JPH07506661A - 分割された少なくとも一つの転動体用軸受面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転動体用軸受面を有する部品の製作方法本発明は、 一部が軸受カバーにあり、一部が部品にある分割された少なくとも一つの転動体 （ころがり体）用軸受面を有する部品を製作するための方法に関する。

このような部品は例えば、小さな連接棒アイ、シャフトおよび大きな連接棒アイ を備えた連接棒として形成可能である。この場合、大きな連接棒アイは連接棒を クランク軸に軸承するための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。

連接棒キャップを残りの連接棒から分離するための他の方法がドイツ連邦共和国 特許第３８０６２３６号明細書により知られている。その際、連接棒キャップは 破断分離によって残りの連接棒から分離される。この場合、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しる。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。それによって一方では、連接 棒の軸受座における軸受メタルの固定が改善され、他方ではその都度分離された 連接棒キャップだけしか残りの連接棒に固定することができない。なぜなら、破 断面が一種類しかないからである。従って、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（なる。

エンジンの形成に応じて、普通に行われる、クランク軸上での連接棒の滑り軸承 の代わりに、特にニードル軸受によってころがり軸承することが合目的または必 要である。これは例えば大容積のエンジンまたは小型のエンジンの場合である。

クランク軸と連接棒の間に転動体を配置する場合には、他方の軸受面、すなわち 連接棒に設けられた軸受面も、大きな硬度を有する必要がある。なぜなら、転動 体による連続的な応力に耐えなければならないからである。更に、組み立て上の 理由から、この軸受面を分割された軸受面として形成する必要がある。従って、 普通の軸受メタル半部の使用またはこれと同様に形成された転動体用の外側の軸 受レースの使用は不可能である。更に、転動体と分割された外側の軸受レースを 同時に使用することによって、連接棒の構造的な外径寸法、ひいてはエンジンの 往復運動可能な質量およびエンジンの重量が大きくなる。それによって、特にエ ンジンの燃料消費に悪影響を与える。

分割された軸受座の面に、例えば周辺層硬化によって、ころがり軸承に相当する 硬度を付与することができる。しかし、連接棒を製作するための材料は、必要な 炭素含有量を持っていない。なぜなら、炭素含有量が多くなると、変形や機械加 工が困難になるからである。従って、周辺層硬化の前に炭素を含む雰囲気でこの ような連接棒を増炭する必要がある。その際、連接棒の大きな応力に基づいて、 軸受面の範囲だけが増炭されるので、コストのかかる準備手段によって残りの連 接棒の周辺層の増炭を防止しなければならない。

転動体のための分割された軸受面を存する部品を製作する場合の他の問題は、回 転運動の度に転動体が軸受カバーと残りの部分の間の分離個所を越えて運動する ことにある。注意深く機械加工しても、小さな分離継ぎ目の形をした分離個所が 残る。更に、組み立て後軸受カバーが残りの部分上で側方へずれることにより− で、半径方向と軸方向において分離継ぎ目が大きくなるので、軸受面がもはや平 らに形成されないという危険がある。この両現象は、転動体の過早の摩耗を引き 起こし、それによってエンジンの故障を生じる。

本発明の根底をなす課題は、上記欠点が充分に除去される、分割された少なくと も一つの転動体用軸受面を有する部品を製作するための方法を提供することであ る。更に、この方法は簡単かつ低コストで実施できるようにすべきである。

この課題は本発明に従い、少な（とも０．５重量％の炭素を含む材料から成形品 を作り、この成形品から軸受カバーを破断分離によって分離し、そして部品の少 なくとも軸受面の範囲に、周辺層硬化によって少なくとも５５ＨＲＣ１特に少な くとも６０ＨＲＣの硬度が与えられることによって解決される。その際、本発明 に従って、周辺層硬化の前または後で、軸受カバーの分離が破断分離によって行 われる。成形品は例えば粉末冶金法、例えば焼結または焼結鍛造によって作るこ とができる。これは、付加的な増炭手段を必要としないで、周辺層硬化のために 必要な炭素含有量を含む材料を使用することができるという利点がある。この増 形プロセス、すなわち補正または鍛造の際に、妨害作用しない。なぜなら、変形 寸法が少なくて済むからである。破断分離による残りの部分からの軸受カバーの 分離は、軸方向と半径方向における側方へのずれが充分に回避されるという利点 がある。従って、続いて行われる軸受面の機械加工に依存して、運転中も残る分 離継ぎ目なしに軸受面を形成することができる。これは、それぞれの個々の部品 の間の継ぎ目線がきわめて微細な不均一な線であるので、可能である。従って、 特にニードル軸受の場合に、転動体は常に一範囲が、軸受面の一方または他方の 部分の平らな区間に載り、軸受カバーと残りの部分の間を移行するときに転動体 が分離継ぎ目に乗り越える必要がない。

所望の分離個所で残りの部分から軸受カバーを破断分離するために、軸受カバー と残りの部分の間のこの分離個所の範囲において、少なくとも一つの裂は目を軸 受面の範囲に設けると合目的である。裂は目は例えば機械加工、例えばフライス 加工によって成形品に形成可能である。更に、成形品の粉末冶金製作のために必 要なプレス型は、圧粉体の成形のために形成された範囲を有するので、圧粉体は その後に続く焼結プロセスの前に、既に裂は目を備えることができる。従って、 軸受面の範囲に裂は目を形成することが合目的である。というのは、対向する破 断面の間の連結線が円形の軸受面の直径に沿って延び、それによって、軸受すべ き軸と部品の申し分のない組み立てが可能であるからである。しかし、このよう な裂は目は一般的に、部品の組み立て後でも、軸受面に設けられる。従って、本 発明の他の実施形では、破断分離の後で裂は目は機械加工によってほぼ完全に除 去され、その後初めて、軸受の周辺層硬化および機械的な超仕上げ加工が行われ る。これは、部品がまだ硬化していないときに、裂は目を除去するための機械加 工が行われるので、そのために簡単な工具で充分であるという利点がある。

本発明の他の有利な実施形では、裂は目が分離個所の範囲において、周辺層硬化 によって達成可能な硬化深さよりも浅い深さを有する。従って、裂は目を除去す るための、それに続いて行われる機械加工の際に、硬化した周辺層はこの機械加 工によって除去されない。更に、裂は目を除去するための機械的な粗加工と、軸 受面を正確な寸法に仕上げるための機械的な超仕上げ加工を、一つの加工工程で 、すなわち部品を一度締付は固定した状態で、行うことができるという利点があ る。

本発明に従って更に、成形品を焼結鍛造によって作ることができる。この場合、 適当に形成されたプレス型によって圧粉体を製作する際に、裂は目を形成するこ とができる。焼結と鍛造の間で、裂は目の表面は保護層、特に酸化層を得る。こ の酸化層はその後に行われる成形品への鍛造の際にほとんど完全に閉鎖される。

従って、裂は目は裂は目としてもはや存在しない。しかし、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。それにもかかわらず、破断 分離は所望の分離個所で行われる。これは、破断分離と部品の組み立ての後で、 転動体の転勤に悪影響を与える分離継ぎ目が存在しないという利点を有する。従 って、裂は目個所を除去するための機械加工は不要である。しかし、裂は目をこ のように形成した場合でも、機械加工によって、裂は目、すなわち保護層を備え た範囲を除去することが合目的である。なぜなら、この周辺範囲が転動体による 応力に持ち堪えることが常に保証されるとは限らないので、軸受面の破壊につな がるからである。

軸受カバーが残りの部分からの分離後再びこの残りの部分に連結されると合目的 である。それに続く機械加工工程、すなわち周辺層硬化およびまたは裂は目を除 去するための機械加工およびまたは超仕上げ加工は、部品の組み立て状態で行う ことができる。これは一方では、分割された軸受面を形成する個々の軸受面区間 が正確な寸法に加工されるという利点がある。他方では、連接棒を組み立てる際 に初めて、個々の部品を再び互いに分離すればよい。それによって、一方では互 いに付設された部品の取り違えが回避され、他方では破断面の屓傷が防止される 。例えば機械的な変形によって破断面が損傷すると、部分がもはや積み重ねるこ とができず、互いに連結不可能になる。

粉末塊法による成形品の製作のために、本発明に従って、０．５〜１重量％の炭 素を含有する焼結材料が使用される。炭素含有量が０．７重量％であると有利で ある。更に、要求に応じて、炭素含有量は１重量％以上、例えば１〜２重量％に す′ることができる。材料の炭素含有量が多いことによって、充分な周辺層硬化 が達成可能である。

周辺層硬化は本発明に従って、高周波焼き入れによって行うことができる。この 方法は簡単かつ低コストで行うことができる。高周波焼き入れによる周辺層硬化 の際に、方法の種類に応じて、０．０１〜６ｍｍの硬化深さが達成される。周辺 層硬化の後で初めて裂は目を除去する場合には、硬化深さを深くすると合目的で ある。それによって、裂は目を機械的に除去し、それに続いて軸受面を機械的に 超仕上げ加工した後でも、部品上に充分に硬化した層が存在する。

申し分のない破断面を得るために、材料は充分な脆弱破壊状態を有する必要があ る。そのために、成形品が少なくとも分離個所の範囲において、破断分離前に、 適切な熱処理、例えば冷却によって、脆弱化されると、合目的である。分離個所 の冷却は例えば液状ガス、例えば窒素を部分的に塗布または吹きつけることによ って達成可能である。

本発明は更に、少なくとも軸受面の範囲に少なくとも５５ＨＲＣの硬化された周 辺層を備え、軸受カバーと残りの部分との間の分離個所に、破断分離によって生 じた分離面を備えている、一部が軸受カバーにあり、一部が部品にある分割され た少なくとも一つの転動体用軸受面を有する部品に関する。この部品は、少なく とも０．５重量％の炭素を含む材料からなっている。部品は例えば、分割された 連接棒ヘッドを備えた内燃機関用連接棒として形成されている。部品または連接 棒が冒頭に述べた種類の本発明による方法によって製作されると、特に合目的で ある。

図に基づいて本発明の詳細な説明する。

図１は連接棒を示す図、 図２は破断分離後の軸受カバーを示す図、図３は図１の■部分の詳細図、 図４は図１の■部分の他の実施例の詳細図である。

連接棒として形成した図示の部品１１は、シャフト１２、小さな連接棒アイ１４ および大きな連接棒アイ１５を備えている。大きな連接棒１５は分割されて形成 されている。この場合、図１．　３．　４に示した実施例は、軸受カッ＜−１８ を残りの部分１３から破断分離する前の連接棒の状態を示している。

はぼ平らな平面１６に沿って延びる分離個所の範囲において、軸受面（回転面） ２０の範囲に、裂は目１７．２４が設けられている。誤解を防止するために、こ こで、軸に付設された、大きな連接棒アイの内側表面はそれぞれ、連接棒の機械 加工と関係なく、軸受面であると理解すべきであることを指摘しておく。

に加工されている。しかし、裂は目は他の形状であってもよい。裂は目１７は例 えば機械加工によっであるいは軸受面上に圧粉体を形成するためのプレス型の適 当な形状によって形成することができる。図４の実施例では、閉じた裂は目が形 成されている。この裂は目は焼結鍛造（粉末鍛造）によって成形品を製作する際 に焼結して保護層を塗布した後で鍛造工程によって閉鎖されている。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が焼結 後大気雰囲気によって鍛造されることにより製作される。この場合にも、元の裂 は目は適当に形成されたプレス型または機械加工によって製作可能である。

図３には、残りの連接棒１３から破断分離した後の軸受力Ａ−１１３が示しであ る。破断分離によって生じた分離面１９は大きくて不均一な表面を有する。この 表面はそれぞれ、残りの連接棒１３の対応する分離面にぴったり合致している。

軸受カバー１８は破断分離後、通常は図示していない連接棒ボルトによって再び 残りの連接棒１３に連結される。その際、連接棒ボルトのための穴は破断分離前 または破断分離後に形成可能である。

連接棒は軸受面２０の範囲に、周辺層を硬化した範囲２２を備えている。この範 囲は図において一点鎖線２３によって示しである。図に示した実施例の場合には 、硬化深さが裂は目１７または２４の深さよりも深いので、裂は目１７または２ ４を除去するための適当な機械加工の後でも、そしてその後に行われる軸受面２ ０の正確な寸法のだめの仕上げ加工の後でも、硬くて充分な大きさの層が存在す る。

図に示した実施例の場合には、周辺層硬化後、破断分離が行われる。勿論、破断 分離した後、周辺層を硬化することができる。この場合、図示とほぼ同じ硬化深 さかをしることができる。

以上、主として粉末冶金法で製作された連接環について述べた。勿論、連接環の 他の製作方法、例えば鍛造も可能である。この方法は炭素を多く含むことによっ て適用可能でなければならない。特に、部品の申し分のない破断分離が保証され なければならない。

フロントページの続き （７２）発明者　アイルリッヒ・ウーヴエドイツ連邦共和国、デー−５１７８９ リントラール、アウフ・プアー・ヘーエ、３アー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．一部が軸受カバー（１８）にあり、一部が部品（１１）にある分割された少 なくとも一つの転動体用軸受面（２０）を有する部品（１１）を製作するための 方法において、先ず最初に、少なくとも０．５重量％の炭素を含む材料から成形 品を作り、この成形品から軸受カバー（１８）を破断分離によって分離し、そし て部品の少なくとも軸受面（２０）の範囲に、周辺層硬化によって少なくとも５ ５ＨＲＣの硬度が与えられることを特徴とする方法。 ２．成形品が粉末冶金法によって作られることを特徴とする請求の範囲第１項の 方法。 ３．周辺層硬化が、軸受カバー（１８）を残りの部分（１３）から破断分離する 前に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．周辺層硬化が、軸受カバー（１８）を残りの部分（１３）から破断分離した 後で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。 ５．軸受面（２０）が機械的な超仕上げ加工によって、正確な寸法を生じるよう に加工され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．軸受カバー（１８）が破断分離後、残りの部分（１３）に取り外し可能に連 結され、機械加工およびまたは周辺層硬化が組み立てられた状態で行われること を特徴とする請求の範囲第１〜５項のいずれカーつの方法。 ７．軸受カバー（１８）と残りの部分（１３）の間の分離個所（１６）の範囲に 、少なくとも一つの裂け目（１７，２４）が設けられ、破断分離後、裂け目（１ ７，２４）が機械加工によってほぼ完全に除去され、続いて周辺層硬化および軸 受面（２０）の機械的な超仕上げ加工が行わ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．軸受カバー（１８）と残りの部分（１３）の間の分離個所（１６）の範囲に 、少なくとも一つの裂け目（１７，２４）が設けられ、この裂け目の深さが周辺 層加工によって得られた硬化深さよりも深く、機械加工の際およびまたは軸受面 （２０）の機械的な超仕上げ加工の際に、裂け目（１７，２４）がほぼ完全に除 去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．成形品が０．５〜１重量％の炭素を含む焼結材料で作ら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．成形品が０．７重量％の炭素を含む焼結材料で作ら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．成形品が焼結鍛造によって作られ、鍛造の前に裂け目（２４）が作られ、 かつ保護層が裂け目に付与され、鍛造の際に裂け目がほぼ完全に閉鎖されること 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．周辺層硬化が高周波焼き入れによって行わ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．部品（１１）として、分割された連接棒ヘッド（１５）を存する連接棒が 製作され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．少なくとも０．５重量％の炭素を含む材料からなり、一部が軸受カバー（ １８）にあり、一部が部分（１３）にある分割された少なくとも一つの転勤体用 軸受面（２０）を有し、少なくとも軸受面（２０）の範囲に少なくとも５５ＨＲ Ｃの硬化された周辺層（２２）を備え、軸受カバー（１８）と残りの部分（１３ ）との間の分離個所（１６）に、破断分離によって生じた分離面（１９）を備え ている部品。 １５．材料が０．５〜１重量％の炭素を含んでいることを特徴とする請求の範囲 第１４項の部品。 １６．材料が０．７重量％の炭素を含んでいることを特徴とする請求の範囲第１ ４項または第１５項の部品。 １７．材料として焼結材料が使用されることを特徴とする請求の範囲第１４〜１ ６項のいずれか一つの部品。 １８．部品（１１）が分割された連接棒ヘッド（１５）を有する連接棒として形 成されていることを特徴とする請求の範囲第１４〜１７項のいずれか一つの部品 。