JPH11190350A - 鋳包み部材及びその製造方法 - Google Patents
鋳包み部材及びその製造方法Info
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- JPH11190350A JPH11190350A JP36087497A JP36087497A JPH11190350A JP H11190350 A JPH11190350 A JP H11190350A JP 36087497 A JP36087497 A JP 36087497A JP 36087497 A JP36087497 A JP 36087497A JP H11190350 A JPH11190350 A JP H11190350A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 鋼材からなる被鋳包み材を鋳鉄溶湯で鋳包
み、確実に接合して一体で高強度の鋳包み部材とするこ
とで、製造工程の効率化が実現できる鋳包み部材及びそ
の製造方法を提供する。 【解決手段】 砂鋳型内に、鋼材からなる被鋳包み材を
配置して、前記被鋳包み材を鋳包むキャビティを形成
し、前記キャビティ内に鋳鉄溶湯を注入して、前記鋳鉄
溶湯が凝固後に前記被鋳包み材と一体とする鋳包み部材
の製造方法であって、前記被鋳包み材の側面のキャビテ
ィ部を通過する前記鋳鉄溶湯の体積と、前記被鋳包み材
の体積との体積比を１８以上とする。そして、前記鋳鉄
溶湯により被鋳包み材の鋳包み界面を１２００℃以上に
加熱後、１１００℃以上で少なくとも４００秒にわたり
維持する。また、前記鋳鉄溶湯が球状黒鉛鋳鉄組成を有
し、前記被鋳包み材が、機械構造用炭素鋼または高炭素
クロム軸受鋼からなる。
み、確実に接合して一体で高強度の鋳包み部材とするこ
とで、製造工程の効率化が実現できる鋳包み部材及びそ
の製造方法を提供する。 【解決手段】 砂鋳型内に、鋼材からなる被鋳包み材を
配置して、前記被鋳包み材を鋳包むキャビティを形成
し、前記キャビティ内に鋳鉄溶湯を注入して、前記鋳鉄
溶湯が凝固後に前記被鋳包み材と一体とする鋳包み部材
の製造方法であって、前記被鋳包み材の側面のキャビテ
ィ部を通過する前記鋳鉄溶湯の体積と、前記被鋳包み材
の体積との体積比を１８以上とする。そして、前記鋳鉄
溶湯により被鋳包み材の鋳包み界面を１２００℃以上に
加熱後、１１００℃以上で少なくとも４００秒にわたり
維持する。また、前記鋳鉄溶湯が球状黒鉛鋳鉄組成を有
し、前記被鋳包み材が、機械構造用炭素鋼または高炭素
クロム軸受鋼からなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋳包み部材及びそ
の製造方法に関し、より詳しくは、車両用の終減速装置
のリテーナ・ユニットまたは車両用のホイールハブ・ユ
ニットにおいて、リテーナまたはホイールハブとベアリ
ングアウタレースとの鋳包み界面を拡散接合して密着す
る鋳包み部材及びその製造方法に関する。
の製造方法に関し、より詳しくは、車両用の終減速装置
のリテーナ・ユニットまたは車両用のホイールハブ・ユ
ニットにおいて、リテーナまたはホイールハブとベアリ
ングアウタレースとの鋳包み界面を拡散接合して密着す
る鋳包み部材及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両用の終減速装置のリテーナや車両用
のホイールハブに使用されるベアリングは、ベアリング
アウタレースと、ベアリングインナーレース、ローラ、
および保持器よりなり、高トルクを伝達する軸を保持し
たり、車両の荷重を支えるため、相当な強度が要求され
る。そして、ベアリングアウタレース、ベアリングイン
ナーレース、およびローラは、機械構造用炭素鋼あるい
は高炭素クロム軸受鋼などの強度を有する材質で形成さ
れている。また、リテーナおよびホイールハブは、形状
が複雑で、かつ強度と靱性が要求されるため、一般に球
状黒鉛鋳鉄材（ＪＩＳ ＦＣＤ４００またはＦＣＤ４５
０相当材）で形成されている。
のホイールハブに使用されるベアリングは、ベアリング
アウタレースと、ベアリングインナーレース、ローラ、
および保持器よりなり、高トルクを伝達する軸を保持し
たり、車両の荷重を支えるため、相当な強度が要求され
る。そして、ベアリングアウタレース、ベアリングイン
ナーレース、およびローラは、機械構造用炭素鋼あるい
は高炭素クロム軸受鋼などの強度を有する材質で形成さ
れている。また、リテーナおよびホイールハブは、形状
が複雑で、かつ強度と靱性が要求されるため、一般に球
状黒鉛鋳鉄材（ＪＩＳ ＦＣＤ４００またはＦＣＤ４５
０相当材）で形成されている。
【０００３】次に、リテーナやホイールハブを加工後、
ベアリングを組立てて、リテーナ・ユニットまたはホイ
ールハブ・ユニットとする一般的な工程を、図７に示す
従来の終減速装置のリテーナ・ユニット組立断面図にも
とづき説明する。 （１）リテーナの内径加工 球状黒鉛鋳鉄材からなるリテーナ２２の内径２２ａ、２
２ｂを、ベアリングアウターレース２３、２４の外径２
３ａ、２４ａが締り嵌めで圧入する寸法に精密中ぐり盤
などで精密加工する。 （２）ベアリングアウターレースの全面研削加工 一方、機械構造用炭素鋼材あるいは高炭素クロム軸受鋼
からなるベアリングアウターレース２３、２４は、熱処
理を施して高硬度にした後、外径２３ａ、２４ａと、テ
ーパーローラ２７、２８が転動する面２３ｂ、２４ｂ
と、端面２３ｃ、２３ｄ、２４ｃ、２４ｄの部位を、円
筒研削盤などで精密加工する。 （３）リテーナにベアリングアウターレースを圧入 リテーナ２２の内径２２ａ、２２ｂに、各々ベアリング
アウターレース２３、２４を油圧プレスで圧入し、リテ
ーナ・ユニットとする。 （４）ベベルギヤ軸との組立て また、ベベルギヤ軸２５に、テーパーローラ２７、２８
を装着したベアリングインナーレース２９、３０を、ス
ペーサ３１を介して組立する。 （５）終減速装置への組立て さらに、オイルシール３２、カバー３３、駆動フランジ
３４ほかを、ナット３５で締結して、これをボルト３８
で終減速装置に組立てる。
ベアリングを組立てて、リテーナ・ユニットまたはホイ
ールハブ・ユニットとする一般的な工程を、図７に示す
従来の終減速装置のリテーナ・ユニット組立断面図にも
とづき説明する。 （１）リテーナの内径加工 球状黒鉛鋳鉄材からなるリテーナ２２の内径２２ａ、２
２ｂを、ベアリングアウターレース２３、２４の外径２
３ａ、２４ａが締り嵌めで圧入する寸法に精密中ぐり盤
などで精密加工する。 （２）ベアリングアウターレースの全面研削加工 一方、機械構造用炭素鋼材あるいは高炭素クロム軸受鋼
からなるベアリングアウターレース２３、２４は、熱処
理を施して高硬度にした後、外径２３ａ、２４ａと、テ
ーパーローラ２７、２８が転動する面２３ｂ、２４ｂ
と、端面２３ｃ、２３ｄ、２４ｃ、２４ｄの部位を、円
筒研削盤などで精密加工する。 （３）リテーナにベアリングアウターレースを圧入 リテーナ２２の内径２２ａ、２２ｂに、各々ベアリング
アウターレース２３、２４を油圧プレスで圧入し、リテ
ーナ・ユニットとする。 （４）ベベルギヤ軸との組立て また、ベベルギヤ軸２５に、テーパーローラ２７、２８
を装着したベアリングインナーレース２９、３０を、ス
ペーサ３１を介して組立する。 （５）終減速装置への組立て さらに、オイルシール３２、カバー３３、駆動フランジ
３４ほかを、ナット３５で締結して、これをボルト３８
で終減速装置に組立てる。
【０００４】ところで、このうち、上記（１）、（２）
および（３）の工程を削除することにより、製造コスト
の低減を図ることが試みられている。例えば、実用新案
登録第２５２２７４９号の公報には、鋳包み一体とした
ベアリングアウタレース構造とすることで簡素な構成と
し、ベアリングアウタレース全体を高価な高炭素クロム
軸受鋼材または機械構造用炭素鋼材によることなく、製
造原価を安くして製品のコストダウンを図るほか、主体
部分を形成する鋳物部分を成形性をよく軽量として、製
造作業を容易にする等の効果が得られるとの開示があ
る。
および（３）の工程を削除することにより、製造コスト
の低減を図ることが試みられている。例えば、実用新案
登録第２５２２７４９号の公報には、鋳包み一体とした
ベアリングアウタレース構造とすることで簡素な構成と
し、ベアリングアウタレース全体を高価な高炭素クロム
軸受鋼材または機械構造用炭素鋼材によることなく、製
造原価を安くして製品のコストダウンを図るほか、主体
部分を形成する鋳物部分を成形性をよく軽量として、製
造作業を容易にする等の効果が得られるとの開示があ
る。
【０００５】一方、特開昭５８−３８６５４号公報に
は、鋳鉄または鋼製部品の一方の側をアルミニウム合金
等の金属で鋳包む複合部材の製造法に関して、鋳鉄また
は鋼製部品の他方の側に、アルミニウム合金その他の金
属溶湯を鋳込んで鋳鉄または鋼製部品を予熱し、この状
態で鋳包み金属溶湯を注湯して拡散反応を行わること
で、アルミニウム合金等の鋳包み金属の注湯温度を上げ
たり、鋳鉄または鋼製部品の被鋳包み材を予め高温加熱
することなく、複合部材を製造しようとする開示があ
る。
は、鋳鉄または鋼製部品の一方の側をアルミニウム合金
等の金属で鋳包む複合部材の製造法に関して、鋳鉄また
は鋼製部品の他方の側に、アルミニウム合金その他の金
属溶湯を鋳込んで鋳鉄または鋼製部品を予熱し、この状
態で鋳包み金属溶湯を注湯して拡散反応を行わること
で、アルミニウム合金等の鋳包み金属の注湯温度を上げ
たり、鋳鉄または鋼製部品の被鋳包み材を予め高温加熱
することなく、複合部材を製造しようとする開示があ
る。
【０００６】また、特公昭５５−３０７４号公報には、
軟鋼材を耐摩耗鋳鉄で鋳包む方法として、軟鋼材の鋳包
み表面に、Ｂ：１．０〜１．７重量％、Ｓｉ：２．０〜
３．０重量％、Ｎｉおよび不可避不純物：残り、からな
る成分組成の自溶性ニッケル合金の溶射層を形成した
後、軟鋼材を耐摩耗性鋳鉄で鋳包むことにより、接合境
界部の合金接合層を強固にすると共に、自溶性ニッケル
合金の溶射層が、冷却凝固の際に発生する収縮応力の緩
和材として働き、欠陥のない健全な鋳包み部材を製造で
きるとの開示がある。
軟鋼材を耐摩耗鋳鉄で鋳包む方法として、軟鋼材の鋳包
み表面に、Ｂ：１．０〜１．７重量％、Ｓｉ：２．０〜
３．０重量％、Ｎｉおよび不可避不純物：残り、からな
る成分組成の自溶性ニッケル合金の溶射層を形成した
後、軟鋼材を耐摩耗性鋳鉄で鋳包むことにより、接合境
界部の合金接合層を強固にすると共に、自溶性ニッケル
合金の溶射層が、冷却凝固の際に発生する収縮応力の緩
和材として働き、欠陥のない健全な鋳包み部材を製造で
きるとの開示がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本願発明者らは、上記
実用新案登録第２５２２７４９号の公報に開示する技術
を参考にして、機械構造用炭素鋼あるいは高炭素クロム
軸受鋼からなるベアリングアウターレースを球状黒鉛鋳
鉄材で鋳包むことで、リテーナ・ユニットまたはホイー
ルハブ・ユニットとすることで製造工程を短縮しようと
した。しかし、単に機械構造用炭素鋼あるいは高炭素ク
ロム軸受鋼からなるベアリングアウタレースを球状黒鉛
鋳鉄材で鋳包みしようとすると、鋳包み界面での拡散接
合が不完全になることが多く、高強度を必要とする部品
として適用するにはまだまだ改善の余地があることがわ
かった。
実用新案登録第２５２２７４９号の公報に開示する技術
を参考にして、機械構造用炭素鋼あるいは高炭素クロム
軸受鋼からなるベアリングアウターレースを球状黒鉛鋳
鉄材で鋳包むことで、リテーナ・ユニットまたはホイー
ルハブ・ユニットとすることで製造工程を短縮しようと
した。しかし、単に機械構造用炭素鋼あるいは高炭素ク
ロム軸受鋼からなるベアリングアウタレースを球状黒鉛
鋳鉄材で鋳包みしようとすると、鋳包み界面での拡散接
合が不完全になることが多く、高強度を必要とする部品
として適用するにはまだまだ改善の余地があることがわ
かった。
【０００８】一方、特開昭５８−３８６５４号公報に開
示する技術では、鋳包み材とは異なる予熱溶湯や予熱溶
湯が凝固した部分の除去が必要であり、製造工程が複雑
になる。また、特公昭５５−３０７４号公報に開示する
技術では、自溶性ニッケル合金の溶射層を形成する工程
が必要であり、同じく製造工程が複雑になる。
示する技術では、鋳包み材とは異なる予熱溶湯や予熱溶
湯が凝固した部分の除去が必要であり、製造工程が複雑
になる。また、特公昭５５−３０７４号公報に開示する
技術では、自溶性ニッケル合金の溶射層を形成する工程
が必要であり、同じく製造工程が複雑になる。
【０００９】本発明の課題は、鋼材からなる被鋳包み材
を鋳鉄溶湯で鋳包み、確実に接合して一体で高強度の鋳
包み部材として、これを例えば、車両用に終減速装置の
一部品のリテーナ・ユニットまたは車両用のホイールハ
ブ・ユニットに適用して、（１）リテーナまたはホイー
ルハブへのベアリングアウターレース圧入内径の精密加
工、（２）ベアリングアウターレース外径の研削加工、
および（３）ベアリングアウターレース圧入の工程を不
要とし、鋳包み後にベアリングアウターレースのテーパ
ーローラが転動する面のみを精密に研削加工すること
で、製造工程の効率化が実現できる鋳包み部材及びその
製造方法を得ることにある。
を鋳鉄溶湯で鋳包み、確実に接合して一体で高強度の鋳
包み部材として、これを例えば、車両用に終減速装置の
一部品のリテーナ・ユニットまたは車両用のホイールハ
ブ・ユニットに適用して、（１）リテーナまたはホイー
ルハブへのベアリングアウターレース圧入内径の精密加
工、（２）ベアリングアウターレース外径の研削加工、
および（３）ベアリングアウターレース圧入の工程を不
要とし、鋳包み後にベアリングアウターレースのテーパ
ーローラが転動する面のみを精密に研削加工すること
で、製造工程の効率化が実現できる鋳包み部材及びその
製造方法を得ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、被鋳包み
材が機械構造用炭素鋼または高炭素クロム軸受鋼で、鋳
包み材が球状黒鉛鋳鉄組成とした鋳包み部材について、
鋳包み界面が全面密着となる鋳包み部材の製造方法につ
いて鋭意研究した。
材が機械構造用炭素鋼または高炭素クロム軸受鋼で、鋳
包み材が球状黒鉛鋳鉄組成とした鋳包み部材について、
鋳包み界面が全面密着となる鋳包み部材の製造方法につ
いて鋭意研究した。
【００１１】そして、鋳包み工程において、被鋳包み材
の側面のキャビティ部を通過して凝固した鋳鉄の体積
が、被鋳包み材の体積に対して一定以上の比であること
が必要であることを見出した。さらに鋳鉄溶湯により被
鋳包み材を一定温度以上に加熱した後、所定温度以上に
維持することにより、被鋳包み材と鋳包み材との鋳包み
界面を全面密着すると高強度の鋳包み部材を製造できる
との知見を得、本発明に到達した。本発明で定義する鋳
包み部材とは、被鋳包み材と接する鋳鉄部材とともに被
鋳包み材を離れて押湯効果や熱の供給効果を有する鋳鉄
の部位を含む概念である。例えば、図５で言えば１２の
体積と８の体積も含むものである。
の側面のキャビティ部を通過して凝固した鋳鉄の体積
が、被鋳包み材の体積に対して一定以上の比であること
が必要であることを見出した。さらに鋳鉄溶湯により被
鋳包み材を一定温度以上に加熱した後、所定温度以上に
維持することにより、被鋳包み材と鋳包み材との鋳包み
界面を全面密着すると高強度の鋳包み部材を製造できる
との知見を得、本発明に到達した。本発明で定義する鋳
包み部材とは、被鋳包み材と接する鋳鉄部材とともに被
鋳包み材を離れて押湯効果や熱の供給効果を有する鋳鉄
の部位を含む概念である。例えば、図５で言えば１２の
体積と８の体積も含むものである。
【００１２】すなわち、本発明の鋳包み部材は、被鋳包
み材の体積に対し、前記被鋳包み材の側面のキャビティ
部を通過して凝固した鋳鉄の体積が１８倍以上であるこ
とを特徴とする。そして、前記被鋳包み材が機械構造用
炭素鋼または高炭素クロム軸受鋼であって、前記鋳鉄が
球状黒鉛鋳鉄であることを特徴とする。
み材の体積に対し、前記被鋳包み材の側面のキャビティ
部を通過して凝固した鋳鉄の体積が１８倍以上であるこ
とを特徴とする。そして、前記被鋳包み材が機械構造用
炭素鋼または高炭素クロム軸受鋼であって、前記鋳鉄が
球状黒鉛鋳鉄であることを特徴とする。
【００１３】本発明の鋳包み部材の製造方法は、砂鋳型
内に、鋼材からなる被鋳包み材を配置して、前記被鋳包
み材を鋳包むキャビティを形成し、前記キャビティ内に
鋳鉄溶湯を注入して、前記鋳鉄溶湯が凝固後に前記被鋳
包み材と一体とする鋳包み部材の製造方法であって、前
記被鋳包み材の側面のキャビティ部を通過する前記鋳鉄
溶湯の体積と、前記被鋳包み材の体積との体積比を１８
以上とすることを特徴とする。
内に、鋼材からなる被鋳包み材を配置して、前記被鋳包
み材を鋳包むキャビティを形成し、前記キャビティ内に
鋳鉄溶湯を注入して、前記鋳鉄溶湯が凝固後に前記被鋳
包み材と一体とする鋳包み部材の製造方法であって、前
記被鋳包み材の側面のキャビティ部を通過する前記鋳鉄
溶湯の体積と、前記被鋳包み材の体積との体積比を１８
以上とすることを特徴とする。
【００１４】そして、前記鋳鉄溶湯により被鋳包み材の
鋳包み界面を１２００℃以上に加熱後、１１００℃以上
で少なくとも４００秒にわたり維持することを特徴とす
る。
鋳包み界面を１２００℃以上に加熱後、１１００℃以上
で少なくとも４００秒にわたり維持することを特徴とす
る。
【００１５】また、前記鋳鉄溶湯が球状黒鉛鋳鉄組成を
有し、前記被鋳包み材が、機械構造用炭素鋼または高炭
素クロム軸受鋼からなることを特徴とする。
有し、前記被鋳包み材が、機械構造用炭素鋼または高炭
素クロム軸受鋼からなることを特徴とする。
【００１６】そして、前記鋳包み部材が車両用の終減速
装置のリテーナ・ユニット、または車両用ホイールハブ
・ユニットとなることを特徴とする。
装置のリテーナ・ユニット、または車両用ホイールハブ
・ユニットとなることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を詳細に説明
する。 （実施の形態１）図４は、機械構造用炭素鋼（ＪＩＳ
Ｓ５３Ｃ）からなるベアリングアウターレース２、３
を、球状黒鉛鋳鉄材（ＪＩＳ ＦＣＤ４５０）のリテー
ナ４で鋳包み一体とした車両用の終減速装置の一部品の
リテーナ・ユニット１の断面図である。このリテーナ・
ユニット１においては、鋳包み工程において、球状黒鉛
鋳鉄溶湯からベアリングアウターレース２、３への熱伝
達を良くするため、ベアリングアウターレース２、３
は、テーパーローラ(図示せず)が転動する面に研削加工
代を付与した面２ａ、３ａから同一肉厚でらっぱ状に形
成している。
する。 （実施の形態１）図４は、機械構造用炭素鋼（ＪＩＳ
Ｓ５３Ｃ）からなるベアリングアウターレース２、３
を、球状黒鉛鋳鉄材（ＪＩＳ ＦＣＤ４５０）のリテー
ナ４で鋳包み一体とした車両用の終減速装置の一部品の
リテーナ・ユニット１の断面図である。このリテーナ・
ユニット１においては、鋳包み工程において、球状黒鉛
鋳鉄溶湯からベアリングアウターレース２、３への熱伝
達を良くするため、ベアリングアウターレース２、３
は、テーパーローラ(図示せず)が転動する面に研削加工
代を付与した面２ａ、３ａから同一肉厚でらっぱ状に形
成している。
【００１８】次に、ベアリングアウターレース２、３を
リテーナ４で鋳包み一体として、最終的にはリテーナ・
ユニット１とする製造方法について説明する。図５は、
図４のリテーナ・ユニット１を製造する鋳型の断面図で
ある。図５で、２、３は被鋳包み材のベアリングアウタ
ーレース、５は砂鋳型の下型、６は砂鋳型の上型、７は
炭酸ガス硬化で造型した中子、８は吐かせ部、９は湯
口、１０は湯道、１１は堰である。
リテーナ４で鋳包み一体として、最終的にはリテーナ・
ユニット１とする製造方法について説明する。図５は、
図４のリテーナ・ユニット１を製造する鋳型の断面図で
ある。図５で、２、３は被鋳包み材のベアリングアウタ
ーレース、５は砂鋳型の下型、６は砂鋳型の上型、７は
炭酸ガス硬化で造型した中子、８は吐かせ部、９は湯
口、１０は湯道、１１は堰である。
【００１９】ベアリングアウターレース２、３は、中子
７の造型のとき中子造型用金型内（図示せず）に予めセ
ットしておき、中子７と一体として形成している。下型
５、上型６、および中子７からなる鋳型と、セットした
ベアリングアウターレース２、３により、鋳包み材とな
る溶湯が注入されるキャビティ１２を形成している。
７の造型のとき中子造型用金型内（図示せず）に予めセ
ットしておき、中子７と一体として形成している。下型
５、上型６、および中子７からなる鋳型と、セットした
ベアリングアウターレース２、３により、鋳包み材とな
る溶湯が注入されるキャビティ１２を形成している。
【００２０】図５に示す鋳型には、ベアリングアウター
レース２、３の界面に万遍なく溶湯が行き渡るように放
射状に堰１１を複数配置している。また、溶湯が注入完
了までの間、ベアリングアウターレース２、３の界面を
溶湯が円滑に流れ続けることができるように、キャビテ
ィ１２上部に吐かせ部８を設けている。
レース２、３の界面に万遍なく溶湯が行き渡るように放
射状に堰１１を複数配置している。また、溶湯が注入完
了までの間、ベアリングアウターレース２、３の界面を
溶湯が円滑に流れ続けることができるように、キャビテ
ィ１２上部に吐かせ部８を設けている。
【００２１】注入溶湯がキャビティ１２を経て吐かせ部
８に至った吐かせ高さｈにより、ベアリングアウターレ
ース２、３の側面のキャビティ部１２を通過する球状黒
鉛鋳鉄溶湯の体積を変化させた。また、鋳造の際のベア
リングアウターレース２、３の温度を測定した。なお、
ベアリングアウターレース２、３の温度は、ベアングア
ウターレース２、３に、鋳包み界面から２ｍｍの位置に
小径の孔をあけ、この孔にＲｈ（１０％）−Ｐｔ熱電対
を挿入して測定した。
８に至った吐かせ高さｈにより、ベアリングアウターレ
ース２、３の側面のキャビティ部１２を通過する球状黒
鉛鋳鉄溶湯の体積を変化させた。また、鋳造の際のベア
リングアウターレース２、３の温度を測定した。なお、
ベアリングアウターレース２、３の温度は、ベアングア
ウターレース２、３に、鋳包み界面から２ｍｍの位置に
小径の孔をあけ、この孔にＲｈ（１０％）−Ｐｔ熱電対
を挿入して測定した。
【００２２】鋳包み材としての球状黒鉛鋳鉄溶湯の組成
は、質量比で、Ｃ：３．６３％、Ｓｉ：２．３２％、Ｍ
ｎ：０．４１％、Ｐ：０．０２０％、Ｓ：０．００５
％、Ｍｇ：０．０４３％、Ｃｕ：０．５２％、残部Ｆｅ
および不可避不純物よりなるもので、１３８０〜１４０
０℃で鋳造し、凝固後、鋳包み界面の接合状態を調査し
た。その結果を表１に示す。
は、質量比で、Ｃ：３．６３％、Ｓｉ：２．３２％、Ｍ
ｎ：０．４１％、Ｐ：０．０２０％、Ｓ：０．００５
％、Ｍｇ：０．０４３％、Ｃｕ：０．５２％、残部Ｆｅ
および不可避不純物よりなるもので、１３８０〜１４０
０℃で鋳造し、凝固後、鋳包み界面の接合状態を調査し
た。その結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】 レース体積 通過溶湯体積 体積比 加熱温度 ≧1100℃維持時間 接合状態 (×103mm3) (×103mm3) (℃) (秒) (s) 実施例 1 115 2998 26.0 1230 420 OK 2 165 3003 18.2 1230 400 OK 3 115 2415 21.0 1220 450 OK 比較例 1 185 2912 15.6 1120 300 NG 2 115 1938 16.8 1110 150 NG
【００２４】なお、表１で、通過溶湯体積はベアリング
アウターレースの側面のキャビティ部を通過する球状黒
鉛鋳鉄溶湯の体積であり、体積比は通過溶湯体積／ベア
リングアウタース体積である。
アウターレースの側面のキャビティ部を通過する球状黒
鉛鋳鉄溶湯の体積であり、体積比は通過溶湯体積／ベア
リングアウタース体積である。
【００２５】図１は、表１での実施例１および実施例２
のベアリングアウタレースの加熱温度変化を示す。実線
で示す実施例１は、リテーナ・ユニット１上部、点線で
示す実施例２はリテーナ・ユニット１下部のものであ
る。
のベアリングアウタレースの加熱温度変化を示す。実線
で示す実施例１は、リテーナ・ユニット１上部、点線で
示す実施例２はリテーナ・ユニット１下部のものであ
る。
【００２６】また図２は、表１での実施例３および比較
例１のベアリングアウタレースの加熱温度変化を示す。
実線は実施例３、点線は比較例１である。
例１のベアリングアウタレースの加熱温度変化を示す。
実線は実施例３、点線は比較例１である。
【００２７】図１で示す実施例１は、球状黒鉛鋳鉄溶湯
を注湯後、ベアリングアウタレースの温度は、約３０秒
のうちに１２３０℃に急上昇し、その後約１００秒経過
すると熱的飽和に達し、１１３０〜１１１５℃のほぼ一
定温度が１００〜５２０秒の４２０秒間にわたって維持
された。実施例１の鋳包み界面の顕微鏡組織写真（×１
００）を図３に示す。機械構造用炭素鋼（ＪＩＳ Ｓ５
３Ｃ）からなるベアリングアウターレースと、球状黒鉛
鋳鉄材（ＪＩＳ ＦＣＤ４５０）のリテーナの溶着部は
拡散接合層が存在し、良好に密着していた。
を注湯後、ベアリングアウタレースの温度は、約３０秒
のうちに１２３０℃に急上昇し、その後約１００秒経過
すると熱的飽和に達し、１１３０〜１１１５℃のほぼ一
定温度が１００〜５２０秒の４２０秒間にわたって維持
された。実施例１の鋳包み界面の顕微鏡組織写真（×１
００）を図３に示す。機械構造用炭素鋼（ＪＩＳ Ｓ５
３Ｃ）からなるベアリングアウターレースと、球状黒鉛
鋳鉄材（ＪＩＳ ＦＣＤ４５０）のリテーナの溶着部は
拡散接合層が存在し、良好に密着していた。
【００２８】また、図１で示す実施例２は、球状黒鉛鋳
鉄溶湯を注湯後、ベアリングアウタレースの温度は、約
３０秒のうちに１２４０℃に急上昇し、その後約１００
秒経過すると熱的飽和に達し、１１３０〜１１１５℃の
ほぼ一定温度が１１０〜５１０秒の４００秒間にわたっ
て維持されていた。実施例１と同様にベアリングアウタ
レースの外周面と球状黒鉛鋳鉄材の溶着部は拡散接合層
が存在し、良好に密着していた。
鉄溶湯を注湯後、ベアリングアウタレースの温度は、約
３０秒のうちに１２４０℃に急上昇し、その後約１００
秒経過すると熱的飽和に達し、１１３０〜１１１５℃の
ほぼ一定温度が１１０〜５１０秒の４００秒間にわたっ
て維持されていた。実施例１と同様にベアリングアウタ
レースの外周面と球状黒鉛鋳鉄材の溶着部は拡散接合層
が存在し、良好に密着していた。
【００２９】さらに、図２で示す実施例３は、球状黒鉛
鋳鉄溶湯を注湯後、ベアリングアウタレースの温度は、
約１０秒のうちに１２２０℃に急上昇し、その後約１０
０秒経過すると熱的飽和に達し、約１１１０℃のほぼ一
定温度が１００〜５５０秒の４５０秒間にわたって維持
されていた。実施例１、および実施例２と同様にベアリ
ングアウタレースの外周面と球状黒鉛鋳鉄材の溶着部は
拡散接合層が存在し、良好に密着していた。
鋳鉄溶湯を注湯後、ベアリングアウタレースの温度は、
約１０秒のうちに１２２０℃に急上昇し、その後約１０
０秒経過すると熱的飽和に達し、約１１１０℃のほぼ一
定温度が１００〜５５０秒の４５０秒間にわたって維持
されていた。実施例１、および実施例２と同様にベアリ
ングアウタレースの外周面と球状黒鉛鋳鉄材の溶着部は
拡散接合層が存在し、良好に密着していた。
【００３０】一方、表１に示す比較例１の加熱温度変化
は、図２に点線で示すように、球状黒鉛鋳鉄溶湯を注湯
後、ベアリングアウタレースの温度は、約２０秒のうち
に１１２０℃に急上昇し、その後当該温度で約３００秒
間にわたって維持された。比較例１の鋳包み界面の顕微
鏡組織写真（×１００）を図８に示す。比較例１では、
加熱温度が低く、維持時間も短いため、ベアリングアウ
タレースの外周面と球状黒鉛鋳鉄材の溶着部は隙間が存
在し、拡散接合層が存在せず密着していなかった。
は、図２に点線で示すように、球状黒鉛鋳鉄溶湯を注湯
後、ベアリングアウタレースの温度は、約２０秒のうち
に１１２０℃に急上昇し、その後当該温度で約３００秒
間にわたって維持された。比較例１の鋳包み界面の顕微
鏡組織写真（×１００）を図８に示す。比較例１では、
加熱温度が低く、維持時間も短いため、ベアリングアウ
タレースの外周面と球状黒鉛鋳鉄材の溶着部は隙間が存
在し、拡散接合層が存在せず密着していなかった。
【００３１】表１の比較例２は、図示していないが、球
状黒鉛鋳鉄溶湯を注湯後、ベアリングアウタレースの温
度は、約２０秒のうちに１１１０℃に急上昇し、その後
当該温度で約１５０秒間にわたって維持された。比較例
２は、加熱温度が低く、維持時間も短かかったため、比
較例１と同様にベアリングアウタレースの外周面と球状
黒鉛鋳鉄材の溶着部は隙間が存在し、拡散接合層が存在
せず密着していなかった。
状黒鉛鋳鉄溶湯を注湯後、ベアリングアウタレースの温
度は、約２０秒のうちに１１１０℃に急上昇し、その後
当該温度で約１５０秒間にわたって維持された。比較例
２は、加熱温度が低く、維持時間も短かかったため、比
較例１と同様にベアリングアウタレースの外周面と球状
黒鉛鋳鉄材の溶着部は隙間が存在し、拡散接合層が存在
せず密着していなかった。
【００３２】（実施の形態２）図６は、高炭素クロム軸
受鋼（ＪＩＳ ＳＵＪ２）からなるベアリングアウター
レース１７、１８を、球状黒鉛鋳鉄材（ＪＩＳ ＦＣＤ
４５０）のホイールハブ１９で鋳包み一体とした車両用
のホイールハブ・ユニット１６の断面図である。このホ
イールハブ・ユニット１６においては、鋳包み工程にお
いて、球状黒鉛鋳鉄溶湯からベアリングアウターレース
１７、１８への熱伝達を良くするため、ベアリングアウ
ターレース１７、１８は、テーパーローラ（図示せず）
が転動する面に研削加工代を付与した面１７ａ、１８ａ
から同一肉厚でらっぱ状に形成している。
受鋼（ＪＩＳ ＳＵＪ２）からなるベアリングアウター
レース１７、１８を、球状黒鉛鋳鉄材（ＪＩＳ ＦＣＤ
４５０）のホイールハブ１９で鋳包み一体とした車両用
のホイールハブ・ユニット１６の断面図である。このホ
イールハブ・ユニット１６においては、鋳包み工程にお
いて、球状黒鉛鋳鉄溶湯からベアリングアウターレース
１７、１８への熱伝達を良くするため、ベアリングアウ
ターレース１７、１８は、テーパーローラ（図示せず）
が転動する面に研削加工代を付与した面１７ａ、１８ａ
から同一肉厚でらっぱ状に形成している。
【００３３】ベアリングアウターレース１７、１８をホ
イールハブ１９で鋳包み一体として、最終的にはホイー
ルハブ・ユニット１６とするには、前記実施の形態１の
リテーナ・ユニット１と同様である。すなわち、ベアリ
ングアウターレース１７、１８を中子造型のとき中子造
型用金型内（図示せず）に予めセットしておき、中子と
一体として形成した。また、下型、上型、および中子か
らなる鋳型と、セットしたベアリングアウターレース１
７、１８により、鋳包み材となる溶湯が注入されるキャ
ビティを形成している。
イールハブ１９で鋳包み一体として、最終的にはホイー
ルハブ・ユニット１６とするには、前記実施の形態１の
リテーナ・ユニット１と同様である。すなわち、ベアリ
ングアウターレース１７、１８を中子造型のとき中子造
型用金型内（図示せず）に予めセットしておき、中子と
一体として形成した。また、下型、上型、および中子か
らなる鋳型と、セットしたベアリングアウターレース１
７、１８により、鋳包み材となる溶湯が注入されるキャ
ビティを形成している。
【００３４】鋳型は、ベアリングアウターレース１７、
１８の界面に万遍なく溶湯が行き渡るように放射状に堰
を複数配置し、溶湯が注入完了までの間、ベアリングア
ウターレース１７、１８の界面を溶湯が円滑に流れ続け
ることができるように、キャビティ上部に吐かせ部を設
けている。
１８の界面に万遍なく溶湯が行き渡るように放射状に堰
を複数配置し、溶湯が注入完了までの間、ベアリングア
ウターレース１７、１８の界面を溶湯が円滑に流れ続け
ることができるように、キャビティ上部に吐かせ部を設
けている。
【００３５】鋳包み材としての球状黒鉛鋳鉄溶湯の組成
は、質量比で、Ｃ：３．６４％、Ｓｉ：２．３５％、Ｍ
ｎ：０．４４％、Ｐ：０．０２１％、Ｓ：０．００４
％、Ｍｇ：０．０４２％、Ｃｕ：０．５０％、残部Ｆｅ
および不可避不純物よりなるもので、１３８０〜１４０
０℃で鋳造している。
は、質量比で、Ｃ：３．６４％、Ｓｉ：２．３５％、Ｍ
ｎ：０．４４％、Ｐ：０．０２１％、Ｓ：０．００４
％、Ｍｇ：０．０４２％、Ｃｕ：０．５０％、残部Ｆｅ
および不可避不純物よりなるもので、１３８０〜１４０
０℃で鋳造している。
【００３６】ホイールハブ・ユニット１６の下部のベア
リングアウターレース１７の体積は２８０×１０3ｍｍ3
とし、ベアリングアウターレース１７の側面を通過する
溶湯体積を５３２０×１０3ｍｍ3として、ベアリングア
ウターレース１７の側面のキャビティ部を通過する球状
黒鉛鋳鉄溶湯の体積とベアリングアウターレース１７の
体積との体積比を１９とした。ベアリングアウターレー
ス１７にＲｈ（１０％）−Ｐｔ熱電対をセットして温度
を測定した結果、球状黒鉛鋳鉄溶湯を注湯後、ベアリン
グアウタレース１７の温度は、約３２秒のうちに１２４
０℃に急上昇し、その後約１１０秒経過すると熱的飽和
に達し、１１４０〜１１２５℃のほぼ一定温度が１０５
〜５２０秒の４１５秒間にわたって維持された。
リングアウターレース１７の体積は２８０×１０3ｍｍ3
とし、ベアリングアウターレース１７の側面を通過する
溶湯体積を５３２０×１０3ｍｍ3として、ベアリングア
ウターレース１７の側面のキャビティ部を通過する球状
黒鉛鋳鉄溶湯の体積とベアリングアウターレース１７の
体積との体積比を１９とした。ベアリングアウターレー
ス１７にＲｈ（１０％）−Ｐｔ熱電対をセットして温度
を測定した結果、球状黒鉛鋳鉄溶湯を注湯後、ベアリン
グアウタレース１７の温度は、約３２秒のうちに１２４
０℃に急上昇し、その後約１１０秒経過すると熱的飽和
に達し、１１４０〜１１２５℃のほぼ一定温度が１０５
〜５２０秒の４１５秒間にわたって維持された。
【００３７】また、ホイールハブ・ユニット１６の上部
のベアリングアウターレース１８の体積は２２０×１０
3ｍｍ3であり、ベアリングアウターレース１８の側面を
通過する溶湯体積を４８００×１０3ｍｍ3として、ベア
リングアウターレース１７の側面のキャビティ部を通過
する球状黒鉛鋳鉄溶湯の体積とベアリングアウターレー
ス１７の体積との体積比を２２とした。ベアリングアウ
ターレース１８にＲｈ（１０％）−Ｐｔ熱電対をセット
して温度を測定した結果、球状黒鉛鋳鉄溶湯を注湯後、
ベアリングアウタレース１８の温度は、約３０秒のうち
に１２５０℃に急上昇し、その後約１００秒経過すると
熱的飽和に達し、１１００〜１１２５℃のほぼ一定温度
が１００〜５５０秒の４５０秒間にわたって維持され
た。
のベアリングアウターレース１８の体積は２２０×１０
3ｍｍ3であり、ベアリングアウターレース１８の側面を
通過する溶湯体積を４８００×１０3ｍｍ3として、ベア
リングアウターレース１７の側面のキャビティ部を通過
する球状黒鉛鋳鉄溶湯の体積とベアリングアウターレー
ス１７の体積との体積比を２２とした。ベアリングアウ
ターレース１８にＲｈ（１０％）−Ｐｔ熱電対をセット
して温度を測定した結果、球状黒鉛鋳鉄溶湯を注湯後、
ベアリングアウタレース１８の温度は、約３０秒のうち
に１２５０℃に急上昇し、その後約１００秒経過すると
熱的飽和に達し、１１００〜１１２５℃のほぼ一定温度
が１００〜５５０秒の４５０秒間にわたって維持され
た。
【００３８】高炭素クロム軸受鋼（ＪＩＳ ＳＵＪ２）
からなるベアリングアウターレース１７およびベアリン
グアウターレース１８と、球状黒鉛鋳鉄材（ＪＩＳ Ｆ
ＣＤ４５０）のホイールハブ１９の溶着部は拡散接合層
が存在し、良好に密着していた。
からなるベアリングアウターレース１７およびベアリン
グアウターレース１８と、球状黒鉛鋳鉄材（ＪＩＳ Ｆ
ＣＤ４５０）のホイールハブ１９の溶着部は拡散接合層
が存在し、良好に密着していた。
【００３９】
【発明の効果】以上詳細に説明のとおり、砂鋳型内に、
鋼材からなる被鋳包み材を配置して、被鋳包み材を鋳包
むキャビティを形成し、キャビティ内に鋳鉄溶湯を注入
することで、鋳鉄溶湯が凝固後に被鋳包み材と一体とす
る鋳包み部材の製造方法において、被鋳包み材の側面の
キャビティ部を通過する鋳鉄溶湯の体積と被鋳包み材の
体積との体積比を１８以上とすることで、また、鋳鉄溶
湯により被鋳包み材の鋳包み界面を１２００℃以上に加
熱後、１１００℃以上で少なくとも４００秒にわたり維
持することで、鋳包み界面が全面密着となる鋳包み部材
が製造でき、これを例えば、車両用の終減速装置の一部
品のリテーナ・ユニットまたは車両用のホイールハブ・
ユニットに適用することで、（１）リテーナまたはホイ
ールハブへのベアリングアウターレース圧入内径の精密
加工、（２）ベアリングアウターレース外径の研削加
工、および（３）ベアリングアウターレース圧入の工程
を不要とし、鋳包み後にベアリングアウターレースのテ
ーパーローラが転動する面のみを精密に研削加工するこ
とで、製造工程の効率化が実現できる．
鋼材からなる被鋳包み材を配置して、被鋳包み材を鋳包
むキャビティを形成し、キャビティ内に鋳鉄溶湯を注入
することで、鋳鉄溶湯が凝固後に被鋳包み材と一体とす
る鋳包み部材の製造方法において、被鋳包み材の側面の
キャビティ部を通過する鋳鉄溶湯の体積と被鋳包み材の
体積との体積比を１８以上とすることで、また、鋳鉄溶
湯により被鋳包み材の鋳包み界面を１２００℃以上に加
熱後、１１００℃以上で少なくとも４００秒にわたり維
持することで、鋳包み界面が全面密着となる鋳包み部材
が製造でき、これを例えば、車両用の終減速装置の一部
品のリテーナ・ユニットまたは車両用のホイールハブ・
ユニットに適用することで、（１）リテーナまたはホイ
ールハブへのベアリングアウターレース圧入内径の精密
加工、（２）ベアリングアウターレース外径の研削加
工、および（３）ベアリングアウターレース圧入の工程
を不要とし、鋳包み後にベアリングアウターレースのテ
ーパーローラが転動する面のみを精密に研削加工するこ
とで、製造工程の効率化が実現できる．
【図１】実施例１および実施例２のベアリングアウタレ
ースの加熱温度変化を示す図である。
ースの加熱温度変化を示す図である。
【図２】実施例１および比較例１のベアリングアウタレ
ースの加熱温度変化を示す図である。
ースの加熱温度変化を示す図である。
【図３】実施例１の鋳包み界面の金属組織顕微鏡写真
（×１００）である。
（×１００）である。
【図４】車両用の一部品のリテーナ・ユニットの断面図
である。
である。
【図５】リテーナ・ユニットを製造する鋳型の断面図で
ある。
ある。
【図６】車両用のホイールハブ・ユニットの断面図であ
る。
る。
【図７】従来の終減速装置のリテーナ・ユニットの組立
断面図である。
断面図である。
【図８】比較例１の鋳包み界面の金属組織顕微鏡写真
（×１００）である。
（×１００）である。
１：リテーナ・ユニット ２、３：ベアリングアウターレース ４：リテーナ ５：下型 ６：上型 ７：中子 ８：吐かせ部 ９：湯口 １０：湯道 １１：堰 １６：ホイールハブ・ユニット １７、１８：ベアリングアウターレース １９：ホイールハブ ２２：リテーナ ２３、２４：ベアリングアウターレース ２５：ベベルギヤ軸 ２７、２８：テーパローラー ２９、３０：ベアリングインナーレース ｈ：吐かせ高さ。
Claims (9)
- 【請求項１】 被鋳包み材の体積に対し、前記被鋳包み
材の側面のキャビティ部を通過して凝固した鋳鉄の体積
が１８倍以上であることを特徴とする鋳包み部材。 - 【請求項２】 前記被鋳包み材が機械構造用炭素鋼また
は高炭素クロム軸受鋼であって、前記鋳鉄が球状黒鉛鋳
鉄であることを特徴とする請求項１に記載の鋳包み部
材。 - 【請求項３】 砂鋳型内に、鋼材からなる被鋳包み材を
配置して、前記被鋳包み材を鋳包むキャビティを形成
し、前記キャビティ内に鋳鉄溶湯を注入することで、前
記鋳鉄溶湯が凝固後に前記被鋳包み材と一体とする鋳包
み部材の製造方法であって、前記被鋳包み材の側面のキ
ャビティ部を通過する前記鋳鉄溶湯の体積と前記被鋳包
み材の体積との体積比を１８以上とすることを特徴とす
る鋳包み部材の製造方法。 - 【請求項４】 前記鋳鉄溶湯により前記被鋳包み材の鋳
包み界面を１２００℃以上に加熱後、１１００℃以上で
少なくとも４００秒にわたり維持することを特徴とする
請求項３に記載の鋳包み部材の製造方法。 - 【請求項５】 前記鋳鉄溶湯が、球状黒鉛鋳鉄組成を有
することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の
鋳包み部材の製造方法。 - 【請求項６】 前記被鋳包み材が機械構造用炭素鋼から
なることを特徴とする請求項３乃至請求項５の何れか１
項に記載の鋳包み部材の製造方法。 - 【請求項７】 前記被鋳包み材が高炭素クロム軸受鋼か
らなることを特徴とする請求項３乃至請求項５の何れか
１項に記載の鋳包み部材の製造方法。 - 【請求項８】 前記鋳包み部材が車両用の終減速装置の
リテーナ・ユニットとなることを特徴とする請求項３乃
至請求項７の何れか１項に記載の鋳包み部材の製造方
法。 - 【請求項９】 前記鋳包み部材が車両用のホイールハブ
・ユニットとなることを特徴とする請求項３乃至請求項
７の何れか１項に記載の鋳包み部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36087497A JPH11190350A (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 鋳包み部材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36087497A JPH11190350A (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 鋳包み部材及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11190350A true JPH11190350A (ja) | 1999-07-13 |
Family
ID=18471284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36087497A Pending JPH11190350A (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 鋳包み部材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11190350A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011101899A (ja) * | 2009-11-10 | 2011-05-26 | Georg Fischer Automobilguss Gmbh | 鋳込まれた鋼芯を備える鋳造ナックルおよびその製造方法 |
-
1997
- 1997-12-26 JP JP36087497A patent/JPH11190350A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011101899A (ja) * | 2009-11-10 | 2011-05-26 | Georg Fischer Automobilguss Gmbh | 鋳込まれた鋼芯を備える鋳造ナックルおよびその製造方法 |
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