JP2010155254A - 鋳造装置及び鋳造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却媒体の流れの淀みを抑えて鋳抜きピンの表面温度を均一化す。
【解決手段】ライナレスシリンダボアを成形する鋳抜きピン１を中空構造とし、その内部に冷却管３を挿入配置する。冷却管３の中心部には軸方向に延びる内部冷却水通路３１を設け、冷却管３の外周面に対向する鋳抜きピン１の内周面に螺旋溝３３を形成して螺旋状冷却水通路３５とする。冷却水は、冷却管３の内部冷却水通路３１から供給して螺旋状冷却水通路３５を流れる際に鋳抜きピン１を冷却する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋳造型内に鋳抜きピンを配置した状態で鋳造型のキャビティに溶湯を供給して鋳造を行う鋳造装置及び鋳造方法に関する。

従来、鋳抜きピンを用いて鋳造を行う際に、その冷却構造として鋳抜きピンを二重管構造とし、内部管内に冷却水を供給する一方、この供給した冷却水を、内部管と外部管との間の環状溝を有する排出通路を通して外部に排出するものが知られている（下記特許文献１参照）
特許第３６１６６１６号公報

ところで、上記した従来のものは、内部管と外部管との間の冷却水通路として、軸方向に互いに離間した複数の環状溝を設け、これら複数の環状溝相互を軸方向に伸びる連絡溝によって互いに連通させている。このため、環状溝に入り込んだ冷却水が連絡溝を経て隣接する環状溝に流出するまでの流れがスムーズになされず、環状溝内に冷却水の淀みが発生する恐れがあって、鋳抜きピン外周の表面温度が不均一になるという問題がある。

そこで、本発明は、冷却媒体の流れの淀みを抑えて鋳抜きピンの表面温度を均一化することを目的としている。

本発明は、中空構造の鋳抜きピン内に冷却管を挿入配置し、冷却管の外周面に対向する鋳抜きピンの内周面に、冷却媒体が流れる螺旋状の冷却媒体通路となる螺旋溝を設け、螺旋状の冷却媒体通路の一端部を、冷却管の内部に形成した内部冷却媒体通路の先端部に接続し、この内部冷却媒体通路の基端部と、螺旋状の冷却媒体通路の他端部とのいずれか一方を冷却媒体の入口部とする一方、いずれか他方を冷却媒体の出口部とすることを特徴とする。

本発明によれば、冷却媒体は螺旋状に形成した冷却媒体通路をスムーズに流れるので、冷却媒体の淀みの発生を抑制して、鋳抜きピンの表面温度を均一化することができる。その際、螺旋状の冷却媒体通路は、鋳抜きピンの内周面に形成した螺旋溝によって構成しているので、鋳抜きピンの外周側に位置するキャビティにより近接した位置となり、該キャビティに供給される溶湯に対する冷却効果を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、本発明の一実施形態を示す鋳抜きピン１及び該鋳抜きピン１に一体化させた冷却管３を示す正面図で、図２に示す自動車用Ｖ型エンジンのアルミ合金製のライナレスシリンダブロック（以下単にシリンダブロックとする）５のシリンダボア７を鋳造によって成形するためのものである。

すなわち、上記した鋳抜きピン１のボア成形部９を、鋳造型である図示しない金型本体に対し、図２におけるシリンダボア７内に対応する領域１１に挿入セットした状態で、鋳抜きピン１と上記金型本体との間に形成されるキャビティに溶湯を供給することで、シリンダボア７を成形する。

鋳抜きピン１は、図３（ａ）にその単体の断面図として示すように、有底の中空円筒形状を呈している。この鋳抜きピン１は、図３（ａ）中で右側の開口部１３の内周面に雌ねじ部１５を形成してあり、この雌ねじ部１５に、前記した冷却管３の基端側の外周面に形成してある雄ねじ部１７を螺合締結することで、図１のように冷却管３と一体化する。

冷却管３に形成した雄ねじ部１７のさらに端部側にはフランジ部１９を形成してあり、図１のように冷却管３の先端側の円柱部２１を鋳抜きピン１内に挿入して一体化した状態で、フランジ部１９の雄ねじ部１７側の端面に設けてあるシール材となるＯリング２３が、鋳抜きピン１の端面２６に押し付けられた状態となる。また、図１の状態では、冷却管３の先端面２５は、鋳抜きピン１の底面２７に対し隙間２９を介して離間した状態としてある。

上記した冷却管３は、図３（ｂ）に示すように全体として円柱形状を呈し、中心部に軸方向に沿って貫通する貫通孔３ａを備え、この貫通孔３ａ内に細管３０を挿入している。細管３０の内部は、内部冷却媒体通路としての内部冷却水通路３１を構成しており、この細管３０の両端は冷却管３の両端から僅かに突出している。内部冷却水通路３１のフランジ１９側の端部が冷却媒体である冷却水の入口部としての流入口３１ａで、フランジ１９と反対の先端側が冷却水の流出口３１ｂであり、この流出口３１ｂが前記図１に示してある隙間２９に開口している。したがって、流入口３１ａから供給した冷却水は、内部冷却水通路３１を通り、流出口３１ｂを経て隙間２９内に流出することになる。

また、細管３０の長手方向一部の外周部には固定具となるゴムパッキンなどからなる弾性体３７を取り付けてある。この弾性体３７の貫通孔３ａに挿入していない状態（自然状態）での外径は、貫通孔３ａの内径よりも僅かに大きく形成してある。このため、細管３０を貫通孔３ａ内に弾性体３７とともに図３（ｂ）に示す位置まで挿入した状態で、弾性体３７は貫通孔３ａの内壁に押されて圧縮変形し、貫通孔３ａ内にて固定されることになる。この固定態で細管３０と貫通孔３ａの内壁との間には隙間３２が形成される。

上記固定状態での弾性体３７は冷却管３の円柱部２１の長手方向ほぼ中央部に位置している。そして、この弾性体３７によって、前記した隙間３２が図３（ｂ）中で左右２つに分離され、そのうち流入口３１ａ側の隙間３２が排水通路３２ａとなる。

なお、細管３０を貫通孔３ａ内にて固定する手段としては、上記の弾性体３７に限ることはない。例えば、細管３０の上記弾性体３７を設けた部位に対応する外周部に雄ねじを形成し、この雄ねじを貫通孔３ａの内面に形成した雌ねじに螺合締結するようにしてもよい。また、弾性体３７や雄ねじを形成する位置よりも先端側（図３（ｂ）中で左側）の貫通孔３ａの内径を、排水通路３２ａとなる側の内径よりも小さくすることで、細管３０を図３（ｂ）中で右側から貫通孔３ａに挿入したときに、弾性体３７や雄ねじ部が上記小さくした内径部分の端部に当接してストッパの役目を果たし、これにより細管３０の貫通孔３ａへの取り付け作業が容易となる。

一方、鋳抜きピン１は、冷却管３の円柱部２１の外周面に対向する内周面に、螺旋状の螺旋溝３３を形成してあり、この螺旋溝３３と円柱部２１の外周面との間に形成される空間が、冷却水が流れる螺旋状の冷却媒体通路としての螺旋状冷却水通路３５となる。

螺旋状冷却水通路３５の図１中で左側の一端部は、冷却管３の先端面２５と鋳抜きピン１の底面２７との隙間２９に連通し、螺旋状冷却水通路３５の図１中で右側の他端部は、冷却管３の半径方向に向けて形成してある排水通路３ｂを通して前記した排水通路３２ａに連通している。

したがって、ここでは、螺旋状冷却水通路３５の一端部を、冷却管３の内部冷却水通路３１の先端部に隙間２９を通して接続してあり、内部冷却水通路３１の基端部を冷却水の入口部（流入口３１ａ）とする一方、螺旋状冷却水通路３５の他端部を冷却水の出口部（排水通路３ｂ，３２ａ）としている。

次に、作用を説明する。図示しない金型本体に対し、図１に示す冷却管３が一体化した鋳抜きピン１を、図２に示すシリンダブロック５のシリンダボア７内に対応する領域１１に挿入セットした状態で、該鋳抜きピン１と金型本体との間に形成されるキャビティに溶湯を供給することで、シリンダボア７（シリンダブロック５）を鋳造成形する。

この際、本実施形態では、図示しない冷却水供給装置から冷却水を、配管を通して図１の矢印Ｗで示すように冷却管３の内部冷却水通路３１に流入口３１ａから供給する。内部冷却水通路３１に供給した冷却水は、流出口３１ｂから隙間２９に流出した後、螺旋状冷却水通路３５を、冷却管３の円柱部２１の周囲を旋回するようにしてスムーズに流れていく。

このように、螺旋状冷却水通路３５を流れる冷却水によって鋳抜きピン１を冷却するが、その際本実施形態では、冷却水が螺旋状に流れているので、冷却水は淀みの発生を抑制しつつスムーズに流れることになる。その結果、鋳抜きピン１の表面温度が均一化し、鋳造時の焼き付きや製品の抜け抵抗を軽減できるとともに、湯回り不良も抑制でき、高品質な鋳造品を得ることができる。

上記螺旋状冷却水通路３５を流れて冷却に供した冷却水は、その下流側の端部から排水通路３ｂ，３２ａを経て外部に排出される。

また、本実施形態では、鋳抜きピン１の内周面に螺旋溝３３を形成することで螺旋状冷却水通路３５としている。このため、本実施形態では、冷却管３の外周面に螺旋状溝を形成することで螺旋状冷却水通路とする場合に比較して、螺旋状冷却水通路３５を溶湯が供給されるキャビティにより近付けることができ、キャビティ内の溶湯に対する冷却効果を高めることができ、成型品に対する冷却時間の短縮化、ひいては鋳造時間の短縮化を図ることができる。

また、鋳抜きピン１の内周面に螺旋溝３３を形成することで、軸方向の溝相互間にはねじ状の凸部が連続して形成されることになるので、この凸部がリブの役目を果たして円筒形状の鋳抜きピン１の強度確保に寄与することができる。

また、螺旋状冷却水通路３５を流れる冷却水は、溶湯の熱を受けることで下流側にいくに従って徐々に温度上昇するので、下流側ほどキャビティ内の溶湯に対する冷却効果が低下する傾向にある。このため、螺旋状冷却水通路３５の下流側ほど、螺旋溝３３をより深く形成してキャビティにより近付けることで、キャビティ内の溶湯に対する冷却効果を軸方向に沿って均一化することができる。

また、鋳抜きピン１は、抜き勾配により先端側ほど先細となっているので、この先端側に対応するシリンダボア７の肉厚が基端側に比較して厚くなる傾向にある。このため、鋳抜きピン１の先端側ほど、螺旋状冷却水通路３５の通路面積を大きくすることで、先端側に流れる冷却水の量が多くなり、もって厚肉部に対する冷却効果を高めることができ、シリンダボア７の肉厚が変化する軸方向に沿ってほぼ均一な冷却効果を得ることができる。

このような厚肉部に対する冷却効果は、抜き勾配により先細となる鋳抜きピン１の先端側ほど、螺旋状冷却水通路３５の軸方向の間隔を狭くすることで、この先端側に流れる冷却水の量が多くなるので、上記と同様にして達成できる。

なお、前記した実施形態では、冷却水を冷却管３の内部冷却水通路３１から冷却水を供給するようにしたが、この内部冷却水通路３１を排水側として、排水通路３２ａ側から螺旋状冷却水通路３５に冷却水を供給するようにしてもよい。

本発明の一実施形態を示す冷却管と一体化した鋳抜きピンの正面図である。 図１の鋳抜きピンにより成形するシリンダボアを備える自動車用Ｖ型エンジンのアルミ合金製のライナレスシリンダブロックの断面図である。 （ａ）は図１の鋳抜きピンの断面図、（ｂ）は図１の冷却管の断面図である。

符号の説明

１ 鋳抜きピン
３ 冷却管
３ｂ，３２ａ 排水通路（冷却媒体の出口部）
３１ａ 流入口（冷却媒体の入口部）
３１ 冷却管の内部冷却水通路（内部冷却媒体通路）
３３ 螺旋溝
３５ 螺旋状冷却水通路（螺旋状の冷却媒体通路）

Claims (5)

1. 鋳造型内に鋳抜きピンを配置した状態で前記鋳造型の前記鋳抜きピンとの間のキャビティに溶湯を供給して鋳造を行う鋳造装置において、前記鋳抜きピンを中空構造としてこの中空内に冷却管を挿入配置し、前記冷却管の外周面に対向する前記鋳抜きピンの内周面に、冷却媒体が流れる螺旋状の冷却媒体通路となる螺旋溝を設け、前記螺旋状の冷却媒体通路の一端部を、前記冷却管の内部に形成した内部冷却媒体通路の先端部に接続し、この内部冷却媒体通路の基端部と、前記螺旋状の冷却媒体通路の他端部とのいずれか一方を冷却媒体の入口部とする一方、いずれか他方を冷却媒体の出口部とすることを特徴とする鋳造装置。
2. 前記螺旋溝は、該螺旋溝を構成する前記螺旋状の冷却媒体通路の下流側ほど前記キャビティに近接していることを特徴とする請求項１に記載の鋳造装置。
3. 抜き勾配により先細となる前記鋳抜きピンの先端側ほど、前記螺旋状の冷却媒体通路の通路面積を大きくしたことを特徴とする請求項１または２に記載の鋳造装置。
4. 抜き勾配により先細となる前記鋳抜きピンの先端側ほど、前記螺旋状の冷却媒体通路の間隔を狭くしたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の鋳造装置。
5. 鋳造型内に鋳抜きピンを配置した状態で前記鋳造型の前記鋳抜きピンとの間のキャビティに溶湯を供給して鋳造を行う鋳造方法において、前記鋳抜きピンを中空構造としてこの中空内に冷却管を挿入配置し、前記冷却管の外周面に対向する前記鋳抜きピンの内周面に形成した螺旋溝による螺旋状の冷却媒体通路の一端部と、前記冷却管の内部に形成した内部冷却媒体通路の先端部とを接続し、この内部冷却媒体通路の基端部と前記螺旋状の冷却媒体通路の他端部とのいずれか一方から冷却媒体を供給し、この供給した冷却媒体を、前記螺旋状の冷却媒体通路の一端部と前記内部冷却媒体通路の先端部との接続部分を通して、前記内部冷却媒体通路の基端部と前記螺旋状の冷却媒体通路の他端部とのいずれか他方から外部に排出することを特徴とする鋳造方法。

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