(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン部材に接合する接合部と、前記エンジン部材の部材側ジャーナル部と協働して軸部材を軸支するキャップ側ジャーナル部とを設けたエンジンの軸受キャップの鋳造型内に、この軸受キャップの母材とは異種材料からなり、前記キャップ側ジャーナル部に倣った芯材側ジャーナル部とこの芯材側ジャーナル部の両側の芯材ボルト穴を有する芯材を配設し、鋳抜きピンを前記芯材ボルト穴に挿入して前記芯材を前記鋳造型内に固定した後、湯流れ方向が上下方向に段差部を備えた前記鋳抜きピンの固定方向と異なる方向となるように前記鋳造型に設けた湯口より前記母材を注湯して前記鋳造型の内部に前記芯材を鋳込むエンジンの軸受キャップの製造方法において、前記芯材側ジャーナル部の曲率半径を前記キャップ側ジャーナル部の曲率半径よりも大きく形成し、前記芯材ボルト穴と前記鋳抜きピンとのクリアランスに比べて前記鋳造型の表面のうち前記キャップ側ジャーナル部に対応する部分と前記芯材側ジャーナル部とのクリアランスが大きくなるように、前記芯材を前記鋳造型の表面と離間した状態で前記鋳造型内に固定し、次いで、前記鋳造型の側面に設けられた前記湯口より前記母材を注湯することを特徴とするエンジンの軸受キャップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンの軸受キャップ構造に係り、特に内部に母材とは異種材料の芯材（プリフォーム）が鋳込まれるエンジンの軸受キャップ構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両のエンジンにおいては、エンジン部材としてのシリンダブロックの上部にシリンダヘッドを設置し、また、シリンダブロックの下部には、軸部材としてのクランクシャフトをシリンダブロックのブロック側ジャーナル部と協働して軸支するキャップ側ジャーナル部であるロアケース側ジャーナル部が備えられた軸受キャップとしてのクランクロアケースを設けたものがある。
【０００３】
即ち、図６に示す如く、エンジン１０２のシリンダブロック１０４の下部に取り付けられるクランクロアケース１０６は、アルミ製で、例えばダイカスト法の鋳造で成形されるものあり、シリンダブロック１０４の下面に接合する接合部１０８と、クランクシャフト（図示せず）を軸支するように上方に開放する半円形状のロアケース側ジャーナル部１１０と、このロアケース側ジャーナル部１１０の両側で上下方向に指向した一側・他側ロアケースボルト孔１１２−１・１１２−２と、両端側で一側・他側ロアケース外側壁１１４−１・１１４−２とを備えている。
【０００４】
また、このようなエンジンの軸受キャップ構造としては、例えば、特開２０００−２０５０３７号公報に開示されている。この公報に記載のものは、左右の外側壁を連結しクランクシャフトの軸受部をなすバルクヘッド（隔壁）に、強化繊維からなり左右の外側壁を横断するプリフォーム（芯材）を鋳込み、このプリフォームに溶湯を含浸させ、シリンダブロックを構成したものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来、エンジンの軸受キャップ構造においては、エンジンの軽量化のために、エンジン部材であるシリンダブロック及び軸受キャップであるクランクロアケースをアルミ製で製造することが多いが、アルミ製のシリンダブロック及びクランクロアケースは、線膨張係数が鋳鉄製のシリンダブロック及びクランクロアケースに比べて高いので、低温域でのクランクシャフトのクランクジャーナル部とのクリアランスを得るために、高温域でのクランクジャーナル部のクリアランスが大きくなる傾向にある。
【０００６】
これに対し、エンジン部材の線膨張係数を抑えるために、アルミ製のクランクロアケースの鋳造の際に、内部にアルミ材（母材）とは異種材料を鋳込む方法がある。この異種材料を鋳込む方法において、図７に示す如く、鋳造型（図示せず）内に繊維質材料からなる所定形状の芯材（プリフォーム）１１６を鋳込むことにより、ロアケース側ジャーナル部１１０をアルミナ合金化することで線膨張係数を抑えている。
【０００７】
しかしながら、鋳造時には、芯材１１６を固定保持することが難しく、ロアケース側ジャーナル部１１０の内周面１１０Ｆの曲率半径Ｒ１と芯材側ジャーナル部１１８の内周面１１８Ｆの曲率半径Ｒ２との基点を同一のロアケース中心（ロアケースセンタ）Ｏとするとき、ロアケース側ジャーナル部１１０の内周面１１０Ｆと芯材側ジャーナル部１１８の内周面１１８Ｆとの厚さ（距離）Ｔを考慮し、ロアケース側ジャーナル部１１０の内周面１１０Ｆの曲率半径Ｒ１に比べて芯材側ジャーナル部１１８の内周面１１８Ｆの曲率半径Ｒ２を少し大きくし（Ｒ２＝Ｒ１＋Ｔ）、ロアケース側ジャーナル部１１０の内周面１１０Ｆと芯材側ジャーナル部１１８の内周面１１８Ｆとの間でアルミ製部分（厚さＴ：ＣＯＮＳＴ（一定））をわずかに残しつつ鋳造しようとした場合に、図８、９に示す如く、芯材１１６の一側芯材ボルト穴１２０−１に挿入される鋳造型の一側上用・一側下用鋳抜きピン１２２−１Ｕ・１２２−１Ｂの一側上用・一側下用段差部１２４−１Ｕ・１２４−２Ｂ、及び芯材１１６の他側芯材ボルト穴１２０−２に挿入される鋳造型の他側上用・他側下用鋳抜きピン１２２−２Ｕ・１２２−２Ｂの他側上用・他側下用段差部１２４−１Ｕ・１２４−２Ｂを用いて芯材１１６の上下方向の動きを規制している。
【０００８】
ところで、図９に示す如く、例えば、一側上用段差部１２４−１Ｕ部位において説明すると、芯材１１６の一側芯材ボルト穴１２０−１の上側の穴端部位１２０−１Ｍと一側上用鋳抜きピン１２２−１Ｕの外周面との間に隙間Ｓが存在することから、図１０に示す如く、母体であるアルミ材が流れてくる湯流れ方向である横方向において、一側ロアケースボルト孔１１２−１と一側上用・一側下用鋳抜きピン１２２−１Ｕ・１２２−１Ｂとの間に一側ずれＤ−１、及び他側ロアケースボルト孔１１２−２と他側上用・他側下用鋳抜きピン１２２−２Ｕ・１２２−２Ｂとの間に他側ずれＤ−２が存在してしまい、よって、芯材１１６が他側ロアケース側壁１１４−２側にずれてしまうことにより、つまり、鋳造後に、ロアケース中心Ｏに対して芯材中心（プリフォームセンタ）Ｑが他側ロアケース側壁１１４−２側にセンタ間ずれＥだけ移動してしまい（図１０の一点鎖線で示す）、このため、ロアケース側ジャーナル部１１０の内周面１１０Ｆに芯材側ジャーナル部１１８の内周面１１８Ｆの一部が露出してしまう場合がある（図１０のプリフォーム露出部分Ｐで示す）。このように、ロアケース側ジャーナル部１１０に芯材側ジャーナル部１１８が露出した場合には、その露出部分からはアルミ材の浸透がなくなるため、ロアケース側ジャーナル部１１０を均一にアルミナ合金化することができなくなり、鋳造ミスを招くという不都合があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述の不都合を除去するために、エンジン部材に接合する接合部と、前記エンジン部材の部材側ジャーナル部と協働して軸部材を軸支するキャップ側ジャーナル部とを設けたエンジンの軸受キャップの鋳造型内に、この軸受キャップの母材とは異種材料からなり、前記キャップ側ジャーナル部に倣った芯材側ジャーナル部とこの芯材側ジャーナル部の両側の芯材ボルト穴を有する芯材を配設し、鋳抜きピンを前記芯材ボルト穴に挿入して前記芯材を前記鋳造型内に固定した後、湯流れ方向が上下方向に段差部を備えた前記鋳抜きピンの固定方向と異なる方向となるように前記鋳造型に設けた湯口より前記母材を注湯して前記鋳造型の内部に前記芯材を鋳込むエンジンの軸受キャップの製造方法において、前記芯材側ジャーナル部の曲率半径を前記キャップ側ジャーナル部の曲率半径よりも大きく形成し、前記芯材ボルト穴と前記鋳抜きピンとのクリアランスに比べて前記鋳造型の表面のうち前記キャップ側ジャーナル部に対応する部分と前記芯材側ジャーナル部とのクリアランスが大きくなるように、前記芯材を前記鋳造型の表面と離間した状態で前記鋳造型内に固定し、次いで、前記鋳造型の側面に設けられた前記湯口より前記母材を注湯することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この発明は、キャップ側ジャーナル部で最も重要なピストン上下方向のアルミ材の厚さだけでなく、軸受キャップの接合部に沿った芯材の横方向のずれに対しても許容範囲を広げることができ、これにより、キャップ側ジャーナル部での芯材の露出を防止することができ、キャップ側ジャーナル部を均一にアルミナ合金化することができ、鋳造ミスを回避させることができる。
【００１１】
【実施例】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。図１〜３は、この発明の第１実施例を示すものである。図３において、２は車両（図示せず）に搭載されるエンジン、４はエンジン部材としてのシリンダブロック、６は軸受キャップとしてのクランクロアケース、８は軸部材としてのクランクシャフトである。シリンダブロック４及びクランクロアケース６は、母材がアルミ材からなり、例えばダイカスト法の鋳造によって形成されるものである。クランクシャフト８は、鉄系材からなるものである。
【００１２】
シリンダブロック４の半円形状のブロック側ジャーナル部１０とクランクロアケース８の半円形状のロアケース側ジャーナル部１２との間には、ブロック側軸受メタル１４とロアケース側軸受メタル１６を介してクランクシャフト８が軸支して設けられる。これにより、クランクシャフト８は、シリンダブロック４のブロック側ジャーナル部１０とクランクロアケース６のロアケース側ジャーナル部１２とで協働して軸支される。
【００１３】
シリンダブロック４の下面には、下方から、ブロック側ジャーナル部１０の両側で、一側・他側ブロックボルトねじ穴１８−１・１８−２が上下方向に指向して形成されているとともに、両外側で、外側第１・外側第２ブロックボルトねじ穴２０−１・２０−２が上下方向に指向して形成されている。
【００１４】
また、クランクロアケース６には、ロアケース側ジャーナル部１２の両側で、一側・他側ブロックボルトねじ穴１８−１・１８−２に対応して一側・他側ロアケースボルト孔２２−１・２２−２が形成されているとともに、一側・他側ロアケース外側壁２４−１・２４−２に、外側第１・外側第２ブロックボルトねじ穴２０−１・２０−２に対応して外側第１・外側第２ロアケースボルト孔２６−１・２６−２が形成されている。
【００１５】
シリンダブロック４の下部には、下方から一側・他側ロアケースボルト孔２２−１・２２−２に挿通して一側・他側ブロックボルトねじ穴１８−１・１８−２に螺着された一側・他側締結ボルト２８−１・２８−２と、下方から外側第１・外側第２ロアケースボルト孔２６−１・２６−２に挿通して外側第１・外側第２ブロックボルトねじ穴２０−１・２０−２に螺着された外側第１・外側第２締結ボルト３０−１・３０−２とにより、クランクロアケース６の上部の接合部３２が接合して設けられる。
【００１６】
また、クランクシャフト８のクランクピン３４には、コンロッド３６の大端部３８が一側・他側接続ボルト４０−１・４０−２で取り付けた端部キャップ４２と共に連結されている。このコンロッド３６の小端部４４には、ピストン４６のピストンピン４８が連結されている。
【００１７】
クランクロアケース６は、鋳造の際に、鋳造型（図示せず）内に母材であるアルミ材とは異種材料の芯材（プリフォーム）５０を配設し、母材を鋳造型の湯口（図示せず）より注湯して内部に芯材５０を鋳込むことで、成形されるものである。鋳造型は、上下方向に配置した可動側の上側金型と固定側の下側金型とからなる。上側金型と下側金型とは、図１に示す如く、一側ロアケースボルト孔２２−１に対応した一側上用・一側下用鋳抜きピン５２−１Ｕ・５２−１Ｂと、他側ロアケースボルト孔２２−２に対応した他側上用・他側下用鋳抜きピン５２−２Ｕ・５２−２Ｂとを有している。一側上用・一側下用鋳抜きピン５２−１Ｕ・５２−１Ｂには、一側上用・一側下用段差部５４−１Ｕ・５４−１Ｂが形成されている。他側上用・他側下用鋳抜きピン５２−２Ｕ・５２−２Ｂには、他側上用・他側下用段差部５４−２Ｕ・５４−２Ｂが形成されている。これら各段差部５４は、芯材５０を上下方向で固定保持するものである。
【００１８】
芯材５０は、セラミックス線材をプリフォーム（予め成形した物）したウイスカ（短繊維）であり、また、母材であるアルミ材が含浸されるものである。つまり、芯材５０の材料は、基本的にアルミナ繊維を使用しており、バインダー（繊維の固定材）として少量のシリカを含んでいるものである。この芯材５０の製造方法としては、アルミナ繊維を水に溶かして分散させた後に、バインダーのシリカを混合し、これらを良くかき混ぜたものを濾過器に入れて脱水し、そして、そのまま放置すると、ケーキ状のやわらかい湿潤した状態となり、そして、乾燥工程で水分を飛ばした後に、焼成工程を経ることで、ある程度の硬さを持った芯材５０が完成される。この完成した芯材５０は、それ単体ではまだ十分な硬さを持っておらず、クランクロアケース６の鋳造工程にてアルミ材を浸透させることで、所要の硬さのアルミナ合金になるものである。
【００１９】
芯材５０は、ロアケース側ジャーナル部１２に倣った芯材側ジャーナル部５６と、この芯材側ジャーナル部５６の両側で一側・他側ロアケースボルト孔２２−１・２２−２に対応して上下方向に指向する一側、他側芯材ボルト穴５８−１・５８−２とを有し、鋳造型内では上下方向に各段差部５４を備えた各鋳抜きピン５２により鋳造型の表面と離間した状態で配設されるとともに、一側ロアケースボルト孔２２−１の内周面と一側鋳抜きピン５２−１の外周面とのクリアランスＤ−１、及び他側ロアケースボルト孔２２−２の内周面と他側鋳抜きピン５２−２の外周面とのクリアランスＤ−２に比べて、クランクロアケース６のロアケース側ジャーナル部１２の内周面１２Ｆと芯材５０の芯材側ジャーナル部５６の内周面５６Ｆとの横方向におけるクリアランスＦが大きくなるように、ロアケース側ジャーナル部１２のロアケース中心Ｏを通る中心線Ｃ上でロアケース側ジャーナル部１２の内周面１２Ｆと芯材側ジャーナル部５６の内周面５６Ｆとの厚さＴを考慮するとともに、中心線Ｃ上で芯材側ジャーナル部５６の曲率半径Ｒ２の芯材中心Ｑをロアケース中心Ｏから距離Ｌだけ遠ざけてずらし、芯材側ジャーナル部５６の内周面５６Ｆの曲率半径Ｒ２がロアケース側ジャーナル部１２の曲率半径Ｒ１よりも大きく形成され（Ｒ２＝Ｒ１＋Ｔ＋Ｌ）、また、クランクロアケース６の接合部３２に沿って母材であるアルミ材を注湯するように、つまり、鋳造時の湯流れ方向がピストン４６の上下方向と異なるように、鋳造型の側面、つまり、一側ロアケース外側壁２４−１側には、湯口（図示せず）が設けられている。
【００２０】
つまり、この実施例において、クランクロアケース６を鋳造する場合に、特に鋳造技術的に特殊なことは行っておらず、従来の方法と同一の鋳造機械を使用し、ただし、鋳造型については、芯材５０をを希望の位置に固定するための工夫が為されており、この実施例では、鋳造型の各鋳抜きピン５２には、芯材５０の上下方向の位置を固定する各段差部５４を備えている。しかし、希望する位置に芯材５０を固定するにしても、過大な力をかけて芯材５０を固定したのでは、まだ硬くない単体の芯材５０が圧力により割れてしまうために、この単体の芯材５０を支える程度の固定方法しか採ることができないものである。このため、クランクロアケース６の鋳造時の母材であるアルミ材の湯流れの圧力により単体の芯材５０が横方向にずれてしまい、よって、ロアケース側ジャーナル部１２のアルミ鋳肌から芯材５０芯材側ジャーナル部５６が露出してしまう等が生ずることから、この実施例において、鋳造時のアルミ材の湯流れ方向に垂直な方向に芯材中心（プリフォームセンタ）をシフトさせることで、芯材５０のずれに許容範囲を持たせ、芯材５０の露出を防止することで、芯材５０へのアルミ溶湯を十分に浸透させるものである。
【００２１】
具体的な構成としては、図１に示す如く、ロアケース側ジャーナル部１２の中心を通る中心線Ｃ上において、ロアケース側ジャーナル部１２の内周面１２Ｆと芯材側ジャーナル部５６の内周面５６Ｆとが厚さ（距離）Ｔで離間し、クランクロアケース６のロアケース側ジャーナル部１２とのシフト量を反映するように、クランクロアケース６のロアケース中心（ロアケースセンタ）Ｏと芯材５０の芯材中心（プリフォームセンタ）Ｑとは、中心線Ｃ上で距離Ｌだけシフトされ、これにより、芯材側ジャーナル部５６の曲率半径Ｒ２が、Ｒ２＝Ｒ１＋Ｔ＋Ｌで設定される。
【００２２】
次に、この第１実施例の作用を説明する。
【００２３】
クランクロアケース６の鋳造の際には、鋳造型の側面の湯口からの母材であるアルミ材が、クランクロアケース６の接合部３２に沿って注湯され、芯材５０には、母材であるアルミ材が含浸される。
【００２４】
ところで、この実施例においては、クランクロアケース６のロアケース中心Ｏと芯材５０の芯材中心Ｑとを中心線Ｃ上で距離Ｌだけシフトさせ、芯材５０の芯材側ジャーナル部５６の内周面５６Ｆの曲率半径Ｒ２をロアケース側ジャーナル部１２の曲率半径Ｒ１よりも大きくすることで、鋳造時に、湯流れによって芯材５０が他側ロアケース外側壁２４−２側に移動しても（図２の一点鎖線で示す）、ロアケース側ジャーナル部１２で最も重要となるピストン４６の上下運動方向のアルミ材の厚さＴを管理しつつ、芯材５０の横方向のずれに対して許容範囲を広げることが可能となり、ロアケース側ジャーナル部１２への芯材５０の露出を防止し、ロアケース側ジャーナル部１２にアルミ層が残ることにより、良好な鋳造性を維持して、鋳造ミスを低減することができる。
【００２５】
このとき、芯材５０の芯材側ジャーナル部５６の内周面５６Ｆの径の拡大量は、芯材中心Ｑをシフトした量（Ｌ）により決定され、ピストン４６の上下運動方向のアルミ材の肉厚（厚さ）を所望の寸法に維持することができる。
【００２６】
また、ロアケース側ジャーナル部１２にアルミ層が残ることにより、ロアケース側ジャーナル部１２の加工時に、シリンダブロック４とクランクロアケース６とで同じ材質を加工することができ、芯材５０の異種材料を加工したときに考えられる工具のブレを抑えることができるため、芯材５０を鋳込んだクランクロアケース６を用いても、従来のアルミ製のクランクロアケースと同じジャーナル部の加工精度を維持することができる。
【００２７】
更に、クランクロアケース６の母材はアルミ材であり、芯材５０はセラミックス線材をプリフォームしたウイスカであり、アルミ材である母材を芯材５０内に含浸させたことにより、芯材５０を鋳込むことで、アルミ材の線膨張係数を抑えて、高温域でのクランクジャーナル部のクリアランスを低減し、よって、振動・騒音を低減することができる。
【００２８】
図４は、この発明の第２実施例を示すものである。
【００２９】
この第２実施例においては、上述の第１実施例と同一機能を果たす箇所には同一符号を付して説明する。
【００３０】
この第２実施例の特徴とするところは、以下の点にある。即ち、軸受キャップとしてのベアリングキャップ６２は、半円形状のキャップ側ジャーナル部６４を有するとともに、内部に芯材６６を鋳込ませるものである。この場合、第１実施例と同様に、芯材６６の一側・他側芯材ボルト穴６８−１・６８−２と鋳造型の各鋳抜きピンとのクリアランス(図示せず)に比べて、ベアリングキャップ６２のキャップ側ジャーナル部６４と芯材６６の芯材側ジャーナル部７０との横方向におけるクリアランスＦが大きくなるように、芯材側ジャーナル部７０の曲率半径Ｒ２がキャップ側ジャーナル部６４の曲率半径Ｒ１よりも大きく形成、つまり、キャップ側ジャーナル部６４の内周面６４Ｆと芯材側ジャーナル部７０の内周面７０Ｆとの厚さＴを考慮して、Ｒ２＝Ｒ１＋Ｔ＋Ｌで設定する。
【００３１】
この第２実施例の構成によれば、軸受キャップがベアリングキャップ６２の場合でも、第１実施例と同様な作用効果を奏することができる。
【００３２】
図５は、この発明の特別構成であり、第３実施例を示すものである。
【００３３】
この第３実施例の特徴とするところは、以下の点にある。即ち、鋳造型の鋳抜ピン８２は、段差部８４の角部位８４Ａから角度θのテーパで先細りとなるテーパ形状に形成されている。この場合に、段差部８４の角部位８４Ａは、芯材８６の芯材ボルト穴８８の孔端部位８８Ａに接し、芯材８６を動かさないように固定保持している。
【００３４】
この第３実施例の構成によれば、芯材８６は、芯材ボルト穴８８の孔端部位８８Ａが鋳抜ピン８２の段差部８４の角部位８４Ａによってその位置が固定されることから、横方向にずれることがない。よって、簡単な構成で、クランクロアケース６のロアケース側ジャーナル部１２への芯材８６の露出を防止し、ロアケース側ジャーナル部１２にアルミ層が残ることにより、良好な鋳造性を維持して鋳造ミスを低減することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳細な説明から明らかなようにこの発明によれば、キャップ側ジャーナル部で最も重要なピストン上下方向のアルミ材の厚さだけでなく、軸受キャップの接合部に沿った芯材の横方向のずれに対しても許容範囲を広げることができ、これにより、キャップ側ジャーナル部での芯材の露出を防止することができ、キャップ側ジャーナル部を均一にアルミナ合金化することができ、鋳造ミスを回避させ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】クランクロアケースの断面図である。
【図２】鋳造時のクランクロアケースの断面図である。
【図３】エンジンのクランクシャフト周りの断面図である。
【図４】第２実施例においてベアリングキャップの断面図である。
【図５】第３実施例において鋳込みピン周りの断面図である。
【図６】従来においてクランクロアケースの断面図である。
【図７】従来において芯材を設けたクランクロアケースの断面図である。
【図８】従来において鋳造時のクランクロアケースの支持状態の断面図である。
【図９】図８の矢印ＩＸによる鋳込みピン部位の拡大断面図である。
【図１０】従来において鋳造後のクランクロアケースの断面図である。
【符号の説明】
２  エンジン
４  シリンダブロック
６  クランクロアケース
８  クランクシャフト
１０  ブロック側ジャーナル部
１２  ロアケース側ジャーナル部
２２  ロアケースボルト孔
５０  芯材（プリフォーム）
５２  鋳込みピン
５４  段差部
５６  芯材側ジャーナル部
５８  芯材ボルト穴
【図１】
0003948272.tif 000002
【図２】
0003948272.tif 000003
【図３】
0003948272.tif 000004
【図４】
0003948272.tif 000005
【図５】
0003948272.tif 000006
【図６】
0003948272.tif 000007
【図７】
0003948272.tif 000008
【図８】
0003948272.tif 000009
【図９】
0003948272.tif 000010
【図１０】
0003948272.tif 000011