JP2002224795A - シリンダヘッド製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、製造コストの低減が図れ、かつ精度
を高めた中子で、冷却水路が薄い隔壁で吸気側と排気側
とに分離されるのを可能にしたシリンダヘッド製造方法
を提供する。 【解決手段】本発明のシリンダヘッド製造方法は、シリ
ンダヘッドの鋳造の際に用いられる中子２０として、吸
気側の冷却水路１１ａを形成する吸気側中子２１と、排
気側の冷却水路１１ｂを形成する排気側中２２子とが、
中間に吸気側と排気側とを分離する隔壁形成用の隙間２
４を介在させて該隙間の両端側で互いに突き合わさるよ
う接続し、接続した双方の中子部分から中子の固定箇所
２５を形成する手法を採用して、鋳造で形成される隔壁
が過大な肉厚にならないようにしたり、中子のばらつき
を小さく抑えたり、少ない固定箇所でありながら安定姿
勢が保たれるようにしたことにある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中子を用いて吸気
側と排気側とに分離された冷却水路を形成するシリンダ
ヘッド製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】水冷式の多気筒エンジンのシリンダヘッ
ドでは、特開平５−８６９６８号公報にも開示されてい
るようにシリンダヘッドの内部に形成されている冷却水
路を、吸・排気ポート間の中央部付近に設けた隔壁で、
吸気ポートが有る吸気側と排気ポートが有る排気側とに
分離して、シリンダヘッドの排気側を早期に温度上昇し
やすい環境、シリンダヘッドの吸気側を温度上昇しにく
い環境にすることが行われている。

【０００３】こうした冷却水路を有するシリンダヘッド
の製造は、冷却水路の形状にならう外形形状の中子をシ
リンダヘッド形成用鋳型内にセットしてから鋳造するこ
とによって行われる。

【０００４】ところで、こうした冷却水路が隔壁により
吸・排気側で分離されるシリンダヘッドの製造は、中子
には隔壁を形成するための隙間（空間部）を形成するこ
とが求られる。

【０００５】従来、こうした隙間の形成には、割型で吸
気側と排気側とが一体になった本体に隔壁形成用の隙間
を形成したり、それぞれ別体の吸気側の中子と排気側の
中子とを壁形成用の隙間を空けて個別にシリンダヘッド
形成用鋳型内にセットしたりすることが行われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前者の中子
を用いてシリンダヘッドを製造すると、幅木と呼ばれる
中子を鋳型内で固定する箇所は最小限の数量ですむが、
割型で隔壁形成用の隙間を形成するために、割型を抜く
ための抜き勾配が必要なので、鋳造される隔壁の肉厚が
過大になりやすく、軽量化の点に難がある。

【０００７】後者の中子を用いてシリンダヘッドを製造
すると、シリンダヘッド形成用鋳型内へ個々に吸気側の
中子、排気側の中子をセットしなければならない。しか
も、吸気側の中子と排気側の中子は、別体なまま鋳型内
にセットされるために、誤差が大きくなる傾向にある。
そのうえ、それぞれ吸気側の中子、排気側の中子を固定
する都合上、各中子には幅木（中子を鋳型内で固定する
箇所）をそれぞれ形成することが求められるので、製造
コストがかかりやすい難点がある。

【０００８】本発明は上記事情に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、薄い隔壁で、冷却水路
を、精度良く、かつコストの低減を図りつつ吸気側と排
気側とに分離されるのを可能にしたシリンダヘッド製造
方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載のシリンダヘッド製造法は、シリンダ
ヘッドの鋳造の際に用いられる中子として、吸気側の冷
却水路を形成する吸気側中子と、排気側の冷却水路を形
成する排気側中子とが、中間に吸気側と排気側とを分離
する隔壁形成用の空間部を介在させて該空間部の両端側
で互いに突き合わさるよう接続し、接続した部分を双方
に共通な中子の固定箇所とする手法を採用した。

【００１０】シリンダヘッドを製造する際は、このよう
にして一つにブロックに組み上げた吸気側中子および排
気側中子のうちの空間部両端側に有る固定箇所をシリン
ダヘッド形成用鋳型内に固定させて、同鋳型内に中子全
体をセットした後、鋳造することにより、吸気側と排気
側とが分離された冷却水路が形成される。

【００１１】このとき、中子は、分離した吸気側中子、
排気側中子を突き合わせる構造なので、隔壁形成用の空
間部は、突き合わせる前に一方の中子（あるいは両方）
に凹部や段部などで形成しておけるので、鋳造で形成さ
れる隔壁は割型を用いたときのように過大な寸法になら
ずにすむ。

【００１２】しかも、吸気側中子と排気側中子とは、ひ
とまとめに固定してあるので、別体の中子をそれぞれシ
リンダヘッド形成用鋳型内にセットするのとは違い、ば
らつきが小さく抑えられるので、冷却水路の製作誤差は
低減される。

【００１３】そのうえ、吸気側中子と排気側中子の中間
部となる空間部両端側が固定箇所になることで、中子
は、少ない固定箇所で安定姿勢が保たれるので、高い精
度で、吸気側と排気側とに分離された冷却水路をもつシ
リンダヘッドの製造が行える。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図１ないし図６に
示す一実施形態にもとづいて説明する。

【００１５】図１（ａ）は、本発明によって製造された
多気筒エンジンのシリンダヘッド、例えばＳＯＨＣ（シ
ングルオーバーヘッドバルブカムシャフト）式の動弁系
（図示しない）が組付く４気筒のシリンダヘッドの平断
面図を示し、（ｂ）は同シリンダヘッドの側面図をそれ
ぞれ示している。

【００１６】ここで、シリンダヘッドの構造について概
略を説明すると、図中１は、シリンダヘッド形成用鋳型
を用いた鋳造により製造されたシリンダヘッドの本体で
ある。本体１の下面には、気筒の配置にならって４つの
燃焼室２［図１（ｂ）のみ図示］が長手方向沿いに形成
してある。また燃焼室２の両側（本体１の幅方向両側）
には、それぞれ吸気弁（図示しない）で開閉される気筒
列方向に並ぶ一対（２個；複数）の吸気ポート３と、排
気弁（図示しない）で開閉される気筒列方向に並ぶ一対
（２個；複数）の排気ポート４とが開口している。各吸
気ポート３の入口側は、隣接する本体１の幅方向一側に
筒状に延びて該一側面に開口している。各排気ポート４
の出口も、隣接する本体１の幅方向他側に筒状に延びて
該他側面に開口している。この吸気ポート３が有る本体
１の幅方向一側を吸気側とし、排気ポート４が有る本体
１の幅方向他側を排気側としている。また吸・排気ポー
ト３，４間には、燃焼室２毎に点火プラグ（図示しな
い）を挿入するためのプラグ挿入部５が形成されてい
る。各プラグ挿入部５は、出口が燃焼室２の中央（吸・
排ポート３，４間の中央部付近）に開口し、入口が上方
へ吸気側に傾斜しながら延びて開口する筒状部から形成
してある。なお、本体１の上部の各部には、カムシャフ
ト（１本：図示しない）を回転自在に受けるための受け
部６［図１（ｂ）のみ図示］が形成してある。

【００１７】本体１の内部（中実部）には、気筒列方向
に渡り、図２に示されるように各吸・排気ポート３，４
を囲むように冷却水路８（ウォータジャケット）が形成
されている。冷却水路８うちの吸気ポート３群と排気ポ
ート４群の中央部付近には、隔壁９が形成されている。
この隔壁９は、例えば排気側へ傾斜した壁で形成されて
いる。この隔壁９が、冷却水路８内を仕切りながら気筒
列方向沿いに連続して、図１（ａ）に示されるように本
体１の長さ方向両端壁に組込まれた各蓋体１０（鋳込み
の際に形成される通孔を栓する部品）と当接する位置ま
で延びている。この隔壁９で、冷却水路８が、吸気側と
排気側とに完全に分離され、図２のように隔壁９を挟む
吸気ポート３側（吸気側）に、吸気冷却専用で用いられ
る吸気側の水路１１ａ（吸気側の冷却水路に相当）を形
成し、反対の排気ポート４側（排気側）に、排気冷却専
用で用いられる排気側の水路１１ｂ（排気側の冷却水路
に相当）を形成している。これら各水路１１ａ，１１ｂ
の上流側が、本体１の一端側にそれぞれ有る流入口１２
ａ，１３ａと連通し、下流側が、本体１の他端側にそれ
ぞれ有る流出口１２ｂ，１３ｂと連通している。

【００１８】こうしたシリンダヘッドは、図３に示され
るような冷却水路８の形状にならう外形形状の中子２０
をシリンダヘッド形成用鋳型（図示しない）にセットし
てから鋳造することによって行われる。なお、図３には
中子２０の外観が示してあり、図４には、該中子２０を
分解した図が示してある。

【００１９】中子２０について説明すれば、吸気側の水
路１１ａの全体形状にならう吸気側中子２１と、これと
並行な排気側の水路１１ｂの全体形状にならう排気側中
子２２とを組合わせて形成してある。

【００２０】詳しくは、吸気側中子２１は、例えば隔壁
９の吸気側の表面で分けられる流入口１２ａから流出口
１２ｂまでの水路１１ａの形状にならう外形の本体部分
２１ａと、本体部分２１ａの両端、具体的には吸気ポー
ト出口寄りの端からそれぞれ柱状に突き出た例えば平面
側が排気側中子２２に向く半円形状の幅木部分２１ｂと
を有して形成してある。または排気側中子２２は、例え
ば隔壁９の排気側の表面で分けられる流入口１３ａから
流出口１３ｂまでの水路１１ｂの形状にならう外形の本
体部分２２ａと、本体部分２２ａの両端、具体的には排
気ポート入口寄りの端からそれそれ柱状に突き出た例え
ば平面側が吸気側中子２１に向く半円形状の幅木部分２
２ｂとを有して形成してある。なお、両幅木部分２１
ｂ，２２ｂは、平面同士が重なり合うと円柱形をなすよ
うな外形にしてある。なお、幅木部分２１ｂ，２２ｂ
は、隔壁９の傾斜角度にならって互いに重なり合う斜面
構造にしてある。また本体部分２１ａの吸気ポート出口
側の端面と、本体部分２２ａの排気側ポート入口側の端
面は、隔壁９の傾斜角度にならって互い重なり合う斜面
で形成してある。

【００２１】このうち例えば本体部分２１ａの斜面に
は、図５および図６にも示されるように隔壁９の厚み寸
法を深さ寸法とした凹部２３が形成されている。この凹
部２３は、幅木部分２１ｂの先端近く、具体的には図５
（ｂ）の二点鎖線で示されるように蓋体１０の底部が配
置される位置に相当する部分まで延びている。

【００２２】そして、中子２０は、図３〜図６に示され
るように幅木部分２１ｂ，２２ｂの先端部が互いに突き
合わせて、本体部分２１ａ，２２ａ同士を重ね合わせ、
さらに突き合わせた部分を固定（接続）してある。この
接続により、中子２０は、吸気側中子２１の凹部２３と
排気側中子２２の斜面とで囲まれる部位、すなわち吸気
側中子２１と排気側中子２２との中間に隔壁形成用の隙
間２４（空間部に相当）を有して（介在）、一つにブロ
ック状にまとめあげられている（中子２１，２２の合
体）。と共に隙間２４の両端側の箇所に、吸気側中子２
１と排気側中子２２との双方に共通な一対の幅木（中子
を鋳型内で支える部分）、具体的には幅木部分２１ｂ，
２２ｂで形成される左右一対の円柱状の幅木２５（固定
箇所に相当）を形成している。

【００２３】こうした一つに組み上げた中子２０を用い
て、シリンダヘッド１を製造するときは、シリンダヘッ
ド形成用鋳型内（図示ししない）に、吸気側中子２１と
排気側中子２２とに共通な幅木２５を固定させて、同鋳
型内に中子全体をセットした後、鋳造することにより、
吸気側と排気側とが吸・排気ポート３，４の中央付近が
隔壁９で分離された冷却水路８が形成される。その後、
鋳込みの際、幅木２５によって形成されるシリンダヘッ
ド端の通孔１ａに機械加工を施してから、図１に示され
るように該通孔１ａを蓋体１０で栓することにより、完
全に吸気側と吸気側とが分離された冷却水路８を有する
シリンダヘッド１が形成される。

【００２４】こうしたシリンダヘッド製造の際に用いら
れる中子２０は、吸気側中子２１，排気側中子２２を突
き合わせて一つにする構造なので、隔壁形成用の隙間２
４は、突き合わせる前に吸気中子２１および排気中子２
２のうち一方（あるいは両方）に、隔壁９の肉厚になら
う寸法の凹部２３や段部（図示しない）などで形成すれ
ばよく、割型を用いたときのような抜き型で肉厚が過度
に厚くなるようなことはなく、各部が一様に薄い肉厚の
隔壁９が実現できる。これにより、軽量化の点に優れる
シリンダヘッドとなる。

【００２５】しかも、吸気側中子２１と排気側中子２２
とは、ひとまとめに固定してあるので、シリンダヘッド
形成用鋳型内にセットする際のばらつきは小さく抑えら
れ、中子２１，２２による冷却水路８の製作誤差が小さ
くてすむ。またセットの作業が一度ですむ。

【００２６】そのうえ、シリンダヘッド形成用鋳型内に
支える幅木２５は、吸気側中子２１と排気側中子２２の
中間（冷却水路８の幅方向中央）の位置に形成されるか
ら、最小限の固定箇所で、両中子２１,２２を安定した
姿勢で、シリンダヘッド形成用鋳型内に支えることがで
きる。

【００２７】それ故、中子２０の採用により、隔壁９の
薄肉の点、能率の点、精度の点、さらにはコストの点に
優れた分離式の冷却水路８を有するシリンダヘッド１の
製造ができる。特に図５（ｂ）に示されるように隔壁形
成用の隙間２４が、幅木２５で形成される通孔１ａを塞
ぐ蓋板１０の位置まで延長させることにより、シリンダ
ヘッド１を鋳造で形成した後、そのまま通孔１ａを塞ぐ
よう蓋体１０をシリンダヘッドの端壁に取付けるだけ
で、簡単に吸気側水路１１ａと排気側水路１１ｂとが完
全に分離された冷却水路８が確保できる利点をもたら
す。

【００２８】なお、本発明は上述した一実施形態に限定
されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種
々変更して実施しても構わない。例えば上述した一実施
形態では、傾斜した隔壁で冷却水路を吸気側と排気側と
に分離するシリンダヘッドを例を挙げたが、これに限ら
ず、上下方向に直線状に延びる隔壁で冷却水路を吸気側
と排気側とに分離するようにしたシリンダヘッドでもよ
い。また一実施形態では、本発明をＳＯＨＣ式のシリン
ダヘッドの製造に適用したが、本発明をＤＯＨＣ式のシ
リンダヘッドに適用しても、また斜めに形成されるプラ
グ挿入部でなく、上下方向に直線状に延びるプラグ挿入
部を有するシリンダヘッドの製造に適用してもよい。ま
た一実施形態では、円柱状の幅木を採用したが、他の形
状でも構わない。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発
明によれば、吸気側と排気側とが分離された冷却水路を
形成するときに用いられる中子が、吸気側中子、排気側
中子を隔壁形成用の空間部を介在して突き合わせた構造
としてあるので、隔壁の肉厚は過大にならずにすむ。し
かも、吸気側中子、排気側中子は、ひとまとめにして、
シリンダヘッド形成用鋳型内にセットされるので、中子
におけるばらつきが抑えられる上、作業性も良い。その
うえ、吸気側中子と排気側中子の中間部となる空間部両
端側が中子の固定箇所になるので、シリンダヘッド形成
用鋳型内の中子は、少ない固定箇所でありながら、安定
姿勢を保たれるようになり、高い精度、さらには製造コ
ストの低減、作業能率の向上を図りつつ、薄肉の隔壁で
吸気側と排気側とに分離された冷却水路の鋳造ができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態のシリンダヘッ
ド製造方法で製造されるシリンダヘッドの平断面図。
（ｂ）は、同シリンダヘッドの側面図。

【図２】同シリンダヘッド内部に形成されている、吸気
側と排気側とが分離した冷却水路を概略的に示す斜視
図。

【図３】同シリンダヘッドを鋳造で製造する際に用いら
れる中子の外観を示す斜視図。

【図４】同中子を吸気側と排気側とに分解した斜視図。

【図５】同中子の隔壁形成用の隙間の両端側に幅木部分
が形成されるまでを説明するための幅木の平断面図。

【図６】同じく断面図。

【符号の説明】

１…シリンダヘッドの本体 ８…冷却水路 ９…隔壁 １１ａ…水路（吸気側の冷却水路） １１ｂ…水路（排気側の冷却水路） ２０…中子 ２１…吸気側中子 ２２…排気側中子 ２４…隙間（隔壁形成用の空間部） ２５…幅木（固定箇所）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武内 征貴 神奈川県川崎市幸区堀川町580番地16 三 菱自動車エンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 3G024 AA01 DA09 DA18 FA14 GA04 HA07 4E093 QB05 QD01 QD03 QD10 UA01 UC01

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中子を用いて吸気側と排気側とに分離さ
   れた冷却水路を鋳造するシリンダヘッド製造方法であっ
   て、 前記中子が、 吸気側の冷却水路を形成する吸気側中子と、 排気側の冷却水路を形成する排気側中子とを備え、 前記吸気側中子と前記排気側中子とを、中間に前記吸気
   側と前記排気側とを分離する隔壁形成用の空間部を介在
   させて、前記空間部の両端側で互いに突き合わさるよう
   に接続し、該接続した部分を双方に共通な中子の固定箇
   所としてなることを特徴とするシリンダヘッド製造方
   法。