JP2980973B2 - サイアミーズ型シリンダブロック成形用金型 - Google Patents

サイアミーズ型シリンダブロック成形用金型

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JP2980973B2 JP2334833A JP33483390A JP2980973B2 JP 2980973 B2 JP2980973 B2 JP 2980973B2 JP 2334833 A JP2334833 A JP 2334833A JP 33483390 A JP33483390 A JP 33483390A JP 2980973 B2 JP2980973 B2 JP 2980973B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、サイアミーズ型シリンダブロック成形用金
型に関し、一層詳細には、サイアミーズ型シリンダブロ
ックの品質や強度を向上させることができ、しかも、従
来の金型よりも長寿命であるサイアミーズ型シリンダブ
ロック成形用金型に関する。
[従来の技術] 内燃機関のシリンダブロックのように複雑な形状のも
のは、鋳造により製造されることが通例となっている。
すなわち、金型のキャビテイに溶湯を導入して該溶湯を
成形し、次に、成形された溶湯を冷却固化させて鋳造品
とする。例えば、複数のシリンダ部が1つの水ジャケッ
トを共有するサイアミーズ型シリンダのシリンダブロッ
クを鋳造して製造しようとする場合、前記複数のシリン
ダ部のシリンダバレルを囲撓する水ジャケット部を形成
するため、シリンダバレルが形成される箇所を囲撓する
ように水ジャケット部成形用金型を配置する。この水ジ
ャケット部成形用金型のキャビテイに溶湯を導入した
後、該溶湯を冷却して固化させると、水ジャケット部と
なる空隙部が形成されるとともにシリンダバレル同士の
間に隔壁が形成される。
通常、サイアミーズ型シリンダブロックは厚肉部と薄
肉部とを有する。言い換えれば、溶湯の冷却固化により
厚肉部と薄肉部とが形成される。しかしながら、この冷
却固化の際には、厚肉部となる部位の溶湯と、薄肉部と
なる部位の溶湯との固化速度が著しく異なる。すなわ
ち、厚肉部となる部位の溶湯が完全に固化する時間は、
薄肉部となる部位の溶湯が完全に固化する時間よりも長
くなる。例えば、クランクシャフトのジャーナル受部と
なる部位の溶湯や、シリンダバレル同士の間の隔壁(前
記ジャーナル受部の上面)となる部位の溶湯の固化速度
は、サイアミーズ型シリンダブロックの本体となる部位
の溶湯の固化速度よりも著しく遅い。
溶湯が固化する際には、該溶湯の若干の収縮を伴う
が、このように厚肉部と薄肉部とで溶湯の固化速度が異
なると、厚肉部の溶湯の収縮時期と薄肉部の溶湯の収縮
時期とが一致しなくなるので、溶湯全体としては収縮が
不均一となる。この現象は、溶湯全体を強制冷却して短
時間で固化させようとする場合に特に顕著になる。この
場合、厚肉部の中心部位にいわゆる引けを生じ、その結
果、引き巣やクラックが発生することがある。しかも、
引けに伴い発生する内部応力により、サイアミーズ型シ
リンダブロックが変形することがある。
このようなことから、サイアミーズ型シリンダブロッ
クを鋳造品として得る場合には、溶湯の固化速度を遅く
し、長時間をかけて該溶湯を固化させている。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記したように溶湯の冷却固化に長時
間をかけていては、シリンダブロックの生産効率を向上
させることができないという不具合がある。
このような不具合を回避する方法としては、溶湯を冷
却固化させる際に、厚肉部となる部位の溶湯のみを局部
的に冷却することが考えられる。しかしながら、このよ
うに局部的な冷却を行った場合、金型の熱伝導や溶湯自
体の熱伝導が起こることによって、該金型の薄肉部を形
成する部位や薄肉部の溶湯が必要以上に冷却されてしま
い、結局、溶湯全体が均一な固化速度で固化されるには
至らない。
一方、溶湯の固化速度を速めてもジャーナル受部に引
けを生じさせず、サイアミーズ型シリンダブロックに引
け巣やクラックを生じさせない方法としては、溶湯に炭
素繊維等を混合して鋳造を行うことが考えられる。しか
しながら、この方法には、サイアミーズ型シリンダブロ
ックの価格を高騰させるという不具合がある。
また、上記した鋳造の最中には、水ジャケット部成形
用金型に熱応力が発生する。さらに、上記した鋳造の最
中には、水ジャケット部成形用金型に溶湯が焼け付くと
いう不具合がある。このため、該水ジャケット部成形用
金型の機械的強度は、鋳造回数の増加とともに次第に低
下していく。すなわち、従来技術に係る水ジャケット部
成形用金型においては、寿命が短いため、同一の交換用
金型を常時保管しておかなければならないという不都合
がある。
本発明は上記した種々の問題を解決するためになされ
たもので、鋳造によりサイアミーズ型シリンダブロック
を得る際に、厚肉部となる部位、例えば、クランクシャ
フトのジャーナル受部となる部位等の溶湯と、その他の
部位、例えば、シリンダブロックの本体部となる部位の
溶湯とを同時に固化させることができ、これにより引け
巣やクラックのない高品質かつ高強度のサイアミーズ型
シリンダブロックが得られ、さらに、水ジャケット部成
形用金型に発生する熱応力を緩和するとともに該水ジャ
ケット部成形用金型への溶湯の焼き付きを回避すること
ができる長寿命のサイアミーズ型シリンダブロック成形
用金型を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 上記した目的を達成するために、本発明は、サイアミ
ーズ型シリンダブロック成形用金型において、シリンダ
ブロックを成形するための第1の金型および第2の金型
と、前記第1の金型と第2の金型で画成される鋳造部に
配置される水ジャケット部成形用金型とを備え、前記水
ジャケット部成形用金型は、サイアミーズ型シリンダブ
ロックのクランクシャフトのジャーナル受部が形成され
る位置に臨む、互いに対向する1対の穴部と、前記1対
の穴部に挿入される1対の冷却用パイプとを有すること
を特徴とする。
[作用] 上記の構成において、特に、本発明では、水ジャケッ
ト部成形用金型に冷却手段を設けることにより、厚肉部
であるクランクシャフトのジャーナル受部となる部位の
溶湯と、サイアミーズ型シリンダブロックの本体部とな
る部位等の溶湯とを同じ固化速度で固化させることがで
きる。したがって、前記ジャーナル受部となる部位の引
けの発生が抑制される。また、水ジャケット部成形用金
型自体が冷却されるので、鋳造の際に該水ジャケット部
成形用金型に発生する熱応力が著しく緩和されるととも
に、水ジャケット部成形用金型への溶湯の焼け付きが回
避される。この結果、該水ジャケット部成形用金型の寿
命が延命化される。
[実施例] 以下、本発明に係るサイアミーズ型シリンダブロック
成形用金型につき好適な実施例を挙げ、添付の図面を参
照して詳細に説明する。
第1図において、参照符号10は、本実施例に係る水ジ
ャケット部成形用金型20を有するサイアミーズ型シリン
ダブロック成形用金型を示す。該サイアミーズ型シリン
ダブロック成形用金型10は、水ジャケット部成形用金型
20の他、さらに、第1の金型12と、第2の金型14と、第
3の金型16と、ボア中子型18と、ジャーナル受部成形型
15と、スタッド用孔部鋳抜きピン26とを備える。そし
て、第1の金型12および第2の金型14には、溶湯をキャ
ビテイである鋳造部34に導くための湯道24が画成されて
いる。
第2図に示すように、水ジャケット部成形用金型20の
対向する厚肉部分20a、20aには、それぞれ、穴部28、28
が形成されている。そして、これら穴部28、28には、そ
れぞれ、ジャーナル受部や、該ジャーナル受部の上面、
すなわち、シリンダバレル間の隔壁となる部位の溶湯を
冷却するための冷却手段22、22が挿入されている。穴部
28、28に挿入されたパイプ22a、22aは、互いに対向して
いる。
各冷却手段22は、第1図に示すように、穴部28の先端
部にまで挿入されたパイプ22aと、該パイプ22a内に流通
される冷媒(図示せず)とにより構成される。このパイ
プ22aは、図示しない冷媒循環手段に接続されており、
この冷媒循環手段により冷媒をパイプ22a内に流通およ
び循環させることができる。冷媒としては、水を使用す
ることができる。また、溶湯の組成等に応じて、液体窒
素やアンモニアガス等を使用することもできる。
第2図において図示されたシリンダスリーブ30は、第
1図に示すように、ボア中子18のボア支持ピン部18aに
嵌着される。すなわち、鋳造によりシリンダ本体に一体
化され、シリンダバレルの内壁となる。
シリンダスリーブ30の構成材料としては、高硬度の鋳
鉄が例示される。このように、シリンダバレルの内壁を
高硬度の鋳鉄からなるシリンダスリーブ30とすることに
よりピストンの摺動によるシリンダバレルの磨耗が抑制
され、その結果、シリンダブロックの寿命を延命化する
ことができる。
第3図に、サイアミーズ型シリンダブロック成形用金
型10の平面図を、第3の金型16を除いて示す。なお、第
1図は、第3図に示すA−A′線の縦断面説明図であ
る。
第1図に示されるように、第1の金型12、第2の金型
14、第3の金型16により画成される鋳造部34は、サイア
ミーズ型シリンダブロックのシリンダバレル間の隔壁を
形成するための第1の鋳造部34aと、サイアミーズ型シ
リンダブロックの外壁を形成するための第2の鋳造部34
bと、クランクシャフトのジャーナル受部を形成するた
めの第3の鋳造部34cと、第1および第2の鋳造部34a、
34bと第3の鋳造部34cとの間の厚肉鋳造部32とから構成
される。また、第2の鋳造部34bには、スタッド用孔部
鋳抜きピン26が挿入されている。
本実施例に係るサイアミーズ型シリンダブロック成形
用金型10は基本的には以上のように構成されるものであ
り、次に、その作用および効果について説明する。
まず、第2の金型14にジャーナル受部成形型15を載置
し、ボア中子18を前記クランクシャフト受部成形型15に
取着する。
次いで、第1図および第2図に示すように、各々のボ
ア中子18のボア支持ピン部18aにシリンダスリーブ30を
嵌着する。
次いで、第1の金型12を所定位置に取着し、さらに、
水ジャケット部成形用金型20を取り付けた第3の金型16
および第2の金型14を夫々係合させることにより鋳造部
34を画成する。
次いで、溶湯を湯道24から鋳造部34に供給する。この
際の溶湯の供給は、例えば、図示しない加圧手段を溶湯
の通路に接続して、該加圧手段により溶湯を加圧するこ
とにより行われる。この場合、所定量の溶湯を供給した
後にも所定圧力で加圧を続けることにより鋳造終了時ま
で鋳造部34の所定位置に溶湯を溜めておくとこができ
る。さらに、加える圧力を調整することにより、溶湯の
進入しにくい鋳造部34の末端部にまで溶湯を均一に供給
することができる。
溶湯としては、例えば、アルミニウムを主体とする合
金の溶湯が用いられる。このような溶湯を使用すること
により、サイアミーズ型シリンダブロックの軽量化を図
ることができる。
次いで、水ジャケット部成形用金型20に設置されたパ
イプ22a内に、図示しない冷媒循環手段により水等の冷
媒を循環させる。この冷媒による冷却作用により、厚肉
部であるクランクシャフトのジャーナル受部となる部位
の溶湯や、該ジャーナル受部の上面であるシリンダバレ
ル同士の間の隔壁となる部位等の溶湯の固化速度が、他
の部位となる溶湯の固化速度と略等しくなる。したがっ
て、鋳造の際に引けが発生することが回避される。その
結果、クラックや引け巣の発生が回避され、高品質のサ
イアミーズ型シリンダブロックを得ることができる。ま
た、このようなサイアミーズ型シリンダブロックにおい
ては、ガスの圧漏等が起こることがない。
このことは、光学顕微鏡により撮影されたサイアミー
ズ型シリンダブロックの厚肉部の組織写真(倍率:100
倍)である第4図aおよび第4図bにより明確に支持さ
れる。すなわち、第4図aは、水ジャケット部成形用金
型20を備える本実施例に係るサイアミーズ型シリンダブ
ロック成形用金型10を用い、かつ、前記水ジャケット部
成形金型20を冷却手段22により冷却しながら溶湯を鋳造
して得られたサイアミーズ型シリンダブロックの厚肉部
の金属組織である。一方、第4図bは、従来技術に係る
サイアミーズ型シリンダブロック成形用金型を用いて鋳
造されたサイアミーズ型シリンダブロックの厚肉部の金
属組織である。第4図aの金属組織にはクラックが全く
認められないが、第4図bの金属組織には、クラックが
発生していることが明確に認められる。
また、第4図aの金属組織における各粒子は、第4図
bの金属組織における各粒子よりも微細である。このこ
とから、第4図aに示される金属組織を有するサイアミ
ーズ型シリンダブロックは、第4図bに示される金属組
織を有するサイアミーズ型シリンダブロックよりも高強
度であることが諒解される。
さらに、上記したように冷媒をパイプ22a内に流通お
よび循環させることにより、水ジャケット部成形用金型
20への溶湯の焼け付きを抑制することができるととも
に、鋳造部34の初期温度(イニシアル)を低く設定する
ことが可能となるので温度振幅が小さくなり、その結
果、該水ジャケット部成形用金型20に過大な熱応力が加
わることを回避することができる。したがって、水ジャ
ケット部成形用金型20の寿命が延命化される。すなわ
ち、同一の交換用金型を常時保管しておかなければなら
ないという不都合がなくなるので、生産コストの低下を
達成することができる。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明に係るサイアミーズ型シ
リンダブロック成形用金型によれば、特に、水ジャケッ
ト部成形用金型を温度制御するように構成したので、ク
ランクシャフトのジャーナル受部となる部位の溶湯やシ
リンダバレル同士の間の隔壁となる部位の溶湯の固化速
度が、他の部位となる溶湯の固化速度と略等しくなる。
これにより、鋳造の際、引けの発生が著しく抑制され、
引け巣やクラックのない高品質なサイアミーズ型シリン
ダブロックを得ることができる。
また、金属組織が微細化されるので、サイアミーズ型
シリンダブロックの強度が向上する。さらにまた、サイ
アミーズ型シリンダブロック成形用金型において、水ジ
ャケット部成形用金型への溶湯の焼け付きを抑制するこ
とができるとともに鋳造部の初期温度を低く設定するこ
とができる。これにより、水ジャケット部成形用金型の
耐久性が向上し、寿命が延命化される。その結果、製造
コストの低減化が達成されるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本実施例に係るサイアミーズ型シリンダブロ
ック成形用金型の第3図のA−A′線縦断面説明図、 第2図は、本実施例に係るサイアミーズ型シリンダブロ
ック成形用金型が備える水ジャケット部成形用金型の概
略全体斜視図、 第3図は、本実施例に係るサイアミーズ型シリンダブロ
ック成形用金型の概略部分平面図、 第4図aは、本実施例に係るサイアミーズ型シリンダブ
ロック成形用金型を用いて鋳造されたジャーナル受部近
傍の金属組織を示す写真、 第4図bは、従来技術に係るサイアミーズ型シリンダブ
ロック成形用金型を用いて鋳造されたジャーナル受部近
傍の金属組織を示す写真である。 10……サイアミーズ型シリンダブロック成形用金型 12……第1の金型 14……第2の金型 15……ジャーナル受部成形型 16……第3の金型 18……ボア中子 20……水ジャケット部成形用金型 22……冷却手段 22a……冷却用パイプ 24……湯道 26……スタッド用孔部鋳抜きピン 30……シリンダスリーブ
フロントページの続き (72)発明者 大橋 淳 埼玉県狭山市新狭山1―10―1 ホンダ エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 宮本 憲治 埼玉県狭山市新狭山1―10―1 ホンダ エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 実開 平2−138056(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B22C 9/06,9/24

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】サイアミーズ型シリンダブロック成形用金
    型において、 シリンダブロックを成形するための第1の金型および第
    2の金型と、前記第1の金型と第2の金型で画成される
    鋳造部に配置される水ジャケット部成形用金型とを備
    え、 前記水ジャケット部成形用金型は、サイアミーズ型シリ
    ンダブロックのクランクシャフトのジャーナル受部が形
    成される位置に臨む、互いに対向する1対の穴部と、前
    記1対の穴部に挿入される1対の冷却用パイプとを有す
    ることを特徴とするサイアミーズ型シリンダブロック成
    形用金型。
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