JPH07506176A - 分割された少なくとも一つの軸受座を有する部品の製作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 分割された少なくとも一つの軸受座を存する部品の製作方法本発明は、部品か軸 受カバーによって形成され分割され少なくとも一つの軸受座を備えている、成形 部材からなる部品を製作するための方法に関し、更に詳しくは、軸受カバーが成 形部材から分離される方法に係る。

このような部品は例えば、小さな連接棒アイ、大きな連接棒アイおよびシャフト を備えた連接棒として形成されている。この場合、大きな連接棒は連接棒をクラ ンク軸に軸承するために分割された軸受座を備えている。本発明が特に連接棒の 製作に関するので、次に、主として連接棒を問題にする。しかし、これが連接棒 への制限につながるものではない。

連接棒は一般的に次のようにして作られる。先ず最初に成形部材を例えば鍛造、 鋳造または粉末冶金法によって製作される。この場合、大きな連接棒アイの内法 寸法は余剰寸法を有する。この状態で、大きな連接棒アイが例えば鋸引きによっ て分割される。それによって余剰寸法は充分に除去される。これによって形成さ れた連接棒キャップと残りの連接棒の分離面は、他の方法段階で、例えば研磨に よって寸法通りに加工される。連接棒キャップは完成した状態で連接棒ボルトに よって残りの連接棒に固定される。この場合、そのために必要なボルト穴は分割 の前または分割の後にあけることができる。続いて、連接棒の組み立て状態で、 軸受メタル半部を収容するために軸受座の機械的な加工が行われる。この軸受メ タル半部は連接棒とクランク軸の間に設けられ、滑り軸受を形成する。

軸受座の機械的な加工は通常は、旋削、仕上げ旋削またホーニング加工による粗 加工、超仕上げ加工および最上仕上げ加工を含んでいる。更に、連接棒アイの軸 受座には凹部が設けられている。この凹部は軸受メタル半部の対応する突起と協 働し、運転中の軸受メタルの回転を防止する。

特に両軸受メタル半部は高い精度で製作しなければならない。なぜなら、一方て は軸受メタル半部の内面がクランク軸と共に、そのために必要な滑り軸受層め合 い部を有する滑り軸受を形成しなければならず、他方では軸受メタルの外側表面 が連接棒の大きな連接棒アイの軸受座に適合しなければならないからである。

軸受メタル半部を連接棒の軸受座に確実に装着するために、特に、連接棒キャッ プと残りの連接棒との間に軸受メタル半部を挟持することが必要である。それに よって、連接棒キャップのボルト止め時、ひいては軸受メタル半部の締付は固定 時に変形が生じる。この変形は軸受メタル半部の内側表面の嵌め合いを不正確に することになる。

加工を注意深く行い、嵌め合いを高い精度で行っても、運転中の連接棒の非常に 大きな応力に基づいて、例えば連接棒キャップが残りの連接棒上を摺動し、それ によって軸受メタル半部の申し分のない装着がもはや保証されなくなる。更に、 軸受メタルは回転しないように保持しても回転し得る。これは必然的に、滑り軸 受の破壊、ひいてはエンジンの停止につがなる。

ドイツ連邦共和国特許第３８０６２３６号明細書により、連接棒キャップが破断 分離によって残りの連接棒から分離される連接棒が知られている。その際、分離 面として、不ぞろいの大きな表面を有する破断面が生じる。それによって、残り の連接棒上での連接棒キャップの側方のずれがほとんどなくなる。それによって 更に、成形部材からその都度分離された連接棒キャップだけが、残りの連接棒に 固定可能である。なぜなら、破断表面が一種類しかないからである。それによっ て、例えばエンジンの組み立てまたは修理の際の個々の部品の取り違えがなくな る。しかし、依然として、このようにして製作された連接棒に軸受メタルを挿入 しなければならない。なぜなら、連接棒の材料が滑り軸受材料として適していな いからである。従って、同様に軸受座内て凹部と突起によって回転防止を行って も、軸受メタルが軸受座内で回転する危険があり、従ってエンジンの停止につな がる。

本発明の根底をなす課題は、上記の欠点が充分に除去されるような、分割された 軸受座を有する部品、例えば連接棒を提供することである。

この課題は本発明に従い、成形部材と異なる材料からなる軸受層が、成形部材の 軸受座面に塗布され、少なくとも軸受層が破断分離によって分割されることによ って解決される。これは、一方では、軸受材料が例えば大きな連接棒アイの軸受 座面に付着塗布され、それによって軸受材料と連接棒が固定連結されるという利 点がある。他方では、連接環の軸受Ｅｌの外側表面をもはや寸法通りに後で機械 加工する必要がないという利点がある。なぜなら、軸受層の塗布によって不正確 な寸法を補正できるからである。従って、軸受層の内面だけを寸法通りに機械加 工すればよい。他の利点は、軸受層を分離し、再び組み立てた後で、はとんど継 ぎ目のない分離接合部が生じるということにある。従って、軸受層の内側表面、 すなわち回転面はほぼ完全に平らである。それによって、例えば滑り軸受として 形成する場合、クランク軸と軸受層の間での潤滑剤層の形成が妨害されない。更 に、潤滑剤層が継ぎ目のない分離個所によって悪影響を受けないので、この層の 高い安定性が保証され、それによってクランク軸と連接環の金属接触が運転中確 実に回避される。

本発明の好ましい実施形では、成形部材のコーティングの前に、軸受カバーが成 形部材から分割され、この成形部材に取り外し可能に組み立てられる。その際、 軸受カバーの分割が同様に破断分離によって行われると有利である。それによっ て、例えば連接環の場合に、一方では、破断個所の大きな表面に基づいて連接環 キャップが残りの連接環に形状補完的に連結され、この個々の部品間の相対的な 側方へのず才１が回避される。この部品を組み立てた後で、軸受層を形成する材 料が軸受座面に塗布され、コーティングされた成形部材が新たに破断によって分 離される。それによって、このようにして形成された部品の構成部分は軸受層と 軸受カバーの分離面に破断面を有する。従って、構成部分の非常に良好な連結が 可能になる。

本発明の他の実施形では、成形部材の軸受座面に先ず最初に、軸受層を形成する 材料が塗布され、続いて座面に塗布された軸受層の部分と共に軸受カバーが破断 分離によって成形部材から分離される。これは、破断分離の方法段階を各々の部 品毎に１回行えばよいという利点がある。

連接環を製作する場合には本発明に従って、成形部材が原形または変形方法で製 作され、続いて連接環ボルト用のねじ穴が成形部材にあけられる。その後、連接 環キャップは鋸引きまたは破断分離によって残りの連接環から分離される。そし て他の方法段階で、成形部材の軸受座面がコーティング方法に従って準備される 。これは好ましくは連接環の組み立て状態で行われる。連接環キャップを残りの 連接環から破断する場合には、形成すべき分離個所の範囲に裂は目を設ける必要 がある。これは例えば機械加工によって行うことができる。

しかし、粉末冶金方法、例えば焼結によって成形部材を作ると有利である。なぜ ならその際、分離個所の裂は目が成形部材を作るときに既に設けられるからであ る。それによって、軸受座面の付加的な機械加工が回避される。

しかし、成形部材が焼結鍛造によって作られると特に有利である。この場合、予 め形成された圧粉体が焼結の前に分離個所の範囲に裂は目を備えている。この裂 は目には焼結と鍛造の間で保護層、特に酸化層が形成され、続いて行われる成形 部材えの鍛造の際にほとんど完全に閉鎖される。それによって、裂は目はもはや 存在せず、しかも塗布された保護層はこの個所での粉末冶金の出発材料の連結を 阻止する。これは、滑り軸受層の後からの塗布によって連接環キャップを残りの 連接環から分離する前に、滑り軸受層を形成する材料が裂は口内に達しないとい う利点がある。それによって、所望の分離個所での破断分離が困難になる。保護 層は例えば酸化層として形成されている。この酸化層は、裂は目を有する成形品 を、空気雰囲気によって焼結した後鍛造することによって形成される。

残りの連接環から連接環キャップを分離して軸受層を破断分離した後で、構成部 品が再び組み立てられ、軸受層の内面が所望の嵌め合いに相応して機械的に後加 工される。それによって、破断分離の際にもまくれ個所の発生が避けられる。

本発明による方法は、成形部材の材料と軸受層の材料を、それらの個々の要求に 合わせて選択することができるという利点がある。例えば成形部材は機械的加工 に適合した材料、例えば鉄を基材としたもので作り、軸受層は普通の軸受材料、 例えばアルミニウムを基材としたもので作ることができる。

粉末冶金の方法によって成形部材を製作する場合には、成形部材は仕上げ合金化 された焼結材料からなっていてもよい。この焼結材料は重量パーセントで、０． １〜０．５％のＭｎ ０．１〜２．０％のＭ。

０．２〜２．２％のＮｉ ０．５〜２．５％のＣｕ ０．３〜１．０％のＣ 残りが　Ｆｅ からなっている。

この混ぜ終わった粉末の代わりに、焼結材料は次の組成（重量パーンセント）の 粗合金化された粉末からなっていてもよい。

０．２〜１．５％のＭ。

１．０〜４，０％のＮｉ １．０〜３．０％のＣｕ ０．３〜１．０％のＣ 残りが　Ｆｅ 焼結材料の組成のだめの他の例は、次の組成（！ｉ重量パーセントの混合合金化 された粉末である。

１．０〜３．０％のＣｕ ０．３〜１．０％のＣ 残りが　Ｆｅ 焼結材料として次の組成（重量パーセント）の仕上げ合金化された他の粉末を使 用することができる。

０．５〜３　％のＭｏ ０．３〜１．０％のＣ Ｏ〜３　％のＣｕ 残りが　Ｆｅ 軸受層は例えば次の組成（重量パーセント）を有する。

０．７〜１．３％のＣｕ １４．５〜２２．５％のＳｎ ５０．７％のＳｉ ５０．７％のＦｅ ５０．７％のＭｎ 残りが　ＡＩ 更に、他の例では軸受材料は次の組成（重量パーセント）１１．０〜１３．０％ のＳｉ ０．８〜１．５％のＣｕ ５１．３％のＮｉ ０．８〜１．３％のＭｇ ５０．７％のＦｅ ５０．３％のＭｎ ５０６３％のＺｎ ５０．２％のＴｉ 残りが　ＡＩ あるいは次の組成（重量％） ９５　〜９７％のＡＩ ３〜５　％のｐｂ からなっている。

勿論、軸受層は銅を基材とした合金、例えば次の組成（重量パーセント）３〜２ ０％の５ｎ ｌＯ〜２３％のＰｂ 残りが　Ｃｕ あるいは次の組成（重量パーセント） ７４％のＣｕ ２Ｏ％のｐｂ ２％のＳｎ ４％のＮｉ からなっている。成形部材と軸受層のためのこれらの材料は更に、製作に依存し た不純物を含んでいてもよい。

軸受座は本発明に従い、溶射法によって成形部材の軸受座面に塗布される。その 際、溶射法としては、特に焔溶射、高速焔溶射またはプラズマ溶射が考えられる 。更に、軸受座面の前処理は一般的には不要であるかあるいは少しだけしか必要 でない。特にプラズマ溶射を用いる場合には、軸受材料に固体潤滑材を添加する ことができる。この固体潤滑材は例えば後からプラズマ放射線に挿入される。

固体潤滑材としては、例えばグラファイト、亜硫酸マンガンまたはフッ化力ルシ ラムが添加される。

軸受材料の選択に応じて、この軸受材料が大きな脆砕状態を生じないようにする ことができる。従って、少なくとも軸受層が分離個所の範囲に、適切な熱処理、 例えば冷却によって脆弱化されることが望ましい。更に、全体の分離個所の充分 な脆砕状態を得るためには、成形部材が少なくとも分離個所の範囲に、適切な熱 処理、例えば冷却によって脆弱化されることが好ましい。分離個所の冷却は例え ば液体ガス、例えば窒素を部分的に塗布または吹きつけすることによって行われ る。

本発明による方法によって、例えば軸受層が連接棒に固定連結、特に相対回転し ないように固定連結された連接棒を製作することができる。更に、軸受層の回転 面は、クランク軸と回転面の間の例えば潤滑油を悪化させる分離面をほとんど備 えていない。更に、連接棒は簡単かつ迅速に製作可能である。

本発明は更に、成形部材からなる部品に関する。この場合、部品は、軸受カバー によって形成され分割された少なくとも一つの軸受座とを備え、その軸受座面が 本体の材料と異なる材料からなる軸受層を備え、分割された軸受座の分離個所が 少なくとも軸受層の範囲において、破断分離によって発生した破断面を備えてい る。この部品は例えば連接棒として形成され、前記の方法によって製作可能であ る。部品の好ましい実施形では、軸受カバーと本体の間の分離個所が、同様に破 断分離によって発生した破断面を備えている。

図に示した実施例としての連接棒に基づいて本発明の詳細な説明する。

図１は連接棒の正面図、 図２は図１のＩＩ−Ｕ線に沿った断面図、図３は破断分離後の連接棒キャップを 示す図、図４は図１の■部分の拡大図である。

図１に示した連接棒は、小さな連接棒アイ２、シャフト１２および大きな連結環 アイ３を備えている。大きな連接棒アイは分割された軸受座を備えている。この 軸受座面４は軸受層１５を備えている。軸受層１５の上面１３は、連接棒を図示 していないクランク軸にすべり軸受するための回転面を形成している。

図１に示した連接棒ｌの状態の場合には、軸受層１５が成形部品の軸受座面４に 塗布され、残りの連接棒５からの連接棒キャップ１８の分離がまだ行われていな い。分離面１６に沿って連接棒キャップ１８を分離するために、成形部品は分離 面１６の範囲の軸受座面４に、裂は目１７を備えている。この裂は目は適切な破 断分離を可能にする。特に図４から判るように、裂は目１７は軸受層１５によっ て完全に覆われている。

図に示した実施例は、焼結鍛造（粉末鍛造）によって作られた成形部材である。

圧粉体は焼結の前に裂は目を備えている。この裂は目はその後の鍛造中、殆ど完 全に閉鎖される。この状態は特に図４に明瞭に示しである。この裂は目１７は、 連接棒キャップ１８と残りの連接棒５の破断分離と、所望の個所での軸受層１５ の破断分離を行うのに充分である。

図３には、破断分離後の連接棒キャップ１８が示しである。図に示した実施例の 場合には、連接棒キャップ１８はそれに塗布した軸受層１５の部分２１と共に、 破断分離によって残りの連接棒５から分離されている。破断分離によって生じた 、連接棒キャップ１８と残りの連接棒５との間の分離個所１９の表面および対応 する軸受層１５．２１の間の分離個所２３の表面は、大きくて不ぞろいの表面を 有する。従って、この連接棒キャップ１８は対応する残りの連接棒５にのみぴっ たり合う。従って、残りの連接棒５上での連接棒キャップ１８の側方のずれはほ とんど完全に無くなる。連接棒キャップ１８は図示していない連接棒ボルトによ って残りの連接棒５に連結される。

軸受層の形成および材料に応じて、軸受層の内側表面に、例えば機械的な加工に よって裂は目を設けることが好ましい。その際、裂は目の採寸は、例えば仕上げ 旋削やホーニング加工による回転面のその後加工時に、裂は目が除去されるよう に行われる。

小さな連接棒アイ２は、回転ブツシュ１４を備えている。この回転ブツシュは通 常のごとく、小さな連接棒アイに圧入されている。小さな連接棒アイ２の寸法に 応じて、小さな連接棒アイ２の軸受座面目を同様に、溶射法によって軸受材料で 被覆することができる。

フロントページの続き （７２）発明者　ノイバート・ハラルトドイツ連邦共和国、デー−４０７８９モ ンハイム、ハイドンストラーセ、２１アー

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. １．部品が軸受カバーによって形成され分割され少なくとも一つの軸受座を備え た、成形部材からなる部品を製作するための方法であって、軸受カバーが成形部 材から分離される方法において、成形部材と異なる材料からなる軸受層（１５） が、成形部材の軸受座面（４）に塗布され、少なくとも軸受層（１５）が破断分 離によって分割されることを特徴とする方法。
2. ２．成形部材のコーティングの前に、軸受カバー（１８）が成形部材から分割さ れ、この成形部材に取り外し可能に組み立てられることを特徴とする請求の範囲 第１項の方法。
3. ３．軸受カバー（１８）の分割が破断分離によって行われることを特徴とする請 求の範囲第１項または第２項の方法。
4. ４．成形部材をコーティングした後、軸受カバー（１８）が軸受カバーの座面（ ２０）に塗布された軸受層（１５）の部分（２１）と共に、破断分離によって成 形部材から分割されることを特徴とする請求の範囲第１項の方法。
5. ５．成形部材が分離個所（１９）の範囲において軸受座面（４）に少なくとも一 つの裂け目（１７）を備えていることを特徴とする請求の範囲第１〜４項のいず れか一つの方法。
6. ６．破断分離の前に、成形部材が少なくとも分離個所（１９）の範囲において適 切な熱処理によって脆弱化されることを特徴とする請求の範囲第１〜６項のいず れか一つの方法。
7. ７．破断分離の前に、成形部材が少なくとも分離個所（１９）の範囲において冷 却されることを特徴とする請求の範囲第１〜６項のいずれか一つの方法。
8. ８．破断分離の前に、軸受層（１５）が少なくとも分離個所（２３）の範囲にお いて適切な熱処理によって脆弱化されることを特徴とする請求の範囲第１〜７項 のいずれか一つの方法。
9. ９．破断分離の前に、軸受層（１５）が少なくとも分離個所（２３）の範囲にお いて冷却されることを特徴とする請求の範囲第１〜８項のいずれか一つの方法。
10. １０．軸受層（１５）の軸受面（１３）の後切削加工が、軸受カバー（１８）を 分割して軸受層（１５）を破断分離した後、部品の組み立て状態で行われること を特徴とする請求の範囲第１〜９項のいずれか一つの方法。
11. １１．軸受層（１５）が溶射法、特に■溶射、高速■溶射またはプラズマ溶射に よって軸受座面（４）に塗布されることを特徴とする請求の範囲第１〜１０項の いずれか一つの方法。
12. １２．成形部材が鋳造、鍛造または粉末冶金法、特に焼結または焼結鍛造によっ て製作されることを特徴とする請求の範囲第１〜１１項のいずれか一つの方法。
13. １３．軸受層（１５）が滑り軸受層として形成されていることを特徴とする請求 の範囲第１〜１２項のいずれか一つの方法。
14. １４．分割された連接棒ヘッド（３）を有する連接棒（１）が部品として製作さ れることを特徴とする請求の範囲第１〜１３項のいずれか一つの方法。
15. １５．本体と、軸受カバー（１８）によって形成され分割された軸受座とを備え た部品において、本体の軸受座面（４）が成形部材の材料と異なる材料からなる 軸受層（１５）を備え、分割された軸受座の分離個所が少なくとも軸受層（１５ ）の範囲において、破断分離によって発生した分離個所（２３）を備えているこ とを特徴とする部品。
16. １６．分割された軸受座の分離個所が、軸受カバー（１８）と本体の間の分離面 の範囲にも、破断分離によって発生した分離個所（１９）を備えていることを特 徴とする請求の範囲第１５項の部品。
17. １７．部品が分割された連接棒ヘッド（３）を有する連接棒（１）として形成さ れていることを特徴とする請求の範囲第１５項または第１６項の部品。