專利名稱：粉末金屬連桿的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及金屬連桿，更具體來說，涉及連桿的成形軸承面。
2.背景技術連桿一般用黑色金屬鍛造，其相對兩端構制成連接于活塞組件的十字頭銷和曲軸的曲柄。用黑色粉末金屬制造連桿也是公知的。連接于曲柄的端部是兩端部中較大的，一般具有一個單獨形成的軸承，該軸承插在端部的孔中以連接曲柄。所述軸承一般是半殼拼合式軸承，具有弧形鋼襯板，一層或多層有色金屬軸承材料如鋁或銅基合金施加在該襯板上，以便為連桿的曲柄提供低摩擦運轉表面。
與連桿分開地形成軸承增加了制造連桿的成本和復雜度。

發(fā)明內容
一種用于內燃機的粉末金屬連桿包括一個連接桿本體，由第一成分的有色粉末金屬材料制成。該本體具有用于連接十字頭銷的小端開口和用于連接曲軸的大端開口。連桿的軸承面部分至少包圍大端開口，用與第一成分不同的第二成分的有色粉末金屬材料制成，并且與連桿本體壓緊并燒結成一個整體結構。
按照本發(fā)明的另一方面，提供一種用于制造具有至少一個端部開口的連桿的方法。該方法包括提供第一成分的有色粉末金屬材料和與第一成分不同的第二成分的有色粉末金屬材料。第一和第二成分被壓緊并燒結在一起。第二種材料被定位并形成圍繞所述至少一個端部開口的軸承面部分。
本發(fā)明的優(yōu)點是可提供一種用于制造有色粉末金屬連桿的簡單方法。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是，連桿被形成有粉末金屬制成的整體的軸承，它在連桿本體的壓緊和燒結過程中與所述本體冶金結合。這具有簡化連桿的制造和結構的進一步的優(yōu)點。
結合軸承部分的優(yōu)點是，無需單獨地制造軸承并將軸承安裝在連桿中，也無需提供在連桿的大端將傳統(tǒng)的軸承半部支持在位所需要的高夾緊加載。


當參閱下面的詳細說明和附圖考慮時，可更容易地理解本發(fā)明的上述的和其它的特征和優(yōu)點。
圖1是按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例構制的連桿的平面圖；圖2是連桿的放大局部剖視圖；圖3是沿連桿的分型面的橫剖圖。
具體實施例方式
在圖1中，按照本發(fā)明優(yōu)選實施例構制的連桿總體標為10。連桿10具有一個本體12，該本體具有一個小端部14、大端部16和在兩端部之間的桿部15。在大端部16內形成一個軸承面部分18，以便減小曲軸(未畫出)和連桿10的大端部16之間的摩擦。連桿10的本體12是用第一有色粉末金屬材料成分形成的，而軸承面部分18是用與第一成分不同的第二有色粉末金屬材料成分形成的。第一和第二有色粉末金屬材料成分被壓緊及燒結在一起以形成連桿10。
連桿10的小端部14具有一個開口20。如圖1所示，一個襯套22最好插在開口20內。襯套22是用任何適當?shù)妮S承材料制成的，按照公知的方式對活塞的十字頭銷提供軸頸支承。
大端部16具有一個開口24，圍繞該開口形成軸承面部分18。大端部16最好在分型面25處分開以限定一個可分開的軸承蓋26，該軸承蓋借助一對緊固件28或類似物以公知方式可卸式緊固在連桿10的其余部分上。軸承蓋26最好具有一對用于接納緊固件28的開口30，而大端部16的另一半最好具有一對螺紋開口32，以便按照公知的方式借助螺紋接合緊固件28。
第一和第二成分最好選擇成彼此冶金相容的，使材料可被壓緊及燒結起來成為一個結構。第一和第二成分最好是鋁基合金粉末，但是，本發(fā)明也可采用其它冶金相容的有色金屬成分如鎂基合金。第一成分可包括鋁基粉末合金材料，最好含有碳化硅，第一成分形成一種基體復合材料(matrix composite)，并構成本體12的基本部分或主部。金屬基體復合材料對連桿10提供了極好的壓縮和拉伸強度性質。第二成分可包括任意數(shù)目的適用于軸承的鋁基粉末合金材料。
第一和第二成分以未燒結或“生狀態(tài)”壓緊在一起以形成具有連桿10的基本形狀的預制坯。壓緊的連桿預制坯被燒結，使第一成分構成本體12的基本部分，并使第二成分圍繞大開口24定位并形成軸承面部分18。
燒結過程是通過使壓緊的第一和第二成分一個共同的燒結溫度下加熱并保持一個預定時間而進行的。顯然，術語“燒結溫度”是指在燒結循環(huán)中材料被燒結的溫度，實際溫度值在該循環(huán)中可以變化，但是，盡管如此，在燒結循環(huán)中材料被保持在彼此一個共同的溫度上。在燒結連桿10時，連桿10的大端部16可被加工，使大端部16的相對兩側上形成開口30和螺紋開口32。在形成開口30，32時，軸承蓋26最好借助公知的切割或斷開方法與連桿10的其余部分分開。
如圖2所示，軸承面部分18與本體12形成一個整體結構。軸承面部分18包圍開口24并與其對準，在開口24的徑向以外延伸，在圖2中以虛線33示意表示的界面上與本體12的第一種材料冶金聯(lián)結或結合。在界面33上，第一和第二種材料燒結起來，使材料跨過界面擴散。這樣產生了一種永久的、不可分的聯(lián)結，使材料結合為一個整體結構，同時保持第二種材料圍繞開口24的顯著富集的區(qū)域，從而形成軸承面部分18。由于第一成分最好是鋁基材料，因而如果軸承面部分受損，可提供一個應急磨損面，這是有利的。
如圖3所示，連桿的優(yōu)選結構的一個替代實施例總體標識為110。連桿110具有一個帶有小端部114的本體112。小端部114可以類似于前述實施例中大端部16那樣構制。因此，作為在開口20內插有襯套22的替代方案，象在前述實施例中那樣，可以在小端部114的開口120內最好使用在大端部16的開口24中所使用的那種第二粉末金屬成分來形成一個軸承面部分118。在其它方面，應認為連桿110的結構基本與前述實施例中連桿10的結構基本相同。
顯然，本發(fā)明可按照上述技術內容進行各種修改和變化。因此，本發(fā)明能夠與上面的具體描述不同地實施而并不超出權利要求書的范圍。本發(fā)明是由權利要求書限定的。
權利要求
1.一種用于內燃機的粉末金屬連桿，包括一個連桿本體，由第一成分的壓緊并燒結的有色粉末金屬材料制成，具有一個用于連接十字頭銷的小端部開口和一個用于連接曲軸的大端部開口；以及連桿的一個軸承面部分，至少包圍所述大端部開口，由與所述第一成分不同的第二成分的有色粉末金屬材料制成，第二成分被壓緊并燒結成一個與所述連桿本體為整體的結構。
2.如權利要求1所述的連桿，其特征在于所述第一和第二成分每個是鋁基合金成分。
3.如權利要求2所述的連桿，其特征在于所述第二成分包括軸承金屬合金。
4.如權利要求1所述的連桿，其特征在于所述連桿本體在所述大端部開口處是拼合的。
5.一種制造具有至少一個端部開口的連桿的方法，包括以下步驟提供第一成分的有色粉末金屬材料；提供與第一成分不同的第二成分的有色粉末金屬材料；以及將第一和第二粉末金屬材料放在一個模具中，使第一種材料構成連桿材料的主部，第二種材料圍繞至少一個端部開口定位，并壓緊和燒結第一和第二成分，形成第一成分的連桿本體和包圍至少一個端部開口的第二種材料的軸承面部分。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于包括從鋁基合金成分中選擇第一和第二粉末金屬成分。
7.如權利要求5所述的方法，其特征在于第一和第二成分是在相同溫度下燒結的。
8.如權利要求5所述的方法，其特征在于第二種材料圍繞連桿的大端部開口設置。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于包括在大端部開口分開連桿。
全文摘要
一種用于內燃機的連桿包括一個第一成分的有色粉末金屬材料的本體。該本體具有一個小端部開口和一個大端部開口。一個軸承面部分包圍大端部開口，由與第一成分不同的第二成分的有色粉末金屬材料制成。第一和第二成分被壓緊和燒結起來，使第二種材料的軸承面部分包圍大端部開口并圍繞該開口定位。
文檔編號F16C7/00GK1688736SQ03824561
公開日2005年10月26日 申請日期2003年9月18日 優(yōu)先權日2002年10月22日
發(fā)明者W·J·惠特尼 申請人:聯(lián)邦莫沃爾公司