JP3147693B2 - シリンダブロックの製造方法およびそのダイカスト成形用金型 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、クローズドデッキ・ウ
エットライナ形のエンジンのシリンダブロックおよびそ
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にアルミニウム合金製のエンジンの
シリンダブロックでは、薄肉の耐摩性材料からなるシリ
ンダライナが組込まれており、このシリンダライナにピ
ストンが嵌装されるシリンダボアが形成されている。

【０００３】この種のシリンダブロックには、例えば、
図11に示すシリンダブロック１のように、冷却水を循環
させるためにシリンダライナ２の外周部に形成されたウ
ォータジャケット３がシリンダヘッド取付面４で開口さ
れた構造のオープンデッキ形のものと、図12に示すシリ
ンダブロック５のように、シリンダライナ６の外周部に
形成されたウォータジャケット７はシリンダヘッド取付
面８で閉じられ、シリンダヘッド取付面８にウォータジ
ャケット７に連通する冷却水通路９が設けられた構造の
クローズドデッキ形のものとがある。

【０００４】図11に示すようなオープンデッキ形のシリ
ンダブロック１は、アルミニウム合金等で鋳造成型する
場合、ダイカスト法によって容易に成型することができ
る反面、シリンダヘッド取付面４が開口しているため、
剛性が低く、振動、騒音を発生しやすいという欠点があ
る。

【０００５】一方、図12に示すようなクローズドデッキ
形のシリンダブロックは、シリンダヘッド取付面８が閉
じているため、剛性が高く、振動、騒音を発生しにくい
ので、薄肉、軽量化を図ることができるという利点があ
る。さらに、図13に示すシリンダブロック10のように、
シリンダライナ11の外周部でウォータジャケット12を形
成するようにしたクローズドデッキ・ウエットライナ形
のものは、ウォータジャケット12内の冷却水が直接シリ
ンダライナ11に接するので、冷却効率に優れる。なお、
図13中、図12のものと同様の部分には、同一の番号を付
してある。

【０００６】ところで、クローズドデッキ・ウエットラ
イナ形のシリンダブロック10は、その構造上、ウォータ
ジャケット12がアンダーカット部を形成するため、ダイ
カスト法による成型が困難であり、一般に、崩壊性中子
を用いた重力鋳造法あるいは低圧鋳造法によって成型さ
れているが、中子の製造および成型後の取出が煩雑であ
り、生産性が低いという問題があった。

【０００７】そこで、従来、生産性を向上させるべくク
ローズドデッキ・ウエットライナ形のシリンダブロック
をダイカスト法を用いて製造する方法が種々提案されて
いる。例えば、分割式の移動可能な中子を用いてウォ
ータジャケットを形成する方法（特開昭６２−１３７１
６１号、特公平２−５３６２３号、特公平２−５３６２
４号公報参照）、オープンデッキ形と同様にウォータ
ジャケットを形成した後、シリンダヘッド取付面の開口
部の一部を塞ぐ方法（特開平１−１００３５２号、特開
平１−１４７１４５号、特公平２−１１７３５号公報参
照）、予めウォータジャケットを設けたシリンダライ
ナを鋳包む方法（特開昭６２−１１３８４５号、実開平
５−７８９５０号公報参照）、および、シリンダブロ
ックに形成した段付ボアの小径部に、一端部の外側にフ
ランジ部を有するシリンダライナを圧入して、段付ボア
の大径部と、シリンダライナの側壁およびフランジ部と
でウォータジャケットを形成する方法（特開昭６０−１
３５６５０号、実公平１−１０４２７号公報参照）が提
案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のシリンダブロックの製造方法では、次のような問題
がある。すなわち、の方法では、金型の構造が複雑に
なり、型費が高くなるとともに型寿命も短くなる。の
方法では、開口部の一部を塞ぐ工程が煩雑となり生産性
の向上があまり期待できない。の方法では、シリンダ
ライナの形状が複雑で製造が困難となるため、生産性の
向上があまり期待できない。の方法では、シリンダブ
ロック本体とシリンダライナとを強固に結合することが
困難であり、シリンダブロックの剛性が低下しやすい。
このように、上記ないしに示すシリンダブロックの
製造方法は、いずれも充分満足できる効果を奏している
とは言えない。

【０００９】なお、崩壊性中子または低融点金属中子を
用いたダイカスト法も開発されていが、この場合も、中
子を使用しているため、成型後に、中子の取出し、清掃
および中子のリサイクル等の工程が必要となり、生産
性、コストの点で充分満足できるものではない。

【００１０】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、クローズドデッキ・ウエットライナ形式のエン
ジンのシリンダブロックを容易にダイカスト成型するた
めのシリンダブロックの製造方法およびそのダイカスト
成形用金型を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１の発明に係るシリンダブロックの製造方
法は、筒状のインサート部材を金型のキャビティ内に配
置し、前記金型の一部を前記インサート部材に挿通、嵌
合させるとともに前記金型内に立設したピンを前記イン
サート部材の端面に当接させて該インサート部材を位置
決めし、前記キャビティ内に溶湯を充填してシリンダボ
アの外周部にインサート部材を鋳包むようにシリンダブ
ロック本体をダイカスト成型した後、前記インサート部
材にシリンダライナを嵌合して該シリンダライナとイン
サート部材との間にウォータジャケットを形成するよう
にしたことを特徴とする。

【００１２】また、請求項２の発明に係るシリンダブロ
ックのダイカスト成形用金型は、シリンダボアの外周部
に鋳包まれてウォータジャケットを形成する筒状のイン
サート部材に挿通、嵌合して、シリンダブロック本体に
シリンダライナを嵌合させるためのボアを成型する入子
と、該入子の周囲に配置され前記インサート部材の端面
に当接するピンとをキャビティ内に立設したことを特徴
とする。

【００１３】

【作用】請求項１の発明に係るシリンダブロックの製造
方法によれば、金型の一部をインサート部材に嵌合させ
ることによって、シリンダボアの中心が位置決めされ、
ピンをインサート部材の端面に当接させることによっ
て、インサート部材が軸方向に位置決めされる。さら
に、シリンダブロック本体は、インサート部材を鋳包む
ことによって、アンダカット部が解消されてダイカスト
成型が可能となり、ピンによって冷却水通路の下穴が形
成され、また、インサート部材にシリンダライナを嵌合
してインサート部材とシリンダライナとの間にウォータ
ジャケットを形成することによってクローズドデッキ・
ウエットライナ形のシリンダブロックを得る。

【００１４】また、請求項２の発明に係るシリンダブロ
ックのダイカスト成形用金型によれば、入子をインサー
ト部材に嵌合させることによって、シリンダボアの中心
が位置決めされ、ピンをインサート部材の端面に当接さ
せることによって、インサート部材が軸方向に位置決め
され、また、キャビティに溶湯を充填してインサート部
材をシリンダボアの外周部に鋳包んでシリンダブロック
本体をダイカスト成型し、ピンによって冷却水通路の下
穴を形成する。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００１６】本実施例に係るエンジンのシリンダブロッ
クの製造方法によって製造されるクローズドデッキ・ウ
エットライナ形のシリンダブロックについて図２ないし
図４を用いて説明する。

【００１７】図２に示すように、シリンダブロック13
は、直列３気筒エンジン用のクローズドデッキ・ウエッ
トライナ形のシリンダブロックであり、アルミニウム合
金製のシリンダブロック本体14に、３つのシリンダボア
15が直列に並設されている。

【００１８】３つのシリンダボア15の外周部には、筒状
のインサート部材16が鋳包まれている。インサート部材
16の両端部の内側には、それぞれフランジ部17，18が形
成されており、シリンダブロック本体14に形成されたボ
ア19およびインサート部材16のフランジ部17，18に、円
筒状のシリンダライナ20が挿通、嵌合されてシリンダボ
ア15が形成されている。そして、インサート部材16の側
壁およびフランジ部17，18とシリンダライナ20の側壁と
で、シリンダボア15の周囲を囲むウォータジャケット21
が形成されている。

【００１９】インサート部材16は、図３に示すように、
両端部の内側にフランジ部を有する３つの略円筒状部分
22が各シリンダボア15を取り囲むように並べて結合さ
れ、それらの内部を互いに連通させた形状となってい
る。これにより、各シリンダボア15の周囲に形成される
ウォータジャケット21は、互いに連通されている。

【００２０】両端部の内側にフランジ部17，18を有する
筒状のインサート部材16は、アンダーカット部を有する
ので、例えば図４に示すように、これを分割（半割り）
した形状の部材16a ，16b を成型し、接合して図３に示
すような筒状の一体とすることによって容易に製造する
ことができる。このように分割構造とすることにより、
アンダーカット部を解消して各部材16a をアルミニウム
合金製として容易にダイカスト成型することができる。

【００２１】各部材16a の結合手段としては、例えば、
プロジェクション溶接等の抵抗溶接、アークスポット溶
接、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接、摩擦圧接等による溶着、
アロンセラミック（東亜合成化学工業株式会社製）等の
耐熱性無機系接着剤等を用いた接着、ロウ付け、若しく
は、はめ合いを用いることができる。

【００２２】上記のように、インサート部材16を分割構
造とした場合、シリンダブロック本体14を後述するよう
にダイカスト成型する際に、インサート部材16を鋳包む
ことにより、インサート部材16がシリンダブロック本体
14に溶着されて一体となり、各部材16a ，16b 間の接合
部が確実にシールされる。

【００２３】なお、上記のほか、インサート部材16は、
中子を用いてシェル型鋳造、金型鋳造等の重力鋳造ある
いは低圧鋳造によって分割することなく一体として製造
することもでき、また、熱処理等によって強度を高める
こともできる。

【００２４】インサート部材16のフランジ部17には、シ
リンダブロック本体14のシリンダヘッド取付面23に設け
られた複数の冷却水通路24にそれぞれ連通する複数の連
通孔25が設けられている。

【００２５】次に、シリンダブロック13のダイカスト法
を用いた製造方法およびそのダイカスト成形用金型につ
いて説明する。

【００２６】図１に示すように、ダイカスト成形用金型
26は、湯口27を有する固定型28と、固定型28に対向する
第１可動型29と、これらを取り囲んでキャビティＣを形
成する第２可動型30とから概略構成されている。

【００２７】第１可動型29には、インサート部材16の３
つのボアにそれぞれ挿通され、フランジ部17，18に嵌合
され、先端部が固定型28に当接される円柱状の３つの入
子31が立設されている。入子31の周囲には、先端部が所
定量突出してインサート部材16の一端側のフランジ部17
に当接する鋳抜きピン32が進退動可能に立設されてい
る。

【００２８】固定型28には、第１可動型29の鋳抜きピン
32に対向させて先端部が所定量突出してインサート部材
16の他端側のフランジ部18に当接するピン33が立設され
ている。なお、鋳抜きピン32およびピン33は、各気筒毎
に入子31の中心に対して同一ピッチ円半径で複数設ける
ことが望ましい。また、固定型28および第１可動型29と
は別体として、折損、溶損等の損傷に対して交換できる
ように設けられている。

【００２９】金型26を用いたシリンダブロック13の製造
方法について次に説明する。

【００３０】図５に示すように、先ず、金型26を開き、
第１可動型29の入子31をインサート部材16に挿通してフ
ランジ部17，18に嵌合し、所定量突出された鋳抜きピン
32をフランジ部17に当接させる。

【００３１】次に、図１に示すように、金型26を型締し
てキャビティＣを形成するとともに、固定型28に設けら
れたピン33をフランジ部18に当接させてインサート部材
16をキャビティＣ内に位置決めする。これにより、イン
サート部材16と入子31との間に閉じた空間Ｓが形成され
る。このとき、インサート部材16は、入子31を嵌合させ
ることによって、シリンダボア15の中心が確実に位置決
めされ、フランジ部17，18をそれぞれ鋳抜きピン32とピ
ン33に当接させることによって、軸方向に確実に位置決
めされる。

【００３２】その後、キャビティＣ内にアルミニウム合
金の溶湯を鋳込み、シリンダブロック本体14を鋳造成型
してインサート部材16を鋳包むことにより、インサート
部材16がシリンダブロック本体14に溶着されて一体とな
る。このとき、空間Ｓには溶湯が注入されないので、ウ
ォータジャケット21となる空間が確保される。また、入
子31によって、シリンダライナ20を圧入するためのボア
19の下穴34（図６ないし図８参照）が成型され、鋳抜き
ピン32によって、フランジ部17の端面からシリンダヘッ
ド取付面23へ開口する冷却水通路24の下穴35（図６ない
し図８参照）が成型される。

【００３３】ここで、インサート部材16に高温の溶湯が
接触するが、ダイカスト法では、溶湯の凝固が比較的早
く行われるため、インサート部材16の軟化、溶融が起こ
りにくくいので、シリンダブロック本体14と同様の材質
のアルミニウム合金製のインサート部材16を用いること
ができる。

【００３４】金型26を開き、第１可動型29側に残った鋳
造品を鋳抜きピン32を前進させて押出し、インサート部
材16から入子29を抜き取って離型させ、図６および図７
に示すインサート部材16を鋳包んだシリンダブロック本
体14を得る。このとき、シリンダブロック本体14には、
入子31によってボア19の下穴34が形成され、また、鋳抜
きピン32によって冷却水通路24の下穴35が形成されてい
る。

【００３５】次に、シリンダブロック本体14の機械加工
およびシリンダライナ20の圧入工程について図９を参照
して説明する。図９（ａ）に示すように、金型26を用い
てシリンダボア19および冷却水通路24の下穴34，35を有
するシリンダブロック本体14を得る。図９（ｂ）に示す
ように、下穴35に沿って機械加工を施し、冷却水通路24
を形成するとともに、インサート部材16のフランジ部17
に冷却水通路24と連通する連通孔25を穿設する。また、
下穴34およびインサート部材16のフランジ部17，18の内
周部を共加工してボア19を形成し、シリンダライナ20の
嵌合部のはめ合い寸法を出す。その後、図９（ｃ）に示
すように、シリンダブロック本体14のボア19およびイン
サート部材16のフランジ部17，18にシリンダライナ20を
圧入する。インサート部材16とシリンダライナ20との間
にウォータジャケット21が形成される。

【００３６】このように、金型の一部である入子31をイ
ンサート部材16に嵌合させてインサート部材16を鋳包む
ことにより、ウォータジャケット21を形成するためのア
ンダカット部が解消されるので、ダイカスト法を用いて
アルミニウム合金製のクローズドデッキ・ウエットライ
ナ形のシリンダブロック13を製造することができる。

【００３７】このとき、インサート部材16は、入子31と
の嵌合によってシリンダボア15の中心位置が確実に位置
決めされ、鋳抜きピン32およびピン33との当接によって
軸方向に確実に位置決めされるので、従来の中子を固定
するための幅木等が不要となり、容易に、しかも確実に
位置決めすることができる。また、シリンダヘッド取付
面23の冷却水通路24は、下穴35に沿って機械加工し、イ
ンサート部材16のフランジ部14に連通孔36を貫通させる
ことにより、容易にウォータジャケット21に連通させる
ことができる。

【００３８】このようにして、複雑な金型および崩壊性
中子を用いることなく容易にシリンダブロック13を製造
することができ、生産性の向上および製造コストの低減
を図ることができる。また、ダイカスト鋳造によりシリ
ンダブロック本体14の鋳肌に硬質かつ緻密なチル層が形
成されるので、ウォータジャケット21の耐圧、防水性が
向上する。

【００３９】なお、上記製造方法では、シリンダブロッ
ク本体14に、両端部にフランジ部17，18を有するインサ
ート部材18を鋳包んでウォータジャケット21を形成する
ようにしているが、このほか、例えば図10に示すよう
に、厚肉の円筒状部材37を鋳包んだ後、円筒状部材37の
中央部内周面を機械加工して、図10中に二点鎖線で示す
ようにフランジ部を有するインサート部材としてウォー
タジャケット21を形成するようにしてもよい。この場
合、ウォータジャケット21が円筒状部材37の加工面によ
って形成されることになるが、シリンダブロック本体14
の円筒状部材27を鋳包む境界面に緻密な層が形成される
ので、ウォータジャケット21の耐圧、防水性を充分確保
することができる。

【００４０】また、上記実施例では、一例として直列３
気筒エンジン用のシリンダブロックについて説明してる
が、本発明は、これに限らず、このほかの多気筒または
単気筒エンジン用のシリンダブロックにも同様に適用す
ることができる。

【００４１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のシリンダ
ブロックの製造方法によれば、金型の一部を嵌合させ、
ピンを当接させることによって、インサート部材をキャ
ビティ内に確実に位置決めすることができ、インサート
部材を鋳包むことによってアンダカット部を解消してシ
リンダブロック本体をダイカスト成型することができ、
また、ピンによって冷却水通路の下穴を形成することが
でき、そして、インサート部材にシリンダライナを嵌合
することにより、クローズドデッキ・ウエットライナ形
のシリンダブロックを製造することができる。その結
果、複雑な金型および崩壊性中子を用いることなく、ダ
イカスト法を用いて容易にクローズドデッキ・ウエット
ライナ形のシリンダブロックを製造することができ、生
産性の向上および製造コストの低減を図ることができる
という優れた効果を奏する。

【００４２】また、本発明のシリンダブロックのダイカ
スト成形用金型によれば、インサート部材に入子を嵌合
させ、ピンを当接させることによって、シリンダボアを
キャビティ内に確実に位置決めすることができ、また、
キャビティに溶湯を充填してインサート部材をシリンダ
ボアの外周部に鋳包んでシリンダブロック本体をダイカ
スト成型し、ピンによって冷却水通路の下穴を形成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のシリンダブロックのダイカ
スト成形用金型が閉じた状態をの示す概略図である。

【図２】本発明にシリンダブロックの製造方法によって
製造されるクローズドデッキ・ウエットライナ形のシリ
ンダブロックを一部破断して示す斜視図である。

【図３】図２のシリンダブロックに用いられるインサー
ト部材の斜視図である。

【図４】図３のインサート部材を構成する半割り状の部
材の斜視図である。

【図５】図１のダイカスト成形用金型が開いた状態を示
す概略図である。

【図６】図１の金型によって鋳造したシリンダブロック
本体の平面図である。

【図７】図６のＡ−Ａ線による縦断面図である。

【図８】図７のシリンダブロック本体に形成される冷却
水通路および連通孔の拡大図である。

【図９】図６および図７に示すシリンダブロック本体の
機械加工およびシリンダライナ圧入工程を示す概略図で
ある。

【図１０】本発明の他の実施例に係る厚肉の円筒状部材
を鋳包んだシリンダブロック本体の縦断面図である。

【図１１】オープンデッキ形のエンジンのシリンダブロ
ックを一部破断して示す斜視図である。

【図１２】クローズドデッキ・ドライライナ形のエンジ
ンのシリンダブロックを一部破断して示す斜視図であ
る。

【図１３】従来のクローズドデッキ・ウエットライナ形
のエンジンのシリンダブロックを一部破断して示す斜視
図である。

【符号の説明】

13 シリンダブロック 14 シリンダブロック本体 15 シリンダボア 16 インサート部材 17,18 フランジ部 19 ボア 20 シリンダライナ 21 ウォータジャケット 24 冷却水通路 26 金型 31 入子（金型の一部） 32 鋳抜きピン（ピン） 33 ピン 34 下穴 Ｃ キャビティ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｐ 3/02 Ｆ０１Ｐ 3/02 Ｃ Ｆ０２Ｆ 1/10 Ｆ０２Ｆ 1/10 Ｄ 1/16 1/16 Ｂ (56)参考文献 特開 昭64−27765（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−113845（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−462（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−238057（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−32543（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02F 1/00 - 1/42 B22D 17/00 - 19/08 F01P 3/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状のインサート部材を金型のキャビテ
   ィ内に配置し、前記金型の一部を前記インサート部材に
   挿通、嵌合させるとともに前記金型内に立設したピンを
   前記インサート部材の端面に当接させて該インサート部
   材を位置決めし、前記キャビティ内に溶湯を充填してシ
   リンダボアの外周部にインサート部材を鋳包むようにシ
   リンダブロック本体をダイカスト成型した後、前記イン
   サート部材にシリンダライナを嵌合して該シリンダライ
   ナとインサート部材との間にウォータジャケットを形成
   するようにしたことを特徴とするシリンダブロックの製
   造方法。
2. 【請求項２】 シリンダボアの外周部に鋳包まれてウォ
   ータジャケットを形成する筒状のインサート部材に挿
   通、嵌合して、シリンダブロック本体にシリンダライナ
   を嵌合させるためのボアを成型する入子と、該入子の周
   囲に配置され前記インサート部材の端面に当接するピン
   とをキャビティ内に立設したことを特徴とするシリンダ
   ブロックのダイカスト成形用金型