JP4040272B2 - ベアリングキャップの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関に用いられるベアリングキャップを粉末冶金法によって製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ベアリングキャップは、内燃機関のクランクシャフトを回転自在に軸支する軸受を保持する部材で、鋳鉄、鉄系焼結合金、あるいはアルミニウム合金で作られ、外観はおおよそアーチ形状をしており、シリンダブロックにボルトで締め付け固定して用いられる。
図５は、自動車エンジンのベアリングキャップの取付け状態を示す側面図である。シリンダブロック１には、ベアリングキャップ３を位置決めし収納する矩形状の凹部、及び軸受２を収納する半円状の凹部が形成されている。
ベアリングキャップ３は、軸受４を収納する半円状の凹部が形成され、外形がアーチ状であり、シリンダブロック１の矩形凹部の嵌合部９、９で位置決めされ、ボルト５、５で固定される。
シリンダブロック１とベアリングキャップ３の各半円弧で形成される内周は、ボルト締めした状態で所定の寸法精度に切削加工され、軸受２、４が装着されて、クランクシャフト８を軸支するようになっている。
ベアリングキャップ３の大きさは、内燃機関の大きさによって異なるが、自動車用エンジンでは、軸受４を収納する半円凹部の内径が５０〜６０ｍｍ程度、幅が１００〜１２０ｍｍ程度、厚さが２０ｍｍ程度である。
【０００３】
ベアリングキャップ３を粉末冶金法で製作する場合は、圧粉成形、焼結を経てサイジングあるいは切削加工が施される。
ベアリングキャップ３の圧粉成形は、図５に示す上下方向から圧縮する方法、およびその直角方向から圧縮する方法がある。前者の方が、加圧される面積が少ないのでプレス機械の容量が小さくて済み、ボルト孔を成形金型で形成できるので、一般的である。
ベアリングキャップ３は、シリンダブロック１の切削加工された矩形凹部に寸法精度よく嵌合固定する必要があり、ベアリングキャップ３の少なくとも嵌合部９の寸法精度、あるいは幅寸法Ａ（図５）を所定の精度にするため、焼結体をサイジングしたり、切削加工する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
焼結ベアリングキャップ３の幅寸法の精度を向上させる場合、切削加工は能率が劣り、割高である。サイジングによれば能率はよいが、ベアリングキャップ３が比較的大きいから、圧力容量が大きいプレス機械を用いなければならないという課題がある。
この発明は、寸法精度がよく、製造能率がよい方法で作ることができる焼結ベアリングキャップを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的のために、本発明のベアリングキャップの製造方法は、内燃機関のシリンダブロックの矩形凹部に嵌合してボルトで固定され、クランクシャフトを軸支する外形がアーチ状のベアリングキャップを、圧粉成形、焼結を経てサイジングする粉末冶金法によって製造する方法であって、前記アーチ状ベアリングキャップの上下方向、もしくはその直角方向から圧縮して、シリンダブロックの矩形凹部の側壁と嵌合する予定面（左右の側面）に前記圧縮方向に延びた複数の凸条を備えた圧粉体を圧粉成形した後焼結し、得られた焼結体をサイジング金型に供給し、その焼結体の凸条をサイジング金型で押圧してポジティブサイジングを施し、ベアリングキャップの少なくともシリンダブロックとの嵌合部の幅寸法を精度良く仕上げることを特徴とする。
また、このサイジングの際に、複数個の焼結体を同時に処理できることを特徴とする。すなわち、複数の凸条を設けた焼結体をサイジングする際、サイジングされる部分が凸条であるから、少ない圧力でサイジングすることができ、サイジングされた凸条を金型で寸法精度良く仕上げることができる。
また、サイジングに必要な圧力が少なくて済むので、複数個の焼結体を１サイクルのサイジングで行うことが可能であり、より能率良く製造することができる。以下、図を参照して実施の形態を説明する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は、略アーチ形状をしたベアリングキャップ３の脚部方向から見た底面図である。脚部のほぼ中央にボルト孔７、７があり、左右の側面には複数の凸条６が形成されている。図１に示す凸条６は、状態が分かり易いように誇張して示してあるが、高さはあまり必要なく、通常０.２〜１ｍｍ程度である。
このようなベアリングキャップ３の圧粉成形は、脚部及び半円弧側を成形金型の下パンチ側として成形する金型構造が好ましい。この場合、成形金型は、横断面が矩形で側面に加圧方向に延びた複数の凹条が施されたダイと、ベアリングキャップ３のボルト孔７、７を造形するコアロッド、ダイに嵌合しコアロッドを軸支して脚部端面を押圧する外側下パンチ、半円弧部を造形する内側下パンチ、及び上パンチとから構成される。なお、脚部端面を形成する外側上パンチ、半円弧部を形成する内側上パンチ、および複数の凹条を有する同様のダイなどを用いることにより、同様のベアリングキャップを形成することもできる。
図２に示す実施例は、前記の方向と垂直方向から圧縮して圧粉成形を行ったものである。凸条６１は嵌合部９附近及び他端側に形成されている。複数の凸条６１は、圧縮方向に延びている。この場合、ボルト孔７、７はサイジングした後にドリル加工により成形する。
【０００７】
このような凸条６、６１は、種々の断面形状のものを採用することができる。図３はベアリングキャップ３の焼結体における凸条６の形状を説明するための部分断面図である。図３（ａ）は台形、図３（ｂ）は半円状、図３（ｃ）は三角形状、図３（ｄ）は歯形形状のものである。
【０００８】
凸条６、６１をもつ焼結体は、金型内に圧入してサイジングされる。
図４は、図３（ａ）に示した断面台形状の凸状６ａがある焼結体をサイジングしたベアリングキャップ３の部分断面図である。凸条６ｅは頂部が変形して高さが低くなっており、頂部が平坦に所定寸法に仕上げられている。また、図４（ｂ）は、凸条６ｅが更に高さの低い状態までサイジングされており（凸条６ｆ）、頂部が平坦に所定寸法に仕上げられている。
サイジングされる焼結体の凸条面の面積は、従来の凸条がない焼結体に比べて小さいため、凸条部のサイジングは低い圧力で塑性変形することができる。図３（ａ）の焼結体では、凸条の表面は約７０％少ない状態の形状をしている。
【０００９】
焼結体は１個ずつサイジングしても差し支えないが、サイジングする圧力が少なくてすむため、複数個の焼結体を並列させて、サイジング金型に供給し、一度にサイジングすることができる。
サイジングは、焼結体の凸条部をサイジング金型で押圧する形態のポジティブサイジングが適用される。ネガティブサイジングは、焼結体の全体を加圧して変形させるために高い加圧力を必要とし不利である。
【００１０】
このようにして製造されるベアリングキャップ３は、図５に示される幅寸法Ａがサイジング金型で決定された凸条６ｅあるいは凸条６ｆによって精度よく仕上がり、シリンダブロック１への位置決めを正確に行うことができる。
【００１１】
【発明の効果】
以上、説明したように、この発明の製造方法によれば、嵌合部の寸法精度がよい焼結ベアリングキャップを低い圧力容量のプレス機械で能率良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】凸条を有するベアリングキャップの底面図である。
【図２】別の実施例の凸条を有するベアリングキャップの外側面図である。
【図３】焼結体の凸条断面の各種形態を示す部分断面図である。
【図４】サイジングされた凸条断面の各種形態を示す部分断面図である。
【図５】ベアリングキャップの組立て状態を示す側面図である。
【符号の説明】
１ シリンダブロック
２、４ 軸受
３ ベアリングキャップ
５ ボルト
６、６１、６ａ〜６ｆ 凸条
７ ボルト孔
８ クランクシャフト
９ 嵌合部

Claims (2)

1. 内燃機関のシリンダブロックの矩形凹部に嵌合してボルトで固定され、クランクシャフトを軸支する外形がアーチ状のベアリングキャップを、圧粉成形、焼結を経てサイジングする粉末冶金法によって製造する方法であって、
   前記アーチ状ベアリングキャップの上下方向、もしくはその直角方向から圧縮して、シリンダブロックの矩形凹部の側壁と嵌合する予定面（左右の側面）に前記圧縮方向に延びた複数の凸条を備えた圧粉体を圧粉成形した後焼結し、得られた焼結体をサイジング金型に供給し、その焼結体の凸条をサイジング金型で押圧してポジティブサイジングを施し、ベアリングキャップの少なくともシリンダブロックとの嵌合部の幅寸法を精度良く仕上げることを特徴とするベアリングキャップの製造方法。
2. 複数個の焼結体を同時に金型キャビティに挿入しサイジングする請求項１に記載のベアリングキャップの製造方法。

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