JP2002239714A

JP2002239714A - シリンダヘッドの製造方法、シリンダヘッド、及びシリンダヘッド用のバルブシート素材

Info

Publication number: JP2002239714A
Application number: JP2001039604A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Manabe; 達也真鍋; Hiroyuki Tanaka; 宏幸田中; Jiro Shimizu; 治郎清水; Tsugio Ikeda; 次男池田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Ryobi Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Ryobi Ltd
Priority date: 2001-02-16
Filing date: 2001-02-16
Publication date: 2002-08-28

Abstract

(57)【要約】【課題】バルブシート素材の位置決めが容易であり、
かつ、製品離型が容易に可能であるシリンダヘッドの製
造方法の提供。【解決手段】上底を共有する２つの裁頭円すいを組合
せた形状をなし、２つのテーパー面２Ａ、２Ｂ、３Ａ、
３Ｂからなる内周面を有するバルブシート素材２、３の
一方のテーパー面２Ｂ、３Ｂに幅木部４Ａ、５Ａを面接
触させ、バルブシート素材２、３と崩壊性ポート中子
４、５を一体化する。バルブシート素材２、３の他方の
テーパー面２Ａ、３Ａとバルブシート素材２、３内周面
から突出した幅木部４Ａ、５Ａを金型１に嵌合させ、バ
ルブシート素材２、３と崩壊性ポート中子４、５を金型
１に保持させる。その後、軽合金によりバルブシート素
材を鋳ぐるんでシリンダヘッドを一体成型し、崩壊性ポ
ート中子４、５を崩壊除去し、バルブシート素材２、３
を切削加工することにより、シリンダヘッドを製造す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はシリンダヘッドの製造方
法に関し、特にシリンダヘッドの鋳造時にバルブシート
がシリンダヘッドに一体化するシリンダヘッドの製造方
法に関する。本発明は更に、シリンダヘッド及び、シリ
ンダヘッド内に設けられるバルブシートのためのバルブ
シート素材に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５に示される従来のシリンダヘッド本
体１１０には、吸気ポート１１０ａ、排気ポート１１０
ｂ、バルブ貫通孔１１０ｃ、１１０ｄが形成されてい
る。吸気ポート１１０ａ及び排気ポート１１０ｂの燃焼
室側開口部分にはバルブシート１０２、１０３が固定さ
れている。バルブ貫通孔１１０ｃ、１１０ｄは、それぞ
れバルブガイド１１１、１１２が固定され、その中をバ
ルブステム１１３Ａ、１１４Ａが軸方向に往復動作可能
に挿通されている。そしてバルブ部材１１３Ｂ，１１４
Ｂがバルブシート１０２、１０３に当接、離反すること
により、吸気動作及び排気動作が行われる。

【０００３】ここで、バルブステム１１３Ａ、１１４Ａ
は、シリンダ軸方向に対してそれぞれ傾斜角θ_１、θ_２
をなす方向に、シリンダ軸心に交差して延び、同様に燃
焼室に向う吸気ポート１１０ａと排気ポート１１０ｂと
は、シリンダ軸心に交差する方向に指向している。これ
は、従来、燃焼効率の向上、吸気、排気時のポンピング
ロス低減及び吸気の渦流コントロールによる燃焼伝播性
の向上などにより、エンジン排ガスのクリーン化、出力
アップ、燃費性能向上が図られており、このような傾向
に対応する技術の一つとして、燃焼室形状をドーム型や
ペントルーフ型とするのが一般的であるが、この場合、
バルブステムは自ずとシリンダ軸心に交差する方向に延
びることになるからである。従ってバルブシート１０
２，１０３に関しても、その軸心がシリンダ軸方向に対
してそれぞれ傾斜角θ_１、θ_２をなす方向に設ける必要
がある。また、シリンダヘッド本体１１０を、アルミニ
ウム合金に代表される軽合金で製造する場合には、バル
ブ部材１１３Ｂ、１１４Ｂとの衝接関係にあるバルブシ
ート１０２，１０３は、軽合金よりも耐摩耗性、耐衝撃
性に優れた異種金属、例えば鉄系焼結合金製とする必
要がある。燃焼室側と反対側で硬度の異なる傾斜性能材
料を用いるため、焼結材の方が一体成形が容易だからで
ある。

【０００４】以上のようなシリンダヘッドの製造方法の
一例として、吸気ポート１１０ａ、排気ポート１１０
ｂ、バルブ貫通孔１１０ｃ、１１０ｄを備えたシリンダ
ヘッド本体１１０を鋳造した後に、吸気ポート１１０ａ
及び排気ポート１１０ｂの燃焼室側開口部に切削加工を
施し、切削加工部分にシリンダヘッド本体１１０とは異
種材料からなるバルブシート１０２、１０３を圧入し
て、シリンダヘッド本体１１０とバルブシート１０２、
１０３とを一体化する方法がある。しかし圧入は一般に
高い精度を要し、加えて傾斜角θ_１、θ_２をなす方向に
切削加工を施す必要があるので、より高い加工精度が必
要となる。

【０００５】また、他の製造方法の例として、異種材料
の鋳ぐるみ一体成形がある。これは、シリンダヘッド本
体１１０の鋳造時に、バルブシート１０２、１０３を鋳
ぐるみ一体成形する方法である。この場合、バルブシー
ト材１０２、１０３とシリンダヘッド本体１１０との界
面の密着性を高めるため、ダイカスト法に代表される中
圧、あるいは高圧射出式の金型鋳造法でシリンダヘッド
１１０本体を成形する。

【０００６】具体的には図６に示されるように、吸気ポ
ート１１０ａ及び排気ポート１１０ｂ形成のための砂中
子に代表されるポート中子２０４、２０５の燃焼室側先
端部に、先細り裁頭円すい形状の幅木部２０４Ａ、２０
５Ａを設け、中空円筒形状のバルブシート２０２、２０
３を、幅木部２０４Ａ、２０５Ａに重ならないポート中
子２０４，２０５の最先端側に挿通保持させる。

【０００７】金型２０１には幅木部２０４Ａ、２０５Ａ
の裁頭円すい形状に合致する裁頭円すい形状の凹部から
なる２つのインロー部２０１ａ、２０１ｂが形成されて
おり、インロー部２０１ａ、２０１ｂに、それぞれポー
ト中子２０４、２０５の端部に設けられた裁頭円すい形
状の幅木部２０４Ａ、２０５Ａが挿入される。この状態
でシリンダヘッド本体の射出成型が行われる。

【０００８】しかし、このような方法では、ポート中子
２０４、２０５に対するバルブシート２０２、２０３の
軸方向の位置を固定できないので、ポート中子２０４，
２０５に対して、バルブシート２０２、２０３がその軸
方向にずれた状態で、射出成形が行われるおそれがあ
り、すると、バルブシート２０２、２０３はバルブ部材
１１３Ｂ、１１４Ｂに対して不適切な位置に固定され、
エンジン性能に支障を来す結果となる。

【０００９】そこで、図７に示されるような金型形状が
考えられる。即ち金型３０１のキャビティー面に突設す
る２つのインロー部３０１ａ、３０１ｂを金型に設け、
インロー部の外周を円柱状とすると共に、内周面側を先
細り裁頭円すい形状の幅木部の形状に合致する裁頭円す
い形状の凹部形状とする。そして、異種材料たる中空円
筒形状のバルブシート３０２、３０３を、埋金としてイ
ンロー部３０１ａ、３０１ｂの円柱形状の外周面に嵌合
させることによりキャビティー内に保持する。そして図
６に示したのと同様にインロー部３０１ａ、３０１ｂの
凹部に、それぞれポート中子３０４、３０５の幅木部３
０４Ａ、３０５Ａを挿入する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図７に示され
るシリンダヘッドの製造方法では、バルブシート３０
２、３０３がシリンダの軸方向即ち製品離型方向に対し
それぞれθ_１、θ_２だけ傾斜して設けられるため、金型
３０１のインロー部３０１ａ、３０１ｂの外周面も製品
離型方向に対してそれぞれθ_１、θ_２だけ傾斜してい
る。従って、図７にＡで示す部分が製品離型時にアンダ
ーカットとなり、シリンダヘッド３１０を金型から分離
することが不可能となる。

【００１１】これを避けるためには、上述したインロー
部３０１ａ形状と合致した移動可能なトンネル中子３０
１Ａ等の特殊機構を、金型内に設ける必要があるが、ス
ペース上の問題から、吸気ポート用のポート中子３０４
が挿入されるインロー部３０１ａと、排気ポート用のポ
ート中子３０５が挿入されるインロー部３０１ｂとの双
方に、互いの干渉を避けつつトンネル中子を設けること
は、スペース上極めて困難である。

【００１２】更に、従来のポート中子では、砂焼き等を
行ってポート中子を除去する必要があり、製造工程の簡
素化ができなかった。

【００１３】そこで本発明は、金型内でのバルブシート
素材の正確な位置決めが可能であり、かつ、製品離型が
容易なシリンダヘッドの製造方法、及びバルブシートが
所定位置に鋳ぐるまれたシリンダヘッド、並びに上述し
た製造方法において上述した利点をもたらすことができ
るシリンダヘッド用のバルブシート素材を提供すること
を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、上底を共有する２つの裁頭円すいを組合
せた２つのテーパー面２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂからなる
内周面を有するバルブシート素材２、３を、ポート中子
４、５の一端部に設けられた先細りテーパー状の幅木部
４Ａ、５Ａに挿入し、該バルブシート素材２、３の一方
のテーパー面２Ｂ、３Ｂを該幅木部４Ａ、５Ａに面接触
させて、該バルブシート素材２、３とポート中子４、５
を一体化する一体化工程と、該バルブシート素材２、３
の他方のテーパー面２Ａ、３Ａと、該バルブシート素材
内周面から突出した該幅木部４Ａ、５Ａとを金型に嵌合
させ、バルブシート素材２、３とポート中子４、５を金
型１に保持させるポート中子保持工程と、軽合金により
バルブシート素材２、３を鋳ぐるんでシリンダヘッドを
一体成型する鋳造工程と、ポート中子４、５を除去する
ポート中子除去工程とを備えるシリンダヘッドの製造方
法を提供している。

【００１５】本発明はまた、上底を共有する２つの裁頭
円すいを組合せた２つのテーパー面２Ａ、２Ｂ、３Ａ、
３Ｂからなる内周面を有するバルブシート素材２、３の
一方のテーパー面２Ａ、３Ａを金型１に嵌合させて、該
バルブシート素材２、３を金型１に保持させるバルブシ
ート素材保持工程と、該バルブシート素材２、３の他方
のテーパー面２Ｂ、３Ｂに、ポート中子４、５の一端部
に設けられた先細りテーパー状の幅木部４Ａ、５Ａに挿
入し、該バルブシート素材内周面から突出した該幅木部
４Ａ、５Ａを金型１に嵌合させ、ポート中子４、５をバ
ルブシート素材２、３を介して金型１に保持させるポー
ト中子保持工程と、軽合金によりバルブシート素材２、
３を鋳ぐるんでシリンダヘッドを一体成型する鋳造工程
と、ポート中子４、５を除去するポート中子除去工程と
を備えるシリンダヘッドの製造方法を提供している。

【００１６】このとき、該ポート中子４、５は加振等を
することにより崩壊する崩壊性ポート中子４、５であ
り、該ポート中子除去行程において、崩壊性ポート中子
４、５に加振を加えることにより崩壊性ポート中子４、
５を除去するのが好ましい。

【００１７】本発明は、燃焼室に向う吸気ポートと排気
ポートとがシリンダ軸心に交差する方向に指向する軽金
属製のシリンダヘッド本体と、該吸気ポートと該排気ポ
ートの燃焼室開口端面にそれぞれ設けられシリンダヘッ
ド本体とは異種金属製のバルブシートを備えたシリンダ
ヘッドにおいて、該バルブシートは、上底を共有する２
つの裁頭円すいを組合せた２つのテーパー面２Ａ、２
Ｂ、３Ａ、３Ｂからなる内周面を有するバルブシート素
材２、３を、ポート中子４、５の一端部に設けられた先
細りテーパー状の幅木部４Ａ、５Ａに挿入し、該バルブ
シート素材２、３の一方のテーパー面２Ｂ、３Ｂを該幅
木部４Ａ、５Ａに面接触させた状態で金型１にセットさ
れて該シリンダヘッド本体の鋳造時に一体に鋳ぐるまれ
るシリンダヘッドを提供している。

【００１８】本発明はまた、燃焼室に向う吸気ポートと
排気ポートとがシリンダ軸心に交差する方向に指向する
軽金属製のシリンダヘッド本体と、該吸気ポートと該排
気ポートの燃焼室開口端面にそれぞれ設けられシリンダ
ヘッド本体とは異種金属製のバルブシートを備えたシリ
ンダヘッドにおいて、該バルブシートは、上底を共有す
る２つの裁頭円すいを組合せた２つのテーパー面２Ａ、
２Ｂ、３Ａ、３Ｂからなる内周面を有するバルブシート
素材２、３を、金型１に嵌合させ、ポート中子４、５の
一端部に設けられた先細りテーパー状の幅木部４Ａ、５
Ａを該バルブシート素材２、３を介して金型１に嵌合さ
せ、該バルブシート素材２、３の一方のテーパー面２
Ｂ、３Ｂを該幅木部４Ａ、５Ａに面接触させた状態で金
型１にセットされて該シリンダヘッド本体の鋳造時に一
体に鋳ぐるまれるシリンダヘッドを提供している。

【００１９】本発明は更に、燃焼室に向う吸気ポートと
排気ポートとがシリンダ軸心に交差する方向に指向する
シリンダヘッド本体の、該吸気ポートと該排気ポートの
燃焼室開口端面にそれぞれ設けられるシリンダヘッドの
バルブシートのためのバルブシート素材２、３であっ
て、上底を共有する２つの裁頭円すいを組合せた２つの
テーパー面２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂからなる内周面を有
し、両端部の内径のうち一方または双方が最大径であっ
て、中央部が該上底を共有する部分であってその内径が
最小径であるバルブシート素材２、３を提供している。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態によるシリン
ダヘッドの製造方法について図１乃至図４に基づき説明
する。

【００２１】図１に、シリンダヘッド素材を射出成型す
る前の金型１、バルブシート素材２、３、崩壊性ポート
中子４、５を組合せた状態を示し、図２、図３にバルブ
シート素材２（３）の形状を示す。吸気ポート及び排気
ポートを形成するための崩壊性ポート中子４、５は、そ
の燃焼室側が、シリンダ軸心に交差する方向に指向する
ように金型１にセットされる。そのために、崩壊性ポー
ト中子４、５の燃焼室側一端部には、金型１に係合可能
な先細りテーパー状の幅木部４Ａ、５Ａが設けられ、反
燃焼室側端部にも金型１に係合可能な幅木部４Ｂ、５Ｂ
が設けられている。金型１のシリンダヘッド燃焼室側
の形状を規定する部分には、幅木部４Ａ、５Ａと合致す
る形状をなし、幅木部４Ａ、５Ａと係合するテーパ状凹
部１ｂ、１ｃが形成されたインロー部１Ｂ、１Ｃが突設
している。インロー部１Ｂ、１Ｃの外周面１ｄ、１ｅ
は、アンダーカットのないテーパ形状をなす。そして後
述するように、バルブシート素材２、３は、幅木部４
Ａ、５Ａの外周面と、インロー部外周面１ｄ、１ｅとに
係合してセットされる。

【００２２】バルブシート素材２、３は、鉄系焼結合金
製であり、図２、図３に示されるように、バルブシート
素材２、３の外周面は円筒形状をなし、内周面は、上底
を共有する２つの裁頭円すいを組合せた２つのテーパー
面２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂを有する。よって、バルブシ
ート素材２、３の両端部の内径のうち一方または双方が
最大径であって、上底を共有する部分で内径が最小径と
なる。また、インロー部１Ｂ、１Ｃの凹部１ｂ、１ｃの
勾配は、バルブシート素材２、３の反燃焼室側テーパー
面２Ｂ、３Ｂの勾配と略同一であるが、凹部１ｂ、１ｃ
がテーパー面２Ｂ、３Ｂよりも０．１５ｍｍ乃至０．３
ｍｍほど低くなる段差が形成されるような形状をしてい
る。換言すれば、凹部１ｂ、１ｃは、テーパー面２Ｂ、
３Ｂの仮想の延長面よりも半径方向外方に位置する。こ
れは、後述のように、インロー部１Ｂ、１Ｃの凹部１
ｂ、１ｃに崩壊性ポート中子４、５の幅木部４Ａ、５Ａ
を係合させた際に、凹部１ｂ、１ｃと幅木部４Ａ、５Ａ
との間にクリアランスを設けるためである。

【００２３】次に、本実施の形態によるシリンダヘッド
の製造方法について、説明する。はじめに、バルブシー
ト素材２の具体的寸法について説明する。バルブシート
素材２は、その軸方向長さをｔとすると、燃焼室側テー
パー面２Ａと反燃焼室側テーパー面２Ｂが形成される部
分の長さはそれぞれｌ_１、ｌ_２であり、ｌ_１とｌ_２の合
計はｔであるが、ｌ_１もｌ_２もともにｔ／２となるのが
好ましい。本実施の形態では、ｌ_１もｌ_２もともにｔ／
２であり、テーパー面２Ａ、２Ｂをなす裁頭円すいの下
底の直径すなわちバルブシート素材２の両端部における
内径はｄである。また、燃焼室側テーパー面２Ａと反燃
焼室側テーパー面２Ｂの勾配は同一でなくともよいが、
本実施の形態では双方とも勾配はαとする。なお、本実
施の形態ではバルブシート素材２の両端部における内径
が双方とも最大径となっているが、ｌ_１とｌ_２が異なる
値を採る場合や、テーパー面２Ａ、２Ｂの勾配が同一で
ない場合などには、いずれか一方のみが最大径となる。

【００２４】テーパー面２Ａ、２Ｂの勾配αは、バルブ
シート素材２のシリンダ中心軸に対する傾きθ_１よりも
βだけ大きい値とする。βは０．１５°以上、好ましく
は１°以上であり、本実施の形態では３°である。αを
θ_１よりも大きい値とすることにより、金型１に当接す
る燃焼室側テーパー面２Ａの傾きがシリンダ中心軸方向
即ちシリンダヘッドの離型方向に対しβ分だけのゆとり
を持つこととなり、離型がスムーズに行えるようにな
る。

【００２５】また、図示しないが、排気側バルブシート
素材３も、外周面が円柱形状をなし、内周面が上底を共
有する２つの互いに同一形状の裁頭円すいを組合せた形
状をなし、２つのテーパー面３Ａ、３Ｂからなる形状と
する（図１）。テーパー面の勾配は、バルブシート素材
３のシリンダ中心軸に対する傾きθ_２よりもβだけ大き
い値とする。なお、最終的なバルブシートは、内周も円
筒形状にするのが好ましいため、バルブシート素材２、
３の、内周が最大径となる側の一端部における内径より
半径方向内方にはみ出す部分は余肉となるが、この部分
は後述するように、後の工程で切削加工される。

【００２６】次に、吸気ポート及び排気ポートを形成す
るための崩壊性ポート中子４、５と、シリンダヘッド本
体を冷却する水ジャケットを形成するための図示せぬ崩
壊性中子を造形する。崩壊性ポート中子４、５は、軽合
金鋳造用の鋳型砂を用いてシェルモールド法により造形
され、外周面に溶湯の浸透を防止するための塗型を施し
ている。崩壊性ポート中子４、５は、鋳造後に加振除去
することが可能である。図４に吸気ポートを形成するた
めの吸気側崩壊性ポート中子４の一端部の詳細な形状を
示す。

【００２７】吸気側崩壊性ポート中子４の燃焼室側の一
端には、先細り裁頭円すい形状の幅木部４Ａが設けら
れ、崩壊性ポート中子４の先端は幅木部４Ａの裁頭円す
い形状の上底とする。幅木部４Ａの周面は、吸気側バル
ブシート素材２の反燃焼室側テーパー面２Ｂと同一の勾
配αを備える。幅木部４Ａの下底の直径は、バルブシー
ト素材２の反燃焼室側端部における内径ｄより０．６〜
０．８ｍｍ小さく造形する。これは、崩壊性ポート中子
４の全面に厚さ０．３ｍｍ乃至０．４ｍｍの塗型を施す
ためである。また、幅木部４Ａの裁頭円すい形状の高さ
ｈはバルブシート素材２の反燃焼室側テーパー面２Ｂの
高さｌ_１と同等あるいはｌ_１よりも大きく、周面の勾配
がαである仮想円錐の高さｘよりも小さくする。

【００２８】なお、本実施の形態では幅木部４Ａは裁頭
円すい形状としたが、周面の勾配がαである円錐形状と
してもよい。なお、図示はしないが、排気ポートを形成
するための排気側崩壊性ポート中子５にも裁頭円すい形
状の幅木部５Ａを備え（図１）、崩壊性ポート中子５の
先端は幅木部５Ａの裁頭円すい形状の上底とする。幅木
部５Ａの周面は、排気側バルブシート素材３の反燃焼室
側テーパー面３Ｂと同一の勾配をもたせ、幅木部５Ａの
下底の直径はバルブシート素材３の反燃焼室側端部にお
ける内径より０．６〜０．８ｍｍ小さく造形する。これ
は、崩壊性ポート中子４の全面に厚さ０．３ｍｍ乃至
０．４ｍｍの塗型を施すためである。また、幅木部５Ａ
の裁頭円すい形状の高さは、バルブシート素材３の反燃
焼室側テーパ面３Ｂの高さと同等、またはそれより大き
くする。

【００２９】次に、以上のように造形された崩壊性ポー
ト中子４、５や、図示せぬ水ジャケット中子の表面に、
耐圧性を備えるための塗型が施される。これは溶融アル
ミニウム合金を金型キャビティー内に射出充填した際
に、溶湯が砂中子表面に差し込むことを防止するための
もので、例えば特開平１−１３３６３９や特開平１−４
８６３８に記載された塗型が好適であるが、これらに限
られない。本実施の形態では、塗型の厚さは０．３〜
０．４ｍｍとする。上述のように、幅木部４Ａ、５Ａの
裁頭円すい形状の下底の直径を、それぞれの幅木部４
Ａ、５Ａが対応するバルブシート素材２、３の反燃焼室
側端部における内径よりも０．６〜０．８ｍｍ小さく造
形したので、崩壊性ポート中子４、５の表面に塗型がさ
れた後の状態で、崩壊性ポート中子４、５の幅木部４
Ａ、５Ａの裁頭円すい形状の下底の直径がバルブシート
素材２、３の反燃焼室側端部における内周の直径と一致
する。なお、本実施の形態では塗型の厚さを０．３〜
０．４ｍｍとしたので、幅木部４Ａ、５Ａの裁頭円すい
形状の下底の直径を、それぞれの幅木部４Ａ、５Ａが対
応するバルブシート素材２、３の反燃焼室側端部におけ
る内径よりも０．６〜０．８ｍｍ小さく造形したが、幅
木部の裁頭円すい形状の下底の直径は、バルブシート素
材２、３の反燃焼室側端部における内径から塗型の厚さ
の２倍を引いた値とすればよい。

【００３０】次に、バルブシート素材２、３の内周に、
それぞれ崩壊性ポート中子４、５の幅木部４Ａ、５Ａを
挿通し、崩壊性ポート中子４、５の幅木部４Ａ、５Ａの
下底とバルブシート素材２、３の反燃焼室端部とを一致
させ、崩壊性ポート中子４、５とバルブシート素材２、
３を互いのテーパ面上で面接触させる。このとき、崩壊
性ポート中子４とバルブシート素材２の接触面に、接着
剤を塗布してから崩壊性ポート中子４とバルブシート素
材２を面接触させ、両者を複合一体化する。このとき使
用する接着剤は、ウレタン系接着剤、シアノ系接着剤、
エポキシ系接着剤など任意選択が可能である。

【００３１】次に、バルブシート素材２、３をそれぞれ
接着一体化した崩壊性ポート中子４、５の幅木４Ａ、５
Ａを、それぞれ金型１のインロー部１Ｂ、１Ｃの凹部１
ｄ、１ｅに挿入する。凹部１ｂ、１ｃは、幅木部４Ａ、
５Ａのバルブシート素材２、３の内周面から突出する部
分と略同一の形状をしており、また外周面１ｄ、１ｅ
は、バルブシート素材２、３の燃焼室側テーパー面２
Ａ、３Ａと同一の形状をしているので、バルブシート素
材２、３をそれぞれ接着一体化した崩壊性ポート中子
４、５は、インロー部１Ｂ、１Ｃに良好に嵌合する。こ
のとき、インロー部１Ｂ、１Ｃの凹部１ｂ、１ｃは、バ
ルブシート素材２、３のテーパー面２Ｂ、３Ｂよりも
０．１５ｍｍ乃至０．３ｍｍほど低くなる段差が形成さ
れるような形状であるので、インロー部１Ｂ、１Ｃの凹
部１ｂ、１ｃと崩壊性ポート中子４、５の幅木部４Ａ、
５Ａとの間にはクリアランスが生じる。こうして、崩壊
性ポート中子４、５の表面に施した塗型の厚さが多少不
揃いになっても、クリアランスが塗型の不揃いを吸収す
るので、金型１のシリンダヘッド燃焼室面に、崩壊性ポ
ート中子４、５及びバルブシート素材２、３の双方を精
度良く保持することができる。

【００３２】こうして、図１に示されるような、金型
１、バルブシート素材２、３、崩壊性ポート中子４、５
を組合せた状態となる。更に、図示せぬ水ジャケット中
子も鋳造金型内に挿入保持される。そして、溶融アルミ
ニウム合金を金型キャビティ１Ａ内に射出充填すると、
バルブシート素材２、３の周囲を溶湯が鋳ぐるんで、シ
リンダヘッド本体とバルブシート素材２、３とが一体成
形される。

【００３３】金型キャビティ１Ａ内の溶湯が凝固した
後、崩壊性ポート中子４、５及び水ジャケット中子を内
包した製品を取り出し、製品を加振するなどすることで
崩壊性ポート中子４、５及び水ジャケット中子を崩壊さ
せ砂を排出除去する。

【００３４】最後に、シリンダヘッド本体に鋳ぐるまれ
たバルブシート素材の内周面加工が行われる。即ち、バ
ルブシート素材の内周面が、軸方向全体においてバルブ
シート素材の端面の内径と同一となるように、余肉部分
を切削加工する。

【００３５】本発明によるシリンダヘッドは上述した実
施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲
で種々の変形や改良が可能である。例えば、シリンダヘ
ッド本体とバルブシートとの一体性を高めるために、バ
ルブシート素材の外周面を凹凸面にして、溶湯固化後に
はバルブシート素材の凹凸面とシリンダヘッド本体の凹
凸部との係合をなすようにしてもよい。

【００３６】また、上記実施の形態ではバルブシート素
材を崩壊性ポート中子と一体化させた後に金型のインロ
ー部に挿入したが、バルブシート素材を金型のインロー
部に設置した後に、金型のインロー部にバルブシート素
材を介して崩壊性ポート中子を挿入してもよい。

【００３７】また、上記実施の形態では、崩壊性ポート
中子を加振等により崩壊させ除去したが、従来のよう
に、砂焼き等により崩壊性ポート中子を除去するように
してもよい。

【００３８】また、崩壊性ポート中子に代えて従来のよ
うに砂焼き等により除去するポート中子を用いてもよ
い。

【００３９】また、上記実施の形態では、バルブシート
素材の内周面が、軸方向全体においてバルブシート素材
の端面の内径と同一となるように、余肉部分を切削加工
したが、このような切削加工は行わず、バルブシート素
材の元の形状のままバルブシートとして用いてもよい。

【００４０】

【発明の効果】請求項１及び２記載のシリンダヘッドの
製造方法によれば、バルブシート素材とポート中子を金
型に保持させる工程により、バルブシート素材は、金型
やポート中子に対して移動不能に固定されるので、溶湯
を鋳ぐるんだ後も、バルブシート素材は所定位置で、シ
リンダヘッド本体と一体化できる。また、バルブシート
素材の内周面形状を、２つのテーパ面形状としたので、
バルブシート素材の内周面と金型とが密着する部分はア
ンダーカットとならず、製品と金型との分離が可能とな
る。

【００４１】請求項３記載のシリンダヘッドの製造方法
によれば、ポート中子を加振等を加えることにより崩壊
する崩壊性ポート中子としたので、ポート中子を除去す
るために砂焼き等を行う必要が無く、加振等で簡単にポ
ート中子を除去することが可能となる。

【００４２】請求項４及び５記載のシリンダヘッドによ
れば、バルブシートは、上底を共有する２つの裁頭円す
いを組合せた２つのテーパー面からなる内周面を有する
バルブシート素材を、ポート中子の一端部に設けられた
先細りテーパー状の幅木部に当接させ、バルブシート素
材の一方のテーパー面を幅木部に面接触させた状態で金
型にセットされてシリンダヘッド本体の鋳造時に一体に
鋳ぐるまれるので、バルブシートを適正な位置に設ける
ことができ、またバルブシートとシリンダヘッド本体と
の一体性が高められたシリンダヘッドとなる。

【００４３】請求項６記載のバルブシート素材によれ
ば、上底を共有する２つの裁頭円すいを組合せた２つの
テーパー面からなる内周面を有し、両端部の内径のうち
一方または双方が最大径であって、中央部が該上底を共
有する部分であってその内径が最小径であるので、シリ
ンダヘッドの製造時に、バルブシート素材の内周面と金
型とが密着する部分はアンダーカットとならず、製品と
金型との分離が可能となる。また、バルブシート素材の
一方のテーパー面を幅木部に面接触させた状態で金型に
セットしてシリンダヘッド本体の鋳造時に一体に鋳ぐる
ませることが可能となり、バルブシートを適正な位置に
設けることができ、またバルブシートとシリンダヘッド
本体との一体性が高められたシリンダヘッドを製造する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態によるシリンダヘッド本体
を射出成型する前の金型、バルブシート素材、崩壊性ポ
ート中子を組合せた状態を示す断面図。

【図２】本発明の実施の形態によるバルブシート素材を
示す正面図。

【図３】本発明実施の形態によるバルブシート素材を示
す断面図。

【図４】本発明の実施の形態による崩壊性ポート中子を
示す側面図。

【図５】完成したシリンダヘッド製品を示す断面図。

【図６】従来のシリンダヘッド素材を射出成型する前の
金型、バルブシート、ポート中子を組合せた状態を示す
断面図。

【図７】他の従来のシリンダヘッド素材を射出成型する
前の金型、バルブシート、ポート中子を組合せた状態を
示す断面図。

【符号の説明】

１金型１Ｂ、１Ｃ、インロー部１ｂ、１ｃインロー部の凹部１ｄ、１ｅインロー部の外周部２、３バルブシート素材２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂバルブシート素材のテーパ面４、５崩壊性ポート中子４Ａ、５Ａ幅木部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｆ 1/24 Ｆ０２Ｆ 1/24 ＢＳ 1/42 1/42 ＥＨ (72)発明者田中宏幸埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者清水治郎埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者池田次男埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内Ｆターム(参考） 3G024 AA09 AA11 AA14 AA15 DA08 FA14 GA02 GA04 HA07 4E093 QB05 QD01 QD10 UA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上底を共有する２つの裁頭円すいを組合
せた２つのテーパー面からなる内周面を有するバルブシ
ート素材を、ポート中子の一端部に設けられた先細りテ
ーパー状の幅木部に挿入し、該バルブシート素材の一方
のテーパー面を該幅木部に面接触させて、該バルブシー
ト素材とポート中子を一体化する一体化工程と、該バルブシート素材の他方のテーパー面と、該バルブシ
ート素材内周面から突出した該幅木部とを金型に嵌合さ
せ、バルブシート素材とポート中子を金型に保持させる
ポート中子保持工程と、軽合金によりバルブシート素材を鋳ぐるんでシリンダヘ
ッドを一体成型する鋳造工程と、ポート中子を除去するポート中子除去工程とを備えるこ
とを特徴とするシリンダヘッドの製造方法。
【請求項２】上底を共有する２つの裁頭円すいを組合
せた２つのテーパー面からなる内周面を有するバルブシ
ート素材の一方のテーパー面を金型に嵌合させて、該バ
ルブシート素材を金型に保持させるバルブシート素材保
持工程と、該バルブシート素材の他方のテーパー面に、ポート中子
の一端部に設けられた先細りテーパー状の幅木部に挿入
し、該バルブシート素材内周面から突出した該幅木部を
金型に嵌合させ、ポート中子をバルブシート素材を介し
て金型に保持させるポート中子保持工程と、軽合金によりバルブシート素材を鋳ぐるんでシリンダヘ
ッドを一体成型する鋳造工程と、ポート中子を除去するポート中子除去工程とを備えるこ
とを特徴とするシリンダヘッドの製造方法。
【請求項３】該ポート中子は加振等を加えることによ
り崩壊する崩壊性ポート中子であり、該ポート中子除去
行程において、崩壊性ポート中子に加振をすることによ
り崩壊性ポート中子を除去することを特徴とする請求項
１又は２記載のシリンダヘッドの製造方法。
【請求項４】燃焼室に向う吸気ポートと排気ポートと
がシリンダ軸心に交差する方向に指向する軽金属製のシ
リンダヘッド本体と、該吸気ポートと該排気ポートの燃
焼室開口端面にそれぞれ設けられシリンダヘッド本体と
は異種金属製のバルブシートを備えたシリンダヘッドに
おいて、該バルブシートは、上底を共有する２つの裁頭円すいを
組合せた２つのテーパー面からなる内周面を有するバル
ブシート素材を、ポート中子の一端部に設けられた先細
りテーパー状の幅木部に挿入し、該バルブシート素材の
一方のテーパー面を該幅木部に面接触させた状態で金型
にセットされて該シリンダヘッド本体の鋳造時に一体に
鋳ぐるまれることを特徴とするシリンダヘッド。
【請求項５】燃焼室に向う吸気ポートと排気ポートと
がシリンダ軸心に交差する方向に指向する軽金属製のシ
リンダヘッド本体と、該吸気ポートと該排気ポートの燃
焼室開口端面にそれぞれ設けられシリンダヘッド本体と
は異種金属製のバルブシートを備えたシリンダヘッドに
おいて、該バルブシートは、上底を共有する２つの裁頭円すいを
組合せた２つのテーパー面からなる内周面を有するバル
ブシート素材を、金型に嵌合させ、ポート中子の一端部
に設けられた先細りテーパー状の幅木部を該バルブシー
ト素材を介して金型に嵌合させ、該バルブシート素材の
一方のテーパー面を該幅木部に面接触させた状態で金型
にセットされて該シリンダヘッド本体の鋳造時に一体に
鋳ぐるまれることを特徴とするシリンダヘッド。
【請求項６】燃焼室に向う吸気ポートと排気ポートと
がシリンダ軸心に交差する方向に指向するシリンダヘッ
ド本体の、該吸気ポートと該排気ポートの燃焼室開口端
面にそれぞれ設けられるシリンダヘッドのバルブシート
のためのバルブシート素材であって、上底を共有する２つの裁頭円すいを組合せた２つのテー
パー面からなる内周面を有し、両端部の内径のうち一方
または双方が最大径であって、中央部が該上底を共有す
る部分であってその内径が最小径であることを特徴とす
るバルブシート素材。