JP2009522515A - 軸受ハウジング - Google Patents

Abstract

本発明は、第１の要素２及び第２の要素３を備える軸受ハウジング１に関する。第１の要素２及び第２の要素３は、相互に結合可能であり、第１の要素２及び第２の要素３の間の界面４において相互に当接するのに適している。少なくとも１つの円筒形状の孔５が界面４に形成され、円筒形状の孔の内包面６の一部が第１の要素２によって形成され、一部が第２の要素３によって形成され、孔５は少なくとも１つの開口７を第１の要素２及び第２の要素３によって形成された第１の面８に有する。更に、軸受ハウジング１は、少なくとも１つの溝１１ａが第１の要素２の第１の面８に形成され、少なくとも１つの溝１１ｂが第２の要素３の第１の面８に形成され、溝１１ａ、１１ｂは、第１の要素２及び第２の要素３を結合する少なくとも１つの棒形状の締結手段を受け入れるのに適するように合致することを特徴とする。

Description

本発明は、第１の要素及び第２の要素を備える軸受ハウジングに関するものである。第１の要素及び第２の要素は相互に結合可能であり、第１の要素と第２の要素の界面において相互に当接するのに適している。少なくとも１つの円筒形状の孔がこの界面に形成され、その円筒形状の孔の内包面の一部が第１の要素によって形成され、一部が第２の要素によって形成される。この孔は、第１の要素及び第２の要素によって形成された第１の面に、少なくとも１つの開口を有する。本発明は、金属粉の成形体によって作られたコネクティング・ロッド（連結棒）に特に有用である。更に、本発明は、そのような軸受ハウジングの製造方法にも関するものである。

従来の軸受ハウジングは、円筒形状の孔を両要素の界面に形成する２つの要素を備えている。取付時には、２つの要素が分離され、軸受が円筒形状の孔内に置かれて、両要素が相互に締結され、それによって軸受は軸受ハウジングの孔内に保持される。軸受ハウジング、とりわけコネクティング・ロッドの製造には、鋳造材料又は鍛錬材料を準備する段階と、その材料を加熱して鍛造工程を施す段階とを含む。コネクティング・ロッド等の改善された生産工程では、一体で製造され、次に、のこ引き等によって２つの要素に分割される。両要素には穴及びねじが設けられ、分離された要素は、軸受を設置した後にねじを使用して組み立てられる。

分割工程は、ブランクを２つの要素に割ることによって行うこともできる。この割り作業は、ほとんどの場合には、分離したい部位に切込み等を配することによって行われる。米国特許第４５６９１０９号（特許文献１）には、そのような軸受ハウジングが開示されている。次いで、分割された部品に穴及びねじが設けられ、その部品をねじ等によって組み立てることが可能になる。

米国特許第５４６０７７６号（特許文献２）及びＷＯ９８／１６３３９号（特許文献３）には、加圧成形、予備焼結、予備成形体（プリフォーム）を割ることによる２個の要素への分離、および分離された要素の焼結による粉末冶金法による連結部品の製造方法が開示されている。焼結後、両要素は穴開け及びねじ切りが施される。

米国特許第４９２３６７４号（特許文献４）、米国特許第４９３６１６３号（特許文献５）及び米国特許第５６１３１８２号（特許文献６）には、コネクティング・ロッドが開示されている。金属粉から予備成形体を成形し、この予備成形体を加熱工程の後に鍛造する（粉末鍛造）ことによってブランクが製造される。次いで、分断分離して、その後に穴開け及びねじ切りが行われる。粉末鍛造では、予備成形体を高密度化するための大きな力を得るために大型のプレスが必要になる。

上記の刊行物は、コネクティング・ロッド等の軸受ハウジングを製造するための改良された方法について記載しているが、そのような部材の製造方法は依然として複雑である。軸受ハウジング及びコネクティング・ロッドの製造には数工程の製造段階が含まれる。また、粉末冶金法によって製造される部材は、通常、高硬度の材料で形成されるので、工具を摩耗させるため、この部材に穴開けや他の切削加工を施すことは達成困難なことが多いことも留意されたい。

特開昭５９−１２１２２１号公報（特許文献７）は、繊維強化された複合材料により製作されたコネクティング・ロッドを開示している。周方向のＵ字形溝及びＵボルトがコネクティング・ロッドに配置される。Ｕ字形溝及びＵボルトは、強化繊維が切断されてコネクティング・ロッドの強度が損なわれることを回避するためのものである。
米国特許第４５６９１０９号明細書 米国特許第５４６０７７６号明細書 国際公開第９８／１６３３９号パンフレット 米国特許第４９２３６７４号明細書 米国特許第４９３６１６３号明細書 米国特許第５６１３１８２号明細書 特開昭５９−１２１２２１号公報

コネクティング・ロッド、分割されたすべり軸受、軸受保持器（ケージ）などの、軸受ハウジングの設計を改善する必要がある。また、それらの製造を容易にする方法も必要とされている。

本発明の目的は、製造の容易な、コネクティング・ロッドなどの軸受ハウジングを提供することである。

上記の目的は、第１の要素及び第２の要素を備える軸受ハウジングに係る本発明により達成される。第１の要素及び第２の要素は相互に結合可能であり、第１の要素と第２の要素との界面において相互に当接するのに適している。少なくとも１つの実質的に円筒形状の孔がこの界面に形成され、この円筒形状の孔の内包面の一部が第１の要素によって形成され、一部が第２の要素によって形成される。この孔は、第１の要素及び第２の要素によって形成された第１の面に、少なくとも１つの開口又は出入口を有する。更に、軸受ハウジングは、少なくとも１つの溝が第１の要素の第１の面に形成され、少なくとも１つの溝が第２の要素の第１の面に形成され、これらの溝は、第１の要素及び第２の要素を結合するための少なくとも１つの棒形状の締結手段を受け入れるのに適するように合致することを特徴とする。

この軸受ハウジングは、粉末冶金法による製造工程により容易に製造される。溝は、成形方向に開かれており、したがって軸受ハウジングの粉末成形中に形成することが可能である。そのために、２つの要素を取り付けるための穴開け及びねじ切りを施す必要がない。少なくとも１つの棒形状の締結手段が、合致された溝内に挿入でき、締付けにより２つの要素を相互に固定することが可能になる。

この軸受ハウジングにより、ベアリング、クランクシャフト等の組立も一層容易となる。その理由は、溝が成形方向に開かれているため、棒形状の締結手段を合致する２つの溝内に迅速に挿入し、多くの方法によって締め付けることができるからである。棒形状の締結手段は、例えば、ねじ切りされたねじとすることができ、これにねじ付きナットを配置して第１の要素及び第２の要素を締結することができる。棒形状の締結手段は、各端部に頭部を有する棒にすることができ、その棒は伸長でき、合致する溝に挿入されて、締結できる。頭部は棒と一体に製造できる。

少なくとも２つの溝が合致する。即ち、第１の要素の少なくとも１つの溝と第２の要素の少なくとも１つの溝が、１つの棒形状の締結手段を受け入れできるように合致する。

軸受ハウジングは、クランクシャフト等の貫通するシャフトを受け入れできるが、一方向にのみに１つの開口を有してシャフトの一端にベアリングを支持することも可能である。

好適な具体例は、従属項に記載されたとおり、以下のものである。

第１の要素に２つの溝が、孔を挟んで互いに反対側に配置でき、第２の要素に２つの溝が孔を挟んで互いに反対側に配置でき、第１の要素の一方の溝と第２の要素の一方の溝とが合致し、第１の要素の他方の溝と第２の要素の他方の溝とが合致し、それによって２つの棒形状の締結手段を受け入れる２つの溝が形成される。この構成によって、締結力が孔を挟んで両側に加わるため、要素同士が良好に固定される。

第１対の溝が、第１の面に形成され、第２対の溝が第２の面に形成できる。この構成の利点は、締結手段からの荷重が、軸受ハウジング表面の開口に対してのみならず、軸受ハウジングの両要素に対しても釣り合うことにある。

軸受ハウジングは、第２の面に形成された第２の開口を有する孔を有することができる。それによって、軸受ハウジングはクランクシャフトなどの貫通シャフトを受け入れることができる。

軸受ハウジングの一具体例によれば、円筒形状の孔の第１の半体が第１の要素にあり、この孔の第２の半体が第２の要素にある。これによって、取付けが容易になり、例えば周方向の溝又は孔内のショルダを可能にし、例えばクランクシャフトの挿入が可能となる。

軸受ハウジングは、コネクティング・ロッドとすることができる。本発明に係る軸受ハウジングは、コネクティング・ロッドとして適切である。それは、製造が容易であることが、効率的生産の達成に必要とされるからである。自動車産業用のコネクティング・ロッドは量産品であり、改善された解決策を見いだすことに多大の関心が寄せられている。本発明は、コネクティング・ロッドの大端部に対し特に応用可能である。

上記の種類の軸受ハウジングの製造方法も開示される。この方法は、金属粉を準備する段階と、金属粉を成形して、成形方向に開かれた少なくとも１つの溝を形成する段階と、成形体を焼結する段階とを包含する。成形方向は、軸受ハウジングの第１の面に対し垂直な方向である。溝が成形方向に開かれているため、締結手段を受け入れる溝を形成することが既に粉末成形段階において可能である。穴開け及びねじ切りなどの後処理は必要がない。

加熱後、粉末成形体を任意選択により鍛造工程に供することができる。それによって、高密度且つ高強度な製品が得られる。

粉末冶金法により部材を製造する別の方法は、粉末成形に次いで粉末成形体を焼結する。この生産工程の利点は、少ない製造工程により最終形状の部材が得られることにある。

更に一層効率的に粉末冶金法による部材の生産を達成するには、分断作業を行って少なくとも２つの要素を形成することである。分断作業を行う利点は、この方法によって高精度で合致する部品が生産できることにある。別の利点は、高い生産率を得ることができることにある。

本発明を以下に、現在好適とされる実施例を示す付属の模式図を参照して、例示的に説明する。

好ましい実施例によれば、軸受ハウジング１は、コネクティング・ロッド１３の形態である（図２及び図３参照）。コネクティング・ロッド１３は、２つの端部、即ちピストン側の小さい端部１４と、クランクシャフト側の大きい端部１５とを有する。大きい端部１５は２つの要素２、３を備え、これらの要素は従来のコネクティング・ロッドにおいては、ねじ及びナット等により組み立てられて固定される。コネクティング・ロッド１３は、第１の要素２と第２の要素３の間に界面４を有する。この界面は、要素２、３の完全な整合を保証する多くの方法で実現できる。第１の要素２及び第２の要素３の間の界面４には、内側内包面６を有する円筒形状の孔５が形成される。内包面６は、コネクティング・ロッドとクランクシャフトの間のベアリング面となることができる。円筒形状の孔５は、２つの面８、１０に２つの開口部７、９を有する。第１の面及び第２の面に対する法線は、円筒形状の孔の軸線方向に実質的に平行である。コネクティング・ロッド１３は、２つの要素２、３のそれぞれに２つの溝１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂを更に有する。第１の要素２からの１つの溝１１ａと第２の要素３からの１つの溝１１ｂとが合致して、棒形状の締結手段、例えばねじ、ナット及びリベット等を受けるのに適した溝１１を形成する。同様に、第１の要素２からの１つの溝１２ａと第２の要素３からの１つの溝１２ｂとが合致して、棒形状の締結手段を受けるのに適した溝１２を形成する。この実施例においては、このように２対の合致する溝１１、１２が形成される。図２によれば両対の溝ともに第１の面８に配置でき、図３によればそれぞれ第１の面８および第２の面１０に配置できる。

金属粉を成形することにより、コネクティング・ロッドが形成される。本発明での使用に適切な粉末材料の例としては、銅２％、グラファイト０．８％を含有する一般的に使用される鉄粉混合体がある。または、これに代えて、クロム１．５％及びモリブデン０．２％を含有するＤｉｓｔａｌｏｙ ＨＰ及びＡｓｔａｌｏｙ ＣｒＬ等の予備合金化された粉体を使用する。これらは、いずれもスウェーデンのＨｏｇａｎａｓ ＡＢから販売されている。

コネクティング・ロッドの製造工程は、粉末鍛造、又はプレス及び焼結とすることができる。

粉末鍛造の通常の生産工程は、金属粉の予備成形体を製造し、９８０℃〜１０９０℃に加熱することである。加熱された予備成形体は、次に７６０〜９７０ＭＰａの圧力により７．８ｇ／ｃｍ^３を超える密度まで鍛造される。鍛造用金型は、３７０℃〜５４０℃の温度に予熱できる。

プレス及び焼結工程における成形圧力は、６００〜１０００ＭＰａとできる。焼結温度は、通常のエンドガス（ｅｎｄｏｇａｓ）又は様々な水素／窒素混合雰囲気中で１０８０℃〜１３００℃とできる。

請求項に規定された本発明の範囲内において他の変更も可能である。

例えば、軸受ハウジングは、軸受組立体の複雑さにより、３個以上の要素を備えることができる。

軸受ハウジングは、表面を緻密化することによって、力学的特性を向上させることができる。

コネクティング・ロッドの形態の従来の軸受ハウジングを２つの図により示す。 本発明によるコネクティング・ロッドの一実施例を２つの図により示す。 本発明によるコネクティング・ロッドの別の実施例を２つの図により示す。

Claims (10)

1. 第１の要素（２）及び第２の要素（３）を備える軸受ハウジング（１）であって、前記第１の要素（２）及び第２の要素（３）は相互に結合可能であり、前記第１の要素（２）及び第２の要素（３）の間の界面（４）において相互に当接するのに適しており、
   前記軸受ハウジングは、少なくとも１つの実質的に円筒形状の孔（５）を更に備え、前記孔は前記界面（４）に配置され、前記孔の内包面（６）の一部が前記第１の要素（２）によって形成され、一部が前記第２の要素（３）によって形成され、前記孔（５）は、前記第１の要素（２）及び第２の要素（３）によって形成された第１の面（８）に少なくとも１つの開口（７）を有する、軸受ハウジングにおいて、
   少なくとも１つの溝（１１ａ）が前記第１の要素（２）の前記第１の面（８）に形成され、少なくとも１つの溝（１１ｂ）が前記第２の要素（３）の前記第１の面（８）に形成され、前記溝（１１ａ、１１ｂ）は、前記第１の要素（２）及び第２の要素（３）を結合させるための少なくとも１つの棒形状の締結手段を受け入れるのに適するように合致することを特徴とする軸受ハウジング（１）。
2. 前記第１の要素（２）に、２つの溝（１１ａ、１２ａ）が前記孔を挟んで互いに反対側に配置され、前記第２の要素（３）に２つの溝（１１ａ、１２ｂ）が、前記孔（５）を挟んで互いに反対側に配置され、前記第１の要素（２）の一方の溝（１１ａ）と前記第２の要素（３）の一方の溝（１１ｂ）とが合致し、前記第１の要素（２）の他方の溝（１２ａ）と前記第２の要素（３）の他方の溝（１２ｂ）とが合致し、それによって２つの棒形状の締結手段を受け入れる２つの溝（１１、１２）が形成されている請求項１に記載された軸受ハウジング（１）。
3. 第１対の溝（１１）が前記第１の面（８）に形成され、第２対の溝（１２）が第２の面（１０）に形成されている請求項１又は請求項２に記載された軸受ハウジング（１）。
4. 前記孔（５）が、第２の面（１０）に形成された第２の開口（９）を有する請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された軸受ハウジング（１）。
5. 前記孔（５）の第１の半体が前記第１の要素（２）にあり、前記孔（５）の第２の半体が前記第２の要素（３）にある請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された軸受ハウジング（１）。
6. 前記軸受ハウジング（１）がコネクティング・ロッド（１３）である請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載された軸受ハウジング（１）。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載された軸受ハウジングを製造する方法において、
   金属粉を準備する段階と、
   前記金属粉を成形して成形体を形成する段階と、
   前記成形体を加熱する段階とを含む、軸受ハウジングを製造する方法。
8. 前記加熱する段階の後に、鍛造工程を行う請求項７に記載された軸受ハウジングを製造する方法。
9. 前記加熱段階により、前記粉末成形体を焼結する請求項７又請求項８に記載された軸受ハウジングを製造する方法。
10. 分断作業を行うことによって少なくとも２つの要素を形成する請求項７から請求項９までのいずれか１項に記載された軸受ハウジングを製造する方法。
    

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