(57)【要約】本発明は、クランクシャフト（１）および対応する製造方法に関する。固有の重量を低減するために、クランクシャフト（１）は、主軸受およびコネクティングロッド内にあるようなクランクシャフト（１）の偏心部分（４）に軸方向に（領域３）配置または設置される凹部（７）または空洞部を有する。クランクシャフト（１）の機械的な安定性を補強するために、空洞部または凹部（７）の少なくともいくつかに高強度の補強要素が設けられる。金属成形体（２）の形態で設けられかつ好ましくは鋼から製造される補強要素がクランクシャフト（１）の材料から区切られるために、これらの補強要素に被覆部（６）が設けられる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コネクティングロッド、主軸受等のような偏心構造を有するクランクシャフトであって、重量を低減するために、回転軸の領域および該領域から隔離された前記偏心構造の領域の両方に空洞部および／または凹部が存在し、好ましくは鋼製の予め製造された金属成形体からなる補強要素が挿入される少なくとも１つの前記空洞部および／または前記凹部が存在するクランクシャフトであって、
前記金属成形体（２）が被覆部（６）によって前記クランクシャフト（１）の材料から区切られることを特徴とするクランクシャフト。
【請求項２】
前記被覆部（６）が、物質の交換、特に前記金属成形体（２）と前記クランクシャフト（１）の材料との間の炭化水素の拡散を防止することを特徴とする、請求項１に記載のクランクシャフト。
【請求項３】
前記金属成形体（２）が、少なくとも部分的に中空に設計されることを特徴とする請求項１あるいは２に記載のクランクシャフト。
【請求項４】
前記被覆部（６）が、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＡｌ２Ｏ４、Ｚｒ／Ａｌケイ酸塩、窒化ホウ素、並びに／又は、ＮｉＣｒＡｌＹ及び／若しくはＮｉＴｉの層、からの物質のうちの少なくとも１つまたはそれらの物質の組み合わせの１つを有することを特徴とする請求項１、２あるいは３に記載のクランクシャフト。
【請求項５】
補強要素として機能する前記金属成形体（２）の全断面が、前記クランクシャフト（１）の領域毎に多数の個々の金属成形体（２）に分割されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のクランクシャフト。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のクランクシャフトを製造するための方法であって、鋳造中に、前記クランクシャフト（１）の回転軸の領域および前記偏心構造（３）の領域の両方に対応して形成されたディスプレーサが使用され、この結果、前記空洞部および／または前記凹部が前記両方の領域に形成され、前記被覆部（６）によって前記クランクシャフト（１）のその後の材料から区切られる金属賦形体（２）の少なくとも１つが、ディスプレーサとして使用される方法。
【請求項７】
前記被覆部（６）が溶射工程（例えばアーク溶射、プラズマ被覆）、電気めっき、または黒み塗（例えばＡｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＡｌ２Ｏ４、Ｚｒ／Ａｌケイ酸塩、ＮｉＣｒＡｌＹ層およびＮｉＴｉ層、窒化ホウ素）により適用されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記金属成形体（２）が鋳造中に固定されるように、前記金属成形体（２）が補助構造、例えば金属ピン、金属パイプ（９）、またはオイル案内パイプ（５）に締結されることを特徴とする請求項６あるいは７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば駆動部に使用されるようなメカニカルクランクシャフト（機械軸）に関する。特に、本発明は、（部分的に）鋳造されたクランクシャフトおよびその製造方法に関する。
【０００２】
ドライブシャフトは高い機械的負荷を受けるものであり、したがって、従来、固体材料（鋼）から製造されている。したがって、１２〜４０ｋｇの自重を有する、鍛鋼またはノジュラ鋳鉄（ＧＧＧ７０）から製造された固体クランクシャフトは、自動車の最も重いエンジン部品である。
【０００３】
固体でなく、したがってより軽量のクランクシャフトは、達成可能な回転速度に好影響を及ぼし、移動する質量が減るおかげで一層低い燃費が得られる。さらなる好ましい二次効果が、シャフト、コネクティングロッド、ハウジング容積、および始動充電発電機の装着の際に得られ、またカウンタウェイトの半径が低減するおかげで、エンジンの全高の低減が可能である。
【背景技術】
【０００４】
重量を低減するために、シャフトの心（中心部分）を軸方向に空洞（中空）となるように設計する技術的な試みが行われている。このようにして、特許文献１は、特に、クランクシャフトとして使用するために、その心が鋼製パイプから製造される中空シャフトについて記載しており、次に、前記鋼製パイプは鋳造鋳型に挿入されて、所望の鋳造金属で封止され、（例えばカム本体）が形成される。偏心して突出するシャフトの領域（カム本体）においてその重量をさらに低減するために、この特許明細書では、圧縮変形によってこれらの領域の鋼製パイプの心を拡張して、シャフトのこれらの特に重い部品においても材料（鋳造金属）を節減することが提案されている。
【０００５】
このような方法で製造されたシャフトの場合、重量の可能な節減は原則として制限されるが、この理由は、（圧縮変形を有する）中央の鋼製パイプのみしか、材料の低減に寄与しないからである。同時に、質量の低減はシャフトの心（中心部分）の領域でのみ行われ、すなわち、比較的大きな軸方向距離における偏心領域の慣性モーメントが僅かに低減されるに過ぎない。この方法の他の不都合なことは、シャフトの長さにわたって分布されたいくつかの位置において（４ミリメートルまでの壁厚が提案されている）鋼製パイプ心の圧縮変形が、製造に関して比較的複雑であることである（上述の特許明細書の教示によれば、４０００バールまでの急激な内圧負荷が必要とされる）。さらに、圧縮変形それ自体により、中央の鋼製パイプが安定性を失うが、この理由は、第１に、これらの領域の変形により、壁部の厚さが低減されることを意味し、第２に、対称的なシリンダ形状からの局所的偏差により、好ましくない応力分布が生じるからである。例えば車両に使用される現代の高性能駆動部について、このクランクシャフト設計は、剛性に関する要件を満たさない可能性がある。というのは、主軸受とリフト軸受との間の変形の度合いが大きくなりすぎるからである。
【０００６】
さらに、特許文献２、特許文献３、および特許文献４は、異なる構造の空洞部が回転軸の領域および偏心構造の領域の両方に設けられるクランクシャフトを開示している。
【０００７】
発行された特許文献５および特許文献６は、鋳造クランクシャフトについて記載しており、このクランクシャフトの重量は、空洞部ではなく、むしろ偏心構造の領域に配列された横方向凹部によって低減される。
【０００８】
特許文献７はさらに１つステップ前進し、クランクシャフト全体がほぼ空洞（中空）であるように設計している。
【０００９】
これらのクランクシャフトのすべての共通の特徴は、クランクシャフトの重量に関する利点を空洞部によって達成できるけれども、空洞部及び／又は凹部のため、固体構造と比較してクランクシャフトの強度または剛性の低減を引き起こすことである。
【００１０】
強度および剛性が低いという点を解消するために、特許文献８の要約書は、クランクシャフト内に留まる金属製の心が鋳造中に挿入される、クランクシャフトを開示している。特許文献９の要約書では、これらの心は、鋳造中に、オイルをクランクシャフト内で導くために機能する真っ直なパイプに締結される。特許文献１０の要約書は、鋳造中に、心をクランクシャフトのオイル案内パイプに締結することについても記載しているが、心は他の方法で設計される。
【００１１】
金属製の心およびクランクシャフトの間で拡散によって物質が交換され、次に、これらの物質が冷却中に特性の変化をもたらすことがあるので、金属製心の場合およびクランクシャフトそれ自体の場合の両方で、劣化特性が生じ得るという事実に、１つの不都合を確認することができる。この点について言及し得る１つの例は、炭化水素の拡散、および、ゆっくり冷却されることによる例えば硬化鋼の結果得られる結晶構造である。
【００１２】
さらに、金属製の心のヒュージング（融解）が非常に容易に起こる可能性がある。
【００１３】
同様に、金属製の心は再びクランクシャフトの重量増加の一因となる。
【００１４】
【特許文献１】
独国特許発明第４３  １４  １３８  Ｃ１号明細書
【特許文献２】
独国特許発明第４  ８５  ３３６  Ｃ号明細書
【特許文献３】
独国特許発明第７  １４  ５５８  Ｃ号明細書
【特許文献４】
旧東独国特許発明ＤＤ２２  ４０号明細書
【特許文献５】
独国実用新案第７４  ２７  ９６７  Ｕ１号明細書
【特許文献６】
独国特許出願公開第２７  ０６  ０７２  Ａ１号明細書
【特許文献７】
独国特許出願公告第１０  ２２  ４２６  Ｂ号明細書
【特許文献８】
日本国特許出願公開第５５−１０３１１２Ａ号明細書
【特許文献９】
日本国特許出願公開第５６−１３１８１９Ａ号明細書
【特許文献１０】
日本国特許発明５５−０７８８１３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、説明してきた先行技術から前進する。本発明は、一方で、シャフトの自重のさらに大幅な低減が達成され、他方で、機械的安定性が向上し、この結果、説明してきた不都合をより良く克服でき、またさらなる利点（例えば走行の滑らかさに関して）を達成できる、クランクシャフトおよび対応する製造方法を発展させる目的に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的は、請求項１に記載の特徴を有するクランクシャフトによって達成される。対応する製造方法は請求項６の主題である。
【００１７】
鍛造クランクシャフトと比較して、鋳造クランクシャフトは、材料に鑑み、より低い弾性係数（鋼：２１０，０００ＭＰａ；球状グラファイト鉄：１６０，０００ＭＰａ）に帰因するより低い剛性（軸方向剛性、曲げ剛性、および捩り剛性）を有する。しかし、鋳造中の構造および設計における大きな自由度のため、この不都合は、リブ付けのような、あるいは特別な成形により力の束を最適化するような構造的な措置によって低減することが可能である。
【００１８】
本発明は、空洞（中空）部及び／又は凹部を有する、シャフトまたは軸受を特別な方法で提供する鋳造の結果生じる可能性を利用する。この種類の中空構造は、シャフトの種類に応じて、５０％までのシャフト重量の低減をもたらすことが可能である。この場合、軸受の中空構造は、一般に、構成要素の剛性の低減と関連付けられる。この不都合は、空洞部または凹部の特別な成形によって大部分克服できるが、この理由は、中空構造の形状が、剛性（軸方向剛性、曲げ剛性、および捩り剛性）の低減のレベルに対し相当の効果を有するからである。鋳造製造法は、非常に多様な空洞部の形状（例えば、円錐状、円筒状、密閉状、片側で開口、両側で開口）を可能にし、断面についての様々な形状も可能である。補強要素、特に鋼製の補強要素として金属成形体を集積することによって、さらなる強度増大が達成される。
【００１９】
補強要素と鋳造材料との間の境界面を設置するために、また補強要素がディスプレーサとして使用される場合に補強要素のヒュージング（融解）を防止するために、ディスプレーサに完全なまたは部分的な被覆部が設けられる。さらに、この被覆部により、さもなければ機械的特性値に対し負の効果を引き起こすであろう、溶融物からディスプレーサ内への物質、特に炭化水素の拡散を防止することができる。
【００２０】
本発明の１つの非常に有利な改良によれば、この被覆部は、溶射工程（例えばアーク溶射、プラズマ被覆）、ゾルゲル法、電気めっきによって、または黒み塗（Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＡｌ２Ｏ４、Ｚｒ／Ａｌケイ酸塩、ＮｉＣｒＡｌＹ層およびＮｉＴｉ層、窒化ホウ素、すなわち一般に金属酸化物）として、適用することができる。
【００２１】
記載してきた、そして剛性に関して最適化され、補強要素を有する構造は、クランクシャフト用のすべての慣習的な鋳造合金（例えばＤＩＮ  ＥＮ１５６３準拠の球状グラファイト鉄）に原則として使用できる。さらに、ＤＩＮ  ＥＮ１５６４準拠のオーステンパー鋳鉄（ＡＤＩオーステンパーダクタイル鋳鉄）を使用すると、引き続く熱処理により、補強要素がシールされるために生じ得た応力を分散させることが可能である。
【００２２】
本発明のさらなる詳細および様々な実施形態の利点は、従属請求項の特徴から明らかになる。
【００２３】
本発明によるクランクシャフト、および対応する製造方法について、図面および図面に規定された参照符号を参照しつつ、好ましい実施形態を参照して以下に記載する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１には、３次元図で、クランクシャフト（１）のまたはその部分の、可能な一実施形態が示されている。本実施形態では、鋼から製造された円筒状の中空金属成形体（２）が、主軸に沿ってクランクシャフト（１）の心（中心部分）（３）に、まず設けられており、また別の円筒状の中空金属成形体（２）が、軸受（４）の領域に偏心して配列されている。異なる領域に設けられたこれらの金属成形体（２）は、クランクシャフト（１）の補強要素として機能する。この場合、これらの金属成形体は、シャフトの異なる点における特定の負荷を考慮するために、異なる直径を有することが可能である。さらに、シールされかつ例えばオイルを導くために使用されるパイプ（５）は、図１に見ることができるが、このパイプは、本図に示した形態では本発明に関連せず、したがって、図８の内容の範囲内でのみ、このパイプについてより詳細に説明する。
【００２５】
補強要素として機能する金属成形体（２）とクランクシャフト（１）の鋳造材料との間の境界面を設置するために、またクランクシャフト（１）を鋳造するときに金属成形体がディスプレーサとして使用される場合の融解を防止するために、金属成形体（２）に完全なまたは部分的な被覆部（６）が設けられる。さらに、この被覆部（６）により、さもなければ機械的特性値に対し負の効果を有するであろう、溶融物から金属成形体（２）内への炭素の拡散を防止することができる。
【００２６】
被覆部（６）は、溶射工程（例えばアーク溶射、プラズマ被覆）、ゾルゲル法、電気めっきによって、または黒み塗（Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＡｌ２Ｏ４、Ｚｒ／Ａｌケイ酸塩、ＮｉＣｒＡｌＹ層およびＮｉＴｉ層、窒化ホウ素、すなわち一般に金属酸化物）により適用することができる。
【００２７】
図２は、図１から理解できるようなクランクシャフト（１）の同一の構造を再び断面図で示している。
【００２８】
図３は、再びクランクシャフト（１）全体の断面図で、図１と同様の本発明によるクランクシャフト（１）の特に簡単な（したがって費用効果の高い）変形を示している。この簡単な変形では、同一の幾何学的形状（円筒）および同一の方向（シャフトの回転軸に平行な円筒軸）の金属成形体（２）が設けられる。製造に関して追加支出なしに、簡単な円筒状の金属成形体（２）は、異なる方向（回転軸に対してある角度の円筒軸）（図示せず）も有することが可能である。
【００２９】
図４は、いくつかの区間（ブロック）に（湾曲パイプの形態の）円筒状の縦断面形を有する「角度付き」金属成形体（２）が、クランクシャフト（１）の偏心領域（３）に設けられる例示的実施形態を示している。この形状変更は剛性の相当の増加をもたらし、この結果、クランクシャフト（２）の機械的な耐負荷容量は、重量の低減にもかかわらず大部分維持される。金属成形体（２）の領域の力の束は、角度の選択によって画定することができ、１５°〜４５°の角度範囲が大部分の要件について有利であるが、当然、他の値も除外されない。図４には、完全に同一の形状（角度、直径）を有するこのような金属成形体（２）を有するクランクシャフト（１）が示されている。例示した例示的実施形態とは別に、局所的に異なる負荷に適合するために、異なる「角度付き」金属成形体（２）（すなわち角度および直径が変形された金属成形体）をクランクシャフト（１）に使用できる。
【００３０】
様々な断面を有し、ほぼ密閉された外側輪郭の金属成形体（２）が設けられる例示的代替実施形態が、図５に示されている。これらの金属成形体（２）が内側領域において拡大形状を有するため、材料の低減は比較的大きく、同時に、応力分布に好ましい影響が及ぼされ、この結果、より高い負荷が可能である。これらの金属成形体（２）は、シャフトの異なる領域（軸方向に、偏心して）に設けることができ、様々な形状の金属成形体（２）と組み合わせることもできる。
【００３１】
重量を低減するための他の可能性が図６に示されている。この変形では、連続的な金属成形体（２）を用いるよりも、むしろ洞くつ状の凹部（７）が軸方向にまたはクランクシャフト（１）の偏心領域に設けられ、次に、前記洞くつ状凹部に対応する形状の中空金属体（金属成形体）（２）が挿入される。この場合、凹部（７）の、したがって同様に金属成形体（２）の形状は、図示したように、円錐状（この円錐はまた、好ましくは１５°〜４５°の間の異なる開口角度を有する）であり得る。同様に、凹部（７）は、互いに対して及びシャフト（１）の回転軸に対して、異なって配向され得る。様々なサイズおよび様々な形状（ドーム状、球台、楕円形断面、円錐台等）も同様に可能である（図示せず）。剛性を最適化するために、またこの領域にオイルが導入されるのを可能するために、軸受の入口にはより大きな直径、および軸受の中心に向かってより小さな直径があることが好ましい。
【００３２】
図６に示した変形では、同一の凹部（７）は対称的に対で配列され、この結果、安定化効果を有するウェブ（８）が凹部の間に残っている。しかし、原則として、凹部（７）と金属成形体（２）との組み合わせ、および前述した異なる設計による金属成形体（２）は、クランクシャフト（１）に使用することも可能であり、またある特定の負荷条件に有利であり得る。
【００３３】
機械的に特に安定した実施形態が図７に示されている。この場合、金属成形体（２）内の重量低減されている空洞部は、開口部なしにクランクシャフト（１）の材料内に完全に密閉されて包埋されて（組み込まれて）いる。適切な成形（例えば楕円形、球状）の結果、またそのことにより、この変形は、力の束に関して最も高い負荷値を提供し、この値は、以下に説明するように、安定化充填材料によってさらに最適化することができる。
【００３４】
図３、図４、および図６による例示的実施形態の場合、好ましいものと確実に見なされているシールの代わりに、予め形成した空洞部内に金属成形体（２）を配置して、空洞部内で接着してもよい。この変形は、図６による実施形態に特に関係する。
【００３５】
空洞部は、鋳造工程中に、例えば高温溶融鋼若しくは鉄、非常に多様な形状（円錐状、円筒状、密閉状、片側で開口、両側で開口、中実、あるいは特に通常前述したような中空）、および（同様に断面についても多様である）壁厚からなる補強要素として対応する金属成形体（２）を挿入することによって、直接成形することができる。構成要素内に留まる金属成形体（２）により、それら金属成形体のより高い弾性係数およびそれら金属成形体の幾何学的形状および構造を考慮すると、クランクシャフト（１）の剛性が得られる。
【００３６】
さらに、中空に設計されかつ補強要素として使用されるこのような金属成形体（２）は、安定化充填材料（図示せず）でさらに充填してもよく、このようにして、さらなる強度増大効果を生む。このため、一方で、高い機械的負荷に耐えることができ、他方で、クランクシャフト（１）および金属成形体（２）の固体材料と比較して相当低い重量を有する材料を使用することが好ましい。金属成形体（２）を金属発泡体で充填することにより、例えばクランクシャフト（１）の質量が僅かに増加するだけで、著しい強化（補剛）が得られる。優先度、すなわち重量節減または強度に応じて、異なる金属、例えばアルミニウム、亜鉛、鉄、鋼、および合金を使用できる。
【００３７】
一方で、金属発泡体は、鋳造前に、さもなければ、他方で、その後に金属成形体（２）内の空洞部を適切な半製品（例えば、金属粉末および発泡剤、例えば水素化チタンからなり、引き続き炉による熱処理または誘導処理が行われる半製品）で発泡することによって、金属成形体（２）に挿入することができる。代替方法として、金属発泡体の小さな部片を残りの開口部を通して空洞部内に配置し、そこで接着することができる。この変形は、図６に従って説明してきた実施形態と特に関係する。
【００３８】
安定化充填材料として金属発泡体を使用することは、クランクシャフト（１）の自然な振動が運動（走行）中に減衰されるという追加の利点を有する。この結果、クランクシャフト（１）の回転（音響、振動）の滑らかさがかなり向上される。
【００３９】
クランクシャフト（１）のこの種類の実施形態を製造するために、鋳造中に、被覆された金属成形体（２）が適切な位置に固定され、これによって、ディスプレーサとして少なくとも部分的に密封（シール）され、被覆部（６）は上述の形態で機能する。図８は、好ましくは高温溶融鉄または鋼材料からなり同時にオイル案内パイプを構成できる金属パイプ（９）によって、このようなディスプレーサを鋳造鋳型（図示せず）に固定することを示している。挿入すべきディスプレーサは、それらが挿入される前に、シールすべき金属パイプ（１）に例えば溶接によって既に接続されている。
【００４０】
原則として、上述の例示的実施形態のすべてにおいて、クランクシャフト（１）の剛性のさらなる増大は、横断方向リブ（図示せず）を金属成形体（２）に挿入することによって得ることができる。この場合、当然、充填材料の組み合わせも考えられる。
【００４１】
金属成形体（２）に横断方向リブを設けることに加えて、前記金属成形体はまた、強度をさらに増すために、図９に示したように固体（中実）または少なくとも部分的に固体（中実）に設計され得る。さらに、図９では、金属成形体（２）の全断面はクランクシャフト（１）の領域毎の補強要素として多数の個々の金属成形体（２）に分割される。
【００４２】
クランクシャフト（１）の領域毎に、１つの金属成形体（２）内に金属成形体（２）の所望の全断面が実現されるように、大きな外径を有する金属成形体（２）が使用される場合、冷却による収縮工程の故に著しい内部応力が金属成形体（２）の周りに生じる。この手段によって生じる接線方向の引張応力は不利であり、極端な場合には、金属成形体（２）を囲む材料の破壊さえももたらす可能性がある。
【００４３】
これらの有害な内部応力は、金属成形体（２）の全断面をクランクシャフト（１）の領域毎に多数の個々の金属成形体（２）に分割することによって低減し得る。金属成形体（２）がシールされるとき、クランクシャフト（１）の冷却中に金属成形体が少なくとも１つの、特には２つの自由度を有し、したがって移動できるように、金属成形体（２）が装着されるならば、冷却による有害な自然な応力の発生がさらに低減される。
【００４４】
同様に、金属成形体（２）は、仮にあったとしてもほとんど負荷を受けないクランクシャフト（１）の中立の繊維状粒子からある距離に、常に配列されることが図９からも理解できる。したがって、金属成形体（２）の全断面をクランクシャフト（１）の領域毎に多数の個々の金属成形体（２）に分割することにより、繊維強化材料の場合の繊維状粒子と較べて、最も高い負荷を受ける領域に、これら個々の金属成形体（２）を非常に容易に配列することができる。理想的には、図９による変形では、一つの空洞部または一つの中空金属成形体（２）（図示せず）が中立の繊維状粒子の領域に配列され得る。
【００４５】
原則として、すべての金属成形体（２）の構造および断面形状は任意であるので、金属成形体（２）は、負荷に関して与えられた要件に常に適合することができる。さらに、金属成形体（２）はまた、適切な断面形状によって、例えば、アンダカット等を有する断面形状によってクランクシャフトに固定することができ、これによって、シール後にクランクシャフト（１）とのぴったり合う接続が保証される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】補強要素として中空金属成形体を有するクランクシャフトの部分の３次元図である。
【図２】図１によるクランクシャフトの部分の断面図である。
【図３】異なる補強要素を有するクランクシャフトの様々な実施形態のうちの一つの断面図である。
【図４】異なる補強要素を有するクランクシャフトの様々な実施形態のうちの一つの断面図である。
【図５】異なる補強要素を有するクランクシャフトの様々な実施形態のうちの一つの断面図である。
【図６】異なる補強要素を有するクランクシャフトの様々な実施形態のうちの一つの断面図である。
【図７】異なる補強要素を有するクランクシャフトの様々な実施形態のうちの一つの断面図である。
【図８】オイル案内パイプおよびその上に嵌合されたディスプレーサを有する鋳造クランクシャフトの実施形態の断面図である。
【図９】クランクシャフトの１つの領域に多数の個々の補強要素を有するクランクシャフトの部分の３次元図である。
【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年8月14日(2003.8.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コネクティングロッド、主軸受等のような偏心構造を有する鋳造クランクシャフトであって、重量を低減するために、回転軸の領域および該領域から隔離された前記偏心構造の領域の両方に空洞部及び／又は凹部が存在し、好ましくは鋼製の予め製造された金属成形体からなる補強要素が挿入される少なくとも１つの前記空洞部及び／又は前記凹部が存在する鋳造クランクシャフトであって、
被覆部（６）が前記金属成形体（２）と溶融物との間の物質の交換を防止するように、前記金属成形体（２）が前記被覆部（６）によって前記クランクシャフト（１）の材料から区切られることを特徴とする鋳造クランクシャフト。
【請求項２】
前記被覆部（６）が前記金属成形体（２）と前記溶融物との間の炭化水素の拡散を防止することを特徴とする、請求項１に記載のクランクシャフト。
【請求項３】
前記金属成形体（２）が、少なくとも部分的に中空に設計されることを特徴とする請求項１あるいは２に記載のクランクシャフト。
【請求項４】
前記被覆部（６）が、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＡｌ２Ｏ４、Ｚｒ／Ａｌケイ酸塩、窒化ホウ素、並びに／又は、ＮｉＣｒＡｌＹ及び／若しくはＮｉＴｉの層、からの物質のうちの少なくとも１つまたはそれらの物質の組み合わせの１つを有することを特徴とする請求項１、２あるいは３に記載のクランクシャフト。
【請求項５】
補強要素として機能する前記金属成形体（２）の全断面が、前記クランクシャフト（１）の領域毎に多数の個々の金属成形体（２）に分割されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のクランクシャフト。
【請求項６】
鋳造クランクシャフトを製造するための方法であって、鋳造中に、少なくとも１つの被覆された金属成形体が、前記クランクシャフト（１）の回転軸の領域および偏心構造（３）の領域の両方のディスプレーサとして使用され、この結果、少なくとも１つの空洞部および／または凹部が前記両方の領域に形成される方法であって、
前記金属成形体（２）と溶融物との間の物質の交換を防止する種類の被覆部（６）が使用される方法。
【請求項７】
前記被覆部（６）が溶射工程（例えばアーク溶射、プラズマ被覆）、電気めっき、または黒み塗（例えばＡｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＡｌ２Ｏ４、Ｚｒ／Ａｌケイ酸塩、ＮｉＣｒＡｌＹ層およびＮｉＴｉ層、窒化ホウ素）により適用されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記金属成形体（２）が鋳造中に固定されるように、前記金属成形体（２）が補助構造、例えば金属ピン、または金属パイプ（９）、またはオイル案内パイプ（５）に締結されることを特徴とする請求項６あるいは７に記載の方法。
【国際調査報告】
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