(57)【要約】  エンジンコンポーネント内に鋳包まれるよう構成された粉末金属ベアリング支持体インサートは、粉末金属圧縮成形プロセス中に互いに組み合わされたスロットによって形成された一対の孔を含む。これらは互いに組み合わされたスロットによって形成される為、この一対の孔は、鋳造ステップ中になかに鋳造材料を受け入れることができる。とりわけ、前記インサートの材料とは異なる前記鋳造材料を加工するよう選別された工具を用いて、これらの孔内の鋳造材料に対して穴を穿設又は機械加工してもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンコンポーネント内に鋳包まれるよう構成された粉末金属ベアリング支持体インサートであって、
本体であって、前記本体の横側部にある一対の対向端を有する本体と、
前記一対の対向端間の前記本体の側部に位置するベアリング受け面であって、なかにベアリングを収容するよう構成されたベアリング受け面と、
前記本体を通って延びる一対の孔と、を備え、
前記一対の孔の各々は、隣接する互いに組み合わされたスロットのセットによって形成され、
前記隣接する互いに組み合わされたスロットのセットは、前記各孔を画定するつながった通路を前記スロットを通って形成するために互いに当接する領域を有し、
エンジンコンポーネント内への粉末金属ベアリング支持体インサートの鋳包みに適応するために前記粉末金属ベアリング支持体インサートが多孔性を有するよう、前記粉末金属ベアリング支持体インサートが焼結粉末金属材料から形成されることを特徴とする粉末金属ベアリング支持体インサート。
【請求項２】
前記一対の孔は、各々、各中心軸を有し、前記一対の孔の前記中心軸は互いに平行であることを特徴とする請求項１に記載の粉末金属ベアリング支持体インサート。
【請求項３】
前記ベアリング受け面は、半円筒形状でありかつ中心軸を有し、
前記ベアリング受け面の前記中心軸は、前記一対の孔の前記各中心軸に対して垂直であることを特徴とする請求項２に記載の粉末金属ベアリング支持体インサート。
【請求項４】
前記隣接する互いに組み合わされたスロットの各セットは、前記一対の対向端の各々から横方向内側にオフセットされていることを特徴とする請求項１に記載の粉末金属ベアリング支持体インサート。
【請求項５】
前記隣接する互いに組み合わされたスロットの各セットによって、前記本体の前記一対の対向端のぞれぞれと前記本体の中央部との間に交互の材料ブリッジのセットが形成され、
前記本体の前記中央部は前記一対の対向端間に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の粉末金属ベアリング支持体インサート。
【請求項６】
前記交互の材料ブリッジのセットの各材料ブリッジは、通路画定面を有し、
前記交互の材料ブリッジのセットの各材料ブリッジの前記通路画定面は、前記通路の中心軸を向くとともに、前記交互の材料ブリッジのセットのなかの隣接する前記材料ブリッジ上の通路画定面が向いている方向とは反対の方向を向いていることを特徴とする請求項５に記載の粉末金属ベアリング支持体インサート。
【請求項７】
前記本体は鉄を含むことを特徴とする請求項１に記載の粉末金属ベアリング支持体インサート。
【請求項８】
鋳造体内に鋳包まれた請求項１に記載の粉末金属ベアリング支持体インサートを備えるエンジンコンポーネント。
【請求項９】
前記エンジンコンポーネントは、エンジンケース、クレードル及びベッドプレートのうちの１つであることを特徴とする請求項８に記載のエンジンコンポーネント。
【請求項１０】
前記エンジンコンポーネントは、アルミニウム又はアルミニウム合金から鋳造され、
前記粉末金属ベアリング支持体インサートは鉄を含むことを特徴とする請求項８に記載のエンジンコンポーネント。
【請求項１１】
前記鋳造体の材料が、前記粉末金属ベアリング支持体インサートの前記本体を通って延びる前記一対の孔に充填されることを特徴とする請求項８に記載のエンジンコンポーネント。
【請求項１２】
前記粉末金属ベアリング支持体インサートの前記本体の前記一対の孔を通って延びる、前記鋳造体に穿設された穴をさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載のエンジンコンポーネント。
【請求項１３】
粉末金属ベアリング支持体インサートを作成する方法であって、
工具と金型のセット内に粉末金属を充填する工程と、
前記工具と金型のセットを用いて、前記粉末金属から成形体を圧縮成形する工程と、
前記粉末金属ベアリング支持体インサートを形成するために前記成形体を焼結する工程と、を有し、
前記成形体は、
本体であって、前記本体の横側部にある一対の対向端を有する本体と、
前記一対の対向端間の前記本体の側部に位置するベアリング受け面であって、なかにベアリングを収容するよう構成されたベアリング受け面と、
前記本体を通って延びる一対の孔と、を備え、
前記一対の孔の各々は、隣接する互いに組み合わされたスロットのセットによって形成され、
前記隣接する互いに組み合わされたスロットのセットは、前記各孔を画定するつながった通路を前記スロットを通って形成するために互いに当接する領域を有することを特徴とする方法。
【請求項１４】
エンジンコンポーネント内への前記粉末金属ベアリング支持体インサートの鋳包みに適応するために前記粉末金属ベアリング支持体インサートが多孔性を有するよう、前記粉末金属ベアリング支持体インサートが焼結粉末金属材料から形成されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記一対の孔は、各々、各中心軸を有し、
前記一対の孔の前記中心軸は互いに平行であり、
前記ベアリング受け面は半円筒形状でありかつ中心軸を有し、
前記ベアリング受け面の前記中心軸は前記一対の孔の前記各中心軸に対して垂直であり、
前記成形体を圧縮成形する工程は、前記一対の孔の前記中心軸に対して垂直な方向で起こることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記圧縮成形する工程は、互いに組み合わされた工具部材を用いて、前記隣接する互いに組み合わされたスロットの各セットを形成することを含み、
前記隣接する互いに組み合わされたスロットの各セットは、前記一対の対向端の各々から横方向内側にオフセットされていることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記互いに組み合わされた工具部材の各工具部材の遠位粉末接触端によって、前記粉末金属が圧縮成形されて、前記本体の前記一対の対向端のぞれぞれと前記本体の中央部との間に交互の材料ブリッジのセットが形成され、
前記本体の前記中央部は前記一対の対向端間に配置されていることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記交互の材料ブリッジのセットの各材料ブリッジは、通路画定面を有し、
前記交互の材料ブリッジのセットの各材料ブリッジの前記通路画定面は、前記通路の中心軸を向くとともに、前記交互の材料ブリッジのセットのなかの隣接する前記材料ブリッジ上の通路画定面が向いている方向とは反対の方向を向いていることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
請求項１に記載の粉末金属ベアリング支持体インサートを少なくとも１つエンジンコンポーネント内に鋳包ませる方法であって、
粉末金属ベアリング支持体インサートを少なくとも１つ前記エンジンコンポーネント内に鋳包ませる工程を有することを特徴とする方法。
【請求項２０】
前記エンジンコンポーネントの鋳造体に穴を穿設する工程をさらに有し、
前記穿設された穴は、前記粉末金属ベアリング支持体インサートの前記本体の前記一対の孔内に延びることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
＜関連出願の相互参照＞
本出願は、２０１７年３月９日に出願された、「水平貫通孔を有する粉末金属インサートを形成する方法」と称する米国仮出願番号６２／４６９，３７０の出願日の利益を主張し、当該仮出願の内容は全て事実上本明細書に記載されたのと同じように参照により本明細書に組み込まれているものとする。
【０００２】
＜連邦政府の支援による研究に関する言明＞
該当なし。
【０００３】
本開示は、粉末冶金を用いて作成された部品に関し、具体的には、被鋳包みインサート(cast-in inserts)として用いられる粉末金属部品に関する。
【背景技術】
【０００４】
特定の用途においては、粉末金属インサートは、これより大きい非粉末金属体内の位置において鋳包まれる。一例として、鉄を含む粉末金属インサートはエンジンの構造部内に鋳包まれてもよく、前記構造部は鋳造用アルミニウムである。これらの粉末金属インサートは、クランクシャフトベアリングなどのベアリングをベアリングカップとともに受けるための開口の一部を画定し得る。そのような被鋳包み粉末金属インサートの例が米国特許第５，５０１，５２９号に記載されている。
【０００５】
粉末金属インサートが鋳包まれる具体的な構造及びコンポーネントは、エンジンの全体的な構造配置に依存し得る。一部の形態では、粉末金属ベアリング支持体インサートはベッドプレート内に鋳包まれてもよく、ベッドプレートはその後エンジンケースの一部にボルトで固定される。しかしながら、他の形態では、粉末金属ベアリング支持体インサートをエンジンブロック内に直接鋳包ませることができる。これらの配置は実際には例示的なものであり部品の特定の構造的配置及び用語はエンジのデザインに応じて異なり得る。
【発明の概要】
【０００６】
本明細書に開示されるのは、エンジンコンポーネント内に鋳包まれる粉末金属ベアリング支持体インサートに対する改善である。粉末金属ベアリング支持体は、圧縮成形プロセス中にユニークな孔を有するよう形成することができ、この孔は互いに当接する互いに組み合わされたスロットによって形成される。これらの孔が構造的に形成及び画定されるさまによって、鋳造プロセス中に鋳造材料が孔内に流れ込んで孔を埋めることができる。鋳造材料は、粉末金属ベアリング支持体よりも容易に機械加工又は穴の穿設が可能な為、これによって、（機械加工がより難しく大変なインサートの材料を機械加工するよう設計された穿設用ビットに比べて）孔の空間内にボルト穴を穿設し易くなるとともに、エンジンコンポーネントの他の部分に対する機械加工に用いられ得る工具と同様の機械加工工具を用いて穿設を施すことが可能となる。
【０００７】
さらに、粉末金属部品の製造の観点から、開示された粉末金属ベアリング支持体インサートの孔は、圧縮成形中に、インサートを工具と金型のセット内におおまかに平らに横たえた状態で形成されてもよい。コンポーネントの大部分は均一な厚さであることから平ら又は水平な配向は通常は圧縮成形にとって好ましい配向であり、これによって成形体及び最終焼結製品における密度のばらつきが最小化される。工具は従来同軸で粉末金属を圧縮成形することから、部品が水平なとき及び孔が水平方向に延びるときは、孔を作成するために従来の鉛直コアロッドを用いることができず、したがって孔は圧縮成形後（インサートをエンジンコンポーネント内に鋳包ませる前における成形若しくは焼結部品の後続処理中又は鋳造後の穿設工程のなかでであり、後者の時点ではボルト穴の穿設をするための開口ではなく最終のボルト穴が穿設される）に形成しなければならなかったであろう。
【０００８】
一側面において、エンジンコンポーネント内に鋳包まれるよう構成された粉末金属ベアリング支持体インサートが開示される。粉末金属ベアリング支持体インサートは、本体であって、前記本体の横側部にある一対の対向端を有する本体と、前記一対の対向端間の前記本体の側部に位置するベアリング受け面（ベアリング受け面はなかにベアリングを収容するよう構成される）と、前記本体を通って延びる一対の孔と、を備え、前記一対の孔の各々は、隣接する互いに組み合わされたスロットのセットによって形成され、前記隣接する互いに組み合わされたスロットのセットは、前記各孔を画定するつながった通路を前記スロットを通って形成するために互いに当接する領域を有する。エンジンコンポーネント内への粉末金属ベアリング支持体インサートの鋳包みに適応するために前記粉末金属ベアリング支持体インサートが多孔性を有するよう、前記粉末金属ベアリング支持体インサートが焼結粉末金属材料から形成される。
【０００９】
一部の形態では、前記一対の孔は、各々、各中心軸を有してもよく、前記一対の孔の前記中心軸は互いに平行でもよい。前記ベアリング受け面は、半円筒形状でありかつ中心軸を有してもよい。前記ベアリング受け面の前記中心軸は、前記一対の孔の前記各中心軸に対して垂直でもよい。
【００１０】
一部の形態では、前記隣接する互いに組み合わされたスロットの各セットは、前記一対の対向端の各々から横方向内側にオフセットされてもよい。前記隣接する互いに組み合わされたスロットの各セットによって、前記本体の前記一対の対向端のぞれぞれと前記本体の中央部との間に交互の材料ブリッジのセットが形成されてもよく、前記本体の前記中央部は前記一対の対向端間に配置されてもよい。前記交互の材料ブリッジのセットの各材料ブリッジは、通路画定面を有してもよく、前記交互の材料ブリッジのセットの各材料ブリッジの前記通路画定面は、前記通路の中心軸を向くとともに、前記交互の材料ブリッジのセットのなかの隣接する前記材料ブリッジ上の通路画定面が向いている方向とは反対の方向を向いてもよい。
【００１１】
一部の形態では、前記本体は鉄を含んでもよい（鉄又は鉄合金から作成されてもよい）。
【００１２】
別の側面において、エンジンコンポーネントは、鋳造体内に鋳包まれた上記の粉末金属ベアリング支持体インサートを含む（上記の特徴部及び特性の種々の並べ替えを可能性として含む）。
【００１３】
一部の形態では、このエンジンコンポーネントは、エンジンケース、クレードル及びベッドプレートのうちの１つである（しかしながら勿論これらのコンポーネントに限定されない）。
【００１４】
一部の形態では、前記エンジンコンポーネントは、アルミニウム又はアルミニウム合金から鋳造されてもよく、前記粉末金属ベアリング支持体インサートは鉄を含んでもよい。
【００１５】
一部の形態では、前記鋳造体の材料が、前記粉末金属ベアリング支持体インサートの前記本体を通って延びる前記一対の孔に充填されてもよい。さらに、前記粉末金属ベアリング支持体インサートの前記本体の前記一対の孔を通って延びる穴を前記鋳造体に穿設してもよい。
【００１６】
別の側面において、粉末金属ベアリング支持体インサートを作成する方法が開示される。工具と金型のセット内に粉末金属が充填される。前記工具と金型のセットを用いて前記粉末金属が圧縮成形されて成形体が形成され、前記成形体は、本体であって、前記本体の横側部にある一対の対向端を有する本体と、前記一対の対向端間の前記本体の側部に位置するベアリング受け面であって、なかにベアリングを収容するよう構成されたベアリング受け面と、前記本体を通って延びる一対の孔と、を備え、前記一対の孔の各々は、隣接する互いに組み合わされたスロットのセットによって形成され、前記隣接する互いに組み合わされたスロットのセットは、前記各孔を画定するつながった通路を前記スロットを通って形成するために互いに当接する領域を有する。前記粉末金属ベアリング支持体インサートを形成するために前記成形体が焼結される。
【００１７】
一部の形態では、エンジンコンポーネント内への前記粉末金属ベアリング支持体インサートの鋳包みに適応するために前記粉末金属ベアリング支持体インサートが多孔性を有するよう、前記粉末金属ベアリング支持体インサートが焼結粉末金属材料から形成される。
【００１８】
一部の形態では、前記一対の孔は、各々、各中心軸を有してもよく、前記一対の孔の前記中心軸は互いに平行である。さらに、前記ベアリング受け面は半円筒形状でありかつ中心軸を有してもよく、前記ベアリング受け面の前記中心軸は前記一対の孔の前記各中心軸に対して垂直である。一部の形態では、前記成形体を圧縮成形する工程は、前記一対の孔の前記中心軸に対して垂直な方向又は前記ベアリング受け面の中心軸に対して平行な方向で起こってもよい。
【００１９】
一部の形態では、前記圧縮成形する工程は、互いに組み合わされた工具部材を用いて、前記隣接する互いに組み合わされたスロットの各セットを形成することを含んでもよく、前記隣接する互いに組み合わされたスロットの各セットは、前記一対の対向端の各々から横方向内側にオフセットされてもよい。これらの形態のいくつかにおいては、前記互いに組み合わされた工具部材の各工具部材の遠位粉末接触端によって、前記粉末金属が圧縮成形されて、前記本体の前記一対の対向端のぞれぞれと前記本体の中央部との間に交互の材料ブリッジのセットが形成されてもよく、前記本体の前記中央部は前記一対の対向端間に配置されている。前記交互の材料ブリッジのセットの各材料ブリッジは、通路画定面を有してもよく、前記交互の材料ブリッジのセットの各材料ブリッジの前記通路画定面は、前記通路の中心軸を向くとともに、前記交互の材料ブリッジのセットのなかの隣接する前記材料ブリッジ上の通路画定面が向いている方向とは反対の方向を向いている。
【００２０】
さらに別の側面において、（上記及び本明細書に記載の）粉末金属ベアリング支持体インサートを少なくとも１つエンジンコンポーネント内に鋳包ませる方法が開示される。前記方法は、粉末金属ベアリング支持体インサートを少なくとも１つ前記エンジンコンポーネント内に鋳包ませる工程を有する。上述のように、エンジンコンポーネントは、例えばエンジンケース、クレードル及びベッドプレートとすることができると考えられるが、これらに限定されない。
【００２１】
一部の形態では、前記方法は前記エンジンコンポーネントの鋳造体に穴を穿設する工程をさらに有してもよく、前記穿設された穴は、前記粉末金属ベアリング支持体インサートの前記本体の前記一対の孔内に延びる。
【００２２】
本発明の上記の及びその他の利点は以下の詳細な説明及び図面から明らかとなる。以下は単に本発明のいくつかの好ましい実施形態の説明である。これらの好ましい実施形態のみが特許請求の範囲内の実施形態であることは意図しておらず、本発明の範囲の評価は特許請求の範囲を参照すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】粉末金属ベアリング支持体インサートの斜視図である。
【図２】図１の粉末金属ベアリング支持体インサートの一部の別の斜視図であり、横方向端のうちの一方が示されており、他方は示されていない。
【図３】図１の粉末金属ベアリング支持体インサートの一部のさらに別の斜視図であり、隣接する互いに組み合わされたスロットのセットの１つによって形成された通路を軸方向に下向きに見た図である。
【図４】粉末金属ベアリング支持体インサートの作成及び粉末金属ベアリング支持体インサートのエンジンコンポーネントへの鋳包みの例示的な方法を概説するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
最初に図１〜図３を参照すると、例えばエンジンケース、クレードル及びベッドプレートなどのエンジンコンポーネントに鋳包まれる例示的な粉末金属ベアリング支持体インサート１００が示されている。
【００２５】
粉末金属ベアリング支持体インサート１００は、以下に詳細に説明する粉末冶金工程を用いて形成された本体１０２を含む。手短に説明すると、粉末金属は、本体１０２の完成品に近い形状を有する成形体に圧縮成形され、次にこの粉末金属成形体が図示のインサート１００を形成するために焼結される。図示の形態では、粉末金属コンポーネントは鉄を含み、即ち粉末金属コンポーネントは鉄又は鉄合金であり、粉末金属コンポーネントは最終的にアルミニウム又はアルミニウム合金であるエンジンコンポーネントに鋳包まれる。粉末金属ベアリング支持体インサート１００の本体１０２は焼結粉末金属材料から形成される為、粉末金属ベアリング支持体インサート１００は、エンジンコンポーネント内への粉末金属ベアリング支持体インサート１００の鋳包みに適応するための多孔性を有してもよい（即ち、鋳造材料が、インサート１００の一部の巨視的特徴部に加えて本体１０２の非常に小さい孔内にある程度充填され結合する）。
【００２６】
図示したように、本体１０２の各横側部１０８及び１１０上の一対の対向端１０４及び１０６間に本体１０２が延びる。また本体１０２は、一対の対向端１０４及び１０６間において本体１０２の近位側部１１４上に位置されたベアリング受け面１１２を有する（ここでいう「近位」はベアリングに近いことを記述するために用いられる）。このベアリング受け面１１２は、ベアリング受け面１１２内でベアリング（図示せず）を受けるよう適応されるとともに、図示されるように、中心軸Ａ−Ａを有する半円筒形状である。使用中、ベアリング受け開口（通常円筒形状）をベアリング受け面１１２とともにさらに画定するために、ベアリングキャップを近位側部１１４に連結されてもよい。また本体は、鋳物内に組み込まれる遠位側部１１６と、横側部１０８及び１１０、近位側部１１４並びに遠位側部１１６によって結合された一対の軸方向対向側部１１８及び１２０と、を有する（ここでいう「軸方向」との用語はベアリング受け面１１６の軸を指す）。
【００２７】
注目すべきは、一対の孔１２２及び１２４が本体１０２を通って延びているということである。各孔１２２及び１２４は中心軸Ｂ−Ｂ及びＣ−Ｃをそれぞれ有し、これらは互いに平行であるとともに、ベアリング受け面１１２の中心軸Ａ−Ａに対して垂直である。孔１２２及び１２４がベアリング受け面１１２の両側に位置するように、一方の孔１２２が横側部１０８の近くに位置するとともに他方の孔１２４が他方の横側部１１０の近くに位置している。
【００２８】
一対の孔１２２及び１２４の各々は、隣接する互いに組み合わされたスロットのセットによって形成されている（孔１２２についてスロット１２６及び１２８のセット、及び孔１２４についてスロット１３０及び１３２のセット）。各スロットは、各孔１２２又は１２４を画定するスロット１２６及び１２８又はスロット１３０及び１３２を介してつながった通路を形成するために互いに当接する領域を有する。
【００２９】
隣接する互いに組み合わされたスロット１２６及び１２８又は１３０及び１３２の各セットは、一対の対向端１０４又は１０６の各々から横方向内側にオフセットされている。図１〜図３からわかるように、これは、隣接する互いに組み合わされたスロット１２６及び１２８又は１３０及び１３２の各セットの各々によって、本体１０２の一対の対向端１０４又は１０６のぞれぞれと本体１０２の中央部１３８との間に交互の材料ブリッジ１３４又は１３６の各セットが形成されることを意味し、ここで本体１０２の中央部１３８は一対の対向端１０４及び１０６間に設けられている。
【００３０】
交互の材料ブリッジ１３４及び１３６のセットの各ブリッジは、各通路の各中心軸Ｂ−Ｂ又はＣ−Ｃを向くとともに交互の材料ブリッジのセットの隣接する材料ブリッジ上の隣接する通路画定面が向いている方向とは反対の方向を向く通路画定面（全体的に参照符号１４０で示されている）を含む。ブリッジのセットの端にあるブリッジについては、隣接するブリッジは１つしかないため、隣接する通路画定面は１つしかない。しかしながら、その他の端にあるもの以外のブリッジについては２つの隣接するブリッジがある。
【００３１】
このタイプの粉末金属ベアリング支持体インサート１００は、図４に概説した方法２００に基づいて製造することとみエンジンコンポーネント内に鋳包ませることができる。
【００３２】
方法２００によれば、ステップ２０２において、プレス機内の工具と金型のセットにまず粉末金属が充填される。通常、底を形成するために１以上の工具部材が金型キャビティの下側内に挿入され、キャビティの上方でフィードシューを動かすことでキャビティに粉末金属が充填される。「粉末金属」との用語は、金属粉末と混ぜ合わせてもよい潤滑剤、バインダ及びワックスなどのあらゆる添加物とあわせて金属粉末を記述するために用いられる。粉末金属ベアリング支持体インサートについて、多くの場合は粉末金属の金属粉末コンポーネントは鉄を含み、即ち鉄及び／又は合金コンポーネントを含む。
【００３３】
工具及び金型セットが粉末で満たされている状態で、１以上の上側工具が下降して金型キャビティの上側に進入する。ステップ２０４で、上側及び下側工具部材がともに移動するにしたがい、プレス機から圧力が連続的に加えられている状況下で、粉末金属成形体を形成するために工具と金型のセット内の粉末金属が圧縮される。
【００３４】
粉末金属部品の大量生産において、成形体は通常工具と金型のセットを用いてプレス機内で形成され、ここで、上側及び下側工具部材の間で粉末金属が圧縮されるように上側及び下側工具部材が一軸上で互いに近づけられる（即ち、両工具部材が、同じ軸に沿って上下方向の両側から互いに近づく方向に移動する）。インサート１００について、一対の軸方向対向側部１１８及び１２０は、工具部材の移動の軸に対して大まかに垂直、ベアリング受け面１１２の軸Ａ−Ａに平行又は孔１２２及び１２４の軸Ｂ−Ｂ及びＣ−Ｃに垂直な平面内で延びることに留意されたい。
【００３５】
注目すべきは、このような配向である為及び工具部材の方向が孔１２２及び１２４の軸Ｂ−Ｂ及びＣ−Ｃが延びる方向に垂直である為に、このタイプの水平方向の開口を有するインサートの圧縮成形を可能にするためには特別な対応をとる必要がある。圧縮の軸に対して垂直な孔又は複数の孔を形成するためのそのような方法については、ＧＫＮ  Ｓｉｎｔｅｒ  Ｍｅｔａｌｓ社に対し２００９年１２月１日に発行された米国特許第７，６２５，５２２号（以下、「特許’５２２」という）に記載されており、その内容は全て事実上本明細書に記載されたのと同じように参照により本明細書に組み込まれているものとする。特許’５２２では、特に図３ｄにおいて、工具の配置が示されており、そのなかで２つの工具部材３５１及び２２１がおおまかに上下に延びる方向に沿って工具表面を当接させる領域を有しており、粉末金属がないことによって工具３５１及び２２１が引き抜かれた後に残った負の空間の間に開口が作られる。特許’５２２の図４からわかるように、複数の交互のスロットが互いに隣接して形成され、これらのスロットによって、それらを通る開口を画定するつながった通路を形成することができる。
【００３６】
インサート１００において、特許’５２２で教示されたものと同様の工具の配置及び方法を用いて開口１２２及び１２４が形成される。図示のインサート１００において、一対の孔１２２及び１２４は、各孔１２２及び１２４を画定するつながった通路をスロットを通って形成するために互いに当接する領域を有する隣接する互いに組み合わされたスロット１２６及び１２８又は１３０及び１３２のセットによって、形成される。
【００３７】
図示の実施形態では、圧縮成形ステップ２０４においてこれらのスロット１２６及び１２８又は１３０及び１３２のグループは互いに組み合わされた工具部材によって形成され、このなかで隣接する組み合わされたスロット１２６及び１２８又は１３０及び１３２の各セットは、各対向端１０４及び１０６から横方向内側にオフセットされる。この配置において、互いに組み合わされた工具部材の各工具部材の遠位粉末接触端は、本体１０２の一対の対向端１０４及び１０６の各々と本体１０２の中央部１３８との間において交互の材料ブリッジ１３４及び１３６の各セットを形成するために、粉末金属を圧縮する。上述のように、交互の材料ブリッジ１３４及び１３６のセットのなかの各材料ブリッジは、通路の中心軸（軸Ｂ−Ｂ又は軸Ｃ−Ｃ）を向くとともに交互の材料ブリッジ１３４又は１３６のセットの隣接する材料ブリッジ上の隣接する通路画定面１４０が向いている方向とは反対の方向を向く通路画定面１４０を含む。
【００３８】
成形体が形成された後、ステップ２０６において、成形体は工具と金型のセットから取り出される。通常、上側工具部材は金型から引き出され、下側工具部材は成形体を上昇させて金型キャビティの外に出し、これによりさらなる処理のために工具と金型のセットから成形体を全部外すことができる。
【００３９】
成形体は、部品が取り出された後、ステップ２０８において、粉末金属ベアリング支持体インサートを形成するために焼結される。焼結中、通常粒子が互いの中に突き出て結び付く固相拡散によって個々の粒子が融合するよう、部品の温度が粉末金属の溶融温度近くにまで上げられる。通常、焼結粉末金属部品にはいくらかの多孔性が残っている。焼結後、焼結部品の機械的性質は、いくらかの潜在的機械的粒子連結とともに潤滑剤、バインダ及びワックスによって緩く結合していただけのプレス加工された成形体に比べて、大きく向上する。
【００４０】
インサートが焼結された後、ステップ２１０において焼結ベアリング支持体インサートを鋳造フォーム内に配置してもよく、エンジンコンポーネントを形成するために鋳造フォームのなかのインサートの周りに材料が鋳込まれる。焼結粉末金属ベアリング支持体インサートはいくらかの多孔性（気孔）を有することから、そしてスロット１２６及び１２８又は１３０及び１３２が存在することから、材料がインサートの周りに鋳込まれると、気孔の一部及びスロットに材料が充填されて、インサートが鋳物内にしっかりと係止される。
【００４１】
一部の一般的な使用の場合、鋳造材料はアルミニウム（アルミニウム又はアルミニウム合金）であり、一方で粉末金属インサートは鉄を含んでも（鉄又は鉄合金であっても）よい。この材料の選択によって、（鉄を含むインサートを用いて）ベアリングをとらえるための強い領域が提供されるとともに、エンジンコンポーネント全体の重さを減少させることができる（これは同等のより軽量のアルミニウムである）。注目すべきことに、鋳造ステップにおけるこの配置において、鋳造材料は孔１２２又は１２４を満たすことができる。このことは、孔１２２又は１２４なしで形成されたインサートとは潜在的に大きく異なる。
【００４２】
鋳造後、ステップ２１２において、エンジンコンポーネントの鋳物本体に穴（孔１２２及び１２４など）を穿設することができる。穿設された穴は粉末金属ベアリング支持体インサート１００の本体１０２の一対の孔（例えば孔１２２及び１２４）内に延びてもよいが、焼結粉末金属材料ではなく孔１２２及び１２４内の鋳造材料が主に除去される。焼結粉末金属よりも鋳造材料に穴を穿設するほうが簡単なことから、そしてさらに、この穿設ステップは鋳物本体の他の部分に対する機械加工又は穿設に用いられる工具を用いて行うことができることから、これによって潜在的利益がもたらされる。効果的なことに、これによって、鋳造部品の加工にすでに採用されている工具とは別の、インサート内にボルト穴を具体的に穿設するための他の工具又はビットを不要とすることができる。
【００４３】
鋳造インサートを含むエンジンコンポーネントに穿設が施された後、エンジンの残りの部分を組み立ててもよい。とりわけ、これには、ベアリング受け面内にベアリングを挿入し、これをベアリングキャップと合わせた位置に固定してエンジンコンポーネントとベアリングキャップとの間にベアリングをとらえることが含まれる。勿論追加の組立ステップの具体的な詳細は具体的なエンジンの構造に依存する。
【００４４】
例示的な代表的なインサート及び方法について上に記載したが、これらが単なる例でしかないことは当業者に理解されるであろう。これらの記載されたインサート及び方法に対する変更及び代替的な設計も明らかに考えられる。例えば、方法は、圧縮成形後の、焼結前の焼失ステップなどの追加のステップを含むよう修正されてもよいし、あるいは追加のインサートに対する鋳造前機械加工ステップを伴ってもよい。
【００４５】
好ましい実施形態に対する種々の他の修正及び変更を本発明の精神及び範囲内で行うことができることは理解されるであろう。したがって、本発明は記載された実施形態に限定されるべきではない。本発明の全範囲を確定するためには、以下の特許請求の範囲を参照すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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