[发明专利]具有镶铸插入件的连杆

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2005年7月21日提交的美国临时专利申请No.60/701,153的优先权。

有关联邦政府资助的研究或开发的陈述

不适用。

技术领域

本发明涉及例如用于往复式活塞发动机中的连杆，特别涉及铸造连杆。

背景技术

用于往复式活塞和内燃式发动机中的连杆在发动机运行时具有施加在连杆上的较大应力，因此必须具有很好的强度，且最好重量轻。就连杆而言，必须对其端部进行机加工以形成轴承孔，一端用于曲柄销，另一端用于活塞销，并且通常连杆的曲柄端还必须进行钻孔和攻丝，以将连杆的曲柄轴承盖紧固到连杆的剩余部分。

以具有所需强度和重量的组合的传统材料制成连杆会给连杆的加工造成困难，特别是会导致加工过程中使用的工具和刀具的磨损和断裂增加。因此，现有技术中连杆的通常解决方法是使其具有可加工的强度和重量。

用于较小的发动机时，连杆的材料可以是铸造铝合金。这种材料是可加工的，但是其强度是勉强够格的，且与曲柄或活塞销相比具有明显不同的热膨胀系数。

因此，需要这样一种连杆结构，其可以进行机加工、强度大、重量轻且与曲柄和活塞销材料具有热兼容性，并且制造成本低。

发明内容

本发明提供一种具有粉末金属插入件的铸造金属连杆。插入件使连杆增强，并且能有助于发动机的周围部件或配合部件的匹配特性，上述部件由与连杆的铸造金属相比更类似于插入件材料的材料制成。

连杆的铸造金属材料，例如铝合金，也可以在需要之处提供高加工性能的局部区域。如此处所用一样，机械加工性能是指加工金属的相对容易程度，在特定的标准情况下提供工程材料的机械加工性能的相对测量的各种机械加工性能指数都是公知的。在铸造操作过程中置入模具内的插入件优选地被铝合金材料包封，并且至少部分地渗透。在抛光的连杆中与铝合金一起被机械加工的插入件增加了连杆的强度，并且有助于连杆组合材料与曲柄和活塞销的材料特性相匹配，所述材料特性最显著地是指曲柄和活塞销的热膨胀特性。

本发明的组合物连杆具有将铸铝连杆的应用增加到更大或更高性能的发动机中的潜在可能性，该连杆具有较高强度的、渗透铸铝的烧结粉末金属插入件。以前，这种发动机的连杆主要是由相对而言既重又难以加工的含铁材料制成。

一方面，本发明提供一种在两个端部之间具有梁部的铸造金属连杆。该梁部和端部彼此一体地形成，且至少部分地由铸造金属材料制成。至少连杆的梁部包括一个由烧结粉末金属材料制成的插入件。该插入件至少部分地被连杆的铸造金属材料封住。

连杆的铸造金属材料可以是比插入件的烧结粉末金属材料具有更好的机械加工性能的材料。例如，铸造金属材料可以是铝合金，且插入件的烧结粉末金属材料可主要包括铁粉末。铸造金属材料可至少部分地渗透进插入件的孔中。插入件可具有穿孔的梁部分，且可具有伸入连杆的端部之一中的指状物。而且，插入件可至少部分地围绕着连杆中的端部之一中的孔。连杆中的端部之一的尺寸可定为紧固于发动机的活塞，插入件可在该端部处具有加宽部分，该加宽部分的尺寸定为紧固于活塞。连杆中的端部之一的尺寸可定为紧固于发动机的曲柄，插入件可在该端部处具有加宽部分，该加宽部分的尺寸定为紧固于曲柄。

另一方面，本发明提供一种形成铸造连杆的方法，其中该连杆在两个端部之间具有梁部，该梁部和两个端部彼此一体地形成。在该方法中，烧结粉末金属插入件被置入模具中，且金属材料被注入该模具中，使得该铸造连杆的至少梁部包括部分地被铸造金属材料封住的插入件。金属材料可以是比烧结粉末金属插入件具有更好的机械加工性能的材料。例如，该金属材料可以是铝合金，且烧结粉末金属插入件主要包括铁。在该方法中，烧结粉末金属插入件可形成为包括孔，并且在铸造过程中，铸造金属材料至少部分地渗透进插入件的孔中。在该方法中，插入件可形成为具有指状物，并且插入件被置于模具中，使得该指状物伸入铸造连杆的端部之一内。在该方法中，插入件可被置于模具中，使得该插入件至少部分地环绕铸造连杆中的端部之一中的孔。

本发明的其它目标和优点将从详细描述和附图中体现出来。

附图说明

图1是本发明的连杆的实体模型透视图，铸铝以浅灰色示出(除了填充有插入件的铸铝以外)，插入件以深灰色示出；

图2是类似于图1的、从另一个角度示出的连杆透视图；

图3是图1所示连杆的侧视图；

图4是类似于图1的但是第二实施例的连杆透视图；

图5是图1-3的插入件单独的透视图；