JP7465167B2 - 物品素材の鋳造方法及び鋳造品並びに鋳造品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、物品素材の鋳造方法と、鋳造品と、鋳造品の製造方法に関する。

下記特許文献１においては、モータケースの内部にオイルや冷却水が進入することを防止するために、鋳造されたモータケース素材を機械加工する面積を減少させる方法が提案されている。この方法では、鋳造時に、モータケース素材の内周面に複数の突部を形成し、鋳造後に、モータケース素材の内周面のうち突部のみを機械加工する。しかしながら、機械加工の面積減少という知見に留まっている。

特開２００２－１０５６２号公報

本発明は、流体の滲み出しを効果的に抑制することができる、物品素材の鋳造方法及び鋳造品並びに鋳造品の製造方法を提供することを課題とする。

本発明に係る物品素材の鋳造方法は、壁面が機械加工されることにより被収容物が収容される径一定の収容孔となる、第一端部側に拡径する鋳抜き孔と、鋳抜き孔の径方向外側に設けられた流路予定部とを有する、物品素材を鋳造する方法であって、鋳抜き孔の壁面のうち流路予定部の径方向内側に、径方向外側に凹んだ逃げ凹部を形成する。

この方法によれば、鋳抜き孔の壁面に逃げ凹部が形成されている。鋳抜き孔の壁面を機械加工する際に、逃げ凹部の形成箇所が機械加工されにくくなる。例えば、逃げ凹部の形成箇所が機械加工されずに残ったり、あるいは、逃げ凹部の形成箇所が機械加工される場合であっても、壁面の他の部分よりも削り代が小さくなる。物品素材の表面は鋳造された状態の素材面である。鋳造によって物品素材の内部には鋳巣が発生している可能性がある。仮に鋳巣が発生していた場合、素材面には鋳巣が露出する可能性が低い。一方、物品素材の表面を機械加工して素材面が除去されて加工面となると、鋳巣が露出する可能性は、素材面に比して高くなる。流路予定部は、例えば、機械加工されて流路となる。あるいは、流路予定部に流路用の鋳抜き孔が形成されている場合には、その流路用の鋳抜き孔を機械加工せずにそのまま流路として使用したり、あるいはまた、流路用の鋳抜き孔に別途のチューブ等を挿入してそのチューブを流路として用いたりする。代表例として、流路予定部が機械加工される場合について説明すると、流路の壁面は加工面となる。そのため、流路の壁面には鋳巣が露出する可能性がある。流路の壁面に鋳巣が露出した場合、流路を流れる流体は、流路の壁面に露出した鋳巣から物品内部に浸入する。一方、逃げ凹部の形成箇所が機械加工されずに残ると、逃げ凹部の形成箇所は素材面として残る。そのため、逃げ凹部の形成箇所には鋳巣が露出しにくい。また、逃げ凹部の形成箇所が機械加工される場合であっても削り代は小さい。そのため、逃げ凹部の形成箇所には鋳巣が露出しにくい。従って、物品素材に逃げ凹部を形成しておくことにより、流路を流れる流体が鋳巣を介して収容孔の壁面から染み出す可能性を抑制することができる。

特に、鋳抜き孔の壁面の第一抜き勾配に対して逃げ凹部の壁面の第二抜き勾配を小さく設定して、鋳抜き孔の第二端部側に向けて徐々に径方向外側に深くなる逃げ凹部を形成することが好ましい。この方法によれば、第一抜き勾配と第二抜き勾配との間の勾配差によって逃げ凹部を容易に形成することができる。

更に、鋳抜き孔を形成するための金型の孔形成部の周面に、第一抜き勾配のテーパ部と、テーパ部に対して孔形成部の先端側に向けて徐々に径方向外側に突出し、第二抜き勾配の突端面を有する凸部とを設けることが好ましい。この方法によれば、テーパ部により主面部を形成することができ、凸部により逃げ凹部を形成することができる。

また、本発明に係る鋳造品は、壁面が機械加工され、被収容物が収容される径一定の収容孔と、収容孔の径方向外側に設けられた流路と、を有する鋳造品であって、収容孔の壁面のうち流路の径方向内側に、機械加工されずに残された素材面を有している。

また、本発明に係る鋳造品の製造方法は、被収容物が収容される径一定の収容孔と、収容孔の径方向外側に設けられた流路と、を有する鋳造品の製造方法であって、第一端部側に拡径する鋳抜き孔と、鋳抜き孔の径方向外側に設けられた流路予定部と、鋳抜き孔の壁面のうち流路予定部の径方向内側に設けられ、径方向外側に凹んだ逃げ凹部と、を有する、物品素材を鋳造する第一ステップと、物品素材の鋳抜き孔の壁面を機械加工することにより収容孔を形成すると共に、物品素材の流路予定部を機械加工することにより流路を形成する第二ステップと、を含む。

以上のように、収容孔の壁面のうち流路の径方向内側の箇所からの流体の染み出しを抑制することができ、漏れ対策としての含浸処理も不要になる。

本発明の一実施形態におけるモータケース素材を第一端部側から見た斜視図。 同モータケース素材を第一端部側から見た斜視図。 同モータケース素材を第一端部側から軸線方向に見た図。 図３のＡ－Ａ断面図。 図３のＢ－Ｂ断面図。 図３のＣ－Ｃ断面図。 同モータケース素材の鋳造方法を示す概略図。 同モータケース素材を鋳造するための金型の要部を示す模式図。 本発明の一実施形態におけるモータケースを第一端部側から見た斜視図。 同モータケースを第一端部側から見た斜視図。 同モータケース素材を第一端部側から軸線方向に見た図。 図１１のＤ－Ｄ断面図。 図１１のＥ－Ｅ断面図。 図１１のＦ－Ｆ断面図。 本発明の他の実施形態におけるモータケースを第一端部側から見た斜視図。 本発明の他の実施形態における物品素材を示す断面図。

以下、本発明の一実施形態にかかるモータケース素材１とその鋳造方法、及び、そのモータケース素材１を機械加工して形成したモータケース５について、図１～図１４を参酌しつつ説明する。図１～図６に、本実施形態にかかるモータケース素材１を示している。モータケース素材１は、鋳造により製造され、具体的には、ダイカストにより製造されている。モータケース素材１は、鋳造された状態のものであって機械加工される前の状態のものである。モータケース素材１は、半製品であり、機械加工されることにより完成品であるモータケース５となる。

モータケース素材１は、円筒状である。以下、モータケース素材１の中心線方向を単に軸線方向と称する。また、モータケース素材１の第一端部１ａ側を前側と称し、モータケース素材１の第二端部１ｂ側を後側と称する。図１及び図２は、モータケース素材１を前側から見た斜視図である。

モータケース素材１は、主鋳抜き孔１０と、前軸用鋳抜き孔１１と、前環状鋳抜き孔１２と、前流路用鋳抜き孔１３と、前ネジ用鋳抜き孔１４と、後軸用鋳抜き孔２０と、後環状鋳抜き孔２１と、後流路用鋳抜き孔２２と、図示しない後ネジ用鋳抜き孔と、冷却用横孔２３とを有している。主鋳抜き孔１０と、前軸用鋳抜き孔１１と、前環状鋳抜き孔１２と、前流路用鋳抜き孔１３と、前ネジ用鋳抜き孔１４は、モータケース素材１の第一端部１ａ側、即ち前側に開口していて、前側に鋳抜かれている。後軸用鋳抜き孔２０と、後環状鋳抜き孔２１と、後流路用鋳抜き孔２２と、後ネジ用鋳抜き孔は、モータケース素材１の第二端部１ｂ側、即ち、後側に開口していて、後側に鋳抜かれている。

主鋳抜き孔１０は、モータケース素材１の中心線と同軸に形成されている。主鋳抜き孔１０は、モータケース素材１の主となる孔であって、主鋳抜き孔１０によってモータケース素材１は円筒状となっている。主鋳抜き孔１０は、モータケース素材１の第一端部１ａに開口している。前軸用鋳抜き孔１１は、主鋳抜き孔１０と同軸に形成されている。前軸用鋳抜き孔１１と前環状鋳抜き孔１２は、主鋳抜き孔１０の後側に連続している。前環状鋳抜き孔１２は、前軸用鋳抜き孔１１の径方向外側に位置し、前軸用鋳抜き孔１１の径方向外側を周回している。前流路用鋳抜き孔１３と前ネジ用鋳抜き孔１４は、主鋳抜き孔１０の径方向外側に位置する。前流路用鋳抜き孔１３は、周方向に間隔をあけて複数形成されている。本実施形態では、二つの前流路用鋳抜き孔１３が形成されている。但し、前流路用鋳抜き孔１３の個数や配置は任意である。前ネジ用鋳抜き孔１４は、周方向に間隔をあけて複数形成されている。前ネジ用鋳抜き孔１４の個数や配置は任意であるが、本実施形態では、六つの前ネジ用鋳抜き孔１４が形成されている。

冷却用横孔２３は、主鋳抜き孔１０に連通している。冷却用横孔２３は、互いに間隔をあけて複数形成されており、本実施形態では二つ形成されている。一方の冷却用横孔２３は水等の冷媒が入る挿入路であり、他方の冷却用横孔２３は冷媒が出る排出路である。

後軸用鋳抜き孔２０は、前軸用鋳抜き孔１１と連通している。前軸用鋳抜き孔１１と後軸用鋳抜き孔２０は同軸である。後環状鋳抜き孔２１は、後軸用鋳抜き孔２０の径方向外側に位置し、後軸用鋳抜き孔２０の径方向外側を周回している。後流路用鋳抜き孔２２は、後環状鋳抜き孔２１の前側に連続している。後流路用鋳抜き孔２２は、周方向に間隔をあけて複数形成されている。本実施形態では、二つの後流路用鋳抜き孔２２が形成されている。前流路用鋳抜き孔１３と後流路用鋳抜き孔２２は同軸に位置する。後ネジ用鋳抜き孔は、周方向に間隔をあけて複数形成されている。後ネジ用鋳抜き孔の個数や配置は任意であるが、本実施形態では、六つ形成されている。前ネジ用鋳抜き孔１４と後ネジ用鋳抜き孔は同軸に位置する。

モータケース素材１の外周面には、径方向外側に突出し、軸線方向に沿って延びる複数の前ネジボス３０と後ネジボス３１と流路予定部としての流路ボス３２とが設けられている。前ネジボス３０は、モータケース素材１の軸線方向の全長のうち前側部分に局所的に形成されている。後ネジボス３１は、モータケース素材１の軸線方向の全長のうち後側部分に局所的に形成されている。前ネジボス３０と後ネジボス３１は、互いに軸線方向に対向している。前ネジボス３０と後ネジボス３１は、周方向に間隔をあけて複数ずつ形成されている。前ネジボス３０に前ネジ用鋳抜き孔１４が形成され、後ネジボス３１に後ネジ用鋳抜き孔が形成されている。流路ボス３２は、モータケース素材１の軸線方向の全長に亘って形成されている。流路ボス３２は、互いに周方向に間隔をあけて二つ形成されている。流路ボス３２の前側部分に前流路用鋳抜き孔１３が形成され、流路ボス３２の後側部分に後流路用鋳抜き孔２２が形成されている。前流路用鋳抜き孔１３及び後流路用鋳抜き孔２２は、何れも非貫通の孔であって、互いに連通していない。但し、前流路用鋳抜き孔１３と後流路用鋳抜き孔２２が連通していてもよい。また、流路ボス３２に、前流路用鋳抜き孔１３が形成されなくてもよく、後流路用鋳抜き孔２２が形成されなくてもよい。

＜逃げ凹部４１＞
主鋳抜き孔１０の壁面は、モータケース素材１の内周面を構成している。主鋳抜き孔１０は、断面円形であって前側に向けて拡径している。主鋳抜き孔１０の壁面は、主面部４０を有している。主面部４０は、第一抜き勾配を有している。第一抜き勾配により、主鋳抜き孔１０は、前側に向けて拡径している。

主鋳抜き孔１０の壁面のうち流路ボス３２の径方向内側に対向した対向部には、径方向外側に凹んだ逃げ凹部４１が形成されている。逃げ凹部４１は、二つの流路ボス３２に対応して二つ形成されている。逃げ凹部４１は、軸線方向に沿って筋状に延びている。逃げ凹部４１の幅（周方向の寸法）は、前側に向けて徐々に広がっている。逃げ凹部４１の幅は、前流路用鋳抜き孔１３の直径及び後流路用鋳抜き孔２２の直径よりも大きいことが好ましく、流路ボス３２の幅よりも大きいことが好ましい。逃げ凹部４１は、後側に向けて徐々に径方向外側に深くなっている。即ち、逃げ凹部４１の径方向外側への凹み量は、後側に向けて徐々に大きくなっている。

逃げ凹部４１の壁面は、逃げ凹部４１に対して径方向外側に面する凹部主面４１ａと、凹部主面４１ａの周方向の両側に連続する一対の凹部側面４１ｂと、凹部主面４１ａの後側に連続する凹部底面４１ｃとを有する。凹部主面４１ａは、第一抜き勾配よりも小さい第二抜き勾配を有している。第二抜き勾配は１度以下が好ましい。第二抜き勾配は０度であってもよい。

逃げ凹部４１の深さの変化は、第一抜き勾配と第二抜き勾配との間の勾配差によって生じている。逃げ凹部４１の後端部（凹部底面４１ｃ）は、主鋳抜き孔１０の後端部近傍に位置する。逃げ凹部４１は、モータケース素材１の第一端部１ａまで達している。即ち、逃げ凹部４１の前端部は、モータケース素材１の第一端部１ａに位置する。尚、逃げ凹部４１の前端部における深さが０であってもよい。また、逃げ凹部４１がモータケース素材１の第一端部１ａまで達していなくてもよく、逃げ凹部４１の前端部がモータケース素材１の第一端部１ａよりも後側に位置していてもよい。

＜鋳造方法＞
図７に、モータケース素材１を鋳造するための金型の要部を概略図で示している。鋳造時にモータケース素材１の軸線方向は例えば水平方向とされる。図示しない主型の型開き方向は例えばモータケース５の中心線に対して左右方向とされる。主型は、固定型と可動型とを備えている。

金型は、主鋳抜き孔１０を形成するための主孔形成部１００と、前軸用鋳抜き孔１１を形成するための前軸孔形成部１０１と、前環状鋳抜き孔１２を形成するための前環状孔形成部１０２と、前流路用鋳抜き孔１３を形成するための図示しない前流路孔形成部と、前ネジ用鋳抜き孔１４を形成するための図示しない前ネジ孔形成部と、後軸用鋳抜き孔２０を形成するための後軸孔形成部２００と、後環状鋳抜き孔２１を形成するための後環状孔形成部２０１と、後流路用鋳抜き孔２２を形成するための図示しない後流路孔形成部と、後ネジ用鋳抜き孔を形成するための図示しない後ネジ孔形成部とを有している。尚、図７においては、図面の簡略化のため、前流路孔形成部、前ネジ孔形成部、後流路孔形成部、及び後ネジ孔形成部の図示を省略している。主孔形成部１００は、軸線方向に沿って駆動される。主孔形成部１００の移動方向は、主型の型開き方向に対して直交する方向である。

主孔形成部１００の周面には、テーパ部１１０と二つの凸部１２０が形成されている。テーパ部１１０は、主鋳抜き孔１０の壁面の主面部４０を形成するための部分である。テーパ部１１０は、第一抜き勾配を有して、主孔形成部１００の基端側に向けて拡径している。凸部１２０は、主鋳抜き孔１０の壁面の逃げ凹部４１を形成する部分である。凸部１２０は、テーパ部１１０に対して径方向外側に突出している。凸部１２０の径方向外側への突出量は、主孔形成部１００の先端側に向けて徐々に大きくなっている。凸部１２０の径方向外側の端面である突端面１２１は、第二抜き勾配を有している。凸部１２０の突端面１２１により逃げ凹部４１の凹部主面４１ａが形成される。図８に、主孔形成部１００を誇張して模式的に示している。尚、説明の簡略化のため、凸部１２０は一箇所のみ図示している。

モータケース素材１は、機械加工されて、完成品であるモータケース５とされる。図９～図１４に、モータケース５を示している。図９～図１４は、それぞれ図１～図６に対応している。モータケース５は、収容孔５０と流路５１と前ネジ孔５２と後ネジ孔を有している。主鋳抜き孔１０の壁面が切削加工されて収容孔５０が形成されている。前流路用鋳抜き孔１３と後流路用鋳抜き孔２２とを前後に連通するように流路ボス３２が孔加工されて、流路５１が形成されている。流路５１は、流路ボス３２を前後に貫通している。前ネジ用鋳抜き孔１４と後ネジ用鋳抜き孔がそれぞれ孔加工されると共にネジ加工されて、前ネジ孔５２と図示しない後ネジ孔が形成されている。尚、モータケース素材１の第一端部１ａと第二端部１ｂは、機械加工されることが好ましく、モータケース５の第一端部５ａと第二端部５ｂは何れも加工面とされることが好ましい。

収容孔５０は、径一定である。主鋳抜き孔１０の壁面のうち、少なくとも主面部４０の全体が切削加工される。主鋳抜き孔１０の壁面は、鋳造された状態の素材面であるが、本実施形態では、主鋳抜き孔１０の壁面の全体が切削加工されている。切削加工によって逃げ凹部４１は消滅している。尚、図９～図１４において、消滅した逃げ凹部４１を二点鎖線で示している。逃げ凹部４１の凹部主面４１ａも切削加工されている。このように、本実施形態では、収容孔５０の壁面の全体が、切削加工された加工面となっている。尚、逃げ凹部４１の前端部は、収容孔５０の前端部の近傍に位置する。

モータケース５の内側には、図示しないモータと、円筒状の冷却スリーブ６が収容される。図１２に冷却スリーブ６を二点鎖線で示している。収容孔５０に第一端部５ａ側から冷却スリーブ６が嵌合される。冷却スリーブ６の後端部６ａは、収容孔５０の後端部の近傍に位置する。冷却スリーブ６の外周面は収容孔５０の壁面に密着する。冷却スリーブ６の外周面には、図示しない冷却溝が形成されている。冷却溝に冷媒が流される。モータケース５の一方の冷却用横孔２３から冷媒が冷却溝に入れられる。冷媒は、冷却溝を流れた後、他方の冷却用横孔２３から排出される。冷却スリーブ６の内側にモータが収容される。モータのステータが冷却スリーブ６の内周面に嵌合する。冷却溝を流れる冷媒によってモータが冷却される。尚、逃げ凹部４１の後端部は、冷却スリーブ６の後端部６ａの近傍に位置する。

モータケース５の第一端部５ａには、図示しない他の部材、例えば前側のカバーがネジ止めされる。前側のカバーは、前ネジ孔５２によりネジ止めされる。モータケース５の第二端部５ｂには、図示しない他の部材、例えば後側のカバーがネジ止めされる。後側のカバーは、後ネジ孔によりネジ止めされる。流路５１には、オイル等の種々の流体が流される。

以上のように、モータケース素材１の主鋳抜き孔１０の壁面には逃げ凹部４１が形成されている。そのため、主鋳抜き孔１０の壁面を切削加工する際、逃げ凹部４１における削り代（加工代）は主面部４０の削り代よりも小さくなる。逃げ凹部４１の凹部主面４１ａにおける素材が厚く削り取られないことから、収容孔５０の壁面のうち流路５１の径方向内側に対向した対向部に鋳巣が露出しにくい。従って、流路５１を流れるオイル等の流体が鋳巣を介して対向部から染み出しにくくなる。そのため、流路５１内の流体が冷却溝内の冷媒に混じることが抑制される。また、収容孔５０の壁面に漏れ対策としての含浸処理を施す必要もなくなる。主鋳抜き孔１０のうち収容孔５０となる部分の軸線方向略全長に逃げ凹部４１が形成されているので、流路５１内の流体の染み出しを効果的に抑制することができる。また、主面部４０の第一抜き勾配と凹部主面４１ａの第二抜き勾配との間に勾配差を設けることによって、逃げ凹部４１を容易に形成することができる。金型の主孔形成部１００の周面に凸部１２０を設けることによって、簡単な金型構造によって逃げ凹部４１を形成することができる。

尚、上述のモータケース５においては、主鋳抜き孔１０の壁面の全体が切削加工された場合を例示したが、主鋳抜き孔１０の壁面のうち主面部４０のみが切削加工されて、逃げ凹部４１の凹部主面４１ａが切削加工されずに残されてもよい。図１５に、逃げ凹部４１の凹部主面４１ａが切削加工されずに残された形態を示している。図１５において、凹部主面４１ａには多数のドットを付して示している。モータケース素材１の主鋳抜き孔１０の壁面のうち主面部４０の全体が切削加工され、逃げ凹部４１は消滅しているものの、凹部主面４１ａは切削加工されずにそのまま残されている。モータケース５においては、収容孔５０の壁面のうち凹部主面４１ａのみが切削加工されずに残されている。凹部主面４１ａは、鋳造されたままの素材面（未加工面）である。収容孔５０の壁面のうち凹部主面４１ａ以外の部分は、切削加工された加工面である。従って、収容孔５０の壁面は、加工面である加工部と、素材面である未加工部とを有する。素材面と加工面との間には段差が生じていてもよいし、段差が生じていなくてもよい。素材面と加工面とが略面一であってもよい。また、モータケース５の収容孔５０に冷却スリーブ６が嵌合されない構成であってもよく、例えば収容孔５０にモータが直接装着されてもよい。

尚、物品はモータケース５に限られず種々の物品であってよく、物品の形状も種々の形状であってよい。例えば、図１６に示すようなブロック状の物品素材７であってもよい。この場合、前流路用鋳抜き孔１３と後流路用鋳抜き孔２２が形成されている部分が流路予定部となる。収容孔５０は非貫通の孔であってよく、凹部であってよい。

１ モータケース素材
１ａ 第一端部
１ｂ 第二端部
５ モータケース
５ａ 第一端部
５ｂ 第二端部
６ 冷却スリーブ
６ａ 後端部
７ 物品
１０ 主鋳抜き孔
１１ 前軸用鋳抜き孔
１２ 前環状鋳抜き孔
１３ 前流路用鋳抜き孔
１４ 前ネジ用鋳抜き孔
２０ 後軸用鋳抜き孔
２１ 後環状鋳抜き孔
２２ 後流路用鋳抜き孔
２３ 冷却用横孔
３０ 前ネジボス
３１ 後ネジボス
３２ 流路ボス（流路予定部）
４０ 主面部
４１ 逃げ凹部
４１ａ 凹部主面
４１ｂ 凹部側面
４１ｃ 凹部底面
５０ 収容孔
５１ 流路
５２ 前ネジ孔
１００ 主孔形成部
１０１ 前軸孔形成部
１０２ 前環状孔形成部
１１０ テーパ部
１２０ 凸部
１２１ 突端面
２００ 後軸孔形成部
２０１ 後環状孔形成部

Claims (4)

1. 被収容物が収容される径一定の収容孔と、収容孔の径方向外側に設けられた流路と、を有する鋳造品の製造方法であって、
   壁面が第一端部側に向けて第一抜き勾配で拡径する鋳抜き孔と、鋳抜き孔の径方向外側に設けられた流路予定部と、鋳抜き孔の壁面のうち流路予定部の径方向内側に設けられ、径方向外側に凹んだ逃げ凹部と、を有する、物品素材を鋳造する第一ステップと、
   物品素材の鋳抜き孔の壁面を機械加工することにより収容孔を形成すると共に、物品素材の流路予定部を機械加工することにより流路を形成する第二ステップと、を含み、
   第一ステップにおいて、鋳抜き孔の第一抜き勾配に対して、逃げ凹部の壁面における径方向外側に面する凹部主面の第二抜き勾配を小さく設定することにより、鋳抜き孔の第二端部側に向けて徐々に径方向外側に深くなる逃げ凹部を形成し、
   第二ステップにおいて、鋳抜き孔の壁面を機械加工する際に逃げ凹部を消滅させる、鋳造品の製造方法。
2. 第二ステップにおいて逃げ凹部を消滅させる際に、逃げ凹部の凹部主面を含めて鋳抜き孔の壁面の全体を機械加工する、請求項１記載の鋳造品の製造方法。
3. 第二ステップにおいて逃げ凹部を消滅させる際に、鋳抜き孔の壁面のうち逃げ凹部の凹部主面以外の部分を機械加工すると共に、逃げ凹部の凹部主面については機械加工せずに素材面として残す、請求項１記載の鋳造品の製造方法。
4. 逃げ凹部の幅は、流路予定部としての流路ボスの幅よりも大きい、請求項１乃至３の何れかに記載の鋳造品の製造方法。

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