(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造品の母材に鋳込まれる外周が円形のインサート部材の外周部に、該外周部より突出する固定支持部を設けて、鋳造時に鋳型の分割面で前記固定支持部を挟持することで前記インサート部材の外周円の軸方向の位置決めを行うと共に、当該固定支持部と当該鋳型の分割面とが前記インサート部材の外周円の軸周り方向にて互いに噛合することで当該軸周り方向の位置決めを行い、更に、前記鋳造品がプーリであり、前記インサート部材が前記プーリのベルト当接部であると共に前記母材と嵌合して前記プーリの遠心方向への移動を防止する外周方向固着部を有する嵌合支持部を備え、前記固定支持部が仕上がり時には除去されることを特徴とするインサート部材を有する鋳造品の鋳造方法。
【請求項２】
前記固定支持部として係合突起を形成すると共に、鋳型の前記分割面の少なくとも一方に前記係合突起に係合する係合凹部を設けて、前記インサート部材の外周円の軸回り方向の位置決めを行うことを特徴とする請求項１記載のインサート部材を有する鋳造品の鋳造方法。
【請求項３】
前記固定支持部として前記インサート部材の外周に第１位置決め係合部を有する鍔部を形成すると共に、鋳型の前記分割面の少なくとも一方に前記第１位置決め係合部に係合する第２位置決め係合部を有する鍔部を設けて、前記インサート部材の外周円の軸回り方向の位置決めを行うことを特徴とする請求項１記載のインサート部材を有する鋳造品の鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽金属合金等の鋳造品において、耐摩耗性等の機械的性質に優れたインサート部材を母材に鋳ぐるむ場合の鋳造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多くの機器において、軽量化のために、アルミ合金やマグネシウム合金等の軽金属材料による鋳造品が用いられ、その一部分を補強するために、インサート部材を鋳ぐるむことが行われている。
このインサート部材を鋳ぐるむ部品にエンジンのピストンや回動伝動用のプーリ等があるが、アルミニウム合金等の母材に、金属多孔体や金属繊維成形体などの円状の補強リング溝をインサート部材として鋳ぐるんで、耐摩耗、耐へたり性の向上を図っている。
【０００３】
また、回動伝動用のプーリ等においても、図１２に示すようにベルト当接部分４の耐磨耗性を向上させるために、耐磨耗性に優れた鉄鋼材料のインサート部材２を円環状に形成して母材３で鋳ぐるむことが行われており、耐摩耗性を向上させた軽量で耐磨耗性に優れたプーリを得ている。
これらのピストンやプーリ等に鋳込まれるインサート部材は、リング状で且つ円周方向の肉厚分布が一様な、即ち、リングの回転中心軸を含む断面が同一な形状のものが多い。
【０００４】
これらのインサート部材を鋳ぐるむ鋳造方法は、図７、図８や図９、図１０に示すプーリの鋳造方法のように、分割された鋳型10Ｇ、10Ｈの下型12Ｇ、12Ｈの凹溝13Ｇ、13Ｈにインサート部材２Ｇ、２Ｈを載置して、上型11Ｇ、11Ｈと下型12Ｇ、12Ｈで型締めしてから、溶湯Ｗを湯口15Ｇ、15Ｈから空間部14Ｇ、14Ｈに流し込み（重力鋳造）、又は、圧入（ダイカスト鋳造）して鋳造している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この鋳造方法においては、インサート部材２Ｇ、２Ｈが単に凹溝13Ｇ、13Ｈ内に載置されているだけであるので、図１１に示すように、母材の溶湯Ｗを注湯した時に、空間部14Ｇに流入する溶湯圧力により、インサート部材２Ｇが上側に押し上げられるので、最初に載置した位置からズレが生じる。そして、このズレにより生じる溶湯の流れの乱れにより、鋳造品の品質低下が発生するという問題がある。
【０００６】
特に、回転伝動用のプーリにおいては、本発明者他が特願平９−２６９６８２号において提案したように、インサート部材は、図１２〜図１４に示すように、複雑な形状をしており、この形状によって生じる次のような問題がある。
【０００７】
つまり、回転伝動用のプーリ１においては、アルミ等の軽合金でプーリ１を成形する際に、耐磨耗強度が必要なベルト当接部４を鉄鋼材料の補強部材で形成して、この補強部材をインサート部材２としてインサート成形するが、プーリ１を鋳込む際に、鉄鋼材料よりもアルミ合金等の軽金属材料の熱膨張率が大きいので、冷却に際して両者の間の収縮量に差が生じ、接合部分においる接合力が弱くなったり、また、接合面が剥離して分離したりする傾向がある上に、プーリ１のベルト当接部４には、強力な回転方向の力が発生するので、使用中にインサート部材２がガタが生じて緩む恐れがある。
【０００８】
そのため、本発明者他が提案したインサート部材２は、図１３、図１４に示すような形状をしており、インサート部材２の軽金属材料部分３に鋳込まれる部分に、軽金属材料部分３に把持される凹凸部である嵌合支持部20が設けられ、この嵌合支持部20はプーリの離心方向への移動を防止する外周方向固着部21とプーリの回転方向の移動を防止する回転方向固着部22を有している。
【０００９】
このような周方向Ｒに凹凸を有するリング状のインサート部材２をインサート成形する際においては、注湯口の位置する場所に、インサート部材２の側面の凹部24が有るか、或いは凸部22が有るかによって、湯口付近の溶湯流路の形状が変わるので、少しの周方向へのズレによっても、溶湯の流れが大きく変化することになる。
【００１０】
そのため、図１１に示すような従来技術の鋳造方法で注湯を行うと、セット位置からのズレが発生するので、溶湯の流れを最適な状態に維持することができず、鋳造品の品質が悪化すると共に、このズレ量の大きさも一定でないので、品質がばらつくという問題がある。
そのため、このような凹凸を有するリング状の補強部材を有する鋳造成形品の品質を高い水準で揃えるためには、湯口に位置するインサート部材の周方向に関する位置決めを常に一定にする必要があるが、従来技術の鋳造方法では、インサート部材のリングの軸回り、即ち、周方向（矢印Ｒ方向）の位置決めとズレ防止を行うことができないという問題がある。
【００１１】
本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、鋳型に対して、リング状のインサート部材の軸方向と周方向の位置決めと、流入する溶湯の圧力に対抗する固定支持とを行うことができて、鋳型に対するインサート部材の設置位置のズレを防止して、湯口から流れ込む溶湯の流路を最適な一定の形状に保つことができて、高品質の鋳造品を得ることができ、製品のばらつきも防止できるインサート部材を有する鋳造品の鋳造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
以上のような目的を達成するためのインサート部材を有する鋳造品の鋳造方法は、鋳造品の母材に鋳込まれる外周が円形のインサート部材の外周部に、該外周部より突出する固定支持部を設けて、鋳造時に鋳型の分割面で前記固定支持部を挟持することで前記インサート部材の外周円の軸方向の位置決めを行うと共に、当該固定支持部と当該鋳型の分割面とが前記インサート部材の外周円の軸周り方向にて互いに噛合することで当該軸周り方向の位置決めを行い、更に、前記鋳造品がプーリであり、前記インサート部材が前記プーリのベルト当接部であると共に前記母材と嵌合して前記プーリの遠心方向への移動を防止する外周方向固着部を有する嵌合支持部を備え、前記固定支持部が仕上がり時には除去されることを特徴とする。
【００１３】
そして、前記固定支持部として係合突起を形成すると共に、鋳型の前記分割面の少なくとも一方に前記係合突起に係合する係合凹部を設けて、前記インサート部材の外周円の軸回り方向の位置決めを行う。
或いは、前記固定支持部として前記インサート部材の外周に第１位置決め係合部を有する鍔部を形成すると共に、鋳型の前記分割面の少なくとも一方に前記第１位置決め係合部に係合する第２位置決め係合部を有する鍔保持部を設けて、前記インサート部材の外周円の軸回り方向の位置決めを行う。
【００１４】
つまり、外周が円筒や円錐等の円形をしたリング状のインサート部材の外周部に、鋳造品の仕上がり時には除去される係合突起や鍔部等の固定支持部を、インサート部材の外周部より突出させて設け、この固定支持部を鋳型で固定することにより、同時に、インサート部材の外周円の軸回り方向、即ちリングの回転方向（Ｒ方向）の位置決めを行うのものである。
【００１５】
そして、鋳型が砂型等可塑性の場合には、この固定支持部を有するインサート部材を押圧することにより、インサート部材は鋳型に固定されることになり、また、鋳型が金型などの既に型成形されている場合には、予め、鋳型の分割面部分に係合凹部や鍔保持部を設けてインサート部材を鋳型の分割面の部分で挟持して、軸方向（Ｘ方向）のみならず、軸回り方向（Ｒ方向）に関しても位置決め及び固定支持して、鋳造時の溶湯の注湯圧力に対して拘束力を持たせるものである。
【００１６】
この固定支持部は位置決めを可能とし、かつ、固定支持できるものであればよく、複数の凸状の係合突起、一部に切り欠きを有する基本的にインサート部材全周に設けられた鍔部、又は全周に設けた鍔部の一部を、肉薄、肉厚の凹凸形状にすることにより形成できる。
従って、これらのインサート部材と鋳型間の軸方向のみならず、軸回り方向に関しても位置決め及び固定手段を備えたので、湯口に対して、インサート部材の位置が固定され、毎回の鋳造時に流路の状態を一定に保つことができ、注湯の流入状態を同じにできるので、製品間における品質のばらつきが防止される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態を説明する。
本発明に係る鋳造方法においては、特に対象とする鋳造品は、そのインサート部材の形状が、図１２〜図１４に例示するように、複雑な形状をしているものに適しているが、他のインサート部材にも適用できる。この図１２〜図１４のインサート部材２の複雑な形状は前記したように、母材３との接合面の接合力を高め、プーリ１等のベルト当接部４に作用する強力な回転力に対しても十分対抗でき、使用中のガタや剥離を防止するためのものである。
【００１８】
このプーリ１はインサート部材２をプーリ１の鋳込み成形時に鋳型10内に配置して、溶融したアルミ合金を鋳型10に流し込む際に、このインサート部材２を鋳包んで成形される。このプーリ１の母材３は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系鋳物用材料等のアルミ合金などの軽金属材料で形成され、円環形状のインサート部材２はクロムモリブデン鋼材等の鉄鋼系の材料で形成される。
【００１９】
このインサート部材２においては、インサート部材２の軽金属材料部分の母材３に鋳込まれる部分に、軽金属材料部分の母材３に把持される凹凸部である嵌合支持部20が設けられ、更に、この嵌合支持部20はプーリ１の遠心方向Ｐへの移動を防止する外周方向固着部21とプーリ１の回転方向Ｒの移動を防止する回転方向固着部22を有しており、リング状の軸回り方向（Ｒ方向）に凹凸が有る形状となっている。
【００２０】
本発明に係る鋳造方法においては、この図１１に示すインサート部材２の外周部に、図３に示すインサート部材２Ｂのように、仕上がり時には切削等の機械加工により除去される固定支持部26Ｂを設ける。
次に、この固定支持部26Ｂを有するインサート部材２Ｂと鋳型10との構造とに付いて説明する。図１では、図３の複雑な形状をしたインサート部材２Ｂの変わりに、形状を単純化したインサート部材２Ａを代用して説明しているが、インサート部材２Ａの固定支持部26Ａがインサート部材２Ｂの固定支持部26Ｂに相当している。
【００２１】
鋳造型10の分割面を図１、図２に示すように、インサート部材２Ａを載置する部分に配置して、インサート部材２Ａの下型12へ挿入及び位置決めを容易にすると共に、下型12に固定支持部である係合突起26Ａを嵌合支持する凹溝形状の保持部16である係合凹部を形成し、この固定支持部26Ａを保持部16に嵌合させることにより、インサート部材２Ａのリングの軸回り方向（Ｒ方向）の位置決めと固定を行う。
【００２２】
この固定支持部26Ａを係合保持する保持部16は、図１、図２では分割面を有する鋳型の下型12に設けているが、分割面を有する鋳型の上型11、又は、下型12の少なくともいずれか一方に設けらればよく、片側でも、両側でもよい。
そして、上型11を下型12に載置して固定することにより、固定支持部26Ａを上型11と下型12で挟持して上下方向、即ち軸方向（Ｘ方向）の位置決めと固定を行う。
【００２３】
これらの嵌合と挟持により、インサート部材２Ａを鋳型10の分割部分で位置決めと保持を行い、注湯時の溶湯の流入時にインサート部材２Ａに作用する流体力に対して拘束力を持たせる。次に固定支持部と保持部について詳しく説明する。図１〜図４に示すように、この固定支持部は、インサート部材２Ａ、２Ｂ、２Ｃの外周部から突出した係合突起26Ａ、26Ｂ、26Ｃで形成し、鋳型10側に設ける保持部16はこの係合突起26Ａ、26Ｂ、26Ｃに嵌合する図１、図２に示すような係合凹部で形成することができる。
【００２４】
あるいは、図５に示すように、この固定支持部は、インサート部材２Ｄの外周部から突出した環状円板の鍔部26Ｄで形成し、第１位置決め係合部をこの鍔部26Ｄに形成した切り欠き27ａとし、第２位置決め係合部をこの切り欠き27ａに係合する突起部17ａで形成する。また、図６に示すように、第１位置決め係合部は鍔部26Ｅに設けた凸部27ｂや鍔部26Ｆに設けた凹部27ｃで形成することができ、上型11Ｅ、11Ｆに設けた第２位置決め係合部もそれぞれ、前記凸部27ｂや凹部27ｃに係合する凹部17ｂや凸部17ｃで形成することができる。
【００２５】
即ち、この固定支持部26と第１位置決め係合部27と第２位置決め係合部16、17は位置決めを可能とし、かつ、固定支持できるものであればよく、固定支持部26は、単数又は複数の凸状の係合突起26Ａ，26Ｂ，26Ｃや、一部を切り欠いた基本的に全周に設けた環状の鍔部26Ｄや、又は全周に設けた鍔部26Ｅ，26Ｆの一部を、肉厚27ｂ、肉薄27ｃにした凹凸形状にしたり、位置決め孔（図示しない）を設けたりすることにより形成できる。そして、鋳型側の保持部16や第２位置きめ係合部17は、係合凹部やそれぞれの第１位置決め係合部27に係合可能な凹部17ｂや凸部17ｃで形成される。
【００２６】
以上の鋳造方法によれば、これらのインサート部材２Ａ〜２Ｄと鋳型10間の軸方向Ｘのみならず、軸回り方向Ｒに関しても位置決め及び固定手段を備えたので、湯口15に対して、インサート部材２Ａ〜２Ｄの位置を精密にセットでき、しかも位置ズレが生じないように固定することができるので、鋳型10内の流路の形状を一定に保つことができ、鋳造時に毎回、注湯Ｗの流入状態を同じにできるので、製品間における品質のばらつきを防止できる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるインサート部材を有する鋳造品の鋳造方法によれば、インサート部材の外周部より突出する固定支持部を設けて、この仕上がり時には除去される固定支持部を鋳型の分割面部分に係合し、挟持して保持するので、鋳型に対して、インサート部材の軸方向及び軸回り方向、即ち外周部の円周方向の位置決めを精度よく行うことができ、また確実に固定できる。
【００２８】
従って、注湯圧力によって生じるインサート部材の設置位置のズレの発生を防止し、湯口に対するインサート部材の位置関係を常に最適な位置に維持して、湯口から流れ込む溶湯の流れを最適な状態に保つことが出来るので、各鋳造製品を同じ状態で鋳造することができる。
また、インサート部材の不規則なズレにより生じる注湯時の溶湯の流れの乱れを防止できるので、鋳物の内部の品質の劣化を防止する効果も奏することができ、高品質なインサート部材の鋳ぐるみ鋳造品を製造することが可能となる。
【００２９】
そのため、高品質のインサート部材を有する鋳造品を得ることができ、製品のばらつきも防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る鋳造方法を説明するためのインサート部材と鋳型を示す一部断面形状を含む分解組立図である。
【図２】図１のインサート部材と鋳型を組み立てた側断面図である。
【図３】本発明に関係するプーリ用のインサート部材の例を示す斜視図である。
【図４】本発明に係るインサート部材の形状の例を示す斜視図である。
【図５】本発明に係るインサート部材の形状の他例を示す斜視図である。
【図６】本発明に係るインサート部材の係合部の例を示す断面図で、（ａ）は凸部形状の図で、（ｂ）は凹部形状の図である。
【図７】  従来技術の鋳造方法を説明するためのインサート部材と鋳型を示す一部断面形状を含む分解組立図である。
【図８】図７のインサート部材と鋳型を組み立てた側断面図である。
【図９】従来技術の他の鋳造方法を説明するためのインサート部材と鋳型を示す一部断面形状を含む分解組立図である。
【図１０】図９のインサート部材と鋳型を組み立てた側断面図である。
【図１１】従来技術の鋳造方法の問題点を説明するための鋳型の側断面図である。
【図１２】インサート部材を使用した伝動用プーリの片側半分の側断面図である。
【図１３】伝動用プーリのインサート部材の嵌合支持部を示す斜視図である。
【図１４】図１３のインサート部材の斜視図である。
【符号の説明】
１    プーリ
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｇ、２Ｈ    インサート部材
３    軽金属材料部分（母材）
４    ベルト当接部
10、10Ｇ、10Ｈ    鋳型
11、11Ｇ、11Ｈ、11Ｅ、11Ｆ    上型
12、12Ｇ、12Ｈ    下型
13、13Ｇ、13Ｈ    凹溝
14、14Ｇ、14Ｈ    空間部
15、15Ｇ、15Ｈ    湯口
16    係合凹部（保持部）
17ａ、17ｂ、17ｃ    第２位置決め係合部
20    嵌合支持部
21    外周方向固着部
22    回転方向固着部
24    凹部
26Ａ、26Ｂ、26Ｃ    係合突起（固定支持部）
26Ｄ、26Ｅ、26Ｆ    鍔部（固定支持部）
27ａ、27ｂ、27ｃ    第１位置決め係合部
【図１】
0004178592.tif 000002
【図２】
0004178592.tif 000003
【図３】
0004178592.tif 000004
【図４】
0004178592.tif 000005
【図５】
0004178592.tif 000006
【図６】
0004178592.tif 000007
【図７】
0004178592.tif 000008
【図８】
0004178592.tif 000009
【図９】
0004178592.tif 000010
【図１０】
0004178592.tif 000011
【図１１】
0004178592.tif 000012
【図１２】
0004178592.tif 000013
【図１３】
0004178592.tif 000014
【図１４】
0004178592.tif 000015