JP2004306063A - 車両ホイール鋳造用の鋳型 - Google Patents

Abstract

【課題】車両ホイールの巣の発生を抑制でき、組織を微細化でき、しかも、湯道の溶湯凝固により形成される突起を除去し易い車両ホイール用の鋳型を提供する。
【解決手段】鋳型１０は、下型１２と上型１３と複数の横型１３とを備え、型締め時に、ディスク部成形用空間２１とリム部成形用空間２２とを形成する。複数の横型１３の接合面間にそれぞれ湯道２６が形成される。各湯道２６は、主通路２６ａと、この主通路から分岐する２つの分岐通路２６ｂ，２６ｃを有し、これら分岐通路２６ｂ，２６ｃの先端が上下方向に分離したサイドゲート部２６ｘ，２６ｙとして提供され、リム部成形用空間２２に接続される。湯道２６から成形用キャビティ２０に溶湯を充填することにより、車両ホイールを鋳造する。湯道２６での溶湯凝固により形成される突起は、鋳造後に車両ホイールから除去される。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミ合金等の軽合金製車両ホイールを鋳造するための鋳型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミ合金製の車両ホイールを鋳造する方法は良く知られている。この方法で用いられる鋳型は一般的に、下型と、昇降可能な上型と、水平移動する一対もしくは二対の横型とを有している。鋳型が型締め状態にある時、成形用キャビティが形成される。このキャビティは、横に広がるディスク部成形用空間と、このディスク部成形用空間の周縁部に連なる起立状態のリム部成形用空間を有している。下型には湯道が形成されている。この湯道の上端のゲート部（以下、センターゲート部と称す）は、ディスク部成形用空間の中央に接続されている。この湯道からアルミ合金の溶湯をキャビティに充填して、車両ホイールを得る。
【０００３】
上記鋳造では、センターゲート部から最も遠い部位、すなわちリム部成形用空間におけるディスク部成形用空間の反対側の縁から凝固が始まり、湯道に向かって徐々に凝固が進み、最後にディスク部の中心近傍が凝固する。この溶湯の凝固が進む経路が長いため、型温を低くすることができない。型温を低くすると、溶湯の凝固時の収縮を補うための溶湯の供給が、中途部での凝固に阻まれて十分でなくなり、巣が生じてしまうからである。そのため、型温を比較的高くすると、溶湯の凝固が遅くなって組織が微細化されず強度の低下を招き、車両ホイールを肉厚にすることを余儀なくされる。
また、サイクルタイムが長く、生産性が悪くなる問題がある。
【０００４】
そこで、特開２００１−２８７０１４号公報の鋳型が開発されている。この鋳型では、一対の横型の接合面間に一対の湯道が形成されている。これら湯道の先端のゲート部（以下、サイドゲート部と称す）がリム部成形用空間に接続されている。この鋳型を用いて車両用ホイールを鋳造すると、キャビティ内での溶湯の凝固進行経路が短くなり、型温を低くしても巣が生じにくく、急速な凝固が可能なので強度の向上を図ることができ、ひいては薄肉軽量化を図ることができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平２００１−２８７０１４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報の鋳型では、鋳造により、成形用キャビティに車両ホイールが形成されるとともに、一対のサイドゲート部近傍の溶湯が凝固してリム部外周に一対の突起が形成される。サイドゲート部がリム部成形用空間の幅方向すなわち鋳型の上下方向の延び、縦長のスリット形状をなしているので、上記突起もリム部の幅方向に延びている。そのため、鋳造後に突起を除去しにくい欠点があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、下型と上型と複数の横型とを備え、型締め時に、横に広がるディスク部成形用空間と、このディスク部成形用空間の周縁部に連なる起立状態のリム部成形用空間とを形成し、上記複数の横型の接合面間に、先端のゲート部が上記リム部成形用空間に接続される湯道手段をそれぞれ形成してなる車両ホイール鋳造用の鋳型において、
各湯道手段が複数のゲート部を有し、これらゲート部が上下方向に離間して配置されていることを特徴とする。
【０００８】
上記構成の鋳型によれば、リム部成形用空間に接続された複数の湯道手段により、溶湯の凝固進行経路を短くでき、型温を低くしても巣の発生を抑制できる。また急速凝固を行えるので組織の微細化に伴う強度向上を図ることができ、ひいては車両ホイールの薄肉化を図ることができる。しかも、湯道での溶湯凝固により形成される突起はリム部の接続箇所で幅方向に分離しているので、除去し易い。
【０００９】
好ましくは、各湯道手段が、１つの主通路と、この主通路から分岐する複数の分岐通路を有し、これら分岐通路の先端が上記ゲート部として提供される。これにより複数のゲート部毎に湯道を形成せずに済み、湯道構造を簡略化することができる。
【００１０】
好ましくは、上記分岐通路が断面円形をなしている。これによれば、溶湯は横型との接触面積を少なくして供給量を多くすることができ、成形用キャビティへの溶湯の供給を円滑かつ迅速に行うことができる。また、分岐通路での溶湯凝固による突起をより一層容易にする除去することができる。
【００１１】
好ましくは、各湯道手段の複数のゲート部が、上記リム部成形用空間において、車両用ホイールの２つのフランジを除きその間を成形するための部位に接続されている。これによれば、リム部において最も高い強度を要求されるフランジが最終凝固箇所にならず、このフランジでの組織の粗大化を回避することができ、フランジの強度を確保することができる。
【００１２】
好ましくは、各湯道手段のゲート部が２つであり、これらゲート部が、リム部成形用空間において、リムドロップを成形するための部位と、ディスク部の反対側のビードシート部を成形するための部位にそれぞれ接続されている。これらリムドロップおよびビードシート部は円筒面または緩やかな円錐面形状に近く比較的単純な外周面形状であるので、ゲート部での溶湯凝固により形成される突起の除去をより簡単に行うことができる。
【００１３】
好ましくは、さらに下型には、その上端のゲート部がデイィスク部成形用空間の中央に接続される湯道が形成されている。これにより、溶湯の凝固進行経路をより一層短くでき、型温の低下により組織の微細化を図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態をなす車両ホイール鋳造用の鋳型について図１を参照しながら説明する。この鋳型１０は、ベース１１と、このベース１１上に固定された下型１２と、この下型１２に対して昇降する上型１３と、一対（複数）の半割りされた横型１４とを有している。一対の横型１４は、紙面と直交する方向に対峙し、同方向に移動して接合，離反するようになっている。
【００１５】
鋳型１０の型締め時には、一対の横型１４の互いの接合面が所定の荷重をもって当たり、上型１３が下降してこれら横型１４の上面に当たることにより、下型１２と上型１３とで一対の横型１４を所定の荷重をもって挟むようになっている。この型締め状態において、下型１２と上型１３と環状をなす一対の横型１４により、成形用キャビティ２０が形成される。
【００１６】
上記キャビティ２０は、下型１２と上型１３の対向面間に形成された横に広がるディスク部成形用空間２１と、下型１２および上型１３の外周面と一対の横型１４の内周面間に形成された起立状態のリム部成形用空間２２とを有している。ディスク部成形用空間２１は、意匠部（スポーク部）を有している。リム部成形用空間２２は、下から順に車両ホイールのフランジ，ビードシート，リムドロップ，ビードシート，フランジをそれぞれ成形するための部位２２ａ〜２２ｅを有している。
【００１７】
鋳型１０は、下型１２の中央に垂直に形成された湯道２５を有するとともに、型締め状態で一対の横型１４の接合面間に形成された一対の湯道２６（湯道手段）を有している。湯道２５の上端はセンターゲート２５ｘとして提供され、ディスク部成形用空間２１の中央に接続されている。一対の湯道２６は１８０°対向しており、各々が断面円形をなす垂直な主通路２６ａと、この主通路２６ａから分岐した２つ（複数）の分岐通路２６ｂ，２６ｃとを有している。これら分岐通路２６ｂ，２６ｃは上下に分かれており、下側の分岐通路２６ｂは主通路２６ａの中途部から分岐し、上側の分岐通路２６ｃは主通路２６ａの上端から延出されている。下側の分岐通路２６ｂは上側の分岐通路２６ｃより断面積が大きい。
【００１８】
上記分岐通路２６ｂ，２６ｃの先端ゲート部２６ｘ，２６ｙ（サイドゲート部）は、リム部成形用空間２２に接続されている。より詳しくは、下側の分岐通路２６ｂのサイドゲート部２６ｘは、リム部成形用空間２２においてリムドロップを成形する部位２２ｃに接続され、上側の分岐通路２６ｃのサイドゲート部２６ｙは、リム部成形用空間２２においてディスク部とは反対側のビードシートを成形する部位２２ｄに接続されている。なお、上側のサイドゲート部２６ｙは、下側のサイドゲート部２６ｘに比べゲートの直径は細くなっている。
【００１９】
上記湯道２５，２６の基端（下端）には、垂直をなしてベース１１を貫通する導管２８の上端部が接続されている。上記ベース１１の下方にはタンク（図示しない）が配置されている。このタンクはアルミ合金等の軽金属の溶湯を蓄えており、上記導管２８の下端部はこの溶湯に入り込んでいる。
【００２０】
上記鋳型１０を用いた車両ホイールの低圧鋳造について説明する。上記タンクの内部空間にガス圧を供給することにより、タンク内の溶湯面を押し下げる。これにより、タンク内の溶湯は、導管２８を経、さらに湯道２５，２６を経て、成形用キャビティ２０に供給される。
【００２１】
詳述すると、センターゲート部２５ｘがサイドゲート２６ｘ，２６ｙより低い位置にあるので、溶湯はまず湯道２５からセンターゲート部２５ｘを経てディスク部成形用空間２１の中央に達し、ここからディスク部成形用空間２１内を放射状に広がり、さらにリム部成形用空間２２の下側の部位２２ａ，２２ｂに供給される。このセンターゲート部２５ｘからの溶湯がディスク部成形用空間２１内をほぼ充填する時点で、一対の湯道２６の下側のサイドゲート２６ｘからの溶湯供給が始まり、主にリム部成形用空間２２の部位２２ｃおよびそれより上の部位に充填される。この際、センターゲート部２５ｘからの溶湯供給は続く。リム部成形用空間２２内の溶湯が上側のサイドゲート部２６ｙに到達する時点で、このサイドゲート部２６ｙからの溶湯供給が開始され、主にリム部成形用空間２２の部位２２ｄ，２２ｅに充填される。この際、センターゲート部２５ｘ，サイドゲート２６ｘからの溶湯供給は続く。
【００２２】
上記キャビティ２０での溶湯の凝固が完了し、さらに湯道２５，２６の中途部まで進んだ時点でタンクのガスを抜くと、湯道２５，２６の中途部より下方の溶湯は湯道２５，２６および導管２８を流れ落ちてタンク３０に戻る。
【００２３】
上記鋳造工程において、合計３つの湯道２５，２６から溶湯を供給するので、キャビティ２０内での溶湯の凝固進行経路は短くなる。又、上下のサイドゲート２６ｘ、２６ｙのゲート直径が異なることにより凝固進行方向の給湯量が調整でき、指向性凝固が行われやすくなる。そのため、型温を低くしても巣が生じず、急速に凝固することができ、組織の微細化，強度の向上を図ることができ、ひいては車両ホイールの薄肉軽量化を図ることができる。また、サイドゲート２６ｘ，２６ｙの接続箇所は、後述するフランジ５２ａ，５２ｅを成形する部位２２ａ，２２ｅを避けているので、この部位２２ａ，２２ｂが最終凝固箇所にならず、その組織の粗大化を回避でき、フランジ５２ａ，５２ｅの高い強度を確保できる。
【００２４】
上記鋳造により、図２に示す車両ホイール５０が得られる。この車両ホイール５０は、上記ディスク部成形用空間２１での溶湯の凝固により形成されたディスク部５１と、リム部成形用空間２２での溶湯の凝固により形成されたリム部５２とを有している。リム部５２は、ディスク部側フランジ５２ａ，ディスク部側ビードシート５２ｂ，リムドロップ５２ｃ，ディスク部５１の反対側のビードシート５２ｄおよびフランジ５２ｅを有している。
【００２５】
ディスク部５１の中央には、湯道２５の溶湯凝固による突起５５が一体に形成されている。また、リム部５２の外周には、湯道２６での溶湯凝固による一対の突起５６が一体に形成されている。突起５６は、サイドゲート部２６ｘ、２６ｙに対応する脚部５６ｘ，５６ｙを有しており、この脚部５６ｘ，５６ｙの先端がリムドロップ５２ｃ，ディスク部５１の反対側のビードシート５２ｄに位置している。
【００２６】
上記鋳造工程の後、バリ取りを行う。また、ハブ穴５１ａを形成する際に中央の突起５５を除去する。さらに、リム部５２に形成された突起５６を除去する。この突起５６は、リム部５２の幅方向に延びて形成されておらず、２つの脚部５６ｘ，５６ｙに分離されてリム部５２に付けられているので、例えばハンマーで叩く等して容易に除去することができる。これら脚部５６ｘ、５６ｙが付けられているリムドロップ２２ｃ，ビードシート５２ｄは円筒面あるいは緩やかな円錐面等からなり比較的単純な外周形状を有しているので、除去の際に予測し得ない大きな除去痕が残ることはない。
【００２７】
その後で、熱処理し、必要に応じてショットブラストによりディスク部５１の意匠面の表面処理を行い、リム部５２の外周面及びディスク部５１を切削加工し、塗装を施すことにより、車両ホイールが完成する。切削加工の際に、リム部５２は若干減肉されて最終形状となり、上記突起５６の除去痕も消滅する。
【００２８】
本発明は上記実施形態に制約されず種々の形態が可能である。例えば上記実施形態では、横型は３つ以上に等分割したものを用い、それらの接合面間に湯道を適宜に形成するようにしてもよい。例えば４分割したものでは、湯道は４つで９０°間隔もしくは２つで１８０°間隔に形成することができる。
センターゲートは省いてもよい。上下のサイドゲートは別々の湯道の先端により形成してもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、溶湯の凝固進行経路を短くでき、型温を低くしても巣の発生を抑制できる。また急速凝固を行えるので組織の微細化に伴う強度向上を図ることができる。しかも、湯道での溶湯凝固により形成される突起はリム部の接続箇所で幅方向に分離しているので、除去し易い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法の一実施形態において車両ホイールを鋳造するための鋳型を示す縦断面図である。
【図２】鋳造された車両ホイールの縦断面図である。
【符号の説明】
１０ 鋳型
１２ 下型
１３ 上型
１４ 横型
２０ 成形用キャビティ
２１ ディスク部成形用空間
２２ リム部成形用空間
２２ａ ディスク部側フランジを成形するための部位
２２ｂ ディスク部側ビードシートを成形するための部位
２２ｃ リムドロップを成形するための部位
２２ｄ ディスク部の反対側ビードシートを成形するための部位
２２ｅ ディスク部の反対側フランジを成形するための部位
２５ 湯道
２５ｘ センターゲート
２６ 湯道（湯道手段）
２６ａ 主通路
２６ｂ，２６ｃ 分岐通路
２６ｘ，２６ｙ サイドゲート
５０ 鋳造された車両ホイール
５１ ディスク部
５２ リム部
５２ａ，５２ｅ フランジ
５２ｂ，５２ｄ ビードシート
５２ｃ リムドロップ
５５，５６ 湯道での溶湯凝固により形成された突起

Claims (6)

1. 下型と上型と複数の横型とを備え、型締め時に、横に広がるディスク部成形用空間と、このディスク部成形用空間の周縁部に連なる起立状態のリム部成形用空間とを形成し、上記複数の横型の接合面間に、先端のゲート部が上記リム部成形用空間に接続される湯道手段をそれぞれ形成してなる車両ホイール鋳造用の鋳型において、
   各湯道手段が複数のゲート部を有し、これらゲート部が上下方向に離間して配置されていることを特徴とする車両ホイール鋳造用の鋳型。
2. 各湯道手段が、１つの主通路と、この主通路から分岐する複数の分岐通路を有し、これら分岐通路の先端が上記ゲート部として提供されることを特徴とする請求項１に記載の車両ホイール鋳造用の鋳型。
3. 上記分岐通路が断面円形をなしていることを特徴とする請求項２に記載の車両ホイール鋳造用の鋳型。
4. 各湯道手段の複数のゲート部が、上記リム部成形用空間において、車両用ホイールの２つのフランジを除きその間を成形するための部位に接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両ホイール鋳造用の鋳型。
5. 各湯道手段のゲート部が２つであり、これらゲート部が、リム部成形用空間において、リムドロップを成形するための部位と、ディスク部の反対側のビードシート部を成形するための部位にそれぞれ接続されることを特徴とする請求項４に記載の車両ホイール鋳造用の鋳型。
6. さらに下型には、その上端のゲート部がディスク部成形用空間の中央に接続される湯道が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の車両ホイール鋳造用の鋳型。

Images