JPH04118165A - シリンダブロックの鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、シリンダブロックの鋳造方法に係り、特に金
型内のシリンダボア形成部に鋳鉄製やセラミック族等の
シリンダライナを配置し、その外周にウォータジャケッ
ト部形成用の崩壊性置中子を配置してアルミニウム合金
やマグネシウム合金等の軽合金溶湯を注湯してクローズ
ドデツキ型等のシリンダブロックを製造する方法に関す
るものである。

［従来の技術］ 第６図はクローズドデツキ型シリンダブロックの平面図
、第７．８図は同正面図及び左側面図（第６図の■−■
、■−■矢視図）である。

図示のシリンダブロック１００は４気筒タイプのもので
あり、シリンダボア１０１が４個並列に設けられたもの
である。各シリンダボア１０１の内周面は鋳鉄製のシリ
ンダライナ１０２により形成されており、その外周にウ
ォータジャケット部１０３が配設されている。

このシリンダブロック１００の上面はシリンダヘッド接
合面１０４となっており、前記つオータジャケット部１
０３の上部が該接合面１０４において開口している。シ
リンダブロック１００の下面はオイルパン接合面１０５
である。このシリンダブロック１００の長平方向にメイ
ンオイルギヤラリ１０６が延設されている。第３図の１
０７はオイルポンプ取付座である。

このシリンダブロック１００は、固定型及び可動型を有
する金型内に前記シリンダライナ１０２及びウォータジ
ャケット部形成用の崩壊性（置中子）砂中子を配置し、
アルミニウム合金溶湯を注湯してシリンダライナ１０２
を鋳ぐるみ、その後、崩壊性砂中子を振動等で崩壊させ
て取り出すことにより製造される。

この種の製造法として、特開昭６１−１８０６６１号に
は、固定金型と可動金型との間に、可動金型の進退方向
と直交方向に移動自在なスライド金型を配置し、これら
固定金型、可動金型及びスライド金型で囲まれる成形空
間内にシリンダライナ及び崩壊性砂中子を配置して鋳造
する方法が示されている。

より詳細に説明すると、この特開昭６１−１８０６６１
号公報の鋳造方法では、固定金型に埋設された製品押出
しビンを一定高さまで上昇させ、崩壊性置中子を押出ビ
ン上端部に設置する。

次いで、固定金型に対し水平方向摺動自在であるスライ
ド金型を閉じる。そして、崩壊性置中子側面の突起部を
、その対向位置に設けら−れたスライド金型の凹み部へ
嵌合させる。この後、押出ビンを下降させて崩壊性置中
子を空中保持し、次いで上金型を下降させてシリンダブ
ロックのキャビティを形成する。しかる後、下金型下方
に配置された鋳込スリーブ内のアルミニウム合金溶湯を
、第１速から第３速まで鋳込速度を変化させて鋳込シリ
ンダにてキャビティへ充填させる。同号公報実施例に開
示されている鋳込速度は第１速Ｖ、は０．０８〜０．３
ｍ／ｓｅｃ、％２速は０．１４〜０．１８ｍ／ｓ　ｅ　
ｃ、第３速は０．０４〜０．０８ｍ／ｓｅｅとなってい
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このように１４１速から第３速まで鋳込
速度を漸次減速させて鋳込む鋳造方法は、鋳込み時間が
長くなるためにキャビティ内を溶湯が流動する際に溶湯
の温度低下が激しく種々の鋳造欠陥を発生させている。

かかる欠陥の発生防止策として、溶湯の保持温度を従来
保持温度よりも高く維持し、温度低下に対応する方法が
ある。ところが、この方法は電力コストのアップをまね
く。別の欠陥発生防止策として、溶湯保持温度を従来程
度に維持し、クランクケース肉厚を厚ぐして温度低下を
防ぐ方法がある。ところが、この方法では、クランクケ
ース肉厚を６ｍｍ以下にすることかできず、結果として
シリンダブロック重量が重くなる。

さらに別の欠陥防止策として、溶湯保持温度を従来のま
まで鋳込速度を上記よりも速くすることによりクランク
ケース肉厚が６ｍｍ以下で鋳造する方法があるが、この
方法では、溶湯がキャビティ内のガスを巻き込んで鋳巣
の原因となる。かかる鋳巣は、ウォータジャケットの水
漏れの原因となるため、水ガラス等により含浸処理を施
して鋳巣を埋めなければならない。

一般にシリンダブロックは上下端方向にクランクケース
とウォータジャケット外壁という薄肉部、その中間部に
厚肉部を有しているために、鋳造時にメインオイルギヤ
ラリ−付近に鋳造圧力がかかりにくいという構造的宿命
を有している。

本発明は、この鋳造上の宿命的困難を伴う構造を許容し
てかつ溶湯保持温度を従来程度とし、クランクケース肉
厚を６ｍｍ以下にすることを可能とし、水漏れを防ぐた
めの含浸処理を省略することを可能にしたシリンダブロ
ックの鋳造方法を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は金型内に鋳鉄製等のシリンダライナを配置する
と共に該シリンダライチ外周部と所定間隔をおいてウォ
ータジャケット部形成用の崩壊性置中子を配置し、アル
ミニウム合金等の溶湯を注渇し該シリンダライチを鋳ぐ
るむようにしてクローズドデツキ型等のシリンダブロッ
クを鋳造する方法において；該シリンダブロックのシリ
ンダヘッド接合面が、クランクケースのオイルパン接合
面に対して上方に位置するように崩壊性置中子を配置し
、シリンダヘッド接合面側にキャビティのガスを金型外
に排出するガス抜き用ゲートを配置し、メインオイルギ
ヤラリ−用鋳抜きビンとウォータジャケット底面との中
間付近に少なくとも１個の加圧用のスクイズピンを配置
し、オイルパン接合面側下方からキャビティ内へアルミ
ニウム合金等の溶湯を鋳込んだ後、該スクイズピンを突
出させて金型内の溶湯を加圧することを特徴とするもの
である。

［作用〕 上記課題を解決するためには、シリンダブロック薄肉部
の隅々にも十分に溶湯が充填される程度に鋳込速度を上
げて、キャビティ内を溶湯が流動する際のガスの巻込み
を少なくし、かつ溶湯の熱による崩壊性置中子の分解に
よって発生するガスを効率よく金型外へ排出し、溶湯の
キャビティ充填後に鋳巣発生部位をスクイズ加圧し鋳巣
を押しつぶせばよい。

本発明はかかる鋳造を行なうべく、金型のキャビティ姿
勢がシリンダブロックヘッド面が上に、クランクケース
側が下になるように金型や中子等を配置し、かつシリン
ダブロックヘッド面側にキャビティのガス抜き用ゲート
を配置し、メインオイルギヤラリ−用鋳抜きビンとウォ
ータジャケット底面との中間付近に加圧用スクイズピン
を配置している。

そして、クランクケース端面下方からキャビティ内へア
ルミニウム合金等のｍ　ｔ％を鋳込んだ後に、スクイズ
ピンを突出させて加圧鋳造するのである。

なお、ヘッド面が上に、そしてクランクケース側が下に
なるようにキャビティを構成した状態で、クランクケー
ス端下方から溶湯をキャビティへ充填させると、ヘッド
面が溶湯の最終充填箇所となる。このため、キャビティ
内のガスはヘッド面側に配設されたガス抜きゲートを通
って充填完了間近まで、金型外に排出される。

また、ヘッド面が上に、そしてクランクケースが下にな
るよう配置することで、シリンダボア外周部を囲むよう
に設置されたウォータジャケット用崩壊性砂中子から溶
湯充填中に発生する分解ガスは、崩壊性砂中子内部を通
ってガス抜きゲートから金型外に排出される。

［実施例コ 第１図ないし第５図は本発明に係るシリンダブロックの
鋳造装置の実施例を示し、第１図はその長手方向の縦断
面図、第２図は同じく幅方向の縦断面図、′ｔＳＢ図は
砂中子の斜視図、第４図はシリンダブロック金型の横断
面図、第５図はシリンダブロックの平面図である。

これらの図において、鋳造装置は機台ベース上に固定さ
れた固定盤１と、この固定盤１の上方に位置し図示しな
い型締シリンダに駆動されて昇降する可動盤２とを備え
ていて、固定盤１には、横長直方形状に形成された固定
金型（下金型ということもある。）３が固定されている
。可動盤２には、下金型３と対向する横長直方形状に形
成された可動金型（上金型ということもある。）４が開
板（スペーサ）５を介して固定されている。

下金型３には凹陥部３ａが設けられており、この凹陥部
３ａの中央部には、断面が半円形の短い蒲鉾状に形成さ
れた複数個（本実施例では４個）のブロック３ｂが下金
型３の長手方向に並列されている。

下金型３のスリーブ取付孔３ｃには、鍔付き円筒状に形
成された溶湯供給用スリーブとしての固定スリーブ６が
嵌着されており、この固定スリーブ６の上端部は、下金
型３とその上方のスライド金型９Ａ、９Ｂ（後述）とが
直接接合される面部に開口している。７は図示しない射
出シリンダに支持された円筒状の射出スリーブであって
、起立、傾動自在になっている。傾動状態でアルミニウ
ム合金溶湯８が注入された射出スリーブ７は、起立後上
昇して固定スリーブ６に接合されるように構成されてい
る。

下金型３と、上金型４との間には、これら両金型３．４
よりも短い、複数個（本実施例では周方向に２分割され
た２個）のスライド金型９Ａ。

９Ｂが、上金型４側に支持されて配設されており、これ
ら両スライド金型９Ａ、９Ｂは図示しない開閉シリンダ
により互いに相反する水平放射方向に移動して開閉され
るように構成されている。

これら２個のスライド金型９Ａ、９Ｂの下端外周部には
、第１図および＄６図（ａ）〜（ｅ）に示すように、テ
ーバ状の縦面を有する切欠部９ｃが設けられており、型
締時には、この切欠部９ｃが、下金型３の上面部に設け
られたテーバ状の縦面を内面に有する凹陥部３ａに係合
して位置決めされるようになフている。

これら２個のスライド金型９Ａ、９Ｂの下半対向部には
、その閉鎖時に下金型３の前記ブロック３ｂとの間でク
ランクケース相当のキャビティ１０を形成させる円弧部
９ａが設けられている。

また、スライド金型９Ａ、９Ｂの上半対向部には、その
１７１鎖時に第４図にハツチングして示すような外形形
状のキャビティ１１を形成させる対向面９ｂが設けられ
ている。

そして、型締時におけるキャビティ１１内には、′ｓ３
図に斜視図で示した形状を有した崩壊性砂中子１２が、
上金型４側に支持されて設置されている。この砂中子１
２は、円筒状に形成されて直列状に接合された４個のシ
リンダ相当部１２ａと、このシリンダ相当部１２ａから
上方へ突出する複数個のマンドレル保持部としてのフッ
ク１２ｂと、シリンダ相当部１２ａから下方へ突出する
複数個の砂中子保持部としての突起１２ｃとで一体形成
されている。

上金型４のピン保持板４Ａのビン孔４ａに位置決めピン
１３が挿入固定され、下方へ突出されている。この位置
決めピン１３には、有底円筒状に形成されたマンドレル
１４が着脱自在に嵌合されている。前記砂中子１２は、
このマンドレル１４の上端部に前記フック１２ｂを引っ
掛けることにより支持されている。このマンドレル１４
の外周面と位置決めピン１３の外周面との間には位置決
めピン１３側のリング溝と係合し、マンドレル１４と位
置決めピン１３との軸線方向への相対移動を規制する拡
開力を有した止めリング１５が介装されている。また、
マンドレル１４の外周面には、成形時にインサートされ
る円筒状のシリンダライナ！６が、拡開力を有した止め
リング１７により軸線方向への移動を規制されて嵌装さ
れている。

図示はしないが、位置決めピン１３の中心部に上下方向
にエア通路が貫通されている。このエア通路は図示しな
い吸気エア源に接続されており、位置決めピン１３下端
とマンドレル１４の底板との間に形成された空間部内お
よび位置決めビン１３の外周面とマンドレル１４の内周
面との間のエアを吸引して位置決めピン１３にマンドレ
ル１４の保持力を付与するように構成されている。

（このエア通路を設けた場合には、止めリング１５を省
略しても良い。） なお−マンドレル１４の内周面に止めリング１５を設け
た場合は、マンドレル１４を位置決めビン１３に下方か
らはめ込むとき、マンドレル１４の内周面よりも若干内
側に出ている止めリング１５の内周上面部が位置決めビ
ン１３の下端外周面部のテーバ面に当るので、この時の
わずかなショックによって、マンドレル１４の外周に止
めリング１７の作用で保持しておいたシリンダライナ１
６が落下することがある。しかし、このように、位置決
めビン１３の内部を通して真空吸引すれば、止めリング
１５を設ける必要がないので、マンドレル１４を位置決
めビン１３の外周部にはめ込むときに、ショックが発生
することがなく、その結果、シリンダライナ１６がショ
ックのためにマンドレル１４の外周面から滑り落ちるこ
ともなく、かつ、マンドレル１４を位置決めビン１３の
外周部に確実容易に保持することもできる。

前述の通り、前記砂中子１２は、そのフック１２ｂをマ
ンドレル１４に引っ掛けることにより脱落を規制されて
支持されている。こうすることによりキャビティ１１は
砂中子１２によって内外両面側に隔成されている。そし
て、キャビティ１０はゲート１８によって固定スリーブ
６の内孔と連通されている。

１９はスペーサ５により形成された空間部に位置して押
出シリンダ２０に支持された２枚の押出板であフて、こ
れに上端を支持された押出ビン２１は上金型４のビン孔
４ｂに摺動自在に挿入されており、押出シリンダ２０で
押出板１９を下降させることにより、押出ビン２１が下
降し、キャビティ１０．１１内で溶湯８が固化して形成
された製品としてのエンジンブロックを押出すように構
成されている。

２２は射出シリンダにより射出スリーブ７と固定スリー
ブ６内で前進して溶湯８を射出するプランジャチップで
ある。

２３はメインオイルギヤラリ用鋳抜ぎビンであり、砂中
子１２の下方部分において第２図の左右方向に延設され
ている。２４はこのメインオイルギヤラリ用鋳抜きビン
２３と砂中子１２との間のキャビティに突出自在なスク
イズビンであり、該ビン２４はスクイズシリンダ２５に
よりストロークされる。

２６はガス抜きゲート、２７はガス抜きランナ、２８は
ガス抜きバルブである。

２９はキャビティ１１に上方から挿入された鋳抜きビン
である。

以上のように構成されたシリンダブロックの鋳造装置に
よる鋳造動作を説明する。

上金型４が型開きされ、かつスライド金型９Ａ、９Ｂが
開かれた状態で、シリンダライナ１６が嵌装されたマン
ドレル１４に砂中子１２を支持させ、このマンドレル１
４を位置決めビン１３に嵌装して支持させたのち、開閉
シリンダによりスライド金型９Ａ、９Ｂを閉じ、型締シ
リンダにより上金型４を下降させて型締めする。そして
、傾動状態の射出スリーブ７に溶湯８を注入したのち、
射出スリーブ７を起立、上昇させて固定スリーブ６に接
合する。

そこで、プランジャチップ２２を前進させると、射出ス
リーブ７内の溶湯８は、固定スリーブ６とゲート１８と
を経てキャビティ１０．１１内へ射出される。

この場合、溶湯８はクランクケース相当部としてのキャ
ビティ１０内と、シリンダライナ１６外方のキャビティ
１１のうちの砂中子１２を除く箇所に射出され、シリン
ダライナ１６がインサートされた状態で鋳込まれる。こ
の射出に際し、スライド金型９Ａ、９Ｂと下金型３との
すき間開口部は、固定スリーブ６に近く、高温の溶湯８
が通過するので、この溶湯８が侵入することもあるが、
型開時に開放されるので、ばつができてもブローで飛ば
し易く、問題がない。そして、上金型４とスライド金型
９Ａ、９Ｂとのすき間開口部は、射出シリンダ６から遠
く、ここを通過する溶湯８は比較的低温であるから、こ
のすき間へ侵入するそれが少ない。

この溶湯の充填を行なう場合、シリンダブロックの薄肉
部（本実施例ではクランクケース）を形成するキャビテ
ィ１０の隅々にまで十分に溶湯が充填される程度に充填
速度（ｖｓ込速度）を大きくする。キャビティ１０に溶
湯を充填する初期にあっては、０．３ｍ／ｓｅｃ以上（
例えば０．４ｍ　／　ｓ　ｅ　ｃ　）とする。

また、キャビティ１１に溶湯を充填する後期にあっては
、０．３ｍ／ｓｅｅ未満（例えば０．２ｍ　／　ｓ　ｅ
　ｃ　）と低速充填し、溶湯の流動によるガスの巻込み
を少なくし、かつ砂中子１２からの発生ガスを効率良く
金型外へ排出する。

なお、シリンダヘッド面が上に、そしてクランクケース
側が下になるようにキャビティを構成した状態で、クラ
ンクケース端下方から溶湯をキャビティ１０．１１内へ
充填させるので、ヘッド面が溶湯の最終充填箇所となる
。このため、キャビティ１０．１１内のガスはヘッド面
側に配設されたガス抜きゲート２６及びガス抜きランナ
２７、ガス抜きバルブ２８を通って充填完了間近まで、
金型外に排出される。

また、ヘッド面が上に、そしてクランクケースが下にな
るよう配置することで、シリンダボア外周部を囲むよう
に設置されたウォータジャケット用崩壊性砂中子１２か
ら溶湯充填中に発生する分解ガスは、崩壊性砂中子１２
内部を通ってガス抜きゲート２６から金型外に排出され
る。

溶湯の充填完了後、スクイズビン２４を突出させ、スク
イズ加圧して鋳巣を押しつぶす。

キャビティ１０．１１内の溶湯８が固化して冷却される
と、型締シリンダにより可動盤２が上金型４とともに上
昇するが、この場合、上金型４に支持されたスライド金
型９Ａ、９Ｂも溶湯の固化物としての製品を伴って上昇
する。そこで、スライド金型９Ａ、９Ｂを開いたのち、
押出シリンダでピストン２０を下降させると、押出板１
９が押出ピン２１を伴って下降するので、製品３ｏが押
出ピン２１と位置決めビン１３とを残して押出される。

前述したように、上金型４とスライド金型９Ａ、９Ｂと
のすき間に溶湯が侵入していないので、スライド金型９
Ａ、９Ｂの移動が円滑に行われる。

押出された製品３０を機外へ取出したのち、マンドレル
１４を取外し、砂中子１２を振動等によって崩壊させる
ことにより、砂中子１２が取り出された結果形成された
冷却水循環用のジャケットを有しかつシリンダライナ１
６がインサートされたエンジンブロックが得られる。

なお、止めリング１５．１７の代わりに、圧縮コイルば
ねで押されたボールを設けてもよい。

［発明の効果コ 以上の説明により明らかなように、本発明においては、
シリンダブロックのシリンダヘッド接合面が、クランク
ケースのオイルパン接合面に対して上方に位置するよう
に崩壊性置中子を配置し、シリンダヘッド接合面側にキ
ャビティのガスを金型外に排出するガス抜き用ゲートを
配置したので、シリンダブロック薄肉部にも十分に溶湯
が充填される程度に鋳込速度を上げて、キャビティ内を
溶湯が流動する際のガスの巻込みを少なくし、かつ溶湯
の熱による崩壊性置中子の分解によ）て発生するガスを
効率よく金型外へ排出することができる。

また、本発明ではメインオイルギヤラリ−用鋳抜きビン
とウォータジャケット底面との中間付近に少なくとも１
個の加圧用のスクイズピンを配置しオイルパン接合面側
下方からキャビティ内へアルミニウム合金等の溶湯を鋳
込んだ後、該スクイズピンを突出させて金型内の溶湯を
加圧したので、厚肉部等のために鋳巣が発生しやすい箇
所であるにもかかわらず、溶湯のキャビティ充填後にこ
の鋳巣が発生しやすい部位をスクイズ加圧し、鋳巣の発
生をなくすことができる。

従って、本発明によると薄肉のシリンダブロックを迅速
にしかも欠陥を生じさせることなく効率良く製造するこ
とができる。そして、メインオイルギヤラリ一部に鋳抜
きビンで穴を設けても、鋳巣がないので、そこから流体
が漏れるなどの不都合が起こることもない。

【図面の簡単な説明】

＄１図ないし第５図は本発明に係るシリンダブロックの
鋳造方法の実施例を示し、第１図はその長平方向の縦断
面図、第２図は同じく幅方向の縦断面図、第３図は砂中
子の斜視図、第４図はシリンダブロックの横断面図、￥
Ｓ５図はシリンダブロックの平面図である。第６図はシ
リンダブロックの平面図、第７図は同正面図、第８図は
同左側面図である。 １・・・固定盤、　　　　　　２・・・可動盤、３・・
・下金型、　　　　　　４・・・上金型、６・・・固定
スリーブ、　　　７・・・射出スリーブ、８・・・溶湯
、 ９Ａ、９Ｂ・・・スライド金型、 １０．１１・・・キャビティ、１２・・・砂中子、１３
・・・位置決めビン、　　　１４・・・マンドレル、１
６・・・シリンダライナ、 ２３・・・メインオイルギヤラリ−用鋳抜きビン、２４
・・・スクイズピン、 ２６・・・ガス抜き用ゲート、 １０４・・・シリンダヘット接合面、 １０５・・・オイルパン接合面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 金型内にシリンダライナを配置すると共に該シリンダラ
   イナ外周部と所定間隔をおいてウォータジャケット部形
   成用の崩壊性置中子を配置し、溶湯を注湯し該シリンダ
   ライナを鋳ぐるむようにしてシリンダブロックを鋳造す
   る方法において；該シリンダブロックのシリンダヘッド
   接合面が、クランクケースのオイルパン接合面に対して
   上方に位置するように崩壊性置中子を配置し、シリンダ
   ヘッド接合面側にキャビティのガスを金型外に排出する
   ガス抜き用ゲートを配置し、 メインオイルギャラリー用鋳抜きピンとウォータジャケ
   ット底面との中間付近に少なくとも１個の加圧用のスク
   イズピンを配置し オイルパン接合面側下方からキャビティ内へ溶湯を鋳込
   んだ後、該スクイズピンを突出させて金型内の溶湯を加
   圧することを特徴とするシリンダブロックの製造方法。