JP6117575B2 - 鋳造用金型装置 - Google Patents

Description

本発明は、シリンダライナが鋳包まれたシリンダブロックの鋳造に使用される鋳造用金型装置に関する。

近年、自動車部品の軽量化のためにアルミニウム合金の適用が拡大され、内燃機関のシリンダブロックにおいてもアルミニウム合金を用いたものが広く知られている。この種のシリンダブロックは、ボア部に所望の耐摩耗性と摺動特性を確保するため、アルミニウム合金に鋳鉄製のシリンダライナを鋳包んで鋳造され、従来、シリンダブロックに鋳包まれるシリンダライナを保持するボア中子型を備えた鋳造用金型装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３９８１８３２号公報

ところで、シリンダブロック内に別体のシリンダライナを鋳包むことで、シリンダライナで形成される燃焼室付近の冷却性能が悪くなり、燃費向上の妨げになる。このため、燃焼室付近の冷却性能を向上させるため、シリンダブロックのガスケット面にシリンダライナの端部が露出しないように、シリンダライナをアルミニウム合金で鋳包む（以下、アルミ被せという）ことが検討されている。この種のシリンダブロックを鋳造する場合には、ボア中子型の基端側に拡径した段部を設け、シリンダライナの端部を上記段部に当接させた状態で鋳造される。そして、ボア内方に露出したシリンダライナを切削加工することで除去し、アルミ被せを実現している。

しかしながら、従来の構成では、シリンダライナに挿入される中子と段部との間の隅部を直角に加工することはできず、この隅部がＲ形状となっていた。このため、中子にシリンダライナを挿入した場合に、このシリンダライナがＲ形状の隅部に乗り上げる事態が生じ、シリンダライナの端部の高さ位置が変動する。従って、例えば、アルミ被せを行った場合には、アルミニウム合金の被る部分の厚さ(以下、アルミ被せ量という)にばらつきが発生し、エンジン性能の低下が懸念された。
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、シリンダライナの端部の高さ位置のばらつきを抑えることができる鋳造用金型装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、シリンダブロックに鋳包まれるシリンダライナを保持するボア中子型を備えた鋳造用金型装置において、前記ボア中子型と、前記ボア中子型の周囲に隙間を有して設けられ前記シリンダブロックのガスケット面を形成するジャケット中子型とを備え、前記ボア中子型は、前記シリンダライナに挿入されて該シリンダライナを保持する保持部を有する第１ボア中子と、前記保持部よりも大径に形成され、前記シリンダライナの端部が突き当てられる端面を有する第２ボア中子とを備え、前記第２ボア中子の端面に前記第１ボア中子の保持部を連結して構成され、前記ジャケット中子型の内面と前記シリンダライナの端部との間に隙間を設けた状態で前記シリンダライナを前記ボア中子型に保持することを特徴とする。

この構成によれば、第１ボア中子の保持部と第２ボア中子の端面との間の隅部を直角に形成することができるため、シリンダライナが該隅部へ乗り上げることが防止され、シリンダライナの端部の高さ位置のばらつきを抑えることができる。
この構成は、アルミ被せを行う場合に好適であり、シリンダライナの端部の高さ位置のばらつきを抑えることにより、アルミ被せ量のばらつきを抑えることができる。

この構成において、前記第２ボア中子は、前記端面が前記シリンダブロックのガスケット面よりも内側に位置し、前記端面の径が、前記シリンダライナの内径よりも大きく外径よりも小さく形成されても良い。この構成によれば、第２ボア中子の端面よりも外側に延在するシリンダライナの端部にアルミ被せ量のばらつきを抑えたアルミ被せを実現することができ、ひいては、エンジン性能の低下を抑制できる。

また、前記第１ボア中子に接続される冷却回路を備え、この冷却回路を前記第２ボア中子から離間して配置しても良い。この構成によれば、第２ボア中子の冷却が抑えられるため、第２ボア中子付近の溶湯の湯流れ性の向上を図ることができる。

また、前記第１ボア中子の保持部及び前記第２ボア中子の一方の端面に、該端面から突出する突部を設けると共に、他方の端面に前記突部が嵌合される凹部を設けても良い。この構成によれば、第１ボア中子と第２ボア中子とを簡単、かつ、正確に連結することができる。

本発明によれば、ボア中子型と、ボア中子型の周囲に隙間を有して設けられシリンダブロックのガスケット面を形成するジャケット中子型とを備え、ボア中子型は、シリンダライナに挿入されて該シリンダライナを保持する保持部を有する第１ボア中子と、保持部よりも大径に形成され、シリンダライナの端部が突き当てられる端面を有する第２ボア中子とを備え、第２ボア中子の端面に第１ボア中子の保持部を連結して構成され、ジャケット中子型の内面とシリンダライナの端部との間に隙間を設けた状態でシリンダライナをボア中子型に保持するため、第１ボア中子の保持部と第２ボア中子の端面との間の隅部を直角に形成することができる。このため、シリンダライナが該隅部へ乗り上げることが防止され、シリンダライナの端部の高さ位置のばらつきを抑えることができる。

また、第１ボア中子の保持部及び第２ボア中子の一方の端面に、該端面から突出する突部を設けると共に、他方の端面に突部が嵌合される凹部を設けたため、第１ボア中子と第２ボア中子とを簡単、かつ、正確に連結することができる。

シリンダブロックの斜視図である。 本実施形態のシリンダブロックを鋳造する鋳造用金型装置の断面図である。 ボア中子型を示す部分拡大断面図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
図１は、鋳造対象物であるシリンダブロックの斜視図である。図１に示すように、シリンダブロック１０は、例えば、アルミニウム合金により形成されており、シリンダ部１１とこのシリンダ部１１の下部に設けられるクランクケース部１２とからなり、多気筒（本実施形態では４気筒）エンジンに用いられるものである。

シリンダ部１１は、平坦に形成されシリンダヘッドと合されるガスケット面１３と、このガスケット面１３に一端が開口しピストン１５を収納するシリンダボア１６と、シリンダボア１６の外壁の周りに形成されるウォータジャケット１７とを備えている。シリンダボアの軸線１９は鉛直向きである。また、シリンダボア１６は、アルミニウム合金とは異なる金属（例えば鋳鉄）製のシリンダライナ１８が一体に鋳包まれて形成されている。
ガスケット面１３には、シリンダヘッド（不図示）をシリンダ部１１に締結するための複数のボルト孔２１が設けられている。

次に、シリンダブロック１０の鋳造に供する鋳造用金型装置３０について説明する。
図２に示すように、鋳造用金型装置３０は、クランクケース側の固定型３１と、シリンダヘッド側の可動型３２と、軸線１９に直交する方向へスライド移動してシリンダの側面を形成する第１摺動型３３及び第２摺動型３４とを備える。可動型３２は、固定型３１に対して軸線１９方向に進退可能であり、第１摺動型３３及び第２摺動型３４は、固定型３１の面に摺動しながらスライド移動が可能である。
固定型３１は、固定型３１の下方に形成されて溶湯が供給される湯口３５と、この湯口３５からキャビティ３６に溶湯を送る湯道３７と、この湯道３７を形成するとともに、第1摺動型３３及び第２摺動型３４との間でクランクケース部（図１）を形成する固定型中子３８とを備える。

可動型３２は、固定型中子３８に軸線１９方向から組合わされてシリンダボア（図１）を形成するボア中子型４０と、このボア中子型４０の周囲に隙間を有して設けられてウォータジャケット（図１）を形成するジャケット中子型４１とを備える。
これらの固定型３１、可動型３２、第1摺動型３３、及び、第２摺動型３４により囲まれて形成される中央空間部のキャビティ３６はシリンダブロック１０に対応した形状となっている。このキャビティ３６にアルミニウム合金の溶湯が注入され、固化することによりシリンダブロック１０が鋳造される。また、キャビティ３６内には、溶湯が注入された際にキャビティ３６内のガス（空気）を排出するためのガス抜き部（不図示）が設けられている。

シリンダブロック１０は、シリンダボア１６にシリンダライナ１８が鋳包まれて形成されている。本実施形態では、シリンダライナ１８により形成される燃焼室付近の冷却性能の向上を図るため、シリンダライナ１８の端部がシリンダブロック１０のガスケット面１３（図１）に露出しないようにアルミニウム合金で鋳包んだ、いわゆるアルミ被せが行われている。

アルミ被せを行う場合には、図３に示すように、ガスケット面１３を形成するジャケット中子型４１の内面４１Ａと、シリンダライナ１８の端部１８Ａとの間に隙間５０を設けた状態で該シリンダライナ１８をボア中子型４０に保持することを要する。
この場合、ボア中子型を基端側が拡径した段部を有する段付形状に形成し、この段部にシリンダライナ１８の端部１８Ａを突き当てる構成が想定される。しかし、単純に基端側を拡径したボア中子型では、シリンダライナ１８に挿入される保持部と段部との間の隅部を直角に加工することが困難となり、この隅部がＲ形状となっていた。このため、保持部にシリンダライナ１８を挿入した場合に、このシリンダライナ１８の端部１８ＡがＲ形状の隅部に乗り上げる事態が生じ、シリンダライナ１８の端部１８Ａの高さ位置が変動する。従って、アルミ被せを行った場合には、ジャケット中子型４１の内面４１Ａと、シリンダライナ１８の端部１８Ａとの隙間５０の厚みＬにばらつきを生じ、エンジン性能の低下が懸念された。

そこで、本実施形態では、ボア中子型４０は、図３に示すように、円柱状に形成されてシリンダライナ１８が挿入される保持部４３Ａを有するボアピン（第１ボア中子）４３と、このボアピン４３の保持部４３Ａよりも大径に形成され、シリンダライナ１８の端部１８Ａが突き当てられる端面４５Ａを有するボアピンブッシュ（第２ボア中子）４５とが連結されて構成されている。
具体的には、ボアピン４３は、円柱状の保持部４３Ａと、この保持部４３Ａよりも小径に形成されて保持部４３Ａの一端から突出する円柱状の突部４３Ｂとを備える。この突部４３Ｂは、保持部４３Ａと同軸上に形成されている。また、ボアピン４３は、保持部４３Ａと突部４３Ｂとの間に、上記軸に垂直な面を有する肩部４３Ｄを備える。
一方、ボアピンブッシュ４５は、上記した保持部４３Ａの直径Ｗ１よりも大径な直径Ｗ２の円柱状に形成され、ボアピン４３の突部４３Ｂと対向する面（端面）４５Ａに、該突部４３Ｂが嵌合する円柱状の凹部４５Ｂが形成されている。
そして、ボアピン４３とボアピンブッシュ４５とは、上記した突部４３Ｂを凹部４５Ｂに嵌合させた状態でボルト５５によって連結固定されている。本実施形態では、突部４３Ｂと凹部４５Ｂは、それぞれ円柱状に形成しているが、これらが嵌合するのであれば他の形状としても良いことは勿論である。

ボアピンブッシュ４５の端面４５Ａは凹部４５Ｂの周囲にドーナツ状に形成され、この端面４５Ａにボアピン４３の肩部４３Ｄ及びシリンダライナ１８の端部１８Ａが付き当てられる。
この構成によれば、ボアピンブッシュ４５の端面４５Ａとボアピン４３の保持部４３Ａとで形成された隅部をＲ形状を呈していない略直角に形成することができ、シリンダライナ１８を端面４５Ａに突き当てた際に、シリンダライナ１８の端部１８Ａの位置のばらつきを抑えることができる。
また、上記端面４５Ａは、ジャケット中子型４１の内面４１Ａよりも内側に設けられるとともに、該端面４５Ａの直径Ｗ２は、シリンダライナ１８の内径Ｗ３よりも大きく外径Ｗ４よりも小さく形成されている。この構成によれば、シリンダライナ１８を端面４５Ａに突き当てた場合に、ボアピンブッシュ４５の外方に延在するシリンダライナ１８の端部１８Ａと、ジャケット中子型４１の内面４１Ａとの隙間５０に、アルミ被せ量のばらつきを抑えたアルミ被せを実現することができ、ひいては、エンジン性能の低下を抑制できる。

ボア中子型４０には、鋳造時に溶湯を冷却するための回路が接続されている。具体的には、ボアピン４３の保持部４３Ａの略中心に形成された穴部４３Ｃの壁面に密着して挿入される有底の配管部（冷却回路）６０と、この配管部６０に冷却液を供給する供給管（冷却回路）６１とを備え、配管部６０は、保持部４３Ａと突部４３Ｂとの境界部近傍で、配管部６０の周囲に設けられたねじ部６３により穴部４３Ｃに固定されている。
一方、ボアピン４３の突部４３Ｂ及びボアピンブッシュ４５では、配管部６０よりも大径な貫通孔４３Ｅ、４５Ｃが形成されている。この構成では、配管部６０に供給される冷却液によって、ボアピン４３の保持部４３Ａは急速に冷却されるが、ボアピン４３の突部４３Ｂ及びボアピンブッシュ４５では、貫通孔４３Ｅ、４５Ｃにより、配管部６０から離間されている。このため、ボアピンブッシュ４５は、ボアピン４３からの伝熱によって徐々に冷却されることにより、上記した隙間５０を含むジャケット中子型４１の内面４１Ａ（ガスケット面１３）付近の湯回り性の向上を図ることができる。
ジャケット中子型４１の内面４１Ａ（ガスケット面１３）付近は、キャビティ３６における溶湯の最終流動部に近いため湯回り性が低い。よって、ボアピン４３と同様に急速に冷却すると、キャビティ３６全体に溶湯が十分に行き渡らず歩留まりが低下することが想定される。本実施形態では、ボアピンブッシュ４５に近い、ジャケット中子型４１の内面４１Ａ（ガスケット面１３）付近の湯回り性の向上させることにより、歩留まりの向上を図ることができる。

以上、説明したように、本実施形態によれば、シリンダブロック１０に鋳包まれるシリンダライナ１８を保持するボア中子型４０を備えた鋳造用金型装置３０において、ボア中子型４０は、シリンダライナ１８に挿入されて該シリンダライナ１８を保持する保持部４３Ａを有するボアピン４３と、保持部４３Ａよりも大径に形成され、シリンダライナ１８の端部１８Ａが突き当てられる端面４５Ａを有するボアピンブッシュ４５とを備え、ボアピンブッシュ４５の端面４５Ａにボアピン４３の保持部４３Ａを連結して構成したため、ボアピン４３の保持部４３Ａとボアピンブッシュ４５の端面４５Ａとの間の隅部を直角に形成することができ、シリンダライナ１８が該隅部へ乗り上げることが防止され、シリンダライナ１８の端部１８Ａの位置のばらつきを抑えることができる。従って、アルミ被せを行う場合には、シリンダライナ１８の端部１８Ａの位置のばらつきを抑えることにより、アルミ被せ量のばらつきを抑えることができ、ひいては、エンジン性能の低下を抑制できる。

また、本実施形態によれば、ボアピンブッシュ４５は、端面４５Ａがシリンダブロック１０のガスケット面１３よりも内側に位置し、端面４５Ａの直径Ｗ２が、シリンダライナ１８の内径Ｗ３よりも大きく外径Ｗ４よりも小さく形成されているため、ボアピンブッシュ４５よりも外側に延在するシリンダライナ１８の端部１８Ａにアルミ被せ量のばらつきを抑えたアルミ被せを実現することができ、ひいては、エンジン性能の低下を抑制できる。

また、本実施形態によれば、ボアピン４３の保持部４３Ａに接続される冷却用の配管部６０を備え、この配管部６０をボアピンブッシュ４５から離間して配置したため、ボアピンブッシュ４５の冷却が抑えられ、ボアピンブッシュ４５に近い、ジャケット中子型４１の内面４１Ａ（ガスケット面１３）付近の湯回り性の向上させることができ、溶湯の歩留まりの向上を図ることができる。

また、本実施形態によれば、ボアピン４３の保持部４３Ａの端面に、該端面から突出する突部４３Ｂを設けると共に、ボアピンブッシュ４５の端面４５Ａに突部４３Ｂが嵌合される凹部４５Ｂを設けたため、ボアピン４３とボアピンブッシュ４５とを簡単、かつ、正確に連結することができる。

以上、本発明を一実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。本実施形態では、ボアピン４３の保持部４３Ａの端面に突部４３Ｂを設けると共に、ボアピンブッシュ４５の端面４５Ａに突部４３Ｂが嵌合される凹部４５Ｂを設けているが、保持部４３Ａの端面に凹部を設け、ボアピンブッシュ４５の端面４５Ａに突部を設けても良い。
また、ボアピン４３の保持部４３Ａとボアピンブッシュ４５とを連結できる構成であれば、他の手段を用いても良い。

１０ シリンダブロック
１３ ガスケット面
１６ シリンダボア
１７ ウォータジャケット
１８ シリンダライナ
１８Ａ 端部
１９ 軸線
３０ 鋳造用金型装置
３１ 固定型
３２ 可動型
３３ 第１摺動型
３４ 第２摺動型
３６ キャビティ
４０ ボア中子型
４１Ａ 内面
４３ ボアピン（第１ボア中子）
４３Ａ 保持部
４３Ｂ 突部
４３Ｃ 穴部
４３Ｄ 肩部
４３Ｅ 貫通孔
４５ ボアピンブッシュ（第２ボア中子）
４５Ａ 端面
４５Ｂ 凹部
５０ 隙間
６０ 配管部（冷却回路）
６１ 供給管（冷却回路）

Claims (4)

1. シリンダブロックに鋳包まれるシリンダライナを保持するボア中子型を備えた鋳造用金型装置において、
   前記ボア中子型と、前記ボア中子型の周囲に隙間を有して設けられ前記シリンダブロックのガスケット面を形成するジャケット中子型とを備え、
   前記ボア中子型は、前記シリンダライナに挿入されて該シリンダライナを保持する保持部を有する第１ボア中子と、前記保持部よりも大径に形成され、前記シリンダライナの端部が突き当てられる端面を有する第２ボア中子とを備え、前記第２ボア中子の端面に前記第１ボア中子の保持部を連結して構成され、
   前記ジャケット中子型の内面と前記シリンダライナの端部との間に隙間を設けた状態で前記シリンダライナを前記ボア中子型に保持することを特徴とする鋳造用金型装置。
2. 前記第２ボア中子は、前記端面が前記シリンダブロックのガスケット面よりも内側に位置し、前記端面の径が、前記シリンダライナの内径よりも大きく外径よりも小さく形成されたことを特徴とする請求項１に記載の鋳造用金型装置。
3. 前記第１ボア中子に接続される冷却回路を備え、この冷却回路を前記第２ボア中子から離間して配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の鋳造用金型装置。
4. 前記第１ボア中子の保持部及び前記第２ボア中子の一方の端面に、該端面から突出する突部を設けると共に、他方の端面に前記突部が嵌合される凹部を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の鋳造用金型装置。

Images