JP3075062B2 - シリンダヘッドの水通路を形成するための砂中子と、この砂中子を用いて水通路を形成する方法 - Google Patents

シリンダヘッドの水通路を形成するための砂中子と、この砂中子を用いて水通路を形成する方法

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JP3075062B2 JP06008521A JP852194A JP3075062B2 JP 3075062 B2 JP3075062 B2 JP 3075062B2 JP 06008521 A JP06008521 A JP 06008521A JP 852194 A JP852194 A JP 852194A JP 3075062 B2 JP3075062 B2 JP 3075062B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関のシリンダヘッ
ドの水通路を形成するための砂中子、と該砂中子を用い
てシリンダヘッドの水通路を形成する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】シリンダヘッドには、燃焼室、吸気ポー
ト、排気ポート、点火プラグホール等が配設されるが、
さらにこれらを冷却する水通路を形成しなければならな
い。一方、シリンダヘッドは多くの場合アルミ鋳造によ
り作られるため、シリンダヘッド外側に開放された開口
部が殆どない上記の水通路は、砂中子を用いて形成する
ことが必要であって、鋳造後にこの砂中子が取り出せる
様な形でしか作ることができない。そこで、この様な製
造上の大きな制約の中で従来より、各部の冷却を向上さ
せるための提案が色々となされている。例えば、特開平
1−134052号公報に開示されたものがある。同公
報の水通路はシリンダヘッド内の水通路にリブを設けて
水の流れを燃焼室と点火プラグホールの側に偏流させて
燃焼室と点火プラグホールの周囲の冷却を向上させよう
とするものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、シリンダヘ
ッドにおいて最も冷却を良くしなければならないのは、
最も温度が高くなる部分すなわち、燃焼室の上部壁と、
点火プラグホールの周囲壁が交差する部分である。とこ
ろが、前記特開平1−134052号公報の装置は水の
流れを偏流させただけであって、水通路そのものは上記
の最も温度が高くなる部分に特に接近してはおらず、そ
の部分の冷却性の向上を期待することは難しい。本発明
は上記問題に鑑み、燃焼室の上部壁と、点火プラグホー
ルの周囲壁が交差する部分の冷却を良くすることのでき
る水通路をシリンダヘッド内に形成する砂中子を提供す
ることと、該砂中子を用いてシリンダヘッド内に水通路
を形成する方法を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1によれ
ば、点火プラグの周囲に3個以上のポートが接続された
燃焼室を有するシリンダヘッドの水通路を形成するため
の砂中子であって、前記砂中子の点火プラグホール加工
部を形成するための点火プラグホール加工部形成用中子
空洞部を囲んで、前記3個以上のポートを形成するため
の各ポート形成用中子空洞部が配設され、前記各ポート
形成用中子空洞部の間に残されている中子部分に支持部
を設け、該支持部に金属湯に溶融しない環状管部材を装
着し、前記支持部位置が環状管部材が鋳造後の製品状態
において点火プラグホール加工部の周囲にある様にされ
ていることを特徴とするシリンダヘッドの水通路を形成
するための砂中子が提供される。本発明の請求項2によ
れば、前記請求項1に記載の砂中子を用いてシリンダヘ
ッドを鋳造し、鋳造後に砂中子を排出した砂抜き穴から
工具を挿入し前記環状管部材に2ヶ所以上の孔をあける
ことを特徴とするシリンダヘッドの水通路を形成する方
法提供される。
【0005】
【作用】請求項1では砂中子の各ポート形成用中子空洞
部の間に残されている中子部分に設けられた支持部に金
属湯に溶融しない環状管部材が装着される、そして、こ
の環状管部材が装着された砂中子を内部に置いて鋳造が
行われる。前記支持部位置が環状管部材が鋳造後の製品
状態において点火プラグホール加工部の周囲にある様に
されているので、砂中子に装着された環状管部材は金属
湯に溶融せずに鋳造後の製品状態で点火プラグホール加
工部の周囲に残存する。請求項2では上記の様に鋳造後
の製品状態で残存している環状管部材に砂抜き穴から工
具を挿入し前記管状部材に2ヶ所以上の孔をあけるので
冷却水が流れる水通路が形成される。
【0006】
【実施例】以下添付図面を用いて本発明の実施例を説明
する。図1は本発明の請求項1の砂中子と該砂中子を用
いて鋳造されるシリンダヘッドを示す断面図であって、
図1において、1は製品状態における水通路であるが、
また水通路を形成するための砂中子そのものでもある。
したがって、シリンダヘッドの製品における水通路を示
す場合は1とし、水通路を形成するための砂中子を示す
場合には1’とする。2は点火プラグホールであって、
鋳造成形後に機械加工によって形成され、その下端部分
には点火プラグ(図示しない)を螺着するためのネジ部
2aが設けられている。3は前記点火プラグホール2の
水通路側の側部壁面を示す。4は燃焼室であって、5は
その水通路側の上部壁面である。点火プラグホール2の
水通路側の側部壁面3と、燃焼室4の水通路側の上部壁
面5が交差する部分に6で示されているのは環状管部材
であって、鋳造時に注入される金属湯によって溶融され
ない材質によって形成されている。7は吸気ポート、8
は排気ポートであって、本実施例のシリンダヘッドは吸
気バルブを2個、排気バルブを2個有するものであるの
で少なくともバルブ側はそれぞれ2本に分岐されてい
る。
【0007】図2は水通路を形成するための砂中子1’
を上方から見た図であって、この図2のI-I 断面に沿っ
て見たのが図1である。なお図2においては上方が吸気
ポート側、下方が排気ポート側である。9’は砂中子
1’における空洞部であって、鋳造成形後のシリンダヘ
ッドの製品において、点火プラグホール2が破線で示さ
れる(ネジ部2aのみ現してある)様に機械加工される
部分である。3’はシリンダヘッドの製品における点火
プラグホール2の水通路側の側部壁面3を形成するため
の砂中子1’の空洞部の内部壁面である。
【0008】10’、11’、12’、13’は、それ
ぞれ環状管部材6を砂中子1’に装着するため砂中子
1’に設けられた支持部であって、10’は2本の吸気
ポート間の水通路部分14’の点火プラグホール2の側
に形成された窪みであり(シリンダヘッドの製品におい
ては点火プラグホール2の側から突出した突起とな
る)、11’は2本の排気ポート間の水通路部分15’
の点火プラグホール2の側に形成された窪みであり(シ
リンダヘッドの製品においては点火プラグホール2の側
から突出した突起となる)、12’と13’は吸気ポー
トと排気ポートの間の水通路部分16’の点火プラグホ
ール2の側に形成された突起である(シリンダヘッドの
製品においては点火プラグホール2の側に凹んだ窪みと
なる)。環状管部材6はそれ自体の弾性も利用して上記
の4つの支持部10’、11’、12’、13’によっ
て砂中子1’に装着される。なお、17’は鋳造成形後
に中子1を取り除くための砂抜き穴形成部分であり、該
砂抜き穴形成部分17’によって形成される鋳造成形後
のシリンダヘッドの製品における砂抜き穴17は、上記
の様に砂中子1’に装着されて鋳込まれた環状管部材6
に冷却水を通すための穴を加工する工具を挿入できる位
置と大きさを有している。また18’は排気バルブのバ
ルブガイド形成用空洞部である。
【0009】図3は図2の砂中子1’を排気ポート側か
ら見た図であって、吸気ポートと排気ポートの間の水通
路部分16’の点火プラグホール2の側に形成された突
起状の支持部12’と13’、2本の排気ポート間の水
通路部分15’、吸気ポートと排気ポートの間の水通路
部分16’、砂抜き穴形成部分17’がよりわかり易く
示されている。
【0010】次に、上記の様に構成された砂中子1’を
用いて燃焼室の上部壁と、点火プラグホールの周囲壁が
交差する部分の冷却を良くすることのできる水通路をシ
リンダヘッド内に形成する方法について説明する。鋳造
の工程そのものは、通常のシリンダヘッドの場合と同じ
であり、ただ中子に装着された環状管部材6を同時に鋳
込むだけであるので詳細は省略し、環状管部材6に冷却
水が流れる様に加工する方法について詳述する。
【0011】環状管部材6は鋳造時に管の内部に金属湯
が流入しない様に閉じた構造で鋳込まれる、したがって
冷却水が流れる様にするには2ヶ所以上の穴をあけるこ
とが必要である。本発明では上記の様に砂抜き穴17が
砂中子1’に装着されて鋳込まれた環状管部材6に冷却
水を通すための穴を加工する工具を挿入できる位置と大
きさで配設されているので、この砂抜き穴17からドリ
ル等の穿孔用の工具を挿入し前記環状管部材6に穴をあ
ける。図4は上述の加工の様子を示す図であって、図2
のII-II 面に沿って見たものである。図中、17は砂抜
き穴、19は加工用ドリルであってその先端部は環状管
部材6に達しており穴を加工することが可能である。な
お、砂抜き穴17はこの加工が終了した後に盲栓(図示
しない)によって塞がれる。
【0012】図5は、図3におけるIII-III 面にそって
見た断面であって、上記の加工が終わり、さらに点火プ
ラグホール2の加工も終了した完成した製品状態のシリ
ンダヘッドの内部を示し、点火プラグホール2のネジ部
2aの周囲に環状管部材6が配設され、その環状管部材
6には、前記の様にそれぞれ2ヶ所の穴6aが加工され
ているのがよくわかる。
【0013】本実施例は、上記の様に、砂中子に設けら
れた支持部によって金属湯に溶融しない材質で形成され
た環状管部材が鋳造後の製品状態において点火プラグホ
ール加工部の周囲の燃焼室に近い部分にある様に装着さ
れ、この環状管部材が装着された砂中子を内部に置いて
鋳造が行われ、環状管部材が点火プラグホール加工部の
周囲の燃焼室に近い部分に鋳造後の製品状態で残存す
る。そして、この製品状態で残存している環状管部材に
砂抜き穴から工具を挿入して穴を開けることによって燃
焼室の上部壁と、点火プラグホールの周囲壁が交差する
部分の水通路を燃焼室および点火プラグホールに接近さ
せて設けることが可能である。
【0014】
【発明の効果】本発明は、上記の様に、シリンダヘッド
内部の水通路を、砂中子だけを用いて形成するのではな
くて、水通路の一部分となる部材を予め鋳込むことを併
用し、さらに、鋳造後、砂中子を取り出した後の砂抜き
穴から工具を挿入して穴を開けることによって形成して
いる。これによって、砂中子だけをもちいて形成しよう
とした場合には、鋳造後に砂抜き穴から取り出せる様に
砂中子を作らなければならないという制約から不可能で
あった点火プラグホールの周囲壁の水通路、特に燃焼室
の上部壁と、交差する部分の水通路を点火プラグホール
および燃焼室に接近させて設けることが可能となり、そ
れによってシリンダヘッド内部で最も温度が高くなる部
分の冷却性が向上し、バルブとバルブの間の亀裂、バル
ブシートの熱歪みが防止され、信頼性、耐久性が向上
し、またノッキングやプレイグニッションの発生が防止
される。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1の砂中子と、該砂中子を用いて鋳造さ
れたシリンダヘッドの製品状態を示す図であって、図2
のI-I 面に沿って見たものである。
【図2】図1における砂中子部分を上方から見た図であ
る。
【図3】図2の砂中子を排気ポート側から見た図であ
る。
【図4】鋳造工程後、環状管部材6に穴をあける加工の
様子を示す図であって、図2のII-I面にそって見たもの
である。
【図5】図3のIII-III 面にそって見た製品状態のシリ
ンダヘッドの内部断面図である。
【符号の説明】
1…水通路 1’…砂中子 2…点火プラグホール 3…(点火プラグホールの)水通路側の側部壁面 4…燃焼室 5…(燃焼室の)水通路側の上部壁面 6…環状管部材 7…吸気ポート 8…排気ポート 9’…(砂中子の)空洞部 10’…(砂中子の)環状管部材支持部 11’…(砂中子の)環状管部材支持部 12’…(砂中子の)環状管部材支持部 13’…(砂中子の)環状管部材支持部 14’…(砂中子の)吸気ポート間の水通路部分 15’…(砂中子の)排気ポート間の水通路部分 16’…(砂中子の)吸気ポートと排気ポートの間の水
通路部分 17…砂抜き穴 17’…(砂中子の)砂抜き穴形成部分 18’…(砂中子の)バルブガイド形成用空洞部 19…ドリル
フロントページの続き (72)発明者 岩下 義博 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−115958(JP,A) 特開 昭60−127044(JP,A) 特開 昭51−41143(JP,A) 特開 平1−134052(JP,A) 実開 平5−47391(JP,U) 実開 昭52−47631(JP,U) 実開 昭62−108551(JP,U) 実開 昭61−122320(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02F 1/40 B22C 9/10 B22C 9/22 F01P 3/02 F02F 1/24

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 点火プラグの周囲に3個以上のポートが
    接続された燃焼室を有するシリンダヘッドの水通路を形
    成するための砂中子であって、 前記砂中子の点火プラグホール加工部を形成するための
    点火プラグホール加工部形成用中子空洞部を囲んで、前
    記3個以上のポートを形成するための各ポート形成用中
    子空洞部が配設され、 前記各ポート形成用中子空洞部の間に残されている中子
    部分に支持部を設け、該支持部に金属湯に溶融しない環
    状管部材を装着し、前記支持部位置が環状管部材が鋳造
    後の製品状態において点火プラグホール加工部の周囲に
    ある様にされていることを特徴とするシリンダヘッドの
    水通路を形成するための砂中子。
  2. 【請求項2】 前記請求項1に記載の砂中子を用いてシ
    リンダヘッドを鋳造し、鋳造後に砂中子を排出した砂抜
    き穴から工具を挿入し前記環状管部材に2ヶ所以上の孔
    をあけることを特徴とするシリンダヘッドの水通路を形
    成する方法。
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