(57)【要約】【課題】低圧鋳造法に基づいて、少なくとも一部を中空状にした構造部材を効率良く鋳造成形する。【解決手段】少なくとも一部を中空状にした構造部材ＳＭを低圧鋳造法に基づいて製造するに際し、構造部材ＳＭに対して上側への突出部Ａを一体的に形成する突出形成部２を有する上型１Ｕと、これに対向する下型１Ｌを用い、上型１Ｕと下型１Ｌを閉じてキャビティＣに溶湯を充填し、溶湯の凝固後、上型１Ｕと下型１Ｌを開く過程において突出部Ａと突出形成部２との互いの食付きにより構造部材ＳＭを上型１Ｕに付着させた状態にし、その後、構造部材ＳＭを離型させることにより、金型１の簡略化や作業性の向上を実現し、構造部材ＳＭを効率良く鋳造成形する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部を中空状にした構造部材を低圧鋳造法に基づいて製造するに際し、
構造部材に対して上側への突出部を一体的に形成する突出形成部を有する上型と、前記上型との間でキャビティを形成する下型を用い、
上型と下型を閉じてキャビティに溶湯を充填し、
溶湯の凝固後、上型と下型を開く過程において突出部と突出形成部との互いの食付きにより構造部材を上型に付着させた状態にし、
その後、構造部材を離型させることを特徴とする構造部材の製造方法。
【請求項２】
上型が、キャビティの平面形状において、少なくとも点対称位置に対応する二か所に突出形成部を有していることを特徴とする請求項１に記載の構造部材の製造方法。
【請求項３】
突出形成部が、構造部材の一部を成すリブを突出部として形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の構造部材の製造方法。
【請求項４】
突出形成部が、キャビティに連通したフローオフであり、フローオフ内の凝固金属を突出部として形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の構造部材の製造方法。
【請求項５】
構造部材が、クロスメンバ部と左右のサイドメンバ部を一体的に有し且つ少なくとも一部を中空状にした自動車用サスペンションメンバであって、
両サイドメンバ部のフロント側及びリヤ側に、突出部であるリブを有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の構造部材の製造方法。
【請求項６】
自動車用サスペンションメンバが、その底面側に突出部であるリブを有しており、
前記リブが上側に突出するように自動車用サスペンションメンバの姿勢を上下逆にして形成することを特徴とする請求項５に記載の構造部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低圧鋳造法に基づいて、少なくとも一部を中空状にした自動車用サスペンションメンバ等の構造部材を製造するのに利用される構造部材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の構造部材の製造方法としては、特許文献１に記載されているものがある。特許文献１の製造方法は、自動二輪車用車体フレームを鋳造成形するもので、金型におけるキャビティの向きや湯口の配置を工夫することにより、湯廻り性に係る問題を克服して、薄肉で且つ中空状の車体フレームを鋳造成形するものである。
【０００３】
自動車用サスペンションメンバ等の構造部材のように、薄肉で且つ比較的大型であるとともに材料強度や延性が要求されるものは、高真空ダイカスト法により一体成形することができる。高真空ダイカスト法は、高速・高圧充填性に優れ、ガスの巻き込みが少ない等の利点があるが、低圧鋳造法に比べて設備費が高くなる。
【０００４】
また、自動車用サスペンションメンバのような構造部材は、リブによる強度設計を行うので、このような構造部材を鋳造成形する場合には、鋳造作業の効率化を図るために、リブを利用して構造部材を金型（上型）に付着させた状態にし、その後に離型を行うようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２６５３８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、近年では、リブによる強度確保に替えて、一部を中空状（閉断面構造）にすることで強度の向上や軽量化を図った自動車用サスペンションメンバが開発されており、このような一部を中空状にした構造部材を鋳造成形する場合でも、当然のことながら離型時の作業性を考慮する必要がある。これに対して、鋳造成形した構造部材を金型に保持させるための掛止手段としては、金型に摺動自在に挿入するルーズピースがあるが、この場合には、金型の構造が複雑化すると共に、金型の分割面が増えるのでシール部も多く必要になるなどのデメリットがあった。
【０００７】
本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたもので、低圧鋳造法に基づいて少なくとも一部を中空状にした構造部材を製造するに際し、金型の簡略化や作業性の向上を実現して、前記構造部材を効率良く鋳造成形することができる構造部材の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の構造部材の製造方法は、少なくとも一部を中空状にした構造部材を低圧鋳造法に基づいて製造する方法である。当該製造方法は、構造部材に対して上側への突出部を一体的に形成する突出形成部を有する上型と、前記上型との間でキャビティを形成する下型を用いる。そして、当該製造方法は、上型と下型を閉じてキャビティに溶湯を充填し、溶湯の凝固後、上型と下型を開く過程において突出部と突出形成部との互いの食付きにより構造部材を上型に付着させた状態にし、その後、構造部材を離型させる構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の構造部材の製造方法によれば、低圧鋳造法に基づいて少なくとも一部を中空状にした構造部材を製造するに際し、金型の簡略化や作業性の向上を実現して、前記構造部材を効率良く鋳造成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る構造部材の製造方法により製造する構造部材の一実施形態を説明する平面図（Ａ）、底面図（Ｂ）、及び中空部の断面図（Ｃ）である。
【図２】図１に示す構造部材の製造に用いる金型の上型の底面図である。
【図３】構造部材の製造工程を説明するブロック図である。
【図４】低圧鋳造装置を説明する鋳造前の正面図である。
【図５】図４に続いて金型を閉じた状態を示す正面図である。
【図６】図５に続いて鋳造後に金型を開いた状態を示す正面図である。
【図７】図６に続いて構造部材を離型した状態を示す正面図である。
【図８】本発明に係る構造部材の製造方法により製造する構造部材の他の実施形態を説明する底面図（Ａ）、及び図Ａに示す構造部材の製造に用いる金型を構成する上型の底面図（Ｂ）である。
【図９】本発明に係る構造部材の製造方法により製造する構造部材のさらに他の実施形態を説明する平面図（Ａ）及び断面図（Ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面に基づいて、本発明に係る構造部材の製造方法の一実施形態を説明する。
すなわち、本発明の構造部材の製造方法は、少なくとも一部を中空状にした構造部材を低圧鋳造法に基づいて製造するものである。この実施形態では、図１に示す自動車用フロントサスペンションメンバ（以下、単に「サスペンションメンバ」とする）ＳＭの製造を例示している。
【００１２】
図１に示すサスペンションメンバＳＭは、自動車のボディとアクスルを連結すると同時にエンジンを積載するための骨格部材であって、図示例のものは、フロントクロスメンバ部Ｍ１と、ボディ側となるリヤクロスメンバ部Ｍ２と、左右のサイドメンバ部Ｍ３，Ｍ３を一体的に有している。このサスペンションメンバＳＭは、例えばアルミニウム合金製である。
【００１３】
また、前記サスペンションメンバＳＭは、図１（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、両クロスメンバ部Ｍ１，Ｍ２、及びサイドメンバ部Ｍ３における両クロスメンバ部Ｍ１，Ｍ２の間の部分（図中で灰色の部分）が、中空状の閉断面構造になっている。この閉断面構造により、部品実態の強度の向上と軽量化を実現している。
【００１４】
さらに、前記サスペンションメンバＳＭは、図１（Ｂ）に底面を示すように、左右のサイドメンバ部Ｍ３，Ｍ３のフロント側及びリヤ側に平面部Ｆを有し、これらの平面部Ｆの下面に、強度を確保するための複数のリブＡを有している。上記構成を有するサスペンションメンバＳＭは、鋳物としては薄肉で比較的大型のものとなる。
【００１５】
そこで、本発明の構造部材の製造方法では、構造部材（ＳＭ）に対して上側への突出部（Ａ）を一体的に形成する突出形成部（２）を有する上型（１Ｕ）と、前記上型（１Ｕ）との間でキャビティ（Ｃ）を形成する下型（１Ｌ）を用いる。
【００１６】
この実施形態では、図２に示すように、サスペンションメンバＳＭに対して上側への突出部（Ａ）を一体的に形成する突出形成部２を有する上型１Ｕを用いる。つまり、この実施形態では、上型１Ｕの突出形成部２が、サスペンションメンバ（構造部材）ＳＭの一部を成すリブＡを突出部として形成する。前記上型１Ｕは、後記する下型（１Ｌ）とともに金型１を構成するものであり、下型（１Ｌ）との間に、サスペンションメンバＳＭの成形空間であるキャビティＣを形成する。
【００１７】
また、本発明の構造部材の製造方法では、より好ましい実施形態として、上型１Ｕが、キャビティＣの平面形状において、少なくとも点対称位置に対応する二か所（キャビティＣの中心に対して１８０度の位相の二か所）に突出形成部２を有するものとする。この際、構造部材に対応するキャビティＣは、矩形等の単純な形状ではなく、複雑な形状であるから、突出形成部２は、厳密な点対称位置ではなく、点対称位置に対応するおおよその位置で良い。なお、キャビティＣの形状によっては、少なくとも線対称位置に対応する二か所に突出形成部２を設けても良い。
【００１８】
図示例のように、構造部材が、クロスメンバ部Ｍ１，Ｍ２と左右のサイドメンバ部Ｍ３を一体的に有するサスペンションメンバＳＭである場合は、キャビティＣの平面形状における点対称位置に対応する二か所は、一例として、一方のサイドメンバ部Ｍ３のフロント側及び他方のサイドメンバ部Ｍ３のリヤ側に対応する位置になる。ただし、この実施形態では、サスペンションメンバＳＭが、左右のサイドメンバ部Ｍ３，Ｍ３のフロント側及びリア側の四カ所にリブＡを有しているので、キャビティＣは、夫々のリブＡに対応する四カ所に突出形成部２を有している。
【００１９】
また、図示例の上型１Ｕは、サスペンションメンバＳＭの底面に突出部であるリブＡがあるから、このリブＡが上側への突出部として形成されるように、サスペンションメンバＳＭの姿勢を上下逆にして形成するものとなっている。
【００２０】
さらに、上型１Ｕは、キャビティＣの外側全周にわたって、下型（１Ｌ）に接触するシール部３を有すると共に、キャビティＣ内の空気を吸引するための吸引孔４や、溶湯に含まれるガスや酸化被膜を排除するためのフローオフ５が、複数箇所に配置してある。さらに、キャビティＣの所定位置には、サスペンションメンバＳＭの中空部を形成するための中子６Ａ〜６Ｄを配置する。なお、説明の都合上、図２中の上型１Ｕに中子６Ａ〜６Ｄを示したが、これらは、通常、図４〜図７に示す金型１の下型１Ｌにセットする。
【００２１】
本発明の構造部材の製造方法は、上記の上型１Ｕと下型（１Ｌ）で構成される金型１を用い、図３に示すように、ステップＳ１において金型１を清掃し、ステップＳ２において中子６Ａ〜６Ｄをセットする。次に、ステップＳ３において金型１の上型１Ｕと下型１Ｌとを閉じた後、ステップＳ４において鋳造を行う。すなわち、金型１のキャビティＣに溶湯を充填する。
【００２２】
そして、溶湯の凝固後、ステップＳ５において、金型１を開く。この際、上型１Ｕと下型１Ｌを開く過程において、突出部（リブＡ）と突出形成部２との互いの食付きにより構造部材（サスペンションメンバＳＭ）を上型１Ｕに付着させた状態にする。その後、ステップＳ６において、構造部材（サスペンションメンバＳＭ）を離型させ、中子６Ａ〜６Ｄを崩して除去する。このように、一連の鋳造作業を終えた後、最初のステップＳ１（型清掃）に戻る。
【００２３】
図４〜図７は、上記の構造部材の製造方法に適用可能な低圧鋳造装置を説明する図である。
【００２４】
図４に示す低圧鋳造装置１１は、周知の基本構造を有するものであって、テーブル状の固定盤１２と、固定盤１２の下側に配置した保持炉１３と、固定盤１２に立設した一対の支柱１４に沿って昇降駆動される可動盤１５を備えている。固定盤１２には、金型１の下型（固定型）１Ｌが設けてあり、可動盤１５には、金型１の上型（可動型）１Ｕが設けてある。
【００２５】
可動盤１５の上面には、一対のガイドポスト１７と、ガイドポスト１７により上下に案内されるエジェクタプレート１８と、エジェクタプレート１８を昇降駆動するシリンダ１９が設けてある。エジェクタプレート１８には、可動盤１５及び上型１Ｕを摺動自在に貫通する適数のエジェクタピン２０が設けてある。
【００２６】
また、低圧鋳造装置１１は、図示を省略したが、可動盤１５を昇降させる駆動装置、保持炉１３に収容した溶湯を加熱するためのヒータ、及び鋳造時に保持炉１３内を加圧するためのガス供給手段などを備えており、保持炉１３内を加圧することによりストーク（図示せず）を介して溶湯をキャビティＣに供給する。さらに、低圧鋳造装置１１は、より好ましい実施形態として、金型１のキャビティＣ内の空気を吸引する減圧手段を備えたものとすることができる。
【００２７】
上記の低圧鋳造装置１１は、図４に示すように、金型１のキャビティＣ内に中子６Ａ〜６Ｄをセット（Ｓ２）する。そして、図５に示すように、可動盤１５からエジェクタプレート１８を離間させて、エジェクタピン２０を上型１Ｕ内に没入状態にし、可動盤１５の下降により上型１Ｕと下型１Ｌを閉じる（Ｓ３）。その後、保持炉１３内を加圧することで溶湯をキャビティＣに充填する（Ｓ４）。
【００２８】
このとき、低圧鋳造装置１１は、予め設定した条件でキャビティＣ内の空気を吸引することにより、ガスの巻き込み等を生じさせることなく、溶湯をキャビティＣに速やかに充填させることができる。
【００２９】
次に、低圧鋳造装置１１は、充填した溶湯が凝固した後、図６に示すように、可動盤１５を上昇させて、上型１Ｕと下型１Ｌとを開く（Ｓ５）。このとき、金型１においては、構造部材の突出部すなわちサスペンションメンバＳＭのリブＡと、上型１ＵのキャビティＣの突出形成部２との互いの食付きにより、サスペンションメンバＳＭが上型１Ｕに付着した状態となる。
【００３０】
ここで、一般的に、低圧鋳造装置では、通常、金型の下側に保持炉が配置してあり、金型の下側にエジェクタピンやその駆動機構を配置するのは極めて困難であるから、図示例のように、エジェクタピン２０等を金型１の上側に配置している。したがって、上記の低圧鋳造装置１１のように、サスペンションメンバＳＭを上型１Ｕに付着させることは、離型作業を円滑にするうえで非常に重要である。
【００３１】
こののち、低圧鋳造装置１１は、図７に示すように、上型１Ｕと下型１Ｌとの間に鋳物受け２１を配置し、エジェクタプレート１８とともにエジェクタピン２０を下降させて、サスペンションメンバＳＭを上型１Ｕから押し出すように離型させる。その後、サスペンションメンバＳＭは、中子６Ａ〜６Ｄやバリ等が除去される。
【００３２】
上記の低圧鋳造装置１１を用いた構造部材の製造方法では、低圧鋳造法に基づいて、少なくとも一部を中空状にしたサスペンションメンバＳＭを製造するに際し、突出部としてのリブＡと上型１Ｕの突出形成部２との食付きにより、形成後のサスペンションメンバＳＭが常に上型１Ｕ側に付着することになる。
【００３３】
したがって、金型１の上側に配置したエジェクタピン２０でサスペンションメンバＳＭを押し出せば、その押圧力とサスペンションメンバＳＭの自重とが相俟って、サスペンションメンバＳＭを容易に離型させることができる。
【００３４】
また、上記の製造方法では、構造部材を上型１Ｕに保持するためのルーズピース等の掛止手段を必要とせず、上下に分割された金型１を用いて、サスペンションメンバＳＭを上型に付着させることが可能であるから、金型の分割面やシール部が単純化される。これにより、金型１の構造が簡略なものとなり、設備費の節減にも貢献することができる。
【００３５】
このようにして、上記の製造方法によれば、低圧鋳造法に基づいて少なくとも一部を中空状にした構造部材（サスペンションメンバＳＭ）を製造するに際し、金型１の簡略化や作業性の向上を実現して、前記構造部材（サスペンションメンバＳＭ）を低コストで効率良く鋳造成形することができる。
【００３６】
また、上記の製造方法では、上型１Ｕが、キャビティＣの平面形状において、少なくとも点対称位置に対応する二か所に突出形成部２を有しているので、金型１を開いた際に、上型１Ｕへの構造部材（サスペンションメンバＳＭ）の付着をより確実なものにして、且つ付着状態を安定させることができる。
【００３７】
さらに、上記の製造方法では、構造部材であるサスペンションメンバＳＭの姿勢を上下逆にすると共に、突出形成部２が、サスペンションメンバＳＭの一部を成すリブＡを突出部として形成する。これにより、サスペンションメンバＳＭを上型１Ｕに付着させるための専用の突出部（Ａ）及び突出形成部２が一切不要であり、金型１の構造の簡略化や材料の歩留まり向上などに貢献することができる。
【００３８】
図８は、本発明の構造部材の製造方法の他の実施形態を説明する図である。なお、先の実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３９】
図８（Ａ）に示す構造部材であるサスペンションメンバＳＭは、フロント及びリヤのクロスメンバ部Ｍ１，Ｍ２と、左右のサイドメンバ部Ｍ３，Ｍ３を一体的に備えると共に、フロントクロスメンバ部Ｍ１と、サイドメンバ部Ｍ３における両クロスメンバ部Ｍ１，Ｍ２の間の部分（図中で灰色の部分）が、中空状の閉断面構造になっている。
【００４０】
そして、サスペンションメンバＳＭは、図８（Ａ）に示す底面において、左右のサイドメンバ部Ｍ３のフロント側及びリヤ側に平面部Ｆを有し、各平面部Ｆに突出部であるリブＡを有すると共に、リヤクロスメンバ部Ｍ２にも突出部であるリブＡを有している。したがって、このサスペンションメンバＳＭの製造では、図８（Ｂ）に示すように、各リブＡに対応した位置に突出形成部２を有する上型１Ｕを用いる。
【００４１】
上記の上型１Ｕを備えた金型１を用いた構造部材の製造方法にあっても、先の実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。
【００４２】
図９に示すサスペンションメンバＳＭは、ほぼ全体を中空状にしたフロント及びリヤのクロスメンバ部Ｍ１，Ｍ２、一部を中空状にした左右のサイドメンバ部Ｍ３、突出部であるリブＡを有している。したがって、サスペンションメンバＳＭは、図１及び図８（Ａ）に示す平面部Ｆが無いものである。
【００４３】
上記のサスペンションメンバＳＭの製造に用いる上型は、図示を省略したが、構造部材（ＳＭ）に対して上側への突出部を一体的に形成する突出形成部が、キャビティに連通したフローオフ（図２及び図８Ｂの符号５）であり、フローオフ（５）内の凝固金属Ｂを突出部として形成する。
【００４４】
上記の構造部材の製造方法にあっても、金型を開放する際に、上型（１Ｕ）のフローオフ（５）と、サスペンションメンバＳＭに一体化されたフローオフの凝固金属Ｂとが互いに食付いて、上型（１Ｕ）にサスペンションメンバＳＭが付着状態となる。これにより、先の実施形態と同様の作用及び効果を得ることができ、また、方案部であるフローオフを利用するので、先の実施形態と同様に、専用の突出部及び突出形成部が不要であり、金型の構造の簡略化や材料の歩留まり向上などに貢献することができる。
【００４５】
そして、上記の各実施形態のように、構造部材の一部を成すリブを突出部として形成する突出形成部や、キャビティに連通したフローオフ内の凝固金属を突出部として形成する突出形成部を、適宜組み合わせたり選択したりすることで、金型の設計の自由度が向上するなどの効果も得ることができる。
【００４６】
なお、本発明の構造部材の製造方法は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の細部を適宜変更することができ、また、薄肉で大型の各種鋳物を成形することが可能であるが、とくに、自動車のサスペンションメンバやフレーム類などのように機能が重要視される構造部材を低コストで効率良く大量生産するうえで非常に有効である。
【符号の説明】
【００４７】
１      金型
１Ｕ    上型
１Ｌ    下型
２      突出形成部
５      フローオフ（突出形成部）
Ａ      リブ（突出部）
Ｂ      凝固金属（突出部）
Ｃ      キャビティ
Ｍ１    フロントクロスメンバ部
Ｍ２    リヤクロスメンバ部
Ｍ３    サイドメンバ部
ＳＭ    サスペンションメンバ（構造部材）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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