专利名称：螺栓的定位的制作方法
技术领域：
本发明涉及轴承螺栓在外壳插孔内的固定，为达到力量和/或者造型合理的连接，该螺栓至少在一端的端侧上可与该孔铆接，其中，螺栓具有硬度高于其端侧末端硬度的外表面。
背景技术：
US 5,054,440公开了这样一种螺栓，用于支承气门摇杆由凸轮施加压力的辊。这种气门摇杆具有叉形段，其两个颊板各具有一个轴承螺栓穿过的插孔。该螺栓携带通过滚针支承由凸轮施加压力的辊。螺栓在插孔内通过铆接保持，也就是说，该螺栓在一个或者两个端面上利用相应的工具施加压力，从而其部分材料在径向上被压入插孔内。
因为该轴承螺栓一方面是滚动体环工作面的轴承座，但另一方面通过铆接保持在气门摇杆内，所以它必须硬的同时又要软。螺栓的这种完全相反的特性按照迄今为止的现有技术这样实现，使工作面区域进行硬化，而螺栓的端面不作处理并由此保持软状态。这一点在US5,054,440中这样进行，使螺栓的工作面区域进行硬化处理，从而该区域具有640-840HV的硬度，而端面末端不作处理并因此具有200-336HV的硬度。
在例如像变速箱行星齿轮轴承结构中多倍重力加速度这样高负荷条件下使用这种螺栓时的情况表明，这种螺栓的使用寿命相当短。
发明内容
本发明的目的因此在于，提供一种轴承螺栓，它即使在高负荷条件下也具有很长的使用寿命。
依据本发明，该目的按具有权利要求1所述特征部分在与其前序部分的结合下由此得以实现，即整个螺栓碳氮共渗、淬火和退火，从而实现HV745-950(HRC62-68)的硬度，随后将这样处理的螺栓软化退火以调整HV212-305(HRB93-HRC30)的硬度，然后对外表面进行感应硬化以调整HV745-950(HRC62-68)的最终硬度。
依据本发明方式这样制造的螺栓的优点在于，工作面区域内存在提高的硬度和更高的压力内应力，从而螺栓在该区域内在具有软化端侧末端的同时，提高了耐磨强度和疲劳强度。对专业人员来说，碳氮共渗公知是一种用于处理奥氏体状态工件的热化学方法，目的是表面层富集碳和氮，其中，两种元素此后处于固溶体的奥氏体内。在这种处理之后，直接进行以获得硬化为目的的淬火。正如专业人员在这种关系上也了解的那样，通过碳氮共渗实现以连接层和处于其下面的扩散层的方式的一种确定的层结构。对于在与磨损特征和耐腐蚀性相关的直接表面具有影响的所有工件特性来说，连接层是决定性的，而与工件的疲劳强度和抗拉强度相关的机械特性则由扩散层确定。
在淬火后，也就是为了从奥氏体转变为马氏体以非常高的冷却率冷却之后进行退火。通过加热到相当高的温度和随后冷却，内应力下降，从而硬度和强度降低，而韧性和可变形性增加。
此后，将经过碳氮共渗、淬火和退火的螺栓进行软化退火，以调整螺栓两个端面的硬度值HV212-305(HRB93-HRC30)。这种软化退火特别是用于提高螺栓的变形能力，从而该螺栓很容易在其端区内弹性变形，并因此以简单的方式将插孔铆接。退火温度根据各自使用的材质确定，钢材约在650和700℃之间。软化退火的目的还在于使钢材产生适合硬化的组织并转换到一种可易于加工的软化状态。
在螺栓外表面随后的感应硬化时，最终取得该区域内所追求的硬度HV745-950(HRC62-68)。感应硬化是目前应用最广泛的热表面层硬化法。在这种方法中，利用电流通过的线圈(电感)产生交变磁场，该磁场在导电的工件(螺栓)内根据变压器原理感应交流电流。电能通过内部热源直接转换成热能，因此导致部件加热，其中，能量传递无接触进行。在磁场的短时间作用和立即的淬火下，将加热主要限制在内部热源作用于其中的表面层上。随着时间的增长，结果热传导造成部件的连续径向加热。由此形成可以简单的手段调整硬化深度，而且无需很高费用即可与各自的用途相配合。
权利要求2表明，在本发明的进一步构成中，螺栓的外表面在感应硬化后具有在由退火的马氏体构成的基质中弥散的球状碳化物，残余奥氏体含量为5-25％。
依据按权利要求3所述本发明的另一特征，螺栓实心构成或者至少在其端侧末端的段上空心圆柱体构成。空心圆柱体螺栓的优点在于，除了减轻重量外，还有益于铆接时在其端面上扩张。
最后，权利要求4和5表明依据本发明螺栓的具体应用领域。也就是说，根据前者所述，该螺栓用于支承内燃机阀动装置操纵杆内的辊。根据后一权利要求所述，该螺栓用于支承机动车变速箱内的行星齿轮。
下面借助附图的实施例对本发明作详细说明。其中图1示出内燃机阀动装置的示意侧视图；图2示出沿图1II-II线段的剖面；图3示出依据本发明螺栓的放大图。
具体实施例方式
图1中示出的内燃机阀动装置的气门摇杆1通过其轴2可摆动支承。在其右侧端区上，气门摇杆1与换气阀3的阀体有功连接，换气阀通过相关的弹簧4保持在关闭位置上。在其左侧末端上，气门摇杆1通过螺栓6保持与凸轮7接触的辊5。在凸轮旋转时，引起气门摇杆1环绕其轴2这样摆动运动，使其左侧部件向上而其右侧部件向下运动，与此同时打开换气阀3。
如从图2可看到的那样，气门摇杆1左侧末端上具有叉形部件，其带有彼此相距的颊板1.1，1.2。定心孔1.3通过该颊板1.1，1.2延伸，孔内设置携带支承在滚动体环8上的辊5的螺栓6。螺栓6构成滚动体环8的内工作面6.1，并在其两个端面6.2上在气门摇杆1的颊板1.1，1.2的插孔1.3内铆接。通过施加轴向力，螺栓6的材料在颊板1.1，1.2的方向上受到挤压，从而形成螺栓6和气门摇杆1之间造型合理的连接。从所称的附图中可以看出，轴承螺栓6一方面在其端面6.2上必须是软的，以便完全铆接，而另一方面在工作面区域6.1内又必须具有足够的硬度，以便能够起到可承载的向心轴承的作用。
这种螺栓由牌号17MnCr5的钢材制成，也就是含有0.17％的碳和各1.25％的锰和铬，将其在混合气体中碳氮共渗，随后在油池中淬火和退火。通过在相当高的温度下退火，降低了内应力，也就是减少了硬度和强度，而韧性增加。在金相学上，这是更韧性立方马氏体中的脆四角马氏体。在退火处理后，该螺栓具有HV800的硬度。接着对其进行软化退火，其中，将钢材长时间加热到A1-点的温度上，随后缓慢冷却。软化退火的目的在于，一方面使钢材产生适合硬化的组织，另一方面将其转换到一种可易于加工的软化状态。在软化退火后，螺栓具有HV250的硬度，其中，这种硬度同时也是其两个端面6.2的最终硬度。此后，最终以公知的方式进行螺栓6外表面的局部感应硬化，从而外表面具有HV800的最终硬度。
如最后图3所示，螺栓6具有作为滚动体8的工作面6.1使用的区域6.3。该区域6.3含有权利要求2中所述的感应硬化后的组织，也就是说，在由退火的马氏体构成的基质中弥散的球状碳化物，残余奥氏体含量为5-25％。螺栓6的过渡区6.4将硬化的区域6.3与软化端面6.2分开。
附图符号1 气门摇杆1.1颊板1.2颊板1.3孔2 轴3 换气阀4 弹簧5 辊6 螺栓6.1内工作面6.2端面6.3区域6.4过渡区7 凸轮8 滚动体
权利要求
1.轴承螺栓(6)在外壳插孔(1.3)内的固定，为达到力量和/或造型合理的连接，该轴承螺栓(6)至少在一端的端侧上可与该孔(1.3)铆接，其中，螺栓(6)具有硬度高于其端侧末端(6.2)硬度的外表面，其特征在于，整个螺栓(6)碳氮共渗、淬火和退火，从而实现HV 745-950(HRC 62-68)的硬度，随后将这样处理的螺栓(6)软化退火以调整HV 212-305(HRB 93-HRC 30)的硬度，然后对外表面进行感应硬化以调整HV 745-950(HRC 62-68)的最终硬度。
2.按权利要求1所述的螺栓(6)，其中，外表面在感应硬化后在由退火的马氏体构成的基质中具有弥散的球状碳化物，残余奥氏体含量为5-25％。
3.按权利要求1所述的螺栓(6)，其中，该螺栓实心构成或者至少在其端侧末端的段上空心圆柱体构成。
4.按权利要求1所述的螺栓(6)，其中，该螺栓用于支承内燃机阀动装置的控制杆(1)内的辊(5)。
5.按权利要求1所述的螺栓(6)，其中，该螺栓用于支承机动车变速箱内的行星齿轮。
全文摘要
本发明涉及轴承螺栓(6)在外壳的插孔(1.3)内的固定，为达到力量和/或造型合理的连接，该轴承螺栓(6)至少在一端的端侧上可与该孔(1.3)铆接，其中，螺栓(6)具有硬度高于其端侧末端(6.2)硬度的外表面。螺栓(6)的特征在于，它碳氮共渗、淬火和退火，从而首先实现HV 745－950(HRC 62－68)的硬度，随后将这样处理的螺栓(6)软化退火以调整HV 212－305(HRB 93－HRC 30)的硬度，然后对外表面进行感应硬化以调整HV 745－950(HRC 62－68)的最终硬度。依据本发明这种螺栓的特征在于，即使在最大负荷下也具有很长的使用寿命。
文档编号F01L1/18GK1662729SQ03814990
公开日2005年8月31日 申请日期2003年6月12日 优先权日2002年6月27日
发明者约瑟夫·格里芬, 马里恩·英斯, 查尔斯·施瓦布, 埃里克·内尔松, 理查德·卡蓬特 申请人:依纳-谢夫勒两合公司