JP2010059881A

JP2010059881A - シリンダブロックの製造方法

Info

Publication number: JP2010059881A
Application number: JP2008227229A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Mizukusa; 康行水草
Original assignee: Ryobi Ltd
Current assignee: Ryobi Ltd
Priority date: 2008-09-04
Filing date: 2008-09-04
Publication date: 2010-03-18

Abstract

【課題】所望形状のブリッジとウォータジャケットを備えるクローズドデッキタイプのシリンダブロックを品質と生産性を向上させて製造することが可能なシリンダブロックの製造方法の提供。
【解決手段】並設された複数のシリンダライナ１１を包囲するウォータジャケット１０が形成され、トップデッキに該ウォータジャケット１０の上端開口の一部を覆うブリッジ部６が設けられたクローズドデッキタイプのシリンダブロック１の製造方法である。先ず、表面に２〜１００μｍの塗型膜が形成された亜鉛合金製からなるウォータジャケット用中子２０を金型にセットする。次に、キャビティにアルミニウム合金溶湯を充填してシリンダブロック１を鋳造する。次に、ウォータジャケット用中子２０が残存した状態の該シリンダブロック１のトップデッキ側に断熱離型剤を塗布する。そして、シリンダブロック１を加熱してウォータジャケット用中子２０を除去する。
【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、特にクローズドデッキタイプのシリンダブロックの製造方法に関する。

内燃エンジンを冷却するため、シリンダブロック内には、並設された複数のシリンダライナを包囲するウォータジャケットが形成されている。またエンジンの振動を低減しシリンダブロックを補強する目的から、シリンダブロックのトップデッキ側のウォータジャケットの開口端面の一部を覆うブリッジ部が設けられた、いわゆるクローズドデッキタイプのシリンダブロックが知られている。またトップデッキの反対側にはクランクケースが設けられる。

シリンダブロックの鋳造に際し、シリンダブロックの外形を規定する金型の内部にウォータジャケット用ダイス部を配置し、ウォータジャケット用ダイス部に形成された切欠部にアルミニウム合金製又は鉄製のウォータジャケット用中子を嵌合させることによりトップデッキ側にブリッジ部を設けることが、特許第３３４９１１５号公報（特許文献１）において提案されている。

また、シリンダブロックの鋳造に際し、金型の内部にウォータジャケット用ダイス部を設けず、亜鉛合金製のウォータジャケット用中子を金型にセットすることによりトップデッキ側にブリッジ部を設けることが、特開昭６２−２８２７６２号公報（特許文献２）において提案されている。
特許第３３４９１１５号公報特開昭６２−２８２７６２号公報

しかし、特許文献１記載のシリンダブロックの製造方法は、ウォータジャケット用中子を除去する為にはウォータジャケット用中子をハンマ等の工具で叩いて移動させる必要があり、ウォータジャケット用中子の除去に手間を要する。また、ウォータジャケットやブリッジ部がウォータジャケット用中子を移動させて取り出すことができる形状を有する必要がある。

特許文献２記載のシリンダブロックの製造方法は、特許文献１の上述の問題を有していないが、亜鉛合金製のウォータジャケット用中子の表面には鋳造中にウォータジャケット用中子が溶融しないように塗型膜を形成することから、ウォータジャケット付近の厚肉部には凝固遅れが生じ、鋳造欠陥（ひけ巣）生じてしまう。また、鋳造後のシリンダブロックをそのまま加熱器内で加熱してウォータジャケット用中子を除去することから、溶解した亜鉛合金がウォータジャケットの開口から流れ出る際にウォータジャケットの開口付近に溶着し、この溶着した亜鉛合金の除去が必要になってしまう。従って、特許文献２のシリンダブロックの製造法はシリンダブロックの品質と生産性の面で問題を有していた。

そこで本発明は、所望形状のブリッジとウォータジャケットを備えるクローズドデッキタイプのシリンダブロックを品質と生産性を向上させて製造することが可能なシリンダブロックの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、並設された複数のシリンダライナ１１を包囲するウォータジャケット１０が形成され、トップデッキに該ウォータジャケット１０の上端開口の一部を覆うブリッジ部６が設けられたクローズドデッキタイプのシリンダブロック１の製造方法であって、表面に２〜１００μｍの塗型膜が形成された亜鉛合金製からなるウォータジャケット用中子２０をシリンダブロック製造用金型にセットする工程と、該シリンダブロック製造用金型のキャビティにアルミニウム合金溶湯を充填してシリンダブロック１を鋳造する工程と、該ウォータジャケット用中子２０が残存した状態の該シリンダブロック１のトップデッキ側に断熱離型剤を塗布する工程と、該シリンダブロック１を加熱して該ウォータジャケット用中子２０を除去する工程とを有するシリンダブロックの製造方法を提供している。

本発明のシリンダブロックの製造方法によれば、表面に２〜１００μｍの塗型膜が形成された亜鉛合金製からなるウォータジャケット用中子が、ウォータジャケット付近の厚肉部にひけ巣が発生するのを防止するとともに、厚肉部の表面と連通しているひけ巣に流れ込んでひけ巣を埋めることができる。従って、品質に優れたクローズドデッキタイプのシリンダブロックを製造することができる。また、ウォータジャケット用中子が残存した状態のシリンダブロックのトップデッキ側に断熱離型剤を塗布することから、シリンダブロックを加熱してウォータジャケット用中子を除去する際に、溶解した亜鉛合金がウォータジャケットの開口付近に溶着することが無くなる。従って、クローズドデッキタイプのシリンダブロックを生産性よく製造することができる。

本発明のシリンダブロックの製造方法について図１乃至図３を参酌しながら説明する。先ず、シリンダブロックについて説明する。図１に示されるように、シリンダブロック１は、アルミニウム合金製であり、図示せぬピストンが摺動するために並設された複数のシリンダライナ１１が設けられ、その周囲にはシリンダライナ１１を包囲するウォータジャケット１０が形成されている。

エンジンの振動を低減しシリンダブロック１のトップデッキ面の補強をするために、シリンダヘッド取付枠７ａとシリンダの外端部７ｂとを接続する複数のブリッジ部６が設けられている。このようにウォータジャケット１０の上端開口部を覆うブリッジ部６が設けられたシリンダブロック１を一般にクローズドデッキタイプのシリンダブロックという。

次に、クローズドデッキタイプのシリンダブロック１を製造するためのシリンダブロック製造用金型を図３に基づき説明する。シリンダブロック製造用金型は、ダイカスト法を行うための金型である。シリンダブロック製造用金型には、図示せぬランナー部と、図示せぬゲート部と、図示せぬキャビティ部とが形成され、図示せぬランナー部及び図示せぬゲート部を通して図示せぬキャビティ部に溶湯が充填されるように構成されている。図示せぬランナー部の一端には図示せぬビスケット部が形成されており、図示せぬビスケット部に対向するように図示せぬスリーブの一端が開口して設けられている。図示せぬスリーブ内には図示せぬプランジャチップが図示せぬスリーブの軸方向へ移動可能に設けられている。図示せぬプランジャーチップを駆動させることにより、図示せぬスリーブ内に注入されたアルミニウム合金溶湯を図示せぬビスケット部、ランナー部、ゲート部を通して図示せぬキャビティ部に充填するように構成されている。

キャビティ部を画成するシリンダブロック製造用金型の部分は、ウォータジャケット１０を形成するためのダイス部３０を有している。ダイス部３０には、クランクケース側（図３の矢印Ｃ）で開口する開口３１ａを有すると共にシリンダの軸線方向に延びる略四角形状の複数の切欠部３１が形成されている。本実施の形態では、それぞれのシリンダについて、１８０度隔てた位置に対称に２個形成される。なお図３において、３０Ａはトップデッキ面を画成するためのダイス部３０の側面であり、３０Ｂはシリンダボアを画成するためのシリンダブロック形成用金型の円柱状突出部である。

ブリッジ部を形成するために、それぞれの切欠部の開口３１ａから切欠部３１内に亜鉛合金製のウォータジャケット用中子２０がスライド嵌合される。ウォータジャケット用中子２０には、ダイカスト法による成形時に２〜５０ｃｃ／１００ｇのガスが封入されている。ウォータジャケット用中子２０は、それぞれの切欠部３１内に１個配置される。ウォータジャケット用中子２０のシリンダ軸線方向に延びる端面２０ｃ、２０ｄは断面くの字の溝とスライド嵌合される。ウォータジャケット用中子２０の肉厚は略均一に形成されている。

切欠部３１の開口３１ａからウォータジャケット用中子２０を切欠部３１内に挿入し、トップデッキ側端面２０ａが切欠部３１の底面３１ｃに当接するまで移動した段階では、ウォータジャケット用中子２０は切欠部３１に対して相対的にシリンダ軸方向の移動が阻止される程度に強固に切欠部３１に嵌合している。また断面くの字状の溝３１ａと突起２０ｃ、２０ｄとの係合により、ウォータジャケット用中子２０のダイス部３０に対するシリンダ半径方向に相対移動も阻止される。また、ウォータジャケット用中子２０を切欠部３１に嵌合させたときのウォータジャケット用中子２０の嵌合部の肉厚とダイス部３０の嵌合部の肉厚は略均一となっている。

切欠部３１の開口３１ａからウォータジャケット用中子２０を切欠部３１内に挿入し、トップデッキ側端面２０ａを切欠部３１の底面３１ｃに当接させる。このときウォータジャケット用中子２０と切欠部３１とのスライド面は、図３に示されるように「く」の字形状を成しているので、ウォータジャケット用中子２０は正確にセット可能である。ダイス部とウォータジャケット用中子２０との組合わせにより、ウォータジャケット相当部が提供される。

シリンダブロック製造用金型の円柱状突出部３０Ｂに、シリンダライナ１１が挿入された後にアルミニウム合金溶湯をキャビティに充填すると、シリンダライナ１１が形成されたシリンダブロック１が成形されることになる。また、このときダイス部３０の壁面３０Ａと連通切欠３１ｄと、ウォータジャケット用中子２０のトップデッキ側端面２０ａとで画成される空間にもアルミニウム合金溶湯が充填され、ウォータジャケット１０の開口部の一部にブリッジ部６が成形されることになる。

次に、シリンダブロックの製造方法について説明する。先ず、表面に２〜１００μｍの塗型膜が形成された亜鉛合金製からなるウォータジャケット用中子２０をシリンダブロック製造用金型にセットする工程を行う。

次に、シリンダブロック製造用金型のキャビティにアルミニウム合金溶湯を充填してシリンダブロックを鋳造する工程を行う。この工程は、シリンダブロック製造用金型の型締めを行った後に、図示せぬスリーブ内のアルミニウム合金溶湯を図示せぬプランジャチップにより図示せぬランナー部及び図示せぬゲート部を介して図示せぬキャビティに充填することにより、ダイカスト法により行われる。ウォータジャケット用中子２０の表面に形成された２〜１００μｍの塗型膜は、アルミニウム合金溶湯のキャビティへの充填時にウォータジャケット用中子２０が溶損するのを十分に防止するが、アルミニウム合金溶湯の凝固時にはアルミニウム合金溶湯の熱でウォータジャケット用中子２０の表面近傍が溶解することを許容する。塗型膜がウォータジャケット用中子２０が溶解することを許容する厚さとなっているので、アルミニウム合金溶湯の凝固時には適度な熱移動がなされ、ウォータジャケット１０付近（ウォータジャケット用中子２０付近）の厚肉部にひけ巣が発生することが防止される。また、ひけ巣が発生してしまった場合であっても、ウォータジャケット用中子２０には２〜５０ｃｃ／１００ｇのガスが封入されているので、ガス圧により高圧液体状態となった亜鉛合金が塗型膜を破ってウォータジャケット１０付近の厚肉部の表面と連通しているひけ巣に流れ込み、ひけ巣を埋めることができる。尚、高圧液体状態となった亜鉛合金が塗型膜を破る時点では、ウォータジャケット１０付近の厚肉部の表面は既に凝固しており、アルミニウム合金溶湯と溶解した亜鉛合金が混ざることはない。

次に、シリンダブロック製造用金型を型開きし、シリンダブロック１をシリンダブロック成形用金型から取り出す。そして、ウォータジャケット用中子２０が残存した状態のシリンダブロック１のトップデッキ側に断熱離型剤を塗布する工程を行う。後述のＴ６処理の過程においてウォータジャケット用中子２０は溶解され、シリンダブロック１のウォータジャケット１０の開口から流れ落ちることになるので、断熱離型剤はウォータジャケット１０の開口付近であって溶解した亜鉛合金が接触する箇所に少なくとも塗布される。

次に、シリンダブロック１を加熱してウォータジャケット用中子２０を除去する工程を行う。本実施の形態ではシリンダブロック１の加熱はシリンダブロック１のＴ６処理により行われる。シリンダブロック１はトップデッキ側が下方を向くよう炉内に設置され、４２０〜４８０℃の温度で溶体化処理される。このＴ６処理の過程で、ウォータジャケット用中子２０は完全に溶解し、シリンダブロック１のウォータジャケット１０の開口から流れ落ちてシリンダブロック１から除去される。この際、Ｔ６処理を行う前にシリンダブロック１のトップデッキ側には断熱離型剤が塗布されているので、溶解した亜鉛合金がウォータジャケット１０の開口付近に溶着することが無い。

次に、シリンダブロック１を炉内から取り出し、必要に応じて、シリンダブロック１に振動を加えたり、エアブローをすることでウォータジャケット１０から溶融した亜鉛を完全に除去する工程を行う。以上がシリンダブロックの製造方法である。

本発明のシリンダブロックの製造方法は、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、本実施の形態では、ウォータジャケット用中子２０とダイス部３０とでウォータジャケット１０を成形したが、特許文献２と同様にウォータジャケット用中子だけでウォータジャケットを成形するようにしてもよい。

本発明の実施の態様によるシリンダブロックの製造方法により製造されたクローズドデッキタイプのシリンダブロックを示した平面図。本発明の実施の態様によるシリンダブロックの製造方法により製造されたクローズドデッキタイプのシリンダブロックであって、鋳造後のウォータジャケット用中子除去前の状態を示す一部切欠き部分斜視図。本発明の実施の態様によるシリンダブロックの製造方法に用いられるウォータジャケット用中子とシリンダブロック製造用金型の要部とを示す斜視図。

符号の説明

１シリンダブロック
６ブリッジ部
１０ウォータジャケット
１１シリンダライナ
２０ウォータジャケット用中子

Claims

並設された複数のシリンダライナを包囲するウォータジャケットが形成され、トップデッキに該ウォータジャケットの上端開口の一部を覆うブリッジ部が設けられたクローズドデッキタイプのシリンダブロックの製造方法であって、表面に２〜１００μｍの塗型膜が形成された亜鉛合金製からなるウォータジャケット用中子をシリンダブロック製造用金型にセットする工程と、該シリンダブロック製造用金型のキャビティにアルミニウム合金溶湯を充填してシリンダブロックを鋳造する工程と、該ウォータジャケット用中子が残存した状態の該シリンダブロックのトップデッキ側に断熱離型剤を塗布する工程と、該シリンダブロックを加熱して該ウォータジャケット用中子を除去する工程とを有することを特徴とするシリンダブロックの製造方法。