JP2005152963A - 車両用ホイールの鋳造金型 - Google Patents

Abstract

【課題】 欠陥の無い適正な製品を鋳造成形でき、かつ、該鋳造成形時の冷却に要する時間を短縮し得る車両用ホイールの鋳造金型を提供する。
【解決手段】 車両用ホイールの鋳造金型にあって、意匠側金型２に、湯口１０の周囲に形成され、所定の冷却媒体を流入することにより、該湯口周りを冷却する冷却管路を備えると共に、該冷却管路の外側に、スポーク部成形湯路７の周方向湯路幅に亘って、型外面部１７から該スポーク部成形湯路の湯路基端に近隣する位置まで形成され、前記冷却管路による熱冷却のスポーク部成形湯路側への伝播を遮断する断冷スリット３０を備えるようにしたから、キャビティ全体の凝固過程を適正に保ちつつ、湯口周りを過冷却でき、冷却時間を短縮することができる。而して、欠陥の無い優れた車両用ホイールを、短時間に鋳造成形することができ、製造コストを低減することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、アルミニウム、アルミニウム合金等の溶湯金属を鋳造成形することに用いられる車両用ホイールの鋳造金型に関する。

例えば、アルミニウム合金製の車両用ホイールは、所定の鋳造金型に形成されたキャビティに、アルミニウム合金の溶湯金属を鋳込むことにより成形されることが一般的である。ここで、溶湯金属は、金型の略中心に形成された湯口からキャビティ内に注入されて充填される。そして、キャビティの最奥端まで溶湯金属が完全に充填された後に、該最奥端から湯口に向かって徐々に冷却して凝固形成される。その後、当該鋳造金型から取り出して、所望の車両用ホイールが鋳造成形される。また、鋳造金型は、溶湯金属の充填時の湯流れを適正にするため、予め該金型を所定の温度に保持しておく必要がある。

一方、このような車両用ホイールの製造工程にあって、溶湯金属の注入から、製品の取出しに至るまでに要する時間を短縮し、生産効率を向上することが行われている。この時間短縮のため、溶湯金属の凝固時間を短縮することが求められている。ここで、キャビティ内に充填される溶湯金属は、湯口から離れるにつれて温度が低下し凝固が進行する。したがって、溶湯金属が注入される湯口付近の冷却が最も遅くなる。そのため、この湯口付近を積極的に冷却し、過冷却することにより、凝固時間を短縮でき、鋳造成形時間を短縮することが可能となる。

このように、湯口付近を過冷却する金型構成として、湯口近傍に冷却管路を設け、該湯口周りを直接冷却するようにした構成が提案されている（例えば、特許文献１）。この構成によれば、湯口付近を確実に過冷却することができるから、該湯口近傍の溶湯金属の凝固を促進でき、鋳造成形時間を短縮することが可能である。

また、別の金型構成として、湯口近傍まで穿設され、その先端部を除く部分を断熱管とする冷却管路を設けた構成も提案されている（例えば、特許文献２）。この構成によれば、冷却管路の先端周りを局所的に、かつ強く冷却することができるから、金型温度が局所的に高くなる湯口付近を過冷却する作用が高く、鋳造成形時間を短縮することが可能である。

さらにまた、別の金型構成として、冷却管路が形成された冷却ブロックを、金型の湯口近くに接触させることにより、間接的に過冷却するようにした構成（図５参照）も提案されている（例えば、特許文献３）。この構成によれば、冷却ブロックによる熱冷却が比較的緩やかに伝播することとなるから、キャビティ内における溶湯金属の凝固形成が適正を維持しつつ、冷却に要する時間を短縮することができる。また、冷却ブロックに冷却媒体を流入して間接的に金型を冷却するため、該金型の疲労寿命が低下し難いという利点もある。
特開平５−２６９５６３号公報（図２参照） 特開平２００２−６６７１６号公報 特開平５−２６９５６３号公報（図１参照）

ところが、上述した従来の構成には次のような問題がある。一番目の構成の、湯口近傍に冷却管路を設けて、湯口を過冷却するようにした鋳造金型にあっては、この該冷却管路による熱冷却が、湯口周りだけではなく、湯口周囲の外側にも伝播するため、キャビティの湯口近傍領域に比して湯路の狭いスポーク部形成湯路や、さらにその外側のリム部形成湯路をも過冷却されてしまう。このため、スポーク部形成湯路やリム部形成湯路に充填されている溶湯金属の凝固が促進され、キャビティ全体の凝固過程に乱れが生じることとなる。このため、成形品に割れやヒケ等の欠陥を生じ易いという問題がある。さらに、大量生産のように、連続して鋳造成形する場合には、次の鋳造成形における溶湯金属の湯流れを適正にするために、所定温度まで予熱する必要がある。この従来構成にあっては、このように広範囲で冷却された金型を、予熱するために多くの熱量と予熱時間とを必要とする。したがって、車両用ホイールを大量生産する場合には、鋳造成形に要する時間が増加することともなり得る。

一方、二番目の構成の、先端部以外の部分を断熱管とした冷却管路を設けた鋳造金型にあっては、該冷却管路の先端部による熱冷却によって、湯口周りだけを局部的に過冷却することができ、該湯口周り以外の領域は、断熱管により、過冷却されるないようにしている。このため、キャビティ内の凝固過程が適正に進行すると共に、大量生産する場合にあっても、次の成形に要する予熱も少なくて済み、総合的に鋳造成形時間を短縮することも可能である。ところが、かかる構成の鋳造金型は、該湯口に連通する溶湯注入路には高温の溶湯金属が滞留していることから、湯口付近の冷却作用に限界があり、鋳造成形時間の短縮量も限られる。また、局部的に過冷却される冷却管路の先端部周囲と、高温の溶湯金属が滞留する溶湯注入路周囲とは、当該金型内で温度差が大きくなり、金型に生じる熱膨張作用にも差が生じることとなる。このため、型材の金属疲労が進行することとなり、鋳造金型の疲労寿命が低下するという問題がある。また、この冷却管路は、金型に穴を穿設した後、断熱管を配して成るものであるから、該断熱管を嵌入するため穴径を比較的大きく形成する必要がある。これも、鋳造金型の寿命を低下する要因となっている。

また、三番目の構成の、間接的に金型を過冷却する冷却ブロックを備えた鋳造金型（図５参照）にあっては、割れやヒケ等の欠陥を生じない、適正な製品を鋳造成形することに適している。ところが、冷却ブロックによる熱冷却が、湯口周りに伝播する速度も緩やかであることから、湯口周りの冷却が鈍く、冷却時間の短縮に限界がある。

本発明は、上述した問題を解決し、複雑な形状を有する車両用ホイールの鋳造成形時間を短縮し得る車両用ホイールの鋳造金型を提案することを目的とするものである。

本発明は、 略中央に湯口を具備し、車両用ホイールのキャビティを画成する意匠側成形面が形成された意匠側金型に、該湯口の周囲に形成され、所定の冷却媒体を流入させることにより、湯口周りを冷却する冷却管路を備えていると共に、前記意匠側金型に配した冷却管路の外側に、キャビティに形成されるスポーク部成形湯路の周方向湯路幅に亘って、意匠側成形面に対向する型外面部から該スポーク部成形湯路の湯路基端に近隣する位置まで形成されてなり、前記冷却管路による熱冷却が、スポーク部成形湯路側に伝播するのを遮断する断冷スリットを備えていることを特徴とする車両用ホイールの鋳造金型である。

かかる構成は、意匠側金型に、湯口の周囲に冷却管路を形成し、かつ、該冷却管路の外側に断冷スリットを形成したものであり、鋳造成形時にあって、溶湯金属がキャビティ内に充填された後に、冷却管路に所定の冷却媒体を流入することにより、湯口周りを過冷却し、かつ、この冷却管路による熱冷却を断冷スリットによってスポーク部形成湯路側に伝播することを遮断している。これにより、高温状態の湯口周りが積極的に過冷却され、鋳造成形における冷却時間を短縮することができる。さらには、冷却時間が短縮されることから、冷却管路に流入する冷却媒体の流入量を少なくすることもできる。また、同時に、断冷スリットにより、湯口周りの熱冷却がスポーク部形成湯路側に伝播することを遮断できることから、湯口付近のキャビティ領域に比して湯路の狭いスポーク部形成湯路側が過冷却されないこととなり、キャビティ全体の凝固過程を適正に保つことができ、成形品に割れやヒケ等の欠陥が生じることを防ぎ得る。而して、本発明の鋳造金型によれば、比較的複雑な形状を有する車両ホイールの鋳造成形にあって、欠陥の無い優れた製品を、短時間に成形することができ、総じて成形費用を減少させることが可能である。これはすなわち、同じ車両ホイールを連続して大量生産する場合に、一個のホイールを成形するサイクルタイムが短縮されることとなり、製造コストの低減を一層進行させる効果が大きい。

ここで、断冷スリットは、スポーク部形成湯路の周方向湯路幅に亘って、型外面部からスポーク部成形湯路の湯路基端に近隣する位置まで形成されるものであるから、湯口周りを冷却する冷却管路による熱冷却が、該スポーク部形成湯路側に直接伝播することを適切に防ぎ得るようにしたものである。尚、断冷スリットのスリット先端と、スポーク部成形湯路の湯路基端との距離は、当該意匠側金型が充分な寿命を発揮できるように設定することが好適である。また、本発明の構成にあっては、断冷スリットにより熱冷却の伝播を遮断するものであるから、例えば、上述した従来構成のように、冷却管路に断熱管を備える必要がなく、管路径を金属寿命が適正に発揮されるものとして設定することができる。さらには、例えば、本構成の冷却管路が、湯口と連通し、溶湯金属を保持する保持炉から該溶湯金属が注入される経路である溶湯注入路の近くに形成されるようにした場合には、該溶湯注入路の周囲にも熱冷却が伝播されることとなるから、前記従来構成のように、溶湯注入路に沿って熱膨張作用が大きく異なることもなく、金型寿命が適正に保たれるという優れた利点もある。

さらに、この断冷スリットがスポーク部形成湯路側への熱冷却を遮断することにより、連続して鋳造成形する場合にあって、鋳造金型を所定温度に予熱するための、熱量を低減できると共に、予熱時間を短縮することができる。ここで、鋳造成形前に金型を予熱することは、上述のように、溶湯金属をキャビティ内に適正に充填するために必要である。したがって、この予熱に要する時間及び熱量を低減できることによっても、上述した大量生産する場合にあって、サイクルタイムを短縮でき、これに従って省エネルギー化を促進することもできる。

このような意匠側金型の断冷スリットが、型外面部からスリット先端に向かって、内側方向に傾斜する形状に形成されてなるものとした構成が提案される。かかる構成にあっては、冷却管路によって冷却され得る領域を、湯口から溶湯注入路の注入元方向に向かって大きくなるようにしたものである。これにより、溶湯金属の保持炉に近く、高温の溶湯金属が滞留する溶湯注入路の注入元周りに、冷却管路による冷却作用がおよぶ領域を大きく確保することができる。このため、湯口に通ずる溶湯注入路を冷却する作用が向上し、湯口周りの冷却効率を高めることができる。したがって、冷却に要する時間をさらに短縮することができる。尚、このように冷却管路による熱冷却が、溶湯注入路の周りに利用されることにより、スポーク部形成湯路側への伝播作用を抑え得るという利点もある。

また、上述した意匠側金型の冷却管路が、湯口に連通する溶湯注入路に沿って形成され、その管先端を該湯口の近隣位置とする深長管部を、周方向に亘って複数備えているものとした構成が提案される。かかる構成にあっては、深長管部により、湯口周りと溶湯注入路の周囲とを直接冷却して、これら領域を過冷却するものであるから、溶湯金属が滞留する溶湯注入路周囲の冷却作用が高くなり、湯口周りの冷却効率を一層向上することができる。また、この深長管路は、溶湯注入路に沿った領域を冷却することから、上述した従来構成の断熱管を備えたものに生じる、熱膨張作用による金型寿命低下を積極的に防止できるという優れた利点も有する。

本発明は上述したように、意匠側金型に、湯口の周囲に形成され、所定の冷却媒体を流入することにより、該湯口周りを冷却する冷却管路を備えると共に、該冷却管路の外側に、スポーク部成形湯路の周方向湯路幅に亘って、型外面部から該スポーク部成形湯路の湯路基端に近隣する位置まで形成され、前記冷却管路による熱冷却のスポーク部成形湯路側への伝播を遮断する断冷スリットを備えた車両用ホイールの鋳造金型であるから、湯口周りを過冷却し、かつ、断冷スリットによってスポーク部形成湯路側が過冷却されないようにし、冷却時間の短縮と冷却媒体の流入量低減とを行い得ると共に、キャビティ全体の凝固過程を適正に保ち、成形品に割れやヒケ等の欠陥が生じることを防ぎ得る。而して、欠陥の無い優れた車両用ホイールを、短時間に鋳造成形することができるため、大量生産する場合のサイクルタイムが短縮でき、製造コストを低減することができる。

このような意匠側金型の断冷スリットが、型外面部からスリット先端に向かって、内側方向に傾斜する形状に形成されている構成とした場合にあっては、溶湯金属の保持炉に近く、高温の溶湯金属が滞留する溶湯注入路の注入元周りに、冷却される領域を大きく確保することができるため、溶湯注入路を冷却する作用が向上し、湯口周りの冷却効率を高めることができる。

また、上述した意匠側金型の冷却管路が、湯口に連通する溶湯注入路に沿って形成され、その管路端を該湯口の近隣位置とする深長管路を、周方向に亘って複数備えている構成とした場合にあっては、溶湯金属が滞留する溶湯注入路周囲の冷却作用が高くなり、湯口周りの冷却効率を一層向上することができる。

本発明の一実施形態例を添付図面を用いて詳述する。
本実施形態例には、車両用ホイールとして、自動車用ホイールについて例示する。図１は、自動車用ホイールの鋳造成形に用いる鋳造金型１の縦断面図である。この鋳造金型１は、自動車用ホイールの意匠面形状を成形する意匠側成形面１１が形成された意匠側金型である下金型２と、該ホイールのリム外周形状を成形するリム外周成形面１２が形成された横金型３と、該ホイールの裏側形状を成形する裏側成形面１３が形成された上金型４とが組み合わされてなり、その内部にキャビティ５が形成されている。そして、このキャビティ５は、自動車用ホイールのハブ部が成形されるハブ部形成湯路６、スポーク部が成形されるスポーク部形成湯路７、リム部が成形されるリム部形成湯路８により構成されている。また、この鋳造金型１は、下金型２を下方から支える金型台９に固定されている。尚、下金型２、横金型３、上金型４はそれぞれ分離することができ、キャビティ５に溶湯金属を充填し、冷却した後、成形した製品を取り出せるようになっている。

上記した下金型２には、意匠側成形面１１の略中央に湯口１０が形成されており、該湯口１０が、キャビティ５内への溶湯金属の入口である。尚、この湯口１０は、キャビティ５のハブ部形成湯路６に形成されていることから、該湯口１０から入った溶湯金属は該ハブ部形成湯路６内を流れてキャビティ奥方向に進行していくこととなる。また、この湯口１０には、溶湯金属が流れる溶湯注入路１５が連通している。この溶湯注入路１５は、該湯口１０から下端口１６に向かって徐々に拡口する形状となっている。

また、この鋳造金型１の下方には、溶湯金属を保持する保持炉（図示省略）が配設される。ここで、上記した溶湯注入路１５の下端口１６が、保持炉内に配設されたストークス５０の上部開口と連結されることにより、キャビティ５内と保持炉内とが該溶湯注入路１５及び湯口１０を介して連通するようになっている。そして、保持炉内を加圧することによって、該保持炉内に保持されている溶湯金属を湯口１０からキャビティ５内に注入することができる。このように保持炉内を加圧することにより、溶湯金属をキャビティ５に鋳込み、鋳造成形が行われる。

次に本発明の要部について、図１〜図４に従って詳説する。
上記した下金型２には、図１及び図２のように、溶湯注入路１５の下部を囲むように、所定の冷却水（冷却媒体）を流す環状路部２１が設けられている。この環状路部２１には、冷却水を所定圧力で流入する流入口２２と、該冷却水を排出する排出口２３とがそれぞれ配されている（図２）。そして、この環状路部２１からは、溶湯注入路１５の周囲にほぼ均等間隔で、溶湯注入路１５に沿うように意匠側成形面１１に向かって、細長い穴形状の深長管部１９が掘成されている。尚、本実施形態例にあって、深長管部１９は、当該自動車用ホイールのボルト穴が形成される周方向位置に設けられている。そして、この深長管部１９は、その先端部１８が湯口１０の近傍位置となる穴深さに形成されている。また、この深長管部１９には、先端部１８を除く、長さ方向に沿って管内を二分する区画壁２４が設けられており、環状路部２１からその一方に流入した冷却水が先端部１８で他方に流れて再び環状路部２１に戻るように、冷却水の流通経路（図中の矢印）を形成している（図４）。ここで、先端部１８は曲面形状に形成されており、冷却水が反転し易くしている。尚、深長管部１９は、先端部１８と湯口１０との間隔が金型寿命を適正に保ち得るように、その穴深さが設定されている。

さらに、上記した冷却管路２０には、環状路部２１から意匠側成形面１１方向にほぼ垂直に掘成された深短管部２５が、深長管部１９間毎に設けられている。すなわち、この深短管部２５と深長管部１９とが交互に、環状路部２１の周方向に配設されている。この深短管部２５は、深長管部１９に比して短く形成されており、該深長管部１９と同様に、その先端以外を長さ方向に沿って二分する区画壁が配されており、冷却水の流通経路が形成されている（図４参照）。尚、この深短管部２５の先端部も、上述の深長管部１９と同様に、曲面形状に形成されている。このような、環状路部２１、深長管部１９、深短管部２５から、本発明にかかる冷却管路２０が構成されている。そして、このような冷却管路２０に、流入口２２から冷却水を流すことにより、該冷却水が深長管部１９及び深短管部２５に順次流れる。この深長管部１９を流れる冷却水によって、溶湯注入路１５周りと、湯口１０の近傍周りとを冷却する。また、深短管部２５を流れた冷却水によって、溶湯注入路１５の下部周りを冷却する。尚、上述のように深長管部１９は、自動車用ホイールのボルト穴が形成される周方向位置に設けられていることから、その先端部１８がボルト穴形成部位の近傍に位置し、鋳造成形にあって高熱になり易い該ボルト穴形成部位を局所的に冷却できるようにしている。

一方、下金型２には、図１及び図２のように、スポーク部形成湯路７の湯口側に、該スポーク部形成湯路７の湯路幅に亘って、意匠側形成面１１に対向する型外表面１７から、該意匠側形成面１１に向かって断冷スリット３０が形成されている。この断冷スリット３０は、上述した冷却管路２０の外側に形成されており、そのスリット先端部３１がスポーク部形成湯路７の湯口側基端に近接する位置となるように形成されている（図３）。そして、このスリット先端部３１から径方向外側に傾斜する形状となっており、溶湯注入路１５の下部に、上述した冷却管路２０によって冷却される領域を広く形成している。ここで、スリット先端部３１は曲面形状に形成されており、その内側の冷却領域と、外側の高温領域との間に生じる熱応力の集中を緩和し、これによって亀裂や割れ等が生じることを防止している。すなわち、スリット先端部３１を曲面形状とすることにより、下金型２の疲労寿命が低下することを防止できる。また、断冷スリット３０は、型外表面１７で下金型２の外部に開口しており、該下金型２の外部と同じ圧力状態となるようにし、断冷作用を適正に維持できるようにしている。尚、本実施形態例にあっては、断冷スリット３０のスリット先端部３１が、上記した深短管部２５よりも上方に位置する構成とし、冷却作用の高い溶湯注入路１５の下部領域からの熱冷却を遮断するようにしている。

ここで、このような断冷スリット３０は、該断冷スリット３０内に形成された空間により断冷作用を発揮するものであり、冷却管路２０による熱冷却が、スポーク部形成湯路側に伝播することを遮断できる。このため、本発明の鋳造金型１によれば、溶湯注入路１５周り及び湯口１０周りを過冷却でき、かつ、スポーク部形成湯路７及びリム部形成湯路８を過冷却せず、溶湯金属の凝固過程を適正に進行させることができる。また、このように熱冷却が遮断されることから、さらに低温の冷却水を用いて、冷却効果を向上させることも可能である。

次に、このような鋳造金型１を用いて自動車用ホイールを鋳造成形する工程を説明する。
溶湯金属を所定温度で保持する保持炉（図示省略）の上方に、下金型２、横金型３、上金型４を組合せた鋳造金型１を、該保持炉に配したストークス５０と、該下金型２の溶湯注入路１５とを連接し連通するように配置し固定する。この時、下金型２、横金型３、上金型４をそれぞれ、所定温度に予熱しておき、キャビティ５内で溶湯金属が適正に湯流れできるようにする。そして、保持炉内を加圧することにより、該保持炉内の溶湯金属を、ストークス５０から溶湯注入路１５を通じて上昇させ、湯口１０を介してキャビティ５内に注入する。溶湯金属は、順次湯口１０から注入され、ハブ部形成湯路６からスポーク部形成湯路７、リム部形成湯路８へと次々に流れていき、このキャビティ５内に充填されていく。その後、溶湯金属がキャビティ５内に行き渡ると、上述した冷却管路２０に、流入口２２から所定圧力により冷却水を所定時間流入する。この冷却水は、冷却管路２０の、環状路部２１、深長管部１９、深短管部２５を順次連続して流れ、排出口２３から排出される。これにより、下金型２の、湯口１０及び溶湯注入路１５の周りの領域が過冷却される。ここで、溶湯注入路１５の下部周りの領域には、深長管部１９及び深短管部２５の両方の冷却作用が働き、上部周りの領域は、深長管部１９によって湯口１０の周りまで冷却作用が働く。すなわち、溶湯注入路１５の下部周りの領域が、上部周りの領域に比して強い冷却作用が働くようになっている。また、深長管部１９の先端部１８は、上述のように、湯口１０に近隣する位置に在り、かつ、ボルト穴形成部位の近隣に位置していることから、湯口周りと、比較的高温になり易いボルト穴形成部位とを確実に過冷却することができる。

このように、溶湯注入路１５及び湯口１０の周りを冷却する冷却管路２０による熱冷却が、下金型２の他領域にも伝播していく。ここで本発明にあっては、上述した断冷スリット３０が、該スリット内の空間によって断冷作用を発揮し、前記冷却管路２０による熱冷却をスポーク部形成湯路７側に伝播することを遮断する。したがって、下金型２のスポーク部形成湯路７を形成する領域や、該下金型２と接触してリム部形成湯路８を形成する横金型３に、冷却管路２０の冷却作用がおよぶことを防止でき、スポーク部形成湯路７及びリム部形成湯路８に充填されている溶湯金属が過冷却されることを防ぎ得る。而して、湯口１０の周りを過冷却し、かつ、溶湯金属の凝固過程をキャビティ５内全体として適正に進行させることができ、割れやヒケ等の欠陥を生じない、適正な製品を鋳造成形することができる。

また、断冷スリット３０により遮断された、冷却管路２０による熱冷却は、湯口１０及び溶湯注入路１５の周りの領域に集中して作用することとなるから、この領域を積極的に冷却することができる。ここで、上述したように、溶湯注入路１５の下部周りの領域は、冷却管路２０によって冷却される領域が、比較的広く形成されている。このため、保持炉に近く、高温の溶湯金属が滞留する溶湯注入路の下部周り（注入元周り）では、この熱冷却の働く領域が広く、冷却作用を高めることができる。これによって、湯口１０周りの冷却効率が向上する。したがって、湯口１０周りを過冷却する冷却時間を短縮することができ、さらには、冷却管路２０に流入する冷却水の流入量も低減することができる。

その後、冷却水の流入を所定時間行い、湯口１０周りの温度が所定温度まで冷却されると、該冷却水の流入を停止する。そして、上金型４、横金型３、下金型２を分離して鋳造成形品を取り出し、鋳造成形の工程を終了する。ここで、冷却水の流入時間は、上述したように、湯口１０周りの冷却効率が向上するため、短時間で終了することとなる。すなわち、このような自動車用ホイールの鋳造成形にあって、比較的長い時間を要す冷却過程が時間短縮されることとなるから、この鋳造成形にかかる成形時間を短縮することができる。そして、大量生産のように連続して鋳造成形を行う場合にあって、一個の製品を鋳造成形するサイクルタイムが短縮されることとなる。加えて、上述のように冷却水の流入量が少なくなることから、総じて、製品の製造コストを低減することができる。

また、このように湯口１０周りを過冷却することにより、ハブ部形成湯路６では、溶湯金属の凝固速度が向上することから、金属結晶が緻密化されることとなり、自動車用ホイールのハブ部の強度が向上する。したがって、本発明の鋳造金型１を用いた鋳造成形によって、スポーク部やリム部等に割れやヒケ等の欠陥が生じず、かつ、ハブ部が高強度化された製品を鋳造成形することができる。そして、このような優れた鋳造製品を、短時間かつ低コストにより成形できることとなる。

このような本発明の鋳造金型１の比較例として、図５に示す、下金型６２の意匠側成形面１１に対向する型外表面６７に、冷却管路６４が形成された冷却ブロック６３を面接触するように配した、上述した従来構成の鋳造金型６１を用意した。この冷却ブロック６３は、冷却基部６５と、該冷却基部６５から突成する冷却突部６６とからなり、該冷却突部６６が、下金型６２の溶湯注入路１５の周りに形成された凹溝６８内に嵌入されるようになっている。ここで、冷却基部６５及び冷却突部６６の両方を連通するように、前記冷却管路６４が配設されている。かかる構成は、冷却ブロック６３の冷却管路６４に冷却水を流すことによって、下金型６２を間接的に冷却し、溶湯注入路１５周りとこれに通ずる湯口１０周りとを過冷却するようにしたものである。この冷却ブロック６３による熱冷却は、冷却作用の発生が緩やかであることから、割れやヒケ等の欠陥を生じず、湯口１０周りを過冷却することが可能である。尚、この鋳造金型６１は、冷却ブロック６３を備えた下金型６２を用いた以外は、本実施形態例の鋳造金型１と同じ構成であり、同じ符号を用い、その説明は省略した。

この比較例の鋳造金型６１と、本実施形態例の鋳造金型１とを用いて、自動車用ホイールの鋳造成形を行った。ここで、鋳造成形にあっては、適正な製品が成形されるように、それぞれの冷却時間を設定している。そして、この冷却時間以外の、溶湯金属、キャビティ５形状、金型の予熱温度、溶湯金属の注入圧力、冷却水の流入圧力、溶湯金属及び冷却水の温度等の成形条件は同じとした。そして、これら鋳造金型１、鋳造金型６１とを用いて、溶湯金属の充填開始（保持炉の加圧開始）から、冷却終了までに要する鋳造成形時間を測定した。この鋳造成形にあっては、適正な製品が成形されるように、それぞれの冷却時間が設定されている。この結果、本実施形態例の鋳造金型１による鋳造成形時間は、比較例の鋳造金型６１に比して、約３０％短縮されることとなった。尚、この鋳造成形時間の短縮率は、製品の形状や大きさによって異なることが推測されるが、いずれの場合にあっても鋳造成形時間は短縮される。

また、自動車用ホイールを大量生産する場合にあっては、一回の鋳造成形後の金型温度が、実施形態例の鋳造金型１に比して、比較例の鋳造金型６１が低温となった。このため、次の鋳造成形前の予熱工程で、実施形態例の鋳造金型１を所定の予熱温度まで上げる予熱時間が短縮されることとなった。したがって、上述の鋳造成形時間の短縮と共に、一個の製品を鋳造成形するに要するサイクルタイムが、一層短縮されることとなる。さらに、実施形態例の鋳造金型１では、鋳造成形時に用いた冷却水の流入量と予熱に要した熱量とが、比較例の鋳造金型６１に比して、減少した。而して、実施形態例の鋳造金型１を用いることによって、製造コストを低減することができた。

上述した実施形態例にあっては、保持炉内を加圧することにより溶湯金属をストークス５０を介してキャビティ５内に充填させる、いわゆる低圧鋳造に用いる鋳造金型１に適用した構成であるが、他の構成として、キャビティ内を湯口から最も遠い部位から吸引して、保持炉内の溶湯金属を該キャビティ内に充填する、いわゆる吸引鋳造に用いる鋳造金型に適用することも可能である。そして、上述の実施形態例と同様に、本発明の作用効果を適切に発揮することができる。さらには、保持炉内の加圧と、キャビティ内の吸引との両方を行うようにした鋳造金型にも適用することができ、同様の作用効果を発揮し得る。

本発明にかかる鋳造金型１を表す縦断面図である。 鋳造金型１を構成する下金型２を、意匠側成形面１１から見た平面図である。 下金型２の冷却管路２０及び断冷スリット３０と、スポーク部形成湯路７との位置関係を表す説明図である。 冷却管路２０及び深長管部１９を流れる冷却水の流通経路を表す説明図である。 従来構成の鋳造金型６１を表す縦断面図である。

符号の説明

１ 鋳造金型
２ 下金型（意匠側金型）
５ キャビティ
７ スポーク部形成湯路
１０ 湯口
１５ 溶湯注入路
１７ 型外表面
１９ 深長管部
２０ 冷却管路
３０ 断冷スリット

Claims (3)

1. 略中央に湯口を具備し、車両用ホイールのキャビティを画成する意匠側成形面が形成された意匠側金型に、該湯口の周囲に形成され、所定の冷却媒体を流入させることにより、湯口周りを冷却する冷却管路を備えていると共に、
   前記意匠側金型に配した冷却管路の外側に、キャビティに形成されるスポーク部成形湯路の周方向湯路幅に亘って、意匠側成形面に対向する型外面部から該スポーク部成形湯路の湯路基端に近隣する位置まで形成されてなり、前記冷却管路による熱冷却が、スポーク部成形湯路側に伝播するのを遮断する断冷スリットを備えていることを特徴とする車両用ホイールの鋳造金型。
2. 意匠側金型の断冷スリットが、型外面部からスリット先端に向かって、内側方向に傾斜する形状に形成されてなるものであることを特徴とする請求項１に記載の車両用ホイールの鋳造金型。
3. 意匠側金型の冷却管路が、湯口に連通する溶湯注入路に沿って形成され、その管先端を該湯口の近隣位置とする深長管部を、周方向に亘って複数備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用ホイールの鋳造金型。
   
   

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