JP2012121054A - シリンダヘッド鋳造用金型の冷却装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却液供給通路及び冷却液排出通路のレイアウトの設計自由度が増え、金型の製造が容易になり、また、下型の強度も維持できる、シリンダヘッド鋳造用金型の冷却装置及びその制御方法を提供する。
【解決手段】シリンダヘッド鋳造用金型の冷却装置において、前記燃焼室成形部内に冷却液通路が形成され、前記冷却液通路５３の入口５１及び出口５２に、冷却液供給通路及び冷却液排出通路がそれぞれ接続され、前記冷却液供給通路及び前記冷却液排出通路は、前記燃焼室成形部に対して、一方側から他方側に冷却水が流れるように、一方側の下型部分内と、他方側の下型部分内と、に分けて配置され、冷却水供給管６１及び冷却水排出管６２は、燃焼室入子１６に対して、冷却水が一方側から他方側に流れるように、一方側の下型部分内と、他方側の下型部分内と、に分けて配置されている。
【選択図】図７

Description

本発明は、エンジンのシリンダヘッドを鋳造するための金型の冷却装置及びその制御方法に関する。

エンジンのシリンダヘッドを製造する場合、低圧鋳造法が広く利用されており、この低圧鋳造法は、周知のように金属の溶湯を加熱保持した状態で、比較的低圧の気体で上記溶湯の表面を加圧することにより、金型内に溶湯を充填して鋳造する方法である。

ところでシリンダヘッドでは、燃焼室、特にその頂壁及びその周辺は、その機能上、高温高圧に耐える強度が要求される。

上記要求に対し、従来の金型において、図１３に示すように、下型の燃焼室入子２００の内部に冷却水通路２０１を形成し、前記燃焼室入子２００を所望のタイミングで冷却水により強制的にかつ局所的に冷却することにより、燃焼室の頂壁を形成する溶湯の凝固を促進し、燃焼室の頂壁の強度を高めるようにしたものがある（特許文献１）。

特許第３６３６１８号公報

図１３に示す従来の技術において、燃焼室入子２００の冷却水通路２０１の入口及び出口に接続された冷却水供給管２１０及び冷却水排出管２１１は、燃焼室入子２００に対し、共に一方側（図の右側）に接続され、下型の他方側（図の左側）の端縁まで、シリンダヘッド用キャビティを大きく迂回し、かつ、両管２１０，２１１が互いに略並行に延びるように配設されている。

このように冷却水供給管２１０及び冷却水排出管２１１を配設する場合には、金型の他の部分、たとえばスライド型のレールあるいは湯口形成部材２１２等との干渉を避けるために、配管のレイアウトの自由度が大きく制限され、また、金型の製造が複雑化する。

また、冷却に使用前の温度の低い冷却水が流通する冷却水供給管２１０と、冷却に使用後の高温の冷却水が流通する冷却水排出管２１１とが互に接近した状態で並設されていると、両管２１０，２１１の間で直接に熱交換が行われ、燃焼室入子２００の冷却性能が低下する。

本発明は、燃焼室入子のような燃焼室成形部を強制的にかつ局所的に冷却することにより、製造されるシリンダヘッドの燃焼室の強度を向上させると共に、冷却液供給通路及び冷却液排出通路のレイアウトの設計自由度が増え、金型の製造が容易になり、また、下型の強度も維持できる、シリンダヘッド鋳造用金型の冷却装置及びその制御方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、本発明は、シリンダヘッドの下面を成形する下型と、シリンダヘッドの上面を成形する上型とを、少なくとも備え、前記下型に、前記シリンダヘッドの燃焼室の頂壁を成形する燃焼室成形部が設けられている、シリンダヘッド鋳造用金型の冷却装置において、前記燃焼室成形部内に冷却液通路が形成され、前記冷却液通路の入口及び出口に、冷却液供給通路及び冷却液排出通路がそれぞれ接続され、前記冷却液供給通路及び前記冷却液排出通路は、前記燃焼室成形部に対して、一方側から他方側に冷却水が流れるように、一方側の下型部分内と、他方側の下型部分内と、に分けて配置されている。

本発明は、上記シリンダヘッド鋳造用金型の冷却装置において、さらに、次のような構成を備えることができる。

（ａ）前記シリンダヘッドの外周側壁面を成形する相対向する一対のスライド型を備え、前記冷却液供給通路及び冷却液排出通路は、一方の前記スライド型の配置側と、他方の前記スライド側の配置側とに分けて配置されている。この場合、好ましくは、前記冷却液供給通路及び前記冷却液排出通路は、前記各スライド型のスライドレールに干渉しない位置に配置されている。

（ｂ）前記冷却液供給通路及び前記冷却液排出通路は、それぞれ冷却液供給管及び冷却液排出管により構成されており、前記冷却液供給管及び前記冷却液排出管は、前記下型に形成されたトンネル状の通路内に、環状の空間部を隔てて配置されている。

（ｃ）複数の前記燃焼室成形部が略一直線状に配置されており、前記一対のスライド型は、一直線状の前記燃焼室成形部の列に対し、前記一方側と前記他方側に配置されている。

（ｄ）前記冷却液供給通路及び前記冷却液排出通路は、略一直線状に配置されている。

（ｅ）前記燃焼室成形部は、燃焼室入子により形成されており、前記燃焼室入子内の前記冷却液通路は、略Ｖ字形状に形成されている。

（ｆ）前記燃焼室成形部は、燃焼室入子により形成されており、燃焼室入子の外周面には、段部を介して小径部が形成され、全小径部の外周には、環状空気層が形成されている。この場合、好ましくは、前記冷却液供給通路及び前記冷却液排出通路は、前記燃焼室入子の入口及び出口にそれぞれ接続され、前記燃焼室入子の下側には、漏液排出通路が形成されている。

また本発明は、前記シリンダヘッド鋳造用金型の冷却装置の制御方法も提供するものであり、湯注入後、前記点火プラグ挿入孔成形部用冷却液通路に冷却液を供給した後、前記燃焼室成形部の冷却液通路に冷却液を供給する。

（１）本発明によると、鋳造時、燃焼室頂壁を、所定のタイミングで、冷却水により、強制的にかつ局所的に冷却することにより、溶湯の凝固を促進し、シリンダヘッドの燃焼室頂壁の強度を向上させることができる。

（２）冷却液供給通路と冷却液排出通路とを、燃焼室成形部の一方側と他方側に分けて配置していることにより、両通路のレイアウトの設計自由度が増え、金型の製造がし易い。また、下型の強度も維持できる。

（３）前記構成（ａ）のように、相対向する一対のスライド型の配置に対応させて冷却液供給通路と冷却液排出通路とを分けることにより、冷却液供給通路及び冷却液排出通路に接続される外部配管等が、容易に行える。特に、スライド型のレールと干渉しないように配置することにより、スライド型の作動性を維持しつつ、両通路をコンパクトに配置できる。

（４）前記構成（ｂ）のように、冷却液用の通路として、冷却液供給管及び冷却液排出管を用い、かつ、各管の外周に環状の空間部を設けることにより、下型からの熱を遮断し、冷却液が高温になるのを防ぎ、冷却効率が向上する。

（５）構成（ｃ）のように、一対のスライド型を、一直線状に並設された燃焼室成形部の列に対し、前記一方側と前記他方側に配置することにより、インライン型の複数気筒用シリンダヘッドを成形する場合に、冷却液通路のレイアウトの自由度がより高くなり、また、各気筒を均一的に冷却することが可能となる。

（６）構成（ｄ）のように、冷却液供給通路及び冷却液排出通路が略一直線状に配置されることにより、冷却水通路のレイアウトが簡素化でき、製造が容易になると共に、冷却液の流路抵抗が少なくなり、速やかな冷却液の流れを維持できる。

（７）構成（ｅ）のように、前記燃焼室入子内に、略Ｖ字形状の冷却水通路が形成されることにより、ドリル加工により直線状に孔加工するだけで、冷却液通路を形成することができ、冷却液通路の加工が容易である。

（８）構成（ｆ）のように、燃焼室入子の外周面に小径部を形成することにより、環状空気層を形成していると、燃焼室入子と下型との間を、環状空気層により断熱し、燃焼室入子内の冷却を促進する。また、漏液を速やかに排出できる。この場合、燃焼室入子の下側に、漏液排出通路を形成することにより、燃焼室入子と冷却液供給管及び冷却液排出管との接続部で漏れた冷却液を、速やかに外部に排出することができる。

（９）シリンダヘッド鋳造用の金型では、下型から湯を注入し、上端部から凝固するので、本発明による制御方法のように、上側から順に、上型の点火プラグ挿入孔成形部及び下型の燃焼室成形部を局所冷却することにより、凝固状態に応じて、適切に各箇所を冷却できる。

本発明に係るシリンダヘッド鋳造用金型の下型の平面図である。 図１の金型の断面前面図（図７のII-II線断面に略相当する断面図）である。 図１の金型の背面図である。 図１の金型の上型の平面図である。 図１の金型の燃焼室入子の平面図である。 図５の正面図である。 金型の一部分を省略して示す図１のVII-VII線断面図である。 図７の一部分の拡大断面図である。 図７のIX-IX線断面拡大図である。 図１の湯口スリーブのX-X線断面拡大図である。 図１０の湯口スリーブの平面図である。 鋳造工程における湯及び冷却水の制御を示すタイムチャートの一例である。 従来例の平面図である。

図１乃至図１２は、本発明に係る低圧鋳造方式のシリンダヘッド鋳造用金型であって、インライン型４気筒エンジンのシリンダヘッドを製作するための金型を示しており、これら図面に基づいて、本発明の一実施の形態を説明する。

［金型全体の構成］
図１は金型の下型の平面図、図２は金型の縦断面図、図３は金型の背面図（図１のIII矢視図）、また、図７は金型の一部分を省略して示す図１のVII-VII線断面図であり、説明の都合上、エンジンの４つの気筒の整列方向（エンジンのクランク軸方向）を金型の「左右方向」とし、「吸気弁孔側」を金型の「前方」と称して、以下説明する。

図２において、金型は、シリンダヘッド（図ではキャビティ部分）の下面を成形するための下型１と、シリンダヘッドの上面を成形するための上型２と、シリンダヘッドの外周側面のうち、左右の側面を成形するための左右一対のスライド型５、６と、シリンダヘッドの前後面を成形するための前後一対のスライド型３，４（図７）と、を備えている。

図２に示す下型１は、下型主型１１と、該下型主型１１の上面に形成された凹部１２内に配置された下型入子スペーサ１３と、該下型入子スペーサ１３の上面に固着された下型入子１４と、該下型入子１４内に設けられた４個の燃焼室入子（燃焼室成形部）１６と、複数の湯口（図２では一個のみ表示）１７を形成するための湯口スリーブ１８と、を備えている。燃焼室入子１６は、実質的には上面のみが燃焼室の頂壁を形成するための成形面として利用される。

上型２には、４個の点火プラグ挿入孔成形入子（又は突起部）２２が下方突出状に設けられると共に、冷却液ジャケット、ボルト挿通孔及びその他の空洞部の上部を形成するための各種各入子２３（又は突起部）が設けられている。また上型２内には、冷却空気通路２５が形成されている。

金型には、さらに、下型１及び上型２とは別に、冷却液ジャケット等の各種空洞部（特に下側部分）を成形するための砂中子２６（打点で示す）等が備えられている。

図１において、前記湯口１７は、左端の第１気筒用燃焼室入子１６と左端から二番目の第２気筒用燃焼室入子１６との間、並びに左端から３番目の第３気筒用燃焼室入子１６と４番目の第４気筒用燃焼室入子１６との間に、それぞれ前後一対ずつ配置されている。下型主型１１の上面の四辺部には、前後及び左右の各スライド型３，４，５，６（図２及び図７参照）を摺動自在に支持するためのレール３１、３２が、それぞれ３本ずつ敷設されている。

図３において、後側スライド型４の下端面には、左右方向の間隔を置いて３つのスライダ３５が固着されており、各スライダ３５は後側の３本のレール３１上に前後方向移動自在に支持されている。また、後側スライド型４の左右両側部には、サイド支持壁３６に敷設されたガイドレール３７に、前後方向移動自在に嵌合するサイドスライダ３８が設けられている。図７の前側スライド型３及び図２の左右のスライド型５，６も、前記後側スライド型４と同様なスライド構造となっている。

図５は燃焼室入子１６の平面図、図６は燃焼室入子１６の正面図である。図５において、燃焼室入子１６の上面（頂壁成形面）１６ａの前側に、左右一対の吸気ポート成形用突起部３３が形成され、後側に左右一対の排気ポート成形用突起部３４が形成されている。

図６において、燃焼室入子１６の下端部には、左右に突出する連結部１６ｂがそれぞれ一体に形成されており、各連結部１６ｂ同士をボルト（図示せず）により一体に連結することにより、４個の燃焼室入子１６を左右に一列に連結している。また、第１及び第２気筒用の燃焼室入子１６の相対向する面並びに第３及び第４気筒用の燃焼室入子１６の相対向する面には、前記湯口スリーブ１８（図５）を配置するために、前後一対の円弧形状切欠き４０がそれぞれ形成されている。

図１０は湯口スリーブ１８の図１のX-X線断面図、図１１は平面図である。図１０のように、各湯口１７は、上方に向かって縮径する裁頭円錐形状となっており、湯口スリーブ１８は、図１１のように、４個の湯口１７をそれぞれ構成する４個の円筒部１８ａを一体に有している。湯口スリーブ１８の基板部１８ｂには、左右一対の冷却空気通路形成部材１９が溶接により固着されている。各冷却空気通路形成部材１９は、前後方向に対向する一対の湯口１７を囲むように、前後方向に長い長円形状に形成されている。これにより、前後の各湯口１７周りを長円形状に周回する湯口冷却用空気通路４２が構成されている。

このような構成の金型において、湯口１７及び上型２を冷却空気により冷却する空冷式冷却装置に加え、下型１の各燃焼室入子１６を冷却水により強制的にかつ局所的に冷却する水冷式冷却装置、並びに上型２の各点火プラグ挿入孔成形入子２２を冷却水により強制的にかつ局所的に冷却する水冷式冷却装置が備えられている。

［燃焼室入子１６用の水冷式冷却装置］
図７、該図７の燃焼室入子の縦断面拡大図である図８、及び図７のIX-IX線断面図である図９により、燃焼室入子１６用の水冷式冷却装置を説明する。図８において、各燃焼室入子１６には、後端面の下部に形成された冷却水入口５１から、前端面の下部に形成された冷却水出口５２に至る逆Ｖ字形状の冷却水通路５３が形成されている。この冷却水通路５３は、後端入口５１から略水平に前方に略直線状に延びる第１の通路部分５３ａと、該第１の通路部分５３ａの前端部から前上方に略直線状に延びる第２の通路部分５３ｂと、該第２の通路部分５３ｂの上端部から前下方へ略直線状に延びる第３の通路部分５３ｃと、該第３の通路部分５３ｃの下端部から略水平に前方に延びて冷却水出口５２に至る第４の通路部分５３ｄとから構成されている。前記４つの通路部分５３ａ，５３ｂ、５３ｃ、５３ｄは、いずれもドリル加工により形成されており、特に、第２及び第３の通路部分５３ｂ、５３ｃは、燃焼室入子１６の下面からドリル加工されると共に、下端部にそれぞれプラグねじ５５が螺着され、かつ、溶接により封止されている。第１の通路部分５３ａ及び第４の通路部分５３ｄは、それぞれ燃焼室入子１６の後端面及び前端面からドリル加工されると共に、後端入口５１と前端出口５２の内周面にそれぞれめねじが形成されている。

第１の通路部分５３ａの後端入口５１部分には、冷却水供給管６１の前端テーパーおねじ部が螺着され、かつ、溶接Ｖ１により接合面が封止されている。第４の通路部分５３ｄの前端出口５２には、冷却水排出管６２の後端テーパーおねじ部が螺着され、かつ、溶接Ｖ１により接合面が封止されている。

燃焼室入子１６の外周側壁には、段部を介して小径部１６ｃが形成されており、この小径部１６ｃは燃焼室入子１６の上部から下端縁まで至り、これにより、下型入子１４に形成された燃焼室入子取付孔１４ａの内周面と前記小径部１６ｃの外周面との間に、環状空気層Ｓ１を形成している。この環状空気層Ｓ１は、後述する漏水排出機能も兼ね備えている。

図７において、燃焼室入子１６の後端入口５１に接続された冷却水供給管６１は、下型入子１４の後半部に形成された略直線状のトンネル６３内を後方に略直線状に延び、金型の後端縁に至り、図示しない冷却水ポンプに接続されている。燃焼室入子１６の前端出口５２に接続された冷却水排出管６２は、下型入子１４の前半部に形成された略直線状のトンネル６３内を前方に略直線状に延び、金型の前端縁に至り、図示しない排水ホース等を介して貯水部あるいは外部排水部に連通している。

図９において、下型入子１４のトンネル６３の断面は、下端開口状に形成されており、上端部が冷却水供給管６１の外周面に対し、空間部Ｓ２を介して対向する円弧形状に形成され、また、トンネル６３の左右両側面は、略直線状に下型入子１４の下端縁まで至っている。すなわち、冷却水供給管６１の外周面に少なくとも環状の空間部（空気層）Ｓ２を形成し、かつ、冷却水供給管６１を下方から下型入子１４に出し入れできるようになっている。図７に示す冷却水排出管６２が配置された前側のトンネル６３も、図９と同様に冷却水排出管６２の外周面に空間部Ｓ２を備えている。

図１において、各気筒用の４本の冷却水排出管６２は、前側スライド型用の３本のレール３１との干渉を避けた状態で、各燃焼室入子１６から前方に延びるように配置されている。また、各気筒用の４本の冷却水供給管６１は、後側スライド型用の３本のレール３１との干渉を避けた状態で、各燃焼室入子１６から後方に延びるように配置されている。

具体的には、左端から２番目の第２気筒用の冷却水供給管６１及び冷却水排出管６２は、各燃焼室入子１６の中心を結び左右方向に延びる基準線Ｃ１に対し、略直交する直線Ｍ上に配置されている。これにより、左端から２番目の第２気筒用の冷却水供給管６１及び冷却水排出管６２は、後側スライド型用の左端レール３１と中央レール３１との間、並びに前側スライド型用の左端レール３１と中央レール３１との間を、それらレール３１と平行に通過している。

左端の第１気筒用の冷却水供給管６１は、前記基準線Ｃ１と略直交する直線Ｍに対し、平面視で、後方に行くにしたがい左方にくるように傾斜しており、前記直線Ｍに対する傾斜角度θ１は、たとえば１２°に設定されている。第１気筒用の冷却水排出管６２は、前記基準線Ｃ１と略直交する直線Ｍに対し、平面視で、前方に行くにしたがい左方にくるように傾斜しており、前記直線Ｍに対する傾斜角度θ１は、１２°に設定されている。このような配置により、左端の第１気筒用の冷却水供給管６１及び冷却水排出管６２は、共に前後の各スライド型用の左端レール３１の左側を通過している。

左端から３番目の第３気筒用の冷却水供給管６１及び４番目の第４気筒用の冷却水供給管６１は、前記基準線Ｃ１と略直交する直線Ｍに対し、平面視で、後方に行くにしたがいそれぞれ右方と左方にくるように傾斜しており、前記直線Ｍに対する傾斜角度θ３及びθ４は、３°と５°に設定に設定されている。これらにより、第３気筒用及び第４気筒用の各冷却水供給管６１は、後側スライド型用の中央レール３１と右端レール３１との間を通過している。第３気筒用の冷却水排出６２及び第４気筒用の冷却水排出管６２は、前記基準線Ｃ１と略直交する直線Ｍに対し、平面視で、前方に行くにしたがいそれぞれ右方と左方にくるように傾斜しており、前記直線Ｍに対する傾斜角度θ３及びθ４は、３°と５°に設定に設定されている。これらにより、第３気筒用及び第４気筒用の各冷却水排出管６２は、前側スライド型用の中央レール３１と右端レール３１との間を通過している。

図２において、下型入子スペーサ１３の上面には、全燃焼室入子１６に亘る漏水受け溝６６が形成されており、この漏水受け溝６６内には、左端から抜き出し可能な皿状の漏水受け板６７が挿入されている。図７及び図８において、前記漏水受け板６７は、燃焼室入子１６の外周面に対応する領域を含む広さを有しており、冷却水供給管６１と後端入口５１との接続部並びに冷却水排出管６２と前端出口５２との接続部から漏れる冷却水を受け止め、左方へ流し、左端から金型の外部へ排出するようになっている。

［点火プラグ挿入孔成形部の冷却装置］
図２において、各点火プラグ挿入孔成形入子２２内には、二重壁構造の冷却水管７０が挿入されており、該冷却水管７０の内側通路が冷却水供給通路７０ａとなっており、外側通路が冷却水排出通路７０ｂとなっている。

内側の冷却水供給通路の上端部には冷却水供給管７２が接続され、外側の冷却水排出通路には前記冷却水供給管７２の下側に配置された冷却水排出管７３が接続されている。

図４において、各冷却水供給管７２は、後方にコの字状に延びると共に上型２の左右幅の中央側へと集められ、分岐及び集合用ブロック７５内の冷却水供給通路７６を介して冷却水供給元管７７に接続されており、この冷却水供給元管７７は冷却水ポンプ等に接続されている。

図３において、４本の各冷却水排出管７３も、前記冷却水供給管７２と同様に、前記分岐及び集合用ブロック７５内の冷却水排出集合通路７８を介して、外部の冷却水排出部に接続されている。

［鋳造作業］
（１）図２に示す前記下型主型１１は、アルミニウム合金等の溶湯（溶解金属）を溜めた密閉した図示しないるつぼ上の固定プレート８０に取り付けられ、前記上型２は、シリンダ（図示せず）により上下に移動する可動プレート（図示せず）に取り付けられ、また、前記スライド型３，４（図７参照）及びスライド型５，６は、水平方向に移動するアクチュエータ（図示せず）に連結される。

（２）下型１、上型２、スライド型３，４（図７参照）及びスライド型５，６が所定位置にセットされ、かつ、各種砂中子２６等が取り付けられた状態で、るつぼ内に圧縮空気が注入され、それにより溶湯が押し上げられ、４箇所の湯口１７を通り、金型の図示しないキャビティ内に溶湯が注入される。

（３）キャビティ内に充填された溶湯は、低圧で加圧された状態で所定時間だけ冷却されることにより、凝固する。そして、型開きすることにより、製品であるシリンダヘッドが取り出される。

（４）上記冷却期間において、まず、上方に配置された点火プラグ挿入孔成形入子２２が、冷却水管７０を流れる冷却水により強制的かつ局所的に冷却され、続いて、下端部に配置された燃焼室入子１６が、燃焼室入子１６内の冷却水通路５３（図７）を流れる冷却水により強制的かつ局所的に冷却される。

図１２は、鋳造工程のタイムチャートであり、ｔ0は溶湯充填後の加圧開始時、t1は点火プラグ挿入孔成形入子２２の冷却開始時、t2は点火プラグ挿入孔成形入子２２の冷却終了時、t3は燃焼室入子１６の冷却開始時、t4は燃焼室入子１６の冷却終了時、t5 は加圧終了時、t6は凝固開始時、t7は凝固終了時を、それぞれ示している。この図１２において、加圧開始（t0）から１０秒程度経過後に、まず、点火プラグ挿入孔成形入子２２の冷却が開始され（t1)、それから６０秒程経過した後に冷却が停止され（t2）、それと略同時に燃焼室入子１６の冷却が開始され（t3)、それから６０秒程経過した後に冷却が停止される（t4)。その後、数秒した後に、加圧が解除される（t5)。

（５）点火プラグ挿入孔成形入子２２の冷却工程(t1t2)では、図４のように、後方の冷却水供給元管７７から供給された冷却水は、各気筒用の冷却水供給管７２に分けられ、各気筒用の冷却水管７０に送られる。そして、図２において、二重壁構造の冷却水管７０の内側通路を通って下方に移動し、外側通路を通って上方に戻ることにより、点火プラグ挿入孔入子２２を強制的に、かつ局所的に冷却し、その後、冷却水排出管７３へ排出される。

（６）燃焼室成形用入子１６の冷却工程（t3t4)では、図１のように、冷却水は、下型１の後半部内に配置された各気筒用の冷却水供給管６１から各燃焼室入子１６内に供給され、図７のように燃焼室入子１６内の逆Ｖ字形状の冷却水通路５３を通り、燃焼室入子１６を冷却した後、下型１の前半部内に配置された各気筒用の冷却液排出管６２を通って排出される。

図８において、燃焼室入子１６内では、まず、後端入口５１から略水平な第１の通路部分５３ａに流入し、続いて第２の通路部分５３ｂ内を前上方に流れ、第２の通路部分５３ｂの上端部から折り返して第３の通路部分５３ｃを前下方へ流れ、そして、第３の通路部分５３ｃの下端部から第４の通路部分５３ｄを前方に流れ、前端出口５２から冷却水排出管６２へ排出される。

燃焼室入子１６を冷却中、冷却水供給管６１と後端入口５１との接続部並びに冷却水排出管６２と前端出口５２との接続部から冷却水が漏れることが有るが、この漏水は、燃焼室入子１６の小径部１６ｃの外周に形成されている環状空気層Ｓ１を通り、下方の漏水受け板６７に集められ、図２のように漏水受け板６７を左方に流れて出口部から金型外部へと排出される。

（７）尚、上型２及び下型１の湯口スリーブ１７は、冷却空気通路２５（図２）及び冷却空気通路４２（図１０）に供給される冷却空気により、鋳造中、常時冷却される。

［実施の形態による効果］
（１）図７及び図８において、燃焼室入子１６に形成した冷却水通路５３に冷却水を供給することにより、燃焼室入子１６を強制的かつ局所的に冷却するので、シリンダヘッドの燃焼室頂壁の溶湯の凝固を促進し、シリンダヘッドの燃焼室頂壁の強度を向上させることができる。

（２）燃焼室入子１６の冷却水通路５３は、逆Ｖ字形状に形成されているので、ドリルにより略直線状に孔明け加工をするだけで、簡単に形成することができる。

（３）燃焼室入子冷却用の冷却水供給管６１を燃焼室入子１６に対して後方側に配置し、冷却水排出管６２を燃焼室入子１６に対して前方側に配置し、燃焼室入子１６の後方側から前方側へ冷却水を流すので、冷却水供給管６１と冷却水排出管６２のレイアウトの設計自由度が増え、金型の製造がし易くなる。また、下型１の強度も維持できる。

（４）相対向する後側スライド型４と前側スライド型３の配置に対応させて燃焼室入子１６用の冷却水供給管６１と冷却水排出管６２とを分けているので、冷却水供給管６１及び冷却水排出管６２に接続される外部配管等が、容易に取り付けられる。特に、前後のスライド型３，４の各レール３１（図１）と干渉しないように冷却水排出管６２及び冷却水供給管６１を配置することにより、スライド型３，４の作動性を維持しつつ、冷却水供給管６１及び冷却水排出管６２をコンパクトに配置できる。

（５）図９に示すように、冷却水供給管６１の外周面と下型入子１４のトンネル６３の内周面との間に、環状の空間部Ｓ２を設けているので、下型入子１４からの熱を遮断し、冷却水が高温になるのを防ぐことができる。これにより、冷却効率が向上する。

（６）図１のように、インライン型の複数気筒エンジン用のシリンダヘッドを鋳造する場合に、複数の燃焼室入子１６を左右に延びる同一基準線Ｃ１上に並設し、図７のように、燃焼室入子１６の前後にスライド型３，４を配置し、そして前側に冷却水排出管６２を配置し、後側に冷却水供給管６１を配置しているので、冷却水供給管６１及び冷却水排出管６２のレイアウトの自由度がより高くなり、また、各気筒用の燃焼室入子１６を均一的に冷却することが可能となる。

（７）図１のように、左から２番目の第２の気筒用の冷却水供給管６１及び冷却水排出管６２を、前後方向と平行な直線Ｍ上に配置し、かつ、残りの冷却水供給管６１及び冷却水排出管６２も、概ね直線Ｍ上に沿うように配置することにより、冷却水供給管６１及び冷却水排出管６２のレイアウトが簡素化でき、製造が容易になると共に、冷却水の流路抵抗が少なくなり、速やかな冷却液の流れを維持できる。

（８）図８のように、燃焼室入子１６の外周面に小径部１６ｃを形成することにより、環状空気層Ｓ１を形成しているので、燃焼室入子１６と下型入子１４との間を、環状空気層Ｓ１により断熱し、燃焼室入子１６内の冷却を促進することができる。また、燃焼室入子１６と冷却水供給管６１及び冷却水排出管６２との接続部から漏れた冷却水を、上記環状空気層Ｓ１並びに漏水受け板６７を通して、速やかに金型外部に排出することができる。

（９）下型１の湯口１７から溶湯を注入しているので、溶湯の凝固は上端部から下方へと移行するが、鋳造時に、凝固の開始順に沿って、上側から順に、上型２の点火プラグ挿入孔成形入子２２及び下型１の燃焼室入子１６を冷却するので、凝固状態に応じて、適切に点火プラグ挿入孔成形入子２２及び燃焼室入子１６を冷却できる。

［その他の実施の形態］
（１）前記実施の形態では、燃焼室成形部として、下型入子１４とは別体で、独立した燃焼室入子１６を備えているが、下型入子１４と一体に燃焼室成形部が形成された構造とすることも可能である。

（２）本発明は、スライド型を有しない金型、すなわち下型と上型とで構成される金型にも適用できる。また、スライド型として、前後のスライド型又は左右のスライド型の一方のみを備えた金型にも適用できる。

（３）図１２のタイムチャートでは、点火プラグ挿入孔成形入子２２の冷却終了時(t2)と、燃焼室入子１６の冷却開始時(t3)とを一致させているが、点火プラグ挿入孔成形入子２２の冷却終了前から燃焼室入子１６の冷却を開始させることも可能である。また、点火プラグ挿入孔成形入子２２の冷却終了後、しばらく経過してから燃焼室入子１６の冷却を開始することも可能である。

（４）燃焼室入子１６の冷却水通路５３の形状は、図８のような逆Ｖ字形状には限定されず、下向きのコの字形状等、各種形状を採用することが可能である。

（５）本発明に係る金型は、４気筒用エンジンのシリンダヘッドの鋳造用には限定されず、単気筒あるいは他の複数気筒エンジンのシリンダヘッドの鋳造用金型にも適用できる。

１ 下型
２ 上型
３，４ 前後のスライド型（横型）
５、６ 左右のスライド型（横型）
１１ 下型主型
１３ 下型入子スペーサ
１４ 下型入子
１６ 燃焼室入子（燃焼室成形部の一例）
１６ 燃焼室入子の上面（頂壁成形部）
１７ 湯口
１８ 湯口スリーブ
３２ 前後のスライド型用レール
３３ 吸気孔成形部
３４ 排気孔成形部
５１ 冷却水通路の入口
５２ 冷却水通路の出口
５３ 燃焼室入子の冷却水通路
５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ 第１，第２、第３及び第４の通路部分
６１ 燃焼室用冷却水供給管
６２ 燃焼室用冷却水排出官
７２ 点火プラグ挿入孔入子（点火プラグ挿入孔成形部の一例）
Ｓ１ 環状空気層
Ｓ２ 空間部

Claims (10)

1. シリンダヘッドの下面を成形する下型と、シリンダヘッドの上面を成形する上型とを、少なくとも備え、前記下型に、前記シリンダヘッドの燃焼室の頂壁を成形する燃焼室成形部が設けられている、シリンダヘッド鋳造用金型の冷却装置において、
   前記燃焼室成形部内に冷却液通路が形成され、
   前記冷却液通路の入口及び出口に、冷却液供給通路及び冷却液排出通路がそれぞれ接続され、
   前記冷却液供給通路及び前記冷却液排出通路は、前記燃焼室成形部に対して、一方側から他方側に冷却水が流れるように、一方側の下型部分内と、他方側の下型部分内と、に分けて配置されている、
   シリンダヘッド鋳造用金型の冷却装置。
2. 前記シリンダヘッドの外周側壁面を成形する相対向する一対のスライド型を備え、
   前記冷却液供給通路及び冷却液排出通路は、一方の前記スライド型の配置側と、他方の前記スライド側の配置側とに分けて配置されている、請求項１に記載のシリンダヘッド鋳造用金型の冷却装置。
3. 前記冷却液供給通路及び前記冷却液排出通路は、前記各スライド型のスライドレールに干渉しない位置に配置されている、請求項２に記載のシリンダヘッド鋳造用金型の冷却装置。
4. 前記冷却液供給通路及び前記冷却液排出通路は、それぞれ冷却液供給管及び冷却液排出管により構成されており、
   前記冷却液供給管及び前記冷却液排出管は、前記下型に形成されたトンネル状の通路内に、環状の空間部を隔てて配置されている、請求項１乃至３のいずれか一つに記載のシリンダヘッド鋳造用金型の冷却装置。
5. 複数の前記燃焼室成形部が略一直線状に配置されており、
   前記一対のスライド型は、一直線状の前記燃焼室成形部の列に対し、前記一方側と前記他方側に配置されている、請求項２乃至４のいずれか一つに記載のシリンダヘッド鋳造用金型の冷却装置。
6. 前記冷却液供給通路及び前記冷却液排出通路は、略一直線状に配置されている、請求項１乃至５のいずれか一つに記載のシリンダヘッド鋳造用金型の冷却装置。
7. 前記燃焼室成形部は、燃焼室入子により形成されており、
   前記燃焼室入子内の前記冷却液通路は、略Ｖ字形状に形成されている、請求項１乃至６のいずれか一つに記載のシリンダヘッド鋳造用金型の冷却装置。
8. 前記燃焼室成形部は、燃焼室入子により形成されており、
   燃焼室入子の外周面には、段部を介して小径部が形成され、
   全小径部の外周には、環状空気層が形成されている、請求項１乃至７のいずれか一つに記載のシリンダヘッド鋳造用金型の冷却装置。
9. 前記冷却液供給通路及び前記冷却液排出通路は、前記燃焼室入子の入口及び出口に、それぞれ接続され、
   前記燃焼室入子の下側には、漏液排出通路が形成されている、請求項８に記載のシリンダヘッド鋳造用金型の冷却装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか一つに記載の上型の点火プラグ挿入孔成形部に、点火プラグ挿入孔成形部用冷却液通路が形成されたシリンダヘッド鋳造用金型の冷却装置の制御方法において、
    湯注入後、前記点火プラグ挿入孔成形部用冷却液通路に冷却液を供給した後、前記燃焼室成形部の冷却液通路に冷却液を供給する、シリンダヘッド鋳造用金型の冷却装置の制御方法。

Images