JP4871864B2 - 粉末冶金で成形された非均質エンジンコンポーネント - Google Patents

粉末冶金で成形された非均質エンジンコンポーネント Download PDF

Info

Publication number
JP4871864B2
JP4871864B2 JP2007515245A JP2007515245A JP4871864B2 JP 4871864 B2 JP4871864 B2 JP 4871864B2 JP 2007515245 A JP2007515245 A JP 2007515245A JP 2007515245 A JP2007515245 A JP 2007515245A JP 4871864 B2 JP4871864 B2 JP 4871864B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
powder
connecting rod
mold
side end
component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2007515245A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2008500502A (ja
Inventor
ジョン キャグニー
ダー モール ドナルド ヴァン
Original Assignee
インターナショナル エンジン インテレクチュアル プロパティー カンパニー リミテッド ライアビリティ カンパニー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by インターナショナル エンジン インテレクチュアル プロパティー カンパニー リミテッド ライアビリティ カンパニー filed Critical インターナショナル エンジン インテレクチュアル プロパティー カンパニー リミテッド ライアビリティ カンパニー
Publication of JP2008500502A publication Critical patent/JP2008500502A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4871864B2 publication Critical patent/JP4871864B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/10Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of articles with cavities or holes, not otherwise provided for in the preceding subgroups
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/004Filling molds with powder
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/06Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C7/00Connecting-rods or like links pivoted at both ends; Construction of connecting-rod heads
    • F16C7/02Constructions of connecting-rods with constant length
    • F16C7/023Constructions of connecting-rods with constant length for piston engines, pumps or the like
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C9/00Bearings for crankshafts or connecting-rods; Attachment of connecting-rods
    • F16C9/04Connecting-rod bearings; Attachments thereof
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/22Internal combustion engines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00Machine element or mechanism
    • Y10T74/21Elements
    • Y10T74/2142Pitmans and connecting rods
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00Machine element or mechanism
    • Y10T74/21Elements
    • Y10T74/2142Pitmans and connecting rods
    • Y10T74/2162Engine type

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Description

本発明は、粉末冶金で成形されたコンポーネントに関し、より詳細には、粉末冶金でコンポーネントを成形するための方法と装置に関する。
粉末冶金は、エンジンなどに用いられる高品質のコンポーネントを製造するために使用される一般的な製造方法である。粉末冶金は、経済的であり、融通性があると共に、必要な機械加工又は二次的加工処理が他のコンポーネント成形方法よりも少なくてすむ完成部品を製造できることから、エンジンコンポーネントの製造にしばしば採用される。粉末冶金を使えば、コンポーネントを多種多様な合金、複合材、及び他の材料から成形することができ、完成したコンポーネントが望ましい特性を備えるようにすることができる。粉末冶金は、広範囲な大きさと形状の部品を製造するのに適している。また、粉末冶金では、安定した寸法と物理的特性を備えた部品を高い信頼性で製造することができるので好都合である。
図1は、従来の粉末冶金コンポーネントの成形工程30の工程チャートを示している。先ず、コンポーネントを構成する金属粉末を用意する(ステップ32)。プレス機類の磨耗を減らすために、しばしば金属粉末に潤滑剤を添加する。次いで、基材粉末を混ぜて均質な混合物を形成する(ステップ34)。完成したものは、最終的には構成成分である金属粉末の均質な合金である。
次いで、成形型又は金型にこの混合粉末を充填する(ステップ36)。金型を閉じると、形状が最終的な部品に或る程度類似している内部キャビティができる。粉末は、金型内で圧縮され(ステップ38)いわゆる「生部品」となる。通常は室温で、例えば平方インチ当たり30〜50トンの圧力を掛けて締固めを行う(ステップ38)。生部品は、「圧粉体」とも呼ばれるが、金型から押し出されたときには、次の工程に合わせた所望の大きさと形状を備えている。締固め(ステップ38)後、生部品には以降の加工処理に備えた十分な強度が備わっている。
生部品を焼結工程に掛ける(ステップ40)。焼結(ステップ40)後の部品に対し、使用目的に従って各種二次加工を施し(ステップ42)、完成部品が出来上がる(ステップ44)。
一般に、焼結(ステップ40)は、生部品を、例えばその構成成分である金属又は合金の融点の70〜90%の温度に曝す段階を含んでいる。炉内で温度、時間、及び雰囲気の変数を制御して、金属粒子の結合又は合金化により強度が向上した焼結部品を製造する。焼結工程(ステップ40)は、焼結炉内で実施される3つの基本的な段階、即ち、脱脂(ステップ46)、焼結(ステップ48)、及び冷却(ステップ50)を含んでいる。普通は、連続焼結炉を使用して上記工程を行う。脱脂室は、生部品成形に使用された潤滑剤を揮発させるために使用される(ステップ46)。高温室は、実際の焼結を行う(ステップ48)。冷却室は、取り扱いに先立ち部品を冷却する(ステップ50)。
冷却(ステップ50)後に焼結炉(ステップ40)から出された部品は、完成品と見なされる。或いは、部品は、1又は2以上の二次加工を受けることもある(ステップ42)。二次加工には、例えば、コンポーネントの再プレス(鍛造)(ステップ52)、機械加工(ステップ54)、バレル研磨(ステップ56)、及びコンポーネントを全体アッセンブリの一部である別のコンポーネントと接合する処理(ステップ58)が含まれる。二次加工(ステップ42)は、自動潤滑特性を与えるために油分又は潤滑剤を部品に含浸する段階(ステップ60)を含んでいることもある。焼結されたコンポーネントに熱処理を施して(ステップ62)、強度の様な或る種の特徴及び特性をコンポーネントに与えることもある。当業者には、他の二次加工を行ってもよいことが理解頂けるであろう。各二次加工(ステップ42)は、単独で行っても、他の二次加工と組み合わせて行ってもよい。全ての二次加工が実行されると(ステップ42)、コンポーネント又は部品が完成する(ステップ44)。
米国特許第6,055,884号明細書、同第5,551,782号明細書、及び同第5,353,500号明細書には、それぞれ、内燃エンジンに用いられるコンロッドが開示されている。
図2は、コンロッド64の使われ方を説明するために、従来の内燃エンジンの内部詳細を示している。コンロッド64は、ピストン66とクランクシャフト74に軸回転可能に接続されている。コンロッド64は、大きい方の端部又はクランク側端部76がクランクシャフト74に接続されている。ロッド64の大きい方の端76は、クランクシャフト74のシャフト部(「クランクピン」)78を受けている。コンロッド64は、更にロッド64の小さい方の端部又はピストン側端部70がピストン66に接続されている。コンロッド64の小さい方の端部70とピストン66との間で回転できるようにするためピン(「リストピン」)68が使用されている。
図3から図5は、従来の方法に従って製造された従来のコンロッド64を示している。コンロッド64は、ピストン側端部70、クランクシャフト側端部76、及び胴部80を備えている。胴部80には、軽量化のために1又は2以上の陥凹部を設けている場合が多い。クランクシャフト側端部76は、クランクピン78を受け入れるための大きいアイ77を含んでいる。クランクシャフト側端部76は、大きいアイ77内でのシャフト78の回転運動に起因する磨耗と摩擦をできる限り小さくするためにクランク軸受け84を含んでいる。軸受け84は、軸受け材料88、外側材料着座面89、及び内側軸受け面86を備えている。当業者には理解頂けるように、クランク軸受け84は、クランクピン78と内側軸受け面86の間に潤滑油を供給すると、流体軸受けを形成する。
コンロッド64のピストン側端部70は、リストピン68を受け入れるための小さいアイ81を含んでいる。小さいアイ81には、作動時の回転運動に起因する摩擦と磨耗を低減するためのブッシング90が設けられている。ブッシング90は、別個又は別体の軸受け材料92、内側軸受け接触面94、及び外側軸受け着座面96を備えている。
コンロッド64は、普通は、鋼又はアルミニウム合金で構成されている。現在では、チタン合金もコンロッド64に使用されている。ブッシング90は、代表的には青銅で構成されている。
クランク軸受け84とブッシング90は、従来より、二次的製造及びアッセンブリ工程の一部として、コンロッド64に設けられている。軸受け84とブッシング90は、それぞれ、通常はそれ自体の別個の製造工程の一部として成形され、次に別個の製造又は組立工程としてコンロッド64と接合される。工程が増えると、製造工程に対する時間、工具類、及び労務費が増す。全ての製造の継続的な課題は費用削減である。
従って、製造工程数、工具類、部品、及び労務費を削減した、エンジン用のコンロッドを提供することが必要とされている。
コンロッドは、構造の別個の位置に異なる特性を提供する少なくとも2つの異なる金属成分を用いた粉末冶金工程で単一体に成形された非均質構造を含んでいる。
図6は、コンロッドを含め、非均質粉末冶金で製造されるコンポーネントを製造するための工程を示している。ステップ106で1又は2以上の種類の金属粉末を金型に導入する。2つ、3つ、又はそれ以上の種類の金属粉末を、同時に(並行して)、異なる時期に(連続的に)、又は上記時期を如何様にか組み合わせて、導入してもよい。各種金属粉末は、諸成分の混合物であってもよい。金属粉末は、非均質の結果にとって望ましい場合を除き、導入前に混ぜ合わせられる。ステップ108で、金型内の粉末をプレスして生部品を成形する。ステップ110で、生部品を焼結する。鍛造、機械加工、熱処理、仕上げなどの様な1又は2以上の二次加工を、ステップ112で実施してもよい。当業者が理解できるように、本発明の精神と範囲から逸脱すること無く、粉末状金属の追加的積層及び/又は処理の段階を実行することができる。
生コンポーネント成形装置120の1つの実施形態を図7に示している。生部品成形装置120は、一般的にはフィードシュー装置120と呼ばれる。フィードシュー装置120は、一般的には、アクチュエータシリンダ134で作動可能な粉末充填容器122、上側パンチ140、下側パンチ142、及び粉末ホッパー148を備えている。より具体的には、第1容器122は、1又は2以上の接続部材138により第2容器126にしっかりと接続されている。第2容器126は、ピストン136を介してアクチュエータシリンダ134に接続されている。アクチュエータシリンダ134は、ピストン136を内又は外に押して、第1容器124と第2容器125を制御された移動方式で案内するための、油圧又は空圧式シリンダである。各容器124、126は、内部キャビティ124、128を内部に画定する側壁125を備えている。側壁125には、粉末を粉末出口弁146に向ける傾斜部分129がある。容器122、126の上部開口部127は、ホッパー148、150に接続されたシュート152、154を受け入れることができる大きさに作られている。ホッパー148、150は、それぞれ、第1内部キャビティ124及び第2内部キャビティ128のそれぞれに供給される第1及び第2粉末状金属を受ける。第1シュート152と第2シュート154は、第1容器122と第2容器126の直線的な動きを許容するように作られた可撓性のチューブを備えている。第1及び第2容器122、126は、共に、ブリッジ部材132上を滑動することにより直線的に動く。ブリッジ部材132とアクチュエータシリンダ134は、それぞれ、金型台130上に搭載されている。
フィードシュー装置120の側面図を図8に示している。金型台130には、1又は2以上の係止機構160が設けられている。係止機構160は、金型キャビティ144の充填作業の間、容器122、126を位置決めできるようにしている。係止機構160は、磁石、又は雄雌型ソケット又はその等価物の様な他の係止手段であってもよい。
ブリッジ手段132は、ガイド166上に滑動可能に配置されている。各ガイド166は、更に、レール168上に配置されている。各ブリッジ部材132には昇降シリンダ162が配置されており、この昇降シリンダ162は、昇降ピストン154の伸張によりガイド166の上方にブリッジ部材132を上昇させることができるように作られている。図2に示すように第1容器122と金型キャビティ144が分離されている状態で、アクチュエータシリンダ162は、容器122をキャビティ144に対して横方向に移動させることができる。容器122、126は、それらがプレス工程を邪魔しないように、パンチ140、142から離れる方向に動かされるので好都合である。
図9は、フィードシュー装置120の上面図を示している。各容器122、126は、内部を詳細に示すため一部を破断して描かれている。金型キャビティの外周172の点線は、説明を目的に示している。1つ又は複数の粉末出口170が、各容器122、126の底面に配置されている。粉末出口170は、粉末金属の金型キャビティ144への送給を制御するための弁148を含んでいる。出口170は、充填工程の間に特定の出口170を通る相対流量を制御することができる大きさに作られている。第1容器122は、出口170を1つ備えたものとして示されている。第2容器126は、異なる大きさの出口170を3つ備えたものとして示されている。本発明の範囲から逸脱すること無く、円形の出口に代えて、各種多角形状又は偏心形状又は異なる大きさを採用することができる。
粉末出口170の大きさと位置は、完成部品に関する所定の特性の条件に対応できるよう都合に合わせて選定される。例えば、内燃エンジンのピストンのコンロッドは、リストピンアッセンブリの一部として軸受けを使用している。コンロッドを製造するための従来の方法では、別途成形された軸受けを事前に成形されたコンロッドに、二次工程の一部として装着する。ここで開示している装置と方法は、コンロッドと一体になった軸受けを成形するために、正確な位置に配置された粉末出口を提供しているので好都合である。
図9に示すフィードシュー装置は、上記に加え液体注入装置174を含んでいる。液体注入装置174は、成形工程の間に第1内部キャビティ124に液体を注入する。注入装置176への入口は、溶液を供給する液体導管178に接続されている。この装置は、死脚部容積ゼロのソレノイド弁の様なソレノイド弁を備えている。本発明の範囲から逸脱すること無く、滴の垂れない様々な適したな弁を使用することができる。当業者には理解頂けるように、第2容器に第2液体注入装置を設けて本発明を実施することもでき、或いは、第1及び第2容器の両方と連通する1つの液体注入装置で実施することもできる。
溶液としては、水溶液、潤滑剤、表面活性剤、又は冷間圧接に備えて金属粒子を洗浄するための賦活溶液が挙げられる。溶液には、硬化剤の様な、材料又は溶媒に混和させることを意図したあらゆる溶液が含まれる。潤滑剤の注入は、装置の金型キャビティの磨耗を低減するために行われる。
図10は、容器122、126の粉末出口170を備えている弁アッセンブリ148を示している。ハウジング面182は、スライド孔124と協働して粉末出口170の開位置Pと閉位置Pを画定している。スライド孔184は、アクチュエータ134が容器122、126を直線的に並進運動させるのに応じて、位置PとPの間を移動する。開状態では、金属粉末は自由に容器を出て金型キャビティに入る。閉位置では、キャビティへの粉末の移送が阻止される。本発明の範囲から逸脱すること無く、フィードシューから金型キャビティへの粉末の流れを遮断するため他の方法又は装置を利用することができる。
図11と図12は、キャビティ144への金属粉末の流れを制御するための装置と方法の代わりの実施形態を示している。送給チューブ186が、容器122、126の内部キャビティ124、128と金型キャビティ144の間を連通している。送給チューブ186は、ゴムの様な可撓性を有する材料で構成されている。容器122、126の底部側壁は、図に示すようにチャネル188を画定している。チャネル188内には、鋏み又は摘み装置190が配置されている。摘み装置190が後退し、即ちチューブ186を押圧していない時、送給チューブ186は、図11に示すように開位置にある。
図12は、摘み装置190がチューブの側壁を互に接触するまで押圧して粉末流を遮断した閉位置にあるチューブ186を示している。摘み装置190は、空圧制御により送給チューブ186に向けて押される。チャネル188には高圧が供給されて、摘み装置190をチューブ186に向けて押し付ける。この高圧状態を取り除くと、チューブ186が、その本来の弾性により再度開いて粉末が流れる。本発明の範囲から逸脱すること無く、空圧式駆動手段に代えてリンケージの様な機械的手段を使用することもできる。
粉末冶金で非均質な物品を製造するための方法と装置を図6から図8並びに関連する本文中に説明している。以下の説明は、内燃エンジンのコンロッドの製造に更に的を絞って記述しており、ここでは、ロッドは単一の成形加工手順の一部として一体成形された一体の軸受けを有している。鋼の様な第1の金属粉末を第1ホッパー148に入れて、青銅の様な第2の金属粉末を第2ホッパー150に入れる。必要に応じてアクチュエータシリンダ134のピストン136を伸縮させることにより、第1容器122を金型キャビティ144の上に中心合わせする。
第1の金属粉末を第1内部キャビティ124に導入する。所定粉末量の第1粉末を、粉末出口170を通して成形型又は金型キャビティ144に充填する。第1粉末の流れは、粉末出口170で弁148により止められる。第2容器126の中心が金型キャビティ144の上に来るまで、ピストン136を伸ばす。なお、粉末出口170は、金型キャビティの上に中心が来ないようになっていて、一体の軸受けが成形されることになる個別位置に第2粉末を堆積させることができるようになっているので好都合である。所定量の第2粉末を金型キャビティ144に充填する。キャビティ144が完成部品を成形するのに十分な量の金属粉末で満たされるまで、第1及び第2粉末充填工程を繰り返す。
第1容器122が上側140及び下側142のパンチから外れる位置に来るまで、ピストン136を後退させる。一旦クリアランスが確立されると、金型キャビティ144内の粉末がプレスされ生部品が成形されるので好都合である。生部品を焼結炉に入れて、次いで冷却する。冷却した焼結済みコンロッドを、最終的な許容範囲まで機械加工する。本発明の範囲から逸脱すること無く、鍛造、浸炭、窒化処理、又は軸受け押えをその残りから粉砕するなどの二次加工を行うことができる。一体の軸受けが成形工程の間に設けられるので、ロッドのピストン側端部(小さい方の端部)にもクランク側端部(大きい方の端部)にも、別個の又は別々の軸受けを、二次加工の一部として設ける必要はない。他の二次加工が完了すれば完成品のコンロッドが得られる。
コンロッドを図15と図16に示している。単一体のロッド300は、一般には、大きい方の(クランク側)端部302が胴部306を介して小さい方の(ピストン側)端部304に接続された構成となっている。ピストン側端部304は、リストピンを受け入れるように作られた小さい穴又はアイ308を含んでいる。クランク側端部302は、クランクシャフトのシャフト部分を受け入れるように作られた大きい穴又はアイ310を含んでいる。胴部306、クランク側端部302、ピストン側端部304は、鋼又はアルミニウム合金の様な第1の合金で構成されているのが好都合である。
クランク側端部302には、クランク支持面316が形成されている。クランク支持面316は、単一の成形工程の一部として、胴部306及び端部302、304と単一体として又は一体に成形されている。クランク支持面316は、クランクピン(図示せず)と係合する。ピストン側端部304には、リストピン支持面318が形成されている。リストピン支持面318も、胴部306及び端部302、304と単一体として又は一体に成形されている。リストピン支持面318は、リストピン(図示せず)と係合する。支持面316、318は、胴部306及び端部302、304の残り部分とは異なる合金、例えば青銅で形成されている。クランク支持面316は、大きいアイ310の開口部を形成する内側の層の縁部312に形成されているのが好都合である。リストピン支持面318は、小さいアイ308の開口部を形成する内側の層の縁部314に好都合に形成されている。クランク支持面316とリストピン支持面318に強度、摩擦などの様な異なる特性を与えるために、クランク支持面316は或る合金で形成され、リストピン支持面318は別の合金で形成されるのが好都合である。上記2つの合金は、胴部306、クランク側端部302、及びピストン側端部304の大部分を構成している材料とは異なっているのが好都合である。当業者には理解頂けるように、本発明の範囲から逸脱すること無く、他の合金を使用することもできる。
図13は、図6の方法に従って生部品を成形するための代わりの装置を示している。この実施形態によるフィードシュー装置は、単一の容器222を備えている。容器222は、側壁223と中央仕切り224を備えている。側壁223と中央仕切り224は、第1区画又は室226と第2区画又は室228を画定している。第1区画226は第1ホッパー230から第1金属粉末を受け取り、第2区画228は第2ホッパー232から第2金属粉末を受け取る。第1室226には第1粉末出口234が設けられ、第2室228には第22粉末出口226が設けられている。
作動時、第1及び第2粉末は、金型キャビティに同時に供給される。各粉末出口234、236は、プレス工程前にキャビティ238の各所望位置に第1及び第2粉末を充填することを促進する位置に配置され且つそれに合う大きさに作られている。代わりに、各金属粉末を充填する前に、ピストン240で容器222を直線方向に移動させて、第1出口234又は第2出口236を、それぞれ金型キャビティ238の上に配置するようにしてもよい。更に別のやり方では、粉末出口234、235を選択的に開閉して、当該部品に密度勾配を作り出すか、第2材料を第1材料の中に追加して配置するようにしてもよい。また、上記各やり方を組み合わせたものを、同じ成形工程の一部として採用してもよい。
図14は、生部品成形(フィードシュー)装置250の又別の実施形態を示している。この実施形態も単一の容器252を備えている。容器は、第1仕切り256と第2仕切り254を備えており、第1室又は区画258、第2室260、及び第3室262を画定している。各室258、260、262は、それぞれ、第1粉末出口264、第2粉末出口266、第3粉末出口268を受け、それぞれ、第1ホッパー270、第2ホッパー272、第3ホッパー274に連通している。当業者には理解頂けるように、本発明は、本発明の範囲を逸脱すること無く、室数を3つより増やして実施することもできる。更に、1つのホッパーを2つ以上の室と連通させてもよい。
3つの室258、260、262を使えば、2つの異なる粉末の第1の粉末を、金型キャビティ276の2つの箇所に同時に導入できるようになる。或いは、3つの室258、260、262は、単一の成形工程の一部として、3つの粉末を金型キャビティ276に導入できるようにする。図14の実施形態は、2室の実施形態について上で説明したものと実質的に同じやり方で実施される。
上記手順は、部品の別個の位置に異なる特性を備えたコンポーネントを提供するために行われる。例えば、内燃エンジンのコンロッドには、単一の成形工程によって一体の軸受け即ち支持面が設けられる。コンロッドを製造する本方法では、それぞれ別物の軸受けとブッシングとを別に成形してロッドに装着するという追加的工程が不要となり、費用、時間、部品点数、及び複雑性を軽減することができる。
以上、上記各実施形態を参照しながら本発明を説明してきたが、当業者が理解できるように、本発明の思想と範囲から逸脱すること無く、形態及び詳細事項に変更を加えることができる。説明した実施形態は、全ての点において例示を目的としたもので、本発明に限定を課するものではない。従って、本発明の範囲は、上記説明の内容ではなく特許請求の範囲により表される。
先行技術による粉末冶金製造工程を示すプロセスフローチャートである。 先行技術による車両エンジンの部分破断斜視図である。 先行技術によるコンロッドの平面図である。 図3のコンロッドのa−a線に沿う断面図である。 先行技術によるコンロッドの斜視図である。 本発明による粉末冶金製造工程を使用して非均質コンポーネントを製作するためのプロセスフローチャートである。 本発明による生部品成形装置の側面破断図である。 本発明による生部品成形装置の前面図である。 本発明による生部品成形装置の上面図である。 本発明による生部品成形装置の供給弁の部分上面破断詳細図である。 本発明による、開位置にある粉末出口の部分破断側面詳細図である。 本発明による、閉位置にある粉末出口の部分破断側面詳細図である。 本発明による生部品成形装置の側面破断図である。 本発明による生部品成形装置の側面破断図である。 本発明による非均質コンロッドの側面破断図である。 図15のコンロッドの前面図である。

Claims (3)

  1. 粉末冶金工程で単一体に成形された非均質構造体を備えているコンロッドであって、
    前記構造体は、ピストン側端部と、クランクシャフト側端部と、相互接続用胴部とを有し、
    前記ピストン側端部と、前記クランクシャフト側端部と、前記相互接続用胴部とは、構造材料で形成され、
    前記ピストン端部は、リストピンを受け入れるための小さいアイを有し、
    前記小さいアイは、前記構造材料と一体に成形された第2材料を備えており、
    前記クランクシャフト側端部は、クランクピンを受け入れるための大きいアイを有し、 前記大きいアイは、前記構造材料形成過程と一体に成形された第3材料を備えており、
    前記第2材料と前記第3材料は、異なる粉末金属である、ことを特徴とする、コンロッド。
  2. コンロッドの成形方法であって、
    非均質なコンロッドを成形するために、少なくともつの異なる金属成分に対して粉末冶金工程を実行する段階と、
    前記少なくとも3つの異なる金属成分の第1の成分によって、小さいアイの支持面であって、リストピンと係合可能である支持面の少なくとも一部を一体に形成する段階と、
    前記少なくとも3つの異なる金属成分の第2の成分によって、大きいアイの支持面であって、クランクピンと係合可能である支持面の少なくとも一部を一体に形成する段階と、
    ピストン側端部と、クランクシャフト側端部と、相互接続用胴部とを、前記少なくとも3つの異なる金属成分の第3の成分によって一体に形成する段階と、を備え、
    前記少なくとも3つの異なる金属成分の第2の成分と第3の成分は異なる金属成分であることを特徴とする、
    コンロッドを成形する方法。
  3. 成形型の第1部分に第1金属粉末を充填する段階と、
    成形型の第2部分に第2金属粉末を充填する段階と、
    成形型の第3部分に第3金属粉末を充填する段階と、
    前記成形型の中の前記金属粉末に圧力を加える段階と、
    前記成形型の中の前記金属粉末を焼結する段階と、を更に含んでいる、
    請求項に記載の方法。
JP2007515245A 2004-05-27 2005-05-17 粉末冶金で成形された非均質エンジンコンポーネント Expired - Fee Related JP4871864B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/854,937 2004-05-27
US10/854,937 US7299715B2 (en) 2004-05-27 2004-05-27 Non-homogeneous engine component formed by powder metallurgy
PCT/US2005/018120 WO2005119394A2 (en) 2004-05-27 2005-05-17 Non-homogenous engine component formed by powder metallurgy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008500502A JP2008500502A (ja) 2008-01-10
JP4871864B2 true JP4871864B2 (ja) 2012-02-08

Family

ID=35423739

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007515245A Expired - Fee Related JP4871864B2 (ja) 2004-05-27 2005-05-17 粉末冶金で成形された非均質エンジンコンポーネント

Country Status (10)

Country Link
US (1) US7299715B2 (ja)
EP (1) EP1749254B1 (ja)
JP (1) JP4871864B2 (ja)
KR (1) KR101304821B1 (ja)
CN (1) CN101375069A (ja)
AT (1) ATE529648T1 (ja)
BR (1) BRPI0510650B1 (ja)
CA (1) CA2565320C (ja)
MX (1) MXPA06013290A (ja)
WO (1) WO2005119394A2 (ja)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070261514A1 (en) * 2006-04-13 2007-11-15 Geiman Timothy E Multi-material connecting rod
WO2008016921A2 (en) * 2006-08-02 2008-02-07 Gkn Sinter Metals, Inc. Connecting rod with localized machinable zones
US7985371B2 (en) * 2008-06-24 2011-07-26 Gerald Martino Titanium connecting rod
US8298479B2 (en) * 2008-06-24 2012-10-30 Gerald Martino Machined titanium connecting rod and process
US20100028190A1 (en) * 2008-07-31 2010-02-04 Gm Global Technology Operations, Inc. Method of making powder metal parts using shock loading
JP2012255551A (ja) * 2012-07-05 2012-12-27 Yamaha Motor Co Ltd コンロッドの製造方法
CN103691875B (zh) * 2012-09-28 2015-08-05 刘福平 一种连杆衬套过盈装配方法
DE102014006371A1 (de) * 2014-05-05 2015-11-05 Gkn Sinter Metals Engineering Gmbh Wasserstoffspeicher-Herstellvorrichtung nebst Verfahren hierzu und Wasserstoffspeicher
KR101662522B1 (ko) * 2015-01-06 2016-10-17 현대자동차주식회사 이종 분말을 이용한 소결 콘로드 성형체 및 이의 제조방법
DE102015109922A1 (de) * 2015-03-27 2016-09-29 Hilite Germany Gmbh Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung
CN105952773A (zh) * 2016-07-18 2016-09-21 安徽奥泰粉末冶金有限公司 一种粉末冶金汽车发动机连杆及其制备方法
JP6811566B2 (ja) * 2016-08-16 2021-01-13 株式会社ダイヤメット 複層成形品の製造装置及び製造方法
GB2602659A (en) * 2021-01-11 2022-07-13 Black & Decker Inc Crank shaft

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU6744381A (en) 1980-02-27 1981-09-03 British Internal Combustion Engine Research Institute Limited, The Sintered piston
JPS57142798A (en) * 1981-02-26 1982-09-03 Nippon Piston Ring Co Ltd Powder molding method and molded article
DE3305879C2 (de) 1983-02-19 1985-01-17 Sintermetallwerk Krebsöge GmbH, 5608 Radevormwald Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung eines Verbundformteils
JPS63199916A (ja) * 1987-02-16 1988-08-18 Sumitomo Electric Ind Ltd 複合コンロツド
US5131577A (en) 1988-05-17 1992-07-21 Ford Motor Company Apparatus for making a powder metal connecting rod
GB2233000A (en) * 1989-05-25 1991-01-02 Gkn Technology Ltd Connecting rod
JPH0737679B2 (ja) * 1989-12-05 1995-04-26 大同メタル工業株式会社 すべり軸受
DE4303592A1 (de) * 1993-02-08 1994-08-11 Krebsoege Gmbh Sintermetall Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit wenigstens einem geteilten Lagersitz
DE4307560C2 (de) 1993-03-10 2001-10-25 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung eines bereichsweise unterschiedlichen Belastungsarten ausgesetzten Maschinenteils
JPH06330106A (ja) 1993-05-24 1994-11-29 Kubota Corp Al合金粉末によるピストンの熱間成形法
US5353300A (en) * 1993-06-07 1994-10-04 Motorola, Inc. Communication method for an adaptive direct sequence CDMA communication system
JPH0968216A (ja) * 1995-08-31 1997-03-11 Yamaha Motor Co Ltd 内燃機関用コネクティングロッド
DE69814498T2 (de) * 1997-02-12 2003-11-20 Yamaha Motor Co Ltd Kolben für eine Brennkraftmaschine und Verfahren seiner Herstellung
JP3705676B2 (ja) * 1997-04-10 2005-10-12 ヤマハ発動機株式会社 内燃機関用ピストンの製造方法
JP3168538B2 (ja) * 1997-04-19 2001-05-21 チャン リー ウー 滑りベアリング及びその製造方法
JPH1136030A (ja) * 1997-07-17 1999-02-09 Yamaha Motor Co Ltd ピストン用アルミニウム合金及びピストン製造方法
US6279455B1 (en) * 1998-10-06 2001-08-28 Caterpillar Inc. Method and apparatus for making a two piece unitary piston
US6055884A (en) * 1998-11-03 2000-05-02 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Automobile connecting rod
FR2792859B1 (fr) * 1999-04-28 2001-07-06 Renault Bielle frittee comportant au moins une bague de frottement liee par diffusion de metal a chaud et son procede de fabrication
US6318243B1 (en) * 1999-08-31 2001-11-20 D. Kent Jones Two-piece piston assembly
DE19943945A1 (de) * 1999-09-14 2001-03-22 Federal Mogul Wiesbaden Gmbh Kolbenkopf
US6477941B1 (en) * 1999-10-08 2002-11-12 Federal-Mogul World Wide, Inc. Dual gallery piston
US6626576B1 (en) * 2000-02-02 2003-09-30 Gkn Sinter Metals, Inc. Duplex powder metal bearing caps and method of making them
JP2001279302A (ja) * 2000-03-30 2001-10-10 Hitachi Powdered Metals Co Ltd 焼結機械部品の製造方法
JP2001335814A (ja) 2000-05-26 2001-12-04 Hiroshi Horikoshi 超軽量・高強度・高冷却ピストンの複合成型法
JP2002130048A (ja) 2000-10-23 2002-05-09 Art Metal Mfg Co Ltd 内燃機関用ピストン
US20040074335A1 (en) * 2002-10-22 2004-04-22 Federal-Mogul World Wide, Inc. Powder metal connecting rod
US6825450B2 (en) * 2002-11-06 2004-11-30 Federal-Mogul World Wide, Inc. Piston and method of manufacture

Also Published As

Publication number Publication date
US7299715B2 (en) 2007-11-27
ATE529648T1 (de) 2011-11-15
WO2005119394A2 (en) 2005-12-15
CA2565320A1 (en) 2005-12-15
EP1749254A2 (en) 2007-02-07
KR20070035511A (ko) 2007-03-30
BRPI0510650A (pt) 2007-11-20
CA2565320C (en) 2012-03-27
WO2005119394A3 (en) 2008-10-30
BRPI0510650B1 (pt) 2017-12-05
US20050262962A1 (en) 2005-12-01
EP1749254B1 (en) 2011-10-19
MXPA06013290A (es) 2007-02-22
KR101304821B1 (ko) 2013-09-05
JP2008500502A (ja) 2008-01-10
CN101375069A (zh) 2009-02-25
EP1749254A4 (en) 2009-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4871864B2 (ja) 粉末冶金で成形された非均質エンジンコンポーネント
US20070235003A1 (en) Piston formed by powder metallurgical methods
JP4809833B2 (ja) 粉末冶金で成形された非均質エンジンコンポーネント
KR100987556B1 (ko) 소결 복합체 기계 부품 및 그의 제조 방법
JPH0773798B2 (ja) 永久磁石体の形成方法
KR20140146650A (ko) 혼합분말의 고밀도 성형방법 및 고밀도 성형장치
US20090129964A1 (en) Method of forming powder metal components having surface densification
JP3957868B2 (ja) 圧粉体の成形方法
KR20140146649A (ko) 혼합분말의 고밀도 성형방법 및 고밀도 성형장치
KR102371064B1 (ko) 캠 샤프트용 엔드피스 제조방법 및 그에 의해 제조되는 캠 샤프트용 엔드피스
KR20150011852A (ko) 혼합분말의 고밀도 성형방법 및 고밀도 성형장치
JP3763796B2 (ja) 同軸度精度に優れた内孔付き焼結部材の製造方法
JPS5825721B2 (ja) 粉末成形用金型
Beiss 3 Forming
JPH02197342A (ja) 潤滑油の排出装置
JPH02197344A (ja) 潤滑油の給排方法
JPH06304691A (ja) アルミニウム合金製ローターの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080401

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100720

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20101020

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20101027

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110207

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20110502

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20110512

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110805

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20111114

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20111121

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141125

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees