JP3916576B2 - 弾性ホイールのリムおよびディスクの鋳造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リムとディスク間に弾性部材を配置したホイール（以下、弾性ホイール）の、リムとディスクとの鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
弾性ホイール１０は、特開２００３−０１１６０２号公報に開示されているように、かつ、図１に示すように、リム１１とディスク１２の間に半径方向隙間を全周にわたって設け、そこに中間部材として弾性部材１３、たとえば金属スプリングを組み付けて、構成されている。図２はリム単体を示し、図３はディスク単体を示している。リム１１、ディスク１２は弾性部材１３を受けるための受け面（以下、リブという１４、１５）をそれぞれ有している。
弾性ホイールのリムとディスクを鋳造する場合、リム１１とディスク１２との間に弾性部材１３設置用の隙間を設けなければならないので一体物としての鋳造は困難であり、リムとディスクをそれぞれ単体で鋳造している。
リムについては、リブが内側に付けられ、かつ軸方向には抜き勾配が無いため、図４に示すように、（砂）中子１６を使用した鋳造が一般的である。ディスクは、リブが外側に付いているため、図５に示すように、中子を使用せずに、金型（横型）１７による鋳造が可能である。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−０１１６０２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、弾性ホイールの従来鋳造法では、リムとディスクを単体で鋳造するため、１組のリムとディスクを製作するのに、２回の鋳造（リムの鋳造、ディスクの鋳造）を行わなければならず、さらに金型も２セット必要であった。その結果、生産性が悪く、金型費用も高くなっていた。
本発明の目的は、生産性がよく、かつ型費用も低減できる弾性ホイールのリムおよびディスクの鋳造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明はつぎの通りである。
（１） 弾性部材設置スペースを形成するための中子を使用してリム部とディスク部を分離し、リム部とディスク部の給湯口側になるディスク部下部にリム部とディスク部間とをつなぐ湯道または第１の連結部を設けるとともに、給湯口と反対側になるディスク部上部にホイール周方向に２箇所以上リム部とディスク部間とをつなぐ第２の連結部を設けておく工程と、
ついで、給湯口から前記湯道または第１の連結部を通してリム部とディスク部の両方に給湯して１工程でリムとディスクを鋳造する工程と、
を有する弾性ホイールのリムおよびディスクの鋳造方法。
（２） 給湯口を複数設けておきマルチゲート方式でリムとディスクを鋳造する（１）記載の弾性ホイールのリムおよびディスクの鋳造方法。
（３） 上型側に横型を取付け、キャビティに注湯、凝固後、横型を閉じたまま、上型とともに横型を上昇させ、下型から鋳物を離型させる（２）記載の弾性ホイールのリムおよびディスクの鋳造方法。
（４） 前記中子にはリム、ディスクにそれぞれ形成されるリブの形成用溝が設けられている（１）記載の弾性ホイールのリムおよびディスクの鋳造方法。
【０００６】
上記（１）〜（４）の弾性ホイールのリムおよびディスクの鋳造方法では、１工程でリム部とディスク部を鋳造するため、従来は２工程を要していたところを本発明では１工程とすることができ、生産性を向上できる。また、従来は２セットの金型でそのうち１セットに中子が必要であった装置を、本発明では中子をもつ１セットの金型装置とすることができ、金型装置費用を半減できる。また、リム部とディスク部の給湯口側になるディスク部下部にリム部とディスク部間とをつなぐ湯道または第１の連結部を設けるとともに、給湯口と反対側になるディスク部上部にホイール周方向に２箇所以上リム部とディスク部間とをつなぐ第２の連結部を設けておくので、鋳造後の熱処理工程における鋳物の変形を防止できる。
上記（２）の弾性ホイールのリムおよびディスクの鋳造方法では、マルチゲート方式でリム部とディスク部を鋳造するので、リム部とディスク部への湯回り、鋳造性、作業性は良好である。
上記（３）の弾性ホイールのリムおよびディスクの鋳造方法では、マルチゲート方式の採用では、鋳物の下型からの離型が難しくなることが考えられるが、上型側に横型を取付け、キャビティに注湯、凝固後、横型を閉じたまま、上型とともに横型を上昇させるようにしたので、横型に、下型から鋳物を離型させる役目も持たせることができ、鋳物の下型からの離型が容易になる。
上記（４）の弾性ホイールのリムおよびディスクの鋳造方法では、中子にはリム、ディスクにそれぞれ形成されるリブの形成用溝が設けられているので、リブ部、ディスク部が鋳造される時に同時にリブを形成できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の弾性ホイールのリムおよびディスクの鋳造方法の実施例を図６、図７を参照して説明する。図１〜図３の弾性ホイール、リム単体、ディスク単体は本発明にも適用可能である。
本発明の鋳造方法が適用される弾性ホイール１０はアルミホイールであり、リム１１とディスク１２との間に半径方向隙間をホイール全周にわたって設け、その半径方向隙間に弾性部材１３（たとえば、金属製スプリングやゴム部材を周方向に並べたもの）を介装したものからなる。車両に組み付けた状態で、弾性部材１３の弾性変形によって、リム１１とディスク１２とは上下方向に相対変位が可能であり、いわゆる弾性ホイールとなり、ロードノイズを軽減したり、車両の乗り心地を向上させる。
【０００８】
本発明の、弾性ホイール１０のリム１１とディスク１２の鋳造方法は、図６に示すように、弾性部材１３設置スペース（半径方向隙間）を形成するための中子１８を使用してリム部１１Ａ（分離し機械加工後リム１１となる部分）とディスク部１２Ａ（分離し機械加工後ディスク１２となる部分）を分離し、リム部１１Ａとディスク部１２Ａの給湯口２０側に、その間を繋ぐ車輪形状の湯道１９を設けておき、１工程でリム１１とディスク１２を鋳造する鋳造方法からなる。
【０００９】
弾性ホイール１０では、リム１１とディスク１２間に弾性部材１３を設置し車両組み付け状態でのリム１１とディスク１２との上下方向変位をさせる。このために、元々、リム１１とディスク１２との間には半径方向隙間があり、この半径方向隙間を形成するために鋳造時に中子１８を設置し、この中子１８を利用してリム部１１Ａとディスク部１２Ａとを分離する。なお、中子１８はハバキ１８Ａを下型に掘られた凹部に差し込むことにより固定設置される。そして、リム部１１Ａとディスク部１２Ａの両方に給湯するために、リム部１１Ａとディスク部１２Ａの給湯口２０側にリム部１１Ａとディスク部１２Ａをつなぐ車輪形状の湯道１９を設けておき、１回の給湯でリム部１１Ａとディスク部１２Ａを同時に鋳造する。
【００１０】
図７は、中子方案を示す。図７に示すように、中子１８には、リム１１、ディスク１２にそれぞれ形成されるリブ１４、１５形成用溝２１、２２が設けられている。したがって、リム部１１Ａ、ディスク部１２Ａが鋳造される時に同時にリブ１４、１５も形成される。また、中子１８の下部には、下型に固定設置するためのハバキ１８Ａを設けている。
給湯口２０には溶湯中の介在物を濾過するためのフィルター２８を設置する。フィルターとしては、通常使用されている金網の他、スチールウール、繊維のメッシュなどを使用する。フィルターは、給湯時の溶湯によって浮き上がったり、ずれたりしやすいため、図６に示すとおり、中子の位置を決めるハバキ１８Ａを利用してこれを防止する。
図６、図７の例では、鋳造後、中子１８を壊して除去できるように、中子１８は砂中子としてある。
【００１１】
リム部１１Ａとディスク部１２Ａの連結部は、給湯口２０の反対側になるディスク上部に（以下、連結部２３）２箇所以上に設けられており、これにより、鋳造性、湯回り性、作業性が向上される。リム部１１Ａとディスク部１２Ａの連結部は、給湯口２０の反対側だけでなく、図６に示すように、給湯口２０側に（以下、連結部２３Ｂ）も設けてもよい。連結部２３及び連結部２３Ｂを設けることにより、鋳造後の熱処理工程における鋳物の変形を防止することもできる。
給湯口２０は鋳造性を考慮し連結部２３Ｂを兼ねさせ、２カ所以上のマルチゲート方式を採用するのがよい。この場合、給湯口２０の設置数および大きさによっては、リム部１１Ａとディスク部１２Ａを繋ぎ合わせているので、わざわざ給湯口２０側の連結部２３Ｂを付けなくても良い。ホイールのサイズやデザインにより、リム端からの給湯、またはリム端からの給湯にホイールセンターからの給湯を組み合わせる。図６はリム端からの給湯の一例を示している。
試作例では、連結部２３Ｂを兼ねる給湯口２０をリム端のホイール周方向に４カ所、連結部２３をホイール周方向に８カ所設けて鋳造したところ、良好な鋳造性、作業性が認められた。
【００１２】
マルチゲート方式の採用により、製品の下型（金型）２４への食いつきが強くなって製品の下型２４からの離型が難しくなるため、横型（金型）２５を上型 （金型）２６側に組み付けた金型構造とし、横型２５に下型２４から製品を離型させる役目を持たせる。
給湯、凝固後、横型２５が閉じたまま上型２６と共に上昇させ、横型２５と上型２６とで鋳物製品を把持して下型２４から鋳物製品を離れさせる。この後、横型２５、上型２６、製品をさらに上昇させ、横型２５を開き、押出しピン２７等で鋳物製品を上型２６から離型させる。
離型したリム部とディスク部が連結部２３Ｂを兼ねる給湯口２０、及び連結部２３でつながっている鋳物製品から中子１８を除去し、リム部とディスク部が一体のままで熱処理を行う。ついで、機械加工工程でリム部１１Ａとディスク部１２Ａをつないでいる連結部２３Ｂを兼ねる給湯口２０および連結部２３を切削で除去して、リム部１１Ａとディスク部１２Ａとを分離する。ついで、通常のリム、ディスクの製造工程（ショットブラスト工程、切削工程）へと進めて、弾性部材１３を組み付けるリム１１、ディスク１２を得る。
【００１３】
つぎに、本発明の作用を説明する。
リム１１とディスク１２の鋳造で、従来は２工程必要であった鋳造工程が本発明方法では１工程で済む。
また、従来は金型がリム用、ディスク鋳造用にそれぞれ必要であったため２セット必要であったが、本発明では１セットの金型装置で済む。
その結果、工程減による作業性の向上および作業時間の短縮と、金型装置の削減による設備費コストダウンが得られる。
【００１４】
給湯口２０を２カ所以上設けてマルチゲート方式を採用したため、
・ 鋳造サイクルが短縮される
・ 薄肉の鋳物素材が鋳造できる
等の作用、効果が得られる。
マルチゲート方式の採用により鋳物製品の下型２４への食いつきが強まって、上型２６への食いつきだけでは鋳物製品を下型２４から離型させることが難しくなるが、横型２５を上型２６側に支持させ、横型２５を閉じた状態で横型２５と上型２６とを同時に上昇させるようにしたので、横型２５と上型２６とで鋳物製品を保持して、鋳物製品を下型２４から離型させることができる。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１〜４の弾性ホイールのリムおよびディスクの鋳造方法によれば、１工程でリム部とディスク部を鋳造するため、生産性を向上できる。また、鋳造装置を１セットの金型装置とすることができ、装置費用を低減できる。また、リム部とディスク部の給湯口側になるディスク部下部にリム部とディスク部間とをつなぐ湯道または第１の連結部を設けるとともに、給湯口と反対側になるディスク部上部にホイール周方向に２箇所以上リム部とディスク部間とをつなぐ第２の連結部を設けておくので、鋳造後の熱処理工程における鋳物の変形を防止できる。
請求項２の弾性ホイールのリムおよびディスクの鋳造方法によれば、マルチゲート方式でリム部とディスク部を鋳造するので、良好な鋳造性、作業性が得られる。
請求項３の弾性ホイールのリムおよびディスクの鋳造方法によれば、上型側に横型を取付け、キャビティに注湯、凝固後、横型を閉じたまま、上型とともに横型を上昇させるようにしたので、横型に、下型から鋳物を離型させる役目も持たせることができ、鋳物の下型からの離型が容易になる。
請求項４の弾性ホイールのリムおよびディスクの鋳造方法によれば、中子にはリム、ディスクにそれぞれ形成されるリブの形成用溝が設けられているので、リブ部、ディスク部が鋳造される時に同時にリブを形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （イ）、（ロ）、（ハ）はそれぞれ本発明の鋳造方法が適用される弾性ホイールの断面図、左半正面図、右半正面図である。なお、（イ）は（ロ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】 （イ）、（ロ）、（ハ）はそれぞれ本発明の鋳造方法が適用される弾性ホイールのリムの断面図、左半正面図、右半正面図である。なお、（イ）は（ロ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】 （イ）、（ロ）、（ハ）はそれぞれ本発明の鋳造方法が適用される弾性ホイールのディスクの断面図、左半正面図、右半正面図である。なお、（イ）は（ロ）のＡ−Ａ断面図である。
【図４】 従来のアルミホイールのリムの鋳造方案を示す金型装置断面図である。
【図５】 従来のアルミホイールのディスクの鋳造方案を示す金型装置断面図である。
【図６】 本発明の弾性ホイールのリムおよびディスクの鋳造方法における鋳造方案を示す金型装置断面図である。
【図７】 （イ）、（ロ）はそれぞれ本発明の弾性ホイールのリムおよびディスクの鋳造方法における中子鋳造方案の断面図、左正面図である。なお、（イ）は（ロ）のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
１０ 弾性ホイール
１１ リム（ホイール製品における）
１１Ａ リム部（鋳造方案における）
１２ ディスク（ホイール製品における）
１２Ａ ディスク部（鋳造方案における）
１３ 弾性部材（たとえば、金属製スプリング）
１４、１５ リブ
１８ 中子
１８Ａ ハバキ
１９ 湯道
２０ 給湯口（湯口）
２１、２２ リブ形成用溝
２３ 連結部（ディスク上部の）
２３Ｂ 連結部（給湯口側の）
２４ 下型
２５ 横型
２６ 上型
２７ 押出しピン
２８ フィルター

Claims (4)

1. 弾性部材設置スペースを形成するための中子を使用してリム部とディスク部を分離し、リム部とディスク部の給湯口側になるディスク部下部にリム部とディスク部間とをつなぐ湯道または第１の連結部を設けるとともに、給湯口と反対側になるディスク部上部にホイール周方向に２箇所以上リム部とディスク部間とをつなぐ第２の連結部を設けておく工程と、
   ついで、給湯口から前記湯道または第１の連結部を通してリム部とディスク部の両方に給湯して１工程でリムとディスクを鋳造する工程と、
   を有する弾性ホイールのリムおよびディスクの鋳造方法。
2. 給湯口を複数設けておき、マルチゲート方式でリムとディスクを鋳造する請求項１記載の弾性ホイールのリムおよびディスクの鋳造方法。
3. 上型側に横型を取付け、キャビティに注湯、凝固後、横型を閉じたまま、上型とともに横型を上昇させ、下型から鋳物を離型させる請求項２記載の弾性ホイールのリムおよびディスクの鋳造方法。
4. 前記中子にはリム、ディスクにそれぞれ形成されるリブの形成用溝が設けられている請求項１記載の弾性ホイールのリムおよびディスクの鋳造方法。

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