JPH10180409A

JPH10180409A - 鋳造用金型

Info

Publication number: JPH10180409A
Application number: JP34374496A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Monno; 光男門野; Toshihiko Shima; 俊彦島; Hitoshi Namekata; 均行方; Koji Kamiya; 幸治神谷; Satoshi Hirako; 聡平子
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1996-12-24
Filing date: 1996-12-24
Publication date: 1998-07-07

Abstract

(57)【要約】【目的】加工工数を増やすことなく鋳込が完了した時
点でワークの所定部位を適度な硬さに仕上げることので
きる鋳造金型を提供する。【課題解決手段】キャビティ５内に溶湯を流し込んで
所定形状の鋳造品を形成する鋳造用金型１において、キ
ャビティ５の所定部位Ｗｃの近傍に保温手段を設けたこ
とを特徴とする。保温手段は、キャビティに溶湯を供給
するランナ４に連通して形成された溶湯溜まり部１０ａ
と、この溶湯溜まり部１０ａに貯溜された溶湯とからな
るものであってもよく、キャビティ５の所定部位Ｗｂの
近傍に形成された穴１１と、この穴に装填された低熱伝
導部材１１ａとからなるものであってもよい。また、両
者を組み合わせて保温手段を構成してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、キャビティ内に溶湯
を流し込むことによりキャビティ形状に沿った一定形状
の鋳造品を形成する鋳造用金型に関する。

【０００２】

【従来の技術】高温の溶湯をキャビティ内に流し込むこ
とにより所定形状の鋳造品を形成する鋳造法の一つとし
て、湯口から供給した溶湯を金型の下方に設けられたゲ
ートからキャビティ内に重力により流し込むいわゆるグ
ラビティ鋳造法が知られている。この鋳造法によれば、
精度の高い鋳造品を得ることができるばかりでなく、キ
ャビティ内に流し込まれた溶湯が急速に冷却し、微細な
組織を有する強度の高い鋳造品を得ることができること
から、自動車用エンジンのシリンダヘッドに取り付ける
カムシャフト等、広汎な鋳造品の形成に幅広く利用され
ている。

【０００３】しかしながら、このようなグラビティ鋳造
法で形成された鋳造品は、後工程でバイトやドリル等の
加工工具により切削や穴明け加工を行おうとしても、前
述したように鋳造品の強度が高いことから困難であると
いう問題がある。例えば、図８はグラビティ鋳造法によ
り形成される鋳造品の一例にかかり、自動車用エンジン
のカムシャフトの端部の部分的に拡大した図である。カ
ムシャフトＷの軸Ｗａのプーリ取付部Ｗｂには、後工程
でプーリを取り付けるための穴Ｗｃをドリル等の工具Ｔ
で穿設する必要がある。この場合、鋳造金型の水平ラン
ナ４′とキャビティ５′とを連通状にするゲート１０′
の内径は、図６で示すようにプーリ取付部Ｗｂの外径と
同一寸法に形成されているため、鋳造直後におけるプー
リ取付部Ｗｂの溶湯の温度が急速に降下して硬度が高く
なるという問題がある。図８において符号Ａ〜Ｇは、プ
ーリ取付部ＷｂからカムシャフトＷａの軸線に沿って指
定した外周面の硬度の計測点であるが、各計測点Ａ〜Ｇ
と硬度との分布を示した図９のグラフからも明らかなよ
うに、穴明け加工が必要なプーリ取付部Ｗｂに近い計測
点Ａ，Ｂの硬度（ロックウェル硬度，ＨＲＣ）が他の計
測点Ｄ〜Ｇに比して極端に高くなっている。そのため、
このままではドリルＴによる穴明け加工は行うことがで
きず、鋳造後に焼きなましを行ってプーリ取付部Ｗｂの
硬度を低下させる必要がある。

【０００４】図７の金型は上記の欠点を解消すべくゲー
ト部１０″の改良を行ったもので、プーリ取付部Ｗｂに
相当するキャビティ５″の内径寸法を、プーリ取付部Ｗ
ｂよりも大径の軸部Ｗａの外径寸法と同一にしたもので
ある。これは、プーリ取付部Ｗｂの径を大きくすること
によって鋳造後の冷却を緩やかにすることを狙うととも
に、鋳造品の表面よりの内部の方が温度降下が緩やかで
あることに鑑み、後に軸部Ｗａの端部をプーリ取付部Ｗ
ｂの所定形状に合わせて削成したときに、プーリ取付部
Ｗｂの硬度の低下を狙ったものである。図１０はこの場
合における各計測点Ａ〜Ｇの硬度の分布を示したグラフ
であるが、プーリ取付部Ｗｂの硬度が著しく低下してい
るのがわかる。しかしながら、この方法によっても、先
に示した従来例よりも焼きなましを必要としない分だけ
加工時間の短縮は図れるものの、図８の二点鎖線で示す
ようにカムシャフトＷの端部をプーリ取付部Ｗｂの形状
に合わせて削成しなければならず、加工工数が増えて加
工コストが高くなるという問題があることに変わりはな
い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記の問題
点に鑑みてなされたもので、加工工数を増やすことなく
鋳込が完了した時点でワークの所定部位を適度な硬さに
仕上げることのできる鋳造金型を提供しようとするもの
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の鋳造用金型は、キャビティ内に溶湯を流し込
んで所定形状の鋳造品を形成する鋳造用金型において、
前記キャビティの所定部位の近傍に保温手段を設けたこ
とを特徴とするものである。前記した所定部位とは、鋳
造品の中で部分的に硬度を低下させたい部位をいう。前
記保温手段は前記キャビティの所定部位の近傍に前記ラ
ンナに連通して形成された溶湯溜まり部と、この溶湯溜
まり部に貯溜された溶湯とから構成してもよく、前記キ
ャビティの所定部位の近傍に形成された穴と、この穴に
装填された低熱伝導部材とから構成してもよい。また、
前記した保温手段の両方を設けるものとしてもよい。前
記した低熱伝導部材は気体，液体，固体を問わず金型よ
りも熱伝導性の低いものであればよく、例えば空気や低
熱伝導性の金属，セラミック等がある。さらに、前記保
温手段は前記ランナと前記キャビティとの間のゲートに
設けるものとしてもよい。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
を図面に従って詳細に説明する。図１はこの発明を自動
車用エンジンのカムシャフトの鋳造に用いられる鋳造用
金型に適用した第１の実施形態にかかり、当該鋳造用金
型の縦断面図、図２は本発明の第２の実施形態にかか
り、（イ）は要部の拡大断面図、（ロ）は（イ）のＩ−
Ｉ方向断面図、図３および図４は本発明の効果を説明す
るグラフで、図３は第１の実施形態のもの、図４は第２
の実施形態のもの、図５は本発明の鋳造用金型により鋳
造される鋳造品の一例にかかり、自動車用のカムシャフ
トの説明図である。

【０００８】まず、図５に従って本発明の鋳造用金型に
よって形成されるカムシャフトＷについて簡単に説明す
る。カムシャフトＷは、鋳造成形によりカムが一体に形
成された軸部Ｗａと、シリンダヘッドに軸受により支持
される軸部Ｗａの両端部のうち一方の端部に形成された
プーリ取付部Ｗｂとからなっている。プーリ取付部Ｗｂ
は、軸部Ｗａよりも小径に形成され、後工程でドリル等
の工具Ｔで穴明けや切削等の所定の加工が施されてプー
リが取り付けられるものである。

【０００９】次に、図１および図２に従って、本発明の
鋳造用金型（以下、金型と記載する）について説明す
る。なお、この実施形態において金型は、重力により溶
湯を流し込むグラビティ鋳造用の金型である。金型１
は、カムシャフトＷの形状に応じてキャビティ５が形成
された中子２を有している。この金型１は、同時に２個
のカムシャフトＷを鋳造できるいわゆる２個取りであ
り、二つの中子２，２の中央には上下に垂直ランナ３が
形成され、この垂直ランナ３の下端には左右に水平ラン
ナ４が連通状に形成されている。垂直ランナ３の上端は
溶湯を流し込む湯口３ａとして形成され、水平ランナ４
の両端にはキャビティ５，５に連通するゲート１０，１
０が形成されている。このゲート１０，１０は、キャビ
ティ５，５の下端のプーリ取付部Ｗｂを形成する部分に
連通し、かつ、プーリ取付部Ｗｂの外径と同一の内径を
有するように形成されている。

【００１０】上記構成により、湯口３ａから金型１内に
注湯された溶湯は、垂直ランナ３から水平ランナ４およ
びゲート１０を通ってキャビティ５に供給される。ゲー
ト１０を介してキャビティ５に供給されて溶湯は、キャ
ビティ５の下端側からキャビティ５内に充填されてい
く。そのため、キャビティ５の上端には空気抜きのため
の穴２ａが開設されていて、キャビティ５に溶湯が充填
されることにより、キャビティ５内の空気がこの穴２ａ
から押し出されるようになっている。ゲート１０，１０
の手前側にはプーリ取付部Ｗｂの外径よりも大きい内径
を有する溶湯溜まり部１０ａ，１０ａが形成されてい
る。この溶湯溜まり部１０ａ，１０ａには水平ランナ４
から供給された溶湯が貯溜され、溶湯溜まり部１０ａ，
１０ａに貯溜された溶湯の熱によってプーリ取付部Ｗｂ
の急速な温度降下が防止される。すなわち、溶湯溜まり
部１０ａと、これに貯溜される溶湯とが保温手段を構成
している。図３は、この第１の実施形態の効果を説明す
るグラフであるが、従来の金型における硬度分布を示し
た図９のグラフとの比較からも明らかなように、プーリ
を取り付けるプーリ取付部Ｗｂの硬度（特に測定点Ａ，
Ｂの硬度）が特に低下しているのがわかる。

【００１１】図２はこの発明の第２の実施形態である。
この実施形態では、第１の実施形態と同様に水平ランナ
４側に溶湯溜まり部１０ａを有するゲート１０が形成さ
れ、この溶湯溜まり部１０ａおよびゲート１０の周囲に
穴１１が形成されている。この穴１１は、ゲート１０と
同心の円周上に均等間隔で複数個（この実施形態では１
４個）形成されている。また、この実施形態において穴
１１はゲート１０の全長よりも若干長く形成され、その
一端がキャビティ５の下端部の周囲まで延びている。こ
の穴１１には金型１よりも熱伝導性の低い媒体（以下、
低熱伝導部材と記載）１１ａ、例えば、空気や金型１よ
りも熱伝導率の低い金属，セラミック等が装填される。

【００１２】鋳造の際には、溶湯溜まり部１０ａに溶湯
が貯溜（第１の保温手段）されてプーリ取付部Ｗｂの温
度降下を緩やかにするとともに、穴１１およびこの穴１
１に装填された低熱伝導部材１１ａ（第２の保温手段）
によりプーリ取付部Ｗｂからの放熱が規制されて、さら
にプーリ取付部Ｗｂの温度降下を緩やかなものにする。
図４は、穴１１に空気を装填した場合における第２の実
施形態の効果を示したグラフである。図３のグラフとの
比較からも明らかなように、プーリを設ける端部Ｗｂの
硬度（特に測定点Ａの硬度）がさらに低下しているのが
わかる。

【００１３】この発明の好適な実施形態について説明し
てきたが、この発明は上記の実施形態により何ら限定さ
れるものではない。例えば、保温手段は上記したものに
限られず、キャビティ内の溶湯の温度降下を部分的に緩
やかにすることができるものであれば、ヒータ等の加熱
手段を設ける等してもよい。また、上記の実施形態では
ゲート１０の途中に溶湯溜まり部１０ａを形成するもの
として説明したが、これは部分的に硬度を低下させよう
とする部位であるプーリ取付部Ｗｂがゲート１０に面し
た位置に形成されるからであり、従って、他のワークの
場合においては硬度を調整しようとする所望の部位の近
傍に溶湯溜まり部を形成するようにすればよい。さら
に、上記の実施形態では溶湯溜まり部１０ａとこれに貯
溜される溶湯とから保温手段を構成した場合、およびこ
の保温手段（第１の保温手段）の他にゲート１０の周囲
に穴１１を形成し、この穴１１に低熱伝導部材１１ａを
装填した保温手段（第２の保温手段）を設けた場合につ
いて説明したが、硬度を調整しようとする所望の部位の
近傍に穴１１を形成し、この穴１１に低熱伝導部材１１
ａを装填して保温手段を形成するものとしてもよい。

【００１４】

【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、極めて簡単な手段を講じるだけで鋳造品の所定部位
の温度降下を緩やかなものにして、次工程における穴明
けや切削加工等を可能にし、焼きなまし等の前処理を行
う必要がなくなって加工工数の削減により加工コストの
低減を図ることができる。また、第１の保持手段と第２
の保持手段を使い分けることにより、あるいは、両手段
を組み合わせて用いることにより、温度降下の度合いを
調整することができ、小物の鋳造品から大物の鋳造品に
いたるまで幅広く本発明を適用することが可能になる。

【００１５】特に、温度降下の大きい部分、例えば軸物
の鋳造品の端部にゲートを形成し、このゲートの途中に
溶湯溜まり部を形成することにより、既存の金型を大幅
に変更することなく軸端部の硬度を低下させることがで
き、鋳造品の全体にわたって均一な硬度に仕上げること
ができる。さらに、キャビティの所定部位の近傍に穴を
形成し、この穴に低熱伝導部材を装填する場合において
は、低熱伝導部材の種類を熱伝導率の異なる種々の部材
に変えることにより、鋳造品の所定部位の硬度を適宜に
調整することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を自動車用エンジンのカムシャフトの
鋳造に用いられる金型に適用した第１の実施形態にかか
り、鋳造用金型の縦断面図である。

【図２】本発明の第２の実施形態にかかり、（イ）は要
部の拡大断面図、（ロ）は（イ）のＩ−Ｉ方向断面図で
ある。

【図３】本発明の第１の実施形態の効果を説明するグラ
フである。

【図４】本発明の第２の実施形態の効果を説明するグラ
フである。

【図５】本発明の鋳造用金型により鋳造される鋳造品の
一例にかかり、自動車用のカムシャフトの説明図であ
る。

【図６】本発明の従来例にかかり、鋳造用金型のゲート
部の拡大図である。

【図７】本発明の他の従来例にかかり、鋳造用金型のゲ
ート部の拡大図である。

【図８】鋳造品の一例である自動車用エンジンのカムシ
ャフトの端部を部分的に拡大した図である。

【図９】図６の従来例において、図８の各計測点Ａ〜Ｇ
における硬度（ロックウェル硬さ）の分布を示したグラ
フである。

【図１０】図７の他の従来例において、図８の各計測点
Ａ〜Ｇにおける硬度（ロックウェル硬さ）の分布を示し
たグラフである。

【符号の説明】

Ｗカムシャフト（ワーク）Ｗａ軸部Ｗｂプーリ取付部Ｗｃ穴Ｔ工具１鋳造用金型２中子２ａ穴３垂直ランナ３ａ湯口４水平ランナ５キャビティ１０ゲート１０ａ溶湯溜まり部１１穴１１ａ低熱伝導部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者神谷幸治三重県鈴鹿市平田町1907番地本田技研工業株式会社鈴鹿製作所内 (72)発明者平子聡三重県鈴鹿市平田町1907番地本田技研工業株式会社鈴鹿製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ランナを介してキャビティ内に溶湯を流
し込むことにより所定形状の鋳造品を形成する鋳造用金
型において、前記キャビティの所定部位の近傍に保温手段を設けたこ
と、を特徴とする鋳造用金型。
【請求項２】請求項１の鋳造用金型において、前記保温手段は前記キャビティの所定部位の近傍に前記
ランナに連通して形成された溶湯溜まり部と、この溶湯
溜まり部に貯溜された溶湯とからなること、を特徴とする鋳造用金型。
【請求項３】請求項１の鋳造用金型において、前記保温手段は前記キャビティの所定部位の近傍に形成
された穴と、この穴に装填された低熱伝導部材とからな
ること、を特徴とする鋳造用金型。
【請求項４】請求項１の鋳造用金型において、前記保温手段は、前記キャビティの所定部位の近傍に前
記ランナに連通して形成された溶湯溜まり部と、この溶
湯溜まり部に貯溜された溶湯とからなる第１の保温手段
と、前記キャビティの所定部位の近傍に形成された穴
と、この穴に装填された低熱伝導部材とからなる第２の
保温手段とからなること、を特徴とする鋳造用金型。
【請求項５】請求項１ないし請求項４の鋳造用金型に
おいて、前記保温手段は前記ランナと前記キャビティとの間のゲ
ートに設けられていること、を特徴とする鋳造用金型。