JP2015045349A - 衝撃吸収部材、衝撃吸収部材を鋳造する引上式連続鋳造装置及び引上式連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】衝撃エネルギーの吸収性能を向上させることが可能な衝撃吸収部材、衝撃吸収部材を鋳造する引上式連続鋳造装置及び引上式連続鋳造方法を提供すること。【解決手段】本発明の一態様に係る衝撃吸収部材は、２対の対向する側壁１１，１２及び側壁１３，１４を有する四角筒状の本体部１０と、本体部１０の筒内に設けられ軸方向に延びる板状のリブ１５と、を備え、２対の対向する側壁１１，１２及び側壁１３，１４のうち少なくとも一方の１対の対向する側壁１１，１２と、リブ１５とは、軸方向に波形状を有する。【選択図】図１

Description

本発明は衝撃吸収部材、衝撃吸収部材を鋳造する引上式連続鋳造装置及び引上式連続鋳造方法に関する。

車両には、衝突時の衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収部材が設けられている。特許文献１には、一端の開口縁に側外方に延在するフランジを有する筒形であって、筒形を構成する側壁の肉厚を部分的に変化させている衝撃吸収部材が開示されている。

特開２００７−３０７２５号公報

発明者は以下の課題を見出した。
特許文献１に記載の衝撃吸収部材では、筒形の衝撃吸収部材を構成する側壁及び上下壁のみで衝撃を吸収しているため、衝撃エネルギーの吸収性能が依然として低い、という問題があった。

本発明は、上記を鑑みなされたものであって、衝撃エネルギーの吸収性能を向上させることが可能な衝撃吸収部材、衝撃吸収部材を鋳造する引上式連続鋳造装置及び引上式連続鋳造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る衝撃吸収部材は、２対の対向する側壁を有する四角筒状の本体部と、前記本体部の筒内において軸方向に延在して設けられた板状の第１リブと、を備え、前記２対の対向する側壁のうち少なくとも一方の１対の対向する側壁と、前記第１リブとは、軸方向に波形状を有するものである。それにより、衝撃エネルギーの吸収性能を向上させることができる。

前記一方の１対の対向する側壁の波形状の位相と、前記第１リブの波形状の位相とは、略同一であることが好ましい。

前記一方の１対の対向する側壁の波形状の振幅と、前記第１リブの波形状の振幅とは、前記本体部の一端から他端にかけて小さくなることが好ましい。

前記第１リブは、前記本体部と一体に形成されていることが好ましい。

本発明の一態様に係る衝撃吸収部材を鋳造する引上式連続鋳造装置は、溶湯を保持する保持炉と、前記保持炉に保持された前記溶湯の湯面近傍に設置され、前記湯面から引き上げられた凝固前の前記溶湯である保持溶湯に外力を印加することにより、鋳造する鋳物である前記衝撃吸収部材の断面形状を規定する形状規定部材と、を備えるものである。それにより、衝撃エネルギーの吸収性能の高い衝撃吸収部材を鋳造することができる。

前記形状規定部材を水平方向に移動させることにより、前記一方の１対の対向する側壁と、前記第１リブとに、軸方向に波形状を付与することが好ましい。

前記形状規定部材を水平方向に移動させながら引き上げることにより、前記一方の１対の対向する側壁と、前記第１リブとに、軸方向に波形状を付与することが好ましい。

前記形状規定部材を通過した前記保持溶湯が凝固することにより形成された前記鋳物、を冷却する冷却部をさらに有し、前記冷却部は、前記冷却部と前記鋳物との水平方向の距離が近い場合、前記保持溶湯から離れた前記鋳物に向けて冷却ガスを吹き出し、前記冷却部と前記鋳物との水平方向の距離が遠い場合、前記保持溶湯付近の前記鋳物に向けて前記冷却ガスを吹き出すことが好ましい。

本発明の一態様に係る衝撃吸収部材を鋳造する引上式連続鋳造方法は、鋳造する鋳物である前記衝撃吸収部材の断面形状を規定する形状規定部材を、保持炉に保持された溶湯の湯面近傍に設置するステップと、前記溶湯を引き上げて前記形状規定部材を通過させるステップと、を備えるものである。それにより、衝撃エネルギーの吸収性能の高い衝撃吸収部材を鋳造することができる。

前記形状規定部材を水平方向に移動させることにより、前記一方の１対の対向する側壁と、前記第１リブとに、軸方向に波形状を付与することが好ましい。

前記形状規定部材を通過した前記溶湯が凝固することにより形成された前記鋳物、を冷却部により冷却するステップをさらに備え、前記冷却部と前記鋳物との水平方向の距離に応じた吹き出し角度の冷却ガスを前記冷却部から前記鋳物に向けて吹き出すことが好ましい。

前記冷却部と前記鋳物との水平方向の距離が近い場合、引き上げられた凝固前の前記溶湯である保持溶湯から離れた前記鋳物に向けて前記冷却ガスを吹き出し、前記冷却部と前記鋳物との水平方向の距離が遠い場合、前記保持溶湯付近の前記鋳物に向けて前記冷却ガスを吹き出すことが好ましい。

本発明により、衝撃エネルギーの吸収性能を向上させることが可能な衝撃吸収部材、衝撃吸収部材を鋳造する引上式連続鋳造装置及び引上式連続鋳造方法を提供することができる。

実施の形態１に係る衝撃吸収部材の構成例を示す斜視図である。 図１に示す衝撃吸収部材の正面図である。 車両に搭載される衝撃吸収部材の具体的構成例を示す斜視図である。 図３に示す衝撃吸収部材の正面図である。 実施の形態１に係る衝撃吸収部材の吸収荷重と荷重時間との関係をシミュレーションした結果を示す図である。 実施の形態１に係る衝撃吸収部材の衝撃吸収後の形状をシミュレーションした結果を示す図である。 実施の形態１に係る衝撃吸収部材の第１変形例を示す斜視図である。 実施の形態１に係る衝撃吸収部材の第２変形例を示す斜視図である。 実施の形態１に係る衝撃吸収部材の第３変形例を示す斜視図である。 実施の形態１に係る衝撃吸収部材の第４変形例を示す斜視図である。 実施の形態１に係る衝撃吸収部材の第５変形例を示す斜視図である。 実施の形態１に係る衝撃吸収部材の第６変形例を示す斜視図である。 図１２に示す衝撃吸収部材の正面図である。 実施の形態１に係る衝撃吸収部材の第７変形例を示す斜視図である。 図１４に示す衝撃吸収部材の正面図である。 実施の形態２に係る自由鋳造装置の構成例を示す断面図である。 図１６に示す自由鋳造装置に設けられた形状規定部材の平面図である。 実施の形態２に係る自由鋳造装置の具体的構成及び動作の一例を示す図である。 実施の形態２に係る自由鋳造装置の具体的構成及び動作の一例を示す図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

＜実施の形態１＞

図１は、実施の形態１に係る衝撃吸収部材１の基本構成の一例を示す斜視図である。図２は、図１に示す衝撃吸収部材１の正面図である。本実施の形態に係る衝撃吸収部材１では、四角筒状の本体部を構成する２対の対向する側壁のうち少なくとも１対の対向する側壁と、本体部の筒内に設けられたリブと、が軸方向に波形状を有する。それにより、本実施の形態に係る衝撃吸収部材１は、衝撃エネルギーの吸収性能を向上させることができる。以下、具体的に説明する。

衝撃吸収部材１は、例えば、車両に搭載され、衝突時の衝撃エネルギーを吸収する。より具体的には、衝撃吸収部材１は、車両の幅方向に延びるバンパリインホースと、車両の前後方向に延びるサイドメンバと、の間に、軸方向を車両の前後方向にして配置されている。そして、衝撃吸収部材１は、衝突時に軸方向に圧縮荷重を受けると、軸方向に圧縮変形して衝撃エネルギーを吸収する。

図１に示す衝撃吸収部材１は、例えば、アルミニウムやその合金などからなり、側壁１１〜１４からなる本体部１０と、リブ（第１リブ）１５と、リブ（第２リブ）１６と、を備えている。なお、衝撃吸収部材１は、アルミニウム以外の他の金属や合金であってもよい。

本体部１０は、四角筒状を有している。また、本体部１０を構成する側壁１１〜１４のうち対向配置された側壁１１，１２は、その全域に亘って軸方向（図中に示すｘｙｚ直交座標系のｚ軸方向）に波形状を有している。他方、対向配置された側壁１３，１４は、その全域に亘って平らな形状を有している。

リブ１５は、本体部１０の筒内において軸方向に延在して設けられた板状の部材であり、本体部１０と一体に形成されている。本例では、リブ１５は、軸方向に見て、対向配置された側壁１１，１２と平行になるように設けられている。ただし、これらは必ずしも平行である必要はない。

また、リブ１５は、その全域に亘って軸方向に波形状を有する。本例では、図２に示すように、リブ１５の波形状の振幅及び位相と、対向配置された側壁１１，１２の波形状の振幅及び位相とが、略同一となっている。ただし、これらは必ずしも略同一である必要はなく、少なくとも波形状を有していればよい。

リブ１６は、本体部１０の筒内において軸方向に延在して設けられた板状の部材であり、本体部１０と一体に形成されている。また、リブ１６は、その全域に亘って平らな形状を有している。さらに、本例では、リブ１６は、軸方向に見て、リブ１５と交差するように設けられている。ただし、これらは必ずしも交差している必要はない。

例えば、車両の衝突などにより衝撃吸収部材１が軸方向に圧縮荷重を受けると、衝撃吸収部材１の波形状の山部分及び谷部分は優先的に塑性変形を開始する。ここで、側壁１１，１２及びリブ１５にはその全域に亘って波形状が形成されているため、側壁１１，１２及びリブ１５はその全域に亘って均等に塑性変形する。それにより、衝撃吸収部材１は軸方向から大きく外れることなく略軸方向に圧縮変形する。それにより、衝撃吸収部材１は、衝撃エネルギーを効率良く吸収することができる。

このように、本実施の形態に係る衝撃吸収部材１は、四角筒状の本体部１０の筒内にリブを備えることにより、衝撃エネルギーの吸収性能を向上させている。さらに、本実施の形態に係る衝撃吸収部材１では、四角筒状の本体部１０を構成する２対の対向する側壁のうち少なくとも１対の側壁１１，１２と、本体部１０の筒内に設けられたリブ１５と、が軸方向に波形状を有する。それにより、本実施の形態に係る衝撃吸収部材は、衝撃エネルギーの吸収性能をさらに向上させることができる。

（車両に搭載される衝撃吸収部材１の具体的構成例）
図３は、実際に車両に搭載される衝撃吸収部材１の具体的構成例を衝撃吸収部材２として示す斜視図である。図４は、図３に示す衝撃吸収部材２の正面図である。

図３に示す衝撃吸収部材２は、側壁２１〜２４からなる本体部２０と、リブ２５，２６と、を備えている。なお、衝撃吸収部材２の本体部２０、本体部２０を構成する側壁２１〜２４、リブ２５及びリブ２６は、それぞれ、衝撃吸収部材１の本体部１０、本体部１０を構成する側壁１１〜１４、リブ１５及びリブ１６に対応する。

衝撃吸収部材２では、図４に示すように、正面視して（ｙ軸方向に見て）４つの角部のうち１つの角部が切り落とされている。衝撃吸収部材２のその他の構成については、衝撃吸収部材１と同様であるため、その説明を省略する。

図５は、衝撃吸収部材２の吸収荷重と荷重時間との関係をシミュレーションした結果を示す図である。なお、図中の実線は、衝撃吸収部材２の吸収荷重と荷重時間との関係を示し、図中の破線は、波形状を有しない従来の衝撃吸収部材の吸収荷重と荷重時間との関係を示している。

図５に示すように、圧縮変形を開始してからこれ以上圧縮変形できない状態になるまで（本例では、０．００８秒後）の間の衝撃休部材２の吸収荷重は、従来よりも大きくなっている。このことから、衝撃吸収部材２の衝撃吸収性能が向上しているということがわかる。

図６は、衝撃吸収部材２が圧縮変形を開始してから０．００８秒後の形状をシミュレーションした結果を示す図である。図６を見ても分かるように、衝撃吸収部材２は軸方向から大きく外れることなく略軸方向に圧縮変形している。つまり、衝撃吸収部材２は、その全域に亘って均等に塑性変形している。それにより、衝撃吸収部材２は、衝撃エネルギーを効率よく吸収することができる。

（本実施の形態にかかる衝撃吸収部材１の第１変形例）
図７は、図１に示す衝撃吸収部材１の第１変形例を衝撃吸収部材１ａとして示す斜視図である。図７に示す衝撃吸収部材１ａは、図１に示す衝撃吸収部材１と比較して、リブ１６を有しない。衝撃吸収部材１ａのその他の構成については、衝撃吸収部材１と同様であるため、その説明を省略する。

図７に示す衝撃吸収部材１ａでは、図１に示す衝撃吸収部材１の場合と同様に、四角筒状の本体部１０を構成する２対の対向する側壁のうち少なくとも１対の側壁１１，１２と、本体部１０の筒内に設けられたリブ１５と、が軸方向に波形状を有する。それにより、図７に示す衝撃吸収部材１ａは、衝撃エネルギーの吸収性能を向上させることができる。

（本実施の形態にかかる衝撃吸収部材１の第２変形例）
図８は、図１に示す衝撃吸収部材１の第２変形例を衝撃吸収部材１ｂとして示す斜視図である。図８に示す衝撃吸収部材１ｂは、図１に示す衝撃吸収部材１と比較して、波形状を有しないリブ１６に代えて、波形状を有するリブ１７を備える。

リブ１７は、本体部１０の筒内において軸方向に延在して設けられた板状の部材であり、本体部１０と一体に形成されている。本例では、リブ１７は、リブ１５とともに、軸方向に見て、対向配置された側壁１１，１２と平行になるように設けられている。ただし、これらは必ずしも平行である必要はない。

また、リブ１７は、リブ１５とともに、その全域に亘って軸方向に波形状を有する。本例では、リブ１５，１７の波形状の振幅及び位相と、対向配置された側壁１１，１２の波形状の振幅及び位相とが、略同一となっている。ただし、これらは必ずしも略同一である必要はなく、少なくとも波形状を有していればよい。

衝撃吸収部材１ｂのその他の構成については、衝撃吸収部材１と同様であるため、その説明を省略する。

図８に示す衝撃吸収部材１ｂでは、四角筒状の本体部１０を構成する２対の対向する側壁のうち少なくとも１対の側壁１１，１２と、本体部１０の筒内に設けられたリブ１５，１７と、が軸方向に波形状を有する。それにより、図８に示す衝撃吸収部材１ｂは、衝撃エネルギーの吸収性能をさらに向上させることができる。なお、当然ながら、図８に示す衝撃吸収部材１ｂは、リブ１６をさらに備えていてもよい。

（本実施の形態にかかる衝撃吸収部材１の第３変形例）
図９は、図１に示す衝撃吸収部材１の第３変形例を衝撃吸収部材１ｃとして示す斜視図である。図９に示す衝撃吸収部材１ｃは、図１に示す衝撃吸収部材１と比較して、リブ１５，１６に代えて、リブ１８，１９を備える。

リブ１８，１９は、本体部１０の筒内において軸方向に延在して設けられた板状の部材であり、本体部１０と一体に形成されている。本例では、リブ１８は、軸方向に見て、四角形状の本体部１０の一方の対角線上に設けられている。リブ１９は、軸方向に見て、四角形状の本体部１０の他方の対角線上に設けられている。つまり、リブ１８，１９は、リブ１５，１６の場合と異なり、軸方向に見て、対向配置された側壁１１，１２と平行になっていない。

また、リブ１８、１９は、その全域に亘って軸方向に波形状を有する。本例では、リブ１８，１９の波形状の位相と、対向配置された側壁１１，１２の波形状の位相とが、略同一となっている。ただし、これらは必ずしも略同一である必要はなく、少なくとも波形状を有していればよい。

衝撃吸収部材１ｃのその他の構成については、衝撃吸収部材１と同様であるため、その説明を省略する。

図９に示す衝撃吸収部材１ｃは、四角筒状の本体部１０を構成する２対の対向する側壁のうち少なくとも１対の側壁１１，１２と、本体部１０の筒内に設けられたリブ１８，１９と、が軸方向に波形状を有する。それにより、図９に示す衝撃吸収部材１ｃは、衝撃エネルギーの吸収性能をさらに向上させることができる。つまり、波形状を有するリブは、軸方向に見て、波形状を有する側壁と平行でなくてもよいということである。

（本実施の形態にかかる衝撃吸収部材１の第４変形例）
図１０は、図１に示す衝撃吸収部材１の第４変形例を衝撃吸収部材１ｄとして示す斜視図である。図１０に示す衝撃吸収部材１ｄは、図９に示す衝撃吸収部材１ｃと比較して、リブ１８、１９のうちリブ１９のみを有する。図１０に示す衝撃吸収部材１ｄも、衝撃エネルギーの吸収性能を向上させることができる。

（本実施の形態にかかる衝撃吸収部材１の第５変形例）
図１１は、図１に示す衝撃吸収部材１の第５変形例を衝撃吸収部材１ｅとして示す斜視図である。図１１に示す衝撃吸収部材１ｅは、図９に示す衝撃吸収部材１ｃと比較して、リブ１８，１９のうちリブ１８のみを有する。図１１に示す衝撃吸収部材１ｅも、衝撃エネルギーの吸収性能を向上させることができる。

（本実施の形態にかかる衝撃吸収部材１の第６変形例）
図１２は、図１に示す衝撃吸収部材１の第６変形例を衝撃吸収部材１ｆとして示す斜視図である。図１３は、図１２に示す衝撃吸収部材１ｆの正面図である。図１２に示す衝撃吸収部材１ｆは、図１に示す衝撃吸収部材１と比較して、側壁１３，１４及びリブ１６に軸方向に垂直に延びる溝３０を軸方向に複数備える。衝撃吸収部材１ｆのその他の構成については、衝撃吸収部材１と同様であるため、その説明を省略する。

上記したように、車両の衝突などにより衝撃吸収部材１ｆが軸方向に圧縮荷重を受けると、側壁１１，１２及びリブ１５の全域に亘って形成された波形状により、側壁１１，１２及びリブ１５はその全域に亘って均等に塑性変形する。さらに、側壁１３，１４及びリブ１６に形成された複数の溝３０により、側壁１３，１４及びリブ１６はその全域に亘って均等に塑性変形する。それにより、衝撃吸収部材１ｆは、衝撃エネルギーの吸収性能をさらに向上させることができる。

なお、衝撃吸収部材１ｆは、溝３０に代えて、又は、溝３０に加えて、側壁１３，１４及びリブ１６の全域に亘って軸方向に波形状を有していてもよい。それにより、衝撃吸収エネルギーの吸収性能をさらに向上させることができる。

（本実施の形態にかかる衝撃吸収部材１の第７変形例）
図１４は、図１に示す衝撃吸収部材１の第７変形例を衝撃吸収部材１ｇとして示す斜視図である。図１５は、図１４に示す衝撃吸収部材１ｇの正面図である。図１４に示す衝撃吸収部材１ｇでは、図１に示す衝撃吸収部材１と比較して、側壁１１，１２及びリブ１５のそれぞれの波形状の振幅が、本体部１０の一端（本例では、紙面の上方の端部）から他端（本例では、紙面の下方の端部）にかけて小さくなっている。衝撃吸収部材１ｇのその他の構成については、衝撃吸収部材１と同様であるため、その説明を省略する。

例えば、衝撃吸収部材１ｇは、車両に搭載される場合、振幅の大きな波形状を有する一端側が衝撃を受ける側（バンパ取付側）になるように配置される。このとき、車両の衝突などにより衝撃吸収部材１ｇが軸方向に圧縮荷重を受けると、側壁１１，１２及びリブ１５は、振幅の大きな波形状を有する一端側から、振幅の小さな波形状を有する他端側にかけて、順に塑性変形する。それにより、側壁１１，１２及びリブ１５は、大きな圧縮荷重を瞬間的に受けた場合でも、その全域に亘って均等に塑性変形することができる。それにより、衝撃吸収部材１ｇは、衝撃エネルギーの吸収性能をさらに向上させることができる。

なお、上記した衝撃吸収部材１，１ａ〜１ｇは、衝撃吸収部材２のように１つの角部が切り落とされていてもよい。また、上記した衝撃吸収部材１，１ａ〜１ｇの構成は組み合わせて用いられてもよい。

＜実施の形態２＞
上記した衝撃吸収部材１，１ａ〜１ｇ，２は、例えば、図１６に示す自由鋳造装置（引上式連続鋳造装置）によって鋳造される。図１６は、実施の形態２に係る自由鋳造装置の構成例を示す断面図である。図１６に示す自由鋳造装置は、鋳型を要しない画期的な連続鋳造方法により、鋳物である衝撃吸収部材１，１ａ〜１ｇ，２を鋳造する。以下、衝撃吸収部材１を鋳造する場合を例にして、具体的に説明する。

図１６に示す自由鋳造装置は、溶湯保持炉（保持炉）１０１、内部形状規定部材１０２ａ、外部形状規定部材１０２ｂ、支持ロッド１０３、アクチュエータ１０５、冷却部１０６、導出部１０７を備えている。

溶湯保持炉１０１は、例えばアルミニウムやその合金などの溶湯Ｍ１を収容し、所定の温度に保持する。図１６の例では、鋳造中に溶湯保持炉１０１へ溶湯を補充しないため、鋳造の進行とともに溶湯Ｍ１の表面（つまり湯面）は低下する。他方、鋳造中に溶湯保持炉１０１へ溶湯を随時補充し、湯面を一定に保持するような構成としてもよい。なお、当然のことながら、溶湯Ｍ１はアルミニウム以外の他の金属や合金であってもよい。

内部形状規定部材１０２ａ及び外部形状規定部材１０２ｂは、例えばセラミックスやステンレスなどからなり、湯面近傍に配置されている。図１６の例では、内部形状規定部材１０２ａ及び外部形状規定部材１０２ｂが湯面に接触するように配置されている。しかしながら、内部形状規定部材１０２ａ及び外部形状規定部材１０２ｂは、それらの下側（湯面側）の主面が湯面に接触しないように設置されてもよい。具体的には、内部形状規定部材１０２ａ及び外部形状規定部材１０２ｂの下側の主面と湯面との間に所定の（例えば０．５ｍｍ程度の）ギャップを設けてもよい。

内部形状規定部材１０２ａは、鋳造する鋳物Ｍ３の内部形状を規定し、外部形状規定部材１０２ｂは、鋳造する鋳物Ｍ３の外部形状を規定する。図１６に示した鋳物Ｍ３は、水平方向の断面（以下、横断面と称す）の形状が管状の中空鋳物（つまりパイプ）である。すなわち、より具体的には、内部形状規定部材１０２ａは、鋳物Ｍ３の横断面の内径を規定し、外部形状規定部材１０２ｂは、鋳物Ｍ３の横断面の外径を規定する。

図１７は、内部形状規定部材１０２ａ及び外部形状規定部材１０２ｂの平面図である。ここで、図１６の内部形状規定部材１０２ａ及び外部形状規定部材１０２ｂの断面図は、図１７のＩ−Ｉ断面図に相当する。図１７に示すように、外部形状規定部材１０２ｂは、例えば矩形状の平面形状を有し、中央部に四角形状の開口部を有している。内部形状規定部材１０２ａは四角形状の平面形状を有する４つの部材からなり、これら４つの部材は、外部形状規定部材１０２ｂの開口部に、マトリクス状に所定の間隔をあけて配置されている。内部形状規定部材１０２ａと外部形状規定部材１０２ｂとの間の間隙が、溶湯が通過する溶湯通過部１０２ｃとなる。このように、内部形状規定部材１０２ａ、外部形状規定部材１０２ｂ、溶湯通過部１０２ｃによって形状規定部材１０２が構成されている。

導出部１０７は、溶湯Ｍ１に浸漬されるスタータ（導出部材）ＳＴと、スタータＳＴを例えば鉛直方向に駆動する引上機ＰＬ（不図示）と、を有する。

図１６に示すように、溶湯Ｍ１は、浸漬されたスタータＳＴと結合した後、その表面膜や表面張力により外形を維持したままスタータＳＴに追従して引き上げられ、溶湯通過部１０２ｃを通過する。ここで、溶湯Ｍ１の表面膜や表面張力によってスタータＳＴ（又は、スタータＳＴによって導出された溶湯Ｍ１が凝固して形成された鋳物Ｍ３）に追従して湯面から引き上げられた溶湯を保持溶湯Ｍ２と呼ぶ。また、鋳物Ｍ３と保持溶湯Ｍ２との界面が凝固界面である。

スタータＳＴは、例えばセラミックスやステンレスなどからなる。なお、スタータＳＴの表面は塩結晶等の保護被膜（不図示）で覆われていてもよい。それにより、スタータＳＴと溶湯Ｍ１との溶融結合が抑制されるため、スタータＳＴと鋳物Ｍ３との剥離性を向上させることができる。その結果、スタータＳＴの再利用が可能となる。さらに、スタータＳＴの表面は凹凸形状を有していてもよい。それにより、スタータＳＴの表面に保護被膜を付着（析出）させやすくなるため、スタータＳＴと鋳物Ｍ３との剥離性をさらに向上させることができる。同時に、溶湯導出時のスタータＳＴと溶湯Ｍ１との引上げ方向の結合力を向上させることができる。

支持ロッド１０３は、内部形状規定部材１０２ａ及び外部形状規定部材１０２ｂを支持する。支持ロッド１０３により、内部形状規定部材１０２ａと外部形状規定部材１０２ｂとの位置関係を維持することができる。ここで、支持ロッド１０３をパイプ構造とし、これに冷却ガスを流し、さらに内部形状規定部材１０２ａに吹出孔を設ければ、内側からも鋳物Ｍ３を冷却することができる。

アクチュエータ１０５には、支持ロッド１０３が連結されている。アクチュエータ１０５によって、支持ロッド１０３は、内部形状規定部材１０２ａ及び外部形状規定部材１０２ｂの位置関係を維持したまま、上下方向（鉛直方向）及び水平方向に移動可能である。このような構成により、鋳造の進行による湯面の低下とともに、内部形状規定部材１０２ａ及び外部形状規定部材１０２ｂを下方向に移動させることができる。また、内部形状規定部材１０２ａ及び外部形状規定部材１０２ｂを水平方向に移動させることができるため、鋳物Ｍ３の長手方向の形状を自由に変化させることができる。具体的には、鋳物Ｍ３を引き上げつつ、内部形状規定部材１０２ａ及び外部形状規定部材１０２ｂを水平方向（本例では紙面の左右方向）に振幅させることで、衝撃吸収部材１の側壁１１，１２及びリブ１５に、軸方向（長手方向）に波形状を付与することができる。

冷却部１０６は、スタータＳＴや鋳物Ｍ３に冷却ガス（空気、窒素、アルゴンなど）を吹き付け、冷却するためのものである。スタータＳＴに連結された引上機ＰＬ（不図示）により鋳物Ｍ３を引き上げつつ、冷却ガスによりスタータＳＴや鋳物Ｍ３を冷却することにより、凝固界面近傍の保持溶湯Ｍ２が順次凝固し、連続的に鋳物Ｍ３が形成されていく。

次に、図１６を参照して、本実施の形態にかかる自由鋳造方法について説明する。

まず、スタータＳＴを降下させ、内部形状規定部材１０２ａと外部形状規定部材１０２ｂとの間の溶湯通過部１０２ｃを通して、スタータＳＴを溶湯Ｍ１に浸漬させる。

次に、所定の速度でスタータＳＴの引き上げを開始する。ここで、スタータＳＴが湯面から離間しても、溶湯Ｍ１は、表面膜や表面張力によってスタータＳＴに追従して湯面から引き上げられ（導出され）保持溶湯Ｍ２を形成する。図１６に示すように、保持溶湯Ｍ２は、溶湯通過部１０２ｃに形成される。換言すると、内部形状規定部材１０２ａと外部形状規定部材１０２ｂとによって保持溶湯Ｍ２に外力が印加されることにより、保持溶湯Ｍ２に形状が付与される。

次に、スタータＳＴ及び鋳物Ｍ３は、冷却部１０６から吹き出される冷却ガスにより冷却される。それにより、保持溶湯Ｍ２が上側から下側に向かって順に凝固し、鋳物Ｍ３が成長していく。このようにして、鋳物Ｍ３を連続鋳造することができる。

このように、本実施の形態に係る自由鋳造装置は、波形状が付与された側壁１１，１２及びリブ１５を備えた衝撃吸収部材１を容易に鋳造することができる。同様にして、本実施の形態に係る自由鋳造装置は、他の衝撃吸収部材１ａ〜１ｇ，２を容易に鋳造することができる。つまり、本実施の形態に係る自由鋳造装置は、衝撃エネルギーの吸収性能の高い衝撃吸収部材１，１ａ〜１ｇ，２を容易に鋳造することができる。なお、本実施の形態にかかる自由鋳造方法ではなく、鋳型を用いた鋳造方法では、筒内に設けられたリブに波形状を付与することは極めて困難である。

（実施の形態２に係る自由鋳造装置の具体的構成例及び動作の一例）
図１８は、本実施の形態に係る自由鋳造装置の具体的構成例及び動作の一例を示す図である。図１６に示す自由鋳造装置では、鋳物Ｍ３に対して長手方向に波形状を付与しようとすると（即ち、側壁１１，１２及びリブ１５に対して軸方向に波形状を付与しようとすると）、鋳造の進行中に冷却部１０６と鋳物Ｍ３との水平方向の距離が変化してしまうため、凝固界面の高さが変化してしまう恐れがある。そこで、図１８に示す自由鋳造装置は、冷却部１０６と鋳物Ｍ３との水平方向の距離に応じて冷却ガスの吹き出し角度を変化させることで、冷却強度を調整し、凝固界面の高さを一定にしている。それにより、精度の高い鋳物Ｍ３（衝撃吸収部材１）を鋳造することができる。以下、具体的に説明する。

図１８の例では、冷却部１０６が、冷却部本体１０６１、吹出口１０６２及び支持ロッド１０６３によって構成されている。冷却部本体１０６１は、例えば、鋳物Ｍ３の引き上げ方向（鉛直上方向）に回動可能な円柱形状を有している。吹出口１０６２は、冷却ガスの吹き出し口であって、冷却部本体１０６１の外周面上に設けられている。支持ロッド１０６３は、冷却部本体１０６１を支持している。冷却部１０６は、冷却部本体１０６１を回動させることで、吹出口１０６２から吹き出される冷却ガスの吹き出し角度を変化させることができる。

図１８の例では、冷却部１０６は、冷却部１０６と鋳物Ｍ３との水平方向の距離が近い場合、保持溶湯Ｍ２から離れた鋳物Ｍ３に向けて（本例では、鉛直斜め上方向に）冷却ガスを吹き出し、冷却部１０６と鋳物Ｍ３との水平方向の距離が遠い場合、保持溶湯Ｍ２付近の鋳物Ｍ３に向けて（本例では、鉛直斜め下方向に）冷却ガスを吹き出すように、冷却部本体１０６１を回動させている。それにより、凝固界面の高さが一定に保たれる。

このように、図１８に示す自由鋳造装置は、衝撃吸収部材１の鋳造過程で冷却部１０６と鋳物Ｍ３との水平方向の距離が変化しても、精度の高い鋳物Ｍ３を鋳造することができる。なお、冷却部１０６は、図１８に示す構成に限られず、同様の機能を実現可能な他の構成に適宜変更可能である。

（実施の形態２に係る自由鋳造装置の具体的構成例及び動作の一例）
図１９は、本実施の形態に係る自由鋳造装置の具体的構成例及び動作の一例を示す図である。図１９に示す自由鋳造装置の構成については、図１８に示す自由鋳造装置の場合と同様であるため、その説明を省略する。

図１９に示す自由鋳造方法は、例えば、図１２に示す衝撃吸収部材１ｆの側壁１３，１４及びリブ１６のそれぞれに対し軸方向に垂直に延びる溝３０を付与する。

図１９に示す自由鋳造方法では、まず、保持溶湯Ｍ２付近の鋳物Ｍ３に向けて（本例では、鉛直斜め下方向に）冷却ガスを吹き出す。それにより、凝固界面の高さが形状規定部材１０２の上側の主面付近にまで低くなる。次に、鋳物Ｍ３又は鋳物Ｍ３を引き上げるスタータＳＴに対して（本例では、紙面の前後方向に）衝撃を与える。換言すると、鋳物Ｍ３又は鋳物Ｍ３を引き上げるスタータＳＴを溝３０の深さ分だけ（本例では、紙面の前後方向に）往復運動させる。それにより、衝撃吸収部材１ｆの側壁１３，１４及びリブ１６のそれぞれに対し、軸方向に垂直に延びる溝３０が付与される。

以上のように、上記実施の形態に係る衝撃吸収部材では、四角筒状の本体部を構成する２対の対向する側壁のうち少なくとも１対の対向する側壁と、本体部の筒内に設けられたリブと、が軸方向に波形状を有する。それにより、上記実施の形態に係る衝撃吸収部材は、衝撃エネルギーの吸収性能を向上させることができる。また、上記実施の形態に係る引上式連続鋳造装置は、このような衝撃エネルギーの吸収性能の高い衝撃吸収部材を容易に鋳造することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１ 衝撃吸収部材
１ａ〜１ｇ 衝撃吸収部材
２ 衝撃吸収部材
１０ 本体部
１１〜１４ 側壁
１５〜１９ リブ
２０ 本体部
２１〜２４ 側壁
２５，２６ リブ
３０ 溝
１０１ 溶湯保持炉
１０２ 形状規定部材
１０２ａ 内部形状規定部材
１０２ｂ 外部形状規定部材
１０２ｃ 溶湯通過部
１０３ 支持ロッド
１０５ アクチュエータ
１０６ 冷却部
１０７ 導出部
１０６１ 冷却部本体
１０６２ 吹出口
１０６３ 支持ロッド
Ｍ１ 溶湯
Ｍ２ 保持溶湯
Ｍ３ 鋳物
ＳＴ スタータ
ＰＬ 引上機

Claims (12)

1. ２対の対向する側壁を有する四角筒状の本体部と、
   前記本体部の筒内において軸方向に延在して設けられた板状の第１リブと、を備え、
   前記２対の対向する側壁のうち少なくとも一方の１対の対向する側壁と、前記第１リブとは、軸方向に波形状を有する、衝撃吸収部材。
2. 前記一方の１対の対向する側壁の波形状の位相と、前記第１リブの波形状の位相とは、略同一である、請求項１に記載の衝撃吸収部材。
3. 前記一方の１対の対向する側壁の波形状の振幅と、前記第１リブの波形状の振幅とは、前記本体部の一端から他端にかけて小さくなる、請求項１又は２に記載の衝撃吸収部材。
4. 前記第１リブは、前記本体部と一体に形成されている、請求項１〜３の何れか一項に記載の衝撃吸収部材。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の衝撃吸収部材を鋳造する引上式連続鋳造装置であって、
   溶湯を保持する保持炉と、
   前記保持炉に保持された前記溶湯の湯面近傍に設置され、前記湯面から引き上げられた凝固前の前記溶湯である保持溶湯に外力を印加することにより、鋳造する鋳物である前記衝撃吸収部材の断面形状を規定する形状規定部材と、を備えた、引上式連続鋳造装置。
6. 前記形状規定部材を水平方向に移動させることにより、前記一方の１対の対向する側壁と、前記第１リブとに、軸方向に波形状を付与する、請求項５に記載の引上式連続鋳造装置。
7. 前記保持溶湯を水平方向に移動させながら引き上げることにより、前記一方の１対の対向する側壁と、前記第１リブとに、軸方向に波形状を付与する、請求項５に記載の引上式連続鋳造装置。
8. 前記形状規定部材を通過した前記保持溶湯が凝固することにより形成された前記鋳物、を冷却する冷却部をさらに有し、
   前記冷却部は、前記冷却部と前記鋳物との水平方向の距離が近い場合、前記保持溶湯から離れた前記鋳物に向けて冷却ガスを吹き出し、前記冷却部と前記鋳物との水平方向の距離が遠い場合、前記保持溶湯付近の前記鋳物に向けて前記冷却ガスを吹き出す、請求項５〜７の何れか一項に記載の引上式連続鋳造装置。
9. 請求項１〜４の何れか一項に記載の衝撃吸収部材を鋳造する引上式連続鋳造方法であって、
   鋳造する鋳物である前記衝撃吸収部材の断面形状を規定する形状規定部材を、保持炉に保持された溶湯の湯面近傍に設置するステップと、
   前記溶湯を引き上げて前記形状規定部材を通過させるステップと、を備えた引上式連続鋳造方法。
10. 前記形状規定部材を水平方向に移動させることにより、前記一方の１対の対向する側壁と、前記第１リブとに、軸方向に波形状を付与する、請求項９に記載の引上式連続鋳造方法。
11. 前記形状規定部材を通過した前記溶湯が凝固することにより形成された前記鋳物、を冷却部により冷却するステップをさらに備え、
    前記冷却部と前記鋳物との水平方向の距離に応じた吹き出し角度の冷却ガスを前記冷却部から前記鋳物に向けて吹き出す、請求項９又は１０に記載の引上式連続鋳造方法。
12. 前記冷却部と前記鋳物との水平方向の距離が近い場合、引き上げられた凝固前の前記溶湯である保持溶湯から離れた前記鋳物に向けて前記冷却ガスを吹き出し、前記冷却部と前記鋳物との水平方向の距離が遠い場合、前記保持溶湯付近の前記鋳物に向けて前記冷却ガスを吹き出す、請求項１１に記載の引上式連続鋳造方法。