車両用ホイール製造用の鋳型およびこれを用いた車両用ホイールの製造方法
【課題】車両用ホイールを品質のばらつきやヒケを極めて少なくした状態で製造することが可能な技術を提供する。
【解決手段】キャビティと溶湯流路とを備え、キャビティは略水平方向に拡がるディスク成形部５１とディスク成形部５１の外周縁１７から上方に延びるリム成形部５３とを有し、リム成形部５３はキャビティ５０のリム肉厚Ｗが上方から下方に向かって減少するリム肉厚変化領域Ｌを有する車両用ホイール製造用の鋳型。
【解決手段】キャビティと溶湯流路とを備え、キャビティは略水平方向に拡がるディスク成形部５１とディスク成形部５１の外周縁１７から上方に延びるリム成形部５３とを有し、リム成形部５３はキャビティ５０のリム肉厚Ｗが上方から下方に向かって減少するリム肉厚変化領域Ｌを有する車両用ホイール製造用の鋳型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用ホイール製造用の鋳型およびこれを用いた車両用ホイールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用ホイールは、車両にタイヤを装着するために用いる。車両用ホイールには、車両の走行時に振動や衝撃などの大きな負荷がかかるので、強度が高く、品質の欠陥が少ないことが強く求められている。こうした要求に応えるべく、車両用ホイールを製造する際には、低圧鋳造法が広く用いられている（例えば、特許文献１）。低圧鋳造法は、保持炉（チャンバー）内に蓄えられた溶湯の界面を加圧することにより、溶湯を給湯管（ストーク）内で押し上げて鋳型のキャビティ（空洞）内へと流し込み、キャビティ内で溶湯を凝固させる鋳造法である。この低圧鋳造法を用いると、複雑な凹凸形状を持った製品でも、品質の欠陥や重量のばらつきを少なくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２８７０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、低圧鋳造法をもってしても、車両用ホイール用の鋳造品についての品質のばらつきや鋳造品に特有な欠陥であるヒケ欠陥を少なくすることは依然として困難である。
【０００５】
上記の問題に鑑みて、本発明の目的は、車両用ホイールの品質のばらつきやヒケ欠陥を少なくすることが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば上述した目的を達成することができる。具体的には、以下に示す車両用ホイール製造用の鋳型およびこれを用いた車両用ホイールの製造方法である。
【０００７】
［１］ 溶湯を充填するためのキャビティと、前記キャビティ内に前記溶湯を注入するための溶湯流路と、を備え、前記キャビティは、略水平方向に拡がるディスク成形部と、前記ディスク成形部の外周縁から上方に延びるリム成形部と、を有し、前記溶湯流路は、前記リム成形部に開口するとともに、前記リム成形部は、前記キャビティのリム肉厚が上方から下方に向かって減少するリム肉厚変化領域を有する車両用ホイール製造用の鋳型。
【０００８】
［２］ 前記リム成形部は、上部にインナー側ビードシート成形部を有するとともに、前記インナー側ビードシート成形部より下部が前記リム肉厚変化領域である前記［１］に記載の車両用ホイール製造用の鋳型。
【０００９】
［３］ 前記リム成形部は、前記インナー側ビードシート成形部の下部にドロップセンター成形部を有し、前記インナー側ビードシート成形部および前記ドロップセンター成形部には、前記キャビティのリム肉厚が上方から下方に向かって増加する領域がない前記［２］に記載の車両用ホイール製造用の鋳型。
【００１０】
［４］ 前記リム肉厚変化領域における前記キャビティの最大リム肉厚と最小リム肉厚との差が１ｍｍ以上である前記［１］〜［３］のいずれかに記載の車両用ホイール製造用の鋳型。
【００１１】
［５］ 前記［１］〜［３］のいずれかに記載の車両用ホイール製造用の鋳型の前記溶湯流路から前記キャビティ内に前記溶湯を注入して前記キャビティ内に前記溶湯を充填し、前記溶湯を凝固させて前記車両用ホイール用の鋳造品を作製し、次いで前記車両用ホイール用の鋳造品を研削して所望の形状とする車両用ホイールの製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の車両用ホイール製造用の鋳型およびこれを用いる車両用ホイールの製造方法によれば、品質のばらつきやヒケ欠陥の少ない車両用ホイールを得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態の車両用ホイール製造用の鋳型と、これを備えた低圧鋳造装置の模式図である。
【図２】図１中の枠Ａ内の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良を加え得るものである。
【００１５】
本発明の車両用ホイール製造用の鋳型（以下、「本発明の鋳型」という）は、溶湯を充填するためのキャビティと、キャビティ内に溶湯を注入するための溶湯流路と、を備えている。さらに、このキャビティは、略水平方向に拡がるディスク成形部と、ディスク成形部の外周縁から上方に延びるリム成形部と、を有している。
【００１６】
また、本発明の鋳型は、溶湯流路がリム成形部に開口している。したがって、本発明の鋳型では、溶湯流路からキャビティのリム成形部内に溶湯を流入させることができる。
【００１７】
また、本発明の鋳型では、上述したようにリム成形部がディスク成形部の外周縁から上方に延びているので、溶湯をリム成形部に流入させると、溶湯流路から流入させる際に溶湯に加えた圧力や溶湯そのものの重さによって、溶湯がディスク成形部の外周縁まで降下していき、最終的には溶湯ディスク成形部の中心部まで溶湯を流し込むことができる。こうして、溶湯をキャビティ全体に充填することができる。
【００１８】
本発明の鋳型では、リム成形部に充填された溶湯から車両用ホイール用の鋳造品のリムに相当する部分ができる。よって、リム成形部のキャビティの幅は、車両用ホイール用の鋳造品のリムの肉厚に一致することになる。本発明の鋳型では、リム成形部でのキャビティの幅（以下、リム成形部の「リム肉厚」と称する）が上方から下方に向かって減少する領域、いわゆるリム肉厚変化領域を有する。
【００１９】
本明細書にいうキャビティのリム肉厚が上方から下方に向かって減少するとは、キャビティのリム肉厚が漸減する態様や段階的に減少する態様［例えば、位置Ａのキャビティのリム肉厚がα（ｍｍ）、位置Ａから下方の位置Ｂまではキャビティのリム肉厚がβ（ｍｍ）、さらに位置Ｂからその下方の位置Ｃまではキャビティのリム肉厚がγ（ｍｍ）（但し、α＞β＞γ）という具合に減少する態様］が含まれている。
【００２０】
一般に、車両用ホイール用の鋳造品は、ディスクとリムとが交差する部分で肉厚になっている。このような肉厚の特徴を反映して、車両用ホイール用の鋳造品を製造するための鋳型では、一般に、ディスク成形部とリム成形部とが交差する部分、いわゆる交差部は、キャビティの幅が大きく、また、容積も大きくなっている。こうしたキャビティの幅や容積の特徴から、交差部で溶湯を凝固させると、溶湯の収縮による影響が大きく現れる傾向があり、特に、溶湯の収縮に起因したヒケ欠陥が発生しやすい。本発明の鋳型では、リム成形部におけるキャビティのリム肉厚が上方から下方に向かって減少していくことにより、上述したような態様でリム成形部内に溶湯を流し込んでいくときに、リム成形部内での流路断面積が溶湯の流れる方向に沿って狭まっていくかたちになる。その結果、本発明の鋳型では、交差部からリム成形部にかけて指向性凝固が改善される。すなわち、交差部の溶湯が凝固により収縮した場合に、上方のリム成形部からの溶湯補給が促進されるようになるので、溶湯が交差部からリム成形部までの部分で下から上に向かって徐々に凝固していきやすくなる。また、本発明の鋳型のように、リム成形部内における溶湯の流路断面積が溶湯の流れる方向に沿って狭まっていく場合には、リム成形部のキャビティ内に溶湯を流し込み始めると、溶湯は密に充填された状態のまま、溶湯がリム成形部内を拡がっていき、溶湯はキャビティを囲む鋳型の壁面に密着しつつ、鋳型の壁面に囲まれたキャビティ内にもぎっしりと詰まった状態になる。その結果、指向性凝固が一層促進される。こうして指向性凝固が改善されるので、本発明の鋳型を用いると、得られた車両用ホール用の鋳造品のディスクとリムとが交差する部分でヒケ欠陥の発生を抑えることができる。
【００２１】
特に、本発明の鋳型では、交差部に充填された溶湯が凝固収縮したときに、リム成形部からの溶湯補給が促進されるという観点からは、リム肉厚変化領域においては、キャビティのリム肉厚が上方から下方に向かって漸減していくことが好ましい。
【００２２】
また、本発明の鋳型では、インナー側ビードシートとハンプ、ドロップセンターを有する車両用ホイールの鋳造物を製造するために用いることもできる。このような用途の場合には、本発明の鋳型は、リム成形部がインナー側ビードシート成形部やドロップセンター成形部を有しているとよい。このインナー側ビードシート成形部からは、車両用ホイールのインナー側ビードシートおよびハンプに該当する部分を成形することができる。また、ドロップセンター成形部からは、車両用ホイールのドロップセンターに該当する部分を成形することができる。
【００２３】
本発明の鋳型では、リム成形部がインナー側ビードシート成形部を有する場合には、インナー側ビードシート成形部がリム成形部内の上部に設けられているとよい。
【００２４】
また、本発明の鋳型では、リム成形部がインナー側ビードシート成形部を有する場合には、交差部に充填された溶湯が凝固収縮したときに、リム成形部からの溶湯補給が促進されるという観点からは、リム成形部は、インナー側ビードシート成形部から下部がリム肉厚変化領域であることが好ましく、さらに、このリム肉厚変化領域においてはキャビティのリム肉厚が上方から下方に向かって漸減することがより好ましい。
【００２５】
本発明の鋳型では、リム成形部がインナー側ビードシート成形部とドロップセンター成形部とを有する場合には、インナー側ビードシート成形部がリム成形部内の上部に設けられ、かつドロップセンター成形部がインナー側ビードシート成形部の下部に設けられているとよい。
【００２６】
また、本発明の鋳型では、リム成形部がインナー側ビードシート成形部とドロップセンター成形部とを有する場合には、交差部に充填された溶湯が凝固収縮したときに、リム成形部からの溶湯補給が促進されるという観点からは、インナー側ビードシート成形部およびドロップセンター成形部には、キャビティのリム肉厚が上方から下方に向かって増加する領域がないことが好ましい。このようにキャビティのリム肉厚が上方から下方に向かって増加する領域がない場合には、リム成形部がインナー側ビードシート成形部やハンプ成形部、ドロップセンター成形部といった複雑な凹凸形状を持つキャビティであるにもかかわらず、得られる車両用ホイール用の鋳造品は品質のばらつきやヒケ欠陥が少なくなっている。
【００２７】
本発明の鋳型では、リム肉厚変化領域におけるキャビティの最大リム肉厚と最小リム肉厚との差が１ｍｍ以上であることが好ましく、さらに、３ｍｍ以上であることがより好ましい。また、本発明の鋳型では、リム肉厚変化領域におけるキャビティの最大リム肉厚と最小リム肉厚との差の上限は、１２ｍｍであることが好ましく、さらに１０ｍｍであることがより好ましい。
【００２８】
本発明の鋳型を用いて車両用ホイールを製造する際には、溶湯流路からキャビティ内に溶湯を注入することによりキャビティ内に溶湯を充填し、そのまま溶湯を凝固させて車両用ホイール用の鋳造品を作製し、次いで得られた車両用ホイール用の鋳造品を研削して所望の形状に加工するとよい。
【００２９】
以下、本発明の車両用ホイール製造用の鋳型の具体的な実施形態を参照しつつ、その内容を詳しく説明する。
【００３０】
図１は、本発明の一実施形態の車両用ホイール製造用の鋳型と、これを備えた低圧鋳造装置の模式図である。図示されるように、本低圧鋳造装置Ｄは、鋳型セットＳと、鋳型セットＳを載置するための基台１０と、を備えている。
【００３１】
本鋳型セットＳは、下型２０と上型４０と一対の横型３０という具合に、３種の型から構成されている。これらの型を組み合わせて鋳型セットＳを組み上げると、内部にキャビティ５０ができる。このキャビティ５０は、車両用ホイ−ルと略同じ形状をした空洞である［図１の模式図では、車両用ホイール形状の空洞については、インナー側が上、アウター側（車両に装着したときに外部から見える側）が下となる向きになっている］。本鋳型セットＳでは、キャビティ５０がディスク成形部５１とリム成形部５３とから構成されている。このキャビティ５０内で溶湯を凝固させることにより、車両用ホイール用の鋳造品を成形することができる。
【００３２】
本鋳型セットＳでは、一対の横型３０は、車両用ホイールの中心軸を含んだ面から分離するようになっている。これら２つの横型３０の合せ面のそれぞれには窪みがあり、２つの横型３０の合せ面同士を合わせると湯道３１が形成される。この湯道３１は、本鋳型セットＳの両側に１つずつ、すなわち一対ある。これらの湯道３１は略Ｌ字状をしており、湯道３１の一方の端が側端開口３１１としてキャビティ５０のリム成形部５３に開口しており、湯道３１のもう一方の端が下端開口３１２として横型３０の下面において開口している。これにより、溶湯を下端開口３１２から湯道３１内に流入させ、湯道３１内に流入した溶湯を側端開口３１１からキャビティ５０内へと注入することができる。また、側端開口３１１には、流路が窄まるように堰が設けられている。
【００３３】
本鋳型セットＳでは、下型２０の上面に凹部が形成されており、この凹部に入子２１が嵌めこまれている。この入子２１によって、車両用ホイ−ルのディスク部を目的の凹凸形状に作り上げることができる。
【００３４】
図２は、図１中の枠Ａ内の拡大図である。この拡大図には、リム成形部５３、およびディスク成形部５１の外周縁１７近傍が描かれている。図示されるように、本鋳型セットＳでは、リム成形部５３は横型３０の壁面１９ａと上型４０の壁面１９ｂとに囲まれた空洞として形成されている。このリム成形部５３は、上部にあるインナー側ビードシート成形部１１と、下部にあるドロップセンター成形部１３とから構成されている。また、本鋳型セットＳでは、ディスク成形部５１の外周縁１７近傍は、横型３０の壁面１９ａと上型４０の壁面１９ｂと下型２０の壁面１９ｃとに囲まれた空洞としてディスク成形部５１とリム成形部５３とが交差した大きな肉厚部位となる交差部１２を形成する。本鋳型セットＳでは、インナー側ビードシート成形部１１の下端１５からドロップセンター成形部１３の下端１８までの領域Ｌにおいて、キャビティ５０のリム肉厚Ｗが上方から下方に向かって漸減している。ここで、キャビティのリム肉厚Ｗは、キャリパーを用いて測定することができ、また、得られた車両用ホイール用の鋳造品を切断し、鋳造品の断面の幅から測定することもできる。
【００３５】
本鋳型セットＳでは、溶湯がリム成形部５３の内に流入すると、インナー側ビードシート成形部１１からドロップセンター成形部１３へと降下していき、ディスク成形部５１内に流れ込んでいく。このとき、上述したように領域Ｌでキャビティのリム肉厚Ｗが漸減しているので、インナー側ビードシート成形部１１からドロップセンター成形部１３および交差部１２への溶湯補給が促進され、その結果、交差部１２から成形された鋳造品の肉厚な部分に、ヒケ欠陥が発生しにくくなる。また、溶湯は横型３０の壁面１９ａと上型４０の壁面１９ｂとに囲まれた空間を密に詰まった状態で流れていく。その結果、リム成形部５３内には、溶湯を均一かつ高密度な状態で溶湯を充填することができる。このようにして溶湯を充填し凝固した場合には、品質のばらつきやヒケ欠陥の極めて少ない鋳造品を得ることが可能になる。
【００３６】
図１に示されるように、本低圧鋳造装置Ｄでは、基台１０の上に鋳型セットＳが置かれている。基台１０には、中間ストーク７０が貫通している。この中間ストーク７０については、鉛直方向に対して傾いた方向に延びた状態で配置することが可能である。中間ストーク７０の上端は、湯道３１の下端開口３１２に連結している。
【００３７】
基台１０の下には、溶湯保持炉６０が配置されている。溶湯保持炉６０内には、溶湯Ｍが収容されている。溶湯保持炉６０には、保持炉ストーク７５が装着されている。この保持炉ストーク７５は略鉛直方向に延びている。また、保持炉ストーク７５の上端は中間ストーク７０の下端に連結し、保持炉ストーク７５の下端は溶湯保持炉６０内に収容された溶湯Ｍの中に差し込まれている。
【００３８】
なお、本低圧鋳造装置Ｄでは、湯道３１と中間ストーク７０との間にフィルターＲを設けることにより、溶湯に混入した異物を除去できるようにしている。
【００３９】
本低圧鋳造装置Ｄでは、溶湯保持炉６０内にガスを供給して溶湯Ｍを加圧することにより、ストーク（中間ストーク７０と保持炉ストーク７５）および湯道３１を介して溶湯Ｍをキャビティ５０内へと送り込むことができる。このとき、溶湯Ｍがキャビティ５０内および湯道３１内に満たされるまで供給することが望ましい。
【００４０】
溶湯Ｍによってキャビティ５０内および湯道３１内が満たされたら、そのままの状態で溶湯Ｍを凝固させるとよい。
【００４１】
溶湯をキャビティ５０内および湯道３１内で凝固させた後、各型を離型すると、車両用ホイール用の鋳造品を得ることができる。
【００４２】
この車両用ホイール用の鋳造品については、研削して各部を所望の形状にすることにより、最終的に、車両用ホイールを得ることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、車両用ホイール製造用の鋳型およびこれを用いた車両用ホイールの製造方法として利用できる。
【符号の説明】
【００４４】
１０：基台、１１：インナー側ビードシート成形部、１２：交差部、１３：ドロップセンター成形部、１５：（インナー側ビードシート成形部の）下端、１７：（ディスク成形部の）外周縁、１８：（ドロップセンター成形部の）下端、１９ａ：（横型の）壁面、１９ｂ：（上型の）壁面、１９ｃ：（下型の）壁面、２０：下型、２１：入子、３０：横型、３１：湯道、４０：上型、５０：キャビティ、５１：ディスク成形部、５３：リム成形部、６０：溶湯保持炉、７０：中間ストーク、３１１：（湯道の）側端開口、３１２：（湯道の）下端開口、Ｄ：車両用ホイールの低圧鋳造装置、Ｍ：溶湯、Ｒ：フィルター、Ｓ：鋳型セット。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用ホイール製造用の鋳型およびこれを用いた車両用ホイールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用ホイールは、車両にタイヤを装着するために用いる。車両用ホイールには、車両の走行時に振動や衝撃などの大きな負荷がかかるので、強度が高く、品質の欠陥が少ないことが強く求められている。こうした要求に応えるべく、車両用ホイールを製造する際には、低圧鋳造法が広く用いられている（例えば、特許文献１）。低圧鋳造法は、保持炉（チャンバー）内に蓄えられた溶湯の界面を加圧することにより、溶湯を給湯管（ストーク）内で押し上げて鋳型のキャビティ（空洞）内へと流し込み、キャビティ内で溶湯を凝固させる鋳造法である。この低圧鋳造法を用いると、複雑な凹凸形状を持った製品でも、品質の欠陥や重量のばらつきを少なくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２８７０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、低圧鋳造法をもってしても、車両用ホイール用の鋳造品についての品質のばらつきや鋳造品に特有な欠陥であるヒケ欠陥を少なくすることは依然として困難である。
【０００５】
上記の問題に鑑みて、本発明の目的は、車両用ホイールの品質のばらつきやヒケ欠陥を少なくすることが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば上述した目的を達成することができる。具体的には、以下に示す車両用ホイール製造用の鋳型およびこれを用いた車両用ホイールの製造方法である。
【０００７】
［１］ 溶湯を充填するためのキャビティと、前記キャビティ内に前記溶湯を注入するための溶湯流路と、を備え、前記キャビティは、略水平方向に拡がるディスク成形部と、前記ディスク成形部の外周縁から上方に延びるリム成形部と、を有し、前記溶湯流路は、前記リム成形部に開口するとともに、前記リム成形部は、前記キャビティのリム肉厚が上方から下方に向かって減少するリム肉厚変化領域を有する車両用ホイール製造用の鋳型。
【０００８】
［２］ 前記リム成形部は、上部にインナー側ビードシート成形部を有するとともに、前記インナー側ビードシート成形部より下部が前記リム肉厚変化領域である前記［１］に記載の車両用ホイール製造用の鋳型。
【０００９】
［３］ 前記リム成形部は、前記インナー側ビードシート成形部の下部にドロップセンター成形部を有し、前記インナー側ビードシート成形部および前記ドロップセンター成形部には、前記キャビティのリム肉厚が上方から下方に向かって増加する領域がない前記［２］に記載の車両用ホイール製造用の鋳型。
【００１０】
［４］ 前記リム肉厚変化領域における前記キャビティの最大リム肉厚と最小リム肉厚との差が１ｍｍ以上である前記［１］〜［３］のいずれかに記載の車両用ホイール製造用の鋳型。
【００１１】
［５］ 前記［１］〜［３］のいずれかに記載の車両用ホイール製造用の鋳型の前記溶湯流路から前記キャビティ内に前記溶湯を注入して前記キャビティ内に前記溶湯を充填し、前記溶湯を凝固させて前記車両用ホイール用の鋳造品を作製し、次いで前記車両用ホイール用の鋳造品を研削して所望の形状とする車両用ホイールの製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の車両用ホイール製造用の鋳型およびこれを用いる車両用ホイールの製造方法によれば、品質のばらつきやヒケ欠陥の少ない車両用ホイールを得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態の車両用ホイール製造用の鋳型と、これを備えた低圧鋳造装置の模式図である。
【図２】図１中の枠Ａ内の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良を加え得るものである。
【００１５】
本発明の車両用ホイール製造用の鋳型（以下、「本発明の鋳型」という）は、溶湯を充填するためのキャビティと、キャビティ内に溶湯を注入するための溶湯流路と、を備えている。さらに、このキャビティは、略水平方向に拡がるディスク成形部と、ディスク成形部の外周縁から上方に延びるリム成形部と、を有している。
【００１６】
また、本発明の鋳型は、溶湯流路がリム成形部に開口している。したがって、本発明の鋳型では、溶湯流路からキャビティのリム成形部内に溶湯を流入させることができる。
【００１７】
また、本発明の鋳型では、上述したようにリム成形部がディスク成形部の外周縁から上方に延びているので、溶湯をリム成形部に流入させると、溶湯流路から流入させる際に溶湯に加えた圧力や溶湯そのものの重さによって、溶湯がディスク成形部の外周縁まで降下していき、最終的には溶湯ディスク成形部の中心部まで溶湯を流し込むことができる。こうして、溶湯をキャビティ全体に充填することができる。
【００１８】
本発明の鋳型では、リム成形部に充填された溶湯から車両用ホイール用の鋳造品のリムに相当する部分ができる。よって、リム成形部のキャビティの幅は、車両用ホイール用の鋳造品のリムの肉厚に一致することになる。本発明の鋳型では、リム成形部でのキャビティの幅（以下、リム成形部の「リム肉厚」と称する）が上方から下方に向かって減少する領域、いわゆるリム肉厚変化領域を有する。
【００１９】
本明細書にいうキャビティのリム肉厚が上方から下方に向かって減少するとは、キャビティのリム肉厚が漸減する態様や段階的に減少する態様［例えば、位置Ａのキャビティのリム肉厚がα（ｍｍ）、位置Ａから下方の位置Ｂまではキャビティのリム肉厚がβ（ｍｍ）、さらに位置Ｂからその下方の位置Ｃまではキャビティのリム肉厚がγ（ｍｍ）（但し、α＞β＞γ）という具合に減少する態様］が含まれている。
【００２０】
一般に、車両用ホイール用の鋳造品は、ディスクとリムとが交差する部分で肉厚になっている。このような肉厚の特徴を反映して、車両用ホイール用の鋳造品を製造するための鋳型では、一般に、ディスク成形部とリム成形部とが交差する部分、いわゆる交差部は、キャビティの幅が大きく、また、容積も大きくなっている。こうしたキャビティの幅や容積の特徴から、交差部で溶湯を凝固させると、溶湯の収縮による影響が大きく現れる傾向があり、特に、溶湯の収縮に起因したヒケ欠陥が発生しやすい。本発明の鋳型では、リム成形部におけるキャビティのリム肉厚が上方から下方に向かって減少していくことにより、上述したような態様でリム成形部内に溶湯を流し込んでいくときに、リム成形部内での流路断面積が溶湯の流れる方向に沿って狭まっていくかたちになる。その結果、本発明の鋳型では、交差部からリム成形部にかけて指向性凝固が改善される。すなわち、交差部の溶湯が凝固により収縮した場合に、上方のリム成形部からの溶湯補給が促進されるようになるので、溶湯が交差部からリム成形部までの部分で下から上に向かって徐々に凝固していきやすくなる。また、本発明の鋳型のように、リム成形部内における溶湯の流路断面積が溶湯の流れる方向に沿って狭まっていく場合には、リム成形部のキャビティ内に溶湯を流し込み始めると、溶湯は密に充填された状態のまま、溶湯がリム成形部内を拡がっていき、溶湯はキャビティを囲む鋳型の壁面に密着しつつ、鋳型の壁面に囲まれたキャビティ内にもぎっしりと詰まった状態になる。その結果、指向性凝固が一層促進される。こうして指向性凝固が改善されるので、本発明の鋳型を用いると、得られた車両用ホール用の鋳造品のディスクとリムとが交差する部分でヒケ欠陥の発生を抑えることができる。
【００２１】
特に、本発明の鋳型では、交差部に充填された溶湯が凝固収縮したときに、リム成形部からの溶湯補給が促進されるという観点からは、リム肉厚変化領域においては、キャビティのリム肉厚が上方から下方に向かって漸減していくことが好ましい。
【００２２】
また、本発明の鋳型では、インナー側ビードシートとハンプ、ドロップセンターを有する車両用ホイールの鋳造物を製造するために用いることもできる。このような用途の場合には、本発明の鋳型は、リム成形部がインナー側ビードシート成形部やドロップセンター成形部を有しているとよい。このインナー側ビードシート成形部からは、車両用ホイールのインナー側ビードシートおよびハンプに該当する部分を成形することができる。また、ドロップセンター成形部からは、車両用ホイールのドロップセンターに該当する部分を成形することができる。
【００２３】
本発明の鋳型では、リム成形部がインナー側ビードシート成形部を有する場合には、インナー側ビードシート成形部がリム成形部内の上部に設けられているとよい。
【００２４】
また、本発明の鋳型では、リム成形部がインナー側ビードシート成形部を有する場合には、交差部に充填された溶湯が凝固収縮したときに、リム成形部からの溶湯補給が促進されるという観点からは、リム成形部は、インナー側ビードシート成形部から下部がリム肉厚変化領域であることが好ましく、さらに、このリム肉厚変化領域においてはキャビティのリム肉厚が上方から下方に向かって漸減することがより好ましい。
【００２５】
本発明の鋳型では、リム成形部がインナー側ビードシート成形部とドロップセンター成形部とを有する場合には、インナー側ビードシート成形部がリム成形部内の上部に設けられ、かつドロップセンター成形部がインナー側ビードシート成形部の下部に設けられているとよい。
【００２６】
また、本発明の鋳型では、リム成形部がインナー側ビードシート成形部とドロップセンター成形部とを有する場合には、交差部に充填された溶湯が凝固収縮したときに、リム成形部からの溶湯補給が促進されるという観点からは、インナー側ビードシート成形部およびドロップセンター成形部には、キャビティのリム肉厚が上方から下方に向かって増加する領域がないことが好ましい。このようにキャビティのリム肉厚が上方から下方に向かって増加する領域がない場合には、リム成形部がインナー側ビードシート成形部やハンプ成形部、ドロップセンター成形部といった複雑な凹凸形状を持つキャビティであるにもかかわらず、得られる車両用ホイール用の鋳造品は品質のばらつきやヒケ欠陥が少なくなっている。
【００２７】
本発明の鋳型では、リム肉厚変化領域におけるキャビティの最大リム肉厚と最小リム肉厚との差が１ｍｍ以上であることが好ましく、さらに、３ｍｍ以上であることがより好ましい。また、本発明の鋳型では、リム肉厚変化領域におけるキャビティの最大リム肉厚と最小リム肉厚との差の上限は、１２ｍｍであることが好ましく、さらに１０ｍｍであることがより好ましい。
【００２８】
本発明の鋳型を用いて車両用ホイールを製造する際には、溶湯流路からキャビティ内に溶湯を注入することによりキャビティ内に溶湯を充填し、そのまま溶湯を凝固させて車両用ホイール用の鋳造品を作製し、次いで得られた車両用ホイール用の鋳造品を研削して所望の形状に加工するとよい。
【００２９】
以下、本発明の車両用ホイール製造用の鋳型の具体的な実施形態を参照しつつ、その内容を詳しく説明する。
【００３０】
図１は、本発明の一実施形態の車両用ホイール製造用の鋳型と、これを備えた低圧鋳造装置の模式図である。図示されるように、本低圧鋳造装置Ｄは、鋳型セットＳと、鋳型セットＳを載置するための基台１０と、を備えている。
【００３１】
本鋳型セットＳは、下型２０と上型４０と一対の横型３０という具合に、３種の型から構成されている。これらの型を組み合わせて鋳型セットＳを組み上げると、内部にキャビティ５０ができる。このキャビティ５０は、車両用ホイ−ルと略同じ形状をした空洞である［図１の模式図では、車両用ホイール形状の空洞については、インナー側が上、アウター側（車両に装着したときに外部から見える側）が下となる向きになっている］。本鋳型セットＳでは、キャビティ５０がディスク成形部５１とリム成形部５３とから構成されている。このキャビティ５０内で溶湯を凝固させることにより、車両用ホイール用の鋳造品を成形することができる。
【００３２】
本鋳型セットＳでは、一対の横型３０は、車両用ホイールの中心軸を含んだ面から分離するようになっている。これら２つの横型３０の合せ面のそれぞれには窪みがあり、２つの横型３０の合せ面同士を合わせると湯道３１が形成される。この湯道３１は、本鋳型セットＳの両側に１つずつ、すなわち一対ある。これらの湯道３１は略Ｌ字状をしており、湯道３１の一方の端が側端開口３１１としてキャビティ５０のリム成形部５３に開口しており、湯道３１のもう一方の端が下端開口３１２として横型３０の下面において開口している。これにより、溶湯を下端開口３１２から湯道３１内に流入させ、湯道３１内に流入した溶湯を側端開口３１１からキャビティ５０内へと注入することができる。また、側端開口３１１には、流路が窄まるように堰が設けられている。
【００３３】
本鋳型セットＳでは、下型２０の上面に凹部が形成されており、この凹部に入子２１が嵌めこまれている。この入子２１によって、車両用ホイ−ルのディスク部を目的の凹凸形状に作り上げることができる。
【００３４】
図２は、図１中の枠Ａ内の拡大図である。この拡大図には、リム成形部５３、およびディスク成形部５１の外周縁１７近傍が描かれている。図示されるように、本鋳型セットＳでは、リム成形部５３は横型３０の壁面１９ａと上型４０の壁面１９ｂとに囲まれた空洞として形成されている。このリム成形部５３は、上部にあるインナー側ビードシート成形部１１と、下部にあるドロップセンター成形部１３とから構成されている。また、本鋳型セットＳでは、ディスク成形部５１の外周縁１７近傍は、横型３０の壁面１９ａと上型４０の壁面１９ｂと下型２０の壁面１９ｃとに囲まれた空洞としてディスク成形部５１とリム成形部５３とが交差した大きな肉厚部位となる交差部１２を形成する。本鋳型セットＳでは、インナー側ビードシート成形部１１の下端１５からドロップセンター成形部１３の下端１８までの領域Ｌにおいて、キャビティ５０のリム肉厚Ｗが上方から下方に向かって漸減している。ここで、キャビティのリム肉厚Ｗは、キャリパーを用いて測定することができ、また、得られた車両用ホイール用の鋳造品を切断し、鋳造品の断面の幅から測定することもできる。
【００３５】
本鋳型セットＳでは、溶湯がリム成形部５３の内に流入すると、インナー側ビードシート成形部１１からドロップセンター成形部１３へと降下していき、ディスク成形部５１内に流れ込んでいく。このとき、上述したように領域Ｌでキャビティのリム肉厚Ｗが漸減しているので、インナー側ビードシート成形部１１からドロップセンター成形部１３および交差部１２への溶湯補給が促進され、その結果、交差部１２から成形された鋳造品の肉厚な部分に、ヒケ欠陥が発生しにくくなる。また、溶湯は横型３０の壁面１９ａと上型４０の壁面１９ｂとに囲まれた空間を密に詰まった状態で流れていく。その結果、リム成形部５３内には、溶湯を均一かつ高密度な状態で溶湯を充填することができる。このようにして溶湯を充填し凝固した場合には、品質のばらつきやヒケ欠陥の極めて少ない鋳造品を得ることが可能になる。
【００３６】
図１に示されるように、本低圧鋳造装置Ｄでは、基台１０の上に鋳型セットＳが置かれている。基台１０には、中間ストーク７０が貫通している。この中間ストーク７０については、鉛直方向に対して傾いた方向に延びた状態で配置することが可能である。中間ストーク７０の上端は、湯道３１の下端開口３１２に連結している。
【００３７】
基台１０の下には、溶湯保持炉６０が配置されている。溶湯保持炉６０内には、溶湯Ｍが収容されている。溶湯保持炉６０には、保持炉ストーク７５が装着されている。この保持炉ストーク７５は略鉛直方向に延びている。また、保持炉ストーク７５の上端は中間ストーク７０の下端に連結し、保持炉ストーク７５の下端は溶湯保持炉６０内に収容された溶湯Ｍの中に差し込まれている。
【００３８】
なお、本低圧鋳造装置Ｄでは、湯道３１と中間ストーク７０との間にフィルターＲを設けることにより、溶湯に混入した異物を除去できるようにしている。
【００３９】
本低圧鋳造装置Ｄでは、溶湯保持炉６０内にガスを供給して溶湯Ｍを加圧することにより、ストーク（中間ストーク７０と保持炉ストーク７５）および湯道３１を介して溶湯Ｍをキャビティ５０内へと送り込むことができる。このとき、溶湯Ｍがキャビティ５０内および湯道３１内に満たされるまで供給することが望ましい。
【００４０】
溶湯Ｍによってキャビティ５０内および湯道３１内が満たされたら、そのままの状態で溶湯Ｍを凝固させるとよい。
【００４１】
溶湯をキャビティ５０内および湯道３１内で凝固させた後、各型を離型すると、車両用ホイール用の鋳造品を得ることができる。
【００４２】
この車両用ホイール用の鋳造品については、研削して各部を所望の形状にすることにより、最終的に、車両用ホイールを得ることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、車両用ホイール製造用の鋳型およびこれを用いた車両用ホイールの製造方法として利用できる。
【符号の説明】
【００４４】
１０：基台、１１：インナー側ビードシート成形部、１２：交差部、１３：ドロップセンター成形部、１５：（インナー側ビードシート成形部の）下端、１７：（ディスク成形部の）外周縁、１８：（ドロップセンター成形部の）下端、１９ａ：（横型の）壁面、１９ｂ：（上型の）壁面、１９ｃ：（下型の）壁面、２０：下型、２１：入子、３０：横型、３１：湯道、４０：上型、５０：キャビティ、５１：ディスク成形部、５３：リム成形部、６０：溶湯保持炉、７０：中間ストーク、３１１：（湯道の）側端開口、３１２：（湯道の）下端開口、Ｄ：車両用ホイールの低圧鋳造装置、Ｍ：溶湯、Ｒ：フィルター、Ｓ：鋳型セット。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯を充填するためのキャビティと、前記キャビティ内に前記溶湯を注入するための溶湯流路と、を備え、
前記キャビティは、略水平方向に拡がるディスク成形部と、前記ディスク成形部の外周縁から上方に延びるリム成形部と、を有し、
前記溶湯流路は、前記リム成形部に開口するとともに、
前記リム成形部は、前記キャビティのリム肉厚が上方から下方に向かって減少するリム肉厚変化領域を有する車両用ホイール製造用の鋳型。
【請求項２】
前記リム成形部は、上部にインナー側ビードシート成形部を有するとともに、前記インナー側ビードシート成形部より下部が前記リム肉厚変化領域である請求項１に記載の車両用ホイール製造用の鋳型。
【請求項３】
前記リム成形部は、前記インナー側ビードシート成形部の下部にドロップセンター成形部を有し、
前記インナー側ビードシート成形部および前記ドロップセンター成形部には、前記キャビティのリム肉厚が上方から下方に向かって増加する領域がない請求項２に記載の車両用ホイール製造用の鋳型。
【請求項４】
前記リム肉厚変化領域における前記キャビティの最大リム肉厚と最小リム肉厚との差が１ｍｍ以上である請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用ホイール製造用の鋳型。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用ホイール製造用の鋳型の前記溶湯流路から前記キャビティ内に前記溶湯を注入して前記キャビティ内に前記溶湯を充填し、前記溶湯を凝固させて前記車両用ホイール用の鋳造品を作製し、次いで前記車両用ホイール用の鋳造品を研削して所望の形状とする車両用ホイールの製造方法。
【請求項１】
溶湯を充填するためのキャビティと、前記キャビティ内に前記溶湯を注入するための溶湯流路と、を備え、
前記キャビティは、略水平方向に拡がるディスク成形部と、前記ディスク成形部の外周縁から上方に延びるリム成形部と、を有し、
前記溶湯流路は、前記リム成形部に開口するとともに、
前記リム成形部は、前記キャビティのリム肉厚が上方から下方に向かって減少するリム肉厚変化領域を有する車両用ホイール製造用の鋳型。
【請求項２】
前記リム成形部は、上部にインナー側ビードシート成形部を有するとともに、前記インナー側ビードシート成形部より下部が前記リム肉厚変化領域である請求項１に記載の車両用ホイール製造用の鋳型。
【請求項３】
前記リム成形部は、前記インナー側ビードシート成形部の下部にドロップセンター成形部を有し、
前記インナー側ビードシート成形部および前記ドロップセンター成形部には、前記キャビティのリム肉厚が上方から下方に向かって増加する領域がない請求項２に記載の車両用ホイール製造用の鋳型。
【請求項４】
前記リム肉厚変化領域における前記キャビティの最大リム肉厚と最小リム肉厚との差が１ｍｍ以上である請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用ホイール製造用の鋳型。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用ホイール製造用の鋳型の前記溶湯流路から前記キャビティ内に前記溶湯を注入して前記キャビティ内に前記溶湯を充填し、前記溶湯を凝固させて前記車両用ホイール用の鋳造品を作製し、次いで前記車両用ホイール用の鋳造品を研削して所望の形状とする車両用ホイールの製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−２５０２５２（Ｐ２０１２−２５０２５２Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２３７４６（Ｐ２０１１−１２３７４６）
【出願日】平成２３年６月１日（２０１１．６．１）
【出願人】（０００１１６８７３）旭テック株式会社 (144)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１日（２０１１．６．１）
【出願人】（０００１１６８７３）旭テック株式会社 (144)
【Ｆターム（参考）】
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