(57)【要約】【課題】  空気室内において発生する空洞共鳴音を防止することができるキャストホイールを、重量バランス及び肉厚の均一さを高精度に実現できる新規なキャストホイール製造用鋳型構造体並びにこれを用いた鋳造方法の開発を技術課題としたものである。【解決手段】  中子５は、中空部１３を直接現出させる中空部付与片５１と、中空部付与片５１を外周側で一体に支持する円環状の幅木５５とを具えていることを特徴として成り、鋳型構造体のうちの中子５を正確に設定でき、精度の高い鋳造を実現する。具体的には幅木５５によって中空部付与片５１を所定の位置に確実に保持することができるため、キャストホイール１を重量バランス及び肉厚の均一さを高精度に実現した状態で製造することができる。更にキャストホイール１をスポーク部１２に形成される中空部１３により、空気室１５内において発生する空洞共鳴音を防止することができるものとして形成することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装着されるタイヤとの間に空気室を形成する円環状のリム部と、リム部の中心部に設けられるハブ部と、前記リム部とハブ部とを結ぶスポーク部とを具え、このスポーク部は内部に中空部が形成されるとともに、この中空部はリム部側端部で前記空気室と連通状態を保つ構造のキャストホイールを製造対象とする鋳型構造体であって、このものは、前記キャストホイールの外形形状を現出させるキャビティーを具えた上型、下型及び横型の組合せと、前記スポーク部に設けられる中空部を現出させるために前記キャビティー内に設置される中子とを具えて成るものであり、且つ前記中子は、中空部を直接現出させる中空部付与片と、この中空部付与片を外周側で一体に支持する円環状の幅木とを具えていることを特徴とするキャストホイール製造用鋳型構造体。
【請求項２】
前記中子については、周回りに複数片等分した同一形状の中子要素体を、剛性を上げるために組み合わせて構成されていることを特徴とする請求項１記載のキャストホイール製造用鋳型構造体。
【請求項３】
前記中子における中空部付与片については、中空状に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のキャストホイール製造用鋳型構造体。
【請求項４】
前記中子における中空部付与片については、ハブ部側において集束状態に形成された連通確保部を具え、これによりキャストホイールにおける中空部は各スポーク毎全てまたは一部に亘り連通した構成を得ることを特徴とする請求項１、２または３記載のキャストホイール製造用鋳型構造体。
【請求項５】
前記中子を中子要素体の組合せにより構成する場合において、各中子要素体は、スポーク二本分に相当する二片の中空部付与片を具え、且つこの二片の中空部付与片は、ハブ部側において合流し、前記連通確保部を構成していることを特徴とする請求項２、３または４記載のキャストホイール製造用鋳型構造体。
【請求項６】
前記中子要素体における連通確保部は、更に隣り合うスポークとの間の連通を図る連通展開突部を具えていることを特徴とする請求項５記載のキャストホイール製造用鋳型構造体。
【請求項７】
前記幅木については、リム部を現出させるキャビティーの一部を担うリム規制部を具えていることを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載のキャストホイール製造用鋳型構造体。
【請求項８】
前記請求項１、２、３、４、５または７記載のキャストホイール製造用鋳型構造体を用いてキャストホイールを鋳造するにあたり、リム部の外側部分と、ハブ部の中心部分とから、溶湯をキャビティー内に供給することを特徴とするキャストホイール製造用鋳型構造体を用いた鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用として適切なキャストホイールを製造する手法に関するものであって、特にその製造用鋳型構造体並びにこれを用いた鋳造方法に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車等に対する環境適合規制は常に強化されつつあり、その一つである騒音規制もエンジンノイズの低減はもとより、タイヤの走行騒音の低減についても求められている。
このような社会的な要求に対応し、タイヤを含むホイール構造についてもその発生原因の究明から、解決策の提案まで広く行われている。
その一つとして、車両の走行中に路面からタイヤに伝わる振動が、タイヤ内の空間すなわちタイヤとホイールのリム部との間に構成される空気室内において気柱共鳴を起こし、いわゆる空洞共鳴音が発生しているという原因解明を受け、接地部近くの空気室と他の空間とを連通させてサイドブランチ消音器を構成し、共鳴による空気の振動エネルギーの低減を図るといった手法がある。
【０００３】
このような手法の一つとして、スポーク部にサイドブランチ消音器を構成するものがある。具体的にはスポーク部を中空にし、この中空部と、他のスポーク部の中空部とを連通させ、この間において空気の振動エネルギーを低減するというものである（例えば特許文献１参照）。
しかしながらその鋳造手法についてはいくつかの技術的な困難があり、実用化はみられていない。
すなわちホイールを鋳造するにあたり、前記中空部を形成するためには中子が用いられるが、この中子を鋳型内の正確な位置に設置するとともに、溶湯の圧力によって移動してしまわないように保持する必要があるが技術的に非常に困難であり、正確に鋳造できなかった場合には、強度不足や回転バランスの悪化を招いてしまうこととなる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２８４５３３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はこのような背景を認識してなされたものであって、空気室内において発生する空洞共鳴を防止することができるキャストホイールを、重量バランス及び肉厚の均一さを高精度に実現できる新規なキャストホイール製造用鋳型構造体並びにこれを用いた鋳造方法の開発を技術課題としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち請求項１記載のキャストホイール製造用鋳型構造体は、装着されるタイヤとの間に空気室を形成する円環状のリム部と、リム部の中心部に設けられるハブ部と、前記リム部とハブ部とを結ぶスポーク部とを具え、このスポーク部は内部に中空部が形成されるとともに、この中空部はリム部側端部で前記空気室と連通状態を保つ構造のキャストホイールを製造対象とする鋳型構造体であって、このものは、前記キャストホイールの外形形状を現出させるキャビティーを具えた上型、下型及び横型の組合せと、前記スポーク部に設けられる中空部を現出させるために前記キャビティー内に設置される中子とを具えて成るものであり、且つ前記中子は、中空部を直接現出させる中空部付与片と、この中空部付与片を外周側で一体に支持する円環状の幅木とを具えていることを特徴として成るものである。
この発明によれば、鋳型構造体のうちの中子を正確に設定でき、精度の高い鋳造を実現する。具体的には幅木によって中空部付与片を所定の位置に確実に保持することができるため、キャストホイールを、重量バランス及び肉厚の均一さを高精度に実現した状態で製造することができる。更にキャストホイールを、スポーク部に形成される中空部により、空気室内において発生する空洞共鳴を防止することができるものとして形成することができる。
【０００７】
また請求項２記載のキャストホイール製造用鋳型構造体は、前記要件に加え、前記中子については、周回りに複数片等分した同一形状の中子要素体を、剛性を上げるために組み合わせて構成されていることを特徴として成るものである。
この発明によれば、複数のスポーク部毎にそれぞれ形成される中空部の位置及び形状を同一のものとすることができるため、キャストホイールを、重量バランス及び肉厚の均一さをより高精度に実現した状態で製造することができる。
【０００８】
更にまた請求項３記載のキャストホイール製造用鋳型構造体は、前記要件に加え、前記中子における中空部付与片については、中空状に形成されていることを特徴として成るものである。
この発明によれば、中空部付与片を形成するために用いられる中子砂の使用量を減じて製造コストの低減を図ることができる。また中子砂から発生するガスを中空空間に留めることができる。更にまた鋳造後のいわゆるバラシを容易に行うことができる。
【０００９】
更にまた請求項４記載のキャストホイール製造用鋳型構造体は、前記要件に加え、前記中子における中空部付与片については、ハブ部側において集束状態に形成された連通確保部を具え、これによりキャストホイールにおける中空部は各スポーク毎全てまたは一部に亘り連通した構成を得ることを特徴として成るものである。
この発明によれば、各スポーク毎全てまたは一部に亘り連通した構成とされる中空部を、重量バランス及び肉厚の均一さをより高精度に実現した状態で製造することができる。
【００１０】
更にまた請求項５記載のキャストホイール製造用鋳型構造体は、前記請求項２、３または４記載の要件に加え、前記中子を中子要素体の組合せにより構成する場合において、各中子要素体は、スポーク二本分に相当する二片の中空部付与片を具え、
且つこの二片の中空部付与片は、ハブ部側において合流し、前記連通確保部を構成していることを特徴として成るものである。
この発明によれば、中子要素体の外形を三角形に近い状態として、強度の向上を図ることができる。
【００１１】
更にまた請求項６記載のキャストホイール製造用鋳型構造体は、前記請求項５記載の要件に加え、前記中子要素体における連通確保部は、更に隣り合うスポークとの間の連通を図る連通展開突部を具えていることを特徴として成るものである。
この発明によれば、隣接する中子要素体同士の連結状態を、正確且つ強固なものとすることができ、キャストホイールを、重量バランス及び肉厚の均一さをより高精度に実現した状態で製造することができる。
【００１２】
更にまた請求項７記載のキャストホイール製造用鋳型構造体は、前記要件に加え、前記幅木については、リム部を現出させるキャビティーの一部を担うリム規制部を具えていることを特徴として成るものである。
この発明によれば、溶湯の流れ具合に応じてキャビティーの形状を容易に変更することができる。またキャビティーをリム部の外形に近づけることにより、駄肉の量を少なくすることができる。
【００１３】
更にまた請求項８記載のキャストホイール製造用鋳型構造体を用いた鋳造方法は、前記請求項１、２、３、４、５または７記載のキャストホイール製造用鋳型構造体を用い、キャストホイールを鋳造するにあたり、リム部の外側部分と、ハブ部の中心部分とから、溶湯をキャビティー内に供給することを特徴として成るものである。
この発明によれば、溶湯をキャビティー内に均等に供給することができるとともに、中子を所定の位置に確実に固定することができるため、キャストホイールを、重量バランス及び肉厚の均一さをより高精度に実現した状態で製造することができる。
そしてこれら各請求項記載の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、車両の走行中に空気室内において発生する空洞共鳴を低減することができるキャストホイールを、重量バランス及び肉厚の均一さを高精度に実現した状態で製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明のキャストホイール製造用鋳型構造体は、以下に示す図示の実施例のものを最良の形態とするが、この実施例に対して本発明の技術的思想の範囲内において適宜変更を加えたものも含む。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明のキャストホイール製造用鋳型構造体について図示の実施例に基づいて説明し、続いてこのキャストホイール製造用鋳型構造体を用いた鋳造方法について説明を行う。
図１に示すものが本発明のキャストホイール製造用鋳型構造体であり、このものは図２に示すようにタイヤ２が装着される車両用のキャストホイール１を鋳造するための構造体であって、鋳型３及び中子５を具えて構成される。
【００１７】
初めに前記キャストホイール１の構造について説明すると、このものは図２に示すように円環状のリム部１０と、このリム部１０の中心部に設けられるハブ部１１と、前記リム部１０とハブ部１１とを結ぶスポーク部１２とを具えて成るものであり、前記リム部１０におけるアウターフランジ１０１とインナーフランジ１０２との間に対してタイヤ２が装着されるものである。
そしてタイヤ２の内部空間、すなわちリム部１０の外周部とタイヤ２の内周部との間の空間が空気室１５とされるものであり、キャストホイール１は前記空気室１５内に圧縮空気が充填された状態で車両に装着される。
なお前記スポーク部１２はハブ部１１から放射状に（ハブ部１１側において集束状態に）配置されるものであり、この実施例では一例として十本のスポーク部１２が具えられるようにした。
【００１８】
そして前記スポーク部１２にはその内部に中空部１３が形成されており、この中空部１３はリム部１０側に形成された通気口１０ａを通じて前記空気室１５と連通状態を保つように構成されている。なお、キャストホイール１の素材はアルミニウムを主成分とするものであり、中空部１３が形成された個所のスポーク部１２の肉厚を３〜５ｍｍ程度とすることにより所望の強度が確保されている。
また十本のスポーク部１２がハブ部１１側において集束状態となっている配置状態に因み、同様に前記中空部１３もハブ部１１側において集束状態となっており、個々の中空部１３は隣接する中空部１３と連通状態とされている。そしてこのような連通状態は、前記ハブ部１１の形状に沿って略環状に形成された連通部１６によって全てのスポーク部１２における中空部１３が連通するようになっている。なお連通部１６は、一部の中空部１３のみを連通するような構成とすることもできる。
またこの実施例では図２、３に示すように、前記連通部１６から中空部１３の一部にかけて仕切壁１７を立設させることにより、通気口１０ａ側から見た中空部１３が、連通部１６に向けて二路に分岐するような構成とした。
このように通気室１５、中空部１３及び連通部１６が連続形成されることにより、中空部１３及び連通部１６がサイドブランチ消音器として機能することとなる。
【００１９】
そして上述したようなキャストホイール１を製造するにあたっては本発明のキャストホイール製造用鋳型構造体が用いられるものであり、この構造体は図１に示すように、キャストホイール１の外形形状を現出させるキャビティーＣを形成する上型３１、下型３２及び横型３３の組合せと、前記スポーク部１２に形成される中空部１３を現出させるために前記キャビティーＣ内に設置される中子５とを具えて構成される。
なお前記下型３２には湯口３２ａが、リム部１０の外側部分に五ケ所と、ハブ部１１の中心部分の一個所との合計六個所に形成される。
【００２０】
また前記中子５は、適宜添加剤が加えられた中子砂を２５０℃前後で造型して得られるものであり図５に示すように、前記中空部１３を直接現出させる中空部付与片５１と、この中空部付与片５１を外周側で一体に支持する円環状の幅木５５とを一体的に具えて構成されたものである。因みにキャストホイール１の鋳造は４５０℃〜５００℃程で行われるため、中子５は伸び尺を考慮して寸法が設定されている。
そしてこの実施例では中空部付与片５１を中空状に形成するものであり、一例として図４に示すように、薄板状の基部５１ａに対してこれを覆うような形状の分割片５１ｂを貼付して中空部付与片５１を構成するようにした。
また前記中空部付与片５１には、前記仕切壁１７を形成するための仕切壁付与部５１ｃが切り欠き状に形成されている。
なお製品の仕様によっては、仕切壁１７を設けないようにしてもよい。
【００２１】
更にまた前記中子５は、周回りに複数片等分した同一形状の中子要素体５０を、剛性を上げるために組み合わせて構成されるものであり、この実施例では一例として図５に示すように、五片の中子要素体５０が組み合わされるようにした。もちろんこの分割数については適宜変更することも可能であり、更には分割せずに一体として構成するようにしてもよい。
また前記各中子要素体５０は、一例として二本分のスポーク部１２に相当する二片の中空部付与片５１を具えて構成される。更にこれらの二片の中空部付与片５１はハブ部１１側において合流し、前記各スポーク部１２毎全てまたは一部に亘り連通した構成となる連通部１６を現出させる連通確保部５２を構成している。このため、前記中子要素体５０における連通確保部５２には、隣り合うスポーク部１２との間の連通を図る連通展開突部５３が形成されている。また、中子要素体５０の外形が三角形に近い状態となるため、強度の向上が図られる。
【００２２】
そして前記五片の中子要素体５０が組み合わされる場合において、円弧状に形成された幅木要素体５６も同時に連結されて環状の幅木５５が構成されるものである。具体的には、幅木要素体５６の両端に連結凸部５６ａ及び連結凹部５６ｂが形成され、五片の中子要素体５０は、隣接する連通展開突部５３同士が連結され、更に隣接する連結凸部５６ａと連結凹部５６ｂとが嵌り合うことにより一体化されることとなる。
なお幅木要素体５６の断面形状は図４（ａ）または図４（ｃ）に示すように外周側がより厚く、重くなるように形成されている。
またこのように中子要素体５０を組み合わせる際には接着剤を用いるとともに、中空部付与片５１及び幅木５５の表面全域にガスシールド剤を塗布するようにする。
【００２３】
そして上述のようにして構成された中子５は図５（ｂ）に示すように、幅木５５の最外周部の下端部が接地部５７となり、中空部付与片５１を空中に浮いた状態で保持することができるものであり、中空部付与片５１は平面視全域において幅木５５によって均等に支持されることとなる。なお幅木５５の外周部には、位置決溝５８が形成される。
【００２４】
また前記幅木５５の一部は、キャストホイール１のリム部１０を現出させるキャビティーＣの一部を担うリム規制部５９として機能するものである。図１に示す実施例では、リム規制部５９と下型３２との間での溶湯の流れを円滑にするために、キャビティーＣをアウターフランジ１０１の外形よりも余裕を持たせて広めに形成し、この部分に形成される後加工代１８（いわゆる駄肉）を削除してアウターフランジ１０１を削り出すようにしている。
なお前記キャビティーＣをアウターフランジ１０１の外形近づけることにより、駄肉の量を少なくすることができるものであるが、このキャビティーＣの形状は溶湯の流れ状況に応じて適宜設定される。
【００２５】
続いて、上述した本発明のキャストホイール製造用鋳型構造体を用いた鋳造方法について説明を行う。
まずキャストホイール１を製造するにあたっては図１に示すように、上型３１、下型３２及び横型３３を組み合わせることにより、キャストホイール１の外形形状を現出させるキャビティーＣを形成するものであり、このキャビティーＣ内に、前記スポーク部１２に設けられる中空部１３を現出させる目的で中子５が設置される。
このとき、中子５は幅木５５の最外周部の下端部である接地部５７が下型３２に接した状態となり、中空部付与片５１はキャビティーＣ内に浮いた状態で保持され、更に中空部付与片５１は平面視全域において幅木５５によって均等に支持されることとなる。
なお下型３２には適宜の突起が形成され、この突起に対して幅木５５に形成された位置決溝５８を嵌め合わせることにより中子５の位置決めが行われる。
【００２６】
そして下型３２における湯口３２ａから、溶湯をキャビティーＣ内に供給するものであり、溶湯の湯面をゆっくりと上昇させてキャビティーＣ内に均等に供給する。このとき、中子５は所定の位置に確実に固定され、中空部付与片５１は空中に浮いた状態でありながらもその位置が溶湯の圧力によってずれることなく設定されることとなる。
なお溶湯の温度は７００℃前後であり、中子５からはガスが発生するが、中子付与片５１内の中空部分に閉じ込められるため、製品の品質低下を回避することができる。
【００２７】
その後、適宜の個所に設けられた温度センサの検出値に基づいて鋳型３を冷却し、溶湯が凝固することによりキャストホイール１が形成されるものであり、更に砂焼きを行うとともに振動を加えて中子５を破砕・除去することによりスポーク部１２内に中空部１３が現出される。この際、中空部付与片５１は中空状に形成されているため、その破砕・除去は容易に行われることとなる。また離型後に適宜の切削具によって後加工代１８を削除することによりキャストホイール１が完成する。
そしてこのようにして製造されたキャストホイール１は、スポーク部１２に形成される中空部１３により、空気室１５内において発生する気柱共鳴を防止することができるものであり、且つ重量バランス及び肉厚の均一さが高精度なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のキャストホイール製造用鋳型構造体を示す縦断側面図である。
【図２】本発明によって製造されるキャストホイールを一部破断して示す斜視図である。
【図３】同上キャストホイールを示す縦断側面図並びにキャストホイールを一部破断して示す平面図である。
【図４】中子要素体を示す平面図及び縦断側面図である。
【図５】中子を示す平面図及び縦断側面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１        キャストホイール
１０      リム部
１０ａ    通気口
１０１    アウターフランジ
１０２    インナーフランジ
１１      ハブ部
１２      スポーク部
１３      中空部
１５      空気室
１６      連通部
１７      仕切壁
１８      後加工代
２        タイヤ
３        鋳型
３１      上型
３２      下型
３２ａ    湯口
３３      横型
５        中子
５０      中子要素体
５１      中空部付与片
５１ａ    基部
５１ｂ    分割片
５１ｃ    仕切壁付与部
５２      連通確保部
５３      連通展開突部
５５      幅木
５６      幅木要素体
５６ａ    連結凸部
５６ｂ    連結凹部
５７      接地部
５８      位置決溝
５９      リム規制部
Ｃ        キャビティ
【図１】
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【図２】
2009106957.tif 000004
【図３】
2009106957.tif 000005
【図４】
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【図５】
2009106957.tif 000007