JP2003306001A

JP2003306001A - 車両用軽合金製ホイールおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2003306001A
Application number: JP2002113653A
Authority: JP
Inventors: Hajime Itou; 哉伊藤; Kenji Usui; 建治臼居; Norio Minami; 紀夫南
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2002-04-16
Filing date: 2002-04-16
Publication date: 2003-10-28

Abstract

(57)【要約】【課題】薄肉にしても比較的強度に問題のない部分を
特定し、強度を保ちながら軽量化を果たした車両用軽合
金ホイールを提供する。また、それを製造するための製
造方法を提供する。【解決手段】ハブ部及びデザイン部を含むディスク部
とリム部を有する車両用軽合金ホイールであって、前記
ディスク部は金型鋳造により成形されたスポーク部をデ
ザイン部に備え、かつ前記スポーク部の天井肉厚は少な
くとも1部が５ｍｍ以下であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低圧鋳造、グラビ
ティ鋳造の金型を用いた車両用軽合金製ホイールに関
し、特に軽量化に特化した薄肉のスポーク部をもち、か
つ意匠性に優れたものである。

【０００２】

【従来の技術】車両用ホイールの1つである自動車のロ
ードホイールには種々の材質、構造のものがあるが、自
動車の軽量化及び外観や意匠性の向上を目的として、鉄
製からアルミニウム合金、マグネシウム合金やチタン合
金などの軽合金製への変換が進んでおり、とくにアルミ
ニウム合金製のアルミホイールを装着する比率が増大し
ている。

【０００３】ホイールは車両の外観性を左右するもので
あり、種々多様の形状で生産されている。大別してスポ
ークタイプ、ディッシュタイプ、フィンタイプ、メッシ
ュタイプとこの４つのタイプがある。スポークタイプと
はハブ部から３〜１０本のスポークが延在してリム部と
結合し、スポークを主体としてデザインされたものであ
る。ディッシュタイプとはスポークタイプよりもハブ部
がかなり広い範囲で緩やかな面が形成され、リム部とは
短めのスポークで連結されているデザイン部中心が略円
盤形状のものである。また、フィンタイプはスポークタ
イプに属するがスポーク数が比較的多くかつ細い点が特
徴である。また、メッシュタイプもスポーク数が多くか
つ細く伸びているが、スポークがハブ部とリム部の間で
網目のようにメッシュ状となるものである。各仕様によ
ってさらに様々な形態をもつ。

【０００４】アルミホイールはスチール製のものに比べ
て軽量であることが最大のメリットである。また、アル
ミホイールの低圧鋳造、グラビティ鋳造により製造した
車両用軽合金ホイールにおいて、デザイン面ではホイー
ルの強度の点から必要以上に肉厚であり、さらに薄肉軽
量化の余地があった。特にスポークタイプのものにおい
ては強度と薄肉軽量化を両立するための設計自由度が高
く、逆に技術者にとって形状最適化の判断を困難なもの
にしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、デザイ
ン面での製品強度を解析すると肉薄にできる部分はごく
僅かな部分に限られることが解った。また、肉薄にする
と鋳造性が悪化するため、単にキャビティ形状を変更す
るだけでは製造上問題が発生する。よって本発明の課題
は薄肉にしても比較的強度に問題のない部分を特定し、
強度を保ちながら軽量化を果たした車両用軽合金ホイー
ルを提供することである。また、それを製造するための
製造方法を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の車両用軽合金ホ
イールは、ハブ部及びデザイン部を含むディスク部とリ
ム部を有する車両用軽合金ホイールであって、前記ディ
スク部は金型鋳造により成形されたスポーク部をデザイ
ン部に備え、かつ前記スポーク部の天井肉厚は少なくと
も1部が５ｍｍ以下であることを特徴とする。本発明者
等の軽合金ホイールにおける強度解析の結果、スポーク
部の側面部において強度を持たせれば天井部での肉厚は
比較的薄くても問題無く使用できることが解った。これ
により強度的に駄肉のない軽量な車両用ホイールとな
る。また、天井肉厚は４ｍｍ以下さらには３．５ｍｍ以
下でも強度的に充分である。この天井肉厚は鋳造後のも
のを示し、切削加工前の寸法を示す物である。例えば図
１のスポーク部断面図に示すように、天井とはスポーク
部のデザイン面に平行な面の部分を主に指し、また側面
部とはデザイン面に平行でない肉厚となる部分を示す。
天井肉厚とは図１中でしめすＴ２の部分である。この天
井部分を形成する金型キャビティは幅薄となるため溶湯
が行き渡りにくい。そのため、次のような鋳造法案を用
い、天井肉厚５ｍｍ以下を達成した。つまり、ハブ部及
びデザイン部を含むディスク部とリム部を有する車両用
軽合金ホイールの製造方法であって、前記ハブ部および
リム部を形成する金型キャビティに湯口を設け、かつス
ポーク部の天井部分キャビティを形成する上型と下型の
温度を５０℃以上とし、その後溶湯を各湯口から注湯し
て鋳造するスポーク部の天井肉厚が少なくとも1部５ｍ
ｍ以下であることを特徴とする。スポーク部の天井部分
キャビティを形成する前記下型の温度は３５０〜４００
℃であることが好ましい。このように下型の金型表面温
度を若干低くすることで、デザイン面での鋳肌を綺麗な
ものにし、美観不良を抑制すると共に上型の温度を高く
して主に上型近傍で溶湯をキャビティ内に流す。また、
ハブ部とリム部を形成するキャビティ位置に湯口を各々
設けることでハブ部とリム部の溶湯流量を極力少なく
し、溶湯の充填を促進している。上型と下型の温度は１
０５０℃以下であると温度制御や鋳造サイクルの点から
好ましい。

【０００７】また、型開きの際の可動型の制御、複数の
湯口の配置・注湯により意匠性の良好なものとすること
も可能である。つまり、前記上型を可動型とし、離型時
に上型を平行に上昇させるための上昇機構を用いて鋳造
を行うようにすることでスポーク部のテーパ部傾きの少
なくとも一部が５．０°未満であるものを製造できる。
また同様に、スポーク部の鋳抜き部のテーパ部傾きは少
なくとも一部が５．０°未満であるものを製造できる。
さらに、スポーク部のテーパ部傾きは少なくとも一部が
５．０°未満であり、かつスポーク部の鋳抜き部でのテ
ーパ部傾きは少なくとも一部が５．０°以下であるもの
を製造できる。上型を平行に制御するための詳細な機構
は後述する。

【０００８】テーパ部全体の３０％以上、さらには５０
％以上の部分を５．０°未満のテーパ部傾きとすること
が可能である。さらには、前記スポーク部の５．０°未
満である部分の最小幅が５ｍｍ以下、厚さが２０ｍｍ以
上である、外観上非常に細い、シャープといった印象を
与えるホイールとすることが可能であるし、スポーク部
裏面の鋳抜き部でのテーパ部傾きも５．０°未満となる
ようにして成形可能である。また、テーパ部傾きは４．
５°、さらには４．０°以下、３．５°以下とすること
も可能である。

【０００９】また、ハブ部及びデザイン部を含むディス
ク部とリム部を有する車両用軽合金製ホイールであっ
て、前記ハブ部に設けられたボルト穴凹部のテーパ部傾
きが５°以下であることを特徴とする車両用軽合金ホイ
ールを製造することが可能である。これにより従来は表
現し難かったボルト穴凹部の精密度さ、高級感等をさら
に強調することができる。

【００１０】本発明においてスポーク部とはハブ部とリ
ム部との間を橋絡する連結部を指す。また、スポーク部
のテーパ部傾き、鋳抜き部のテーパ部傾き、とは図１に
示すθの部分でスポークの軸方向とテーパ部面のなす角
度である。例えば図１に示すようにスポーク部３４の垂
直断面形状が意匠面側４１が平坦でありテーパ部傾きが
意匠面裏側まで一定である場合、当然テーパ部傾きの角
度θはホイールの軸方向（Ａ）とテーパ部４０とのなす
角度である。また、スポーク部３４の断面形状４１が意
匠面側が凸形状でありテーパ部４０傾きが意匠面裏側ま
で一定である場合もホイールの軸方向とテーパ部とのな
す角度である。さらに、にスポーク部の断面形状は、デ
ザイン面４１正面から連続してテーパ部４０まで曲がっ
ており、テーパ部が場所により異なる曲率をもつ場合、
ホイールの軸方向となす角度が最も小さくなる部分での
角度である。また、スポーク部のテーパ部はデザイン面
表側から型締めされる型により形成されるものである
が、逆に裏側からあてがわれる型により成形されるもの
でもよく、その場合はスポーク部はデザイン面側が幅広
で奥にいくに従い狭まる逆のテーパ部傾きとなる。ま
た、テーパ部全体の〜％以上との定義はテーパ部となる
部分の面積に対して％表示したものではない。デザイン
面から見たスポーク部の輪郭の長さに対して、５°未満
のテーパ部傾きが存在する部分の長さの割合を示すもの
である。例えば図１においてはデザイン面にＹ字型のス
ポークが複数設けられているが、Ｙ字の枝分かれしてい
る部分内側は５°以上のテーパ部傾きで、残りのＹ字の
外側のみが５°未満のテーパ部傾きで形成されていると
する。Ｙ字の枝分かれしている部分内側の長さの輪郭
の総和が１４４ｍｍであり、残りのＹ字の外側が２４０
ｍｍであれば、２４０／（２４０＋１４４）＝０．６２
５となり、６２．５％が５°未満のテーパ部傾きを有す
る部分である。

【００１１】スポーク部は一律に同じ太さでハブ部から
リム部まで成形されておらず、場所により異なる。ま
た、形状も複雑である為、意匠面のテーパ部傾きが５．
０°未満である部分と５．０°以上である部分とが混在
する。当然ながらスポーク部の断面積が小さいと溶湯の
湯流れ性が悪くなる為鋳造欠陥がおきやすい。テーパ部
傾きが５．０°未満でスポーク部の幅が５ｍｍ以下であ
るとリム部だけに湯口を設けたサイドゲート法や、ディ
スク部だけに湯口を設けたセンターゲート法では前記部
分で溶湯の流れが抑制される為、成形状態の悪化や鋳造
サイクルが遅くなるなどの方案的な問題が発生する。

【００１２】リム部キャビティだけに湯口を設けたサイ
ドゲート法や、ハブ部キャビティだけに湯口を設けたセ
ンターゲート法では前記部分で溶湯の流れが抑制される
為、成形状態の悪化や鋳造サイクルが遅くなりやすいの
で、リム部キャビティにサイドゲートを設け、かつハブ
部キャビティにセンターゲートを設けることで天井肉厚
の薄い軽量なホイールを成形することができる。またこ
の際サイドゲートはディスク部キャビティよりも上方に
設けることでセンターゲートとサイドゲートからの溶湯
の湯境がディスク部（スポーク部）上で発生しなくなる
ため好ましい。また、本発明はアルミニウム合金製ホイ
ールに限らずマグネシウム合金製ホイールなどにも適用
可能である。

【００１３】本発明において鋳抜き部とは図１に記載し
たようにハブ部やデザイン部の裏側に形成された軽量化
のための凹部（４４）である。鋳抜き部４４でのテーパ
部４３傾きは図１下方に示すθの部分である。例えば図
１に示すようにスポーク部３４に鋳抜き部が設けられて
おり鋳抜き部４４のテーパ部４３傾きがデザイン面裏側
まで一定である場合、鋳抜き部でのテーパ部傾きθはホ
イールの軸方向（Ａ）と鋳抜き部のテーパ部４０とのな
す角度である。また、鋳抜き部４４の断面形状が、鋳抜
き部でのテーパ部４３が場所により異なる曲率をもつ場
合、ホイールの軸方向となす角度が最も小さくなる部分
での角度である。天井肉圧は５ｍｍ以下、さらには４ｍ
ｍ以下でも、スポーク部の最小幅は４．５ｍｍ以下、厚
さＴ１を３０以上とすることが可能である。

【００１４】テーパ部傾きを小さくするため、湯口だけ
でなく金型から凝固したホイールを取り出す際に、厳密
な金型の駆動制御が必要である。ディスク部を形成する
下型または上型を型開けする際、可動プラテンを３ヶ所
以上で同期に押し上げする平行制御駆動装置を用いて動
かすことが好ましい。上型プラテンに同期ピストンを設
け、上板を押し上げ、最下端の位置にある上板を２０〜
３０ｍｍ程度の高さまで平行に移動させればよい。もし
くは下型プラテンに３ヶ所以上の同期の油圧シリンダを
設けて、直接可動プラテンを押し上げても良い。２ヶ所
以下であると可動プラテンが傾きやすく、テーパ部傾き
の小さい製品は作り難い。

【００１５】従来のホイール鋳造機においては単に１本
の油圧シリンダで可動プラテンを引き上げ、単純に型開
きを行っていた。しかしホイールの鋳造においては下型
プラテンの近傍に保持炉を備える構造であり、そのよう
な構成においては下型プラテンが熱膨張しやすい。上型
プラテンと下型プラテンの熱膨張による寸法差が異なる
為、ガイドの内径とガイドポストの外径とは０．３〜
０．５ｍｍ程の隙間を取る必要がある。しかしこの隙間
により可動プラテンは絶えずどこか一方で傾きながら上
昇するという現象を起こす。スポーク部やハブ部の凹部
等に６．０〜８．０°のテーパ部傾きが設けているもの
であれば上記可動プラテンの傾きは問題にならない許容
範囲であり、成形品の形状を損なうことなく製品を離型
することができたが、テーパ部傾きが５°未満の製品で
はこの傾きが起こるとスポーク部やハブ部の凹部でカジ
リが発生しやすい。下型からの離型時、製品は高温で強
度が低い。特にデザイン面が複雑な形状をしている場
合、下型に取られやすくまた引き抜き方向に対して強度
が弱く、垂直にスムーズに上昇させないとデザイン部の
カジリを起す。よって離型時の上型が備えられた可動プ
ラテンの詳細な配慮は非常に重要な技術である。上型が
下型に対して平行上昇しなければいけない距離は、型締
め位置から５〜２０ｍｍ程度である。それより上昇して
しまえば多少可動プラテンが傾いてもデザイン面と下型
がぶつかることは無い。この程度まで厳密な制御によっ
て可動プラテンを持ち上げるためには上型または上型と
固着している可動プラテンでの３箇所以上を同時に同じ
移動量で押し上げる平行移動制御をさせる必要がある。
４本同期の垂直シリンダ方式が特に有効である。シリン
ダの駆動は電流制御バルブやサーボバルブを用いれば良
い。

【００１６】また、鋳造上型は一般的に２００ＫＮ型締
め力で下型を押している。油圧で１０ＭＰａ程度である
為、この１０ＭＰａを０．０１秒未満の速さで実質０Ｍ
Ｐａにまで落とすと鋳造機にかかる応力による変形も１
度に開放され、油圧回路中にサージ圧が発生し、これに
より鋳造機全体が振動し、可動プラテンが下型に対して
平行に移動せず、また、下型に対して上型が横方向に移
動して下型とデザイン面のカジリを起こしやすくする。
実際のバルブが全開になるまでの時間は０．０２秒ほど
であるが、型締め力が０ＭＰａになるのはその半分ほど
の時間である。よって型締め力を０．０５秒以上、さら
に好ましくは０．１０秒以上の長い時間をかけて型締め
力を抜くことで急激な油の減圧による鋳造機の衝撃を和
らげ、結果カジリの無いデザイン面を成形可能である。
また、型締めの位置から５ｍｍ以上、好ましくは１０ｍ
ｍ以上の高さまで稼動プラテンの上昇速度を１０ｍｍ／
ｓ以下（０を含まず）とすることが重要である。型締め
の位置では下型と意匠面が全面にわたって接触してお
り、多少型に振動が与えられても意匠面に傷ができる。
鋳造後に意匠面の全面を加工する外観のものであれば問
題はないが、鋳肌を意匠面に活かす外観のものでは多少
の傷でも不良となる。特にテーパ部傾きが小さいとこの
問題は研著に発生する。例えば金型と意匠面が５ｍｍ未
満の距離しかない位置で鋳造機に衝撃を与えると単純に
５ｍｍ×ｔａｎ５°の計算から０．５ｍｍの金型の横ず
れで意匠面に傷が付くことになる。ガイドとガイドポス
トのみのクリアランスでこの金型の横ずれを矯正するの
は不可能である。よって振動を与えないように所定の位
置までは遅いスピードで離型することが好ましい。当然
テーパ部傾きが小さくなるほど稼動プラテンの上昇速度
を遅くすることが好ましい。上昇距離によって上昇速度
を変速できるようにしておけば適宜対応できる。

【００１７】また、型締めの際には不要な振動・応力を
与えないように型締め力を上げていくことが好ましい。
急激に型締めを行うと鋳造機全体に振動が発生してしま
う。可動プラテンや下型の重量を総和すると３〜４トン
近くなり、上型プラテンや下型プラテンに、垂直方向に
１ｍｍほどの応力歪を発生させる。また、型締めの際、
平行方向にも影響を与える為、テーパ部傾きの少ないア
ルミホイールを製造するにはひずみの起因を与えない速
度で型締めを行うことが好ましい。油圧流量比例制御弁
や電磁弁を用いることができる。

【００１８】また、下型の冷却構造の一例を図５に示
す。下型８には冷却用の水冷機構５０、５１を内部に配
置している。水冷機構５０は主にハブ部近傍を冷却する
ようにホイールのディスク面に形成されるボルト穴用凹
部となる金型凸部８１に端部を向けて配置されている。
金型凸部８１のテーパ部傾きは３．０〜１０．０°程度
である。冷却水を金型凸部８１に向かって冷却機構５０
ａに内管５０ｂ内を介して流しこむ。冷却部５０ａは二
重管構造であり、内管中の水の流れ方向と外管と内管の
間の水の流れは逆方向になるように構成されている。金
型凸部８１の先端に内管から到達した冷却水は外管５０
ｂの中を流れて戻る構成になっている。また、ディスク
部（特にスポーク部）を冷却するための冷却機構５１は
下型のスポーク部金型８２近傍にホイール軸を中心とし
て略円形状となるように下型下部に溝５１ａが形成さ
れ、その溝５１ａを密封部材５１ｂにより密封し、冷却
水通路としている。この冷却水通路に冷却管５１ｃから
水を流してスポーク部金型８２近傍を冷却し、対面する
上型との温度差が５０℃以上になるように冷却の強さを
調節する。金型凸部８１のテーパ部傾きが３〜１０°の
場合、金型凸部での金型表面温度が４５０°以上である
と塗型がはがれ金型と溶湯が反応して焼き付きをおこす
ので最高温度がその温度以下になるよう冷却条件を定め
ている。

【００１９】この下型構造を用いるとスポーク部の少な
くとも１部でＤＡＳ値が３０μｍのホイールを鋳造可能
である。これはスポーク部での溶湯冷却が早く、鋳造欠
陥が少ないことを示す。これにより蒸着メッキなどの塗
装技術が適用可能になる。例えばこのＤＡＳ値が大きい
と蒸着メッキをした際にスポーク部表面に鋳造欠陥によ
る微小な穴が発生し、外観不良となる。また、ＤＡＳ値
はアルミ鋳物材において強度をしめすものであり小さい
程高強度であることを示す。

【００２０】センターゲート近傍は溶湯温度が高く、塗
型が剥がれやすく、溶湯の焼き付きが起きやすい。この
下型構造によりこの部分で冷却を行うことで溶湯の注湯
部製造上不具合が劇的に改善され、かつ強度向上も果た
せるものである。これによりスポーク部のテーパ部傾き
は少なくとも一部が５．０°未満であり、かつリム部で
の最大ＤＡＳ値より前記ハブ部のＤＡＳ値の方が小さい
ことを特徴とする車両用軽合金ホイールが得られる。ま
た、鋳抜き部でのテーパ部傾きは少なくとも一部が５．
０°未満であり、かつリム部での最大ＤＡＳ値より前記
ハブ部のＤＡＳ値の方が小さいことを特徴とする車両用
軽合金ホイールが得られる。ハブ部でのＤＡＳ値は加工
後の物を対象に測定した。

【００２１】センターゲート法案においてはこの部分を
冷却するとハブ部での溶湯が先に凝固してリム部での押
し湯効果が不足するので適用し難い。サイドゲート法案
では、ディスク部が注湯口から遠いため、細いスポーク
部キャビティに湯が流れ難い。ハブ部とリム部を形成す
るキャビティ部分各々に溶湯の堰を設けて注湯するマル
チゲート法案のアルミホイールの一体鋳造で行えばハブ
部近傍での冷却を行なっても他の部分の冷却機構と組合
せて押湯効果を効かせた指向性凝固をする設定がしやす
く好ましい。スポーク部のひけ巣防止のための押し湯効
果はサイドゲートからの圧力である程度まかなえるた
め、ハブ部に冷却機構を設けても鋳造不良を起こすこと
なく鋳造サイクルの短縮とハブ部での強度向上がバラン
ス良く行える。特にハブ部近傍はボルトが締め付けら
れ、車体に固定される部分であり強度が必要である。冷
却速度が速いため強度が十分かつ薄肉軽量化が可能であ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】（実施例１）以下、本発明の詳細
を図面により説明する。図６は本願発明の車両用軽合金
製ホイールの鋳造を行う１例で、アルミニウム合金製の
ホイールを通常の低圧鋳造で行う場合の設備の概略を示
す図である。密閉容器１内に保持炉２があり、密閉容器
１の上に下型プラテン３が取り付けられ、密閉容器１を
密閉している。下型プラテン３には中央部にアルミニウ
ム合金の溶湯５を金型に補給するストーク４ａ、４ｂ、
４ｃが取り付けてあり、ストーク４ａ、４ｂ、４ｃの下
端は保持炉２中の溶湯５に浸漬されている。ストーク４
ｂの上端は、下型プラテン３および金型の下型８に嵌入
された湯口ブッシュ６を介し金型の湯口部７に連なって
いる。ストーク４ｂを介して注湯される溶湯は下型８に
流れ込み、ホイールのハブ部を形成するキャビティに注
湯される。また、ストーク４ａ，４ｃは横型１０に流れ
込み、ホイールのリム部を形成するキャビティに注湯さ
れるように構成した。

【００２３】金型の下型８は下型プラテン３に取り付け
られている。下型８は固定型で、ホイールではデザイン
部を形成する面である。本実施例においては最小のテー
パ部傾きを３．５°とし、スポーク部の断面形状を図１
のものとした。また、厚さＴ１は３０ｍｍ、最小幅ｗを
４．５ｍｍ、天井肉圧を４ｍｍとした。両横は横可動型
１０で、ホイールのリム部の外周面を形成する。金型の
上型１２は、可動プラテン１４に取り付けられている。
上型１２は所謂可動型で、ホイールを車に取り付けるデ
ザイン部裏面及びリム部の内周面を形成する。また、上
型の鋳抜き部を形成する凸部先端には下型よりも保温性
の高い発泡金属を埋設して使用した。可動プラテン１４
はガイドポスト１５に固着されており、ガイドポスト１
５は上型プラテン１３に備えられたガイド１６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
１５は上端を上板１７に固定され、上型プラテンに備え
られた油圧シリンダ２１がこの上板を動かし、それに追
従して可動プラテン１４および上型１２が上下して動
く。図６中、上板１７が最下端まで来た位置を破線で示
す。この最下端の位置は上型１２が横型１０および下型
８と型締めされた際の位置である。

【００２４】また、ディスク部を形成する下型または上
型を型開けする際、上型プラテンに４本同期ピストンを
上板に設け、最下端の位置にある上板を２０〜３０ｍｍ
程度の高さまで平行を保ちながら上昇させた。また、上
型と下型との間には高さ２０ｍｍのガイドピンを設け、
水平方向に移動することが無いようにした。

【００２５】鋳造作業は、以下の手順による。下型８の
天井部キャビティを形成する凹部の金型表面を３５０℃
〜４００℃した。また、上型１２の天井部キャビティを
形成する凸部の金型表面を、下型８の前記凹部よりも５
０℃以上高くなるよう加熱・保温した。横型１０の金型
を閉じた後、空気や不活性ガス等の０．０２〜０．０５
ＭＰａの加圧気体を加圧気体送入管１８より密閉容器内
１に送り込む。送り込まれた加圧気体により、保持炉２
内で約７００℃に保持されたアルミの溶湯５がストーク
４ｂを介して押し上げられ金型温度を３５０〜４５０℃
に保持された金型内のキャビテイに入る。金型のキャビ
テイ部は保温と離型を兼ねた塗型でコーテイングが施し
てある。約２〜３分の後、加圧を排気し、未凝固のスト
ーク４内の溶湯５を保持炉２に戻し、金型内の溶湯が凝
固するのを待つ。金型内の溶湯の凝固が完了し、約４０
０〜４５０℃の取り出し温度に達したところで金型を開
き、上型に鋳造製品（ホイール）がついた状態のまま上
型を上昇させる。ある程度上昇した時点で上型プラテン
に固着した押し出しピンによりホイールを上型から離し
脱着アーム１１を用いてホイールを取り出す。このサイ
クルを繰り返し、製品を鋳造していく。

【００２６】図７に０．１０秒より長時間かけて下降油
圧圧力を１０ＭＰａから０ＭＰａにまで落とし、上型を
下型に対して上昇させたときの下降油圧にかかる圧力変
動と可動プラテンの変位を示す。実際には０．２０秒で
油圧圧力を０ＭＰａまで落とした。図中点線で示す右上
がりの線が可動プラテンの型締め位置からの変位を示
す。また、可動プラテンの変位の測定位置は可動プラテ
ンの各々４隅（１７８０×１０２０ｍｍ）で測定した。
まず、図６に示す鋳造機の可動プラテンの４隅に反射式
レーザを取り付け、型締め位置から上昇８０ｍｍまで
０．０５ｍｍの精度で４ヶ所同時に連続データを測定
し、上昇時の下型に対する平行度を求めた。平行度測定
と同時に上型の型締め、離型時の油圧圧力の変化を測定
するため最大２０ＭＰａの圧力センサーを上型シリンダ
接続口に取り付け、油圧圧力を連続測定した。

【００２７】図７に示すように油圧は０．２０秒を通し
て徐々に下がり鋳造機に振動を与えることはなかった。
また、稼動プラテンの上昇速度を３ｍｍ／ｓとして型締
め位置から５ｍｍの位置まで上昇させた。これにより可
動プラテンは終始ほとんど傾かずに上型プラテンに対し
て平行度を保ったまま上昇していくことを確認した。ま
たスポーク部のテーパ部傾きの５０％以上の部分で５°
以下の車両用軽合金ホイールを２０ヶ製造し、デザイン
面でのカジリ、変形があるか観察を行った。意匠面のカ
ジリの発生は確認されず図２、３に示す良好な形状を有
するホイールが得られた。

【００２８】（比較例１）比較として４本同期ピストン
を用いず、さらに０．０１秒の速さで下降油圧圧力を１
０ＭＰａから０ＭＰａにまで落とし、上型を下型に対し
て上昇させたときの下降油圧にかかる圧力変動と可動プ
ラテンの変位を図８に示す。他鋳造条件、測定方法は実
施例１と同じである。図８に示すように油圧は急激に下
がり、その後激しい変動を５回ほど繰り返した。変動が
納まったのは油圧を下げ始めた瞬間から約０．１秒後で
ある。この激しい変動を起因として可動プラテンが傾
き、下型に対して傾いたまま上昇していくことを確認し
た。可動プラテンの各４隅の最大の変位は３〜５ｍｍほ
ど上昇した位置であり、最大１．５ｍｍほどの変位差が
確認された。実施例１と同形状の車両用軽合金ホイール
を２０ヶ製造し、デザイン面でのカジリがあるか観察を
行った。その結果程度の差はあるが、すべてのホイール
においてカジリの発生が確認され、外観性が悪化してい
た。

【００２９】

【発明の効果】以上に記述の如く、本発明によれば、天
井肉厚が薄く、強度および軽量化両立させた最適な形状
を持つ車両用アルミホイール提供できた。また、テーパ
部傾きの小さいスポーク部やハブ部を成形することが可
能であり、これにより従来よりも軽量化を果たしたホイ
ールを提供できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】意匠面と鋳抜き部のテーパ部傾きの形状を示す
一実施例である。

【図２】本発明の一実施例に係るホイールのディスク部
正面図である。

【図３】本発明の一実施例に係るホイールのディスク部
裏面図である。

【図４】下型の冷却構造を示す断面図である。

【図５】本発明に用いた鋳造機の１例である。

【図６】実施例の型開けにおける油圧とプラテンの移動
量の変化を示す図である。

【図７】従来の型開けにおける油圧とプラテンの移動量
の変化を示す図である。

【符号の説明】１：密閉容器、２：保持炉、３：下型プラテン、４：ス
トーク、５：溶湯、６：湯口ブッシュ、７：湯口部、
８：下型、９：ガイドピン、１０：横型、１１：脱着ア
ーム、１２：上型、１３：上型プラテン、１４：可動プ
ラテン、１５：ガイドポスト、１６：ガイド、１７：上
板、１８：加圧気体挿入管、２０：４本同期ピストン、
２１：油圧シリンダ、３０：アルミホイール、３１：ハ
ブ部、３２：デザイン部、３３：リム部、３４：スポー
ク部、３５：意匠穴、３６：ボルト穴凹部、４０：テー
パ部、４１：意匠面側、４２：天井肉圧、４３：鋳抜き
部テーパ部、４４：鋳抜き部５０，５１：冷却機構、８
１：金型凸部、８２：スポーク部金型

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハブ部及びデザイン部を含むディスク部
とリム部を有する車両用軽合金ホイールであって、前記
ディスク部は金型鋳造により成形されたスポーク部をデ
ザイン部に備え、かつ前記スポーク部の天井肉厚は少な
くとも1部が５ｍｍ以下であることを特徴とする車両用
軽合金ホイール。
【請求項２】ハブ部及びデザイン部を含むディスク部
とリム部を有する車両用軽合金ホイールであって、前記
ディスク部は金型鋳造により成形されたスポーク部をデ
ザイン部に備え、前記スポーク部の天井肉厚は少なくと
も1部が５ｍｍ以下であると共に、前記スポーク部のテ
ーパ部傾きは少なくとも一部が５．０°未満であること
を特徴とする車両用軽合金ホイール。
【請求項３】ハブ部及びデザイン部を含むディスク部
とリム部を有する車両用軽合金ホイールであって、前記
ディスク部は金型鋳造により成形されたスポーク部をデ
ザイン部に備え、前記スポーク部の天井肉厚は少なくと
も1部が５ｍｍ以下であると共に、前記スポーク部の鋳
抜き部のテーパ部傾きは少なくとも一部が５．０°未満
であることを特徴とする車両用軽合金ホイール。
【請求項４】ハブ部及びデザイン部を含むディスク部
とリム部を有する車両用軽合金ホイールであって、前記
ディスク部は金型鋳造により成形されたスポーク部をデ
ザイン部に備え、前記スポーク部の天井肉厚は少なくと
も1部が５ｍｍ以下であると共に、前記スポーク部のテ
ーパ部傾きは少なくとも一部が５．０°未満であり、さ
らに前記スポーク部の鋳抜き部でのテーパ部傾きは少な
くとも一部が５．０°以下であることを特徴とする車両
用軽合金ホイール。
【請求項５】ハブ部及びデザイン部を含むディスク部
とリム部を有する車両用軽合金ホイールの製造方法であ
って、前記ハブ部およびリム部を形成する金型キャビテ
ィに湯口を設け、かつスポーク部の天井キャビティを形
成する上型と下型の温度を５０℃以上とし、その後溶湯
を各湯口から注湯して鋳造するスポーク部の天井肉厚が
少なくとも1部５ｍｍ以下であることを特徴とする車両
用軽合金性ホイールの製造方法。
【請求項６】スポーク部の天井部分キャビティを形成
する前記下型の温度は３５０〜４００℃である請求項５
に記載の車両用軽合金性ホイールの製造方法。
【請求項７】前記上型の材質は下型の材質よりも保温
性の高いものを用いて製造する請求項５または６に記載
の車両用軽合金性ホイールの製造方法。
【請求項８】前記上型を可動型とし、離型時に上型を
平行に上昇させるための上昇機構を用いて鋳造を行う請
求項５〜７のいずれかに記載の車両用軽合金性ホイール
の製造方法。