JPH0112584B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ 発明の目的 (1) 産業上の利用分野 本発明はサイアミーズ型シリンダブロツク素
材、特に複数のシリンダバレルを結合してなるア
ルミニウム合金製サイアミーズシリンダバレルの
各シリンダバレルに鋳鉄製スリーブを鋳ぐるんだ
ものの鋳造方法に関する。

(2) 従来の技術 従来、前記構成のサイアミーズ型シリンダブロ
ツク素材は、金型にスリーブを設置し、その金型
に溶湯を加圧充填してスリーブをシリンダバレル
に鋳ぐるむことにより鋳造されている。

(3) 発明が解決しようとする問題点 しかしながら前記鋳造方法によると、溶湯充填
時相隣るスリーブの対向周壁部分が溶湯の充填圧
を強く受けるため各スリーブが長軸をシリンダバ
レル配列方向と直交させた略楕円形の断面形状を
呈するように変形する。

この場合、各シリンダバレルの凝固収縮時の断
面形状は長軸をシリンダバレル配列方向に平行さ
せた略楕円形を呈するので、各スリーブはアルミ
ニウム合金の凝固収縮力を受けて各シリンダバレ
ルの断面形状に倣うように変形しようとするが、
溶湯充填時における変形形状が僅かに変わる程度
である。

したがつて各スリーブの断面形状と各シリンダ
バレルの断面形状とが両長軸を90℃食い違わせた
ようになつて各スリーブに残留する鋳造応力がそ
の円周回りにおいて不均一となる。この状態のま
まスリーブの内周面に真円加工を施してシリンダ
ブロツクを得、それを用いてエンジンを組立てる
と、エンジン運転中におけるスリーブの円周回り
における熱膨脹量に不均一となるためピストンリ
ングとスリーブ間に隙間を生じ、ブローバイガス
を増加させたり、オイルを無駄に消費するいつた
問題がある。

本発明は上記に鑑み、エンジン運転中での各ス
リーブの円周回りにおける熱膨脹量を略均一にす
るサイアミーズ型シリンダブロツクを得ることの
できる前記素材の鋳造方法を提供することを目的
とする。

Ｂ 発明の構成 (1) 問題点を解決するための手段 本発明は、前鋳造工程で溶湯により加熱された
拡径部材に前記スリーブを嵌着して該スリーブに
拡径力を与えると共に該拡径部材の保有熱により
該スリーブを予熱する工程と、溶湯の加圧充填下
で前記スリーブを前記シリンダバレルに鋳ぐるむ
工程と、溶湯が凝固を完了した後、各スリーブを
対応する各シリンダバレルの凝固収縮時の断面形
状に倣うように変形させるべく各スリーブが低剛
性のうちに、該スリーブに加わる前記拡径力を除
去する工程とを１鋳造サイクルに含むことを特徴
とする。

(2) 作用 溶湯充填時には拡径部材により各スリーブに拡
径力が与えられるから、溶湯の充填圧による各ス
リーブの変形が防止される。また前鋳造工程で溶
湯により加熱された拡径部材により予熱された各
スリーブは、溶湯充填時にその溶湯によりそれと
略同温度に急速に加熱されてその剛性が低下する
が、その各スリーブが未だ高温状態にあつて低剛
性のうちに、該スリーブに加わる上記拡径力を除
去するようにしたので、低剛性の各スリーブがシ
リンダバレルの凝固収縮時の断面形状に倣うよう
に無理なく変形して、各スリーブの断面形状が長
軸をシリンダバレル配列方向に平行させた略楕円
形を呈するようになる。

これにより素材の冷却後においては、各スリー
ブに残留する鋳造応力がその円周回りにおいて略
均一化されてその応力のバランス度が良好とな
る。

このようにして得られた前記素材の各スリーブ
の内周面に真円加工を施してエンジンを組立てそ
れを運転すると各スリーブの円周回りにおける熱
膨脹量が略均一となる。

(3) 実施例 第１〜第３図は本発明により得られた素材から
なるサイアミーズ型シリンダブロツクＳを示し、
それはアルミニウム合金製シリンダブロツク本体
２と、その本体２に鋳ぐるまれた鋳鉄製スリーブ
３とよりなる。シリンダブロツク本体２は複数、
図示例は４個のシリンダバレル１₁〜１₄相互を結
合してなるサイアミーズシリンダバレル１と、そ
のサイアミーズシリンダバレル１を囲繞する外壁
部４と、外壁部４の下縁に連設されたクランクケ
ース５とより構成され、各シリンダバレル１₁〜
１₄に前記スリーブ３が鋳ぐるまれており、各ス
リーブ３によりシリンダボア３ａが形成される。

サイアミーズシリンダバレル１と外壁部４間に
は、サイアミーズシリンダバレル１の外周が臨む
水ジヤケツト６が形成される。その水ジヤケツト
６におけるシリンダヘツド側端部において、サイ
アミーズシリンダバレル１と外壁部４間は複数の
補強デツキ部８により部分的に連結され、相隣る
補強デツキ部８間はシリンダヘツド側への連通口
７として機能する。これによりシリンダブロツク
Ｓはクローズドデツキ型に構成される。

第５〜第９図は、第４図に示すシリンダブロツ
ク素材Smを鋳造すべく本発明の実施に用いられ
る鋳造装置を示し、その装置は金型Ｍを備え、そ
の金型Ｍは昇降自在な上型９と、その上型９の下
方に配設され、第５、第６図において左右二つ割
の第１および第２側型１０₁，１０₂ならびに第７
図において左右二つ割の第３および第４側型１０
_３，１０₄と、各側型１０₁〜１０₄を摺動自在に載
置する下型１１とより構成される。

上型９の下面には、各側型１０₁〜１０₄の上半
部と協働してサイアミーズシリンダバレル１およ
び外壁部４を成形するための第１キヤビテイC₁
を画成する型締め用凹部１２が形成され、その凹
部１２と嵌合する型締め用凸部１３が各側型１０
_１〜１０₄の上面に突設される。

第７、第８図に示すように、下型１１には溶解
炉（図示せず）よりアルミニウム合金よりなる溶
湯を受ける湯溜部１４と、その湯溜部１４に連通
する給湯シリンダ１５と、その給湯シリンダ１５
に摺合されるプランジヤ１６と、湯溜部１４より
２本に分岐して第１キヤビテイC₁の長手方向に、
且つそれと略同一長さに亘つて延びる一対の湯道
１７とが設けられる。また下型１１は両湯道１７
間において上方へ突出する成形ブロツク１８を有
し、その成形ブロツク１８は各側型１０₁〜１０₄
の下半部と協働してクランクケース５を成形する
ための第２キヤビテイC₂を画成する。そのキヤ
ビテイC₂の上端は前記第１キヤビテイC₁に連通
し、また両側の下端は両湯道１７に複数の堰１９
を介して連通する。

成形ブロツク１８は、所定の間隔で形成された
背の高い４個のかまぼこ形第１成形部１８₁と、
相隣る第１成形部１８₁間および最外側の両第１
成形部１８₁の外側に位置する凸字形第２成形部
１８₂とよりなり、各第１成形部１８₁はクランク
ピンおよびクランクアーム用回転空間２０（第
２、第３図）を成形するために用いられ、第２成
形部１８₂はクランクジヤーナルの軸受ホルダ２
１（第２、第３図）を成形するために用いられ
る。各堰１９は各第２成形部１８₂に対応して設
けられており、第２キヤビテイC₂の容量の大き
な部分に溶湯を早期に充填するようになつてい
る。

両湯道１７の断面積が湯溜部１４側より湯道先
１７ａに向けて段階的に減少するように、湯道１
７底面は湯溜部１４側より数段の上り階段状に形
成されている。各段部１７ｂに連なる各立上がり
部１７ｃは溶湯を各堰１９にスムーズに導くこと
ができるように斜めに形成される。

このように湯道１７の断面積を段階的に減少さ
せると、断面積の大きな部分では大量の溶湯を遅
い速度で堰１９を通じて第２キヤビテイC₂に充
填し、また断面積の小さな部分では少量の溶湯を
速い速度で堰１９を通じて第２キヤビテイC₂に
充填することができるので、そのキヤビテイC₂
内では両側下端よりその全長に亘つて略均等に湯
面が上昇し、したがつて溶湯がキヤビテイC₂内
で乱流を起こすことがなく、空気等のガスが溶湯
に巻き込まれることを防止して巣の発生を回避す
ることができる。また溶湯の充填作業が効率良く
行われるので、鋳造能率を向上させることができ
る。

第５、第６図に示すように各第１成形部１８₁
の頂面には、鋳鉄製スリーブ３の内周面と嵌合す
る位置決め突起２２が突設され、その位置決め突
起２２の中心には凹部２３が形成される。また両
側に位置する２つの第１成形部１８₁には、位置
決め突起２２の両側において第１成形部１８₁を
貫通する貫通孔２４が形成され、それら貫通孔２
４に一対の仮設置ピン２５がそれぞれ摺合され、
それら仮設置ピン２５は、後述する水ジヤケツト
用砂中子の仮設置のために用いられる。両仮設置
ピン２５の下端は、成形ブロツク１８の下方に配
設された取付板２６に固定される。その取付板２
６には２本の支持ロツド２７が挿通され、各支持
ロツド２７の下部と取付板２６の下面との間には
コイルばね２８が縮設される。型開き時には、取
付板２６は各コイルばね２８の弾発力を受けて各
支持ロツド２７先端のストツパ２７ａに当接する
まで上昇し、これにより各仮設置ピン２５の先端
は第１成形部１８₁頂面より突出している。各仮
設置ピン２５の先端面には砂中子の下縁と係合す
る凹部２５ａが形成される。

また両側に位置する２つの第１成形部１８₁に
は、両貫通孔２４間の二等分位置において第１成
形部１８₁を貫通する貫通孔２９が形成され、そ
の貫通孔２９に下端を取付板２６に固定された作
動ピン３０が摺合される。型開き時には、作動ピ
ン３０の先端は凹部２３内に突出し、また型閉め
時には後述する拡径機構により押し下げられ、こ
れにより両仮設置ピン２５を第１成形部１８₁頂
面より引き込ませるようになつている。

第１および第２側型１０₁，１０₂における第１
キヤビテイC₁を画成する壁部の中央部分には砂
中子を本設置するための中子受３１が２個所宛設
けられている。各中子受３１は砂中子の位置決め
を行う係合孔３１ａと、その開口部外周に形成さ
れて砂中子を挟持する挟持面３１ｂとよりなる。

上型９の型締め用凹部１２には、第１キヤビテ
イC₁に連通して溶湯をオーバフローさせるため
の複数の第３キヤビテイC₃および連通口７を成
形するための第４キヤビテイC₄がそれぞれ開口
し、また上型９には各第３キヤビテイC₃および
第４キヤビテイC₄に連通する貫通孔３２，３３
がそれぞれ形成される。

それら貫通孔３２，３３には閉鎖ピン３４，３
５がそれぞれ挿入され、それら閉鎖ピン３４，３
５の上端は上型９の上方に配設される取付板３６
に固定される。

各貫通孔３２，３４の、両キヤビテイC₃，C₄
に対する連通端から上方へ所定の長さに亘つて延
びる小径部３２ａ，３３ａは各閉鎖ピン３４，３
５と嵌合して第３キヤビテイC₃および第４キヤ
ビテイC₄を閉鎖し得るが、その外の部分の直径
は各閉鎖ピン３４，３５の直径よりも大きく、こ
れにより各閉鎖ピン３４，３５と各貫通孔３２，
３３間に空気通路３７，３８が形成される。

上型９の頂面と取付板３６間には、油圧シリン
ダ３９が介装され、その油圧シリンダ３９の作動
により取付板３６を昇降して各閉鎖ピン３４，３
５により各小径部３２ａ，３３ａを開閉するよう
になつている。４０は取付板３６の案内ロツドで
ある。

上型９には、各シリンダバレル１₁〜１₄に鋳ぐ
るまれるスリーブ３を保持するための拡径機構４
１が設けられ、その機構４１は下記のように構成
される。

上型９には、作動ピン３０の延長軸線に中心線
を合致させた貫通孔４２が形成され、その貫通孔
４２に支持ロツド４３が遊挿される。その支持ロ
ツド４３の上端は上型９の頂面に立設されたブラ
ケツト４４に固定され、またその下端に溶湯浸入
防止板４５が固着される。溶湯浸入防止板４５の
下面には、下型１１における第１成形部１８₁頂
面の凹部２３に嵌合し得る凸部４５ａが形成され
る。

スリーブ３に拡径力を与える拡径部材としての
中空の保持筒４６は円形の外周面と、上部から下
部に向けて下り勾配のテーパ孔４７を有し、上型
９から下方へ突出する支持ロツド４３の下部は保
持筒４６のテーパ孔４７に遊挿され、その保持筒
４６の上端面は上型９の凹部１２に突設された凸
部４８に当接し、また下端面は溶湯浸入防止板４
５に当接する。第９図に示すように保持筒４６の
周壁部にはその内周面および外周面より半径方向
に延びる複数のすり割溝４９が交互に且つ円周上
等間隔に形成される。

支持ロツド４３には、保持筒４６を拡径するた
めの中空状作動ロツド５０が支持ロツド４３の略
全長に亘つて摺合され、その作動ロツド５０は保
持筒４６のテーパ孔４７に嵌合するテーパ部５０
ａと、そのテーパ部５０ａに連設されて上型９の
貫通孔４２に摺合されると共に上型９より突出す
る真円部５０ｂとよりなる。テーパ部５０ａに複
数のピン５７が突設され、それらピン５７は保持
筒４６の上下方向に長いピン孔５８に挿入され、
これによりテーパ部５０ａの上下動を許容しつつ
保持筒４６の回止めがなされる。

上型９の頂面には、油圧シリンダ５１が固定さ
れ、その中空ピストン５２の上端面および下端面
に突設された中空ピストンロツド５３₁，５３₂が
シリンダ本体５４の上端壁および下端壁をそれぞ
れ貫通している。中空ピストン５２および中空ピ
ストンロツド５３を貫通する貫通孔５５には作動
ロツド５０の真円部５０ｂが挿入され、その真円
部５０ｂの環状溝に嵌めた抜止めストツパ５６₁，
５６₂を中空ピストンロツド５３₁，５３₂の上、
下端面にそれぞれ当接させて中空ピストン５２に
より作動ロツド５０を昇降するようになつてい
る。前記拡径機構４１はシリンダブロツクＳの各
シリンダバレル１₁〜１₄に対応して４機設けられ
る。

第１０、第１１図は水ジヤケツト用砂中子５９
を示し、その砂中子５９は、シリンダブロツクＳ
の４本のシリンダバレル１₁〜１₄に対応して４本
の円筒部６０₁〜６０₄を備えると共にそれらの相
隣るもの相互の重合する周壁を欠如させた中子本
体６１と、水ジヤケツトをシリンダヘツドの水ジ
ヤケツトに連通する連通口７および補強デツキ部
８を形成すべく、中子本体６１の上端面に突設さ
れた複数の突起６２と、中子本体６１のシリンダ
バレル配列方向両外側面、図示例は中間に位置す
る２本の円筒部６０₂，６０₃の両外側面にそれぞ
れ突設された幅木６３とより構成される。各幅木
６３は中子本体６１と一体の大径部６３ａと、そ
の端面に突設される小径部６３ｂとより形成され
る。この場合突起６２は前記第４キヤビテイC₄
に遊挿されるようにその寸法設定がなされる。

次に前記鋳造装置によるシリンダブロツク素材
Smの鋳造作業について説明する。

この鋳造作業は、型開き→拡径機構４１の保持
筒４６によるスリーブ３の拡径および保持→砂中
子５９の金型Ｍへの設置→型閉め→注湯→拡径機
構４１によるスリーブ３の拡径解除→型開きを１
鋳造サイクルとして行われる。

したがつて、最初の鋳造作業を終了した時に
は、拡径機構４１の保持筒４６は溶湯により加熱
されて略150℃となる。

本発明においては、前記保持筒４６の保有熱を
利用してスリーブ３を予熱し、注湯時におけるス
リーブ３の昇温を容易にしてその高温化による剛
性低下を狙つたものである。

以下、鋳造作業について具体的に述べると、１
鋳造サイクル終了後において、先ず第５図に示す
ように、上型９を上昇させ、また相対向する両側
型１０₁，１０₂，１０₃，１０₄を互いに離間する
ように移動させて型開きを行う。拡径機構４１に
おいては、各油圧シリンダ５１を作動させて中空
ピストン５２により作動ロツド５０を下降させ、
テーパ部５０ａの下方移動により保持筒４６を縮
径させておく。また上型９上の油圧シリンダ３９
を作動させて取付板３６を上昇させ、これにより
各閉鎖ピン３４，３５を第３、第４キヤビテイ
C₃，C₄に連通する小径部３２ａ，３３ａより離
脱させる。さらに給湯シリンダ１５内のプランジ
ヤ１６を下降させる。

略真円の鋳鉄製スリーブ３を各保持筒４６に遊
嵌し、スリーブ３の上端開口を上型９の凸部４８
に嵌合して閉鎖し、またスリーブ３の下端面を溶
湯浸入防止板４５の凸部４５ａ下端面に合致させ
ると共に溶湯浸入防止板４５によりスリーブ３の
下端開口を閉鎖する。そして拡径機構４１の油圧
シリンダ５１を作動させ、その中空ピストン５２
により作動ロツド５０を上昇させる。これにより
テーパ部５０ａが上方へ移動するので保持筒４６
が拡径し、スリーブ３は拡径力を受けて保持筒４
６に確実に保持される。この場合保持筒４６は、
前鋳造工程で溶湯により加熱されて第１２図に示
すように高温度Teとなつているので、このとき、
したがつて時間t₁でスリーブ３を前記のように保
持筒４６に保持させると、その保持筒４６の保有
熱によりスリーブ３が時間の経過に伴つて予熱さ
れる。即ち、第１２図線l₁で示すように保持筒４
６の温度が降下し、一方線l₂で示すようにスリー
ブ３の温度が上昇する。この熱の授受により時間
t₂を経過した後は保持筒４６とスリーブ３の温度
が線l₃で示すように同一となる。

第５、第１１図に示すように砂中子５９におけ
る両側の円筒部６０₁，６０₄下縁を、下型１１に
おける両側の第１成形部１８₁の頂面に突出する
各仮設置ピン２５の凹部２５ａに係合させて砂中
子５９を仮設置を行う。

両側型１０₁，１０₂をそれらが互いに接近する
方向に所定距離移動させ、各中子受３１と各幅木
６３とを係合して砂中子５９の本設置を行う。即
ち、各中子受３１の係合孔３１ａに砂中子５９に
おける各幅木６３の小径部６３ｂを嵌合して砂中
子５９を位置決めし、また各大径部６３ａのシリ
ンダバレル配列方向と平行な端面を各中子受３１
の挟持面３１ｂに衝合して砂中子５９をそれら挟
持面３１ｂにより挟持するものである。また、他
の両側型１０₃，１０₄も同様に移動させる。

第６図に示すように、上型９を下降させて各ス
リーブ３を砂中子５９の各円筒部６０₁〜６０₄内
に挿入し、溶湯浸入防止板４５の凸部４５ａを第
１成形部１８₁頂面の凹部２３に嵌合する。これ
により溶湯浸入防止板４５の凸部４５ａにより作
動ピン３０が押し下げられるので各仮設置ピン２
４が下降して第１成形部１８₁頂面より引込む。
また上型９の型締め用凹部１２が各側型１０₁〜
１０₄の型締め用凸部１３に嵌合して型締めが行
われる。

下型１１の湯溜部１４に溶解炉よりアルミニウ
ム合金よりなる溶湯を供給し、プランジヤ１６を
上昇させて溶湯を両湯道１７より堰１９を通じて
第２キヤビテイC₂の両下縁よりそのキヤビテイ
C₂および第１キヤビテイC₁に充填する。両キヤ
ビテイC₁，C₂内の空気等のガスは、溶湯により
押し上げられ第３、第４キヤビテイC₃，C₄に連
通する空気通路３７，３８を経て上型９の上方へ
抜ける。

この場合両湯道１７の断面積が前述のように湯
道先１７ａに向けて段階的に減少するように、湯
道底面が湯溜部１４側より数段の上り階段状に形
成されているので、プランジヤ１６の上昇により
溶湯は両湯道１７より各堰１９を通じて第２キヤ
ビテイC₂の両側下端よりその全長に亘つて略均
等にそのキヤビテイC₂内をスムーズに押し上げ
られる。したがつて溶湯が両キヤビテイC₁，C₂
内で乱流を起こすことがなく、溶湯中への空気等
のガスの巻込みを防止して巣の発生を回避するこ
とができる。

第３、第４キヤビテイC₃，C₄に溶湯が充填さ
れた時点で、上型９上の油圧シリンダ３９を作動
させて取付板３６を下降させ、閉鎖ピン３４，３
５によつて両キヤビテイC₃，C₄に連通する小径
部３２ａ，３３ａを閉鎖する。

この溶湯の加圧充填によりスリーブ３と保持筒
４６の温度が第１２図線l₄で示すように急速に上
昇し、以後は溶湯の凝固に伴い線l₅で示すように
両者３，４６の温度が徐々に降下する。

前記注湯作業において、第２キヤビテイC₂お
よび第１キヤビテイC₁に溶湯を充填するための
プランジヤ１６の変位および溶湯の圧力は第１３
図に示すように制約される。

即ち、プランジヤ１６はその移動速度を第１〜
第３速V₁〜V₃の３段階に制御される。本実施例
では第１速V₁は0.08〜0.12m／sec、第２速V₂は
0.14〜0.18m／sec、第３速V₃は大幅な減速状態
となるように0.04〜0.08m／secにそれぞれ設定さ
れ、この３段階の速度制御によつて溶湯の波立を
防止して空気等のガスを巻き込むことのない静か
な溶湯流を形成し、その溶湯を前記両キヤビテイ
C₂，C₁に効率良く充填することができる。

またプランジヤ１６の第１速V₁では、溶湯は
両湯道１７等に充満するだけであるから溶湯の圧
力P₁は略一定に保持され、プランジヤ１６の第
２、第３速V₂，V₃では溶湯は両キヤビテイC₁，
C₂に充填されるので溶湯の圧力P₂は急激に上昇
する。プランジヤ１６を第３速V₃で所定時間移
動させた後は、溶湯の充填圧P₃を約1.5秒間、150
〜400Kg／cm²に保持し、これにより砂中子５９を
溶湯により完全に包んでその表面に溶湯凝固膜を
形成する。

前記時間経過後においては、プランジヤ１６を
速度V₄で減速移動させるので溶湯の圧力P₄は上
昇し、その圧力P₅が200〜600Kg／cm²となつたと
きプランジヤ１６の移動を止めてこの状態で溶湯
を凝固させる。

前記のように溶湯の圧力を所定時間略一定に保
つことにより砂中子５９の表面に溶湯凝固膜を形
成すると、次の溶湯加圧時に砂中子５９が前記膜
により保護されて破損することがない。

また溶湯によつて砂中子５９が膨脹するが、突
起６２は第４キヤビテイC₄に遊挿されているの
で、砂中子５９の膨脹に突起６２が追従し、これ
により突起６２の折れが回避される。

さらに砂中子５９は、それの各幅木６３を介し
て両側型１０₁，１０₂により正確な位置に挟持さ
れているので、第１キヤビテイC₁内への溶湯の
充填時およびそのキヤビテイC₁内の溶湯の加圧
時において砂中子５９が浮き上がつたりすること
がない。また各幅木６３の大径部６３ａの端面が
両側型１０₁，１０₂における中子受３１の挟持面
３１ｂに衝合しているので、砂中子５９が脹らみ
傾向になると、その変形力は各挟持面３１ｂによ
り支承され、これにより砂中子５９の変形が防止
されて各スリーブ３回りの肉厚が均一なサイアミ
ーズシリンダバレル１が得られる。

前記のようにプランジヤ１６の移動速度および
溶湯の圧力を制御することによつてダイカスト鋳
造と略同じ生産効率を以てクローズドデツキ型の
シリンダブロツク素材を鋳造することができる。

溶湯が凝固を完了した後、拡径機構４１の油圧
シリンダ５１を作動させ、作動ロツド５０を下降
させてスリーブ３に対する保持筒４６の拡径力を
除去し、型開きを行うと第４図に示すシリンダブ
ロツク素材Smが得られる。この鋳造作業終了時
は第１２図時間t₃で示され、したがつて保持筒４
６は高温度Teを保有している。

このシリンダブロツク素材Smにおいては、第
１４図ａのタリロンド測定（100倍）結果に示す
ように各スリーブ３の断面形状が、長軸をシリン
ダバレル１₁〜１₄の配列方向に平行させた略楕円
形を呈し、これは各シリンダバレル１₁〜１₄の凝
固収縮時の断面形状に合致している。

このような結果が得られる理由は、溶湯充填時
拡径機構４１により各スリーブ３に拡径力が与え
られているので、各スリーブ３が溶湯の充填圧に
より変形することが防止され、しかも溶湯により
加熱された各スリーブ３が、溶湯の凝固完了後に
未だ高温状態にあつて低剛性のうちに上記拡径力
を除去すると、各スリーブ３が各シリンダバレル
１₁〜１₄の凝固収縮力を受けて各シリンダバレル
１₁〜１₄の断面形状に倣うように無理なく変形す
るからである。

これによりサイアミーズ型シリンダブロツク素
材の冷却後において各スリーブ３に残留する鋳造
応力は、その全周に亘り略均一化される。

第１４図ｂは、真円のスリーブ３００を拡径機
構４１を用いずにシリンダバレル１００₁〜１０
０₄に鋳ぐるんで得られた比較例としてのサイア
ミーズ型シリンダブロツク素材のタリロンド測定
結果を示し、この図から明らかなように各スリー
ブ３００の断面形状は、長軸をシリンダバレルの
配列方向と直交させた略楕円形を呈しており、特
に相隣るシリンダバレル間においては、両スリー
ブ３００の対向周壁部が溶湯の充填圧を受けて凹
状部３００ａとなつている。

第１５図ａは本発明により得られたシリンダブ
ロツク素材Smにおける各スリーブ３に残留する
鋳造応力のバランス度を示し、真円ｃは鋳造応力
のＯ点を示している。この図から前記素材Smに
おいては、各スリーブ３の全周に亘り良好なバラ
ンス度が確保されていることが明らかである。

第１５図ｂは前記比較例における各スリーブ３
００に残留する鋳造応力のバランス度を示し、相
隣るシリンダバレル間が特異傾向にあつてバラン
ス度が悪くなつている。

前記測定後本発明により得られたシリンダブロ
ツク素材Smに研削加工を施して各第４キヤビテ
イC₄と砂中子５９の各突起６２との協働により
成形された各突出部６４を除去すると、突起６２
により連通口７が、また相隣る連通口７間に補強
デツキ部８がそれぞれ形成される。この後砂抜き
を行うことにより水ジヤケツト６が得られ、さら
に各スリーブ３の内周面に真円加工を施し、さら
にまたその他の所定の加工を施すと第１〜第３図
に示すシリンダブロツクＳが得られる。

比較例のものにも同様の加工を施してシリンダ
ブロツクを得る。

第１６図ａ，ｂは両シリンダブロツクを均一に
加熱した場合における両スリーブ３，３００の内
径変化を膨脹量として表わしたものである。膨脹
量の測定は第１７図に示すように円周上４点a₁〜
a₄における内径の変化を求めた。

第１６図ａは本発明により得られた素材からな
るたシリンダブロツクＳの場合を示し、エンジン
運転中におけるシリンダブロツクの加熱温度であ
る190゜前後での最高膨脹量と最低膨脹量の差D₁は
20μと小さく各点a₁〜a₄における膨脹量のばらつ
きが少ない。しかもそれら膨脹量は理論膨脹量Ｔ
に近似している。これは前記のように各スリーブ
３に残留する鋳造応力のバランス度が良いことに
起因する。

第１６図ｂは比較例のものの場合を示し、前記
と同温度での最高膨脹量と最低膨脹量との差D₂
が128μと大きく各点a₁〜a₄における膨脹量にばら
つきが見られる。しかもそれら膨脹量のうち３点
a₂，a₃，a₄におけるものは理論膨脹量Ｔより大き
く隔つている。これは前記のように各スリーブ３
００に残留する鋳造応力のバランズ度が悪いこと
に起因する。

Ｃ 発明の効果 本発明によれば、複数のシリンダバレルを結合
してなるアルミニウム合金製サイアミーズシリン
ダバレルの各シリンダバレルに鋳鉄製スリーブを
鋳ぐるんだサイアミーズ型シリンダブロツク素材
を鋳造する方法において、前鋳造工程で溶湯によ
り加熱された拡径部材に前記スリーブを嵌着して
該スリーブに拡径力を与えると共に該拡径部材の
保有熱により該スリーブを予熱する工程と、溶湯
の加圧充填下で前記スリーブを前記シリンダバレ
ルに鋳ぐるむ工程と、溶湯が凝固を完了した後、
各スリーブを対応する各シリンダバレルの凝固収
縮時の断面形状に倣うように変形させるべく各ス
リーブが低剛性のうちに、該スリーブに加わる前
記拡径力を除去する工程とを１鋳造サイクルに含
むので、スリーブに付与した上記拡径力によつ
て、溶湯充填圧に起因した各スリーブの変形を効
果的に抑えることができ、しかも溶湯により加熱
された各スリーブが溶湯の凝固完了後未だ低剛性
のうちに上記拡径力を除去して、各スリーブを各
シリンダバレルの凝固収縮時の断面形状に倣わせ
るよう変形させることができ、従つてサイアミー
ズ型シリンダブロツク素材において各シリンダバ
レルの凝固収縮時の断面形状が、長軸をシリンダ
バレル配列方向に平行させた略楕円形となるも、
かかる断面形状に各スリーブを無理なく倣わせる
ことができるから、素材の冷却後において各スリ
ーブに残留する鋳造応力がその円周回りにおいて
略均一化されてその応力のバランス度が良好とな
る。このような素材の各スリーブ内周面に真円加
工を施すと、エンジン運転中において各スリーブ
の円周回りにおける熱膨脹量が略均一となり、こ
れによりピストンリングとスリーブ間に隙間が生
じることを極力抑制してブローバイガスの増加、
オイルの無駄な消費といつた問題を解決すること
ができる。

また各スリーブが溶湯の充填圧により変形する
ことがないので、相隣るスリーブ間を極力接近さ
せたシリンダブロツク素材を得ることができ、こ
れによりエンジン全体を小型化し、その軽量化を
達成することができる。

さらに上記拡径部材の保有熱によるスリーブの
予熱効果によつて、溶湯充填時のスリーブの加熱
ひいては低剛性化を促進できるから、その低剛性
化による前記効果を一層迅速且つ確実に達成する
ことができる。またその拡径部材の保有熱は前鋳
造工程における溶湯より得られるので、拡径部材
を加熱する、また直接スリーブを加熱する場合に
必要な加熱装置および熱エネルギが不要となり、
経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１乃至第３図は本発明により得られ素材から
なるサイアミーズ型シリンダブロツクを示し、第
１図は上方からみた斜視図、第２図は第１図−
線断面図、第２Ａ図は第２図ａ−ａ線断面
図、第３図は下方から見た斜視図、第４図は本発
明により得られたサイアミーズ型シリンダブロツ
ク素材を上方から見た斜視図、第５図は鋳造装置
の型開き時の縦断正面図、第６図は鋳造装置の型
閉め時の縦断正面図、第７図は第６図−線断
面図、第８図は第７図−線断面図、第９図は
第５図−線断面図、第１０図は砂中子を上方
から見た斜視図、第１１図は第１０図XI−XI線断
面図、第１２図は保持筒とスリーブにおける時間
と温度との関係を示すグラフ、第１３図は時間に
対するプランジヤの変位および時間に対する溶湯
の圧力の関係を示すグラフ、第１４図は本発明に
より得られたサイアミーズ型シリンダブロツク素
材および比較例におけるスリーブの内径形状につ
いてタリロンド測定を行つた結果を示す測定図、
第１５図は本発明により得られたサイアミーズ型
シリンダブロツク素材および比較例におけるスリ
ーブに残留する鋳造応力のバランス度を示す説明
図、第１６図は本発明により得られた素材からな
るサイアミーズ型シリンダブロツクおよび比較例
におけるスリーブの加熱温度に対する膨脹量の関
係を示すグラフ、第１７図はスリーブの膨脹量測
定位置を示す説明図である。 Sm……サイアミーズ型シリンダブロツク素材、
１……サイアミーズシリンダバレル、１₁〜１₄…
…シリンダバレル、３……スリーブ、４６……拡
径部材としての保持筒。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数のシリンダバレルを結合してなるアルミ
   ニウム合金製サイアミーズシリンダバレルの各シ
   リンダバレルに鋳鉄製スリーブを鋳ぐるんだサイ
   アミーズ型シリンダブロツク素材を鋳造する方法
   であつて、前鋳造工程で溶湯により加熱された拡
   径部材に前記スリーブを嵌着して該スリーブに拡
   径力を与えると共に該拡径部材の保有熱により該
   スリーブを予熱する工程と、溶湯の加圧充填下で
   前記スリーブを前記シリンダバレルに鋳ぐるむ工
   程と、溶湯が凝固を完了した後、各スリーブを対
   応する各シリンダバレルの凝固収縮時の断面形状
   に倣うように変形させるべく各スリーブが低剛性
   のうちに、該スリーブに加わる前記拡径力を除去
   する工程とを１鋳造サイクルに含むことを特徴と
   する、サイアミーズ型シリンダブロツク素材の鋳
   造方法。