JP2004512189A - 鋳物・薄板複合体ならびに該鋳物・薄板複合体を製作するための方法 - Google Patents

Abstract

鋳物・薄板複合体を製作するための方法が、以下のステップ：すなわち、鋳型（１２）を準備し、少なくとも１つの薄板部材（１１）を鋳型（１２）内に挿入し、少なくとも１つの薄板部材（１１）に結合された鋳造部材（２）を形成し、少なくとも１つの薄板部材（１１）を、中空室（８）を形成するために圧力負荷する：を有している。

Description

【０００１】
本発明は、鋳物・薄板複合体ならびに該鋳物・薄板複合体を製作するための方法に関する。
【０００２】
たとえばジェネレータに用いられる、金属鋳物から成るハウジング内に冷却液のための通路を組み込みたい場合、このためには、２つの製作法が知られている。第１には、ハウジングが、相応のコアを備えた砂型鋳造法で製作され得る。このことは、特に大量生産に対して手間がかかる。第２には、以下のことを幾何学的形状が許容する限り、ハウジングが２つの部分からダイカスト法で製作され得る。この場合、次いで、両ハウジング部分が互いに密に結合されなければならない。このことは、同じく手間がかかると同時に高価である。
【０００３】
本発明の課題は、鋳造部材を製作するための方法を改善して、鋳造部材に可能な限り簡単に通路を組み込むことができるようにすることである。
【０００４】
この課題は、請求項１の特徴によって解決される。本発明の核は、鋳造部材の製作後、組み込まれた薄板部材が塑性変形させられる鋳物・薄板複合体を提供することにある。これに関して、有利には、複雑な鋳造部材の、極めて接近不能な領域にも液体密なかつ圧力密な通路を形成することができる。
【０００５】
請求項５によれば、薄板部材が、互いに重なり合って配置された２つの薄板から成っている。このことは、形成された中空室が薄板によってしか仕切られず、鋳造部材自体によっては仕切られないという利点を有している。これによって、より高い耐食性を獲得することができる。
【０００６】
本発明の別の有利な実施態様および構成は従属請求項から得られる。
【０００７】
本発明の付加的な特徴および詳細は、図面に基づく３つの実施例の説明から得られる。
【０００８】
以下に、第１実施例の枠内において、鋳物・薄板複合体１を製作するための方法を図１〜図７につき説明する。この場合、まず、完成した複合体１を図７につき説明する。この複合体１は鋳造部材２を有している。この鋳造部材２は、相並んで配置された２つの環状の接続ウェブ３を有している。両接続ウェブ３はそれぞれ、上方に開いた接続孔４を仕切っている。接続ウェブ３は底部プレート５を介して互いに結合されている。この底部プレート５の下方には、この底部プレート５に対してほぼ平行に延びる薄板プレート６が設けられている。この薄板プレート６はその縁部区分７全体に沿って鋳造部材２内に圧力密に埋め込まれていて、位置固定されている。底部プレート５と薄板プレート６との間には通路８が形成されている。この通路８は、それぞれ１つの接続管片９がプレス嵌めによって位置固定されている両接続孔４を互いに接続している。各接続ウェブ３を越えて張り出している接続管片９には、冷却水を供給するかもしくは導出するためのそれぞれ１つのチューブ１０が固定されている。
【０００９】
複合体１を製作するためには、図１に示したように、薄板部材として形成された薄板素材１１が、第１の半部１３と第２の半部１４とから成るダイカスト用型１２内に挿入される。薄板素材１１は、上方に張り出した縁部区分７を有している。次いで、型１２内に鋳造部材２が形成される。この場合、縁部区分７は鋳造部材２に密に結合されている。薄板プレート６は底部プレート５の下面に位置している。これに続いて、図３に示したように、鋳造部材２が切削加工されならびにばり取りもしくはデバリングされる。その後、図４に示したように、接続管片９が孔４内に挿入される。この孔４内には接続管片９がプレス嵌めによって位置固定されている。次いで、鋳造部材２は、第１の半部１６と第２の半部１７とから成る圧力負荷用型１５内に挿入される。この型１５は内室１８を有している。この内室１８は、図４に示した部分の外側輪郭にほぼ相当している。半部１７には、自由に位置する薄板プレート６に対して隣接して通路状の切欠き１９が設けられている。ウェブ３には、内室１８を外部に対して圧力密にシールするためにシールリング２０が配置されている。半部１６は、上方に開いた２つの接続通路２１を有している。両接続通路２１によって薄板プレート６は、圧縮空気または圧力下にある液体を介して圧力で負荷される。この圧力負荷に基づき、薄板プレート６が切欠き１９内に押圧され、図６および図７に示した形状をとるまで塑性変形させられる。塑性的な加圧変形によって、底部プレート５と薄板プレート６との間に通路８が形成される。この通路８は、左側に位置する接続管片９を、右側に位置する接続管片９に密に接続している。複合体１は、図６に示したステップで圧縮空気によるシールテストにさらされる。この場合、可能な漏れが圧力低下によって時間に関連して検出される。
【００１０】
上述した方法は数多くの利点を有している。比較的単純なダイカスト用型１２の使用によって、内部に位置する通路８を備えた鋳物・薄板複合体１を製作することが可能となる。ここでは、全体的に構造スペースが節約され得ることが主に重要となる。型１２は、手間をかけて取り出されなければならないコアを必要としない。これによって、製作費用を著しく削減することができる。特に一体のハウジングを熱交換器と組み合わせることができ、幾何学的に複雑な形状でも互いに結合することができる。熱交換器においては冷却液が通路８によって案内されるので、複合体１に放出された熱は特に効果的に導出することができる。なぜならば、冷却システムへの熱案内経路が短縮されるからである。さらに、薄板部材の使用によって少なくとも片側で通路壁の壁厚さを、鋳造材料から成る壁に比べて減少させることができる。これによって、十分に構造スペースを節約することができる。
【００１１】
以下に、図８〜図１３につき本発明の第２の構成を説明する。同一の部材には第１の構成と同じ符号が付してある。これに関しては第１の構成の説明に記載してある。機能的に同じであるものの、構造的に異なる部材は、第１の構成と同じ符号の右上にダッシュを１つ付して示してある。第１実施例のように、まず図１３につき、完全に製作された複合体１′を説明する。次いで、図８〜図１２につき複合体１′を製作するための方法を説明する。この複合体１′は、電気的なジェネレータもしくはオルタネータに用いられるスリップリング支承シールドである。このスリップリング支承シールドは、中心長手方向軸線２３と、この中心長手方向軸線２３に対して垂直に延びる底部２４とを備えた環筒状のハウジング壁２２を有している。底部２４の中心には、ロータシャフトを収容するための支承座２５が配置されている。この支承座２５に対して同心的に、より大きな直径を備えて、底部２４に結合された軸方向に張り出した環状ウェブ２６が設けられている。この環状ウェブ２６は中心長手方向軸線２３の方向でファンホイール室２７を半径方向で仕切っている。環状ウェブ２６とハウジング壁２２との間には、ジェネレータのステータの巻線オーバハングに用いられる環状の巻線オーバハング室２８が位置している。全周にわたって分配されてハウジング壁２２の外面には、ジェネレータの両支承シールドを互いに結合するために、中心長手方向軸線２３に対して平行に延びる、締付けボルトのための孔２９が設けられている。支承座２５の外周面と環状ウェブ２６との間の底部２４には複数のファン切欠き３０が設けられている。このファン切欠き３０はファンホイール室２７を外部に接続している。ハウジング壁２２と底部２４とには熱交換器３１が設けられている。この熱交換器３１は、壁２２の内面に全周にわたって配置されている環状の通路区分３２と、この環状の通路区分３２に接続されたＵ字形の通路区分３３とから成っている。このＵ字形の通路区分３３は支承座２５を取り囲んで鍵孔開口３４を形成している。両通路区分３２，３３は内側薄板３５と外側薄板３６とによって仕切られる。両薄板３５，３６はその縁部に沿って互いに重なり合って位置していて、縁部区分７′に沿って互いに摩擦溶接されている。この縁部区分７′に沿って両薄板３５，３６は、壁２２と底部２４とから成る、鋳造部材２′として形成されたユニット内に圧力密に嵌め込まれていて、そこに位置固定されている。通路区分３２の下側の端部の領域には、外側薄板３６が、半径方向外向きに延びる２つの接続開口３７を有している。両接続開口３７は、壁２２に配置された接続通路３８を介して、中心長手方向軸線２３に対して平行に延びる、接続孔４内にプレス嵌めによって位置固定されている接続管片９に接続されている。一方の接続管片９は冷却水を供給するために働き、他方の接続管片９は冷却水を導出するために働く。
【００１２】
以下に、図８〜図１２につき複合体１′の製作法を経過順に説明する。まず、薄板部材として形成された薄板素材１１′が製作される。この薄板素材１１′は、図８および図９に示した構造を有している。薄板素材１１′は環状区分３９と底部区分４０とを有している。この場合、この底部区分４０はほぼＵ字形の横断面を有している。Ｕ字の両脚部はその上側の端部で環状区分３９と一体に形成されている。薄板素材１１′は、互いに重なり合って位置する２つの薄板、つまり、内側薄板３５と外側薄板３６とから成っている。両薄板３５，３６は縁部区分７′に沿って互いに摩擦溶接されている。薄板素材１１′はダイカスト用型内に挿入され、そこで、鋳造部材２′の材料の射出成形によって鋳造部材２′により取り囲まれる。この場合、結果は図１０および図１１に示してある。次いで、ばり取りと、切削加工と、接続管片９の挿入とが続く。これに続いて、鋳造部材２′が圧力負荷用型１５′内に挿入される。この圧力負荷用型１５′内には、自由に位置する薄板３５；３６に対して隣接して切欠き１９′が設けられている。次いで、両薄板３５，３６の間の室が圧縮空気で負荷されるので、互いに接続されている通路区分３２，３３が形成される。次いで、図１３に示した完成した複合体１′がシールテストにさらされる。
【００１３】
ダイカスト部材と薄板部材とを組み合わせることによって、複合体１′の事例では、熱交換器３１をジェネレータの支承シールド内に嵌め込むことができるので、ジェネレータの出力増加時にも、発生させられた廃熱を問題なく導出することができる。装置は全て極めて空間を節約して形成されている。通路区分３２，３３から成る冷却媒体通路８′は薄板３５，３６によってのみ仕切られ、鋳造材料によっては仕切られない。薄板３５，３６のための材料として、しばしばアルミニウムが使用される。このアルミニウムはその純度に基づき、液体に対して、金属ダイカストのために使用される合金よりも極めてかなり耐食性である。
【００１４】
以下に、図１４および図１５につき本発明の第３の構成を説明する。同一の部材には第１の構成と同じ符号が付してある。構造的に異なるものの、機能的に同じである部材は、第１の構成と同じ符号の右上にダッシュを２つ付して示してある。複合体１′′は環筒状のハウジングを成している。このハウジングには熱交換器３１′′が組み込まれている。複合体１′′は環筒状のハウジング壁２２′′を有している。このハウジング壁２２′′には薄板素材１１′′が組み込まれている。この薄板素材１１′′は縁部区分７′′に沿って鋳造部材２′′に結合されている。圧力負荷によって、図１４に破線で示したように、鋳造部材２′′と薄板素材１１′′との間に通路８′′が形成される。薄板素材１１′′はメアンダ状の帯材として形成されている。この帯材は、交互に左右に開いた切欠き４１を有している。この切欠き４１の領域では、メアンダループ４２が金属帯材４３を介して互いに結合されている。メアンダループ４２はその縁部に沿ってウェブ状の縁部区分７′′を有している。切欠き４１によって、軸方向に延びる、孔２９内に収容される締付けボルトのための室が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
第１の構成による複合体を製作するための第１の方法ステップを示す図である。
【図２】
第１の構成による複合体を製作するための第２の方法ステップを示す図である。
【図３】
第１の構成による複合体を製作するための第３の方法ステップを示す図である。
【図４】
第１の構成による複合体を製作するための第４の方法ステップを示す図である。
【図５】
第１の構成による複合体を製作するための第５の方法ステップを示す図である。
【図６】
第１の構成による複合体を製作するための第６の方法ステップを示す図である。
【図７】
第１の構成による複合体の横断面図である。
【図８】
第２の構成による複合体を製作するための薄板部材を示す図である。
【図９】
図８に示した矢印ＩＸ−ＩＸの方向から見た薄板部材の平面図である。
【図１０】
第２の構成による複合体を製作するための後続の方法ステップを示す図である。
【図１１】
図１０に示した矢印ＸＩ−ＸＩの方向から見た平面図である。
【図１２】
第２の構成による複合体を製作するためのさらに後続の方法ステップを示す図である。
【図１３】
第２の構成による複合体の横断面図である。
【図１４】
第３の構成による複合体の横断面図である。
【図１５】
第３の構成による複合体の部分薄板の平面図である。
【符号の説明】
１　複合体、　１′　複合体、　１′′　複合体、　２　鋳造部材、　２′　鋳造部材、　２′′　鋳造部材、　３　接続ウェブ、　４　接続孔、　５　底部プレート、　６　薄板プレート、　７　縁部区分、　７′　縁部区分、　７′′　縁部区分、　８　通路、　８′　冷却媒体通路、　８′′　通路、　９　接続管片、　１０　チューブ、　１１　薄板素材、　１１′　薄板素材、　１１′′　薄板素材、　１２　ダイカスト用型、　１３　半部、　１４　半部、　１５　圧力負荷用型、　１５′　圧力負荷用型、　１６　半部、　１７　半部、　１８　内室、　１９　切欠き、　１９′　切欠き、　２０　シールリング、　２１　接続通路、　２２　ハウジング壁、　２２′′　ハウジング壁、　２３　中心長手方向軸線、　２４　底部、　２５　支承座、　２６　環状ウェブ、　２７　ファンホイール室、　２８　巻線オーバハング室、　２９　孔、　３０　ファン切欠き、　３１　熱交換器、　３１′′　熱交換器、　３２　通路区分、　３３　通路区分、　３４　鍵孔開口、　３５　内側薄板、　３６　外側薄板、　３７　接続開口、　３８　接続通路、　３９　環状区分、　４０　底部区分、　４１　切欠き、　４２　メアンダループ、　４３　金属帯材

Claims (10)

1. 鋳物・薄板複合体（１；１′；１′′）を製作するための方法において、当該方法が、以下のステップ：すなわち、
   ａ）鋳型（１２）を準備し、
   ｂ）少なくとも１つの薄板部材（１１；１１′；１１′′）を鋳型（１２）内に挿入し、
   ｃ）少なくとも１つの薄板部材（１１；１１′；１１′′）に結合された鋳造部材（２；２′；２′′）を形成し、
   ｄ）少なくとも１つの薄板部材（１１；１１′；１１′′）を、中空室（８；８′；８′′）を形成するために圧力負荷する
   を有していることを特徴とする、鋳物・薄板複合体を製作するための方法。
2. 圧力負荷の前に鋳造部材（２；２′；２′′）のばり取りおよび／または切削加工を行う、請求項１記載の方法。
3. 薄板部材（１１；１１′；１１′′）への形状付与のために、鋳造部材（２；２′；２′′）を圧力負荷の前に圧力負荷用型（１５；１５′）内に挿入する、請求項１または２記載の方法。
4. 圧力負荷を薄板部材（１１；１１′；１１′′）へのガスまたは液体の圧力作用によって行う、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 薄板部材（１１′）が、第１の薄板（３５）と、該第１の薄板（３５）に少なくとも部分的に面状に配置された第２の薄板（３６）とから成っている、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 圧力負荷によって第１の薄板（３５）を第２の薄板（３６）から部分的に持ち上げて中空室（３２，３３）を形成する、請求項５記載の方法。
7. 薄板部材（１１′′）が、メアンダ状に形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
8. 請求項１から７までのいずれか１項記載の方法により製作された鋳物・薄板複合体（１；１′；１′′）。
9. 当該鋳物・薄板複合体（１′）が、支承シールドとして形成されている、請求項８記載の鋳物・薄板複合体。
10. 支承シールドが、組み込まれた熱交換器（３１）を有している、請求項９記載の鋳物・薄板複合体。