JP2007313555A - 入子型、それを用いた鋳型及び鋳造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋳造物を離型する際の反りを防止して、寿命を延長させた入子型、それを用いた鋳型及び鋳造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】鋳造用金型にセットされて用いられるウォータージャケット入子３であって、シリンダブロック２０内に冷却用水路を形成する筒部３１と、該筒部３１の端部に一体形成された基部３２と、鋳造物離型用の押出しピン３３とを備えてなり、前記基部３２には、前記筒部３１の内側に開口される内挿通孔３４と、前記筒部３１の外側に開口される外挿通孔３５とが穿設され、該内挿通孔３４及び外挿通孔３５のそれぞれに前記押出しピン３３が挿入される。
【選択図】図２

Description

本発明は、入子型に関し、より詳細には、鋳造用金型にセットされて用いられ、シリンダブロック内に冷却用水路を形成する筒部と、該筒部の端部に一体形成される基部と、鋳造物離型用の押出しピンとを備えてなる入子型に関する。

従来、シリンダブロックを形成するための鋳造用金型には、冷却用通路を形成するための入子型としてウォータージャケット入子（以下、ＷＪ入子）がセットされ、このＷＪ入子は、シリンダブロック内に冷却用水路を形成する筒部と、該筒部の端部に一体形成された基部と、該基部に穿設され、離型用の押出しピンが挿入される挿通孔とを備えている。また、ＷＪ入子の基部には、同じく鋳造用金型に設けられた押出しピンが挿通される挿通孔が穿設されており、鋳造用金型にセットされた状態で、この押出しピンが挿通孔に挿入されて、鋳造物（シリンダブロック）が鋳造用金型及びＷＪ入子から離型される。

例えば、特許文献１の図１及び図２に、従来の鋳型構造が開示されている。この鋳型構造におけるＷＪ入子は、筒部がシリンダに対応するように複数に長手方向に沿って開口され、基部には挿通孔が複数穿設され、鋳造用金型の対応する位置に押出しピンが進退可能にセットされる。そして、シリンダブロックが鋳造された後、押出しピンが基部の挿通孔を介して金型のキャビティ内に進出されて、シリンダブロックが鋳造用金型及びＷＪ入子から離型される。
特開２００１−１５２９５８号公報

従来の入子型構造では、基部に穿設された挿通孔は筒部の内側にのみ開口されており、この挿通孔に挿入された押出しピンは、筒部の内側のキャビティ内にのみ進出して、筒部の内側位置からシリンダブロックを押し出すように構成されていた。
しかし、溶湯は凝固時に収縮を伴うため、鋳造されたシリンダブロックを離型する際には、筒部（の内外壁面）とシリンダブロックとの間に摩擦力が生じる。特に、ＷＪ入子は、平面視においてシリンダの配列する方向（長手方向）に長く形成されているため、シリンダブロックを離型する際に、筒部とシリンダブロックとの間での摩擦抵抗によって引き抜き方向に反って（塑性変形）しまうという問題があった。
また、シリンダブロックを離型する際にＷＪ入子が引き抜き方向に反ってしまうことで、ＷＪ入子のくびれ部（各シリンダを形成する筒部間の継目部分）に繰返し応力かかり、鋳造のショット数が増大すると、かかる部分において疲労亀裂が生じ易くなるという問題があった。

そこで、本発明では、前記従来の課題を解決するもので、鋳造物を離型する際の反りを防止して、寿命を延長させた入子型、それを用いた鋳型及び鋳造方法を提供することを目的とするものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

すなわち、請求項１においては、鋳造用金型にセットされて用いられる入子型であって、シリンダブロック内に冷却用水路を形成する筒部と、該筒部の端部に一体形成された基部と、鋳造物離型用の押出しピンとを備えてなり、前記基部には、前記筒部の内側に開口される内挿通孔と、前記筒部の外側に開口される外挿通孔とが穿設され、該内挿通孔及び外挿通孔のそれぞれに前記押出しピンが挿入されるものである。

請求項２においては、前記基部は、前記筒部より外方に張り出された張出部が形成され、該張出部に前記外挿通孔が穿設されるものである。

請求項３においては、前記基部は、前記筒部より外方に張り出された張出部が長手方向両端部に形成され、該基部に前記外挿通孔が穿設されるものである。

請求項４においては、前記入子型を鋳造用金型にセットしてなるものである。

請求項５においては、鋳造用金型に、シリンダブロック内に冷却用水路を形成する筒部と、該筒部の端部に一体形成された基部とが設けられた入子型をセットし、キャビティ内に充填された溶湯が凝固して鋳造された後に、前記基部に穿設された前記筒部の内側位置に開口される内挿通孔と前記筒部の外側位置に開口される外挿通孔とに、鋳造物離型用の押出しピンが挿入されて、前記筒部の内側位置及び外側位置から鋳造物を押圧して離型するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１に示す構成としたので、筒部の内側位置及び外側位置から進出された押出しピンによって鋳造物を均等に押し出すことができ、反り返りや疲労亀裂を防止して、寿命を延長できる。

請求項２に示す構成としたので、基部に張出部を一体的に形成することができ、また、従来の加工方法を用いて容易に形成することができる。

請求項３に示す構成としたので、鋳造物を離型する際の摩擦抵抗が大きくても、長手方向両端部では筒部の内外位置から押出しピンによって鋳造物を押圧できるため、反り返りや疲労亀裂を効果的に防止できる。

請求項４に示す構成としたので、筒部の内外側から進出された押出しピンによって鋳造物を均等に押し出すことができ、入子型の反り返りや疲労亀裂を防止して、入子型の寿命を延長できる。

請求項５に示す構成としたので、筒部の内側位置及び外側位置から進出された押出しピンによって鋳造物を均等に押し出すことができ、入子型の反り返りや疲労亀裂を防止して、入子型の寿命を延長できる。

次に、発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例としてウォータージャケット入子を鋳造用金型にセットしたシリンダブロック用の鋳型の全体的な構成を示した側面図、図２はウォータージャケット入子の側断面図、図３はウォータージャケット入子の平面図、図４はシリンダブロックを離型させる様子を表した図、図５は別実施例におけるウォータージャケット入子の平面図である。

図１に示すように、シリンダブロック用の鋳型１は、ダイカスト鋳造法により、アルミニウム合金製のシリンダブロック２０（図４参照）を得るものであって、固定式の固定型１０と、固定型１０に対して移動可能に配置された可動式の可動型１１と、可動型１１の側面にその移動方向と交差する方向に移動可能に配置されたスライドコア１２・１２等とからなる鋳造用金型に、入子型としてのウォータージャケット入子３（以下、ＷＪ入子という）が入子５を介してセットされて構成されている。
このようなシリンダブロック用の鋳型１において、固定型１０、可動型１１、スライドコア１２及びＷＪ入子３等の間には鋳造空間であるキャビティ２が形成されており、キャビティ２内に溶湯が充填され、溶湯が凝固することでシリンダブロック２０が鋳造される。鋳造されたシリンダブロック２０は、ＷＪ入子３より図１においてＺ方向に引き抜かれて離型される

図２及び図３に示すように、ＷＪ入子３は、薄壁状の筒部３１と、筒部３１の一端に一体形成された基部３２とで構成されており、ボアピン４及び取付ネジ（図略）によって、入子５に取り付けられる。
筒部３１は、全体として内部中空に形成され、必要気筒数に応じた数のシリンダ型３１ａ・３１ａ・・・が一列（図３におけるＸ方向）に連設されている。すなわち、ＷＪ入子３は、平面視において幅方向（図３におけるＹ方向）に比べてＸ方向に長くなっている。また、シリンダ型３１ａは、断面略円形の筒状に形成されており、隣接するシリンダ型３１ａの接続部にはくびれ部３１ｂが形成されている。この筒部３１によって、シリンダブロック２０内に冷却用水路が形成される。

基部３２は、筒部３１の一端に一体的に形成され、必要気筒数に応じた数（上述したシリンダ型３１ａ・３１ａ・・・に対応した数）の開口部３２ａと、筒部３１の長手方向（Ｘ方向）の両端部より外方に張り出された張出部３２ｂ・３２ｂと、シリンダブロック２０を離型するための押出しピン３３が挿通される挿通孔３４・３５等とが形成されている。
開口部３２ａは、開口端が平面視略矩形に形成されており、ボアピン４の端部が挿入されて、ボアピン４が位置決めして取り付けられる。

ボアピン４は、筒部３１のシリンダ型３１ａ・３１ａ・・・ごとに配置され、開口部３２ａの開口端の形状と同一に形成された基部と、基部より半径方向長さが大きくなるように形成された略円柱状の軸部４ａとで構成されている。基部は、端面に孔４ｂ・４ｂが穿設されており、この孔４ｂ・４ｂにＷＪ入子３の固定用の取付ネジ（図略）が螺挿される。また、軸部４ａは、径方向長さＲ１がシリンダ型３１ａの内径Ｒ２よりも小さく（Ｒ１＜Ｒ２）、ボアピン４が筒部３１に配置された状態で、軸部４ａの円周面と筒部３１の内壁とが離間するように構成されている（図３参照）。

ＷＪ入子３を鋳造用金型にセットするには、まず、入子５の対応する位置にＷＪ入子３が配置され（図１参照）、かかる状態で、ボアピン４・４・・・がＷＪ入子３に取り付けられる。ボアピン４は基部が開口部３２ａに挿入されて位置決めされ、入子５の裏側より挿入された取付ネジがボアピン４の孔４ｂに螺挿されて、ＷＪ入子３がボアピン４を介して入子５に一体的に締結される。そして、このように締結されたＷＪ入子３及び入子５が可動型１１に固定される。
ただし、ＷＪ入子３を入子５を介さずに直接鋳造用金型（可動型１１）にセットするように構成してもよく、鋳造用金型の構成としては、上述したものに限定されない。

図３及び図４に示すように、挿通孔３４・３５は、上述した基部３２において、筒部３１の内側に開口される内挿通孔３４と、筒部３１の外側に開口される外挿通孔３５とからなり、内挿通孔３４及び外挿通孔３５のそれぞれが、筒部３１の軸心方向に沿うようにして基部３２及び入子５をＺ方向に貫通している。換言すると、この挿通孔３４及び外挿通孔３５は、入子５の可動型１１側の端面と、ＷＪ入子３のキャビティ２側の端面にむけて開口されるようにして貫設されている。そして、押出しピン３３は、可動型１１側端面の開口端から挿入されて、キャビティ２側端面の開口端からキャビティ２内に進出される。この押出しピン３３によって、鋳造物であるシリンダブロック２０がシリンダブロック用の鋳型１（鋳造用金型及びＷＪ入子３）から離型される（図４参照）。

内挿通孔３４は、平面視で筒部３１の内側に、各シリンダ型３１ａの形状（断面略円形）に沿って複数開口されており、筒部３１にボアピン４が配置された状態で、筒部３１の内部空間に向けて開口するようにボアピン４と一致しない位置に設けられている。そのため、内挿通孔３４に挿入された押出しピン３３は、基部３２からキャビティ２内に進出される。

外挿通孔３５は、上述した張出部３２ｂに設けられている。この張出部３２ｂは、筒部３１より長手方向（Ｘ方向）外方に張り出すようにして、基部３２の両端部に設けられたものであって、本実施例では、基部３２の長手方向両端部が平面視において筒部３１よりＸ方向に張り出され、一方で基部３２の短手方向（Ｙ方向）の端部は筒部３１のＹ方向長さとほぼ同じ長さとされている。この張出部３２ｂの張出長さ（筒部３１の側面から突出する長さ）は、少なくとも外挿通孔３５の口径以上であればよい。
また、外挿通孔３５は、鋳造用金型にＷＪ入子３が配置された状態で、スライドコア１２と一致しない位置に設けられており、筒部３１の外部空間（キャビティ２内）に向けて開口されて、外挿通孔３５に挿入された押出しピン３３が、基部３２からキャビティ２内に進出される。本実施例では、外挿通孔３５は、各張出部３２ｂにそれぞれ３箇所ずつ設けられている。

次に、図１及び図４を参照して、シリンダブロック用の鋳型１を用いたシリンダブロック２０の鋳造方法について説明する。
シリンダブロック用の鋳型１において、まず、ＷＪ入子３をボアピン４を介して入子５に固定し、このＷＪ入子３が固定された入子５を可動型１１セットする。この状態で、スライドコア１２・１２が可動型１１に対して相対移動され、次いで、可動型１１がスライドコア１２・１２と一体に固定型１０の方向に移動されて、固定型１０に対して型締め（型閉め）される。また、固定型１０、可動型１１等によってキャビティ２が形成される。
その後、キャビティ２内に溶湯が高速・高圧で射出されて充填され、この溶湯が凝固して鋳造が終了する。鋳造終了後には、可動型１１が固定型１０に対して離間する方向に再び移動されて、型開きが行われる。

型開きが完了すると、押出しピン３３が作動されて内挿通孔３４及び外挿通孔３５に挿入され（図４（ａ）参照）、鋳造品であるシリンダブロック２０が鋳造用金型及びＷＪ入子３より離型される。このとき、本実施例では、シリンダブロック２０は、筒部３１内側の内挿通孔３４から進出された押出しピン３３によって押圧されるとともに、特に、長手方向両端部において、内挿通孔３４から進出された押出しピン３３に加えて、筒部３１外側の張出部３２ｂに開口された外挿通孔３５から進出された押出しピン３３に押圧される（図４（ｂ）参照）。

以上のように、本実施例のＷＪ入子３は、基部３２に、筒部３１の内側に開口される内挿通孔３４と、筒部３１の外側に開口される外挿通孔３５とが設けられて、シリンダブロック２０が筒部３１の内側位置及び外側位置の両方から進出された押出しピン３３によって押し出されるように構成されているため、筒部３１の内外側から進出された押出しピン３３によって、シリンダブロック２０を均等に押し出すことができ、反り返りや疲労亀裂を防止して、寿命を延長できる。

特に、本実施例では、ＷＪ入子３に、外挿通孔３５を設けるために、基部３２に筒部３１より外方に張り出された張出部３２ｂが一体的に形成されており、この張出部３２ｂは、少なくとも筒部３１より長手方向両端部にのみ形成されている。
このように構成することで、溶湯が凝固する際にＷＪ入子３の長手方向内側に収縮することから、離型する際のシリンダブロック２０と筒部３１との間の摩擦抵抗が大きくても、長手方向両端部では筒部３１の内側位置及び外側位置から押出しピン３３によってシリンダブロック２０を押圧することができ、ＷＪ入子３自身の反り返りを効果的に防止できる。
すなわち、シリンダブロック２０を離型する際には、ＷＪ入子３の筒部３１（の側壁）との間での摩擦抵抗が大きく、従来の構造では、ＷＪ入子３が、筒部３１との摩擦抵抗によって長手方向略中央部が押し出し方向（Ｚ方向）に凹となるように反り返ってしまい、ひいてはくびれ部３１ｂにおいて繰り返し応力がかかって疲労亀裂が生じてしまう場合があったのである。本実施例の構成によって、そのような問題を解消できる。

なお、張出部３２ｂは、本実施例では基部３２と一体に形成されているが、これに限定されず、基部３２は別体に形成されてもよく、さらには、ＷＪ入子３の基部３２ではなく入子５側に形成されてもよい。ただし、張出部３２ｂを基部３２と一体に形成することで、ＷＪ入子３を従来の加工方法を用いて容易に形成することができる。
また、張出部３２ｂは、本実施例で示したように長手方向端部のみに設けられるだけでなく、図５に示すように、筒部３１から短手方向（Ｙ方向）にも張り出すように形成されてもよい。かかる場合には、筒部３１の外壁に沿って複数の外挿通孔３５が設けられる。
また、外挿通孔３５は、張出部３２ｂの所定位置に複数設けられるが、その位置や個数は特に限定されない。ただし、内挿通孔３４と外挿通孔３５とが筒部３１を挟んで対向する位置にそれぞれ設けられるのが好ましい。この場合は、外挿通孔３５が内挿通孔３４と同様に筒部３１のシリンダ型３１ａの形状（略円形）に沿って配置される。

鋳造法としては、上述したダイカスト鋳造法の他に、遠心鋳造法・高圧鋳造法・低圧鋳造法等、いずれの鋳造法を選択するかは任意とされる。また、鋳造金属としては、アルミニウム合金の他に、マグネシウムや銅又はそれらの合金、鉄系合金等、任意の金属を選択することができる。

本発明の一実施例としてウォータージャケット入子を鋳造用金型にセットしたシリンダブロック用の鋳型の全体的な構成を示した側面図。 ウォータージャケット入子の側断面図。 ウォータージャケット入子の平面図。 シリンダブロックを離型させる様子を表した図。 別実施例におけるウォータージャケット入子の平面図。

符号の説明

１ 鋳型
３ ウォータージャケット入子（入子型）
２０ シリンダブロック（鋳造物）
３１ 筒部
３２ 基部
３３ 押出しピン
３４ 内挿通孔
３５ 外挿通孔

Claims (5)

1. 鋳造用金型にセットされて用いられる入子型であって、
   シリンダブロック内に冷却用水路を形成する筒部と、該筒部の端部に一体形成された基部と、鋳造物離型用の押出しピンとを備えてなり、
   前記基部には、前記筒部の内側に開口される内挿通孔と、前記筒部の外側に開口される外挿通孔とが穿設され、該内挿通孔及び外挿通孔のそれぞれに前記押出しピンが挿入されることを特徴とする入子型。
2. 前記基部は、前記筒部より外方に張り出された張出部が形成され、該張出部に前記外挿通孔が穿設されることを特徴とする請求項１に記載の入子型。
3. 前記基部は、前記筒部より外方に張り出された張出部が長手方向両端部に形成され、該基部に前記外挿通孔が穿設されることを特徴とする請求項１に記載の入子型。
4. 前記請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の入子型を鋳造用金型にセットしてなることを特徴とする鋳型。
5. 鋳造用金型に、シリンダブロック内に冷却用水路を形成する筒部と、該筒部の端部に一体形成された基部とが設けられた入子型をセットし、
   キャビティ内に充填された溶湯が凝固して鋳造された後に、
   前記基部に穿設された前記筒部の内側位置に開口される内挿通孔と前記筒部の外側位置に開口される外挿通孔とに、鋳造物離型用の押出しピンが挿入されて、
   前記筒部の内側位置及び外側位置から鋳造物を押圧して離型することを特徴とする鋳造方法。

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