JP2001030056A - 車両用ホイールの鋳造用金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 湯口に近いキャビティの部分に充填される溶
湯の部分的な凝固遅れをなくすことにより、巣穴等の鋳
造欠陥の発生を防止する。 【解決手段】 冷却媒体を流す第１冷却部１１を湯口１
ａの周囲の下型２内に環状に形成する。第１冷却部１１
から連通してキャビティ５ａ側に接近した突出溝からな
る複数の第２冷却部１２を、キャビティ５ａに対面した
下型２の大膨出部２ａ内に配設する。第１冷却部１１か
ら第２冷却部１２に連通する通路内に、第１冷却部１１
に流れる冷却媒体の流れを第２冷却部１２内へ変向し、
かつ、第２冷却部内においてその全体に亙り流れる方向
に変える変向板１５を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軽合金製の車両用
ホイールを低圧鋳造する場合に用いられる鋳造用金型に
関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用ホイールの鋳造用金型の場合、溶
湯をキャビティに充填する湯口が一般には下型の中央部
にあるが、湯口に近いキャビティの部分は肉厚が厚く、
そのため充填された溶湯の熱容量が大きいので、この部
分の冷却を効果的に行うことが従来より望まれている。

【０００３】図５乃至図７は、従来の車両用ホイールの
鋳造用金型に関する一例を示すもので、湯口１ａを有す
る湯口入子１の周囲の下型２内には、湯口１ａを囲む環
状の第１冷却溝１１が形成されており、第１冷却溝１１
から連通してキャビティ５ａ側に突出した複数の第２冷
却溝１２が形成されていて、第２冷却溝１２は湯口１ａ
に近いキャビティ５ａの部分に膨出する容積の大きい下
型の部分２ａ、本例ではナット座部６の設けられる部位
の下方の下型の部分２ａ内に形成されている。

【０００４】また、第１冷却溝１１からそれぞれの第２
冷却溝１２に向って冷却パイプ１３が設けられており、
第１冷却溝１１の外部には冷却空気を流す環状の流通溝
１４が形成されていて、図６に示すように、冷却空気は
流通溝１４からそれぞれの冷却パイプ１３に導入され、
冷却パイプ１３の開口部１３ａから矢印で示すように第
２冷却溝１２の先端部１２ａに当って反転し、第１冷却
溝１１に導入されて第１冷却溝１１を流れ、外部へ排出
されるようになっている。

【０００５】図７は、流通溝１４、第２冷却溝１２およ
び第１冷却溝１１を流れる冷却空気の流れを矢印で示す
ように平面的に表したもので、冷却空気は流通溝１４の
入口１４ａより導入され、第１冷却溝１１の出口１１ｂ
より排出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の冷却構造においては、冷却パイプ１３に導入された
冷却空気が第２冷却溝１２内に設けられた冷却パイプ１
３を通って第２冷却溝１２の先端部（奥部）に集中して
当り、先端部で局部的に吸熱され、温められた状態で第
２冷却溝１２の内壁を下降するため、第２冷却溝１２の
先端部が集中的に冷却される、所謂スポット冷却とな
る。そのために、キャビティ５ａの部分に膨出する容積
の大きい下型の部分２ａ、言い換えれば熱容量の大きい
下型の部分２ａに対してはスポット冷却となっている。

【０００７】したがって、湯口１ａに近いキャビティ５
ａの部分に充填される溶湯は、スポット冷却のために均
一な冷却が行われず、それによって部分的な凝固遅れを
生じ、巣穴等の発生による鋳造欠陥を生じるという問題
があった。

【０００８】本発明の目的は、車両用ホイールの鋳造用
金型において、熱容量の大きい下型の部分の冷却を従来
のスポット冷却から均一冷却に改良することにより、溶
湯の部分的な凝固遅れによって生じる巣穴等の鋳造欠陥
の発生を防止することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、次の手段を用いるものである。下型、横型
および上型で構成された車両用ホイール用のキャビティ
を有し、前記下型の中央部付近に設けられた湯口の周囲
を冷却鋳造用金型において、前記下型内に設けられ、前
記湯口の周囲に冷却媒体を流すように環状に形成された
第１冷却部と、前記湯口に近い前記キャビティに対面し
た膨出部の容積が大きい部位の下型内に設けられ、前記
第１冷却部から連通して前記キャビティ側に接近して突
出するように形成された複数の第２冷却部と、前記第１
冷却部から前記第２冷却部に亙って設けられ、前記第１
冷却部を流れる冷却媒体の流れを前記第２冷却部内に変
向し、第２冷却部内においてその片側を通って奥部に導
いた後に他方の側を流通させて第１冷却部へ流出させる
変向板と、を備えたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】湯口の近くにあるキャビティに対面した膨出部
の容積の大きい部分、言い換えれば熱容量の大きい部分
の下型は、キャビティに溶湯を充填した後の冷却が遅
い。

【００１１】そのため、熱容量の大きい下型の内部に
は、金型の熱応力に対する限界までキャビティ側に接近
して突出した複数の第２冷却部を、湯口の周囲に冷却媒
体を流す環状の第１冷却部から連通して設けており、こ
の第２冷却部内の全体が冷却されるように冷却媒体の流
れを変える変向板が設けられている。

【００１２】すなわち、冷却媒体が変向板に当って直接
第２冷却溝内に流入し、変向板の片側を通って変向板の
先端部で反転して第２冷却溝の反対側の内壁を下降する
ようになっている。そのため、冷却媒体は冷却溝内で略
一様に吸熱されながら流れるので、第２冷却溝全体が略
一様に冷却される、所謂均一冷却となる。

【００１３】従って、熱容量の大きい下型の部分は、従
来のようなスポット冷却でなはなく均一冷却によって冷
却されるため、湯口に近いキャビティの部分に充填され
る熱容量の大きい溶湯は均一に冷却され、溶湯の部分的
な凝固遅れを生じることがなくなる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
乃至図４に基いて説明する。図１および図２において、
１ａはアルミニウム合金等の溶湯が注入される湯口で、
湯口入子１によって形成されていて、湯口入子１の上方
の外周部には下型２が嵌合配置され、下型２の上方の外
周部には横型３が嵌合配置されており、横型３の上部に
は上型４が嵌合され、その上型４の型部が横型３の内側
に配置されている。これ等の下型２、横型３および上型
４によって、車両用ホイールのディスク部を形成するキ
ャビティ５ａとリム部を形成するキャビティ５ｂが構成
されている。

【００１５】湯口入子１の周囲に近い位置にある下型２
の部分の内部には、湯口１ａを囲むように環状溝より成
る第１冷却部１１が形成されており、この第１冷却部１
１には冷却媒体として冷却空気が流されるようになって
いる。第１冷却部１１の先端（図１における上端）は冷
却効果を上げるため、キャビティ５ａ側に出来るだけ近
づけるように配設されているが、金型の熱応力に対する
強度上の問題から、下型２の表面から１０ｍｍは離され
ている。

【００１６】通常、湯口１ａに近いキャビティ５ａの部
分に膨出する容積の大きい下型２の部分（以下、大膨出
部と呼ぶ）２ａ、本例ではナット座６が形成される位置
の下方にある下型２の部分は、熱容量が大きく冷却しに
くい。特に、アルミニウム合金等より成る車両用ホイー
ルの場合には、キャビティ５ａの部分に対面する下型２
の意匠面は、意匠性を高めるために様々な形状をしてお
り、本例のような花びら形状のホイールでは、一般には
下型２の意匠面に大膨出部を有している。

【００１７】そこで、上記の大膨出部２ａ内には、第１
冷却部１１から連通して大膨出部２ａの表面方向へ突出
した複数の突出溝、本例では図４に示すように、ナット
座６部と同数の５個の突出溝より成る第２冷却部１２が
形成されており、この第２冷却部１２の奥部１２ａは、
冷却効果を上げるためにキャビティ５ａ側に出来るだけ
近づけるように配設されているが、前述の理由より下型
２の表面から１０ｍｍは離されている。

【００１８】前記第２冷却１２内には、図３に示すよう
に、該第２冷却部１２を前記第１冷却部１１の通路方向
に２分する変向板１５が配置され、かつ該変向板１５の
下端１５ａは第１冷却部１１内に該第１冷却部１１を通
路方向に遮断するように配置され、更に、変向板１５の
上端１５ｂは、該上端１５ｂと第２冷却部１２の奥部１
２ａとの間に空隙ｄが形成されるように配置されてい
る。したがって、図３に示すように、第１冷却部１１を
矢印Ａのように流れてきた冷却空気は、変向板１５に当
り矢印で示すように変向板１５で仕切られた第２冷却部
１２の片側の通路１２ｂを通り、次で空隙ｄ（奥部）を
通って反転し、次で第２冷却部１２の他方の通路１２ｃ
を通って後流側の第１冷却部１１内へ流れる。そのた
め、冷却空気は第２冷却部１２の全体に亙り流れ、下型
２における熱容量の大きい大膨出部２ａは均一に冷却さ
れる。したがって、湯口１ａに近いキャビティ５ａの部
分に充填された溶湯は均一な冷却が行われ、溶湯の部分
的な凝固遅れが防止される。なお、図１および図２にお
いて、１６は第１冷却部１１の環状溝の下方を密閉する
環状の蓋、１７は第１冷却部１１に入口１１ａを通じて
冷却空気を送る送風ブロワーである。

【００１９】以上のようであるから、図４に示すように
入口１１ａから第１冷却部１１内に導入された冷却媒体
である冷却空気は、矢印で示すように流れ、第１冷却部
１１から変向板１５によって第２冷却部１２内を一巡
し、再び次の第１冷却部１１を流れる循環を繰り返しな
がら、それぞれの出口１１ｂから外部へ排出される。

【００２０】このように、第１冷却部１１を流れる冷却
空気によって湯口１ａの周囲の下型２が冷却されると共
に、湯口１ａに近いキャビティ５ａの部分に対面した下
型２の大膨出部２ａは、第２冷却部１２内の全体に亙り
流れる冷却空気によって均一に冷却されるため、キャビ
ティ５ａおよび５ｂに充填された溶湯の指向性凝固を阻
害することもなく、金型の温度分布の均一性が保たれる
ので、健全な鋳造物を得ることができる。

【００２１】なお、本実施例では、冷却媒体として冷却
空気を用いたが、冷却空気に代えて冷却水を用いても良
い。即ち、冷却空気の場合と同様に、第１冷却部１１を
流れる冷却水は、変向板１５によって第２冷却部１２内
の全体に亙り流れ、第２冷却部１２は均一に冷却され
る。但し、冷却水の場合は冷却空気の場合に比べて冷却
能力が大きいので、過冷却による溶湯の指向性凝固が阻
害されないような条件設定の配慮が必要である。

【００２２】

【発明の効果】本発明の車両用ホイールの鋳造用金型
は、以上説明したように構成されているため、湯口に近
いキャビティの部分に充填される溶湯は均一冷却される
ので、溶湯の部分的な凝固遅れがなくなり、凝固遅れに
よって生じる巣穴等の鋳造欠陥の発生が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の鋳造用金型の実施例を示す縦断面図
で、図４のＡ−Ａ線断面図である。

【図２】図１の要部拡大図である。

【図３】図１の冷却部を断面にして示す斜視図である。

【図４】図１の平面図である。

【図５】従来の鋳造用金型の要部を拡大して示す縦断面
図で、図７のＢ−Ｂ線断面図である。

【図６】図５の冷却部を断面にして示す斜視図である。

【図７】図５の平面図である。

【符号の説明】

１ａ 湯口 ２ 下型 ２ａ 大膨出部 ３ 横型 ４ 上型 ５ａ キャビティ（ディスク部） ５ｂ キャビティ（リム部） １１ 第１冷却部 １２ 第２冷却部 １５ 変向板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下型、横型および上型で構成された車両
   用ホイール用のキャビティを有し、前記下型の中央部付
   近に設けられた湯口の周囲を冷却する鋳造用金型におい
   て、 前記下型内に設けられ、前記湯口の周囲に冷却媒体を流
   すように環状に形成された第１冷却部と、 前記湯口に近い前記キャビティに対面した膨出部の容積
   が大きい部位の下型内に設けられ、前記第１冷却部から
   連通して前記キャビティ側に接近して突出するように形
   成された複数の第２冷却部と、 前記第１冷却部から前記第２冷却部に亙って設けられ、
   前記第１冷却部を流れる冷却媒体の流れを前記第２冷却
   部内に変向し、第２冷却部内においてその片側を通って
   奥部に導いた後に他方の側を流通させて第１冷却部へ流
   出させる変向板と、 を備えたことを特徴とする車両用ホイールの鋳造用金
   型。