JPH02112865A - 繊維強化金属部材の製造方法 - 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、繊維強化金属部材の製造方法に関し、さらに
詳細には板状部材の強化したい部分に繊維成形体を配し
、この繊維成形体ごと該板状部材を鋳ぐるむことにより
金属部材を強化する方法に関するものである。

（従来の技術） 従来、例えばロークリピストンエンジンのロータウジン
グの鋳造においては、金型面に当接配置されたキャビテ
ィ内に溶湯を流し入れてハウジングを形成するようにし
ており、さらにこのロータハウジングのプラグホール部
分については上記溶湯を流し込む前にこのプラグホール
部分のシートメタル上に繊維成形体を配設しこの成形体
を鋳抜きピンにより保持しつつ上記溶湯を流し込む方法
が知られている（特開昭６２−１７６６８０号公報）。

この繊維成形体はカップ形状をなしており、あたかもホ
ール部分にカップを伏せた様な状懸で鋳ぐるまれるので
このホール部分の強度は大きく向上することになる。な
お、この従来技術では鋳造後において、フレーム板部材
および繊維成形体を貫通するプラグ挿入用の透孔が形成
される。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来技術においては繊維成形体がカ
ップ形状をなしており中心部まで繊維がつまっているこ
とと、この成形体中の空気の逃げ道がないためにこの成
形体中への溶湯の均一なる侵入が難かしくこの成形体と
溶湯金属との複合化が完全でない、いわゆる複合化不良
の部分が形成されるおそれがあった。このような複合化
不良部分が形成されるとプラグホール部分の強化の実効
が図れない。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので金属部
材強化のための繊維成形体中に複合状態不良部分を形成
することのない繊維強化金属部材の製造方法を提供する
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） 本発明の繊維強化金属部材の製造方法は、繊維成形体と
接する板状部材の所定位置に透孔を穿設し、また上記繊
維成形体の略中央部には空洞部を形成し、この空洞部に
金属粒子をバインダで結合してなる中子を嵌挿し、さら
にこの中子が上記板状部材の透孔に対面するように上記
繊維成形体を配し、この状態で該繊維成形体の回りに溶
湯を注入して、上記板状部材と繊維成形体を鋳ぐるむこ
とを特徴とするものである。

（作　　用） 上記構成によれば、板状部材の繊維成形体と接する部分
に透孔を形成し、この透孔を通して溶湯注入時における
繊維成形体中の空気の排気がなされるようにしているの
で、従来技術においてこのような空気が繊維成形体中に
残留するために生じていた複合化不良を回避できる。ま
た、この繊維成形体の中央部には空洞部が形成され、こ
の空洞部には金属粒子をバインダで結合してなる、いわ
ゆる金属ショット中子を嵌挿しており、このショット中
子が空気は通すが溶湯は通さないという性質を有するた
めに、繊維成形体中に侵潤せしめられた溶湯はこのショ
ット中子内部に侵入することができず、したがって上記
板状部材の透孔から溶湯が吹き出すというような事態を
防止できる。なお、若干の溶湯はショット中子内へ侵入
し、内部で冷却固化するが、金属製のショット中子は砂
中子等と比べて機械加工が容易であるから鋳造後の後処
理が容易となる。

（実　施　例） 以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

本実施例は本発明の繊維強化金属部材の製造方法をロー
タリピストンエンジンのロータハウジングの製造に応用
した場合についてのもので、第４図はこのエンジンの完
成状態における概略を示すものである。すなわち、この
エンジンにおいては、母材がアルミ合金でなるロータハ
ウジング１内にロータ２が備えられており、このロータ
２に形成された内歯ギヤ２ａが出力軸３に連結されてお
り、作動時にこのロータ２がその３つの頂点を上記ハウ
ジング１のまゆ型の内周面に摺接させながら偏心運動す
ることにより、出力軸３を回転させるようになっている
。また、このロータハウジング１には多数の冷却路１ａ
およびプラグ装着用の２個のプラグホールｌｂ、ｌｃが
形成されている。このようなプラグホールｌｂ、ｌｃの
出口近傍においてはプラグ点火に伴なう加熱、加圧およ
び振動に耐え得る構造とする必要があり、このためこの
ハウジングの内壁であって上記プラグホールｌｂ、　Ｌ
ｃの周辺部は繊維成形体が上記アルミニウム合金母材に
鋳ぐるまれてなる複合部１ｄ、ｌｅとされており、しか
もこの複合部１ｄ、ｌｅは上記繊維成形体中に上記アル
ミニウム合金母材が充分に侵潤して不良複合部分が形成
されないようこのロータハウジング１を製造する際に種
々の配慮がなされて形成されたものである。

以下、上述したロータハウジング１の製造方法について
第１図を用いて説明する。第１図はロータハウジング１
の製造時における、第４図の八−Ａ線部分を断面で示し
たものである。すなわち、ロータハウジング１を製造す
る際には、ハウジング内壁を構成するシートメタル１１
のプラグホール穿設位置に透孔１２を形成しておき、こ
の状態でシートメタル１１を鋳造用金型１３に当接せし
める。次にリング状に形成してなる繊維成形体１４を、
その中央空間部が上記透孔１２と重なる位置に配設せし
め、この繊維成形体１４の中央空間部にスチールショッ
ト中子１５を嵌挿し、さらにこのスチールショット中子
１５を鋳抜きピン１６によって、シートメタル１１方向
に押圧せしめ、上記繊維成形体Ｌ４およびスチールショ
ット中子１５を所定位置に固定する。

このときの状態が第１図に示された状態であり、この後
キャビティ１７内にアルミニウム合金の溶湯を注入（例
えばダイキャスト法による）して所定形状のロータハウ
ジング素材を鋳造したものである。上記繊維成形体１４
は例えばアルミナ短繊維（Ｖｒ−！１５％）、あるいは
ＳＩＣウィスカ等からなり３００〜４００℃の予熱を加
えたものである。さらに、上記スチールショット中子１
５は、直径が０．１５ｍ程度のスチールショットをフェ
ノールレジン（０，５重量沌程度）からなるバインダと
ともに３００℃の温度で焼成したものである。また、こ
のスチールショット中子１５はやや先細りの円柱形状を
なすように形成し、その上面にはシートメタル１１の透
孔と嵌合し得る突起部１５ａを、さらにその下面には鋳
抜きピン１６の凹部と嵌合し得る突起部１５ｂを有する
ように形成する。第１図に示す状態でこのスチールショ
ット中子１５は上記２つの突起部１５ａ、Ｉ５ｂによっ
てシートメタル１１および鋳抜きピン１６と確実に嵌合
し、さらに鋳抜きピン１６によりシートメタル１１方向
に押圧されてこの位置に固定される。これによりキャビ
ティ１７内に溶湯が流入してきた場合にもこの中子１５
、およびこの中子Ｉ５と嵌合されている繊維成形体１４
がその位置から移動することがなく、この繊維成形体１
４をこの透孔■２の周辺部に鋳ぐるむことか可能となる
。

また、上記溶湯としては例えばＡＣ４Ｄ等のアルミニウ
ム合金材料を用いる。

本実施例においては、上述したようにシートメタル１１
のプラグホール形成部分に透孔１２を穿設し、この透孔
１２をスチールショット中子１５により寒いでいるので
、繊維成形体１４中の空気は溶出圧力により透孔１２か
ら外部へ押し出されるが、繊維成形体１４から中子１５
内へ漏れ出した溶湯はこの中子１５により透孔１２から
流出するのを防止される。すなわち、第２図に示すよう
に溶湯によって繊維成形体１４から押し出された空気は
図中矢印Ａが示すようにスチールショット中子１５を透
過して透孔１２からハウジング外部に出、シートメタル
１１と金型１３との隙間に逃げる。しかしながら繊維成
形体１４から中子１５内に漏れ出した溶湯は熱伝導率の
高いスチールショットに熱をうばわれ、この中子１５内
で固化し、透孔１２から吹き出すことがない。さらに、
スチールショット中子１５は比較的剛性が高いので溶湯
流によって繊維成形体１４の繊維が破損するのを防止す
るという役目も果たす。

このようにして、キャビティ１７内で所望の形状に形成
された鋳造品は鋳抜きピン１６を抜き取られ、金型１３
から取り出され、この後鋳抜きピン１６が挿入されてい
た部分にプラグが挿入され得るように機械加工が施され
る。このときスチールショット中子１５は加熱等の処理
によりバラバラにされて外部に取り出されるが、溶湯が
入り込んでいわゆる目ざし状態となった中子１５の部分
は機械加工により除去される。スチールショットはアル
ミニウム材料と同様の機械加工が可能であるから、中子
材料として砂等を用いた場合と比べ後処理が容易である
。なお、シートメタル１１の透孔１２の穿設部分には、
機械加工によりプラグホールの出口が形成される。第３
図は第１図に示した部分の機械加工後の様子を示す断面
図である。この実施例によればプラグホールの出口２０
のやや内方に、プラグホール１ｃに挿入されたプラグと
螺合するねじ部２１が形成されている。

なお、前述したスチールショット中子１５は、中子成形
時に中子中央部に芯金を入れておき、中子の両端もしく
は一端から２〜５ＩｌｌＴＩ程度突出するように形成し
て前述した突起部１５ａ、１５ｂの代わりに用いてもよ
く、この場合には、より流速の大きいい溶湯流に対して
耐えることができる。

なお、本発明の繊維強化金属部材の製造方法は上述した
実施例の方法に限られるものではなく、例えば中子１５
のショット形成材料をスチール製に代えて銅製等地の金
属製とすることも可能である。

また、例えば繊維成形体■４の形状としても、中央空洞
部さえ有していれば種々の変更が可能である。

また、本発明の方法は上記ロータリピストンエンジンの
ロータハウジングの製造方法のほか繊維成形体を用いて
強化を図る種々の鋳造品の製造方法に応用可能である。

（発明の効果） 以上説明したように本発明の方法によれば、板状部材の
所定位置に透孔を設けて繊維成形体中の空気を逃がすと
ともにこの透孔をショット中子により塞いでこの中子内
部で侵入した溶湯を固化せしめるようにしているので、
溶出が上記透孔から吹き出す等という問題を起こすこと
なく、繊維成形体中の空気残留に基づく複合化不良の発
生を回避することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の繊維強化金属部材の製造方法の一実
施例を説明するための概略断面図、第２図は第１図中の
繊維成形体から押し出された空気の流れを示す概略図、
第３図は第１図で示される部分の機械加工後の状況を示
す概略断面図、第４図は本発明の方法を応用して製造さ
れたロータリピストンエンジンを示す概略図である。 １・・・ロータハウジング　Ｌｂ、ｌｃ・・・プラグホ
ール２・・・ロータ １１・・・シートメタル（板状部材） １２・・・透孔　　　　　　　１３・・・金型１４・・
・繊維成形体 １５・・・スチールショット中子 １６・・・鋳抜きビン 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 板状部材の所定位置に繊維成形体を配し、この後この繊
   維成形体の回りに溶湯を注入して前記板状部材および前
   記繊維成形体を鋳ぐるむ繊維強化金属部材の製造方法に
   おいて、 前記繊維成形体と接する板状部材の所定位置に透孔を形
   成し、 前記繊維成形体の略中央部に空洞部を形成し、この空洞
   部には金属粒子をバインダで結合してなる中子を嵌挿し
   、 該中子が前記板状部材の透孔に対面する位置に前記繊維
   成形体を配し、 この後該繊維成形体の回りに溶湯を注入することを特徴
   とする繊維強化金属部材の製造方法。