JP2000502166A - 破断分離により多分割構成される軸受装置を備えた鋳造機械部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、破断分離により多分割構成される軸受装置であって、鋳造時に軸受穴の周領域にほぼ対角線方向に形成される破断分離ノッチまたは凹部を備えた軸受装置を有する鋳造機械部品の製造方法に関する。低コストな方法を提供するため、中子に設けられる別個の突起を用いて凹部（７）を生じさせる。前記突起は、安定に形成される自由な突起稜であって、クラック個所として作用する各凹部のノッチ底部領域における形状付与半径がＲ

Description

【発明の詳細な説明】 破断分離により多分割構成される軸受装置を備えた鋳造機械部品の製造方法 本発明は、請求項１の前提概念を前提としており、即ち欧州特許公開第０１６ ７３２０号公報を前提にしている。 この公報の図面及び明細書には、鋳造機械部品として内燃機関の連接棒及びク ランク軸軸受を備えたクランクケース（一部分を図示）が開示されている。軸受 装置のそれぞれは破断分離により形成される軸受キャップを有している。所定の 破断分離を得るための準備処置として、各軸受装置はそれぞれの軸受穴に対角線 方向に配置され比較的大きく形成される（巨視的な）破断分離ノッチを有してい る。これらの破断分離ノッチは、前記欧州特許公開第０１６７３２０号公報の第 ７頁上部の説明によれば機械的に形成させるのが好ましいとされているが、しか し鋳造または鍛造により成形してもよいと記載されている。 分離ノッチまたは凹部の底部に明確なクラックを設けることにより申し分のな い破断分離を達成するためには、前記破断分離ノッチは比較的小さな尖端径（Ｒ →０）を有している必要がある。このため、破断分離ノッチを機械的に形成する と工具の摩耗が大きくなる。 本発明の課題は、破断分離ノッチとして鋳造される凹部を備えた鋳造機械部品 の製造方法を改善し、各凹部のノッチ底部に所望の小さな尖端径が保証されるよ うにすることである。 この課題は、請求項１の特徴部分によれば、中子に設けられる別個の突起を用 いて凹部を生じさせ、該突起が、安定に形成される自由な突起稜であって、クラ ック個所として作用する各凹部のノッチ底部領域における形状付 備えていることにより解決される。 本発明の他の構成によれば、軸受穴を成形するために通常使用される中子に対 して別個の突起は、たとえば鉄材、ガラス、セラミック或いはソルトコア(Salzk ern)のような安定な材料から選定されている。この場合、突起の材料として安定 な材料を選択するとともに、突起をくさび状に形成するのが有利である。突起の 刃先状に形成 ５ｍｍの間の半径を有している。 中子に対して別個に設けられる突起の利点は、材料コストが安くて交換できる こと、及び（または）「鋭い」突起稜に関し形成／後加工の点で有利なことであ る。 さらに本発明によれば、別個の突起の他の利点として、たとえば鉄、セラミッ クのような熱伝導率の高い材料を選択できることが挙げられる。この場合、突起 の放熱を増大させるために、それぞれの突起稜の領域に通常の中 子保護層が設けられるているばかりでなく、突起稜はさらに金属酸化物層、有利 には酸化テルル層で覆われている。この処置により、特に機械部品が鋳鉄から形 成されている場合には、各凹部または破断分離ノッチのクラック個所として作用 する各底部の縁領域において酸化テルル層を通じて放熱が大きくなることにより 、チルリングまたはチルゾーンが発生する。チルリングまたはチルゾーンはその 硬度の故に特にクラックしやすく、従って破断分離領域においてヘアラインクラ ックの形態でクラックを形成させるための付加手段として用いられるので有利で ある。 取り扱いを簡単にするため、対角線方向の凹部のためのくさび状の突起は、そ れぞれの中子を貫通するように配置される封入物の端部部分として好ましくは平 鋼部分から形成されている。封入物は中子のなかで、たとえば砂中子のなかで、 形状拘束手段を用いて、有利には穿孔部を用いて固持されている。 本発明の他の構成では、突起が中子の耐圧性のリング状封入物に結合され、そ れぞれの機械部品に対するリング状封入物の外径は、付着固定して取り付けられ る薄い中子砂層のぶんだけ縮減されている。 このような処置により、特に機械部品が各凹部の底部にチルゾーンを備え鋳鉄 から形成されている場合には、それぞれの中子に設けたリング状封入物により前 記チルゾーンにおける軸受装置の収縮を妨害することにより、 軸受装置の破断分離面内に、後の破断分離のためのスタータークラックとして指 向性のある亀裂またはヘアラインクラックを生じさせることが可能になる。 鋳造により互いに結合される軸受装置の場合、たとえばパックで鋳造される連 接棒またはクランクケースのクランク軸軸受の、ある範囲で一体に形成される軸 受キャップの場合、強制的に形成されるクラックにより、結合されている軸受キ ャップの応力が減少するので有利である。 収縮を阻止することによって形成されるクラックにより、それぞれの封入物を 軸受装置から取り外すのが容易になる。この場合、凹部からの封入物の取り外し は消費される塗型剤により保証されている。 次に、本発明を図面に図示した実施形態に関し説明する。 図１は 内燃機関のクランクケースにおけるクランク軸軸受用軸受装置を示す 図である。 図２と３は それぞれノッチを形成するための封入物を備えた複数個の軸受装置に 軸受穴を成形するための中子を示す図である。 概略的に図示した内燃機関の鋳造クランクケース１は、図示していないクラン ク軸を支持するために互いに整列して配置される軸受装置２を有している。個々 の軸受装 置２はそれぞれ軸受穴３を有している。軸受穴３は、図２または図３に示した共 通の中子４または５により予め製造される。クランク軸を支持するために多分割 に形成される軸受装置２はまず一体的に鋳造され、その後個々の軸受装置２から 軸受キャップ６を破断分離することによりそれぞれ多分割の構成が得られる。 軸受装置２から軸受キャップ６を合目的に破断分離させるため、クランクケー ス１を軸受装置２とともに鋳造する際、各軸受穴３の周辺で対角線方向に対向す るように、クラック個所として用いる凹部７を形成させる。この点はたとえば本 願と同じ技術分野に属する欧州特許公開第０１６７３２０号公報にごく一般的に 説明されている。 一般に横断面がくさび状またはＶ字状の凹部７または破断分離ノッチは、高品 質の破断を達成するためそのノッチ底部７’が比較的鋭い隅角または非常に小さ な尖端径を有している必要がある。 この問題を克服するため、破断分離により多分割形成され破断分離ノッチまた は凹部７を備えた軸受装置２を有する機関鋳造部品の製造方法において、本発明 は、中子４または５に設けられ、安定性良く形成される自由な突起稜８’または ９’を備えた突起８または９を用いて凹部７を形成させ、各凹部７のクラック個 所として作用するノッチ底部７’の領域における形状付与半径ＲがＲ 提案するものである。 それぞれの中子４または５とは別個に形成される突起８または９はたとえば構 造用鋼のような安定した材料から簡単に製造され、図１ないし図３においてくさ び状に形成された突起８または９は、半径が０．２５ｍｍ以下の刃先状の突起稜 ８’または９’を有している。 このようにして成形した破断分離ノッチまたは凹部７は、破断を開始するため に鋳鉄から成る機関部品内で簡単に更なる形成を施すことができる。この場合、 別個の突起８または９が熱伝導率の高い材料（たとえば構造用鋼）から形成され 、これらの突起８または９は、それぞれの突起稜８’または９’の領域に設けら れる通常の中子保護層のほかに、機械削り代の領域外で金属酸化物層、特に酸化 テルルで覆われているのが有利である。 本発明にしたがってこのような処置を施すことにより、破断の際にクラック個 所として作用する各凹部７の底部７’の縁領域において酸化テルル層を通じて放 熱効果が増大するのでチルリングまたはチルゾーンが発生する。これにより底部 ７’で達成される硬度により、破断分離ノッチまたは凹部７はクラックが発生し やすくなり、したがって、凹部により決定される破断分離面で破断分離が始まる と、有利に延びるヘアラインクラックまたはスタータークラック(Starterrisse) が発生する。これにより高度な破断クオリティが達成されている。 図２からわかるように、対角線方向の凹部７に設けた くさび状の突起８は、中子４を貫通するように配置された封入物１０の端部部分 として形成されている。この場合封入物１０は、構造用鋼から成る平鋼部分から 低コストに製造されている。砂中子４に別個に封入物１０を装備させる場合、封 入物１０を中子４内で位置固定するため、封入物１０は配置が容易で、中子砂を 容易に充填できる形状拘束手段、好ましくは複数の穿孔部１１を有している。 図３は変形実施形態を示すもので、突起９は中子５の圧力に強い耐圧性のリン グ状封入物１２と結合している。リング状封入物１２の外径は、軸受装置２の軸 受穴３に比べると、付着により固定される薄い中子砂層１３の分だけ小さい。 別個の突起９と結合しているリング状封入物１２のこのような構成によれば、 各破断分離ノッチまたは凹部７の底部７’にチルゾーンを備え鋳鉄から形成され る軸受装置２の場合、それぞれの中子５に設けたリング状封入物１２により軸受 装置２の収縮が妨害されるので、軸受装置２の破断分離面内に、後の破断分離の ためのスタータークラックとして指向性のある亀裂またはヘアラインクラックが 生じる。収縮を阻止するこのような処置により、応力が低減したクラックが生じ 、破断分離を定性的にも定量的にも著しく改善させる。 このようなクラックは、外周をわずかにテーパ状に形成することができるリン グ状封入物１２の取り外しを容 易にする。 本発明は鉄及び軽金属の鋳造材に適している。このような鋳造材は連接棒のよ うな単品、クランクケースのような複雑な鋳造形成物、或いは軸受キャップのよ うな鋳造技術的に一体化される部品に対しても一定の範囲内で使用することがで きる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ルヒナー クレメンス ドイツ連邦共和国 デー・85598 バルト ハム ハーゼンヴェーク ９ (72)発明者 ヘンケル ホルスト ドイツ連邦共和国 デー・35232 フリー デンスドルフ プファ ルツシュトラーセ 10 【要約の続き】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．破断分離により多分割構成される軸受装置を備えた鋳造機械部品の製造方法 であって、 −さしあたり一体に鋳造された軸受装置（２）に、中子（４，５）を用いて軸 受穴（３）を予め形成させ、 −軸受キャップ（６）を軸受装置（２）から破断分離させるために、クラック 個所として用いる凹部（７）を鋳造機械部品（１）の鋳造時に軸受穴（３）の周 領域にほぼ対角線方向に形成させるようにした、前記製造方法において、 −中子（４，５）に設けられる別個の突起（８，９）を用いて凹部（７）を生 じさせ、前記突起（８，９）は、安定に形成される自由な突起稜（８’，９’） であって、クラック個所として作用する各凹部（７）のノッチ底部（７’）領域 における形状付与半径がＲ＝０とＲ≦０．４５ｍｍの間である突起稜（８’,９ ’）を備えていることを特徴とする製造方法。 ２．請求項１に記載の方法を実施するための装置において、 −突起（８，９）が安定な材料（鉄材、ガラス、セラミック、ソルトコア）か らくさび状に形成されていること、 −ほぼ刃先状に形成される自由な突起稜（８’，９’） いることを特徴とする装置。 ３．突起（８，９）が熱伝導率の高い材料（鉄材、セラミック）から形成されて いること、突起（８，９）が通常の中子層のほかに、それぞれの突起稜（８’， ９’）の領域でさらに酸化物層（酸化テルル層）で覆われていることを特徴とす る、請求項２に記載の装置。 ４．請求項２及び３に記載の装置と組み合わせた請求項１に記載の製造方法にお いて、機械部品（１または２）が鋳鉄から成っている場合、酸化テルル層により 放熱性を増大させることにより、各凹部（７）のクラック個所として作用する各 底部（７’）の縁領域にチルリングまたはチルゾーンを発生させることを特徴と する製造方法。 ５．対角線方向の凹部（７）のためのくさび状の突起（８，９）が、それぞれの 中子（４）を貫通するように配置される封入物（１０）の端部部分として平鋼部 分から形成されていること、中子（砂中子４）の中に配置される封入物（１０） が形状拘束手段（穿孔部１１）により固持されていることを特徴とする、請求項 ２または３に記載の装置。 ６．突起（９）が中子（５）の耐圧性のリング状封入物（１２）に結合され、そ れぞれの機械部品（１または２連接棒）に対するリング状封入物（１２）の外径 が、付着固定して取り付けられる薄い中子砂層（１３）のぶんだけ縮減されてい ることを特徴とする、請求項２ または３に記載の装置。 ７．請求項６に記載の装置と組み合わせた請求項１または４に記載の製造方法に おいて、機械部品（１または２）が各凹部（７）の底部（７’）にチルゾーンを 備え鋳鉄から形成されている場合、それぞれの中子（５）に設けたリング状封入 物（１２）により前記チルゾーンにおける軸受装置（２）の収縮を妨害すること により、軸受装置（２）の破断分離面内に、後の破断分離のためのスターターク ラックとして指向性のある亀裂またはヘアラインクラックを生じさせることを特 徴とする製造方法。 ８．連接棒及び（または）クランク軸軸受を備えたランクケースに使用し、その 際クランク軸軸受は場合によってはある範囲で一体化されていることを特徴とす る、請求項１，４，７のいずれか一つに記載の製造方法。