JP7131081B2

JP7131081B2 - Bed plate manufacturing method

Info

Publication number: JP7131081B2
Application number: JP2018101419A
Authority: JP
Inventors: 智也大嶋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-05-28
Filing date: 2018-05-28
Publication date: 2022-09-06
Anticipated expiration: 2038-05-28
Also published as: JP2019206012A

Description

本発明は、ベッドプレートの製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a bedplate.

クランクシャフトをシリンダブロックとの間で支持する内燃機関のベッドプレートが知られている。ベッドプレートは、クランクシャフトを支持するクランクキャップと、クランクキャップを両側から支持する側壁とを含む。例えば、鉄製のクランクキャップをアルミニウム合金の溶湯で鋳込むことで、クランクキャップの両側に側壁を形成する（例えば特許文献１）。 2. Description of the Related Art A bed plate for an internal combustion engine that supports a crankshaft with a cylinder block is known. The bed plate includes a crank cap that supports the crankshaft and sidewalls that support the crank cap from both sides. For example, by casting a crank cap made of iron with molten aluminum alloy, side walls are formed on both sides of the crank cap (for example, Patent Document 1).

特開平７－１０３０７１号公報JP-A-7-103071

上記のように鉄製のクランクキャップを用いることでベッドプレートの剛性を高め、かつ鋳造により側壁を形成することができる。しかし、鋳造により不要な部分にもアルミニウム合金が残存することがある。これによりベッドプレートの質量が増加してしまう。そこで本発明は、軽量化が可能なベッドプレートの製造方法を提供することを目的とする。 By using the iron crank cap as described above, the rigidity of the bed plate can be increased, and the side walls can be formed by casting. However, aluminum alloy may remain even in unnecessary parts due to casting. This increases the mass of the bedplate. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a bed plate that can be made lighter.

上記目的は、金型に配置した金属製のクランクキャップの両側に、前記クランクキャップとは異なる材料の溶湯を投入することで、前記クランクキャップの両側に側部を形成する工程を有し、前記金型は、前記クランクキャップの片側に位置する第１投入口および第１排出口、前記クランクキャップを挟んで前記第１投入口とは反対側に位置する第２投入口および第２排出口、ならびに前記クランクキャップの前記両側に配置された空洞を有し、前記第１投入口、前記第１排出口、前記第２投入口および前記第２排出口は前記空洞に連通し、前記溶湯は前記第１投入口および前記第２投入口から投入され、前記空洞を流れ、前記クランクキャップは中央部に窪みを有し、前記窪みは前記空洞に直接連通しないベッドプレートの製造方法によって達成できる。
The above object has a step of forming side portions on both sides of a metal crank cap placed in a mold by pouring molten metal of a material different from that of the crank cap on both sides of the crank cap, The mold includes a first input port and a first discharge port located on one side of the crank cap, a second input port and a second discharge port located on the opposite side of the crank cap from the first input port, and cavities arranged on both sides of the crank cap , wherein the first inlet, the first outlet, the second inlet and the second outlet communicate with the cavities, and the molten metal It can be achieved by a method of manufacturing a bedplate in which the input from the first input port and the second input port flows through the cavity, the crank cap has a depression in the center, and the depression does not directly communicate with the cavity.

本発明によれば、軽量化が可能なベッドプレートの製造方法を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the bedplate which can be reduced in weight can be provided.

図１（ａ）は実施形態に係るベッドプレートを例示する平面図である。図１（ｂ）はクランクキャップ付近を拡大した斜視図である。FIG. 1(a) is a plan view illustrating the bed plate according to the embodiment. FIG. 1(b) is an enlarged perspective view of the vicinity of the crank cap. 図２はベッドプレートの製造に用いる金型を例示する平面図である。FIG. 2 is a plan view illustrating a mold used for manufacturing the bed plate.

図１（ａ）は実施形態に係るベッドプレート１００を例示する平面図である。Ｙ軸方向は不図示のクランクシャフトの延伸方向であり、Ｘ軸方向はＹ軸方向に直交する。Ｚ軸方向は上下方向であり、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に直交する。ベッドプレート１００の上面（＋Ｚ側の面）にはシリンダブロックが取り付けられ、下面（－Ｚ側の面）にはオイルパンが取り付けられる。 FIG. 1(a) is a plan view illustrating the bed plate 100 according to the embodiment. The Y-axis direction is the extending direction of a crankshaft (not shown), and the X-axis direction is orthogonal to the Y-axis direction. The Z-axis direction is the vertical direction and is orthogonal to the X-axis direction and the Y-axis direction. A cylinder block is attached to the upper surface (surface on the +Z side) of the bed plate 100, and an oil pan is attached to the lower surface (surface on the -Z side).

図１（ａ）に示すように、ベッドプレート１００は、クランクキャップ１０および側部１２を含む。４つのクランクキャップ１０はクランクシャフトの延伸方向に並び、クランクシャフトを回転可能に支持する。側部１２は＋Ｘ側および－Ｘ側からクランクキャップ１０を挟み、クランクキャップ１０の－Ｘ側の側面および＋Ｘ側の側面に接合している。また、クランクキャップ１０のスラスト側の面（＋Ｙ側の面１１および－Ｙ側の面１３）、上面および下面は側部１２に覆われず、露出する。 As shown in FIG. 1( a ), the bedplate 100 includes a crank cap 10 and side portions 12 . Four crank caps 10 are arranged in the extension direction of the crankshaft and rotatably support the crankshaft. The side portion 12 sandwiches the crank cap 10 from the +X side and the -X side, and is joined to the -X side side surface and the +X side side surface of the crank cap 10 . Further, the thrust-side surfaces (the +Y side surface 11 and the -Y side surface 13), the upper surface and the lower surface of the crank cap 10 are not covered with the side portion 12 and are exposed.

クランクシャフトを支持するクランクキャップ１０は、例えば鉄（Ｆｅ）など側部１２よりも高い剛性の材料で形成されている。ベッドプレート１００の軽量化のため、側部１２は、クランクキャップ１０とは異なる材料、特にクランクキャップ１０より軽い金属で形成され、例えばアルミニウム（Ａｌ）合金などで形成される。 A crank cap 10 that supports the crankshaft is made of a material having higher rigidity than the side portion 12, such as iron (Fe). In order to reduce the weight of the bed plate 100, the side portion 12 is made of a material different from that of the crank cap 10, particularly a metal lighter than the crank cap 10, such as an aluminum (Al) alloy.

図１（ｂ）はクランクキャップ１０付近を拡大した斜視図である。図１（ｂ）に示すように、クランクキャップ１０の中央部の上面には半円形の窪みである支持部１６が設けられている。支持部１６には不図示のクランクシャフトが配置される。クランクキャップ１０の中央部の下面には支持部１６に対向する窪み１８が設けられている。窪み１８は例えばＭ字形状の空洞であり、側部１２には接触しない。窪み１８があることにより、クランクシャフトから受ける荷重が分散され、クランクキャップ１０の耐荷重性が向上する。また、強度を高めるために、窪み１８の内側には、クランクキャップ１０よりも薄いリブ（不図示）が設けられてもよい。 FIG. 1(b) is an enlarged perspective view of the vicinity of the crank cap 10. FIG. As shown in FIG. 1(b), a support portion 16, which is a semi-circular depression, is provided on the upper surface of the central portion of the crank cap 10. As shown in FIG. A crankshaft (not shown) is arranged on the support portion 16 . A depression 18 facing the support portion 16 is provided on the lower surface of the central portion of the crank cap 10 . The recess 18 is for example an M-shaped cavity and does not touch the side 12 . The recess 18 distributes the load received from the crankshaft and improves the load bearing capacity of the crank cap 10 . In addition, a rib (not shown) thinner than the crank cap 10 may be provided inside the recess 18 in order to increase strength.

後述のように、側部１２はダイカスト鋳造法で製造される。鋳造において、窪み１８にＡｌ合金の溶湯が流れ込むと、窪み１８を埋めるようにＡｌ合金の残留物が形成され、ベッドプレート１００の質量が増加してしまう。本実施形態ではこうした不要なＡｌ合金の形成を抑制し、図１（ｂ）のように窪み１８を露出させる。 Sides 12 are manufactured by die casting, as described below. In casting, when molten aluminum alloy flows into the depressions 18 , Al alloy residues are formed so as to fill the depressions 18 , increasing the mass of the bed plate 100 . In this embodiment, formation of such an unnecessary Al alloy is suppressed, and a recess 18 is exposed as shown in FIG. 1(b).

図２はベッドプレート１００の製造に用いる金型２０を例示する平面図である。金型２０は２つの投入口２２ａおよび２２ｂ、２つの排出口２４ａおよび２４ｂ、ならびに空洞２６を有する。投入口２２ａおよび２２ｂは例えば金型２０の上面に設けられ、Ｘ軸方向に沿って並ぶ。排出口２４ａおよび２４ｂは例えば下面に設けられ、Ｘ軸方向に沿って並ぶ。投入口２２ａと排出口２４ａとはＹ軸方向に沿って並び、金型２０内の空洞２６を通じて連通する。投入口２２ｂと排出口２４ｂとはＹ軸方向に沿って並び、金型２０内の空洞２６を通じて連通する。空洞２６はベッドプレート１００に対応した形状を有し、溶湯３４の流路として機能する。 FIG. 2 is a plan view illustrating a mold 20 used for manufacturing the bed plate 100. FIG. Mold 20 has two inlets 22a and 22b, two outlets 24a and 24b, and cavity 26. As shown in FIG. The inlets 22a and 22b are provided, for example, on the upper surface of the mold 20 and are arranged along the X-axis direction. The outlets 24a and 24b are provided, for example, on the lower surface and are arranged along the X-axis direction. The inlet 22 a and the outlet 24 a are aligned along the Y-axis direction and communicate through a cavity 26 inside the mold 20 . The inlet 22b and the outlet 24b are arranged along the Y-axis direction and communicate through a cavity 26 in the mold 20. As shown in FIG. Cavity 26 has a shape corresponding to bed plate 100 and functions as a flow path for molten metal 34 .

金型２０の外には、溶湯３４を供給するためのシリンダ３０が配置されている。シリンダ３０は、内部に配置されたピストン３２により区切られ、一方の側に溶湯３４が封入されている。シリンダ３０の一端は経路３６を介して、金型２０の投入口２２ａおよび２２ｂに接続されている。排出口２４ａおよび２４ｂには真空ポンプ３８が接続されている。 A cylinder 30 for supplying molten metal 34 is arranged outside the mold 20 . Cylinder 30 is bounded by an internally disposed piston 32 and is filled with molten metal 34 on one side. One end of cylinder 30 is connected to inlets 22 a and 22 b of mold 20 via path 36 . A vacuum pump 38 is connected to the outlets 24a and 24b.

ベッドプレート１００の製造方法について説明する。まず、金型２０に４つのクランクキャップ１０を配置する。クランクキャップ１０はＹ軸方向に沿って並ぶ。クランクキャップ１０の＋Ｘ側の側面および－Ｘ側の側面は空洞２６に露出する。＋Ｙ側の面１１および－Ｙ側の面１３の中央部は金型２０に密着し、空洞２６に露出しない。投入口２２ａおよび排出口２４ａはクランクキャップ１０の＋Ｘ側に位置し、投入口２２ｂおよび排出口２４ｂは－Ｘ側に位置する。 A method of manufacturing the bed plate 100 will be described. First, four crank caps 10 are arranged in the mold 20 . The crank caps 10 are arranged along the Y-axis direction. The side surface on the +X side and the side surface on the -X side of the crank cap 10 are exposed to the cavity 26 . The center portions of the +Y side surface 11 and the −Y side surface 13 are in close contact with the mold 20 and are not exposed to the cavity 26 . The inlet 22a and the outlet 24a are positioned on the +X side of the crank cap 10, and the inlet 22b and the outlet 24b are positioned on the -X side.

ピストン３２を押圧することで、溶湯３４を、経路３６、投入口２２ａおよび２２ｂを介して、クランクキャップ１０の両側に投入する。溶湯３４は、図２の破線の矢印で示すように、Ｙ軸方向に沿って投入口２２ａから排出口２４ａに向けて流れ、投入口２２ｂから排出口２４ｂに向けて流れ、空洞２６に充填される。排出口２４ａおよび２４ｂからは空気およびオーバーフローする溶湯３４が排出される。溶湯３４が冷却され、凝固することで側部１２が形成される。 Pushing the piston 32 injects molten metal 34 into both sides of the crank cap 10 via the path 36 and the inlets 22a and 22b. The molten metal 34 flows along the Y-axis direction from the input port 22a toward the discharge port 24a, flows from the input port 22b toward the discharge port 24b, and fills the cavity 26, as indicated by the dashed arrow in FIG. be. Air and overflowing molten metal 34 are discharged from outlets 24a and 24b. Side portion 12 is formed as melt 34 cools and solidifies.

クランクキャップ１０の表面のうち例えば面１１および１３、上面および下面は金型２０に密着しているため、溶湯３４の流入が抑制される。つまり、溶湯３４はクランクキャップ１０を横断しない。したがって図１（ｂ）に示したクランクキャップ１０の窪み１８への溶湯３４の回り込みが抑制され、窪み１８におけるＡｌ合金の形成が抑制される。 Among the surfaces of the crank cap 10, for example, the surfaces 11 and 13, the upper surface and the lower surface are in close contact with the mold 20, so the inflow of the molten metal 34 is suppressed. That is, the molten metal 34 does not cross the crank cap 10 . Therefore, the molten metal 34 is suppressed from flowing into the depression 18 of the crank cap 10 shown in FIG. 1B, and the formation of Al alloy in the depression 18 is suppressed.

本実施形態によれば、金型２０の投入口２２ａおよび２２ｂから、Ｆｅ製のクランクキャップ１０の両側にＡｌ合金の溶湯３４を投入することで、側部１２を形成する。これによりベッドプレート１００の剛性を確保することができる。クランクキャップ１０の面１１および１３、ならびに窪み１８は空洞２６に露出しておらず、溶湯３４はこれらには流入しない。このため、クランクキャップ１０の窪み１８のように不要な部分におけるＡｌ合金の形成が抑制される。したがってベッドプレート１００の軽量化が可能である。 According to the present embodiment, the sides 12 are formed by injecting molten Al alloy 34 into both sides of the iron crank cap 10 from inlets 22 a and 22 b of the mold 20 . Thereby, the rigidity of the bed plate 100 can be ensured. Faces 11 and 13 of crank cap 10 and recess 18 are not exposed to cavity 26 and melt 34 does not flow into them. Therefore, the formation of Al alloy in unnecessary portions such as the depression 18 of the crank cap 10 is suppressed. Therefore, the weight of the bed plate 100 can be reduced.

窪み１８への溶湯３４の流入を抑制するために、面１１および１３の全体が溶湯３４に接触しなくてもよいし、例えば中央部など少なくとも一部が溶湯３４に接触しなくてもよい。溶湯３４の流れは金型２０の空洞２６の形状で調整することができる。クランクキャップ１０において窪み１８以外にＡｌ合金の形成が不要な部分があれば、当該部分への溶湯３４への流入を抑制すればよい。 In order to suppress the flow of the molten metal 34 into the recess 18 , the entire surfaces 11 and 13 may not contact the molten metal 34 , or at least a portion thereof, such as the central portion, may not contact the molten metal 34 . The flow of molten metal 34 can be adjusted by the shape of cavity 26 of mold 20 . If the crank cap 10 has a portion other than the recess 18 where the formation of the Al alloy is unnecessary, the flow of the molten metal 34 into the portion may be suppressed.

溶湯３４が面１１および１３に流れると、面１１および１３がＡｌ合金で覆われる。この場合、Ａｌ合金を切削する工程を行う。本実施形態によれば、面１１および１３にＡｌ合金が形成されないため、切削工程を行わなくてもよく、ベッドプレート１００の製造工程が簡略化される。 As molten metal 34 flows to surfaces 11 and 13, surfaces 11 and 13 are covered with Al alloy. In this case, a step of cutting the Al alloy is performed. According to this embodiment, since Al alloy is not formed on the surfaces 11 and 13, the cutting process is not necessary, and the manufacturing process of the bed plate 100 is simplified.

溶湯３４の投入口および排出口は、クランクキャップ１０の列の両側に１つずつ設ける。これにより溶湯３４がクランクキャップ１０の両側に供給され、中央側には供給されない。したがって不要なＡｌ合金の形成を抑制し、かつ側部１２を形成することができる。また、溶湯３４を空洞２６の全体に供給するため、投入口２２ａおよび２２ｂと排出口２４ａおよび２４ｂとは、クランクキャップ１０の列を挟んで互いに反対側に設ける。ベッドプレート１００のサイズに応じて投入口および排出口をそれぞれ２つ以上設けてもよい。 One inlet and one outlet for the molten metal 34 are provided on both sides of the row of the crank caps 10 . As a result, the molten metal 34 is supplied to both sides of the crank cap 10 and is not supplied to the central side. Therefore, formation of unnecessary Al alloy can be suppressed and the side portion 12 can be formed. In addition, in order to supply the molten metal 34 to the entire cavity 26, the inlets 22a and 22b and the outlets 24a and 24b are provided on opposite sides of the crank cap 10 row. Two or more inlets and two or more outlets may be provided depending on the size of the bed plate 100 .

投入口２２ａおよび２２ｂ、排出口２４ａおよび２４ｂは、鋳造後の側部１２の上面または下面に対向する位置に設けることが好ましい。側部１２の上面および下面は、オイルパンおよびシリンダブロックの取り付けのため、平坦に加工される。このため投入口および排出口の影響がベッドプレート１００に残りにくい。 The inlets 22a and 22b and the outlets 24a and 24b are preferably provided at positions facing the upper or lower surface of the side portion 12 after casting. The upper and lower surfaces of side portion 12 are machined flat for attachment of an oil pan and cylinder block. Therefore, the bed plate 100 is less likely to be affected by the inlet and the outlet.

クランクキャップ１０の数は３つ以下でもよいし、５つ以上でもよい。複数のクランクキャップ１０の少なくとも１つにおいて図１（ｂ）のようにすることで、ベッドプレート１００の軽量化が可能である。効果的な軽量化のためには、複数のクランクキャップ１０のいずれにおいても、図１（ｂ）のように窪み１８におけるＡｌ合金の形成を抑制することが好ましい。 The number of crank caps 10 may be three or less, or may be five or more. By making at least one of the plurality of crank caps 10 as shown in FIG. 1(b), the weight of the bed plate 100 can be reduced. For effective weight reduction, it is preferable to suppress the formation of Al alloy in the depression 18 as shown in FIG.

側部１２はクランクキャップ１０とは異なる材料で形成され、Ａｌ合金でもよいし、他の材料でもよい。材料を変更した場合でも、側部１２の鋳造において図２のような金型２０を用いることで、不要な金属の形成を抑制し、ベッドプレート１００を軽量化することができる。 The side portion 12 is made of a material different from that of the crank cap 10, and may be an Al alloy or other material. Even if the material is changed, by using the mold 20 as shown in FIG.

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and variations can be made within the scope of the gist of the present invention described in the scope of claims. Change is possible.

１０クランクキャップ
１１、１３面
１２側部
１６支持部
１８窪み
２０金型
２２ａ、２２ｂ投入口
２４ａ、２４ｂ排出口
２６空洞
３０シリンダ
３２ピストン
３４溶湯
３６経路
３８真空ポンプ
１００ベッドプレート REFERENCE SIGNS LIST 10 crank cap 11, 13 face 12 side 16 support 18 recess 20 mold 22a, 22b inlet 24a, 24b outlet 26 cavity 30 cylinder 32 piston 34 molten metal 36 path 38 vacuum pump 100 bed plate

Claims

A step of forming side portions on both sides of a metal crank cap placed in a mold by pouring molten metal of a material different from that of the crank cap into both sides of the crank cap,
The mold includes a first input port and a first discharge port located on one side of the crank cap, and a second input port and a second discharge port located on the opposite side of the crank cap from the first input port. , and cavities located on said sides of said crank cap ;
the first inlet, the first outlet, the second inlet, and the second outlet communicate with the cavity;
the molten metal is introduced from the first inlet and the second inlet and flows through the cavity;
The crank cap has a recess in the center,
A method of manufacturing a bedplate wherein said recess does not communicate directly with said cavity.