JP2008212942A - シリンダブロックの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、砂中子を破損することなく、確実に、シリンダボアの壁面を構成するライナと、冷却流体が流通されるウォータジャケットとを有するシリンダブロックを製造する。
【解決手段】シリンダボアの壁面を構成するライナ１と、冷却流体が流通されるウォータジャケットとを有するシリンダブロックを製造するための鋳造型は、ウォータジャケットを形成するための砂中子２の外側を保持しこの砂中子２とライナ１との間に溶融されたシリンダブロックの材料の一部３を重力鋳造法により充填するためのキャビティ１０を形成する第１型１１と、第１型１１によって部分的な材料３および砂中子２と一体化されたライナ１の内側を保持するとともに砂中子２の外側に溶融された材料４をダイカスト鋳造法により充填するためのキャビティ２０を形成する第２型２１と、を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、シリンダブロックの製造方法に関し、特に、シリンダボアの壁面を構成するライナと、冷却流体が流通されるウォータジャケットとを有するシリンダブロックを製造するための方法に関するものである。

シリンダブロックをダイカスト鋳造するための従来の技術として、特許文献１が知られている。特許文献１には、シリンダブロックをダイカスト鋳造するにあたり、可動ダイスにライナーを挿入後、可動金型側に、駆動機構によって独立して作動するよう設けられた砂中子保持ピンをキャビティ内に突出し、該ピン上へ水ジャケット成形用砂中子を載置して一時的に保持させ、次いで可動ダイスの可動中子金型により上記砂中子を保持した後、上記砂中子保持ピンをキャビティから後退させ、型締することを特徴とする砂中子の保持方法、および、キャビティに対して独立して進退自在に可動金型側に形成され、型締め前に水ジャケット成形用砂中子をキャビティ内に一時的に保持するための砂中子保持ピンと、上記砂中子保持ピンを駆動機構に連結する接続板とを備え、上記砂中子保持ピンは少なくとも２本ないしは２本以上を有して上記砂中子の一側面を載置して保持するよう構成したことを特徴とする砂中子の保持装置が開示されている。

特開平１‐１７８３６１号公報

上記特許文献１にあっては、砂中子７に形成された突起７ｃおよび脚部７ｄを可動中子金型２、３と可動ダイス１に形成された凹部２a、３ａ、１ｂに係嵌することにより金型内に砂中子を保持することが記載されている（公報第３頁左上欄第８行〜同欄第１６頁）。すなわち、特許文献１にあっては、砂中子７を突起７ｃによって金型内に部分的に保持した状態で型締し、プランジャによってキャビティ内に溶湯を充填し鋳造するものであった。そのため、砂中子自体の自重や鋳造時の溶湯衝撃、圧力などによって砂中子が破損し、ウォータジャケットを正しく成形することができず、シリンダブロックの歩留りが悪くなるという問題があった。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、砂中子を破損することなく、確実に、シリンダボアの壁面を構成するライナと、冷却流体が流通されるウォータジャケットとを有するシリンダブロックを製造することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明のシリンダブロックの製造方法に係る発明は、シリンダボアの壁面を構成するライナと、冷却流体が流通されるウォータジャケットとを有するシリンダブロックを製造するための方法であって、前記ライナとウォータジャケットを形成するための砂中子との間に溶融された材料を重力鋳造法により充填して前記ライナと砂中子と該両者の間の材料とを一体化し、該ライナおよび材料と一体化された砂中子の外側にキャビティを形成して、該キャビティ内に溶融化された材料をダイカスト鋳造法により充填することを特徴とするものである。

本発明によれば、ライナと砂中子との間に溶融された材料を重力鋳造法により充填して、内側から外側に向かって順次ライナと充填された材料と砂中子とを一体化させ、しかも、その外側にキャビティを形成して内部に溶融化された材料をダイカスト鋳造法により充填するため、砂中子に部分的に大きな荷重がかかるなどして破損することなく、シリンダボアの壁面を構成するライナが鋳包まれるとともに冷却流体が流通されるウォータジャケットが砂中子によって確実に形成されたシリンダブロックを製造することが可能な方法を提供することができる。

（発明の態様）
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。請求可能発明は、少なくとも、請求の範囲に記載された発明である「本発明」ないし「本願発明」を含むが、本願発明の下位概念発明や、本願発明の上位概念あるいは別概念の発明を含むこともある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、以下の各項において、（１）項が請求項１に相当する。

（１） シリンダボアの壁面を構成するライナと、冷却流体が流通されるウォータジャケットとを有するシリンダブロックを製造するための方法であって、
前記ライナとウォータジャケットを形成するための砂中子との間に溶融された材料を重力鋳造法により充填して前記ライナと砂中子と該両者の間の材料とを一体化し、
該ライナおよび材料と一体化された砂中子の外側にキャビティを形成して、該キャビティ内に溶融化された材料をダイカスト鋳造法により充填することを特徴とするシリンダブロックの製造方法。

（１）項の発明では、ライナとウォータジャケットを形成するための砂中子との間に溶融された材料を比較的低い圧力である重力鋳造法により充填すると、内側から外側に向かって順次ライナと材料と砂中子とが一体化となって成形される。このライナと材料と一体化された砂中子の外側にキャビティを形成してキャビティ内に溶融された材料を比較的高い圧力となるダイカスト鋳造法によって充填しても、砂中子の内側が全面にわたってライナと先の外側に重力鋳造法によって充填された材料によって保持されているため、砂中子に部分的な荷重がかかるなどして破損することなく、シリンダボアの壁面を構成するライナが鋳包まれるとともに冷却流体が流通されるウォータジャケットが砂中子によって確実に形成されたシリンダブロックを製造することが可能な方法を提供することができる。

（２） 前記ライナと砂中子との間に溶融された材料を重力鋳造法により充填する際に砂中子の外側を型により保持することを特徴とする（１）項に記載のシリンダブロックの製造方法。

（２）項の発明では、（１）項に記載の発明において、ライナと砂中子との間に溶融された材料を重力鋳造法により充填する際に、砂中子の外側を型で保持することによって、溶融された材料の充填により砂中子が破損するのを確実に防止できる。

（３） 前記キャビティ内に溶融化された材料をダイカスト鋳造法により充填する際にライナの内側を型により保持することを特徴とする（１）項または（２）項に記載のシリンダブロックの製造方法。

（３）項の発明では、（１）項または（２）項に記載の発明において、キャビティ内に溶融化された材料をダイカスト鋳造法により充填する際にライナの内側を型で保持することによって、キャビティ内に溶融化された材料をダイカスト鋳造法により充填する圧力によりライナと先に充填された材料と一体化された砂中子が破損するのを確実に防止できる。

（４） シリンダボアの壁面を構成するライナと、冷却流体が流通されるウォータジャケットとを有するシリンダブロックを製造するための鋳造型であって、
ウォータジャケットを形成するための砂中子と前記ライナとの間に溶融された材料を重力鋳造法により充填するためのキャビティを形成する第１型と、
該第１型によってライナおよび材料と一体化された砂中子の外側に溶融された材料をダイカスト鋳造法により充填するためのキャビティを形成する第２型と、
を備えたことを特徴とするシリンダブロックを製造するための鋳造型。

（４）項の発明では、第１型によってウォータジャケットを形成するための砂中子と前記ライナとの間に溶融された材料を重力鋳造法により充填するためのキャビティを形成して溶融された材料を比較的低い圧力である重力鋳造法により充填すると、内側から外側に向かって順次ライナと材料と砂中子とを一体化に成形する。その後、第１型でライナおよび材料と一体化された砂中子の外側に溶融された材料をダイカスト鋳造法により充填するためのキャビティを第２型によって形成して、このキャビティに溶融された材料を比較的高い圧力となるダイカスト鋳造法により充填する。砂中子の内側が全面にわたってライナと先の外側に重力鋳造法によって充填された材料によって保持されているため、砂中子に部分的な荷重がかかるなどして破損することなく、シリンダボアの壁面を構成するライナが鋳包まれるとともに冷却流体が流通されるウォータジャケットを砂中子によって確実に形成してなるシリンダブロックを製造することが可能な鋳造型を提供することができる。

（５） 前記第１型が、砂中子の外側を保持する保持部を有していることを特徴とする（４）項に記載のシリンダブロックを製造するための鋳造型。

（５）項の発明では、（４）項に記載の発明において、第１型でライナと材料と砂中子とを一体化に成形する際に、保持部によって砂中子の外側が保持されるため、溶融された材料の充填により砂中子が破損するのを確実に防止できる。

（６） 前記第２型が、第１型で砂中子および材料と一体化されたライナの内側を保持するライナ保持部を有していることを特徴とする（４）項または（５）項に記載のシリンダブロックを製造するための鋳造型。

（６）項の発明では、（４）項または（５）項に記載の発明において、第１型で砂中子および材料と一体化されたライナの内側がライナ保持部により保持されるため、キャビティ内に溶融化された材料をダイカスト鋳造法により充填する圧力によりライナと先に充填された材料と一体化された砂中子が破損するのを確実に防止できる。

最初に、本発明の方法に使用されるシリンダブロックを製造するための鋳造型について、図１〜図４に基づいて詳細に説明する。同一符号は、同様または相当する部分を示すものとする。
シリンダブロックを製造するための鋳造型は、シリンダボアの壁面を構成するライナ１と、冷却流体が流通されるウォータジャケットとを有するシリンダブロックを製造するためのもので、ウォータジャケットを形成するための砂中子２の外側を保持するとともにこの砂中子２とライナ１との間に溶融されたシリンダブロックの材料（以下、単に材料と称する）の一部３を重力鋳造法により充填するためのキャビティ１０を形成する第１型１１と、この第１型１１によって部分的な材料３および砂中子２と一体化されたライナ１の内側を保持するとともに砂中子２の外側に溶融された材料４をダイカスト鋳造法により充填するためのキャビティ２０を形成する第２型２１と、を備えている。

図１および図２に示すように、第１型１１は、下型１２と上型１３とにより構成されている。下型１２と上型１３は、少なくとも一方が他方に対して衝合および離間するように相対的に移動可能に構成されている。下型１２には、ウォータジャケットを形成するための砂中子２の幅木となる下端部２ａが嵌合されてこれを保持する凹部１４が形成されている。上型１３の内周面には砂中子２の外周面を保持する保持部１５が形成されている。図１に示すように、ライナ１は、下型１２と上型１３により保持された砂中子２の内部に配置される。砂中子２の内周面とライナ１の外周面との間には、溶融されたアルミ合金などの材料（溶融金属材料）３を注湯するキャビティ１０が形成される。なお、ライナ１を砂中子２に対して位置決めするための手段として、ライナ１の外周面に砂中子２の内周面と接する脚部を設け、あるいは、下型１２または上型１３に少なくともライナ２の端部開口を嵌合し得る凸部を設けてもよい。

このように構成された第１型１１では、例えば、下型１２の凹部１４に砂中子２の幅木となる下端部２ａを嵌合するとともに上型１３と下型１２を衝合させると、砂中子２の外周面は、下型１２の凹部１４において外側に位置する内周面と、上型１３の保持部１５の内周面とによって全面的に保持される。そして、砂中子２の内部にライナ１を所定の間隔で位置決めし、両者の間に形成されたキャビティ１０内に溶融金属材料３を重力鋳造法により注湯する。このとき、重力鋳造法によるために溶融金属材料３の充填圧力が比較的低く、しかも、砂中子２の外周面が均等に第１型１１によって保持されているため、砂中子２が破損することがない。溶融金属材料３が固化すると、図２に示すように、内側から外側に向かって順次ライナ１と部分的な材料３と砂中子２とが一体化となって、換言すれば、外側から内側に向かって順次砂中子２と部分的な材料３とライナ１とが一体化となって成形される。この一体化されたライナ１と部分的な材料３と砂中子２は、上型１３と下型１２を相対的に離間させることにより、第１型１１から取り出すことができる。

次に、図３および図４に基づいて、第２型２１について説明する。第２型２１は、固定型２２と、型締め装置に接続されて固定型２２に対して近接・離間する方向（図３および図４においては横方向）に移動する可動型２３と、固定型２２に対する可動型２３の移動方向と直交する方向（図３および図４においては縦方向）に移動される複数のスライド型２４とにより構成されている。

可動型２３の中央には、第１型１１によって部分的な材料３および砂中子２と一体化されたライナ１が嵌挿されてその内周面を保持するライナ保持部２５が形成されている。また、ライナ保持部２５の基端部には、第１型１１によってライナ１および部分的な材料３と一体化された砂中子２の幅木となる端部２ａ（図１および図２における下端部）が嵌合される凹部２６が形成されている。

このように構成された第２型２１では、可動型２３を固定型２２から離間させるとともにスライド型２４、２４を互いに離間させて型開きした状態として、第１型１１によって部分的な材料３および砂中子２と一体化されたライナ１を可動型２３のライナ保持部２５に嵌挿し、砂中子２の幅木となる端部２ａを凹部２６に嵌合する。このとき、砂中子２の内周面は、ライナ保持部２５に保持されたライナ１および第１型１１で一体化された部分的な材料３によりバックアップされた状態となっている。

次いで、型締め装置の駆動により固定型２２に対して可動型２３を近接させると、ライナ保持部２５の先端面が所定の力で固定型２２に衝合され、型締される。そして、スライド型２４、２４が可動型２３の移動方向と直交する方向であって、ライナ保持部２５に近接するよう移動されて型締されると、成形しようとするシリンダブロックの形状に応じたキャビティ２０が形成されることとなる。キャビティ２０内には、第１型１１で充填された溶融金属材料３と同じ溶融金属材料４がダイカスト装置のプランジャにより比較的高圧で充填される。このとき、砂中子２は、第１型１１で部分的な材料３およびライナ１と一体化されることにより保持されており、しかも、ライナ１が第２型２１の可動型２３のライナ保持部２５に保持されているため、その内周面が全面にわたってバックアップされた状態となっているために、プランジャによって充填される溶融金属材料４の高い圧力によって破損することがない。

溶融金属材料４が固化すると、図４に示すように、第１型で先に成形された部分的な材料３とダイカスト鋳造法によって充填された材料４が一体となり、内周面にシリンダボアの壁面を構成するライナ１が鋳包まれるとともに、径方向中間位置に冷却流体を流通させるウォータジャケットを形成するための砂中子２が鋳包まれたシリンダブロックが確実に成形される。型締め装置の駆動により固定型２２から可動型２３を離間させるとともに、スライド型２４、２４を互いに離間させるように移動させて型開きすると、シリンダブロックをライナ保持部２５から抜きとって取り出すことができる。取り出したシリンダブロックから砂中子２を取り去ると、ライナ１が鋳包まれたシリンダブロックの径方向中間位置に有底のウォータジャケットが形成されることとなる。

本発明の第１型にライナと砂中子をセットした状態を示す断面図である。 第１型に溶融金属材料を重力鋳造法により充填して一体化させた状態を説明するための断面図である。 本発明の第２型に、第１型で一体化されたライナと材料と砂中子をセットした状態を示す断面図である。 第２型に溶融金属材料をダイカスト鋳造法により充填してシリンダブロックを成形した状態を説明するための断面図である。

符号の説明

１：ライナ、 ２：砂中子、 ３：材料、 ４：材料、 １０：キャビティ、 １１：第１型、 １５：保持部、 ２０：キャビティ、 ２１：第２型、 ２５：ライナ保持部

Claims (1)

1. シリンダボアの壁面を構成するライナと、冷却流体が流通されるウォータジャケットとを有するシリンダブロックを製造するための方法であって、
   前記ライナとウォータジャケットを形成するための砂中子との間に溶融された材料を重力鋳造法により充填して前記ライナと砂中子と該両者の間の材料とを一体化し、
   該ライナおよび材料と一体化された砂中子の外側にキャビティを形成して、該キャビティ内に溶融化された材料をダイカスト鋳造法により充填することを特徴とするシリンダブロックの製造方法。
   

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