JP2016068098A - シリンダブロックの鋳造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ボア周囲形状の薄肉化が可能なシリンダブロックの鋳造装置を提供する。【解決手段】シリンダライナ１を有するシリンダブロックを鋳造する鋳造装置であって、シリンダブロックを鋳造するための鋳造型として可動型と固定型からなる金型２０と、前記シリンダライナ１の端面を押圧して前記金型２０から離型させる押出し部材９と、を備え、前記押出し部材９は、上端部が前記シリンダライナ１の端面の少なくとも内周縁部に当接し、下端部に弾性部材であるバネ１０が配置された円筒状のブッシュである。【選択図】図１

Description

本発明は、シリンダブロックの鋳造装置に関する。

従来、エンジンにおけるシリンダブロックのボア部分を造形するためのダイカスト鋳造型が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１では、鋳造後の粗材をダイカスト鋳造型から離型させるため、シリンダライナ上端面に対向する位置に複数本の押し出しピンを配置している。鋳造後の離型の際には、入子が規定距離だけ引き抜かれた状態のシリンダブロックを複数本の押し出しピンで押し出して型抜きが行われる。

特開２０１０−１１０８００号公報

しかしながら、特許文献１に記載された鋳造型により鋳造を行う場合では、押し出しピンによってシリンダブロックを押し出すため、押し出しピンの径方向寸法以上のボア周りの肉厚が必要であり、ボア周りを薄肉に鋳造することが困難である。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ボア周りの形状の薄肉化が可能なシリンダブロックの鋳造装置を提供することを目的とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、
シリンダライナを有するシリンダブロックを鋳造する鋳造装置であって、
金型と、
前記シリンダライナ端面を押圧して前記金型から離型させる押出し部材と、を備え、
前記押出し部材は、上端部が前記シリンダライナの端面の少なくとも内周縁部に当接し、下端部に弾性部材が配置された円筒状のブッシュであるものである。

本発明によれば、押出し部材を円筒状のブッシュとすることで、従来と同等の押し出し面積を確保した場合であっても、ボア径方向の押し出し長さを短くすることができ、ボア周りの形状の薄肉化が可能となる。

本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造装置が備える金型を示す断面図。 第１実施形態に係る金型の動作フローを示す断面図であり、（１）は型開き時を示す図、（２）はシリンダライナセット及び型締め時を示す図、（３）は型開き及び鋳造品押出し時を示す図。 （ａ）従来の押出しピンによるボア周りの押出し面を模式的に示す上面図、（ｂ）は第１実施形態に係る押出しブッシュによるボア周りの押出し面を模式的に示す上面図。 第２実施形態に係るシリンダブロックの鋳造装置が備える金型を示す断面図。 従来のシリンダブロックの鋳造装置が備える金型を示す断面図。

次に、発明の実施の形態を説明する。
本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造装置の構成について、図１を用いて説明をする。第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造装置は、シリンダライナ１を有するシリンダブロックの鋳造装置であって、金型２０と、型締め手段（図示せず）とを備えている。
なお、以下の説明においては、便宜上、図１における上下を示す矢印方向を金型２０の上下方向として説明する。また、以下の説明においては、上方向に進行することを前進といい、下方に進行することを後進という。

金型２０は、金属製（例えば、アルミニウム合金製）のシリンダブロックをダイカスト鋳造するためのダイカスト鋳造型である。金型２０は、図１に示すように、固定型８と、固定型８に対して進退可能に配置された可動型４と、該可動型４の前面にその進退方向と交差する方向へ移動可能に配置された複数のスライド型（図示せず）とから主に構成されている。
なお、本実施形態に係る金型２０は、固定型８及びスライド型の基本構造は従来からある構造であり、主に可動型４に係る部分ついて具体的に説明する。

可動型４は、シリンダライナ１を嵌合保持してボア部を形成するボア中子２と、ウォータジャケットを形成するウォータジャケット形状部５とを備える。ウォータジャケット形状部５は、筒状の部分であり、シリンダブロックの気筒数に応じた数で図１の紙面垂直方向へ連設されている。ウォータジャケット形状部５は、気筒外側の水路を形成する部分である。ボア中子２は、略円柱状の部分であり、このウォータジャケット形状部５の内側に立設されている。

可動型４は、鋳造装置内の型締手段（図示せず）により固定型８に対して進退し、一方、各スライド型（図示せず）は、可動型４に付設した駆動手段（図示せず）により相互に接近・離間する方向へ移動自在になっている。このような鋳造用の金型２０においては、可動型４に対してスライド型を前進位置決めした後、固定型８に対して可動型４を前進させることで、固定型８、可動型４及びスライド型により型閉めされる。型締めされた固定型８、可動型４及びスライド型の合わせ面には、鋳造品形状（本実施形態ではシリンダブロック形状）をかたどった空隙部であるキャビティ（図示せず）が形成されるとともに、キャビティ内に突出する状態でウォータジャケット形状部５と、ボア中子２とが配置される。
なお、図１に示す金型２０は、固定型８、可動型４及びスライド型（図示せず）により型閉めされた状態を示している。

また、可動型４には、鋳造品であるシリンダブロックを可動型４から押出して離型させるための押出し機構を備えている。
押出し機構は、図１に示すように、押出しブッシュ９、バネ１０、押出しピン３、逃げ部１１を有する押出し板６、及び押出しシリンダ７を主に備える。

押出しブッシュ９は、シリンダブロックが有するシリンダライナ１の端面を押圧して可動型４から離型させるための押出し部材である。押出しブッシュ９は、円筒状のブッシュ部材であり、ボア中子２の下部に外嵌されている。押出しブッシュ９は、鋳造品であるシリンダブロックを押出す際に上端部がシリンダライナ１の端面の少なくとも内周縁部に当接する部材である。押出しブッシュ９は、ウォータジャケット形状部５の内側においてボア中子２の外周に形成される円筒状の挿通孔４ａに挿通され、該挿通孔４ａを上下方向に摺動可能である。また、押出しブッシュ９の上端部には、押出しブッシュ９の外径よりも小径の円筒状の段差部９ａが形成されている。段差部９ａは、鋳造品であるシリンダブロックを押出す際にシリンダライナ１に当接する円環状の平坦面である当接部９ｂを有している。当接部９ｂは、シリンダライナ１の端面の少なくとも内周縁部に当接する部分である。図３（ｂ）には、シリンダブロックのボア周りの上端面において当接部９ｂが当接して押出す押出し面を示している。押出しブッシュ９は、円環状の平坦面である当接部９ｂをシリンダライナ１に当接するとともに上方に押圧することでシリンダブロックが可動型４から押出されて離型される。押出しブッシュ９の下端には、押出しピン３の上端が当接している。押出しブッシュ９の下端部は、弾性部材であるバネ１０が配置される。
なお、本実施形態における「ボア周り」とは、シリンダブロックにおけるシリンダライナ１と該シリンダライナ１の周囲に形成される部分とを合わせた部分のことであり、図１において符号Ｗで示す所定の厚さ寸法を有する部分のことである。

また、可動型４の下方には、複数の押出しピン３を有する押出し板６が配設されている。押出しピン３は、可動型４の下方から挿通孔４ａの下端に連通するピン孔４ｂに挿通されている。押出しピン３の上端は、押出しブッシュ９の下端に当接している。押出し板６は、図示をしない駆動手段から延出される押出しシリンダ７に連結されている。押出しシリンダ７の上端には、鍔部７ａを有している。前記駆動手段を駆動することにより押出し板６が昇降されることで、複数の押出しピン３がピン孔４ｂ内を昇降して、押出しブッシュ９を昇降することができる。これにより、押出しブッシュ９は、前記キャビティ内に進退出可能になる。

バネ１０は、コイル状の弾性部材（例えば、コイルスプリング）であり、挿通孔４ａにおいて押出しピン３を挿入した状態で、押出しブッシュ９の下端と挿通孔４ａの下端との間に介装される。バネ１０は、上下方向に所定のバネ力（弾性力）を与えることができる。

押出しシリンダ７が有する鍔部７ａは、押出し板６内に形成された逃げ部１１に収容されている。逃げ部１１は、断面視長方形状の空間で、所定の隙間を有した状態で鍔部７ａが収容される空間である。詳細は後述するが、例えば、型開き時においては、鍔部７ａの上端が逃げ部１１の上端に当接するとともに、鍔部７ａの下端と逃げ部１１の下端との間には、所定の隙間が形成され、押出し板６が鍔部７ａに対して移動した際の遊び部分となっている（図２（３）参照）。また、型締め時においては、押出しピン３により押出しブッシュ９が押された反動で押出し板６が後退するが、この後退による動作分を逃げ部１１に設けた隙間（遊び部分）により逃がすことができる（図２（２）参照）。

次に、第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造装置によりシリンダブロックを鋳造する際の動作フローについて説明する。

型開き時（図２（１）参照）においては、押出しブッシュ９は、バネ１０のバネ力により可動型４の上端面から所定高さ前進して突出している状態となる。一方、押出し板６は、バネ１０のバネ力により前進側（上側）に引き寄せられ、図２（１）の点線丸印で示すように、逃げ部１１内において押出しシリンダ７の鍔部７ａの上端が逃げ部１１の下端に当接した状態となる。

続いて、ボア中子２にシリンダライナ１がセットされ、型締めが始まる。型締め時（図２（２）参照）においては、押出しブッシュ９が下方に押されて、シリンダライナ１の下端と押出しブッシュ９の上端（当接部９ｂ）とは当接して密着した状態となる。それから、シリンダライナ１と固定型８により押出しブッシュ９が押し込まれる。押し込まれることで押出しブッシュ９下端と挿通孔４ａとの間のストロークは、バネ１０が縮むことで吸収される。なお、バネ１０を押す力は種々の弾性力を有するバネを適宜選定することにより決定することができる。また、型締め時においては、押出しピン３により押出しブッシュ９が押された反動で押出し板６が後退するが、この後退による動作分を逃げ部１１に設けた隙間（遊び部分）により逃がすことができる。

続いて、型開き時（鋳造品押出し時）においては、図２（３）に示すように、押出しシリンダ７の上昇にともなって、押出しシリンダ７の鍔部７ａの上端が逃げ部１１の上端に当接し、押出し板６が上昇する。押出し板６がさらに上昇すると押出しブッシュ９が前進して鋳造品であるシリンダブロックが可動型４から押出される。

以上のように構成された金型２０によれば、可動型４における押出し部材を円筒状の押出しブッシュ９とすることで、従来と同等の押し出し面積を確保した場合であっても、ボア径方向の押し出し長さを短くすることができ、ボア周りの形状の薄肉化が可能となる。ひいては、ボア周りの形状の薄肉化が可能なシリンダブロックの鋳造装置を提供することができる。具体的には、図３（１）に示すように、図５に示す従来の押出しピンによりボア周りを押出す押出し面の場合、図３（１）の矢印で示すようにボア周りの肉厚を押出しピンの径以下にすることができない。ここで、従来の押出しピンのピン径を小さくすることでボア周りの肉厚を薄肉化することが考えられるが、この場合は、ピン強度に低下してしまう。一方、図３（２）に示すように、押出しブッシュ９によりボア周りを押出す押出し面の場合、図３（２）の矢印で示すように従来よりも薄肉のボア周りを鋳造することができる。具体的には、押出しブッシュ９は、シリンダライナ１の上端面の全周に当接して押出すため従来と同等の押出し面積を確保してもボア径方向の押出し長さを小さくできる。さらに、押出しブッシュ９は、シリンダライナ１の上端面における少なくとも内周縁部に当接して押出すため、図１の点線丸印で示す部分において、隙間を生じさせず、溶湯の進入を防ぐことができる。

図５には、従来のシリンダブロックの鋳造装置が備える金型を示している。なお、説明の便宜上第１実施形態の金型２０における構成部分と同じ機能をするものには同じ符号を付与している。

図５に示すように、従来のシリンダブロックの鋳造装置が備える金型では、ボア周りの薄肉化ついて制約が大きかった。すなわち、従来は押出しピンによって直接シリンダブロックを押し出すため、押出しピン３の径方向寸法以上のボア周りの肉厚（図５の符号Ｗで示すボア周りの厚さ寸法）が必要であり、ボア周りを薄肉に鋳造することが困難である。また、従来の金型では、シリンダライナ１の下端とボア中子２とに隙間（図５の符号Ｓで示す部分）を有しているので鋳造の際に溶湯が侵入してしまうことがある。また、鋳造品であるシリンダブロックを押し出す際に押出しピン３をボア周りの端面部分に当接させると、押出しピン３やシリンダライナ１が破損する虞があった。これに対して、本実施形態に係る金型２０によれば、前記隙間を有さないので溶湯の進入を防ぐことができるので、溶湯が金型２０内にバリとして残存せず、シリンダライナ１のボア中子２へのセットを阻害しない。さらに、金型２０では、バネ１０により押出しブッシュ９の押し当て力を調整するので押出しピン３やシリンダライナ１が破損することを防止できる。

第１実施形態によれば、従来の押出しピンの代わりにリング状の型部品である押出しブッシュ９でシリンダライナ１の全体を押出す金型構造にすることで、シリンダブロックのボア周りの肉厚の自由度が増え（ボア周りの薄肉化が可能）、ボア周りの肉厚を薄肉化したシリンダブロックを製造することができる。また、第１実施形態によれば、ボア周りの肉厚を薄肉化したシリンダブロックが製造できるので、エンジンの軽量化が可能である。
また、第１実施形態によれば、弾性部材（例えば、コイルスプリング等）の弾性力を利用して、押出しブッシュ９が有する円環状の平坦面である当接部９ｂをシリンダライナ１に当接させるため、金型の長手方向の寸法やシリンダライナ寸法のばらつきによるシリンダライナ１の破損やバリ発生も抑制することができる。

次に、本発明の第２実施形態に係るシリンダブロックの鋳造装置の構成について、図４を用いて説明をする。第２実施形態に係るシリンダブロックの鋳造装置は、金型４０と、型締め手段（図示せず）とを備えている。なお、第２実施形態に係る金型４０は、第１実施形態に係る金型２０において変更が加えられた金型であり、以下においては、第１実施形態に係る金型２０において変更が加えられた部分について説明する。

第２実施形態に係る金型４０には、ボア中子２２の内部において冷却水が流通する冷却水路１４が設けられている。冷却水路１４の下部の一端には、該冷却水路１４に連通する水路１２が設けられている。水路１２は、摺動部４ｃの下部に配置される水圧室１３の下部に連通される。摺動部４ｃは、押出しブッシュ１９が摺動するための円筒状の部分である。金型４０は、該金型４０を冷却する冷却水の圧力（冷却水圧）を利用して押出しブッシュ１９を昇降させて、第１実施形態の押出しブッシュ９の如く、金型４０からシリンダブロックを押出して離型することができる。

押出しブッシュ１９は、略円筒状のブッシュ部材であり、摺動部４ｃにおいて摺動可能に配置されている。押出しブッシュ１９には、上下方向中途部に水漏れを防止するためのＯリング１５が配置されている。また、ボア中子２２には、水圧室１３の近傍に水漏れを防止するためのＯリング１６が配置されている。押出しブッシュ１９は、鋳造品であるシリンダブロックを押出す際に上端部（図４で示す当接部１９ｂ）がシリンダライナ１の端面の少なくとも内周縁部に当接する部材である。押出しブッシュ１９は、ウォータジャケット形状部５の内側においてボア中子２２の外周に形成される円筒状の摺動部４ｃに配置され、該摺動部４ｃを上下方向に所定の範囲で摺動可能である。押出しブッシュ１９の下端部には、押出しブッシュ１９の径方向内側に突出するストッパ部１７を有している。ストッパ部１７は、押出しブッシュ１９が摺動部４ｃを摺動した際に上方への移動を所定の位置（ボア中子２２の段部２２ａの位置）にて規制するためのものである。これにより、押出しブッシュ１９が可動型４から所定長以上突出することを防ぐ。ストッパ部１７は、水圧室１３内において該水圧室１３に連通する水路１２よりも上方に配置されている。押出しブッシュ１９は、水圧室１３の水圧を制御することで、上下方向に移動して、シリンダブロックのシリンダライナ１端面の内周縁部を押し出すことができる。

なお、金型４０においては、（水圧室１３の水圧）×（押出しブッシュ１９の受圧面積）によって決まる、押出しブッシュ１９の押し当て力を、押出しブッシュ１９やシリンダライナ１の強度を上回らない程度の値に予め設定している。これにより、押出しブッシュ１９やシリンダライナ１が破損することを防止できる。

金型４０によりシリンダブロックを鋳造する際においては、ボア中子２２にシリンダライナ１がセットされ、型締めによって押出しブッシュ１９が押される。この際に、押出しブッシュ１９は、水圧室１３の圧力によりシリンダライナ１を押圧して、シリンダライナ１と押出しブッシュ１９とで当接状態が保持されるため隙間が生じない。

第２実施形態に係る金型４０によれば、押出しブッシュ１９を冷却水圧を利用して摺動させ、第１実施形態と同様にシリンダライナ１の下端と押出しブッシュ１９の上端を当接させて密着させることできるので、シリンダライナ１とボア中子２２との間で隙間を有しないため、隙間からの溶湯の進入を防ぐことができる。そのため、溶湯が金型４０内にバリとして残存せず、シリンダライナ１のボア中子２２へのセットを阻害しない。また、押出しブッシュ１９をシリンダライナ１に押し当てる力は摺動部品である押出しブッシュ１９の水圧の受圧面積を変更することで調整できるので、当該押し当てる力を予め調整しておくことで押出しブッシュ１９やシリンダライナ１が破損することを防止できる。

１ シリンダライナ
２ ボア中子
４ 可動型
８ 固定型
９ 押出しブッシュ（押出し部材）
１０ バネ（弾性部材）
２０ 金型

Claims (1)

1. シリンダライナを有するシリンダブロックを鋳造する鋳造装置であって、
   金型と、
   前記シリンダライナ端面を押圧して前記金型から離型させる押出し部材と、を備え、
   前記押出し部材は、上端部が前記シリンダライナの端面の少なくとも内周縁部に当接し、下端部に弾性部材が配置された円筒状のブッシュである、シリンダブロックの鋳造装置。

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