JPH04351260A - 中空品の鋳ぐるみ方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は中空品の鋳ぐるみ方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】側方孔を有する中空品を鋳ぐるみ用母材
内に鋳ぐるむときに、側方孔の内周面全体を鋳ぐるみ用
母材で覆うことが必要な場合がある。このような場合の
例として例えば、セラミックからなるポートライナをシ
リンダヘッド母材内に鋳ぐるんで排気ポートを形成する
ようにしたシリンダヘッド（実開昭６４−２７１６０号
公報参照）においてポートライナの周壁面上に再循環排
気ガス流出口を形成する場合がある。この場合、セラミ
ックはその端面から欠けやすいので、再循環排気ガス流
出口の端面すなわち内周面が欠けたり剥離したりするこ
とを防止するために再循環排気ガス流出口の内周面全体
をシリンダヘッド母材で覆うことが必要である。

【０００３】また、シリンダボア内周壁面上に給気口お
よび排気口を備えた所謂シニューレ型２サイクル内燃機
関において例えば鋼からなるシリンダライナをシリンダ
ブロック母材、例えばアルミニウム合金内に鋳ぐるむ場
合、シリンダライナの周壁面上に形成された給気口の内
周面とシリンダブロック内に形成された給気ポートの内
周面との接続部分に段差が生じたり、或いはシリンダラ
イナの周壁面上に形成された排気口の内周面とシリンダ
ブロック内に形成された排気ポートの内周面との接続部
分に段差が生じたりすると、掃気流が乱れてしまい、そ
の結果掃気効率が低下してしまうという問題が生ずる。 この問題を解決するためには、シリンダライナの周壁面
上の給気口を形成すべき位置に給気口の径よりも大きな
径の給気口下孔を形成すると共に排気口を形成すべき位
置に排気口の径よりも大きな径の排気口下孔を形成し、
次いでシリンダライナをシリンダブロック母材で鋳ぐる
むと共に給気口下孔内および排気口下孔内をシリンダブ
ロック母材によって充填し、次いで給気口下孔の中央部
に連通する給気ポートおよび排気口下孔の中央部に連通
する排気ポートを鋳造されたシリンダブロック内に穿設
することが必要である。このようにすれば、段差のない
滑らかな給気ポートおよび排気ポートを形成することが
できる。

【０００４】このように側方孔を有する中空品を鋳ぐる
み用母材内に鋳ぐるむ場合、一般的にまず中空品内を中
子母材、例えば砂によって充填し、次いでこの砂が充填
された中空品を鋳ぐるみ用母材で鋳ぐるむようにしてい
る。上述のように側方孔の内周面全体を鋳ぐるみ用母材
で覆うためには、中空品内を砂によって充填するときに
側方孔の内周面に砂が接触しないようにすることが必要
である。このため従来、中空品内に砂を充填するための
砂型成形用金型には中空品の側方孔内に嵌合する突起部
が形成され、この突起部により側方孔の内周面に砂が接
触することを阻止するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
に中空品の側方孔内に突出する突起部を砂型成形用金型
上に形成する場合には、砂型成形用金型内に中空品を突
起部と干渉せずに嵌め込むことができるように砂型成形
用金型を分割することが必要である。従って砂型成形用
金型の分割の仕方が突起部により制約されてしまい、そ
の結果砂型成形用金型の製造コストが上昇してしまう場
合がある。また、中空品の周壁面上に複数の方向を向い
た複数の側方孔が形成されている場合には、砂型成形用
金型をどの方向に分割しても中空品を砂型成形用金型内
に嵌め込むときに砂型成形用金型のいずれかの突起部が
中空品の周壁面と干渉してしまい、その結果中空品を砂
型成形用金型内に嵌め込めなくなってしまう場合がある
。即ちこの場合実際には、この干渉する突起部を砂型成
形用金型上に設けることができず、従っていずれかの側
方孔の内周面を鋳ぐるみ用母材で覆うことができない。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明によれば側方孔を有する中空品を鋳ぐるみ用
母材内に鋳ぐるむ中空品の鋳ぐるみ方法において、中空
品の周壁面上に下孔を形成し、次いで下孔の内周面全体
を遮蔽材によって覆い、次いで中空品内を中子母材によ
って充填し、次いで遮蔽材を中空品から除去し、次いで
中空品を鋳ぐるみ用母材で鋳ぐるむと共に下孔内周面全
体を鋳ぐるみ用母材で覆い、次いで中空品から中子母材
を除去し、次いで下孔の中央部に連通する側方孔を鋳造
された鋳ぐるみ用母材内に穿設するようにしている。

【０００７】

【作用】中空品内を中子母材によって充填するときに下
孔の内周面全体が遮蔽材によって覆われているので、充
填された中子母材は下孔内周面と接触しない。次いで遮
蔽材を中空品から除去し、次いで中空品を鋳ぐるみ用母
材で鋳ぐるむと共に下孔の内周面全体を鋳ぐるみ用母材
で覆う。次いで中空品から中子母材を除去し、次いで下
孔の中央部に連通する側方孔を鋳造された鋳ぐるみ用母
材内に穿設する。

【０００８】

【実施例】図９および図１０は、本発明による鋳ぐるみ
方法を用いて中空品またはセラミックからなるポートラ
イナ２０を鋳ぐるみ用母材またはシリンダヘッド母材内
に鋳ぐるんで形成されたシリンダヘッド１を示す。図９
および図１０を参照すると、３は吸気弁、４は吸気弁座
、５は吸気ポート、７は排気弁、８は排気弁７のガイド
ブッシュ、９は排気弁座、１０は排気ポート、１２は点
火栓を夫々示す。シリンダヘッド１は図示しないシリン
ダブロック上に固定され、このシリンダブロック内で往
復動するピストンの頂面とシリンダヘッド１の内壁面１
ａ間に燃焼室１４が形成される。排気弁７は、排気弁７
をその閉弁方向に向けて付勢する圧縮ばね１６によって
排気弁駆動カム１７に押圧されている。同様に吸気弁３
は、吸気弁３をその閉弁方向に向けて付勢する圧縮ばね
（図示しない）によって吸気弁駆動カム（図示しない）
に押圧されている。排気弁駆動カム１７および吸気弁駆
動カムが回転するにつれて排気弁７および吸気弁３が開
閉せしめられる。

【０００９】排気ポート１０内にはそのほぼ全長に亘っ
て延びるセラミックからなるポートライナ２０が鋳ぐる
まれている。図１０に示されるようにポートライナ２０
の上方周壁面上には排気弁７が挿入される排気弁挿入穴
２２が形成されている。シリンダヘッド１にはこの排気
弁挿入穴２２内に突出しかつ排気弁挿入穴２２の内周面
全体と接触する第１の突起部２４が形成されている。ま
た、図９および図１０に示されるようにポートライナ２
０の側方周壁面上には下孔２６が形成され、シリンダヘ
ッド１にはこの下孔２６内に突出しかつ下孔２６の内周
面全体と接触する第２の突起部２７が形成されている。 また、シリンダヘッド１には下孔２６の中央部に連通す
る再循環排気ガス（以下ＥＧＲガスと称す。）流出孔ま
たは側方孔２８が形成されている。 なお、図９および図１０に示される実施例では下孔２６
の半径がＥＧＲガス流出孔２８の半径よりも２ｍｍから
３ｍｍ程度大きくなっており、従って下孔２６内周面は
その全周に亘り約２ｍｍから３ｍｍの厚みのシリンダヘ
ッド母材で覆われている。また、ポートライナ２０の端
面３０，３１も夫々シリンダヘッド母材で覆われている
。

【００１０】次に図１から図８を参照して、図９および
図１０に示すセラミックポートライナ２０が鋳ぐるまれ
たシリンダヘッド１の製造工程について説明する。なお
、図１から図３、および図５から図８において（ａ）は
図１０のＩＸ−ＩＸ線に相当する線に沿ってみた断面図
であり、（ｂ）は側面断面図である。また図４（ａ）は
中子成形用金型４０の上型４０ａを取り除いて示した一
部断面平面図、図４（ｂ）は側面断面図である。

【００１１】図１から図８を参照すると、まず初めに図
２に示されるように、成形されたポートライナ２０の周
壁面上にダイヤモンドコアドリル等を用いて排気弁挿入
穴２２および下孔２６を形成する。次いで図３に示され
るように、下孔２６の内周面全体を覆う遮蔽材を構成す
る蓋部材３９が下孔２６内に嵌め込まれる。なお、この
蓋部材３９は例えばシリコンゴムなどの合成ゴムや樹脂
などからなる。 次いで図４に示されるように中子成形用金型４０内にポ
ートライナ２０を取り付ける。なお中子成形用金型４０
は上型４０ａおよび下型４０ｂを具備し、上型４０ａは
、図４（ｂ）に示すようにポートライナ２０の排気弁挿
入穴２２内に突出しかつ排気弁挿入穴２２の内周面全体
と接触する突起部４１を有する。次いで中子成形用金型
４０内を中子母材、例えば砂によって充填して、図１に
示されるようにポートライナ２０内に砂型４３が充填さ
れた型を形成する。次いで図５に示されるようにポート
ライナ２０から蓋部材３９を取りはずして排気ポート型
４４を形成する。図４に示されるようにポートライナ２
０内を砂によって充填するときに下孔２６内全体が蓋部
材３９によって閉鎖されていると共に排気弁挿入穴２２
の内周面全体が突起部４１によって覆われているので、
砂型４３は図５に示されるように下孔２６の内周面およ
び排気弁挿入穴２２の内周面と接触しない。

【００１２】次いで図６に示されるようにシリンダヘッ
ド型４６内に排気ポート型４４を固定して、シリンダヘ
ッド型４６内にシリンダヘッド母材４８、例えばアルミ
ニウム合金を注湯する。斯くして、ポートライナ２０が
シリンダヘッド母材４８で鋳ぐるまれると共に、下孔２
６の内周面全体と排気弁挿入穴２２の内周面全体と端面
３０，３１の全体とがシリンダヘッド母材４８で覆われ
る。次いで図７に示されるように鋳造されたシリンダヘ
ッド１をシリンダヘッド型４６から取りはずし、次いで
シリンダヘッド１から砂型４３を除去する。次いで図８
に示されるように、下孔２６の中央部に連通するＥＧＲ
ガス流出孔２８、および排気弁挿入穴２２の中央部に連
通する排気弁ガイドブッシュ取付穴５０を、鋳造された
シリンダヘッド１内に夫々穿設すると共に、シリンダヘ
ッド１の他の必要部分を機械加工する。このようにして
、ポートライナ２０内を砂によって充填するときに下孔
２６の内周面全体を蓋部材３９によって覆うことにより
、下孔２６の内周面全体をシリンダヘッド母材で覆うこ
とが容易にできる。

【００１３】以上説明したように図１から図８に示す製
造工程により、図９および図１０に示されるように下孔
２６の内周面全体、排気弁挿入穴２２の内周面全体、端
面３０，３１の全体をシリンダヘッド母材で覆うことが
できる。セラミックは脆性材料でありその端面から欠け
たり剥離したりしやすいが、このようにポートライナ２
０のすべての端面、即ち下孔２６の内周面と排気弁挿入
穴２２の内周面と端面３０，３１とをシリンダヘッド母
材で覆うことにより、ポートライナ２０がその端面から
欠けたり剥離したりすることを防止できる。斯くしてポ
ートライナ２０の良好な耐久性を確保することができる
。

【００１４】また、図９および図１０に示されるように
優れた断熱性を有するセラミックからなるポートライナ
２０をシリンダヘッド母材内に鋳ぐるむことにより、排
気ポート１０内を流れる排気ガスの放熱作用が抑制され
、斯くして排気ガス温が高温に維持される。その結果、
排気ポート１０下流の排気通路内に配置された触媒の温
度がその活性温度に保持されて排気ガスに対する触媒の
良好な浄化作用が得られると共に、触媒の暖機時には触
媒を迅速に暖機させることができる。

【００１５】また、図９に示されるようにＥＧＲガス流
出孔２８はＥＧＲガス導管３５に連結され、ＥＧＲガス
導管３５は図示しない吸気通路に連結される。ＥＧＲガ
ス導管３５内には図示しないＥＧＲ制御弁が配置される
。このＥＧＲ制御弁は予め定められた機関運転状態のと
きに開弁せしめられ、その結果排気ガスが吸気通路内に
再循環せしめられる。これにより燃焼温度が上昇しすぎ
ることが防止され、斯くしてＮＯＸ　の発生等が抑制さ
れる。図９に示すようにＥＧＲガス導管３５が排気ポー
ト１０から分岐されたＥＧＲガス流出孔２８に連結され
るので、ＥＧＲガス導管３５が排気マニホルドまたは排
気マニホルド下流の排気ダクトから分岐される場合に比
べてＥＧＲガス導管３５の長さを短く形成することがで
きる。従ってＥＧＲガス導管３５の組付けが容易になる
と共にＥＧＲガス導管３５の取付けスペースを小さくす
ることができる。更に、ＥＧＲガス流出孔２８とＥＧＲ
ガス導管３５とを合せたＥＧＲガス通路全体の長さも短
くなるので、排気ガスを再循環させるべきときに応答性
よく排気ガスを再循環させることができる。

【００１６】なお、図１から図８に示される実施例では
、図４に示すように砂型４３を成形するときにポートラ
イナ２０の下孔２６の内周面全体を覆う遮蔽材として蓋
部材３９を用いている。この代りに、下孔２６の内周面
全体を覆うように下孔２６内に樹脂等を塗り込むように
してもよい。この場合、下孔２６の内部全体を充填する
ように樹脂を塗り込むようにしてもよいし、あるいは下
孔２６の内周面全体に接触する環状の遮蔽材が形成され
るように下孔２６の内周面上に環状に樹脂を塗り込むよ
うにしてもよい。

【００１７】また、図１から図８に示される実施例では
、図４に示すように中子成形用金型の上型４０ａに、ポ
ートライナ２０の排気弁挿入穴２２内に突出しかつ排気
弁挿入穴２２の内周面全体と接触する突起部４１が形成
されている。この代りに、下孔２６の場合と同様に、砂
型４３を成形するときに排気弁挿入穴２２の内周面全体
を遮蔽材によって覆うことにより、排気弁挿入穴２２の
内周面全体をシリンダヘッド母材で覆うようにすること
もできる。この場合、中子成形用金型４０内にポートラ
イナ２０を嵌め込む（図４参照）際に、排気弁挿入穴２
２の位置と突起部４１の位置が合わないためにポートラ
イナ２０を中子成形用金型４０内に嵌め込めなかったり
、或いは無理矢理嵌め込むことによりポートライナ２０
に過大な応力がかかってポートライナ２０が破壊されて
しまうといった不具合が生じることを防止できる。

【００１８】なお、これまで本発明を用いてセラミック
からなるポートライナをシリンダヘッド母材内に鋳ぐる
む場合について説明してきたが、本発明を他の中空品の
鋳ぐるみ鋳造にも同様に適用することができる。

【００１９】

【発明の効果】中空品の周壁面上に形成された下孔の内
周面全体を鋳ぐるみ用母材で覆うことが容易にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】シリンダヘッドの製造工程においてポートライ
ナ内を砂によって充填した段階を示す図である。

【図２】シリンダヘッドの製造工程においてポートライ
ナの周壁面上に排気弁挿入穴および下孔を形成した段階
を示す図である。

【図３】シリンダヘッドの製造工程において下孔内に蓋
部材を嵌め込んだ段階を示す図である。

【図４】シリンダヘッドの製造工程において中子成形用
金型内にポートライナを取り付けた段階を示す図である
。

【図５】シリンダヘッドの製造工程において蓋部材がポ
ートライナから取りはずされて排気ポート型が形成され
た段階を示す図である。

【図６】シリンダヘッドの製造工程においてシリンダヘ
ッド型内に排気ポート型を固定してシリンダヘッド型内
にシリンダヘッド母材を注湯した段階を示す図である。

【図７】シリンダヘッドの製造工程においてポートライ
ナから砂を除去した段階を示す図である。

【図８】シリンダヘッドの製造工程において鋳造された
シリンダヘッド内にＥＧＲガス流出孔、排気弁ガイドブ
ッシュ取付穴などを加工した段階を示す図である。

【図９】図１０のＩＸ−ＩＸ線に沿ってみたシリンダヘ
ッドの断面図である。

【図１０】シリンダヘッドの側面断面図である。

【符号の説明】

２０…ポートライナ（中空品） ２６…下孔 ２８…再循環排気ガス流出孔（ＥＧＲガス流出孔、側方
孔） ３９…蓋部材（遮蔽材） ４３…砂型

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　側方孔を有する中空品を鋳ぐるみ用母
   材内に鋳ぐるむ中空品の鋳ぐるみ方法において、中空品
   の周壁面上に下孔を形成し、次いで該下孔の内周面全体
   を遮蔽材によって覆い、次いで中空品内を中子母材によ
   って充填し、次いで該遮蔽材を中空品から除去し、次い
   で該中空品を鋳ぐるみ用母材で鋳ぐるむと共に下孔内周
   面全体を鋳ぐるみ用母材で覆い、次いで中空品から中子
   母材を除去し、次いで下孔の中央部に連通する側方孔を
   鋳造された鋳ぐるみ用母材内に穿設する中空品の鋳ぐる
   み方法。