JP2012143788A

JP2012143788A - 鋳造品

Info

Publication number: JP2012143788A
Application number: JP2011004352A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Orimoto; 幸弘織本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2011-01-12
Filing date: 2011-01-12
Publication date: 2012-08-02

Abstract

【課題】鋳造品の軽量化をより一層促進する。
【解決手段】自動車用ナックル１を鋳造品として成形し、そのストラット取付アーム３の内部に中空部材５を鋳包む。中空部材５は、パイプ材６の両端部を圧潰して閉じることにより形成された閉空間５ａを有し、圧潰により形成された位置決め用突部５ｂ・５ｃを、車軸支持部２とストラット固定部３ａとの各内周面を成形する各中子２３・２４の孔に挿入して、金型に載置されて鋳造される。鋳包まれた中空部材により鋳造品に空洞部を形成することができ、中空部材を中子のように排出処理を行う必要が無いため、中空部材の材料に制限を受けることが無く、鋳造部品のより一層の軽量化が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋳造品に関し、特に空洞部を有する鋳造品に関するものである。

複雑な形状に対応し得る鋳造品は、種々の工業製品に用いられており、例えば自動車の部品としては、ストラット型サスペンションの部品としてのナックルに用いられることがある。ナックルとしては、車輪の車軸部を支持するように筒状に形成された軸支部と、ダンパストラットが結合されるストラット取付アームと、ロアアームが連結されるロアアーム取付アームと、転動輪の場合にはステアリングロッドが連結されるナックルアームとが一体に形成されたものがある。

ナックルは、いわゆるばね下重量となることから、乗り心地や燃費の向上のためには軽量化が要求される。一方、鋳造品の特徴の一つとして、中空の物を形成可能な点があり、そのように中空構造とすることにより軽量化が可能であり、ナックルを鋳造品として形成し、かつ中空構造とすることにより軽量化を達成しようとしたものがある（例えば特許文献１参照）。

また、鋳造品の素材よりも比重の小さい材料からなる砂中子を鋳型の凹部内にケレンを用いて載置して溶湯を注ぎ込み、鋳造後の鋳造品の内部に砂中子が埋め込まれるようにして、比重の差分により軽量化可能としたものがある（例えば特許文献２参照）。

特開２００１−１８７５８３号公報特開平０５−０２３８２７号公報

上記特許文献１では、鋳造品における軽量化のために中子を用いて中空化することができるが、中子を取り出すという工程がある。また、金型で鋳造されるアルミ合金等には砂型の中子は使えないため、そのような鋳造で用いられる中子をスライドさせる機構では十分な肉抜きはできないという問題がある。

また、上記特許文献２のものでは、中子を取り出す工程を必要としないため上記問題を解消し得るが、中子の素材には鋳造品の素材よりも比重の小さい材料を用いなければ軽量化を図ることができない。例えばアルミ鋳造の場合には鋳造時に溶けない材料を必要とするという制約があり、例えば融点の高い鉄系材料では軽量化とはならず、軽量化が困難であるという問題があった。

このような課題を解決して、鋳造品の軽量化をより一層促進するために、本発明に於いては、空洞部を有する鋳造品（１）であって、前記鋳造品を鋳造する鋳物素材により鋳包まれかつ内部に閉空間（５ａ）を有する中空部材（５）を備え、前記空洞部が、前記中空部材により形成されているものとした。

これによれば、中子の排出処理を行わずに、鋳包まれた中空部材により鋳造品に空洞部を形成することができ、例えばアルミ鋳造の場合には中子に鋳造時に溶けない材料を必要とするという制約があり、そのような中子の排出処理が難しい鋳造品にも容易に空洞を形成することができ、鋳造品の軽量化をより一層促進することができる。

特に、前記中空部材が、鋳造時に前記鋳造素材と溶融して一体化される材料からなると良い。これによれば、鋳造時に中空部材を鋳包む鋳造素材と中空部材との接触部分が溶融して一体化され、鋳造時に中空部材が鋳造部品素材に影響を与えることなく鋳包まれるため、中子を別材料で形成するというような手間を省ける。

また、前記鋳造品は、軸を支持するべく鋳造後に機械加工される内周面（２ａ・３ｂ）を有する軸支部（２・３ａ）を有し、前記中空部材が、前記内周面を成形するための中子（２３・２４）により支持される位置決め用突部（５ｂ・５ｃ）を有すると良い。これによれば、鋳造品の軸支部を成形するための中子により中空部材の位置決め用突部を支持することができ、鋳造時の中空部材の位置決め構造を別途用意すること無く、中空部材の鋳包みを行うことができる。位置決め用突部の内周面から突出する部分は内周面を機械加工する時に切除することができ、別途切除する必要が無い。

このように本発明によれば、鋳包まれた中空部材により鋳造品に空洞部を形成することができ、中空部材を中子のように排出処理を行う必要が無いため、中空部材の材料に制限を受けることが無く、鋳造部品のより一層の軽量化が可能となる。

本発明が適用された自動車用ナックルの機械加工前の形状を示す縦断面図である。中空部材を示す斜視図である。第２の例を示す図１に対応する図である。第３の例を示す図１に対応する図である。（ａ）は第３の例におけるピンの処理前であり、（ｂ）処理後を示す図である。第４の例の金型を示す平面図である。図６のVII−VII線に沿って見た要部断面図である。第５の例を示す図１に対応する図である。第６の例を示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明が適用された鋳造品としての自動車用ナックル１の製品としての機械加工前の形状を示す縦断面図である。

図示例のナックル１は、ストラット型サスペンションの部品として用いられ、図示省略の車軸を支持する軸支部としての円筒状の車軸支持部２と、円筒部２から図における上側に延出されたストラット取付アーム３と、車軸支持部２から図における下側に延出されたロアアーム取付アーム４とを有する。ストラット取付アーム３の延出端部には、図示省略のダンパストラットが結合される軸支部としてのＣ字形円筒状のストラット固定部３ａが形成されており、ロアアーム取付アーム４の延出端部には、図示省略のロアアームに結合されたブッシュを圧入するテーパ孔を有するロアアーム連結部４ａが形成されている。

図示例のナックル１では、そのストラット取付アーム３の内部に中空部材５が鋳包まれて設けられている。中空部材５は、図２に併せて示されるように、パイプ材６の両端部を圧潰して閉塞することにより内部に閉空間５ａを有するように形成されている。なお、中空部材５を、パイプ材６の両端部を圧潰して形成するのは一例であり、他の加工方法により形成されるものであっても良い。

中空部材５の軸線方向両端部には、上記したようにパイプ材６の両端部を圧潰することにより各位置決め用突部５ｂ・５ｃが形成されている。図１に示されるように、中空部材５が鋳造により鋳包まれた状態では、一方の突部５ｂが車軸支持部２の内周面２ａから突出し、他方の突部５ｃがストラット固定部３ａの内周面３ｂから突出している。

各内周面２ａ・３ｂは、鋳造後に機械加工により切削されて、例えば図１の二点鎖線に示されるように仕上げられる。この機械加工は図示例のようなナックル１では元々必要な工程であり、その機械加工と同時に各突部５ｂ・５ｃの上記突出部分も切除されるため、鋳造後の状態で各突部５ｂ・５ｃが上記したように各内周面２ａ・３ｂから突出していても何等問題なく、また切除のために別工程を設けるという手間も生じない。

また、鋳造時に各内周面２ａ・３ｂを形成する中子２３・２４の対応する部分に、各突部５ｂ・５ｃの突出部分を挿入可能な孔を設けておくことにより、金型に中空部材５を載置する場合に、各内周面２ａ・３ｂを形成する中子により中空部材５を支持することができる。さらに、図２に示されるように各突部５ｂ・５ｃを矩形断面形状に形成し、中子に設ける孔も同様に矩形に形成することにより、中空部材５の倒れを防止して金型に載置することができる。

このようにして、鋳造品としてのナックル１に中空部材５が鋳包まれ、その中空部材５により図示例ではストラット取付アーム３の内部に空洞部としての閉空間５ａが形成される。したがって、従来の中子を用いて空洞部を形成する場合に鋳造後に中子を処理する必要があるのに対して、そのような鋳造後の処理を必要としないため、空洞部を有する鋳造品の製造において工程を省略できかつ低廉化し得る。

また、中空部材５の材質として、上記したように鋳造後に除去しないため、ナックル１を形成する鋳造素材（溶湯）に対して溶けない材料を用いると良い。例えば鋳造素材としてアルミニウム材を用いた場合に、アルミニウム材よりも融点の高い鉄系材料を用いることができ、鉄系材料は安価なため製造コストを低廉化し得る。

また、鋳造時に溶けても製品に影響を与えない材料の物を用いることができる。鋳造素材としてアルミニウム合金の例えばＡ６０６１やＡＣ４ＣＨやＡＤＣ３を用いることができ、それらの任意のものを中空部材５の材料として用いることができる。また、鋳造時の融解量が閉空間５ａに至るまでとならない範囲で他の材料を用いても良い。さらに、中空部材５は鋳包まれ、閉空間５ａの形成として用いられるため、その材質のグレードは問われず、材料のグレードとして低くても良く、材料費を低廉化し得る。

中空部材５の鋳造時における支持構造は上記図示例に限られず、その第２の例について図３を参照して説明する。なお、上記図示例と同様の部分については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。

この第２の例では、突部５ｂ・５ｃの支持は上記図示例と同様に中子により支持し、中空部材５の中間部の外周面には直径方向に対向する一対のピン７が突設状態に固着されている。そして、各ピン７の突出端部が、ストラット取付アーム３の外周面を形成する金型（図示省力）に没入し、幅木のようにして中空部材５の中間部を支持する。

このようにすることにより、突部５ｂ・５ｃの断面形状を、上記図示例のように矩形断面形状にして軸線周りの回転を防止する必要が無くなるため、パイプ材６の両端部の圧潰において円柱状に形成することができる。両突部５ｂ・５ｃが矩形断面形状の場合には、それぞれ対応する中子（２３・２４）にも矩形断面形状の孔を設け、各矩形断面における長手方向の向きをそれぞれ合わせる必要があるが、円柱状による円形断面の場合には向きを合わせる必要はないため、中子への組み付け性が良く、かつ形成も容易である。なお、各ピン７の突出端部は鋳造後にストラット取付アーム３の外周面から外方に突出しているが、例えば電動工具により切削して取り除くことができる。

次に図４を参照して第３の例を説明する。この場合も、上記図示例と同様の部分については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。この第３の例の中空部材１５は、上記各図示例とは異なり、両端部が袋状に閉じた形状に形成されている。したがって、上記中空部材５のように両突部５ｂ・５ｃが各内周面２ａ・３ｂを形成する中子により支持されるようになっていない。

この第３の例では、中空部材１５の金型（図示省略）への載置において、中空部材１５の中間部の外周面に、軸線方向に互いに離間して配置された各一対の計４本のピン１６により支持されるようになっている。この場合も、第２の例と同様に、各ピン１６は、中空部材１５を金型に載置する前に、中空部材１５の中間部の外周面に一対ずつ直径方向に対向するように突設状態に固着され、各ピン１６の突出端部が金型に没入し得る。

この第３の例では、ピン１６に、図５に示されるように、鋳造後にストラット取付アーム３の外周面から外方に突出するようになる突出端部１６ａと、ストラット取付アーム３の外周面と突出端部１６ａとの間に設けられかつ他の部分よりも縮径された縮径部１６ｂとが設けられている。そして、図７（ａ）に示されるように、鋳造後に手工具（例えばハンマー）１７により図の矢印に示されるように突出端部１６ａを叩くことにより、図７（ｂ）に示されるように、ピン１６は縮径部１６ｂで折れて、突出端部１６ａが叩き落とされる。縮径部１６ｂの一部がストラット取付アーム３の外周面から若干突出して残るが、そのまま残しても良く、または電動工具により切除しても良い。

次に図６及び図７を参照して第４の例を説明する。の場合も、上記図示例と同様の部分については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。この第４の例でも、第３の例と同じ中空部材１５を用いて良い。

図６は、例えば二つ割り構造の金型２１の一方の片割り面を示す平面図であり、ナックル１の型面２１ａが凹設されている。型面２１ａのストラット取付アーム３を形成する部分に、中空部材１５が載置されている。

図６には、各内周面２ａ・３ｂを成形するための各中子２３・２４と、ロアアーム連結部４ａのテーパ孔を成形するための中子２５と、ストラット固定部３ａの開放端部間に結合用ねじを挿通するねじ通し孔を成形するための中子２６とが載置されているものが図示されており、これら各中子２３・２４・２５は上記各例でも同じであって良い。また、金型２１には、型面２１ａ内に溶湯を供給するための湯口２１ｂ及び湯道２１ｃが適所に設けられている。

この第４の例でも、中空部材１５は、第３の例と同じような間隔で例えば４本のスライドピン２２により支持される。なお、スライドピン２２は、公知の鋳造における中子を支持するスライドピンと同じであって良く、図７に示されるように中空部材１５の中間部の適所に対して接離可能に金型２１により支持されている。また、スライドピン２２の駆動機構は、公知のものであって良いため図示省略する。

このようにすることにより、鋳造品としてのナックル１には上記第２・第３の例のようにピン７・１６の突出端部の後処理を必要としなくなるため、工程が省略され、より一層製造コストを低廉化し得る。なお、ストラット取付アーム３にはスライドピン２２の位置に孔が開いてしまうが、小径のスライドピン２２により支持可能であり、そのような小径の孔であれば強度的に問題ないため、そのままにしておいて良い。または、充填剤等により孔を埋めるようにしても良い。

また、上記図１・３の例では各位置決め用突部５ｂ・５ｃがそれぞれ車軸支持部２の内周面２ａとストラット固定部３ａの内周面３ｂとから突出し、かつ各内周面２ａ・３ｂを形成する中子２３・２４の対応する部分に各突部５ｂ・５ｃの突出部分を挿入可能な孔を設けることにより、鋳造時に中子により支持するようにして、鋳造後に突出部分を内周面２ａ・３ｂの機械加工にて同時に切除するようにしているが、それに限られるものではない。

例えば図３に対応する図８に示されるように、各突部５ｂ・５ｃの突出端が各中子２３・２４の外周面に当接すると共に、ピン７の突出端が金型２１の型面に当接するように、それぞれの突出方向長さを設定する。これにより、両中子２３・２４の外周面に各突部５ｂ・５ｃを押し当てると共に金型２１の型面に各ピン７を押し当てる状態になり、中空部材５を両中子２３・２４間に位置決め状態にセットすることができる。これにより、後からピン７の突出端部を取り除く作業を省略することができ、後工程を省略できる。なお、図４の例のピン１６にも適用可能である。また、図１の例の場合にも適用可能であり、その場合には各突部５ｂ・５ｃの突出端が各中子２３・２４の外周面に当接するのみであることから、押し当てるだけでは保持が難しい場合には、例えば当接部分を接着する等すれば良い。

なお、上記図示例では自動車のナックル１について示したが、空洞部を設けることにより軽量化の要求に応えられる鋳造品であれば良く、例えば自動二輪車の鋳造品として形成されたスイングアームの例を図９に示す。図９はスイングアーム３１の全体を示す平面図である。図において、スイングアーム３１のフレーム（図示省略）側と車輪３２側との各二股状アーム部の間に島状の中間部３１ａが設けられており、その中間部３１ａの肉厚部分に上記と同様に鋳包まれた中空部材３３が設けられている。これにより、安価な鋳造品での軽量化が可能になり、製造コストを低廉化し得る。

本発明にかかる鋳造品は、空洞部を有する鋳造品の簡単な製造及び低廉化が可能であり、空洞部を設けて軽量化し得る鋳造品を用いる種々のものに適用できる。

１ナックル（鋳造品）
２車軸支持部（軸支部）
２ａ内周面
３ａストラット固定部（軸支部）
３ｂ内周面
５中空部材
５ａ閉空間
５ｂ・５ｃ突部
２３・２４中子

Claims

空洞部を有する鋳造品であって、
前記鋳造品を鋳造する鋳物素材により鋳包まれかつ内部に閉空間を有する中空部材を備え、
前記空洞部が、前記中空部材により形成されていることを特徴とする鋳造品。
前記中空部材が、鋳造時に前記鋳造素材と溶融して一体化される材料からなることを特徴とする請求項１に記載の鋳造品。
前記鋳造品は、軸を支持するべく鋳造後に機械加工される内周面を有する軸支部を有し、
前記中空部材が、前記内周面を成形するための中子により支持される位置決め用突部を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鋳造品。