JP2004116460A - シリンダヘッドおよびシリンダヘッド成形用金型装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】生産性を向上し得るように、シリンダヘッドの構造を構成する。
【解決手段】シリンダヘッド16Aが、吸気ポート17および排気ポート18をそれぞれ形成する筒状物40A,41Aを母材中に鋳ぐるむようにしてダイカスト成形される。
【選択図】 図2
【解決手段】シリンダヘッド16Aが、吸気ポート17および排気ポート18をそれぞれ形成する筒状物40A,41Aを母材中に鋳ぐるむようにしてダイカスト成形される。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸気ポートおよび排気ポートを有するシリンダヘッド、ならびに該シリンダヘッドを成形するための金型装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、シリンダヘッドの吸気ポートおよび排気ポートを遮熱構造とするために、鋳造成形されたシリンダヘッドの吸気ポートおよび排気ポートにライナーを挿入固定するようにしたものが知られている(たとえば特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−229957号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のものでは、吸気ポートおよび排気ポートを砂中子で形成するようにしてシリンダヘッドを重力鋳造法で鋳造成形しており、鋳造に時間がかかり、また鋳造後のシリンダヘッドからの砂落とし作業も必要であるので、生産性に優れているとは言えなかった。
【0005】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、生産性を向上し得るような構造を有するシリンダヘッド、ならびにそのようなシリンダヘッドを成形するためのシリンダヘッド成形用金型装置を提供することを目的とする。
【0006】
【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記載の発明は、吸気ポートおよび排気ポートを有するシリンダヘッドであって、前記吸気ポートおよび排気ポートをそれぞれ形成する筒状物を母材中に鋳ぐるむようにしてダイカスト成形されることを特徴とする。
【0007】
このような請求項1記載の発明の構成によれば、吸気ポートおよび排気ポートを形成するための筒状物を予め準備しておいて、その筒状物を鋳ぐるむようにしてシリンダヘッドをダイカスト成形するので、金型によるポート形状の制約を受けることがないようにしてシリンダヘッドを効率的にかつ精密に成形することができ、従来の重力鋳造法で用いていた砂中子が不要であり、砂落とし作業も不要であるので、生産性を向上することができる。
【0008】
また請求項2記載の発明は、上記請求項1記載の発明の構成に加えて、ダイカスト成形された複数の接合部材を接合して前記筒状物が構成されることを特徴とし、かかる構成によれば、筒状物で形成するポート形状が複雑であっても、その複雑な形状に対応した筒状物を容易に構成することができるようにしてポート形状の自由度を向上することができる。
【0009】
請求項3記載の発明は、上記請求項2記載の発明の構成に加えて、一対の環状部分がシリンダ部とは反対側に開いた円弧状の横断面形状を有する半筒部分で一体に連結されて成る第1接合部材と、シリンダ部側に開いた円弧状の横断面形状を有して第1接合部材に接合される第2接合部材とで、前記筒状物が構成されることを特徴とし、かかる構成によれば、シリンダヘッドのダイカスト成形時に金型内に接合部材をセットし易いようにしつつ、最小限の個数の接合部材で筒状物を構成することができる。
【0010】
請求項4記載の発明は、上記請求項2〜3のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記筒状物の少なくとも1つが、その燃焼室側の端部をシリンダ部との割り面に臨ませるように形成されることを特徴とし、かかる構成によれば、シリンダヘッドのダイカスト成形時に筒状物を金型に容易に固定することができ、筒状物を金型内に安定してセットすることができる。
【0011】
請求項5記載の発明は、上記請求項2〜4記載の発明の構成に加えて、複数の筒状物が相互に連結されることを特徴とし、かかる構成によれば、複数の筒状物を、それらの筒状物の相対位置にずれが生じないようにして金型内に容易にセットすることができる。
【0012】
請求項6記載の発明は、上記請求項5記載の発明の構成に加えて、前記吸気ポートを形成する吸気側筒状物と、前記排気ポートを形成する排気側筒状物とが連結部で相互に連結され、該連結部の一部で燃焼室の天井壁が形成されることを特徴とし、かかる構成によれば、燃焼室の加工基準に対して両筒状物の相対位置がずれないようにすることができ、燃焼室形状の精密化が可能となるとともに筒状物の金型内へのセットも容易となる。しかもシリンダヘッドの鋳造条件とは異なった条件で燃焼室の天井壁を形成することも可能であり、そうすれば、天井壁内での巣の発生を少なくすることができる。
【0013】
請求項7記載の発明は、上記請求項2〜6のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記筒状物を構成する複数の部材が、前記母材と同一材料から成ることを特徴とし、かかる構成によれば、母材および筒状物の融点等の機械的性質を同じにすることができ、ダイカスト鋳造時の溶け込みを良好にすることができるとともに、リサイクル性を優れたものとすることができる。
【0014】
さらに請求項8記載の発明は、請求項7記載のシリンダヘッドをダイカスト成形するためのシリンダヘッド成形用金型装置であって、前記筒状物を構成する複数の部材を同時にダイカスト成形するように構成されることを特徴とし、かかる構成によれば、シリンダヘッドをダイカスト成形する金型以外に筒状物専用の設備を準備することが不要であり、設備費の低減に寄与することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【0016】
図1〜図6は本発明の第1実施例を示すものであり、図1はエンジンの要部縦断面図、図2はシリンダヘッドの拡大縦断面図、図3は吸気側筒状物の分解縦断面図、図4は図3の4−4線断面図、図5は排気側筒状物の分解縦断面図、図6はシリンダヘッド成形用金型装置でのダイカスト成形状態を示す斜視図である。
【0017】
先ず図1において、シリンダブロック11が備えるシリンダ部12に設けられるシリンダボア13にはピストン14が摺動可能に嵌合され、前記シリンダ部12には、ピストン14の頂部を臨ませる燃焼室15をシリンダ部12との間に形成するシリンダヘッド16Aが結合される。
【0018】
シリンダヘッド16Aは、吸気ポート17および排気ポート18を有するものであり、吸気ポート17の燃焼室15側の端部に設けられる弁座部材19に着座可能な吸気弁21が、シリンダヘッド16Aに設けられたガイド筒23に摺動可能に嵌合され、該吸気弁21の上端に設けられたリテーナ25およびシリンダヘッド16A間には吸気弁21を閉弁方向に付勢する弁ばね27が設けられる。また排気ポート18の燃焼室15側の端部に設けられる弁座部材20に着座可能な排気弁22が、シリンダヘッド16Aに設けられたガイド筒24に摺動可能に嵌合され、該排気弁22の上端に設けられたリテーナ26およびシリンダヘッド16A間には排気弁22を閉弁方向に付勢する弁ばね28が設けられる。
【0019】
シリンダヘッド16Aと、該シリンダヘッド16Aに結合されるヘッドカバー29との間には、前記吸気弁21および排気弁22を開閉駆動する動弁装置30が収容されており、該動弁装置30は、吸気弁21および排気弁22間の中間部に配置されるとともに吸気側カム32および排気側カム33を有するカムシャフト31と、吸気側カムシャフト32および吸気弁21間に介装される吸気側ロッカアーム34と、排気側カム33および排気弁22間に介装される排気側ロッカアーム35とを備える。
【0020】
カムシャフト31はシリンダヘッド16Aに回転自在に支承されており、図示しないクランクシャフトからの動力が1/2に減速されてカムシャフト31に伝達される。またカムシャフト31の両側上方に吸気側ロッカシャフト36および排気側ロッカシャフト37がカムシャフト31と平行な軸線を有して固定配置されており、吸気側ロッカアーム34は吸気側ロッカシャフト36で揺動可能に支承され、排気側ロッカアーム35は排気側ロッカシャフト37で揺動可能に支承される。
【0021】
図2において、シリンダヘッド16Aは、吸気ポート17を形成する吸気側筒状物40Aと、排気ポートを形成する排気側筒状物41Aとを、母材中に鋳ぐるむようにしてダイカスト成形される。
【0022】
図3および図4を併せて参照して、吸気側筒状物40Aは、ダイカスト成形された複数の接合部材、好ましくは第1および第2接合部材42,43を相互に接合して構成されるものであり、第1接合部材42は、一対の環状部分42a,42bがシリンダ部12とは反対側に開いた円弧状の横断面形状を有する半筒部分42cで一体に連結されて成り、第2接合部材43は、シリンダ部12側に開いた円弧状の横断面形状を有するように形成される。
【0023】
第1接合部材42の第2接合部材43への接合面には無端状に連なる嵌合凹部44が設けられ、第2接合部材43の第1接合部材42への接合面には前記嵌合凹部44に嵌合する嵌合突部45が無端状に連なって突設される。すなわち第1および第2接合部材42,43は嵌合突部45を嵌合凹部44に嵌合することで相互に接合される。
【0024】
しかも第1接合部材42の環状部分42aは、吸気側筒状物40Aを鋳ぐるんでシリンダヘッド16Aをダイカスト成形したときに、燃焼室15に対応する部分でシリンダ部12との割り面46(図1および図2参照)に一部が臨むように形成されており、また環状部分42bは、吸気側筒状物40Aを鋳ぐるんでシリンダヘッド16Aをダイカスト成形したときに、シリンダ部12との割り面46(図1および図2参照)に一部が臨むように形成される。
【0025】
さらに前記環状部分42aには、前記燃焼室15側に突出するもののシリンダヘッド16Aのダイカスト成形後に切除される突部42dが、吸気側筒状物40Aの燃焼室15側の端部を閉塞するようにして一体に連なって形成される。
【0026】
図5において、排気側筒状物41Aは、ダイカスト成形された複数の接合部材、好ましくは第1および第2接合部材47,48を相互に接合して構成されるものであり、第1接合部材47は、一対の環状部分47a,47bがシリンダ部12とは反対側に開いた円弧状の横断面形状を有する半筒部分47cで一体に連結されて成り、第2接合部材47は、シリンダ部12側に開いた円弧状の横断面形状を有するように形成される。
【0027】
第1接合部材47の第2接合部材48への接合面には無端状に連なる嵌合凹部49が設けられ、第2接合部材48の第1接合部材47への接合面には前記嵌合凹部49に嵌合する嵌合突部50が無端状に連なって突設される。すなわち第1および第2接合部材47,48は嵌合突部50を嵌合凹部49に嵌合することで相互に接合される。
【0028】
また前記環状部分47aには、燃焼室15側に突出するもののシリンダヘッド16Aのダイカスト成形後に切除される突部47dが、排気側筒状物41Aの燃焼室15側の端部を閉塞するようにして一体に連なって形成される。
【0029】
ところで、吸気側筒状物40Aを構成する第1および第2接合部材42,43、ならびに排気側筒状物41Aを構成する第1および第2接合部材47,48は、シリンダヘッド16Aの母材と同一材料(たとえばアルミニウムなどの軽合金)により形成されるものであり、シリンダヘッド16Aをダイカスト成形するシリンダヘッド成形用金型装置は、前記各部材42,43,47,48を同時にダイカスト成形するように構成されている。
【0030】
すなわち図6で示すように、シリンダヘッド成形用金型装置における型閉じ状態の金型内には、シリンダヘッド16Aをダイカスト成形するためのキャビティと、前記各部材42,43,47,48をそれぞれダイカスト成形するためのキャビティとが形成されており、湯口51から湯道52を経て溶湯が各キャビティに導かれることで、シリンダヘッド16Aおよび前記各部材42,43,47,48が同時にダイカスト形成されることになる。
【0031】
このような金型装置によってシリンダヘッド16Aがダイカスト成形された状態では、燃焼室15に両筒状物40A,41Aの突部42d,47dが突出した状態となっており、それらの突部42d,47dを切除するとともに両筒状物40A,41Aの燃焼室15側端部の内周を切削加工した後に、吸気ポート17および排気ポート18の燃焼室15側の端部に配置されるようにして弁座部材19,20が前記両筒状物40A,41Aに圧入される。またガイド筒23,24は、シリンダヘッド16Aのダイカスト成形後に両筒状物40A,41Aの一部を貫通するようにしてシリンダヘッド16Aに穿孔加工を施した後、その穿孔加工部に圧入される。
【0032】
次にこの第1実施例の作用について説明すると、シリンダヘッド16Aは、吸気ポート17を形成する吸気側筒状物40Aと、排気ポート18を形成する排気側筒物41Aとを母材中に鋳ぐるむようにしてダイカスト成形されるものであり、吸気側筒状物40Aおよび排気側筒物41Aを予め準備しておくことにより、金型によるポート形状の制約を受けることがないようにしてシリンダヘッド16Aを効率的にかつ精密に成形することができ、従来の重力鋳造法で用いていた砂中子が不要であり、砂落とし作業も不要であるので、生産性を向上することができる。
【0033】
また吸気側筒状物40Aは、ダイカスト成形された複数の接合部材42,43を接合することで構成され、排気側筒状物41Aは、ダイカスト成形された複数の接合部材47,48を接合することで構成されるので、各筒状物40A,41Aで形成する吸気ポート17および排気ポート18のポート形状が複雑であっても、その複雑な形状に対応した筒状物40A,41Aを容易に構成することができるようにしてポート形状の自由度を向上することができる。
【0034】
また吸気側筒状物40Aは、一対の環状部分42a,42bがシリンダ部12とは反対側に開いた円弧状の横断面形状を有する半筒部分42cで一体に連結されて成る第1接合部材42と、シリンダ部12側に開いた円弧状の横断面形状を有して第1接合部材42に接合される第2接合部材43とで構成され、排気側筒状物41Aは、一対の環状部分47a,47bがシリンダ部12とは反対側に開いた円弧状の横断面形状を有する半筒部分47cで一体に連結されて成る第1接合部材47と、シリンダ部12側に開いた円弧状の横断面形状を有して第1接合部材47に接合される第2接合部材48とで構成されるものであるので、シリンダヘッド16Aのダイカスト成形時に金型内に各接合部材42,43,47,48をセットし易いようにしつつ、最小限の個数の接合部材42,43,47,48で筒状物40A,41Aを構成することができる。
【0035】
しかも吸気側筒状物40Aは、その燃焼室15側の端部をシリンダ部12との割り面46に臨ませるように形成されており、さらにこの実施例では、燃焼室15とは反対側の端部の一部も前記割り面46に臨むように形成されているので、シリンダヘッド16Aのダイカスト成形時に筒状物40Aを金型に容易に固定することができ、筒状物40Aを金型内に安定してセットすることができる。
【0036】
また筒状物40A,41Aを構成する複数の部材42,43,47,48が、シリンダヘッド16Aの母材と同一材料から成るものであるので、母材および筒状物40A,41Aの融点等の機械的性質を同じにすることができ、ダイカスト鋳造時の溶け込みを良好にすることができるとともに、リサイクル性を優れたものとすることができる。
【0037】
さらにシリンダヘッド16Aをダイカスト成形するためのシリンダヘッド成形用金型装置は、筒状物40A,41Aを構成する複数の部材42,43,47,48を同時にダイカスト成形するように構成されており、このようにすれば、シリンダヘッド16Aをダイカスト成形する金型以外に筒状物40A,41A専用の設備を準備することが不要となり、設備費の低減に寄与することができる。
【0038】
図7は第2実施例のシリンダヘッドの拡大縦断面図、図8は吸気側および排気側筒状物の分解縦断面図であり、上記第1実施例に対応する部分には同一の参照符号を付す。
【0039】
シリンダヘッド16Bは、吸気ポート17を形成する吸気側筒状物40Bと、排気ポート18を形成する排気側筒状物41Bとを、母材中に鋳ぐるむようにしてダイカスト成形される。
【0040】
吸気側筒状物40Bは、第1実施例の吸気側筒状物40Aと同様に、ダイカスト成形された第1および第2接合部材42,43を相互に接合して構成されるものであり、また排気側筒状物41Bは、第1実施例の排気側筒状物41Aと同様に、ダイカスト成形された第1および第2接合部材47,48を相互に接合して構成されるものであり、上記第1実施例と異なるのは、吸気側筒状物40Bの第1接合部材42ならびに排気側筒状物41Bの第1接合部材47が連結部53で一体に連結され、吸気側筒状物40Bの第2接合部材43ならびに排気側筒状物41Bの第2接合部材48が連結部54で一体に連結されることである。
【0041】
すなわち吸気側筒状物40Bおよび排気側筒状物41Bは、連結部53,54で相互に連結されることになる。
【0042】
この第2実施例によれば、上記第1実施例の効果を奏するのに加えて、吸気側筒状物40Bおよび排気側筒状物41Bを、それらの筒状物40B,41Bの相対位置にずれが生じないようにして金型内に容易にセットすることができる。
【0043】
図9は第3実施例のシリンダヘッドの拡大縦断面図、図10は吸気側および排気側筒状物の分解縦断面図であり、上記第1および第2実施例に対応する部分には同一の参照符号を付す。
【0044】
シリンダヘッド16Cは、吸気ポート17を形成する吸気側筒状物40Cと、排気ポート18を形成する排気側筒状物41Cとを、母材中に鋳ぐるむようにしてダイカスト成形される。
【0045】
吸気側筒状物40Cは、第1および第2実施例の吸気側筒状物40A,40Bと同様に、ダイカスト成形された第1および第2接合部材42,43を相互に接合して構成されるものであり、また排気側筒状物41Cは、第1および第2実施例の排気側筒状物41A,41Bと同様に、ダイカスト成形された第1および第2接合部材47,48を相互に接合して構成されており、吸気側筒状物40Cの第1接合部材42ならびに排気側筒状物41Cの第1接合部材47が連結部55で一体に連結され、吸気側筒状物40Cの第2接合部材43ならびに排気側筒状物41Cの第2接合部材48が連結部54で一体に連結され、しかも連結部55び一部で燃焼室15の天井壁が形成される。
【0046】
すなわち吸気側筒状物40Cおよび排気側筒状物41Cは、連結部55,54で相互に連結され、連結部55の一部で燃焼室15の天井壁が構成されることになる。
【0047】
この第3実施例によれば、上記第1および第2実施例の効果を奏するのに加えて、燃焼室15の加工基準に対して両筒状物の40C,41C相対位置がずれないようにすることができ、燃焼室形状の精密化が可能となるとともに筒状物40C,41Cの金型内へのセットも容易となる。
【0048】
しかもシリンダヘッド16Cの鋳造条件とは異なった条件で燃焼室15の天井壁を形成することも可能であり、そうすれば、天井壁内での巣の発生を少なくすることができる。
【0049】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
【0050】
【発明の効果】
以上のように請求項1記載の発明によれば、金型によるポート形状の制約を受けることがないようにしてシリンダヘッドを効率的にかつ精密に成形することができ、生産性を向上することができる。
【0051】
また請求項2記載の発明によれば、ポート形状が複雑であっても、その複雑な形状に対応した筒状物を容易に構成することができるようにしてポート形状の自由度を向上することができる。
【0052】
請求項3記載の発明によれば、シリンダヘッドのダイカスト成形時に金型内に接合部材をセットし易いようにしつつ、最小限の個数の接合部材で筒状物を構成することができる。
【0053】
請求項4記載の発明によれば、シリンダヘッドのダイカスト成形時に筒状物を金型に容易に固定することができ、筒状物を金型内に安定してセットすることができる。
【0054】
請求項5記載の発明によれば、複数の筒状物を、それらの筒状物の相対位置にずれが生じないようにして金型内に容易にセットすることができる。
【0055】
請求項6記載の発明によれば、燃焼室の加工基準に対して両筒状物の相対位置がずれないようにすることができ、燃焼室形状の精密化が可能となるとともに筒状物の金型内へのセットも容易となる。しかもシリンダヘッドの鋳造条件とは異なった条件で燃焼室の天井壁を形成することも可能であり、そうすれば、天井壁内での巣の発生を少なくすることができる。
【0056】
請求項7記載の発明によれば、母材および筒状物の融点等の機械的性質を同じにすることができ、ダイカスト鋳造時の溶け込みを良好にすることができるとともに、リサイクル性を優れたものとすることができる。
【0057】
さらに請求項8記載の発明によれば、シリンダヘッドをダイカスト成形する金型以外に筒状物専用の設備を準備することが不要であり、設備費の低減に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例のエンジンの要部縦断面図である。
【図2】シリンダヘッドの拡大縦断面図である。
【図3】吸気側筒状物の分解縦断面図である。
【図4】図3の4−4線断面図である。
【図5】排気側筒状物の分解縦断面図である。
【図6】シリンダヘッド成形用金型装置でのダイカスト成形状態を示す斜視図である。
【図7】第2実施例のシリンダヘッドの拡大縦断面図である。
【図8】吸気側および排気側筒状物の分解縦断面図である。
【図9】第3実施例のシリンダヘッドの拡大縦断面図である。
【図10】吸気側および排気側筒状物の分解縦断面図である。
【符号の説明】
12・・・シリンダ部
15・・・燃焼室
16A,16B,16C・・・シリンダヘッド
17・・・吸気ポート
18・・・排気ポート
40A,40B,40C・・・吸気側筒状物
41A,41B,41C・・・排気側筒状物
42,43,47,48・・・接合部材
42a,42b;47a,47b・・・環状部分
42c,47c・・・半筒部分
46・・・割り面
54,55・・・連結部
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸気ポートおよび排気ポートを有するシリンダヘッド、ならびに該シリンダヘッドを成形するための金型装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、シリンダヘッドの吸気ポートおよび排気ポートを遮熱構造とするために、鋳造成形されたシリンダヘッドの吸気ポートおよび排気ポートにライナーを挿入固定するようにしたものが知られている(たとえば特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−229957号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のものでは、吸気ポートおよび排気ポートを砂中子で形成するようにしてシリンダヘッドを重力鋳造法で鋳造成形しており、鋳造に時間がかかり、また鋳造後のシリンダヘッドからの砂落とし作業も必要であるので、生産性に優れているとは言えなかった。
【0005】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、生産性を向上し得るような構造を有するシリンダヘッド、ならびにそのようなシリンダヘッドを成形するためのシリンダヘッド成形用金型装置を提供することを目的とする。
【0006】
【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記載の発明は、吸気ポートおよび排気ポートを有するシリンダヘッドであって、前記吸気ポートおよび排気ポートをそれぞれ形成する筒状物を母材中に鋳ぐるむようにしてダイカスト成形されることを特徴とする。
【0007】
このような請求項1記載の発明の構成によれば、吸気ポートおよび排気ポートを形成するための筒状物を予め準備しておいて、その筒状物を鋳ぐるむようにしてシリンダヘッドをダイカスト成形するので、金型によるポート形状の制約を受けることがないようにしてシリンダヘッドを効率的にかつ精密に成形することができ、従来の重力鋳造法で用いていた砂中子が不要であり、砂落とし作業も不要であるので、生産性を向上することができる。
【0008】
また請求項2記載の発明は、上記請求項1記載の発明の構成に加えて、ダイカスト成形された複数の接合部材を接合して前記筒状物が構成されることを特徴とし、かかる構成によれば、筒状物で形成するポート形状が複雑であっても、その複雑な形状に対応した筒状物を容易に構成することができるようにしてポート形状の自由度を向上することができる。
【0009】
請求項3記載の発明は、上記請求項2記載の発明の構成に加えて、一対の環状部分がシリンダ部とは反対側に開いた円弧状の横断面形状を有する半筒部分で一体に連結されて成る第1接合部材と、シリンダ部側に開いた円弧状の横断面形状を有して第1接合部材に接合される第2接合部材とで、前記筒状物が構成されることを特徴とし、かかる構成によれば、シリンダヘッドのダイカスト成形時に金型内に接合部材をセットし易いようにしつつ、最小限の個数の接合部材で筒状物を構成することができる。
【0010】
請求項4記載の発明は、上記請求項2〜3のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記筒状物の少なくとも1つが、その燃焼室側の端部をシリンダ部との割り面に臨ませるように形成されることを特徴とし、かかる構成によれば、シリンダヘッドのダイカスト成形時に筒状物を金型に容易に固定することができ、筒状物を金型内に安定してセットすることができる。
【0011】
請求項5記載の発明は、上記請求項2〜4記載の発明の構成に加えて、複数の筒状物が相互に連結されることを特徴とし、かかる構成によれば、複数の筒状物を、それらの筒状物の相対位置にずれが生じないようにして金型内に容易にセットすることができる。
【0012】
請求項6記載の発明は、上記請求項5記載の発明の構成に加えて、前記吸気ポートを形成する吸気側筒状物と、前記排気ポートを形成する排気側筒状物とが連結部で相互に連結され、該連結部の一部で燃焼室の天井壁が形成されることを特徴とし、かかる構成によれば、燃焼室の加工基準に対して両筒状物の相対位置がずれないようにすることができ、燃焼室形状の精密化が可能となるとともに筒状物の金型内へのセットも容易となる。しかもシリンダヘッドの鋳造条件とは異なった条件で燃焼室の天井壁を形成することも可能であり、そうすれば、天井壁内での巣の発生を少なくすることができる。
【0013】
請求項7記載の発明は、上記請求項2〜6のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記筒状物を構成する複数の部材が、前記母材と同一材料から成ることを特徴とし、かかる構成によれば、母材および筒状物の融点等の機械的性質を同じにすることができ、ダイカスト鋳造時の溶け込みを良好にすることができるとともに、リサイクル性を優れたものとすることができる。
【0014】
さらに請求項8記載の発明は、請求項7記載のシリンダヘッドをダイカスト成形するためのシリンダヘッド成形用金型装置であって、前記筒状物を構成する複数の部材を同時にダイカスト成形するように構成されることを特徴とし、かかる構成によれば、シリンダヘッドをダイカスト成形する金型以外に筒状物専用の設備を準備することが不要であり、設備費の低減に寄与することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【0016】
図1〜図6は本発明の第1実施例を示すものであり、図1はエンジンの要部縦断面図、図2はシリンダヘッドの拡大縦断面図、図3は吸気側筒状物の分解縦断面図、図4は図3の4−4線断面図、図5は排気側筒状物の分解縦断面図、図6はシリンダヘッド成形用金型装置でのダイカスト成形状態を示す斜視図である。
【0017】
先ず図1において、シリンダブロック11が備えるシリンダ部12に設けられるシリンダボア13にはピストン14が摺動可能に嵌合され、前記シリンダ部12には、ピストン14の頂部を臨ませる燃焼室15をシリンダ部12との間に形成するシリンダヘッド16Aが結合される。
【0018】
シリンダヘッド16Aは、吸気ポート17および排気ポート18を有するものであり、吸気ポート17の燃焼室15側の端部に設けられる弁座部材19に着座可能な吸気弁21が、シリンダヘッド16Aに設けられたガイド筒23に摺動可能に嵌合され、該吸気弁21の上端に設けられたリテーナ25およびシリンダヘッド16A間には吸気弁21を閉弁方向に付勢する弁ばね27が設けられる。また排気ポート18の燃焼室15側の端部に設けられる弁座部材20に着座可能な排気弁22が、シリンダヘッド16Aに設けられたガイド筒24に摺動可能に嵌合され、該排気弁22の上端に設けられたリテーナ26およびシリンダヘッド16A間には排気弁22を閉弁方向に付勢する弁ばね28が設けられる。
【0019】
シリンダヘッド16Aと、該シリンダヘッド16Aに結合されるヘッドカバー29との間には、前記吸気弁21および排気弁22を開閉駆動する動弁装置30が収容されており、該動弁装置30は、吸気弁21および排気弁22間の中間部に配置されるとともに吸気側カム32および排気側カム33を有するカムシャフト31と、吸気側カムシャフト32および吸気弁21間に介装される吸気側ロッカアーム34と、排気側カム33および排気弁22間に介装される排気側ロッカアーム35とを備える。
【0020】
カムシャフト31はシリンダヘッド16Aに回転自在に支承されており、図示しないクランクシャフトからの動力が1/2に減速されてカムシャフト31に伝達される。またカムシャフト31の両側上方に吸気側ロッカシャフト36および排気側ロッカシャフト37がカムシャフト31と平行な軸線を有して固定配置されており、吸気側ロッカアーム34は吸気側ロッカシャフト36で揺動可能に支承され、排気側ロッカアーム35は排気側ロッカシャフト37で揺動可能に支承される。
【0021】
図2において、シリンダヘッド16Aは、吸気ポート17を形成する吸気側筒状物40Aと、排気ポートを形成する排気側筒状物41Aとを、母材中に鋳ぐるむようにしてダイカスト成形される。
【0022】
図3および図4を併せて参照して、吸気側筒状物40Aは、ダイカスト成形された複数の接合部材、好ましくは第1および第2接合部材42,43を相互に接合して構成されるものであり、第1接合部材42は、一対の環状部分42a,42bがシリンダ部12とは反対側に開いた円弧状の横断面形状を有する半筒部分42cで一体に連結されて成り、第2接合部材43は、シリンダ部12側に開いた円弧状の横断面形状を有するように形成される。
【0023】
第1接合部材42の第2接合部材43への接合面には無端状に連なる嵌合凹部44が設けられ、第2接合部材43の第1接合部材42への接合面には前記嵌合凹部44に嵌合する嵌合突部45が無端状に連なって突設される。すなわち第1および第2接合部材42,43は嵌合突部45を嵌合凹部44に嵌合することで相互に接合される。
【0024】
しかも第1接合部材42の環状部分42aは、吸気側筒状物40Aを鋳ぐるんでシリンダヘッド16Aをダイカスト成形したときに、燃焼室15に対応する部分でシリンダ部12との割り面46(図1および図2参照)に一部が臨むように形成されており、また環状部分42bは、吸気側筒状物40Aを鋳ぐるんでシリンダヘッド16Aをダイカスト成形したときに、シリンダ部12との割り面46(図1および図2参照)に一部が臨むように形成される。
【0025】
さらに前記環状部分42aには、前記燃焼室15側に突出するもののシリンダヘッド16Aのダイカスト成形後に切除される突部42dが、吸気側筒状物40Aの燃焼室15側の端部を閉塞するようにして一体に連なって形成される。
【0026】
図5において、排気側筒状物41Aは、ダイカスト成形された複数の接合部材、好ましくは第1および第2接合部材47,48を相互に接合して構成されるものであり、第1接合部材47は、一対の環状部分47a,47bがシリンダ部12とは反対側に開いた円弧状の横断面形状を有する半筒部分47cで一体に連結されて成り、第2接合部材47は、シリンダ部12側に開いた円弧状の横断面形状を有するように形成される。
【0027】
第1接合部材47の第2接合部材48への接合面には無端状に連なる嵌合凹部49が設けられ、第2接合部材48の第1接合部材47への接合面には前記嵌合凹部49に嵌合する嵌合突部50が無端状に連なって突設される。すなわち第1および第2接合部材47,48は嵌合突部50を嵌合凹部49に嵌合することで相互に接合される。
【0028】
また前記環状部分47aには、燃焼室15側に突出するもののシリンダヘッド16Aのダイカスト成形後に切除される突部47dが、排気側筒状物41Aの燃焼室15側の端部を閉塞するようにして一体に連なって形成される。
【0029】
ところで、吸気側筒状物40Aを構成する第1および第2接合部材42,43、ならびに排気側筒状物41Aを構成する第1および第2接合部材47,48は、シリンダヘッド16Aの母材と同一材料(たとえばアルミニウムなどの軽合金)により形成されるものであり、シリンダヘッド16Aをダイカスト成形するシリンダヘッド成形用金型装置は、前記各部材42,43,47,48を同時にダイカスト成形するように構成されている。
【0030】
すなわち図6で示すように、シリンダヘッド成形用金型装置における型閉じ状態の金型内には、シリンダヘッド16Aをダイカスト成形するためのキャビティと、前記各部材42,43,47,48をそれぞれダイカスト成形するためのキャビティとが形成されており、湯口51から湯道52を経て溶湯が各キャビティに導かれることで、シリンダヘッド16Aおよび前記各部材42,43,47,48が同時にダイカスト形成されることになる。
【0031】
このような金型装置によってシリンダヘッド16Aがダイカスト成形された状態では、燃焼室15に両筒状物40A,41Aの突部42d,47dが突出した状態となっており、それらの突部42d,47dを切除するとともに両筒状物40A,41Aの燃焼室15側端部の内周を切削加工した後に、吸気ポート17および排気ポート18の燃焼室15側の端部に配置されるようにして弁座部材19,20が前記両筒状物40A,41Aに圧入される。またガイド筒23,24は、シリンダヘッド16Aのダイカスト成形後に両筒状物40A,41Aの一部を貫通するようにしてシリンダヘッド16Aに穿孔加工を施した後、その穿孔加工部に圧入される。
【0032】
次にこの第1実施例の作用について説明すると、シリンダヘッド16Aは、吸気ポート17を形成する吸気側筒状物40Aと、排気ポート18を形成する排気側筒物41Aとを母材中に鋳ぐるむようにしてダイカスト成形されるものであり、吸気側筒状物40Aおよび排気側筒物41Aを予め準備しておくことにより、金型によるポート形状の制約を受けることがないようにしてシリンダヘッド16Aを効率的にかつ精密に成形することができ、従来の重力鋳造法で用いていた砂中子が不要であり、砂落とし作業も不要であるので、生産性を向上することができる。
【0033】
また吸気側筒状物40Aは、ダイカスト成形された複数の接合部材42,43を接合することで構成され、排気側筒状物41Aは、ダイカスト成形された複数の接合部材47,48を接合することで構成されるので、各筒状物40A,41Aで形成する吸気ポート17および排気ポート18のポート形状が複雑であっても、その複雑な形状に対応した筒状物40A,41Aを容易に構成することができるようにしてポート形状の自由度を向上することができる。
【0034】
また吸気側筒状物40Aは、一対の環状部分42a,42bがシリンダ部12とは反対側に開いた円弧状の横断面形状を有する半筒部分42cで一体に連結されて成る第1接合部材42と、シリンダ部12側に開いた円弧状の横断面形状を有して第1接合部材42に接合される第2接合部材43とで構成され、排気側筒状物41Aは、一対の環状部分47a,47bがシリンダ部12とは反対側に開いた円弧状の横断面形状を有する半筒部分47cで一体に連結されて成る第1接合部材47と、シリンダ部12側に開いた円弧状の横断面形状を有して第1接合部材47に接合される第2接合部材48とで構成されるものであるので、シリンダヘッド16Aのダイカスト成形時に金型内に各接合部材42,43,47,48をセットし易いようにしつつ、最小限の個数の接合部材42,43,47,48で筒状物40A,41Aを構成することができる。
【0035】
しかも吸気側筒状物40Aは、その燃焼室15側の端部をシリンダ部12との割り面46に臨ませるように形成されており、さらにこの実施例では、燃焼室15とは反対側の端部の一部も前記割り面46に臨むように形成されているので、シリンダヘッド16Aのダイカスト成形時に筒状物40Aを金型に容易に固定することができ、筒状物40Aを金型内に安定してセットすることができる。
【0036】
また筒状物40A,41Aを構成する複数の部材42,43,47,48が、シリンダヘッド16Aの母材と同一材料から成るものであるので、母材および筒状物40A,41Aの融点等の機械的性質を同じにすることができ、ダイカスト鋳造時の溶け込みを良好にすることができるとともに、リサイクル性を優れたものとすることができる。
【0037】
さらにシリンダヘッド16Aをダイカスト成形するためのシリンダヘッド成形用金型装置は、筒状物40A,41Aを構成する複数の部材42,43,47,48を同時にダイカスト成形するように構成されており、このようにすれば、シリンダヘッド16Aをダイカスト成形する金型以外に筒状物40A,41A専用の設備を準備することが不要となり、設備費の低減に寄与することができる。
【0038】
図7は第2実施例のシリンダヘッドの拡大縦断面図、図8は吸気側および排気側筒状物の分解縦断面図であり、上記第1実施例に対応する部分には同一の参照符号を付す。
【0039】
シリンダヘッド16Bは、吸気ポート17を形成する吸気側筒状物40Bと、排気ポート18を形成する排気側筒状物41Bとを、母材中に鋳ぐるむようにしてダイカスト成形される。
【0040】
吸気側筒状物40Bは、第1実施例の吸気側筒状物40Aと同様に、ダイカスト成形された第1および第2接合部材42,43を相互に接合して構成されるものであり、また排気側筒状物41Bは、第1実施例の排気側筒状物41Aと同様に、ダイカスト成形された第1および第2接合部材47,48を相互に接合して構成されるものであり、上記第1実施例と異なるのは、吸気側筒状物40Bの第1接合部材42ならびに排気側筒状物41Bの第1接合部材47が連結部53で一体に連結され、吸気側筒状物40Bの第2接合部材43ならびに排気側筒状物41Bの第2接合部材48が連結部54で一体に連結されることである。
【0041】
すなわち吸気側筒状物40Bおよび排気側筒状物41Bは、連結部53,54で相互に連結されることになる。
【0042】
この第2実施例によれば、上記第1実施例の効果を奏するのに加えて、吸気側筒状物40Bおよび排気側筒状物41Bを、それらの筒状物40B,41Bの相対位置にずれが生じないようにして金型内に容易にセットすることができる。
【0043】
図9は第3実施例のシリンダヘッドの拡大縦断面図、図10は吸気側および排気側筒状物の分解縦断面図であり、上記第1および第2実施例に対応する部分には同一の参照符号を付す。
【0044】
シリンダヘッド16Cは、吸気ポート17を形成する吸気側筒状物40Cと、排気ポート18を形成する排気側筒状物41Cとを、母材中に鋳ぐるむようにしてダイカスト成形される。
【0045】
吸気側筒状物40Cは、第1および第2実施例の吸気側筒状物40A,40Bと同様に、ダイカスト成形された第1および第2接合部材42,43を相互に接合して構成されるものであり、また排気側筒状物41Cは、第1および第2実施例の排気側筒状物41A,41Bと同様に、ダイカスト成形された第1および第2接合部材47,48を相互に接合して構成されており、吸気側筒状物40Cの第1接合部材42ならびに排気側筒状物41Cの第1接合部材47が連結部55で一体に連結され、吸気側筒状物40Cの第2接合部材43ならびに排気側筒状物41Cの第2接合部材48が連結部54で一体に連結され、しかも連結部55び一部で燃焼室15の天井壁が形成される。
【0046】
すなわち吸気側筒状物40Cおよび排気側筒状物41Cは、連結部55,54で相互に連結され、連結部55の一部で燃焼室15の天井壁が構成されることになる。
【0047】
この第3実施例によれば、上記第1および第2実施例の効果を奏するのに加えて、燃焼室15の加工基準に対して両筒状物の40C,41C相対位置がずれないようにすることができ、燃焼室形状の精密化が可能となるとともに筒状物40C,41Cの金型内へのセットも容易となる。
【0048】
しかもシリンダヘッド16Cの鋳造条件とは異なった条件で燃焼室15の天井壁を形成することも可能であり、そうすれば、天井壁内での巣の発生を少なくすることができる。
【0049】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
【0050】
【発明の効果】
以上のように請求項1記載の発明によれば、金型によるポート形状の制約を受けることがないようにしてシリンダヘッドを効率的にかつ精密に成形することができ、生産性を向上することができる。
【0051】
また請求項2記載の発明によれば、ポート形状が複雑であっても、その複雑な形状に対応した筒状物を容易に構成することができるようにしてポート形状の自由度を向上することができる。
【0052】
請求項3記載の発明によれば、シリンダヘッドのダイカスト成形時に金型内に接合部材をセットし易いようにしつつ、最小限の個数の接合部材で筒状物を構成することができる。
【0053】
請求項4記載の発明によれば、シリンダヘッドのダイカスト成形時に筒状物を金型に容易に固定することができ、筒状物を金型内に安定してセットすることができる。
【0054】
請求項5記載の発明によれば、複数の筒状物を、それらの筒状物の相対位置にずれが生じないようにして金型内に容易にセットすることができる。
【0055】
請求項6記載の発明によれば、燃焼室の加工基準に対して両筒状物の相対位置がずれないようにすることができ、燃焼室形状の精密化が可能となるとともに筒状物の金型内へのセットも容易となる。しかもシリンダヘッドの鋳造条件とは異なった条件で燃焼室の天井壁を形成することも可能であり、そうすれば、天井壁内での巣の発生を少なくすることができる。
【0056】
請求項7記載の発明によれば、母材および筒状物の融点等の機械的性質を同じにすることができ、ダイカスト鋳造時の溶け込みを良好にすることができるとともに、リサイクル性を優れたものとすることができる。
【0057】
さらに請求項8記載の発明によれば、シリンダヘッドをダイカスト成形する金型以外に筒状物専用の設備を準備することが不要であり、設備費の低減に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例のエンジンの要部縦断面図である。
【図2】シリンダヘッドの拡大縦断面図である。
【図3】吸気側筒状物の分解縦断面図である。
【図4】図3の4−4線断面図である。
【図5】排気側筒状物の分解縦断面図である。
【図6】シリンダヘッド成形用金型装置でのダイカスト成形状態を示す斜視図である。
【図7】第2実施例のシリンダヘッドの拡大縦断面図である。
【図8】吸気側および排気側筒状物の分解縦断面図である。
【図9】第3実施例のシリンダヘッドの拡大縦断面図である。
【図10】吸気側および排気側筒状物の分解縦断面図である。
【符号の説明】
12・・・シリンダ部
15・・・燃焼室
16A,16B,16C・・・シリンダヘッド
17・・・吸気ポート
18・・・排気ポート
40A,40B,40C・・・吸気側筒状物
41A,41B,41C・・・排気側筒状物
42,43,47,48・・・接合部材
42a,42b;47a,47b・・・環状部分
42c,47c・・・半筒部分
46・・・割り面
54,55・・・連結部
Claims (8)
- 吸気ポート(17)および排気ポート(18)を有するシリンダヘッドであって、前記吸気ポート(17)および排気ポート(18)をそれぞれ形成する筒状物(40A,40B,40C;41A,41B,41C)を母材中に鋳ぐるむようにしてダイカスト成形されることを特徴とするシリンダヘッド。
- ダイカスト成形された複数の接合部材(42,43;47,48)を接合して前記筒状物(40A〜40C,41A〜41C)が構成されることを特徴とする請求項1記載のシリンダヘッド。
- 一対の環状部分(42a,42b;47a,47b)がシリンダ部(12)とは反対側に開いた円弧状の横断面形状を有する半筒部分(42c,47c)で一体に連結されて成る第1接合部材(42,47)と、シリンダ部(12)側に開いた円弧状の横断面形状を有して第1接合部材(42,47)に接合される第2接合部材(43,48)とで、前記筒状物(40A〜40C,41A〜41C)が構成されることを特徴とする請求項2記載のシリンダヘッド。
- 前記筒状物(40A〜40C,41A〜41C)の少なくとも1つ(40A〜40C)が、その燃焼室(15)側の端部をシリンダ部(12)との割り面(46)に臨ませるように形成されることを特徴とする請求項2〜3のいずれかに記載のシリンダヘッド。
- 複数の筒状物(40B,40C;41B,41C)が相互に連結されることを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載のシリンダヘッド。
- 前記吸気ポート(17)を形成する吸気側筒状物(40C)と、前記排気ポート(18)を形成する排気側筒状物(41C)とが連結部(54,55)で相互に連結され、該連結部(55)の一部で燃焼室(15)の天井壁が形成されることを特徴とする請求項5記載のシリンダヘッド。
- 前記筒状物(40A〜40C,41A〜41C)を構成する複数の部材(42,43,47,48)が、前記母材と同一材料から成ることを特徴とする請求項2〜6のいずれかに記載のシリンダヘッド。
- 請求項7記載のシリンダヘッドをダイカスト成形するためのシリンダヘッド成形用金型装置であって、前記筒状物(40A〜40C,41A〜41C)を構成する複数の部材(42,43,47,48)を同時にダイカスト成形するように構成されることを特徴とするシリンダヘッド成形用金型装置。
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