(57)【要約】【課題】  筒部を有する鋳造品を、サイドゲートからの溶湯充填により鋳造する場合に、鋳造欠陥が生じるのを抑制する。【解決手段】  車両用ホイールを鋳造する金型は、ディスク部成形空間と、このディスク部成形空間の周縁に連なりこの周縁から上方に延びるリム部成形空間２０ｂ（筒部成形空間）とを有している。リム部成形空間２０ｂには、側部湯道が連なり、この側部湯道のリム部成形空間２０ｂへの開口端がサイドゲート２５ｘとなる。側部湯道におけるサイドゲート２５ｘ近傍の湯道部分２５ｂは、上方から見た時、リム部成形空間２０ｂの周面の法線に対して傾斜しており、湯道部分２５ｂと、リム部成形空間２０ｂの周面の法線Ｎとの交差角度Θが、５〜３０°である。湯道部分２５ｂの下面２５Ｌはリム成形空間２０ｂに向かって下がるように傾斜し、リム成形空間２０ｂの外周面との境がアール面取りされている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸線が上下方向に延びる筒部成形空間と、この筒部成形空間に連なる側部湯道とを備え、この側部湯道の筒部成形空間への開口端がサイドゲートとなる鋳造金型において、
上記側部湯道におけるサイドゲート近傍の湯道部分が、上方から見た時、上記筒部成形空間の周面の法線に対して傾斜していることを特徴とする鋳造金型。
【請求項２】
上記サイドゲート近傍の湯道部分と、上記筒部成形空間の周面の法線との交差角度が、５〜３０°であることを特徴とする請求項１に記載の鋳造金型。
【請求項３】
上記サイドゲート近傍の湯道部分の少なくとも下面が、上記筒部成形空間に向かうにしたがって下がるように傾斜していることを特徴とする請求項１および２に記載の鋳造金型。
【請求項４】
上記湯道部分の下面と上記筒部成形空間の外周面との境が、アール面取りされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の鋳造金型。
【請求項５】
車両用ホイールを鋳造するためのものであって、ディスク部成形空間と、このディスク部成形空間の周縁に連なりこの周縁から上方および下方に延びるリム部成形空間とを有し、このリム部成形空間が上記筒部成形空間として提供されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の鋳造金型。
【請求項６】
請求項５の鋳造金型で製造した車両用ホイール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒部を有する鋳造品のための金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、アルミ合金製（軽合金製）の車両用ホイールを鋳造する低圧鋳造装置が開示されている。この装置の金型は、ディスク部成形空間とリム部成形空間（筒部成形空間）とを有している。金型の複数の側部湯道の先端は、リム部成形空間の周面に開口してサイドゲートとなっている。
【０００３】
鋳造時には、溶湯が側部湯道を通り、サイドゲートからリム部成形空間に供給される。
【特許文献１】特開２００１−３００７１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の金型では、側部湯道を通りサイドゲートから注がれた溶湯は、ディスク部成形空間内の溶湯溜まり又はリム部成形空間内の溶湯溜まりに流れ落ちる。このように溶湯が溶湯溜まりへ流れ落ちる際、成形空間内の空気等の気体が巻き込まれて、溶湯溜まり中に気泡となって入り込み、この気泡が原因となって鋳造品に巣等の鋳造欠陥が生じることがある。
【０００５】
本発明者は、上記現象を詳細に分析した。その分析について図６，図７を参照しながら説明する。図６は、特許文献１と同様の金型の横断面図であり、側部湯道におけるサイドゲート２５ｘ近傍の湯道部分が符号２５ｂで示されている。この湯道部分２５ｂは、円筒形状をなすリム部成形空間２０ｂの外周面に対して直交している。換言すれば、湯道部分２５ｂは、リム部成形空間２０ｂの中心軸線２０ｘを通る線Ｌ’に沿って延びている。
【０００６】
上記構成のため、図７に示すように、側部湯道の湯道部分２５ｂを通ってサイドゲート２５ｘから注がれた溶湯は、リム部成形空間２０ｂ内を垂直に流下する。この流下の過程で巻き込まれた気泡Ｋは、溶湯溜まりＹ’に生じた渦に取り込まれて溶湯溜まりＹ’から脱出するのが容易ではない。その結果、上記の不都合が生じるのである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、中心軸線が上下方向に延びる筒部成形空間と、この筒部成形空間に連なる側部湯道とを備え、この側部湯道の筒部成形空間への開口端がサイドゲートとなる鋳造金型において、上記側部湯道におけるサイドゲート近傍の湯道部分が、上方から見た時、上記筒部成形空間の周面の法線に対して傾斜していることを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、サイドゲートからの溶湯の流れが周方向のベクトルを持つので、溶湯溜まりに巻き込まれた気泡を、良好に脱出させることができ、巣等の鋳造欠陥の発生を抑制できる。
【０００９】
好ましくは、上記サイドゲート近傍の湯道部分と、上記筒部成形空間の周面の法線との交差角度が、５〜３０°である。５°未満であると、上記効果が薄くなり、３０°を超えると、金型強度の低下，金型製作コストの上昇を招くからである。
【００１０】
好ましくは、上記サイドゲート近傍の湯道部分の少なくとも下面が、上記筒部成形空間に向かうにしたがって下がるように傾斜している。この構成によれば、サイドゲートから流れ出た溶湯は、湯道からサイドゲート、筒部成型空間へと溶湯が流れるときに流れの方向変化が少なく、流れの乱れが少ないため、気泡の巻き込みを抑制する。そのため、鋳造欠陥の発生をより一層抑制することができる。
【００１１】
好ましくは、上記湯道部分の下面と上記筒部成形空間の外周面との境が、アール面取りされている。この構成によれば、サイドゲートから筒部成形空間に流れ出た溶湯が、筒部成形空間の外周面に沿って流れやすく、溶湯の流れが筒部成形空間の外周面から剥離し難くなり、気泡の巻き込みを抑制する。そのため、鋳造欠陥の発生をより一層抑制することができる。
【００１２】
好ましくは、車両用ホイールを鋳造するためのものであって、ディスク部成形空間と、このディスク部成形空間の周縁に連なりこの周縁から上方および下方に延びるリム部成形空間とを有し、このリム部成形空間が上記筒部成形空間として提供される。これにより、高品質の車両用ホイールを鋳造することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、筒部を有する鋳造品の品質向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の第１実施形態をなす、アルミ合金製（軽合金製）の車両用ホイール（鋳造品）の低圧鋳造装置について、図１〜図３を参照しながら説明する。車両用ホイールは、周知のようにディスク部とディスク部の周縁に一体に形成されたリム部（円筒形状の筒部）とを有している。
【００１５】
図１に示すように、上記低圧鋳造装置は、金型１０と、金型１０の下方に設置された溶湯保持炉とを基本構成要素として備えている。
【００１６】
図１、図２に示すように、上記金型１０は、所定位置に固定された下型１１と、下型１１の真上に位置して昇降する上型１２と、周方向に複数に分割された横型１３とを備えている。なお、これら図では横型１３の分割面は省略する。
【００１７】
図１に示すように、上記金型１０の型締め状態では、内部に車両用ホイールを鋳造するためのホイール成形空間２０が形成される。
【００１８】
上記ホイール成形空間２０は、ディスク部成形空間２０ａとその周縁に連なる円筒形状のリム部成形空間２０ｂ（筒部成形空間）とを有している。リム部成形空間２０ｂの中心軸線２０ｘは、ディスク部成形空間２０ａの中心を通り垂直に延びている。
【００１９】
隣接する横型１３の側面間には、複数の側部湯道２５が形成されている。本実施形態では、横型１３が３分割されており、側部湯道２５が周方向に等間隔離れて３つ形成されている。
【００２０】
側部湯道２５は、垂直に延びる第１湯道部分２５ａと、この第１湯道部分２５ａの上端から金型１０の径方向，内方向に延びる第２湯道部分２５ｂとを有している。本実施形態では、第２湯道部分２５ｂの上面２５Ｕは水平に延び、第２湯道部分２５ｂの下面２５Ｌは、内方向に向かってすなわち上記リム部成形空間２０ｂに向かって下がるように傾斜している。
【００２１】
金型１０を固定する台にはストーク（図示しない）の上端が接続されており、上記第１湯道部分２５ａの下端に連なっている。このストークは垂直に下方に延び、その下端が溶融保持炉（図示しない）内の溶湯に浸漬している。
【００２２】
上記第２湯道部分２５ｂの先端は、ディスク部成形空間２０ａから離れて、上記リム部成形空間２０ｂの外周面に開口し、サイドゲート２５ｘとなっている。そのため、第２湯道部分２５ｂはサイドゲート２５ｘ近傍の湯道部分となっている。
【００２３】
上記第２湯道部分２５ｂの下面２５Ｌとリム部成形空間２０ｂの外周面との境は、アール面取りされている。このアール面取り部を図において符号２５Ｒで示す。
【００２４】
図２に示すように、側部湯道２５の第２湯道部分２５ｂは、上方から見て、リム部成形空間２０ｂの外周面の法線に対して傾斜している。すなわち、リム部成形空間２０ｂの外周面の法線Ｎと、第２湯道部分２５ｂの幅方向中央を通る線Ｌ（第２湯道部分２５ｂの延び方向を表す線）とがなす角度は、ゼロではなく、所定の角度Θで交わっている。この交差角度Θは、５〜３０°の範囲にある。
【００２５】
参考までに、本実施形態では、リム部成形空間２０ｂが円筒形状をなしているので、その外周面の法線Ｎは、必ず中心軸線２０ｘを通ることになる。
【００２６】
上記構成の装置を用いた低圧鋳造方法について詳述する。金型１０を締めた状態で、溶湯保持炉にト゛ライエア等の加圧気体を供給し、溶湯表面を加圧すると、溶湯がストーク，側部湯道２５を通り、サイドゲート２５ｘからリム部成形空間２０ｂに注がれる。
【００２７】
サイドゲート２５ｘから注がれた溶湯は、リム部成形空間２０ｂを流れ落ちてディスク部成形空間２０ａへと供給され、ディスク部成形空間２０ａを満たした後、リム部成形空間２０ｂを満たす。これにより、車両用ホイールが鋳造される。
【００２８】
図３に示すように、上記サイドゲート２５ｘから注がれた溶湯Ｙが、ディスク部成形空間２０ａまたはリム部成形空間２０ｂの溶湯溜まりＹ’へと流れ落ちる際、成形空間２０内の空気等の気体を巻き込むため、溶湯溜まりＹ’に気泡Ｋが生じる。
【００２９】
本実施形態では、サイドゲート２５ｘ近傍の第２湯道部分２５ｂがリム部成形空間２０ｂの周面の法線に対して傾斜しているため、溶湯は第２湯道部分２５ｂを通る際に、矢印Ａ１で示すような周方向の運動エネルギーを付与される。
【００３０】
そのため、溶湯はリム部成形空間２０ｂを流れ落ちる際に、真下ではなく周方向のベクトルを含んで、矢印Ａ２で示すように斜めに流れ落ちる。
【００３１】
その結果、溶湯溜まりＹ’内において、矢印Ａ３で示すように周方向のベクトルを含んだ流れが生じる。この流れは、溶湯Ｙ’中に入り込んだ気泡Ｋを溶湯Ｙの流れ込み位置から周方向にずれた位置へと追いやり、気泡Ｋが溶湯溜まりＹ’から脱出するの助ける。
【００３２】
上記のように、溶湯Ｙの流れ込みの際に生じた気泡Ｋが溶湯溜まりＹ’から容易に脱出できるので、鋳造された車両用ホイールのリム部に巣等の鋳造欠陥が残るのを抑制できる。
【００３３】
上記第２湯道部分２５ｂと法線Ｎとの交差角度Θが５°以上であるので、上述した良好な気泡離脱効果を確保できる。また、交差角度Θが３０°以下であるので、金型１０の強度が低下したり、金型１０の製作コストが上昇するのを回避できる。
【００３４】
また、第２湯道部分２５ｂの下面２５Ｌがリム部成形空間２０ｂに向かうにしたがって下がるように傾斜しているため、サイドゲート２５ｘから流れ出た溶湯は、湯道２５ｂからサイドゲート２５ｘ、筒部成型空間２０ｂへと溶湯が流れるときに流れの方向変化が少なく、流れの乱れが少ないため、溶湯の流速が遅くなり、気泡の巻き込みを抑制することができる。
【００３５】
さらに、第２湯道部分２５ｂの下面２５Ｌとリム部成形空間２０ｂの外周面との境が、アール面取りされている（符号２５Ｒ参照）ため、サイドゲート２５ｘからリム部成形空間２０ｂに流れ出た溶湯が、リム成形空間２０ｂの外周面に沿って流れやすく、溶湯の流れがリム部成形空間２０ｂの外周面から剥離し難くなり、その結果、気泡の巻き込みを抑制することができる。
【００３６】
以下、本発明の他の実施形態について、説明する。これら実施形態において先行する実施形態に対応する構成部には同番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３７】
図４に示す第２実施形態では、第２湯道部分２５ｂの上面２５Ｕも下面２５Ｌと同様にリム部成形空間２０ｂに向かうにしたがって下がるように傾斜しているため、第２湯道部分２５ｂ全体が傾斜している。これによれば、より一層気泡の巻き込みを抑制することができる。他の構成は第１実施形態と同様である。
【００３８】
上記第１，第２実施形態において、下型１１の中央にも中央湯道を形成してもよい。この中央湯道は垂直に延び、その下端にストークの上端が接続されている。このストークの下端は溶湯保持炉の溶湯に浸漬される。中央湯道の上端は上記ディスク部成形空間２０ａの下面中央に開口してセンターゲートとなる。上述の溶湯保持炉内への加圧気体供給時に、溶湯が上記ストークおよび中央湯道を通ってセンターゲートからディスク部成形空間２０ａに供給される。
【００３９】
図５の第３実施形態では、筒部成形空間１２０ｂの平断面が多角形例えば六角形をなしている。この筒部成形空間１２０ｂの外周面は、６つの平坦な面からなり、そのうちの選択された３つの平坦面に側部湯道２５の第２湯道部分２５ｂが連なっている。
【００４０】
第３実施形態でも、第２湯道部分２５ｂの延び方向を表す線Ｌは、筒部成形空間１２０ｂの平坦面の法線Ｎに対して所定角度Θで交差している。また、図示しないが、第２湯道部分２５ｂの下面は第１実施形態と同様に傾斜している。その結果、第１実施形態と同じ効果が得られる。第３実施形態の他の構成および溶湯の流れを含む作用は、第１実施形態と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
【００４１】
なお、筒部成形空間１２０ｂが多角形をなしている場合には、第２湯道部分２５ｂの延び方向を表す線Ｌは、図示のように、筒部成形空間１２０ｂの中心軸線１２０ｘを通ることもある。
【００４２】
本発明は、上記実施形態に制約されず、種々の形態を採用可能である。例えば、側部湯道におけるサイドゲート近傍の湯道部分の上下面は水平であってもよい。また、本発明の金型は、低圧鋳造のみならず、高圧鋳造にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施形態をなす低圧鋳造装置の金型の縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う金型の横断面図である。
【図３】同実施形態において、側部湯道を通りサイドゲートからリム部成形空間に注がれた溶湯の流れを、内側すなわち図２においてＩＩＩ方向から見た概略図である。
【図４】本発明の第２実施形態を示す図１相当図である。
【図５】本発明の第３実施形態を示す図２相当図である。
【図６】従来の鋳造金型の横断面図である。
【図７】同従来金型における溶湯の流れを、内側すなわち図６においてＶＩＩ方向から見た概略図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０  金型
２０ｂ  リム部成形空間（筒部成形空間）
２０ｘ  中心軸線
２５  側部湯道
２５ｂ  第２湯道部分（サイドゲート近傍の湯道部分）
２５Ｌ  第２湯道部分の下面
２５Ｕ  第２湯道部分の上面
２５Ｒ  アール面取り部
２５ｘ  サイドゲート
１２０ｂ  筒部成形空間
１２０ｘ  中心軸線
Ｎ  法線
Ｌ  湯道部分の延び方向を表す線
Θ  交差角度
【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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