专利名称：连杆及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种连杆，它具有一个小连杆孔及一个大连杆孔，其中在至少一个连杆孔中设有一个轴承套，及所述轴承套被防转动地保持在连杆孔中，其中在一个连杆孔中的孔表面和/或一个轴承套的外表面具有一种结构化构造，本发明还涉及制造连杆的方法，该连杆具有至少一个带有结构化孔表面的连杆孔，其中在孔表面结构化后的连杆孔中装入一个轴承套。
背景技术：
由“年刊磨削，珩磨，研磨，抛光”，(H.-W.Hoffmeister及H.-K.Toenshoff(出版者)，Vulkan出版社，德国埃森)2002年，第396至408页公开了在一个连杆孔中设置保持槽，一个构造在轴承套上的凸起伸入该保持槽中。为了达到轴承套的牢固附着配合，还公开了将连杆孔的表面珩磨。
发明内容
本发明的任务在于，给出所述类型的连杆，其中在连杆孔中的轴承套即使在高负荷时也可充分地固定，及给出一种制造具有高寿命的连杆的方法。
按照本发明，提出了一种具有一个小连杆孔及一个大连杆孔的连杆，其中在至少一个连杆孔中设有一个轴承套，及所述轴承套被防转动地保持在连杆孔中，其中在一个连杆孔中的孔表面和/或一个轴承套的外表面具有一种结构化构造，其中，该结构化构造通过升高部分构成，其中这些升高部分在凹陷的外围上构成了凹陷的边界。
按照本发明，还提出了一种用于制造连杆的方法，该连杆具有至少一个带有结构化孔表面的连杆孔，其中在孔表面结构化后的连杆孔中装入一个轴承套，其中，所述孔表面用一个激光器来结构化。
通过在一个连杆孔中用凹陷使表面结构化，这些凹陷在其外围上以升高部分构成边界，可保证轴承套在连杆孔中良好的固定。通过在该结构化构造的结构边缘附近的升高部分形成轴承套在连杆孔中的锚固。该结构化构造可构成均匀的图样，该图样可适配所出现的负荷及可被重复地制造。通过凹陷的深度及升高部分的高度的变化可使该结构化构造简单地适配所出现的负荷。
具有侧面升高部分的凹陷将合乎目的地被构造成沟纹(槽)。这些沟纹可有利地被直线地或交叉地设置。但沟纹被构造成波形也是合乎要求的。并且凹陷被构造成闭合的袋坑也是有利的。合乎要求地，袋坑在其俯视图中具有长形或圆形的形状。有利地，一个轴承套的内表面和/或一个支承在轴承套中的部件的表面具有仅由凹陷构成的结构化构造。这些凹陷可起到微压力腔的作用及可实现液压润滑，由此使滑动副偶件之间的摩擦减小。
当连杆孔的表面用一个激光器进行结构化时，可得到连杆的简单制造的可能性。该激光结构化同时允许结构对出现的负荷的良好适配。升高部分可通过加工时在结构边缘上形成的熔蚀材料隆起构成，它们是通过热加工过程形成的。升高部分的高度可通过熔蚀体积来改变。熔蚀体积的改变可通过加工参数，例如通过进给速度或通过激光参数，例如通过其功率及脉冲宽度的改变来实现。在激光加工的情况下，结构的构成在为袋坑结构时例如可通过面积的份额或在为交叉结构时通过相交角度来简单地改变。并且升高部分的高度及宽度也可在激光加工时方便地改变，这些高度及宽度将对轴承套在连杆孔中的附着强度施加影响。
以下将借助附图来描述本发明的实施例。附图为图1一个连杆轴承的概要透视图，图2一个大连杆孔及设在其中的轴承套以及一个曲轴的截面图，图3沿图4中线III-III的连杆孔的表面轮廓，图4一个连杆孔表面的一个区段的俯视图，图5沿图6中线V-V的连杆孔的表面轮廓，图6一个连杆孔表面的一个区段的俯视图，图7至12各个结构化表面的概要俯视图。
具体实施例方式
在图1中概要表示的连杆1具有一个小连杆孔2及一个大连杆孔3。当它使用在内燃机中时，在小连杆孔2中通常支承一个活塞销，而在大连杆孔3中支承曲轴。在小连杆孔2中设有一个轴承套4，而在大连杆孔3中设有一个轴承套5。为了使轴承套(或轴瓦)4，5牢固地固定在连杆孔2，3中，连杆孔2，3的孔表面12及13具有结构化构造6及7。这些结构化构造6及7将导致轴承套4，5附着强度的增高。相对孔表面12，13的结构化构造6，7替换地或附加地，可以在轴承套4，5的与孔表面12，13形成接触的外表面上设有相应的结构化构造。在轴承套4及5的内面上应与活塞销或与曲轴的摩擦尽可能小。为了避免摩擦，轴承套4的内表面21具有结构化构造22及轴承套5的内表面18具有结构化构造20。
为了在连杆孔2，3中固定轴承套4，5，除结构化构造6，7外在一个轴承套的外周面上设有一个凸起15，如图2中轴承套5的例子所示。凸起15径向向外地延伸在轴承套5的外周面上。连杆1的连杆孔3在凸起15的区域中设有一个保持槽14，凸起15伸入到该槽中。此外，连杆孔3的表面13具有一个在图2中未示出的结构化构造。在轴承套5中支承曲轴16，该曲轴在箭头17的方向上转动，轴承套5与连杆孔3之间的摩擦力应尽可能地大，由此使轴承套5固定地保持在连杆孔3中，轴承套5与曲轴16之间的摩擦力应尽可能地小。为此这样地设置，即轴承套5的内表面18具有一个结构化构造20，如图1中所示。一个与该结构化构造20相应的结构化构造也可不是设在内表面18上而是设在曲轴16的外表面上。
在图3及4中放大地表示一个表面39的结构化构造37，该表面可以是连杆孔2，3的表面12，13。该结构化构造37可被构造在小连杆孔2和/或大连杆孔3中。该结构化构造37被设在表面39中，该表面具有一个基本结构23。合乎目的地，该结构化构造37由激光器制造。基本结构23例如可为通过珩磨制造的交叉结构(Kreuzstruktur)。但该基本结构也可由表面39上旋拧轴(Spindeln)时形成的圆周沟纹组成。在基本结构23中以均匀的距离设置有长的袋坑11，这些袋坑由凹陷8构成，该凹陷在四周以环绕的升高部分9构成边界。凹陷8相对表面39具有一个深度a，而升高部分9相对表面39升高了一个高度b。升高部分9具有一个宽度c及凹陷8具有一个宽度d。合乎要求地，深度a及高度b的值至多约50μm。并且宽度c，d也有利地选择为≤50μm。
图5及6表示大连杆孔3的一个结构化构造38的实施例，它可被设置在连杆孔2，3的表面12，13中及通过圆形的袋坑10构成。合乎目的地，这些圆形袋坑10也是均匀地设置在表面40中的。这些圆形袋坑10具有一个圆形的凹陷8，它们在其外圆周上由同样圆形的升高部分9包围。并且这些圆形袋坑10也是设置在具有基本结构23的表面40中。
图7至12中表示在一个表面上设置一个结构化构造的例子。其中双箭头36表示连杆孔或轴承套的圆周方向。在图7中所示的结构化构造24上以均匀的图样设置了袋坑25。这些袋坑25可相应于图5及6中所示的圆形袋坑10而具有一个凹陷8及一个升高部分9。该结构化构造24可合乎要求地设置在小连杆孔2的孔表面12上或大连杆孔3的孔表面13上。但设置不具有升高部分9的袋坑25，也是合乎要求的。这种袋坑可导致滑动副偶件之间摩擦力的减小，因为它们可用作润滑剂的存放空间及由此可实现流体动压的全面润滑。同时这些袋坑起到微压力腔的作用。这样构成的袋坑25可合乎要求地设置在轴承套4的内表面21上和/或一个活塞销的外圆周上以及轴承套5的内表面18上和/或曲轴16的外表面19上。
图8中表示长形的袋坑27，它们大致延伸在圆周方向上。长形袋坑27被均匀地设置及构成一个结构化构造26。在图9中表示由大致垂直于圆周方向延伸的长形袋坑29构成的一个结构化构造28。但也合乎要求地设置这样的长形袋坑，它们与圆周方向夹有一个在0°与90°之间的角度。这些结构化构造26及28可设置在轴承套5的内表面18上或曲轴16的外表面19上和/或轴承套4的内表面21上或一个活塞销的外表周上。这时这些袋坑27及29仅被构造成凹陷才是合乎要求的。但袋坑27及29在其外围上各由一个升高部分9构成边界也是合乎要求的。这样构成的袋坑27及29将导致摩擦力的增高及可合乎目的地设置在连杆孔2的表面12上或设置在连杆孔3的表面13上。
图10中所示的结构化构造30由交叉的沟纹31构成，它们各由升高部分9构成边界。这些沟纹31具有相交角度α。该结构化构造30可合乎要求地构造在一个连杆孔2，3的表面12，13上。通过在结构化构造30上的相交角度α的变化可影响其附着强度。在图11中表示一种结构化构造32，它具有波形的沟纹33。并且波纹33也具有在其外围上的升高部分9。这些沟纹33可合乎要求地设置在连杆孔2及3的表面12及13上。图12表示一个具有彼此平行延伸的沟纹35的结构化构造34。这些沟纹35在图12中大致垂直于圆周方向地设置。但沟纹35与圆周方向夹有小于90°的角度，也是合乎要求的。并且沟纹35可合乎目的地在其外围设有升高部分9及由此导致连杆孔2，3与轴承套4，5之间摩擦力的增大。
连杆1可合乎目的地制造，其方式是，一个或两个连杆孔2，3的表面12，13借助激光器来结构化。在激光形成结构化构造前，表面12，13将合乎要求地被精加工。由此产生出基本结构23，然后在其中再设置该结构化构造。在一个连杆孔2，3的表面12，13上的结构化构造6，7的附着强度在为袋坑结构化构造10，11，24，26，28时可受到面积份额的很强影响。在为交叉结构化构造30的情况下，附着强度可由于相交角度α的改变而变化。在所有的结构化构造中，升高部分9的高度b及升高部分9的宽度对附着强度均有影响。
权利要求
1.具有一个小连杆孔(2)及一个大连杆孔(3)的连杆，其中在至少一个连杆孔(2，3)中设有一个轴承套(4，5)，及所述轴承套(4，5)被防转动地保持在连杆孔(2，3)中，其中在一个连杆孔(2，3)中的孔表面(12，13)和/或一个轴承套(4，5)的外表面具有一种结构化构造(6，7，24，26，28，30，32，34，37，38)，其特征在于该结构化构造(6，7，24，26，28，30，32，34，37，38)通过升高部分(9)构成，其中这些升高部分(9)在凹陷(8)的外围上构成了凹陷的边界。
2.根据权利要求1的连杆，其特征在于这些凹陷被构造成沟纹(31，33，35)。
3.根据权利要求2的连杆，其特征在于这些沟纹(35)被直线地设置。
4.根据权利要求2的连杆，其特征在于这些沟纹(31)被交叉地设置。
5.根据权利要求2的连杆，其特征在于这些沟纹(33)被构造成波形的。
6.根据权利要求1的连杆，其特征在于这些凹陷(8)被构造成闭合的袋坑(10，11，25，27，29)。
7.根据权利要求6的连杆，其特征在于这些袋坑(10，11，25，27，29)在其俯视图中具有长形或圆形的形状。
8.根据权利要求1至7中一项的连杆，其特征在于一个轴承套(4，5)的内表面(18，21)和/或一个支承在该轴承套(4，5)中的部件的表面具有仅由凹陷构成的结构化构造(20，22)。
9.用于制造连杆(1)的方法，该连杆具有至少一个带有结构化孔表面(12，13)的连杆孔(2，3)，其中在孔表面结构化后的连杆孔(2，3)中装入一个轴承套(4，5)，其特征在于所述孔表面(12，13)用一个激光器来结构化。
全文摘要
本发明涉及一种连杆(1)，它具有一个小连杆孔(2)及一个大连杆孔(3)。在至少一个连杆孔(2，3)中设有一个轴承套(4，5)，其中轴承套(4，5)被防转动地保持在连杆孔(2，3)中。为了达到轴承套(4，5)在连杆孔(2，3)中良好的附着强度，本发明提出在一个连杆孔(2，3)中的孔表面(12，13)和/或一个轴承套(4，5)的外表面具有一种结构化构造(6，7，24，26，28，30，32，34，37，38)，其中该结构化构造(6，7，24，26，28，30，32，34，37，38)通过升高部分(9)构成，其中升高部分(9)在凹陷(8)的外围上构成了凹陷的边界。本发明还涉及用于制造连杆(1)的方法，该连杆具有至少一个带有结构化表面(12，13)的连杆孔(2，3)，其中在表面结构化后的连杆孔(2，3)中装入一个轴承套(4，5)，本发明提出孔表面(12，13)用一个激光器来结构化。
文档编号F16C7/02GK1699771SQ20041004472
公开日2005年11月23日 申请日期2004年5月17日 优先权日2004年5月17日
发明者托比亚斯·阿贝尔恩, 乌尔里希·克林克 申请人:格林两合公司