JP3052723B2 - 内燃機関におけるシリンダブロックの冷却通路製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関におけるシリ
ンダブロックの冷却通路製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、内燃機関のコンパクト化を図るた
めにシリンダブロックの各ボアをできる限り近接させ、
ボアの配列方向の距離を短くする傾向にある。このよう
な構成においては、特に内燃機関に高負荷がかかると各
ボア間の領域が充分に冷却されない。このため、ボア間
領域に冷却通路を確保する必要性があった。

【０００３】ところが、鋳造によりボア間領域に冷却通
路を形成する場合、ボア間領域の狭小に伴い必然的に冷
却通路成形用の砂中子も薄くしなければならない。その
ため、通常、鋳造成形において冷却通路成形用の砂中子
は、珪砂等の中子砂とレジン等の砂粘結剤とを混練して
形成しているが、鋳型内に溶湯を注入した際に注湯圧力
により破損するという問題がある。

【０００４】上記のような問題点を解決するために、例
えば、特開昭６２−６５２号公報に示されるようなもの
が知られている。すなわち、この従来構成では、シリン
ダブロックの長手方向の両側面及びシリンダブロック短
手方向の両側面を取り巻くウォータジャケットを形成
し、更にボア間領域に冷却通路が形成されている。そし
て、この冷却通路を形成する際、ウォータジャケット用
の中子（コア）と冷却通路用の中子（コア）とはボア間
領域で突き合わせ、両中子の突き合わせ面を接着剤によ
り接合している。また、狭い冷却通路成形用の砂中子は
固形性を確保するために、中子砂として超微粒子のジル
コンサンドを用いて形成されている。このため、鋳型内
に溶湯を注入した際に注湯圧力により冷却通路成形用砂
中子が破損することがない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来技
術では鋳型内に溶湯を注入した際、その注湯圧力により
冷却通路成形用の砂中子とウォータジャケット用の中子
との接着部に溶湯が侵入してしまう。この場合、溶湯が
凝固した後、冷却通路成形用中子を取り除くと、ボア間
領域に鋳バリの発生を招く。そのため、鋳バリはボア間
領域における冷却通路内を流れる冷却水の通水抵抗とな
り、冷却水の流れを悪くする。この結果、各ボア間の冷
却性が低下するという問題があった。

【０００６】そこで、本発明はこのような従来の技術に
存在する問題点に着目してなされたものであって、その
目的とするところは、ボア間を流れる冷却水の通水抵抗
を無くし、ボア間の冷却性を向上させることの可能な内
燃機関におけるシリンダブロックの製造構造を提供する
ことにある。

【０００７】また、冷却水路の鋳造時において、別体か
らからなる砂中子を用いることなく、一体からなる砂中
子を用いても砂中子が破損するのを防止可能な内燃機関
におけるシリンダブロックの製造方法を提供することに
ある。

【０００８】

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は 、複数のボア間
に形成され、各シリンダの周囲を連続して取り囲むウォ
ータジャケットに両端が連通される冷却水路を砂中子を
用いて鋳造する内燃機関におけるシリンダブロックの冷
却通路製造方法において、中子型のボア間に相当する部
位に所定間隔を隔てて各別の補強板を備え付ける第一の
工程と、中子型に中子砂をセットして前記各別の補強板
の間に位置する冷却水路成形用の砂中子と前記ウォータ
ジャケット成形用の砂中子とを一体に形成する第二の工
程と、前記一体に形成された砂中子をシリンダブロック
の鋳型に組付け、鋳型内に溶湯を流し込みシリンダブロ
ックを鋳造する第三の工程と、前記シリンダブロックか
ら前記一体に形成された砂中子を除去する第四の工程と
からなることを要旨とするものである。

【００１０】

【００１１】

【作用】本 発明によれば、第一の工程において、中子型
のボア間に相当する部位に所定間隔を隔てて各別の補強
板が備え付けられる。第二の工程により、中子型に砂が
セットされ、冷却水路成形用の砂中子とウォータジャケ
ット成形用の砂中子とが一体に形成される。第三の工程
により、前記一体に形成された砂中子がシリンダブロッ
クの鋳型に組付けられ、鋳型内に溶湯が流し込まれるこ
とによりシリンダブロックが鋳造成形される。この鋳造
時において、前記各別の補強板により砂中子が補強さ
れ、同砂中子の強度は向上される。従って、冷却水路の
成形時において鋳型内に溶湯を注入した際、その注湯圧
力によって砂中子が破損するのが防止される。さらに、
第四の工程において、シリンダブロックから砂中子が除
去される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を内燃機関としてのエンジンに
具体化した一実施例を図面に従って説明する。

【００１３】図５はこの実施例のエンジンに採用された
シリンダブロック１の一部を示す平断面図であり、図４
はそのＢ−Ｂ断面図である。このシリンダブロック１は
アルミニウム製であって、複数のシリンダ２を直列に配
列してなり、エンジンの小型化と軽量化を狙って各シリ
ンダ２のボア３間を狭く形成したサイアミーズタイプと
なっている。シリンダブロック１の長手方向（図５にお
いて左右方向）内部には、各シリンダ２の周囲を連続し
て取り囲む冷却通路としてのウォータジャケット４が形
成されている。ウォータジャケット４にはデッキ面５へ
開口する冷却水の図示しない流出口が形成されている。

【００１４】各シリンダ２間には冷却水路としてのスリ
ット６が形成されている。本実施例において、スリット
６は断面長方形状をなし、同スリット６の両端は前記ウ
ォータジャケット４に連通している。このスリット６は
エンジンの運転時に、他の部位と比べて高温となる各シ
リンダ２間の冷却性を狙って形成されたものである。し
かも、このシリンダブロック１は各ボア３間の距離が比
較的狭くなったサイアミーズタイプであることから、ス
リット６の幅もウォータジャケット４の幅よりも比較的
狭くなっている。スリット６の両側壁には補強板７が溶
着されている。

【００１５】図６は補強板７の正面図である。この補強
板７はシリンダブロック１と同質材のアルミニウムから
なり、正面四角形状に形成されている。各補強板７の上
部側壁及び下部側壁には、位置決め部としての位置決め
溝８が形成されている。上部の位置決め溝８は上方に向
かって溝深となるように形成されている。また、下部の
位置決め溝８は下方に向かって溝深となるように形成さ
れている。すなわち、図４に見られるように、上部及び
下部の位置決め溝８の底面は補強板７の側面に対し斜状
となるように形成されている。そして、後述するが、こ
の位置決め溝８はウォータジャケット４及びスリット６
を成形するための砂中子１６の中子型１０に対して取付
ける際に、位置決めできるようになっている。

【００１６】次に、中子型１０について説明する。図２
は中子型１０の一部を示す平断面図であり、図１は図２
のＡ−Ａ断面図である。この中子型１０は下側の第一金
型１１と上側の第二金型１２とを備え、両金型１１，１
２が互いに型締め・型開きされるようになっている。両
金型１１，１２間にはキャビティ１３が形成されてい
る。前記スリット６に対応位置するキャビティ１３の両
側壁の上端及び下端には、補強板７を取付けるための取
付溝１４が補強板７の幅方向に沿って凹設されている。
取付溝１４内には補強板７の上端及び下端が係合される
ようになっている。

【００１７】また、取付溝１４にはその内側壁面より内
方へ突出部１５が形成されている。キャビティ１３に補
強板７を取付けた状態において、この突出部１５と補強
板７の位置決め溝８とは互いに係合されている。なお、
図示しないが、中子型１０には中子砂を吹き込み充填す
るためのゲートが形成されている。

【００１８】さらに、中子型１０により成形される砂中
子１６は、前記スリット６に対応する部位の薄肉部１６
ａと、前記ウォータジャケット４に対応する部位の厚肉
部１６ｂとから構成されている。

【００１９】次に、上記のように構成されたシリンダブ
ロックの製造方法について説明する。図３はシリンダブ
ロック１の製造工程を示す説明図である。ウォータジャ
ケット４及びスリット６を成形するための砂中子１６を
成形するには、第一の工程において、第一の金型１１と
第二の金型１２とを型開きする。その状態で、第二の金
型１２における取付溝１４内に補強板７の下端を係入
し、位置決め溝８と突出部１５とを係合させる。その
後、第一の金型１１と第二の金型１２とを型締めするこ
とによりキャビティ１３が形成されるとともに、第一の
金型１１における取付溝１４内に補強板７の上端が係入
され、位置決め溝８と突出部１５とが係合される。

【００２０】続いて、第二の工程において、キャビティ
１３内に図示しないゲートを介して中子砂を吹き込み充
填する。本実施例において中子砂は、砂粒の周囲が有機
バインダであるレジンで被覆されたシェル砂を用いてい
る。

【００２１】その後、キャビティ１３内に充填された中
子砂を焼成する。この処理により中子砂のレジンが溶融
される。上記の状態から有機バインダを冷却凝固させ、
各砂粒同士が粘結されて図１及び図２に示す砂中子１６
が成形される。それとともに、冷却凝固されたレジンに
より砂中子１６の薄肉部１６ａの側面には補強板７の側
面が粘着される。そして、第一及び第二の金型１１，１
２を型開きして成形された砂中子１６を取出す。

【００２２】そして、第三の工程において、シリンダブ
ロック１を成形するための図示しない鋳型を型開きす
る。その状態で、鋳型のキャビティ内に砂中子１６や、
他の必要な中子を備え付けて同鋳型を型締めする。続い
て、鋳型に形成された湯口を介して溶湯をそのキャビテ
ィ内に注入する。これにより、砂中子１６等の中子を除
く部位に溶湯が流入され、シリンダブロック１が成形さ
れる。

【００２３】このとき、溶湯の熱により補強板７が溶融
され、溶湯及び補強板７の両方がアルミニウム製のた
め、補強板７はボア３のウェブの接触面に対し溶着され
る。また、砂中子１６の薄肉部１６ａには注湯圧力が加
わったり、溶湯の乱流等が発生する場合があっても、同
薄肉部１６ａは補強板７により補強されているので、破
損したり、部分的に洗い流されてしまうようなことはな
い。そして、上記の状態から成形物を冷却固化させた
後、鋳型を型開きしてシリンダブロック１を取り出す。

【００２４】その後、砂中子１６を鋳型に固定していた
堰を切断する。次に、第四の工程において、シリンダブ
ロック１及び砂中子１６を熱処理して、砂中子１６の中
子砂のレジンが焼かれる。この処理により、中子砂は固
形性を失い、シリンダブロック１に形成された図示しな
い砂抜き孔を介して外部へ排出される。また、補強板７
は上述したようにシリンダ２に溶着されているので中子
砂と共に排出されることはない。最後に、中子砂が落と
された後、シリンダブロック１の粗材検査を行う。

【００２５】従って、本実施例では、各ボア３のウェブ
間における中子砂の厚みは薄くなるが、中子砂１６の薄
肉部１６ａの両側壁は一対の補強板７により補強されて
いる。そのため、鋳型内に溶湯を注入した際、その注湯
圧力により砂中子１６の薄肉部１６ａが破損するのを防
止することができる。

【００２６】また、砂中子１６の薄肉部１６ａは別部材
からなるものを突き合わせて接着するのではなく、一体
に形成したものを使用しているので、溶湯の凝固した後
に砂中子１６を落としても鋳バリの発生を防止すること
ができる。

【００２７】このため、鋳バリによりスリット６内を流
れる冷却水が通水抵抗となり、冷却水の流れを悪くなる
ことがない。よって、ウォータジャケット４よりも比較
的幅の狭いスリット６を流れる冷却水の流れが良くな
り、そのスリット６の冷却水により各ボア３間の冷却性
をさらに向上させることができる。その結果、エンジン
運転時には各ボア３間の冷却性が向上し、各ボア３間の
温度を各ボア３間以外の温度に近づけられる。このた
め、各ボア３の真円度が向上し、燃焼室へオイル上がり
等が低減されてエンジンオイルの消費を改善することが
可能となる。また、各ボア３とピストンとの間のフリク
ションを低減することができ、その結果としてエンジン
性能の向上を期待することも可能となる。

【００２８】なお、本発明は上記実施例に限定されるこ
となく、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で例えば以下
のように適宜変更してもよい。 （ａ）図７，図８に示すように、補強板７の側壁には複
数の貫通孔２０を設けてもよい。この構成にすれば、砂
中子を製造する工程でキャビティ１３内に中子砂を吹き
込み充填した際、砂中子１６の中子砂が前記貫通孔２０
に入り込む。よって、補強板７と砂中子１６との密着性
を高めることができる。

【００２９】（ｂ）図９，図１０に示すように、砂中子
１６に接する補強板７の側壁には、冷却水の流れる方向
へ延びる複数の溝２１を設けてもよい。この構成にすれ
ば、キャビティ１３内に中子砂を吹き込み充填した際、
中子砂が前記溝２１に入り込む。よって、補強板７と砂
中子１６との密着性を高めることができる。しかも、溝
２１により補強板７の壁面が平面状であるのと比較して
スリット６内を流れる冷却水との接触面積が増えるの
で、各ボア３間の冷却性をさらに向上させることができ
る。

【００３０】（ｃ）図１１に示すように、砂中子１６に
接する補強板７の側壁には、冷却水の流れる方向へ延び
る断面三角状をなす溝２２を連続的に形成してもよい。
この構成にすれば、キャビティ１３内に中子砂を吹き込
み充填した際、中子砂が前記溝２２に入り込む。よっ
て、補強板７と砂中子１６との密着性を高めることがで
きる。しかも、溝２２とスリット６を流れる冷却水との
接触面積が増えるので、各ボア３間の冷却性を向上させ
ることができる。

【００３１】以上の実施例によって把握されるその他の
技術的思想について、その効果とともに以下に記載す
る。 （１）前記補強板７の側壁面を非平面形状に形成する。
このような構成にすれば、補強板７と砂中子１６との密
着性を高めることができるとともに、冷却水との接触面
積が増えるので冷却効果を高めることができる。

【００３２】（２）前記補強板７には中子型１０に対し
て位置決めをするための位置決め部８を形成する。この
ような構成にすれば、中子型１０に対し補強板７を容易
に装着することができる。

【００３３】（３）前記補強板７と、前記ボア３を構成
するシリンダ２とを同一材料とする。このような構成に
すれば、補強板７とシリンダ２とが溶着により一体に取
付けることができる。

【００３４】なお、この明細書において、補強板７の壁
面が「非平面形状」とは前記他の実施例で説明した貫通
孔２０及び溝２１，２２のみならず、補強板７の壁面が
粗削りされた粗面、非平滑面等の形状を含むものとす
る。

【００３５】

【００３６】

【発明の効果】本 発明によれば、冷却水路の鋳造時にお
いて砂中子が破損するのを防止することができるととも
に、冷却水路成形用の砂中子とウォータジャケット成形
用の砂中子とを一体に形成するようにしているため、鋳
バリの発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した一実施例を示し、図２のＡ
−Ａ断面図である。

【図２】一実施例を示し、砂中子型の平面断面図であ
る。

【図３】一実施例を示し、シリンダブロックの製造過程
を示す説明図である。

【図４】一実施例を示し、図５のＢ−Ｂ断面図である。

【図５】一実施例を示し、シリンダブロックの平断面図
である。

【図６】一実施例を示し、補強板の正面図である。

【図７】他の実施例を示す補強板の正面図である。

【図８】他の実施例を示し、中子型に補強板を組付けた
断面図である。

【図９】他の実施例を示す補強板の正面図である。

【図１０】他の実施例を示し、中子型に補強板を組付け
た断面図である。

【図１１】他の実施例を示し、中子型に補強板を組付け
た断面図である。

【符号の説明】

１…シリンダブロック、３…ボア、６…スリット（冷却
水路）、７…補強板、１０…中子型、１６…砂中子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｂ２２Ｄ 19/08 Ｂ２２Ｄ 19/08 Ｅ Ｆ０１Ｐ 3/02 Ｆ０１Ｐ 3/02 Ａ Ｆ０２Ｆ 1/00 Ｆ０２Ｆ 1/00 Ｋ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02F 1/00 - 1/14 B22C 9/10 B22C 9/24 B22D 17/00 B22D 19/08 F01P 3/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のボア間に形成され、各シリンダの周
   囲を連続して取り囲むウォータジャケットに両端が連通
   される冷却水路を砂中子を用いて鋳造する内燃機関にお
   けるシリンダブロックの冷却通路製造方法において、 中子型のボア間に相当する部位に所定間隔を隔てて各別
   の補強板を備え付ける第一の工程と、 中子型に中子砂をセットして前記各別の補強板の間に位
   置する冷却水路成形用の砂中子と前記ウォータジャケッ
   ト成形用の砂中子とを一体に形成する第二の工程と、 前記一体に形成された砂中子をシリンダブロックの鋳型
   に組付け、鋳型内に溶湯を流し込みシリンダブロックを
   鋳造する第三の工程と、 前記シリンダブロックから前記一体に形成された砂中子
   を除去する第四の工程とからなることを特徴とする内燃
   機関におけるシリンダブロックの冷却通路製造方法。