JP2004058107A - 車両用ホイール向け鋳造用金型 - Google Patents
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Abstract
【課題】熱変形によって型割面等において隙間が発生し難く、バリの発生を抑えられ鋳造歩留まりが高く、湯廻り不良等の鋳造欠陥が少なく機械的強度に優れ、且つ、サイクルタイムの短縮が図られスループットの向上とともに製造コストが低減された車両用ホイールを得られる鋳造用金型を提供すること。
【解決手段】課題を解決し得る金型の１つとして、少なくとも一の湯口１８を備える下型３と、下型３とともにスポークを成形するキャビティ（Ｃｓ）１２を形成する上型１と、上型１とともにリムを成形するキャビティ（Ｃｌ）１３を形成する横型２とを有する車両用ホイール向け鋳造用金型１１が挙げられる。車両用ホイール向け鋳造用金型１１においては、上型１と横型２との型割面（Ａ１）に特徴があり、その特徴は、キャビティ（Ｃｌ）１３の上端部において、円筒状のリムを成形するキャビティ（Ｃｌ）１３の円筒高さ方向に対し概ね垂直な平面部８１を有することである。
【選択図】 図１
【解決手段】課題を解決し得る金型の１つとして、少なくとも一の湯口１８を備える下型３と、下型３とともにスポークを成形するキャビティ（Ｃｓ）１２を形成する上型１と、上型１とともにリムを成形するキャビティ（Ｃｌ）１３を形成する横型２とを有する車両用ホイール向け鋳造用金型１１が挙げられる。車両用ホイール向け鋳造用金型１１においては、上型１と横型２との型割面（Ａ１）に特徴があり、その特徴は、キャビティ（Ｃｌ）１３の上端部において、円筒状のリムを成形するキャビティ（Ｃｌ）１３の円筒高さ方向に対し概ね垂直な平面部８１を有することである。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両用ホイールの鋳造に用いられる鋳造用金型に関する。詳しくは、金型の熱変形を考慮して型割面が設けられ、溶湯が入って金型が高温になり変形しても不要なバリの発生量を少なくすることが出来、歩留まりを向上することが可能な車両用ホイール向けの鋳造用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】鋳造は、製品形状のキャビティを有する金型に溶湯を充填し、溶湯を冷却・固化させて製品を得る成形手段であり、複雑形状の製品を一工程で製造することが可能であるため、車両用部品をはじめ、様々な工業製品の製造手段として広範に利用されている。
【０００３】特に近年においては、例えば、特開平５−２６９５６３号公報に開示されているように、複数の湯口を有する金型を利用した鋳造が行われている。このような金型は、溶湯を複数の湯口から金型内に注湯するため、溶湯が金型内を流れる距離が短くなる。従って、溶湯充填にかかるサイクルタイムが短縮されるとともに、充填中の溶湯の温度低下が少ないため、金型内での湯流れがよくなり、鋳造欠陥が少なく、薄肉製品にも対応可能であるという利点を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような利点を備える複数の湯口を有する金型においても、センターゲート方式、サイドゲート方式の金型と同様に、無用なバリの発生、及び、湯漏れという解決すべき課題があった。溶湯が金型内を流れる距離が短くなると、充填中の溶湯の温度低下が少ないことから、金型を経由して放散される熱量が多くなり、型割面に隙間が生じ易く、その隙間に溶湯が流れて生じるバリの量が多くなったり、隙間が金型外部にまで通じて湯漏れを起こし易くなることがあった。
【０００５】製品にならないバリの発生は、後段にバリ取り工程が必要となり、バリ取りのみならず、バリの再利用あるいは廃棄のための移送作業等、作業量を増加させ、製造工程時間を長くする。又、バリの発生量が多いほどに、即ち、歩留まりが低下するほどに、車両用ホイールを得るのに要する溶湯の量は多くなる結果、その溶湯を得るための、原料、原料を溶解及び保持するための熱量、溶湯を清浄化するに要する種々の処理の作業量及び電気等のユーティリティ量、等を増加させ、それに比して、製造工程時間も長くなり、製造コストの上昇を招く。
【０００６】このような課題に対して、充填中の溶湯の温度を下げて、金型を経由して放散される熱量を減らし、金型の熱変形を抑えるといった対応は好ましくない。溶湯の流動性が低下し、湯廻り不良等の鋳造欠陥が生じるとともに、冷却効果が充分に得られないために組織の微細化が図られず機械的強度の低下を招き、特に、薄肉部たるリムにおいてその傾向が顕著になるからである。又、充填時間が長くかかりサイクルタイムが延び、かえって鋳造工程全体のスループット低下を招いてしまうからである。
【０００７】本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、高温で流動性のよい溶湯を充填しても、熱変形によって型割面等において隙間が発生し難く、バリの発生を抑えられ、鋳造歩留まりが高く、湯廻り不良等の鋳造欠陥が少なく、機械的強度に優れ、且つ、サイクルタイムの短縮が図られ、スループットの向上とともに製造コストが低減された車両用ホイールを得られる鋳造用金型を提供することにある。
【０００８】金型構造について鋭意検討が行われた結果、複数の型からなる車両用ホイール向けの鋳造用金型において、分割される横型の型割面を、熱変形を考慮して構成することによって、従来の課題を解決出来ることが見出され、本発明が完成された。より詳細には、以下に示す手段である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明によれば、次に示す三つの車両用ホイール向け鋳造用金型が提供される。
【００１０】第１の金型は、円筒状のリムと、リムを円筒の片端で接続するスポークと、を構成主部とする車両用ホイールの鋳造に用いられる金型であって、少なくとも一の湯口を備える下型と、下型とともにスポークを成形するキャビティ（Ｃｓ）を形成する上型と、上型とともにリムを成形するキャビティ（Ｃｌ）を形成する横型と、を有する車両用ホイール向け鋳造用金型である。第１の金型においては、２分割される横型に特徴がある。その横型の特徴は、キャビティ（Ｃｌ）の外周側に位置し、キャビティ（Ｃｌ）の中心軸を通り、且つ、キャビティ（Ｃｌ）の円筒高さ方向に平行な面上に形成された２つの型割面（Ｂ１）があり、型割面（Ｂ１）とキャビティ（Ｃｌ）との接辺に沿って、深さ方向に狭まるテーパー状の凹部が形成されていることである。
【００１１】かかる構造を採用したのは、型割面（Ｂ１）とキャビティ（Ｃｌ）との接辺に沿って、予めバリ発生量に概ね等しい空間を形成しておくことにより、型割面（Ｂ１）に隙間が発生しても、キャビティ（Ｃｌ）で成形されるリムに薄平なバリが付かないようにするためである。
【００１２】リムを成形するキャビティ（Ｃｌ）は、内周側に上型を配置し、外周側に２分割された横型を配置して形成される。そして、溶湯が、キャビティ（Ｃｓ）の方向から、その方向とは反対側のキャビティ（Ｃｌ）の端部に向けて流れていき充填される。そして、キャビティ（Ｃｌ）を形成する横型は、溶湯の持つ熱により、型割面（Ｂ１）の外側が開くように歪み、型が捻れる。このため、従来、キャビティ（Ｃｌ）においては、型割面（Ｂ１）に僅かな隙間が生じていた。そして、成形し取り出したリムには、薄平なバリが付いてしまい削らなければならず、歩留まり低下とともに鋳造成形にかかる作業量を増加させていた。
【００１３】本発明に係る第１の金型によれば、この薄平で不要なバリの発生を抑制出来る。型割面を、キャビティ（Ｃｌ）の円筒高さ方向に形成し、キャビティ（Ｃｌ）との接辺に沿って、深さ方向に狭まるテーパー状の凹部が形成されている型割面（Ｂ１）にすることにより、その凹部が、熱変形により型割面を形成する型が捻れることを抑制する。そして、この凹部には溶湯が充填され、冷却されて成形されたリムには凸部が形成される。
【００１４】この凸部は、バリのように薄平なものではなく、滑らかで美観を損なうものではなく、且つ、機械的強度の低下をもたらすものではないので、成形後に除去したり加工したりする必要がない。即ち、好ましくは付与される本発明の第２の特徴は、バリに相当する余分な溶湯量を概ね削減可能とするものではないが、鋳造成形後のバリ取り工程が不要である点に効果が認められる。
【００１５】第２の金型は、円筒状のリムと、リムを円筒の片端で接続するスポークと、を構成主部とする車両用ホイールの鋳造に用いられる金型であって、少なくとも一の湯口を備える下型と、下型とともにスポークを成形するキャビティ（Ｃｓ）を形成する上型と、上型とともにリムを成形するキャビティ（Ｃｌ）を形成する横型と、を有する車両用ホイール向け鋳造用金型である。第２の金型においては、２分割される横型に特徴がある。その横型の特徴は、キャビティ（Ｃｌ）の外周側に位置し、キャビティ（Ｃｌ）の中心軸を通り、且つ、キャビティ（Ｃｌ）の円筒高さ方向に平行な面上に形成された２つの型割面（Ｂ１）があり、２つの型割面（Ｂ１）を結ぶ直径Ｄ１が、直径Ｄ１と直交する直径Ｄ２より、僅かに小さくなる偏芯形状を呈することである。尚、本明細書において、（横型の）直径とは、横型の一の水平断面（図２参照）に現れる円の中心を通り円周に端部を有する線分をいう。
【００１６】かかる構造を採用したのは、予め２つの型割面（Ｂ１）を結ぶ直径Ｄ１を、直径Ｄ１と直交する直径Ｄ２より小さくしておくことにより、高温時に直径Ｄ１と直径Ｄ２とが概ね等しい長さになり、円筒形状のキャビティ（Ｃｌ）が歪むのを防止出来るからである。従来は、溶湯を注入して金型が高温になった際に、金型が熱変形してしまい、２つの型割面（Ｂ１）を結ぶ直径Ｄ１を伸ばす方向に２つの型割面（Ｂ１）が開き、円筒形状のリムが僅かに歪むことがあったが、本発明によれば、金型が熱変形したときに、キャビティ（Ｃｌ）が最適な車両用ホイール設計形状になるように構成し、リムの偏肉成形が防止され、歪みの全くないリムを得ることが出来る。
【００１７】第３の金型は、円筒状のリムと、リムを円筒の片端で接続するスポークと、を構成主部とする車両用ホイールの鋳造に用いられる金型であって、少なくとも一の湯口を備える下型と、下型とともにスポークを成形するキャビティ（Ｃｓ）を形成する上型と、上型とともにリムを成形するキャビティ（Ｃｌ）を形成する横型と、を有する車両用ホイール向け鋳造用金型である。第３の金型においては、上型と横型との型割面（Ａ１）に特徴がある。その型割面（Ａ１）の特徴は、キャビティ（Ｃｌ）の上端部において、円筒状のリムを成形するキャビティ（Ｃｌ）の円筒高さ方向に対し概ね垂直な平面部を有することである。尚、第３の金型においても、横型は、キャビティ（Ｃｌ）の外周側に位置するとともに２分割され、キャビティ（Ｃｌ）の中心軸を通り、且つ、キャビティ（Ｃｌ）の円筒高さ方向に平行な面上に形成された２つの型割面（Ｂ１）を有する。
【００１８】第３の金型は、その主材料がアルミニウム合金ＡＣ４Ｃである場合には、平面部が、リムを成形するキャビティ（Ｃｌ）との接辺を始点とし金型外部に向けて、５ｍｍ以上の長さで形成されることが好ましい。
【００１９】かかる構造を採用したのは、型割面（Ａ１）に発生する隙間量を抑え、キャビティ（Ｃｌ）で成形されるリムにバリが付き難くするためである。
【００２０】２分割された横型は、溶湯の持つ熱により２つの型割面（Ｂ１）を開く方向、即ち概ね水平方向に膨張する。このため、従来、キャビティ（Ｃｌ）の上端部に形成された上型と横型との型割面（Ａ１）では、その型割面（Ａ１）の面方向と、上記横型の膨張方向とが、一致していないことが多く、殆どの型割面に隙間が生じていた。そして、成形し取り出した薄肉部には、不要なバリが多く付いてしまい、歩留まり（材料利用率ともいう）低下の主因となっていた。
【００２１】本発明に係る第３の金型によれば、この不要なバリの発生を抑制出来る。上型と横型との型割面を、キャビティ（Ｃｌ）の円筒高さ方向に対して、概ね垂直な平面部が形成されている型割面（Ａ１）にすることにより、少なくともキャビティ（Ｃｌ）の上端部においては、型割面（Ａ１）の面方向が横型の膨張方向と一致して、横型が膨張しても、型割面に隙間が生じ難くなるからである。横型の膨張量を、その平面部で吸収するわけであるから、平面部は、薄肉部を成形するキャビティ（Ｃｌ）との接辺を始点とし金型外部に向けて、少なくとも金型の熱変形量で規定される長さ以上の長さで形成されることが望ましい。この本発明に係る第３の金型の特徴により、バリに相当する余分な溶湯量を削減可能とし、且つ、鋳造成形後のバリ取り工程を不要とする点に効果がある。
【００２２】本発明に係る第１〜第３の金型は、上記のような特徴を備えた複数の湯口からなる金型であることが好ましい。溶湯が金型内を流れる距離が短く、溶湯を高温に保ったまま充填することが出来、溶湯の流動性が良好であるため、湯廻り不良等の鋳造欠陥が生じ難く、溶湯充填後の冷却効果が充分に得られることから組織の微細化が図られ、得られるホイールの機械的強度が高くなるからであり、薄肉であって優れたホイールを鋳造することが可能だからである。複数の湯口からなる金型である場合には、リムの厚さが、概ね５．５〜８．０ｍｍと極薄い車両用ホイール向けの鋳造用金型として好適である。
【００２３】又、本発明に係る第１〜第３の金型は、低圧鋳造方法に好適に用いられる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の車両用ホイール向け鋳造用金型について、図面を参照しながら、より詳細に説明する。但し、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。本発明の車両用ホイール向け鋳造用金型は、スポーク（厚肉部）とリム（薄肉部）とを有する車両用ホイールの鋳造に用いられる金型に関するものである。スポーク（厚肉部）とリム（薄肉部）とは、相対的に明らかな厚さの差を有し、その車両用ホイールを成形するキャビティに注湯される溶湯の充填速度は、スポーク（厚肉部）を成形するキャビティ部分とリム（薄肉部）を成形するキャビティ部分とで、明らかな差を持って異なる。
【００２５】図１は、本発明に係る車両用ホイール向け鋳造用金型の一実施形態を示す断面図である。図１に示す車両用ホイール向け鋳造用金型１１は、図８に斜視図が示される車両用ホイール４１を成形する金型である。又、図９は、図８に示す車両用ホイールのＡＡ’断面を示した図であり、図１に示す車両用ホイール向け鋳造用金型１１における成形空間たるキャビティ４と同方向からみた断面図である。車両用ホイール４１は、薄肉部たる筒状のリムと、そのリムを接続する厚肉部たるスポーク４４とから構成され、リムは、スポーク４４側のアウターリム４３と、その反対側端部のインナーリム４２からなる。
【００２６】図１に示す車両用ホイール向け鋳造用金型１１は、低圧鋳造方法に用いられるものであり、溶湯が図示しない保持炉から金型へ押し上げられる流路であるストーク５に接続されている。車両用ホイール向け鋳造用金型１１は、成形空間であるキャビティ４を形成する上型１と横型２及び下型３とからなり、厚肉であるスポーク４４と薄肉であるリムとからなる車両用ホイールの鋳造に用いられる。キャビティ４は、厚肉であるスポーク４４を成形するキャビティ（Ｃｓ）１２と、薄肉であるリムを成形するキャビティ（Ｃｌ）１３とからなる。図３は、キャビティ（Ｃｓ）１２の上端部の拡大断面図である。
【００２７】車両用ホイール向け鋳造用金型１１は、キャビティ４に溶湯を供給する湯口１８と、ストーク５から湯口１８までの溶湯流路である湯道１７と、湯口１８からキャビティ４の間の堰１９からなる、少なくとも２つの湯口系を備えている。一方の湯口系は、キャビティ４のうちスポークを成形するキャビティ（Ｃｓ）１２に通じ、他方の湯口系は、リムを成形するキャビティ（Ｃｌ）１３に通じている。
【００２８】キャビティ（Ｃｓ）１２を形成する面は上型１と下型３とからなる。又、キャビティ（Ｃｌ）１３を形成する面は上型１と横型２とからなる。２つの湯口系のうち、一方の湯口系において、湯道１７は下型３内に形成され、堰１９は下型３と横型２とから形成される。他方の湯口系においては、湯道１７及び堰１９は下型３内に形成されている。
【００２９】そして、キャビティ（Ｃｌ）１３の、湯口系がある方向とは反対側の端部に、上型１と横型２との型割面（Ａ１）８０を有している。車両用ホイール向け鋳造用金型１１においては、この型割面（Ａ１）８０が、円筒状のキャビティ（Ｃｌ）１３の円筒高さ方向に対し、概ね垂直な平面部８１を有することが肝要である。
【００３０】図１中において、湯口系は何れもキャビティ（Ｃｌ）１３からみて下型３側に形成され、溶湯はキャビティ（Ｃｌ）１３中を上昇し、キャビティ（Ｃｓ）１２側からキャビティ（Ｃｌ）１３の上端部に向かって流れる。型割面（Ａ１）８０の平面部８１は、円筒状のキャビティ（Ｃｌ）１３の円筒高さ方向に対し、概ね垂直をなしている。
【００３１】車両用ホイール向け鋳造用金型１１は、横型２が更に２つの型から構成され、その２つの型による型割面が形成されている。図２は、図１におけるＢＢ’断面を示す図である。図２に示されるように、車両用ホイール向け鋳造用金型１１は、キャビティ（Ｃｌ）１３の中心軸を通り、且つ、キャビティ（Ｃｌ）１３の円筒高さ方向と平行な面に、換言すれば、キャビティ（Ｃｌ）１３の外周側であって概ね１８０°対向した位置に、横型２を構成する２つの型が対面する型割面（Ｂ１）８３を、２つ有している。そして、その型割面（Ｂ１）８３とキャビティ（Ｃｌ）１３との接辺（断面図である図２中にＬで示され奥行き方向に形成される辺）に沿って、深さ方向に狭まるテーパー状の凹部８２が形成されている。
【００３２】キャビティ（Ｃｌ）１３においては、湯口系のある方向からキャビティ（Ｃｌ）１３の上端部に向けて溶湯が流れていき、溶湯の持つ熱により、金型（キャビティ（Ｃｌ）１３では横型２及び上型１）が高温になり、熱変形することがある。
【００３３】金型の熱変形を図１０により説明する。図１０は横型の熱変形の様子を模式的に示す断面図である。横型２と概ね同形状の横型１０２は、図示されるように常温時には型割面１８３は閉じられ（２つの型が密着し）、溶湯が注入され高温になると型割面１８３を開き、２つの型割面１８３を結ぶ直径が伸びるように熱変形する。このため、型割面１８３に（図中では大きく開いているが実際には）僅かな隙間が生じる。
【００３４】本発明に係る車両用ホイール向け鋳造用金型１１においては、溶湯が充填され、溶湯の持つ熱により金型が高温になることに伴う上記と同様の熱変形の多くは横型２側に生じる。上型１は分割されておらずリムを成形する円筒状のキャビティ（Ｃｌ）１３の円筒内部に位置するため、横型のようには熱変形し難い。そのため、キャビティ（Ｃｌ）１３の上端部に位置する上型１と横型２との型割面（Ａ１）８０では、その上型１と横型２の間でズレが生じ易い。
【００３５】車両用ホイールを鋳造するために用いられる従来の金型では、図４に部分拡大断面図が示されるように、キャビティ（Ｃｌ）１３の上端部に形成された上型１と横型２との割面９０の面方向（キャビティ（Ｃｌ）１３側から金型外部側に向けた方向）が、横型２の膨張方向と一致していないため、型割面９０には隙間が生じていた。そして、図５に示されるように、成形し取り出した車両用ホイール４１の薄肉部たるインナーリム４２には、不要なバリ９が付いてしまっていた。
【００３６】本発明の車両用ホイール向け鋳造用金型１１においては、このようなことがない。型割面（Ａ１）８０を構成する横型２の膨張方向と、型割面（Ａ１）８０の面方向（キャビティ（Ｃｌ）１３側から金型外部側に向けた方向）とが、少なくとも平面部８１においては一致しているため、型割面（Ａ１）８０には隙間が生じ難い。従って、溶湯を冷却して成形して得られる図９に示す車両用ホイール４１の薄肉部たるインナーリム４２には、不要なバリが殆ど付かず、キャビティ４に充填する溶湯量も少なくて済み、歩留まりが向上する。
【００３７】型割面（Ａ１）８０を構成し熱変形する横型２の膨張量を、平面部８１で吸収するわけであるから、平面部８１は、キャビティ（Ｃｌ）１３との接辺（拡大断面図である図３中にＫで示され奥行き方向に形成される辺）を始点とし金型外部に向けて、少なくとも金型の熱変形量で規定される長さ以上の長さＷで形成されることが望ましい。例えば、金型の主材料がアルミニウム合金ＡＣ４Ｃである場合には、平面部８１のキャビティ（Ｃｌ）１３との接辺を始点とし金型外部に向けて必要な長さＷは、５ｍｍ以上である。
【００３８】又、車両用ホイール向け鋳造用金型１１では、予め、型割面（Ｂ１）８３とキャビティ（Ｃｌ）１３との接辺に沿って、深さ方向に狭まるテーパー状の凹部８２を形成しておくことにより、この凹部８２が、熱変形による横型２を構成する２つの型の開きを抑制し、型割面（Ｂ１）８３に隙間が発生し難くしている。
【００３９】そして、この凹部８２には溶湯が充填され、冷却されて成形され得られる図９に示す車両用ホイール４１の薄肉部たるインナーリム４２には、図７に示すような従来の鋳造用金型で成形されたときに発生する薄平なバリ９ではなく、図６に示すように、滑らかな凸部６が形成される。この凸部６は、成形後に除去したり加工したりする必要がなく、機械的強度にも影響がないため、鋳造成形後に除去する必要がない。
【００４０】更に、車両用ホイール向け鋳造用金型１１においては、図２に示すように、概ね１８０°対向して備わる２つの型割面（Ｂ１）８３を結ぶ直径Ｄ１が、直径Ｄ１と直交する直径Ｄ２より僅かに小さくなる偏芯形状を呈している。
【００４１】車両用ホイール向け鋳造用金型１１では、溶湯から横型２に伝わる熱は金型外部に放散されるが、その一部は横型２の分割面である型割面（Ｂ１）８３からも放散される。従って、横型２においては、２つの型割面（Ｂ１）８３辺りと、そこから離れた部分では、温度差が生じ、その結果、熱変形量にも違いが出る。通常、型割面（Ｂ１）８３辺りは温度が最も低く、熱変形量も少ない。従って、上記したように、溶湯の充填に伴い高温になることにより、横型２は型割面（Ｂ１）８３を開き、２つの型割面（Ｂ１）８３を結ぶ直径が伸びるように熱変形し、型割面（Ｂ１）８３に実際には僅かな隙間が生じる。
【００４２】そこで、上記したように、横型２を、２つの型割面（Ｂ１）８３を結ぶ直径Ｄ１（即ち、熱変形量少ない部分を結ぶ直径）が、直径Ｄ１と直交する直径Ｄ２（即ち、熱変形量多い部分を結ぶ直径）より僅かに小さくなる偏芯形状になるように構成すれば、横型２が熱変形したときに、キャビティ４が最適な車両用ホイール設計形状になり、成形された車両用ホイールが偏肉成形されなくなる。
【００４３】車両用ホイール向け鋳造用金型１１は、湯口系が、複数系統設けられている鋳造用金型である。従って、溶湯充填に際し、通常のセンターゲート方式の金型より溶湯の移動距離が短くなり、充填がより容易になって、湯廻り不良が生じ難くなり、高い機械的強度を付与しつつインナーリムのような薄肉部を容易に成形出来る。従来、実現出来なかった薄肉部の厚さを概ね５．５〜８．０ｍｍにすることも可能である。
【００４４】又、溶湯充填に要する時間が短くて済み、鋳造全工程に要する時間が短縮され、スループット向上が図られる。尚、湯口系を、スポークを成形するキャビティ（Ｃｓ）１２に通じる系の他に、リムを成形する円筒状のキャビティ（Ｃｌ）１３の円周に等間隔で通じるように複数系統設けることが、更に、好ましい。このように構成すれば、溶湯充填に際し、溶湯の移動距離が、より短くなり、尚更に、湯廻り不良が生じ難くなり、又、溶湯充填に要する時間が、より短くて済むからである。
【００４５】よって、車両用ホイール向け鋳造用金型１１を用いて作製される車両用ホイール４１は、より軽量で、意匠的にも優れたものとなり得て、且つ、より安価に作製することが可能である。従って、競合品に比べ、より高い競争力を備えることが出来る。
【００４６】尚、本発明の車両用ホイール向け鋳造用金型を構成する材料は、公知の材料を用いればよく、本発明は使用する材料を限定するものではない。一般に、より熱伝導性の高い、即ち、熱伝導率の大きな材料を用いる。例えば、銅やベリリウム銅、あるいは、アルミニウム合金が挙げられる。
【００４７】本発明の車両用ホイール向け鋳造用金型は、種々の鋳造法に適用可能であるが、低圧鋳造方法に好適に用いることが出来る。低圧鋳造方法とは、一般に、金型と、金型の下に備わり溶湯が入れられた保持炉を用いて、保持炉内に例えば窒素ガスの注入等で概ね０．１〜０．５ｋｇ／ｃｍ２の極低い圧力を付加するか、若しくは、金型側から真空で吸引して、溶湯の温度を一定温度に保ったまま、ストークを介して金型内へ押し上げ、金型で凝固させて成形し、鋳物を得るという工程からなる製造方法である。溶湯の金型への充填が終われば、ストークのなかに残った溶湯は保持炉に戻る。
【００４８】この低圧鋳造方法は、所謂スクイズ鋳造法、ダイカスト法に比べ、スクイズ鋳造法より溶湯充填速度が速いためスループットが大きく、ダイカスト法のように圧入しないため、より高品質であり、両者に比べて金型を含む設備費が安価であるという利点を有する。
【００４９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の車両用ホイール向け鋳造用金型によれば、高温で流動性のよい溶湯を充填したときに熱変形によって型割面に隙間が発生し難く、バリの発生を抑えられ、鋳造歩留まりを高くすることが出来るとともに、サイクルタイムの短縮が図られ、スループットが向上して製造コストが低減されたホイールを得ることが可能である。
【００５０】本発明により得られる、例えばアルミニウム合金製の、より軽い車両用ホイールを、より安価で供給すれば、自動車等の燃費向上が図られ、地球規模の課題である排出二酸化炭素の削減に寄与し地球温暖化防止等の環境対策に貢献することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両用ホイール向け鋳造用金型の一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る車両用ホイール向け鋳造用金型の一実施形態を示す断面図であり、図１におけるＢＢ’断面を示す図である。
【図３】本発明に係る車両用ホイール向け鋳造用金型の一実施形態を示す部分拡大断面図である。
【図４】従来の鋳造用金型の一例を示す部分拡大断面図である。
【図５】従来の鋳造用金型で鋳造された車両用ホイールの一例を示す部分断面図である。
【図６】本発明に係る金型で鋳造された車両用ホイールの一例を示す部分断面図である。
【図７】従来の鋳造用金型で鋳造された車両用ホイールの他の一例を示す部分断面図である。
【図８】本発明に係る金型で鋳造される車両用ホイールの一例を示す斜視図である。
【図９】図８に示す車両用ホイールのＡＡ’断面を示す図である。
【図１０】横型の熱変形の様子を説明する模式図である。
【符号の説明】
１…上型、２，１０２…横型、３…下型、４…キャビティ、５…ストーク、６…凸部、９…バリ、１１…車両用ホイール向け鋳造用金型、１２…キャビティ（Ｃｓ）、１３…キャビティ（Ｃｌ）、１７…湯道、１８…湯口、１９…堰、４１…車両用ホイール、４２…インナーリム、４３…アウターリム、４４…スポーク、８０…型割面（Ａ１）、８１…平面部、８２…凹部、８３，１８３…型割面（Ｂ１）、９０…型割面（従来の鋳造用金型）。
【発明の属する技術分野】本発明は、車両用ホイールの鋳造に用いられる鋳造用金型に関する。詳しくは、金型の熱変形を考慮して型割面が設けられ、溶湯が入って金型が高温になり変形しても不要なバリの発生量を少なくすることが出来、歩留まりを向上することが可能な車両用ホイール向けの鋳造用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】鋳造は、製品形状のキャビティを有する金型に溶湯を充填し、溶湯を冷却・固化させて製品を得る成形手段であり、複雑形状の製品を一工程で製造することが可能であるため、車両用部品をはじめ、様々な工業製品の製造手段として広範に利用されている。
【０００３】特に近年においては、例えば、特開平５−２６９５６３号公報に開示されているように、複数の湯口を有する金型を利用した鋳造が行われている。このような金型は、溶湯を複数の湯口から金型内に注湯するため、溶湯が金型内を流れる距離が短くなる。従って、溶湯充填にかかるサイクルタイムが短縮されるとともに、充填中の溶湯の温度低下が少ないため、金型内での湯流れがよくなり、鋳造欠陥が少なく、薄肉製品にも対応可能であるという利点を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような利点を備える複数の湯口を有する金型においても、センターゲート方式、サイドゲート方式の金型と同様に、無用なバリの発生、及び、湯漏れという解決すべき課題があった。溶湯が金型内を流れる距離が短くなると、充填中の溶湯の温度低下が少ないことから、金型を経由して放散される熱量が多くなり、型割面に隙間が生じ易く、その隙間に溶湯が流れて生じるバリの量が多くなったり、隙間が金型外部にまで通じて湯漏れを起こし易くなることがあった。
【０００５】製品にならないバリの発生は、後段にバリ取り工程が必要となり、バリ取りのみならず、バリの再利用あるいは廃棄のための移送作業等、作業量を増加させ、製造工程時間を長くする。又、バリの発生量が多いほどに、即ち、歩留まりが低下するほどに、車両用ホイールを得るのに要する溶湯の量は多くなる結果、その溶湯を得るための、原料、原料を溶解及び保持するための熱量、溶湯を清浄化するに要する種々の処理の作業量及び電気等のユーティリティ量、等を増加させ、それに比して、製造工程時間も長くなり、製造コストの上昇を招く。
【０００６】このような課題に対して、充填中の溶湯の温度を下げて、金型を経由して放散される熱量を減らし、金型の熱変形を抑えるといった対応は好ましくない。溶湯の流動性が低下し、湯廻り不良等の鋳造欠陥が生じるとともに、冷却効果が充分に得られないために組織の微細化が図られず機械的強度の低下を招き、特に、薄肉部たるリムにおいてその傾向が顕著になるからである。又、充填時間が長くかかりサイクルタイムが延び、かえって鋳造工程全体のスループット低下を招いてしまうからである。
【０００７】本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、高温で流動性のよい溶湯を充填しても、熱変形によって型割面等において隙間が発生し難く、バリの発生を抑えられ、鋳造歩留まりが高く、湯廻り不良等の鋳造欠陥が少なく、機械的強度に優れ、且つ、サイクルタイムの短縮が図られ、スループットの向上とともに製造コストが低減された車両用ホイールを得られる鋳造用金型を提供することにある。
【０００８】金型構造について鋭意検討が行われた結果、複数の型からなる車両用ホイール向けの鋳造用金型において、分割される横型の型割面を、熱変形を考慮して構成することによって、従来の課題を解決出来ることが見出され、本発明が完成された。より詳細には、以下に示す手段である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明によれば、次に示す三つの車両用ホイール向け鋳造用金型が提供される。
【００１０】第１の金型は、円筒状のリムと、リムを円筒の片端で接続するスポークと、を構成主部とする車両用ホイールの鋳造に用いられる金型であって、少なくとも一の湯口を備える下型と、下型とともにスポークを成形するキャビティ（Ｃｓ）を形成する上型と、上型とともにリムを成形するキャビティ（Ｃｌ）を形成する横型と、を有する車両用ホイール向け鋳造用金型である。第１の金型においては、２分割される横型に特徴がある。その横型の特徴は、キャビティ（Ｃｌ）の外周側に位置し、キャビティ（Ｃｌ）の中心軸を通り、且つ、キャビティ（Ｃｌ）の円筒高さ方向に平行な面上に形成された２つの型割面（Ｂ１）があり、型割面（Ｂ１）とキャビティ（Ｃｌ）との接辺に沿って、深さ方向に狭まるテーパー状の凹部が形成されていることである。
【００１１】かかる構造を採用したのは、型割面（Ｂ１）とキャビティ（Ｃｌ）との接辺に沿って、予めバリ発生量に概ね等しい空間を形成しておくことにより、型割面（Ｂ１）に隙間が発生しても、キャビティ（Ｃｌ）で成形されるリムに薄平なバリが付かないようにするためである。
【００１２】リムを成形するキャビティ（Ｃｌ）は、内周側に上型を配置し、外周側に２分割された横型を配置して形成される。そして、溶湯が、キャビティ（Ｃｓ）の方向から、その方向とは反対側のキャビティ（Ｃｌ）の端部に向けて流れていき充填される。そして、キャビティ（Ｃｌ）を形成する横型は、溶湯の持つ熱により、型割面（Ｂ１）の外側が開くように歪み、型が捻れる。このため、従来、キャビティ（Ｃｌ）においては、型割面（Ｂ１）に僅かな隙間が生じていた。そして、成形し取り出したリムには、薄平なバリが付いてしまい削らなければならず、歩留まり低下とともに鋳造成形にかかる作業量を増加させていた。
【００１３】本発明に係る第１の金型によれば、この薄平で不要なバリの発生を抑制出来る。型割面を、キャビティ（Ｃｌ）の円筒高さ方向に形成し、キャビティ（Ｃｌ）との接辺に沿って、深さ方向に狭まるテーパー状の凹部が形成されている型割面（Ｂ１）にすることにより、その凹部が、熱変形により型割面を形成する型が捻れることを抑制する。そして、この凹部には溶湯が充填され、冷却されて成形されたリムには凸部が形成される。
【００１４】この凸部は、バリのように薄平なものではなく、滑らかで美観を損なうものではなく、且つ、機械的強度の低下をもたらすものではないので、成形後に除去したり加工したりする必要がない。即ち、好ましくは付与される本発明の第２の特徴は、バリに相当する余分な溶湯量を概ね削減可能とするものではないが、鋳造成形後のバリ取り工程が不要である点に効果が認められる。
【００１５】第２の金型は、円筒状のリムと、リムを円筒の片端で接続するスポークと、を構成主部とする車両用ホイールの鋳造に用いられる金型であって、少なくとも一の湯口を備える下型と、下型とともにスポークを成形するキャビティ（Ｃｓ）を形成する上型と、上型とともにリムを成形するキャビティ（Ｃｌ）を形成する横型と、を有する車両用ホイール向け鋳造用金型である。第２の金型においては、２分割される横型に特徴がある。その横型の特徴は、キャビティ（Ｃｌ）の外周側に位置し、キャビティ（Ｃｌ）の中心軸を通り、且つ、キャビティ（Ｃｌ）の円筒高さ方向に平行な面上に形成された２つの型割面（Ｂ１）があり、２つの型割面（Ｂ１）を結ぶ直径Ｄ１が、直径Ｄ１と直交する直径Ｄ２より、僅かに小さくなる偏芯形状を呈することである。尚、本明細書において、（横型の）直径とは、横型の一の水平断面（図２参照）に現れる円の中心を通り円周に端部を有する線分をいう。
【００１６】かかる構造を採用したのは、予め２つの型割面（Ｂ１）を結ぶ直径Ｄ１を、直径Ｄ１と直交する直径Ｄ２より小さくしておくことにより、高温時に直径Ｄ１と直径Ｄ２とが概ね等しい長さになり、円筒形状のキャビティ（Ｃｌ）が歪むのを防止出来るからである。従来は、溶湯を注入して金型が高温になった際に、金型が熱変形してしまい、２つの型割面（Ｂ１）を結ぶ直径Ｄ１を伸ばす方向に２つの型割面（Ｂ１）が開き、円筒形状のリムが僅かに歪むことがあったが、本発明によれば、金型が熱変形したときに、キャビティ（Ｃｌ）が最適な車両用ホイール設計形状になるように構成し、リムの偏肉成形が防止され、歪みの全くないリムを得ることが出来る。
【００１７】第３の金型は、円筒状のリムと、リムを円筒の片端で接続するスポークと、を構成主部とする車両用ホイールの鋳造に用いられる金型であって、少なくとも一の湯口を備える下型と、下型とともにスポークを成形するキャビティ（Ｃｓ）を形成する上型と、上型とともにリムを成形するキャビティ（Ｃｌ）を形成する横型と、を有する車両用ホイール向け鋳造用金型である。第３の金型においては、上型と横型との型割面（Ａ１）に特徴がある。その型割面（Ａ１）の特徴は、キャビティ（Ｃｌ）の上端部において、円筒状のリムを成形するキャビティ（Ｃｌ）の円筒高さ方向に対し概ね垂直な平面部を有することである。尚、第３の金型においても、横型は、キャビティ（Ｃｌ）の外周側に位置するとともに２分割され、キャビティ（Ｃｌ）の中心軸を通り、且つ、キャビティ（Ｃｌ）の円筒高さ方向に平行な面上に形成された２つの型割面（Ｂ１）を有する。
【００１８】第３の金型は、その主材料がアルミニウム合金ＡＣ４Ｃである場合には、平面部が、リムを成形するキャビティ（Ｃｌ）との接辺を始点とし金型外部に向けて、５ｍｍ以上の長さで形成されることが好ましい。
【００１９】かかる構造を採用したのは、型割面（Ａ１）に発生する隙間量を抑え、キャビティ（Ｃｌ）で成形されるリムにバリが付き難くするためである。
【００２０】２分割された横型は、溶湯の持つ熱により２つの型割面（Ｂ１）を開く方向、即ち概ね水平方向に膨張する。このため、従来、キャビティ（Ｃｌ）の上端部に形成された上型と横型との型割面（Ａ１）では、その型割面（Ａ１）の面方向と、上記横型の膨張方向とが、一致していないことが多く、殆どの型割面に隙間が生じていた。そして、成形し取り出した薄肉部には、不要なバリが多く付いてしまい、歩留まり（材料利用率ともいう）低下の主因となっていた。
【００２１】本発明に係る第３の金型によれば、この不要なバリの発生を抑制出来る。上型と横型との型割面を、キャビティ（Ｃｌ）の円筒高さ方向に対して、概ね垂直な平面部が形成されている型割面（Ａ１）にすることにより、少なくともキャビティ（Ｃｌ）の上端部においては、型割面（Ａ１）の面方向が横型の膨張方向と一致して、横型が膨張しても、型割面に隙間が生じ難くなるからである。横型の膨張量を、その平面部で吸収するわけであるから、平面部は、薄肉部を成形するキャビティ（Ｃｌ）との接辺を始点とし金型外部に向けて、少なくとも金型の熱変形量で規定される長さ以上の長さで形成されることが望ましい。この本発明に係る第３の金型の特徴により、バリに相当する余分な溶湯量を削減可能とし、且つ、鋳造成形後のバリ取り工程を不要とする点に効果がある。
【００２２】本発明に係る第１〜第３の金型は、上記のような特徴を備えた複数の湯口からなる金型であることが好ましい。溶湯が金型内を流れる距離が短く、溶湯を高温に保ったまま充填することが出来、溶湯の流動性が良好であるため、湯廻り不良等の鋳造欠陥が生じ難く、溶湯充填後の冷却効果が充分に得られることから組織の微細化が図られ、得られるホイールの機械的強度が高くなるからであり、薄肉であって優れたホイールを鋳造することが可能だからである。複数の湯口からなる金型である場合には、リムの厚さが、概ね５．５〜８．０ｍｍと極薄い車両用ホイール向けの鋳造用金型として好適である。
【００２３】又、本発明に係る第１〜第３の金型は、低圧鋳造方法に好適に用いられる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の車両用ホイール向け鋳造用金型について、図面を参照しながら、より詳細に説明する。但し、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。本発明の車両用ホイール向け鋳造用金型は、スポーク（厚肉部）とリム（薄肉部）とを有する車両用ホイールの鋳造に用いられる金型に関するものである。スポーク（厚肉部）とリム（薄肉部）とは、相対的に明らかな厚さの差を有し、その車両用ホイールを成形するキャビティに注湯される溶湯の充填速度は、スポーク（厚肉部）を成形するキャビティ部分とリム（薄肉部）を成形するキャビティ部分とで、明らかな差を持って異なる。
【００２５】図１は、本発明に係る車両用ホイール向け鋳造用金型の一実施形態を示す断面図である。図１に示す車両用ホイール向け鋳造用金型１１は、図８に斜視図が示される車両用ホイール４１を成形する金型である。又、図９は、図８に示す車両用ホイールのＡＡ’断面を示した図であり、図１に示す車両用ホイール向け鋳造用金型１１における成形空間たるキャビティ４と同方向からみた断面図である。車両用ホイール４１は、薄肉部たる筒状のリムと、そのリムを接続する厚肉部たるスポーク４４とから構成され、リムは、スポーク４４側のアウターリム４３と、その反対側端部のインナーリム４２からなる。
【００２６】図１に示す車両用ホイール向け鋳造用金型１１は、低圧鋳造方法に用いられるものであり、溶湯が図示しない保持炉から金型へ押し上げられる流路であるストーク５に接続されている。車両用ホイール向け鋳造用金型１１は、成形空間であるキャビティ４を形成する上型１と横型２及び下型３とからなり、厚肉であるスポーク４４と薄肉であるリムとからなる車両用ホイールの鋳造に用いられる。キャビティ４は、厚肉であるスポーク４４を成形するキャビティ（Ｃｓ）１２と、薄肉であるリムを成形するキャビティ（Ｃｌ）１３とからなる。図３は、キャビティ（Ｃｓ）１２の上端部の拡大断面図である。
【００２７】車両用ホイール向け鋳造用金型１１は、キャビティ４に溶湯を供給する湯口１８と、ストーク５から湯口１８までの溶湯流路である湯道１７と、湯口１８からキャビティ４の間の堰１９からなる、少なくとも２つの湯口系を備えている。一方の湯口系は、キャビティ４のうちスポークを成形するキャビティ（Ｃｓ）１２に通じ、他方の湯口系は、リムを成形するキャビティ（Ｃｌ）１３に通じている。
【００２８】キャビティ（Ｃｓ）１２を形成する面は上型１と下型３とからなる。又、キャビティ（Ｃｌ）１３を形成する面は上型１と横型２とからなる。２つの湯口系のうち、一方の湯口系において、湯道１７は下型３内に形成され、堰１９は下型３と横型２とから形成される。他方の湯口系においては、湯道１７及び堰１９は下型３内に形成されている。
【００２９】そして、キャビティ（Ｃｌ）１３の、湯口系がある方向とは反対側の端部に、上型１と横型２との型割面（Ａ１）８０を有している。車両用ホイール向け鋳造用金型１１においては、この型割面（Ａ１）８０が、円筒状のキャビティ（Ｃｌ）１３の円筒高さ方向に対し、概ね垂直な平面部８１を有することが肝要である。
【００３０】図１中において、湯口系は何れもキャビティ（Ｃｌ）１３からみて下型３側に形成され、溶湯はキャビティ（Ｃｌ）１３中を上昇し、キャビティ（Ｃｓ）１２側からキャビティ（Ｃｌ）１３の上端部に向かって流れる。型割面（Ａ１）８０の平面部８１は、円筒状のキャビティ（Ｃｌ）１３の円筒高さ方向に対し、概ね垂直をなしている。
【００３１】車両用ホイール向け鋳造用金型１１は、横型２が更に２つの型から構成され、その２つの型による型割面が形成されている。図２は、図１におけるＢＢ’断面を示す図である。図２に示されるように、車両用ホイール向け鋳造用金型１１は、キャビティ（Ｃｌ）１３の中心軸を通り、且つ、キャビティ（Ｃｌ）１３の円筒高さ方向と平行な面に、換言すれば、キャビティ（Ｃｌ）１３の外周側であって概ね１８０°対向した位置に、横型２を構成する２つの型が対面する型割面（Ｂ１）８３を、２つ有している。そして、その型割面（Ｂ１）８３とキャビティ（Ｃｌ）１３との接辺（断面図である図２中にＬで示され奥行き方向に形成される辺）に沿って、深さ方向に狭まるテーパー状の凹部８２が形成されている。
【００３２】キャビティ（Ｃｌ）１３においては、湯口系のある方向からキャビティ（Ｃｌ）１３の上端部に向けて溶湯が流れていき、溶湯の持つ熱により、金型（キャビティ（Ｃｌ）１３では横型２及び上型１）が高温になり、熱変形することがある。
【００３３】金型の熱変形を図１０により説明する。図１０は横型の熱変形の様子を模式的に示す断面図である。横型２と概ね同形状の横型１０２は、図示されるように常温時には型割面１８３は閉じられ（２つの型が密着し）、溶湯が注入され高温になると型割面１８３を開き、２つの型割面１８３を結ぶ直径が伸びるように熱変形する。このため、型割面１８３に（図中では大きく開いているが実際には）僅かな隙間が生じる。
【００３４】本発明に係る車両用ホイール向け鋳造用金型１１においては、溶湯が充填され、溶湯の持つ熱により金型が高温になることに伴う上記と同様の熱変形の多くは横型２側に生じる。上型１は分割されておらずリムを成形する円筒状のキャビティ（Ｃｌ）１３の円筒内部に位置するため、横型のようには熱変形し難い。そのため、キャビティ（Ｃｌ）１３の上端部に位置する上型１と横型２との型割面（Ａ１）８０では、その上型１と横型２の間でズレが生じ易い。
【００３５】車両用ホイールを鋳造するために用いられる従来の金型では、図４に部分拡大断面図が示されるように、キャビティ（Ｃｌ）１３の上端部に形成された上型１と横型２との割面９０の面方向（キャビティ（Ｃｌ）１３側から金型外部側に向けた方向）が、横型２の膨張方向と一致していないため、型割面９０には隙間が生じていた。そして、図５に示されるように、成形し取り出した車両用ホイール４１の薄肉部たるインナーリム４２には、不要なバリ９が付いてしまっていた。
【００３６】本発明の車両用ホイール向け鋳造用金型１１においては、このようなことがない。型割面（Ａ１）８０を構成する横型２の膨張方向と、型割面（Ａ１）８０の面方向（キャビティ（Ｃｌ）１３側から金型外部側に向けた方向）とが、少なくとも平面部８１においては一致しているため、型割面（Ａ１）８０には隙間が生じ難い。従って、溶湯を冷却して成形して得られる図９に示す車両用ホイール４１の薄肉部たるインナーリム４２には、不要なバリが殆ど付かず、キャビティ４に充填する溶湯量も少なくて済み、歩留まりが向上する。
【００３７】型割面（Ａ１）８０を構成し熱変形する横型２の膨張量を、平面部８１で吸収するわけであるから、平面部８１は、キャビティ（Ｃｌ）１３との接辺（拡大断面図である図３中にＫで示され奥行き方向に形成される辺）を始点とし金型外部に向けて、少なくとも金型の熱変形量で規定される長さ以上の長さＷで形成されることが望ましい。例えば、金型の主材料がアルミニウム合金ＡＣ４Ｃである場合には、平面部８１のキャビティ（Ｃｌ）１３との接辺を始点とし金型外部に向けて必要な長さＷは、５ｍｍ以上である。
【００３８】又、車両用ホイール向け鋳造用金型１１では、予め、型割面（Ｂ１）８３とキャビティ（Ｃｌ）１３との接辺に沿って、深さ方向に狭まるテーパー状の凹部８２を形成しておくことにより、この凹部８２が、熱変形による横型２を構成する２つの型の開きを抑制し、型割面（Ｂ１）８３に隙間が発生し難くしている。
【００３９】そして、この凹部８２には溶湯が充填され、冷却されて成形され得られる図９に示す車両用ホイール４１の薄肉部たるインナーリム４２には、図７に示すような従来の鋳造用金型で成形されたときに発生する薄平なバリ９ではなく、図６に示すように、滑らかな凸部６が形成される。この凸部６は、成形後に除去したり加工したりする必要がなく、機械的強度にも影響がないため、鋳造成形後に除去する必要がない。
【００４０】更に、車両用ホイール向け鋳造用金型１１においては、図２に示すように、概ね１８０°対向して備わる２つの型割面（Ｂ１）８３を結ぶ直径Ｄ１が、直径Ｄ１と直交する直径Ｄ２より僅かに小さくなる偏芯形状を呈している。
【００４１】車両用ホイール向け鋳造用金型１１では、溶湯から横型２に伝わる熱は金型外部に放散されるが、その一部は横型２の分割面である型割面（Ｂ１）８３からも放散される。従って、横型２においては、２つの型割面（Ｂ１）８３辺りと、そこから離れた部分では、温度差が生じ、その結果、熱変形量にも違いが出る。通常、型割面（Ｂ１）８３辺りは温度が最も低く、熱変形量も少ない。従って、上記したように、溶湯の充填に伴い高温になることにより、横型２は型割面（Ｂ１）８３を開き、２つの型割面（Ｂ１）８３を結ぶ直径が伸びるように熱変形し、型割面（Ｂ１）８３に実際には僅かな隙間が生じる。
【００４２】そこで、上記したように、横型２を、２つの型割面（Ｂ１）８３を結ぶ直径Ｄ１（即ち、熱変形量少ない部分を結ぶ直径）が、直径Ｄ１と直交する直径Ｄ２（即ち、熱変形量多い部分を結ぶ直径）より僅かに小さくなる偏芯形状になるように構成すれば、横型２が熱変形したときに、キャビティ４が最適な車両用ホイール設計形状になり、成形された車両用ホイールが偏肉成形されなくなる。
【００４３】車両用ホイール向け鋳造用金型１１は、湯口系が、複数系統設けられている鋳造用金型である。従って、溶湯充填に際し、通常のセンターゲート方式の金型より溶湯の移動距離が短くなり、充填がより容易になって、湯廻り不良が生じ難くなり、高い機械的強度を付与しつつインナーリムのような薄肉部を容易に成形出来る。従来、実現出来なかった薄肉部の厚さを概ね５．５〜８．０ｍｍにすることも可能である。
【００４４】又、溶湯充填に要する時間が短くて済み、鋳造全工程に要する時間が短縮され、スループット向上が図られる。尚、湯口系を、スポークを成形するキャビティ（Ｃｓ）１２に通じる系の他に、リムを成形する円筒状のキャビティ（Ｃｌ）１３の円周に等間隔で通じるように複数系統設けることが、更に、好ましい。このように構成すれば、溶湯充填に際し、溶湯の移動距離が、より短くなり、尚更に、湯廻り不良が生じ難くなり、又、溶湯充填に要する時間が、より短くて済むからである。
【００４５】よって、車両用ホイール向け鋳造用金型１１を用いて作製される車両用ホイール４１は、より軽量で、意匠的にも優れたものとなり得て、且つ、より安価に作製することが可能である。従って、競合品に比べ、より高い競争力を備えることが出来る。
【００４６】尚、本発明の車両用ホイール向け鋳造用金型を構成する材料は、公知の材料を用いればよく、本発明は使用する材料を限定するものではない。一般に、より熱伝導性の高い、即ち、熱伝導率の大きな材料を用いる。例えば、銅やベリリウム銅、あるいは、アルミニウム合金が挙げられる。
【００４７】本発明の車両用ホイール向け鋳造用金型は、種々の鋳造法に適用可能であるが、低圧鋳造方法に好適に用いることが出来る。低圧鋳造方法とは、一般に、金型と、金型の下に備わり溶湯が入れられた保持炉を用いて、保持炉内に例えば窒素ガスの注入等で概ね０．１〜０．５ｋｇ／ｃｍ２の極低い圧力を付加するか、若しくは、金型側から真空で吸引して、溶湯の温度を一定温度に保ったまま、ストークを介して金型内へ押し上げ、金型で凝固させて成形し、鋳物を得るという工程からなる製造方法である。溶湯の金型への充填が終われば、ストークのなかに残った溶湯は保持炉に戻る。
【００４８】この低圧鋳造方法は、所謂スクイズ鋳造法、ダイカスト法に比べ、スクイズ鋳造法より溶湯充填速度が速いためスループットが大きく、ダイカスト法のように圧入しないため、より高品質であり、両者に比べて金型を含む設備費が安価であるという利点を有する。
【００４９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の車両用ホイール向け鋳造用金型によれば、高温で流動性のよい溶湯を充填したときに熱変形によって型割面に隙間が発生し難く、バリの発生を抑えられ、鋳造歩留まりを高くすることが出来るとともに、サイクルタイムの短縮が図られ、スループットが向上して製造コストが低減されたホイールを得ることが可能である。
【００５０】本発明により得られる、例えばアルミニウム合金製の、より軽い車両用ホイールを、より安価で供給すれば、自動車等の燃費向上が図られ、地球規模の課題である排出二酸化炭素の削減に寄与し地球温暖化防止等の環境対策に貢献することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両用ホイール向け鋳造用金型の一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る車両用ホイール向け鋳造用金型の一実施形態を示す断面図であり、図１におけるＢＢ’断面を示す図である。
【図３】本発明に係る車両用ホイール向け鋳造用金型の一実施形態を示す部分拡大断面図である。
【図４】従来の鋳造用金型の一例を示す部分拡大断面図である。
【図５】従来の鋳造用金型で鋳造された車両用ホイールの一例を示す部分断面図である。
【図６】本発明に係る金型で鋳造された車両用ホイールの一例を示す部分断面図である。
【図７】従来の鋳造用金型で鋳造された車両用ホイールの他の一例を示す部分断面図である。
【図８】本発明に係る金型で鋳造される車両用ホイールの一例を示す斜視図である。
【図９】図８に示す車両用ホイールのＡＡ’断面を示す図である。
【図１０】横型の熱変形の様子を説明する模式図である。
【符号の説明】
１…上型、２，１０２…横型、３…下型、４…キャビティ、５…ストーク、６…凸部、９…バリ、１１…車両用ホイール向け鋳造用金型、１２…キャビティ（Ｃｓ）、１３…キャビティ（Ｃｌ）、１７…湯道、１８…湯口、１９…堰、４１…車両用ホイール、４２…インナーリム、４３…アウターリム、４４…スポーク、８０…型割面（Ａ１）、８１…平面部、８２…凹部、８３，１８３…型割面（Ｂ１）、９０…型割面（従来の鋳造用金型）。
Claims (5)
- 円筒状のリムと、前記リムを円筒の片端で接続するスポークと、を構成主部とする車両用ホイールの鋳造に用いられる金型であって、
少なくとも一の湯口を備える下型と、前記下型とともに前記スポークを成形するキャビティ（Ｃｓ）を形成する上型と、前記上型とともに前記リムを成形するキャビティ（Ｃｌ）を形成する横型と、を有し、
前記横型は、前記キャビティ（Ｃｌ）の外周側に位置するとともに２分割され、前記キャビティ（Ｃｌ）の中心軸を通り、且つ、前記キャビティ（Ｃｌ）の円筒高さ方向の面上に形成された２つの型割面（Ｂ１）を有してなり、前記型割面（Ｂ１）と前記キャビティ（Ｃｌ）との接辺に沿って、深さ方向に狭まるテーパー状の凹部が形成されていることを特徴とする車両用ホイール向け鋳造用金型。 - 円筒状のリムと、前記リムを円筒の片端で接続するスポークと、を構成主部とする車両用ホイールの鋳造に用いられる金型であって、
少なくとも一の湯口を備える下型と、前記下型とともに前記スポークを成形するキャビティ（Ｃｓ）を形成する上型と、前記上型とともに前記リムを成形するキャビティ（Ｃｌ）を形成する横型と、を有し、
前記横型は、前記キャビティ（Ｃｌ）の外周側に位置するとともに２分割され、前記キャビティ（Ｃｌ）の中心軸を通り、且つ、前記キャビティ（Ｃｌ）の円筒高さ方向の面上に形成された２つの型割面（Ｂ１）を有してなり、前記２つの型割面（Ｂ１）を結ぶ直径Ｄ１が前記直径Ｄ１と直交する直径Ｄ２より僅かに小さくなる偏芯形状を呈することを特徴とする車両用ホイール向け鋳造用金型。 - 円筒状のリムと、前記リムを円筒の片端で接続するスポークと、を構成主部とする車両用ホイールの鋳造に用いられる金型であって、
少なくとも一の湯口を備える下型と、前記下型とともに前記スポークを成形するキャビティ（Ｃｓ）を形成する上型と、前記上型とともに前記リムを成形するキャビティ（Ｃｌ）を形成する横型と、を有し、
前記横型は、前記キャビティ（Ｃｌ）の外周側に位置するとともに２分割され、前記キャビティ（Ｃｌ）の中心軸を通り、且つ、前記キャビティ（Ｃｌ）の円筒高さ方向の面上に形成された２つの型割面（Ｂ１）を有してなり、
前記上型と横型との型割面（Ａ１）が、前記キャビティ（Ｃｌ）の上端部において、円筒状のリムを成形するキャビティ（Ｃｌ）の円筒高さ方向に対し略垂直な平面部を有することを特徴とする車両用ホイール向け鋳造用金型。 - 金型の主材料がアルミニウム合金ＡＣ４Ｃであり、前記平面部が、前記キャビティ（Ｃｌ）との接辺を始点とし金型外部に向けて５ｍｍ以上の長さで形成される請求項３に記載の車両用ホイール向け鋳造用金型。
- 低圧鋳造方法に用いられる請求項１〜４の何れか一項に記載の車両用ホイール向け鋳造用金型。
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