特開 2024-13897 半製品鋳造体、鋳造金型及び半製品鋳造体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024013897

(43)【公開日】2024-02-01

(54)【発明の名称】半製品鋳造体、鋳造金型及び半製品鋳造体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B22D 17/22 20060101AFI20240125BHJP

   B22C 9/06 20060101ALI20240125BHJP

   B22C 9/08 20060101ALI20240125BHJP

【ＦＩ】

B22D17/22 B

B22C9/06 N

B22C9/08 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022116313

(22)【出願日】2022-07-21

(71)【出願人】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立Ａｓｔｅｍｏ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】真弓 俊郎

【テーマコード（参考）】

4E093

【Ｆターム（参考）】

4E093NB02

4E093PA03

4E093UA09

4E093UA10

(57)【要約】

【課題】歩留まり改善による生産性の向上を図ることが可能な半製品鋳造体、鋳造金型及び半製品鋳造体の製造方法を提供する。
【解決手段】ゲート部と、複数の本体部と、ゲート部に接続するランナ部と、ランナ部と複数の本体部とを接続する複数の連結部とを備え、複数の本体部が非直線状に接続される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ゲート部と、
複数の本体部と、
前記ゲート部に接続するランナ部と、
前記ランナ部と複数の前記本体部とを接続する複数の連結部とを備え、
複数の前記本体部が非直線状に接続される半製品鋳造体。

【請求項2】

複数の前記連結部は、前記ランナ部と同一面内に形成され、前記ランナ部を中心に左右方向に延在するとともに、前記ランナ部の近傍部位が前記左右方向とは異なる方向に延在する請求項１に記載の半製品鋳造体。

【請求項3】

前記本体部は、
前記同一面に直交する中心軸の中空円筒部と、
該中空円筒部の内部に前記中心軸に沿った面を有する第１突起部とを備える請求項２に記載の半製品鋳造体。

【請求項4】

前記連結部は、前記ゲート部の中心軸に沿って突出する第２突起部を備える請求項２に記載の半製品鋳造体。

【請求項5】

前記本体部はスロットルボディの筐体である請求項３に記載の半製品鋳造体。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか一項に記載の半製品鋳造体をキャビティとし、
前記ランナ部に溶湯を射出する鋳造金型。

【請求項7】

請求項６に記載の鋳造金型を用いた半製品鋳造体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半製品鋳造体、鋳造金型及び半製品鋳造体の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、スロットルボディ半製品の成形用金型装置が開示されている。この成形用金型装置は、可動側金型と固定側金型が接触することによりスロットルボディ半製品のキャビティを成形し、キャビティ内に溶湯を射出して凝固した後に引抜きピンを用いてスロットルボディ半製品を成形用金型装置から分離させるものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－２５５５７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上記成形用金型装置には、溶湯の射出口に連通するとともにゲートを介してキャビティに連通するランナが形成されている。スロットルボディ半製品は、溶湯がランナ及びゲートを介してキャビティに流入することにより形成される。すなわち、スロットルボディ半製品は、ランナ内で凝固した溶湯による鋳造体がゲート内で凝固した鋳造体を介して接続された状態で形成される。

【0005】

ここで、ランナ、ゲート及びキャビティ内で溶湯が凝固する際、溶湯が収縮するのでキャビティ内のスロットルボディ本体は、ランナ方向の引張力を受ける。すなわち、スロットルボディ本体は、ランナ内の鋳造体に近接する方向の引張力が作用した状態で形成される。したがって、上記背景技術には、スロットルボディ半製品を成形用金型装置から分離する際にスロットルボディ本体のランナ側外周部等に擦り傷が生じ、歩留まりが低下するという問題点がある。

【0006】

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、歩留まり改善による生産性の向上を図ることが可能な半製品鋳造体、鋳造金型及び半製品鋳造体の製造方法の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明では、半製品鋳造体に係る解決手段として、ゲート部と、複数の本体部と、前記ゲート部に接続するランナ部と、前記ランナ部と複数の前記本体部とを接続する複数の連結部とを備え、複数の前記本体部が非直線状に接続される、という手段を採用する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、歩留まり改善による生産性の向上を図ることが可能な半製品鋳造体、鋳造金型及び半製品鋳造体の製造方法を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態に係る半製品鋳造体Ａの構造を示す斜視図（ａ）及び要部拡大図（ｂ）である。

【図2】本発明の一実施形態に係る鋳造金型Ｂの概要を示す模式図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る半製品鋳造体Ａの構造を示す正面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。

【図4】本発明の一実施形態に係る半製品鋳造体Ａの構造を示す一部側面図（ａ）及び突起部の作用を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る半製品鋳造体Ａは、スロットルボディに関するものである。このスロットルボディは、周知のようにエンジンに取り込む空気の流量（給気量）を調節するバタフライ弁であり、所定の金属（例えばアルミ）を素材とする筐体（スロットルボディ筐体）を備えている。本実施形態に係る半製品鋳造体Ａは、このようなスロットルボディ筐体の半製品である。

【0011】

この半製品鋳造体Ａは、図２に示す鋳造金型Ｂによって鋳造（製造）された鋳造部品である。この鋳造金型Ｂについて先に説明すると、鋳造金型Ｂは、下金型Ｂ１と上金型Ｂ２とを形合わせすることにより、内部に半製品鋳造体Ａの形状に相当するキャビティＣ（成形空間）を形成する。

【0012】

この鋳造金型Ｂには、一端部に金属の溶湯が流入するとともにキャビティＣに臨む射出口Ｄが設けられている。金属の溶湯は、射出口ＤからキャビティＣに供給され、当該キャビティＣに充満し、その後冷却されることにより半製品鋳造体Ａとなる。そして、この半製品鋳造体Ａは、下金型Ｂ１と上金型Ｂ２とを形開きすることにより鋳造金型Ｂの外部に取り出される。

【0013】

このような半製品鋳造体Ａは、図１、図２等に示すように、柱状ゲート部１、ランナ部２、一対の連結部３ａ、３ｂ及び一対の本体部４ａ、４ｂを備えている。これら各部位の一体物としての半製品鋳造体Ａの形状は、キャビティＣの形状に基づくものであり、キャビティＣの形状と略同一形状である。

【0014】

すなわち、図２では省略しているが、鋳造金型ＢにおけるキャビティＣは、柱状ゲート部１に対応する柱状ゲート形成部、ランナ部２に対応するランナ形成部、一対の連結部３ａ、３ｂに対応する一対の連結形成部、また一対の本体部４に対応する一対の本体形成部を備えている。

【0015】

半製品鋳造体Ａは、柱状ゲート部１は、略円柱状の形状を有する部位である。この柱状ゲート部１は、中心軸線方向の一端面側（図１の奥側）に射出口Ｄから金属の溶湯が射出されることによって形成された部位である。このような柱状ゲート部１の中心軸線方向の他端面には、ランナ部２の一端が接続されている。すなわち、射出口Ｄから柱状ゲート形成部の一端側に射出された溶湯は、柱状ゲート形成部の他端側からランナ形成部の一端部に流入する。

【0016】

ランナ部２は、柱状ゲート部１の中心軸線に直交する方向に延在する略平板状の形状を有する部位である。すなわち、このランナ部２は、柱状ゲート部１の中心軸線に直交する一対の主面を有する。このようなランナ部２は、一端部（図１の下端部）が柱状ゲート部１の他端面に接続し、他端部（図１の上端部）が一対の連結部３ａ、３ｂにおける各一端部に接続している。

【0017】

一対の連結部３ａ、３ｂは、一対の本体部４ａ、４ｂをランナ部２に接続させる部位であり、本実施形態において最も特徴的な部位である。すなわち、一対の連結部３ａ、３ｂは、一対の本体部４ａ、４ｂをランナ部２に対して非直線状に接続するように形状設定された部位である。

【0018】

一対の連結部３ａ、３ｂのうち、一方の連結部３ａは、一方の本体部４ａをランナ部２の他端（図１の上端部）に対して非直線状に接続させる部位であり、屈曲した形状に形成されている。すなわち、一方の連結部３ａは、一端部（図１の下端部）がランナ部２の延在方向（図１における上下方向）に対して右側に所定角度で傾斜した状態でランナ部２の他端（図１の上端部）に接続し、途中部位が右側に屈曲することにより他端部（図１の側端部）が一方の本体部４ａの左側部に接続している。

【0019】

他方の連結部３ｂは、他方の本体部４ｂをランナ部２の他端（図１の上端部）に対して非直線状に接続させる部位であり、屈曲した形状に形成されている。すなわち、他方の連結部３ｂは、一端部（図１の下端部）がランナ部２の延在方向（図１における上下方向）に対して左側に所定角度で傾斜した状態でランナ部２の他端（図１の上端部）に接続し、途中部位が左側に屈曲することにより他端部（図１の側端部）が他方の本体部４ｂの右側部に接続している。

【0020】

このように形状設定された一対の連結部３ａ、３ｂは、一対の本体部４ａ、４ｂの近傍部位（他端部）が左右方向に延在するものの、ランナ部２の近傍部位である一端部は、左右方向とは異なり、当該左右方向に対して傾斜した方向に延在する。すなわち、一対の連結部３ａ、３ｂは、図１及び図３（正面図）にも示すように、一対の本体部４ａ、４ｂを直線的に接続するものではなく、非直線状に接続するものである。

【0021】

ここで、ランナ部２及び一対の連結部３ａ、３ｂは、柱状ゲート部１の中心軸線方向に直交する面に平行に延在する。すなわち、一対の本体部４ａ、４ｂは、このような延在方向を有するランナ部２及び一対の連結部３ａ、３ｂによって相互に接続されている。

【0022】

一対の本体部４ａ、４ｂは、スロットルバルブの筐体を形成する部位である。より正確には、一対の本体部４ａ、４ｂは、スロットルバルブの筐体の全部ではなく、主要部（一部）を形成する部位である。

【0023】

一対の本体部４ａ、４ｂのうち、一方の本体部４ａは、車両の給気管（円筒管）に接続する円筒部４ａ１を備えている。この円筒部４ａ１は、中心軸線の方向が柱状ゲート部１の中心軸線に対して同一方向又は略同一方向に設定されている。すなわち、一方の本体部４ａにおける円筒部４ａ１は、上述したランナ部２及び一対の連結部３ａ、３ｂの延在方向に直交する方向を中心軸線方向とする。

【0024】

また、一方の本体部４ａは、図１及び図３に示すように突起部４ａ２を備えている。この突起部４ａ２は、円筒部４ａ１の内部に設けられており、円筒部４ａ１の内部に中心軸線方向に直交する姿勢で形成された小ランナから中心軸線方向に突出する部位である。この突起部４ａ２は、図３（ｂ）に明示するように、自身の左側において中心軸に沿った突出面４ａ３を有する。

【0025】

他方の本体部４ｂは、車両の給気管（円筒管）に接続する円筒部４ｂ１を備えている。この円筒部４ｂ１は、中心軸線の方向が柱状ゲート部１の中心軸線に対して同一方向又は略同一方向に設定されている。すなわち、他方の本体部４ｂにおける円筒部４ｂ１は、一方の本体部４ａにおける円筒部４ａ１と同様にランナ部２及び一対の連結部３ａ、３ｂの延在方向に直交する方向を中心軸線方向とする。

【0026】

また、他方の本体部４ｂは、図１及び図３（ａ）に示すように突起部４ｂ２を備えている。この突起部４ｂ２は、円筒部４ｂ１の内部に設けられており、円筒部４ｂ１の内部に中心軸線方向に直交する姿勢で形成された小ランナから中心軸線方向に突出する部位である。この突起部４ｂ２は、図示を省略するが、一方の本体部４ａにおける突出面４ａ３とは逆の右側において中心軸に沿った突出面４ｂ３を有する。

【0027】

上述した一対の突起部４ａ２、４ｂ２は、本発明の第１突起部に相当する。このような突起部４ａ２、４ｂ２に対して、一対の連結部３ａ、３ｂには、図１及び図３（ａ）に示すようにゲート部１の中心軸に沿って突出する一対の突起部３ｃ、３ｄが設けられている。

【0028】

すなわち、一方の連結部３ａには、柱状ゲート部１の中心軸線方向における他端面側（図１の手前側）に突出する一方の突起部３ｃが設けられている。他方の連結部３ｂには、柱状ゲート部１の中心軸線方向における他端面側（図１の手前側）に突出する他方の突起部３ｄが設けられている。一対の突起部３ｃ、３ｄは、本発明の第２突起部に相当する。

【0029】

一方の突起部３ｃは、図１（ｂ）に示すように、自身の左側において円筒部４ａ１の中心軸に沿った突出面３ｃ１を有する。他方の突起部３ｄは、同じく図１（ｂ）に示すように、自身の右側において円筒部４ｂ１の中心軸に沿った突出面３ｄ１を有する。

【0030】

次に、本実施形態に係る半製品鋳造体Ａの製造方法及び作用・効果について図４をも参照して詳しく説明する。

【0031】

半製品鋳造体Ａの製造方法は、上述した鋳造金型Ｂを用いるものであり、最初に鋳造金型Ｂの下金型Ｂ１と上金型Ｂ２とを形合わせすることにより、内部に半製品鋳造体Ａの形状に相当するキャビティＣ（成形空間）を形成する。そして、この製造方法では、金属の溶湯を鋳造金型Ｂの射出口ＤからキャビティＣに射出することにより、当該キャビティＣ内を金属の溶湯で充満させる。

【0032】

そして、この製造方法では、鋳造金型Ｂを冷却してキャビティＣ内の溶湯を冷却することにより、溶湯を凝固させて半製品鋳造体Ａを形成させる。そして、この製造方法では、鋳造金型Ｂを形開きし、さらに押しピンによって半製品鋳造体Ａを押圧することにより半製品鋳造体Ａを鋳造金型Ｂから分離させる。このように鋳造された半製品鋳造体Ａは、形状や傷等が検査されて製造が完了する。

【0033】

ここで、従来では一対の連結部が一対の本体部を直線的に接続していたので、溶湯が凝固する際の一対の連結部の収縮によって一対の本体部を接近させる引張力が発生していた。この引張力によって円筒部の外周部等に成形用金型装置との擦り傷が生じ、歩留まりが低下するという問題点があった。

【0034】

これに対して、本実施形態に係る半製品鋳造体Ａの一対の連結部３ａ、３ｂは、上述したように屈曲した形状を備えているので、一対の本体部４ａ、４ｂを直線的に接続するのではなく、非直線状に接続する。この場合、溶湯が凝固する際に一対の本体部４ａ、４ｂに作用する引張力は、一対の本体部４ａ、４ｂを接近させる方向の力成分が従来よりも小さい。

【0035】

すなわち、本実施形態によれば、引張力の方向への一対の本体部４ａ、４ｂの移動量が従来よりも少ないので、一対の本体部４ａ、４ｂに生じる擦り傷を軽減することが可能である。したがって、本実施形態によれば、歩留まり改善による生産性の向上を図ることが可能な半製品鋳造体Ａ、鋳造金型Ｂ及び半製品鋳造体の製造方法を提供することが可能である。

【0036】

また、本実施形態に係る半製品鋳造体Ａでは、一対の本体部４ａ、４ｂが各々に突出面４ａ３、４ｂ３を有する突起部４ａ２、４ｂ２（第１突起部）を備える。各突出面４ａ３、４ｂ３のうち、一方の突出面４ａ３は、図４（ｂ）に示すように鋳造金型Ｂに当接する当接面であり、溶湯が凝固する際の引張力に抗して一方の本体部４ａの引っ張り力方向への移動を抑制する。

【0037】

図示しないが、他方の突出面４ｂ３も、上述した一方の突出面４ａ３と同様に鋳造金型Ｂに当接する当接面であり、溶湯が凝固する際の引張力に抗して一方の本体部４ｂの引っ張り力方向への移動を抑制する。

【0038】

すなわち、本実施形態によれば、一対の連結部３ａ、３ｂの屈曲した形状に加え、一対の本体部４ａ、４ｂに突起部４ａ２、４ｂ２が設けたことにより、引張力の方向への一対の本体部４ａ、４ｂの移動量が従来よりも減少させ、以って一対の本体部４ａ、４ｂに生じる擦り傷を従来よりも軽減することが可能である。

【0039】

さらに、本実施形態に係る半製品鋳造体Ａでは、一対の連結部３ａ、３ｂが各々に突出面３ｃ１、３ｄ１を有する一対の突起部３ｃ、３ｄ（第２突起部）を備える。各突出面３ｃ１、３ｄ１は、鋳造金型Ｂに当接する当接面であり、溶湯が凝固する際の引張力に抗して一対の本体部４ａ、４ｂの引っ張り力方向への移動を抑制し、以って一対の本体部４ａ、４ｂに生じる擦り傷を従来よりも軽減する。

【0040】

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、スロットルボディに関する半製品鋳造体Ａに本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、上記実施形態における一対の本体部４ａ、４ｂは、スロットルバルブの筐体に限定されず、様々な部品の全体又は一部であってもよい。

【0041】

（２）上記実施形態では、一対の本体部４ａ、４ｂを備えて半製品鋳造体Ａについて説明したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、本体部の個数は２つ（一対）に限定されず、１つ又は３つ以上であってもよい。

【0042】

（３）上記実施形態では、一対の連結部３ａ、３ｂの形状を図１及び図３等に示した形状としたが、本発明はこれに限定されない。本発明の主旨は、複数の本体部を非直線状に接続することにより、溶湯の凝固時の本体部を移動を抑制し、以って擦り傷の発生を抑制することにある。したがって、一対の連結部３ａ、３ｂの形状は、溶湯の凝固時の本体部を移動を抑制し得る形状であればよい。

【0043】

（４）上記実施形態では、一対の連結部３ａ、３ｂの屈曲した形状に加え、一対の本体部４ａ、４ｂに突起部４ａ２、４ｂ２が設けたが、本発明はこれに限定されない。すなわち、一対の突起部４ａ２、４ｂ２については必要に応じて省略してもよい。また、一対の本体部４ａ、４ｂの両方に突起部４ａ２、４ｂ２に設けるのではなく、一対の本体部４ａ、４ｂのいずれか一方に突起部を設けてもよい。

【0044】

（付記１）
ゲート部と、複数の本体部と、前記ゲート部に接続するランナ部と、前記ランナ部と複数の前記本体部とを接続する複数の連結部とを備え、複数の前記本体部が非直線状に接続される半製品鋳造体。

【0045】

（付記２）
複数の前記連結部は、前記ランナ部と同一面内に形成され、前記ランナ部を中心に左右方向に延在するとともに、前記ランナ部の近傍部位が前記左右方向とは異なる方向に延在する付記１に記載の半製品鋳造体。

【0046】

（付記３）
前記本体部は、前記同一面に直交する中心軸の中空円筒部と、該中空円筒部の内部に前記中心軸に沿った面を有する第１突起部とを備える付記１又は２に記載の半製品鋳造体。

【0047】

（付記４）
前記連結部は、前記ゲート部の中心軸に沿って突出する第２突起部を備える付記３に記載の半製品鋳造体。

【0048】

（付記５）
前記本体部はスロットルボディの筐体である付記１～４のいずれか１つに記載の半製品鋳造体。

【0049】

（付記６）
付記１～５のいずれか一項に記載の半製品鋳造体をキャビティとし、前記ランナ部に溶湯を射出する鋳造金型。

【0050】

（付記７）
付記６に記載の鋳造金型を用いた半製品鋳造体の製造方法。

【符号の説明】

【0051】

Ａ 半製品鋳造体
１ 柱状ゲート部
２ ランナ部
３ａ、３ｂ 連結部
４ａ、４ｂ１ 本体部
４ａ１、４ｂ１ 円筒部
４ａ２、４ｂ２ 突起部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】