JP5403166B2 - 軽合金部材に鋳込まれる鉄系金属製のベアリングキャップ - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のクランク軸ジャーナルを軸支持するベアリングキャップに関し、特に、軽合金部材にコアとして鋳込まれるベアリングキャップに関するものである。

ＪＰＳ６１−４５１０８Ａに記載されているように、従来から軸受カバー等の軽合金部材にコアとして鋳込まれる鉄系金属製のベアリングキャップが提案されている。

これは、夫々固定用ボルト穴を備える一対のボスと、ボス間において軸受面を形成してボス間を連結すると共に両側面に凹所を備える横部材と、によりコアとして鋳込まれるベアリングキャップを形成している。そして、このベアリングキャップをコアとして軸受カバー等の軽合金部材に一体に鋳込むことにより、軸受カバーの材料がコアの凹所内に入り込むことができ、両部材間の良好な結合が形成されるようにしている。

しかしながら、上記従来例では、内燃機関の運転温度では、ベアリングキャップの凹所内に入り込んだ軽合金部材が、鉄系部材からなるベアリングキャップよりも大きく膨張するため、ベアリングキャップの軸受面を変形させるおそれがあった。

本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、軸受面を変形を小さくすると共に軽合金部材との結合性向上に好適な軽合金部材に鋳込まれる鉄系金属製のベアリングキャップを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、軽合金部材にコアとして鋳込まれる鉄系金属製のベアリングキャップが、軸受面を形成する円弧状部と、円弧状部の両端に連ねて配置される左右のフランジ部と、左右のフランジ部の背面側に起立して配置されて取付ボルトを挿通するボス部と、を備え、ボス部に溝又は凸部を形成したことを特徴とする。

本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態を示す軽合金部材に鋳込まれる鉄系金属製のベアリングキャップの概略構成図である。 図２は、図１のII−II線に沿う断面図である。 図３は、ベアリングキャップの斜視図である。 図４は、ベアリングキャップのボス部の鋳造型を示す説明図である。 図５は、ベアリングキャップの中央部の鋳造型を示す説明図である。 図６は、ベアリングキャップが鋳込まれたラダーフレームの平面図である。 図７は、図６のVII−VII線に沿う断面図である。 図８は、図６のVIII−VIII線に沿う断面図である。

以下、本発明の軽合金部材に鋳込まれる鉄系金属製のベアリングキャップを図１〜図６に示す一実施形態に基づいて説明する。

図１及び図３において、軽合金部材に鋳込まれる鉄系金属製のベアリングキャップ１は、鉄系金属により形成している。ベアリングキャップ１は、軸受面を形成する円弧状部２と、円弧状部２の両端に連なって両側に延びるフランジ部３と、両フランジ部３の夫々の背面側に起立させて配置され、取付ボルトを挿通するボス部４と、を備える。また、ベアリングキャップ１は、円弧状部２の背面から離間させて配置され両ボス部４の先端側同士を連結する連結ビーム５と、連結ビーム５とボス部４との連結部分の夫々を、円弧状部２の背面に対して連結する一対の補強ビーム６と、を一体に備える。

前記軸受面を形成する円弧状部２とその両端に連なって両側に延びるフランジ部３とは、同一の幅及び厚みの矩形状の断面を備える。前記円弧状部２の円弧面には、図示しない軸受金属を介してクランクジャーナルを支持する軸受面を形成する。また、その両端に連なって両側に延びるフランジ部３の上面は平面に形成され、シリンダブロックのバルクヘッドの下端面に当接される。

両フランジ部３の夫々の背面側に起立させて配置され、取付ボルトを挿通するボス部４は、前記フランジ部３を貫通させて２本のボルト穴１１を備え、このボルト穴１１を囲む２つのボス１０を備える。図２に示すように、２本のボルト穴１１は間隔を空けて配置され、このボルト穴１１を囲む２つのボス１０同士も間隔が空けられることにより、両ボス１０間にボス１０の肉厚に匹敵する深さの溝１２を形成している。前記ボス１０同士は、先端側において前記ボス１０間の溝１２を横断して配置したリブ１３により連結されている。即ち、ボス１０同士は溝１２を形成している薄肉部で連結されると共に基端側のフランジ部３と先端側のリブ１３とで互いに連結され、その剛性を高めている。このため、前記ボス１０間の溝１２は、前記リブ１３とフランジ部３背面とで両端が閉じられた盆地状空間（閉空間）に形成される。

前記連結ビーム５は、円弧状部２の背面から離間させて配置されており、両ボス部４の先端側同士を連結している。連結ビーム５は、ボス部４のボス１０同士を先端側で連結するリブ１３が配置された位置において、ボス部４に連結しており、リブ１３と連結ビーム５とは概略同一直線状に配置されている。

一対のボス部４は、先端側でリブ１３が配置された位置において互いに連結ビーム５により連結されることにより、ボス部４同士は互いを支持するため、剛性を高め且つ軽量化が可能となる。即ち、基端側においてフランジ部３及び円弧状部２で互いに連結され、先端側で連結ビーム５により連結されることにより、強固な枠形状をなしてその剛性を向上させている。即ち、ベアリングキャップ１は、フランジ部３・円弧状部２・ボス部４・連結ビーム５を含む面を曲げる横曲げ方向剛性、これらの面内での縦曲げ剛性、及び、これらの面を捩る捩り剛性を高めることができる。

前記一対の補強ビーム６は、連結ビーム５とボス部４との連結部分の夫々を、円弧状部２の背面に対して斜め方向に連結する。これにより、ボス部４・連結ビーム５・フランジ部３及び円弧状部２を含む面内の剛性を一層向上させることができる。

前記連結ビーム５と円弧状部２との間には、両側を補強ビーム６で囲まれた貫通空間１４が形成され、両補強ビーム６とボス部４との間にも一部円弧状部２の背面に接して貫通空間１５が形成される。

以上の構成のベアリングキャップ１は、図４及び図５に示す成形型により、鋳造により形成される。図４は、ベアリングキャップ１のボス部４の鋳造型を示す説明図であり、図５は、ベアリングキャップ１の中央部の鋳造型を示す説明図である。前記成形型は、円弧状部２及びフランジ部３の形状に型彫りされたキャビティを備えた上型２１と、ボス部４のリブ１３及び連結ビーム５の中央からフランジ部３及び円弧状部２までの側面形状を備えた横型２２と、ボス部４のリブ１３及び連結ビーム５の中央から下側の形状のキャビティを備える下型２３と、で形成される。鋳造されたベアリングキャップ１の横型２２と下型２３及び上型２１との合せ面の部分には、バリが発生するが、これらのバリは連結ビーム５の中央部、リブ１３の頂部、円弧状部２及びフランジ部３の縁にあり、容易に取除くことができる。

以上のように構成されたベアリングキャップ１は、図６に示すように、軽合金製で形成されるラダーフレーム３０に一体に鋳込まれる。即ち、図６はＶ型６気筒エンジンにおけるラダーフレーム３０であり、内部に鋳込まれたベアリングキャップ１を内蔵する４個のベアリングキャップ部３１と、これらベアリングキャップ部３１の両端面同士を連結してケースを構成する連結部３２と、から構成されている。

ベアリングキャップ部３１に鋳込まれたベアリングキャップ１は、図７、８に示すように、円弧状部２およびフランジ部３を除く下部領域のボス部４、連結ビーム５および補強ビーム６が軽合金材料によりくるまれている。このため、ベアリングキャップ１の両側を補強ビーム６で囲まれた貫通空間１４及び両補強ビーム６とボス部４との間の貫通空間１５には軽合金材料が貫通させて充填されている。またボス部４も周囲が軽合金材料でくるまれており、そのボス１０の端部のみが軽合金材から露出された状態となっている。このため、ボス１０間にあってリブ１３とフランジ部３背面とで両端が閉じられて盆地状空間（閉空間）に形成された溝１２内にも軽合金材料が充填された状態となっている。

通常、ベアリングキャップ１は、ラダーフレーム３０鋳造後の軽合金材料の冷却による収縮力で保持されている。しかしながら、実動時はエンジン運転に伴う温度上昇により、軽合金材の膨張量と鉄系金属からなるベアリングキャップ１の膨張量との違いのために、前記した収縮力が低下し、保持力が低下する。

本実施形態においては、実動時の温度上昇により、ボス１０間にあってリブ１３とフランジ部３背面とで両端が閉じられて盆地状空間（閉空間）に形成された溝１２内に充填された軽合金材料は、リブ１３とフランジ部３とにより膨張が規制される。このため、溝１２内に充填された軽合金材料の膨張に応じて、リブ１３とフランジ部３背面との接触圧を上昇させる。これにより、ベアリングキャップ部３１の軽合金材料と鉄系材料で形成されたベアリングキャップ１との保持力低下を抑制できる。

また、溝１２内に充填された軽合金材料が膨張しても、溝１２が形成されるボス部４は、軸受面が形成される円弧状部２から離れているため、軸受面の変形が少なくなる。さらに、溝１２が形成されるボス部４は、取付ボルトによって熱膨張が抑えられるため、軽合金材料との熱膨張差が大きくなり、ベアリングキャップ１と軽合金部材との結合性が高まる。

本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。

軽合金部材にコアとして鋳込まれる鉄系金属製のベアリングキャップ１である。具体的には、軸受面を形成する円弧状部２と、円弧状部２の両端に連ねて配置される左右のフランジ部３と、左右のフランジ部３の背面側に起立して配置され、取付ボルトを挿通する一対のボス部４と、を備える。ボス部４には、溝１２が形成される。

したがって、軽合金部材にベアリングキャップ１を鋳込むことにより、ボス部４に形成された溝１２内に軽合金材料が充填された状態となる。そして、実動時の温度上昇により、溝１２内に充填された軽合金材料が、溝１２によって膨張が規制されるため、軽合金材料と鉄系材料で形成されたベアリングキャップ１との保持力低下を抑制できる。結果として、軽合金部材との結合性を向上させることができる。また、溝１２が形成されるボス部４は、取付ボルトによって熱膨張が抑えられるため、軽合金部材との熱膨張差が大きくなり、ベアリングキャップ１と軽合金部材との結合性が高まる。

ボス部４は、フランジ部３を貫通させて２本のボルト穴１１を備えると共にこのボルト穴１１を囲む２つのボス１０を備え、溝１２は両ボス間に形成される。また、ボス同士は、先端側においてボス間の溝を横断して配置したリブ１３により連結される。

したがって、軽合金部材にベアリングキャップ１を鋳込むことにより、ボス１０間にあってリブ１３とフランジ部３背面とで両端が閉じられて盆地状空間（閉空間）に形成された溝１２内にも軽合金材料が充填された状態となる。そして、実動時の温度上昇により、ボス１０間にあってリブ１３とフランジ部３背面とで両端が閉じられて盆地状空間（閉空間）に形成された溝１２内に充填された軽合金材料は、リブ１３とフランジ部３とにより膨張が規制される。このため、溝１２内に充填された軽合金材料の膨張に応じて、リブ１３とフランジ部３背面との接触圧を上昇させ、軽合金材料と鉄系材料で形成されたベアリングキャップ１との保持力低下を抑制できる。結果として、ベアリングキャップ１の剛性を低下させることなく、軽合金部材との結合性を向上できる。

前記一対のボス部４は、リブ１３が配置された位置において互いに連結ビーム５により連結されているため、ボス部４同士は互いを支持して剛性を高め且つ軽量化が可能となる。

前記一対のボス部４は、連結ビーム５が連結された部位の夫々を円弧状部２の背面に対して斜め方向に連結する一対の補強ビーム６を備えるため、ボス部４と円弧状部２との結合剛性をより一層向上させる。

前記ベアリングキャップ１は、前記リブ１３及び連結ビーム５がある部位で型合せされる鋳造型により鋳造成形されるため、型合わせ面に形成されるバリを連結ビーム５の中央部及びリブ１３の頂部に位置させることができ、バリを容易に取り除くことができる。

以上、この発明を特定の実施形態を通じて説明してきたが、この発明は上記実施形態に限定されるものではない。当業者にとっては、本発明の技術的範囲で上記実施形態にさまざまな修正あるいは変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態では、ベアリングキャップのボス部に溝を形成し、溝内に軽合金材料を充填させて、ベアリングキャップと軽合金部材との結合性を向上させたが、ボス部に凸部１００（図３の破線部）を形成し、軽合金材料との間で凹凸を形成することによって、同様の効果を得ても構わない。

以上の説明に関して２０１０年９月６日を出願日とする日本国における特願２０１０−１９９１１９号の内容をここに引用により組み込む。

Claims (4)

1. 軽合金部材にコアとして鋳込まれる鉄系金属製のベアリングキャップであって、
   軸受面を形成する円弧状部と、
   円弧状部の両端に連ねて配置される左右のフランジ部と、
   左右のフランジ部の背面側に起立して配置され、取付ボルトを挿通するボス部と、
   を備え、
   前記ボス部には溝が形成され、
   前記ボス部は、前記フランジ部を貫通させて２本のボルト穴を備えると共にこのボルト穴を囲む２つのボスを備え、
   前記溝は、両ボス間に形成され、
   前記ボス同士は、先端側において前記ボス間の溝を横断して配置したリブにより連結されている軽合金部材に鋳込まれる鉄系金属製のベアリングキャップ。
2. 請求項１に記載の軽合金部材に鋳込まれる鉄系金属製のベアリングキャップであって、
   前記ボス部は、リブが配置された位置において互いに連結ビームにより連結されている軽合金部材に鋳込まれる鉄系金属製のベアリングキャップ。
3. 請求項２に記載の軽合金部材に鋳込まれる鉄系金属製のベアリングキャップであって、
   前記ボス部は、連結ビームが連結された部位の夫々を円弧状部（２）の背面に対して斜め方向に連結する一対の補強ビームを備える軽合金部材に鋳込まれる鉄系金属製のベアリングキャップ。
4. 請求項２又は請求項３に記載の軽合金部材に鋳込まれる鉄系金属製のベアリングキャップであって、
   前記ベアリングキャップは、前記リブ及び連結ビームがある部位で型合せされる鋳造型により鋳造成形される軽合金部材に鋳込まれる鉄系金属製のベアリングキャップ。

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