(57)【要約】【課題】内部の構造的欠陥や形状不良がほとんどない高品質の複合鋳造品と、そのような高品質の複合鋳造品の製造方法とを提供する。【解決手段】減衰材２３（例えばケイ砂）を内部に密封した金属容器２０を準備する。その金属容器２０を鋳型の成形空間内の所定位置に配置した後、成形空間内に金属溶湯を供給することで、金属容器２０ごと減衰材２３を鋳造品内に鋳ぐるむ。こうして、減衰材２３を内部に密封した金属容器２０が鋳ぐるまれた複合鋳造品を得る。この製造方法によれば、鋳造時に減衰材２３が金属溶湯中に拡散することが無く、又、粘結剤等を使用しないためガス抜き対策の必要もない。従って、内部の構造的欠陥や形状不良がない複合鋳造品を得ることができる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
減衰材を内部に密封した耐熱性容器が鋳ぐるまれていることを特徴とする複合鋳造品。
【請求項２】
減衰材を内部に密封した耐熱性容器を準備し、その耐熱性容器を鋳型の成形空間内の所定位置に配置した後、前記成形空間内に金属溶湯を供給することで、前記耐熱性容器ごと減衰材を鋳造品内に鋳ぐるむことを特徴とする複合鋳造品の製造方法。
【請求項３】
前記耐熱性容器は、前記成形空間内に供給される金属溶湯と同種の金属で構成されていることを特徴とする請求項２に記載の複合鋳造品の製造方法。
【請求項４】
前記耐熱性容器の壁厚は、金属溶湯が成形空間内に供給されてから凝固するまでの間に溶損しない程度の厚さに設定されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の複合鋳造品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動等を減衰するための減衰材を内包した複合鋳造品と、そのような複合鋳造品の製造方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、加工機械の土台用構造物、エンジンのシリンダブロック、鉄道用レール等の鋳造品の分野では、当該鋳造品を介して伝達される振動等を減衰又は低減する目的で、内部に減衰材（例えば砂）を包含したタイプの複合鋳造品が知られている。かかる複合鋳造品の製造に際しては、砂等の減衰材（充填材ともいう）に有機又は無機系の粘結剤を配合した原料組成物を所定の形状に圧縮形成し、その減衰材及び粘結剤の成形体を、鋳型の壁面との間に所定の隙間を確保しながら鋳型の成形空間（キャビティ）内に保持し、その後に成形空間内の隙間に金属溶湯を流し込むという手順を採っている。成形体を構成していた粘結剤は金属溶湯の熱によってガス化され、鋳造過程で外部に放出される。こうして、減衰材を内部に鋳ぐるんだ複合鋳造品を得ている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特許第３１６７１１８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の製造手順には以下に述べるような欠点がある。
第１に、減衰材を粘結剤で固めた成形体を準備したとしても、鋳造時（鋳型の成形空間内に金属溶湯を流し込むとき）には、成形体の表面に高温の金属溶湯が直接接触することは避けられない。このため、金属溶湯が凝固するまでの間に成形体が高温の溶湯によっておかされ、成形体を構成している減衰材の一部が溶湯中に巻き込まれる等して溶湯中に拡散し、その結果、鋳造品の内部に構造的欠陥が生ずる虞れがある。特に、肉厚の比較的薄い部分に減衰材を鋳ぐるむ設計の複合鋳造品にあっては、上述のような構造的欠陥を生ずる可能性が高く、減衰材を内包した複合鋳造品を設計・製造する際のボトルネックとなっていた。
【０００５】
第２に、上記従来の製造手順では、鋳造時に金属溶湯の熱によって粘結剤がガス化するため、発生したガスを鋳型の外に放出するためにガス抜き孔を設ける等の特別な対策が必要となり、鋳造コストの上昇要因となっていた。また、特に肉厚の比較的薄い部分に減衰材を鋳ぐるむ設計の複合鋳造品にあっては、ガス抜き対策を施しつつ、減衰材が包み込まれる予定の肉厚の比較的薄い部分の全体に満遍なく金属溶湯を行き渡らせることは困難なことが多く、形状不良が生じ易かった。即ち、減衰材を仮成形するために粘結剤を併用することは、鋳造コスト面で不利であるのみならず、形状不良が生じ易いという欠点があった。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、内部の構造的欠陥や形状不良がほとんどない高品質の複合鋳造品と、そのような高品質の複合鋳造品の製造方法とを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本件第１発明は、減衰材を内部に密封した耐熱性容器が鋳ぐるまれていることを特徴とする複合鋳造品である（請求項１）。
【０００８】
本発明の複合鋳造品によれば、減衰材を内部に密封した耐熱性容器がそのまま鋳造品内に鋳ぐるまれる構造なので、鋳造時に金属溶湯が耐熱性容器に接触したとしても、そのことによって耐熱性容器内に密封された減衰材が金属溶湯中に拡散することが無い。また、減衰材は耐熱性容器内に予め密封されるので、仮成形のために粘結剤を用いる必要性もない。それ故、本発明の複合鋳造品は、従来の製造手順で作られる複合鋳造品にありがちな欠点を持たず、内部の構造的欠陥や形状不良がほとんどない高品質の複合鋳造品となり得る。
【０００９】
本件第２発明は、減衰材を内部に密封した耐熱性容器を準備し、その耐熱性容器を鋳型の成形空間内の所定位置に配置した後、前記成形空間内に金属溶湯を供給することで、前記耐熱性容器ごと減衰材を鋳造品内に鋳ぐるむことを特徴とする複合鋳造品の製造方法である（請求項２）。
【００１０】
本発明の複合鋳造品の製造方法によれば、減衰材を内部に密封した耐熱性容器を予め準備し、その耐熱性容器を成形空間内に配置して当該耐熱性容器ごと減衰材を鋳造品内に鋳ぐるむという手順で複合鋳造品が製造される。このため、鋳造時に金属溶湯が耐熱性容器に接触したとしても、そのことによって耐熱性容器が溶損して容器内に密封された減衰材が金属溶湯中に拡散することが無い。また、減衰材は耐熱性容器内に予め密封されるので、仮成形のために粘結剤を用いる必要がなく、従ってガス抜き対策を施す必要もない。それ故、本発明の製造方法によれば、従来の製造手順で作られる複合鋳造品にありがちな欠点を持たない、即ち、内部の構造的欠陥や形状不良がほとんどない高品質の複合鋳造品を比較的低コストで簡便に製造することができる。
【００１１】
本発明の製造方法において、前記耐熱性容器は、前記成形空間内に供給される金属溶湯と同種の金属で構成されていることは好ましい（請求項３）。この場合には、耐熱性容器の外表面に対して金属溶湯が溶着し易くなり、鋳造品内における耐熱性容器の鋳ぐるみ保持が確実となる。
【００１２】
本発明の製造方法において、前記耐熱性容器の壁厚は、金属溶湯が成形空間内に供給されてから凝固するまでの間に溶損しない程度の厚さに設定されていることは好ましい（請求項４）。この場合には、鋳造時に金属溶湯が耐熱性容器に接触したとしても耐熱性容器は溶損せず、容器内に密封された減衰材が金属溶湯中に拡散することが回避される。
【００１３】
なお、この明細書において「密封」とは、耐熱性容器内の減衰材が少なくとも外部に放散し得ない程度に容器内部と外部との間の遮断性が確保された状態で、減衰材が耐熱性容器内に収容されていることを意味する。
【００１４】
（付記）請求項１の複合鋳造品において、「耐熱性容器が鋳造品本体を構成する金属と同種の金属で構成されていること」及び／又は「耐熱性容器は、鋳造時に金属溶湯が当該耐熱性容器に接触してから凝固するまでの間に溶損しない程度の壁厚に設定されていること」は好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明をエンジンマウントブラケットに適用した一実施形態を図面を参照して説明する。
【００１６】
図１及び図２は鋳造品としてのエンジンマウントブラケットを示す。これらの図に示すように、エンジンマウントブラケットの本体１０の一側部には、耐熱性容器としての金属容器２０が鋳ぐるまれている。図３に示すように、金属容器２０は、有底円筒状の筒体２１と、その筒体２１の開口端を塞ぐ蓋体２２とから構成されている。金属容器２０（筒体２１及び蓋体２２）は、後述する鋳型の成形空間Ｓ（図４参照）内に供給される金属溶湯Ｍと同種の金属で構成されることが好ましく、例えば金属溶湯が球状黒鉛鋳鉄である場合、金属容器２０は、鉄系材料（例えば球状黒鉛鋳鉄、炭素鋼（特に低炭素鋼）、ねずみ鋳鉄又はステンレス鋼）で構成されることが好ましい。尚、本実施形態の金属容器２０の寸法は、蓋体２２を含む外全長４７ｍｍ、筒体内全長４３ｍｍ、外径８．０ｍｍ、内径４．４ｍｍ（つまり筒体２１の壁厚が１．８ｍｍ）である。
【００１７】
金属容器２０内には、減衰材２３（例えばケイ砂）が密封状態で充填されている。後述する減衰性能試験用の試作品では、上述のような寸法の金属容器２０内に０．８５ｇのケイ砂を充填した。なお、減衰材２３としては、ケイ砂に代表される砂のほかに、ゴム、ゲル状物質あるいは粒子状金属なども使用可能である。本実施形態においては、筒体２１内に充填されるのは減衰材２３だけであり、粘結剤等の高温下でガス化する物質は一切収容されない。
【００１８】
本実施形態のエンジンマウントブラケットは、図４に示すような上型３１及び下型３２を具備する鋳造装置（鋳型）を用いて鋳造される。上型３１及び下型３２の各々は、常法に従い砂等を用いて造型される。上型３１及び下型３２を相互接合したとき、両型３１，３２間には、得ようとする鋳造品及びそれにつながる方案を成形するための成形空間Ｓと湯道とが形成される。上型３１及び下型３２を接合する前に上型の成形空間形成面３１ａには、減衰材２３を密封した金属容器２０が、その蓋体２２が上方に位置するように傾斜配置された状態で接着剤等を用いて貼り付け固定される（図３参照）。そして、両型３１，３２の接合時には、前記成形空間Ｓ内の所定位置に金属容器２０が保持される。
【００１９】
金属容器２０のセット及び上下両型３１，３２の接合が完了した後、金属溶湯Ｍが湯口３３から成形空間Ｓ内に注湯される。金属溶湯Ｍは、鋳鉄（例えば球状黒鉛鋳鉄）を高周波誘導加熱炉等で溶解することで得られ、注湯時の温度は約１４００℃である。尚、本実施形態で使用する金属容器の筒体２１の壁厚（１．８ｍｍ）は、金属溶湯Ｍが成形空間Ｓ内に供給されてから凝固するまでの間に溶損しない厚さに設定されているため、高温の金属溶湯Ｍによって筒体２１の一部が溶け、中に収められた減衰材２３が溶湯中に拡散することはない。
【００２０】
成形空間Ｓ内に満たされた金属溶湯Ｍが凝固することで、金属容器２０が鋳造品の一部として鋳ぐるまれながらの鋳造が完了する。型外し後、方案を切り離すことで、図１に示すようなエンジンマウントブラケットが得られる。
【００２１】
（減衰性能試験）
図５は、鋳造品の振動減衰性能を測定するための装置の概要を示す。図５に示すように、エンジンマウントブラケットの本体１０の表面に加速度ピックアップセンサ４１を取り付けると共に、その加速度センサ４１及び加振ハンマー４２を高速フーリエ変換周波数解析装置（ＦＦＴ）に接続する。そして、検査対象となるエンジンマウントブラケットの一側面を加振ハンマー４２で打撃したときに生じる振動を加速度センサ４１で検出し、その検知信号をＦＦＴで解析して、周波数（Ｈｚ）と振動レベル（ｄＢ）との関係（周波数応答関数）を把握した。加振ハンマー４２による打撃は、約３秒間隔で２０回行われた。なお、この減衰性能試験では、本実施形態のエンジンマウントブラケット（試作品）と、本実施形態のエンジンマウントブラケットと同形状でありながら金属容器２０を鋳ぐるむことなく鋳造されたエンジンマウントブラケット（従来品）とを検査対象とし、両者を比較した。
【００２２】
試作品及び従来品の各々について周波数応答関数を解析した結果、いずれの製品も１０００Ｈｚ，４０００Ｈｚおよび８０００Ｈｚ付近に共振周波数を持つことが判明した。それぞれの共振周波数における振動レベル（ｄＢ）および振動の減衰率（％）を表１に示す。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
表１によれば、各共振周波数において、試作品の振動レベルは従来品の振動レベルよりも６〜８％低減している。また、試作品の減衰率は、従来品の減衰率の１．５〜２．７倍に増大している。このように本実施形態のエンジンマウントブラケット（試作品）は、従来品よりも優れた振動減衰性能を示した。
【００２５】
本実施形態によれば、減衰材２３を内部に密封した金属容器２０を事前に準備し、その金属容器２０を鋳型の成形空間Ｓ内に配置して当該金属容器２０ごと減衰材２３を鋳造品内に鋳ぐるむという手順で複合鋳造品（エンジンマウントブラケット）が製造される。このため、鋳造時に金属溶湯Ｍが金属容器２０に接触したとしても、そのことによって金属容器２０が溶損して容器内に密封された減衰材２３が金属溶湯Ｍ中に拡散することが無い。従って、内部に構造的欠陥のない高品質の複合鋳造品を製造することができる。
【００２６】
減衰材２３は金属容器２０内に予め密封されているので、仮成形のために粘結剤を用いる必要がなく、ガス抜き対策等の特別な対策を施す必要もない。故に、鋳造時に減衰材を包み込む予定部分の全体に満遍なく金属溶湯を行き渡らせることができ、従来に比較して形状不良が生じ難い。従って、従来の製造手順で作られる複合鋳造品にありがちな形状不良がほとんどない高品質の複合鋳造品（エンジンマウントブラケット）を比較的低コストで簡便に製造することができる。
【００２７】
本発明の複合鋳造品の製造方法には、上述のような利点又は特徴があるので、肉厚の比較的薄い部分（例えば肉厚が１０ｍｍ以下の部分）に減衰材を鋳ぐるむ設計の複合鋳造品の製造に適している。
【００２８】
（変更例）本発明の実施形態を以下のように変更してもよい。
上記実施形態では、筒体２１及び蓋体２２からなる金属容器２０を用いたが、金属容器２０の形態はこれに限定されるものではない。例えば図６（Ａ）に示すように、一端部（例えば下端部）を絞って塞いだ状態の筒体２５に減衰材２３を収容した後、残るもう一方の端部（例えば上端部）を絞って塞ぐことにより、減衰材２３を内部に密封した金属容器を構成してもよい。あるいは、図６（Ｂ）に示すように、相互嵌合可能な二つの分割片２６，２７で容器本体を構成すると共に、二つの分割片２６，２７の嵌合時に内部に確保される収容室２８内に減衰材２３を密封収容するようにしてもよい。また、図６（Ｂ）において、複数ある収容室２８の一部を空室（つまり空気室）としておいても何ら支障はない。
【００２９】
上記実施形態において、金属容器２０及び金属溶湯Ｍを、製品の軽量化を図る目的でアルミニウム若しくはアルミニウム合金、又は、マグネシウム若しくはマグネシウム合金としてもよい。
【００３０】
上記実施形態では、金属容器２０を上型の成形空間形成面３１ａに固定するために接着剤を用いたが、接着剤を用いずに金属容器２０を成形空間の所定位置に保持するようにしてもよい。
【００３１】
上記実施形態では、重力鋳造法を用いたが、ダイカスト等の加圧鋳造法を用いるようにしてもよい。
【００３２】
本発明を適用可能な鋳造品はエンジンマウントブラケットに限定されるものではなく、エンジン以外の機械のブラケット、サスペンションロッド、カバーやケース等に本発明が適用されてもよい。
【００３３】
尚、本明細書の開示に基づいて、当業者が、複合樹脂製品（即ち減衰材を内部に密封した容器を樹脂材料で包み込んだもの）及びその製造方法に関する技術を容易に想到することができることは言うまでもない。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の複合鋳造品によれば、内部の構造的欠陥や形状不良がほとんどない高品質の複合鋳造品が得られる。また、本発明の複合鋳造品の製造方法によれば、内部の構造的欠陥や形状不良がほとんどない高品質の複合鋳造品を比較的低コストで簡便に製造することができる。特に本発明は、肉厚の比較的薄い部分に減衰材を鋳ぐるむ設計の複合鋳造品においてその利点を最大限に発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】鋳造品の一例であるエンジンマウントブラケットの底面図。
【図２】図１のＸ−Ｘ線での断面図。
【図３】金属容器の一例を示す断面図。
【図４】鋳造装置（鋳型）の概要を示す断面図。
【図５】振動減衰性能の測定装置の概要を示す図。
【図６】（Ａ）及び（Ｂ）は金属容器の変更例を示す断面図。
【符号の説明】
２０…金属容器（耐熱性容器）、２３…減衰材、３１，３２…上型及び下型（鋳型）、Ｍ…金属溶湯、Ｓ…成形空間。
【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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