专利名称：粉末金属连杆的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及金属连杆，更具体来说，涉及连杆的成形轴承面。
2.背景技术连杆一般用黑色金属锻造，其相对两端构制成连接于活塞组件的十字头销和曲轴的曲柄。用黑色粉末金属制造连杆也是公知的。连接于曲柄的端部是两端部中较大的，一般具有一个单独形成的轴承，该轴承插在端部的孔中以连接曲柄。所述轴承一般是半壳拼合式轴承，具有弧形钢衬板，一层或多层有色金属轴承材料如铝或铜基合金施加在该衬板上，以便为连杆的曲柄提供低摩擦运转表面。
与连杆分开地形成轴承增加了制造连杆的成本和复杂度。
发明内容
一种用于内燃机的粉末金属连杆包括一个连接杆本体，由第一成分的有色粉末金属材料制成。该本体具有用于连接十字头销的小端开口和用于连接曲轴的大端开口。连杆的轴承面部分至少包围大端开口，用与第一成分不同的第二成分的有色粉末金属材料制成，并且与连杆本体压紧并烧结成一个整体结构。
按照本发明的另一方面，提供一种用于制造具有至少一个端部开口的连杆的方法。该方法包括提供第一成分的有色粉末金属材料和与第一成分不同的第二成分的有色粉末金属材料。第一和第二成分被压紧并烧结在一起。第二种材料被定位并形成围绕所述至少一个端部开口的轴承面部分。
本发明的优点是可提供一种用于制造有色粉末金属连杆的简单方法。
本发明的另一个优点是，连杆被形成有粉末金属制成的整体的轴承，它在连杆本体的压紧和烧结过程中与所述本体冶金结合。这具有简化连杆的制造和结构的进一步的优点。
结合轴承部分的优点是，无需单独地制造轴承并将轴承安装在连杆中，也无需提供在连杆的大端将传统的轴承半部支持在位所需要的高夹紧加载。
当参阅下面的详细说明和附图考虑时，可更容易地理解本发明的上述的和其它的特征和优点。
图1是按照本发明的优选实施例构制的连杆的平面图；图2是连杆的放大局部剖视图；图3是沿连杆的分型面的横剖图。
具体实施例方式
在图1中，按照本发明优选实施例构制的连杆总体标为10。连杆10具有一个本体12，该本体具有一个小端部14、大端部16和在两端部之间的杆部15。在大端部16内形成一个轴承面部分18，以便减小曲轴(未画出)和连杆10的大端部16之间的摩擦。连杆10的本体12是用第一有色粉末金属材料成分形成的，而轴承面部分18是用与第一成分不同的第二有色粉末金属材料成分形成的。第一和第二有色粉末金属材料成分被压紧及烧结在一起以形成连杆10。
连杆10的小端部14具有一个开口20。如图1所示，一个衬套22最好插在开口20内。衬套22是用任何适当的轴承材料制成的，按照公知的方式对活塞的十字头销提供轴颈支承。
大端部16具有一个开口24，围绕该开口形成轴承面部分18。大端部16最好在分型面25处分开以限定一个可分开的轴承盖26，该轴承盖借助一对紧固件28或类似物以公知方式可卸式紧固在连杆10的其余部分上。轴承盖26最好具有一对用于接纳紧固件28的开口30，而大端部16的另一半最好具有一对螺纹开口32，以便按照公知的方式借助螺纹接合紧固件28。
第一和第二成分最好选择成彼此冶金相容的，使材料可被压紧及烧结起来成为一个结构。第一和第二成分最好是铝基合金粉末，但是，本发明也可采用其它冶金相容的有色金属成分如镁基合金。第一成分可包括铝基粉末合金材料，最好含有碳化硅，第一成分形成一种基体复合材料(matrix composite)，并构成本体12的基本部分或主部。金属基体复合材料对连杆10提供了极好的压缩和拉伸强度性质。第二成分可包括任意数目的适用于轴承的铝基粉末合金材料。
第一和第二成分以未烧结或“生状态”压紧在一起以形成具有连杆10的基本形状的预制坯。压紧的连杆预制坯被烧结，使第一成分构成本体12的基本部分，并使第二成分围绕大开口24定位并形成轴承面部分18。
烧结过程是通过使压紧的第一和第二成分一个共同的烧结温度下加热并保持一个预定时间而进行的。显然，术语“烧结温度”是指在烧结循环中材料被烧结的温度，实际温度值在该循环中可以变化，但是，尽管如此，在烧结循环中材料被保持在彼此一个共同的温度上。在烧结连杆10时，连杆10的大端部16可被加工，使大端部16的相对两侧上形成开口30和螺纹开口32。在形成开口30，32时，轴承盖26最好借助公知的切割或断开方法与连杆10的其余部分分开。
如图2所示，轴承面部分18与本体12形成一个整体结构。轴承面部分18包围开口24并与其对准，在开口24的径向以外延伸，在图2中以虚线33示意表示的界面上与本体12的第一种材料冶金联结或结合。在界面33上，第一和第二种材料烧结起来，使材料跨过界面扩散。这样产生了一种永久的、不可分的联结，使材料结合为一个整体结构，同时保持第二种材料围绕开口24的显著富集的区域，从而形成轴承面部分18。由于第一成分最好是铝基材料，因而如果轴承面部分受损，可提供一个应急磨损面，这是有利的。
如图3所示，连杆的优选结构的一个替代实施例总体标识为110。连杆110具有一个带有小端部114的本体112。小端部114可以类似于前述实施例中大端部16那样构制。因此，作为在开口20内插有衬套22的替代方案，象在前述实施例中那样，可以在小端部114的开口120内最好使用在大端部16的开口24中所使用的那种第二粉末金属成分来形成一个轴承面部分118。在其它方面，应认为连杆110的结构基本与前述实施例中连杆10的结构基本相同。
显然，本发明可按照上述技术内容进行各种修改和变化。因此，本发明能够与上面的具体描述不同地实施而并不超出权利要求书的范围。本发明是由权利要求书限定的。
权利要求
1.一种用于内燃机的粉末金属连杆，包括一个连杆本体，由第一成分的压紧并烧结的有色粉末金属材料制成，具有一个用于连接十字头销的小端部开口和一个用于连接曲轴的大端部开口；以及连杆的一个轴承面部分，至少包围所述大端部开口，由与所述第一成分不同的第二成分的有色粉末金属材料制成，第二成分被压紧并烧结成一个与所述连杆本体为整体的结构。
2.如权利要求1所述的连杆，其特征在于所述第一和第二成分每个是铝基合金成分。
3.如权利要求2所述的连杆，其特征在于所述第二成分包括轴承金属合金。
4.如权利要求1所述的连杆，其特征在于所述连杆本体在所述大端部开口处是拼合的。
5.一种制造具有至少一个端部开口的连杆的方法，包括以下步骤提供第一成分的有色粉末金属材料；提供与第一成分不同的第二成分的有色粉末金属材料；以及将第一和第二粉末金属材料放在一个模具中，使第一种材料构成连杆材料的主部，第二种材料围绕至少一个端部开口定位，并压紧和烧结第一和第二成分，形成第一成分的连杆本体和包围至少一个端部开口的第二种材料的轴承面部分。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于包括从铝基合金成分中选择第一和第二粉末金属成分。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于第一和第二成分是在相同温度下烧结的。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于第二种材料围绕连杆的大端部开口设置。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于包括在大端部开口分开连杆。
全文摘要
一种用于内燃机的连杆包括一个第一成分的有色粉末金属材料的本体。该本体具有一个小端部开口和一个大端部开口。一个轴承面部分包围大端部开口，由与第一成分不同的第二成分的有色粉末金属材料制成。第一和第二成分被压紧和烧结起来，使第二种材料的轴承面部分包围大端部开口并围绕该开口定位。
文档编号F16C7/00GK1688736SQ03824561
公开日2005年10月26日 申请日期2003年9月18日 优先权日2002年10月22日
发明者W·J·惠特尼 申请人:联邦莫沃尔公司