JP2550607B2

JP2550607B2 - シリンダヘッドの製造方法

Info

Publication number: JP2550607B2
Application number: JP62244793A
Authority: JP
Inventors: 敏治福泉; 孝行小嶋; 民雄早坂
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1987-09-29
Filing date: 1987-09-29
Publication date: 1996-11-06
Anticipated expiration: 2011-11-06
Also published as: JPS6487057A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、シリンダヘッドの鋳造による製造方法に関
する。

（従来の技術）エンジン等のシリンダヘッドは、燃焼室内での燃料の
爆発に伴なって、燃焼ガスにより高温となり、かつ爆発
の大衝撃を受けるため、耐熱性および耐衝撃性に優れた
構造とする必要がある。特に吸気バルブと排気バルブの
間のバルブブリッジ部が影響を受けやすく、亀裂や変形
等が生じやすいため、最も耐熱性および耐衝撃性を向上
させる必要がある。

従来、このバルブブリッジ部の亀裂や変形を防止する
ために、この箇所に耐熱性および耐衝撃性の優れた板状
の金属を鋳ぐるんで一体にしたものが種々案出されてい
る。（例えば、特開昭48−17431号公報，特開昭59−314
4号公報，特開昭59−3145号公報）（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、従来の耐熱性および耐衝撃性の優れた
板状の金属（鋳ぐるみ材）を鋳ぐるむものでは、鋳ぐる
むものが板状の金属であるため熱容量が大きく、注湯し
た鋳造用材料との溶着が悪く、一体化が不完全となった
り、鋳造用材料が急冷されてチルが発生するという問題
点が生じた。また、それを解決するために、鋳造用材料
の溶湯温度を高めると、生産性が低下する等の問題点が
生じた。

さらに、鋳ぐるみ材を鋳型内に正確に位置決めして保
持させるために、ボルトや支持棒で止める等の手段が用
いられているため、製造コストが高くなるという問題点
もあった。

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、改良した鋳ぐるみ材を用いてバ
ルブブリッジ部の亀裂、変形等の発生が抑えられるシリ
ンダヘッドを容易に製造することのできる製造方法を提
供するものである。

（問題点を解決するための手段）以上の問題点を解決する製造方法を第１図を用いて説
明する。

ポート5,6を形成する中子7,8を支持する鋳抜きボス9
a,9bの外周に、内周側に位置決め用突起３を取付けた環
状の耐熱衝撃部材１を押し込んで固定し、前記鋳抜きボ
ス9a,9bが形成された中子受け９と鋳型４とで形成され
る空間Ａに鋳造用材料を注湯して前記耐熱衝撃部材１を
鋳ぐるんだ後、切削加工によりポート形状を形成すると
ともに前記耐熱衝撃部材１の本体２を露出させる。

このようにして、ポート5,6の開口側に一体に耐熱衝
撃部材１を取付けたシリンダヘッドは、従来のものと同
等に、バルブブリッジ部の亀裂および変形の発生を抑え
ることができるものであることが実験的に確かめられて
おり、さらに、その寸法関係を、バルブシート（図示せ
ず）を取付けた場合に、バルブシート間の最短部におい
てバルブシートの間隔に対して耐熱衝撃部材１が占める
割合を20〜80％にすると、きわめて良好なシリンダヘッ
ドが得られることも解っている。

（作用）耐熱衝撃部材１は、環状で従来のものに比べて形状が
よく、熱容量が小さくなるため溶着性がよく、鋳物と確
実に一体化される。

また、耐熱衝撃部材１を鋳型内で簡単な構成の突起３
を用いて正確な位置にかつ強固に支持させることができ
る。

このことから、耐熱衝撃部材１が正確な位置に強固に
鋳ぐるまれたシリンダヘッドが製造される。

（実施例）つぎに、本発明の実施例を第１図乃至第３図（ａ），
（ｂ）に基づいて説明する。

まず、第３図（ａ），（ｂ）を用いて鋳ぐるまれる耐
熱衝撃部材１の構造を説明すると、軟鋼（SPH28）製の
円筒の本体２に、周回り方向で等間隔に４箇所から位置
決め用突起３を本体２の中心に向けて突出させているも
のである。この位置決め用突起３は、本体２の下面にプ
ロジェクション溶接で固定されており、その先端は、前
記本体２と同心円形状となっている。そして、溶接した
後、全体にスズメッキが施される。

つぎに、第１図において、鋳型の構成を説明すると、
上部鋳型４内には、吸気ポート５および排気ポート６を
形成する中子7,8が設けられており、中子7,8は中子受け
９に形成されている鋳抜きボス9a,9bによりそれぞれ支
持されている。ここで、一般に中子7,8は、砂を固めた
ものであって軟らかいが、中子受け９は、砂にバインダ
を加え比較的硬く作られている。

このように構成された鋳型に前記耐熱衝撃部材１を組
み込んで成形する方法を説明する。

まず、耐熱衝撃部材１を鋳抜きボス9a,9bに押し込む
と、位置決め用突起３が鋳抜きボス9a,9bの外周に食い
込み位置決めされた状態で固定される。

つづいて、上部鋳型４と中子受け９とで形成される空
間Ａに、鋳鉄（FC23）を1360℃に加熱した溶湯を注湯
し、シリンダヘッドの粗材を成形する。なお、このとき
に、耐熱衝撃部材１は位置決め用突起３が鋳抜きボス9
a,9bに食い込んでいるため、注湯により浮き上がりや位
置ずれが生じることはない。

そして、溶湯が硬化して粗材が形成された後、切削加
工により、第１図に示す二点鎖線のパーティングライン
Ｐおよび破線でしめす製品形状Ｓを削り取ることによ
り、位置決め突起３が削り取られ、耐熱衝撃部材１の本
体２が露出したシリンダヘッド10（第２図参照）が製造
される。

なお、最終的なシリンダヘッドでは、第２図に示す状
態から耐熱衝撃部材１の内周側が一部切削されて、その
箇所にバルブシート（図示せず）が嵌め付けられるもの
である。

第４図乃至第６図は他の実施例の耐熱衝撃部材を示す
もので、これを説明する。なお、第４図及び第５図は第
３図と同様に、位置決め用突起が周方向に等間隔で４箇
所に設けられているものであるため、平面図は省略して
いる。

第４図に示す耐熱衝撃部材11は、本体12の底面にに溶
接で固定された位置決め用突起13の先端を湾曲させたも
のである。

第５図に示す耐熱衝撃部材14は、本体15の内周に溶接
でＵ字状の位置決め用突起16をプロジェクション溶接で
固定したものである。

第６図（ａ），（ｂ）に示す耐熱衝撃部材17は、板状
の位置決め用突起18を対向させて本体19の底面に溶接で
固定したもので、先端を湾曲させている。

なお、これら実施例は、第３図に示す耐熱衝撃部材１
と同じ作用を有するものであり、第６図に示したもの
は、位置決め用突起18の数が２つであるため、部品点数
が少なくなりコストの低減が図れるものである。

（発明の効果）以上詳細に説明したように本発明は、環状の耐熱衝撃
部材を、鋳型内の鋳抜きボスに位置決め用突起で、正確
な位置にかつ強固に組み込んで鋳造を行ない、耐熱衝撃
部材をポートの開口に鋳ぐるんだことにより、亀裂や変
形を生じにくい品質の良好なシリンダヘッドを製造でき
る。

また、簡単な構造で耐熱衝撃部材を鋳型内に組み込む
ことができるため、製造コストの低減および生産性の向
上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のシリンダヘッドの製造方法の一過程
である、耐熱衝撃部材を鋳抜きボスに組み込んだ状態を
示す縦断面図、第２図は、本発明の製造方法により製造されたシリンダ
ヘッドの縦断面図、第３図は、第１図で示した耐熱衝撃部材を示したもの
で、第３図（ａ）はその平面図、第３図（ｂ）は第３図
（ａ）のIII−III線断面図、第４図は、耐熱衝撃部材の他の実施例の縦断面図、第５図は、耐熱衝撃部材の他の実施例の縦断面図、第６図は、耐熱衝撃部材の他の実施例を示すもので、第
６図（ａ）はその平面図、第６図（ｂ）は第６図（ａ）
のVI−VI線断面図である。１……耐熱衝撃部材３……位置決め用突起４……鋳型 7,8……中子９……中子受け 9a,9b……鋳抜きボス

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ポートを形成する中子を支持する鋳抜きボ
スの外周に、内周側に位置決め用突起を取付けた環状の
耐熱衝撃部材を押し込んで固定し、前記鋳抜きボスが形
成された中子受けと鋳型とで形成される空間に鋳造用材
料を注湯して前記耐熱衝撃部材を鋳ぐるんだ後、切削加
工によりポート形状を形成するとともに前記耐熱衝撃部
材を露出させることを特徴とするシリンダヘッドの製造
方法。