(57)【要約】【課題】注入した溶融金属の湯流れ方向の変化を少なくして指向性の高い湯流れを実現するとともに溶融金属の空気の巻き込み量を減少させて、気泡等を含まない高品質かつ高耐久性を有する中空製品を製造することができ、また、溶融金属の温度が低下するのを防ぎ、湯境等の鋳造欠陥を有効に防止することができる中空製品の製造方法を提供する。【解決手段】金型キャビティ２の注入口４に対応する位置からその中心部分まで中子内湯道３１が形成されるとともに、中子内湯道３１が金型キャビティ２の外延部を形成する領域に向かって放射状に折曲又は分岐されて形成された構造の中子３を用い、溶融金属を、中子内湯道３１を経由させて、金型キャビティ２に充填することを特徴とする中空製品の製造方法。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯道から、内部に中子を配設した金型キャビティに溶融金属を注入して、中空形状の中央部、及び前記中央部から放射状に延びる外延部を有する中空製品を製造する方法であって、
前記中子として、前記金型キャビティの注入口に対応する位置からその中心部分まで中子内湯道が形成されるとともに、前記中子内湯道が前記金型キャビティの前記外延部を形成する領域に向かって放射状に折曲又は分岐されて形成された構造のものを用い、
前記溶融金属を、前記中子内湯道を経由させて、前記金型キャビティに充填することを特徴とする中空製品の製造方法。
【請求項２】
前記中空製品の前記外延部が中空形状である請求項１に記載の中空製品の製造方法。
【請求項３】
折曲又は分岐された前記中子内湯道と、前記金型キャビティの前記外延部を形成する領域とが、ほぼ直線状となるように前記中子を配設する請求項１又は２に記載の中空製品の製造方法。
【請求項４】
前記中空製品が二輪車用ホイールである請求項１〜３のいずれか一項に記載の中空製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、中空製品の製造方法に関する。さらに詳しくは、例えば、二輪車用ホイールのような、中央部が中空であるとともに、中央部から放射状に延びる外延部を有する中空製品を製造するに際し、注入した溶融金属の湯流れ方向の変化を少なくして指向性の高い湯流れを実現するとともに、溶融金属の空気の巻き込み量を減少させて、気泡等を含まない高品質かつ高耐久性を有する中空製品を製造することができ、また、溶融金属の温度が低下するのを防ぎ、湯境等の鋳造欠陥を有効に防止することができる中空製品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、中空製品を製造する場合、重力鋳造法、低圧鋳造法、半溶融成形法、半凝固成形法及びダイカスト法等の金型を用い、その内部に所望の中空形状に対応した中子を配設して金型キャビティ内に溶融金属を充填する方法が用いられている。具体的には、金型キャビティ内の所定の位置に中子を配設し、この金型キャビティの注入口から溶融金属を注入し、注入した溶融金属を中子の外側表面を沿わせて金型キャビティ内に充填し、充填した溶融金属を固化して中空製品を得る製造方法である。例えば、特開平９−１３１５号公報には、中子に外延部材を設置するとともに、この外延部材の両端に突出部を設けた後、この突出部を介して、この中子をホイール鋳造空間に固定し、その後、ホイール鋳造空間に溶融金属を注入し、溶融金属を中子の外側表面に沿わせてホイール鋳造空間の末端にまで充填する車両用ホイールの鋳造方法が開示されている。このように構成することによって、中空形状を有する鋳造品を容易かつ低コストで鋳造することができる。
【０００３】また、特許第３１５４０５４号公報には、上述した中子として崩壊性を有するものを用いたダイカスト機の鋳込み装置が開示されている。このダイカスト機の鋳込み装置によれば、中空ハブ形状の車輪ホイールを鋳造することができ、例えば、金型キャビティ内に崩壊性中子を配設し、金型キャビティ内に注入した溶融金属を、崩壊性中子の外側表面に沿わせて充填させて中空ハブ形状の車輪ホイールを成形するものである。このような鋳造方法によれば、車輪ホイールに鋳込まれた崩壊性中子を取り出す際に、その崩壊性中子を粉砕することによって容易に外部に排出することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述したような中子を用いて中空製品を製造する場合においては、溶融金属を中子の外側表面に沿わせて充填することから、金型キャビティの内壁面と中子の外側表面とに挟まれた溶融金属の流れ道が、金型及び中子の形状によって複雑に折れ曲がることとなる。このように折れ曲がった流れ道に溶融金属を通過させると、金型キャビティの内壁面や中子と、又は溶融金属どうしが激しく衝突し、溶融金属の湯流れ方向が変化することによって金型キャビティ内の空気を多量に巻き込み、得られた製品が気泡等を含み、耐久性が低下するといった問題があった。また、溶融金属の温度が低下し易くなり、湯境等の鋳造欠陥が発生するという問題もあった。
【０００５】本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、例えば、二輪車用ホイールのような、中央部が中空であるとともに、中央部から放射状に延びる外延部を有する中空製品を製造するに際し、注入した溶融金属の湯流れ方向の変化を少なくして指向性の高い湯流れを実現するとともに、溶融金属の空気の巻き込み量を減少させて、気泡等を含まない高品質かつ高耐久性を有する中空製品を製造することができ、また、溶融金属の温度が低下するのを防ぎ、湯境等の鋳造欠陥を有効に防止することができる中空製品の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の中空製品の製造方法は、湯道から、内部に中子を配設した金型キャビティに溶融金属を注入して、中空形状の中央部、及び前記中央部から放射状に延びる外延部を有する中空製品を製造する方法であって、前記中子として、前記金型キャビティの注入口に対応する位置からその中心部分まで中子内湯道が形成されるとともに、前記中子内湯道が前記金型キャビティの前記外延部を形成する領域に向かって放射状に折曲又は分岐されて形成された構造のものを用い、前記溶融金属を、前記中子内湯道を経由させて、前記金型キャビティに充填することを特徴とする。
【０００７】本発明の中空製品の製造方法においては、前記中空製品の前記外延部が中空形状であってもよい。
【０００８】また、本発明の中空製品の製造方法は、折曲又は分岐された前記中子内湯道と、前記金型キャビティの前記外延部を形成する領域とが、ほぼ直線状となるように前記中子を配設することが好ましい。
【０００９】さらに、本発明の中空製品の製造方法は、前記中空製品が二輪車用ホイールであることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の中空製品の製造方法の実施の形態について具体的に説明するが、本発明は、これに限定されて解釈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、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。
【００１１】本発明の中空製品の製造方法の一の実施の形態は、図１に示すように、湯道５から、内部に中子３を配設した金型キャビティ２に溶融金属を注入して、中空形状の中央部、及びこの中央部から放射状に延びる外延部を有する中空製品を製造する方法であって、前述した中子３として、金型キャビティ２の注入口４に対応する位置からその中心部分まで中子内湯道３１が形成されるとともに、この中子内湯道３１が金型キャビティ２の外延部を形成する領域に向かって放射状に折曲又は分岐されて形成された構造のものを用い、溶融金属を、前述した中子内湯道３１を経由させて、金型キャビティ２に充填することを特徴とする。例えば、図１に示すような金型１を使用して、中空形状を有する二輪車用ホイールを製造する際に好適に用いることができる。本実施の形態においては、高圧鋳造法による製造方法を示しているが、これに限定されることはなく、重力鋳造法又は低圧鋳造法等のその他の鋳造法に対しても本発明を用いることができる。
【００１２】本実施の形態に用いられる二輪車用ホイール用の金型１は、移動金型１１、固定金型１２及び横金型１３、１４から構成されており、図１に示すように、これらの移動金型１１、固定金型１２及び横金型１３、１４を組み合わせることによって二輪車用ホイール成形空間（金型キャビティ）２が形成されている。二輪車用ホイール成形空間２は、二輪車用ホイールのハブを成形するための中央部成形空間２１と、ハブから放射状に延びるスポークを成形するための外延部成形空間２２とから構成されており、中央部成形空間２１には、得られる二輪車用ホイールに中空形状を形成するための中子３が配設されている。
【００１３】固定金型１２には、溶融金属を注入するための注入口４と、この注入口４から中央部成形空間２１に配設された中子３へと延在する湯道５とが形成されている。この湯道５は、中子３内の中子内湯道３１に直線状に続き、図１及び図２に示すように、中子内湯道３１は、中子３の中心部分まで形成されるとともに、二輪車用ホイール成形空間２の外延部成形空間２２に向かって放射状に分岐されて形成された構造となっている。本実施の形態においては、中子内湯道３１が外延部成形空間２２に向かって放射状に六分岐している中子３を示しているが、中子内湯道３１の分岐する数及び分岐の形状はこれに限定されるものではない。
【００１４】本実施の形態においては、分岐した中子内湯道３１は、二輪車用ホイール成形空間２を構成する複数の各外延部成形空間２２の全てに対して開放される構造となっている。
【００１５】また、移動金型１１には、中子３の位置決めを精度よく行うための突起１５が形成されており、この突起１５を、中子３に形成された穴３２に挿入し、中子３を中央部成形空間２１の所定の位置に固定している。
【００１６】また、本実施の形態においては、中子３の材料としては、特に限定されることはないが、高圧鋳造法を用いた製造方法であるために、高圧状態での使用に耐え得るように金属を好適例として挙げることができる。特に、溶融金属と同一種類の金属を材料とすることによって、鋳造後に湯道５等に対応する領域に形成された余剰部分を機械加工によって除去する際に、このような材料からなる中子３を同時に除去することができる。また、製造方法として重力鋳造法又は低圧鋳造法等の鋳造方法を用いた場合には、金属を材料とした中子３だけでなく、砂等を固めて形成された中子３を用いてもよい。
【００１７】本実施の形態の中空製品の製造方法は、まず、上述したように構成された金型１の注入口４に、９２３〜９７３Ｋの温度に加熱した溶融金属を注入する。また、溶融金属を注入する際には、金型１を４２３〜５２３Ｋに加熱しておくことによって、金型キャビティへの充填性を損なわずに熱疲労に対する金型寿命を長く保つことができる。
【００１８】金型１の注入口４から注入された溶融金属は、固定金型１２の湯道５を通過して中子内湯道３１に流入する。中子内湯道３１に流入した溶融金属は、中子３の中心部分にて、外延部成形空間２２に向かって放射状に分岐された中子内湯道３１を通過して外延部成形空間２２に流入する。
【００１９】次に、二輪車用ホイール成形空間２の全ての領域に溶融金属が充填されたと同時に溶融金属を５０〜１００ＭＰａの圧力で加圧する。この状態で溶融金属が固化するまで保持し、溶融金属が固化した後に、移動金型１１及び横金型１３、１４を移動させ、金型１から製品を取り出す。
【００２０】このようにして得られた製品に鋳込まれた中子３と、湯道５及び中子内湯道３１に対応する部分とを除去して中空形状を有する二輪車用ホイールを製造する。本実施の形態においては、中子３が金属製であるために、中子３と、湯道５及び中子内湯道３１に対応する領域に形成された余剰部分とを同時に旋盤等を用いて切削して除去する。また、砂等から形成された中子３を用いた場合は、エアハンマー等で製品を振動させて中子３を粉砕し、粉砕した中子３を除去した後に、旋盤等を用いて湯道５及び中子内湯道３１に対応する領域に形成された余剰部分を切削して除去する。
【００２１】このように構成することによって、中子３の中央部分において中子内湯道３１が分岐する際に折れ曲がる以外は、湯道５及び中子内湯道３１を直線状の構成とすることができるために、注入した溶融金属の湯流れ方向の変化を少なくして指向性の高い湯流れを実現するとともに、二輪車用ホイール成形空間２内の空気の巻き込み量を減少させて、気泡等を含まない高品質かつ高耐久性を有する製品を製造することができる。また、溶融金属の温度低下を防止することもできるために、湯境等の鋳造欠陥を有効に防止することができる。また、本実施の形態においては、中子内湯道３１が、二輪車用ホイールの各スポークを形成する各外延部成形空間２２全てに放射状に分岐しているために、中子内湯道３１を通過した溶融金属が各外延部成形空間２２に均等にかつ隙間なく充填され、高品質な二輪車用ホイールを低コストに製造することができる。
【００２２】本実施の形態においては、高圧鋳造法を用いた中空製品の製造方法について説明したが、これに限定されることはなく、半溶融成形法、半凝固成形法、及び、重力鋳造法や低圧鋳造法のような他の金型鋳造法についても好適に用いることができる。
【００２３】また、本実施の形態においては、外延部形成空間２２がスポーク形状となっているが、他の実施の形態として、中央部が中空形状であって、中央部から円盤状に広がる外延部を有する中空製品をも容易に製造することができる。
【００２４】また、本発明の他の実施の形態として、スポーク部が中空形状の二輪車用ホイールの製造方法を挙げることができる。この場合は、図３に示すように、二輪車用ホイール成形空間２の中央部成形空間２１から外延部成形空間２２までを覆うような中子３４を用いることで容易に実現することができる。
【００２５】これまでに本実施の形態の中空製品の製造方法として、二輪車用ホイールの製造方法を例にとって説明したが、本発明によって製造される製品は中空形状を有する製品であればよく、二輪車用ホイールに限定されるものではない。
【００２６】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２７】（実施例）
本実施例は、図１に示した金型１を用いて、図４に示すような、リム４１が、外径４６４ｍｍ、幅９７ｍｍで、ハブ４２には直径７３ｍｍの中空形状４４を有し、このハブ部から六本のスポーク４３が放射状に延びている二輪車用ホイール４０を形成した。六本のスポーク４３は、ハブ４２から同一間隔で延びており、その形状は同一形状となっている。
【００２８】まず、本実施例においては、図２に示した形状の中子３を、ＪＩＳ規格マグネシウム合金（ＭＤ２Ｂ）を用いて形成し、図１に示した金型１の中央部成形空間２１に配設した。
【００２９】次に、このように構成された金型１の注入口４から、ＪＩＳ規格マグネシウム合金（ＭＤ２Ｂ）を９７３Ｋに溶解した溶融金属を注入した。また、この際、金型１全体が４７３Ｋとなるように加熱しておいた。
【００３０】二輪車用ホイール成形空間２の末端まで溶融金属が充填されたと同時に溶融金属を８０ＭＰａの圧力で加圧し、充填された溶融金属が固化して温度が６７３Ｋ以下となるまで保持した。
【００３１】次に、移動金型１１及び横金型１３、１４を移動させ、金型１から製品を取り出し、この製品に鋳込まれた中子３と、湯道５及び中子内湯道３１に対応する領域に形成された余剰部分を旋盤を用いて切削して除去した。また、製品に形成されたバリ状のはみ出し部を除去し、製品の外観が良好な状態となるように加工して、図４に示すような二輪車用ホイール４０を形成した。
【００３２】このように形成された二輪車用ホイール４０は、湯境等の鋳造欠陥がなく、また、製品に気泡等の混入がほとんどないために、耐久性に優れた高品質なものであった。さらに、中子３（図１参照）に金属材料を用いたためにハブ４２部の凝固冷却が速くなり機械的性質の高い二輪車用ホイール４０が得られた。
【００３３】（比較例）
従来から用いられている中子内湯道のない中子を二輪車用ホイール成形空間内の中央部成形空間に配設し、注入口から注入した溶融金属をこの中子の外側表面に沿わせて充填した以外は、実施例１と同様の工程を用いて、図４に示した二輪車用ホイール４０を形成した。
【００３４】本比較例においては、溶融金属が外延部成形空間の末端に到達する間に、二輪車用ホイール成形空間内の空気を大量に巻き込んでしまったために、得られた二輪車用ホイールには微細な空洞が多数形成されていた。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によって、例えば、二輪車用ホイールのような、中央部が中空であるとともに、中央部から放射状に延びる外延部を有する中空製品を製造するに際し、注入した溶融金属の湯流れ方向の変化を少なくして指向性の高い湯流れを実現するとともに、溶融金属の空気の巻き込み量を減少させて、気泡等を含まない高品質かつ高耐久性を有する中空製品を製造することができ、また、溶融金属の温度が低下するのを防ぎ、湯境等の鋳造欠陥を有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の中空製品の製造方法の一の実施の形態に用いられる金型を示す説明図である。
【図２】本発明の中空製品の製造方法の一の実施の形態に用いられる中子を示す説明図である。
【図３】本発明の中空製品の製造方法の他の実施の形態に用いられる金型を示す説明図である。
【図４】実施例において鋳造された二輪車用ホイールを示す平面図である。
【符号の説明】
１…金型、２…二輪車用ホイール成形空間（金型キャビティ）、３…中子、４…注入口、５…湯道、１１…移動金型、１２…固定金型、１３，１４…横金型、１５…突起、２１…中央部成形空間、２２…外延部成形空間、３１…中子内湯道、３２…穴、３４…中子、４０…二輪車用ホイール、４１…リム、４２…ハブ、４３…スポーク、４４…中空形状。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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