(57)【要約】  ある一つの部材継ぎ目に沿って当接する、該部材継ぎ目に対して横方向にはたらく保持力により一緒に保持されている２つの機械部品、特に、エンジンフレーム（１）に統合された、大型エンジンのクランクシャフト・メインベアリングの下部（２）、及びこの下部（２）の上に載せられ、タイロッド（４）により連結可能な上部（３）という２つの機械部品を連結するための装置において、互いに当接する機械部品の、互いに向き合う座面（５、６）が、保持力に対して直角を成す領域のみを備えていること、及び、これら座面（５、６）に、座面（５、６）の領域に存在する材料より硬度が高い材料から作製された、金属担体材料内に埋め込まれて表面側に突き出た粒子（１２）を備えた、互いに摩擦を高める手段を割り当てることにより、容易に、取り付けの際に生じる横方向の力が回避され、しかも、該保持力に対して横方向にはたらく負荷が確実に伝達される。
2009537750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンフレーム（１）に統合された、大型エンジンのクランクシャフト・メインベアリングの下部（２）、及び該下部（２）の上に積み上げ可能で、タイロッド（４）により連結可能な上部（３）という形で、部材継ぎ目の領域において該部材継ぎ目に対して横方向にはたらく保持力により一緒に保持されている、当接した２つの機械部品を連結するための装置において、
前記下部（２）及び前記上部（３）の、ベアリング・ボアの側面に位置した、互いに向き合った座面（５、６）が、保持力に対して直角を成す領域のみを備えていること、及び、互いに向き合った前記座面（５、６）の間にはそれぞれ１枚の、摩擦を高める摩擦プレート（９）が挿入されており、該摩擦プレート（９）には金属担体材料内に埋め込まれ、且つ表面側に突き出た粒子（１２）が設けられており、該粒子（１２）の材料は、前記座面（５、６）の領域に存在する材料より硬度が高いことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記粒子（１２）がセラミック材料でできていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記粒子（１２）が炭化チタン（ＴｉＣ）及び／または炭化タングステン（ＷｏＣ）及び／または炭化ニオブ（ＮｉｏｂＣ）でできていることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記粒子（１２）の表面が、尖ったエッジを備えて不均一であることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記粒子（１２）の直径が３０〜１００μｍであることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記粒子（１２）が、該粒子（１２）を収容している材料の表面から最大で５０〜９０μｍの高さだけ突き出していることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記粒子（１２）の硬度が１０００ＨＶより高いことを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
摩擦を高める手段が、前記座面（５、６）の互いに向き合った接触領域全体にわたって広がっていることを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記摩擦プレート（９）には、前記タイロッド（４）に割り当てられた通過穴（１０）が設けられていることを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記粒子（１２）が、該粒子（１２）を収容した、構成部品の基礎材料の表面付近の層、または、該基礎材料の上に設けられたコーティング層内に埋め込まれていることを特徴とする、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
互いに向き合った前記座面（５、６）の少なくとも一方に、表面側から突き出している前記硬い粒子が埋め込まれていることを特徴とする、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の装置を作製するための方法において、
互いに反対側を向く２つの表面の領域において、金属材料内に埋め込まれ、互いに向き合った座面（５、６）の領域に存在する材料より高い硬度の材料から作られた硬い粒子（１２）が突き出している、互いに向き合った前記座面（５、６）の間に挿入可能なスチール製の摩擦プレート（９）が少なくとも１枚作製されることを特徴とする方法。
【請求項１３】
粒子（１２）を含む層が、コーティング後表面側において一部除去され、次に表面側に腐食処理がほどこされることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記粒子（１２）を含む層が前記表面側で一部研磨されることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記表面側に前記粒子（１２）を設ける構成部品の、前記表面側が融解されること、及び、前記粒子（１２）が前記表面側融解部内に直接入れ込まれることを特徴とする、請求項１２から請求項１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記構成部品が０．８〜１ｍｍの厚さだけ融解されることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記粒子（１２）を入れ込む前記構成部品の前記表面側にコーティング層が設けられ、該コーティング層は前記粒子（１２）及び、前記粒子（１２）のためのマトリクスとして機能する金属を含んだ材料ミックスから作製されており、該マトリクスを構成する金属の融点は、前記コーティング層を載せている前記構成部品の基礎となる材料の融点より低いことを特徴とする、請求項１２から請求項１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記マトリクスを構成する材料が少なくともニッケル（Ｎｉ）、リン（Ｐ）、望ましくはニッケル（Ｎｉ）、リン（Ｐ）、ケイ素（Ｓｉ）を含むニッケル合金であることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記コーティング層が載せられた前記構成部品の前記表面側が、最高でも、前記構成部品の基礎となる材料の融点よりわずかに低い温度まで加熱されること、及び、この上に、前記マトリクス材料及び前記粒子（１２）を含んだ前記材料ミックスが望ましくはパウダー状の状態で乗せられることを特徴とする、請求項１７または請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記粒子（１２）を含んだ表面に、少なくとも前記粒子（１２）の噴射中は不活性ガスが吹きつけられることを特徴とする、請求項１２から請求項１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記粒子（１２）を含んだ層が、前記粒子（１２）が乗せられた後に２０〜５０μｍの深さ、望ましくは３０μｍの深さまで研磨されることを特徴とする、請求項１２から請求項２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
研磨された前記表面が、最大で５〜３０μｍの深さ、望ましくは１０μｍの深さまで腐食処理されることを特徴とする、請求項１２から請求項２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記表面側に前記粒子（１２）が乗せられた前記構成部品の前記表面側を粗くすること、及び、前記粒子（１２）の厚みの少なくとも一部が、粗くされた前記表面内に埋め込まれていることを特徴とする、請求項１２から請求項１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
粗くした前記表面の粗度が５μｍであることを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記表面にサンドブラスト処理をほどこすことを特徴とする、請求項２２または請求項２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
粗くした前記表面に前記粒子（１２）が噴射されることを特徴とする、請求項２３から請求項２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
前記粒子（１２）がＰＶＤ（プラズマ蒸着）法により、粗くした前記表面に乗せられることを特徴とする、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
互いに向き合った前記座面（５、６）の少なくとも一方に、突き出した硬い前記粒子（１２）が入れ込まれていることを特徴とする、請求項１２から請求項２７のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の発明概念によると、一つの部材継ぎ目領域に当接して並んでおり、該部材継ぎ目に対して横方向に働く保持力により保持される２つの機械部品、特にエンジンフレームに統合された、大型エンジンのクランクシャフト・メインベアリングの下部と、この下部の上に積み上げ可能で、タイロッドにより該下部に連結可能な、大型エンジンのクランクシャフト・メインベアリングの上部とを連結するための装置に関する。
さらなる一つの発明概念には、そのような装置の製造方法が含まれる。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１より、下部と上部との間の部材継ぎ目の領域に、水平方向に対して傾いて互いに向き合った、垂直方向及び横方向にはたらく力を受容できる座面を設けることにより、上部が下部に対して横方向に相対的に動くのを防止するための装置を設けた、２サイクル大型ディーゼルエンジンのクランクシャフト・メインベアリングが知られている。ここでは、運転中に発生する横方向の力は確実に上部から下部へ伝達される。しかしながら既知の配置を組み立てる際には経験上、上部に広がりが発生する。その結果、組み立てられた状態でないとベアリング・ボアを作製することができない。これでは、上部を取り外した状態でないとクランクシャフトがセットできないため、非常に不都合である。
【特許文献１】独国特許発明第１０１３６６３８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これを鑑みて本発明の課題は、保持方向の方向に傾いた座面を必要とせずに、互いに当接する機械部品の横方向の相対運動を回避するように、前述のような装置を簡単かつ低コストで改善することである。本発明のさらなる課題は、前述のような装置を製造するための、簡単かつ低コストな方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
装置改善に向けた課題は、本発明により、互いに当接する機械部品の互いに向き合った座面が、保持力に対して直角を成す領域のみを示すこと、また、この領域に、該機械部品の基礎となる材料より硬い材料から作製されて金属の担体材料内に埋め込まれた、表面から突き出た粒子を備えた、互いの摩擦を高める手段が割り当てられていることにより解決される。
【０００５】
この方法により、保持力に対して直角を成す部材継ぎ目が生まれ、それにより、クランクシャフト・メインベアリングにおいて、下部と上部との間の水平な部材継ぎ目の実現が可能になる。それにより、上部を取り付ける際に、外側に向かう力が発生しないことが確実になるため、上部が広がることがない。そのため、ベアリングを取り外した状態においてベアリングボアを作製することができるようになり、上部を何度も取り外したり取り付けたりする必要がなくなる。同時に、互いの摩擦を高めることにより確実に、運転中に発生する横方向の力をしっかりと受容することが可能になる。同様の硬度の材料で作製された、表面から突き出ている粒子は、保持力の作用下において、それぞれ割り当てられた対向面に押し付けられ、それにより互いに小規模の嵌合が発生し、それにより摩擦係数が高まる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
好適には、互いに連結される機械部品の、互いに向き合った接触部分の間には、突き出た粒子を両面に備えた、摩擦を高めるプレートを挿入することができる。このプレートは追加的構成部品として、好適に、互いに連結される機械部品とは別個に作製することができる。このとき、厚みの異なる複数のプレートを使用することにより、該機械部品同士の間隔をさまざまに変化させることができる。そのため、クランクシャフト・メインベアリングとの関係において、ロールピンと上部との間のクリアランスをさまざまに変えることができる。このクリアランスはしたがって好適に個々の場合の状況に応じて適応させることができる。
【０００７】
前記突き出ている粒子の材料は、目的に適うようにセラミック材料とすることができる。その場合、尖ったエッジを持つ不規則な表面を容易に得ることができ、該尖ったエッジは、セラミック材料の硬度が高いために、それぞれ割り当てられた対向面に十分に押し付けることができる。
【０００８】
突き出ている粒子は、好適には、これらを収容している材料より５０〜９０μｍ突き出た状態にすることが可能である。それにより一つには、十分な寸法安定性が得ることができ、もう一方では信頼できる方法で所望の小規模な嵌合を行うことができる。
【０００９】
方法に関する課題は、本発明により、少なくとも１つの構成部分が、互いに連結される機械部品の間にある部材継ぎ目に割り当てられた、保持力に対して直角を成す少なくとも１つの表面を備え、このような表面はそれぞれその領域に、金属材料内に埋め込まれた、該機械部品の基礎となる材料より硬い粒子を持つ層を備えており、次にこの層の表面のみを好適に部分的に削り取り、さらに表面側に腐食処理をほどこすことにより解決できる。
【００１０】
削り工程により好適に、高い寸法安定性を得ることができる。次に行う腐食処理により好適に、望ましくはセラミックの硬い粒子を、これを収容する材料から所望の高さだけ突出させることが可能になる。
【００１１】
好適に、該硬い粒子を含む構成部品の表面側を融解し、その際、粒子を直接に表面側の融解物内に入れ込むことができる。このとき硬い粒子は直接、割り当てられた構成部品の基礎材料内に入れ込まれ、それにより、硬い粒子を含んだ、該構成部品の表面に近い層と、その下にある複数の層とが良好に連結される。
【００１２】
上述の方法のその他の実施形態によると、硬い粒子を含む構成部品は表面に、硬い粒子及びこの硬い粒子を収容する金属マトリクスを含む材料ミックスから作製された１つの層を設けることができ、このとき該マトリクスの融点は、該層を載せている構成部品に割り当てられている材料より低い。硬い粒子を持つ層はこの時、実際的には焼結される。このとき好適に、層を載せている構成部品への入熱が比較的少なく、それが好都合に変形回避にはたらく。したがってここで述べた方法は特に比較的薄い構成部品に適している。
【００１３】
マトリクスとしては、目的に適うようにニッケルのほかに少なくともリン、望ましくはリン及びケイ素を含む、ニッケル合金を使用することができる。ここに記した合金成分により、ニッケルの融点がスチールまたは鋳鉄の融点より明らかに低くなる。
【００１４】
上述の方法のさらなるその他の実施形態によると、表面に硬い粒子を入れ込む対象の構成部品の表面は、好適にサンドブラストにより粗くすることができる。次に、粒子は、少なくともその直径の一部を、粗くした表面内に埋め込むことができる。これは、該表面に粒子を噴射して行うこともできる。その際、好適にＰＶＤ法(Plasma Vapor Deposition)を用いることができる。粗くした表面に噴射された粒子は好適にすでに前記所望のように表面上に突き出ているため、通常は腐食工程を行わないことが可能である。さらに、研磨工程も回避可能である。しかしながら場合によっては、高い寸法安定性を得るためには、ここで研磨工程を実施することが有利なこともある。
【００１５】
上述の方法のさらなる好適な実施形態及び目的に適った発展形は、残りの従属請求項及び、図を用いた以下の実施例説明からより詳しく理解できる。
【００１６】
本発明の主な適用分野は、大型エンジン、特に２サイクル大型ディーゼルエンジンのクランクシャフト・メインベアリングである。このようなエンジンの基本的な構造や機能方法自体は既知である。
【００１７】
図１に基づく２サイクル大型ディーゼルエンジンのクランクシャフト・メインベアリングは、エンジンフレーム１に統合された下部２、及び、下部２の上に積み上げ可能な上部３から構成されている。上部３は本図では、中心線のみ描かれた、垂直のタイロッド４によりのみ保持されている。下部２及び上部３には、タイロッド４に対して横方向に延びる、互いに向き合う平行な座面５、６が設けられている。
【００１８】
座面５、６に含まれるのは水平な領域のみ、つまりタイロッド４に対して直角を成す領域のみである。したがってタイロッド４により生じる張力は、座面５、６に対して直角に走り、これら座面を通って垂直方向に導かれる。このとき横方向の力は発生しない。運転中に発生する横方向の力は、摩擦により上部３から下部２に伝達される。
【００１９】
下部２及び上部３には、互いに補完し合ってベアリングボア７を形成するリセスが設けられている。ベアリングボア７には、シャフトジャーナル８が差し込まれる。ベアリングボア７を形成する下部２及び上部３のリセスは、上部３が取り外された状態で互いに別々に作製される。
【００２０】
運転中に起こる、下部２と上部３との間の横方向の相対運動を確実に排除するために、互いに向き合う座面５、６には、互いの摩擦を高める装置が割り当てられている。
【００２１】
図１に図示された実施例においてはこのために、左の座面５、６及び右の座面５、６の間、つまり、ベアリングボア７の左右にそれぞれ１枚の摩擦プレート９が挿入されており、この摩擦プレート９の、それぞれ座面５及び座面６に面する、互いに反対側となる領域には、摩擦を高める手段が設けられている。もちろん、座面５、６そのものに、前述のような装置を設けることも考慮可能である。その場合は、摩擦プレート９は使用しないか、または、摩擦を高める手段の有無にかかわらず摩擦プレート９をスペーサとして構成することができる。
【００２２】
摩擦プレート９は、下部２及び上部３の、それぞれ割り当てられた、互いに向き合う接触領域全体にわたって延びている。そのため図２からわかるように、摩擦プレートには、通過穴１０が設けられており、これら通過穴１０には円周側に遊びを持ってタイロッド４を差し込むことができる。摩擦プレート９の厚みは、５ｍｍ±（シャフトジャーナル８のクリアランスのバリエーションのための増減分）とすることができる。
【００２３】
図３からわかるように、摩擦プレート９にはスチール・コア１１が含まれており、このスチール・コア１１の、それぞれ反対側に位置する両表面の領域では、摩擦を高めるための装置を形成するために、下部２及び上部３の座面５または６の領域に存在する材料より硬い材料で作製された粒子１２が表面側に突き出ている。粒子１２は、周囲の金属材料内に埋め込まれており、そのために該金属材料はマトリクスとして機能する。このマトリクスは、スチール・コア１１の外側ゾーンそのものとすることも、または、スチール・コア１１上に設けられた金属層とすることも可能である。硬い粒子１２が座面５、６の領域内に直接設けられている場合にも、同様のことが言える。
【００２４】
粒子１２の硬度は少なくとも１０００ＨＶである。そのため、該粒子は目的に適うように炭化チタン（ＴｉＣ）、炭化タングステン（ＷｏＣ）、炭化ニオブ（ＮｉｏｂＣ）などのセラミック材料でできている。図３からさらに理解できるように、粒子１２は、目的に適うように、尖ったエッジを持つ不規則な表面を呈している。そのため粒子１２は、互いに向き合って位置する構成部品に面した座面に良好に押し付けることが可能であり、それにより小規模な嵌合が生じ、この小規模な嵌合により高い摩擦係数が得られる。この高い摩擦係数で押し付けられた粒子１２の作用によって小規模な嵌合が生じることにより、摩擦力はここでは粒子の数に依存し、及び、粒子１２の分布がおよそ均一と仮定される場合には面積に依存する。この理由から、摩擦プレート９が、座面５、６の向き合う接触領域全体にわたって延びていることが、または、プレートを用いない実施形態の場合は、接触領域全体にわたって硬い粒子１２が設けられていることが、目的に適っている。粒子サイズは目的に適うように直径３０〜１１０μｍである。粒子１２が、粒子１２を収容している金属材料の表面から突き出す高さは、目的に適うように最高で５０〜９０μｍである。
【００２５】
すでに述べたように、粒子１２は、粒子１２を収容している構成部品の基礎材料の表面付近のゾーン内、または、基礎材料の表面に設けられた金属層内に埋め込むことができる。図４から図６には、表面付近のスチールゾーンに埋め込まれた粒子１２を備える、スチール製の摩擦プレートの製造法が明確に図示されている。ここでは、粒子１２を載せた構成部品、本図では摩擦プレート９の基礎を成すスチール・コア１１は、表面側のゾーン１３が融解するように、表面側が加熱される。この加熱は、目的に適うように、融解した表面ゾーン１３が、図４に図示された深さｔの深さ０．８〜１ｍｍになるように行われる。粒子１２は、融解したゾーン１３内に入れ込まれる。本図の例では、噴射ノズル１４が設けられており、この噴射ノズル１４により粒子１２が、融解したゾーン１３に噴射される。
【００２６】
コア材料の表面側までを融解させる加熱は、目的に適うように、局所的に作用する熱源を用いて行われ、該熱源は加熱対象の面の上を移動するか、または逆に、加熱対象面が移動する。図示した実施例においてはこのために、レーザー源１５により作られたレーザー光線１６が用意されている。粒子１２は、レーザー光線１６により生じた加熱部分の領域内、または、これに直接隣接した領域内に直接入れ込まれる。いずれの場合も、噴射ノズル１４がレーザー源１５を追って進む。レーザーキャノン１５及び噴射ノズル１４が、処理対象の表面に対して相対移動することにより、処理対象の表面は徐々にその表面全体が処理される。
【００２７】
噴射ノズル１４により処理対象の表面に噴射された粒子１２は、ゾーン１３の融解した金属内に入り込むため、融解部分が硬化する際に、粒子１２が周囲の金属材料内に埋め込まれることになり、この金属材料はそれにより、粒子１２を収容・保持するマトリクスとして機能する。
【００２８】
融解工程中及び冷却工程中、処理された表面には、目的に適うように、酸化を防ぐ不活性ガスが吹き付けられる。そのために、粒子１２を噴射する噴射ノズル１４に、不活性ガスを吹き付けることもできる。図示された実施例においては、追加的な不活性ガスノズル１７が設けられており、この不活性ガスノズル１７により、レーザー光線１６が照射されて粒子１２が噴射された領域に不活性ガスが吹き付けられる。噴射ノズル１４、レーザー源１５、及び場合によっては不活性ガスノズル１７は、目的に適うように、一つの処理ヘッドにまとめることも可能であり、そのような処理ヘッドにより、これら３つの装置が、処理対象表面に対して同じ形態で相対移動することが可能になる。レーザー光線の代わりに、もちろん、ガスの炎、誘導コイルや同等物など、その他の熱源を用いることもできる。
【００２９】
セラミック粒子１２を、スチール・コア１１の表面付近のゾーンに埋め込む代わりに、前述したように、摩擦プレート９にコーティング層を設けることができ、この層は、粒子１２及びこの粒子１２を収容する金属マトリクスを含む、望ましくは粉状で存在する材料ミックスから作製される。このような層は、たとえば、サーモスプレー法により金属コア１１に噴射することができる。この層は目的に適うように焼結されるが、この焼結は比較的低い入熱で行うことが可能であるため、スチール・コア１１の変形は妨げられる。
【００３０】
目的に適うように、前記金属マトリクスを形成するために使われる材料は、その融点が、コーティングされた構成部品、ここではスチール・コア１１の基礎となる材料の融点より低い材料が使われる。スチールの場合、融点はおよそ１３００℃である。マトリクス材料の融点はこれより明らかに低い必要がある。他方、マトリクス材料は、少なくともスチールと同じ硬度、望ましくはより高い硬度を持つ必要がある。さらに、コーティング層はコア材料と良好に接着する必要がある。マトリクス材料としては、目的に適うように、ニッケル以外に少なくともリン、望ましくは少なくともリン及びケイ素を含むニッケル合金が用いられる。これらの合金成分によりニッケルの融点はおよそ８５０℃に抑えられ、それによりスチールの融点より大幅に低い値が得られる。
【００３１】
前述のようなコーティング層を焼結させるためにまず、該コーティングをほどこす構成部品、ここではスチール・コア１１の表面を、最高でもその融点よりわずかに低い温度まで加熱する。次に、粒子１２及びマトリクス材料を含む材料ミックスが載せられる。マトリクス材料の融点の方が低いため、コーティング対象の構成部品にあらかじめ加えられた熱は、このマトリクス材料を融解するのに十分であり、それにより、粒子１２がマトリクス材料内に埋め込まれる。コーティング層表面の均一化及び表面側の圧密化を行うために、次に第２の加熱工程を行うことができる。加熱装置としては、上述のようにレーザー光線、誘導コイル、または同等物を用いることができる。ここで重要なことは、入熱を調整できるよう、信頼できる制御可能性が備わっていることである。
【００３２】
粒子１２を含む層が作製された後、この層の外側ゾーンは除去される。除去対象のこのゾーンは、図５に図示したように砥石車１８により、目的に適うように研磨される。このときの材料除去は、図５において記号ｄで示されているように、目的に適うように厚さ３０μｍで行われる。研磨工程により、摩擦プレート９全体の厚みを精確に達成することができる。
【００３３】
研磨工程後、研磨した表面を、塩酸（ＨＣｌ）、フッ酸（ＨＦ）といった酸により腐食処理を行う。この腐食処理を行うことにより、図６に示したように、粒子１２の周囲の材料の表面、ここではスチール・コア１１の表面の上に所望の高さだけ粒子が突き出る。腐食処理は、図６において記号uで示されているように、目的に適うように最大で５〜３０μｍ、望ましくは１０μｍの深さまで行われ、所望の突き出し高さを得る。
【００３４】
硬い粒子１２を入れ込む他の可能性としては、当該表面を粗くし、次に粒子１２を、少なくともその直径の一部までを、粗くした表面内に機械的に押し込むことが挙げられる。表面を粗くするために、表面に、目的に適うようにサンドブラスト処理を行うことができる。好適には、粗面化処理は粗度５μｍで行われる。硬い粒子１２は、粗くした表面に押し込むことができる。そのために、粗くした表面に、目的に適うように粒子１２が噴射される。この場合、粒子が確実に収まるだけでなく、粒子の周囲の材料にも同時にある程度の圧密硬化が生じる。粗くした表面に粒子を噴射するには、ＰＶＤ（Plasma Vapor Deposition）法が用いられる。この方法は望ましくは、粒子１２を入れ込むための前述のその他の可能性と一緒に用いることも可能である。
【００３５】
図４から図６には、摩擦プレート９の一方の面の処理のみが図示されている。もちろん、処理は両側の面について行われる。この処理は、目的に適うようにそれぞれ処理された面が上を向くように次々に行われるため、それにより、融解した材料が、望ましくない垂れを起こすことを防ぐ。もちろん、先述のとおり、プレートの代わりに、座面５、６の一方または両方を、プレートに関する先述の方法と同じ方法で直接処理することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】２サイクル大型ディーゼルエンジンのクランクシャフト・メインベアリングの図である。
【図２】図１の装置の下部の座面と上部の座面との間に挿入された摩擦プレートの図である。
【図３】図２の摩擦プレートの部分断面図である。
【図４】図３の摩擦プレートを作製するための、連続した作製ステップを図示したものである。
【図５】図３の摩擦プレートを作製するための、連続した作製ステップを図示したものである。
【図６】図３の摩擦プレートを作製するための、連続した作製ステップを図示したものである。
【符号の説明】
【００３７】
１    エンジンフレーム
２    下部
３    上部
４    タイロッド
５    座面
６    座面
７    ベアリングボア
８    シャフトジャーナル
９    摩擦プレート
１０    通過穴
１１    スチール・コア
１２    粒子
１３    表面ゾーン
１４    噴射ノズル
１５    レーザー源
１６    レーザー光線
１７    不活性ガスノズル
１８    砥石車
【図１】
2009537750.tif 000003
【図２】
2009537750.tif 000004
【図３】
2009537750.tif 000005
【図４】
2009537750.tif 000006
【図５】
2009537750.tif 000007
【図６】
2009537750.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成20年5月16日(2008.5.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大型エンジン、特に２サイクル大型ディーゼルエンジンのクランクシャフト・メインベアリングが、エンジンフレームに統合された下部（２）及びこの下部（２）の上に載せられる上部（３）を備えており、前記下部（２）及び前記上部（３）は、ベアリングボア（７）の側面に位置して互いに向き合った座面（５、６）を備え、垂直のタイロッド（４）により互いに連結されており、また、前記下部（２）と前記上部（３）との間の横方向の相対運動を防止するための装置が備わっているクランクシャフト・メインベアリングにおいて、
前記ベアリングボア（７）の側面に位置した、前記下部（２）及び前記上部（３）の前記座面（５、６）が、保持力に対して直角を成す領域のみを備えていること、及び、運転中に生じた横方向の力が、前記下部（２）と前記上部（３）との間の摩擦により伝達され、その際、前記下部（２）と前記上部（３）との間の横方向の相対運動を防止するための装置を形成するために、前記ベアリングボア（７）の側面に位置した前記座面（５、６）の間にそれぞれ、摩擦を高める１枚の摩擦プレート（９）が挿入され、該摩擦プレート（９）には、前記タイロッド（４）に割り当てられた通過穴（１０）が設けられており、さらにその両面には、前記座面（５、６）の領域に存在する材料より硬い材料でできていて、金属の担体材料内に埋め込まれ、表面側に突き出した粒子（１２）が設けられており、また、前記摩擦プレート（９）が、前記ベアリングボア（７）内に差し込まれたシャフトジャーナル（８）のクリアランスを適応させるためのスペーサとして構成されていることを特徴とする、クランクシャフト・メインベアリング。
【請求項２】
前記粒子（１２）がセラミック材料でできていることを特徴とする、請求項１に記載のクランクシャフト・メインベアリング。
【請求項３】
前記粒子（１２）が炭化チタン（ＴｉＣ）及び／または炭化タングステン（ＷｏＣ）及び／または炭化ニオブ（ＮｉｏｂＣ）でできていることを特徴とする、請求項２に記載のクランクシャフト・メインベアリング。
【請求項４】
前記粒子（１２）の表面が、尖ったエッジを備えて不均一であることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のクランクシャフト・メインベアリング。
【請求項５】
前記粒子（１２）の直径が３０〜１００μｍであることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のクランクシャフト・メインベアリング。
【請求項６】
前記粒子（１２）が、該粒子（１２）を収容している材料の表面から最大で５０〜９０μｍの高さだけ突き出していることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のクランクシャフト・メインベアリング。
【請求項７】
前記粒子（１２）の硬度が１０００ＨＶより高いことを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のクランクシャフト・メインベアリング。
【請求項８】
摩擦を高める手段が、前記座面（５、６）の互いに向き合った接触領域全体にわたって広がっていることを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のクランクシャフト・メインベアリング。
【請求項９】
タイロッド（４）が、円周状の遊びをもって通過穴（１０）内に配置されていることを特徴とする、クランクシャフト・メインベアリング。
【請求項１０】
前記粒子（１２）が、該粒子（１２）を収容した、構成部品の基礎材料の表面付近の層、または、該基礎材料の上に設けられたコーティング層内に埋め込まれていることを特徴とする、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のクランクシャフト・メインベアリング。
【請求項１１】
互いに向き合った前記座面（５、６）の少なくとも一方に、表面側から突き出している前記硬い粒子が埋め込まれていることを特徴とする、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のクランクシャフト・メインベアリング。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のクランクシャフト・メインベアリングを作製するための方法において、
互いに反対側を向く２つの表面の領域において、金属材料内に埋め込まれ、存在する材料より高い硬度の材料から作られた硬い粒子（１２）が突き出している、ベアリングボア（７）の側面に位置し、互いに向き合った前記座面（５、６）の間に挿入可能なスチール製の摩擦プレート（９）が複数作製されることを特徴とする方法。
【請求項１３】
粒子（１２）を含む層が、コーティング後表面側において一部除去され、次に表面側に腐食処理がほどこされることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記粒子（１２）を含む層が前記表面側で一部研磨されることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記表面側に前記粒子（１２）を設ける構成部品の、前記表面側が融解されること、及び、前記粒子（１２）が前記表面側融解部内に直接入れ込まれることを特徴とする、請求項１２から請求項１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記構成部品が０．８〜１ｍｍの厚さだけ融解されることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記粒子（１２）を入れ込む前記構成部品の前記表面側にコーティング層が設けられ、該コーティング層は前記粒子（１２）及び、前記粒子（１２）のためのマトリクスとして機能する金属を含んだ材料ミックスから作製されており、該マトリクスを構成する金属の融点は、前記コーティング層を載せている前記構成部品の基礎となる材料の融点より低いことを特徴とする、請求項１２から請求項１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記マトリクスを構成する材料が少なくともニッケル（Ｎｉ）、リン（Ｐ）、望ましくはニッケル（Ｎｉ）、リン（Ｐ）、ケイ素（Ｓｉ）を含むニッケル合金であることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記コーティング層が載せられた前記構成部品の前記表面側が、最高でも、前記構成部品の基礎となる材料の融点よりわずかに低い温度まで加熱されること、及び、この上に、前記マトリクス材料及び前記粒子（１２）を含んだ前記材料ミックスが望ましくはパウダー状の状態で乗せられることを特徴とする、請求項１７または請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記粒子（１２）を含んだ表面に、少なくとも前記粒子（１２）の噴射中は不活性ガスが吹きつけられることを特徴とする、請求項１２から請求項１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記粒子（１２）を含んだ層が、前記粒子（１２）が乗せられた後に２０〜５０μｍの深さ、望ましくは３０μｍの深さまで研磨されることを特徴とする、請求項１２から請求項２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
研磨された前記表面が、最大で５〜３０μｍの深さ、望ましくは１０μｍの深さまで腐食処理されることを特徴とする、請求項１２から請求項２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記表面側に前記粒子（１２）が乗せられた前記構成部品の前記表面側を粗くすること、及び、前記粒子（１２）の厚みの少なくとも一部が、粗くされた前記表面内に埋め込まれていることを特徴とする、請求項１２から請求項１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
粗くした前記表面の粗度が５μｍであることを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記表面にサンドブラスト処理をほどこすことを特徴とする、請求項２２または請求項２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
粗くした前記表面に前記粒子（１２）が噴射されることを特徴とする、請求項２３から請求項２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
前記粒子（１２）がＰＶＤ（プラズマ蒸着）法により、粗くした前記表面に乗せられることを特徴とする、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
互いに向き合った前記座面（５、６）の少なくとも一方に、突き出した硬い前記粒子（１２）が入れ込まれていることを特徴とする、請求項１２から請求項２７のいずれか一項に記載の方法。
【国際調査報告】
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