JP4619932B2 - 車体フレーム、ダイキャスト鋳造品、ダイキャスト鋳造品の金型、ダイキャスト鋳造方法 - Google Patents

Description

この発明は、例えば自動二輪車等の車体フレーム、この車体フレームの一部を構成するダイキャスト鋳造品、ダイキャスト鋳造品の金型及びダイキャスト鋳造方法に関する。

自動二輪車の車体フレームの中には、アルミニウムなどの軽合金で鋳造により製造されるものがある。このような車体フレームを鋳造により製造する場合には、軽量化を図るために内部を中空状にする必要があるため金型に砂中子をセットして鋳造することが行われる（特許文献１参照）。
特開２０００−３４０９２号公報

中子には金型にセットするための幅木が設けられ、この幅木を金型に挿入して中子を金型にセットしているが、幅木の位置精度をこの幅木が取り付けられる金型に反映するのが困難であるという課題がある。とりわけ、わずかな金型の熱歪みでも金型の幅木取り付け部位に対して幅木が干渉し易く、型締め時における幅木の損傷を防止するためには、どうしても金型の幅木取り付け部位と幅木のクリアランスを大きくしなければならない。その結果、鋳造時に溶湯の流れによって中子がずれた場合には、製品の肉厚が一定しなくなるという課題がある。

そこで、この発明は、幅木の位置精度の測定を容易にし、その寸法を元に金型の幅木取り付け部位の寸法精度を高めて幅木と金型のクリアランスを小さく設定でき、寸法精度の高い製品を製造することができる車体フレーム、ダイキャスト鋳造品、ダイキャスト鋳造品の金型、ダイキャスト鋳造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載したダイキャスト鋳造品の金型の発明は、ヘッドパイプ（例えば、実施形態におけるヘッドパイプ２）に連なるメインフレーム（例えば、実施形態におけるメインフレーム３）が中空状の軽合金で製造された車体フレーム（例えば、実施形態における車体フレーム１）の一部を構成するダイキャスト鋳造品の金型において、鋳造品（例えば、実施形態における鋳造品１１）の内部空間を形成する中子（例えば、実施形態における中子２０）を中子本体（例えば、実施形態における中子本体２１）と中子本体に取り付けられる断面略だ円形状の複数の幅木（例えば、実施形態における幅木２２）で構成し、これら幅木のだ円の長軸方向が金型（例えば、実施形態における金型１０）の型割面（例えば、実施形態における型割面Ｓ）に平行に設定されていることを特徴とする。

このように構成することで、金型が熱により膨張した場合であっても、この熱による影響が大きく生ずるのは幅木の長手方向であって、鋳造品の中空部の外壁の肉厚に影響を与える幅木の短軸方向では小さく抑えることができるため、幅木と金型のクリアランスの変化を小さく抑えることができる。

請求項２に記載したダイキャスト鋳造品の金型の発明は、ヘッドパイプに連なるメインフレームが中空状の軽合金で製造された車体フレームの一部を構成するダイキャスト鋳造品の金型において、鋳造品の内部空間を形成する中子を中子本体と中子本体に取り付けられる断面略だ円形状の複数の幅木で構成し、前記幅木の側面が平坦面（例えば、実施形態における平坦面２３）で形成され、全ての平坦面が金型の型割面に平行に設定されていることを特徴とする。
このように構成することで、型締めする場合に幅木の平坦面を金型の型割面で両金型により挟み込むようにして保持できるため、正確な位置に中子をセットできる。

請求項３に記載したダイキャスト鋳造方法の発明は、請求項１又は請求項２に記載したダイキャスト鋳造品の金型を用いて、中子を固定型（例えば、実施形態における固定型１７）と可動型（例えば、実施形態における可動型１８）とで挟み込んで鋳造品を製造することを特徴とする。
このように構成することで、幅木を固定型と可動型の型割面に設定して容易に固定することができる。

請求項４に記載したダイキャスト鋳造品の発明は、請求項１又は請求項２に記載したダイキャスト鋳造品の金型を用いて、ヘッドパイプに連なるメインフレームが中空状の軽合金で製造された車体フレームの一部を構成することを特徴とする。
このように構成することで、ハンドル周りの車体フレームの寸法精度を高めることができる。

請求項５に記載した車体フレームの発明は、請求項１又は請求項２に記載したダイキャスト鋳造品の金型により製造され、ヘッドパイプに連なるメインフレームの一部が中子を用いて金型により中空状に形成された軽合金製の車体フレームであって、少なくともコアホールドピン（例えば、実施形態におけるコアホールドピン４０）用の開口部（例えば、実施形態における開口部４３）が形成され、この開口部が金型の型開き方向に平行で、かつ一直線状に貫通形成されていることを特徴とする。
このように構成することで、開口部が形成されている部分から効果的にコアホールドピンを用いて中子を支持して、車体フレームを製造することができる。

請求項６に記載した車体フレームの発明は、請求項１又は請求項２に記載した金型により製造された車体フレームにおいて、ダイキャスト鋳造部分に幅木と共に中子を保持するセットピン（例えば、実施形態におけるセットピン３０）用の孔（例えば、実施形態におけるセットピン孔３１）が形成されていることを特徴とする。
このように構成することで、前記セットピン用の孔を排砂口として有効利用することができる。

請求項１に記載した発明によれば、金型が熱により膨張した場合であっても、この熱による影響が大きく生ずるのは幅木の長手方向であって、鋳造品の中空部の外壁の肉厚に影響を与える幅木の短軸方向では小さく抑えることができるため、幅木と金型のクリアランスの変化を小さく抑えて幅木の精度を金型に反映することができ、精度の高いダイキャスト鋳造部を備えた車体フレームを製造できる効果がある。また、長軸方向を平行に設定しているため、位置精度の測定が行い易く測定が容易となる。
請求項２に記載した発明によれば、型締めする場合に幅木の平坦面を金型の型割面で両金型により挟み込むようにして保持できるため、正確な位置に中子をセットでき、したがて、精度の高いダイキャスト鋳造部を備えた車体フレームを製造できる効果がある。
請求項３に記載した発明によれば、幅木を固定型と可動型の型割面に設定して容易に固定することができるため、中子を金型にセットする作業を容易に行うことができる効果がある。
請求項４に記載した発明によれば、ハンドル周りの車体フレームの寸法精度を高めることができるため、最適なハンドリング性能を付与することができる効果がある。
請求項５に記載した発明によれば、開口部が形成されている部分から効果的にコアホールドピンを用いて中子を支持して、車体フレームを製造することができるため、中子によって形成される中空部分の位置を正確に確保することができ、中空部分を取り囲む肉厚寸法を均一にすることができる効果がある。
請求項６に記載した発明によれば、前記セットピン用の孔を排砂口として有効利用することができるため、製品内部の砂を排出する作業を効率よく行うことができる効果がある。

次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、自動二輪車の車体フレーム１はヘッドパイプ２に連なるメインフレーム３を備えていて、この車体フレーム１は中空状の軽合金であるアルミニウムあるいはアルミニウム合金で高圧ダイキャスト鋳造により成形されている。具体的にはヘッドパイプ２には左右一対のメインフレーム３，３が接続され、各メインフレーム３の後端部に下方に延びるピボットプレート４が接続されている。

ヘッドパイプ２にはエンジンハンガー５が斜め下側に延び、メインフレーム３との間が側壁部６で接続され、この側壁部６には空気取り入れ用の開口部７が形成されている。エンジンハンガー５の下端には後方斜め上側に延びメインフレーム３，３に合流するサポートフレーム８が接続されている。メインフレーム３の前端からピボットプレート４の上端部の前側に至る部分がアルミダイキャスト鋳造品により中空状に形成され、ここにピボットプレート４が溶接により接合されている。

図２〜図４は、車体フレーム１を金型により成形する場合に用いられる中子２０を示している。この中子２０は車体フレーム１の一部を構成する鋳造品１１の内部空間を形成するもので、メインフレーム３の中空部を形成する湾曲したメインフレーム部分１２と側壁部６の中空部を形成する側壁部分１３とサポートフレーム８の中空部を形成するサポートフレーム部分１４及びエンジンハンガー５の中空部を形成するエンジンハンガー部分１６とで三角形状の開口部１５を囲むように形成されたものである。中子２０は粘結剤で覆われた鋳物砂を焼成して造形したものであって、車体フレーム１の各部に対応した部分となる中子本体２１と、金型１０に取り付けられ中子本体２１の浮き上がりを防止するために形成された幅木２２とで構成されている。

具体的には、幅木２２はメインフレーム部分１２の先端上部と後端面とに２箇所と、メインフレーム部分１２の下部及び側壁部分１３の後部となる開口部１５の周縁に２箇所と、車体フレーム１の開口部７の形成部位の周囲に１箇所と、サポートフレーム部分１４の下部に１箇所と、エンジンハンガー部分１６の下端前部に１箇所形成され、各々略だ円柱形状に形成されている。
ここで、幅木２２は各幅木２２の断面形状であるだ円の長軸方向が全て平行（図３、図４鎖線参照）になるように設定され、これら幅木２２が後述する型割面Ｓに平行となっていて、金型１０の型締め時に金型１０に挟まれるようにして中子２０を金型１０にセットするようになっている。尚、図３、図４において矢印は型抜き方向を示している。

図５〜図７は説明をわかり易くするために中子２０とこの中子２０を用いた金型１０を模式的に示したものである。
金型１０は固定型１７に対して可動型１８が進退可能に設けられたものである。固定型１７には車体フレーム１の外形を形成する固定型成形部２５が形成され、可動型１８にも同様に車体フレーム１の外形を形成する可動型成形部２６が形成されている。これら一対の成形部２５，２６が固定型１７と可動型１８とを型締めすることで内部にキャビティ２７が形成され、このキャビティ２７内に中子２０を配置することにより中空状の車体フレーム１たるダイキャスト鋳造品１１が成形されることとなる。

図５に示すように、中子２０には両端部と中央部分に幅木２２が設けられ、この幅木２２は可動型１８に設けたセットピン３０が差し込まれた中子２０の浮き上がりを防止するためのものである。図８に示すように各幅木２２は、断面略だ円形状、具体的には図９に示すように上下面に平坦面２３が形成された断面小判型形状に形成され、各々のだ円の長軸が平行になるように中子本体２１に設けられている。幅木２２の先端部は図９に示すように側面から見ても、図１０に示すように正面から見てもコーナー部分が丸みを帯びた形状に形成され、基部側は中子本体２１に対してなだらかに連続形成されている。そして、図１０に示すように、このような断面形状の幅木２２のだ円の長軸を型割面Ｓに整合させるようにして金型１０にセットされる。
そして、図６に示すように、固定型１７と可動型１８とに中子２０をセットした状態で型締めし、中子２０とキャビティ２７との間に溶湯を加圧注入すると図７に示すような鋳造品１１を得ることができる。尚、この鋳造品１１には中子２０の幅木２２の部分に幅木孔２８が形成されることになる。

図１１、図１２に示すように、可動型１８には型抜き方向（矢印で示す）に沿って中子２０のセットピン３０が設けられている。セットピン３０は中子２０のセットずれを防止するために設けられたものであって、図１２に示すように、メインフレーム部分１２の先端部と、メインフレーム部分１２とサポートフレーム部分１４との接合部分近傍と、サポートフレーム部分１４とエンジンハンガー部分１６との接合部近傍に設定されている。このセットピン３０の配置位置は中子２０の開口部１５を取り囲むと共に、開口部１５の周縁に設けた幅木２２の位置が各辺に対応する位置となって中子２０をバランスよく支持できるように、中子２０上にほぼ正三角形配置となるように設定されている。

セットピン３０は例えば直径２０ｍｍ〜２５ｍｍに設定され、その先端部は小径となって中子２０に設けた凹状のセットピン穴３２に挿入されるようになっている。このセットピン３０は、鋳造品１１にセットピン孔３１を形成することとなるが、鋳造品１１である車体フレーム１の内側に形成されるため外側からは目につかず商品性を低下させることなく、また、このセットピン孔３１は排砂口として有効利用できる。尚、メインフレーム部分１２の後端部付近は袋小路となっているため、この部位に形成されたセットピン孔３１は、他の部位にあるセットピン孔３１に対して砂抜き性能を上げるために大きめの直径に設定されている。

図１３に示すように、可動型１８と固定型１７とにはセットピン３１を逃げるような位置に型抜き方向に平行にコアホールドピン４０が貫通されている。このコアホールドピン４０は、幅木２２の間隔が広い部分を幅木２２にかわって支持するものであって、例えば直径８ｍｍ程度のものである。
具体的にはメインフレーム部分１２の前端部と開口部１５の周縁に位置する幅木２２を跨ぐ位置を可動型１８と固定型１７の両方から一直線状に配置された一対のコアホールドピン４０，４０と、エンジンハンガー部分１６の上部を同様に可動型１８と固定型１７の両方から一直線状に支持する一対のコアホールドピン４０，４０とが設けられている。各コアホールドピン４０の端面は直角にカットされ、中子２０にはこの中子２０に対して斜めに当接するコアホールドピン４０の当接部位に、図１４に示すように、型抜き方向（矢印で示す）に垂直な面４１を備えた押圧座４２が形成されている。したがって、このコアホールドピン４０によって鋳造品１１に開口部４３が形成されることとなる。

次に、図１１、図１３に基づき金型１０及び中子２０を用いてダイキャスト鋳造品を製造する方法について説明する。
先ず、可動型１８に設けられたセットピン３０を中子２０のセットピン穴３２に差し込んで中子２０をセットして型締めを行う。この時、中子２０は幅木２２により金型１０内において浮き上がりが防止されると共に可動型１８に三角形状に配置されたセットピン３１により安定して支持される。また、可動型１８及び固定型１７を貫通してコアホールドピン４０によっても中子２０が支持されるため、中子２０はキャビティ２７内で確実に保持される。

次に、図１１に示すプランジャ４４を前進させると共にキャビティ２７を真空引きにより排気し、同時にキャビティ２７内に粉体離型剤を噴霧する。
そして、プランジャ４４を後退させて給湯を行い、次に真空引きを行いプランジャ４４を高速で前進させて溶湯をキャビティ２７内に射出する。そして、凝固したら型開きして、鋳造品１１を取り出す。

上記実施形態に係る金型１０によれば、中子２０を中子本体２１と中子本体２１に取り付けられる断面略だ円形状の複数の幅木２２で構成し、これら幅木２２のだ円の長軸方向が金型１０の型割面Ｓに平行に設定されている。よって、金型１０が熱により膨張した場合であっても、この熱による影響が大きく生ずるのは幅木２２の長手方向である長軸方向であって、鋳造品１１の中空部の外壁の肉厚に影響を与える幅木２２の短軸方向では小さく抑えることができ、幅木２２の位置精度を金型１０に反映することができる。

その結果、精度の高いダイキャスト鋳造品１１を備えた車体フレーム１を製造できる。また、幅木２２の長軸方向を平行に設定しているため、中子２０を成形する場合に幅木２２の位置精度の測定が行い易くなる。

また、幅木２２の側面が平坦面２３で形成され、全ての平坦面２３が金型１０の型割面Ｓに平行に設定されていることで、型締めする場合に幅木２２の平坦面２３を金型１０の型割面Ｓで固定型１７と可動型１８とにより挟み込むようにして保持できる。よって、正確な位置に中子２０をセットできる。その結果、精度の高いダイキャスト鋳造部を備えた車体フレーム１を製造できる。

そして、この実施形態に係るダイキャスト鋳造方法によれば、中子２０を固定型１７と可動型１８とで挟み込んで鋳造品１１を製造することで、幅木２２を固定型１７と可動型１８の型割面Ｓに設定して容易に固定することができ、中子２０を金型１０にセットする作業を容易化できる。
したがって、このような中子２０を用いて精度の高い中空部分を形成したダイキャスト鋳造品１１をハンドル周りの車体フレーム１に使用することで、ハンドル周りの寸法精度を高めることができ最適なハンドリング性能を付与することができる。

ここで、車体フレーム１は、ヘッドパイプ２に連なるメインフレーム３の一部が中子２０を用いて金型１０により中空状に形成された軽合金製の車体フレーム１であって、少なくともコアホールドピン４０用の開口部４３が形成され、この開口部４３が金型１０の型開き方向に平行で、かつ一直線状に貫通形成されている。よって、開口部４３が形成されている部分から効果的にコアホールドピン４０を用いて中子２０を支持して、車体フレーム１を製造することができる。その結果、中子２０によって形成される中空部分の位置を正確に確保することができ、中空部分を取り囲む肉厚寸法を均一にすることができる。

また、鋳造品１１に中子２０を保持するセットピン孔３１が形成されていることにより、セットピン孔３１を排砂口として有効利用することができため、鋳造品１１の内部の砂を排出する作業を効率よく行うことができる。

尚、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、自動二輪車の車体フレームの前部を例にして説明したが、車体フレームの下部や、その他中空部分を形成する部位に適用可能である。また、自動二輪車に限らず車両の車体フレームを中空の軽合金で成形する場合にも適用できる。

この発明の実施形態に係る自動二輪車の車体フレームの前部斜視図である。 この発明の実施形態に係る中子の正面図ある。 図２のＸ矢視図である。 図２のＹ矢視図である。 金型を中子と共に模式的に示した片開き状態を示す断面説明図である。 図５の型締め状態を示す断面説明図である。 図５の型締め後に取り出された鋳造品の側面図である。 中子の幅木の端面図である。 中子の幅木の側面図である。 中子の幅木の正面図である。 セットピンの配置部位側から見た金型の断面図である。 中子の裏面図である。 図２のＺ方向からコアホールドピンの配置部位を見た金型の断面図である。 図１３のＡ部拡大断面図である。

符号の説明

１ 車体フレーム
２ ヘッドパイプ
３ メインフレーム
１０ 金型
１１ 鋳造品
２０ 中子
２１ 中子本体
２２ 幅木
２３ 平坦面
３０ セットピン
３１ セットピン孔
４０ コアホールドピン
４１ 開口部

Claims (6)

1. ヘッドパイプ（２）に連なるメインフレーム（３）が中空状の軽合金で製造された車体フレーム（１）の一部を構成するダイキャスト鋳造品の金型において、鋳造品（１１）の内部空間を形成する中子（２０）を中子本体（２１）と中子本体（２１）に取り付けられる断面略だ円形状の複数の幅木（２２）で構成し、これら幅木（２２）のだ円の長軸方向が金型（１０）の型割面（Ｓ）に平行に設定されていることを特徴とするダイキャスト鋳造品の金型。
2. ヘッドパイプ（２）に連なるメインフレーム（３）が中空状の軽合金で製造された車体フレーム（１）の一部を構成するダイキャスト鋳造品の金型において、鋳造品（１１）の内部空間を形成する中子（２０）を中子本体（２１）と中子本体（２１）に取り付けられる断面略だ円形状の複数の幅木（２２）で構成し、前記幅木（２２）の側面が平坦面で形成され、全ての平坦面（２３）が金型（１０）の型割面（Ｓ）に平行に設定されていることを特徴とするダイキャスト鋳造品の金型。
3. 請求項１又は請求項２に記載したダイキャスト鋳造品の金型を用いて、中子（２０）を固定型（１７）と可動型（１８）とで挟み込んで鋳造品（１１）を製造することを特徴とするダイキャスト鋳造方法。
4. 請求項１又は請求項２に記載したダイキャスト鋳造品の金型を用いて、ヘッドパイプ（２）に連なるメインフレーム（３）が中空状の軽合金で製造された車体フレーム（１）の一部を構成することを特徴とするダイキャスト鋳造品。
5. 請求項１又は請求項２に記載したダイキャスト鋳造品の金型により製造され、ヘッドパイプ（２）に連なるメインフレーム（３）の一部が中子（２０）を用いて金型（１０）により中空状に形成された軽合金製の車体フレームであって、少なくともコアホールドピン（４０）用の開口部（４３）が形成され、この開口部（４３）が金型（１０）の型開き方向に平行で、かつ一直線状に貫通形成されていることを特徴とする車体フレーム。
6. 請求項１又は請求項２に記載した金型により製造された車体フレームにおいて、ダイキャスト鋳造部分に幅木（２２）と共に中子（２０）を保持するセットピン（３０）用の孔（３１）が形成されていることを特徴とする車体フレーム。

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