JP5998637B2 - 流路を一体に有する装置本体および当該装置本体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、一体的に鋳込んだ状態の配管部材を有する装置本体、および、配管部材を内部に一体的に鋳込み処理して得る装置本体の製造方法に関する。

この種の鋳造部材としては、例えば、以下の特許文献１に記載のものがある。この技術は、鋳造により形成するエンジンであって、エンジンの内部に予めオイル流路を形成したものがある。例えば、両端部を閉塞したパイプ部材であって、鋳造部材の鋳造後の切削加工面よりも外方に突出する長さのパイプ部材を内部に配置しつつエンジンを鋳造し、鋳造後にパイプ部材の両端部を削り落としてパイプ部材の中空部を外部に連通させ、この中空部をオイル通路とするものである。

このように両端部が閉塞されたパイプ部材を用いることで、鋳造部材の鋳造時に溶融した材料がパイプ部材の内部に浸入することが防止される。鋳造後には、鋳造部材の切削加工を行うと同時にパイプ部材の両端部が削り落とされ、パイプ部材の中空部がそのままオイル通路になるため、オイル通路を容易に形成できるというものである。

特開平１０−８９３１号公報 （〔００１０〕〜〔００１１〕段落参照）

しかしながら、このような鋳造部材の形成方法では、例えば、鋳造に際してパイプを埋め込む構成であるため、流路の形状がパイプの加工によって得られるものに限られる。よって、あまり複雑な形状の流路は形成できない。また、パイプの両端部を金型から突出させた状態で固定する必要があるが、金型とパイプとの境界は、内部の溶湯が漏れ出さないように確実にシールする必要がある。しかし、パイプの内部は空洞であるため、パイプに対する金型の押し付け力が不十分となり、溶湯の漏れ出しを確実に防止することができない。このように従来の技術では、金型の構造などが制約を受け易く、複雑な流路を備えた鋳造部材を得ることが困難で、鋳造作業も煩雑になるなど、未だ解決すべき課題が存在する。

本発明は上記課題を解消するためのものであり、その主な目的は、複雑な形状の流路を備えた鋳造製の装置本体を合理的に提供する点にある。

〔第１の特徴構成〕
本発明に係る装置本体の特徴構成は、装置本体を構成する母材の内部に鋳込み配置された配管部材を備え、
前記配管部材は、立体形状を有する半割りの部材どうしが対向配置されており、
前記半割りの部材は、互いに当接して接続されるフランジ部と、該フランジ部から延在するとともに前記装置本体の表面に露出して金型の内部に固定される配管保持部と、該配管保持部に併設され、前記配管部材の内部空間と前記装置本体の外部空間とを連通する連通孔と、が形成されており、
前記装置本体の外表面と前記配管部材とに亘って加工流路を形成してある点にある。

（作用効果）
本構成によれば、配管部材を装置本体の内部に埋設した状態で鋳込み、装置本体を形成した後、装置本体の外部と配管部材の内部空間とに亘る加工流路を形成してある。このように、流路を形成するのに、予め形成しておいた配管部材を利用する流路と、装置本体を穿孔して形成した加工流路とを組み合わせて形成してある。装置本体の外表面近傍の加工流路は後に穿孔により形成できるから、内部の流路の形成に際しては、比較的自由な形状の配管部材を用意しておき、装置本体の内部に単に埋め込むだけでよい。

装置本体に設ける加工流路の位置は当初の設計で決められているが、本構成のように、流路の両端部にあたる加工流路は装置本体の母材を穿孔して形成するから、その長さ等の設定は自由度が高い。よって、例えば配管部材のサイズや形状がある程度の緒元を満たしているのであれば、加工流路の穿孔長さを調節することで健全な流路を形成することができる。このように、本構成であれば、配管部材の形状やサイズに自由度を持たせつつ健全な流路を形成することができるため、製造工程の簡略化が可能となり、装置本体の製造コストを低減することができる。

また、配管部材には、当該配管部材の姿勢を安定させる配管保持部を一体的に突出形成してあるから、装置本体の内部に配管部材を鋳込む際に、配管部材の姿勢を安定保持することができる。よって、装置本体の鋳込み作業が極めて容易となり、形成される流路の位置精度および寸法精度が向上する。
さらに、配管部材の保持が容易になることで、配管部材の設計自由度が高まるから、複雑な配管であっても装置本体に鋳込み形成することが可能となる。

配管部材は、装置本体に鋳込まれることで装置本体の内部において流体の流路となる。この流路は、装置本体を構成する母材によって形成されれば良く、仮に、配管部材そのものが完全な管路を形成している必要はない。例えば、配管部材を配置した鋳型の内部に装置本体を構成する溶湯を注湯する際に、溶湯が配管部材の内部に流入しなければ良い。そのためには、配管部材の表面にある程度のサイズの隙間が存在しても特に不都合は生じない。
そこで、本構成では、半割りの部材を組み合わせて配管部材を構成している。その際にこれら半割の部材どうしを組み立て易い様に周縁にフランジ部を形成している。本構成であれば、例えば、夫々の反割り部材を形成するのに、板状部材をプレス加工して立体的に加工することも可能となるうえ、前記フランジ部どうしの接合は非常に簡単に行える。このように本構成であれば、配管部材を非常に合理的に構成できるようになり、その結果、複雑な形状の流路を有する装置本体を低コストで得ることができる。

本構成であれば、装置本体を構成する母材の溶湯を配管部材の周囲に注湯した際に、配管部材の内部で膨張した空気を外部に放出することができる。よって、装置本体の内部に空気が漏れ出すことがなく、装置本体の何れかの部位に不必要な空洞が形成されることもないため、従来よりも品質が向上し健全な装置本体を得ることができる。

〔第２の特徴構成〕
本発明に係る装置本体にあっては、前記加工流路の内径と、前記配管部材のうち前記加工流路と接する部分の内径とを等しく形成することができる。

（作用効果）
本構成のように、特に、配管部材と加工流路との接続部において流路の内径を一定にすることで、この部位で流通抵抗が増大するのを防止することができ、流体を円滑に流通させることができる。
また、双方の流路の内径が等しくなれば、仮に、流路内に異物が流通しているような場合でも、当該接続部に異物が滞留するなどの不都合は生じない。よって、流体の良好な流通状態を長期間維持することができ、信頼性の高い装置本体を得ることができる。

〔第３の特徴構成〕
本発明に係る装置本体においては、前記配管部材および前記配管保持部を構成する材料の融点を、前記装置本体を構成する母材の融点よりも高温に設定することができる。

（作用効果）
本構成であれば、装置本体を構成する溶湯の注湯時に配管部材が溶融するのをより低減することができる。配管部材の溶け落ちの可能性が低下することで、配管部材を薄い材料で構成することができる。この結果、例えば配管部材をプレス成形する際の加工性が高まるうえ、複雑な形状の加工も容易となり、さらに、配管部材そのものの材料コストも低下する。

〔第４の特徴構成〕
本発明に係る装置本体の製造方法の特徴構成は、配管部材を、立体形状を有する半割りの部材で形成するとともに、フランジ部から延在して金型に固定される配管保持部と、該配管保持部に併設され前記配管部材の内部空間と装置本体の外部空間とを連通する連通孔と、を板状部材のプレス加工により形成し、
前記配管部材の前記半割りの部材どうしを対向配置して前記フランジ部を互いに当接させて接合し、
前記配管部材を金型の内部に配置するとともに、前記配管保持部を挟んだ状態で前記金型を型締めし、
前記金型と前記配管部材との間に形成されるキャビティに溶湯を注湯し、
前記溶湯が固化した後、装置本体の外部から穿孔処理して加工流路を形成し、前記装置本体から突出した前記配管保持部の不要部分を除去する点にある。

（作用効果）
本構成では、配管部材を装置本体の鋳造と同時に鋳込む際に、配管部材の内部空間を実質的に閉じ空間としてある。ここで、実質的に閉じ空間としてあるというのは、仮に、配管部材に小さな孔が存在しても、溶湯注湯時に配管の内部に溶湯が侵入しない程度の孔があいているに過ぎないものを含む趣旨である。
このように配管部材が閉じ空間を有する結果、配管部材を任意の姿勢で金型の内部に設定することができる。つまり、配管部材の何れかの端部が開口しているような場所には、溶湯注湯時に配管部材の内部に溶湯が侵入しないように配管部材を保持する必要がある。この場合、金型と配管部材との取り合い部分を正確にシールしなければならないが、配管部材には寸法誤差が存在するため、中にはシール不良が生じる場合もある。また、金型からは中空形状のパイプの配管部材の端部が突出するため、金型の型締め作業や鋳造後の装置本体の取り出し作業が煩雑なものとなる。

これに対して本方法で用いる配管部材の内部は実質的に閉じた空洞であり、配管部材の端部を金型の外部に突出させる必要はない。配管部材の姿勢を安定化させるべく、配管本体に付帯した配管保持部を保持する必要はあるものの、この配管保持部は内部に流路を備えているわけではなく、多くの体積を有するものではないから、上記のごとく煩雑さは生じない。このあと、配管部材と装置本体の外表面とに亘る加工流路を形成し、不要な配管保持部を切削削除するなどして装置本体が完成する。このように本構成の装置本体の製造方法によれば、複雑な形状の流路を有する装置本体を極めて合理的に得ることができる。

本構成のように、配管保持部に連通孔を設けておくことで、配管部材の周囲に溶湯を注湯する際に、配管部材の内部の空気を装置本体の外部に排出することができる。これにより、溶湯の注湯に際して配管部材が過度に膨張変形するなどの不都合を防止することができる。

本実施形態に係る装置本体の構造を示す斜視図 本実施形態に係る配管部材の構造を示す分解斜視図 本実施形態に係る配管部材の接合構造を示す断面図 別実施形態に係る配管部材の接合構造を示す断面図 別実施形態に係る装置本体の構造を示す斜視図

（概要）
本実施形態に係る装置本体１は、例えば、オイル流路を形成した自動車やオートバイ用のエンジンの他、オイル流路を備えたオイルポンプやトランスミッションなど、流体流路を一体的に形成した各種ハウジングなどに適用可能である。本実施形態の装置本体１は、各種金属材料を用いた鋳造製品、あるいは、各種金属材料や樹脂材料を用いた射出成形品として得ることができ、その内部には、予め配管部材２を配置して装置本体１と一体に形成した流路を備えている。

以下、本発明に係る実施形態の一例を図面に基づいて説明する。
本実施形態においては、装置本体１が、オイル流路を備えたエンジンの一部（以下、単に「エンジン本体１ａ」と称する）である例を示す。図１は内部にオイル流路を形成したエンジン本体１ａの斜視図であり、図２は配管部材２の分解斜視図である。

このエンジン本体１ａは、例えばアルミニウム合金の鋳造で形成する。その内部に例えば一般のスチールで形成した配管部材２を配置している。図１は、配管部材２がエンジン本体１ａの内部に鋳込まれた状態の図であり、配管部材２の端部に穿孔作業を行う状態を示している。配管部材２はオイルの流路を形成するため例えば円筒形状に形成してある。この配管部材２には、ここから一体的に突出した配管保持部３が設けられている。この配管保持部３は、鋳造時に配管部材２の姿勢を安定させる機能を有する。この配管保持部３を設けることで、装置本体１を鋳込み形成する作業が容易となる。配管部材２の保持が容易になることで、配管部材２の形状など設計の自由度が高まる。よって、複雑な形状の配管であっても装置本体１に容易に鋳込み形成することが可能となる。

配管部材２は、図２に示すごとく、例えば、二つの半割り部材２ａを組み合わせて形成する。配管部材２は、エンジン本体１ａに鋳込まれることでエンジン本体１ａの内部においてオイルの流路４となる。

この半割り部材２ａを形成するには、例えば、板状部材をプレス加工して立体的に加工する。よって、配管部材２を非常に合理的に構成できるようになる。その結果、複雑な形状の流路４を有する装置本体１を低コストで得ることができる。
この配管部材２は、配管部材２を配置した鋳型の内部に装置本体１を構成する溶湯を注湯する際に、溶湯が配管部材２の内部に流入しなければ良い。よって、配管部材２の表面には、ある程度のサイズの隙間が存在していても構わない。

夫々の半割り部材２ａを構成する材質は、エンジン本体１ａを構成する材料に応じて適切なものを選択する。例えば、融点に注目し、エンジン本体１ａに用いる材料の融点よりも高い融点のものを使用する。これにより、鋳造などの際に溶湯の熱で配管部材２が溶ける不都合を回避することができる。

このように高融点の材料を用いる場合には半割り部材２ａの肉厚を薄くすることができる。その結果、例えば平板部材をプレス加工して配管部材２を形成する場合の加工性が高まるうえ、複雑な形状の加工も容易となる。さらに、使用する材料が少なくなるためコストの面でも有利である。

夫々の半割り部材２ａは互いに対向させて組み合わせられ、カシメなどによって接合される。そのため、半割り部材２ａには、流路４を形成する半筒状の部位を形成するとともに、その周縁にフランジ部５を形成しておく。このフランジ部５を互いに対向させて位置決めし、例えばフランジ部５に沿って互いに噛み合うボス部を散点状に形成しながら両者をプレス加工する。これによって得た断面の一例を図３に示す。

また、図２に示すごとく、フランジ部５には、前記配管保持部３を外方に張り出す状態に形成しておく。図２では、二箇所の配管保持部３を形成した例を示すが、この数は配管部材２の大きさや長さ、形状等に応じて適宜変更可能である。配管保持部３は、例えば、フランジ部５をそのままの厚みで延長して形成しても良いし、強度を確保するためにフランジ部５よりも肉厚なものにしてもよい。要するに、その後の溶湯の鋳込み作業あるいは射出成形作業に際して配管保持部３を確実に保持できる強度のものを用意する。

配管保持部３は、半割り部材２ａの一方の部材からのみ延出させても良いし、双方の半割り部材２ａから同様に延出させたものを接合しても良い。特に、双方の半割り部材２ａから延出させた場合には、図２に示すごとく、空気抜きのための連通孔６を形成することが容易となる。
つまり、本実施形態の配管部材２は、溶湯が内部に侵入しない程度に外表面は密閉されている。よって、配管部材２を鋳込む際には、配管部材２の内部の空気が膨張し、この膨張した空気は、場合によってはエンジン本体１ａの何れかの箇所に流れて空洞を形成するおそれがある。そこで、図２に示すごとく、配管保持部３の一方側に幅の狭い溝を形成しておく。この溝は配管部材２の内部空間とエンジン本体１ａの外部空間とを連通する長さに形成する。二つの半割り部材２ａを互いに接合することでこの溝部が連通孔６となる。
なお、エンジン本体１ａが固化した後は、この連通孔６の開口部をポンチングするなどして連通孔６を閉塞しておくとよい。

このような連通孔６を設けることで、エンジン本体１ａを構成する母材の溶湯を配管部材２の周囲に注湯する際に、配管部材２の内部で膨張した空気が外部に放出される。よって、エンジン本体１ａの内部に空気が漏れ出すことがなく、巣などの発生がない健全なエンジン本体１ａを得ることができる。

鋳造工程が終了すると、エンジン本体１ａの外部からドリル７などを用いて配管部材２に至る加工流路８を穿孔形成する。このとき、孔を加工する位置は、エンジン本体１ａから突出している配管保持部３の位置などを参考に決定する。エンジン本体１ａから突出している配管保持部３は上記加工流路８の穿孔作業が終了した段階で削除する。

配管部材２の端部は、図２に示すごとく、例えば円錐台形状に構成してある。これは、鋳造が終了した後の加工流路８の穿孔の際に、仮に加工流路８の内径が配管部材２の内径よりも小さい場合、配管部材２での流路４の内面とエンジン本体１ａに穿孔した加工流路８の内面とを連続的に変化させ、流体の流通を円滑にするためのものである。勿論、加工流路８の内径と、配管部材２のうち加工流路８と接続される部位の内径とを等しく形成すると、内部の流通抵抗の増大が防止できる。さらに、仮に段差が生じている場合にその箇所には異物が滞留し易くなるが、両流路の内径を等しくすることでそのような不都合の発生を防止することができる。よって、流体の良好な流通状態を長期間維持することができ、信頼性の高い装置本体を得ることができる。

〔別実施形態〕
（１） 配管部材２を構成する半割り部材２ａどうしの接合においては、上述のカシメの他にも各種の手法を採り得る。例えば、図４に示すごとく、一方のフランジ部５のサイズを他方のフランジ部５のサイズよりも大きく形成しておき、大きい側の端部を折り込んで互いに接合してもよい。
また、この他に、双方のフランジ部５どうしを接着したり、スポット溶接など各種の溶接方法を用いて接合することもできる。

（２） 配管部材２および配管保持部３は、図５に示すように形成することも出来る。即ち、配管保持部３を配管部材２の両端部にのみ設ける。さらに、連通孔６を少なくとも何れか一方の配管保持部３に設けておく。
本構成であれば、鋳込み作業後の加工流路８の穿孔に際して、まさに配管保持部３の位置を穿孔すれば良いから、穿孔位置の特定が極めて容易となる。加工流路８を穿孔したのちは、例えば図５に示すように、流路開口の両側に配管保持部の一部３ａが残される。よって、加工流路８が配管保持部３に対して正確な位置に形成されているか、つまり、配管部材に係る流路４に対して加工流路８が正確な位置に形成されているかの確認が容易となる。

また、本構成では、配管保持部３に形成された空気抜き用の連通孔６は加工流路８の穿孔に際して除去される。よって、装置本体の完成後に連通孔６を埋め戻す処理が不要となり、装置本体の製造工数および製造コストを削減することができる。

（３） 配管部材２は、装置本体１と同じ材料で構成することもできる。装置本体１は、使用に際して温度が変化するが、その際、配管部材２と装置本体１とが同じ材料で構成されていれば、両者は一体的に膨張・収縮する。よって、膨張率の違いに起因して配管部材２が装置本体１から剥がれ落ちるなどの不都合が生じず、流路４を健全な状態で維持することができる。その結果、信頼性の高い装置本体１を得ることができる。尚、本構成の場合には、溶湯を注湯し、溶湯が固化するまでの間に配管部材２が加熱されるから、配管部材２が溶融しない程度に肉厚を増しておく必要がある。

本発明の装置本体は、例えば、オイル流路を形成した自動車やオートバイ用のエンジンの他、オイル流路を備えたオイルポンプやトランスミッションなど、流体の流路を一体的に形成した各種ハウジングなどに適用可能である。

１ 装置本体
２ 配管部材
３ 配管保持部
３ａ 配管保持部の一部
６ 連通孔
８ 加工流路

Claims (4)

1. 装置本体を構成する母材の内部に鋳込み配置された配管部材を備え、
   前記配管部材は、立体形状を有する半割りの部材どうしが対向配置されており、
   前記半割りの部材は、互いに当接して接続されるフランジ部と、該フランジ部から延在するとともに前記装置本体の表面に露出して金型の内部に固定される配管保持部と、該配管保持部に併設され、前記配管部材の内部空間と前記装置本体の外部空間とを連通する連通孔と、が形成されており、
   前記装置本体の外表面と前記配管部材とに亘って加工流路を形成してある装置本体。
2. 前記加工流路の内径と、前記配管部材のうち前記加工流路と接する部分の内径とを等しく形成してある請求項１に記載の装置本体。
3. 前記配管部材および前記配管保持部を構成する材料の融点が、前記装置本体を構成する母材の融点よりも高温に設定してある請求項１又は２に記載の装置本体。
4. 配管部材を、立体形状を有する半割りの部材で形成するとともに、フランジ部から延在して金型に固定される配管保持部と、該配管保持部に併設され前記配管部材の内部空間と装置本体の外部空間とを連通する連通孔と、を板状部材のプレス加工により形成し、
   前記配管部材の前記半割りの部材どうしを対向配置して前記フランジ部を互いに当接させて接合し、
   前記配管部材を金型の内部に配置するとともに、前記配管保持部を挟んだ状態で前記金型を型締めし、
   前記金型と前記配管部材との間に形成されるキャビティに溶湯を注湯し、
   前記溶湯が固化した後、装置本体の外部から穿孔処理して加工流路を形成し、前記装置本体から突出した前記配管保持部の不要部分を除去する装置本体の製造方法。

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