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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung beansprucht Priorität des Anmeldetags der vorläufigen
US-Patentanmeldung Nr. 62/469,370 mit dem Titel „Verfahren zum Formen eines Pulvermetalleinsatzes mit einer horizontalen Durchgangsöffnung“, die am 9. März 2017 eingereicht wurde und hiermit durch Verweis für alle Zwecke so aufgenommen ist, als wäre sie zur Gänze hierin angeführt.
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ERKLÄRUNG ZUR STAATLICHEN FÖRDERUNG DER FORSCHUNG ODER ENTWICKLUNG
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Entfällt.
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FACHGEBIET DER ERFINDUNG
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Diese Offenbarung betrifft Teile, die unter Verwendung von Pulvermetallurgie hergestellt wurden, und insbesondere Pulvermetallteile, die als vergossene Einsätze verwendet werden.
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HINTERGRUND
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In bestimmten Anwendungen sind Pulvermetalleinsätze an gewünschter Stelle in einem größeren Nichtpulvermetallkörper vergossen. Beispielsweise können eisenhaltige Pulvermetalleinsätze in einem Strukturteil eines Motors vergossen sein, in dem der Strukturteil Aluminiumguss ist. Diese Pulvermetalleinsätze können Abschnitte einer Öffnung zur Aufnahme eines Lagers, wie beispielsweise eines Kurbelwellenlagers, in Verbindung mit einem Lagerdeckel definieren. Ein Beispiel eines solchen vergossenen Pulvermetalleinsatzes ist in
US-Patent Nr. 5,501,529 zu finden.
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Die spezielle Struktur und Komponente, in die der Pulvermetalleinsatz vergossen ist, kann von der strukturellen Anordnung des Motors insgesamt abhängen. In manchen Ausführungsformen kann der Pulvermetall-Lagerträgereinsatz in einer Grundplatte vergossen sein, die wiederum an einen Teil des Motorgehäuses geschraubt ist. In anderen Ausführungsformen können die Pulvermetall-Lagerträgereinsätze jedoch direkt in dem Motorblock vergossen sein. Diese Anordnungen sind nur beispielhaft, die spezielle strukturelle Anordnung und Nomenklatur der Teile kann je nach Motorkonstruktion variieren.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Hierin sind Verbesserungen an Pulvermetall-Lagerträgereinsätzen zum Vergießen in Motorkomponenten offenbart. Die Pulvermetall-Lagerträgereinsätze können so ausgebildet sein, dass sie einzelne Löcher aufweisen, die während des Verdichtungsvorgangs ausgebildet wurden, wobei die Löcher von kammartig ineinandergreifenden Schlitzen ausgebildet werden, die aneinander anstoßen. Die Weise, auf die diese Löcher strukturell ausgebildet und definiert sind, ermöglicht, dass das Gussmaterial während des Gussvorgangs in die Löcher fließen und diese ausfüllen kann. Da das Gussmaterial leichter maschinell bearbeitet oder angebohrt werden kann als das Material des Pulvermetall-Lagerträgers, wird das Bohren von Bohrlöchern durch den Hohlraum der Löcher erleichtert und ermöglicht das Durchführen des Bohrens unter Verwendung ähnlicher Bearbeitungswerkzeuge wie der Werkzeuge, die zur maschinellen Bearbeitung des Rests der gegossenen Motorkomponente genutzt werden können (im Gegensatz zu einem Bohrbit, das ausgelegt ist, um durch das Material das Einsatzes zu bohren, das mitunter schwieriger maschinell zu bearbeiten ist) .
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Vom Standpunkt der Herstellung des Pulvermetallteils können die Löcher des offenbarten Pulvermetall-Lagerträgereinsatzes während des Verdichtens ausgebildet werden, wobei der Einsatz im Allgemeinen eben im Werkzeug- und Matrizenset liegt. Die ebene oder horizontale Ausrichtung ist üblicherweise eine bevorzugte Ausrichtung beim Verdichten, da der Großteil der Komponente einheitlich dick ist, wodurch Schwankungen der Dichte im Presskörper und finalen Sinterprodukt minimiert werden. Da die Werkzeuge das Pulvermetall herkömmlicherweise uniaxial verdichten, kann eine vertikale Kernstange, wenn der Teil horizontal ist und sich die Löcher in horizontaler Richtung erstrecken, nicht zur Erzeugung der Löcher genutzt werden, womit die Löcher nach dem Verdichten ausgebildet werden müssten (entweder während einer darauffolgenden Verarbeitung des Presskörpers oder gesinterten Teils, bevor der Einsatz in der Motorkomponente vergossen wird, oder bei einem Bohrschritt nach dem Gießen, zu welchem Zeitpunkt das endgültige Bolzenloch und nicht eine Öffnung, die das Bohren eines Bolzenlochs durch diese ermöglicht, gebohrt wird).
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Gemäß einem Aspekt wird ein Pulvermetall-Lagerträgereinsatz zum Vergießen in einer Motorkomponente offenbart. Der Pulvermetall-Lagerträgereinsatz umfasst einen Körper, der an den Lateralseiten des Körpers ein Paar entgegengesetzter Enden aufweist, eine Lageraufnahmefläche, die auf einer Seite des Körpers zwischen dem Paar entgegengesetzter Enden positioniert ist (an der die Lageraufnahmefläche zur Aufnahme eines Lagers in der Lageraufnahmefläche ausgebildet ist) und ein Paar von Löchern, die sich durch den Körper erstrecken, wobei jede aus dem Paar von Löchern durch Gruppen benachbarter kammförmig ineinandergreifender Schlitze ausgebildet ist, die Regionen aufweisen, die aneinander anstoßen um eine verbundene Durchgangsöffnung durch die kammförmig ineinandergreifenden Schlitze zu bilden, die das entsprechende Loch definieren. Der Pulvermetall-Lagerträgereinsatz ist aus einem gesinterten Pulvermetallmaterial geformt, sodass der Pulvermetall-Lagerträgereinsatz eine Porosität aufweist, um das Vergießen des Pulvermetall-Lagerträgereinsatzes in eine Motorkomponente zu ermöglichen.
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In manchen Ausführungsformen kann das Paar von Löchern jeweils eine entsprechende Mittelachse aufweisen und die Mittelachsen des Paars von Löchern können zueinander parallel sein. Die Lageraufnahmefläche kann eine halbzylindrische Form und eine Mittelachse aufweisen. Die Mittelachse der Lageraufnahmefläche kann zu den entsprechenden Mittelachsen des Paars von Löchern senkrecht sein.
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In manchen Ausführungsformen können die entsprechenden Gruppen benachbarter kammförmig ineinandergreifender Schlitze von jedem Paar entgegengesetzter Enden lateral nach innen versetzt sein. Jede der entsprechenden Gruppen benachbarter kammförmig ineinandergreifender Schlitze kann eine Gruppe alternierender Materialbrücken zwischen einem entsprechenden Ende aus dem Paar entgegengesetzter Enden des Körpers und einem Mittelabschnitt des Körpers erzeugen, wobei der Mittelabschnitt des Körpers zwischen dem Paar entgegengesetzter Enden angeordnet ist. Jede aus der Gruppe alternierender Materialbrücken kann eine die Durchgangsöffnung begrenzende Fläche umfassen, die einer Mittelachse der Durchgangsöffnung zugewandt ist und außerdem einer gegenüberliegenden die Durchgangsöffnung begrenzenden Fläche auf einer benachbarten aus der Gruppe alternierender Materialbrücken zugewandt ist.
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In manchen Ausführungsformen kann der Körper eisenhaltig sein (aus Eisen oder einer Eisenlegierung bestehen).
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Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst eine Motorkomponente einen Pulvermetall-Lagerträgereinsatz, wie vorstehend beschrieben (einschließlich potentiell zahlreicher Permutationen der beschriebenen Merkmale und Eigenschaften), der in einen Gusskörper eingegossen ist.
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In manchen Ausführungsformen kann die Motorkomponente eine aus einem Motorgehäuse, einem Motorträger und einer Grundplatte sein (obwohl sie in keiner Weise auf diese Komponenten beschränkt ist).
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In manchen Ausführungsformen kann die Motorkomponente aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gegossen werden und der Pulvermetall-Lagerträgereinsatz kann eisenhaltig sein.
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In manchen Ausführungsformen kann ein Material des Gusskörpers das Paar von Löchern, die sich durch den Körper des Pulvermetall-Lagerträgereinsatzes erstrecken, ausfüllen. Außerdem können Löcher in den Gusskörper gebohrt sein, die sich durch das Paar von Löchern im Körper des Pulvermetall-Lagerträgereinsatzes erstrecken.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung eines Pulvermetall-Lagerträgereinsatzes offenbart. Ein Werkzeug- und Matrizenset wird mit einem Pulvermetall befüllt. Das Pulvermetall wird unter Verwendung des Werkzeug- und Matrizensets verdichtet, um einen Presskörper herzustellen, wobei der Presskörper einen Körper, der an Lateralseiten ein Paar entgegengesetzter Enden aufweist, eine Lageraufnahmefläche, die auf einer Seite des Körpers zwischen dem Paar entgegengesetzter Enden positioniert ist, an der die Lageraufnahmefläche zur Aufnahme eines Lagers in dieser dient, und ein Paar von Löchern, die sich durch den Körper erstrecken, umfasst, wobei jede aus dem Paar von Löchern durch Gruppen benachbarter kammförmig ineinandergreifender Schlitze ausgebildet ist, die Regionen aufweisen, die aneinander anstoßen um eine verbundene Durchgangsöffnung durch diese zu bilden, die das entsprechende Loch definieren. Der Presskörper wird gesintert, um den Pulvermetall-Lagerträgereinsatz herzustellen.
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In manchen Ausführungsformen ist der Pulvermetall-Lagerträgereinsatz aus einem gesinterten Pulvermetallmaterial geformt, sodass der Pulvermetall-Lagerträgereinsatz eine Porosität aufweist, um das Vergießen des Pulvermetall-Lagerträgereinsatzes in einer Motorkomponente zu ermöglichen.
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In manchen Ausführungsformen kann das Paar von Löchern jeweils eine entsprechende Mittelachse aufweisen, wobei die Mittelachsen des Paars von Löchern zueinander parallel sind. Zusätzlich dazu kann die Lageraufnahmefläche eine halbzylindrische Form und eine Mittelachse aufweisen, wobei die Mittelachse der Lageraufnahmefläche zu den entsprechenden Mittelachsen des Paars von Löchern senkrecht ist. Es ist beabsichtigt, dass der Schritt des Verdichtens des Presskörpers in manchen Ausführungsformen in einer zu den Mittelachsen des Paars von Löchern senkrecht verlaufenden Richtung oder einer zu der Mittelachse der Lageraufnahmefläche parallel verlaufenden Richtung erfolgt.
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In manchen Ausführungsformen kann der Schritt des Verdichtens das Formen der entsprechenden Gruppen benachbarter kammförmig ineinandergreifender Schlitze unter Verwendung von kammförmig ineinandergreifenden Werkzeugelementen umfassen, und die entsprechenden Gruppen benachbarter kammförmig ineinandergreifender Schlitze können von jedem Paar entgegengesetzter Enden lateral nach innen versetzt sein. In manchen dieser Ausführungsformen kann ein distales pulverkontaktierendes Ende von jedem Werkzeugelement der kammförmig ineinandergreifenden Werkzeugelemente das Pulvermetall verdichten, um eine Gruppe alternierender Materialbrücken zwischen einem entsprechenden Ende aus dem Paar entgegengesetzter Enden des Körpers und einem Mittelabschnitt des Körpers zu formen, wobei der Mittelabschnitt des Körpers zwischen dem Paar entgegengesetzter Enden angeordnet ist. Jede aus der Gruppe alternierender Materialbrücken kann eine die Durchgangsöffnung begrenzende Fläche umfassen, die einer Mittelachse der Durchgangsöffnung zugewandt ist und einer gegenüberliegenden die Durchgangsöffnung begrenzenden Fläche auf einer benachbarten aus der Gruppe alternierender Materialbrücken zugewandt ist.
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Gemäß einem wiederum weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Vergießen zumindest eines Pulvermetall-Lagerträgereinsatzes (wie vorstehend und hierin beschrieben) in eine Motorkomponente offenbart. Das Verfahren umfasst das Vergießen zumindest eines Pulvermetall-Lagerträgereinsatzes in der Motorkomponente. Wie vorstehend angemerkt, ist es beabsichtigt, dass die Motorkomponente beispielsweise ein Motorgehäuse, ein Motorträger oder eine Grundplatte ist, wobei sie nicht darauf beschränkt ist.
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In manchen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner den Schritt des Bohrens von Löchern in einen Gusskörper der Motorkomponente, wobei sich die gebohrten Löcher in das Paar von Löchern im Körper des Pulvermetall-Lagerträgereinsatzes erstrecken.
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Diese und weitere Vorteile der Erfindung gehen aus der detaillierten Beschreibung und den Zeichnungen hervor. Im Folgenden wird lediglich eine Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angeführt. Um den gesamten Schutzumfang der Erfindung beurteilen zu können, sollten die Patentansprüche konsultiert werden, da diese bevorzugten Ausführungsformen nicht als die einzigen Ausführungsformen innerhalb des Schutzumfangs der Patentansprüche intendiert sind.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Pulvermetall-Lagerträgereinsatzes.
- 2 ist eine weitere perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines Pulvermetall-Lagerträgereinsatzes aus 1, in der eines der lateralen Enden, jedoch nicht das andere, gezeigt wird.
- 3 ist eine weitere perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines Pulvermetall-Lagerträgereinsatzes aus 1, axial entlang der Durchgangsöffnung, die durch eine der Gruppen benachbarter kammförmig ineinandergreifender Schlitze geformt ist.
- 4 ist ein Blockdiagramm, in dem ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung eines Pulvermetall-Lagerträgereinsatzes und Vergießen des Pulvermetall-Lagerträgereinsatzes in einer Motorkomponente dargestellt wird.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Bezug nehmend auf 1 bis 3 wird ein beispielhafter Pulvermetall-Lagerträgereinsatz 100 dargestellt, der beispielsweise in eine Motorkomponente, wie ein Motorgehäuse, ein Motorträger und eine Grundplatte, eingegossen sein kann.
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Der Pulvermetall-Lagerträgereinsatz 100 umfasst einen Körper 102, der unter Verwendung von Pulvermetallurgieverfahren hergestellt wurde, die im Folgenden genauer beschrieben sind. Kurz zusammengefasst, wird Pulvermetall in einen Presskörper verdichtet, der in etwa die Endform des Körpers 102 aufweist, und dieser Pulvermetallpresskörper wird dann gesintert, um den dargestellten Einsatz 100 herzustellen. In der dargestellten Ausführungsform ist die Pulvermetallkomponente eisenhaltig, das bedeutet, dass sie aus Eisen oder einer Eisenlegierung besteht, und wird schlussendlich in einer Motorkomponente vergossen, die aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht. Da der Körper 102 des Pulvermetall-Lagerträgereinsatzes 100 aus einem gesinterten Pulvermetallmaterial geformt ist, kann der Pulvermetall-Lagerträgereinsatz 100 eine Porosität aufweisen, um das Vergießen des Pulvermetall-Lagerträgereinsatzes 100 in der Motorkomponente zu ermöglichen (d. h. das Gussmaterial füllt und greift zu einem gewissen Ausmaß in die extrem kleinen Poren des Körpers 102 zusätzlich zu manchen der makroskopischen Elemente des Einsatzes 100 formschlüssig ein) .
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Wie dargestellt, erstreckt sich der Körper 102 zwischen einem Paar entgegengesetzter Enden 104 und 106 auf den entsprechenden Lateralseiten 108 bzw. 110 des Körpers 102. Der Körper 102 weist außerdem eine Lageraufnahmefläche 112 auf, die an einer Proximalseite 114 des Körpers 102 zwischen dem Paar entgegengesetzter Enden 104 und 106 positioniert ist („proximal“ wird in diesem Kontext genutzt, um die Nähe zum Lager zu beschreiben). Diese Lageraufnahmefläche 112 ist zur Aufnahme eines Lagers (nicht gezeigt) in der Lageraufnahmefläche 112 ausgebildet und ist, wie dargestellt, halbzylindrisch mit einer Mittelachse A-A. Bei einer Verwendung kann ein Lagerdeckel mit der Proximalseite 114 gekoppelt sein, um die Lageraufnahmeöffnung (üblicherweise kreiszylinderförmig) zusammen mit der Lageraufnahmefläche 112 näher zu definieren. Der Körper weist außerdem eine Distalseite 116, die in den Gusskörper eingebettet ist, und axial gerichtete Seiten 118 und 120 auf, die von den Lateralseiten 108 und 110, der Proximalseite 114 und der Distalseite 116 begrenzt sind (der Begriff „axial“ bezieht sich in diesem Kontext auf die Achse der Lageraufnahmefläche 116).
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Insbesondere erstreckt sich ein Paar von Löchern 122 und 124 durch den Körper 102. Jedes der Löcher 122 und 124 weist eine Mittelachse B-B bzw. C-C auf, die parallel zueinander und senkrecht zu der Mittelachse A-A der Lageraufnahmefläche 112 angeordnet sind. Eines der Löcher 122 ist in der Nähe der Lateralseite 108 positioniert, während das andere Loch 124 in der Nähe der anderen Lateralseite 110 positioniert ist, sodass die Löcher 122 und 124 auf entgegengesetzten Seiten der Lageraufnahmefläche 112 positioniert sind.
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Jede aus dem Paar von Löchern 122 und 124 ist durch Gruppen benachbarter kammförmig ineinandergreifender Schlitze ausgebildet (Gruppen der Schlitze 126 und 128 für das Loch 122 und Gruppen der Schlitze 130 und 132 für das Loch 124). Jeder der Schlitze weist Regionen auf, die aneinander anstoßen, um eine verbundene Durchgangsöffnung durch die Schlitze 126 und 128 oder Schlitze 130 und 132 zu bilden, die das entsprechende Loch 122 bzw. 124 definiert.
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Jede der entsprechenden Gruppen benachbarter kammförmig ineinandergreifender Schlitze 126 und 128 oder 130 und 132 sind von einem entsprechenden aus dem Paar von entgegengesetzten Enden 104 oder 106 lateral nach innen versetzt. Wie in 1 bis 3 ersichtlich, bedeutet das, dass jede der entsprechenden Gruppen benachbarter kammförmig ineinandergreifender Schlitze 126 und 128 oder 130 und 132 eine entsprechende Gruppe alternierender Materialbrücken 134 oder 136 zwischen einem entsprechenden aus dem Paar entgegengesetzter Enden 104 oder 106 des Körpers 102 und einem Mittelabschnitt 138 des Körpers 102 erzeugen, wobei der Mittelabschnitt 138 des Körpers 102 zwischen dem Paar entgegengesetzter Enden 104 und 106 angeordnet ist.
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Jede Brücke in der Gruppe alternierender Materialbrücken 134 und 136 umfasst eine die Durchgangsöffnung begrenzende Fläche (im Allgemeinen durch Bezugszeichen 140 angezeigt), die den entsprechenden Mittelachsen B-B oder C-C der entsprechenden Durchgangsöffnung zugewandt ist, und die außerdem einer gegenüberliegenden die Durchgangsöffnung begrenzenden Fläche auf einer benachbarten Materialbrücke aus der Gruppe alternierender Materialbrücken zugewandt ist. Sind die Brücken am Ende der Gruppen von Brücken, gibt es nur eine einzelne benachbarte die Durchgangsöffnung begrenzende Fläche, da es nur eine einzelne benachbarte Brücke gibt. Für alle anderen Brücken, die sich nicht am Ende befinden, gibt es jedoch zwei benachbarte Brücken.
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Ein Pulvermetall-Lagerträgereinsatz 100 dieser Art kann gemäß dem in 4 dargestellten Verfahren 200 produziert und in einer Motorkomponente vergossen werden.
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Gemäß dem Verfahren 200 wird ein Werkzeug- und Matrizenset in einer Presse erst mit einem Pulvermetall gemäß Schritt 202 gefüllt. Normalerweise werden ein oder mehrere Werkzeugelemente in die Unterseite einer Matrizenkavität eingesetzt, um einen Boden zu erzeugen, und ein Füllschuh wird über die Kavität bewegt, um die Kavität mit dem Pulvermetall zu füllen. Der Begriff „Pulvermetall“ wird verwendet, um ein Metallpulver zusammen mit beliebigen Additiva, wie beispielsweise Schmiermittel, Bindemitteln und Wachsen, zu beschreiben, die mit dem Metallpulver gemischt sein können. Bei einem Pulvermetall-Lagerträgereinsatz ist die Metallpulverkomponente oft eisenhaltig, enthält also Eisen und/oder Legierungskomponenten.
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Ist das Werkzeug- und Matrizenset mit Pulver gefüllt, werden eine oder mehrere obere Werkzeuge nach unten geführt und treten in die Oberseite der Matrizenkavität ein. Durch das Bewegen der oberen und unteren Werkzeugelemente zueinander unter kontinuierlicher Anwendung von Druck durch die Presse wird das Pulvermetall im Werkzeug- und Matrizenset verdichtet, um den Pulvermetallpresskörper gemäß Schritt 204 zu erzeugen.
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In der Massenproduktion der Pulvermetallteile wird der Presskörper üblicherweise in einer Presse mit Werkzeug- und Matrizenset erzeugt, bei dem die oberen und unteren Werkzeugelemente auf uniaxiale Weise zueinander bewegt werden (d. h. beide Werkzeugelemente bewegen sich entlang der gleichen Achse zueinander aus entgegengesetzten vertikalen Richtungen), sodass das Pulvermetall zwischen den oberen und unteren Werkzeugelementen verdichtet wird. Es gilt anzumerken, dass sich für den Einsatz das Paar axial gerichteter Seiten 118 und 120 in einer Ebene im Wesentlichen senkrecht zu der Bewegungsachse der Werkzeugelemente, parallel zur Achse A-A der Lageraufnahmefläche 112 oder senkrecht zu den Achsen B-B und C-C Löcher 122 und 124 erstrecken.
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Bemerkenswerterweise müssen, aufgrund dieser Ausrichtung und da die Richtung der Werkzeugelemente senkrecht zu der Erstreckungsrichtung der Achsen
B-B und
C-C der Löcher
122 und
124 verläuft, besondere Anpassungen vorgenommen werden, um die Verdichtung eines Einsatzes zu ermöglichen, der horizontale Löcher dieser Art aufweist. Solche Verfahren zum Ausbilden eines Lochs oder mehrerer Löcher senkrecht zu der Verdichtungsachse werden in
US-Patent Nr. 7,625,522 („das '522-Patent“), ausgegeben am 1. Dezember 2009 an GKN Sinter Metals, LLC, erläutert, das hiermit durch Verweis für alle Zwecke so aufgenommen ist, als wäre es zur Gänze hierin angeführt. Im
'522-Patent und insbesondere in
3d wird eine Werkzeuganordnung dargestellt, in der zwei Werkzeugelemente
351 und
221 eine Region aneinander stoßender Werkzeugoberflächen entlang einer im Allgemeinen vertikalen Erstreckungsrichtung aufweisen, wobei die Abwesenheit von Pulvermetall eine Öffnung zwischen den Negativhohlräumen erzeugt, die zurückbleiben, wenn Werkzeuge
351 und
221 zurückgezogen werden. Wie in
4 des
'522-Patents ersichtlich, können, wenn mehrere alternierende Schlitze benachbart zueinander geformt werden, diese Schlitze eine verbundene Durchgangsöffnung erzeugen, die ein Loch durch diese definiert.
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Im Einsatz 100 werden die Löcher 122 und 124 unter Verwendung von ähnlichen Werkzeuganordnungen und Methoden erzeugt wie jenen, die im '522-Patent gelehrt werden. Im dargestellten Einsatz 100 wird das Paar von Löchern 122 und 124 durch Gruppen benachbarter kammförmig ineinandergreifender Schlitze 126 und 128 oder 130 und 132 ausgebildet, die Regionen aufweisen, die aneinander anstoßen, um eine verbundene Durchgangsöffnung durch diese zu erzeugen, die das entsprechende Loch 122 und 124 definieren.
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In der dargestellten Ausführungsform werden diese Gruppen von Schlitzen 126 und 128 oder 130 und 132 durch kammförmig ineinandergreifende Werkzeugelemente während des Verdichtungsschritts 204 ausgebildet, in dem die entsprechenden Gruppen benachbarter kammförmig ineinandergreifender Schlitze 126 und 128 oder 130 und 132 von den entsprechenden entgegengesetzten Enden 104 und 106 lateral nach innen versetzt werden. In dieser Anordnung verdichtet ein distales pulverkontaktierendes Ende jedes Werkzeugelements der kammförmig ineinandergreifenden Werkzeugelemente das Pulvermetall, um die entsprechende Gruppe alternierender Materialbrücken 134 und 136 zwischen einem entsprechenden aus dem Paar entgegengesetzter Enden 104 und 106 des Körpers 102 und einem Mittelabschnitt 138 des Körpers 102 erzeugen, wobei der Mittelabschnitt 138 des Körpers 102. Wie vorstehend angemerkt, umfasst jede aus der Gruppen alternierender Materialbrücken 134 und 136 eine die Durchgangsöffnung begrenzende Fläche 140, die einer Mittelachse der Durchgangsöffnung (entweder Achse B-B oder C-C) zugewandt ist, und die außerdem einer gegenüberliegenden die Durchgangsöffnung begrenzenden Fläche 140 auf einer benachbarten Materialbrücke aus der Gruppe alternierender Materialbrücken 134 oder 136 zugewandt ist.
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Nachdem der Presskörper erzeugt wurde, wird der Presskörper vom Werkzeug- und Matrizenset gemäß Schritt 206 ausgegeben. Üblicherweise werden die oberen Werkzeugelemente von der Matrize entfernt und die unteren Werkzeugelemente drücken der Presskörper aus der Matrizenkavität, sodass der Presskörper aus dem Werkzeug- und Matrizenset zur weiteren Verarbeitung entfernt werden kann.
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Sobald das Teil ausgegeben ist, wird der Presskörper gesintert, um den Pulvermetall-Lagerträgereinsatz gemäß Schritt 208 zu erzeugen. Während des Sinterns wird das Teil beinahe auf Schmelztemperatur des Pulvermetalls erhitzt, sodass die einzelnen Teilchen verschmelzen, üblicherweise durch eine Festkörperdiffusion, bei der die Teilchen ineinander übergehen. Üblicherweise bleibt in dem gesinterten Pulvermetallteil ein gewisses Ausmaß an Restporosität. Nach dem Sintern sind die mechanischen Eigenschaften des gesinterten Teils im Presskörper stark verstärkt, das davor nur locker durch Schmiermittel, Bindemittel und Wachs zusammen mit potentiellem mechanischem formschlüssigen Ineinandergreifen der Teilchen zusammengehalten wurde.
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Nach dem Sintern des Einsatzes kann dann der gesinterte Lagerträgereinsatz in eine Gussform gesetzt werden, in die ein Material um den Einsatz gegossen wird, um eine Motorkomponente gemäß Schritt 210 herzustellen. Da der gesinterte Pulvermetall-Lagerträgereinsatz ein gewisses Ausmaß an Porosität aufweist und aufgrund der Gegenwart der Schlitze 126 und 128 oder 130 und 132 kann das Material, wenn das Material um den Einsatz gegossen wird, einen Teil der Porosität und die Schlitze ausfüllen, um den Einsatz fest im Gusskörper zu verankern.
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In manchen gängigen Anwendungsfällen kann der Pulvermetalleinsatz eisenhaltig sein (Eisen oder Eisenlegierung), während das Gussmaterial Aluminium ist (Aluminium oder Aluminiumlegierung). Die Auswahl des Materials stellt einen starken Bereich zur Aufnahme des Lagers bereit (durch die Verwendung des Eiseneinsatzes) und ermöglicht ein verringertes Gewicht der Motorkomponente insgesamt (da sie aus deutlich leichterem Aluminium besteht) . Es gilt anzumerken, dass das Gussmaterial während des Gießschritts in dieser Anordnung die Löcher 122 oder 124 ausfüllen kann. Das steht in einem potentiellen Gegensatz zu einem Einsatz, der ohne die Löcher 122 oder 124 erzeugt wurde.
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Nach dem Gießen werden Löcher (wie beispielsweise Löcher 122 und 124) in einen Gusskörper der Motorkomponente gemäß Schritt 212 gebohrt. Die gebohrten Löcher können sich in das Paar von Löchern erstrecken (beispielsweise Löcher 122 und 124 des Körpers 102 des Pulvermetall-Lagerträgereinsatzes 100), umfassen aber in erster Linie das Entfernen des Gussmaterials aus den Löcher 122 und 124 und nicht das gesinterte Pulvermetallmaterial. Dadurch wird ein potentieller Vorteil bereitgestellt, da das Gussmaterial mitunter leichter anzubohren ist als das gesinterte Pulvermetallmaterial und außerdem kann dieser Bohrschritt mit Werkzeug durchgeführt werden, das auch für das maschinelle Bearbeiten oder Bohren anderer Teile des Gusskörpers genutzt werden. Somit kann der Bedarf an anderem Werkzeug oder Bits zum spezifischen Bohren der Schraubenöffnungen in den Einsatz, neben anderem Werkzeug, das mitunter bereits zum Bearbeiten des Gussteils genutzt wird, wirksam beseitigt werden.
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Nachdem in die Motorkomponente mit dem Gusseinsatz gebohrt wurde, kann der Rest des Motors zusammengebaut werden. Unter anderem kann das das Einsetzen eines Lagers in die Lageraufnahmefläche und dessen Fixierung mit einem Lagerdeckel umfassen, um das Lager zwischen der Motorkomponente und dem Lagerdeckel einzuschließen. Natürlich hängen die speziellen Details der zusätzlichen Schritte des Zusammenbauens von der Struktur des speziellen Motors ab.
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Während vorstehend Einsatz und Verfahren beispielhaft und repräsentativ beschrieben wurden, werden Fachleute auf dem Gebiet der Erfindung erkennen, dass diese lediglich als Beispiel bereitgestellt wurden. Modifikationen an diesen beschriebenen Einsätzen und Verfahren sind genauso beabsichtigt wie alternative Konstruktionen. Beispielsweise kann das Verfahren abgeändert werden, um zusätzliche Schritte zu umfassen, wie beispielsweise einen Nachverdichtungs-, Vorsinterbrennschritt, oder um zusätzliche maschinelle Bearbeitungsschritte des Einsatzes vor dem Vergießen zu umfassen.
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Es gilt zu verstehen, dass zahlreiche andere Modifikationen und Variationen an den bevorzugten Ausführungsformen innerhalb des Geistes und Schutzumfangs der Erfindung vorgenommen werden können. Daher soll die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sein. Um den gesamten Schutzumfang der Erfindung sicherzustellen, sollen die folgenden Patentansprüche einbezogen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 62469370 [0001]
- US 5501529 [0004]
- US 7625522 [0034]
