JP7472752B2 - 鋳造装置 - Google Patents

Description

本発明は、鋳造装置に関する。

エンジンのシリンダブロックには、オイル通路用メインギャラリが形成された構造が知られている。メインギャラリは、エンジン内部のクランクシャフトやピストン裏面に向けられたオイルジェットに潤滑油を供給する気筒配列方向に沿って延びる長い通路である。直列の多気筒（例えば６気筒以上の）エンジンのような気筒配列方向に長いシリンダブロックの場合には、シリンダブロックを鋳造後にドリルなどによる機械加工によりメインギャラリを形成することが一般的に行われる。しかし、この場合、鋳造と別に機械加工を行うため製造コストがかかる。

そこで鋳造時において鋳抜きピンを用いてメインギャラリを形成してコストアップを抑制することが考えられる。鋳造時には、メインギャラリは、互いに突き合わされた一対の射抜きピンによって形成される。しかし、その場合、溶湯注入時に溶湯が鋳抜きピンを直撃して鋳抜きピンが変形するおそれがある。そのため、金型内部のキャビティに溶湯を注入する溶湯流入口側とは離れた位置、具体的には、各シリンダライナを挟んで溶湯流入口とは反対側の位置に鋳抜きピンを配置することにより、鋳抜きピンへの溶湯の直撃を避けるようにしている。

近年において、エンジンの燃費やエミッションの改善などの目的のために、運転状況に応じて使用されるメインギャラリの本数を変える技術が提案されている。このようなメインギャラリを２本以上備えたシリンダブロックの場合には、溶湯流入口側にもメインギャラリをさらに追加せざるを得ない。そのため、溶湯流入口側のメインギャラリを形成する射抜きピンは溶湯の直撃を避けられず、鋳抜きピンが変形するおそれがある。

このような鋳抜きピンの変形を防止するための先行技術として、特許文献１には、第１鋳抜きピンと第２鋳抜きピンの突合わせ部に溶湯流れ方向に互いに対向する傾斜面が形成され、これら傾斜面が当接することで鋳抜きピン同士の変形を抑制することが可能な金型が開示されている。

特開２０１３－２４０８１８号公報

しかし、上記の金型のように鋳抜きピン同士の突合わせ部に傾斜面が形成されている構造であっても、鋳抜きピンの長さが長くなったり、または鋳抜きピン同士の突合せ荷重を上げたりした場合には、様々な問題が生じると考えられる。例えば、鋳抜きピンの先端部の軸ズレが生じたり、または溶湯注入時の鋳抜きピンの熱膨張により、鋳抜きピンの変形や、傾斜面に溶湯が入り込むことによりバリが発生するおそれが高まるという問題がある。この場合、鋳造後に鋳抜き通路をドリルなどによって後加工する必要が生じる。特に溶湯の直撃に耐えうるように突合せ荷重に上げると、ますます鋳抜きピンが変形するおそれが高まる。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、エンジンのシリンダブロックを鋳造する鋳造装置において、溶湯流入口側に鋳抜きピンを用いてメインギャラリとなる鋳抜き通路を形成する際に鋳込み時の溶湯の衝撃による鋳抜きピンの変形を抑制すること、ひいては鋳抜き通路の変形を抑制することが可能な鋳造装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の鋳造装置は、エンジンのシリンダブロックを鋳造する鋳造装置であって、第１鋳抜きピンを備える第１側方金型と、前記第１側方金型と対向して配置され、前記第１鋳抜きピンと同じ軸線上に沿って延びる第２鋳抜きピンを備える第２側方金型と、型締め時に前記第１側方金型と前記第２側方金型と共にキャビティを形成するとともに、当該キャビティに溶湯を注入するための溶湯流入口が形成された第３金型と、少なくとも一部が前記キャビティ内部に配置される埋金とを備えており、前記溶湯流入口は、該溶湯流入口から前記キャビティへの溶湯の流入方向と、前記第１鋳抜きピンおよび前記第２鋳抜きピンの軸方向とが交差するように配置され、前記第１鋳抜きピンおよび前記第２鋳抜きピンは、型締め時にそれらの先端部同士が突合されることによって前記シリンダブロックにおける潤滑油が流れる通路となるメインギャラリを形成するための中子を構成し、前記埋金は、前記第１鋳抜きピンと前記第２鋳抜きピンとの突合わせ部と前記溶湯流入口との間であって、前記突合わせ部を前記溶湯の流入方向の上流側から覆い隠す位置に配置され、前記第１鋳抜きピンおよび前記第２鋳抜きピンのうちの少なくとも一方の基端部には、前記第１鋳抜きピンおよび前記第２鋳抜きピンの軸方向に弾性変形が可能な第１バネおよび第２バネが直列に並べて配置され、前記第１バネは、前記第１鋳抜きピンおよび前記第２鋳抜きピンが突き合わされる前の状態では、あらかじめ所定量だけ撓められており、突き合わせ時において前記第１バネと前記第２バネとの間で荷重に差を持つようにされている、ことを特徴とする。

かかる構成では、シリンダブロックにおける溶湯流入口側の側部にメインギャラリが形成されたシリンダブロックを鋳造する際に、型締め時に第１側方金型、第２側方金型、および第３金型を組み合わせてキャビティを形成するとともに、キャビティ内部において、メインギャラリを構成するために第１鋳抜きピンと第２鋳抜きピンとが突き合される。キャビティ内部には、埋金は、第１鋳抜きピンと第２鋳抜きピンとの突合わせ部と溶湯流入口との間であって、突合わせ部を溶湯の流入方向の上流側から覆い隠すことが可能な位置に配置されている。この状態では、突合わせ部は、溶湯の流入方向の上流側から埋金によって覆い隠されるので、溶湯流入口からキャビティ内部に溶湯が流入したときに突合わせ部が溶湯の直撃を受けることを回避できる。したがって、第１および第２鋳抜きピンの曲げ起点となる突合わせ部を溶湯の直撃から保護することにより、第１および第２鋳抜きピンの変形を抑制し、それにより第１および第２鋳抜きピンによって形成される鋳抜き通路であるメインギャラリの変形も抑制することが可能である。さらに、これらのピンの突合せを維持することで突合わせ部でのバリの発生を防止することが可能である。その結果、メインギャラリを形成するためにドリルなどによる機械加工が不要になる。
また、上記の構成によれば、第１鋳抜きピンと第２鋳抜きピンとの突合わせ時には、直列に並べて配置された第１バネおよび第２バネのうち、第２バネのみを圧縮していき高いバネ定数で短いストロークにて適正な荷重にて第１鋳抜きピンおよび第２鋳抜きピンを突き合わせることが可能である。一方、鋳造によるシリンダブロック成形時では第１および第２鋳抜きピンの熱膨張による伸びを第１バネおよび第２バネを同時に圧縮していくことによって低いバネ定数でストローク量に対する荷重の変化を低減することが可能である。その結果、第１および第２鋳抜きピンの曲がりを抑制することが可能である。

上記の鋳造装置において、前記埋金は、前記第１鋳抜きピンおよび前記第２鋳抜きピンの軸方向に対して交差する方向に延びるように配置されているのが好ましい。

かかる構成では、鋳抜き通路を形成する埋金は、第１鋳抜きピンと第２鋳抜きピンの軸方向に対して交差する方向に延びることにより、第１鋳抜きピンと第２鋳抜きピンとの突合わせ部を当該交差方向に延びる埋金で広範囲に覆うように第１鋳抜きピンおよび第２鋳抜きピンに対して溶湯流入口側に配置される。これにより、突合わせ部への溶湯の直撃を確実に回避することが可能である。

上記の鋳造装置において、前記第１鋳抜きピンおよび前記第２鋳抜きピンは、水平方向に延び、前記埋金は、垂直方向に延びるように配置されているのが好ましい。

かかる構成では、埋金は、垂直方向に伸びる鋳抜き通路を形成する。埋金は、水平方向に延びる第１鋳抜きピンおよび第２鋳抜きピンと直交し、第１鋳抜きピンと第２鋳抜きピンとの突合わせ部を当該垂直方向に延びる埋金で広範囲に覆うように、第１鋳抜きピンおよび第２鋳抜きピンに対して溶湯流入口側に配置される。これにより、突合わせ部への溶湯の直撃をより確実に回避することが可能である。

上記の鋳造装置において、前記埋金は、シリンダヘッドからクランクケースへ潤滑油を戻すためのオイルリターン通路を前記シリンダブロックに形成する鋳抜き部材であるのが好ましい。

かかる構成では、シリンダヘッドからクランクケースへ潤滑油を戻すためのオイルリターン通路をシリンダブロックに形成する鋳抜き部材を上記の埋金として利用することにより、第１鋳抜きピンと第２鋳抜きピンとの突合わせ部を覆って突合わせ部への溶湯の直撃を回避することが可能である。そのため、オイルリターン通路用の鋳抜き部材とは別に突合わせ部への溶湯直撃を回避するための専用の埋金を設ける必要が無く、鋳造装置の部品点数の増大を回避することが可能である。

上記の鋳造装置において、前記埋金は、前記第１鋳抜きピンおよび前記第２鋳抜きピンの軸方向に対して交差するように前記溶湯の流入方向の上流側から水平方向に延びるように配置され、前記埋金の先端は、前記突合わせ部を前記溶湯の流入方向の上流側から覆い隠す位置に配置されているのが好ましい。

かかる構成によれば、埋金は、第１鋳抜きピンおよび第２鋳抜きピンの軸方向に対して交差するように、溶湯の流入方向の上流側から水平方向に延びており、埋金の先端は、突合わせ部に対して溶湯の流入方向の上流側に配置されている。この構成では、突合わせ部に向かう溶湯が埋金に沿って水平方向に流れることにより、埋金周囲における流動抵抗によって突合わせ部へ向かう溶湯の勢いを弱めることが可能である。さらに、突合わせ部は、溶湯の流入方向の上流側から埋金の先端によって覆い隠されるので、突合わせ部への溶湯の直撃を回避することが可能である。

上記の鋳造装置において、前記埋金は、除肉用または補器類取付け用の水平方向に延びる鋳抜き穴を形成する鋳抜き部材であるのが好ましい。

かかる構成によれば、除肉用または補器類取付け用の水平方向に延びる鋳抜き穴を形成する鋳抜き部材を上記の埋金として利用することにより、第１鋳抜きピンと第２鋳抜きピンとの突合わせ部を覆って突合わせ部への溶湯の直撃を回避することが可能である。そのため、上記用途の鋳抜き部材とは別に突合わせ部への溶湯の直撃を回避するための専用の埋金を設ける必要が無く、鋳造装置の部品点数の増大を回避することが可能である。

本発明の鋳造装置によれば、溶湯流入口側に鋳抜きピンを用いて鋳抜き通路を形成する際に鋳込み時の溶湯の衝撃による鋳抜きピンの変形を抑制することができる。その結果、鋳抜きピンによって形成される鋳抜き通路の変形を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る鋳造装置の全体構成を示す斜視図である。 図１のキャビティ内部における第１～第４鋳抜きピンおよび下側埋金の配置を示す拡大斜視図である。 図１のキャビティ内部における第１～第４鋳抜きピンおよび下側埋金の配置を示す拡大平面図である。 図１の鋳造装置における第１～第３金型、第５金型、第１～第２鋳抜きピン、および下側埋金の平面配置を示す平面図である。 図４の第１鋳抜きピンと第２鋳抜きピンとの突合わせ部が下側埋金によって溶湯の上流方向から覆い隠された状態を示す説明図である。 図１の埋金付近の縦断面図である。 図１の鋳造装置の第１～第６金型によって形成されたキャビティに溶湯が流入される状態を示すキャビティ付近の縦断面図である。 図１の第１金型に内蔵された荷重調整部の断面説明図である。 図８の荷重調整部の荷重特性を示すグラフである。 本発明の他の実施形態として、前側埋金が追加された鋳造装置を用いてシリンダブロックを鋳造することを説明する斜視説明図である。 図１０の前側埋金が追加された鋳造装置におけるキャビティ付近の縦断面図である。 エンジン内部の潤滑油の通路であって、２本のメインギャラリを備えた潤滑構造を示す斜視説明図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。

図１に示される鋳造装置１は、エンジン５０（図１２参照）のシリンダブロックＢ（図１０参照）を鋳造する装置である。鋳造装置１によって鋳造されるシリンダブロックＢの形状については本発明ではとくに限定しないが、例えば、直列多気筒（本実施形態では４気筒）エンジン用のシリンダブロックが鋳造装置１によって製造される。

（金型２～７の説明）
図１～７に示されるように、鋳造装置１は、シリンダブロックＢの形状に対応する空間部であるキャビティ９を形成するために、６個の金型、すなわち、第１側方金型２、第２側方金型３、下側金型４（本発明の第３金型に対応）、前側金型５、後側金型６、および上側金型７を備える。これら６個の金型２～７が型締め時に組み合わされることにより、密閉されたキャビティ９が形成される。なお、図１において、キャビティ９を視認可能にするために、前側金型５および上側金型７は２点鎖線を用いて簡略的に示されている。

なお、第１側方金型２および第２側方金型３は、シリンダブロックＢの気筒配列方向Ｘに互いに離間して対向して配置されている。下側金型４および上側金型７は、垂直方向Ｚに互いに離間して対向して配置されている。前側金型５および後側金型６は、気筒配列方向Ｘに直交する幅方向Ｙに互いに離間して対向して配置されている。前側金型５は、後述する溶湯流入口１０の上側に配置されている。

下側金型４には、キャビティ９に溶湯を圧入するための溶湯流入口１０が形成されている。溶湯流入口１０は、当該下側金型４を垂直方向Ｚに貫通する貫通孔である。溶湯流入口１０は、流入ゲート１６を通じてキャビティ９に連通している。流入ゲート１６は、下側金型４と前側金型５との対向面によって形成され、斜め上方に延びる通路である。

アルミ合金などの金属を溶かして形成された溶湯は、図６～７に示されるように、溶湯流入口１０から流入ゲート１６を介してキャビティ９に高温高圧の状態で圧入されることにより、キャビティ９の形状に対応するシリンダブロックＢの鋳造（具体的には、ダイキャスト成形）が行われる。キャビティ９に流入した溶湯の残余分および空気は、ベント２１～２３を通してキャビティ９の外部に排出される。ベント２１～２３は、流入ゲート１６から離れた場所、例えば、下側金型４と後側金型６との間、前側金型５と上側金型７との間、および後側金型６と上側金型７との間にそれぞれ形成されている。

（鋳抜きピン１１～１４の説明）
鋳造装置１は、シリンダブロックＢに２本の潤滑油通路として第１メインギャラリ２５および第２メインギャラリ２６（図７および図１２参照）を形成するために、４本の鋳抜きピン、すなわち、第１鋳抜きピン１１、第２鋳抜きピン１２、第３鋳抜きピン１３、および第４鋳抜きピン１４をさらに備える。

なお、第１メインギャラリ２５は、流入ゲート１６に近い側の潤滑油通路であり、主として高速運転時または高温状態のときにエンジン内部のピストンの裏面に潤滑油を噴射するオイルジェット（噴射部）などに潤滑油を供給する通路である。第２メインギャラリ２６（図７および図１２参照）は、流入ゲート１６から遠い側の潤滑油通路であり、エンジン駆動中は常時、エンジン内部のクランクジャーナルや上記のオイルジェットに潤滑油を供給する通路である。第１メインギャラリ２５および第２メインギャラリ２６には、図１２に示されるクランクケースＣＣに貯留された潤滑油がオイルフィルタ４１によってろ過された後に第１供給通路４２を介して供給される。それとともに潤滑油は、第２供給通路４３を介してシリンダヘッドＣＨにおけるバルブ開閉機構用オイルギャラリ４４にも供給される。

図１～５に示される第１鋳抜きピン１１は、流入ゲート１６に近い第１メインギャラリ２５（図７および図１２参照）を形成するための中子の一方の部分であり、第１側方金型２におけるキャビティ９を向く面においてキャビティ９の内方であって気筒配列方向Ｘへ突出するように設けられている。

図１～７に示される第２鋳抜きピン１２は、上記の第１メインギャラリ２５を形成するための中子の他方の部分であり、第２側方金型３におけるキャビティ９を向く面においてキャビティ９の内方であって気筒配列方向Ｘへ突出するように設けられている。第２鋳抜きピン１２は、第１鋳抜きピン１１と同じ軸線上（本実施形態では気筒配列方向Ｘに延びる軸線上）に沿って延びる。

第１鋳抜きピン１１および第２鋳抜きピン１２は、型締め時にそれらの先端部同士が突合される（すなわち図２～３、図５の突合わせ部１７が形成される）ことによってシリンダブロックＢにおける潤滑油が流れる通路となる第１メインギャラリ２５を形成するための中子を構成している。

図１～５に示される第３鋳抜きピン１３は、流入ゲート１６から遠い第２メインギャラリ２６（図７および図１２参照）を形成するための中子の一方の部分であり、第１側方金型２におけるキャビティ９を向く面においてキャビティ９の内方であって気筒配列方向Ｘへ突出するように設けられている。

図１～７に示される第４鋳抜きピン１４は、上記の第２メインギャラリ２６を形成するための中子の他方の部分であり、第２側方金型３におけるキャビティ９を向く面においてキャビティ９の内方であって気筒配列方向Ｘへ突出するように設けられている。第４鋳抜きピン１４は、第３鋳抜きピン１３と同じ軸線上（本実施形態では気筒配列方向Ｘに延びる軸線上）に沿って延びる。

第３鋳抜きピン１３および第４鋳抜きピン１４は、型締め時にそれらの先端部同士が突合される（図２～３の突合わせ部１８が形成される）ことによってシリンダブロックＢにおける潤滑油が流れる通路となる第２メインギャラリ２６を形成するための中子を構成している。

第３鋳抜きピン１３および第４鋳抜きピン１４は、図２に示されるキャビティ９のシリンダ形成領域９ａを挟んで第１鋳抜きピン１１および第２鋳抜きピン１２の反対側に位置している。

ここで、第１鋳抜きピン１１および第２鋳抜きピン１２を基準にして上記の溶湯流入口１０の位置を見た場合、図１～２および図４に示されるように、溶湯流入口１０は、該溶湯流入口１０からキャビティ９への溶湯の流入方向Ｍと、第１鋳抜きピン１１および第２鋳抜きピン１２の軸方向（気筒配列方向Ｘと同じ方向）とが交差（図１～２では直交）するように配置されている。

（下側埋金１５の説明）
図１～６に示されるように、本実施形態では、第１鋳抜きピン１１と第２鋳抜きピン１２との突合わせ部１７を溶湯流入口１０からキャビティ９に流入する溶湯の直撃を回避するために、下側埋金１５がキャビティ９の内部に配置されている。

下側埋金１５は、少なくとも一部がキャビティ９内部に配置されていればよい。本実施形態では、下側埋金１５は、下側金型４に対して垂直方向Ｚに貫通するように設けられ、当該下側埋金１５の上端付近の部分がキャビティ９の内部に突出している。

下側埋金１５は、第１鋳抜きピン１１と第２鋳抜きピン１２との突合わせ部１７と溶湯流入口１０との間であって、突合わせ部１７を溶湯の流入方向Ｍの上流側から覆い隠す位置に配置されている。具体的には、流入ゲート１６を通ってキャビティ９に流入する溶湯の流入方向Ｍは、図２、図４～６に示されるように、第１鋳抜きピン１１および第２鋳抜きピン１２の軸方向に直交し、かつ、斜め上方に向かっている。下側埋金１５は、突合わせ部１７における溶湯の流入方向Ｍの上流側の位置において、垂直方向Ｚに延びるように配置されているので、斜め上方に向かう溶湯（流入方向Ｍ参照）から突合わせ部１７を覆い隠すことが可能である。

本実施形態では、下側埋金１５は、第１鋳抜きピン１１および第２鋳抜きピン１２の軸方向（気筒配列方向Ｘ）に対して交差する方向に延びるように配置されている。さらに具体的には、第１鋳抜きピン１１および第２鋳抜きピン１２が水平方向に延びる構成において、下側埋金１５は、垂直方向Ｚに延びるように配置されている。そのため、垂直方向Ｚに延びる下側埋金１５によって突合わせ部１７を覆い隠して流入ゲート１６に沿って斜め上方に向かう溶湯（流入方向Ｍ参照）が突合わせ部１７に直撃することを確実に回避することが可能である。

本実施形態では、下側埋金１５としては、図１２に示されるエンジン５０のシリンダヘッドＣＨから下方のクランクケースＣＣへ潤滑油を戻すためのオイルリターン通路（オイルリターン用鋳抜き通路）をシリンダブロックＢに形成する鋳抜き部材が用いられる。なお、下側埋金１５は、シリンダブロックＢを形成するキャビティ９の全高に対して半分程度の高さまでしか延びていないが、下側埋金１５の上方の通路部分は、鋳造後のシリンダブロックにドリルで垂直方向Ｚに穴を開けることによって形成される。これにより、シリンダヘッドＣＨから下方のクランクケースＣＣ（図１２参照）へ垂直方向Ｚに貫通するオイルリターン通路が形成される。

図１～６に示される下側埋金１５は、上方に尖った薄板の形状をしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の形状、例えば、柱状（円柱、角柱など）などの形状でもよい。

（荷重調整部３０の説明）
本実施形態では、第１鋳抜きピン１１および第２鋳抜きピン１２の突き合わせ時および鋳造中の熱膨張時において、これら第１鋳抜きピン１１および第２鋳抜きピン１２に作用する荷重を調整するために、図８に示されるような荷重調整部３０が設けられている。

荷重調整部３０は、第１鋳抜きピン１１および第２鋳抜きピン１２のうちの少なくとも一方の基端部に設けられる。図８の例では、荷重調整部３０は、第１鋳抜きピン１１の基端部１１ａに当接するように第１側方金型２の内部に設けられている。具体的には、第１鋳抜きピン１１は、第１側方金型２における水平方向（具体的には気筒配列方向Ｘと同じ方向）に延びる挿入孔３７に挿入されている。第１側方金型２の内部には、挿入孔３７に連通して水平方向に延びる空間部３８が形成されている。空間部３８には、第１鋳抜きピン１１の拡径された基端部１１ａおよび荷重調整部３０が収容されている。基端部１１ａは、荷重調整部３０から水平方向の荷重を受けながら空間部３８の内部で水平方向に移動可能である。

荷重調整部３０は、第１鋳抜きピン１１および第２鋳抜きピン１２の軸方向に弾性変形が可能であるとともに互いに直列に並べて配置された第１バネ３１および第２バネ３２と、第１バネ３１と第２バネ３２との間に挟まれた中間部材３３と、第１バネ３１と第１鋳抜きピン１１の基端部１１ａとの間に挟まれた前端部材３４と、第２バネ３２と空間部３８の奥端との間に挟まれた後端部材３５と、第１バネ３１をあらかじめ所定量だけ撓めるための規制部材３６とを備える。中間部材３３、前端部材３４、および規制部材３６は、空間部３８内部において水平方向に移動自在に配置されている。

規制部材３６は、第１バネ３１の内部を通って前端部材３４に対して所定のストローク量の範囲で水平方向に相対的に移動可能に接続されている。規制部材３６と前端部材３４との最大間隔は、第１バネ３１の自由長よりも短くなるように設定されている。これにより、第１バネ３１は、前端部材３４と規制部材３６との間であらかじめ所定量だけ撓められている。したがって、第１バネ３１は、第１鋳抜きピン１１および第２鋳抜きピン１２が突き合わされる前の状態では、あらかじめ所定量だけ撓められており、突き合わせ時において第１バネ３１と第２バネ３２との間で荷重に差を持つようになる。一方、第２バネ３２は、自由長の状態または第１バネ３１の初期の撓み量よりも小さいたわみ量で撓められた状態で中間部材３３と後端部材３５との間に収容されている。

図９には、上記の構成の荷重調整部３０の荷重特性を示すグラフが示されている。このグラフの横軸は荷重調整部３０全体の変位量を示し、縦軸は荷重調整部３０が第１鋳抜きピン１１に作用する荷重を示す。

図９に示される「組付け」の過程は、荷重調整部３０を第１側方金型２の空間部３８内部に組み付ける過程である。組付けの過程では、第１バネ３１は、前端部材３４と規制部材３６との間であらかじめ所定量だけ撓められて固くなっている（すなわち、第１バネ３１が初期荷重として図９の荷重Ｆ１に比例するたわみ量で撓められている）ので、この段階では第１バネ３１はさらに圧縮されない。一方、第２バネ３２は微量に撓められた状態で中間部材３３と後端部材３５との間に組み込まれる。このとき、第２バネ３２のみが圧縮し、図９では、第２バネ３２のみによるバネ定数の特性は、第１荷重特性直線Ｌ１によって示される。荷重調整部３０の組付け後の状態では、荷重調整部３０の変位量（縮んだ量）はＸ１であり、第１鋳抜きピン１１に作用する荷重Ｆ０となる。

つぎに、図９の「型締め」の過程では、上記の金型２～７を組み合わせてキャビティ９を形成するとともに、第１鋳抜きピン１１および第２鋳抜きピン１２を突き合わせる。このとき、第１鋳抜きピン１１と第２鋳抜きピン１２との突合わせの初期の状態では、直列に並べて配置された第１バネ３１および第２バネ３２のうち、第２バネ３２のみが圧縮していく。このとき、図９に示される荷重特性において、第１荷重特性直線Ｌ１が荷重Ｆ１（すなわち、第１バネ３１の所定のたわみ量に比例する荷重）に達したときには、変化点Ｐで折れ曲がり、第１荷重特性直線Ｌ１よりも緩やかな勾配の第２荷重特性直線Ｌ２へ移行する（すなわち、第１バネ３１および第２バネ３２の両方が圧縮される）。第２荷重特性直線Ｌ２は、第１バネ３１および第２バネ３２の合成されたバネ定数の特性を示す。

第１鋳抜きピン１１と第２鋳抜きピン１２の突合わせから型締め完了までは、初めに第１荷重特性直線Ｌ１で示される第２バネ３２のみのバネ定数に基づいて、荷重調整部３０は、少ない変位量で第１鋳抜きピン１１への荷重を上げる。そして、荷重Ｆ１の変化点Ｐに達したときには、第２荷重特性直線Ｌ２に移行して第１バネ３１および第２バネ３２の合成バネ定数（第２バネ３２のみのバネ定数よりも低いバネ定数）に基づいて、荷重調整部３０は、大きい変位量で型締め完了時の変位量Ｘ２で目標の型締め荷重Ｆ２となるように、第１鋳抜きピン１１への荷重を調整する。

さらに、図９の「鋳造時の熱膨張」の過程では、第２荷重特性直線Ｌ２は、鋳造時の第１鋳抜きピン１１と第２鋳抜きピン１２の熱膨張によって第１鋳抜きピン１１の基端部１１ａが空間部３８の奥（図８の左端）へ向かって後退しても、荷重調整部３０の変位量に対して、座屈限界荷重Ｆ３を超えない荷重特性としている。すなわち、第１鋳抜きピン１１の熱膨張による荷重調整部３０の最大変位量Ｘ３と座屈限界荷重Ｆ３から、第２荷重特性直線Ｌ２の傾きが決定される。

（本実施形態の特徴）
（１）
本実施形態の鋳造装置１は、エンジン５０のシリンダブロックＢを鋳造する鋳造装置１であって、第１鋳抜きピン１１を備える第１側方金型２と、第１側方金型２と対向して配置され、第１鋳抜きピン１１と同じ軸線上に沿って延びる第２鋳抜きピン１２を備える第２側方金型３と、型締め時に第１側方金型２と第２側方金型３と共にキャビティ９を形成するとともに、当該キャビティ９に溶湯を注入するための溶湯流入口１０が形成された下側金型４（本発明の第３金型に対応）と、少なくとも一部がキャビティ９内部に配置される埋め金として、下側金型４に設けられた下側埋金１５とを備えている。溶湯流入口１０は、該溶湯流入口１０からキャビティ９への溶湯の流入方向Ｍと、第１鋳抜きピン１１および第２鋳抜きピン１２の軸方向（気筒配列方向Ｘ）とが交差するように配置されている。第１鋳抜きピン１１および第２鋳抜きピン１２は、型締め時にそれらの先端部同士が突合されることによってシリンダブロックＢにおける潤滑油が流れる通路となる第１メインギャラリ２５を形成する中子を構成している。下側埋金１５は、第１鋳抜きピン１１と第２鋳抜きピン１２との突合わせ部１７と溶湯流入口１０との間であって、突合わせ部１７を溶湯の流入方向Ｍの上流側から覆い隠す位置に配置されている。

上記の構成では、シリンダブロックＢにおける溶湯流入口１０側の側部に第１メインギャラリ２５が形成されたシリンダブロックＢを鋳造する際に、型締め時に第１側方金型２、第２側方金型３、および下側金型４を組み合わせてキャビティ９を形成するとともに、キャビティ９内部において、第１メインギャラリ２５を構成するために第１鋳抜きピン１１と第２鋳抜きピン１２とが突き合される。キャビティ９内部には、下側埋金１５は、第１鋳抜きピン１１と第２鋳抜きピン１２との突合わせ部１７と溶湯流入口１０との間であって、突合わせ部１７を溶湯の流入方向Ｍの上流側から覆い隠すことが可能な位置に配置されている。この状態では、突合わせ部１７は、溶湯の流入方向Ｍの上流側から下側埋金１５によって覆い隠されるので、溶湯流入口１０からキャビティ９内部に溶湯が流入したときに突合わせ部１７が溶湯の直撃を受けることを回避できる。したがって、第１および第２鋳抜きピン１１、１２の曲げ起点となる突合わせ部１７を溶湯の直撃から保護することにより、第１および第２鋳抜きピン１１、１２の変形を抑制し、それにより第１および第２鋳抜きピン１１、１２によって形成される鋳抜き通路である第１メインギャラリ２５の変形も抑制することが可能である。さらに、これらのピンの突き合わせを維持することで突合わせ部１７でのバリの発生を防止することが可能である。その結果、第１メインギャラリ２５を形成するためにドリルなどによる機械加工が不要になる。

（２）
本実施形態の鋳造装置１では、下側埋金１５は、第１鋳抜きピン１１および第２鋳抜きピン１２の軸方向（気筒配列方向Ｘ）に対して交差する方向に延びるように配置されている。

上記の構成では、鋳抜き通路を形成する下側埋金１５は、第１鋳抜きピン１１と第２鋳抜きピン１２の軸方向（気筒配列方向Ｘ）に対して交差する方向に延びることにより、第１鋳抜きピン１１と第２鋳抜きピン１２との突合わせ部１７を当該交差方向に延びる下側埋金１５で広範囲に覆うように第１鋳抜きピン１１および第２鋳抜きピン１２に対して溶湯流入口１０側に配置される。これにより、突合わせ部１７への溶湯の直撃を確実に回避することが可能である。

（３）
本実施形態の鋳造装置１では、第１鋳抜きピン１１および第２鋳抜きピン１２は、水平方向に延び、下側埋金１５は、垂直方向Ｚに延びるように配置されている。

上記の構成では、下側埋金１５は、垂直方向Ｚに伸びる鋳抜き通路を形成する。下側埋金１５は、水平方向に延びる第１鋳抜きピン１１および第２鋳抜きピン１２と直交し、第１鋳抜きピン１１と第２鋳抜きピン１２との突合わせ部１７を当該垂直方向Ｚに延びる下側埋金１５で広範囲に覆うように、第１鋳抜きピン１１および第２鋳抜きピン１２に対して溶湯流入口１０側に配置される。これにより、突合わせ部１７への溶湯の直撃をより確実に回避することが可能である。

（４）
本実施形態の鋳造装置１では、下側埋金１５は、シリンダヘッドＣＨからクランクケースＣＣへ潤滑油を戻すためのオイルリターン通路をシリンダブロックＢに形成する鋳抜き部材である。

上記の構成では、シリンダヘッドＣＨからクランクケースＣＣへ潤滑油を戻すためのオイルリターン通路をシリンダブロックＢに形成する鋳抜き部材を上記の下側埋金１５として利用することにより、第１鋳抜きピン１１と第２鋳抜きピン１２との突合わせ部１７を覆って突合わせ部１７への溶湯の直撃を回避することが可能である。そのため、オイルリターン通路用の鋳抜き部材とは別に突合わせ部１７への溶湯直撃を回避するための専用の下側埋金１５を設ける必要が無く、鋳造装置１の部品点数の増大を回避することが可能である。

（５）
本実施形態の鋳造装置１では、第１鋳抜きピン１１および第２鋳抜きピン１２のうちの少なくとも一方の基端部には、第１鋳抜きピン１１および第２鋳抜きピン１２の軸方向に弾性変形が可能な第１バネ３１および第２バネ３２が直列に並べて配置されている。第１バネ３１は、第１鋳抜きピン１１および第２鋳抜きピン１２が突き合わされる前の状態では、あらかじめ所定量だけ撓められており、突き合わせ時において第１バネ３１と第２バネ３２との間で荷重に差を持つようにされている。

上記の構成によれば、第１鋳抜きピン１１と第２鋳抜きピン１２との突合わせ時には、直列に並べて配置された第１バネ３１および第２バネ３２のうち、第２バネ３２のみを圧縮していき高いバネ定数で短いストロークにて適正な荷重にて第１鋳抜きピン１１および第２鋳抜きピン１２を突き合せることが可能である。一方、鋳造によるシリンダブロックＢ成形時では第１および第２鋳抜きピン１１、１２の熱膨張による伸びを第１バネ３１および第２バネ３２を同時に圧縮していくことによって低いバネ定数でストローク量に対する荷重の変化を低減することが可能である。その結果、第１および第２鋳抜きピン１１、１２の曲がりを抑制することが可能である。

（変形例）
（Ａ）
上記の実施形態では、第１鋳抜きピン１１と第２鋳抜きピン１２との突合わせ部１７を溶湯の直撃から回避するための埋金の一例として、下側金型４に設けられた下側埋金１５を一例に挙げて説明しているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の埋金は、少なくとも一部がキャビティ９内部に配置され、第１鋳抜きピン１１と第２鋳抜きピン１２との突合わせ部１７と溶湯流入口１０との間であって、突合わせ部１７を溶湯の流入方向Ｍの上流側から覆い隠すことが可能な位置に配置されていればよい。

したがって、本発明の鋳造装置の変形例として、埋金が図１０～１１に示される前側埋金３９であってもよい。

ここで、図１０は、本発明の他の実施形態として、前側埋金３９が追加された鋳造装置を用いてシリンダブロックＢを鋳造することを説明する斜視説明図である。図１１は、図１０の前側埋金３９が追加された鋳造装置におけるキャビティ９付近の縦断面図である。

図１０～１１に示されるように、前側埋金３９は、第１鋳抜きピン１１および第２鋳抜きピン１２の軸方向（気筒配列方向Ｘ）に対して交差するように溶湯の流入方向Ｍの上流側から水平方向、具体的には軸方向（気筒配列方向Ｘ）に直交するシリンダブロックＢの幅方向Ｙに延びるように配置されている。

前側埋金３９は、前側金型５を前後方向（上記の幅方向Ｙ）に貫通するように設けられ、当該前側埋金３９の先端付近の部分がキャビティ９の内部に突出している。

前側埋金３９の先端は、第１鋳抜きピン１１と第２鋳抜きピン１２の突合わせ部１７を溶湯の流入方向Ｍの上流側から（すなわち幅方向Ｙにおける前側Ｙ１から）覆い隠す位置に配置されている。

前側埋金３９は、除肉用または補器類取付け用の水平方向（具体的には、シリンダブロックＢの幅方向Ｙ）に延びる鋳抜き穴４０を形成する鋳抜き部材である。

図１０～１１に示される変形例の鋳造装置は、上記に記載された以外のその他の構成については、上記の実施形態に係る鋳造装置１（図１～８参照）と共通している。すなわち、図１１に示される変形例の鋳造装置は、本発明の埋金として、２つの埋金、すなわち、前側埋金３９だけでなく、上記実施形態の下側埋金１５の両方を備えている。この構成では、流入ゲート１６に沿って斜め上方に流れる溶湯（流入方向Ｍ参照）から突合わせ部１７を下側埋金１５および前側埋金３９の両方によって覆い隠すことが可能であり、突合わせ部１７への溶湯の直撃をより確実に回避することが可能である。

以上のように、上記の図１０～１１に示される変形例の鋳造装置では、前側埋金３９は、第１鋳抜きピン１１および第２鋳抜きピン１２の軸方向（気筒配列方向Ｘ）に対して交差するように溶湯の流入方向Ｍの上流側から水平方向に延びるように配置されている。下側埋金１５の先端は、突合わせ部１７を溶湯の流入方向Ｍの上流側から覆い隠すことが可能な位置に配置されている。

上記の構成によれば、前側埋金３９は、第１鋳抜きピン１１および第２鋳抜きピン１２の軸方向（気筒配列方向Ｘ）に対して交差するように、溶湯の流入方向Ｍの上流側から水平方向（幅方向Ｙ）に延びており、前側埋金３９の先端は、突合わせ部１７に対して溶湯の流入方向Ｍの上流側に配置されている。この構成では、突合わせ部１７に向かう溶湯が前側埋金３９に沿って水平方向に流れることにより、前側埋金３９周囲における流動抵抗によって突合わせ部１７へ向かう溶湯の勢いを弱めることが可能である。さらに、突合わせ部１７は、溶湯の流入方向Ｍの上流側から下側埋金１５の先端によって覆い隠されるので、突合わせ部１７への溶湯の直撃を回避することが可能である。

さらに上記変形例の鋳造装置では、前側埋金３９は、除肉用または補器類取付け用の水平方向に延びる鋳抜き穴４０を形成する鋳抜き部材である。

上記の構成によれば、除肉用または補器類取付け用の水平方向に延びる鋳抜き穴４０を形成する鋳抜き部材を上記の前側埋金３９として利用することにより、第１鋳抜きピン１１と第２鋳抜きピン１２との突合わせ部１７を覆って突合わせ部１７への溶湯の直撃を回避することが可能である。そのため、上記用途の鋳抜き部材とは別に突合わせ部１７への溶湯の直撃を回避するための専用の前側埋金３９を設ける必要が無く、鋳造装置１の部品点数の増大を回避することが可能である。

（Ｂ）
なお、本発明の埋金は、上記実施形態に示された下側金型４に設けられた下側埋金１５または変形例に示された前側金型５に設けられた前側埋金だけでなく、溶湯流入口１０と突合わせ部１７との間に配置可能であれば、上側金型７に設けられた上側埋金、または後側金型６に設けられた後側埋金であってもよい。

（Ｃ）
上記の実施形態では、下側金型４が本発明の第３金型に対応し、溶湯流入口１０が下側金型４に形成された例が示されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１側方金型２および第２側方金型３以外の金型であれば溶湯流入口１０を形成することが可能である。したがって、溶湯流入口１０は、前側金型５、後側金型６、および上側金型７のいずれかに形成されることが可能である（すなわち、前側金型５、後側金型６、および上側金型７も本発明の第３金型になり得る）。

この場合も、第１鋳抜きピン１１と第２鋳抜きピン１２の突合わせ部１７に対して溶湯の流入方向Ｍの上流側に埋金が配置された構造であれば、突合わせ部１７への溶湯の直撃を回避することが可能である。

１ 鋳造装置
２ 第１側方金型
３ 第２側方金型
４ 下側金型（第３金型）
５ 前側金型
６ 後側金型
７ 上側金型
９ キャビティ
１０ 溶湯流入口
１１ 第１鋳抜きピン
１２ 第２鋳抜きピン
１５ 下側埋金（埋金）
１６ 流入ゲート
１７ 突合わせ部
２５ 第１メインギャラリ
２６ 第２メインギャラリ
３０ 荷重調整部
３１ 第１バネ
３２ 第２バネ
３９ 前側埋金（埋金）
４０ 除肉用または補器類取付け用の鋳抜き穴
５０ エンジン
Ｂ シリンダブロック

Claims (6)

1. エンジンのシリンダブロックを鋳造する鋳造装置であって、
   第１鋳抜きピンを備える第１側方金型と、
   前記第１側方金型と対向して配置され、前記第１鋳抜きピンと同じ軸線上に沿って延びる第２鋳抜きピンを備える第２側方金型と、
   型締め時に前記第１側方金型と前記第２側方金型と共にキャビティを形成するとともに、当該キャビティに溶湯を注入するための溶湯流入口が形成された第３金型と、
   少なくとも一部が前記キャビティ内部に配置される埋金と
   を備えており、
   前記溶湯流入口は、該溶湯流入口から前記キャビティへの溶湯の流入方向と、前記第１鋳抜きピンおよび前記第２鋳抜きピンの軸方向とが交差するように配置され、
   前記第１鋳抜きピンおよび前記第２鋳抜きピンは、型締め時にそれらの先端部同士が突合されることによって前記シリンダブロックにおける潤滑油が流れる通路となるメインギャラリを形成するための中子を構成し、
   前記埋金は、前記第１鋳抜きピンと前記第２鋳抜きピンとの突合わせ部と前記溶湯流入口との間であって、前記突合わせ部を前記溶湯の流入方向の上流側から覆い隠す位置に配置され、
   前記第１鋳抜きピンおよび前記第２鋳抜きピンのうちの少なくとも一方の基端部には、前記第１鋳抜きピンおよび前記第２鋳抜きピンの軸方向に弾性変形が可能な第１バネおよび第２バネが直列に並べて配置され、
   前記第１バネは、前記第１鋳抜きピンおよび前記第２鋳抜きピンが突き合わされる前の状態では、あらかじめ所定量だけ撓められており、突き合わせ時において前記第１バネと前記第２バネとの間で荷重に差を持つようにされている、
   ことを特徴とする鋳造装置。
2. 前記埋金は、前記第１鋳抜きピンおよび前記第２鋳抜きピンの軸方向に対して交差する方向に延びるように配置されている、
   請求項１に記載の鋳造装置。
3. 前記第１鋳抜きピンおよび前記第２鋳抜きピンは、水平方向に延び、
   前記埋金は、垂直方向に延びるように配置されている、
   請求項２に記載の鋳造装置。
4. 前記埋金は、シリンダヘッドからクランクケースへ潤滑油を戻すためのオイルリターン通路を前記シリンダブロックに形成する鋳抜き部材である、
   請求項３記載の鋳造装置。
5. 前記埋金は、前記第１鋳抜きピンおよび前記第２鋳抜きピンの軸方向に対して交差するように前記溶湯の流入方向の上流側から水平方向に延びるように配置され、
   前記埋金の先端は、前記突合わせ部を前記溶湯の流入方向の上流側から覆い隠す位置に配置されている、
   請求項１記載の鋳造装置。
6. 前記埋金は、除肉用または補器類取付け用の水平方向に延びる鋳抜き穴を形成する鋳抜き部材である、
   請求項５記載の鋳造装置。

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