JP2010099713A

JP2010099713A - シリンダヘッド鋳造型およびシリンダヘッド鋳造方法

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Publication number: JP2010099713A
Application number: JP2008274644A
Authority: JP
Inventors: Akira Kikuchi; 亮菊池
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-10-24
Filing date: 2008-10-24
Publication date: 2010-05-06
Anticipated expiration: 2028-10-24
Also published as: JP5516840B2

Abstract

【課題】鋳包みされたバルブシートとステムガイドとの位置精度を確保し、且つコストの増加が抑制されるシリンダヘッド鋳造型およびシリンダヘッド鋳造方法を提供する。
【解決手段】バルブシート２とステムガイド３とを鋳包み治具４に装着して一体化し、該鋳包み治具４をポート中子１４と一体に造形し、さらに、該ポート中子１４と一体化された鋳包み治具４の嵌入部１１を下型のチャンバ造形部９に形成された凹部１０に嵌入させて鋳造型を構成した。したがって、シリンダヘッドに鋳包みされたバルブシート２とステムガイド３との位置精度を確保することができる。加工によりバルブシートの位置ずれを吸収する従来技術と比較して工数を大幅に削減することができ、製造コストの増加を抑制することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、シリンダヘッド鋳造型およびシリンダヘッド鋳造方法に関するもので、特に、バルブシートとステムガイドとを鋳包みするシリンダヘッド鋳造型およびシリンダヘッド鋳造方法に関する。

一般に、バルブシートとステムガイドとを鋳包みしてシリンダヘッドを鋳造する場合、バルブシートとステムガイドとの相対的な位置精度が問題となる。従来、バルブシートのステムガイドに対する位置ずれは、バルブシートの径方向の肉厚を増やして鋳造後にバルブシートを加工することで吸収していたが、加工により工数が増大するのに加え、バルブシートが大型化することからバルブシート単体のコストも増大する。さらに、加工後、バルブシートは、肉厚が不均一になりエンジン作動時における冷却が不均一になることから、バルブシートの位置ずれを加工により吸収することは好ましくない。

そこで、特許文献１には、バルブシートとステムガイドとを一体化し、この状態でバルブシートとステムガイドとをシリンダヘッドに鋳包みするセラミックバルブガイドおよびシートが開示されている。しかしながら、特許文献１のセラミックバルブガイドおよびシートでは、バルブシートとステムガイドとを２本のコネクタにより接続して一体化させていることから製造コストが大幅に上昇する。さらに、一体化したバルブシートおよびステムガイドを鋳造型内部に高い精度で位置決めする手段については記載がない。
米国特許4,688,527号公報

そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、鋳包みされたバルブシートとステムガイドとの位置精度を確保し、且つコストの増加が抑制されるシリンダヘッド鋳造型およびシリンダヘッド鋳造方法を提供することを課題としてなされたものである。

上記課題を解決するために、本発明のシリンダヘッド鋳造型は、バルブシートとステムガイドとを鋳包みするシリンダヘッド鋳造型であって、前記バルブシートの内周面が嵌合されるバルブシート嵌合軸と、該バルブシート嵌合軸に嵌合された前記バルブシートの一端面が当接されるバルブシート当接面と、前記バルブシート嵌合軸に対して同軸に設けられて前記ステムガイドの内周面が嵌合されるステムガイド嵌合軸と、該ステムガイド嵌合軸に嵌合された前記ステムガイドの一端面が当接されるステムガイド当接面と、前記鋳造型のチャンバ造形部に形成された凹部に嵌入される嵌入部と、が形成される鋳包み治具を有し、さらに、前記バルブシートと前記ステムガイドとが装着された前記鋳包み治具が一体に構成されるポート中子を有することを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明のシリンダヘッド鋳造方法は、バルブシートとステムガイドとを鋳包みするシリンダヘッドの鋳造方法であって、前記バルブシートの内周面が嵌合されるバルブシート嵌合軸と、該バルブシート嵌合軸に嵌合された前記バルブシートの一端面が当接されるバルブシート当接面と、前記バルブシート嵌合軸に対して同軸に設けられて前記ステムガイドの内周面が嵌合されるステムガイド嵌合軸と、該ステムガイド嵌合軸に嵌合された前記ステムガイドの一端面が当接されるステムガイド当接面と、鋳造型のチャンバ造形部に形成された凹部に嵌入される嵌入部と、を有する鋳包み治具を形成しておいて、前記バルブシートと前記ステムガイドとを前記鋳包み治具に装着して一体化させる部品装着ステップと、前記バルブシートと前記ステムガイドとが装着された前記鋳包み治具が一体化されたポート中子を形成する中子形成ステップと、該中子形成ステップで形成された前記ポート中子を、前記鋳包み治具の嵌入部を前記チャンバ造形部の凹部に嵌入させて前記鋳造型を形成する型合せステップと、前記鋳造型に溶湯を注湯して前記シリンダヘッドを鋳造する鋳造ステップと、前記シリンダヘッドを型抜き後、該シリンダヘッドから前記ポート中子を取り除く型ばらしステップと、前記シリンダヘッドに鋳包みされた前記バルブシートと前記ステムガイドとから前記鋳包み治具を軸方向へ引抜く治具引抜きステップと、を含むことを特徴とする。

（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、請求可能発明と称する）の態様を例示し、例示された各態様について説明する。ここでは、各態様を、特許請求の範囲と同様に、項に区分すると共に各項に番号を付し、必要に応じて他の項の記載を引用する形式で記載する。これは、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、実施形態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。
なお、以下の各項において、（１）〜（８）項の各々が、請求項１〜８の各々に相当する。

（１）バルブシートとステムガイドとを鋳包みするシリンダヘッド鋳造型であって、バルブシートの内周面が嵌合されるバルブシート嵌合軸と、該バルブシート嵌合軸に嵌合されたバルブシートの一端面が当接されるバルブシート当接面と、バルブシート嵌合軸に対して同軸に設けられてステムガイドの内周面が嵌合されるステムガイド嵌合軸と、該ステムガイド嵌合軸に嵌合されたステムガイドの一端面が当接されるステムガイド当接面と、鋳造型のチャンバ造形部に形成された凹部に嵌入される嵌入部と、が形成される鋳包み治具を有し、さらに、バルブシートとステムガイドとが装着された鋳包み治具が一体に構成されるポート中子を有することを特徴とするシリンダヘッド鋳造型。
本項に記載のシリンダヘッド鋳造型によれば、バルブシートを鋳包み治具のバルブシート嵌合軸に嵌合して当該バルブシートの一端面を鋳包み治具のバルブシート当接面に当接させ、同時に、ステムガイドを鋳包み治具のステムガイド嵌合軸に嵌合して当該ステムガイドの一端面を鋳包み治具のステムガイド当接面に当接させる。これにより、鋳包み治具上において、バルブシートとステムガイドとの相互間の位置精度を確保することができる。そして、このバルブシートとステムガイドとが装着された鋳包み治具を一体にしてポート中子を形成し、さらに、このポート中子を、鋳包み治具の嵌入部を当該鋳造型のチャンバ造形部に形成された凹部に嵌合させる。これにより、鋳造型において、バルブシートとステムガイドとが装着された鋳包み治具を含むポート中子の位置精度を確保することができる。

（２）ポート中子は、バルブシートとステムガイドとが装着された鋳包み治具が一体に造形される（１）のシリンダヘッド鋳造型。
本項に記載のシリンダヘッド鋳造型によれば、ポート中子の造形時に、バルブシートとステムガイドとが装着された鋳包み治具を一体に造形することにより、ポート中子に、バルブシートとステムガイドとが装着された鋳包み治具を一体に形成することができる。

（３）ポート中子は、バルブシートとステムガイドとが装着された鋳包み治具が嵌入される治具嵌入穴を有する（１）のシリンダヘッド鋳造型。
本項に記載のシリンダヘッド鋳造型によれば、ポート中子の治具嵌入穴に、バルブシートとステムガイドとが装着された鋳包み治具を嵌入させることにより、ポート中子に、バルブシートとステムガイドとが装着された鋳包み治具を一体に構成することができる。
本項の態様において、ポート中子の治具嵌入穴は、ポート中子の造形時に同時に造形することができる。また、治具嵌入穴の内径は、ステムガイドの外径に対して規定の嵌め合いに設定される。

（４）鋳包み治具は、軸方向へ延びる中空部を有し、シリンダヘッドの鋳造完了後、中空部が加圧あるいは減圧されて鋳包み治具の収縮が促進される（１）−（３）のシリンダヘッド鋳造型。
本項に記載のシリンダヘッド鋳造型によれば、シリンダヘッドの鋳造完了後、中空部を加圧あるいは減圧して鋳包み治具の収縮を促進させることにより、鋳造されたシリンダヘッドのバルブシートおよびステムガイドから鋳包み治具を簡単に引抜くことができる。

（５）バルブシートとステムガイドとを鋳包みするシリンダヘッドの鋳造方法であって、バルブシートの内周面が嵌合されるバルブシート嵌合軸と、該バルブシート嵌合軸に嵌合されたバルブシートの一端面が当接されるバルブシート当接面と、バルブシート嵌合軸に対して同軸に設けられてステムガイドの内周面が嵌合されるステムガイド嵌合軸と、該ステムガイド嵌合軸に嵌合されたステムガイドの一端面が当接されるステムガイド当接面と、鋳造型のチャンバ造形部に形成された凹部に嵌入される嵌入部と、を有する鋳包み治具を形成しておいて、バルブシートとステムガイドとを鋳包み治具に装着して一体化させる部品装着ステップと、バルブシートとステムガイドとが装着された鋳包み治具が一体化されたポート中子を形成する中子形成ステップと、該中子形成ステップで形成されたポート中子を、鋳包み治具の嵌入部をチャンバ造形部の凹部に嵌入させて鋳造型を形成する型合せステップと、鋳造型に溶湯を注湯してシリンダヘッドを鋳造する鋳造ステップと、シリンダヘッドを型抜き後、該シリンダヘッドからポート中子を取り除く型ばらしステップと、シリンダヘッドに鋳包みされたバルブシートとステムガイドとから鋳包み治具を軸方向へ引抜く治具引抜きステップと、を含むことを特徴とするシリンダヘッド鋳造方法。
本項に記載のシリンダヘッド鋳造方法によれば、部品装着ステップでは、バルブシートを鋳包み治具のバルブシート嵌合軸に嵌合して当該バルブシートの一端面を鋳包み治具のバルブシート当接面に当接させ、同時に、ステムガイドを鋳包み治具のステムガイド嵌合軸に嵌合して当該ステムガイドの一端面を鋳包み治具のステムガイド当接面に当接させる。これにより、鋳包み治具上において、バルブシートとステムガイドとの相互間の位置精度を確保することができる。また、中子形成ステップでは、部品装着ステップにより得られたバルブシートとステムガイドとが装着された鋳包み治具を一体に形成したポート中子を得ることができる。さらに、型合せステップでは、中子形成ステップにより得られたポート中子を、鋳包み治具の嵌入部を当該鋳造型のチャンバ造形部に形成された凹部に嵌合させて鋳造型を形成することにより、鋳造型において、バルブシートとステムガイドとが装着された鋳包み治具を含むポート中子の位置精度を確保することができる。
したがって、本項に記載のシリンダヘッドの鋳造方法を採用することにより、バルブシート、ステムガイド、ポートおよび燃焼室間の相対的な位置精度が確保されたシリンダヘッドを得ることができる。また、鋳造後のバルブシートの加工によりバルブシートとステムガイドとの間の位置精度を得ていた従来技術と比較して、バルブシートを薄肉化して軽量化することができると共に、加工が廃止されることで製造工程における工数を大幅に削減することができる。さらに、バルブシートをシリンダヘッドに鋳包みすることで、バルブシートとシリンダヘッドとの界面における接触が密になることから、シリンダヘッドにバルブシートを圧入する従来技術と比較して、バルブシートの抜け強度および冷却性能を向上させることができる。

（６）中子形成ステップは、ポート中子に、バルブシートとステムガイドとが装着された鋳包み治具を一体に造形する（５）のシリンダヘッド鋳造方法。
本項に記載のシリンダヘッドの鋳造方法によれば、ポート中子の造形時に、バルブシートとステムガイドとが装着された鋳包み治具を一体に造形することにより、ポート中子に、バルブシートとステムガイドとが装着された鋳包み治具を一体に構成することができる。

（７）中子形成ステップは、治具嵌入穴を有するポート中子を造形する中子造形ステップと、ポート中子の治具嵌入穴に、バルブシートとステムガイドとが装着された鋳包み治具を嵌入させる治具嵌入ステップと、を含む（５）のシリンダヘッド鋳造方法。
本項に記載のシリンダヘッドの鋳造方法によれば、ポート中子の治具嵌入穴に、バルブシートとステムガイドとが装着された鋳包み治具を嵌入させることにより、ポート中子に、バルブシートとステムガイドとが装着された鋳包み治具を一体に構成することができる。

（８）鋳包み治具に軸方向へ延びる中空部を設けておいて、治具引抜きステップでは、中空部を加圧あるいは減圧させて鋳包み治具の収縮を促進させる（５）−（７）のシリンダヘッド鋳造方法。
本項に記載のシリンダヘッドの鋳造方法によれば、シリンダヘッドの鋳造完了後、中空部を加圧あるいは減圧して鋳包み治具の収縮を促進させることにより、鋳造されたシリンダヘッドのバルブシートおよびステムガイドから鋳包み治具を簡単に引抜くことができる。また、治具引抜きステップで引抜かれた鋳包み治具は再利用することができ、経済的にも優れる。

鋳包みされたバルブシートとステムガイドとの位置精度を確保し、且つコストの増加が抑制されるシリンダヘッド鋳造型およびシリンダヘッド鋳造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態を図１〜図５に基いて説明する。本実施形態では、バルブシート２とステムガイド３とを鋳包みしてシリンダヘッド１（図１参照）を鋳造する鋳造型を説明する。なお、上型、下型ならびに寄型を含む鋳造型の基本構造は、従来の鋳造型と同一であるので詳細な説明を省く。

図２に示されるように、本実施形態の鋳造型は、バルブシート２とステムガイド３とが相対的に位置決めされた状態で装着される鋳包み治具４を有する。該鋳包み治具４は、頭部５と軸部６とを有する。頭部５は、バルブシート２の内周面２ａが嵌合されるバルブシート嵌合軸７と、該バルブシート嵌合軸７に嵌合されたバルブシート２の一端面２ｂ（バルブが当接される側の面）が当接されるバルブシート当接面８と、鋳造型（下型）のチャンバ造形部９に形成された凹部１０に嵌入される嵌入部１１と、を有する。嵌入部１１は、母線の傾斜角度がθ（以下、嵌入部１１の傾斜角度θという）である裁頭円錐状に形成される。

なお、嵌入部１１の傾斜角度θは、鋳造されたシリンダヘッド１を下型のチャンバ造形部９から型抜きする時に型抜き方向へアンダーにならないように設定される。また、凹部１０（穴）と嵌入部１１（軸）とのクリアランス（嵌め合い）は、鋳包み治具４が鋳造型の内部でがたつくことがないように設定される。そして、チャンバ造形部９は、シリンダヘッド１のチャンバ（燃焼室）を造形する型であり、下型に着脱可能に設けられる。

軸部６は、バルブシート嵌合軸７に対して同軸に設けられてステムガイド３の内周面３ａが嵌合されるステムガイド嵌合軸１２と、該ステムガイド嵌合軸１２に嵌合されたステムガイド３の一端面３ｂが当接されるステムガイド当接面１３と、を有する。そして、本実施形態では、鋳包み治具４のバルブシート嵌合軸７にバルブシート２の内周面２ａを嵌合させると共にバルブシート当接面８にバルブシート２の一端面２ｂを当接させ、さらに、鋳包み治具４のステムガイド嵌合軸１２にステムガイド３の内周面３ａを嵌合させると共にステムガイド当接面１３にステムガイド３の一端面３ｂを当接させる。これにより、バルブシート２とステムガイド３とは、相対的に位置決めされた状態、すなわち、バルブシート２とステムガイド３との同軸度が確保され、且つバルブシート２に対してステムガイド３が軸方向へ位置決めされた状態で、鋳包み治具４に装着されて一体化される。

図３に示されるように、鋳造型の内部にセットされるポート中子１４は、バルブシート２とステムガイド３とが装着された鋳包み治具４を一体に造形することで得られる。これにより、本実施形態では、ポート中子１４とバルブシート２およびステムガイド３との相対的な位置精度が確保される。さらに、図４に示されるように、ポート中子１４と一体化された鋳包み治具４の嵌入部１１をチャンバ造形部９の凹部１０に嵌入させることにより、チャンバ造形部９、ポート中子１４、バルブシート２およびステムガイド３の相対的な位置精度が確保される。これにより、シリンダヘッド１においては、チャンバ（燃焼室）、吸気側あるいは排気側ポート、バルブシート２およびステムガイド３の相対的な位置精度を確保することができる。

本実施形態では、バルブシート２と鋳包み治具４のバルブシート嵌合軸７との間の摩擦力が、シリンダヘッド１とバルブシート２との界面における接合力よりも小さく設定される。また、ステムガイド３と鋳包み治具４のステムガイド嵌合軸１２との間の摩擦力が、シリンダヘッド１とステムガイド３との界面における接合力よりも小さく設定される。これにより、バルブシート２およびステムガイド３をシリンダヘッド１に残して鋳包み治具４をバルブシート２およびステムガイド３から引抜くことができる。

また、鋳包み治具４は、軸方向へ延びて頭部５および軸部６のそれぞれの端面に開口する中空部１５を有する。本実施形態では、シリンダヘッド１を型抜き後、鋳包み治具４の中空部１５を加圧あるいは減圧して鋳包み治具４の収縮を促進させることにより、図５に示されるように、鋳包み治具４をバルブシート２およびステムガイド３から容易に引抜くことができる。さらに、鋳包み治具４は、ステムガイド嵌合軸１２の外周面に、軸心を中心とする環状の溝が設けられる。これにより、ステムガイド３とスムガイド嵌合軸１２との接触面積が低減し、ステムガイド３から鋳包み治具４を容易に引抜くことができる。

次に、上述した鋳造型を使用してシリンダヘッド１を鋳造する方法を説明する。本実施形態では、バルブシート２とステムガイド３とを鋳包みしてアルミ合金製のシリンダヘッド１（図１参照）を鋳造する方法を説明する。なお、バルブシート２およびステムガイド３が鋳包みされるのは、吸気側のポートに対応するそれぞれ８個のバルブシート２およびステムガイド３とする。また、鋳造の基本的な工程は、従来の低圧鋳造法と同一であるので詳細な説明を省く。

（部品装着ステップ）
まず、鋳包み治具４のバルブシート嵌合軸７にバルブシート２の内周面２ａを嵌合させ、該バルブシート２の一端面２ｂをバルブシート当接面８に当接させる。次に、鋳包み治具４のステムガイド嵌合軸１２にステムガイド３の内周面３ａを嵌合させ、該ステムガイド３の一端面３ｂをステムガイド当接面１３に当接させる。これにより、バルブシート２とステムガイド３とが、相対的に位置決めされた状態で鋳包み治具４に装着されて一体化される。なお、鋳包み治具４にステムガイド３を装着後、該鋳包み治具４にバルブシート２を装着することもできる。

（中子形成ステップ）
次に、バルブシート２とステムガイド３とが装着された鋳包み治具４を、ポート中子１４を造型する金型にセットしてポート中子１４を造形する。これにより、バルブシート２とステムガイド３とが装着された鋳包み治具４を一体化したポート中子１４を得ることができる。
（型合せステップ）
次に、鋳包み治具４の嵌入部１１をチャンバ造形部９の凹部１０に嵌入させてバルブシート２とステムガイド３とが装着された鋳包み治具４およびこれらが一体化されたポート中子１４を鋳造型にセットし、鋳造型を構成して型締めする。

（鋳造ステップ）
次に、鋳造型のキャビティに溶湯を充填する。
（型ばらしステップ）
キャビティに充填された溶湯の凝固が完了した後、鋳造型を型開きし、さらに、シリンダヘッド１を鋳造型から型抜きする。この時、鋳包み治具４の嵌入部１１の傾斜角度θが、チャンバ造形部９の凹部１０に対して型抜き方向へアンダーにならないように設定されているので、嵌入部１１がチャンバ造形部９に引っ掛かることがない。
（治具引抜きステップ）
次に、型抜きされたシリンダヘッド１に残された鋳包み治具４の中空部１５を加圧あるいは減圧して鋳包み治具４の収縮を促進させた後、図５に示されるように、シリンダヘッド１からバルブシート２およびステムガイド３を残して鋳包み治具４を引抜く。これにより、バルブシート２とステムガイド３とが鋳包みされたシリンダヘッド１を得ることができる。

この実施形態では以下の効果を奏する。
本実施形態によれば、バルブシート２とステムガイド３とを鋳包み治具４に装着して一体化し、該鋳包み治具４をポート中子１４と一体に造形し、さらに、該ポート中子１４と一体化された鋳包み治具４の嵌入部１１を下型のチャンバ造形部９に形成された凹部１０に嵌入させて鋳造型を構成し、該鋳造型によりバルブシート２とステムガイド３とを鋳包みしてシリンダヘッド１を鋳造した。
したがって、バルブシート２とステムガイド３との相対的な位置精度が確保されるのは勿論、バルブシート２、ステムガイド３、ポートおよびチャンバ（燃焼室）の相互の相対的な位置関係が確保されたシリンダヘッド１を得ることができる。また、鋳包み治具４は繰返し使用することができることから、製造コストの増加を抑制することができる。
また、本実施形態によれば、肉厚が厚めに設定されたバルブシートを鋳包みしてシリンダヘッドを鋳造し、加工によりバルブシートの位置ずれを吸収する従来技術と比較した場合、バルブシートの薄肉化ひいてはバルブシートの軽量化が可能になる。さらに、バルブシートの加工を廃止することができ、工数を大幅に削減することができる。
また、本実施形態によれば、鋳造により得られたシリンダヘッドにバルブシートを圧入する従来技術と比較して、バルブシート２のシリンダヘッド３に対する抜け強度を確保することができる。さらに、鋳包みしたことでシリンダヘッドとバルブシートとの界面がより密に接していることから、バルブシートの冷却性能を向上させることができる。
また、本実施形態によれば、鋳包み治具４の引抜き時に、鋳包み治具４の中空部１５を加圧あるいは減圧させて鋳包み治具４の収縮を促進させたので、鋳包み治具４をシリンダヘッド１から容易に引抜くことができる。

なお、実施形態は上記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。
上述した態様では、バルブシート２とステムガイド３とが装着された鋳包み治具４を一体に造形してポート中子１４を得たが、ポート中子１４は、必ずしも鋳包み治具４を一体に造形する必要はない。例えば、図６に示されるように、ポート中子１４の造形時に、当該ポート中子１４に治具嵌入穴１４ａを造形しておいて（中子造形ステップ）、該治具嵌入穴１４ａに、バルブシート２とステムガイド３とが装着された鋳包み治具４を嵌入させることで（治具嵌入ステップ）、ポート中子１４に、バルブシート２とステムガイド３とが装着された鋳包み治具４を一体に構成することができる。
これにより、ポート中子１４に、バルブシート２とステムガイド３とが装着された鋳包み治具４を一体に造形する上述した態様と同一の作用効果を奏することができる。なお、治具嵌入穴１４ａに、バルブシート２とステムガイド３とが装着された鋳包み治具４を嵌入する場合、実質的には、当該鋳包み治具４のステムガイド嵌合軸１２に装着されたステムガイド３の外周面３ｃが、治具嵌入穴１４ａに嵌入される。また、鋳包み治具４の頭部５の当接面５ａがポート中子１４の端面１４ｂに当接されることにより、バルブシート２とステムガイド３とが装着された鋳包み治具４を軸方向へ位置決めすることができる。さらに、治具嵌入穴１４ａの内径は、ステムガイド３の外径に対して規定の嵌め合いに設定される。

シリンダヘッドの概略を示す平面図である。バルブシートとステムガイドとが装着された鋳包み治具の軸断面図である。図２の鋳包み治具が一体に造形されたポート中子の軸断面図である。鋳包み治具の嵌入部がチャンバ造形部の凹部に嵌入されて図３のポート中子が鋳造型にセットされた状態を示す本実施形態の説明図である。シリンダヘッドからバルブシートおよびステムガイドを残して鋳包み治具を引抜いた状態を示す本実施形態の説明図である。他の実施形態の説明図であって、ポート中子の治具嵌入穴に、バルブシートとステムガイドとが装着された鋳包み治具が嵌入される態様の軸断面図である。

符号の説明

１シリンダヘッド、２バルブシート、３ステムガイド、４鋳包み治具、７バルブシート嵌合軸、８バルブシート当接面、９チャンバ造形部、１０凹部、１１嵌入部、１２ステムガイド嵌合軸、１３ステムガイド当接面、１４ポート中子、１５中空部

Claims

バルブシートとステムガイドとを鋳包みするシリンダヘッド鋳造型であって、
前記バルブシートの内周面が嵌合されるバルブシート嵌合軸と、該バルブシート嵌合軸に嵌合された前記バルブシートの一端面が当接されるバルブシート当接面と、前記バルブシート嵌合軸に対して同軸に設けられて前記ステムガイドの内周面が嵌合されるステムガイド嵌合軸と、該ステムガイド嵌合軸に嵌合された前記ステムガイドの一端面が当接されるステムガイド当接面と、前記鋳造型のチャンバ造形部に形成された凹部に嵌入される嵌入部と、が形成される鋳包み治具を有し、
さらに、前記バルブシートと前記ステムガイドとが装着された前記鋳包み治具が一体に構成されるポート中子を有することを特徴とするシリンダヘッド鋳造型。
前記ポート中子は、前記バルブシートと前記ステムガイドとが装着された前記鋳包み治具が一体に造形されることを特徴とする請求項１に記載のシリンダヘッド鋳造型。
前記ポート中子は、前記バルブシートと前記ステムガイドとが装着された前記鋳包み治具が嵌入される治具嵌入穴を有することを特徴とする請求項１に記載のシリンダヘッド鋳造型。
前記鋳包み治具は、軸方向へ延びる中空部を有し、前記シリンダヘッドの鋳造完了後、前記中空部が加圧あるいは減圧されて前記鋳包み治具の収縮が促進されることを特徴とする請求項１−３のいずれかに記載のシリンダヘッド鋳造型。
バルブシートとステムガイドとを鋳包みするシリンダヘッドの鋳造方法であって、
前記バルブシートの内周面が嵌合されるバルブシート嵌合軸と、該バルブシート嵌合軸に嵌合された前記バルブシートの一端面が当接されるバルブシート当接面と、前記バルブシート嵌合軸に対して同軸に設けられて前記ステムガイドの内周面が嵌合されるステムガイド嵌合軸と、該ステムガイド嵌合軸に嵌合された前記ステムガイドの一端面が当接されるステムガイド当接面と、鋳造型のチャンバ造形部に形成された凹部に嵌入される嵌入部と、を有する鋳包み治具を形成しておいて、
前記バルブシートと前記ステムガイドとを前記鋳包み治具に装着して一体化させる部品装着ステップと、
前記バルブシートと前記ステムガイドとが装着された前記鋳包み治具が一体化されたポート中子を形成する中子形成ステップと、
該中子形成ステップで形成された前記ポート中子を、前記鋳包み治具の嵌入部を前記チャンバ造形部の凹部に嵌入させて前記鋳造型を形成する型合せステップと、
前記鋳造型に溶湯を注湯して前記シリンダヘッドを鋳造する鋳造ステップと、
前記シリンダヘッドを型抜き後、該シリンダヘッドから前記ポート中子を取り除く型ばらしステップと、
前記シリンダヘッドに鋳包みされた前記バルブシートと前記ステムガイドとから前記鋳包み治具を軸方向へ引抜く治具引抜きステップと、
を含むことを特徴とするシリンダヘッド鋳造方法。
前記中子形成ステップは、前記ポート中子に、前記バルブシートと前記ステムガイドとが装着された前記鋳包み治具を一体に造形することを特徴とする請求項５に記載のシリンダヘッド鋳造方法。
前記中子形成ステップは、治具嵌入穴を有する前記ポート中子を造形する中子造形ステップと、前記ポート中子の前記治具嵌入穴に、前記バルブシートと前記ステムガイドとが装着された前記鋳包み治具を嵌入させる治具嵌入ステップと、を含むことを特徴とする請求項５に記載のシリンダヘッド鋳造方法。
前記鋳包み治具に軸方向へ延びる中空部を設けておいて、
前記治具引抜きステップでは、前記中空部を加圧あるいは減圧させて前記鋳包み治具の収縮を促進させることを特徴とする請求項５−７のいずれかに記載のシリンダヘッド鋳造方法。