(57)【要約】【課題】鋳造品の軽量化をより一層促進する。【解決手段】ナックル１を鋳造により成形する場合に、そのストラット取付アーム３内に中空部材５を鋳包む。中空部材を両分割体６を重ね合わせることにより形成し、中空部材の両端部に鋳造する際の位置決め用としての軸線方向突部５ｂ・５ｃを形成する。内部に閉空間の空洞を有する中空部材を鋳包むことにより空洞を有する鋳造品を成形でき、鋳造品の軽量化が可能となる。その中空部材を、複数の分割体を結合して形成することにより、鋳造品の形状に合わせた空洞を有する中空部材を容易に形成することができ、複雑な形状の鋳造品に空洞を設けて軽量化することができる。【選択図】図１
2012143789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造素材により鋳包まれることにより鋳造品と一体化される中空部材であって、
前記中空部材は、少なくとも二分割されかつ結合されることにより内部に閉空間を形成する複数の分割体を有し、
前記複数の分割体の少なくとも１つが、前記中空部材として結合された状態で鋳造される際の位置決めのための位置決め用突部を有することを特徴とする鋳造品用中空部材。
【請求項２】
前記中空部材が、鋳造時に前記鋳造素材と溶融して一体化される材料からなることを特徴とする請求項１に記載の鋳造品用中空部材。
【請求項３】
前記複数の分割体が軸線方向に三分割され、その中間の分割体に前記位置決め用突部が放射方向に突設されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鋳造品用中空部材。
【請求項４】
鋳造素材により鋳包まれることにより鋳造品と一体化される鋳造品用中空部材であって、
前記中空部材は、少なくとも二分割されかつ結合されることにより内部に閉空間を形成する複数の分割体を有し、
前記複数の分割体が、前記鋳造品を成形する金型により同時に鋳造されることを特徴とする鋳造品用中空部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空洞部を有する鋳造品に適する鋳造品用中空部材及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複雑な形状に対応し得る鋳造品は、種々の工業製品に用いられており、例えば自動車の部品としては、ストラット型サスペンションの部品としてのナックルに用いられることがある。ナックルとしては、車輪の車軸部を支持するように筒状に形成された軸支部と、ダンパストラットが結合されるストラット取付アームと、ロアアームが連結されるロアアーム取付アームと、転動輪の場合にはステアリングロッドが連結されるナックルアームとが一体に形成されたものがある。
【０００３】
ナックルは、いわゆるばね下重量となることから、乗り心地や燃費の向上のためには軽量化が要求される。一方、鋳造品の特徴の一つとして、中空の物を形成可能な点があり、そのように中空構造とすることにより軽量化が可能であり、ナックルを鋳造品として形成し、かつ中空構造とすることにより軽量化を達成しようとしたものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また、鋳造品の素材よりも比重の小さい材料からなる砂中子を鋳型の凹部内にケレンを用いて載置して溶湯を注ぎ込み、鋳造後の鋳造品の内部に砂中子が埋め込まれるようにして、比重の差分により軽量化可能としたものがある（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１８７５８３号公報
【特許文献２】特開平０５−０２３８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１では、鋳造品における軽量化のために中子を用いて中空化することができるが、中子を取り出すという工程がある。また、金型で鋳造されるアルミ合金等には砂型の中子は使えないため、そのような鋳造で用いられる中子をスライドさせる機構では十分な肉抜きはできないという問題がある。
【０００７】
また、上記特許文献２のものでは、中子を取り出す工程を必要としないため上記問題を解消し得るが、中子の素材には鋳造品の素材よりも比重の小さい材料を用いなければ軽量化を図ることができない。例えばアルミ鋳造の場合には鋳造時に溶けない材料を必要とするという制約があり、例えば融点の高い鉄系材料では軽量化とはならず、軽量化が困難であるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決して、鋳造品の軽量化をより一層促進するために、、本発明に於いては、鋳造品素材により鋳包まれることにより鋳造品と一体化される中空部材であって、前記中空部材（５・１５・３１・４１）は、少なくとも二分割されかつ結合されることにより内部に閉空間（５ａ）を形成する複数の分割体（６・３２・３３・３４・３７・３９・４２・４３・４４）を有し、前記複数の分割体の少なくとも１つが、前記中空部材として結合された状態で鋳造される際の位置決めのための位置決め用突部（５ｂ・５ｃ・３４ａ・３８・４０・４２ａ・４３ａ）を有するものとした。
【０００９】
これによれば、内部に閉空間の空洞を有する中空部材を鋳包むことにより空洞を有する鋳造品を成形でき、鋳造品の軽量化が可能となる。その中空部材を、複数の分割体を結合して形成することにより、鋳造品の形状に合わせた空洞を有する中空部材を容易に形成することができ、複雑な形状の鋳造品に空洞を設けて軽量化することができる。
【００１０】
特に、前記中空部材が、鋳造時に前記鋳造素材と溶融して一体化される材料からなると良い。これによれば、鋳造時に中空部材を鋳包む鋳造素材と中空部材との接触部分が溶融して一体化され、鋳造時に中空部材が鋳造部品素材に影響を与えることなく鋳包まれるため、中子を別材料で形成するというような手間を省ける。
【００１１】
また、前記複数の分割体が軸線方向に三分割され、その中間の分割体（３４・４４）に前記位置決め用突部（３４ａ・３８・４０）が放射方向に突設されていると良い。これによれば、中空部材の軸線方向に三分割された中間部分のものを例えば円筒状に形成することができ、鋳造で形成する場合にはその外周面に放射方向に突出する位置決めピンを容易に形成することができる。また、中間部分にパイプ材を用いることにより、入手容易なパイプ材の場合にはコストを低減し得ると共に、薄肉パイプ材とすることにより、より一層の軽量化が可能となる。
【００１２】
また、鋳造素材により鋳包まれることにより鋳造品と一体化される鋳造品用中空部材であって前記中空部材は、少なくとも二分割されかつ結合されることにより内部に閉空間を形成する複数の分割体を有し、前記複数の分割体が、前記鋳造品を成形する金型（２１）により同時に鋳造されると良い。これによれば、金型で鋳造品を鋳造すると同時に中空部材も成形でき、その中空部材を組み立てることにより次の鋳造品の鋳造に組み合わせることができ、鋳造工程を省略することができる。
【発明の効果】
【００１３】
このように本発明によれば、中空部材を、複数の分割体を結合して形成することにより、鋳造品の形状に合わせた空洞を有する中空部材を容易に形成することができ、複雑な形状の鋳造品に空洞を設けて軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明が適用された自動車用ナックルの機械加工前の形状を示す縦断面図である。
【図２】中空部材の分割構造を示す斜視図である。
【図３】第２の例の金型を示す平面図である。
【図４】（ａ）は第３の例を示す分解斜視図であり、（ｂ）は組み立て状態を示す側面図である。
【図５】第３の例の金型を示す縦断面図である。
【図６】第３の例の中間分割体の変形例を示す断面図である。
【図７】第３の例の端部分割体の変形例を示す断面図である。
【図８】第４の例を断面で示す組立分解図である。
【図９】第５の例を示す図１に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明が適用された鋳造品としての自動車用ナックル１の製品としての機械加工前の形状を示す縦断面図である。この鋳造品素材（溶湯）としてはアルミニウム合金材を用いることができる。
【００１６】
図示例のナックル１は、ストラット型サスペンションの部品として用いられ、図示省略の車軸を支持する軸支部としての円筒状の車軸支持部２と、車軸支持部２から図における上側に延出されたストラット取付アーム３と、車軸支持部２から図における下側に延出されたロアアーム取付アーム４とを有する。ストラット取付アーム３の延出端部には、図示省略のダンパストラットが結合される軸支部としてのＣ字形円筒状のストラット固定部３ａが形成されており、ロアアーム取付アーム４の延出端部には、図示省略のロアアームに結合されたブッシュを圧入するテーパ孔を有するロアアーム連結部４ａが形成されている。
【００１７】
図示例のナックル１では、そのストラット取付アーム３の内部に中空部材５が鋳包まれて設けられている。中空部材５は、図２に併せて示されるように、軸線方向（長手方向）に沿った面で鏡像関係となる形状に二分割された各分割体６を分割面同士を接合することにより形成される。分割体６の中間部には分割面に開口する凹設部６ａが設けられており、分割体６の軸線方向両端部には互いに相反する方向に延出された各突状部６ｂ・６ｃが形成されている。
【００１８】
両分割体６の重ね合わせにより、内部に両凹設部６ａによる閉空間５ａが形成される。また、中空部材５の軸線方向両端部には、各突状部６ｂ・６ｃの重ね合わせにより矩形断面形状となる各位置決め用突部５ｂ・５ｃが形成される。図１に示されるように、中空部材５が鋳造により鋳包まれた状態では、一方の突部５ｂが車軸支持部２の内周面２ａから突出し、他方の突部５ｃがストラット固定部３ａの内周面３ｂから突出している。
【００１９】
各内周面２ａ・３ｂは、鋳造後に機械加工により切削されて、例えば図１の二点鎖線に示されるように仕上げられる。この機械加工は図示例のようなナックル１では元々必要な工程であり、その機械加工と同時に各突部５ｂ・５ｃの上記突出部分も切除されるため、鋳造後の状態で各突部５ｂ・５ｃが上記したように各内周面２ａ・３ｂから突出していても何等問題なく、また切除のために別工程を設けるという手間も生じない。
【００２０】
また、鋳造時に各内周面２ａ・３ｂを形成する中子２３・２４の対応する部分に、各突部５ｂ・５ｃの突出部分を挿入可能な孔を設けておくことにより、金型に中空部材５を載置する場合に、各内周面２ａ・３ｂを形成する中子により中空部材５を支持することができる。さらに、図２に示されるように各突部５ｂ・５ｃを矩形断面形状に形成し、中子に設ける孔も同様に矩形に形成することにより、中空部材５の倒れを防止して金型に載置することができる。
【００２１】
このようにして、鋳造品としてのナックル１に中空部材５が鋳包まれ、その中空部材５により図示例ではストラット取付アーム３の内部に空洞部としての閉空間５ａが形成される。したがって、従来の中子を用いて空洞部を形成する場合に鋳造後に中子を処理する必要があるのに対して、そのような鋳造後の処理を必要としないため、空洞部を有する鋳造品の製造において工程を省略できかつ低廉化し得る。
【００２２】
また、中空部材５の材質として、上記したように鋳造後に除去しないため、ナックル１を形成する鋳造素材（溶湯）に対して溶けない材料を用いると良い。例えば鋳造素材としてアルミニウム材を用いた場合に、アルミニウム材よりも融点の高い鉄系材料を用いることができ、鉄系材料は安価なため製造コストを低廉化し得る。
【００２３】
また、鋳造時に溶けても製品に影響を与えない材料の物を用いることができる。鋳造素材としてアルミニウム合金の例えばＡ６０６１やＡＣ４ＣＨやＡＤＣ３を用いることができ、それらの任意のものを中空部材５の材料として用いることができる。また、鋳造時の融解が閉空間５ａに至らなければ他の材料を用いても良い。さらに、中空部材５は鋳包まれ、閉空間５ａの形成として用いられるため、その材質のグレードは問われず、材料のグレードとして低くても良く、材料費を低廉化し得る。
【００２４】
一方、ナックル１を形成する鋳造素材を用いて中空部材５となる各分割体を同一の金型に型を形成して同時に鋳造することができ、その一例を図３を参照して説明する。図３のは、例えば二つ割り構造の金型２１の一方の片割り面を示す平面図であり、ナックル１の型面２１ａが凹設されている。型面２１ａのストラット取付アーム３を形成する部分に、中空部材１５が載置されている。
【００２５】
この例における中空部材１５は、上記図示例と同様に紙面に平行な面で分割された２つの分割体を重ね合わせて形成されているが、両端部が袋状に閉じた形状に形成されている。したがって、上記中空部材５のように両突部５ｂ・５ｃが各内周面２ａ・３ｂを形成する中子により支持されるようになっていないため、鋳造時に中空部材１５は、例えば４本のスライドピン２２により支持される。なお、スライドピン２２は、公知の鋳造における中子を支持するスライドピンと同じであって良く、中空部材１５の中間部の適所に対して図の紙面の上下方向に接離可能に金型２１により支持されている。また、スライドピン２２の駆動機構は、公知のものであって良いため図示省略する。
【００２６】
図３の金型２１には、、各内周面２ａ・３ｂを成形するための各中子２３・２４と、ロアアーム連結部４ａのテーパ孔を成形するための中子２５と、ストラット固定部３ａの開放端部間に結合用ねじを挿通するねじ通し孔を成形するための中子２６とが載置され、型面２１ａ内に溶湯を供給するための湯口２１ｂ及び湯道２１ｃが適所に設けられている。その湯口２１ｂから溶湯を供給することにより、ナックル１が鋳造され、同時に中空部材１５がストラット取付アーム３内に鋳包まれる。
【００２７】
また、図３に示されるように、金型２１には中空部材１５を構成する両分割体用の各型面２１ｄが設けられていると共に、各型面２１ｄ内に溶湯を供給するための湯道２１ｅが上記湯道２１ｃから分岐して設けられている。なお、閉空間５ａを形成する突状の型面２１ｄは片方の金型（図示省略）に設けられていて良い。これにより、ナックル１を鋳造すると同時に、後のナックル１を鋳造する際に用いられる中空部材１５を形成するための両分割体を同時に鋳造することができ、別の工程で中空部材１５の分割体を成形する必要が無くなり、製造工程を省略化し得る。
【００２８】
次に、図４及び図５を参照して中空部材３１の第３の例を示す。この中空部材３１は、図４（ａ）に示されるように軸線方向に３分割され、軸線方向両端部のお椀状の各分割体３２・３３と軸線方向中間部の円筒状の分割体３４とにより構成されている。そして、図４（ｂ）に示されるように、各分割体３２〜３４は、上記と同様の両端が閉じられた細長い中空部材３１として一体化される。各分割体３２〜３４同士の結合は、例えば圧入の公差でいんろう結合されたり、溶着されたりするものであって良い。
【００２９】
この第３の例においても、図５に示されるように、金型３５・３６の鋳造品（図示例ではナックル１）を鋳造する部分に対して空きスペースとなる部分に形成された各型面３５ａ・３５ｂ・３５ｃ・３５ｄと、図における上側の金型３６の対応する部分に設けられた各スライド中子３６ａ・３６ｂ・３６ｃとを設ける等して、各分割体３２〜３４をそれぞれ鋳造品（例えばナックル１）と同時に成形することができる。
【００３０】
なお、図示例のように、中間の分割体３４の外周面に位置決め用突部として半径方向外向きの例えば一対の位置決めピン３４ａを形成することにより、両端部の各分割体３２・３３の各軸線方向突部３２ａ・３３ａを円柱状に形成することができる。両突部３２ａ・３３ａが矩形断面形状の場合には、それぞれ対応する中子（２３・２４）にも矩形断面形状の孔を設け、各矩形断面における長手方向の向きをそれぞれ合わせる必要があるが、円柱状による円形断面の場合には向きを合わせる必要はないため、中子への組み付け性が良い。
【００３１】
また、上記例における中間の分割体（３４）に設ける位置決めピン（３４ａ）は、鋳造により成形するものに限られない。例えば図６に示されるように、分割体３７を上記と同様の鋳造により円環状に成形し、その分割体３７には同時に例えば中子により径方向孔３７ａを成形し、また同じ金型（図示省略）により位置決め用突部としての位置決めピン３８を成形する。鋳造後に必要に応じて機械加工により仕上げられた位置決めピン３８を径方向孔３７ａに例えば圧入して一体化する。
【００３２】
また、上記例における端部の分割体（３２・３３）に設ける軸線方向突部（３２ａ・３３ａ）も鋳造により成形するものに限られず、例えば図７に示されるように端板部に軸線方向孔３９ａを有する分割体３９を上記と同様に鋳造により成形し、同じ金型（図示省略）により位置決め用突部としての位置決めピン４０を成形する。鋳造後に、上記と同じく位置決めピン４０を軸線方向孔３９ａに例えば圧入して一体化する。なお、各位置決めピン３８・４０の代わりに、製品化されていることにより入手容易なパイプ材を用いることができる。パイプ材を用いる場合には一端または両端を圧潰するか端板により閉塞すれば良く、部品コストの低減が可能となる。
【００３３】
また、中空部材の第４の例を図８を参照して説明する。この第４の例の中空部材４１は、軸線方向両端部の両分割体４２・４３と、中間部の薄肉パイプ４４とにより構成されている。両分割体４２・４３は、上記第３の例と同様に鋳造品（例えばナックル１）を成形する同一の金型に設けた型面（図示省略）により、鋳造品と同時に成形される。なお、両分割体４２・４３の軸線方向端板の外側には上記と同様に位置決め用突部としての各軸線方向突部４２ａ・４３ａが突設されている。
【００３４】
そして、両分割体４２・４３の各開口縁部４２ｂ・４３ｂを薄肉パイプ４４の両開口にそれぞれ同軸に嵌め込む。図では、両分割体４２・４３の縁部４２ｂ・４３ｂの外周部をテーパ状に面取りするように形成し、各テーパ状縁部４２ｂ・４３ｂを薄肉パイプ４４の開口の内周側に圧入するようにしている。このようにして、図の二点鎖線で示されるように両分割体４２・４３を薄肉パイプ４４に同軸かつ一体化して、中空部材４１が形成される。これにより、中空部材４１を軽量化することができ、鋳造品の軽量化をより一層促進することができる。
【００３５】
なお、両分割体４２・４３と薄肉パイプ４４との嵌め合い構造は、図示例とは逆に、各開口縁部４２ｂ・４３ｂの内周側をテーパ状の面取り形状にし、各開口縁部４２ｂ・４３ｂを薄肉パイプ４４の開口の外周側に圧入するようにしても良い。また必要に応じて、例えば各軸線方向突部４２ａ・４３ａに外部と閉空間５ａ内とを連通するエア抜け孔４２ｃ・４３ｃを設けることにより、鋳造時に薄肉パイプ４４の膨脹を防止することができる。
【００３６】
また、上記図１の例では各位置決め用突部５ｂ・５ｃがそれぞれ車軸支持部２の内周面２ａとストラット固定部３ａの内周面３ｂとから突出し、かつ各内周面２ａ・３ｂを形成する中子２３・２４の対応する部分に各突部５ｂ・５ｃの突出部分を挿入可能な孔を設けることにより、鋳造時に中子により支持するようにして、鋳造後に突出部分を内周面２ａ・３ｂの機械加工にて同時に切除するようにしているが、それに限られるものではない。
【００３７】
例えば図１に対応する図９に示されるように、各突部５ｂ・５ｃの突出端が各中子２３・２４の外周面に当接するように、それぞれの突出方向長さを設定する。これにより、両中子２３・２４の外周面に各突部５ｂ・５ｃを押し当てる状態になり、中空部材５を両中子２３・２４間に位置決め状態にセットすることができる。これにより、後から行う各突部５ｂ・５ｃの突出部分の切除の加工作業が容易になる。なお、各突部５ｂ・５ｃの突出端が各中子２３・２４の外周面に当接するのみであることから、押し当てるだけでは保持が難しい場合には例えば当接部分を接着する等すれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明にかかる鋳造品は、空洞部を有する鋳造品の簡単な製造及び低廉化が可能であり、空洞部を設けて軽量化し得る鋳造品を用いる種々のものに適用できる。
【符号の説明】
【００３９】
５・１５・３１・４１  中空部材
５ａ  閉空間
５ｂ・５ｃ・４２ａ・４３ａ  位置決め用突部
６・３２・３３・３４・３７・３９・４２・４３・４４  分割体
２１  金型
３４ａ・３８・４０  位置決めピン（位置決め用突部）
【図１】
2012143789.tif 000003
【図２】
2012143789.tif 000004
【図３】
2012143789.tif 000005
【図４】
2012143789.tif 000006
【図５】
2012143789.tif 000007
【図６】
2012143789.tif 000008
【図７】
2012143789.tif 000009
【図８】
2012143789.tif 000010
【図９】
2012143789.tif 000011