JP3975435B2

JP3975435B2 - 減衰能に優れる鋳包み部材

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Publication number: JP3975435B2
Application number: JP2002009353A
Authority: JP
Inventors: 由己小間; 秀樹山浦
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 2002-01-18
Filing date: 2002-01-18
Publication date: 2007-09-12
Anticipated expiration: 2022-01-18
Also published as: JP2003213364A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、減衰能に優れる鋳包み部材及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高速回転で使用される歯車には炭素鋼や合金鋼などの鋼材が使用され、特に振動や騒音を低減する必要のある歯車については、減衰能を向上する手段がいままで種々研究されてきている。
【０００３】
例えば、実開昭６０−７３９６２号公報には、歯車の歯部を焼き入れ可能な強靱鋼で、また、歯車のボス部を鋳鉄で構成すると共に、歯部とボス部を鋳包みや圧入の手段で一体構造とする接合型歯車の開示がある。この実開昭６０−７３９６２号公報によれば、歯車自体の強度を歯部の強靱鋼で確保し、歯部で発生した振動をボス部の減衰特性の優れた鋳鉄で減衰し、歯車からシャフト部への振動伝播を低減できるとしている。
【０００４】
また、本出願人も特開２００１−１２４１８０号公報として、歯部を鋼材とし、また、ボス部を比較的減衰能を有する片状黒鉛鋳鉄、バーミキュラ鋳鉄または球状黒鉛鋳鉄として、歯部とボス部とを摩擦圧接することで、運転時の騒音を低下させ、自動車用のタイミングギヤなどに適用する複合歯車を開示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、歯車などでの振動や騒音を低減するため、更に減衰能に優れる鋳包み部材が求められている。しかしながら、前記実開昭６０−７３９６２号公報に記載されるような、強靱鋼の歯部を鋳鉄のボス部で単に鋳包み一体とした歯車では、鋳鉄からなるボス部がもつ減衰能を超えて更に減衰能を向上することはできない。また、前記特開２００１−１２４１８０号公報に記載されるような、歯部を鋼材とし、ボス部を片状黒鉛鋳鉄、バーミキュラ鋳鉄または球状黒鉛鋳鉄として摩擦圧接した歯車でも、鋳鉄からなるボス部がもつ減衰能を超えて更に減衰能を向上することはできない。
【０００６】
ところで、被鋳包み材を、鋳包み材で、両者の界面全体に空隙なく一体に接合するには、接合部の界面を化学的に反応させる、或いは相互の構成原子が拡散し合うような状態としなければならない。このためには、（社）鋳造工学会刊「鋳物」第６４巻（１９９２）第４号第２６２頁に記載のように、例えば、被鋳包み材が鋼材で、鋳包み材が鋳鉄の場合には、被鋳包み材に対して体積比で１６倍以上の鋳包み材となる鋳鉄溶湯を注入して、被鋳包み材と鋳包み材との温度差を減少させる必要がある。しかし、被鋳包み材に対して体積比１６倍以上の鋳鉄溶湯が必要とするような鋳包み部材では、注入歩留が悪く製造コストを上昇させる。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、一般に減衰能が良いとされる片状黒鉛鋳鉄や球状黒鉛鋳鉄などの鋳包み材がもつ減衰能を超えて更に減衰能を向上させ、これを歯車やスプロケットホイールなどに適用できる鋳包み部材及びその製造方法を得ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋳造により作製される鋳包み部材について、被鋳包み材と鋳包み材の界面と減衰能との関係について鋭意研究した。そして、両者の界面が連続しない空隙を有して接触していると、片状黒鉛鋳鉄や球状黒鉛鋳鉄などの鋳包み材がもつ減衰能を超えて更に減衰能が向上するとの知見を得、本発明に想到した。
【０００９】
即ち、本発明の減衰能に優れる鋳包み部材は、鋳造により作製される鋳包み部材であって、被鋳包み材及び鋳包み材よりも優れた減衰能を有することを特徴とし、また、被鋳包み材と鋳包み材との界面で、減衰能が発生するように、前記界面を構成したことを特徴とする。また、被鋳包み材と鋳包み材の界面が、連続しない空隙を有して接触していることを特徴とする。なお、本発明においては、界面とは、空隙（部分）と接触（部分）とを含めて界面と言う。
【００１０】
従来の、単に鋳造により鋳包み一体としたり、摩擦圧接などの方法で、２つの材料の接合部の界面を化学的に反応させる、或いは相互の構成原子が拡散し合うような状態とした場合、２つの材料の界面は全体に空隙なく一体に接合することとなる。この場合、作製される部材は、２つの材料のうち、減衰能の優れる何れか一方の材料の減衰能を超えて更に減衰能が向上することは期待できない。一方、本発明の鋳包み部材は、被鋳包み材と鋳包み材との界面を、連続しない空隙を有して接触した構成とすることで、界面に減衰能を発生させ、一般に減衰能が良いとされる片状黒鉛鋳鉄や球状黒鉛鋳鉄鋳鉄などがもつ減衰能を超えて更に減衰能が向上する。
【００１１】
本発明で、被鋳包み材と鋳包み材の界面に減衰能が発生するのは、空隙部分と接触部分とを交互に形成することで、鋳包み部材の振動時に、両者の界面にクーロン摩擦を生じ、この摩擦により振動エネルギーが熱エネルギーに変換されて、振動減衰効果を発生しているものと考えられる。
【００１２】
このように、本発明の減衰能に優れる鋳包み部材は、被鋳包み材と鋳包み材との界面で、減衰能が発生するように、前記界面を構成しているので、被鋳包み材及び鋳包み材のうち何れか一方よりも優れた減衰能を有する鋳包み部材が得られる。
【００１３】
また、本発明の減衰能に優れる鋳包み部材は、前記空隙が、界面との直角方向の平均で５〜１０００μｍであることを特徴とする。空隙が平均で５μｍ未満であると、被鋳包み材を鋳包み材で単に鋳包み一体とした、即ち両者の界面全体に空隙なく一体に接合した鋳包み部材がもつ減衰能と同等である。一方、空隙が平均で１０００μｍを超えると、接触が少なくなって強度不足になるおそれがある。
【００１４】
また、本発明の鋳包み部材は、前記被鋳包み材に突起部が形成され、該突起部が鋳包み材で鋳包まれていることを特徴とする。これにより、例えば凹凸や山谷などで互いに係合し、界面全体のうち、少なくとも突起部の界面は一体に接合した鋳包み部材となり、動力を発生したり、伝達する装置の部材に適用できる。
【００１５】
また、本発明の鋳包み部材において、前記被鋳包み材が鋼材からなり、前記鋳包み材が鋳鉄または鋳鋼からなることを特徴とする。高強度を要求される部位を被鋳包み材として鋼材で構成し、減衰能を要求される部位を鋳包み材として鋳鉄または鋳鋼で構成することで高強度と高減衰能とを確保した鋳包み部材となる。
【００１６】
また、本発明の鋳包み部材において、前記鋳包み材が球状黒鉛鋳鉄からなることを特徴とする。これにより、従来用いられていた片状黒鉛鋳鉄より鋳包み部材全体が高強度となる。
【００１７】
また、本発明の鋳包み部材は、前記鋳包み部材が歯車またはスプロケットホイールであることを特徴とする。歯部を鋼材からなる被鋳包み材とし、また、ボス部を鋳鉄からなる鋳包み材として、両者の界面を連続しない空隙を有して接触するようにした歯車は、片状黒鉛鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄鋳鉄などで単に鋳包み一体とした歯車がもつ減衰能を超えて更に減衰能が向上する。一方、スプロケット部を鋼材からなる被鋳包み材とし、また、ボス部を鋳鉄からなる鋳包み材として、上述の本発明の歯車と同様に構成したスプロケットホイールにおいても、単に鋳包み一体としたスプロケットホイールがもつ減衰能を超えて更に減衰能が向上する。そして、自動車、二輪車、電車などの産業機械の動力発生装置や動力伝達装置などの歯車（例えばアイドラーギア）またはスプロケットホイールに適用できる。
【００１８】
次に、本発明の減衰能に優れる鋳包み部材の製造方法は、被鋳包み材の界面となる表面粗さを平均で０．３μｍＲａ以上として、鋳型に配置し、鋳包み材で鋳包むことを特徴とする。
【００１９】
被鋳包み材の表面のうち、鋳包み後に、少なくとも被鋳包み材と鋳包み材との界面となる表面に、例えばショットブラストやコイニング、化学処理などで表面処理を施して、表面粗さを平均で０．３μｍＲａ以上とする。次に、被鋳包み材を鋳型に配置して、鋳包み材となる溶湯を注入して鋳包むと、被鋳包み材及び鋳包み材が冷却されるに従い、界面が連続しない空隙を有して接触する。なお、被鋳包み材の界面となる表面粗さが平均で０．３μｍＲａ未満では、空隙なしで全面接触するので、片状黒鉛鋳鉄または球状黒鉛鋳鉄がもつ減衰能を超える減衰能は得られない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（実施例）
図１は、本発明の実施例での歯車に適用する鋳包み部材であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図、（ｃ）は両者の界面の部分拡大模式図を示す。図１（ａ）（ｂ）で、鋳包み部材１０は、機械構造用合金鋼（ＪＩＳ）ＳＣＭ４１５からなる被鋳包み部材１１が、（ＪＩＳ）ＦＣＤ３７０相当の球状黒鉛鋳鉄からなる鋳包み材１２で鋳包まれている。被鋳包み材１１は、外径ｄ１１が１３０ｍｍ、内径ｅ１１が８５ｍｍ、幅ｆ１１が２５ｍｍの環状部１１ａと、この環状部１１ａの内方に、幅ｇ１１が１２ｍｍ、幅ｈ１１が５ｍｍ、厚さｉ１１が６ｍｍ、突起量ｊ１１が１４ｍｍの突起部１１ｂを略等配に４個形成されている。一方、鋳包み材１２の内径ｋ１２は３０ｍｍとしている。また、後述するが、図１（ｃ）に示すように、被鋳包み材１１と鋳包み材１２の界面１３は、連続しない空隙１３ａを有して接触１３ｂしている。
【００２１】
図１の鋳包み部材１０は、次のようにして数個作製した。先ず、被鋳包み材１１にスチールショットによるブラスト処理を行い、鋳包み後に、被鋳包み材１１と鋳包み材１２との界面となる表面の表面粗さを平均で０．３μｍＲａ以上となるようにした。次に、被鋳包み材１１を鋳包み材１２で鋳包むための鋳型を準備した。図２はその鋳型２０であり、（ａ）は要部断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面を示す。鋳型２０は、下型２１、下中子２２、上中子２３、上型２４、及び被鋳包み材１１で構成し、以下に示す構造とした。下型２１には溶湯通路Ｍ２、Ｍ６を形成した。また、下型２１に収納する下中子２２には溶湯通路Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ７を形成し、被鋳包み材１１を配置した。また、下中子２２と型あわせする上中子２３には、溶湯通路Ｍ８を設けると共に、被鋳包み材１１と幅木２３ａとでキャビティ（１２）を形成した。また、下型２１、上中子２３と型あわせする上型２４には湯口２４ａ、溶湯通路Ｍ１、吐かせ２４ｂを形成した。
【００２２】
そして、型あわせした鋳型２０の湯口２４ａに、鋳包み材１２となる（ＪＩＳ）ＦＣＤ３７０相当の球状黒鉛鋳鉄の溶湯を１３６０〜１５００℃の範囲で注湯した。そして、湯口２４ａに注入した溶湯を、以下のように各溶湯通路を流し、吐かせ２４ｂまで流出させた。先ず、湯口２４ａから注入した溶湯を、溶湯通路Ｍ１〜Ｍ２に、更に溶湯通路Ｍ３に上げ、そして溶湯通路Ｍ４を周遊させた。そして、周遊する間、被鋳包み材１１の側面１１ｅ下部に当てた溶湯で、被鋳包み材１１を加熱した。次に、溶湯を、溶湯通路Ｍ５で一旦集合させた後、下型２１に降ろして、再度分配し、各溶湯通路Ｍ６を周遊させた。次に、溶湯通路Ｍ６からキャビティ（１２）に連通する溶湯通路Ｍ７から、被鋳包み材１１の各突起部１１ｂに向けて溶湯を流入させ、突起部１１ｂを加熱すると共にキャビティ（１２）を充填させた。そして、充填した余分の溶湯を、溶湯通路Ｍ８から吐かせ２４ｂまで流出させた。なお、注入した全溶湯は、鋳包み材１１に対して約３倍であり、注入歩留は良かった。
【００２３】
従来、鋳造で鋳包み部材を作製する場合、被鋳包み材と鋳包み材との界面に空隙の形成がなく界面全体を拡散接合することを狙って、鋳包み材となる溶湯を大量に注入していた。本発明によれば、被鋳包み材と鋳包み材との界面が連続しない空隙を有して接触していればよいので鋳包み材となる溶湯の必要量は少なくてすむ。くわえて、動力を発生したり、伝達する装置の部材に適用するため被鋳包み材に突起部を形成し、この突起部を鋳包み材と接合させる場合、本実施例の鋳型２０によれば、溶湯を、溶湯通路Ｍ４を周遊させながら被鋳包み材１１に直接接触させ被鋳包み材１１全体を加熱した上で、溶湯通路Ｍ７から流入させて各突起部１１ｂを加熱しているので、鋳包み材となる溶湯量を更に少なくできる。これにより、従来、例えば、被鋳包み材が鋼材で鋳包み材が鋳鉄では、鋳包み材となる鋳鉄溶湯は被鋳包み材に対して体積比で１６倍以上必要だったのに対し、本発明によれば鋳鉄溶湯は約３倍で足り、約１／５以下と大幅に少なくてすみ、注入歩留が良く製造コストを低く抑えることができる。
【００２４】
次に、鋳型２０を型ばらしして凝固後の鋳包み部材となる素材を取り出し、砂落としや不要部の除去などの後処理を施し、図１の鋳包み部材１０を作製した。次に、鋳包み部材１０のなかの数個について、界面１３を含めて切断、研磨して、調査試料を作製し、これを顕微鏡で調査した。その結果を、図３に、鋳包み部材１０の界面１３の顕微鏡組織写真として示す。図３に見るように、被鋳包み材１１と鋳包み材１２の界面１３は、連続しない空隙１３ａを有して接触１３ｂしていた。そして空隙１３ａの幅（図１（ｃ）のＢで示す）は、界面１３と直角方向の平均で５〜１０００μｍであった。
【００２５】
（実施例の振動波形測定）
次に、残りの鋳包み部材１０について、振動波形を測定した。図４は振動波形の測定装置３０の模式図である。図４で、鋳包み部材１０の内径ｋ１２に軸３１を挿通した後、支点３２、３２で支持した。そして、被鋳包み材１１の外径ｄ１１から１０ｍｍほど内側（×印で示す）をインパルスハンマ３３で叩き、ＩＣＰ電源３４を経由してＦＦＴアナライザー３７に伝達させ、打撃時のインパルス電圧値を指標とする加振力と加振開始時刻を記録した。一方、被鋳包み材１１のインパルスハンマ３３で打撃する部位と対向する部位となる鋳包み材１２の部位に加速度ピックアップ３５を取り付けて、伝播してきた振動を検知し、レシーバー用アンプ３６で増幅した。そして、ＦＦＴアナライザー３７で加振後の経過時間に対する電圧値を指標とする振動波形を測定した。図５に実施例である鋳包み部材１０の振動波形を示す。
【００２６】
（比較例の作製とその振動波形測定）
一方、比較のため、被鋳包み材と鋳包み材の界面に空隙の形成がなく、界面全体が拡散接合された鋳包み部材を作製し、これを比較例１の鋳包み部材とした。比較例１の鋳包み部材は、界面全体が一体に接合され空隙のない以外は、実施例と同一形状、同一寸法とし、同一材種（（ＪＩＳ）ＳＣＭ４１５からなる被鋳包み材と（ＪＩＳ）ＦＣＤ３７０からなる鋳包み材）から構成した。そして、比較例１について、実施例と同様に振動波形を測定した。図６（ａ）に比較例１の振動波形を示す。
【００２７】
更に、鋳包み部材ではなく（ＪＩＳ）ＦＣ１５０（片状黒鉛鋳鉄）、ＦＣＤ３７０（球状黒鉛鋳鉄）、及びＳＣＭ４１５（機械構造用合金鋼）からなる各単一素材を、実施例の鋳包み部材１０と同じ外径ｄ１１、内径ｋ１２、幅ｆ１１に作製して、各々比較例２、３、４とした。そして、比較例２、３、４についても、実施例と同様に振動波形を測定した。その結果を図６（ｂ）〜（ｄ）に示す。
【００２８】
図５で、本発明の実施例の鋳包み部材１０は、約０．０４秒で振動波形が収束している。一方、図６（ａ）の比較例１の界面に空隙のない鋳包み部材は、約０．１秒で振動波形が収束し、（ｂ）比較例２の片状黒鉛鋳鉄であるＦＣ１５０単一素材は、約０．０６秒、（ｃ）比較例３の球状黒鉛鋳鉄であるＦＣＤ３７０単一素材は、約０．０８秒、（ｄ）比較例４の機械構造用合金鋼であるＳＣＭ４１５単一素材では、約０．１秒以上で各々振動波形が収束している。これにより、実施例の界面が連続しない空隙を有して接触している鋳包み部材１０は、比較例１の界面に空隙のない鋳包み部材や、一般に減衰能が良いとされる比較例２の片状黒鉛鋳鉄の素材がもつ減衰能を超えて更に減衰能が優れていることがわかった。この結果から、実施例の鋳包み部材１０は、振動の減衰が早く、振動の抑制効果があり減衰能に優れていることが確認された。
【００２９】
（対数減衰率の比較）
次に、本発明の実施例の鋳包み部材１０、比較例１の鋳包み部材、比較例２、３、４の各単一素材の振動波形の測定結果から対数減衰率を求めた。その結果を図７に示す。図７から、実施例の鋳包み部材１０は、対数減衰率が約２６×１０^−３となっていた。一方、比較例１の鋳包み部材は、対数減衰率が約９×１０^−３となっていた。これにより、実施例の界面が連続しない空隙を有して接触している鋳包み部材１０は、比較例１の界面に空隙のない鋳包み部材がもつ減衰能を超えて更に減衰能が優れていることがわかった。
【００３０】
また、図７で、実施例の鋳包み部材１０は、比較例３の球状黒鉛鋳鉄であるＦＣＤ３７０単体素材、及び比較例４の機械構造用合金鋼であるＳＣＭ４１５単一素材がもつ減衰能を超えて減衰能が優れていることがわかった。更に、比較例２の片状黒鉛鋳鉄であるＦＣ１５０単一素材の対数減衰率は約１９×１０^−３となっていた。これにより、一般に減衰能が良いとされる比較例２の片状黒鉛鋳鉄の素材がもつ減衰能をも超えて更に減衰能が優れていることがわかった。
【００３１】
以上の、振動波形の測定、及び対数減衰率の比較の結果から、実施例の鋳包み部材１０は、一般に減衰能が良いとされる片状黒鉛鋳鉄や球状黒鉛鋳鉄などの鋳包み材がもつ減衰能を超えて更に減衰能が優れていることが確認された。また、図７で、比較例１の界面に空隙のない鋳包み部材の対数減衰率は、比較例３のＦＣＤ３７０単一素材の対数減衰率と殆ど同じであった。従って、空隙のない鋳包み部材では、減衰能を向上させる効果が少ないことがわかった。
【００３２】
（被鋳包み材の表面粗さと対数減衰率）
次に、被鋳包み材１１の表面のうち、鋳包み後に、被鋳包み材と鋳包み材との界面となる表面粗さ（μｍＲａ）と対数減衰率との関係について調査した。その結果を図８に示す。図８から、被鋳包み材１１の表面粗さが０．３μｍＲａ以上の鋳包み部材は、対数減衰率が約１８×１０^−３以上となり、表面粗さの値が大きくなるに従い対数減衰率も大きくなっていた。このことから、片状黒鉛鋳鉄や球状黒鉛鋳鉄などの鋳包み材がもつ減衰能を超える減衰能を得るには、被鋳包み材１１の表面粗さが０．３μｍＲａ以上必要なことがわかる。
【００３３】
（実施例の歯車及びスプロケット）
本発明の実施例の鋳包み部材１０を旋削加工の後、環状部１１ａに歯１１ｃを創成して歯車とした。そして歯車同士を噛み合わせ回転させたところ、振動や騒音が低減されていることがわかった。
【００３４】
なお、実施例の鋳包み部材１０は外径ｄ１１が比較的小さいが、これを必要に応じて大きくした鋳包み部材１０として、大型の歯車やスプロケットホイールとすることも可能である。また、鋳包み材は鋳鉄に限らず、鋳鋼でも同様に減衰能に優れる鋳包み部材が得られた。
【００３５】
（その他の鋳型の実施例）
以上、本発明を好適に適用できる実施例について説明したが、製造する鋳包み部材のサイズが小さい場合、本発明の鋳包み部材の製造方法としては、図２に示す鋳型２０に替えて、その他の鋳型の実施例として図９に示す鋳型５０を用いてもよい。図９で（ａ）は鋳型５０の要部断面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面を示す。そして、被鋳包み部材４１を機械構造用合金鋼（ＪＩＳ）ＳＣＭ４１５とし、外径６０ｍｍ、内径５０ｍｍ、幅１２ｍｍの環状部４１ａと、この環状部４１ａの内方に突起部４１ｂを略等配に４個形成した。一方、鋳包み材４２は（ＪＩＳ）ＦＣ１５０相当の片状黒鉛鋳鉄とし、内径１５ｍｍとした。鋳型５０は、下型５１、下中子５２、上中子５３、上型５４、及び被鋳包み材４１で構成し、以下に示す構造とした。下型５１には溶湯通路Ｍ５２、Ｍ５３を形成した。また、下型５１に収納する下中子５２には、被鋳包み材４１の突起部４１ｂに合わせて４つの溶湯通路Ｍ５４を形成した。そして、あらかじめスチールショットによるブラスト処理を行い、鋳包み後に、被鋳包み材４１と鋳包み材４２との界面となる表面の表面粗さを平均で５μｍＲａ以上にした被鋳包み材４１を下型５１に配置した。また、下中子５２と型あわせする上中子５３には、被鋳包み材４１の突起部４１ｂに合わせて溶湯通路Ｍ５５を設けると共に、被鋳包み材４１と幅木５３ａでキャビティ（４２）を形成した。また、下型５１、上中子５３と型あわせする上型５４には湯口５４ａ、吐かせ５４ｂを形成した。
【００３６】
そして、型あわせした鋳型５０の湯口５４ａに、（ＪＩＳ）ＦＣ１５０相当の片状黒鉛鋳鉄の溶湯を１３６０〜１５００℃の範囲で注湯した。そして、湯口５４ａに注入した溶湯を、以下のように各溶湯通路を流し、吐かせ５４ｂまで流出させた。先ず、湯口５４ａから注入した溶湯を、溶湯通路Ｍ５１からＭ５２へ、Ｍ５２からＭ５３へ、そして溶湯通路Ｍ５４に分配し、被鋳包み材４１の各突起部４１ｂに向けて溶湯を流入させ、突起部４１ｂを加熱すると共にキャビティ（４２）を充填させた。そして、充填した余分の溶湯を、溶湯通路Ｍ５５から吐かせ５４ｂに流出させた。なお、注入した全溶湯は、鋳包み材４１に対して約２倍であり、注入歩留は良かった。
【００３７】
次に、鋳包み部材となる素材を、型ばらしして取り出し、後処理を施した。得られた鋳包み部材について、前述の実施例と同様に、界面を顕微鏡で調査した。この結果、被鋳包み材と鋳包み材の界面は連続しない空隙を有して接触しており、空隙の幅は界面と直角方向の平均で５〜１０００μｍであることが確認された。また、前述の実施例と同様に、振動波形の測定、及び対数減衰率の比較を行った結果、実施例の鋳包み部材１０と同様、一般に減衰能が良いとされる片状黒鉛鋳鉄や球状黒鉛鋳鉄などの鋳包み材がもつ減衰能を超えて更に減衰能が優れていることが確認された。さらに、鋳型５０により得られた鋳包み部材を旋削加工後、環状部に歯切りを施し歯車とした。そして歯車同士を噛み合わせ回転させたところ、振動や騒音が低減されていることがわかった。
【００３８】
製造する鋳包み部材のサイズが小さい場合、他の鋳型の実施例である鋳型５０により鋳包み部材を作製すれば、前述の図２に示す鋳型２０のように、溶湯を周遊して、被鋳包み材に接触させるための溶湯通路Ｍ４が不要である。これにより、鋳包み材となる鋳鉄溶湯は、被鋳包み材に対して体積比で約２倍で足り、従来に較べて約１／８と少なくてすみ注入歩留が更に良くなる。また、周遊のための溶湯通路を形成する作製工数も低減できることから、製造コストを低減できる。
【００３９】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能なものである。上記実施例においては、鋳包み部材の材種として、被鋳包み材が鋼材で、鋳包み材が鋳鉄の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、被鋳包み材を耐摩耗Ｃｕ合金、鋳包み材を減衰能が良いとされるＭｎ−Ｃｕ系合金として鋳包み部材とし、工作機械等の歯車などに適用することもできる。
【００４０】
また、上記実施例では、本発明の鋳包み部材の歯車やスプロケットホイールへの適用について説明したが、振動や騒音に対する減衰能を要求され、鋳包みが可能な部材であれば、例えば、プーリーや各種のローラーなどへの適用も可能である。
【００４１】
また、上記実施例では、歯部やスプロケット部となる外周側を高強度の被鋳包み材とし、軸側となるボス部を減衰能の良い鋳包み材とする場合について説明したが、これに限定されるものではなく、軸側となるボス部に高強度が要求される場合などには、これを被鋳包み材とし、外周側を減衰能の良い鋳包み材としてもよい。この場合、被鋳包み材に形成する突起部は上記実施例とは異なり、被鋳包み材の外周から外方に向けて形成すればよい。
【００４２】
また、上記実施例では、被鋳包み材に突起部を略等配に４個形成したものについて説明したが、突起部の数と配置は、これに限定されるものではなく、等配でなくてもよく、また、４個未満でもよい。さらに、被鋳包み材に突起部が形成され、該突起部が鋳包み材で鋳包まれている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、被鋳包みに開孔部を設け、鋳造の際、この開孔部に鋳包み材となる溶湯を注入して、該開孔部が鋳包み材で鋳包まれるように構成することもできる。要は、鋳包み部材としての機能を満足するために必要な、被鋳包み材と鋳包み材との接合強度を確保できればよく、種々設計の変更が可能である。
【発明の効果】
以上、詳細の説明のとおり、本発明の鋳包み部材及びその製造方法によれば、一般に減衰能が良いとされる片状黒鉛鋳鉄や球状黒鉛鋳鉄などの鋳包み材がもつ減衰能を超えて更に減衰能を向上させ、これを歯車、スプロケットホイールなどに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例での歯車に適用する鋳包み部材であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図、（ｃ）は界面の部分拡大模式図を示す。
【図２】被鋳包み材を鋳包み材で鋳包むための鋳型であり、（ａ）は要部断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面を示す。
【図３】実施例での鋳包み部材の界面の顕微鏡組織写真（×１０）である。
【図４】振動波形の測定装置の模式図である。
【図５】実施例での鋳包み部材の振動波形の記録である。
【図６】各比較例１、２、３、４の振動波形の記録である。
【図７】実施例、比較例１、２、３、４の振動波形から求めた対数減衰率の図である。
【図８】被鋳包み材の表面粗さ（μｍＲａ）と対数減衰率との関係を示す図である。
【図９】その他の鋳型の実施例での被鋳包み材を鋳包み材で鋳包むための鋳型であり、（ａ）は要部断面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面を示す。
【符号の説明】
１０：鋳包み部材
１１、４１：被鋳包み材
１１ａ、４１ａ：環状部
１１ｂ、４１ｂ：突起部
１１ｅ：側面
１２、４２：鋳包み材
（１２）、（４２）：キャビティ
１３：界面
１３ａ：連続しない空隙
１３ｂ：接触
２０、５０：鋳型
２１、５１：下型
２２、５２：下中子
２３、５３：上中子
２３ａ、５３ａ：幅木
２４、５４：上型
２４ａ、５４ａ：湯口
２４ｂ、５４ｂ：吐かせ
３０：振動波形の測定装置
３１：軸
３２：支点
３３：インパルスハンマ
３４：ＩＣＰ電源
３５：加速度ピックアップ
３６：レシーバー用アンプ
３７：ＦＦＴアナライザー
ｄ１１：外径
ｅ１１、ｋ１２：内径
ｆ１１、ｇ１１、ｈ１１：幅
ｉ１１：厚さ
ｊ１１：突起量
Ｍ１〜Ｍ８、Ｍ５１〜Ｍ５５：溶湯通路

Claims

鋳造により作製される鋳包み部材であって、被鋳包み材と鋳包み材との界面が、連続しない空隙を有して接触していることを特徴とする減衰能に優れる鋳包み部材。
前記空隙が、界面と直角方向の平均で５〜１０００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の減衰能に優れる鋳包み部材。
前記被鋳包み材に突起部が形成され、該突起部が鋳包み材で鋳包まれていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の減衰能に優れる鋳包み部材。
前記被鋳包み材が鋼材からなり、前記鋳包み材が鋳鉄または鋳鋼からなることを特徴とする請求項１乃至請求項３何れかに記載の減衰能に優れる鋳包み部材。
前記鋳包み材が球状黒鉛鋳鉄からなることを特徴とする請求項４に記載の減衰能に優れる鋳包み部材。
前記鋳包み部材が歯車またはスプロケットホイールであることを特徴とする請求項１乃至請求項５何れかに記載の減衰能に優れる鋳包み部材。