| 【発明の名称】 |
アルミ製プーリとその製造法 |
| 【発明者】 |
【氏名】早坂 弘
【氏名】小宮山 正生
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| 【要約】 |
【課題】通常より厚膜の耐摩耗性メッキ層と本来のプーリ材質と合わせて、コストを抑えつつ、プーリの目標寿命Ｄにおける摩耗量を５００μｍ以下とする要求に応じられる、アルミ製プーリとその製造法を提供する。
【解決手段】アルミニウム合金を鋳造して得たアルミ製プーリ１１のベルト溝１２に１００μｍ以上５００μｍ以下の厚さの耐摩耗性メッキ１８を施したアルミ製プーリに関する発明と、その製造法に関する発明からなり、コストを抑えつつ、プーリの目標寿命Ｄにおける摩耗量を５００μｍ以下とする要求に応じたアルミ製プーリを提供できるほか、エンジンの仕様等に合わせてアルミ製プーリの地金の種類及び耐摩耗性メッキの膜厚の組合わせを調節でき、プーリの目標寿命Ｄにおける摩耗量を５００μｍ以下とする要求に応じられる。また、前記メッキ層が消滅する前に、プーリを外してベルト溝に再メッキをして寿命を伸ばすことも可能である。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】アルミニウム合金を鋳造して得たアルミ製プーリのベルト溝に１００μｍ以上５００μｍ以下の厚さの耐摩耗性メッキを施したことを特徴とするアルミ製プーリ。
【請求項２】アルミニウム合金を鋳造して得たアルミ製プーリのベルト溝をメッキ厚さを考慮して成形し、前記ベルト溝に１００μｍ以上５００μｍ以下の厚さの耐摩耗性メッキを施すことを特徴とするアルミ製プーリの製造法。
【請求項３】前記アルミニウム合金が、Ｓｉ１４〜１６重量％を含むアルミニウム合金鋳物又はアルミニウム合金ダイカストであり、前記メッキ処理前に溶体化処理後、人工時効硬化処理を行ったことを特徴とする請求項２記載のアルミ製プーリの製造法。
【請求項４】前記アルミニウム合金が、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｈ５２０２が適用されるアルミニウム合金鋳物であり、前記メッキ処理前に溶体化処理後、人工時効硬化処理を行ったことを特徴とする請求項２記載のアルミ製プーリの製造法。
【請求項５】前記アルミニウム合金が、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｈ５３０２が適用されるアルミニウム合金ダイカストであり、前記メッキ処理前に溶体化処理後、人工時効硬化処理を行ったことを特徴とする請求項２記載のアルミ製プーリの製造法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばエンジンのクランクプーリ等に使用されるアルミ製プーリとその製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】前記エンジン等には、外周にＶ形溝が形成され、これにいわゆるＶベルトを掛けて駆動するプーリが使用されているが、近年車両の軽量化に呼応して、エンジンも極力その重量を減ずることが要求され、このため前記プーリも従来の鋳鉄製からアルミ製とする試みがなされている。この場合、材料としては、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｈ５２０２における鋳物用のＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系アルミ合金で、鋳造性、機械的性質または耐食性が良好なＡＣ４Ａ、ＡＣ４Ｃや、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｈ５３０２におけるダイカスト用のＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系アルミ合金で、鋳造性、被削性、機械的性質の良いＡＤＣ１２、更に同じくダイカスト用のＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系アルミ合金で、耐摩耗性に優れたＡＤＣ１４やこれと類似したハイシリコンアルミ鋳物が選択され、またこれらの鋳造乃至ダイカスト時に、Ｔ６と称する溶体化処理後、人工時効硬化処理を施した、ＡＣ４Ａ−Ｔ６、ＡＣ４Ｃ−Ｔ６、ハイシリコンアルミ鋳物−Ｔ６が使用されている。
【０００３】ところで、図４に示すように、前記プーリ１は、その外周に形成されたＶ形ベルト溝２に嵌合したＶベルト３が、矢印方向の押圧力を与えつつ紙面と直角方向へ移動するとき、その側面３ａがＶ形ベルト溝２の対向斜壁（摺動面）２ａに圧接されつつ摺動して、回転せしめられるものである。したがって上記状態を長時間続けると、Ｖ形ベルト溝２の対向斜壁（摺動面）２ａが摩耗し、本発明者の研究によれば、この摩耗量Ｓが５００〜６００μｍに達すると、図５の如く摩耗箇所の両側のみがＶベルト３の側面３ａと接触して、該側面３ａに対する面圧を点線のように高め、短時間に該側面３ａを著しく摩耗せしめ、Ｖベルト３が短時間で使用不能となることが判明した。
【０００４】上記Ｖ形ベルト溝２の対向斜壁（摺動面）２ａの摩耗量Ｓは、前記材質によって差があることは当然であるが、これを図３により説明する。図３は、横軸に時間Ｈ、縦軸に前記摩耗量μｍをとったプーリの摩耗曲線図であり、横軸の時間は、プーリの目標寿命Ｄとして例えば車両走行距離７０万キロメートルを時間換算した値をとり、０からＤまでの間をＡ＝２０万キロメートル、Ｂ＝４０万キロメートル、Ｃ＝６０万キロメートルを各々時間換算した値で区切ったものである。なお、縦軸の摩耗量は高い数値を記してあるが、安全性から言えば、前記Ｄにおいても摩耗量が５００μｍ以下であることが要求される。従って、５００μｍの横線は許容摩耗限界線と言える。このプーリの摩耗曲線図において、■は前記ＡＣ４Ａ−Ｔ６製、■はＡＤＣ１２製、■はＡＣ４Ｃ−Ｔ６製、■はＡＤＣ１４製、■は前記ハイシリコンアルミ鋳物−Ｔ６製、■は鋳鉄製の各プーリの摩耗曲線を表している。（■■■は後述） この図から判るように、■を除き■〜■の前記した材質のプーリは、「前記Ｄにおいても摩耗量が５００μｍ以下」とする要求を満たすことができないのである。
【０００５】そこで、前記Ｖ形ベルト溝２に表面硬化処理を施して摩耗量を減少させようとすること、就中、表面硬化法のうち耐摩耗性に優れ、コストも低廉な電気メッキ法を適用することが考えられる。しかしながら、本発明者の研究によれば、空中に浮遊しているダストは５〜８０μｍの直径を有し、しかも、その主成分がＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3等の高い硬度をもつ酸化物の集合物であるところから、コストを抑えるため上記電気メッキを膜厚５０μｍ程度としたものでは、そのメッキ層は前記Ｖベルトにより摺動することに大きなダスト粒子によって深く穿られる異常摩耗を起こし、摩耗が促進されることが判明した。しかし、メッキ層を極端に厚くして、このメッキ層のみでダスト、摩耗に対応することはメッキのコストが高額になり過ぎる問題がある。
【０００６】本発明者は上記に鑑み研究の結果、アルミ製プーリのＶ形ベルト溝に、前記大きなダスト粒子によっても深く穿られて異常摩耗を起こすことのない通常より厚膜の耐摩耗性メッキを施し、しかしこの厚いメッキ層のみでダスト、摩耗に対応するのでなく、メッキ層と本来のプーリ材質と合わせて、コストを抑えつつ、プーリの目標寿命Ｄにおける摩耗量を５００μｍ以下とする前記要求に応じられるようにしたのである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】即ち、本発明が解決しようとする課題は、通常より厚膜の耐摩耗性メッキ層と本来のプーリ材質と合わせて、コストを抑えつつプーリの目標寿命Ｄにおける摩耗量を５００μｍ以下とする前記要求に応じられる、アルミ製プーリとその製造法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するための本発明は、アルミニウム合金を鋳造して得たアルミ製プーリのベルト溝に１００μｍ以上５００μｍ以下の厚さの耐摩耗性メッキを施したことを特徴とするアルミ製プーリに関する発明と、アルミニウム合金を鋳造して得たアルミ製プーリのベルト溝をメッキ厚さを考慮して成形し、前記ベルト溝に１００μｍ以上５００μｍ以下の厚さの耐摩耗性メッキを施すことを特徴とするアルミ製プーリの製造法に関する発明からなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１乃至図３により詳細に説明する。図１及び図２において、１１は本発明に係るアルミ製プーリで、この例では外周にＶ形ベルト溝部１２を形成した円筒部１３が、その一端において取付け用円板部１４と一体に成形され、該円板部１４には、例えばダンパ取付け用めねじ１５、クランク軸への取付け用のボルト孔１６及び軽量化のための鋳抜き穴１７が形成されている。前記Ｖ形ベルト溝部１２には、対向斜壁１２ａ及び底面１２ｂに耐摩耗性メッキ層１８が形成され、摺動面１２ｃとされている。該メッキ層１８は、プーリ１１の材質に応じて１００μｍ以上５００μｍ以下の範囲で、その厚さが選択される。
【００１０】前記本発明アルミ製プーリ１１の製造に際しては、その材質として前記ＡＣ４Ａ−Ｔ６、ＡＣ４Ｃ−Ｔ６、Ｓｉ１４〜１６％のハイシリコンアルミ鋳物−Ｔ６等が選択され、これを重力鋳造またはダイカストによって粗形材として成形し、機械加工によって図１に示すような形状に成形される。この際、前記Ｖ形ベルト溝部１２の、殊に対向斜壁１２ａの成形に当たっては、必要があれば前記耐摩耗性メッキ層１８の厚さに応じて削り込むことも行う。このような加工の後、前記Ｖ形溝部１２に、硬質の電気メッキ等によりメッキ層１８を膜厚１００〜１７０μｍに形成して摺動面１２ｃとされる。図３における■は前記ＡＣ４Ａ−Ｔ６に耐摩耗性メッキを１７０μｍの膜厚で施したもの、■はＡＣ４Ｃ−Ｔ６に前記メッキを１５０μｍの膜厚で施したもの、また■はＳｉ１４〜１６％のハイシリコンアルミ鋳物−Ｔ６に前記メッキを１００μｍの膜厚で施したものを各々示すものである。
【００１１】上記のように成形された本発明アルミ製プーリ１１は、図２に示すように、Ｖ形ベルト溝部１２の摺動面１２ｃはここに掛けられたＶベルト３と摺動し、まず前記メッキ層１８を摩耗させるが、メッキ層１８が１００μｍ以上あるので、ダストに対する抵抗力が大きく、ダストの粒径が前記のように８０μｍと大きくても、深く穿るような異常な摩耗は生ぜず、図３の■、■、■の線に示すように、それぞれ５５万キロメートル、５０万キロメートル、３３万キロメートルを時間換算した値の時間までメッキ層１８のみで摩耗に対応する。
【００１２】このメッキ層１８が消滅してからはアルミ製プーリ１１の前記地金が摩耗に対抗し、図３に示すように、各々■は■に、■は■に、■は■に平行に推移し、目標寿命Ｄにおいてはともに４００μｍの摩耗で終了する。従って、アルミ製プーリ１１を前記許容摩耗限界である５００μｍに十分余裕のある摩耗値で安全に役目を終了させることができる。
【００１３】
【発明の効果】本発明のアルミ製プーリは、アルミニウム合金を鋳造して得たアルミ製プーリのベルト溝に１００μｍ以上５００μｍ以下の厚さの耐摩耗性メッキを施したことを特徴とするので、軽量であるばかりでなく、膜厚１００μｍ以上の耐摩耗性メッキによって、粒径の大きなダストによってもメッキ層を深く穿られることもなく、プーリの寿命までの時間の少なくともほぼ１／２の時間を耐えることができ、また、残りの時間をプーリの地金で、余裕をもって対応することが可能となる。
【００１４】また、本発明に係るアルミ製プーリの製造法は、アルミニウム合金を鋳造して得たアルミ製プーリのベルト溝をメッキ厚さを考慮して成形し、前記ベルト溝に１００μｍ以上５００μｍ以下の厚さの耐摩耗性メッキを施すことを特徴とするので、コストを抑えつつプーリの目標寿命Ｄにおける摩耗量を５００μｍ以下とする要求に応じたアルミ製プーリを提供できる効果があるほか、エンジンの仕様等に合わせてアルミ製プーリの地金の種類及び耐摩耗性メッキの膜厚の組合わせを調節でき、コストを抑えつつプーリの目標寿命Ｄにおける摩耗量を５００μｍ以下とする前記要求に応じられる効果がある。また、本発明によれば、前記メッキ層が消滅する前に、プーリを外してベルト溝に再メッキをして寿命を伸ばすことも可能である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１６５９８５
【氏名又は名称】古河鋳造株式会社
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| 【出願日】 |
平成８年（１９９６）８月３１日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】椎原 英一
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| 【公開番号】 |
特開平１０−７８１１４ |
| 【公開日】 |
平成１０年（１９９８）３月２４日 |
| 【出願番号】 |
特願平８−２４９０３６ |
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