JP4515604B2 - シリンダヘッドの鋳造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのシリンダヘッドを鋳造するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シリンダヘッドにカムシャフトを支持するためのカムジャーナル孔は、カムホルダをシリンダヘッド上にボルトを介して組付けることによって形成される。しかし、カムジャーナル孔を形成するためのカムホルダとシリンダヘッドとは別部材であるために部品点数が多く、組付け作業が煩わしい不都合があった。しかも、カムホルダとシリンダヘッドとが各別に製造されるために、製造効率が低くコストが高い不都合がある。
【０００３】
そこで、シリンダヘッドとカムホルダとを一体に鋳造することが考えられるが、この場合には、カムホルダの肉厚によって冷却時間が比較的長くなるだけでなく、鋳造後にカムホルダの所定位置にカムジャーナル孔を穿孔する工程が必要となるため、製造効率の向上が望めない不都合がある。
【０００４】
また、シリンダヘッドとカムホルダとを一体に鋳造する場合には、カムジャーナル孔に対応する砂中子を金型のカムホルダを成形するキャビティ内に配設することが考えられるが、砂中子の高精度な造型作業や鋳造後の砂中子の除去作業が必要であるため、製造効率が低下する不都合がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
かかる不都合を解消して、本発明は、高精度なカムジャーナル孔を効率良く形成することができ、シリンダヘッドの製造コストを低減することができるシリンダヘッドの鋳造装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明は、カムシャフトを挿通支持するカムジャーナル孔を備えるカムホルダ部が一体に形成されたシリンダヘッドを鋳造するシリンダヘッドの鋳造装置であって、前記シリンダヘッド及びカムホルダ部に対応するキャビティを形成する複数の金型と、前記カムホルダ部に対応するキャビティの両側に、該キャビティを介して対向し、且つ前記カムジャーナル孔の軸線に沿って該キャビティ内に向って進退自在に設けられ、各キャビティ内に進出したとき互いに先端を当接して前記カムジャーナル孔を鋳抜く一対の金属ブロック状の中子と、両中子をカムジャーナル孔の軸線方向に進退させる中子進退手段とを備え、前記中子進退手段は、前記カムホルダ部に対応するキャビティの両側において前記金型を貫通し、前記中子の進退方向に直行する方向に延びる長手方向に進退自在に設けられたロッドと、該ロッドの金型内に位置する先端と前記中子の後端部とに枢着されて互いに連結し、該ロッドの進出に伴って前記中子をキャビティ内に押し出し、該ロッドの後退に伴って前記中子をキャビティ内から退避させるリンク部材とを備え、前記中子は、前記リンク部材の枢着部分において該リンク部材を揺動自在に収容する切欠部が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の鋳造装置によれば、前記金型によって形成されたキャビティに溶湯を注入するだけで、カムホルダ部を一体に備えるシリンダヘッドが成形される。
【０００８】
カムホルダ部を成形するキャビティ内には、前記中子進退手段により該キャビティの両側から一対の中子が進出され、両中子の先端同士が当接されているので、該カムホルダ部の成形時に高精度にカムジャーナル孔を鋳抜くことができる。そして、型開き時には、前記中子進退手段によりキャビティ内から両中子が退避され、カムジャーナル孔と中子との干渉が防止される。
【０００９】
本発明の鋳造装置は前記中子を備えることによって、シリンダヘッドの鋳造時に、カムジャーナル孔を有するカムホルダ部をシリンダヘッドと一体に成形することができる。これによって、従来のようなシリンダヘッドに別部材のカムホルダを取付ける作業や、或いは、カムホルダ部への穿孔作業等が不要となり、シリンダヘッドの製造効率を飛躍的に向上させることができると共に製造コストを低減することができる。
【００１１】
また、前記中子進退手段は、前記リンク部材を介して前記ロッドと中子とが連結されていることにより、該ロッドを長手方向に進退させるだけで、前記中子が進退する。前記ロッドは、中子の進退方向に直行する方向に金型を貫通して設けられ、金型内の先端に前記中子が連結されているので、中子の移動を阻害することなく進退する。これによって、中子進退手段をコンパクトに構成することができ、前記カムホルダ部を形成する各キャビティ間のように比較的狭い場合であっても容易に設けることができ、前記中子の進退駆動を円滑に行なうことができる。
【００１２】
また、前記態様の中子には、前記リンク部材の枢着部分において該リンク部材を揺動自在に収容する切欠部が形成されていることが好ましい。前記中子が金属ブロック状であることによってカムジャーナル孔を精度良く成形することができるが、該中子の過熱によってカジリ等が生じるおそれがある。そこで、前記切欠部を設けることによって、中子の放熱効率を向上させ、過熱によるカジリ等を防止することができる。しかも、該切欠部に前記リンク部材を収容することにより、該リンク部材の連結部分をコンパクトに形成することができる。
【００１３】
また、前記ロッドは、冷却媒体を前記中子に向って案内する冷却媒体の流路を備えることが好ましい。該流路を介して金型外部から冷却エア等の冷却媒体を流入させることにより、中子を確実に冷却することができ、中子の過熱を確実に防止することができる。
【００１４】
また、本発明において、前記進退駆動手段は、キャビティ内において一対の中子の先端同士が当接したとき、両中子の当接状態を弾発的に維持する付勢手段を備えることが好ましい。該付勢手段によって、キャビティ内における一対の中子の先端同士の圧接力が適度に保持されるので、両中子間における隙間の発生や、不要な力での中子同士の圧接が防止され、鋳造時のバリ等の発生を防止して高精度なカムジャーナル孔の成形が行なえると共に、中子の耐久性を向上させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態の装置の縦断面説明図、図２は図１の要部を拡大してその作動を示す説明図、図３は中子進退手段の概略構成を示す説明図、図４は鋳抜きピン駆動手段の一例を示す説明図である。
【００１６】
本実施形態の鋳造装置１は、図１に示すように、分割自在の複数の金型、即ち、下型２、上型３及び側方の細部を成形する他の金型４，５によりシリンダヘッドａに対応するキャビティ６を構成する。該キャビティ６は、略下半部がシリンダヘッド成形キャビティ６ａとされており、その上部に連続して、複数のカムホルダ部成形キャビティ６ｂが形成されている。該カムホルダ部成形キャビティ６ｂは、シリンダヘッドａ上にカムシャフト（図示せず）を支持するためのカムホルダ部ｂを成形するものである。該カムホルダ部ｂには、後述するが、カムシャフトが挿通されるカムジャーナル孔ｃが形成される。
【００１７】
前記上型３は、昇降自在の上型ホルダ７に支持され、図示しないシリンダ等の昇降手段の駆動により昇降される。該上型３は、下方に向かって凸設された複数の凸設部８を備えており、各凸設部８間の空隙によりカムホルダ部成形キャビティ６ｂを形成する。各凸設部８には、金属ブロック状の複数の中子９がカムホルダ部成形キャビティ６ｂに向かって進退自在に設けられている。各中子９の進退方向はカムジャーナル孔ｃ（図２（ｂ）参照）の軸心に沿っている。また、夫々のカムホルダ部成形キャビティ６ｂに対して、その両側から一対の中子９が進退するように各中子９が配設されている。これによって、各カムホルダ部成形キャビティ６ｂ内に進出した一対の中子９はその先端同士を当接させて、カムジャーナル孔ｃに対応する形状に鋳抜くようになっている。
【００１８】
各中子９は、前記上型ホルダ７を外方から貫通して前記上型３の各凸設部８内に延びる複数のロッド１０の先端に、リンク部材１１を介して連結されている。各ロッド１０は、各中子９の進退方向に直交して延び、その長手方向に摺動自在に上型３に支持されている。
【００１９】
前記リンク部材１１は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、ロッド１０の先端部に設けられた第１枢軸１２と、各中子９に設けられた第２枢軸１３とによって、ロッド１０と中子９との間に設けられている。これにより、ロッド１１の進退に応じて揺動しつつ各中子９を進退させることができるようになっている。
【００２０】
また、図２（ａ）に示すように、ロッド１０の内部には、図示しない冷却エア供給手段に接続された冷却エアの流路１４が形成されている。該流路１４の終端は、上型３とロッド１０との間に形成された空隙１５に連通し、該空隙１５を介して送り込まれた冷却エアによって中子９を冷却できるようになっている。
【００２１】
更に、各中子９は、その直径方向に一部が切り欠かれた切欠部１６を備え、該切欠部１６に前記リンク部材１１の一端部が収容されている。即ち、該切欠部１６は、図２（ａ）に示すように、ロッド１０が進出して中子９をカムホルダ部成形キャビティ６ｂ内に進出させたときのリンク部材１１の位置から、図２（ｂ）に示すように、ロッド１０が後退して中子９をカムホルダ部成形キャビティ６ｂ内から退避させたときのリンク部材１１の位置にかけて、リンク部材１１の揺動範囲に対応する形状に形成されている。これにより、図２（ｂ）に示すように、カムホルダ部成形キャビティ６ｂ内から退避した各中子９がリンク部材１１に干渉することがなく、上型３の凸設部８のように比較的狭いスペースであっても、各中子９をコンパクトな構成で進退させることができる。しかも、前記切欠部１６によって中子９の放熱効果を向上させることができ、更に、前述した冷却エアが切欠部１６に侵入することによって、高い冷却効果を得ることができる。
【００２２】
また、図３（ａ），（ｂ）及び図４に基づいて、前記ロッド１０を介して中子９を進退させる中子進退手段１７の一例について説明する。図３（ａ）に示すように、各ロッド１０の隣接位置には、上型３に案内ホルダ１８を介して進退自在に支持された鋳抜きピン１９が設けられている。該鋳抜きピン１９はシリンダヘッド成形キャビティ６ａ内に突出してプラグ孔（図示せず）を鋳抜くものである。該鋳抜きピン１９は、その後端が昇降部材２０に連結されている。該昇降部材２０は、前記ロッド１０に設けられた案内部２１に沿って摺動自在に連結されている。該昇降部材２０は、図４において一例を示した後述の駆動手段３０により昇降される。
【００２３】
また、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、前記ロッド１０の案内部２１の両端には、前記昇降部材２０が当接する当接部材２２が螺着され、更に該当接部材２２の螺着位置を調整自在に固定する調節ナット２２ａが螺着されている。前記ロッド１０の案内部２１の下端側の当接部材２２上にはコイルバネ２４（付勢手段）が装着されている。該コイルバネ２４は、下降した昇降部材２０と当接部材２２との衝突を防止する緩衝作用を有すると共に、下降した昇降部材２０の圧接を受けて当接部材２２を介して弾発的にロッド１０を押し下げるようになっている。
【００２４】
図４に示すように、前記駆動手段３０は、前記昇降部材２０に連結部材２３を介して連結されたラック２５を備えている。該ラック２５には扇形のピニオンギヤ２６が歯合され、該ピニオンギヤ２６は、シリンダ２７により伸縮されるピストンロッド２８に連結されている。
【００２５】
該ピストンロッド２８の収縮により、ピニオンギヤ２６が回動され、ラック２５を介して昇降部材２０が下降し、図３（ａ）に示すように、鋳抜きピン１９がシリンダヘッド成形キャビティ６ａ内に突出する。このとき、昇降部材２０がコイルバネ２４及び下方の当接部材２２を介してロッド１０を押し下げる。また、図４示の該ピストンロッド２８の伸長により、ピニオンギヤ２６が回動され、ラック２５を介して昇降部材２０が上昇する。これにより、図３（ａ）に示すように、鋳抜きピン１９がシリンダヘッド成形キャビティ６ａ内から抜き出され、昇降部材２０が上方の当接部材２２を介してロッド１０を引き上げる。
【００２６】
このようにしてロッド１０が進退され、それに連動して前記中子９も進退する。即ち、図２（ａ）に示すように、進出したロッド１０により、前記リンク部材１１を介して各中子９がカムホルダ部成形キャビティ６ｂ内に進出する。これにより、各カムホルダ部成形キャビティ６ｂの両側の一対の中子９はその先端同士が当接して各カムホルダ部成形キャビティ６ｂ内に位置される。そして、図１に示すように、キャビティ６内に溶湯が注入される。
【００２７】
このとき、前記ロッド１０は、図３（ａ）に示すように、昇降部材２０の下降押圧により押し下げられ、その押圧力によって図２（ａ）に示すように両中子９の先端同士が圧接されるが、前記コイルバネ２４によって両中子９の先端同士が弾発的に圧接するので、両中子９の先端同士の圧接力が適度に且つ確実に維持される。
【００２８】
その後、図２（ｂ）に示すように、後退するロッド１０により、前記リンク部材１１を介して各中子９がカムホルダ部成形キャビティ６ｂ内から退避される。これにより、各カムホルダ部成形キャビティ６ｂにおいて成形された各カムホルダ部ｂには、一対の中子９によって鋳抜かれたカムジャーナル孔ｃが高精度に形成される。
【００２９】
そして、図１示の上型ホルダ７が上昇されて型開きされてシリンダヘッドａが取出される。このとき、各中子９は、図２（ｂ）に示すように、上型３の凸設部８内に収容されるので、各中子９とカムホルダ部ｂとの干渉もなく円滑な型開きが行なわれる。
【００３０】
なお、本実施形態においては、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、プラグ孔を鋳抜くための鋳抜きピン１９と連動して前記ロッド１０を進退させる構成を採用したが、これに限るものではなく、図示しないが、鋳抜きピン１９と独立してロッド１０を進退駆動する他の駆動手段を設けてもよい。
【００３１】
また、図４示の前記駆動手段３０においては、シリンダ２７による鋳抜きピン１９及びロッド１０の駆動を採用したが、それ以外に、例えばモータ等を駆動手段として採用してもよい。
【００３２】
更に、本実施形態においては、図２（ａ）に示したように、前記ロッド１０に設けた流路１４を介して冷却エアを供給し、各中子９の冷却を行なうようにしたが、冷却エア以外の流体を冷却媒体として採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の装置の縦断面説明図。
【図２】図１の要部を拡大してその作動を示す説明図。
【図３】中子進退手段の概略構成を示す説明図。
【図４】鋳抜きピン駆動手段の一例を示す説明図。
【符号の説明】
ａ…シリンダヘッド、ｂ…カムホルダ部、ｃ…カムジャーナル孔、１…鋳造装置、２…下型（金型）、３…上型（金型）６ａ…カムホルダ部成形キャビティ（キャビティ）、９…中子、１０…ロッド、１１…リンク部材、１４…流路、１６…切欠部、１７…中子進退手段、２４…コイルバネ（付勢手段）。

Claims (3)

1. カムシャフトを挿通支持するカムジャーナル孔を備えるカムホルダ部が一体に形成されたシリンダヘッドを鋳造するシリンダヘッドの鋳造装置であって、
   前記シリンダヘッド及びカムホルダ部に対応するキャビティを形成する複数の金型と、
   前記カムホルダ部に対応するキャビティの両側に、該キャビティを介して対向し、且つ前記カムジャーナル孔の軸線に沿って該キャビティ内に向って進退自在に設けられ、各キャビティ内に進出したとき互いに先端を当接して前記カムジャーナル孔を鋳抜く一対の金属ブロック状の中子と、
   両中子をカムジャーナル孔の軸線方向に進退させる中子進退手段とを備え、
   前記中子進退手段は、前記カムホルダ部に対応するキャビティの両側において前記金型を貫通し、前記中子の進退方向に直行する方向に延びる長手方向に進退自在に設けられたロッドと、該ロッドの金型内に位置する先端と前記中子の後端部とに枢着されて互いに連結し、該ロッドの進出に伴って前記中子をキャビティ内に押し出し、該ロッドの後退に伴って前記中子をキャビティ内から退避させるリンク部材とを備え、
   前記中子は、前記リンク部材の枢着部分において該リンク部材を揺動自在に収容する切欠部が形成されていることを特徴とするシリンダヘッドの鋳造装置。
2. 前記ロッドは、冷却媒体を前記中子に向って案内する冷却媒体の流路を備えることを特徴とする請求項１記載のシリンダヘッドの鋳造装置。
3. 前記中子進退手段は、キャビティ内において一対の中子の先端同士が当接したとき、両中子の当接状態を弾発的に維持する付勢手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のシリンダヘッドの鋳造装置。

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