JPH0763836B2 - 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

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、
ボ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エンジンを搭載し
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
一対のボ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ボ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個のボールベ
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
転に伴ないつれ廻りして、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、同マトリ
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が試みられ、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鞏
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、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
合金を採用したインサートの融点を低くした（約590
℃）ことと、インサートの形状をベアリング圧入孔を形
成しかつ同孔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図に本発明方法により鋳造されるケーシングの
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の上方開口部に蓋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す
るボールベアリングのアウタレースを圧入する第１のべ
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ボ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
れら両圧入孔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ボー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20が設
けられ、これら両圧入孔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に重量比で３〜12％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％（重量比）とした理由は、３％未
満では耐摩耗性が不十分であり、また12％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590℃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、その金型は380
〜420℃に予熱され、上記軸受部インサート14′,16′,1
8′及び20′は300〜350℃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14′,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
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
に前述したボールべ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り、トライブピニオン、
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、
ボ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離れ
ているときは、勿論個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
ており、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り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′,16′,18′及び 20′……軸受部インサート;22……薄肉部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長▲崎▼ 信弘 静岡県榛原郡金谷町金谷2214番地の16 (56)参考文献 特開 昭58−112649（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−89564（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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接合させイ
   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. 【請求項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