセンブリを製造する方法に関する。
【０００２】
２．関連する技術の説明
関連技術において知られた内燃機関は概して、その他の基本的な構成要素の中で、１つ又は２つ以上のシリンダを有するエンジンブロックと、エンジンブロックに関連したシリンダヘッドと、各シリンダにおいて往復運動するように支持されたピストンと、ピストンの運動をクランクシャフトに伝達するためのコネクティングロッドアセンブリとを有している。ピストンは概して、コネクティングロッドアセンブリの一方の端部において、同様のピンボアに対応するボアを有している。ピストンをコネクティングロッドアセンブリに取り付けるために、ピンは対応するボアに貫通させられる。ピンボアを有するコネクティングロッドアセンブリの端部は一般的に「スモールエンド」と呼ばれている。コネクティングロッドアセンブリの他方の端部は特定の位置においてクランクシャフトに取り付けられている。コネクティングロッドアセンブリのこの端部は一般的に「クランクエンド」又は「ラージエンド」と呼ばれている。
【０００３】
概して、ピストンを往復させるために燃料がシリンダ内で燃焼させられる。ピストンはコネクティングロッドアセンブリを駆動し、このコネクティングロッドアセンブリはクランクシャフトを駆動し、クランクシャフトをエンジンブロック内で回転させる。特に、燃料がシリンダ内で燃焼させられると、燃焼圧力がピストンを実質的に線形運動で下方へ駆動し、この運動自体はコネクティングロッドアセンブリを実質的に線形であるが、僅かに回転動作で駆動する。これに対して、コネクティングロッドアセンブリのラージエンドはクランクシャフトに取り付けられており、クランクシャフトはコネクティングロッドアセンブリのラージエンドを実質的に回転運動で駆動する。
【０００４】
ピストンの往復運動をクランクシャフトの回転運動に伝達するのはコネクティングロッドアセンブリであるので、コネクティングロッドアセンブリは、ラージエンド及びスモールエンドの旋回点において高い応力を生ぜしめる。スモールエンドにおいて、旋回点の下面は、コネクティングロッドを介したピストンピンからの燃焼圧力の伝達による高い荷重に耐えなければならない。スモールエンドにおけるコネクティングロッドの上面は、排気行程の間の往復運動質量からの慣性力の結果である著しく低い荷重に耐えなければならない。
【０００５】
この位置における効率を最適化するために、コネクティングロッドアセンブリのスモールエンドは、スモールエンドの他の部分に対して上部領域において小さな幅を有するように製造されることができる。より小さな幅のスモールエンドを有するコネクティングロッドアセンブリの１つのタイプは一般的に「段付き」コネクティングロッドアセンブリと呼ばれている。特に、コネクティングロッドアセンブリのより小さな幅のスモールエンドは、ピストンにおけるより広い当付け領域を可能にし、ピストン及びコネクティングロッドアセンブリの全重量を最小限に抑制しつつ、総耐荷重を増大させる。
【０００６】
コネクティングロッドアセンブリは、耐荷重及び耐焼付き性を促進するためにスモールエンドのピンボア内にブシュを使用することもできる。この位置におけるブシュはしばしば、摩擦を低減し、旋回点に沿った滑らかな角運動を提供し、これにより、エンジンの損傷を生ぜしめるおそれのあるスカッフィングを低減するために、コネクティングロッドアセンブリの材料とは異なる材料から形成されている。その結果、しばしばコネクティングロッドアセンブリのスモールエンドにおいてブシュを用いることが望ましい。
【０００７】
しかしながら、スモールエンドの上部領域がスモールエンドの他の部分よりも小さな幅を有する場合、コネクティングロッドアセンブリのスモールエンドにブシュを装着する間にモーメント力が生ぜしめられる。特に、装着中に、段付きスモールエンドのピンボアの周囲の非平坦領域は、ブシュを、ブシュがピンボアに対してもはや平行でなくなるような形式で変位させる。このことは、ブシュとピンボアとの不整合又はブシュの変形を生じるおそれがあり、このことは、ブシュとピンボアとの不規則な接触を生ぜしめ、これは早期のブシュの故障につながるおそれがある。さらに、この不整合は、ピストンピンに接触する不規則なブシュ面と言い換えられることができ、これはスカッフィングを促進し、エンジンの損傷につながるおそれがある。
【０００８】
モーメント力は、ピストンピンに接触するコネクティングロッドアセンブリのスモールエンドのピンボア内の面の機械加工の間にも生ぜしめられる。このことは特に、ブシュがピンボア内において用いられるかどうかに拘わらず、コネクティングロッドアセンブリが段付きスモールエンドを有する場合に当てはまる。特に、段付きスモールエンドのピンボアの周囲の非平坦領域は、切削工具が切削しておりかつ接触面を形成しているときに、この接触工具を変位させる。この変位は凹状の下面を形成する傾向を有し、この凹状の下面はこの旋回点における最適な効率を減じる。このような不均一な接触面の形成は、接触面とピストンピンとの間の旋回点の早期の故障につながるおそれがあり、このことは、エンジンの故障につながるおそれがある。
【０００９】
コネクティングロッドアセンブリの段付きスモールエンドのピンボアにブシュを装着することに関連したモーメント力及び、ピンボアに接触面を機械加工することに関連したモーメント力によって生ぜしめられる凹凸は、コネクティングロッドアセンブリを製造することの効率及び費用効率にとって不都合である。特に、これらの凹凸は、コネクティングロッドアセンブリを検査し、適切な場合に凹凸を修正するために製造プロセスに付加的な工程を生ぜしめ、このことは、付加的な労力、付加的な機械加工及び損失した製造に関連したコストを増大させる。さらに、これらの凹凸は公差から外れた条件を生ぜしめるおそれがあり、コネクティングロッドアセンブリ全体を使用不可能にする。
【００１０】
その結果、概して、コネクティングロッドアセンブリを製造する方法を改良することが技術上必要とされている。特に、段付きスモールエンドを有するコネクティングロッドアセンブリの利点を保持しつつ、製造工程を効率化することが必要とされている。したがって、依然として信頼性を維持しながら、コネクティングロッドアセンブリを製造する従来の方法よりも費用効率がよくかつ時間効率のよい、段付きスモールエンドを有するコネクティングロッドアセンブリを製造する方法が、技術上必要とされ続けている。さらに、コネクティングロッドアセンブリの段付きスモールエンドのピンボア内にブシュが装着される場合に生じるモーメント力を実質的に排除する、コネクティングロッドアセンブリを製造する方法を提供することが技術上必要とされている。さらに、コネクティングロッドアセンブリの段付きスモールエンドに接触面が機械加工される場合に生じるモーメント力を実質的に排除する、コネクティングロッドアセンブリを製造する方法を提供することが技術上必要とされている。
【００１１】
発明の背景
本発明は、内燃機関において使用するための、段付きスモールエンドを有するコネクティングロッドアセンブリを製造する方法のための、関連技術における欠点を克服する。このために、本発明の方法は、末端を有するコネクティングロッドアセンブリのスモールエンドを形成し、かつコネクティングロッドのスモールエンドを貫通したピンボアを形成することを含む。コネクティングロッドアセンブリのスモールエンドが形成されると、コネクティングロッドアセンブリのスモールエンドの両側に１対のチャネルが形成され、この場合、各チャネルの軸線は実質的にピンボアの軸線に対して垂直である。ブシュが引き続きスモールエンドのピンボア内に装着される。ブシュがピンボア内に装着されると、それぞれのチャネルと末端との間におけるスモールエンドの幅を減じて段付き構成を有するスモールエンドを提供するために、コネクティングロッドアセンブリが機械加工される。
【００１２】
本発明によるコネクティングロッドアセンブリを製造する別の方法は、末端を有するコネクティングロッドアセンブリのスモールエンドを形成し、コネクティングロッドアセンブリのスモールエンドを貫通したピンボアを形成することを含む。コネクティングロッドアセンブリのスモールエンドが形成されると、コネクティングロッドアセンブリのスモールエンドの両側に１対のチャネルが形成され、この場合、各チャネルの軸線は実質的にピンボアの軸線に対して垂直である。接触面が引き続き、ピストンピンに係合するようにスモールエンドのピンボア内に形成される。接触面が形成されると、それぞれのチャネルと末端との間におけるスモールエンドの幅を減じて段付き構成を有するスモールエンドを提供するために、コネクティングロッドアセンブリが機械加工される。
【００１３】
したがって、本発明のさらに１つの利点は、コネクティングロッドアセンブリの段付きスモールエンドのピンボア内にブシュを装着する場合に生ぜしめられるモーメント力を実質的に減じ、これによって、ブシュを変形させる可能性を低減し、ブシュとコネクティングロッドアセンブリのピンボアとの間の不規則な接触領域を生ぜしめる可能性を低減することである。
【００１４】
本発明の別の利点は、ピストンピンを収容する、コネクティングロッドアセンブリの段付きスモールエンドのピンボア内における接触面を形成する場合に生ぜしめられるモーメント力を低減し、これにより、接触面の遠位端部を変形させる可能性を低減し、接触面とピストンピンとの間の不規則な旋回点を生ぜしめる可能性を低減することである。
【００１５】
本発明のさらに別の利点は、ブシュの装着中に生ぜしめられるモーメント力によって生ぜしめられる凹凸を検査しかつ修正する必要性を低減することによってコネクティングロッドアセンブリの製造を能率化することである。
【００１６】
本発明のさらに別の利点は、ピストンピンに係合するスモールエンド内の接触面を形成するための機械加工中に生ぜしめられるモーメント力によって生ぜしめられる凹凸を検査及び修正する必要性を低減することによってコネクティングロッドアセンブリの製造及びコネクティングロッドアセンブリを能率化することである。
【００１７】
本発明のその他の目的、特徴及び利点は、添付図面に関連した以下の説明を読んだ後、本発明がより理解されるので、容易に認められるであろう。
【００１８】
図面の簡単な説明
図１は、本発明の方法に従って製造されたコネクティングロッドアセンブリを有する内燃機関の断面環境図である。
【００１９】
図２は、本発明の方法に従って製造された、ピストンに固定されて示されたコネクティングロッドアセンブリの拡大された断面図である。
【００２０】
図３Ａは、本発明による、ブシュの装着及び最終機械加工の前における、形成されたチャネルを備えたコネクティングロッドアセンブリのスモールエンドの分解断片断面図であり、最終機械加工線が破線で示されている。
【００２１】
図３Ｂは、本発明による、ブシュが挿入された後であるが最終機械加工の前における、破線で示された最終機械加工線を備えた、コネクティングロッドアセンブリのスモールエンドの断片的な断面図である。
【００２２】
図４は、コネクティングロッドアセンブリのスモールエンドの断片的な断面図であり、本発明の方法に従って製造された、ピストンピンに係合するスモールエンドに接触面を規定するための機械加工ツールを示している。
【００２３】
図５Ａは、本発明の方法に従って製造されたコネクティングロッドアセンブリのスモールエンドの断片的な断面図である。
【００２４】
図５Ｂは、本発明の方法に従って製造されたコネクティングロッドアセンブリのスモールエンドの断片的な斜視図である。
【００２５】
図６は、本発明の方法に従って製造されたコネクティングロッドアセンブリのスモールエンドの断片的な斜視図である。
【００２６】
発明の詳細な説明
本発明の方法に従って製造されたコネクティングロッドアセンブリは全図を通じて１０で示されており、全図を通じて同じ構造物を示すために同じ符号が用いられている。図１に示されているように、本発明は特に、概して符号１２で示された内燃機関において使用される。この場合、本発明のアセンブリ１０は、デュアルオーバーヘッドカム配列を有する内燃機関１２の単気筒１４に関連して示されている。当業者は、エンジンが、本発明が適用されることができる多くの内燃機関の内の１つであることを認めるであろう。例えば、本発明は、２ストローク又は４ストロークエンジンにおいて使用されるコネクティングロッドアセンブリを製造するために採用されることもある。シリンダは、直列、Ｖ字形、又はフラット、又は技術分野において一般的に知られたあらゆるその他の形式で配置されていることができる。本発明は、シングル又はデュアルのオーバーヘッドカム又はアンダーマウントカムを有する、キャブレター式又は燃料噴射式の内燃機関に関して使用されることもできる。
【００２７】
引き続き図１を参照すると、内燃機関１２は、１つ又は２つ以上のシリンダ１４を有するエンジンブロック１６と、エンジンブロック１６に関連した、概して１８で示されたシリンダヘッドとを有している。ロッカーパネル２０は、技術上一般的に知られた形式でシリンダヘッド１８に関連している。概して符号２２で示されたピストンは、シリンダ１４内で往復運動するように支持されている。コネクティングロッドアセンブリ１０は以下にさらに詳しく説明されるようにピストンピン２４によってピストン２２に固定されている。クランクシャフト２６はコネクティングロッドアセンブリ１０に関連しており、オイルパン２８はエンジンブロック１６に関連している。それぞれバルブステム３４及び弁ばね３６を有する、吸気弁３０及び排気弁３２は、シリンダヘッド１８において支持されており、シリンダ１４と、吸気弁３０及び排気弁３２との間の流体の通流を提供するために、カム３８を介して開閉させられる。内燃機関１２は、シリンダ壁部４４によって形成された燃焼室４２内において、ピストン２２の上方において燃料に点火するためのスパークプラグ４０をも有している。択一的に、又は付加的に、エンジン１２は、霧化された燃料を燃焼室４２に導入するための手段として燃料インジェクタ（図示せず）を有することもできる。したがって、本発明は、火花点火エンジンにおいても圧縮点火（ディーゼル）エンジンにおいても実施されることができる。当業者は、エンジン１２が、技術上一般的に知られた、ここでは詳細に説明されない多数のその他の慣用的な構成部材をも含むことを認めるであろう。
【００２８】
概して、燃料はシリンダ１４の燃焼室４２内で燃焼させられ、ピストン２２を往復させる。ピストン２２はコネクティングロッドアセンブリ１０を駆動し、このコネクティングロッドアセンブリはクランクシャフト２６を駆動し、クランクシャフトをエンジンブロック１６内で回転させる。特に、シリンダ１４内の燃焼圧力はピストン２２を実質的に線形であるが、僅かに回転運動で下方へ駆動する。これに対して、クランクシャフト２６の運動はコネクティングロッドアセンブリ１０を実質的に回転動作で駆動する。
【００２９】
図２に示されたように、ピストン２２はボディ４６を有しており、このボディ４６は、ボディ４６の上縁部に形成されたクラウン４８と、このクラウン４８から下方へ延びたスカート５０とを有している。リングランド５２は、ボディ４６の外周に沿って、クラウン４８とスカート５０との間において延びている。リングランド５２は、ピストンリング（図示されていないが、一般的に技術上知られている）を保持する。さらに、ボディ４６にはボア５４が形成されている。図示したように、ボア５４は実質的に円形の円周を有している。しかしながら、当業者は、ボア５４が様々な形状を有することができることを認めるであろう。例えば、ボア５４は実質的に楕円形の円周を有することができる。ボア５４はピストンピン２４を収容する。当業者は、ピストンピンが多くの異なる形状、寸法及びその他の構造的特徴を有することができることを認めるであろう。例えば、ピストンは、燃焼プロセスを促進し、燃焼プロセスから得られるパワー又は効率を高めるために、クラウン４８に、あらゆる数のリングランド５２、又は突出部及び／又は凹所を有することができる。さらに、ピストン２２は、ピストンスカート５０に形成された凹所又は溝、又はピストンスカートに提供されたコーティングを含むことができる。さらに、ピストン２２は艶出し又は面取りされたボアを有することができる。ボア５４は、ボア５４とピストンピン２４との間に潤滑剤を受容するためのサイドレリーフ（図示せず）を有することもできる。ピストンピン２４はしばしば円筒状であり、実質的に均一の直径を有している。この形状は、ほとんどの用途のための標準として採用されている。しかしながら、当業者は、ピストンピン２４が、遠位端部の直径よりも小さな直径を有する中央領域を有することができることを認めるであろう。したがって、コネクティングロッドアセンブリ１０は様々なピストンピン２４に適応することができる。
【００３０】
前述のように、コネクティングロッドアセンブリ１０は、ピストン２２の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換するために、ピストン２２とクランクシャフト２６とを結合する。このために、コネクティングロッドアセンブリ１０は、ピストンピン２６を介してピストン２２に固定された、概して符号５６で表されたスモールエンドと、ボルト６０を介してクランクシャフト２６に結合されたラージエンドすなわちクランクエンド５８とを有している。スモールエンド５６は、末端６２と、概して符号６４で示された、貫通したピンボアとを有している。
【００３１】
図３Ａ及び３Ｂを参照すると、本発明の方法に従って製造されたコネクティングロッドアセンブリ１０は、スモールエンド５６の両方の側７０，７２に形成された、概して６６及び６８で表された１対のチャネルを有している。チャネル６６，６８が配置された側７０，７２は、ピンボア６４が貫通する側であり、これにより、各チャネル６６，６８の軸線は実質的に互いに対して平行でありかつピンボア６４の軸線に対して垂直である。各チャネル６６，６８は、ピンボア６４の両方の側において１対のリッジ７４，７６，７８，８０を有している。各チャネル６６，６８のためのリッジ７４，７６及び７８，８０はそれぞれ、以下においてより詳細に説明されるブシュがピンボア６４内に装着される場合に生ぜしめられるあらゆるモーメント力を低減又は排除するように同一平面を成しており、これにより、ブシュとピンボアとの不整合と、ブシュの変形とを低減している。さらに、リッジ７４，７６，７８，８０は、スモールエンド５６内の接触面が、以下においてより詳細に説明されるように、機械加工又はその他の形式で形成される場合に生ぜしめられるあらゆるモーメント力を低減又は排除する。
【００３２】
さらに、コネクティングロッドアセンブリ１０は、概して符号８２で表されたブシュをも有する。ブシュ８２は、以下においてより詳細に説明されるように、ピンボア６４内の固定された位置へのブシュ８２の装着を容易にするために所定の外径を有している。ブシュ８２は、図３Ｂに示されているように、それぞれの両側のチャネル６６，６８の輪郭に相当する所定の輪郭８４，８６を有することができる。これに対して、図３Ａに示されているように、所定の輪郭を有さないブシュ８２が使用されることもできる。
【００３３】
図３〜５Ｂを参照すると、ブシュ８２はさらにピストンピン２４との回転接触のために配置された接触面８８を有しており、これにより、コネクティングロッドアセンブリ１０をピストン２２に結合させている。接触面８８は旋回軸線を規定しており、この旋回軸線を中心として、ピストンピン２４は、ピストン２２とコネクティングロッドアセンブリ１０とがシリンダ１４内において移動する間、回転することができる。高い荷重に対抗し、耐荷重を促進し、焼付きに抵抗するという所望の目的を行うために、ブシュ８２は、コネクティングロッドアセンブリ１０の材料とは異なる金属から構成されており、この金属は、ピストンピン２４とピンボア６４との間に生じるおそれのある摩擦及びスカッフィングを低減する。しかしながら、当業者は、ポリマ材料が内燃機関１２における使用に適しているならば、同じ目的を達成するために、ポリマから構成されたブシュ８２が使用されることもできることを認めるであろう。さらに、ブシュ８２は、圧延された材料又は平坦なストック材料から構成されることができ、引き続き、ピンボア６４の内周に対応する実質的に円筒の形状を提供するように加工される。
【００３４】
図２〜図５Ｂに示された実施形態において、コネクティングロッドアセンブリ１０はブシュ８２を有している。しかしながら、ブシュ８２を備えないコネクティングロッドアセンブリを採用することが望ましい状況も存在する。したがって、本発明の方法に従って製造された別のコネクティングロッドアセンブリは概して図６に符号１１０で示されており、この図面においては、同じ構造体を表すために、図２〜図５Ｂに示された発明の実施形態に対して１００を加えた参照符号が使用されている。コネクティングロッドアセンブリ１１０は図２〜図５に示されたコネクティングロッドアセンブリ１０と同様であるので、例示された構造体の説明は、以下に明らかに言及されたもの以外はここでは繰り返されない。
【００３５】
図６を参照すると、コネクティングロッドアセンブリ１１０は、末端１６２と、貫通したピンボア１６４とを有するスモールエンド１５６を有して示されている。この実施形態において、ピンボア１６４の内周は実質的に円筒状である。しかしながら、当業者は、ピンボア１６４の内周が多数のその他の形状を有することもあることを認めるであろう。例えば、ピンボア１６４の内周はピストンピン２４の特定のスタイルに対応するように実質的に楕円形であるか又はテーパしたプロフィルを有することもできる。さらに、ピンボア１６４は、ピストンピン２４に係合する接触面１９０を有しており、これによって、コネクティングロッドアセンブリ１１０をピストン２２に結合させている。接触面１９０は、エンジン１２の作動中にシリンダ１４内における滑らかな線形運動及び回転運動を促進するために、コネクティングロッドアセンブリ１１０とピストンピン２４との間の旋回面を提供するように規定されている。
【００３６】
図３Ａ〜図５Ｂを参照すると、本発明のコネクティングロッドアセンブリ１０を製造する方法が、末端６２を有するスモールエンド５６を形成することを含む。スモールエンド５６は技術上知られたあらゆる適切な方法によって形成されることができる。例えば、スモールエンド５６は、鍛造、鋳造又は粉末冶金によって形成されることができる。ピンボア６４もスモールエンド５６において形成され、鍛造、鋳造又は粉末冶金の初期工程の間に暫定的に形成され、その後にスモールエンド５６に仕上げ機械加工されることができる。
【００３７】
鍛造が採用された場合、スモールエンド５６を形成する工程は、金属ブランクを、金属が所定の形状にプレス、打抜き加工又はパウンディングされる温度まで加熱することを含む。次いで、金属ブランクは所定の形状を有する金型キャビティ内に配置され、金型キャビティの所定の形状に合致するように鍛造される。鋳造が採用される場合、スモールエンド５６を形成する工程は、所定の形状を有する金型キャビティに溶融金属を注入し、金型キャビティの所定の形状に合致するように溶融金属を冷却させる。粉末冶金が採用される場合、スモールエンド５６を形成する工程は、所定の形状を形成するための金型キャビティ内において金属粉末を圧縮し、圧縮された粉末を焼結して結合させ、金型キャビティの所定の形状に粉末金属を合致させることを含む。当業者は、コネクティングロッドアセンブリ１０が金属ストックから機械加工されることもできることを認めるであろう。
【００３８】
スモールエンド５６が形成されると、本発明の方法は、各チャネル６６，６８の軸線がピンボア６４の軸線に対して垂直になるように、スモールエンド５６の両側７０，７２に１対のチャネル６６，６８を形成することを含む。当業者は、スモールエンド５６を形成するために鍛造工程が採用された場合、それと同時にチャネル６６，６８が鍛造されることができることを認めるであろう。さらに、スモールエンド５６を形成するために鋳造又は粉末冶金が採用された場合、これらの方法のそれぞれの間にチャネル６６，６８が提供されることができる。
【００３９】
次いで、ブシュ８２はスモールエンド５６のピンボア６４内に装着される。ブシュ８２は、ピンボア６４の軸線とブシュ８２の軸線とが実質的に整合させられるようにピンボア６４の近くに配置される。特に、ブシュ８２は、チャネル６６又は６８のリッジ７４，７６又は７８，８０それぞれに隣接して配置されて、ブシュ８２がピンボア６４内において中心合わせされるまでピンボア６４内に挿入される。ブシュ８２は、ブシュ８２とピンボア６４との間に締りばめを提供するようにピンボア６４に機械的に押し込まれ、これにより、ブシュ８２をピンボア６４に対して定位置に保つ。ブシュ８２とピンボア６４との間に締りばめを提供するために、ブシュ８２の外径は、ピンボア６４の内径に対して数マイクロメートルだけ異なっている。しかしながら、直径の差は、エンジン１２の作動中に必要なピンボア６４に対するブシュ８２の定位置を妥協するほど大きくない。
【００４０】
ブシュ８２は、ブシュ８２とスモールエンド５６との温度差を生ぜしめることによってピンボア６４内に装着されることもできる。したがって、ピンボア６４の熱膨張を提供するようにスモールエンド５６を加熱するか、熱収縮を提供するようにブシュ８２を冷却するか、又はその両方は、所望の温度差を生じ、装着工程を助成する。特に、もたらされた温度差の下で、ブシュ８２の外径は減少し、ピンボア６４の内径は拡開し、これにより、ブシュ８２はピンボア６４に挿入されることが可能となる。２つの構成部材の間の温度平衡を達成することにより、ブシュ８２はピンボア６４内に固定される。当業者は、ブシュ８２をピンボア６４内に装着する前記方法は一例であり、ブシュ８２をピンボア６４内に装着する工程は複数の異なる方法によって行われることができることを認めるであろう。
【００４１】
ブシュ８２がピンボア６４内に装着されると、スモールエンド５６内に接触面８８が形成される。図４〜図５Ｂを参照すると、概して符号２００で示された機械加工ツールは、ブシュ８２の内周面に係合し、エンジン１２の作動中にピストンピン２４の滑らかな回転運動を助ける接触面８８を形成する。図４に示されているように、機械加工ツール２００は回転被駆動シャフト２０２と切断ヘッド２０４とを有している。切断ヘッド２０４は、ピンボア６４内における回転運動の間切断ヘッド２０６を支持する複数のパッド２０６を有している。さらに、切断ヘッド２０４は、接触面８８を形成する複数の切断面２０８を有している。チャネル６６，６８及びこれらのチャネルから形成されたリッジ７４，７６及び７８，８０の結果、機械加工ツール２００は、スモールエンドの残りの部分に対して減少した幅の上部領域を有するスモールエンドの接触面を仕上げ機械加工することに関連したモーメント力を生じることなく、特定の用途のための適切な内径に接触面８８を仕上げ機械加工する。当業者は、接触面８８が、あらゆる適切な機械加工ツール、例えばコネクティングロッドアセンブリ１０のスモールエンド５６内に接触面８８を形成するのに適したＣＮＣ機械又はその他のタイプの切断ツール、によって形成されることができることを認めるであろう。
【００４２】
コネクティングロッドアセンブリ１０のスモールエンド５６は引き続き、各チャネル６６，６８と末端６２との間における幅を減じるように機械加工され、これにより、段付き構成を提供する。特に、スモールエンド５６は、各チャネル６６，６８のリッジ７６，８０と末端６２との間における所定の部分を除去するように機械加工される。したがって、この機械加工工程はリッジ７４，７８を実質的に除去するように作用する。ブシュ８２が、慣用的に成形されたブシュであるか、又は図３Ａ及び図３Ｂに関して上で説明されたようにチャネル６８，６６の輪郭に対応した所定の輪郭８４，８６を有しているかどうかに拘わらず、ブシュ８２の所定の量も、段付き構成を提供するためにスモールエンド５６の機械加工の間に除去される。
【００４３】
図６に示されたコネクティングロッドアセンブリ１１０を参照すると、コネクティングロッドアセンブリ１１０を製造する方法は、図２〜５Ｂに示されたコネクティングロッドアセンブリと同様であるので、コネクティングロッドアセンブリ１１０を製造する方法の説明は、以下に明らかに言及されるものを除いてはここでは繰り返されない。
【００４４】
図６に示された実施形態によって代表される製造方法は、末端１６２を有するコネクティングロッド１１０のスモールエンド１５６を形成し、スモールエンド１５６を貫通したピンボア１６４を形成することを含む。スモールエンド１５６は、図３Ａ〜図５Ｂに関して上に説明されかつ引用によりここに援用されるように、鍛造、鋳造又は粉末冶金等の技術上知られたあらゆる適切な方法によって規定されることができる。スモールエンド１５６に形成されたピンボア１６４は、鍛造、鋳造又は粉末冶金の初期工程の間に形成されることもできるか、又は、後でスモールエンド１５６に機械加工されることができる。スモールエンド１５６が形成されると、方法は、図３Ａ〜５Ｂに関して説明されかつ引用によりここに援用されるように、それぞれのチャネル１６６，１６８の軸線がピンボア１６４の軸線に対して垂直であるように、スモールエンド１５６の両方の側１７０，１７２に１対のチャネル１６６，１６８を形成することを含む。
【００４５】
次いで、接触面１９０が、図４〜５Ｂに関して説明されたのと実質的に同じ形式で機械加工ツール２００を使用してスモールエンド１５６のピンボア１６４内に形成される。１つの実施形態において、機械加工ツール２００は、接触面１９０を形成するためにピンボア１６４の内周に係合する複数の切断面２０８を有する回転被駆動シャフト２０２を含むことができる。特に、チャネル１６６，１６８及びこれらのチャネルから形成されたリッジ１７４，１７６及び１７８，１８０の結果、機械加工ツール２００は、スモールエンドの残りの部分に対して減少した幅の上部領域を有するスモールエンドの接触面を仕上げ機械加工することに関連したモーメント力を生じることなく、特定の用途のための適切な内径に接触面１９０を仕上げ機械加工する。
【００４６】
コネクティングロッドアセンブリ１１０のスモールエンド１５６は引き続き、各チャネル１６６，１６８と末端１６２との間における幅を減じるように機械加工され、これにより、段付き構成を提供する。特に、スモールエンドは、図４〜５Ｂに関して上に説明されかつ引用によりここに援用されるように、各チャネル１６６，１６８のリッジ１７６，１８０と末端１６２との間の所定の部分を除去するように機械加工される。
【００４７】
コネクティングロッドアセンブリ１０，１１０のスモールエンド５６，１５６の段付き構成は、ピストン及びコネクティングロッドアセンブリの全重量を最小限に抑制しながら、総耐荷重を増大させる。このような特性がないと、ピストン２２及びコネクティングロッドアセンブリ１０はスカッフィングを生じ、最終的に故障する。同様に、コネクティングロッドアセンブリ１０，１１０と、ピストン２２と、ピストンピン２４との間の旋回点を維持するために、スモールエンド５６，１５６のピンボア６４，１６４内における耐荷重及び耐焼付き性を促進することが重要である。
【００４８】
したがって、本発明の方法は、関連技術の欠点を克服し、段付きスモールエンド５６を有するコネクティングロッドアセンブリ１０のピンボア６４内へのブシュ８２の装着を改良し、これにより、交差から外れた条件を生ぜしめる過度の摩耗なく、内燃機関１２の相対的な構成部材の寿命を延長させる。さらに、スモールエンド５６の両方の側７０，７２それぞれにおけるチャネル６６，６８の対は、ブシュ８２をピンボア６４内に装着する場合に生ぜしめられるモーメント力を減じるように作用する、ピンボア６４に隣接した同一平面の領域を提供し、これにより、ブシュ８２を変形させる可能性を減じ、ブシュ８２とコネクティングロッドアセンブリのピンボア６４との間の不規則な接触領域８８を生じる可能性を減じる。
【００４９】
さらに、スモールエンド５６，１５６の両方の側７０，７２及び１７０，１７２それぞれにおけるチャネル６６，６８及び１６６，１６８の対は、ピストンピン２４を受容する、コネクティングロッドアセンブリ１０，１１０の段付きスモールエンド５６，１５６内の接触面８８，１９０を規定する場合に生ぜしめられるモーメント力を減じるように作用する、ピンボア６４，１６４に隣接した同一平面の領域を提供し、これにより、接触面８８，１９０の遠位端部を変形させる可能性を減じ、接触面８８，１９０とピストンピン２４との間の不規則な旋回点を生ぜしめる可能性を減じる。さらに、本発明の方法は、ピストンピン２４に係合するスモールエンド６４，１６４内の接触面８８，１９０を形成する場合に生ぜしめられるモーメント力によって生ぜしめられる凹凸を検査及び修正する必要性を減じることによって、コネクティングロッドアセンブリ１０，１１０の製造を能率化する。コネクティングロッドアセンブリ１０の製造はさらに、ブシュ８２を装着する間に生ぜしめられるモーメント力によって生ぜしめられる凹凸を検査及び修正する必要性を減じるので、本発明によって能率化される。
【００５０】
本発明は例示として説明された。使用された用語は限定ではなく説明の用語の性質をなすものである。上の開示を考慮して本発明の多くの変化実施例及び変更態様が可能である。したがって、添付の請求項の範囲内で、本発明は、特に説明されたものではない態様において実施されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の方法に従って製造されたコネクティングロッドアセンブリを有する内燃機関の断面環境図である。
【図２】本発明の方法に従って製造された、ピストンに固定された示されたコネクティングロッドアセンブリの拡大された断面図である。
【図３Ａ】本発明による、ブシュの装着及び最終機械加工の前における、形成されたチャネルを備えたコネクティングロッドアセンブリのスモールエンドの分解断片断面図であり、最終機械加工線が破線で示されている。
【図３Ｂ】本発明による、ブシュが挿入された後であるが最終機械加工の前における、破線で示された最終機械加工線を備えた、コネクティングロッドアセンブリのスモールエンドの断片的な断面図である。
【図４】コネクティングロッドアセンブリのスモールエンドの断片的な断面図であり、本発明の方法に従って製造された、ピストンピンに係合するスモールエンドに接触面を規定するための機械加工ツールを示している。
【図５Ａ】本発明の方法に従って製造されたコネクティングロッドアセンブリのスモールエンドの断片的な断面図である。
【図５Ｂ】本発明の方法に従って製造されたコネクティングロッドアセンブリのスモールエンドの断片的な斜視図である。
【図６】本発明の方法に従って製造されたコネクティングロッドアセンブリのスモールエンドの断片的な斜視図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  コネクティングロッドアセンブリ、  １２  内燃機関、  １４  シリンダ、  １６  エンジンブロック、  １８  シリンダヘッド、  ２２  ピストン、  ２４  ピストンピン、  ２６  クランクシャフト、  ２８  オイルパン、  ３０  吸気弁、  ３２  排気弁、  ３４  バルブステム、  ４０  スパークプラグ、  ４２  燃焼室、  ４４  シリンダ壁部、  ４６  ボディ、  ４８  クラウン、  ５０  スカート、  ５２  リングランド、  ５４  ボア、  ５６  スモールエンド、  ６０  ボルト、  ６２  末端、  ６４  ボア、  ６８，７０  チャネル、  ７６，７８，８０，８２  リッジ、  ８４  ブシュ、  ８６，８８  輪郭、  ９０  接触面、  ９２，９４  溝、  ９６，９８  遠位端部
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【国際調査報告】
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