JP4780014B2 - Manufacturing method of shaft coupling structure - Google Patents

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Description

本発明は、軸を回転可能な状態で挟み込むように一対の連結部材を配置して、これらを互いに組み合わせる軸連結構造体の製造方法に関する。
The present invention, by arranging a pair of connecting members so as to sandwich the shaft in a rotatable state, relates to the production side of the shaft coupling structure to combine these with one another.

軸連結構造体として、内燃機関のクランク軸のクランクピンに連結されるコネクティングロッドや、内燃機関のシリンダブロックの軸支持部とキャップ部とによってクランク軸のクランクジャーナルを回転可能に支持する構造体が広く知られている。   As a shaft coupling structure, there is a structure that rotatably supports a crank journal of a crankshaft by a connecting rod coupled to a crankpin of a crankshaft of an internal combustion engine and a shaft support portion and a cap portion of a cylinder block of the internal combustion engine. Widely known.

クランク軸が鋳造等で一体成形されたものである場合、そのクランクピンの両側にクランクウェブが形成されている。コネクティングロッドの大端部にピン孔を設けただけでは、その大端部をクランクピンに通すことができないためクランクピンにコネクティングロッドを連結することができない。そのため、コネクティングロッドを大端部において本体部とキャップ部とを分割し、本体部とキャップ部とでクランクピンを挟み込むように配置してからこれらをボルトで締結して組み合わせることが一般に行われている。ボルト締結によるコネクティングロッドの強度不足を防止するため、ボルト締結部の補強による重量増や大型化を回避することが難しい。また、ボルト締結は部品点数の増加や組み立て工数が増加する問題もある。   When the crankshaft is integrally formed by casting or the like, crank webs are formed on both sides of the crankpin. By simply providing a pin hole at the large end of the connecting rod, the large end cannot be passed through the crank pin, and therefore the connecting rod cannot be connected to the crank pin. Therefore, it is generally performed that the connecting rod is divided so that the main body portion and the cap portion are divided at the large end, and the crank pin is sandwiched between the main body portion and the cap portion, and then these are fastened with bolts and combined. Yes. In order to prevent insufficient strength of the connecting rod due to bolt fastening, it is difficult to avoid an increase in weight and an increase in size due to reinforcement of the bolt fastening portion. In addition, there are problems that bolt fastening increases the number of parts and the number of assembly steps.

そのようなことから、コネクティングロッドの軽量化等を図るため、大端部で分割せずに一体化したコネクティングロッドが種々提案されている。例えば、大端部の孔から半径方向にスリットを形成し、スリットの弾性変形、つまり大端部の孔径の拡大を利用して軸受体が圧入された８の字型のコネクティングロッドが知られている（特許文献１）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２〜４が存在する。   For this reason, in order to reduce the weight of the connecting rod, various connecting rods that are integrated without being divided at the large end have been proposed. For example, there is known an 8-shaped connecting rod in which a slit is formed in a radial direction from a hole at the large end, and a bearing body is press-fitted using elastic deformation of the slit, that is, expansion of the hole diameter at the large end. (Patent Document 1). In addition, there are Patent Documents 2 to 4 as prior art documents related to the present invention.

実開平２−９３３１号公報Japanese Utility Model Publication No. 2-9331 実開平４−８０９２２号公報Japanese Utility Model Publication No. 4-80922 特開平５−２８０６４１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-280641 特開平７−２９３３２６号公報JP-A-7-293326

このような一体型のコネクティングロッドは、ボルト締結される分割型のコネクティングロッドに比べて、軽量化、小型化及び部品点数の削減に効果がある。しかし、一体型のコネクティングロッドはクランクピンへの連結方法に大きな制約、例えばクランク軸を組み立て型に変更する等の制約がある。   Such an integrated connecting rod is more effective in reducing the weight, size and number of parts compared to a split connecting rod which is bolted. However, the connecting rod of the integrated type has a great restriction on the connecting method to the crankpin, for example, a change of the crankshaft to an assembled type.

そこで、本発明はボルト等の締結部材を要せずに軸に容易に連結でき、かつ軽量化、小型化を容易に実現できる軸連結構造体の製造方法を提供することを目的とする。
Accordingly, the present invention is the axis without requiring fastening members such as bolts can be easily connected, and weight reduction, and an object thereof is to provide a manufacturing how the shaft coupling structure can be easily downsized.

本発明の軸連結構造体の製造方法は、軸を回転可能な状態で挟み込むように一対の連結部材を配置するとともに、前記軸と前記一対の連結部材との間に軸受が設けられた状態で前記一対の連結部材を互いに組み合わせる軸連結構造体の製造方法において、前記一対の連結部材を互いに突き合わせた状態で、前記一対の連結部材の突き合わせ部を加熱しつつ加圧する拡散接合により、前記一対の連結部材を互いに接合して一体化し、前記突き合わせ部への加熱の際に前記軸受の温度上昇が抑制されるように、前記軸と前記一対の連結部材との間に冷媒を供給することにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
In the manufacturing method of the shaft connecting structure according to the present invention, a pair of connecting members are disposed so as to sandwich the shaft in a rotatable state, and a bearing is provided between the shaft and the pair of connecting members. In the manufacturing method of the shaft connection structure in which the pair of connection members are combined with each other, the pair of connection members are joined to each other by diffusion bonding in which the butted portions of the pair of connection members are heated and pressurized while being in contact with each other. By connecting and integrating the connecting members to each other, and supplying a refrigerant between the shaft and the pair of connecting members so that a rise in the temperature of the bearing is suppressed when heating the butting portion. The problem described above is solved (claim 1).

この製造方法によれば、軸を挟み込むようにして配置される一対の連結部材の突き合わせ部を加熱しつつ加圧する拡散接合により、一対の連結部材が互いに接合されて一体化する。これにより、一対の連結部材を組み合わせるためにボルト等の締結部材が不要となるので、軸連結構造体の軽量化及び小型化を容易に実現することができる。また、拡散接合は突き合わせ部への加熱が必須となるが、軸と連結部材との間に軸受（例えば、すべり軸受等）が設けられている場合にはその加熱による軸受の溶融や故障等の不具合を防止しなければならない。この製造方法によれば、突き合わせ部への加熱の際に軸と連結部材との間に冷媒が供給されるので、軸受の温度上昇が抑制されて上述の不具合を防止できる。また、軸受の温度上昇が抑えられるので、軸受の材質の選択範囲が拡大する。
According to this manufacturing method, the pair of connecting members are joined and integrated by diffusion bonding in which the butted portions of the pair of connecting members arranged so as to sandwich the shaft are heated and pressurized. Thereby, since a fastening member such as a bolt is not required to combine the pair of connecting members, the weight and size of the shaft connecting structure can be easily realized. Diffusion bonding requires heating the butted part, but if a bearing (for example, a slide bearing) is provided between the shaft and the connecting member, the heating may cause melting or failure of the bearing. We must prevent problems. According to this manufacturing method, since the refrigerant is supplied between the shaft and the connecting member when heating the butted portion, the temperature rise of the bearing is suppressed and the above-described problems can be prevented. Further, since the temperature rise of the bearing can be suppressed, the selection range of the material of the bearing is expanded.

本発明の製造方法の一態様においては、前記突き合わせ部への加熱により溶融するインサート部材を前記一対の連結部材間に介在させた状態で前記一対の連結部材を互いに突き合わせてもよい（請求項２）。この態様によれば、インサート部材を利用した液相拡散接合により、一対の連結部材が接合されて一体化される。インサート部材を利用しない固相拡散接合に比べて接合強度が向上する。   In one aspect of the production method of the present invention, the pair of connecting members may be butted against each other with an insert member that melts by heating the butting portion interposed between the pair of connecting members. ). According to this aspect, the pair of connecting members are joined and integrated by liquid phase diffusion joining using the insert member. Bonding strength is improved as compared with solid phase diffusion bonding without using an insert member.

拡散接合は一般に金属やセラミックの接合に適している。一対の連結部材の材質は拡散接合が可能な材質であればよい。またインサート部材の材質も一対の連結部材の材質に応じて適宜選択することができる。例えば、液相拡散接合を利用する場合においては、前記一対の連結部材は鉄を含む鉄合金を材料として構成されており、前記インサート部材として、ニッケルを含むニッケル合金を材料とする箔状金属が設けられていてもよい（請求項３）。この場合、鉄合金で製造された一対の連結部材の良好な接合が可能となる。なお、鉄合金とは鉄を成分として含む金属を意味し、鋳鉄、鋼、ステンレス鋼を含む概念である。   Diffusion bonding is generally suitable for joining metals and ceramics. The material of the pair of connecting members may be any material that can be diffusion bonded. The material of the insert member can also be selected as appropriate according to the material of the pair of connecting members. For example, in the case of utilizing liquid phase diffusion bonding, the pair of connecting members is made of an iron alloy containing iron, and the insert member is made of a foil-like metal made of nickel alloy containing nickel. It may be provided (Claim 3). In this case, it is possible to satisfactorily join a pair of connecting members made of an iron alloy. In addition, an iron alloy means the metal which contains iron as a component, and is a concept containing cast iron, steel, and stainless steel.

冷媒の供給方法はどのような方法でもよいが、例えば、前記軸にはその外周面に開口して冷媒を導くことができる冷媒通路が形成されており、前記冷媒通路の開口部が前記一対の連結部材にて隠されるように前記軸と前記一対の連結部材とをそれぞれ位置決めした状態で、前記冷媒通路を利用して前記軸と前記一対の連結部材との間に冷媒を供給してもよい（請求項４）。この場合には、軸に形成された冷媒通路を利用することにより、効率的に軸と連結部材との間に冷媒を供給できるので軸受の冷却効果が向上する。この態様においては、前記開口部が前記一対の連結部材の前記突き合わせ部に向かうように前記軸と前記一対の連結部材とをそれぞれ位置決めしてもよい（請求項５）。この場合は、冷媒が流出する開口部が突き合わせ部に向かうため、加熱された突き合わせ部を狙って冷媒が供給されて冷却効果が更に向上する。
Any method may be used for supplying the refrigerant. For example, the shaft is formed with a refrigerant passage that opens to an outer peripheral surface thereof to guide the refrigerant, and the opening of the refrigerant passage includes the pair of the refrigerant passages. The refrigerant may be supplied between the shaft and the pair of connecting members using the refrigerant passage in a state where the shaft and the pair of connecting members are positioned so as to be hidden by the connecting member. (Claim 4 ). In this case, since the refrigerant can be efficiently supplied between the shaft and the connecting member by using the refrigerant passage formed in the shaft, the cooling effect of the bearing is improved. In this embodiment, the opening may be positioned respectively between said shaft and said pair of connecting members to face the abutting portions of the pair of connecting members (claim 5). In this case, since the opening through which the refrigerant flows out is directed to the abutting portion, the cooling effect is further improved by supplying the refrigerant targeting the heated abutting portion.

また、冷媒にて軸受を冷却する際には、前記軸と前記一対の連結部材との間に形成されて前記軸受が設けられる空間を密封し、当該空間に冷媒を充填してもよい（請求項６）。
この空間に冷媒が充填されることにより充填された冷媒と軸受との間で熱交換が行われ、軸受の温度上昇を抑制することができる。また、その空間が密封されて冷媒の漏れが抑制されるので、冷媒の無駄な消費を抑えることができる。
Further, when the bearing is cooled by the refrigerant, a space formed between the shaft and the pair of connecting members and in which the bearing is provided may be sealed, and the space may be filled with the refrigerant. Item 6 ).
When the space is filled with the refrigerant, heat exchange is performed between the filled refrigerant and the bearing, and the temperature rise of the bearing can be suppressed. Moreover, since the space is sealed and leakage of the refrigerant is suppressed, wasteful consumption of the refrigerant can be suppressed.

一対の連結部材が軸に連結される軸連結構造体であれば、連結部材や軸の態様に特段の制限はない。例えば、前記軸として、内燃機関のクランク軸のクランクピンが設けられ、前記一対の連結部材として、前記クランクピンに取り付けられるコネクティングロッドの大端部において分割される本体部とキャップ部とが設けられていてもよい（請求項７）。この場合には、本体部とキャップ部とが互いに拡散接合によって接合されて一体化することにより、クランクピンにコネクティングロッドが連結される。これにより、一体型のコネクティングロッドを使用した場合の制約を受けることなく、一体型のコネクティングロッドと略同等の効果を得ることができる。
As long as the pair of connecting members is a shaft connecting structure that is connected to the shaft, there is no particular limitation on the shape of the connecting member or the shaft. For example, a crankpin of a crankshaft of an internal combustion engine is provided as the shaft, and a main body portion and a cap portion that are divided at a large end portion of a connecting rod attached to the crankpin are provided as the pair of connecting members. (Claim 7 ). In this case, the connecting rod is connected to the crankpin by joining and integrating the main body portion and the cap portion by diffusion bonding. As a result, it is possible to obtain substantially the same effect as the integrated connecting rod without being restricted by the use of the integrated connecting rod.

また、前記軸として、内燃機関のクランク軸のクランクジャーナルが設けられ、前記一対の連結部材として、前記内燃機関のシリンダブロックの軸支持部と前記軸支持部に組み合わされるキャップ部とが設けられていてもよい（請求項８）。この場合には、シリンダブロックの軸支持部とキャップ部とが拡散接合によって接合されることにより一体化されるので内燃機関の軽量化や小型化に貢献できる。
Further, a crank journal of a crankshaft of an internal combustion engine is provided as the shaft, and a shaft support portion of a cylinder block of the internal combustion engine and a cap portion combined with the shaft support portion are provided as the pair of connecting members. (Claim 8 ). In this case, since the shaft support portion and the cap portion of the cylinder block are integrated by diffusion bonding, it is possible to contribute to weight reduction and size reduction of the internal combustion engine.

以上説明したように、本発明によれば、軸を挟み込むようにして配置される一対の連結部材の突き合わせ部を加熱しつつ加圧する拡散接合により、一対の連結部材が互いに接合されて一体化する。これにより、一対の連結部材を組み合わせるためにボルト等の締結部材が不要となるので、軸連結構造体の軽量化及び小型化を容易に実現することができる。   As described above, according to the present invention, the pair of connecting members are joined and integrated by diffusion bonding in which the butted portions of the pair of connecting members arranged so as to sandwich the shaft are heated and pressurized. . Thereby, since a fastening member such as a bolt is not required to combine the pair of connecting members, the weight and size of the shaft connecting structure can be easily realized.

（第１の形態）
図１は本発明の軸連結構造体の一形態としてのコネクティングロッドが内燃機関のクランク軸に連結された状態を示し、図２は図１のII−II線に沿った断面を示している。これらの図に示すように、コネクティングロッド１はレシプロ型内燃機関に組み込まれてピストン２とクランク軸３とを連結する。ピストン２は不図示のシリンダ内に往復動可能に挿入される。クランク軸３は鉄合金を素材とし、鋳造により外形が形成された後各部が切削加工されることにより一体的に製造されている。クランク軸３はシリンダブロック４の軸支持部４ａと、その軸支持部４ａに組み合わされるキャップ部５とによって回転可能に支持される。キャップ部５はボルト等の締結部材５ａにて軸支持部４ａに締結されている。また、周知のように、クランク軸３は軸支持部４ａに配置されて回転軸線Ａｘ回りに回転するクランクジャーナル６と、回転軸線Ａｘから一方向に偏るように位置し回転軸線Ａｘ方向に延びる軸としてのクランクピン７と、クランクジャーナル６とクランクピン７とを結ぶクランクウェブ８と、クランクウェブ８の反対側に設けられるカウンタウエイト９とを備える。 (First form)
FIG. 1 shows a state in which a connecting rod as one embodiment of the shaft coupling structure of the present invention is coupled to a crankshaft of an internal combustion engine, and FIG. 2 shows a cross section taken along line II-II in FIG. As shown in these drawings, the connecting rod 1 is incorporated in a reciprocating internal combustion engine and connects the piston 2 and the crankshaft 3. The piston 2 is inserted into a cylinder (not shown) so as to reciprocate. The crankshaft 3 is made of an iron alloy as a raw material and is integrally manufactured by cutting each part after the outer shape is formed by casting. The crankshaft 3 is rotatably supported by a shaft support portion 4a of the cylinder block 4 and a cap portion 5 combined with the shaft support portion 4a. The cap part 5 is fastened to the shaft support part 4a by a fastening member 5a such as a bolt. Further, as is well known, the crankshaft 3 is disposed on the shaft support portion 4a and rotates around the rotation axis Ax, and is positioned so as to deviate from the rotation axis Ax in one direction and extends in the direction of the rotation axis Ax. As a crank pin 7, a crank web 8 connecting the crank journal 6 and the crank pin 7, and a counterweight 9 provided on the opposite side of the crank web 8.

コネクティングロッド１は鉄合金を素材として構成され、ピストン２のピストンピン１０に回転自在に連結される小端部１１と、小端部１１の反対側に位置してクランクピン７に回転自在に連結される大端部１２とを有している。小端部１１と大端部１２とを結ぶロッド部１３はＩ型の断面を持つ。詳しくは後述するが、コネクティングロッド１は、その大端部１２において本体部１ａとキャップ部１ｂとに分割された状態で、クランクピン７を挟み込むようにして本体部１ａとキャップ部１ｂとを突き合わせ、それらの突き合わせ部１ｃを液相拡散接合にて接合することによって構成されている。図２に示すように、コネクティングロッド１とクランクピン７との間にはアルミニウム合金等の軽合金製の軸受１５が介在し、この軸受１５によりコネクティングロッド１とクランクピン７との摩擦抵抗が低減されている。この軸受１５は半割状のすべり軸受である。   The connecting rod 1 is made of an iron alloy, and is connected to a small end portion 11 that is rotatably connected to the piston pin 10 of the piston 2 and is rotatably connected to the crank pin 7 that is located on the opposite side of the small end portion 11. And a large end portion 12. The rod portion 13 connecting the small end portion 11 and the large end portion 12 has an I-shaped cross section. As will be described in detail later, the connecting rod 1 is divided into a main body portion 1a and a cap portion 1b at the large end portion 12, and the main body portion 1a and the cap portion 1b are abutted so as to sandwich the crank pin 7. The butt portion 1c is joined by liquid phase diffusion bonding. As shown in FIG. 2, a light alloy bearing 15 such as an aluminum alloy is interposed between the connecting rod 1 and the crank pin 7, and the friction resistance between the connecting rod 1 and the crank pin 7 is reduced by this bearing 15. Has been. This bearing 15 is a half-shaped slide bearing.

図３Ａ〜図３Ｃはコネクティングロッド１の製造方法を示している。まず、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、クランクピン７を上下方向から挟み込むようにコネクティングロッド１の本体部１ａとキャップ部１ｂとをそれぞれ配置し、これらの間にインサート部材としての箔状金属２０を介在させた状態でこれらを突き合わせる。突き合わせ部１ｃに介在させる箔状金属２０はニッケルを含むニッケル合金、例えばニッケルを主成分とするニッケルベース合金が材料として選択され、数１０μｍ程度の所定厚さを持った箔状に構成されている。   3A to 3C show a manufacturing method of the connecting rod 1. First, as shown in FIG. 3A and FIG. 3B, the main body portion 1a and the cap portion 1b of the connecting rod 1 are arranged so as to sandwich the crank pin 7 from above and below, respectively, and a foil-like metal as an insert member between them. These are abutted with 20 interposed. The foil-like metal 20 interposed in the butt portion 1c is made of a nickel alloy containing nickel, for example, a nickel base alloy containing nickel as a main component, and is configured in a foil shape having a predetermined thickness of about several tens of μm. .

次に、図３Ｃに示すように、本体部１ａとキャップ部１ｂとを突き合わせた状態で突き合わせ部１ｃを加熱しつつ加圧する液相拡散接合を行う。突き合わせ部１ｃへの加圧は加圧装置２１にて、その加熱は加熱装置２２にてそれぞれ実施される。加圧装置２１は本体部１ａに嵌め込まれる上側加圧部材２１ａと、その上側加圧部材２１ａと対向するように配置されてキャップ部１ｂの下端を支持する下側加圧部材２１ｂとを有し、これらの部材２１ａ、２１ｂに対して矢印方向の荷重を加えることにより突き合わせ部１ｃに対して数ＭＰａ程度の所定圧力（応力）を加える。加熱装置２２は高周波誘導加熱装置として構成されており、左右の突き合わせ部１ｃを囲むように配置される誘導コイル部２３と、交流電源２５からの電流を誘導コイル２３に供給するための高周波回路部２４とを備えている。図４は図３ＣのIV−IV線に沿った断面を示している。この図に示すように各誘導コイル部２３は突き合わせ部１ｃを両側から挟むことができるように横Ｕ字状に構成されている。   Next, as shown in FIG. 3C, liquid phase diffusion bonding is performed in which the butted portion 1c is heated and pressed while the main body portion 1a and the cap portion 1b are butted. Pressurization to the butting portion 1c is performed by the pressurizing device 21 and heating is performed by the heating device 22, respectively. The pressurizing device 21 has an upper pressurizing member 21a fitted into the main body 1a, and a lower pressurizing member 21b that is arranged to face the upper pressurizing member 21a and supports the lower end of the cap 1b. By applying a load in the direction of the arrow to these members 21a and 21b, a predetermined pressure (stress) of about several MPa is applied to the butted portion 1c. The heating device 22 is configured as a high-frequency induction heating device, and includes an induction coil unit 23 disposed so as to surround the left and right butting portions 1c, and a high-frequency circuit unit for supplying current from the AC power supply 25 to the induction coil 23. 24. FIG. 4 shows a cross section taken along line IV-IV in FIG. 3C. As shown in this figure, each induction coil part 23 is configured in a horizontal U shape so that the abutting part 1c can be sandwiched from both sides.

突き合わせ部１ｃは、誘導コイル部２３へ供給される電流の値が高周波回路部２４にて調整されることにより、箔状金属２０の融点よりも高い所定温度に設定される。図３Ｃに示すように、突き合わせ部１ｃを加熱装置２２にて加熱しつつ加圧装置２１で加圧することにより溶融した箔状金属２０が本体部１ａ及びキャップ部１ｂのそれぞれへ拡散して、本体部１ａ及びキャップ部１ｂは互いに接合して一体化する。これにより、クランク軸３に連結された状態のコネクティングロッド１が製造される。加圧装置２１による加圧時間及び加熱装置２２による加圧時間は適宜に設定される。この形態においては、加圧装置２１による加圧前に加熱装置２２による加熱を開始するようにしているが、加熱と加圧とを同時に開始してもよいし又は加熱前に加圧を開始してもよい。   The butt portion 1 c is set to a predetermined temperature higher than the melting point of the foil-like metal 20 by adjusting the value of the current supplied to the induction coil portion 23 by the high-frequency circuit portion 24. As shown in FIG. 3C, the foil-like metal 20 melted by pressurizing with the pressurizing device 21 while heating the butting portion 1c with the heating device 22 diffuses to each of the main body portion 1a and the cap portion 1b. The part 1a and the cap part 1b are joined together and integrated. Thereby, the connecting rod 1 connected to the crankshaft 3 is manufactured. The pressurizing time by the pressurizing device 21 and the pressurizing time by the heating device 22 are appropriately set. In this embodiment, heating by the heating device 22 is started before pressurization by the pressurization device 21, but heating and pressurization may be started simultaneously, or pressurization is started before heating. May be.

以上のコネクティングロッド１によれば、本体部とキャップ部とを組み合わせるために、従来の分割型のコネクティングロッドで必須であったボルト等の締結部材が不要となる。そのため、コネクティングロッド１の軽量化及び小型化を容易に実現できる。   According to the connecting rod 1 described above, in order to combine the main body portion and the cap portion, a fastening member such as a bolt that is essential in the conventional split type connecting rod is not required. For this reason, the connecting rod 1 can be easily reduced in weight and size.

（第２の形態）
次に、本発明の第２の形態を図５を参照しながら説明する。この形態は液相拡散接合において、突き合わせ部１ｃの加熱及び加圧と同時に軸受１５の冷却を実施するものである。上述したように、コネクティングロッド１とクランクピン７との間には、軽合金製の軸受１５が介在している。そのため、突き合わせ部１ｃへの加熱による設定温度にもよるが、その加熱に伴って軸受１５が昇温し、軸受１５が溶融する等の不具合が発生する可能性がある。そこで、このような不具合を防止するため、この形態は軸受１５の温度上昇が抑制されるように突き合わせ部１ｃの加熱と同時にコネクティングロッド１とクランクピン７との間に冷媒を供給する。 (Second form)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this form, in the liquid phase diffusion bonding, the bearing 15 is cooled simultaneously with the heating and pressurization of the butt portion 1c. As described above, the light alloy bearing 15 is interposed between the connecting rod 1 and the crankpin 7. Therefore, although depending on the set temperature by heating the butting portion 1c, there is a possibility that a problem such as the temperature of the bearing 15 rising due to the heating and melting of the bearing 15 may occur. Therefore, in order to prevent such a problem, in this embodiment, the refrigerant is supplied between the connecting rod 1 and the crankpin 7 simultaneously with the heating of the butt portion 1c so that the temperature rise of the bearing 15 is suppressed.

図５は、突き合わせ部１ｃへの加熱及び加圧の実行時に冷媒を供給している状態を示した説明図である。この形態は冷媒供給のためにクランク軸３に形成されたオイル通路３０を利用する。周知のように、オイル通路３０はクランク軸３の潤滑のために設けられており、オイル通路３０はクランク軸３のクランクジャーナル６、クランクウェブ８及びクランクピン７のそれぞれを通るメイン通路３１と、メイン通路３１から分岐してクランクジャーナル６及びクランクピン７のそれぞれの外周面に開口する分岐通路３２とを有する。分岐通路３２が本発明に係る冷媒通路に相当する。   FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state in which a refrigerant is supplied during the execution of heating and pressurization to the butting portion 1c. This form utilizes an oil passage 30 formed in the crankshaft 3 for supplying refrigerant. As is well known, the oil passage 30 is provided for lubrication of the crankshaft 3, and the oil passage 30 includes a main passage 31 that passes through the crank journal 6, the crank web 8, and the crankpin 7 of the crankshaft 3. A branch passage 32 branched from the main passage 31 and opened to the outer peripheral surfaces of the crank journal 6 and the crank pin 7 is provided. The branch passage 32 corresponds to the refrigerant passage according to the present invention.

クランクピン７の外周面はコネクティングロッド１の本体部１ａとキャップ部１ｂとに覆われているので、分岐通路３２の開口部３２ａが本体部１ａとキャップ部１ｂとにより隠される。つまり、コネクティングロッド１とクランクピン７とは分岐通路３２の開口部３２ａが本体部１ａとキャップ部１ｂにて隠されるように位置決めされている。その状態で、内燃機関冷却用のクーラントや潤滑油等の冷媒を不図示の冷媒用ポンプでオイル通路３０に圧送すると、分岐通路３２の開口部３２ａから冷媒が流出し、コネクティングロッド１とクランクピン７との間に冷媒が供給される。供給された冷媒はコネクティングロッド１とクランクピン７との境界から外部へ流出する。詳しい図示は省略したが、流出した冷媒は再度冷却用ポンプでオイル通路３０に圧送されるようになっており、冷媒を強制的に循環させる。これにより、突き合わせ部１ｃへの加熱の際に軸受１５の温度上昇が抑制される。また、図５に示すように、この形態では分岐通路３２の開口部３２ａが突き合わせ部１ｃに向かうように、コネクティングロッド１とクランクピン７とが位置決めされている。このため、軸受１５の温度が最も高まり易い突き合わせ部１ｃを狙って冷媒を供給できるので軸受１５の冷却効果が向上する。   Since the outer peripheral surface of the crankpin 7 is covered with the main body 1a and the cap 1b of the connecting rod 1, the opening 32a of the branch passage 32 is hidden by the main body 1a and the cap 1b. That is, the connecting rod 1 and the crank pin 7 are positioned so that the opening 32a of the branch passage 32 is hidden by the main body 1a and the cap 1b. In this state, when a coolant such as coolant or lubricating oil for cooling the internal combustion engine is pumped to the oil passage 30 by a coolant pump (not shown), the coolant flows out from the opening 32a of the branch passage 32, and the connecting rod 1 and the crankpin The refrigerant is supplied between the two. The supplied refrigerant flows out from the boundary between the connecting rod 1 and the crankpin 7 to the outside. Although detailed illustration is omitted, the refrigerant that has flowed out is again pumped to the oil passage 30 by the cooling pump, and the refrigerant is forcedly circulated. Thereby, the temperature rise of the bearing 15 is suppressed at the time of heating to the butt | matching part 1c. Further, as shown in FIG. 5, in this embodiment, the connecting rod 1 and the crank pin 7 are positioned so that the opening 32a of the branch passage 32 faces the butting portion 1c. For this reason, since the coolant can be supplied aiming at the butting portion 1c where the temperature of the bearing 15 is most likely to rise, the cooling effect of the bearing 15 is improved.

（第３の形態）
次に、本発明の第３の形態を図６及び図７を参照しながら説明する。この形態は図５の形態の冷却方法と異なる方法で軸受１５を冷却するものである。図６は突き合わせ部１ｃへの加熱及び加圧の実行時に冷媒を供給している状態を示した説明図であり、図７は図６のVII−VII線に沿った断面図である。 (Third form)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the bearing 15 is cooled by a method different from the cooling method shown in FIG. FIG. 6 is an explanatory view showing a state in which a refrigerant is supplied during execution of heating and pressurization to the butting portion 1c, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG.

これらの図に示すように、この形態に係る軸受１５の冷却は、軸受１５の両側を挟み込むようにして不図示のクランプで固定された一対のシール部材３５にて、軸受１５が設けられる空間Ｓを密封し、その状態で空間Ｓ内にオイル通路３０を利用して冷媒を充填する。シール部材３５はリング状に構成されており、コネクティングロッド１とクランクピン７との境界から外部への冷媒の漏れを防止できるように、コネクティングロッド１及びクランクピン７のそれぞれに密着している。シール部材３５の材質は特に制限はなく、耐熱樹脂や金属で構成されてもよい。   As shown in these drawings, the cooling of the bearing 15 according to this embodiment is performed by a space S in which the bearing 15 is provided by a pair of seal members 35 fixed by clamps (not shown) so as to sandwich both sides of the bearing 15. In this state, the space S is filled with the refrigerant using the oil passage 30. The seal member 35 is configured in a ring shape, and is in close contact with each of the connecting rod 1 and the crankpin 7 so as to prevent leakage of refrigerant from the boundary between the connecting rod 1 and the crankpin 7 to the outside. The material of the seal member 35 is not particularly limited, and may be made of heat resistant resin or metal.

この形態によれば、シール部材３５によって空間Ｓが密封されるので、その空間Ｓ内に充填された冷媒と軸受１５との間で熱交換が行われる。これにより、突き合わせ部１ｃへの加熱時の軸受１５の温度上昇が抑えられる。また、外部への冷媒の漏れが抑制されるので冷媒の無駄な消費を抑えることができる。   According to this embodiment, since the space S is sealed by the seal member 35, heat exchange is performed between the refrigerant filled in the space S and the bearing 15. Thereby, the temperature rise of the bearing 15 at the time of the heating to the butt | matching part 1c is suppressed. Moreover, since leakage of the refrigerant to the outside is suppressed, wasteful consumption of the refrigerant can be suppressed.

本発明は以上の各形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の形態にて実施できる。上述の各形態では、本発明に係る一対の連結部材として、クランクピン７に取り付けられるコネクティングロッド１の大端部１２において分割される本体部１ａとキャップ部１ｂとが設けられているが、本発明はこれに限定されない。図８は本発明に係る軸連結構造体の他の形態を示している。図８の形態では、一対の連結部材として、シリンダブロック４の軸支持部４ａと軸支持部４ａに組み合わされるキャップ部５とが設けられている。即ち、クランク軸３に対して回転可能に連結する軸支持部４ａとキャップ部５とが上述した液相拡散接合にて接合されて一体化している。これにより、軸支持部４ａとキャップ部５とを締結する締結部材が不要となるので、内燃機関の軽量化や小型化に貢献できる。   The present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented in various forms within the scope of the gist of the present invention. In each of the above-described embodiments, as a pair of connecting members according to the present invention, the main body portion 1a and the cap portion 1b that are divided at the large end portion 12 of the connecting rod 1 attached to the crankpin 7 are provided. The invention is not limited to this. FIG. 8 shows another embodiment of the shaft coupling structure according to the present invention. In the form of FIG. 8, a shaft support portion 4a of the cylinder block 4 and a cap portion 5 combined with the shaft support portion 4a are provided as a pair of connecting members. That is, the shaft support portion 4a and the cap portion 5 that are rotatably connected to the crankshaft 3 are joined and integrated by the liquid phase diffusion bonding described above. This eliminates the need for a fastening member that fastens the shaft support portion 4a and the cap portion 5, thereby contributing to weight reduction and size reduction of the internal combustion engine.

これらの接合方法は上述の各形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。なお、軸支持部４ａとキャップ部５との接合においては、突き合わせ部４１の加熱時に図５〜図７に示す冷却と同様の冷却を行ってもよい。つまり、加熱時に、クランクジャーナル６の外周面に開口する分岐通路３２を利用して冷媒を軸支持部４ａとキャップ部５との間に供給することができる。これにより、軸支持部４ａとキャップ部５との間に介在する軸受４０の溶融等の不具合を防止できる。   Since these joining methods are the same as those in the above embodiments, detailed description thereof is omitted. In joining the shaft support portion 4 a and the cap portion 5, the same cooling as that shown in FIGS. 5 to 7 may be performed when the butting portion 41 is heated. That is, during heating, the refrigerant can be supplied between the shaft support portion 4 a and the cap portion 5 using the branch passage 32 that opens to the outer peripheral surface of the crank journal 6. Thereby, malfunctions, such as a fusion | melting of the bearing 40 interposed between the shaft support part 4a and the cap part 5, can be prevented.

以上の各形態では拡散接合の一例である液相拡散接合を利用したが、インサート部材を突き合わせ部に介在させないで加熱及び加圧を行う固相拡散接合へ変更することも可能である。また、以上の各形態では、軸受の冷却の際にオイル通路を利用して冷媒を供給したが、オイル通路を利用することは一例であって、一対の連結部材と軸との間に冷媒を供給できるものであればその形態は問わない。例えば、一対の連結部材と軸との間へ冷媒が外部から進入するように、その間へ向けて冷媒を噴射させて軸受を冷却してもよい。   In each of the above embodiments, liquid phase diffusion bonding, which is an example of diffusion bonding, is used. However, it is also possible to change to solid phase diffusion bonding in which heating and pressurization are performed without interposing the insert member in the butt portion. In each of the above embodiments, the coolant is supplied using the oil passage when the bearing is cooled. However, the use of the oil passage is an example, and the coolant is supplied between the pair of connecting members and the shaft. Any form can be used as long as it can be supplied. For example, the bearing may be cooled by injecting the refrigerant between the pair of connecting members and the shaft so that the refrigerant enters from the outside.

本発明の軸連結構造体の一形態としてのコネクティングロッドが内燃機関のクランク軸に連結された状態を示した図。The figure which showed the state by which the connecting rod as one form of the shaft connection structure of this invention was connected with the crankshaft of the internal combustion engine. 図１のII−II線に沿った断面図。Sectional drawing along the II-II line of FIG. コネクティングロッドの製造方法を示し、本体部とキャップ部とを組み合わせる方法を示している。The manufacturing method of a connecting rod is shown and the method of combining a main-body part and a cap part is shown. コネクティングロッドの製造方法を示し、本体部とキャップ部とを突き合わせた状態を示している。The manufacturing method of a connecting rod is shown and the state which the main-body part and the cap part were faced | matched is shown. コネクティングロッドの製造方法を示し、本体部とキャップ部との突き合わせ部を加熱及び加圧した状態を示している。The manufacturing method of a connecting rod is shown, and the state which heated and pressurized the butting | matching part of a main-body part and a cap part is shown. 図３ＣのIV−IV線に沿った断面図。Sectional drawing along the IV-IV line of FIG. 3C. 突き合わせ部への加熱及び加圧の実行時に冷媒を供給している状態を示した第２の形態に係る説明図。Explanatory drawing which concerns on the 2nd form which showed the state which is supplying the refrigerant | coolant at the time of execution of the heating and pressurization to a butt | matching part. 突き合わせ部への加熱及び加圧の実行時に冷媒を供給している状態を示した第３の形態に係る説明図。Explanatory drawing which concerns on the 3rd form which showed the state which is supplying the refrigerant | coolant at the time of execution of the heating and pressurization to a butt | matching part. 図６のVII−VII線に沿った断面図。Sectional drawing along the VII-VII line of FIG. 本発明に係る軸連結構造体の他の形態を示した図。The figure which showed the other form of the shaft connection structure which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ コネクティングロッド（軸連結構造体）
１ａ 本体部
１ｂ キャップ部
１ｃ 突き合わせ部
３ クランク軸
４ シリンダブロック
４ａ 軸支持部
５ キャップ部
６ クランクジャーナル
７ クランクピン（軸）
１２ 大端部
２０ 箔状金属（インサート部材）
３２ 分岐通路（冷媒通路）
３２ａ 開口部 1 Connecting rod (shaft coupling structure)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a Main-body part 1b Cap part 1c Butt | matching part 3 Crankshaft 4 Cylinder block 4a Shaft support part 5 Cap part 6 Crank journal 7 Crank pin (shaft)
12 Large end 20 Foil-like metal (insert member)
32 Branch passage (refrigerant passage)
32a opening

Claims (8)

軸を回転可能な状態で挟み込むように一対の連結部材を配置するとともに、前記軸と前記一対の連結部材との間に軸受が設けられた状態で前記一対の連結部材を互いに組み合わせる軸連結構造体の製造方法において、
前記一対の連結部材を互いに突き合わせた状態で、前記一対の連結部材の突き合わせ部を加熱しつつ加圧する拡散接合により、前記一対の連結部材を互いに接合して一体化し、
前記突き合わせ部への加熱の際に前記軸受の温度上昇が抑制されるように、前記軸と前記一対の連結部材との間に冷媒を供給することを特徴とする軸連結構造体の製造方法。 A shaft coupling structure in which a pair of coupling members are arranged so as to sandwich the shaft in a rotatable state, and the pair of coupling members are combined with each other in a state where a bearing is provided between the shaft and the pair of coupling members. In the manufacturing method of
In a state where the pair of connecting members are butted together, the pair of connecting members are joined and integrated by diffusion bonding that heats and presses the butted portions of the pair of connecting members ,
A method of manufacturing a shaft coupling structure , wherein a coolant is supplied between the shaft and the pair of coupling members so that an increase in temperature of the bearing is suppressed when heating the butting portion . 前記突き合わせ部への加熱により溶融するインサート部材を前記一対の連結部材間に介在させた状態で前記一対の連結部材を互いに突き合わせることを特徴とする請求項１に記載の軸連結構造体の製造方法。   2. The shaft connection structure according to claim 1, wherein the pair of connecting members are butted against each other in a state where an insert member that melts by heating the butting portion is interposed between the pair of connecting members. Method. 前記一対の連結部材は鉄を含む鉄合金を材料として構成されており、
前記インサート部材として、ニッケルを含むニッケル合金を材料とする箔状金属材が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の軸連結構造体の製造方法。 The pair of connecting members are made of an iron alloy containing iron as a material,
The method for manufacturing a shaft coupling structure according to claim 2, wherein a foil-like metal material made of a nickel alloy containing nickel is provided as the insert member. 前記軸にはその外周面に開口して冷媒を導くことができる冷媒通路が形成されており、
前記冷媒通路の開口部が前記一対の連結部材にて隠されるように前記軸と前記一対の連結部材とをそれぞれ位置決めした状態で、前記冷媒通路を利用して前記軸と前記一対の連結部材との間に冷媒を供給することを特徴とする請求項１に記載の軸連結構造体の製造方法。 The shaft is formed with a refrigerant passage that opens to the outer peripheral surface thereof and can guide the refrigerant.
With the shaft and the pair of connecting members positioned such that the opening of the refrigerant passage is hidden by the pair of connecting members, the shaft and the pair of connecting members are utilized using the refrigerant passage. method of manufacturing a shaft coupling structure according to claim 1, characterized in that to supply refrigerant between. 前記開口部が前記一対の連結部材の前記突き合わせ部に向かうように前記軸と前記一対の連結部材とをそれぞれ位置決めすることを特徴とする請求項４に記載の軸連結構造体の製造方法。 5. The method for manufacturing a shaft coupling structure according to claim 4 , wherein the shaft and the pair of coupling members are respectively positioned such that the opening is directed to the abutting portion of the pair of coupling members. 前記軸と前記一対の連結部材との間に形成されて前記軸受が設けられる空間を密封し、当該空間に冷媒を充填することを特徴とする請求項１に記載の軸連結構造体の製造方法。 Sealing the space in which the bearing is formed is provided between the pair of connecting members and the shaft, the manufacturing method of the shaft coupling structure according to claim 1, characterized in that filling the refrigerant into the space . 前記軸として、内燃機関のクランク軸のクランクピンが設けられ、
前記一対の連結部材として、前記クランクピンに取り付けられるコネクティングロッドの大端部において分割される本体部とキャップ部とが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の軸連結構造体の製造方法。 As the shaft, a crank pin of a crank shaft of an internal combustion engine is provided,
2. The shaft coupling structure according to claim 1, wherein the pair of coupling members includes a main body portion and a cap portion which are divided at a large end portion of a connecting rod attached to the crank pin. Production method. 前記軸として、内燃機関のクランク軸のクランクジャーナルが設けられ、
前記一対の連結部材として、前記内燃機関のシリンダブロックの軸支持部と前記軸支持部に組み合わされるキャップ部とが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の軸連結構造体の製造方法。 As the shaft, a crank journal of the crankshaft of the internal combustion engine is provided,
The shaft connection structure according to claim 1, wherein a shaft support portion of a cylinder block of the internal combustion engine and a cap portion combined with the shaft support portion are provided as the pair of connection members. Method.
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