JP3910955B2 - インサート中子及びそれを用いた内燃エンジン用シリンダの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、携帯型動力作業機等に使用される小型空冷２サイクルガソリンエンジン等の内燃エンジン用のシリンダを製造する際に使用される、インサート中子及びそれを使用した製造方法に係り、特に、ハイプレッシャーダイカスト法等の金型鋳造法で製造する場合に、アンダーカット部分となる掃気口部等を合理的に形成することができるインサート中子を用いた製造方法に関する。

携帯型動力作業機等に使用されている小型空冷２サイクルガソリンエンジンのシリンダは、例えば、下記特許文献１等にも見られるように、通常、アルミニウム合金製とされ、ピストンが嵌挿されるシリンダボアを有する胴部と、スキッシュドーム形等の燃焼室が設けられた頭部と、が一体に形成されており、その外周部には多数の冷却フィンが形成されている。

そして、前記シリンダボアには、前記ピストンにより開閉される吸気口及び排気口が上下に段違いで向かい合うように形成されるとともに、該吸気口及び排気口と約９０°位置をずらして、所定厚みを有する内壁付きの中空掃気通路が設けられ、この掃気通路の下流側端部（上端部）に、前記ピストンにより開閉される左右一対の掃気口が、前記シリンダボアの前記排気口とは反対方向に向けてやや上向きに形成されている。

なお、前記特許文献１に示されているシリンダは、前記排気口を二分割する縦断面を挟んで対称的に左右一対の掃気口が設けられた所謂二流掃気式のシリンダであるが、掃気口をさらに追加して二対設けた、所謂四流掃気式のものも知られている。

また、前記掃気通路の形態としては、前記特許文献１等に示されている如くの、内壁付き中空のもの及び前記内壁が無いもの（シリンダボア側が開口している）ものの他、クランク室から掃気通路を通じて掃気口に導かれる混合気をピストンのスカート部に接触させるべく、前記掃気通路の上部に所定厚みを有する半壁を残して、その下部に高さ方向に沿って切欠開口部（掃気入口）を形成した、半壁付きのものもある。

前記した如くの２サイクル内燃エンジン用シリンダのうち、特に、内壁付き（半壁付きを含む）中空掃気通路を有するものを、精密な寸法形状の鋳造成形品が低コストで得られるハイプレシャーダイカスト法等の金型鋳造法で製造する場合、前記掃気通路の掃気口部分がアンダーカット部となるが、崩壊性を有するシリンダボア部形成用中子は高圧下では使用できないので、通常は、前記アンダーカット部となる掃気口部分が塞がった状態のシリンダ素材を鋳造成形し、その後、前記掃気口部分を機械加工により切除する（特許文献１参照）ようにされている。

しかしながら、前記した如くに、鋳造後に掃気口を機械加工により切除する場合、工具を挿入するスペースが狭小であること等から、加工作業が極めて難しく、加工精度も上げにくいといった問題があった。この場合、２サイクル内燃エンジンにおいては、掃気口の寸法形状及びその加工精度が、エンジン性能に重大な影響を及ぼすので、前記加工作業上の問題は特に重要である。

また、前記掃気口部分に挿入するインサート中子を使用した金型鋳造法により、前記内壁付き中空掃気通路を有するシリンダを製造することも考えられるが、この場合は、インサート部分が鋳造成形品に残るため、熱伝導性が悪くなるとともに、変形、剥離等の不具合が発生しやすくなるといった問題を生じる。

前記した如くの問題を解消すべく本発明の発明者等は、先に、インサート中子を用いた内燃エンジン用シリンダの製造方法を提案した。すなわち、インサート中子として、得るべきシリンダのボア径と略等しい外径の円筒状部を有し、この円筒状部から径方向外方に向けて、前記掃気口と略等しい断面寸法形状を有する掃気口形成部、吸気口の少なくともシリンダボア側端部と略等しい断面寸法形状を有する吸気口形成部、及び、排気口の少なくともボア側端部と略等しい断面寸法形状を有する排気口形成部を突設したものを用意し、該インサート中子をボア中子金型に外挿するようにしてセットして金型鋳造を行い、前記インサート中子を鋳包んだシリンダ素材を得、しかる後、該シリンダ素材におけるシリンダボアのボーリングを行って、前記インサート中子の前記円筒状部を切削除去し、次いで、前記シリンダ素材に残っている前記インサート中子の前記掃気口形成部、前記吸気口形成部、及び排気口形成部をプレス等により離脱除去するようにされる（詳しくは、下記特許文献２、３等参照）。

かかる製造方法によれば、前記インサート中子を用いることで、精密な鋳造成形品が低コストで得られるハイプレシャーダイカスト法を使用でき、しかも、鋳造後に、前記インサート中子の前記円筒状部をシリンダボアの荒ボーリングを行うことで切削除去し、さらに、該荒ボーリングで除去できない前記インサート中子の前記掃気口形成部、前記吸気口形成部、及び排気口形成部を、プレス等により離脱除去するようにされるので、インサート部分が鋳造成形品（シリンダ）に全く残らないようにでき、その結果、従来のように、鋳造後に掃気口部分等を機械加工により切除する製造方法や前記掃気口部分等に挿入するインサート中子を使用した従来の金型鋳造法による製造方法に比して、シリンダをより精密にかつより低コストで製造できるとともに、鋳造成形品（シリンダ）に残ってしまうインサート中子による熱伝導性の悪化や変形、剥離等の不具合を招くことがないようにできる。

特開昭５８−１５５１１４号公報（第１〜３頁、図１〜図２） 特開２０００−１４５５３６号公報（第１〜８頁、図１〜図８） 特願２００２−２５９１３２号（明細書・図面）

ところが、前記インサート中子を用いた製造方法においても、次のような問題を生じる。すなわち、前記製造方法により得られたシリンダでは、掃気口、吸気口及び排気口のシリンダボア側端縁部（角部）が鋭角になって（尖って）いるので、この端縁部に製造後に面取りを施す必要がある（主としてピストン保護のため）。

この面取り方法としては、手加工によるもの、機械加工によるもの、電解加工、放電加工によるもの等があるが、いずれの面取り方法も、面取り部の寸法形状等の加工自由度が乏しいとともに、加工精度に難があり、また、面取りに要するコストも高い。さらに、面取り部の寸法形状等にばらつきを生じやすく、前記シリンダを量産する場合、均質なものが得られない。

また、前記面取り部の加工精度が低いと、前記掃気口、前記吸気口、及び前記排気口間（開口位置）に相対的な位置ずれを生じ、前記ピストンによる開閉タイミングが不適正となり、所要のエンジン性能が得られなくなる。

本発明は、前記した如くの従来の問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、内燃エンジン用シリンダを、ハイプレシャーダイカスト法等の金型鋳造法を使用して、熱伝導性の悪化や変形、剥離等の不具合を招くことなく、低コストで精密に製造することができ、しかも、掃気口、吸気口、及び排気口のシリンダボア側端縁部に、寸法形状等の自由度の高い面取り部を高い精度で、かつ、ばらつきを生じることなく合理的に形成することができる、インサート中子及びそれを用いた内燃エンジン用シリンダの製造方法を提供することにある。

前記の目的を達成すべく、本発明に係るインサート中子は、ピストンにより開閉される掃気口が形成された内壁付き中空掃気通路を備えた内燃エンジン用シリンダの製造に使用されるもので、得るべき前記シリンダのボア径より外径が若干小径の円筒状部を有し、該円筒状部から径方向外方に向けて、前記掃気口と略等しい断面寸法形状を有する掃気口形成部、吸気口の少なくともシリンダボア側端部と略等しい断面寸法形状を有する吸気口形成部、及び、排気口の少なくともボア側端部と略等しい断面寸法形状を有する排気口形成部、が突設されるとともに、前記円筒状部には、その上端部に旋削下加工の際の回り止め係止用切り欠き部を、ボア中子金型のボア下部形成部に係止されるその下端部に、前記ボア中子金型の係合用凸部に係合される位置決め用切り欠き部を各々設け、前記掃気口形成部、前記吸気口形成部、及び前記排気口形成部に、それぞれ前記掃気口、前記吸気口、及び前記排気口のボア側端縁部に面取り部を形成するための面取り形成部が設けられていることを特徴としている。

前記インサート中子は、好ましくは、アルミニウム合金を素材として金型鋳造法により一体成形される。

なお、インサート中子の材質は、前記アルミニウム合金に限られることはなく、他の鉄系金属等を使用できる。また、インサート中子の材料として、得るべきシリンダと同じアルミニウム合金を使用する場合は、シリコン等の添加物の配合量をシリンダ成形用より多くして融点を高くすることにより、相互間の融着等を防ぐようにすると好適である。

一方、本発明に係る内燃エンジン用シリンダの製造方法は、前記インサート中子を使用して、金型鋳造法により前記シリンダを製造することを特徴としている。

より具体的な好ましい態様では、前記インサート中子をボア中子金型にセットして金型鋳造を行い、前記インサート中子を鋳包んだシリンダ素材を得、しかる後、該シリンダ素材におけるシリンダボアのボーリングを行って、前記インサート中子の前記円筒状部を切削除去し、次いで、前記シリンダ素材に残っている前記インサート中子の前記掃気口形成部、前記吸気口形成部、及び、前記排気口形成部を、プレス等により径方向内方側に離脱除去して、前記掃気口、前記吸気口、及び前記排気口のシリンダボア側端縁部に面取り部が形成されているシリンダを得るようにされる。

この場合、前記金型鋳造前に、前記インサート中子の少なくとも前記掃気口形成部、前記吸気口形成部、及び、前記排気口形成部の外表面に離型剤を塗布乃至メッキして離型層を形成しておくことが好ましい。

なお、前記インサート中子に塗布乃至メッキする離型材としては、クロム、ニッケル、カーボン等が挙げられ、それらを電解メッキや蒸着等の手法で塗布乃至メッキして離型層を形成すると好適である。

前記の如くの構成とされた本発明に係るインサート中子を用いた内燃エンジン用シリンダの製造方法の好ましい態様においては、前記インサート中子を用いることで、精密な寸法形状の鋳造成形品が低コストで得られるハイプレシャーダイカスト法を使用でき、しかも、鋳造後に、前記インサート中子の前記円筒状部は、シリンダボアの荒ボーリングを行うことで切削除去でき、さらに、該荒ボーリングで除去できない前記インサート中子の残部分（前記掃気口形成部、前記吸気口形成部、及び、前記排気口形成部）は、プレス等で押し出すこと等により簡単容易に離脱除去できるので、インサート部分が鋳造成形品（シリンダ）に全く残らないようにできる。

その結果、従来のように、鋳造後に掃気口部分を機械加工により切除する製造方法や、前記掃気口部分に挿入するインサート中子を使用した従来の金型鋳造法による製造方法に比して、シリンダをより精密に、かつ、より低コストで製造できるとともに、鋳造成形品（シリンダ）に残ってしまうインサート中子による熱伝導性の悪化や、変形、剥離等の不具合を招くことがないようにできる。

また、前記インサート中子（の円筒状部）に一体に、前記掃気口形成部、前記吸気口形成部、及び、前記排気口形成部が設けられるので、それらが別体とされている従来の製造方法の如くに、得られるシリンダにおける掃気口、吸気口、及び排気口間に相対的な位置ずれが生じることはなく、前記掃気口、前記吸気口、及び、前記排気口の位置が一義的に定まり、そのため、寸法精度の高いシリンダを得ることが可能となる。

さらに、前記掃気口形成部、前記吸気口形成部、及び、前記排気口形成部は、荒ボーリング後に物理的に離脱除去できる形状であればよく、前記掃気口、前記吸気口、前記排気口の形状、絞り角度、傾斜角度等を任意に設定することができ、それらを放電加工等により開口形成する場合に比して、設計自由度が高くなるとともに、製造コストを低く抑えることができる。

本発明に係る内燃エンジン用シリンダの製造方法は、インサート中子の掃気口形成部、吸気口形成部、及び排気口形成部に、それぞれ掃気口、吸気口、及び排気口のシリンダボア側端縁部に面取り部を形成するための面取り形成部が設けられていることから、金型鋳造により前記インサート中子を鋳包んだシリンダ素材を得た後、前記インサート中子の前記円筒状部をボーリングにより切削除去するとともに、前記シリンダ素材に残っている前記インサート中子の前記掃気口形成部、前記吸気口形成部、及び、前記排気口形成部を、例えば、プレス等により径方向内方側に離脱除去することにより、面取り部付の前記掃気口、前記吸気口、及び前記排気口がシリンダボア側端縁部に形成されるので、製造後に別途に前記端縁部に面取り加工を行う必要はない。

ここで、前記インサート中子の前記掃気口形成部、前記吸気口形成部、及び前記排気口形成部には、前記面取り形成部を任意の寸法形状等で設けることができるので、前記掃気口、前記吸気口、及び前記排気口のシリンダボア側端縁部に形成される面取り部は、その寸法形状等を開口全周にわたり自在に変化させることができ、面取り部の寸法形状等の自由度が格段に向上する。

また、前記面取り形成部の寸法形状は予め一定に形成しておけるので、従来の手加工、機械加工、電解加工、放電加工等による面取りに比して、高い精度が得られるとともに、面取り部の寸法形状等にばらつきを生じにくくでき、さらに、面取りに要するコストも低く、前記シリンダを量産する場合、均質なものが得られる。加えて、従来の手加工、機械加工、電解加工、放電加工等による面取りでは難しい曲面面取り（Ｒ形状等）も簡単に施すことができる。

さらに、前記面取り部の寸法形状等が一義的に定まるので、前記掃気口、前記吸気口、及び前記排気口間（開口位置）に相対的な位置ずれを生じにくくなり、そのため、前記ピストンによる開閉タイミングを常時適正に保つことが可能となり、その結果、所要のエンジン性能を確実に得ることができる。

以下、本発明に係るインサート中子を用いた内燃エンジン用シリンダの製造方法の一実施形態を説明する。

本実施形態の製造方法により製造すべき内燃エンジン用シリンダは、図１３（掃気通路を分断する縦断面図）、図１４（吸気口及び排気口を分断する縦断面図）に示される如くの、携帯型動力作業機等に使用される小型空冷２サイクルガソリンエンジン用シリンダ１であり、該シリンダ１は、アルミニウム合金製とされ、ピストン６０が嵌挿される、シリンダボア１０を有する胴部２と、半球形等の燃焼室４が設けられた頭部３と、が一体に形成され、その外周部には多数の冷却フィン９が一体形成される。また、前記燃焼室４には、図示はされていないが、点火プラグ装着穴（鋳造後に雌ねじ部が形成される）が設けられる。

前記シリンダボア１０には、前記ピストン６０により開閉される吸気口１１及び排気口１２が、上下に段違いで向かい合うように形成されるとともに、該吸気口１１及び排気口１２と約９０°位置をずらして、二対の中空掃気通路１４、１４、１５、１５が設けられる。すなわち、前記シリンダ１は、前記排気口１２を二分割する縦断面を挟んで、左右対称的に掃気通路が二対設けられている所謂四流掃気式のものであり、前記各掃気通路１４、１４、１５、１５の下流側端部（上端部）に、前記ピストン６０により開閉される、左右で対をなす掃気口（掃気出口）１６、１６、１７、１７が、前記シリンダボア１０の前記排気口１２とは反対方向（前記吸気口１１側）に向けてやや上向きに形成される。

さらに、前記各掃気通路１４、１４、１５、１５は、前述した壁付きのものであり、その上流側端部（下端部）に、左右で対をなす掃気入口２１、２１，２２，２２が形成され、この掃気入口２１、２１、２２、２２と前記掃気口１６、１６、１７、１７との間に、前記シリンダボア１０と同径の、所定厚みを有する中間壁部１８、１８が形成され、また、前記各掃気入口２１、２１、２２、２２の下側にも下端壁部２３、２３、２４、２４が形成される。

そして、前記各掃気口１６、１６、１７、１７、前記各掃気入口２１、２１、２２、２２、前記吸気口１１、及び前記排気口１２のシリンダボア側端縁部には、後述する如くにして面取り部（全周面取り）１６ａ、１６ａ、１７ａ、１７ａ、２１ａ、２１ａ、２２ａ、２２ａ、１１ａ、１２ａが形成される。なお、図１５に、前記各面取り部を代表して、前記掃気口１６の面取り部１６ａを拡大して示す。

前記した如くのシリンダ１を得るための本実施形態の製造方法には、図１（立体画像）に示される如くのインサート中子３０が使用される。図示例のインサート中子３０は、アルミニウム合金を材料として金型鋳造法により一体成形されたもので、得るべき前記シリンダ１のボア径Ｄより若干（少なくとも、後述する離型層６１の厚さ相当分）小さい外径Ｄｉの円筒状部３２を有し、該円筒状部３２から径方向外方に向けて、前記各掃気口１６、１６、１７、１７と略等しい断面寸法形状を有する左右二対の掃気口形成部３６、３６、３７、３７、前記各掃気入口２１、２１、２２、２２と略等しい断面寸法形状を有する左右二対の掃気入口形成部３８、３８、３９、３９、前記吸気口１１のシリンダボア側端部と略等しい断面寸法形状を有する吸気口形成部４１、及び、排気口１２の少なくともボア側端部と略等しい断面寸法形状を有する排気口形成部４２、が突設されるとともに、前記各掃気口形成部３６、３６、３７、３７、前記各掃気入口形成部３８、３８、３９、３９、前記吸気口形成部４１、及び前記排気口形成部４２における根元側（前記円筒状部３２側）に、それぞれ前記各掃気口１６、１６、１７、１７、前記各掃気入口２１、２１、２２、２２、前記吸気口１１、及び前記排気口１２のシリンダボア側端縁部に、それぞれの面取り部１６ａ、１６ａ、１７ａ、１７ａ、２１ａ、２１ａ、２２ａ、２２ａ、１１ａ、１２ａを形成するための、末広がり状の面取り形成部３６ａ、３６ａ、３７ａ、３７ａ、３８ａ、３８ａ、３９ａ、３９ａ、４１ａ、４２ａが設けられている。

ここでは、前記シリンダ１における前記各掃気口１６、１６、１７、１７に対する前記吸気口１１及び前記排気口１２の位置関係と全く同じに、前記各吸気口形成部４１及び前記排気口形成部４２は、前記各掃気口形成部３６、３６、３７、３７とは約９０°位置をずらした前記縦断面上に、上下段違いで向かい合うように設けられている。なお、図２に、前記各掃気口形成部３６、３６、３７、３７、前記吸気口形成部４１、及び、前記排気口形成部４２が同一平面上に配在されていると仮定した場合の横断面を示す。

前記吸気口形成部４１及び前記排気口形成部４２には、図２、図４を参照すればよくわかるように、前記吸気口１１及び前記排気口１２におけるシリンダボア側端部を除く部分と略等しい断面形状を有する、鋼製等の反復使用可能な吸気路用中子４６及び排気路用中子４７のそれぞれの先端部に設けられた円錐台状のボス４６ａ、４７ａが嵌合せしめられる嵌合穴４１ｂ、４２ｂが形成されていて、後述する位置決め及び抜け止めの役割を果たすとともに、中子用材料の削減を図っている。

図１に示す如く、前記円筒状部３２の上端部には、必要に応じて前記インサート中子３０の内外面を旋削下加工する際の回り止めの為に、係止用切り欠き部３２ａを設け、下端部には、後述する鋳造用金型との位置合わせの為に、位置決め用切り欠き部３２ｂを設けておくと好適である。

なお、前記各掃気口形成部３６、３６、３７、３７、前記各掃気入口形成部３８、３８、３９、３９、前記吸気口形成部４１、前記排気口形成部４２、前記吸気路用中子４６、及び、前記排気路用中子４７の根元側部分（前記各面取り形成部３６ａ、３６ａ、３７ａ、３７ａ、３８ａ、３８ａ、３９ａ、３９ａ、４１ａ、４２ａを含む）は、いずれも前記各掃気口１６、１６、１７、１７、前記各掃気入口２１、２１、２２、２２、前記吸気口１１、及び前記排気口１２のシリンダボア側端部に合わせて、前記円筒状部３２側に向かって末広がり形状とされている（後述する図１１、図１２に示されているように、前記各根元側部分を前記シリンダボア１０の内方に押し出し可能とせしめるため）。

また、前記インサート中子３０の外表面全体には、必要に応じて、クロム、ニッケル等の離型剤が塗布乃至メッキされた離型層６１が形成される。

該離型層６１は、通常は、前記各掃気口形成部３６、３６、３７、３７、前記各掃気入口形成部３８、３８、３９、３９、前記吸気口形成部４１、及び、前記排気口形成部４２の外表面に形成しておけばよいが、後述する前記インサート中子３０の前記円筒状部３２を切削除去する際に、前記シリンダボア１０の表面が一緒にむしり取られたりすること等を防止するためには、前記の如く、前記インサート中子３０の外表面全体に形成しておく方がよい。

前記した如くのインサート中子３０を用いて前記シリンダ１を製造するにあたっては、まず、図３、図４に示される如くに、前記インサート中子３０の前記位置決め用切り欠き部３２ｂをボア中子金型５０の係合用凸部５０ａに合わせてセットするとともに、前記吸気口形成部４１及び前記排気口形成部４２に、それぞれ前記吸気路用中子４６及び前記排気路用中子４７を装着（前記ボス４６ａ、４７ａを前記嵌合穴４１ｂ、４２ｂに嵌合）して、相互の位置決め、抜け止めを行う。

前記ボア中子金型５０は、ハイプレッシャーダイカスト法で使用される通常の中子金型であり、前記インサート中子３０の前記円筒状部３２が外挿される円柱状のボア挿入部５１、このボア挿入部５１の上方に連設された、前記シリンダ１の前記燃焼室４形状に対応した燃焼室形成部５２、前記ボア挿入部５１の下方に連設された円柱状のボア下部形成部５３、及び、このボア下部形成部５３の左右に連設された、前記掃気通路１４、１４、１５、１５に対応した掃気通路形成部５４、５４、（５５、５５）からなっている。

前記ボア挿入部５１は、前記インサート中子３０の内径と略同じ外径を有し、また、前記ボア下部形成部５３は、その外径が前記ボア挿入部５１の外径より大きくされて、前記インサート中子３０の前記円筒状部３２を受け止め、係止するようになっている。さらに、図３に示されている前記各掃気通路形成部５４、５４、５５、５５には、それぞれ前記インサート中子３０の前記各掃気口形成部３６、３６、３７、３７が係合せしめられる切欠部５６、５６、（５７、５７）や、前記中間壁部１８、１８、１９、１９の寸法形状に対応した中間壁部形成用空間５８、５８、（５９、５９）、前記下端壁部２３、２３、（２４、２４）に対応した下端壁部形成用空間６３、６３、（６４、６４）が形成されている。

前記のようにして、前記インサート中子３０を前記ボア中子金型５０にセットし、前記吸気路用中子４６や前記排気路用中子４７等を前記のようにセットする等した後に、図５、図６に示される如くに、シリンダ用アルミニュウム合金の溶湯を高圧で注入するハイプレッシャーダイカスト法による金型鋳造を行い、その後、前記ボア中子金型５０、前記吸気路用中子４６、前記排気路用中子４７等を抜き取り、図７、図８に示される如くの、前記インサート中子３０が鋳包まれたシリンダ素材１’を得る。

かかる状態において、得られた前記シリンダ素材１’のシリンダボア１０と前記インサート中子３０とは互いに密着状になっているが、予め、前記インサート中子３０の外表面に前記した如くに離型層６１を形成しておくことで、それらが互いに融着する等の不具合を生じないようにできる。

しかる後、図９、図１０に示される如くに、前記シリンダ素材１’のシリンダボア１０の荒ボーリングを行って、前記インサート中子３０の前記円筒状部３２を切削除去する。このときには、前記インサート中子３０の切削除去と同時に、前記シリンダボア１０における上端部分（前記インサート中子３０の上方に位置する素材部分）も切削形成される。

次いで、図１１、図１２に示される如くに、前記シリンダ素材１’に残っている前記インサート中子３０の前記各掃気口形成部３６、３６、３７、３７及び前記各掃気入口形成部３８、３８、３９、３９を、プレス等により、径方向内方（前記シリンダボア１０内方）に押し出して、前記シリンダ素材１’から離脱除去する。この場合、前記各掃気口形成部３６、３６、３７、３７及び前記各掃気入口形成部３８、３８、３９、３９は、前記シリンダボア１０内方に向けて末広がり状とされているので、前記シリンダボア１０側からプレス等で押圧することにより、容易に離脱除去せしめられる。

同様に、前記シリンダ素材１’に残っている前記吸気口形成部４１及び前記排気口形成部４２も、プレス等により、それぞれ径方向内方（前記シリンダボア１０内方）に押し出して、前記シリンダ素材１’から離脱除去する。この場合も、前記吸気口形成部４１及び前記排気口形成部４２は、径方向内方に向けて末広がり状とされているので、前記シリンダボア１０側からプレス等で押圧することにより、容易に離脱除去せしめられる。

前記のようにして、前記各掃気口形成部３６、３６、３７、３７、前記各掃気入口形成部３８、３８、３９、３９、前記吸気口形成部４１、及び前記排気口形成部４２を離脱除去すると、図１３、図１４に示される如くに、前記各掃気口１６、１６、１７、１７、前記各掃気入口２１、２１、２２、２２、前記吸気口１１、前記排気口１２のシリンダボア側端縁部に面取り部（全周面取り）１６ａ、１６ａ、１７ａ、１７ａ、２１ａ、２１ａ、２２ａ、２２ａ、１１ａ、１２ａが形成されているシリンダ完成品１が得られる。

前記の如くの構成とされた本実施形態のインサート中子３０を用いた２サイクル内燃エンジン用シリンダ１の製造方法においては、前記インサート中子３０を用いることで、精密な寸法形状の鋳造成形品が低コストで得られるハイプレシャーダイカスト法を使用でき、しかも、鋳造後に、前記インサート中子３０の前記円筒状部３２を、前記シリンダボア１０の荒ボーリングを行うことで切削除去し、さらに、該荒ボーリングで除去できない前記インサート中子３０の前記各掃気口形成部３６、３６、３７、３７、前記各掃気入口形成部３８、３８、３９、３９、前記吸気口形成部４１、及び、排気口形成部４２をプレス等により離脱除去するようにされるので、インサート部分が鋳造成形品（シリンダ）に全く残らないようにでき、その結果、従来のように、鋳造後に、掃気口部分を機械加工により切除する製造方法や、前記掃気口部分に挿入するインサート中子を使用した従来の金型鋳造法による製造方法に比して、シリンダをより精密に、かつ、より低コストで製造できるとともに、製品（シリンダ）に残ってしまうインサート中子による熱伝導性の悪化や、変形、剥離等の不具合を招くことがないようにできる。

また、前記インサート中子３０（の円筒状部３２）に一体に前記各掃気口形成部３６、３６、３７、３７、前記各掃気入口形成部３８、３８、３９、３９、前記吸気口形成部４１、及び、前記排気口形成部４２が設けられるので、それらが別体とされている従来の製造方法の如くに、得られるシリンダ１における前記各掃気口１６、１６、１７、１７、前記各掃気入口２１、２１、２２、２２、前記吸気口１１、及び前記排気口１２間に相対的な位置ずれが生じることはなく、前記各掃気口１６、１６、１７、１７、前記各掃気入口２１、２１、２２、２２、前記吸気口１１、及び、前記排気口１２の相対位置が一義的に定まり、そのため、寸法精度の高いシリンダを得ることが可能となる。

さらに、前記各掃気口形成部３６、３６、３７、３７、前記各掃気入口形成部３８、３８、３９、３９、前記吸気口形成部４１、及び、前記排気口形成部４２は、シリンダ鋳造後に物理的に離脱除去できる形状であればよく、前記各掃気口１６、１６、１７、１７、前記各掃気入口２１、２１、２２、２２、前記吸気口１１、前記排気口１２の形状、絞り度、傾斜角度等を任意に設定することができ、それらを放電加工等により形成する場合に比して、設計自由度が高くなるとともに、製造コストを低く抑えることができる。

前記に加えて、本実施形態の内燃エンジン用シリンダの製造方法は、前記インサート中子３０の前記各掃気口形成部３６、３６、３７、３７、前記各掃気入口形成部３８、３８、３９、３９、前記吸気口形成部４１、及び前記排気口形成部４２に、それぞれ前記各掃気口１６、１６、１７、１７、前記各掃気入口２１、２１、２２、２２、前記吸気口１１、前記排気口１２のシリンダボア側端縁部に面取り部（全周面取り）１６ａ、１６ａ、１７ａ、１７ａ、２１ａ、２１ａ、２２ａ、２２ａ、１１ａ、１２ａを形成するための面取り形成部３６ａ、３６ａ、３７ａ、３７ａ、３８ａ、３８ａ、３９ａ、３９ａ、４１ａ、４２ａが設けられていることから、金型鋳造により前記インサート中子３０を鋳包んだシリンダ素材１’を得た後、前記インサート中子３０の前記円筒状部３２をボーリングにより切削除去するとともに、前記シリンダ素材１’に残っている前記インサート中子３０の前記各掃気口形成部３６、３６、３７、３７、前記各掃気入口形成部３８、３８、３９、３９、前記吸気口形成部４１、及び前記排気口形成部４２を、プレス等により径方向内方側に離脱除去することにより、前記各掃気口１６、１６、１７、１７、前記各掃気入口２１、２１、２２、２２、前記吸気口１１、前記排気口１２のシリンダボア側端縁部に、前記ボーリング径で設定できる面取り幅の面取り部（全周面取り）１６ａ、１６ａ、１７ａ、１７ａ、２１ａ、２１ａ、２２ａ、２２ａ、１１ａ、１２ａが形成されるので、製造後に別途に前記端縁部に面取り加工を行う必要はない。

ここで、前記インサート中子３０の前記各掃気口形成部３６、３６、３７、３７、前記各掃気入口形成部３８、３８、３９、３９、前記吸気口形成部４１、及び前記排気口形成部４２には、前記面取り形成部３６ａ、３６ａ、３７ａ、３７ａ、３８ａ、３８ａ、３９ａ、３９ａ、４１ａ、４２ａを任意の寸法形状等で設けることができるので、前記各掃気口１６、１６、１７、１７、前記各掃気入口２１、２１、２２、２２、前記吸気口１１、前記排気口２のシリンダボア側端縁部に形成される前記各面取り部１６ａ、１６ａ、１７ａ、１７ａ、２１ａ、２１ａ、２２ａ、２２ａ、１１ａ、１２ａは、その寸法形状等を開口全周にわたり自在に変化させることができ、面取り部の寸法形状等の自由度が格段に向上する。

また、前記各面取り部１６ａ、１６ａ、１７ａ、１７ａ、２１ａ、２１ａ、２２ａ、２２ａ、１１ａ、１２ａの寸法形状は予め一定に形成しておけるので、従来の手加工、機械加工、電解加工、放電加工等による面取りに比して、高い精度が得られるとともに、面取り部の寸法形状等にばらつきを生じにくくでき、さらに、面取りに要するコストも省け、前記シリンダ１を量産する場合、均質なものが得られる。加えて、従来の手加工、機械加工、電解加工、放電加工等による面取りでは難しい曲面面取り（Ｒ形状等）も簡単に施すことができる。

さらに、前記各面取り部１６ａ、１６ａ、１７ａ、１７ａ、２１ａ、２１ａ、２２ａ、２２ａ、１１ａ、１２ａの寸法形状等が一義的に定まるので、前記各掃気口１６、１６、１７、１７、前記各掃気入口２１、２１、２２、２２、前記吸気口１１、前記排気口２間（開口位置）に相対的な位置ずれを生じにくくなり、そのため、前記ピストンによる開閉タイミングを常時適正に保つことが可能となり、その結果、所要のエンジン性能を確実に得ることができる。

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の精神を逸脱しない範囲で、設計において、種々の変更ができるものである。

本発明に係るインサート中子の一実施形態の立体画像を示す図。 図１に示されるインサート中子の、掃気口形成部、吸気口形成部、及び、排気口形成部が同一平面上に配在されていると仮定した場合の横断面図。 前記インサート中子をボア中子金型にセットした状態を示す、掃気口形成部を分断する縦断面図。 前記インサート中子をボア中子金型にセットした状態を示す、吸気口形成部及び排気口形成部を分断する縦断面図。 前記インサート中子及びボア中子金型を使用した金型鋳造工程の説明に供される、掃気通路を分断する縦断面図。 前記インサート中子及びボア中子金型を使用した金型鋳造工程の説明に供される、吸気口及び排気口を分断する縦断面図。 図５、図６に示される金型鋳造工程で得られたシリンダ素材を示す、掃気通路を分断する縦断面図。 図５、図６に示される金型鋳造工程で得られたシリンダ素材を示す、吸気口及び排気口を分断する縦断面図。 図７、図８に示される金型鋳造工程で得られたシリンダ素材のシリンダボアの荒ボーリングを行って前記インサート中子の円筒状部を切削除去する荒ボーリング工程の説明に供される、掃気通路を分断する縦断面図。 図７、図８に示される金型鋳造工程で得られたシリンダ素材のシリンダボアの荒ボーリングを行って前記インサート中子の円筒状部を切削除去する荒ボーリング工程の説明に供される、吸気口及び排気口を分断する縦断面図。 図９、図１０に示される荒ボーリング工程で除去されなかった前記インサート中子の掃気口形成部及び掃気入口形成部をプレス等で離脱除去する工程の説明に供される、掃気通路を分断する縦断面図。 図９、図１０に示される荒ボーリング工程で除去されなかった前記インサート中子の吸気口形成部及び排気口形成部をプレス等で離脱除去する工程の説明に供される、吸気口及び排気口を分断する縦断面図。 本発明に係るインサート中子を用いた内燃エンジン用シリンダの製造方法により製造される小型空冷２サイクル内燃エンジンのシリンダ完成品を示す、掃気通路を分断する縦断面図。 本発明に係るインサート中子を用いた内燃エンジン用シリンダの製造方法により製造される小型空冷２サイクル内燃エンジンのシリンダ完成品を示す、吸気口及び排気口を分断する縦断面図。 図１３、図１４に示される掃気口部分を示し、（Ａ）は要部拡大縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ矢視拡大図。

符号の説明

１ 空冷２サイクルガソリンエンジン（内燃エンジン）のシリンダ
１’ シリンダ素材
１０ シリンダボア
１１ 吸気口
１２ 排気口
１４、１５ 中空掃気通路
１６、１７ 掃気口
１１ａ、１２ａ、１６ａ、１７ａ 面取り部
１８、１９ 中間壁部（掃気通路内壁）
３０ インサート中子
３２ 円筒状部
３６、３７ 掃気口形成部
４１ 吸気口形成部
４２ 排気口形成部
３６ａ、３７ａ、４１ａ、４２ａ 面取り形成部
５０ ボア中子金型
６０ ピストン
６１ 離型層
Ｄ ボア径
Ｄｉ インサート中子の円筒状部外径

Claims (6)

1. ピストン（６０）により開閉される掃気口（１６、１６、１７、１７）が形成された内壁（１８、１８、１９、１９）付き中空掃気通路（１４、１４、１５、１５）を備えた内燃エンジン用シリンダ（１）の製造に使用されるインサート中子（３０）であって、
   得るべき前記シリンダ（１）のボア径（Ｄ）より外径（Ｄｉ）が若干小径の円筒状部（３２）を有し、該円筒状部（３２）から径方向外方に向けて、前記掃気口（１６、１６、１７、１７）と略等しい断面寸法形状を有する掃気口形成部（３６、３６、３７、３７）、吸気口（１１）の少なくともシリンダボア（１０）側端部と略等しい断面寸法形状を有する吸気口形成部（４１）、及び、排気口（１２）の少なくともボア側端部と略等しい断面寸法形状を有する排気口形成部（４２）、が突設されるとともに、
   前記円筒状部（３２）には、その上端部に旋削下加工の際の回り止め係止用切り欠き部（３２ａ）を、ボア中子金型（５０）のボア下部形成部（５３）に係止されるその下端部に、前記ボア中子金型（５０）の係合用凸部（５０ａ）に係合される位置決め用切り欠き部（３２ｂ）を各々設け、
   前記掃気口形成部（３６、３６、３７、３７）、前記吸気口形成部（４１）、及び、前記排気口形成部（４２）に、それぞれ前記掃気口（１６、１６、１７、１７）、前記吸気口（１１）、及び前記排気口（１２）のボア側端縁部に面取り部（１６ａ、１６ａ、１７ａ、１７ａ、１１ａ、１２ａ）を形成するための面取り形成部（３６ａ、３６ａ、３７ａ、３７ａ、４１ａ、４２ａ）が設けられていることを特徴とするインサート中子。
2. アルミニウム合金を素材として金型鋳造法により一体成形されていることを特徴とする請求項１に記載のインサート中子。
3. 請求項１又は２に記載のインサート中子（３０）を使用して、金型鋳造法により前記シリンダ（１）を製造することを特徴とする内燃エンジン用シリンダの製造方法。
4. 前記インサート中子（３０）をボア中子金型（５０）にセットして金型鋳造を行い、前記インサート中子（３０）を鋳包んだシリンダ素材（１’）を得、しかる後、該シリンダ素材（１’）におけるシリンダボア（１０）のボーリングを行って、前記インサート中子（３０）の前記円筒状部（３２）を切削除去し、次いで、前記シリンダ素材（１’）に残っている前記インサート中子（３０）の前記掃気口形成部（３６、３６、３７、３７）、前記吸気口形成部（４１）、及び、前記排気口形成部（４２）を、プレス等により径方向内方側に離脱除去して、前記掃気口（１６、１６、１７、１７）、前記吸気口（１１）、及び前記排気口（１２）のシリンダボア側端縁部に面取り部（１６ａ、１６ａ、１７ａ、１７ａ、１１ａ、１２ａ）が形成されているシリンダ（１）を得ることを特徴とする請求項３に記載の製造方法。
5. 前記金型鋳造前に、前記インサート中子（３０）の少なくとも前記掃気口形成部（３６、３６、３７、３７）、前記吸気口形成部（４１）、及び、前記排気口形成部（４２）の外表面に、離型剤を塗布乃至メッキして離型層（６１）を形成しておくことを特徴とする請求項３又は４に記載の内燃エンジン用シリンダの製造方法。
6. 請求項３から５のいずれか一項に記載の製造方法により製造された内燃エンジン用シリンダ。

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