JPH01254366A - アルミニウム合金製ケーシングの製造方法及び同ケーシング製造用軸受部インサート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば自動車の変速機ケーシングのように、
ゾールベアリングやローラベアリングのアウタレースを
圧入すべき貫通孔を具えたアルミニウム合金製ケーシン
グの製造方法及び同ケーシングの鋳造に際し用いられる
軸受部インサートに関するものである。

（従来の技術） トラックやトラクタ等伝達トルクが大きくかつトルク変
動が大きい比較的高出力のディーゼル二一ンジンを搭載
した自動車の変速機ケーシングは、従来鋳鉄によって製
造されている。

（発明が解決しようとする課題） 通常の変速機ケーシングには、入力軸となるドライブピ
ニオン及び出力軸となるメーンシャフトを夫々軸支する
一対のゾールベアリングが同一軸線上に配置され、また
上記メーンシャフトに平行に配設されたカウンタシャフ
トの両端を支持する一対のゴールベアリングが上記軸線
と平行な軸線上に配置されている。上記４個のゴールベ
アリングは、夫々のアウタレースを上記ケーシング壁に
設けた貫通孔内に圧入されて支持されている。

近来、トラック等の大型車両において、動力性能及び燃
費を改善するために、鋳鉄製の変速機ケーシングをアル
ミニウム合金で作ることによって軽量化することが検討
されているが、伝達トルクが大きくかつトルク変動が大
きいために、ボールベアリングのアウタレースがドライ
ブピニオン、メーンシャフト、カウンタシャフト等の回
転に伴ないづれ廻シして、ケーシング壁のベアリング圧
入孔が早期に摩耗し、アウタレースのがたつきを招く不
具合が発生した。

そこで、上記ベアリング圧入孔の早期摩耗を防止するた
めに、アルミニウム合金をマトリックスとし、同マｌ−
ＩＪックス金属内に耐摩耗性を向上する炭化けい素、ア
ルミナ等の高硬度微粒子を分散させた自体公知の複合材
からなるインサートをケーシング鋳造用鋳型の所定部分
即ちベアリング圧入孔を形成すべき部分に装入したのち
、ケーシング本体を形成する鋳造用アルミニウム合金の
溶湯によって上記インサートを鋳ぐるむことか試みられ
、この手法によってベアリング圧入孔の耐摩耗性を著し
く改善することができ、かつ同圧入孔外周部分のケーシ
ング壁面の機械的強度を向上し得ることが確認された。

しかし、上記アルミニウム合金をマトリックス金属とす
る複合材からなるインサートは、その製造に際して表面
に掌固な酸化皮膜が形成されるために、ケーシング本体
を形成するアルミニウム合金の溶湯で鋳ぐるんた場合、
十分な結合強度が安定して得られず、品質的にばらつき
が多いことが認められた。

本発明は、上記ベアリング圧入孔を形成すべきケーシン
グ部分に鋳ぐるまれるアルミニウム合金複合材からなる
インサート即ち軸受部インサートと、ケーシング本体を
形成するアルミニウム合金との間に、十分な結合強度が
安定して確保されるアルミニウム合金製ケーシングの製
造方法及び同方法の実施に際し使用される軸受部インサ
ートを提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するために創案さ゛れたもの
で、ケーシング鋳造用鋳型のでアリング圧入孔を形成す
べき部分に、シリコンを１０〜１３重−ｆｆｉ４含むア
ルミニウム合金内に炭化けい素、アルミナ等の粒子を分
散させたアルミニウム合金複合材からなり、その外周縁
に薄肉部を形成した環状のインサートを装入したのち、
上記鋳型内に鋳造用アルミニウム合金の溶湯を注入して
上記インサート外周縁の薄肉部と溶湯とを溶融結合させ
インサートを一体的に鋳ぐるむことを特徴とするアルミ
ニウム合金製ケーシングの製造方法、並びにシリコンを
１０〜１３重量％含むアルミニウム合金内に、炭化けい
素、アルミナ等の粒子を分散させたアルミニウム合金複
合材からなる環状体の外周縁に薄肉部を設けたことを特
徴とする上記方法の実施に用いられる軸受部インサート
を要旨とするものである。

（作用） 本発明によれば、アルミニウム合金製ケーシングのベア
リング圧入孔を形成すべき軸受部インサートが、アルミ
ニウム合金内に炭化けい素、アルミナ等の粒子を分散さ
せた複合材により構成されるので、ベアリング圧入孔の
耐摩耗性が向上する。

また上記インサートのマトリックス金属としてシリコン
を１０〜１３重量％含むアルミニウム合金を採用しイン
サートの融点を低くした（約５９０°Ｃ）ことと、イン
サートの形状をベアリング圧入孔を形成しかつ回礼の外
周を囲繞する環状体とし、その外周縁に溶融し易い薄肉
部を形成したこととによって、インサートとケーシング
本体を形成するアルミニウム合金とが少くとも上記イン
サートの外周縁部において溶融結合することとなる。

（実施例） 以下本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。先
づ、第１図は本発明方法によシ鋳造されノるケーシング
の一例として自動車用の変速機ケーシングが示されてい
る。図中符号１０はケーシング本体、１２は同ケーシン
グ本体１０の上方開口部に葺設されるカバーであって、
一般にギヤシフタのロワケースを形成している。上記ケ
ーシング本体１０には、入力軸となるドライブピニオン
を軸支スるゴールベアリングのアウタレースを圧入する
第１のベアリング圧入孔１４と、出力軸となるメーンシ
ャフトの出力側の端部を軸支するゴールベアリングのア
ウタレースを圧入する第２のベアリング圧入孔１６とが
設けられ、これら側圧入孔１４及び１６は同一軸線上に
配設されている。

また、同ケーシング本体１０には、カウンタシャフトの
両端を支持する一対のが−ルベアリングのアウタレース
を圧入する第３及び第４のベアリング圧入孔１８及び２
０が設けられ、これら側圧入孔１８及び２０は上記メー
ンシャフト軸線に平行なカウンタシャフト軸線上に配設
されている。

上記各ベアリング圧入孔１４，１６，１８及び２０は、
夫々軸受部インサート１４’、１６’、１８’及び２０
′の中央部に開設され、各インサートは以下詳述するよ
うに上記ケーシング本体１０内に鋳ぐるまれて一体的に
結合されている。

図示の実施例では、隣接するベアリング圧入孔１４及び
１８と、１６及び２０とが近接しているために、夫々の
インサート１４′及び１８′と、１６′及び２０′とが
眼鏡型に連続した環状体をなしており、第２図にインサ
ート１４′及び１８′の連結環状体が示されている。各
インサート１４’、　１６’。

１８′及び２０′は、シリコンを１０〜１３重量％含ん
だ鋳造用アルミニウム合金例えばＪＩＳ　ＡＣ８Ａをマ
トリックス金属とし、同マトリックス金属内（て重量比
で３〜１２チの炭化けい素、アルミナ粉末を分散させた
粒子分散型の複合材によって作られている。上記炭化け
い素、アルミナ等の粉末の混合量を３〜１２チ（重量比
）とした理由は、３％未満では耐摩耗性が不十分であシ
、また１２チを超えると混合粉末の均等な分散が困難で
あって偏析を生じ易く、また引張り強度が劣化するため
である。また、マトリックス金属としてシリコンを１０
〜１３重量％含む鋳造用アルミニウム合金を採用するこ
とによって、インサート１４′〜２０′の融点は約５９
０℃の低い温度になる。更に、上記インサート１４′〜
２０′の外周縁には、第３図の断面図に示されているよ
うに、熱容量が小さい薄肉部２２が夫々形成されている
。（なお、図では代表的にインサート１８′の断面図が
示されている。）上記ケーシング本体１０の鋳造に際し
て、その金型ば３８０〜４２０℃に予熱され、上記軸受
部インサー）１４’、１６’、１８’及び２０′は３０
０〜３５０℃に予熱されて金型内の所定位置に装入され
る。一方、通常の鋳造用アルミニウム合金例えばＪＩＳ
　ＡＣ４Ｃの溶湯が準備され、溶湯温度７００〜７３０
℃で上記金型内に注入される。

軸受部インサート１４’、　１６’、　１８’及び２０
′が、シリコンを１０〜１３重量％含むアルミニウム合
金で作られていて溶湯に較べ十分に融点が低いことと、
各インサートの外周縁に熱容量が小さい薄肉部２２が形
成されていることとによって、たとえインサートの表面
にアルミニウムの酸化皮膜が形成されていても、少くと
も上記薄肉部２２の周辺で溶湯とインサートとが溶融し
て冶金学的に結合する。この結果、軸受部インサート１
４’、　１６’。

１８′及び２０′は、十分な結合強度をもってかつ安定
的にケーシング本体１０内に鋳ぐるまれることとなる。

上述のようにして製造されたケーシング本体１０の鋳造
粗形材は、ベアリング圧入孔１４゜１６．１８及び２０
、その他必要部分に機械加工が施され、その後各ベアリ
ング圧入孔内に前述したゴールベアリングのアウタレー
スが夫々圧入される。各ベアリング圧入孔１４，１６，
１８及び２０が、アルミニウム合金のマトリックス内に
適量の炭化けい素、アルミナ等高硬度の粒子を分散させ
た複合材によって作られているので耐摩耗性が優れてお
シ、ドライブピニオン、メーンンヤフト、カウンタシャ
フト等の回転に伴ないボールベアリングのアウタレース
がつれ廻りしても十分な耐久性を有する。

なお、上記実施例では一例として変速機ケーシングが例
示されているが、本発明方法及び軸受部インサートは、
ゾールベアリング等のアウタレースを圧入して支持する
必要がある種々のケーシングに広く適用することができ
、またケーシング本体を形成するアルミニウム合金とし
てＪＩＳ　ＡＣ４Ｃが例示されているが、ケーシングの
使途、性質に応じて種々の砂型又は金型鋳物用アルミニ
ウム合金、ダイカスト用アルミニウム合金を採用するこ
とができる。更に上記実施例では、隣接するベアリング
圧入孔が近接しているため軸受部インサートが眼鏡型に
連続した環状体をなしているが、ベアリング圧入孔が十
分能れているときは、勿論何個の独立した環状インサー
トが用いられる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明に係るアルミニウム
合金製ケーシングの製造方法は、ケーシング鋳造用鋳型
のベアリング圧入孔を形成すべき部分に、シリコンを１
０〜１３重量％含むアルミニウム合金内に炭化けい素、
アルミナ等の粒子を分散させたアルミニウム合金複合材
からなり、その外周縁に薄肉部を形成した環状のインサ
ートを装入したのち、上記鋳型内に鋳造用アルミニウム
合金の溶湯を注入して上記インサート外周縁の薄肉部と
溶湯とを溶融結合させインサートを一体的に鋳ぐるむこ
とを特徴とし、また上記方法の実施に用いる軸受部イン
サートは、シリコンを１０〜１３重量％含むアルミニウ
ム合金内に、炭化けい素、アルミナ等の粒子を分散させ
たアルミニウム合金複合材からなる環状体の外周縁に薄
肉部を設けたことを特徴とするもので、この軸受部イン
サートを使用して上記製造方法により鋳造されたアルミ
ニウム合金製ケーシングは、アルミニウム合金単味の鋳
造ケーシングと較べてベアリング圧入孔の耐摩耗性が著
しく優れておシ、従ってケーシングの耐久性を向上する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法によシ製造される自動車用変速機ケ
ーシングの分解斜視図、第２図は第１図のベアリング圧
入孔１４及び１８を形成するための軸受部インサートを
示す正面図、第３図は第２図のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う
断面図である。 １０・・・ケーシング本体：１４，１６．１８及び２０
・・・ベアリング圧入孔；　１４’、”１”６’、　１
８’及び２０′・・・軸受部インサー）　：　２２−薄
肉部。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ケーシング鋳造用鋳型のベアリング圧入孔を形成す
   べき部分に、シリコンを１０〜１３重量％含むアルミニ
   ウム合金内に炭化けい素、アルミナ等の粒子を分散させ
   たアルミニウム合金複合材からなり、その外周縁に薄肉
   部を形成した環状のインサートを装入したのち、上記鋳
   型内に鋳造用アルミニウム合金の溶湯を注入して上記イ
   ンサート外周縁の薄肉部と溶湯とを溶融結合させインサ
   ートを一体的に鋳ぐるむことを特徴とするアルミニウム
   合金製ケーシングの製造方法 ２、シリコンを１０〜１３重量％含むアルミニウム合金
   内に、炭化けい素、アルミナ等の粒子を分散させたアル
   ミニウム合金複合材からなる環状体の外周縁に薄肉部を
   設けたことを特徴とするアルミニウム合金製ケーシング
   製造用軸受部インサート