JPH09250391A - 中空部を有する金属製品の成形方法 - Google Patents

中空部を有する金属製品の成形方法

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JPH09250391A
JPH09250391A JP8723196A JP8723196A JPH09250391A JP H09250391 A JPH09250391 A JP H09250391A JP 8723196 A JP8723196 A JP 8723196A JP 8723196 A JP8723196 A JP 8723196A JP H09250391 A JPH09250391 A JP H09250391A
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JP
Japan
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sheet
hollow portion
parts
product
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JP8723196A
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Toshio Akutagawa
俊雄 芥川
Yukihiro Suzuki
幸弘 鈴木
Nobuhiro Oishi
信弘 大石
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Yamaha Motor Co Ltd
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Yamaha Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 中空部を有する金属製品の成形が容易にでき
るようにすると共に、中空部からの流体の洩れが生じな
いようにする。成形後の製品の見栄えが良好に保たれる
ようにする。 【解決手段】 中空部6を通って製品1を横切る仮想面
13を設定する。上記製品1を上記仮想面13を境に分
割したときの一方の部分の形状に合致する第1部品14
を機械加工により成形する。他方の部分の形状に合致す
る第2部品15を機械加工により成形する。上記第1、
第2部品14,15において、上記仮想面13に相当す
る各相当面16,17を互いに対面させる。これら両相
当面16,17間にシート19を介設し、上記第1、第
2部品14,15とシート19とを加圧手段20で互い
に加圧させる。上記加圧状態で、同上第1、第2部品1
4,15とシート19とを加熱手段23で加熱して上記
シート19を上記各相当面16,17の表層内部に熱拡
散させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンのシリン
ダヘッド等中空部を有する金属製品の成形方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】中空部を有する金属製品を成形する場
合、従来、鋳造による方法か、もしくは、二つ割りの部
品を締結具により互いに結合させる方法が採られてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記鋳造方
法は、木型が必要であるなど、煩雑であり、特に、中空
部を成形するための中子が必要であることから、この方
法は極めて煩雑となっている。
【0004】また、上記した二つ割りの部品を結合させ
る方法では、両部品間の割線のシールが不十分となり易
く、特に、金属製品がエンジンのシリンダヘッドの場合
には、これに形成された吸、排気通路を通る吸、排気
が、その圧力で上記割線を通って容易に洩れるおそれが
ある。
【0005】本発明は、上記のような事情に注目してな
されたもので、中空部を有する金属製品の成形が容易に
できるようにすると共に、中空部からの流体の洩れが生
じないようにすることを課題とする。
【0006】また、成形後の製品の見栄えが良好に保た
れるようにすることを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
の本発明の中空部を有する金属製品の成形方法は、次の
如くである。
【0008】請求項1の発明は、その内部に中空部6を
有する金属製品1の成形方法であって、上記中空部6を
通って上記製品1を横切る仮想面13を設定し、上記製
品1を上記仮想面13を境に分割したときの一方の部分
の形状に合致する金属製第1部品14を機械加工により
成形し、他方の部分の形状に合致する金属製第2部品1
5を機械加工により成形し、上記第1、第2部品14,
15において、上記仮想面13に相当する各相当面1
6,17を互いに対面させ、これら両相当面16,17
間に上記第1、第2部品14,15とは材質の異なる金
属製シート19を介設し、上記各相当面16,17が上
記シート19を挟み付けるように上記第1、第2部品1
4,15とシート19とを加圧手段20で互いに加圧さ
せ、上記加圧状態で、同上第1、第2部品14,15と
シート19とを加熱手段23で加熱して上記シート19
を上記各相当面16,17の表層内部に熱拡散させるよ
うにしたものである。
【0009】請求項2の発明は、請求項1の発明に加え
て、金属製品1をエンジンのシリンダヘッド2とし、中
空部6を上記シリンダヘッド2の外面のうち一部の面か
ら他部の面に向って貫通する吸、排気通路7,8とし、
仮想面13を上記吸、排気通路7,8の各孔芯にほぼ沿
って延びる曲面としたものである。
【0010】請求項3の発明は、請求項2の発明に加え
て、シリンダブロックに対するシリンダヘッド2の締結
用ボルト11を挿通させるボルト孔10を上記シリンダ
ヘッド2に形成し、加圧手段20を、上記ボルト孔10
に相当するよう第1、第2部品14,15にそれぞれ成
形された相当ボルト孔10a,10bと、これら相当ボ
ルト孔10a,10bに挿通されるボルト11とで構成
したものである。
【0011】請求項4の発明は、請求項1から3のうち
いずれか1つの発明に加えて、加熱手段23を、第1、
第2部品14,15およびシート19と、これらを互い
に加圧させる加圧手段20とを収容させて加熱可能とす
る真空加熱炉で構成したものである。
【0012】請求項5の発明は、請求項1から4のうち
いずれか1つの発明に加えて、両相当面16,17でシ
ート19を挟み付けて、これらを互いに加圧手段20で
加圧させる直前の状態で、互いに対面する両相当面1
6,17の外端縁16a,17aよりも上記シート19
の外端縁19aを同上両相当面16,17間の内部側に
位置させたものである。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
により説明する。
【0014】図中符号1は金属製品で、より具体的に
は、エンジン(内燃機関)のシリンダヘッド2である。
【0015】ここで、図1で示すように、説明の便宜
上、上記シリンダヘッド2におけるシリンダブロックと
の締結面3が、同上シリンダヘッド2のほぼ水平な下面
となるようにしてある。
【0016】上記シリンダヘッド2の下面である上記締
結面3のほぼ中央には凹所4が形成され、この凹所4は
エンジンの燃焼室の上端部を構成する。
【0017】上記シリンダヘッド2の内部には中空部6
が形成されている。この中空部6は、上記シリンダヘッ
ド2の外面のうち一部の面である凹所4の内面から同上
シリンダヘッド2の他部の面である一側面に向って貫通
する二又状の吸気通路7と、同上凹所4の内面から同上
シリンダヘッド2の他部の面である他側面に向って貫通
する二又状の排気通路8とで構成されている。
【0018】上記シリンダヘッド2には軸心が上下方向
に延びる複数のボルト孔10が形成され、これらボルト
孔10は上記凹所4を囲むように配置されている。上記
各ボルト孔10にはそれぞれボルト11が挿通され、こ
れらボルト11が上記シリンダブロックにねじ込まれる
ことにより、このシリンダブロックに対し上記シリンダ
ヘッド2が着脱自在に締結される。
【0019】上記中空部6の吸気通路7と排気通路8の
各孔芯にほぼ沿って延び、上記製品1を横切る仮想面1
3が設定され、この仮想面13は曲面となっている。
【0020】上記製品1を、上記仮想面13を境に上下
に分割したときの一方(上側)の部分の形状に合致する
第1部品14がNC工作機械や、マシニングセンタ等に
より機械加工により成形される。また、他方(下側)の
部分の形状に合致する第2部品15も上記と同じように
機械加工により成形される。上記第1部品14と第2部
品15は互いに同じ材質のアルミ合金の金属製である。
【0021】上記第1部品14と第2部品15とにおい
て、上記仮想面13に相当する各相当面16,17を互
いに対面させ、これら両相当面16,17間に金属製シ
ート19が介設されている。このシート19は上記第1
部品14と第2部品15とは材質の異なるもので、極め
て薄いものであり、上記相当面16,17のいずれかに
沿うように折り曲げながら予め貼り付けられる。
【0022】上記各相当面16,17が上記シート19
を挟み付けるように、上記第1部品14、第2部品15
およびシート19が加圧手段20で加圧される。この加
圧手段20は、上記ボルト孔10に相当するよう第1部
品14と第2部品15とに成形された相当ボルト孔10
a,10bと、これら相当ボルト孔10a,10bに挿
通されるボルト11と、このボルト11の挿通端にねじ
付けられるナット21とで構成されている。なお、上記
ボルト11は他のボルトを用いてもよい。
【0023】上記加圧手段20により、上記第1部品1
4、第2部品15およびシート19が互いに加圧された
状態で、同上第1部品14、第2部品15およびシート
19を加熱する加熱手段23が設けられている。この加
熱手段23は上記第1部品14、第2部品15およびシ
ート19と、これらを互いに加圧させた上記加圧手段2
0とを一体的に収容させて加熱可能とする真空加熱炉で
構成されている。そして、この加熱で、上記シート19
が上記各相当面16,17の表層内部に熱拡散させら
れ、これにより、上記両相当面16,17が互いに強固
かつ緊密に結合させられるようになっている。
【0024】上記両相当面16,17でシート19を挟
み付けて、これらを互いに加圧手段20で加圧させる直
前の状態で、互いに対面する両相当面16,17の外端
縁16a,17aよりも上記シート19の外端縁19a
は同上両相当面16,17間の内部側に位置させられて
いる。
【0025】上記構成によれば、図1で示したように、
シリンダヘッド2におけるシリンダブロックとの締結面
3が、同上シリンダヘッド2の下面となるようにみたと
き、上記吸、排気通路7,8は、燃焼室である凹所4側
から互いに逆方向に向って、かつ、斜め上方に向って延
びている。
【0026】このため、仮想面13を上記吸、排気通路
7,8の各孔芯にほぼ沿って延びる曲面にすると、上記
仮想面13に相当する両相当面16,17のうち一方の
面である上側の相当面16には、上記吸、排気通路7,
8に挟まれた部分に他方の面である下側の相当面17に
向って突出する凸部16bが形成され、他方の面には上
記凸部16bを嵌脱自在に嵌入させる凹部17bが形成
される。
【0027】よって、上記両相当面16,17が上記シ
ート19を挟み付けたとき、上記両相当面16,17の
上記凸部16bと凹部17bとが互いに嵌合して、上記
両相当面16,17は自動的に位置決めがなされること
となる。このため、その後の製品1の成形が容易にでき
ると共に、寸法精度のより製品1が得られることとな
る。
【0028】また、上記加圧手段20は、上記ボルト孔
10に相当するよう第1、第2部品14,15にそれぞ
れ成形された相当ボルト孔10a,10bと、これら相
当ボルト孔10a,10bに挿通されるボルト11とで
構成されているため、製品1を成形するための加圧手段
20に、シリンダブロックに対するシリンダヘッド2の
締結用のボルト孔10とボルト11とが利用されてい
る。これにより、上記加圧手段20の構成が簡単とされ
ている。
【0029】また、上記加熱手段23は、真空加熱炉で
構成されているため、加熱時に両相当面16,17の表
層や、これらに挟まれるシート19が酸化されることが
防止される。
【0030】また、上記両相当面16,17でシート1
9を挟み付けて、これらを互いに加圧手段20で加圧さ
せる直前の状態で、互いに対面する両相当面16,17
の外端縁16a,17aよりも上記シート19の外端縁
19aを同上両相当面16,17間の内部側に位置させ
たため、両相当面16,17でシート19が加圧され、
かつ、加熱されて拡散が行われるときには、上記シート
19の外端縁19aは、互いに対面する両相当面16,
17の外端縁16a,17a間をその外部に向って移動
するが、この移動は上記両相当面16,17の外端縁1
6a,17a間の空間24にとどめられて、この空間2
4から更に押し出されるということは抑制されるように
なっている。
【0031】なお、上記第1部品14と第2部品15を
アルミ合金としたとき、シート19はSi,Mg,N
i,Znなどであってもよい。また、加熱手段23によ
るシート19等の加熱温度は、500℃近傍とすれば、
より好ましい熱拡散が得られて、上記両相当面16,1
7は、より強固かつ緊密に結合させられる。
【0032】
【発明の効果】本発明による効果は、次の如くである。
【0033】請求項1の発明は、その内部に中空部を有
する金属製品の成形方法であって、上記中空部を通って
上記製品を横切る仮想面を設定し、上記製品を上記仮想
面を境に分割したときの一方の部分の形状に合致する金
属製第1部品を機械加工により成形し、他方の部分の形
状に合致する金属製第2部品を機械加工により成形し、
上記第1、第2部品において、上記仮想面に相当する各
相当面を互いに対面させ、これら両相当面間に上記第
1、第2部品とは材質の異なる金属製シートを介設し、
上記各相当面が上記シートを挟み付けるように上記第
1、第2部品とシートとを加圧手段で互いに加圧させ、
上記加圧状態で、同上第1、第2部品とシートとを加熱
手段で加熱して上記シートを上記各相当面の表層内部に
熱拡散させるようにしてある。
【0034】即ち、上記製品の成形は、それぞれ機械加
工により成形した金属製第1、第2部品を金属製シート
で加熱により結合させて達成されるのであり、このた
め、中子を用いた鋳造という従来の煩雑な方法によらず
に、上記製品の成形ができる。
【0035】よって、上記した中空部を有する金属製品
の成形は、従来に比べ容易にできることとなる。
【0036】しかも、上記第1、第2部品の両相当面の
互いの結合は、これら両相当面間に挟み付けたシートを
熱拡散させることにより得られるようにしたため、これ
ら両相当面の互いの結合は極めて強固かつ緊密になされ
る。
【0037】よって、中空部から両相当面間を通っての
流体の洩れは確実に防止される。
【0038】請求項2の発明は、金属製品をエンジンの
シリンダヘッドとし、中空部を上記シリンダヘッドの外
面のうち一部の面から他部の面に向って貫通する吸、排
気通路とし、仮想面を上記吸、排気通路の各孔芯にほぼ
沿って延びる曲面としてある。
【0039】ここで、上記シリンダヘッドにおけるシリ
ンダブロックとの締結面が、同上シリンダヘッドの下面
となるようにみたとき、上記吸、排気通路は、通常、燃
焼室側から互いに逆方向に向って、かつ、斜め上方に向
って延びている。
【0040】このため、仮想面を上記吸、排気通路の各
孔芯にほぼ沿って延びる曲面にすると、上記仮想面に相
当する両相当面のうち一方の面である上側の面には、上
記吸、排気通路に挟まれた部分に他方の面である下側の
面に向って突出する凸部が形成され、同上他方の面には
上記凸部を嵌脱自在に嵌入させる凹部が形成されること
となる。
【0041】よって、上記両相当面が上記シートを挟み
付けたとき、上記両相当面の上記凸部と凹部とが互いに
嵌合して、上記両相当面は自動的に位置決めがなされる
こととなる。このため、その後の製品の成形が容易にで
きると共に、寸法精度のよい製品が得られることとな
る。
【0042】また、上記したように精度が向上する分、
両相当面の互いの結合が、より強固かつ緊密となって、
吸、排気通路から上記両相当面間を通しての吸、排気の
洩れが、より確実に防止され、良好なエンジン性能が確
保される。
【0043】請求項3の発明は、シリンダブロックに対
するシリンダヘッドの締結用ボルトを挿通させるボルト
孔を上記シリンダヘッドに形成し、加圧手段を、上記ボ
ルト孔に相当するよう第1、第2部品にそれぞれ成形さ
れた相当ボルト孔と、これら相当ボルト孔に挿通される
ボルトとで構成してある。
【0044】このため、製品を成形するための加圧手段
に、シリンダブロックに対するシリンダヘッドの締結用
のボルト孔が利用されたのであり、よって、別途に加圧
手段を準備しないで済む分、上記製品の成形がより容易
になると共に、加圧手段の構成が簡単になる。
【0045】請求項4の発明は、加熱手段を、第1、第
2部品およびシートと、これらを互いに加圧させる加圧
手段とを収容させて加熱可能とする真空加熱炉で構成し
てある。
【0046】このため、加熱時に両相当面の表層や、こ
れらに挟まれるシートが酸化されることが防止される。
【0047】よって、所望の熱拡散が得られて、両相当
面の互いの結合が、より強固かつ緊密となり、このた
め、上記両相当面間を通しての流体の洩れはより確実に
防止される。
【0048】請求項5の発明は、両相当面でシートを挟
み付けて、これらを互いに加圧手段で加圧させる直前の
状態で、互いに対面する両相当面の外端縁よりも上記シ
ートの外端縁を同上両相当面間の内部側に位置させてあ
る。
【0049】このため、両相当面でシートが加圧され、
かつ、加熱されて拡散が行われるときには、上記シート
の外端縁は、互いに対面する両相当面の外端縁間をその
外部に向って移動するが、この移動は上記両相当面の外
端縁間の空間にとどめられて、この空間から更に押し出
されるということは抑制される。
【0050】よって、成形後の製品において、両相当面
間からシートの外端縁がはみ出すということが防止され
て、製品の見栄えが良好に保たれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】全体側面断面図である。
【図2】第1、第2部品の各相当面の展開斜視図であ
る。
【符号の説明】
1 製品 2 シリンダヘッド 3 締結面 4 凹所 6 中空部 7 吸気通路 8 排気通路 10 ボルト孔 10a,10b 相当ボルト孔 11 ボルト 13 仮想面 14 第1部品 15 第2部品 16,17 相当面 16a,17a 外端縁 16b 凸部 17b 凹部 19 シート 19a 外端縁 20 加圧手段 23 加熱手段 24 空間

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 その内部に中空部を有する金属製品の成
    形方法であって、 上記中空部を通って上記製品を横切る仮想面を設定し、
    上記製品を上記仮想面を境に分割したときの一方の部分
    の形状に合致する金属製第1部品を機械加工により成形
    し、他方の部分の形状に合致する金属製第2部品を機械
    加工により成形し、 上記第1、第2部品において、上記仮想面に相当する各
    相当面を互いに対面させ、これら両相当面間に上記第
    1、第2部品とは材質の異なる金属製シートを介設し、
    上記各相当面が上記シートを挟み付けるように上記第
    1、第2部品とシートとを加圧手段で互いに加圧させ、 上記加圧状態で、同上第1、第2部品とシートとを加熱
    手段で加熱して上記シートを上記各相当面の表層内部に
    熱拡散させるようにした中空部を有する金属製品の成形
    方法。
  2. 【請求項2】 金属製品をエンジンのシリンダヘッドと
    し、中空部を上記シリンダヘッドの外面のうち一部の面
    から他部の面に向って貫通する吸、排気通路とし、仮想
    面を上記吸、排気通路の各孔芯にほぼ沿って延びる曲面
    とした請求項1に記載の中空部を有する金属製品の成形
    方法。
  3. 【請求項3】 シリンダブロックに対するシリンダヘッ
    ドの締結用ボルトを挿通させるボルト孔を上記シリンダ
    ヘッドに形成し、加圧手段を、上記ボルト孔に相当する
    よう第1、第2部品にそれぞれ成形された相当ボルト孔
    と、これら相当ボルト孔に挿通されるボルトとで構成し
    た請求項2に記載の中空部を有する金属製品の成形方
    法。
  4. 【請求項4】 加熱手段を、第1、第2部品およびシー
    トと、これらを互いに加圧させる加圧手段とを収容させ
    て加熱可能とする真空加熱炉で構成した請求項1から3
    のうちいずれか1つに記載の中空部を有する金属製品の
    成形方法。
  5. 【請求項5】 両相当面でシートを挟み付けて、これら
    を互いに加圧手段で加圧させる直前の状態で、互いに対
    面する両相当面の外端縁よりも上記シートの外端縁を同
    上両相当面間の内部側に位置させた請求項1から4のう
    ちいずれか1つに記載の中空部を有する金属製品の成形
    方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012029789A1 (ja) * 2010-08-31 2012-03-08 日産自動車株式会社 アルミニウム系金属の接合方法

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