(57)【要約】 【課題】リム部に発生する引け巣などの鋳造欠陥を低減し、高強度でエア漏れが抑制された軽合金ホイールを製造するために使用される鋳造用金型を提供する。【解決手段】鋳造用金型は、上型１３と、下型と、上型１３および下型の側方に配置される横型１４とを有し、横型１４には、上型１３、下型および横型１４の型合わせにより形成される、軽合金ホイールを象るキャビティのうち、リム部用キャビティ１００ｂに開口するとともに型合わせの状態で周方向に等しい間隔で配置された複数の湯口１９が形成され、上型１３は、リム部用キャビティ１００ｂの内側面となる外周面２３ｃと、外周面２３ｃの内側に配置された内周面２３ｄとで形成された側壁２３ｂを有し、側壁２３ｂの肉厚は、軽合金ホイールを象るキャビティの中心線に垂直な断面において、湯口１９から最も離れた位置から湯口１９に向かって増加している。【選択図】図３
2016117072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円筒形状のリム部と、前記リム部に内設された、車軸が装着されるディスク部とを有する軽合金ホイールを製造するために使用される鋳造用金型であって、
上型と、前記上型に対向するように配置される下型と、前記上型および下型の側方に配置される横型とを有し、
前記横型には、前記上型、下型および横型の型合わせにより形成される、前記軽合金ホイールを象るキャビティのうち、前記リム部を象るキャビティに開口する湯口が形成されており、
前記上型は、前記リム部を象るキャビティの内側面となる外周面と、前記外周面の内側に配置された内周面とで形成された側壁を有し、
前記側壁の肉厚は、前記軽合金ホイールを象るキャビティの中心線に垂直な断面において、前記湯口から最も離れた位置から前記湯口に向かって増加している鋳造用金型。
【請求項２】
前記断面における前記上型の前記側壁を、前記湯口から最も離れた位置と前記湯口との間の領域を周方向に３分割し、前記３分割された３つの領域をそれぞれ前記湯口から最も離れた位置から前記湯口に向かって第１の領域、第２の領域および第３の領域とし、前記第１の領域に含まれる前記側壁の肉厚平均値をＴ１、前記第２の領域に含まれる前記側壁の肉厚平均値をＴ２、前記第３の領域に含まれる前記側壁の肉厚平均値をＴ３としたとき、Ｔ１≦Ｔ２＜Ｔ３またはＴ１＜Ｔ２≦Ｔ３である、かつＴ３／Ｔ１が１．５〜２．０である、請求項１に記載の鋳造用金型。
【請求項３】
前記Ｔ１：Ｔ２：Ｔ３が、１：１〜１．５：１．５〜２．０である請求項２に記載の鋳造用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金等の軽合金で形成された軽合金ホイールを製造するために使用される鋳造用金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車（乗用車等）に装着されている車両用の軽合金ホイールとしては、車体を軽量化するために、例えば低圧鋳造などの手法により全体がアルミニウム合金で形成されたアルミホイールが使用されている。
【０００３】
鋳造法により製造される軽合金ホイールには引け巣等の鋳造欠陥が少ないことが要求される。特許文献１は、そのような製造方法の一例を開示する。図８は特許文献１に記載された鋳造方案であり、上型と下型と一対の横型を備えたサイドゲート方式の鋳型装置の上型を上方からみて、その上型の内部構造を模式的に示す図である。図８に示す空冷パイプ３２４は、リム用キャビティＣＲの堰前部分Ｓを空冷するものである。一方、ミスト冷却手段３２５は、リム用キャビティＣＲの部分Ａをミスト冷却するものである。この部分Ａは、筒状のリム用キャビティＣＲのうち、堰形成空間３３１にそれぞれつながった堰前部分Ｓからリム用キャビティＣＲの周方向に９０°ずれた部分であり、堰前部分Ｓからリム用キャビティＣＲの周方向に最も離れた部分となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５５２３５号公報（段落００４４，図１，図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１で一例が開示される従来技術の鋳造方案では、リム部の引け巣の抑制は不十分な場合があった。このため、従来技術に対しリム部の引け巣が低減された、高強度でエア漏れが抑制された軽合金ホイールを製造するための鋳造用金型が要請されていた。
【０００６】
従って本発明の目的は、従来技術に対し、リム部に発生する引け巣などの鋳造欠陥を低減し、高強度でエア漏れが抑制された軽合金ホイールを製造するために使用される鋳造用金型を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明の鋳造用金型は、略円筒形状のリム部と、前記リム部に内設された、車軸が装着されるディスク部とを有する軽合金ホイールを製造するために使用される鋳造用金型であって、上型と、前記上型に対向するように配置される下型と、前記上型および下型の側方に配置される横型とを有し、前記横型には、前記上型、下型および横型の型合わせにより形成される、前記軽合金ホイールを象るキャビティのうち、前記リム部を象るキャビティに開口する湯口が形成されており、前記上型は、前記リム部を象るキャビティの内側面となる外周面と、前記外周面の内側に配置された内周面とで形成された側壁を有し、前記側壁の肉厚は、前記軽合金ホイールを象るキャビティの中心線に垂直な断面において、前記湯口から最も離れた位置から前記湯口に向かって増加している。
【０００８】
前記断面における前記上型の前記側壁を、前記湯口から最も離れた位置と前記湯口との間の領域を周方向に３分割し、前記３分割された３つの領域をそれぞれ前記湯口から最も離れた位置から前記湯口に向かって第１の領域、第２の領域および第３の領域とし、前記第１の領域に含まれる前記側壁の肉厚平均値をＴ１、前記第２の領域に含まれる前記側壁の肉厚平均値をＴ２、前記第３の領域に含まれる前記側壁の肉厚平均値をＴ３としたとき、Ｔ１≦Ｔ２＜Ｔ３またはＴ１＜Ｔ２≦Ｔ３、かつＴ３／Ｔ１＝１．５〜２．０であるのが好ましい。また、上記関係に加えて、次の関係を満たすように構成されているのがより好ましい。
Ｔ１：Ｔ２：Ｔ３が、１：１〜１．５：１．５〜２．０
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る鋳造用金型は、従来技術に対し、リム部に発生する引け巣などの鋳造欠陥が低減され、高強度でエア漏れが抑制された軽合金ホイールを製造するために使用される鋳造用金型を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る軽合金ホイールを製造するために使用される鋳造用金型の一例を示す縦断面図（図２のＢ−Ｂ断面図）である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２に示す上型の詳細な構成を説明するための図である。
【図４】図１の鋳造用金型が組み込まれた鋳造装置の概略構成図である。
【図５】リム部用キャビティに鋳込まれた溶湯の凝固の進行状態を示す図である。
【図６】軽合金ホイールの一例を示す平面図である。
【図７】図６の軽合金ホイールのＪ−Ｊ断面図である。
【図８】従来の軽合金ホイールの製造方法を実施するための鋳型装置の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明について、その具体的な実施形態に基づき図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は、以下説明する実施形態に限定されず、また、発明の作用効果を奏する限り、同一性の範囲内において適宜変形して実施することができる。
【００１２】
本発明者らは、上型のリム部を象るキャビティの内側に配置される側壁の肉厚が、湯口から最も離れた位置から湯口に向かって増加している鋳造用金型を用いて軽合金ホイールを製造することにより、上記目的を達成できることが知見され、本発明に想到した。上型の詳細な構成は、後述する。
【００１３】
また、本発明者らは、上記目的を達成するための鋳造方案を鋭意検討した結果、溶湯をキャビティに注入後、リム部を冷却するために上型の内部空間に周方向に渡って設けた複数の冷却手段をリム部が象られた鋳造用金型のキャビティに開口する湯口（以下、サイドゲートと言う場合がある）からの距離に応じてタイミングをずらして作動させることにより、上記目的を達成できることが知見され、本発明に想到した。
【００１４】
すなわち、本発明の実施形態に係る軽合金ホイールの製造方法は、図６および図７に示す、略円筒形状のリム部９ａと、前記リム部９ａに内設された、車軸に装着されるディスク部９ｅとを有する軽合金ホイール１０の製造方法である。この製造方法は、図１および図２に示すように、上型１３、下型１２及び横型１４を有する鋳造用金型１００で形成された前記軽合金ホイールを象るキャビティ１１へ、上型１３及び横型１４で形成された前記リム部を象るキャビティ１００ｂに開口するサイドゲート（湯口）１９から軽合金溶湯を注入する注湯工程を含んでいる。更に、この製造方法は、注湯工程の後に、上型１３の内部空間１３１、１３２に、周方向に渡って設けられた複数の冷却手段１３ａ〜１３ｃのうち、設定した一の冷却手段１３ａを最初に作動させ、その後、余の冷却手段１３ｂ、１３ｃを作動させ、リム部を象るキャビティ（以下、リム部用キャビティと言う場合がある。他のキャビティについて同じ。）１００ｂに注入された軽合金溶湯（以下、溶湯と言う場合がある。）を強制冷却する強制冷却工程を有している。
【００１５】
ここで、リム部用キャビティ１００ｂに開口するサイドゲート１９から溶湯を注入する鋳造方案により軽合金ホイールを製造する場合には、リム部用キャビティ１００ｂに充填された溶湯を、サイドゲート１９から最も離れた位置からサイドゲート１９へ向い周方向に沿って凝固させること（以下、この凝固形態を周方向指向性凝固と言う場合がある）が好ましいことが知られている。ここで、本発明の実施形態に係る軽合金ホイールの製造方法では、上型の内部空間に、周方向に渡って設けられた複数の冷却手段１３ａ〜１３ｃのうち、設定した一の冷却手段１３ａを最初に作動させて、リム部キャビティ１００ｂに充填された溶湯にうち所定部位を最初に凝固させ、その後、余の冷却手段１３ｂ、１３ｃを作動させて、他の部位を凝固させることによりリム部用キャビティ１００ｂに充填された溶湯の周方向指向性凝固を達成し易くするものである。このような鋳造用金型の冷却制御をすることにより、後述する上型の構造と相俟って、リム部用キャビティ１００ｂに充填された溶湯の周方向指向性凝固を達成することが可能となる。それにより、リム部用キャビティ１００ｂに充填された溶湯に対するサイドゲート１９からの押し湯効果が働き、当該溶湯が凝固してなるリム部に発生する引け巣などの鋳造欠陥を従来の製造方法に比べて抑制することができる。なお、本発明に係る鋳造用金型よれば、上記のような冷却制御を行わなくても、当該鋳造用金型単独で溶湯の周方向指向性凝固を達成することは可能である。
【００１６】
以下、本発明の実施形態に係る軽合金ホイールの製造方法について、図１〜図７を参照しつつ詳細に説明する。
【００１７】
［軽合金ホイールの構成］
図６および図７を参照しつつ、本発明の実施形態に係る軽合金ホイールの構成について、アルミホイールを例として説明する。図６は、図７のアルミホイール（以下、ホイールという場合がある。）１０の底面図である。図７は、図６のＪ−Ｊ断面図である。なお、図７に示すホイール１０の中心線Ｉの方向を軸方向、中心線Ｉに直交する方向を半径方向、中心線Ｉ周りの方向を周方向と言う場合がある。図６および図７に示すように、ホイール１０は、ハブ部９ｆおよびハブ部９ｆの外周面から放射状に形成されたデザイン部９ｇを備えたディスク部９ｅを有している。また、ホイール１０は、ディスク部９ｅの外周部が内周面に結合された略円環形状のリム本体部９ｂとリム本体部９ｂの下方（一方）端に配置された第１のフランジ部（いわゆる、アウターフランジ部）９ｃと上方（他方）端に配置された第２のフランジ部（いわゆる、インナーフランジ部）９ｄとを備えたリム部９ａを有している。なお、リム部９ａは第１のフランジ部９ｃ側においてディスク部９ｅと結合しており、ディスク部９ｅのうちリム部９ａとの結合した部分が交差部２６である。また、本実施形態のデザイン部９ｇの形態は、スポークタイプであるがデザイン部の形態はこれに限定されず、例えばメッシュタイプその他各種の形態とすることができる。このホイール１０には、第１のフランジ部９ｃと第２のフランジ部９ｄとの間に挟まれるようにリム本体部９ｂにタイヤが取り付けられた後、ディスク部９ｅが車体の外側に向いた姿勢で車軸に装着され、使用に供される。
【００１８】
［鋳造装置、鋳造用金型］
上記構成のホイールを製造する鋳造装置の一例について、図１〜図４を参照しつつ説明する。ここで、図１は、上記スポークタイプのアルミホイールを低圧鋳造するための鋳造装置に組み込まれる鋳造用金型１００の軸方向に沿う縦断面図（図２のＢ−Ｂ断面図）である。図２は、図１の鋳造用金型１００の半径方向のＡ−Ａ断面図である。図３は、図２に示す上型の詳細な構成を説明するための図である。図４は、図１〜図３に示す鋳造用金型１００が組み込まれた鋳造装置の概略構成図である。
【００１９】
図１に示すように、鋳造用金型（以下、金型と言う場合がある。）１００は、下型１２、上型１３および一対の可動分割型である横型１４を有している。そして、型締めされ各型が合わせされることにより、図示するように、ホイール１０に必要に応じ適宜な余肉（例えば加工代など）が付加されたホイール素材（以下、このホイール素材を含めホイールと言う。）のディスク部９ｅが象られたディスク部用キャビティ１００ａ、およびリム部９ａが象られたリム部用キャビティ１００ｂが形成される。そして、この金型１００には、ハブ部用キャビティ２１ａに開口する湯口（以下、センターゲートと言う場合がある。）１８およびリム部用キャビティ１００ｂのリム本体部用キャビティ２３ａに開口する湯口（サイドゲート）１９が形成されており、センターゲート１８およびサイドゲート１９には、湯道であるストーク１５および１６が各々接続されている。なお、本発明を実施する上では、ハブ部用キャビティ２１ａに開口するセンターゲート１８は必須ではなく、必要に応じて設ければよい。
【００２０】
また、本実施形態の横型１４は２分割されており、各々にサイドゲート１９が形成されているが、３分割以上の構成でもよい。加えて、本実施形態のサイドゲート１９は、２分割された横型１４の各々に１個、両者が型合わせされたときに対向するよう一対設けられており、周方向において２個のサイドゲート１９の中間位置（つまり、サイドゲート１９から９０°離れた点）が、サイドゲート１９から最も離れた位置となっている。しかしながら、サイドゲート１９の態様はこれに限定されない。例えば、２分割された横型１４の片方のみに1個だけ設けてもよく、この場合には、サイドゲート１９から最も離れた位置とは、周方向においてサイドゲート１９から１８０°離れた位置となる。また、サイドゲート１９を複数設ける場合には、周方向に等間隔で配置してもよいし、不等間隔で配置してもよい。
【００２１】
次に、上型１３について、図２および図３を参照して説明する。上型１３は、リム部用キャビティ１００ｂの内側面となる外周面２３ｃと、外周面２３ｃの内側に配置された内周面２３ｄとで形成された側壁２３ｂを有する。側壁２３ｂの肉厚は、軽合金ホイールを象るキャビティ１１の中心線（ホイール１０の中心線）Ｉに垂直な所定の断面、例えば任意の断面において、湯口１９から最も離れた位置から湯口１９に向かって増加している。このような構成によれば、側壁２３ｂが薄い箇所は厚い箇所と比べて放熱性が高いため、リム部キャビティ１００ｂのうち、側壁２３ｂの薄い箇所に対応する部分に充填された溶湯が最初に凝固し、その後、他の部位が凝固して、周方向指向性凝固を達成することが可能となる。
【００２２】
具体的には、中心線Ｉに垂直な任意の断面における上型１３の側壁２３ｂを、湯口１９から最も離れた位置と湯口１９との間の領域を周方向に３分割し、その３分割された３つの領域をそれぞれ湯口１９から最も離れた位置から湯口１９に向かって第１の領域Ｚ１、第２の領域Ｚ２および第３の領域Ｚ３とし、第１の領域Ｚ１に含まれる側壁２３ｂの肉厚平均値をＴ１、第２の領域Ｚ２に含まれる側壁２３ｂの肉厚平均値をＴ２、第３の領域Ｚ３に含まれる側壁２３ｂの肉厚平均値をＴ３としたとき、次の関係を満たすように構成されているのが好ましい。
Ｔ１≦Ｔ２＜Ｔ３またはＴ１＜Ｔ２≦Ｔ３、かつＴ３／Ｔ１＝１．５〜２．０
【００２３】
また、上記関係に加えて、次の関係を満たすように構成されているのがより好ましい。
Ｔ１：Ｔ２：Ｔ３が、１：１〜１．５：１．５〜２．０
【００２４】
上記金型１００が組み込まれた鋳造装置の構成について説明する。図４に示すように、本実施形態の鋳造装置８０は、密閉容器８０ａ内に配置された保持炉８０ｂを有し、密閉容器８０ａの上に下型プラテン８０ｃが取り付けられ、密閉容器８０ａを密閉している。下型１２および横型１４が取り付けられる下型プラテン８０ｃには、溶湯８０ｈを金型１００に補給する上記ストーク１５および１６が取り付けてあり、ストーク１５および１６の下端は保持炉８０ｂ中の溶湯８０ｈに浸漬されている。そして、ストーク１５および１６の上端は、下型プラテン８０ｃ、下型１２および横型１４に嵌入された湯口ブッシュ８０ｊおよび湯口部８０ｉを介し金型１００のセンターゲート１８およびサイドゲート１９に連なっている。上型１３は、可動プラテン８０ｄに取り付けられている。可動プラテン８０ｄはガイドポスト８０ｇに固着されており、ガイドポスト８０ｇは上型プラテン８０ｆに備えられたガイド８０ｅに沿って上下に動くことが可能である。また、前記ガイドポスト８０ｇは上端を上板８０ｍに固定され、上型プラテン８０ｆに備えられた油圧シリンダ８０ｋがこの上板８０ｍを動かし、それに追従して可動プラテン８０ｄおよび上型１３が上下して動く。なお、溶湯８０ｈを一定温度に保持する保持炉８０ｂを内蔵した密閉容器８０ａには、制御弁を介して不図示の加圧手段が接続されており、当該加圧手段で密閉容器８０ａ内を加圧可能なように構成されている。なお、図４において、符号８０Ｌは、上型プラテン８０ｆに設けた４本の同期ピストンであり、上型１３を型開けする際、最上端の位置にある上板８０ｍを２０〜３０ｍｍ程度の高さまで平行を保ちながら上昇させる。符号８０ｏは、ガイドピンであり、金型１３が同期ピストン８０Ｌにより上昇する際に水平方向に移動することを防ぐ。符号８０ｐは、押し出しピン（図示せず）により上型１３から離脱させたホイール１０を受けて鋳造装置８０から取出す取出しアームである。
【００２５】
上記構成の鋳造装置８０によれば、鋳造をスタートすると所定時間後に下型１２、上型１３および一対の横型１４からなる金型１００の型締が完了する。型締完了後、予め設定した加圧パターンに従って加圧手段による保持炉内の加圧がスタートする。加圧に伴い保持炉８０ｂ内の溶湯８０ｈが押し出され、ストーク１５および１６を通じてセンターゲート１８およびサイドゲート１９から金型１００内のキャビティ内に溶湯８０ｈが供給される。そして、溶湯８０ｈがインナーフランジ部用キャビティ２５ａまで達してキャビティへの溶湯８０ｈの充填が完了した時点から所定時間、加圧手段による印加圧力を増加して凝固による体積収縮分の溶湯８０ｈをキャビティ内に補給する。所定時間経過後、加圧手段による保持炉８０ｂ内の加圧を停止し、ストーク１５および１６内の溶湯８０ｈを保持炉８０ｂに戻し、ホイールの鋳造が完了する。
【００２６】
上記のように金型１００内のキャビティに溶湯の充填が完了した後、下記する構成の冷却手段により強制冷却工程が行われる。本実施形態の冷却手段である冷却パイプ１３ａ〜１３ｃの構造を図１〜図３を参照しつつ説明する。上型１３には、互いに１８０°離れて２箇所に設けたサイドゲート１９から最も離れた位置、具体的には周方向においてサイドゲート１９からに９０°離れた位置を中心としその中心から±４５°程度離れた位置までをカバーする第１の内部空間１３１ａ（１３１）および１３１ｂ（１３１）が形成されている。加えて、上型１３にはサイドゲート１９に対向する位置であって、その近傍領域、例えばサイドゲート１９を中心とし、その中心から±４５°程度離れた位置までをカバーする第２の内部空間１３２ａ（１３２）および１３２ｂ（１３２）が形成されている。ここで、第１の内部空間１３１ａおよび１３１ｂならびに第２の内部空間１３２ａおよび１３２ｂは、各々面対称に一対、上型１３を穿って形成されている。さらに、第１の内部空間１３１および第２の内部空間１３２に配置される冷却パイプ１３ａ〜１３ｃも、同一構成のものが内部空間１３１、１３２内に面対称で設けられている（つまり、例えば余の冷却手段２である４個の冷却パイプ１３ｂ−１〜１３ｂ−４の個々の構成は同一である）。したがって、以下の説明では、第１の内部空間１３１および第２の内部空間１３２並びに当該内部空間中に配置される冷却手段１３ａ〜１３ｃのうち、図２において符号Ｃで示す全周の１／４の範囲に配置される構成要素のみを説明し、他の構成要素については説明を省略する。
【００２７】
第１の内部空間１３１ａに設けた冷却パイプ１３ａ−１（一の冷却手段），１３ｂ−１（余の冷却手段１）は、エア供給手段１３０から供給された冷却エアを第１の内部空間１３１ａ内で噴出する。冷却パイプ１３ａ−１は、第１の内部空間１３１ａの周方向中心、つまり周方向においてサイドゲート１９から最も離れた場所に位置する。また、冷却パイプ１３ｂ−１は、冷却パイプ１３ａ−１の側方に、つまり周方向において冷却パイプ１３ａ−１よりもサイドゲート１９の側に位置する。第１の内部空間１３１ａにおける冷却パイプ１３ａ−１および１３ｂ−１の軸方向の位置は、図１に示すように、リム部用キャビティ１００ｂに充填された溶湯を、軸方向において上方側（つまりインナーフランジ部用キャビティ２５ａ側）から冷却するためにインナーフランジ部用キャビティ２５ａに相当する位置である。冷却パイプ１３ａ−１および１３ｂ−１は、上型１３の外周部の裏面に向かって冷却エア（図１において矢印で示す）を噴出し、上型１３の外周部を冷却する。
【００２８】
図２に示すように、第２の内部空間１３２ｂに設けた冷却パイプ１３ｃ−１（余の冷却手段２）は、エア供給手段１３０から供給された冷却エアを第２の内部空間１３２ｂ内で噴出する。冷却パイプ１３ｃ−１は、周方向においてサイドゲート１９に対向するよう配置されている。また、冷却パイプ１３ｃ−１には、図１に示すように、軸方向においてインナーフランジ用キャビティ２５ａからリム本体部用キャビティ２３ａに渡り、複数の噴出穴が縦方向に例えば一列に並ぶように配置されており、サイドゲート１９に対向する上型１３の外周部の裏面に向かって冷却エア（図において矢印で示す）を噴出し、サイドゲート１９に対向している上型１３の外周部を冷却する。
【００２９】
なお、本実施形態のように、上型１３に形成される内部空間を第１の内部空間１３１ａと第２の内部空間１３２ａに分割し、少なくとも、サイドゲート１９から最も離れた位置に存在する冷却パイプ（一の冷却手段）１３ａ−１を、冷却パイプ（余の冷却手段２）１３ｃ−１が配置された第２の内部空間１３２ｂとは異なる内部空間である第１の内部空間１３１ａに配置することは、次のような好ましい技術的意義を有する。すなわち、冷却パイプ１３ａ−１〜１３ｃ−１が同一の内部空間に配置される場合、最初に作動する冷却パイプ１３ａ−１から噴出した冷却エアは、サイドゲート１９から最も離れた位置にある上型１３の外周部のみならず上型１３の全体をほぼ同時に冷却してしまう。このように上型１３の全体がほぼ同時に冷却されると、所望の周方向指向性凝固の達成は困難になる。しかしながら、本実施形態のように、第１の内部空間１３１ａと第２の内部空間１３２ａとに内部空間を分割し、第１の内部空間１３１ａに冷却パイプ１３ａ−１および１３ｂ−１を、第２の内部空間１３２ｂに冷却パイプ１３ｃ−１を設けることにより、冷却パイプ１３ａ−１および１３ｂ−１から噴出した冷却エアは第１の内部空間１３１ａに留まり、第１の内部空間１３１ａが存在する上型１３の外周部を優先的に冷却する。これにより、サイドゲート１９に対向する上型１３の外周部まで同時に冷却することはなく、当該外周部は、第２の内部空間１３２ｂに配置された冷却パイプ１３ｃ−１から噴出される冷却エアで冷却されることとなる。このように冷却パイプ１３ａ−１および１３ｂ−１を冷却パイプ１３ｃ−１とは異なる内部空間に配置することで、周方向指向性凝固の達成がより容易になるので好ましい。
【００３０】
上記冷却パイプ１３ａ−１〜１３ｃ−１から噴出させる冷媒（冷却エア）の各種条件、例えば、冷却エアを噴出するまでの待ち時間（以下噴出待ち時間という場合がある。）、冷却エアの噴出時間、冷却エア圧力などの冷却条件は、各冷却パイプ１３ａ−１〜１３ｃ−１ごとに個別にプログラムにより設定し、制御することができる。ここで、噴出待ち時間とは、キャビティへの溶湯の充填完了時からエアの噴出を開始するまでの時間、エア噴出時間とは、エア噴出を開始してから停止するまでの時間、エア圧力とは、冷媒圧力の一例としての冷却エアの圧力のことを指す。
【００３１】
［軽合金ホイールの製造方法］
次に、上記説明した構成の金型１００を用いた、軽合金ホイールの製造方法について説明する。先ず、図１の下型１２、上型１３および横型１４を型締めしてキャビティを形成する。次いで、密閉容器８０ａ（図４参照）内を加圧し、保持炉８０ｂ内に貯留した溶湯８０ｈを、ストーク１５および１６を介してセンターゲート１８およびサイドゲート１９から、ディスク部用キャビティ１００ａおよびリム部用キャビティ１００ｂに注入する。そしてキャビティの上端であるインナーフランジ部用キャビティ２５ａまでアルミニウム合金溶湯が充填された後、保持炉８０ｂ内の加圧を所定時間維持する（注湯工程）。
【００３２】
注湯工程で溶湯がインナーフランジ部用キャビティ２５ａまで充填された後、冷却パイプ（冷却手段）１３ａ−１〜１３ｃ−１を作動させ、冷却パイプ１３ａ−１〜１３ｃ−１に冷却エアを流通させ噴出することにより、強制冷却工程を行う。ここで、最初に作動させる一の冷却手段を冷却パイプ１３ｂ−１とし、次いで、冷却パイプ１３ａ−１、１３ｃ−１の順に作動させてもよい。しかしながら、周方向指向性凝固を効果的に達成するためには、サイドゲート１９から最も離れた位置にある冷却パイプ１３ａ−１を一の冷却手段に設定して最初に作動させ、その後、余の冷却手段１である冷却手段１３ｂ−１，次いで余の冷却手段２である冷却手段１３ｃ−１と作動させ、前記リム部用キャビティ１００ｂに充填された溶湯を強制冷却することが好ましい。
【００３３】
上記態様の金型１００および製造方法によって達成される、リム部用キャビティ１００ｂに充填された溶湯の周方向指向性凝固について図５を参照して説明する。なお、図５は、強制冷却工程における溶湯の凝固過程を概念的に示す図であり、図１および図２においてディスク部用キャビティ１００ａおよびリブ部用キャビティ１００ｂ並びにセンターゲート１８およびサイドゲート１９に充填された溶湯８０ｈのみを示す斜視断面図であり、理解のために上型１３や下型１２などの製造装置の各構成要素の図示は省略している。また、図５において符号Ｒ１〜Ｒ７で示す２点鎖線は、溶湯８０ｈが凝固する際の固相線の分布を等高線的に示している。具体的には、各線Ｒ１〜Ｒ７は、リム部用キャビティ１００ｂへの溶湯８０ｈの充填完了後、強制冷却工程においてほぼ同一時期に溶湯８０ｈが固相線に至った点を各々結んだ線となっている。
【００３４】
上記構成の冷却手段１３ａ〜１３ｃを有する金型１００では、サイドゲート１９を通じてリム部用キャビティ１００ｂに充填された溶湯８０ｈは、以下説明するような形態で凝固が進行する。すなわち、本態様の金型１００を使用した場合には、リム部用キャビティ１００ｂに充填された溶湯８０ｈの凝固は、サイドゲート１９から最も離れた位置に存在する、肉厚が最も薄い側壁２３ｂに接する位置から開始する。本実施形態の場合には、周方向においては一対のサイドゲート１９の中間部（サイドゲート１９から９０°離れた位置）であって、軸方向においては上方に配置されたインナーフランジ部用キャビティ２５ａの点Ｑから溶湯８０ｈの凝固は開始する。加えて、本実施形態の場合には、冷却パイプ（一の冷却手段）１３ａ−１を最初に作動させているので、当該冷却パイプ１３ａ−１での冷却により、より効果的にサイドゲート１９から最も離れた位置から開始する。
【００３５】
さらに、本発明に係る金型１００の側壁２３ｂの肉厚は、ホイールを象るキャビティの中心線に垂直な断面において、サイドゲート１９から最も離れた位置から当該サイドゲート１９に向かって増加せしめているので、点Ｑから凝固が開始した溶湯８０ｈは、矢印Ｐ１〜Ｐ３で示すように線Ｒ１から線Ｒ７に向かい、インナーフランジ部用キャビティ２５ａからサイドゲート１９へと下方へ周方向に指向性凝固する。加えて、上方の点Ｑから凝固が開始した溶湯８０ｈは、冷却パイプ（余の冷却手段１）１３ｂ−１および冷却パイプ（余の冷却手段２）１３ｃ−１での冷却により、上記した指向性凝固がさらに強化される。このように本発明に係る金型および好ましくは冷却制御を使用した製造方法では、サイドゲート１９から最も離れた位置からサイドゲート１９に向けた所望の周方向指向性凝固を達成することができる。
【００３６】
上記した強制冷却工程が完了した後、保持炉８０ｂ内の加圧を止めて溶湯を保持炉８０ｂに戻し、凝固が完了したホイール素材を金型１００から取り出し、このホイール素材に加工や塗装など必要に応じ適宜な処理を施すことにより所望のホイールを得ることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０  アルミホイール
９ａ  リム部
９ｂ  リム本体部
９ｃ  第１のフランジ部（アウターフランジ部）
９ｄ  第２のフランジ部（インナーフランジ部）
９ｅ  ディスク部
９ｇ  デザイン部
１２  下型
１３  上型
１３ａ（１３ａ−１、１３ａ−２）  冷却パイプ（一の冷却手段）
１３ｂ（１３ｂ−１〜１３ｂ−４）  冷却パイプ（余の冷却手段１）
１３ｃ（１３ｃ−１，１３ｃ−２）  冷却パイプ（余の冷却手段２）
１４  横型
１８  センターゲート（湯口）
１９  サイドゲート（湯口）
１００  鋳造用金型
１００ａ  ディスク部用キャビティ
１００ｂ  リム部用キャビティ
２３ａ  リム本体部用キャビティ
２３ｂ  側壁
２３ｃ  外周面
２３ｄ  内周面
２４ａ  第１のフランジ部用キャビティ
２５ａ  第２のフランジ部用キャビティ
１３０  エア供給手段
１３１（１３１ａ、１３１ｂ）  第１の内部空間
１３２（１３２ａ、１３２ｂ）  第２の内部空間
【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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【図７】
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【図８】
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