JPH07180604A - 金型によるシリンダブロックの鋳造成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はシリンダボア間にも冷却水通路を有
するシリンダブロックを金型により鋳造成形する方法に
関し、砂中子等を用いることなく安価かつ容易に上記シ
リンダブロックを鋳造成形することを目的とする。 【構成】 シリンダブロック１０を鋳造成形する金型に
主冷却水通路１４を形成すべく設けた金型入子のシリン
ダボア１２-₁〜１２-₄間に相当する部位にパイプ２０を
板状ピース２２で密封してなる部材をセットする。当該
金型を用いて鋳造成形を行い、パイプ２０を鋳ぐるんだ
シリンダブロックを成形する。パイプ及び板状ピース２
２を一体に有するシリンダブロック１０を金型から鋳抜
く。シリンダブロック１０のヘッド面側から板状ピース
２２を除去する加工を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金型によるシリンダブ
ロックの鋳造成形方法に係り、特にシリンダボア間にも
冷却水通路を有するシリンダブロックを金型により鋳造
成形する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】水冷式レシプロエンジン（以下、単にエ
ンジンと称す）においては、シリンダブロック内に冷却
水通路（ウォータジャケット）を設け、この冷却水通路
内に冷却水を循環させることによりエンジンの冷却が図
られている。従って、シリンダブロック内に如何なる冷
却水通路を設けるかは、エンジンの冷却効率上極めて重
要な因子である。

【０００３】ところで、近年ではエンジンの小型・軽量
化の要請によりシリンダブロック内に形成されるシリン
ダボアの間隔を狭める要請がある。この場合、シリンダ
ボア間における冷却水通路用スペースの確保が困難にな
る一方、シリンダボア間の絶対的な剛性が低下し、かつ
熱伝導可能な肉厚が薄くなくことから、より高効率の冷
却が要求される。

【０００４】特公平４−５９９８３号公報は、かかる要
求に応える手法として、シリンダブロックを、最終的に
シリンダボア間の冷却水通路を構成するパイプ部材を固
定支持して備える砂中子を用いて鋳造成形する方法を開
示している。

【０００５】すなわち、上記公報記載の方法は、砂中子
を用いてシリンダブロック内に冷却水通路を形成するも
のであり、シリンダボア間を除く部位に形成する冷却水
通路を砂中子により形成すると共に、シリンダボア間に
は、砂中子に支持されて鋳造時に鋳ぐるまれたパイプ材
により冷却水通路を形成する構成である。

【０００６】この場合、砂中子を除去するまではパイプ
材の両端が密封された状態となり鋳造時にパイプ材内部
に溶湯が流れ込むことがなく、また、シリンダボア間に
はパイプ材を配設し得る肉厚があれば足りるため、容易
かつ確実にシリンダボア間に冷却水通路を形成すること
ができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の方
法は、シリンダブロックを成形する際に砂中子を用いる
ことを要件としたものであり、シリンダブロックを金型
のみにより鋳造成形する場合に比べてコスト高となる不
利を有している。

【０００８】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、シリンダブロック内のシリンダボア間を除く部
位における主冷却通路を金型入子で、シリンダボア間の
冷却通路を金型入子に予めセットしておいたボア間通路
部材でそれぞれ形成して金型のみで所望の冷却水通路を
有するシリンダブロックを鋳造成形することにより上記
の課題を解決する金型によるシリンダブロックの鋳造成
形方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】図１は、上記の目的を達
成する金型によるシリンダブロックの鋳造成形方法の工
程図を示す。すなわち、上記の目的は、シリンダボア間
に冷却水通路を有するシリンダブロックを金型により鋳
造成形する方法であって、シリンダブロック内に前記シ
リンダボア間の冷却水通路を除く主冷却水通路を形成す
る金型入子のシリンダボア間に対応する部位に、前記金
型入子の鋳抜き方向と反対側から鋳抜き方向へ向かって
形成した所定長の溝に、ボア間冷却水通路を構成するボ
ア間通路部材を前記溝形状に適合する密封部材を用いて
密封把持してなる密封済ボア間通路部材をセットする第
１の工程と、該第１の工程において密封済ボア間通路部
材をセットした前記金型入子とシリンダブロックの外形
を規制する金型本体とを用いてシリンダブロックを鋳造
成形する第２の工程と、前記密封済ボア間通路部材と一
体に成形されたシリンダブロックを前記金型本体、及び
前記金型入子から鋳抜く第３の工程と、前記密封済ボア
間通路部材の密封部材を除去する第４の工程とからなる
金型によるシリンダブロックの鋳造成形方法により達成
される。

【００１０】また、上記の方法において、前記第１の工
程では、前記ボア間通路部材に所定の封入物が封入され
た密封済ボア間通路部材を前記金型入子にセットし、前
記第４の工程の後に、前記ボア間通路部材内に封入され
ていた前記封入物を除去する第５の工程を行う金型によ
るシリンダブロックの鋳造成形方法も有効である。

【００１１】

【作用】本発明に係るシリンダブロックの鋳造成形方法
において、前記第１の工程では、最終的にシリンダボア
間の冷却水通路を構成するボア間通路部材が、前記密封
部材に密封保持された状態で前記金型入子の溝にセット
される。

【００１２】この際、前記密封済ボア間通路部材は、前
記金型入子の溝に保持された状態となるため、前記第２
の工程においてシリンダブロックを鋳造成形すべく溶湯
が流入しても、位置ずれが起こることがなく、シリンダ
ボア間に前記ボア間通路部材を鋳ぐるんだシリンダブロ
ックが成形される。

【００１３】また、前記密封済ボア間通路部材は、前記
第１の工程において前記金型入子の鋳抜き方向と反対方
向からセットされているため、前記第３の工程において
は、シリンダボア間に前記ボア間通路部材を鋳ぐるみ、
かつ該ボア間通路部材の両端を密封する前記密封部材を
一体に有するシリンダブロックが鋳抜かれる。

【００１４】そして、前記第４の工程において前記密封
部材を除去すると、前記ボア間通路部材の密封が解除さ
れ、シリンダボア間を貫通する冷却水通路が形成される
ことになる。

【００１５】更に、前記第１の工程において前記ボア間
通路部材に所定の封入物を封入し、前記第４の工程後に
第５の工程として、当該封入物を除去する方法によれ
ば、前記第２の工程を行う際の前記ボア間通路部材の変
形耐圧が向上し、シリンダブロック鋳造成形時における
前記ボア間通路部材の変形不具合が防止される。

【００１６】

【実施例】図２は、本発明の一実施例である金型による
シリンダブロックの鋳造成形方法によって鋳造成形した
シリンダブロック１０の斜視図（同図（Ａ））、及びそ
の要部の断面図（Ｂ）を示す。

【００１７】本実施例のシリンダブロック１０は、図２
（Ａ）に示すように、４気筒エンジン用であり、アルミ
鋳造により製造される。シリンダブロック１０は、エン
ジン体格の小型化、軽量化を実現するため各気筒のシリ
ンダボア１２-₁〜１２-₄を一体化してなるサイアミーズ
シリンダボア１２を備えている。そして、このサイアミ
ーズシリンダボア１２の外周に冷却水循環用の主冷却水
通路１４を備える構成である。

【００１８】また、本実施例のシリンダブロック１０は
アルミ製のブロックであることから、各シリンダボア１
２-₁〜１２-₄には、図示しないピストンとの摺動に対す
る耐久性を確保するため、鋳鉄性のライナ１６が配設さ
れている。尚、シリンダブロック１０の下方には、エン
ジンをマウントする際の土台となるスカート部１８が形
成されている。

【００１９】ところで、サイアミーズシリンダボア１２
を備えるエンジンにおいては、各シリンダボア１２-₁〜
１２-₄を効率良く冷却するためには、シリンダボア１２
-₁〜１２-₄間に冷却水通路を設けることが有効であり、
また必要であることは前記した通りである。

【００２０】このため、本実施例のシリンダブロック１
０は、図２（Ｂ）に示すように、シリンダボア１２-₁〜
１２-₄間に前記したボア間通路部材に相当するパイプ２
０を鋳ぐるませる構成としている。ここで、パイプ２０
の両端が開口したまま鋳造を行ったのでは、その内部に
溶湯が流れこみ、最終的に所望の冷却水通路が形成でき
ない。

【００２１】このため、製造過程においては図２（Ｂ）
に示すようにパイプ２０の両端を前記した密封部材に相
当する板状ピース２２で密封しているが、同図に示す状
態から板状ピース２２を除去すれば、結果的にシリンダ
ボア１２-₁〜１２-₄間をパイプ２０が貫通することにな
り、所望の冷却水通路を形成することができる。

【００２２】本実施例の金型によるシリンダブロックの
鋳造成形方法は、上記構成のシリンダブロック１０を、
砂中子等を用いることなく、金型により容易に鋳造成形
する点に特徴を有している。以下、図３、及び図４を参
照して、本実施例方法の内容について説明する。

【００２３】本実施例においては、図３に示すようにシ
リンダブロックの本体を成形する金型本体３０、シリン
ダブロック１０のヘッド面を成形するヘッド側金型３
２、及びシリンダブロック１０のスカート部１８を形成
するスカート側金型３４からなる３分割構成の金型を用
いる。

【００２４】上記構成の金型においては、スカート側金
型３４と金型本体３０との間に溶湯を流し込む堰３６を
備えている。また、ヘッド側金型３２には、シリンダブ
ロック１０の主冷却水通路１４を形成するための金型入
子３８が設けられている。

【００２５】この金型入子３８は、図４にその一部を示
すように、サイアミーズシリンダボア１２の外形を成形
する曲面形状に成形されていると共に、図３に断面とし
て表されるシリンダボア１２-₁〜１２-₄間に相当する部
位に上記板状ピース２２と嵌合する溝４０が設けられて
いる。

【００２６】この溝４０は、金型入子３８が鋳抜かれる
方向とは反対側のスカート側金型３４端部から、ヘッド
側金型３２の方向へ向かって、板状ピース２２の長さ分
だけ金型入子３８の対向する部位を一組として各シリン
ダボア１２-₁〜１２-₄間に設けられている。

【００２７】尚、ヘッド側金型３２は、シリンダブロッ
ク１０の鋳造成形後、図３中左向きに、鋳抜かれる構成
であるが、この鋳抜きが円滑に行えるように、金型入子
３８は先端へ向かうほど（図中右方ほど）板厚が薄くな
るように抜け勾配が設けられている。

【００２８】かかる構成の金型に対して、先ず第１の工
程として、前記した密封済ボア間通路部材に相当するパ
イプ２０及び板状ピース２２を溝４０にセットする。
尚、パイプ２０と板状ピース２２とは、予め相互の材質
に応じて溶接、ロウ付け、又はボルト締め等の手法によ
り固定して上述の如くパイプ２０の両端が密封された状
態としておくことを要する。

【００２９】この際、パイプ２０の本数は、シリンダボ
ア１２-₁〜１２-₄間の冷却に必要な能力に応じて任意に
設定することができ、また、その材質についても、必要
な剛性、リサイクル性等を考慮して鋼管、アルミ管、樹
脂管等を任意に選択することができる。

【００３０】また、上記したパイプ２０及び板状態２２
からなる部材のセットは、ロボット等を用いて行うこと
も可能であるが、シリンダボア１２-₁〜１２-₄の内部に
配設する鋳鉄ライナと同時にセットすることで作業工数
の増加させることなく実行することができる。

【００３１】ところで、本実施例のシリンダブロック１
０を構成するにあたっては、鋳造成形を行うに先立っ
て、金型内にパイプ２０と板状ピース２２とからなる部
材を３組、鋳鉄ライナ１６を４個セットする必要がある
が、これらは必ずしも個々に分離した状態でセットする
必要はない。従って、これらを互いに接合して一体とし
てセットすることも可能であり、この場合、更にセット
工程に要する時間を短縮することができる。

【００３２】尚、本実施例においては、パイプ２０及び
板状ピース２２からなる部材をスカート側金型３４の側
から挿入してセットするのに対して、金型内に溶湯を導
く堰３６もスカート側金型３４の側に設けている。この
ため、鋳造成形を行うべく溶湯が流入する際にセット位
置がずれることはないが、より確実に位置ずれを防止す
るためには、パイプ２０を公知のスパイラルホース等で
構成して、その伸縮方向に弾性をもたせる構成すること
が有効である。

【００３３】つまり、パイプ２０をスパイラルホースを
用いて構成し、収縮方向の変形を加えて金型入子３８内
にセットした場合、パイプ２０の復元力で板状ピース２
２を溝４０側に付勢させることができ、セット後の位置
ずれを有効に防止することが可能となる。

【００３４】このようにしてパイプ２０及び板状ピース
２２からなる部材のセットを終えたら、次に第２の工程
として金型内に溶湯を流入してシリンダブロック１０の
鋳造成形を行う。この結果、金型内ではパイプ２０及び
板状態２２からなる部材のうちパイプ２０のみがアルミ
に鋳ぐるまれた状態となる。

【００３５】上記の工程を終えたら、次に第３の工程と
してシリンダブロック１０を金型から鋳抜く作業を行
う。この場合、上記したように金型入子３８には抜け勾
配が設けられており、また板状ピース２２は溝４０に挿
入されているだけであるから、ヘッド側金型３２は図３
中左方へ向けて容易に鋳抜くことができる。一方、スカ
ート側金型３４も図３中右方へ容易に鋳抜くことがで
き、従って、シリンダブロック１０を金型本体３０の図
３中右側へ鋳抜くことができる。

【００３６】上記した工程を経ることで、図２に示すシ
リンダブロック１０が成形されることになる。

【００３７】次に、第４の工程として密封部材に相当す
る板状ピース２２を除去する作業を行う。板状ピース２
２を除去する方法としては、シリンダブロック１０の上
面からドリルを挿入して機械切削により行う方法、板状
ピース２２対してプレス機により圧力を加えて剪断除去
する方法等が好適である。

【００３８】尚、機械切削による場合は、金型入子３８
の抜け勾配に倣って形成された主冷却通路１４側壁の曲
面を整合させるべく切削加工を行うことで円滑な冷却水
の流れを得ることができるが、その影響を無視できる場
合には、単にシリンダブロック１０のヘッド面から垂直
にドリル等を挿入して切削加工を行ってもよい。

【００３９】このようにして板状ピース２２を除去する
と、シリンダボア１２-₁〜１２-₄間における主冷却水通
路１４の側壁にパイプ２０の内部通路が開口し、シリン
ダボア１２-₁〜１２-₄間を貫通する冷却水通路が形成さ
れる。

【００４０】従って、主冷却水通路１４に冷却水が流通
すれば、シリンダボア１２-₁〜１２-₄間にも冷却水が流
通することになり、各シリンダボア１２-₁〜１２-₄を有
効に冷却することが可能となる。

【００４１】上記の如く、本実施例の金型によるシリン
ダブロックの鋳造成形方法によれば、砂中子等を用いる
ことなく、金型のみを用いてシリンダボア１２-₁〜１２
-₄間に冷却水通路を有するシリンダブロック１０を容易
に鋳造成形することができる。従って、本実施例の方法
によれば、サイアミーズシンダボアのシリンダボア間に
冷却水通路を有するシリンダブロックを安価に製造する
ことが可能となる。

【００４２】ところで、本実施例においてボア間通路部
材として用いたパイプ２０は、上記したように必要な冷
却能力等を考慮して任意にその諸元を決めることができ
るが、少なくとも鋳造成形時に変形しないだけの剛性を
有することが必要である。シリンダブロック１０の鋳造
成形時に変形してしまうと、所望の冷却能力を有する冷
却水通路を構成できなくなるからである。

【００４３】この場合、必要とされる剛性からパイプ２
０の肉厚等が制限を受けることになるが、パイプ２０と
板状ピースとを密封するに先立って、パイプ２０内に所
定の固体、又は液体等の封入物を封入し、鋳造成形後に
封入物を除去することとすれば実質的にパイプ２０の剛
性を向上させることができ、より選択の幅を広く確保す
ることができる。

【００４４】上記したようにパイプ２０内に封入物を封
入する構成は、パイプ２０に対する設計上の自由度確保
に有効であるばかりでなく、製造工程上のばらつき等に
より生ずるパイプ２０の変形防止にも有効であり、シリ
ンダボア間に形成する冷却水通路に関して安定した品質
を確保し得るという効果をも有している。

【００４５】

【発明の効果】上述の如く、請求項１記載の発明によれ
ば、シリンダブロックの主冷却水通路を金型入子によっ
て形成し、シリンダボア間の冷却水通路を、鋳造成形前
に予め金型入子にセットしたボア間通路部材によって形
成することにより、砂中子を用いることなく、金型のみ
によってシリンダボア間に冷却水通路を有するシリンダ
ブロックを鋳造成形することができる。このため、本発
明の方法によれば、従来の方法に比べて安価に上記構成
のシリンダブロックを製造することが可能となる。

【００４６】また、請求項２記載の発明によれば、金型
本体、金型入子、及び密封済ボア間通路部材を用いてシ
リンダブロックを構成するにあたって、鋳造時における
ボア間通路部材を変形耐圧を向上させることができる。
従って、本発明の方法は、請求項１記載の発明が有する
効果に加えて、製造過程におけるボア間通路部材の変形
による不具合を防止することができるという特徴を有し
ている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る金型によるシリンダブロックの鋳
造成形方法の工程図である。

【図２】本発明の一実施例の方法による製造過程のシリ
ンダブロックの構成を表す図である。

【図３】本実施例の方法の実施に用いる金型の断面図で
ある。

【図４】本実施例の方法の実施に用いる金型の要部の斜
視図である。

【符号の説明】

１０ シリンダブロック １２ サイアミーズシリンダボア １２-₁〜１２-₄ シリンダボア １４ 主冷却通路 １６ 鋳鉄ライナ ２０ パイプ ２２ 板状ピース ３０ 金型本体 ３２ ヘッド側金型 ３４ スカート側金型 ３６ 堰 ３８ 金型入子 ４０ 溝

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダボア間に冷却水通路を有するシ
   リンダブロックを金型により鋳造成形する方法であっ
   て、 シリンダブロック内に前記シリンダボア間の冷却水通路
   を除く主冷却水通路を形成する金型入子のシリンダボア
   間に対応する部位に、前記金型入子の鋳抜き方向と反対
   側から鋳抜き方向へ向かって形成した所定長の溝に、ボ
   ア間冷却水通路を構成するボア間通路部材を前記溝形状
   に適合する密封部材を用いて密封把持してなる密封済ボ
   ア間通路部材をセットする第１の工程と、 該第１の工程において密封済ボア間通路部材をセットし
   た前記金型入子とシリンダブロックの外形を規制する金
   型本体とを用いてシリンダブロックを鋳造成形する第２
   の工程と、 前記密封済ボア間通路部材と一体に成形されたシリンダ
   ブロックを前記金型本体、及び前記金型入子から鋳抜く
   第３の工程と、 前記密封済ボア間通路部材の密封部材を除去する第４の
   工程とからなることを特徴とする金型によるシリンダブ
   ロックの鋳造成形方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の金型によるシリンダブロ
   ックの鋳造成形方法において、 前記第１の工程では、前記ボア間通路部材に所定の封入
   物が封入された密封済ボア間通路部材を前記金型入子に
   セットし、 前記第４の工程の後に、前記ボア間通路部材内に封入さ
   れていた前記封入物を除去する第５の工程を行うことを
   特徴とする金型によるシリンダブロックの鋳造成形方
   法。