(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型にラドルを備え、該ラドルに溶湯を溜め、該金型が傾けられたときに湯口を介して該金型のキャビティに溶湯を注ぐ傾動式重力鋳造装置を用いて行うナックルの傾動式重力鋳造法であって、
該キャビティ内にはナックルのベアリング支持部に有底穴を形成する為の円柱状凸部が配設され、
該キャビティ内は該円柱状凸部の軸線上に加圧用ボス部を備え、
該金型を一つの方向に傾動させて該ラドル内の溶湯を該キャビティ内に注ぐ金型傾動工程が完了するまでの間に、該加圧用ボス部における溶湯を加圧ピンにより加圧する加圧工程と、該湯口を遮断部材で遮断する湯口遮断工程とを開始することを特徴とするナックルの傾動式重力鋳造法。
【請求項２】
該加圧工程を開始した後に該湯口遮断工程を開始することを特徴とする請求項１に記載のナックルの傾動式重力鋳造法。
【請求項３】
該溶湯はアルミニウム合金による半凝固スラリーであり、該ラドル内における該半凝固スラリーの固相率は５〜１０％であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のナックルの傾動式重力鋳造法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪を支持するベアリングとサスペンションとを連結する部品であるナックルを製造するための鋳造法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金型にホッパ（ラドル）を備え、このホッパに溶湯を溜め、金型が傾けられたときに湯口を介して金型のキャビティへ溶湯を注ぐ傾動式重力鋳造法は下記特許文献１に記載されているように公知である。
また、傾動式重力鋳造法によって、車輪を支持するベアリングとサスペンションを連結する部品である自動車用ナックルを鋳造することも下記特許文献２に記載されているように公知である。
【０００３】
しかし、特許文献１の傾動式重力鋳造法は、ガス加圧工程を行うことでキャビティ内の溶湯を加圧するものであることから、金型のキャビティの端部まで溶湯を充填することができない場合や、鋳造品にひけ巣等の鋳造欠陥が生じることを充分に防ぐことができない場合がある。
また、特許文献２の傾動式重力鋳造法は、金型のキャビティの上方に押湯部を設け、押湯の重力によってキャビティの先端まで溶湯を行き渡らせようとするものであるが、自動車用ナックルはアームが放射状に伸びる複雑な形状を備えることから、押湯の重力だけではキャビティの先端まで溶湯が行き渡らず、ひけ巣等の鋳造欠陥が生じることを十分に防ぐことができない場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２０３０９３号公報
【特許文献２】特開２０１１−１０４６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
それゆえに本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされ、溶湯の充填性に優れ、ナックルに鋳造欠陥が生じることを充分に防ぐことができるナックルの傾動式重力鋳造法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記課題を解決すべくなされたものであって、本発明に係るナックルの傾動式重力鋳造法は、金型２にラドル７を備え、該ラドル７に溶湯を溜め、該金型２が傾けられたときに湯口５を介して該金型２のキャビティ６に溶湯Ｍを注ぐ傾動式重力鋳造装置１を用いて行うナックルの傾動式重力鋳造法であって、該キャビティ６内にはナックルのベアリング支持部に有底穴を形成する為の円柱状凸部４Ｂが配設され、該キャビティ６内は該円柱状凸部４Ｂの軸線上に加圧用ボス部６Ａを備え、該金型２を一つの方向に傾動させて該ラドル７内の溶湯Ｍを該キャビティ６内に注ぐ金型傾動工程が完了するまでの間に、該加圧用ボス部６Ａにおける溶湯Ｍを加圧ピン２３により加圧する加圧工程と、該湯口５を遮断部材１８で遮断する湯口遮断工程とを開始することを特徴とする。
【０００７】
ここで、該加圧工程を開始した後に該湯口遮断工程を開始することが好ましい。
【０００８】
また、該溶湯Ｍはアルミニウム合金による半凝固スラリーであり、該ラドル７内における該半凝固スラリーの固相率は５〜１０％であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るナックルの傾動式重力鋳造法によれば、キャビティの端部まで溶湯を充填することができると共に、ナックルに鋳造欠陥が生じることを充分に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態のナックルの傾動式重力鋳造法に用いる傾動式重力鋳造装置の断面図である。
【図２】遮断部材の斜視図である。
【図３】図１から金型を傾けて加圧ピンによる加圧を開始した状態を説明する図である。
【図４】図３から更に金型を傾けて遮断部材で湯口を遮断した状態を説明する図である。
【図５】金型傾動工程が完了した状態を説明する図である。
【図６】切断加工前のナックルの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の一実施形態に係るナックルの傾動式重力鋳造法について図面を参酌しつつ説明するが、まずは本実施形態におけるナックルの傾動式重力鋳造法を行う傾動式重力鋳造装置１について説明する。図１に示されるように、傾動式重力鋳造装置１は、下側の固定型３と上側の可動型４とから構成される金型２を備えており、固定型３と可動型４とによって湯口５とキャビティ６を画成している。本実施形態においては、可動型分割面４Ａに形成された溝と、固定型分割面３Ａとにより湯口５が画成されている。固定型３にはラドル７が固定されており、このラドル７にアルミニウム合金等の溶湯Ｍが溜められている。
【００１２】
固定型３はベース８の上面８ａに固定されている。ガイド軸９の下端がベース８に固定され、ガイド軸９の上端がトッププレート１０に固定されている。トッププレート１０の上面１０ａには油圧シリンダ１１が固定されており、トッププレート１０を貫通したシリンダロッド１２の先端がトッププレート１０の下方に配設された可動プレート１３に連結されている。油圧シリンダ１１が駆動されると、可動プレート１３はガイド軸９にガイドされてベース８とトッププレート１０の間を図１の上下方向に移動可能となっている。可動プレート１３の下側には連結軸１４が設けられ、連結軸１４によって可動プレート１３と可動型４が連結されている。従って、可動型４は可動プレート１３と共にベース８とトッププレート１０の間を図１の上下方向に移動可能である。
【００１３】
傾動式重力鋳造装置１は図示せぬ傾動機構を備えている。傾動機構は上記特許文献１に開示されるような公知のものであり、ベース８に設けられ、図１の紙面の表と裏を結ぶ方向に延出する傾動軸と、傾動軸を支持する図示せぬ支持アームと、この支持アームに取り付けられている傾動駆動手段とを備えている。傾動機構により、ベース８及び金型２は図１に示す水平状態から矢印α方向に所定スピードで略９０度傾動することができるように構成されている。
【００１４】
可動型４の上面４ａには油圧シリンダ１５が固定されている。油圧シリンダ１５のシリンダロッド１６は、可動型４に形成された穴部４ｂ内においてカップリング１７により遮断部材１８と連結されている。図２に示すように、遮断部材１８はカップリング１７内に収容される円柱状の頭部１８ａと、四角柱状の軸部１８ｂとを備えている。油圧シリンダ１５が駆動されると、軸部１８ｂの先端が湯口５内に侵入するように構成されている。
【００１５】
溶湯Ｍの通路となる湯口５は、図１の紙面の表と裏を結ぶ方向で切った断面が四角形状であり、可動型分割面４Ａに形成された溝と、固定型分割面３Ａとによって図１の左右方向に延びるように画成されている。上述した遮断部材１８の軸部１８ｂが湯口５Ａ内に侵入し、軸部１８ｂの先端が固定型分割面３Ａに当接又は近接することにより湯口５が遮断されるように構成されている。
【００１６】
ベース８の下面８ｂには支持棒１９によって油圧シリンダ２０が固定されている。油圧シリンダ２０のシリンダロッド２１はカップリング２２を介して加圧ピン２３に連結されている。加圧ピン２３はベース８を貫通し、固定型３に形成された孔３ａ内に配置されている。油圧シリンダ２０が駆動されると、加圧ピン２３の先端は後述する加圧用ボス部６Ａ内に侵入し、加圧ピン２３がキャビティ６内の溶湯Ｍを加圧するように構成されている。
【００１７】
鋳造されたナックルのベアリング支持部に有底穴Ｃ１（図６参照）を形成する為に、可動型４は図１の下方に向かって突出する円柱状凸部４Ｂを備えている。この円柱状凸部４Ｂの軸芯と前述の加圧ピン２３の軸芯は略一致している。円柱状凸部４Ｂはキャビティ６内に配設されており、ベアリング支持部に有底穴Ｃ１を形成する。キャビティ６は円柱状凸部４Ｂの軸線上であってキャビティ６の下端の位置に固定型３により画成される加圧用ボス部６Ａを備えている。図６に示すように、この加圧用ボス部６Ａ等により形成された余肉Ｃ２を鋳造後に破線位置において製品部から切断加工することにより、ベアリング支持部の有底穴Ｃ１は貫通孔に加工されることになる。
【００１８】
金型２には図示せぬ押出ピンが設けられており、可動型４を固定型３から離間させた後に、押出ピンで湯口５内とキャビティ６内で凝固した溶湯Ｍを押出して金型２から取り出すことが可能となっている。また、押出ピンの周囲の空隙は金型２を貫通する図示せぬガス排出通路とされており、このガス排出通路に図示せぬガス抜き手段が接続され、後述の金型傾動工程においてキャビティ６内を吸引してガスを排出したり、後述の離型剤塗布工程においてガス排出通路内にエアを供給したりすることが可能となっている。
【００１９】
次に、傾動式重力鋳造装置１を用いたナックルの傾動式重力鋳造法について説明する。ナックルの傾動式重力鋳造法においては、先ず、ラドル７内に溶湯Ｍを溜める溶湯準備工程を行い、図１に示す状態とする。
【００２０】
次に、図１に示す状態から矢印αで示す方向に金型２を略９０°傾けてラドル７内の溶湯Ｍを湯口５を介してキャビティ６に注ぐ金型傾動工程を開始する。金型２は図示せぬ傾動機構によって所定スピードで傾動していく。
【００２１】
金型傾動工程が完了するまでの間に、加圧工程と湯口遮断工程とを開始する。金型２が傾くとラドル７内の溶湯Ｍは湯口５を介してキャビティ６内に注がれるが、図３に示すようにラドル７内に溶湯Ｍが未だ残っており、且つ、加圧用ボス部６内が溶湯で満たされているタイミングにおいて、油圧シリンダ２０を駆動して加圧ピン２３をキャビティ６の加圧用ボス部６Ａ内に侵入させる加圧工程を開始する。このタイミングで加圧ピン２３の前進を開始することで、キャビティ６内の溶湯を金型２に密着させてナックルＣの製品形状を出すことができるようになる。
【００２２】
次に、油圧シリンダ１５を駆動し、遮断部材１８を湯口５内に侵入させ、遮断部材１８の先端を固定型分割面３Ａに当接（又は近接）させて湯口５を遮断する湯口遮断工程を行う（図４参照）。このように金型傾動工程が完了するまでに加圧工程と湯口遮断工程とを開始し、遮断部材１８により湯口５を遮断した状態で加圧用ボス部６Ａ内の溶湯を加圧ピストン２３で加圧するようにすることにより、凝固収縮により金型２から離れようとするキャビティの端部等（ナックルアームの端部等）における表面層を金型２に押しつけることができる。また、凝固収縮分の溶湯Ｍを加圧補充することができ、鋳造品としてのナックルＣ（図５及び図６参照）にひけ巣等の鋳造欠陥が生じることを充分に防ぐことができる。加圧工程が完了した後も傾動は継続され、図１の状態から略９０°傾いた図５に示す状態になると傾動が停止され、金型傾動工程が完了する。
【００２３】
図示せぬ金型冷却手段によりキャビティ６内の溶湯が凝固したら、油圧シリンダ２０を駆動して加圧ピン２３を図５の左方向に後退させた後に型開き工程を行う。型開き工程においては、油圧シリンダ１１を駆動し、可動プレート１３と共に可動型４を図５の右方向に移動させ、可動型４を固定型３から離間させる。そして、金型２に設けられた図示せぬ押出ピンで鋳造品としてのナックルＣを金型２から取り出す鋳造品取出し工程と、湯口５やキャビティ６に離型剤を塗布する離型剤塗布工程と、油圧シリンダ１１を駆動し、可動プレート１３と共に可動型４を図５の左方向に移動させ、可動型４を固定型３に当接させる型締め工程とを順次行う。最後に、傾動機構によって金型２を図１の状態に復帰させる。以上がナックルの傾動式重力鋳造法である。
【００２４】
本発明によるナックルの傾動式重力鋳造法は、上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、上述の実施形態においては、加圧ピン２３は固定型３側に配置されていたが、可動型４側に配置されるように構成してもよい。
【００２５】
また、上述の実施形態においては、加圧工程は金型傾動工程が完了する前に完了していたが、開始した加圧工程を金型傾動工程が完了した後も継続するようにしてもよい。
【００２６】
また、上述の実施形態においては、加圧工程は金型傾動工程が完了する前に完了していたが、金型傾動工程が完了した後に加圧ピンの停止を解除して加圧工程を再開するようにしてもよい。
【００２７】
また、上述の実施形態においては、ラドル７にアルミニウム合金等の溶湯Ｍが溜められていたが、ラドル７内に溜める溶湯Ｍを固液共存状態のアルミニウム合金からなる半凝固スラリーとしてもよい。溶湯合金の固液の割合を示す固相率がラドル７内において適切な範囲（５〜１０％）となるようにした上で金型傾動工程を行えば、ラドル７内の半凝固スラリーをキャビティ６内に流入させ、加圧用ボス部６Ａを半凝固スラリーで満たすことが可能である。そして、上述の実施形態と同様に、金型傾動工程が完了するまでの間に加圧工程と湯口遮断工程とを開始するようにして傾動式重力鋳造法を行うことにより、鋳造されたナックルをより偏析の少ない品質の優れたものとすることができる。
【符号の説明】
【００２８】
１      傾動式重力鋳造装置
２      金型
３      固定型
３Ａ    固定型分割面
４      可動型
４Ａ    可動型分割面
４Ｂ    円柱状凸部
４ａ    上面
４ｂ    穴部
５      湯口
６      キャビティ
６Ａ    加圧用ボス部
７      ラドル
８      ベース
８ａ    上面
８ｂ    下面
９      ガイド軸
１０    トッププレート
１０ａ  上面
１１    油圧シリンダ
１２    シリンダロッド
１３    可動プレート
１４    連結軸
１５    油圧シリンダ
１６    シリンダロッド
１７    カップリング
１８    遮断部材
１８ａ  頭部
１８ｂ  軸部
１９    支持棒
２０    油圧シリンダ
２１    シリンダロッド
２２    カップリング
２３    加圧ピン
Ｍ      溶湯
Ｃ      ナックル（鋳造品）
Ｃ１    有底穴
Ｃ２    余肉
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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