JP5091646B2 - 車両用ホイールの加圧鋳造方法および装置並びに車両用ホイール素材 - Google Patents

Description

本発明は、自動二輪車用のような車両に使用されるホイールの成形加工するのに適した加圧鋳造方法およびその加圧鋳造装置、並びに仕上加工前の車両用ホイール素材に関するものである。

従来、自動二輪車用のアルミニウム製ホイールを量産する際の製法としては、鋳造金型に溶湯を重力で流し込む重力鋳造法または０．０３ＭＰＳ程度の低い圧力で溶湯を鋳造金型内に充填する低圧鋳造法のいずれかが一般的に採用されている。一方、四輪車用のアルミニウム製ホイールでは、高い圧力で溶湯を鋳造金型内に充填する加圧鋳造法を採用する製法が採用されている（特許文献１参照）。

特公平３−４２９７号公報

しかしながら、重力鋳造法は、溶湯を重力で鋳造金型に流し込むために迅速に充填することができず、一方、低圧鋳造法は鋳巣等の内部欠陥の発生を防止するために溶湯を低圧で鋳造金型に充填するので、充填完了までに長時間を要する。すなわち、何れの製法においても、鋳造１サイクルに５分程度の比較的長い時間を要するので、生産性が低い。

一方、四輪車用ホイールの成形に採用されている加圧鋳造法（スクイーズ鋳造法）は、溶湯を高圧で鋳造金型内に充填することから、約２．５分程度で鋳造１サイクルを終了することができるので、生産性の向上を図ることができる。しかしながら、特許文献１では、ホイール軸心を鉛直にした姿勢でホイールを成形するキャビティを形成して、このキャビティにおける中央のハブ形成部から溶湯を加圧注入しているので、このハブ形成部とリム形成部とを連結する連結部形成部の横断面積が小さい場合、湯流れが悪くなり、連結部形成部を介してリム形成部に溶湯が円滑に充填されにくくなって、生産性が低下し、鋳巣も発生し易くなる。

本発明は、外周のリムと中央部のハブとを連結する連結部の横断面積が小さい場合でも加圧鋳造により高い生産性で、鋳巣のない高い品質を有する車両用ホイールを成形することのできる加圧鋳造法およびその装置並びに車両用ホイール素材を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る車両用ホイールの加圧鋳造方法は、中央部のハブ、外周部のリム、および前記ハブと前記リムとを連結する連結部を有する車両用ホイールを鋳造する方法であって、略水平方向に開閉する成形型の内部に、ホイール軸心を略水平にした姿勢で前記ホイールを成形するキャビティを形成し、前記成形型の型締め時に、前記キャビティにおけるハブ形成部の中心部に設けられた成形品押出しピンの先端部を、前記キャビティにおける前記ハブ形成部の幅方向の中央付近まで突出させ、前記キャビティにおけるリム形成部の最下部に溶湯を加圧注入し、前記溶湯の凝固途中に、前記キャビティにおけるハブ形成部の中心部に向かって軸方向から、前記成形品押出しピンに対向する位置に設けられた押込みピンを進出させ、その状態で前記溶湯の凝固を完了させ、前記キャビティ内の前記溶湯が固化した後、前記成形品押出しピンを前記ハブ形成部の中心部に向かって前記軸方向に移動させて、成形品であるホイール素材を前記成形型の一方から押し出すとともに、前記押込みピンが前記素材の前記ハブに挿入された状態のまま前記成形型の他方と共に一体移動されて型開きをする。

この加圧鋳造方法によれば、キャビティにおける容積の大きいリム形成部に溶湯を加圧注入して、リム形成部から連結部形成部を介して中央のハブ形成部に向け溶湯を流動させるので、溶湯を円滑に流すことができる。また、溶湯の凝固途中でハブ形成部の中心部に押込みピンを進出させるので、押込みピンが押し込まれた体積分だけの溶湯がハブ形成部内に押し込められる。この押湯作用により、ある程度の容積を持つハブ形成部において、溶湯の凝固時の収縮体積分が補償されるので、鋳巣等の内部欠陥の発生が抑制されて、優れた品質が得られる。ここで、外周のリム形成部と中央のハブ形成部とを連結する連結部形成部の横断面積が小さい場合には、湯流れが悪くなって、連結部形成部を経てハブ形成部に溶湯が円滑に供給されにくくなるので、特にハブ形成部に鋳巣が発生し易くなるが、本発明の方法では、このハブ形成部における鋳巣等の内部欠陥の発生が効果的に抑制される。しかも、加圧鋳造により成形加工するので、ホイールの生産性が向上するとともに、溶湯を成形型内に高圧で注入することから、成形型の余熱温度を低く設定できるのに伴って冷却速度も速くなるので、溶湯の凝固速度が速くなる結果、内部組織が緻密に微細化されて機械的特性が向上する。

上記方法において、前記連結部は前記リムの周方向に間隔をあけて配置された複数のスポークを有し、前記リム形成部の最下部を、隣接する一対のスポーク形成部の間に設定することが好ましい。これにより、前記最下部から加圧注入された溶湯は、先ず、リム形成部の全体にわたり良好に流れながら、各スポークを介して中央のハブ形成部に流れるので、溶湯を円滑に流動させてキャビティ内に迅速に充填することができる。

上記方法において、前記連結部は前記リムの周方向に間隔をあけて配置された複数のスポークを有し、前記キャビティにおける一つのスポーク形成部が前記リム形成部の最上部に連なるように前記キャビティを形成し、前記最上部から前記キャビティのガス抜きを行うことが好ましい。これにより、リム形成部の最下部から加圧注入された溶湯はリム形成部内を上方に向け流れてリム形成部の最上部に達するとともに、形状が複雑なために湯流れが悪くなり易い中央のハブ形成部に充満された溶湯の一部が、リム形成部の最上部に連なるスポークを介してリム形成部の最上部まで円滑に押し上げられるので、キャビティ内のガスがリム形成部の最上部から迅速に排出される。

上記方法において、前記各スポークの最小横断面積を前記リムの横断面積よりも小さくした車両用ホイールを成形加工する場合に好適に適用できる。すなわち、最小横断面積が小さいスポーク内では溶湯の流れが悪いことから、ハブ形成部内に鋳巣が発生し易いが、溶湯の凝固途中でハブ形成部の中心部に押込みピンを進出させるので、押湯作用により、溶湯の凝固時の収縮体積分が補償される結果、鋳巣の発生が効果的に抑制される。

上記発明において、前記溶湯の凝固完了後に前記成形型を開き、そののち前記押込みピンを前記ハブから抜き出すことが好ましい。これにより、押込みピンがハブ内に押し込めれた状態で成形型の型開きを行うので、押込みピンを成形型の可動型部に設けておけば、成形加工後のホイール素材が押込みピンによって可動型部に付着した状態で成形型の型開きを行うことができるので、型開き作業が円滑になる。

本発明に係る車両用ホイールの加圧鋳造装置は、中央部のハブ、外周部のリム、および前記ハブと前記リムとを連結する連結部を有する車両用ホイールを鋳造する装置であって、ホイール軸心を略水平にした姿勢で前記ホイールを成形するキャビティを有し、略水平方向に開閉する成形型と、前記キャビティにおけるリム形成部の最下部に溶湯を加圧注入する注湯機と、前記溶湯の凝固途中に、前記キャビティにおけるハブ形成部の中心部に軸方向から押込みピンを進出させるピン駆動機と、前記押込みピンに対向する位置に設けられ、前記成形型の型締め時に、先端部分が前記キャビティにおけるハブ形成部の幅方向に中央付近まで突出する成形品押出しピンとを備えている。

上記構成によれば、注湯機によりキャビティにおける容積の大きいリム形成部に溶湯を加圧注入し、ピン駆動機により溶湯の凝固途中でハブ形成部の中心部に押込みピンを進出させるので、本発明に係る前記製造方法の場合と同様に、品質に優れ、かつ生産性の高いホイールが得られる。

本発明の車両用ホイールの加圧鋳造方法によれば、成形型のキャビティにおける容積の大きいリム形成部に溶湯を加圧注入して、リム形成部から連結部を介して中央のハブ形成部に向け溶湯を流動させるので、溶湯を円滑に流すことができる。また、溶湯の凝固途中でハブ形成部の中心部に押込みピンを進出させることにより溶湯の凝固時の収縮体積分が補償される。したがって、加圧鋳造により高い生産性を確保しながらも、鋳巣が少ない優れた品質と、内部組織が緻密に微細化されて優れた機械的特性を有する車両用ホイールを得ることができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の車両用ホイールを製造する加圧鋳造装置の型締め状態を示す縦断面図である。この加圧鋳造装置の説明に先立って、成形加工すべき車両用ホイールについて説明する。図９，図１０は、ホイール素材２０を示す正面図および側面図である。このホイール素材２０は、前記加圧鋳造装置によって鋳造されたのちであって、不要な部分を除去する仕上加工を行って自動二輪車用ホイールとする前の状態であり、車軸（図示せず）が挿通される中央部のハブ２１、タイヤ（図示せず）が装着される外周部のリム２２、およびハブ２１とリム２２とを連結する連結部である５本のスポーク２３を有している。スポーク２３の最小横断面積Ａはリム２２の横断面積Ｂよりも小さい。スポーク２３の長手方向（この例ではホイール径方向）に直交する横断面の面積は前記長手方向に沿って変化し、リム２２に連なる最外径部で最小横断面積Ａとなっている。リム２２の径方向に沿った横断面の面積Ｂは後述する凹部５７の部分を除いて、周方向に沿って略一定である。

図１の加圧鋳造装置は、上述の車両用ホイール素材２０を鋳造するものであって、ホイール軸心Ｃを略水平にした姿勢でホイールを成形加工するためのキャビティ８を有して略水平な左右方向に開閉する成形型１と、キャビティ８におけるリム形成部８ａの最下部８ｄに溶湯４を加圧注入する注湯機２と、キャビティ８に加圧注入した溶湯４の凝固途中においてキャビティ８におけるハブ形成部８ｃの中央部にホイール軸心Ｃ方向から押込みピン７を進出させるシリンダからなるピン駆動機３とを備えている。

前記成形型１は、キャビティ８の一部を形成する固定側入子１０とこの固定側入子１０を保持する固定側主型１１からなる固定型９と、キャビティ８の他の一部を形成する可動側入子１３とこの可動側入子１３を保持する可動側主型１４からなる可動型１２と、固定型９と可動型１２との間に介在されてキャビティ８におけるリム形成部８ａの外周面を形成するスライド型１７とを備えている。この成形型１は、型開閉機５０により可動型１２がホイール軸心Ｃ方向に進退移動されることにより開閉されて、型締めおよび型開きされる。成形型１が型締めされたときには、キャビティ８に加えて、型外部からキャビティ８におけるリム形成部８ａの最下部８ｄに連通する注湯通路１８が形成される。また、固定型９と可動型１２の各々の最上部の型合わせ面は、互いに噛み合う鋸歯状に形成されて、その間に僅かな間隙を存して噛み合うことにより、キャビティ８内のガス抜きを行うためのガスベント部１９を形成する。

図２は図１のII−II線に沿った断面図を示し、同図において、前記スライド型１７は一対のスライド型半体１７ａ，１７ｂからなる。両スライド型半体１７ａ，１７ｂは、図の左右方向に進退移動することにより開閉されて、型締めおよび型開きされる。図６に型開きされた状態が示されている。リム形成部８ａにおける前記注湯通路１８が連通する最下部８ｄの位置は、隣接する一対のスポーク形成部（連結部形成部）８ｂ、８ｂの中央部となるように設定されている。また、図１にも示すように、型締めされた両側入子１０，１３における最上部位置には、中央部が凹んだ断面形状を有するリム形成部８ａの最上部における幅方向両側部を連通し、かつ前記ガスベント部１９に連通するオーバーフロー部２４が形成される。したがって、この加圧鋳造装置は、図２のキャビティ８のリム形成部８ａにおける隣接する一対のスポーク形成部８ｂ、８ｂの間である最下部８ｄに下方から上方に向かって溶湯４を加圧注入し、リム形成部８ａの最上部８ｅからキャビティ８内のガス抜きを行うようになっている。スライド型１７の一対のスライド型半体１７ａ，１７ｂは、紙面の手前側と奥方向、つまり可動型１２の開閉方向（左右方向〕に対し直交する前後方向に移動して型締めおよび型開きを行う。

前記注湯機２は、図１に示すように、射出シリンダ２７の内部に、油圧によって進退するプランジャ２８の頭部である射出チップ２９が嵌合された構成になっている。この注湯機２は、二点鎖線で示すように、射出チップ２９が下方に後退した状態で射出シリンダ２７が傾動されて溶湯供給位置に設定され、射出シリンダ２８と射出チップ２９とで形成された貯湯空間内に、給湯用ラドル３０から所定量のアルミニウム溶湯４が供給されたのち、元の鉛直位置まで回動されて、型締め状態の成形型１の注湯通路１８に下方から対向する。その後、矢印で示すように、射出シリンダ２７が上方に進出して射出シリンダ２７の上端部が注湯通路１８に液密に嵌合される。

前記ピン駆動機３は、押出しシリンダ３１のピストンロッド３２の先端にガイドブロック３３を介して押込みピン７が連結され、ガイドブロック３３が可動型１２の可動側主型１４に設けられたガイドシリンダ３４内を摺動するようになっており、押込みピン７がガイドシリンダ３４を挿通して可動側入子１３のガイド孔内を液密に摺動しながら進退するようになっている。成形型の型閉め完了時点には、押込みピン７がこれの先端の半球状部分のみがキャビティ８内に突出する位置に位置決めされる。

前記加圧鋳造装置には、さらに、前記押込みピン７に対向する位置に、キャビティ８におけるハブ形成部８ｃの中心部に向けホイール軸心Ｃ方向に進退する成形品押出しピン３７が設けられている。この成形品押出しピン３７は、押出しシリンダ３８のピストンロッド３９の先端にガイドブロック４０を介して連結されており、ガイドブロック４０が固定型９の固定側主型１１に設けられたガイドシリンダ４１内を摺動する。成形品押出しピン３７は、ガイドシリンダ４１を挿通して固定側入子１０のガイド孔内を液密に摺動しながら進退するようになっており、成形型１の型締め時には、先端部分がキャビティ８におけるハブ形成部８ｃの厚み方向に中央付近まで突出した状態に位置決めされて、ハブ形成部８ｃの一部を構成している。

また、可動型１２には、リム押出しピン４２とスポーク押出しピン４３が多数設けられている。これらリム押出しピン４２およびスポーク押出しピン４３は、成形型１の外部から可動型１２内を摺動自在に挿通して設けられて、シリンダ（図示せず）により進退移動されるが、成形型１の型締め時に、各々の先端部がキャビテイ８におけるリム形成部８ｃおよびスポーク形成部８ｂの内面に略合致するように位置決めされる。

さらに、固定型９および可動型１２には、これらを冷却または加熱することによりキャビティ８内の溶湯４の温度を調節するための温調ユニット４４が複数設けられている。図２に示すように、スライド型１７にも、温度調整用として温調ユニット４４が設けられている。各温調ユニット４４は、温調パイプ４７の内側に温調媒体供給チューブ４８を挿入し、温調媒体供給チューブ４８の内側から先端部に導入した冷却水または温油のような温調媒体Ｗを、折り返して温調パイプ４７と温調媒体供給チューブ４８の間の通路に通すことにより、温度調節機能を発揮する。この加圧鋳造装置は、図１のコントローラ４９が装置全体を制御するようになっている。すなわち、コントローラ４９は、型開閉機５０による成形型１の開閉、注湯機２および給湯用ラドル３０による溶湯の鋳込み、ピン駆動機３による押込みピン７の進退、押出しシリンダ３８による成形品押出しピン３７の進退、リム押出しピン４２およびスポーク押出しピン４３の進退、温調ユニット４４による温度調節の各動作を一括制御する。

つぎに、前記加圧鋳造装置による自動二輪車用ホイールの成形加工の工程について説明する。図７は、上述した車両用ホイール素材２０の成形加工の１サイクルを工程順に示した工程図である。第１の工程Ｐ１では、図１の成形型１の固定型９および可動型１２並びにスライド型１７の金型面がエアブローで清掃されたのち、その金型面に離型剤がスプレーにより塗布される。第２の工程Ｐ２（図７）では、型開閉機５０の作動により、図２のスライド型１７の一対のスライド型半体１７ａ，１７ｂを型合わせしてスライド型１７の型締めが行われのち、図１に示すように、固定型９と可動型１２とを型合わせして成形型１の型締めが行われ、成形型１の内部に、キャビティ８、注湯通路１８、オーバーフロー部２４およびガスベント部１９が形成される。また、この成形型１の型締め時には、固定型９側の成形品押出しピン３７の先端部がキャビティ８におけるハブ形成部８ｃの幅方向の中央付近まで突出しているが、可動側１２の押込みピン７は、その先端の半球部のみがハブ形成部８ｃ内に突出しているだけである。成形型１の型締めが終わると、予め所定量の溶湯４が注入された注湯機２が、図１の実線で示すように、成形型１の注湯通路１８に対向するように位置決めされる。

続いて、第３の工程Ｐ３（図７）では、図３に示すように、注湯機２が上昇して射出シリンダ２７の上端部分が注湯通路１８内に嵌合され、射出シリンダ２７の内部が注湯通路１８を通じてキャビティ８に連通される。この状態で、プランジャ２８が駆動して射出チップ２９が上方へ前進移動することにより、キャビティ８におけるリム形成部８ａの最下部８ｄに、下方から上方へ向かって溶湯４が加圧注入される。このとき、０．０３ＭＰＳ程度の低い圧力で溶湯を注入する低圧鋳造法とは異なり、注湯機２は、５０〜７０ＭＰＳ程度の高圧で溶湯を加圧注入するように設定されているので、溶湯４の鋳込みを短時間て終了させることができる。

また、図２に示したように、溶湯４が注入される最下部８ｄが、隣接する一対のスポーク形成部８ｂの間に設定されているので、その注入された溶湯４は、リム形成部８ａの横断面積Ｂ（図９）よりも最小横断面積Ａ（図９）が小さいスポーク形成部８ｂに一部が流入し、これよりも多い他部がリム形成部８ａの全周にわたり充満するように円滑に流れる。これとは異なり、一つのスポーク形成部８ｂをリム形成部８ａの最下部８ｄに連なるように配置して溶湯４をキャビティ８の最下部８ｄに注入した場合には、加圧注入された溶湯４の大部分が、そのまま最下部８ｄに連なるスポーク形成部８ｂを直線的に上方に移動して、流動抵抗の小さい一つのスポーク形成部８ｂに流れ込むので、リム形成部８ａの全周に円滑に流れにくくなる場合がある。

また、キャビティ８における、一般にハブ形成部８ｃよりも全体の容積が大きいリム形成部８ａに溶湯４を加圧注入しているので、リム形成部８ａから各スポーク形成部８ｂを通って中央のハブ形成部８ｃに向け溶湯４を円滑に流すことができる。

上述の溶湯４の加圧注入時には、リム形成部８ａの最下部８ｄから入った溶湯４がリム形成部８ａ内を上方に向け流れてリム形成部８ａの最上部８ｅに達するとともに、リム形成部８ａから各スポーク形成部８ｂを通って中央のハブ形成部８ｃに充満された溶湯４の一部がリム形成部８ａの最上部８ｅに連なるスポーク形成部８ｂを介してリム形成部８ａの最上部８ｅまで押し上げられるので、キャビティ８内に存在するガスＧがリム形成部８ａの最上部８ｅに円滑に集められたのち、このリム形成部８ａの最上部８ｅからオーバーフロー部２４およびガスベント部１９を通って成形型１の外部に排出される。このとき、ハブ形成部８ｃは形状が複雑なために湯流れが悪く、したがってガス抜けも悪くなり易いが、ハブ形成部８ｃの上部とリム形成部８ａの最上部８ｅとを連結する一つのスポーク形成部８ｂがガス通路となって、ガスＧを最上部８ｅからガスベント１９へと迅速に排出する。

なお、溶湯４は、高圧で注入されているが、ガスベント部１９が鋸歯状の小さな間隙を有していて流動抵抗が極めて大きいことから、ガスベント部１９には僅かな量が進入するだけである。また、オーバーフロー部２４により、図１のリム形成部８ａの径方向に突出した２つの先端部８ａａが接続されているから、これら先端部８ａａの上部のガスＧがオーバーフロー部２４を通ってガスベント部１９から外部に円滑に排出される。

第４の工程Ｐ４（図７）では、溶湯４のキャビティ８内への加圧注入が終了したのち所定時間が経過したとき、つまりキャビティ８内の溶湯４の凝固途中において、図４に示すように、ピン駆動機３が駆動して、押込みピン７を、キャビティ８におけるハブ形成部８ｃの中心部に向かってホイール軸心Ｃ方向から進入させる。ハブ形成部８ｃには、最小横断面積Ａが小さい各スポーク形成部８ｂを介して溶湯４が流れ込むことから、ハブ形成部８ｃに溶湯が円滑に供給されにくくなる結果、このハブ形成部８ｃに鋳巣が発生し易くなるが、溶湯４の凝固途中でハブ形成部８ｃの中心部に押込みピン７を進出させることで、押込みピン７が押し込まれた体積分だけハブ形成部８ｃ内に溶湯４が押し込められ、この押湯作用により、溶湯４の凝固時の収縮体積分が相殺（補償）されるので、鋳巣等の内部欠陥の発生が少なく、優れた品質のホイールが得られる。

第５の工程Ｐ５（図７）では、キャビティ８内の溶湯４が固化したのち、図５に示すように、注湯機２の射出シリンダ２７が下方へ後退して注湯通路１８から抜き出され、射出シリンダ２７が傾動されて溶湯供給位置に設定される。続いて第６の工程Ｐ６（図７）で、型開閉機５０（図１）により可動型１２が固定側から離間する方向に後退移動されて、成形型１の型開きが行われる。このとき、可動型１２の後退移動の開始と同時に押出しシリンダ３８が駆動して、成形品押出しピン３７を前進させ、成形品である車両用ホイール素材２０を固定型９から押し出すとともに、押込みピン７は車両用ホイール素材２０のハブ２１に挿入された状態のまま可動型１２と共に一体移動する。そのため、成形後の車両用ホイール素材２０は可動型１２に付着した状態で型開きされて、固定型９から外れる。そののち、図６に示すように、一対のスライド型半体１７ａ，１７ｂを互いに離間する方向に後退させることで、スライド型１７が型開きされる。

続いて、第７の工程Ｐ７（図７）で、図５の押出しシリンダ３１が押込みピン７を後退させて車両用ホイール素材２０から抜き出したのち、第８の工程Ｐ８（図７）において、各リム押出しピン４２およびスポーク押出しピン４３が進出して車両用ホイール素材２０を可動型１２から押し出す。さらに第９の工程Ｐ９（図７）において、ロボットハンド（図示せず）が作動して可動型１２から押し出されたホイール素材２０を把持して所定場所に取り出す。最後に、第１０の工程Ｐ１０（図７）では、成形品押出しピン３７、各リム押出しピン４２および各スポーク押出しピン４３が後退して初期の待機位置に戻り、車両用ホイール素材２０の成形加工の１サイクルが終了する。

図８は、図１のコントローラ４９が各部の作動を制御するときのタイミングを示したタイミングチャートである。同図（ａ）に示すエアーブローによる成形型１の清掃と、（ｂ）に示す離型剤のスプレーによる塗布が行われたのち、（ｃ）に示すように、図２のスライド型１７が閉じられ、続いて、（ｄ）に示すように、図１の成形型１が型締めされる。そののち、（ｅ）に示すように注湯機２の射出シリンダ２７が進出し、（ｅ）に破線Ｐ１で示すように、射出チップ２９の進出移動が開始されて、溶湯４がキャビティ８内に加圧注入されていく。また、（ｆ）に示すように、溶湯４の加圧注入の開始と略同時に、各温調ユニット４４に温調媒体Ｗを供給して冷却または加熱が開始される。

（ｇ）に示すように、注湯機２から所定量の溶湯４が加圧注入された時点ｔ１からタイマにより所定時間ｔの計時を開始して、所定時間ｔが経過したときに、押込みピン７が進出する。（ｆ）に示す温調タイムが終了し、溶湯４が固化して車両用ホイール素材２０が形成されたのち、（ｅ）に破線Ｐ２で示すように、射出シリンダ２７が成形型１から抜き出される。（ｈ），（ｄ）に示すように、固定側の成形品押出しピン３７の進出移動と成形型１の型開きとが同時のタイミングｔ２で開始される。このタイミングｔ２は（ｇ）で押込みピン７が後退するタイミングｔ３よりも若干早い。成形型１の型開きが完了すると、（ｃ）に示すようにスライド型１７の型開きが開始され、これと略同時に、（ｇ）に示すように、押込みピン７がタイミングｔ３で後退して初期位置に戻る。続いて、（ｉ）に示すように、可動側のリム押出しピン４２およびスポーク押出しピン４３が進出して、車両用ホイール素材２０が可動型１２から取り外され、この直後に、（ｊ）に示すように、ロボットハンドによるホイール素材２０の取り出しが行われる。

図９に示すように、加圧鋳造された直後のホイール素材２０には、リム２２の外周における一対のスポーク２３，２３の間の部位に溶湯４の注入口５１が残存しており、リム２２における注入口５１とホイール軸心Ｃ回りに略１８０°離間した部位、すなわち図９の最上部位に、スポーク２３を径方向外方に延長した仮想線Ｑ上に位置するガス抜き口５２が残存しており、さらに、ハブ２１の中心部に、ホイール軸心Ｃ方向に凹入した押込みピン挿入部５５が残存している。注入口５１は図２の成形型１の注湯通路１８によって形成されたものであり、図９のガス抜き口５２は図１の成形型１のオーバーフロー部２４に相当するブリッジ５４上に形成されたものてあり、図９の押込みピン挿入部５５は図１の押込みピン７の圧入により形成されたものである。

さらに、車両用ホイール素材２０には、リム２２の上部の内周部分に大きいバリ６０が残存しており、上方の３本のスポーク２３のリム２２の近接部位にバッファ６１が残存している。車両用ホイール素材２０の上部は、鋳造時に空気がこもり易いので、図１のリム形成部８ａの上部内周部分には、固定側入子１０と可動側入子１３間に僅かな隙間を設けてバリ６０（図９）を発生させており、これによってリム形成部８ａからバリ（図９）への空気抜き（ガスベント）を行うことにより、リム形成部８ａの上部への溶湯の円滑な充填を図っている。また、スポーク形成部８ｂにおける上部の３つのスポーク２３（図９）を形成する部分には、固定側入子１０と可動側入子１３間に若干大きめの隙間を設けてバッファ６１（図９）を発生させており、これによってスポーク形成部８ｂからバッファ６１（図９）への溶湯のオーバーフローと空気抜きを行うことにより、やはりスポーク形成部８ｂへの溶湯の円滑な充填を図っている。この車両用ホイール素材２０は、機械加工により注入口５１、ガス抜き口５２、ブリッジ５４、バリ６０およびバッファ６１をそれぞれ除去することにより、所要の車両用ホイールに仕上げられる。

また、前記車両用ホイール素材２０には、リム２２の外周面における各スポーク２３に外方で対向する各部位に、図１０に示すように凹部５７が形成されており、この凹部５７は、スライド型１７に設けられた凸部により形成される。これにより、図９のリム２２の外周面における各スポーク２３に外方で対向する部位に、リム２２の他部よりも厚みが急激に大きくなることに起因する引けが発生するのを効果的に防止することができる。

上述したように、二輪車用ホイールを加圧鋳造により成形加工するので、車両用ホイールの生産性が向上するとともに、図１の溶湯４を成形型１のキャビティ８内に高圧で注入することから、成形型１の余熱温度を低く設定できるのに伴って冷却速度も速くなるので、溶湯４の凝固速度が速くなって内部組織が緻密に微細化されることで機械的特性が向上する。しかも、二輪車用ホイールを加圧鋳造により成形するにもかかわらず、溶湯４を図２のリム形成部８ａからスポーク形成部８ｂを経てハブ形成部８ｃへと円滑に流すことができるとともに、溶湯４の凝固時の収縮体積分を図１の押込みピン７によって補償することができるので、鋳巣等の内部欠陥の発生を防止して優れた品質が得られる。

なお、前記実施形態では、リム形成部８ａの最下部８ｄに下方から上方に向け溶湯４を加圧注入する場合を例示したが、リム形成部８ａの最下部８ｄにホイール軸心Ｃ方向に略平行な横方向または斜め方向に向け溶湯４を加圧注入するようにしてもよい。また、本発明に係る加圧鋳造方法は、スポーク・タイプのホイールに限らず、リムとハブとの間の連結部が薄いディスクにより形成されているホイールに適用しても、上述したと同様の効果を得ることができる。

さらに、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成を追加、削除、変更でき、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

本発明の一実施形態に係る車両用ホイールの加圧鋳造装置を型締め状態で示す縦断面図である。 同上の加圧鋳造装置の図１のII−II線に沿った断面図である。 同上の加圧鋳造装置のキャビティ内への溶湯の加圧注入工程における縦断面図である。 同上の加圧鋳造装置の押込みピンの圧入工程における縦断面図である。 同上の加圧鋳造装置の型開き状態の縦断面図である。 スライド型の型開き工程における図２と同様の断面図である。 ホイールの加圧鋳造の１サイクルを示した工程図である。 ホイールの加圧鋳造のタイミングチャートである。 同上の加圧鋳造装置によって鋳造された直後のホイール素材を示す正面図である。 同上のホイール素材の側面図である。

符号の説明

１ 成形型
２ 注湯機
３ ピン駆動機
４ 溶湯
７ 押込みピン
８ キャビティ
８ａ リム形成部
８ｂ スポーク形成部（連結部形成部）
８ｃ ハブ形成部
８ｄ 最下部
８ｅ 最上部
１７ スライド型
２０ ホイール素材
２１ ハブ
２２ リム
２３ スポーク（連結部）
５１ 注入口
５２ ガス抜き口
５５ 押込みピン挿入部
Ａ スポークの最小横断面積
Ｂ リムの横断面積
Ｃ ホイール軸心

Claims (6)

1. 中央部のハブ、外周部のリム、および前記ハブと前記リムとを連結する連結部を有する車両用ホイールを鋳造する方法であって、
   略水平方向に開閉する成形型の内部に、ホイール軸心を略水平にした姿勢で前記ホイールを成形するキャビティを形成し、
   前記成形型の型締め時に、前記キャビティにおけるハブ形成部の中心部に設けられた成形品押出しピンの先端部を、前記キャビティにおける前記ハブ形成部の幅方向の中央付近まで突出させ、
   前記キャビティにおけるリム形成部の最下部に溶湯を加圧注入し、
   前記溶湯の凝固途中に、前記キャビティにおけるハブ形成部の中心部に向かって軸方向から、前記成形品押出しピンに対向する位置に設けられた押込みピンを進出させ、その状態で前記溶湯の凝固を完了させ、
   前記キャビティ内の前記溶湯が固化した後、前記成形品押出しピンを前記ハブ形成部の中心部に向かって前記軸方向に移動させて、成形品であるホイール素材を前記成形型の一方から押し出すとともに、前記押込みピンが前記素材の前記ハブに挿入された状態のまま前記成形型の他方と共に一体移動されて型開きをする車両用ホイールの加圧鋳造方法。
2. 請求項１において、前記連結部は前記リムの周方向に間隔をあけて配置された複数のスポークを有し、前記リム形成部の最下部を、隣接する一対のスポーク形成部の間に設定した車両用ホイールの加圧鋳造方法。
3. 請求項１または２において、前記連結部は前記リムの周方向に間隔をあけて配置された複数のスポークを有し、前記キャビティにおける一つのスポーク形成部が前記リム形成部の最上部に連なるように前記キャビティを形成し、前記最上部から前記キャビティのガス抜きを行う車両用ホイールの加圧鋳造方法。
4. 請求項２または３において、前記各スポークの最小横断面積を前記リムの横断面積よりも小さくした車両用ホイールの加圧鋳造方法。
5. 請求項１から４のいずれか一項において、前記溶湯の凝固完了後に前記成形型を開き、そののち前記押込みピンを前記ハブから抜き出す車両用ホイールの加圧鋳造方法。
6. 中央部のハブ、外周部のリム、および前記ハブと前記リムとを連結する連結部を有する車両用ホイールを鋳造する装置であって、
   ホイール軸心を略水平にした姿勢で前記ホイールを成形するキャビティを有し、略水平方向に開閉する成形型と、
   前記キャビティにおけるリム形成部の最下部に溶湯を加圧注入する注湯機と、
   前記溶湯の凝固途中に、前記キャビティにおけるハブ形成部の中心部に軸方向から押込みピンを進出させるピン駆動機と、
   前記押込みピンに対向する位置に設けられ、前記成形型の型締め時に、先端部分が前記キャビティにおけるハブ形成部の幅方向に中央付近まで突出する成形品押出しピンと、
   を備えた車両用ホイールの加圧鋳造装置。

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