(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のキャビティと、前記キャビティに対向配置されるとともに前記キャビティを冷却する冷却水が流通する冷却流路とを備えた鋳造金型において、
前記冷却流路における前記キャビティどうしの間に設けられるとともに、前記冷却流路から前記キャビティ近傍まで延在する凹部と、
前記凹部に前記冷却流路と交差するように配置される板材とを備え、
前記冷却流路は、前記冷却水の入口側開口と出口側開口を有し、前記キャビティに対してライン冷却を行い、
前記凹部に、前記冷却流路の上流側と下流側とを接続する局部冷却流路が前記板材により形成され、
前記冷却流路と前記凹部とは、断面円形状をなし、互いの断面積が等しいことを特徴とする鋳造金型。
【請求項２】
前記凹部は、複数形成されるとともに前記キャビティどうしの間で千鳥配置されていることを特徴とする請求項１に記載の鋳造金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のキャビティを冷却する冷却水が流通する冷却流路を備えた鋳造金型に係り、特に冷却技術に改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
金型鋳造では、固定金型と可動金型とを型締めし、その内部にキャビティを形成し、そこに溶湯を充填することにより、鋳造品を製造している。カムシャフトなどの長尺状部材を複数製造する場合、その長尺状部材に対応するキャビティが並列に配置されている。このような金型鋳造では、冷却流路を有する冷却部を複数のキャビティに対向配置し、その冷却流路に冷却水を流通させることにより金型の温度を適温に保持している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、キャビティの本数が多くなると、高温の溶湯の充填量が増加するため、上記のような冷却流路では、金型におけるキャビティの冷却を行うことが困難となる。このため、金型（特にキャビティどうしの間）が損傷を受けやすくなるから、金型寿命が低下するとともに、鋳バリの発生が増加し、その結果、生産性および製品の品質が低下する虞があった。
【０００４】
そこで、特許文献１に開示されているように、冷却流路からキャビティ近傍まで延在する凹部を設けたり、そこに冷却水を導入することが考えられる。しかしながら、この場合、凹部のなかで冷却水が滞留しやすい。そこで、特許文献２〜４に開示されているように、凹部のなかに管部材を挿入することが考えられる。しかしながら、この場合、凹部の外部に既存の冷却流路とは別に冷却水の流通用流路を設けたり、管部材内に螺旋状の流路を形成したりする必要があった。このため、冷却部の構成が複雑になるとともに、冷却水の流通をスムーズに行うことができないから冷却効率が低下する虞があった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１６９４８７号
【特許文献２】特開２００３−２２０６３６号
【特許文献３】特開２００３−２２０６３７号
【特許文献４】特開２００１−１５０４４８号
【０００６】
したがって、本発明は、キャビティの本数が多い場合でも、簡単な構成で冷却効率を向上させることができるとともに、これにより生産性および製品の品質の向上を図ることができる鋳造金型を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の鋳造金型は、複数のキャビティと、キャビティに対向配置されるとともにキャビティを冷却する冷却水が流通する冷却流路とを備えた鋳造金型において、冷却流路におけるキャビティどうしの間に設けられるとともに、冷却流路からキャビティ近傍まで延在する凹部と、凹部に冷却流路と交差するように配置される板材とを備え、冷却流路は、冷却水の入口側開口と出口側開口を有し、キャビティに対してライン冷却を行い、凹部に、冷却流路の上流側と下流側とを接続する局部冷却流路が板材により形成され、冷却流路と凹部とは、断面円形状をなし、互いの断面積が等しいことを特徴としている。
【０００８】
本発明の鋳造金型では、冷却流路におけるキャビティどうしの間に冷却流路からキャビティ近傍まで延在する凹部を設けているので、その凹部に冷却水が導入される。ここで、凹部を設けるのみでは、そこでの冷却水の流通が困難であるから、本発明の鋳造金型では、その凹部に凹部に冷却流路と交差するように板材を配置し、その板材により、冷却流路の上流側と下流側とを接続する局部冷却流路を形成している。これにより、冷却水が、キャビティ近傍まで延在する局部冷却流路をスムーズに流通するので、キャビティどうしの間を効果的に冷却することができる。
【０００９】
したがって、キャビティは、冷却流路によるライン冷却に加えて、上記のような局部冷却流路による局部冷却を受けることができるので、キャビティの本数が多く、高温の溶湯の充填量が増加する場合でも、金型におけるキャビティの冷却を効果的に行うことができる。その結果、金型（特にキャビティどうしの間）の損傷防止を図ることができるので、金型寿命を向上することができるとともに、鋳バリの発生を減少させることができる。よって、生産性および製品の品質を向上させることができる。以上のように上記効果は、凹部に板材を設けるという簡単な構成で得ることができ、しかも、簡単な構成で冷却水を凹部内でスムーズに流通させることができるから、冷却効率を向上させることができる。
【００１０】
本発明の鋳造金型は種々の構成を用いることができる。たとえば、凹部を複数形成するとともにキャビティどうしの間で千鳥配置することができる。この態様では、凹部間の距離を最大限大きく設定することができるので、金型における熱クラック等のクラックの発生を防止することができる。また、冷却流路と凹部との交差部において、冷却流路の流路径と凹部の断面径とを等しくすることができる。この態様では、冷却流路からの冷却水を最大限活用することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の鋳造金型によれば、キャビティは、冷却流路によるライン冷却に加えて、上記のような局部冷却流路による局部冷却を受けることができるので、キャビティの本数が多く、高温の溶湯の充填量が増加する場合でも、生産性および製品の品質を向上させることができるのはもちろんのこと、そのような局部冷却による効果は、凹部に板材を設けるという簡単な構成で得ることができる。しかも、簡単な構成で冷却水を凹部内で流通させることができるから、冷却効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（１）実施形態の構成
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る一実施形態の鋳造金型１（以下、金型１）の鋳造部１００の構成を表す平面図である。図２は、金型１の冷却部２００の構成を表し、（Ａ）は冷却部２００の上面図、（Ｂ）は（Ａ）の２Ｂ−２Ｂ線断面図である。図３は、金型１の冷却部２００の構成を表し、図２の３Ａ−３Ａ線の断面図である。なお、図２では、左右の一方の側のキャビティの入れ子およびそれに設けられた冷却部２００を表している。また、図２では、金型１の固定型側の冷却部２００を表しており、（Ａ）において、キャビティ１９０は紙面手前側、冷却部２００は紙面奥側に位置するが、冷却部２００の構成を見えやすくするために、キャビティ１８０を破線、冷却部２００を実線で図示している。
【００１３】
金型１は、長尺部材としてたとえば６本のカムシャフトを鋳造する金型である。金型１は、固定型（たとえば金型の紙面垂直方向下半分）および可動型（たとえば金型の紙面垂直方向上半分）から構成され、カムシャフトを鋳造するキャビティ１８０を有する鋳造部１００と、キャビティ１８０を冷却する冷却部２００とを備えている。金型１は、カムシャフトの鋳造部位であるキャビティ１８０が入れ子化されている入子金型である。
【００１４】
鋳造部１００は、図１に示すように、湯口１１０、メインランナ１２０、サブランナ１３０、チョーク１４０、フィルタ１５０、ガス抜き孔１６０、ゲート１７０、および、キャビティ１９０を備えている。鋳造部１００の構成は、メインランナ１２０に対して左右対称となっている。
【００１５】
湯口１１０は、溶湯の注入口である。メインランナ１２０は、湯口１１０から注入された溶湯を左右のサブランナ１３０に供給する。サブランナ１３０は、メインランナ１２０からの溶湯をキャビティ１８０に供給する。チョーク１４０は、サブランナ１３０の入口側に設けられ、サブランナ１３０に供給された溶湯の流速を減速させる開口部である。フィルタ１５０は、サブランナ１３０におけるチョーク１４０とゲート１７０との間に設けられ、溶湯のなかのガスや異物を除去する。ガス抜き孔１６０は、フィルタ１５０に接続され、溶湯から発生したガスを排出する。
【００１６】
ゲート１７０は、サブランナ１３０の出口側（キャビティ１８０の一端部側）に設けられ、キャビティ１８０に接続される。左右のゲート１７０は、キャビティ１８０の数に対応し、それぞれ３個設けられている。キャビティ１８０は複数の入子を有し、それら入子は、製品であるカムシャフトの形状のキャビティ面を構成している。キャビティ１８０はシャフト部１８１を有し、シャフト部１８１には所定の間隔をおいてジャーナル部１８２が形成され、ジャーナル部１８２の間に複数のカムからなるカム部１８３が形成されている。キャビティ１８０の入子は、たとえばカム部毎に配置されている。
【００１７】
冷却部２００は、固定型および可動型の少なくとも一方（たとえば固定型および可動型の両方）に設けられ、図２に示すように、キャビティ１８０に所定の間隔をおいて対向配置されている。この場合、図１では、冷却部２００の図示を省略しているが、固定型側の冷却部２００は図１の紙面垂直方向奥側、可動型側の冷却部２００は図１の紙面垂直方向手前側に位置している。冷却部２００は、たとえば各入子に対応して設けられ、ライン冷却部２１０および局部冷却部２２０を備えている。ライン冷却部２１０は、冷却流路２１１、入口側開口２１２、および、出口側開口２１３を有している。冷却流路２１１は、３本のキャビティ１８０を横断する蛇行状をなしている。冷却流路２１１には、冷却水が入口側開口２１２から供給され、出口側開口２１３から排出される。なお、ライン冷却部２１０は、固定型あるいは可動型と一体的に形成されるものではなく、機械的締結により固定型あるいは可動型に固定された冷却板としてもよい。
【００１８】
局部冷却部２２０は、冷却流路２１１におけるキャビティ１８０の間に形成されるとともに、キャビティ１８０に沿って配置されている。この場合、局部冷却部２２０は、図２（Ａ）に示されているように千鳥配置されていることが好適である。これにより、局部冷却部２２０どうしの間の距離ｄを最大限大きく設定することができるので、金型における熱クラック等のクラックの発生を防止することができる。
【００１９】
局部冷却部２２０は、凹部２２１、バッフル板２２２（板材）、固定部材２２３、および、局部冷却流路２２４を有している。凹部２２１は、たとえば冷却流路２１１を間にして金型１の固定型の端部からキャビティ１８０の近傍まで延在し、冷却流路２１１から冷却水が供給される。バッフル板２２２は、たとえば冷却流路２１１を遮断するようにして凹部２２１内に配置されている。この場合、バッフル板２２２の一端部は固定部材２２３に固定され、バッフル板２２２の他端部は、凹部２２１の底部とは所定の間隔をおいて配置されている。これにより、冷却流路２１１の上流側と下流側とを接続する局部冷却流路２２４が形成されている。固定部材２２３は、金型の端部にバッフル板２２２を固定可能な部材であればよく、たとえばネジ部である。この場合、ネジ部の凹部２２１側に切欠が形成され、そこにバッフル板２２２が嵌込まれる。ネジ部を金型の端部に固定したときに、バッフル板２２２が凹部２２１内における所定位置に配置されるように、ネジ部の金型の端部への螺合量や切欠の位置が適宜設定されている。このように局部冷却部２２０の構成は簡単な構成である。
【００２０】
図４は、冷却流路２１１と凹部２２１との交差部において、冷却流路２１１の流路径φＡと凹部２２１の断面径φＢの関係を説明するための断面図である。本実施形態では、図４（Ａ）に示すように、冷却流路２１１の流路径φＡと凹部２２１の断面径φＢとが等しい場合が好適である。図４（Ｂ）に示すように、凹部２２１の断面径φＢが冷却流路２１１の流路径φＡよりも大きい場合、冷却流路２１１から凹部２２１への冷却水の流れが拡がるため、その流速が遅くなる。このため、キャビティ１８０近傍の凹部２２１の底部では、冷却流路２１１からの冷却水を最大限活用することができない。図４（Ｃ）に示すように、凹部２２１の断面径φＢが冷却流路２１１の流路径φＡよりも小さい場合、冷却流路２１１から凹部２２１への冷却水の流れが絞られるため、冷却水がキャビティ１８０近傍の凹部２２１の底部に到達し難くなる。したがって、冷却流路２１１の流路径φＡと凹部２２１の断面径φＢとが等しくすることにより、冷却流路２１１からの冷却水を最大限活用することができる。
【００２１】
（２）実施形態の動作
金型１の動作についておもに図面を参照して説明する。鋳造部１００において、図１に示すように、湯口１１０から注入された溶湯が、メインランナ１２０および左右のサブランナ１３０を通じてキャビティ１８０に供給されることにより、カムシャフトの鋳造が行われる。このような金型鋳造では、冷却部２００において、図２（Ａ）に示すように、キャビティ１８０を横断する蛇行状をなしているライン冷却部２１０の冷却流路２１１に冷却水を流通させることによりキャビティ１８０へのライン冷却を行っている。
【００２２】
ここで本実施形態では、冷却流路２１１におけるキャビティ１８０どうしの間に局部冷却部２２０を設けることによりキャビティ１８０への局部冷却を行っている。具体的には、冷却流路２１１におけるキャビティ１８０どうしの間に冷却流路２１１からキャビティ１８０近傍まで延在する凹部２２１を設けているので、その凹部２２１に冷却水が導入される。この場合、凹部２２１を設けるのみでは、そこでの冷却水の流通が困難である。
【００２３】
しかしながら、本実施形態では、凹部２２１に冷却流路２１１と交差するようにバッフル板２２２を凹部２２１に配置し、バッフル板２２２により、冷却流路２１１の上流側と下流側とを接続する局部冷却流路２２４を形成している。これにより、冷却水が、キャビティ１８０近傍まで延在する局部冷却流路２２４をスムーズに流通するので、キャビティ１８０どうしの間を効果的に冷却することができる。
【００２４】
以上のように本実施形態では、キャビティ１８０は、冷却流路２１１によるライン冷却に加えて、上記のような局部冷却流路２２４による局部冷却を受けることができるので、キャビティ１８０の本数が多く、高温の溶湯の充填量が増加する場合でも、金型１におけるキャビティ１８０の冷却を効果的に行うことができる。その結果、金型１（特にキャビティ１８０どうしの間）の損傷防止を図ることができるので、金型寿命を向上することができるとともに、鋳バリの発生を減少させることができる。よって、生産性および製品の品質を向上させることができる。以上のように上記効果は凹部２２１にバッフル板２２２を設けるという簡単な構成で得ることができ、しかも、簡単な構成で冷却水を凹部２２１内でスムーズに流通させることができるから、冷却効率を向上させることができる。
【００２５】
特に、凹部２２１を複数形成するとともにキャビティどうしの間で千鳥配置することにより、凹部２２１間の距離ｄを最大限大きく設定することができるので、金型１における熱クラック等のクラックの発生を防止することができる。また、冷却流路２１１と凹部２２１との交差部において、冷却流路２１１の流路径と凹部２２１の断面径とを等しくしているので、冷却流路２１１からの冷却水を最大限活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る一実施形態の鋳造金型の鋳造部の構成を表す平面図である。
【図２】本発明に係る一実施形態の鋳造金型の冷却部の構成を表し、（Ａ）は冷却部の上面図、（Ｂ）は（Ａ）の２Ｂ−２Ｂ線断面図である。
【図３】図２に示す金型の冷却部の構成を表し、図２の３Ａ−３Ａ線の断面図である。
【図４】図２に示す冷却部における冷却流路と凹部との交差部において、冷却流路の流路径φＡと凹部の断面径φＢの関係を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…鋳造金型、１８０…キャビティ、２００…冷却部、２１１…冷却流路、２２１…凹部、２２２…バッフル板（板材）、２２４…局部冷却流路
【図１】
0004813511.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004813511.tif 000004
【図４】
0004813511.tif 000005