JP2009119467A - 複合材の鋳造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】第２のプリフォームのずれを防止することができる鋳造技術を提供することを課題とする。
【解決手段】図（ａ）に示すように、下型３５に第１のプリフォーム１２を載置する。また、上型本体部４２に第２のプリフォーム１３を吸着保持させる。このときには、部分型部４３は、吸引孔４７Ｂを塞がないように上方に後進させておく。そして、下型３５へ、所定量のアルミニウム溶湯５９を注湯する。次に、（ｂ）に示すように、上型４０を一括して下げる。さらに、（ｃ）に示すように、上型４０を下方に前進させるが、途中で部分型部４３を下げて吸引孔４７Ｂを閉じる。上型本体部４２に部分型部４３が揃ったら、一括して下方に前進させて、溶湯５９を加圧する。
【効果】第２のプリフォーム１３は、上部本体部４２に吸着保持されているため、ずれる心配がない。
【選択図】図６

Description

本発明は、金属製基材の両面にプリフォームを一体形成してなる複合材の鋳造装置に関する。

車両に装備される制動装置として、例えばディスクロータにブレーキパッドを押し付ける形式のディスクブレーキがある。
ディスクロータの軽量化を図るために母材を、アルミニウム合金などの軽合金で構成することがある。軽合金では耐摩耗性が低下するために、ディスクロータの要部にプリフォームと称する耐摩耗部材を一体形成することが望まれる。

従来、プリフォームを一体鋳造する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−１３９１７２公報（図１、図３）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図１０は従来の技術の基本原理を説明する図であり、（ａ）に示されように、第１のプリフォーム１０１は下型本体１０２に載置される。第２のプリフォーム１０３は、空中に保持されている。次に、上部スライダ１０４、１０４と共に下型本体１０２を下降させる。上部スライダ１０４、１０４は、傾斜ピン１０５、１０５のガイド作用により、矢印（１）、（１）のように水平に移動する。この移動の結果、（ｂ）に示されるように、中子要素１０６、１０６で第２のプリフォーム１０３は挟持される。この状態で矢印（２）のように、溶湯を供給し、矢印（３）のように上型１０７を下げて、溶湯を加圧する。湯が凝固したら、上部スライダ１０４、１０４と共に下型本体１０２を上昇させる。これで、鋳造品を得ることができる。

ところで、（ｂ）のｃ部拡大図である（ｃ）に示すように、中子要素１０６と第２のプリフォーム１０３のエッジとの間には、隙間ｔを設けることが望まれる。第２のプリフォーム１０３は、セラミックス粉の成形体やセラミックス繊維の圧縮体で構成されるため、外径にばらつきがある。第２のプリフォーム１０３が規定寸法より大径に仕上がっている場合に、第２のプリフォーム１０３を左右の中子要素１０６、１０６で挟むと、第２のプリフォーム１０３は左右から圧縮されて、上又は下に湾曲化する心配がある。隙間ｔを大きめに設定すれば、この問題は解決できる。

しかし、上型１０７で溶湯を加圧するときに、この圧力により、隙間ｔの分だけ第２のプリフォーム１０３が移動する虞がある。第２のプリフォーム１０３が移動すると、鋳造品の仕上がり寸法が悪くなり、大規模な仕上げ加工を施す必要がある。
そのため、第２のプリフォームの位置ずれを防止することができる鋳造技術が望まれる。

本発明は、第２のプリフォームの位置ずれを防止することができる鋳造技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、金属製基材の一方の面に第１のプリフォームを一体形成し、前記金属製基材の他方の面に第２のプリフォームを一体形成してなる複合材の鋳造装置において、
この鋳造装置は、前記第１のプリフォームを載せるプリフォーム載置面を有する下型と、この下型に相対移動可能に接続され、吸引機構により吸引された前記第２のプリフォームを保持するプリフォーム保持面を有する上型と、この上型を前記下型へ相対的に前進させることで、キャビティ内の溶湯を加圧するプレス機構とからなることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、上型は、プリフォーム保持面を有する上型本体部と、この上型本体部に対して前後進可能とされた部分型部とから構成され、前記上型本体部に吸引路及び吸引孔が設けられ、この吸引路又は吸引孔は遮断部材を備え、前記部分型部の前進により前記遮断部材が前記吸引路又は吸引孔を遮断するようにしたことを特徴とする。

請求項３に係る発明では、遮断部材は、吸引路に介設され、部分型部の前進により閉じられる弁であることを特徴とする。

請求項４に係る発明では、遮断部材は、部分型部が兼ね、該部分型部の側面にて吸引孔を閉じることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、上型に第２のプリフォームを吸着保持した。溶湯加圧時には溶湯圧が第２のプリフォームに作用するが、この作用で第２のプリフォームは上型のプリフォーム保持面により強く押し付けられる。第２のプリフォームとプリフォーム保持面との間の摩擦力が増大するため、溶湯加圧時に第２のプリフォームがずれる心配はない。この結果、寸法精度の良好な鋳造品を得ることができる。

請求項２に係る発明では、上型本体部に設けた吸引路又は吸引孔に遮断部材を備え、部分型の前進により遮断部材が吸引路又は吸引孔を遮断するようにした。本発明によれば、溶湯加圧の前に吸引路又は吸引孔を閉じる動作を、複雑な弁開閉機構を用いることなく行う事ができ、鋳造装置の簡略化を図ることができる。

請求項３に係る発明では、吸引路に弁が介設され、この弁の閉じ操作は、部分型部の前進により行わせるようにした。本発明によれば、溶湯加圧の前に弁を閉じる動作を、複雑な弁開閉機構を用いることなく行うことができ、鋳造装置の簡略化を図ることができる。

請求項４に係る発明では、吸引孔は、部分型部の側面により閉じるようにした。本発明によれば、複雑な弁開閉機構を用いることなく、吸引孔を閉じることができ、鋳造装置の一層の簡略化を図ることができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、複合材はディスクロータを例に説明する。
図１は本発明に係るディスクロータの断面図であり、複合材としてのディスクロータ１０は、アルミニウム製基材１１の一方の面に第１のプリフォーム１２を一体的に備え、アルミニウム製基材１１の他方の面に第２のプリフォーム１３を一体的に備えてなり、中央のボルト穴１４、１４を用いて車両の回転部材に取付けることができる。

第１のプリフォーム１２は、セラミックス粒子をバインダで一体化した成形品又は、セラミックス繊維を圧縮してなる成形品である。第２のプリフォーム１３も同様である。
このような形態のディスクロータ１０を製造する鋳造装置の構成を次に説明する。

図２は本発明に係る複合材の鋳造装置の原理図であり、複合材の鋳造装置１５は、プレス機構２０と、下型３５と、上型４０と、吸引機構４５とで構成される。

プレス機構２０は、例えば、基礎２１に固定されている下部フレーム２２と、この下部フレーム２２の両端から立ち上げた支柱２３、２３と、これらの支柱２３、２３の下部に水平に渡した下部固定フレーム２４と、この下部固定フレーム２４を上下に貫通した可動部３２と、この可動部３２を上下動させる下部シリンダ２５と、支柱２３、２３の上部に水平に渡した上部移動フレーム２６と、支柱２３、２３の上端に水平に渡したトップフレーム２７と、このトップフレーム２７の中央に設けられ、ロッド２８が下方へ延びているセンターシリンダ２９と、トップフレーム２７から延びて上部移動フレーム２６を上下動させるサイドシリンダ３１、３１とからなる。

下型３５は、下部固定フレーム２４に取付けられており、第１のプリフォーム（図１、符号１２）を載せるプリフォーム載置面３６を有している。

上型４０は、上部移動フレーム２６に吊り下げられ、下面に第２のプリフォーム（図１、符号１３）を保持するプリフォーム保持面４１を有し、筒形を呈する上型本体部４２と、センターシリンダ２９のロッド２８で吊り下げられ、円柱形を呈する部分型部４３とからなる。
上型本体部４２には、縦に穿った吸引路４６と、この吸引路４６の途中に介設された弁５０と、吸引路４６の下端に接続する環状の吸引孔４７とが設けられている。

吸引路４６の上部開口には真空ホース４８が接続され、この真空ホース４８の他端に真空ポンプ４９に接続されている。真空ポンプ４９を作動させると、真空ホース４８を介して吸引路４６内を大気圧より十分に低圧にすることができ、吸引孔４７で物を吸着することができる。
すなわち、吸引機構４５は、真空ポンプ４９、真空ホース４８、吸引路４６及び吸引孔４７で構成される。

図３は図２の３矢視図であり、上型本体部４２の先端に形成されているプリフォーム保持面４１の中央に、環状溝形状の吸引孔４７が設けられている。

図４は図２の４部拡大図であり、弁５０は、上型本体部４２にピン５１で揺動自在に設けられているＬ字金具５２と、このＬ字金具５２の下部に設けられている錘５３と、Ｌ字金具５２の先端に設けられている弁体５４と、Ｌ字金具５２を収納するために上型本体部４２に設けられているポケット部５５を塞ぐシール板５６とからなる。
シール板５６は、ばね鋼で構成され、外力が加わらないときには、くの字に変形している。

図では、シール板５６はくの字に弾性変形し、Ｌ字金具５２は錘５３の作用で弁体５４が吸引路４６から外れているため、弁開状態となる。シール板５６があるために、吸引路４６に外気が矢印（４）のように、侵入する心配はない。

図５は図４の作用説明図であり、白抜き矢印のように押されるとシール板５６は弾性変形して真すぐになる。このシール板５６で押されてＬ字金具５２は図反時計回りに回転する。すると、弁体５４が吸引路４６を塞ぐ。なお、ピン５１に嵌合するＬ字金具５２側のピン穴５７を縦長の長孔にしておくと、Ｌ字金具５２が全体的に矢印（５）の通りに移動する。この結果、弁体５４で完全に吸引路４６を塞ぐことができる。

以上の述べた鋳造装置の作用を次に述べる。
図６は本発明に係る鋳造装置の作用説明図であり、（ａ）に示すように、下型３５に第１のプリフォーム１２を載せる。また、上型本体部４２に第２のプリフォーム１３を吸着保持させる。そのためには、部分型部４３を相対的に上方に後進させ、弁５０を開いておく。次に、下型３５へ所定量のアルミニウム溶湯５９を注湯する。

次に、（ｂ）に示すように、上型４０を、一括して下方に前進させる。さらに、（ｃ）に示すように、部分型部４３を下方に前進させて、弁５０を閉じる。上型本体部４２と部分型部４３とを揃えた状態で、（ｄ）に示すように下方に前進させる。この前進により溶湯５９が圧縮され、圧力が上昇する。圧力上昇により、第１のプリフォーム１２及び第２のプリフォーム１３へ溶湯５９を強制的に含浸させる。弁５０が閉じているため、溶湯５９が吸引路４６へ侵入する心配はない。

図から明らかなように、上型４０は、プリフォーム保持面を有する上型本体部４２と、この上型本体部４２に対して前後進可能とされた部分型部４３とから構成され、上型本体部４２に吸引路４６及び吸引孔４７が設けられ、吸引路４６に弁５０が介設され、この弁５０の閉じ操作は、部分型部４３の前進により行わせるようにしたことを特徴とする。

また、複雑な弁開閉機構を用いることなく、部分型部４３で弁を閉じることができ、鋳造装置の簡略化を図ることができる。

次に、本発明の別実施例を説明する。
図７は図１の別実施例図であり、ディスクロータ１０Ｂは、アルミニウム製基材１１の一方の面に第１のプリフォーム１２を一体的に備え、アルミニウム製基材１１の他方の面に第２のプリフォーム１３を一体的に備えてなり、ボルト穴１４、１４を用いて車両の回転部材に取付けることができる。

図８は複合材の鋳造装置の原理図であり、複合材の鋳造装置１５Ｂは、プリフォーム載置面３６を有する下型３５と、プリフォーム保持面４１を有する上型４０と、吸引機構４５（吸引機構４５は、真空ポンプ４９、真空ホース４８、吸引路４６及び吸引孔４７Ｂからなる。）と、センターシリンダ２９及びサイドシリンダ３１、３１で代表されるプレス機構２０とからなる。
上型４０、上型本体部４２と、部分型部４３とからなり、上型本体部４２に吸引路４６及び吸引孔４７Ｂを有するが、部分型部４３の側面と吸引孔４７Ｂとで吸入弁を成している。

図９は図８の作用説明図であり、（ａ）に示すように、下型３５に第１のプリフォーム１２を載置する。また、上型本体部４２に第２のプリフォーム１３を吸着保持させる。このときには、部分型部４３は、吸引孔４７Ｂを塞がないように上方に後進させておく。そして、下型３５へ、所定量のアルミニウム溶湯５９を注湯する。次に、（ｂ）に示すように、上型４０を一括して下げる。

さらに、（ｃ）に示すように、上型４０を下げるが、途中で部分型部４３を下方に前進させて吸引孔４７Ｂを閉じる。上型本体部４２に部分型部４３が揃ったら、一括して下方に前進させて、溶湯５９を加圧する。

この発明では、上型４０は、プリフォーム保持面を有する上型本体部４２と、この上型本体部４２に対して前後進可能とされた部分型部４３とから構成され、上型本体部４２に吸引路４６及び吸引孔４７Ｂが設けられ、この吸引孔４７は、部分型部４３の前進により閉じるようにしたことを特徴とする。

また、複雑な弁開閉機構を用いることなく、部分型部４３で吸引孔を閉じることができ、鋳造装置の一層の簡略化を図ることができる。

尚、基材１１を構成する金属材料は、アルミニウム又はアルミニウム合金が好ましいが、他の金属をマトリックスとする合金であってもよい。
また、プレス機構２０や弁５０の一例を示したものであって、適宜、構成を変更することは差し支えない。

さらには、本発明の複合材は、車両用ディスクロータに限定するものではなく、車両用ブレーキドラムや他の機械部品であってもよい。

本発明は、車両用ディスクロータの鋳造に好適である。

本発明に係るディスクロータの断面図である。 本発明に係る複合材の鋳造装置の原理図である。 図２の３矢視図である。 図２の４部拡大図である。 図４の作用説明図である。 本発明に係る鋳造装置の作用説明図である。 図１の別実施例図である。 鋳造装置の原理図である。 図８の作用説明図である。 従来の技術の基本原理を説明する図である。

符号の説明

１０、１０Ｂ…複合材としてのディスクロータ、１１…金属製基材（アルミニウム製基材）、１２…第１のプリフォーム、１３…第２のプリフォーム、１５、１５Ｂ…複合材の鋳造装置、２０…プレス機構、３５…下型、３６…プリフォーム載置面、４０…上型、４１…プリフォーム保持面、４２…上型本体部、４３…部分型部、４５…吸引機構、４６…吸引路、４７、４７Ｂ…吸引孔、５０…弁、５９…溶湯（アルミニウム溶湯）。

Claims (4)

1. 金属製基材の一方の面に第１のプリフォームを一体形成し、前記金属製基材の他方の面に第２のプリフォームを一体形成してなる複合材の鋳造装置において、
   この鋳造装置は、前記第１のプリフォームを載せるプリフォーム載置面を有する下型と、この下型に相対移動可能に接続され、吸引機構により吸引された前記第２のプリフォームを保持するプリフォーム保持面を有する上型と、この上型を前記下型へ相対的に前進させることで、キャビティ内の溶湯を加圧するプレス機構とからなることを特徴とする複合材の鋳造装置。
2. 前記上型は、前記プリフォーム保持面を有する上型本体部と、この上型本体部に対して前後進可能とされた部分型部とから構成され、前記上型本体部に吸引路及び吸引孔が設けられ、この吸引路又は吸引孔は遮断部材を備え、前記部分型部の前進により前記遮断部材が前記吸引路又は吸引孔を遮断するようにしたことを特徴とする請求項１記載の複合材の鋳造装置。
3. 前記遮断部材は、前記吸引路に介設され、前記部分型部の前進により閉じられる弁であることを特徴とする請求項２記載の複合材の鋳造装置。
4. 前記遮断部材は、前記部分型部が兼ね、該部分型部の側面にて吸引孔を閉じることを特徴とする請求項２記載の複合材の鋳造装置。

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