JP2005120997A - Partition plate for intake port, sand core for forming intake port and cylinder head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、吸気ポート用の仕切り板、吸気ポート成形用砂中子およびシリンダヘッドに関するものである。 The present invention relates to a partition plate for an intake port, a sand core for forming an intake port, and a cylinder head.
最近の内燃機関のシリンダには、シリンダヘッドの吸気ポート内に、タンブル板とも指称される仕切り板を設けたものがある。吸気ポートの吸気側端部に配置された気流制御弁を制御することにより、吸気ポートからシリンダボアに導入される吸気を仕切り板によって偏流させ、シリンダボア内で生じるタンブル流(縦渦流)を強化し、燃費の向上などを図るようにしている(特許文献1を参照)。 Some recent internal combustion engine cylinders are provided with a partition plate, also referred to as a tumble plate, in the intake port of the cylinder head. By controlling the airflow control valve arranged at the intake side end of the intake port, the intake air introduced from the intake port to the cylinder bore is drifted by the partition plate, and the tumble flow (longitudinal vortex flow) generated in the cylinder bore is strengthened, The fuel consumption is improved (see Patent Document 1).
なお、本明細書では、仕切り板において、空気や燃料ガスの吸気が流入してくる側を「吸気側」、その反対側、つまりシリンダボア側を「シリンダ側」と称することとする。 In the present specification, in the partition plate, the side on which the intake air of air or fuel gas flows is referred to as “intake side”, and the opposite side, that is, the cylinder bore side is referred to as “cylinder side”.
シリンダヘッドを鋳造成形する場合には、金属製の仕切り板を吸気ポート成形用砂中子内に設置し、中子から突出した仕切り板の両側縁部を鋳包み成形することが一般的である。鋳造後のシリンダヘッドにおいては、仕切り板の両側縁部は、シリンダヘッドに対して溶着させていない。溶着させた場合には、エンジンとして使用したときに受ける繰返しの熱衝撃と振動とにより、仕切り板の疲労破壊を招く虞があるためである。このように仕切り板の鋳包み部つまり両側縁部がシリンダヘッドに対して溶着していないので、鋳造完了後の製品としてのシリンダヘッドにおいて、仕切り板に製品内でのガタが生じる虞がある。 When casting the cylinder head, it is common to install a metal partition plate in the sand core for intake port molding and cast and form both side edges of the partition plate protruding from the core. . In the cylinder head after casting, both side edges of the partition plate are not welded to the cylinder head. This is because, when welded, the partition plate may be fatigued due to repeated thermal shock and vibration received when used as an engine. Thus, since the cast-in part of the partition plate, that is, both side edges are not welded to the cylinder head, in the cylinder head as a product after the casting is completed, there is a possibility that the partition plate may be loose in the product.
また、コスト的な観点から、仕切り板にプレス品を用いることがある。プレス品は、プレス加工を適正に行うために面粗さが比較的小さい板材が使用されており、その上、プレス加工時の潤滑油膜などによって表面が汚れている。このようなプレス品からなる仕切り板を鋳包み成形したときには、シリンダヘッドに対する仕切り板のグリップ力が低く、仕切り板に製品内でのガタが生じやすくなる。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、仕切り板の製品内でのガタを大幅に改善して製品品質の向上を図ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to greatly improve the play in the product of the partition plate to improve the product quality.
上記目的を達成する本発明は、シリンダヘッドの吸気ポートを形成する吸気ポート成形用砂中子に予め設置され、シリンダヘッドの鋳造成形時に鋳包まれて、シリンダヘッドの吸気ポートを複数のポートに仕切る吸気ポート用の仕切り板において、
溶湯に鋳包まれる両側縁部に対して表面処理を施して、前記両側縁部を、前記吸気ポート内を仕切る仕切り部の面粗さよりも大きい面粗さに粗面化したことを特徴とする吸気ポート用の仕切り板である。
The present invention that achieves the above object is pre-installed in a sand core for forming an intake port for forming an intake port of a cylinder head, and is cast at the time of casting the cylinder head so that the intake port of the cylinder head is made into a plurality of ports. In the partition plate for the intake port that partitions,
Surface treatment is performed on both side edge portions cast into the molten metal, and the both side edge portions are roughened to a surface roughness larger than the surface roughness of the partition portion partitioning the inside of the intake port. It is a partition plate for intake ports.
本発明によれば、溶湯に鋳包まれる両側縁部に対して表面処理を施すことにより、両側縁部の表面に残存する汚れが除去されるとともに、両側縁部の面粗さが大きくされているので、仕切り板の両側縁部をシリンダヘッドに対して溶着させない状態であっても、両側縁部の吸気ポートに対する仕切り板のグリップ力を大きくでき、製品内でのガタを大幅に改善して製品品質の向上を図ることができる。 According to the present invention, by applying a surface treatment to both side edges that are cast into the molten metal, dirt remaining on the surfaces of both side edges is removed and the surface roughness of both side edges is increased. Therefore, even when the both side edges of the partition plate are not welded to the cylinder head, the grip force of the partition plate against the intake ports on both side edges can be increased, greatly improving the play in the product. Product quality can be improved.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
まず、本発明の前提となる、吸気ポート14用の仕切り板100を有するシリンダヘッド10について説明する。なお、以下の説明では、吸気ポート14用の仕切り板100を、「タンブル板100」とも称する。
(First embodiment)
First, the
図1は、エンジンのシリンダヘッド10を示す概略断面図、図2は、吸気ポート14の軸直角断面図、図3は、シリンダヘッド10での気流状態を示す概略図、図4は、図3の概略平面図である。
1 is a schematic cross-sectional view showing a
図1および図3を参照して、シリンダヘッド10は、シリンダブロック11の上部に設けられ、インテークマニホールド12からの空気や燃料ガスからなる吸気流をシリンダボア13内に導入する吸気ポート14と、シリンダボア13内で燃焼した後の排ガスを排出する排気ポート15を有している。なお、図示のエンジンは、1気筒4バルブであり、吸気弁16および排気弁17が2つずつ設けられている。
Referring to FIGS. 1 and 3, a
吸気ポート14内には、吸気側(図3の外端側)からシリンダ側に向かって流れる吸気の流れ方向(白抜き矢印)に沿ってタンブル板100が設けられている。タンブル板100の吸気側には、図3および図4に示すように、制御弁18が設けられたインテークマニホールド12が接続されている。吸気ポート14は、タンブル板100により、上部ポート14uと下部ポート14dに仕切られることになり、制御弁18により下部ポート14dを閉じると、吸気は、増速されて上部ポート14u内を流れ、シリンダボア13内で強力なタンブル流(縦渦流)を形成することになる。
A
吸気ポート14は、シリンダ側の通路が大きく屈曲しており、タンブル板100のシリンダ側端部Taの位置がバラ付くと、気流の特性が変化し、タンブル流の発生状況に大きく影響することになるので、シリンダ側端部Taの位置は、きわめて重要な位置となる。一方、タンブル板100の吸気側端部Tbの位置は、吸気を分岐する側であり、しかも制御弁18が設けられる部分であることから、その位置がバラ付いても、気流の特性に変化をもたらすことはなく、一般的には、シリンダ側端部Taの位置程精度よく設定する必要はない。
In the
鋳造完了後の製品としてのシリンダヘッド10において、タンブル板100に製品内でのガタがないことも重要である。エンジンとして使用したときに、タンブル流の乱れを招くとともに、音振の原因となるからでる。タンブル板100の両側縁部Tcを、シリンダヘッド10に対して溶着できれば、タンブル板100のガタを回避できるものの、溶着させた場合には、タンブル板100の疲労破壊を招くという新たな問題が生じるため、両側縁部Tcをシリンダヘッド10に対して溶着させることはできない。また、コスト的な観点から、タンブル板にプレス品を用いることがあるが、プレス工程での潤滑油膜やその他の汚れが両側縁部Tcに付着していることがあり、これら表面汚れが両側縁部Tcとシリンダヘッド10壁部との間の隙間を助長させる要因となる。このため、タンブル板のガタつきが長手方向および上下方向に発生し、1/10mm程度の隙間が生じることがある。
In the
そこで、第1の実施形態では、シリンダヘッド10を鋳造成形するに当り、両側縁部Tcを粗面化して、表面の汚れも同時に除去する構成とし、両側縁部Tcをシリンダヘッドに対して溶着させない構造でも、タンブル板100のグリップ力を大きくできるようにしている。
Therefore, in the first embodiment, when casting the
図5(A)(B)(C)は、第1の実施形態に係るタンブル板100を示す平面図、側面図および側縁部Tcの概略拡大図である。
5A, 5B, and 5C are a plan view, a side view, and a schematic enlarged view of the side edge portion Tc showing the
本実施形態に係るタンブル板100は、シリンダヘッド10の吸気ポート14を形成する後述の吸気ポート成形用砂中子200(図7を参照)に予め設置され、シリンダヘッド10の鋳造成形時に鋳包まれて、シリンダヘッド10の吸気ポート14を複数のポート(上部ポート14uと下部ポート14d)に仕切るものである。このタンブル板100は、概説すれば、図5(C)に示すように、溶湯に鋳包まれる両側縁部Tcに対して表面処理を施して、両側縁部Tcを、吸気ポート14内を仕切る仕切り部103の面粗さよりも大きい面粗さに粗面化してある。表面処理による粗面化は、両側縁部Tcにおける側端面101および厚み方向の端面102に対して行われている。なお、以下の説明では、タンブル板100が予め設置された吸気ポート成形用砂中子200を、「ポート中子200」とも称し、また、粗面化された部分を、「粗面化部130」とも称する。
The
詳述すると、タンブル板100は、図5(A)(B)に示すように、薄肉の略矩形形状を有し、シリンダヘッド10の鋳造成形時に溶湯に鋳包まれることになる両側縁部Tcと、両側縁部Tcに連続するとともに吸気ポート14内で吸気の流れの上流側に配置されることになる吸気側端部Tbと、両側縁部Tcに連続するとともに吸気の流れの下流側に配置されることになるシリンダ側端部Taと、を備えている。両側縁部Tcよりも内方部分が、吸気ポート14内を仕切る仕切り部103となる。
More specifically, as shown in FIGS. 5A and 5B, the
タンブル板100の材質は、リサイクル性を考慮してアルミニウム合金を使用することが好ましい。
The material of the
タンブル板100の板厚は、吸気ポート14内を流通する吸気の抵抗にならないように薄肉であることが望ましいが、タンブル板100の材質がアルミニウム合金の場合には、シリンダヘッド10鋳造品を熱処理する際の熱変形を防止する必要を考慮し、約1.5mm以上であることが望ましい。
The thickness of the
両側縁部Tcに対して表面処理を施すことにより、両側縁部Tcを粗面化して粗面化部130としてあるが、両側縁部Tcの面粗さは、仕切り部103の面粗さよりも大きくすることが好ましい(図5(C)参照)。タンブル流の乱れを防止しつつ、タンブル板100のガタつきを抑制するためである。
By performing surface treatment on both side edge portions Tc, both side edge portions Tc are roughened to form a roughened
両側縁部Tcを粗面化する表面処理法は、特に限定されないが、機械的なブラスト処理や、化学的な腐食処理を挙げることができる。ブラスト処理には、サンドショットブラストや、スチールショットブラストが含まれ、腐食処理には、水酸化ナトリウムによる腐食処理が含まれる。 The surface treatment method for roughening the side edge portions Tc is not particularly limited, and examples thereof include mechanical blast treatment and chemical corrosion treatment. The blast treatment includes sand shot blast and steel shot blast, and the corrosion treatment includes corrosion treatment with sodium hydroxide.
タンブル板100の吸気側端部Tbに面取りを施してもよい。シリンダヘッド10鋳造成形後の後加工で、インテークマニホールド12が接続されるシリンダヘッド10端面をカッタなどで機械加工する場合があるが、このような場合にタンブル板100の吸気側端部Tbの切除をより滑らかに行うことができ、加工時のかえりバリの発生を抑制できるからである。
The
タンブル板100の製造方法は特に限定されないが、同品質のものを簡便かつ安価に作製する観点から、プレス成形によりタンブル板100を作製することが好ましい。プレス工程での潤滑油膜やその他の汚れが両側縁部Tcに付着している場合もあるが、本実施形態では、プレス工程以降に実施されるタンブル板100に対する表面処理により、両側縁部Tcの表面汚れも同時に除去されることになる。表面汚れがなくなるため、プレス品をタンブル板100に使用しても、両側縁部Tcとシリンダヘッド10との間の隙間を助長させる要因が排除される。
Although the manufacturing method of the
図6(A)(B)は、表面処理をどの工程で実施するかについての説明に供する図であり、図6(A)は、ポート中子200を造型する前に両側縁部Tcに対して表面処理を施す場合を示し、図6(B)は、ポート中子200を造型した後に両側縁部Tcに対して表面処理を施す場合を示している。
6 (A) and 6 (B) are diagrams for explaining in which process the surface treatment is performed, and FIG. 6 (A) shows the side edge Tc before the
両側縁部Tcを粗面化する表面処理は、図6(A)に示すように、ポート中子200を造型する前に実施したり、図6(B)に示すように、ポート中子200を造型した後に実施したりすることができる。
The surface treatment for roughening the side edges Tc is performed before molding the
いずれの場合であっても、表面処理は、仕切り部103にマスキング手段131を設けて施すのが好ましい。仕切り部103の小さな面粗さつまり平滑性が損なわれず、タンブル流の乱れを防止できるとともに、鋳包み部である両側縁部Tcのみの面粗さを拡大して、タンブル板100のガタつきを抑制できるからである。
In any case, the surface treatment is preferably performed by providing the
ここで、マスキング手段131としては、マスキング材132またはポート中子200を造型している中子砂210から構成することができる。
Here, the masking means 131 can be composed of the masking
すなわち、図6(A)に示すように、ポート中子200を造型する前に表面処理を実施する場合には、マスキング手段131としてのマスキング材132により仕切り部103をマスキングして、両側縁部Tcのみに表面処理を実施することができる。例えば、マスキング材132を仕切り部103に配置し、両側縁部Tcを露呈させた状態でショットブラスト処理を実施すると、仕切り部103では性能上必要となる面粗さを確保しつつ、両側縁部Tcの面粗さを拡大できる。サンドショットブラストや、スチールショットブラストなどの表面処理をタンブル板100全体に施すと、仕切り部103の面粗さが粗くなり過ぎて、タンブル流が乱れる可能性があるため、上記のようにマスキング材132を用いて部分的に表面処理することが有効である。
That is, as shown in FIG. 6 (A), when the surface treatment is performed before molding the
また、図6(B)に示すように、ポート中子200を造型した後に表面処理を実施する場合には、そもそも、ポート中子200から外部に突出している両側縁部Tcのみにしか表面処理を施すことができない。このため、マスキング手段131としては、ポート中子200を造型している中子砂210自体となる。この場合であっても、マスキング手段131としての中子砂210により仕切り部103をマスキングして、両側縁部Tcのみに表面処理を実施することができる。例えば、水酸化ナトリウム溶液などの腐食液を刷毛などで両側縁部Tcに塗布する腐食処理を実施すると、仕切り部103では性能上必要となる面粗さを確保しつつ、両側縁部Tcの面粗さを拡大できる。この場合の表面処理手法にあっては、表面処理に用いる腐食液の使用量を削減でき、さらには、ポート中子200成形時の余熱によって両側縁部Tcの腐食反応が促進するため、表面処理に要する時間を短縮できるという利点もある。
In addition, as shown in FIG. 6B, when the surface treatment is performed after the
図7(A)(B)は、第1の実施形態のタンブル板100が予め設置された、ポート中子200を示す平面図および側面図である。また、図8は、ポート中子200を造型する型300を示す概略断面図、図9は、ポート中子200を造型する型300を破断してタンブル板100を露呈した状態で示す平面図である。なお、以下の説明では、ポート中子200を造型する型300を、「中子型300」とも称する。
FIGS. 7A and 7B are a plan view and a side view showing the
シリンダヘッド10を鋳造成形する際には、まず、図8に示される中子型300を用いて、図7に示されるポート中子200が造型される。
When casting the
ポート中子200は、シリンダヘッド10を鋳造成形する鋳造型400内に設置して(図10を参照)、シリンダヘッド10の吸気ポート14を形成するものである。このポート中子200は、上述したタンブル板100が、その粗面化部130とされた両側縁部Tcを溶湯に鋳包まれるように外部に突出して、予め設置されている。
The
外部に突出したタンブル板100の両側縁部Tcは、溶湯に鋳包まれたときの保持をより確実にする部分である。鋳包み代は、特に限定されるものではないが、例えば、約2mmに設定されている。
Both side edge portions Tc of the
前記中子型300は、中子用上型301や中子用下型302などからなる複数の部分型から構成されている。これら部分型を突き合わせると、その内部には、ポート中子200を形成するためのキャビティ303が形成される。このキャビティ303内に、中子砂を吹き込み、押し固めてポート中子200を成形する。
The
図9に示すように、中子型300に予めタンブル板100を載置した状態で、中子砂を吹き込み、ポート中子200を成形する。このタンブル板100は、中子型300内でズレないように位置決めされ、中子型300の型合わせ面に形成された座にセットされている。つまり、中子用下型302のキャビティ周縁に載置された状態で保持されている。
As shown in FIG. 9, core sand is blown in a state where the
中子型300内で成形されたポート中子200は、中子用上型301や中子用下型302などの部分型を図8中矢印で示す分割方向に分割することにより、中子型300から取り出される。なお、図8中符号201は巾木を示している。
The
図10は、シリンダヘッド10を鋳造成形する鋳造型400内にポート中子200を設置した状態を示す断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a state in which the
図10に示すように、ポート中子200は、シリンダヘッド10を成形するための鋳造型400に組み込まれる。鋳造型400は、上型401、下型402およびサイド型403からなり、ポート中子200を下型402とサイド型403の間で支持し、上型401で覆うと、内部にシリンダヘッド10を成形するためのキャビティ404が形成される。なお、図中の符号「405」は、ウォータージャケット成形用の中子である。鋳造法は、例えば、低圧鋳造法(LPDC)が採用される。
As shown in FIG. 10, the
この状態で、湯口(図示せず)からキャビティ404内に、アルミニウム合金、その他の金属からなる溶湯を注湯すると、タンブル板100は、その両側縁部Tcが鋳包まれていき、溶湯が凝固すると、その両側縁部Tcの全体が固定され、図1に示すようなシリンダヘッド10が形成される。
In this state, when a molten metal made of aluminum alloy or other metal is poured into the
本実施形態では、タンブル板100の溶湯に鋳包まれる両側縁部Tcに対して表面処理を施すことにより、プレス品であるタンブル板100の両側縁部Tcは、その表面に残存する汚れが除去されるとともに、仕切り部103の面粗さよりも大きい面粗さの粗面化部130とされている。このため、タンブル板100の両側縁部Tcをシリンダヘッド10に対して溶着させない状態であっても、粗面化された両側縁部Tcは凝固された溶湯との間の微小な噛み合い部が多数形成される結果、タンブル板100のグリップ力が大きくなり、タンブル板100の固定が確実なものとなる。これにより、鋳造完了後の製品としてのシリンダヘッド10において、吸気ポート14に対するタンブル板100のガタの発生が抑制される。
In the present embodiment, by applying a surface treatment to both side edge portions Tc cast into the molten metal of the
上述したように、本実施形態によれば、タンブル板100の両側縁部Tcをシリンダヘッド10に対して溶着させない状態であっても、精度良く鋳包まれることになる。したがって、タンブル板100の製品内でのガタを大幅に改善して製品品質の向上を図ることができる。
As described above, according to the present embodiment, even if the both side edge portions Tc of the
図11(A)は、両側縁部Tcを粗面化する表面処理として、スチールショットブラスト、サンドショットブラストおよび水酸化ナトリウムによる腐食を実施した場合の表面粗さを、無処理つまりプレス品表面の表面粗さとともに示すグラフ、図11(B)は、両側縁部Tcを粗面化する表面処理として、スチールショットブラスト、サンドショットブラストおよび水酸化ナトリウムによる腐食を実施した場合のタンブル板100のガタつき発生率を、無処理つまりプレス品のままのタンブル板100のガタつき発生率とともに示すグラフである。なお、図11(A)において、表面粗さは、算術平均粗さRa(μm)で示される。
FIG. 11A shows the surface roughness when the steel shot blasting, sand shot blasting and sodium hydroxide corrosion are performed as the surface treatment for roughening the side edges Tc. The graph shown together with the surface roughness, FIG. 11 (B), shows the backlash of the
図11(A)に示されるように、表面粗さは処理方法で異なり、スチールショットブラストが粗面化に効果的な手段であることがわかる。図11(B)に示されるように、タンブル板100のガタつき発生率は、両側縁部Tcの面粗さに依存しており、表面粗さが粗い方がタンブル板100のガタつきを効果的に防止できることがわかる。いずれの表面処理方法でも、プレス品に対して、大幅にガタつきが低減している。特に、スチールショットブラストで表面処理した場合には、ガタの発生は見られなかった。
As shown in FIG. 11A, the surface roughness varies depending on the processing method, and it can be seen that steel shot blasting is an effective means for roughening. As shown in FIG. 11 (B), the backlash occurrence rate of the
(第2の実施形態)
図12(A)(B)は、第2の実施形態のタンブル板100bが予め設置された、ポート中子200bを示す平面図および側面図である。
(Second Embodiment)
FIGS. 12A and 12B are a plan view and a side view showing the
第2の実施形態のタンブル板100bにあっては、両側縁部Tcは、溶湯の凝固を促進する促進部材133をさらに含み、当該促進部材133の表面が粗面化されている点で、第1の実施形態と相違している。その他の構成は、第1の実施形態と同様である。
In the
前述したように、タンブル板100bのシリンダ側端部Taの位置はタンブル流の発生状況に大きく影響することから重要な位置である。
As described above, the position of the cylinder side end portion Ta of the
第2の実施形態では、シリンダヘッド10を鋳造成形するに当り、タンブル板100bのシリンダ側端部Taの位置は位置固定的に、吸気側端部Tbの位置は比較的自由な構成とし、注湯時にタンブル板100bが熱的影響を受けても、吸気側端部Tb側でこれを吸収できるようにしている。
In the second embodiment, when casting the
前記促進部材133は、両側縁部Tcにおける側端面101のうち一部分に限定して設けられており、本実施形態では、当該一部分は、シリンダ側端部Ta寄りとしてある。促進部材133は、両側縁部Tcにおける側端面101に形成した凹部134より構成されている。この凹部134は、その内側面が表面処理されて、粗面化部130とされている。図示例の凹部134は、半円弧形状を有している。促進部材133をなす凹部134は、タンブル板100bに要求される位置精度、タンブル板100bの熱膨張量などを考慮して、そのくぼみ形状の大きさ、数、設置位置、設置密度を変化させ得ることはいうまでもない。
The
なお、説明の便宜上、タンブル板100bの両側縁部Tcのうち、促進部材133が設けられた一部分を「凝固促進部分a」とも称し、促進部材133が設けられていない他の部分を「非設置部分b」とも称する。
For convenience of explanation, a part of the side edge portion Tc of the
促進部材133は、当該促進部材133が設けられた一部分(凝固促進部分a)の近傍における溶湯の凝固を、他の部分(非設置部分b)の近傍における溶湯の凝固よりも促進することによって、吸気ポート14に対するタンブル板100bの位置を規制するためのものである。
The accelerating
このような促進部材133が設けられたタンブル板100bを予め設置したポート中子200bを、鋳造型400に組込み、キャビティ404に注湯すると、タンブル板100bは、その両側縁部Tcが鋳包まれていき、溶湯が凝固すると、その両側縁部Tcの全体が固定される。
When the
ここで、両側縁部Tcのうちシリンダ側端部Ta寄りの凝固促進部分aは、非設置部分bに比べると、凹部134の存在により、単位長さあたりの溶湯との接触面積が大きくなっている。このため、タンブル板100bの両側縁部Tcが鋳包まれるときには、凝固促進部分aの近傍における溶湯は、非設置部分bの近傍における溶湯に比べて相対的に急冷され、溶湯の凝固が促進される。さらに、凹部134の存在により、溶湯が通過する際の通路抵抗も増すことから、凝固促進部分aの近傍における溶湯は、非設置部分bの近傍における溶湯に比べて相対的に滞留しやすく、溶湯の凝固が促進される。
Here, the solidification promoting portion a near the cylinder side end portion Ta of both side edge portions Tc has a larger contact area with the molten metal per unit length due to the presence of the
促進部材133による溶湯を急冷する作用と溶湯を滞留させる作用とがあいまって、凝固促進部分aの近傍における溶湯の凝固が、非設置部分bの近傍における溶湯の凝固よりも促進される。これにより、両側縁部Tcは、その凝固促進部分aが非設置部分bよりも先に固定され、吸気ポート14に対するタンブル板100bの位置が規制される。また、凹部134の存在により、タンブル板100bが半凝固状態下の溶湯中で移動しようとする際の抵抗も増している。この観点からも、タンブル板100bは移動し難く、タンブル板100bの位置ズレが防止される。本実施形態では、両側縁部Tcは、そのシリンダ側端部Ta寄りの部分が、吸気側端部Tb寄りの部分よりも先に固定されるため、吸気ポート14に対するシリンダ側端部Taの位置ズレを防止することができる。
The action of rapidly quenching the molten metal by the accelerating
また、凝固促進部分aの近傍における溶湯の凝固が促進され、さらには、促進部材133はその表面に残存する汚れが除去されるとともに粗面化部130とされているため、タンブル板100の両側縁部Tcをシリンダヘッド10に対して溶着させない状態であっても、両側縁部Tcの側端面101および厚み方向の端面102のみならず粗面化された促進部材133においても凝固された溶湯との間の微小な噛み合い部が多数形成される結果、タンブル板100のグリップ力がさらに大きくなり、タンブル板100の固定がより一層確実なものとなる。これにより、鋳造完了後の製品としてのシリンダヘッド10において、吸気ポート14に対するタンブル板100bのガタの発生がより一層抑制される。
Further, the solidification of the molten metal in the vicinity of the solidification promoting portion a is promoted, and further, the facilitating
さらに、両側縁部Tcのうち凝固促進部分aが先に固定され、非設置部分bは凝固促進部分aよりも相対的に遅く固定される。このため、溶湯の熱によりタンブル板100bが熱膨張する方向を、溶湯が凝固し始めた凝固促進部分aから溶湯が未凝固のままである非設置部分bに向かう一方向に限定ないし制御することが可能となる。本実施形態では、タンブル板100bはそのシリンダ側端部Taの側が先に固定されることから、タンブル板100bが熱膨張する方向を、吸気側端部Tbに向かう方向に限定できる。タンブル板100bの熱膨張が、膨張しやすい吸気側端部Tbに集約されるため、ポート中子200bがシリンダ側端部Taによって加圧されることがない。このため、ポート中子200bに、吸気ポート14の形状を成形するために重要な領域で、亀裂や破損などが生じることはない。
Furthermore, the coagulation promoting part a of the side edge portions Tc is fixed first, and the non-installation part b is fixed relatively later than the coagulation promoting part a. For this reason, the direction in which the
仮に、タンブル板100bの熱膨張が大きい場合でも、ポート中子200bは吸気側端部Tbによって加圧されることから、ポート中子200bに発生する割れを巾木201側に誘導ないし誘発させることができる。このポート中子200bの割れに起因するバリは、鋳造完了後の製品としてのシリンダヘッド10の内部ではなく、製品形状外に発生することになる。したがって、後のバリ取り作業を容易に実施することができる。
Even if the thermal expansion of the
上述したように、第2の実施形態によれば、タンブル板100bは、熱膨張しても、重要な位置であるシリンダ側端部Taの位置が保持された状態で精度良く鋳包まれることになる。したがって、第1の実施形態と同様のタンブル板100bのガタつき防止という効果に加えて、タンブル板100bの位置精度およびポート中子200bの折れ、を総合的に改善することができる。
As described above, according to the second embodiment, even if the
なお、吸気ポート14の構造や燃料噴射装置のタイプなどによっては、タンブル板100の吸気側端部Tbの位置精度を高めることが要請される場合がある。このような場合には、溶湯の凝固を促進する促進部材133を吸気側端部Tb寄りに設ければ、吸気側端部Tbの位置精度を高めることもできる。また、促進部材133は、両側縁部Tcにおける厚み方向の端面102に設けることもできる。さらに、促進部材133は、溶湯の凝固を促進する限りにおいて適宜の構造・形状を採用することができ、例えば、凸部、凹凸部、貫通孔などでもよい。
Depending on the structure of the
(その他の変形例)
タンブル板100のガタの発生の原因となる、側縁部Tcとシリンダヘッド10壁部との間の隙間が側縁部Tcの長手方向に沿う特定の範囲に生じるような場合にあっては、側縁部Tcのうち前記特定の範囲に対応する一部分だけを粗面化してもよい。また、側縁部Tcの全体を粗面化する一方、前記特定の範囲に対応する一部分の面粗さをさらに粗くしてもよい。面粗さを長手方向に沿って異ならせるためには、ショットを投射する時間や塗布した腐食液を放置する時間つまり表面処理時間を長手方向に沿って変えたり、ショットの径や投射量、腐食液濃度などを長手方向に沿って変えたりすればよい。また、面粗さを長手方向に沿って異ならせるに当たっては、2つの面粗さだけに変化させる形態の他、3つ以上の面粗さに段階的に変化させる形態、あるいは、連続的に変化させる形態のいずれをも採用できる。
(Other variations)
When the gap between the side edge portion Tc and the
本発明は、シリンダヘッドの吸気ポートにおけるタンブル板のガタつきを改善する用途に適用できる。 The present invention can be applied to an application for improving the backlash of the tumble plate at the intake port of the cylinder head.
10 シリンダヘッド、
14 吸気ポート、
100 タンブル板(仕切り板)、
103 仕切り部、
130 粗面化部、
131 マスキング手段、
132 マスキング材(マスキング手段)、
133 溶湯の凝固を促進する促進部材、
134 凹部(促進部材)、
200 ポート中子(吸気ポート成形用砂中子)、
210 ポート中子を造型している中子砂(マスキング手段)、
300 中子型、
400 鋳造型、
Ta シリンダ側端部、
Tb 吸気側端部、
Tc 側縁部。
10 cylinder head,
14 intake port,
100 tumble board (partition board),
103 partition,
130 roughening section,
131 masking means;
132 Masking material (masking means),
133 Accelerating member that promotes solidification of the molten metal,
134 recess (promotion member),
200 port core (sand core for molding intake port),
210 Core sand (masking means) molding port core,
300 core type,
400 casting mold,
Ta cylinder side end,
Tb Inlet side end,
Tc Side edge.
Claims (5)
溶湯に鋳包まれる両側縁部に対して表面処理を施して、前記両側縁部を、前記吸気ポート内を仕切る仕切り部の面粗さよりも大きい面粗さに粗面化したことを特徴とする吸気ポート用の仕切り板。 In an intake port partition plate that is pre-installed in an intake port molding sand core that forms an intake port of a cylinder head, and is cast when the cylinder head is cast, and partitions the intake port of the cylinder head into a plurality of ports.
Surface treatment is performed on both side edge portions cast into the molten metal, and the both side edge portions are roughened to a surface roughness larger than the surface roughness of the partition portion partitioning the inside of the intake port. Partition plate for intake port.
前記マスキング手段は、マスキング材または前記吸気ポート成形用砂中子を造型している中子砂から構成されていることを特徴とする請求項1に記載の吸気ポート用の仕切り板。 The surface treatment is performed by providing a masking means on the partition part,
2. The intake port partition plate according to claim 1, wherein the masking means is formed of a masking material or core sand forming the intake port molding sand core. 3.
請求項1〜3のいずれか1つに記載の吸気ポート用の仕切り板が、その両側縁部を溶湯に鋳包まれるように外部に突出して、予め設置されていることを特徴とする吸気ポート成形用砂中子。 In the intake port molding sand core that is installed in the casting mold for casting the cylinder head and forms the intake port of the cylinder head,
The intake port partition plate according to any one of claims 1 to 3, wherein both sides of the partition plate protrude outside so as to be cast in molten metal, and are installed in advance. Sand core for molding.
前記両側縁部の面粗さにより、前記吸気ポートに対する前記仕切り板のガタの発生を抑制したことを特徴とするシリンダヘッド。
The partition plate for an intake port according to any one of claims 1 to 3, wherein both side edges are cast into the molten metal and installed in the intake port,
The cylinder head is characterized in that the backlash of the partition plate with respect to the intake port is suppressed by the surface roughness of the side edges.
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