JPH1024347A - エンジンのウォータジャケット用中子及びシリンダボア間鋳抜き孔成形用中子ピース - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サイアミーズタイプのシリンダブロックのボ
ア間に、従来のウォータジャケット用中子を使用した成
形方法では形成することができない冷却水通過用の極薄
（極小）の扁平な孔を鋳抜くことが可能な中子を提供す
る。 【解決手段】 ウォータジャケット用中子１はウォータ
ジャケット用中子本体２と、隣接するシリンダボア間の
区画壁に冷却水通過用の孔を形成するための中子ピース
３とから構成されている。中子本体２には隣接するシリ
ンダボア間と対応する上部の互いに対向する位置にそれ
ぞれ一対の嵌合溝４が形成され、中子ピース３はその両
端が嵌合溝４に嵌合されている。中子本体２は従来のコ
ーテッドサンドで形成されている。中子ピース３は粒度
管理された結晶体Ｓi Ｏ₂ を主材料とし、副材料として
Ａl₂Ｏ₃ を含み、レジン量が５％程度に調整されたコー
テッドサンドで厚さ１．０〜１．８ｍｍに形成されてい
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ウォータ
ジャケット用中子及びシリンダボア間鋳抜き孔成形用中
子ピースに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】シリンダブロックはエンジンを構成する
基本部品であり、ピストンの往復運動のガイド、クラン
クシャフトの支持、シリンダの冷却等が主な役割とな
る。そして、シリンダの冷却のためにウォータジャケッ
トがシリンダボアの周囲に配設されている。

【０００３】エンジンの軽量化及び小型化のため、シリ
ンダボア間の区画壁の厚さをできるだけ小さくし（８〜
１１ｍｍ）、ボア間にウォータジャケットを設けない、
いわゆるサイアミーズタイプのシリンダブロックが近年
多く採用されている。このエンジンブロックではボア間
に冷却水が流れないため、フルジャケットタイプに比較
してボア間の冷却が不十分となる。

【０００４】ボア間の冷却が不十分だと壁温の上昇によ
ってボアが歪み、燃焼室にオイルパンのオイルが回り込
み、ガスとなって排出されるという不都合がある。ま
た、ボア壁温の上昇が大きいと排ガス中の窒素酸化物
（ＮＯx ）やスモークが多くなるという問題もある。

【０００５】ウォータジャケットはシリンダブロックを
鋳造で形成する際の中子により形成される。従って、ウ
ォータジャケット用中子にボア間を鋳抜くための薄肉部
を一体に形成して、シリンダブロックの鋳造の際に冷却
水通過用の扁平な孔をボア間に形成できればよい。しか
し、従来の中子を使用した場合、高温（ほぼ１４００°
Ｃ）での鋳造時の差し込み（目差し）、クラック等の発
生を防止して歩留まり良くシリンダブロックを鋳造する
ことができる孔の小径側の大きさはほぼ２．２ｍｍが限
度であった。また、鋳抜きにより小径側の大きさがほぼ
２．２ｍｍの孔の形成が可能な中子は、取り扱い時に薄
肉部が損傷するのを防止するため取り扱いに細心の注意
を必要とし、作業性が悪いという問題もある。

【０００６】砂中子を使用して冷却水通過用の孔を鋳抜
く代わりに、ウォータジャケット用中子のボア間と対応
する位置に肉厚１ｍｍの扁平なパイプ（幅１７ｍｍ、厚
さ３ｍｍ）を配置し、パイプを鋳グルミの状態でボア間
の区画壁内に配設して、冷却水通過用の孔を形成したも
のが実施されている。また、特開平５−１４１３０７号
公報には、図８に示すように、シリンダブロック６１の
ボア６２間にアッパーデッキ６３側からスリット６４を
形成するとともに、ウォータジャケット６５に連通する
複数の孔６６をドリルで形成したものが開示されてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、砂中子を使
用する代わりに扁平なパイプを鋳グルミの状態でボア間
に鋳込む従来技術の場合は、パイプをウォータジャケッ
ト用中子の所定位置に埋め込むのに手間がかかる。ま
た、扁平なパイプの肉厚が１ｍｍと薄いため、パイプ内
が空の状態で鋳造すると、鋳造時にパイプに作用する溶
湯の圧力でパイプが変形するため、パイプ内に鋳物砂等
の充填物を充填した状態で鋳込み、鋳造後に充填物を取
り除く必要がある。従って、工数が多くなるとともに特
殊な扁平パイプを必要とするため、製造コストが高くな
る。

【０００８】一方、特開平５−１４１３０７号公報に記
載の従来技術の場合は、孔６６の数を多くすることによ
り冷却効果を高めることができる。しかし、ドリルで多
数の穴あけ加工を行うため、加工工数が多くなり製造コ
ストが高くなるという問題がある。

【０００９】シリンダボア間に形成すべき冷却水通路の
幅はウォータジャケットの幅に比較して非常に狭い。従
って、鋳造時に砂粒間隙に溶湯が入り込むために生じる
鋳物表面の欠陥であるいわゆる目差し（差し込み）が少
しでも発生すると、ウォータジャケットでは許される欠
陥であっても冷却水通路では許されない。また、冷却水
通路の幅が非常に狭いため冷却水通路の内面に形成され
た目差しを後加工で除去することは非常に難しく、目差
しが発生したシリンダブロックは不良品となるため、シ
リンダブロックの製造時の歩留まりが悪くなる。

【００１０】ウォータジャケット用中子を形成する場
合、シリンダボア間の鋳抜き箇所をウォータジャケット
部と一体に同じ中子砂を使用して形成した場合は、前記
のようにその厚さの限度がほぼ２．２ｍｍであり、シリ
ンダボア間の区画壁を薄くすることが難しくなる。

【００１１】本発明は前記従来の問題点に鑑みてなされ
たものであってその目的は、サイアミーズタイプのシリ
ンダブロックのボア間に、従来のウォータジャケット用
中子を使用した成形方法では形成することができない冷
却水通過用の極薄な扁平孔を鋳抜くことができるエンジ
ンのウォータジャケット用中子及びシリンダボア間鋳抜
き孔成形用中子ピースを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、エンジンのシリンダブ
ロックを鋳造により製造する際に使用するウォータジャ
ケット用中子本体に、隣接するシリンダボア間の区画壁
に冷却水通過用の孔を形成するための前記中子本体とは
別体の中子ピースを、前記ウォータジャケット用中子本
体の材料と別で、かつ鋳造時に焼付き、目差しの発生を
防止できる材料で形成し、該中子ピースを前記区画壁が
形成されるべき位置と対応する位置に配設した。

【００１３】請求項２に記載の発明では、前記ウォータ
ジャケット用中子本体には隣接するシリンダボア間と対
応する位置に互いに対向して対をなす嵌合溝が形成さ
れ、前記中子ピースはその両端が該嵌合溝に嵌合する状
態でウォータジャケット用中子本体に取り付けられてい
る。

【００１４】請求項３に記載の発明では、請求項１又は
請求項２に記載の発明において、前記ウォータジャケッ
ト用中子本体には、前記各中子ピースの両端上部と対応
する位置に凸部がそれぞれ上側に向かって突設されてい
る。

【００１５】請求項４に記載の発明では、請求項１〜請
求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記中子
ピースは上下方向の長さが中央部側から両側に向かって
次第に大きくなるように形成されている。

【００１６】請求項５に記載の発明では、請求項１〜請
求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記中子
ピースはその下縁がアーチ状に形成されている。請求項
６に記載の発明では、請求項１〜請求項５のいずれか１
項に記載の発明において、前記中子ピースはその上部中
央がウォータジャケット用中子本体の上面より上側に位
置するように形成されている。

【００１７】請求項７に記載の発明では、請求項１〜請
求項６のいずれか１項に記載のウォータジャケット用中
子本体に取り付けられる中子ピースであって、該中子ピ
ースの材料をレジンコーテッドサンドとし、骨材の主材
料を鋳造時における焼付き及び目差しを防止できる材料
とし、副材料は少なくとも鋳造後の中子ピースの崩壊性
を確保可能な材料を含むエンジンのシリンダボア間鋳抜
き孔成形用中子ピース。

【００１８】請求項８に記載の発明では、請求項１〜請
求項６のいずれか１項に記載のウォータジャケット用中
子本体に取り付けられる中子ピースであって、該中子ピ
ースの材料の主成分を黒鉛とした。

【００１９】請求項１〜請求項６に記載の発明のウォー
タジャケット用中子は、ウォータジャケットを形成する
ためのウォータジャケット用中子本体と、シリンダボア
間の区画壁に冷却水通過用の孔を形成するための中子ピ
ースとが別体かつそれぞれ別の材料で形成される。そし
て、中子ピース３の材料は鋳造時に焼付き、目差しの発
生を防止できる材料で形成されている。従って、中子ピ
ースを薄肉の状態で鋳造時の熱衝撃に耐えるとともに目
差しや焼付きが発生しない状態にすることができ、シリ
ンダブロックの鋳造を従来と同じ条件で行って、隣接す
るシリンダボア間の区画壁に冷却水通過用の極小（極
薄）の孔が形成される。

【００２０】請求項２に記載の発明では、前記中子ピー
スはその両端が、前記ウォータジャケット用中子本体に
形成された嵌合溝に嵌合されて所定位置、即ちシリンダ
ボア間と対応する位置に配置される。従って、中子ピー
スのウォータジャケット用中子本体への取付けが容易と
なる。

【００２１】請求項３に記載の発明では、シリンダブロ
ックが鋳造された状態で、各中子ピースの両端上部と対
応する位置に形成された凸部と対応する部分が中子ピー
スにより形成された冷却水通過用の孔と連通する孔とな
る。そして、凸部により形成された孔を利用して、冷却
水通過用の孔の鋳抜きの状態の確認が可能となる。

【００２２】請求項４に記載の発明では、前記中子ピー
スは上下方向の長さが中央部側から両側に向かって次第
に大きくなるように形成されているため、鋳造後の型ば
らし時に、崩壊した中子砂が冷却水通過用の孔内から抜
け出易くなる。

【００２３】請求項５に記載の発明では、中子ピースの
下縁がアーチ状に形成されているため、鋳造時における
熱衝撃に対する抵抗性が高められる。また、アーチ状に
形成することにより、中子ピースはその幅（上縁と下縁
との距離）が中央付近に比較して両端側において大きく
なり、鋳造後の型ばらし時に、崩壊した中子砂が冷却水
通過用の孔内から抜け出易くなる。

【００２４】請求項６に記載の発明では、前記中子ピー
スはその上部中央がウォータジャケット用中子本体の上
面より上側に位置するように形成されているため、鋳造
されたシリンダブロックのボア間に形成された孔を流れ
る冷却水によるボア上部の冷却が効率良く行われる。

【００２５】請求項７に記載の発明の中子ピースを使用
することにより、請求項１〜請求項６のいずれか１項に
記載の発明と同様な作用が得られる。請求項８に記載の
発明の中子ピースを使用することにより、請求項１〜請
求項６のいずれか１項に記載の発明と同様な作用が得ら
れる。また、黒鉛は溶湯に対する濡れ性が悪いため、鋳
造時に目差しがより発生し難くなる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
の形態を図１〜図６に従って説明する。図１はエンジン
の４連サイアミーズ型シリンダブロックの製造時に使用
するウォータジャケット用中子の概略斜視図である。図
１に示すように、ウォータジャケット用中子１はウォー
タジャケット用中子本体２と、隣接するシリンダボア間
の区画壁に冷却水通過用の孔を形成するための中子ピー
ス３とから構成されている。ウォータジャケット用中子
本体２には、隣接するシリンダボア間と対応する上部の
互いに対向する位置に、それぞれ上方及び側方が開放さ
れた一対の嵌合溝４が形成されている。中子ピース３は
その両端が嵌合溝４に嵌合されて、隣接するシリンダボ
ア間と対応する所定位置に配置されている。

【００２７】図２に示すように、中子ピース３は上縁の
中央部に凸部３ａが形成され、下縁３ｂがアーチ状に形
成されている。中子ピース３はその幅（上縁と下縁との
距離）Ｗが中央付近に比較して両端側において大きくな
るように形成されている。即ち、中子ピースは上下方向
の長さが中央部側から両側に向かって次第に大きくなる
ように形成されている。中子ピース３は厚さｔが１．０
〜１．８ｍｍに形成されている。中子ピース３は上縁両
端がウォータジャケット用中子本体２の上面と同一面上
に位置し、凸部３ａがウォータジャケット用中子本体２
の上面より上側に位置するようにウォータジャケット用
中子本体２に取り付けられている。

【００２８】また、ウォータジャケット用中子本体２に
は、各中子ピース３の両端上部と対応する位置、即ち嵌
合溝４の近傍に凸部５がそれぞれ上側に向かって突設さ
れている。この凸部５はシリンダブロックの鋳造後、中
子ピース３によりボア間に冷却水通過用の孔が確実に鋳
抜かれているか否かの確認のために使用する孔を形成す
るためのものである。

【００２９】ウォータジャケット用中子本体２の材料に
は従来と同様な中子砂、例えばレジン含有量２％程度の
レジンコーテッドサンド（シェル砂）が使用される。一
方、中子ピース３の材料にはウォータジャケット用中子
本体２の材料と別の材料が使用されている。中子ピース
３の材料には１４００°Ｃ前後の鋳鉄が鋳込まれた時
に、焼付き及び目差しが発生しないこと、熱衝撃による
クラックの発生を防止できる高強度であること及び低膨
張性であることの要件と、常温での中子ピース３の取り
扱い時に中子ピース３が損傷しない強度を有することの
要件を満足するものが使用されている。

【００３０】この実施の形態では中子ピース３の材料と
して、人造Ｓi Ｏ₂ を主骨材としたレジンコーテッドサ
ンド（以下、単にコーテッドサンドと呼ぶ）が使用され
ている。より詳細に説明すると次の組成となっている。

【００３１】主材料：１００〜２００メッシュのクリス
タルシリカ（結晶体の二酸化ケイ素（Ｓi Ｏ₂ ）） 副材料：１００メッシュのＡl₂Ｏ₃ （２．５％）、主材
料のＳi Ｏ₂ より平均粒径が小さなクリスタルシリカ
（３．５％）、Ｍg Ｏ（１％） 添加剤：レジン（フェノールレジン）（５％）、ヘキサ
メチレンテトラミン水溶液（２％）、ステアリン酸カル
シウム水溶液（１％） なお、副材料及び添加剤の％は主材料を含めた全体を１
００％としたときの重量％を示し、残りが主材料の％と
なる。

【００３２】このコーテッドサンドは従来のウォータジ
ャケット用中子の製造及びシリンダブロックの鋳造条件
をそのまま使用できるようにすることを前提に調整され
ている。

【００３３】主材料となる１００〜２００メッシュのク
リスタルシリカが中子ピース３に低膨張性、非焼付き性
を持たせるとともに目差しの発生を防止する役割を果た
す。副材料として使用される平均粒径が小さなクリスタ
ルシリカは、主材料の粒子間の隙間を埋めて、鋳造時に
目差しの発生をより抑制する役割を果たす。

【００３４】副材料として使用されるＡl₂Ｏ₃ は鋳造後
に中子ピースの崩壊性を高める役割を果たす。骨材をク
リスタルシリカのみで構成した場合は、各粒子が相互に
圧接された状態にあり、鋳造後の中子ピース３の崩壊性
が悪くなる。しかし、副材料としてＡl₂Ｏ₃ を混合した
場合は、クリスタルシリカの粒子間にＡl₂Ｏ₃ の粒子が
存在した状態となる。そして、Ａl₂Ｏ₃ の熱膨張率はク
リスタルシリカの熱膨張率より大きいため、両者の熱膨
張率の差により鋳造後の冷却時に、Ａl₂Ｏ₃ の粒子とク
リスタルシリカの粒子との間に隙間が発生して崩壊し易
くなる。

【００３５】この組成の骨材に従来の中子砂と同様の量
（２〜３％）のレジンを添加してコーテッドサンドを調
整した場合は、さらさら過ぎて成形できない。そこでレ
ジン量を従来の２倍程度に増加させることにより成形性
及び中子ピース３を取り扱う際の損傷が防止できる常温
時の強度を確保した。

【００３６】次に中子ピース３の製造方法の一例を説明
する。中子ピース３はピース材用のコーテッドサンドの
製造工程と、そのコーテッドサンドを使用した中子ピー
ス３の製造工程とを経て製造される。

【００３７】ピース材用のコーテッドサンドは次の各工
程を経て製造される。 （第１工程） パウダー状の前記主材料及び副材料を攪
拌して均一に混合する。

【００３８】（第２工程） 第１工程で得られた混合物
にパウダー状のレジンを添加し、攪拌して均一に混合す
る。 （第３工程） 第２工程で得られた混合物をほぼ１４０
°Ｃで１時間加熱する。この処理により主材料及び副材
料の粒子の表面にレジンの皮膜が形成される。

【００３９】（第４工程） 第３工程で得られたレジン
被覆後の混合物にヘキサメチレンテトラミン水溶液を投
入するとともに攪拌して良く混合する。 （第５工程） 第４工程で得られた混合物にステアリン
酸カルシウム水溶液を投入するとともに攪拌して良く混
合する。

【００４０】このようにして調整されたコーテッドサン
ドは適度な流動性を持ち、型による成形性に優れてい
る。次に前記のようにして製造されたコーテッドサンド
を使用した中子ピース３の製造方法を図３、４に従って
説明する。中子ピース３の製造には図３に示すような型
抜きプレート６を使用する。型抜きプレート６はステン
レス製で、中子ピース３の形状に対応した型部６ａが複
数透設されている。型抜きプレート６はその厚さが、製
造すべき中子ピース３の厚さに対応して、１．０〜１．
８ｍｍの予め設定された所定の値に形成されている。

【００４１】中子ピース３は図４（ａ）〜（ｆ）に示す
各工程を経て製造される。 （第１工程） 図４（ａ）に示すように、底プレート７
の上に型抜きプレート６を配設し、型抜きプレート６の
各型部６ａと対応する箇所にコーテッドサンド８を各型
部６ａから盛り上がった状態で供給する。

【００４２】（第２工程） 図４（ｂ）に示すように、
ローラ９を型抜きプレート６の上面に押圧させた状態で
移動させてコーテッドサンド８を型部６ａ内に所定の圧
力で押し込む。このとき、コーテッドサンドは適度に湿
った砂と同様な状態となっているため、コーテッドサン
ド８は型崩れせずに型部６ａの形状に対応した形状に押
し固められる。

【００４３】（第３工程） 図４（ｃ）に示すように、
型抜きプレート６の上面に沿ってスクレーパ１０を移動
させ、型部６ａからはみ出している部分のコーテッドサ
ンドを除去する。

【００４４】（第４工程） 図４（ｄ）に示すように、
底プレート７及び型抜きプレート６の上から蓋１１を被
せた状態で炉１２内に入れ、１８０°Ｃで１時間加熱焼
成する。この処理によりコーテッドサンドの表面に被覆
されたレジンが硬化して砂粒が相互に結合される。

【００４５】（第５工程） 図４（ｅ）に示すように、
底プレート７及び型抜きプレート６を炉１２内から取り
出し、自然冷却（約１０分）する。中子ピース３と型抜
きプレート６の熱膨張係数の差により、冷却によって中
子ピース３が型部６ａ及び底プレート７から自然に分離
する。

【００４６】（第６工程） 図４（ｆ）に示すように、
中子ピース３を型抜きプレート６から外す。第５工程で
中子ピース３が型部６ａ及び底プレート７から分離され
ているため、型抜き作業は極めて容易となる。

【００４７】以上の各工程を経て中子ピース３が形成さ
れる。中子ピース３の常温時及び高温での強度を従来の
コーテッドサンドを使用して製造した中子ピースと比較
するため、テストピース（１０×１０×６０）を制作し
て、常温及び１０００°Ｃ雰囲気において抗折力試験
（３点曲げ強度試験）をＪＩＳに基づいて行った。

【００４８】その結果、従来のシェル砂に比較して、常
温時の抗折力は１．５倍、高温時（１０００°Ｃ）の抗
折力は１．２倍程度であった。抗折力の比較は平均値の
比較で行っている。従来のシェル砂を原料とした場合、
高温時の測定結果でばらつきの幅が大きかったが、この
実施の形態のコーテッドサンドを原料とした場合はばら
つきの幅が小さかった。即ち、従来のシェル砂を原料と
した場合は、信頼性が低くなるとともに、歩留まりが悪
くなる。

【００４９】前記のように形成された中子ピース３がウ
ォータジャケット用中子本体２の嵌合溝４に嵌合された
後、塗型材にてウォータジャケット用中子本体２と中子
ピース３とが固定されてウォータジャケット用中子１が
形成される。中子ピース３の常温時の強度が大きいた
め、中子ピース３の取り扱いにあまり注意を払わなくて
も、取り扱い中の損傷が大幅に低減される。また、作業
者が中子ピース３を手作業でウォータジャケット用中子
本体２に取り付ける代わりに、ロボットで自動的に取り
付けることも可能となる。

【００５０】前記のように構成されたウォータジャケッ
ト用中子１は、他の中子とアッセンブリーされた後、鋳
型内に収納される。その状態で１４００°Ｃ前後に加熱
された鋳鉄が鋳型内に流し込まれる。そして、数十分後
に型ばらしが行われる。その後、鋳物表面に付着してい
る型砂や内部空間に残留している中子砂の除去が行われ
る。中子砂の除去は主にショットブラストにより行われ
るが、中子ピース３の部分は隙間が狭いため、ショット
ブラストでは難しい。そこで、中子ピース３の砂の除去
は圧縮空気の吹き付けにより行われる。

【００５１】図５は前記のようにして形成されたシリン
ダブロック１３の部分概略平面図であり、図６は図５の
VI−VI線における概略断面図である。図５に示すよう
に、互いに隣接するシリンダボア１４間を区画する区画
壁１５の部分を除いたシリンダボア１４の周囲にはウォ
ータジャケット１６が形成されている。区画壁１５と対
応する位置には冷却水通過用の孔としての極小（極薄）
の冷却水通路１７が、その両端がウォータジャケット１
６に連通するように区画壁１５を鋳抜いて形成されてい
る。また、区画壁１５の両端と対応する位置には冷却水
通路１７に連通する孔１８がシリンダブロック１３の上
面に開口する状態で形成されている。この孔１８はウォ
ータジャケット用中子本体２の凸部５により形成された
ものである。この孔１８はシリンダボア１４間の冷却水
通路１７の鋳抜きが確実に行われたか否かを検査する際
に使用するものである。

【００５２】中子ピース３の主材料として粒度管理され
たクリスタルシリカが使用されているため、鋳造時に中
子ピース３の変形や熱衝撃によるクラックの発生が防止
されるとともに焼付きや目差しの発生が防止され、冷却
水通路１７がシリンダボア間の所定の位置に確実に形成
される。中子ピース３のコーテッドサンドのレジン量の
割合がウォータジャケット用中子本体２の中子砂のレジ
ン量の割合より大幅に増加している。従って、鋳造時に
レジンの分解によるガスの発生量が多くなる。しかし、
中子ピース３のコーテッドサンドの絶対量は、ウォータ
ジャケット用中子本体２の中子砂の絶対量に比較して非
常に少ないため、全体としてのガス量の増加は少なく鋳
造に悪影響を及ぼさない。

【００５３】中子ピース３の骨材を構成する各粒子は鋳
造時には熱膨張で相互に圧接された状態に保持される
が、鋳造後の冷却時に、Ａl₂Ｏ₃ とクリスタルシリカの
熱膨張率の差により、Ａl₂Ｏ₃ の粒子とクリスタルシリ
カの粒子との間に隙間が発生して崩壊し易くなる。従っ
て、型ばらし後の圧縮空気の吹き付けにより、冷却水通
路１７内からの中子砂の除去が確実に行われる。

【００５４】この実施の形態では以下の効果を有する。 （イ） ウォータジャケット用中子本体２の材料と、シ
リンダボア１４間の区画壁１５に冷却水通路１７を形成
するための中子ピース３の材料とを別の材料で形成し
た。従って、中子ピース３を薄肉にしても、鋳造時の目
差しや焼付きを防止できるとともに熱衝撃に耐える状態
にすることができ、隣接するシリンダボア１４間の区画
壁１５に厚さ１．０〜１．８ｍｍの極小（極薄）の冷却
水通路１７を形成することができる。

【００５５】（ロ） 中子ピース３は鋳造時の目差し及
び焼付き発生の防止が骨材の主材料で確保され、副材料
で鋳造後の崩壊性が確保される。従って、中子ピースを
形成していた砂を鋳造後に確実に冷却水通路１７から除
去でき、開孔率１００％の冷却水通路１７を形成するこ
とができる。

【００５６】（ハ） クリスタルシリカを主成分とした
主材料に従来と同様な量のレジンを添加した場合は、コ
ーテッドサンドがさらさらで型に入れて中子ピース３を
形成するのが難しく、仮に中子ピース３の形状ができて
も、ウォータジャケット用中子本体２に固定するために
中子ピース３を取り扱う際に角部等が損傷し易い。しか
し、レジン量の増大により常温時における強度が確保さ
れ、中子ピース３の取り扱いが容易となり、中子仕損率
（不良）を大幅に低減できる。

【００５７】中子ピース３のレジン量の割合が従来のウ
ォータジャケット用中子の中子砂に使用されるレジン量
の割合に比較して多いが、中子ピース３のコーテッドサ
ンド量はウォータジャケット用中子１全体のコーテッド
サンドの量に対しては微々たるものであるため、鋳造時
にガス量が増えても支障はない。

【００５８】（ニ） 中子ピース３の骨材として、主材
料及び副材料とも完全に粒度管理された人工砂（結晶体
Ｓi Ｏ₂ ）及びＡl₂Ｏ₃ 、Ｍg Ｏからなる人工骨材が使
用されている。従って、従来のシェル砂やコールド砂
（骨材は天然のけい砂あるいはセラビーズ等人工砂のブ
レンド砂）とは異なり、製造された中子ピース３の抗折
力等の特性のばらつきが非常に小さくなり、不良品の発
生率を大幅に低下させることができる。

【００５９】（ホ） 中子ピース３の主材料がクリスタ
ルシリカのため、ウォータジャケット用中子本体２の材
料であるシェル砂の主成分である二酸化ケイ素と同じで
ある。従って、型ばらし時に中子ピース３の中子砂が混
じったウォータジャケット用中子本体２の中子砂を戻り
砂としてウォータジャケット用中子本体２の中子砂に使
用しても支障はない。

【００６０】（ヘ） ウォータジャケット用中子本体２
は嵌合溝４及び凸部５を除いて従来のものと同じであ
り、従来の製造設備を若干改造するだけで使用できる。 （ト） 図６に示すように、製造されたシリンダブロッ
ク１３は冷却水通路１７の上端が、ピストン１９が上死
点に位置するときの上側の圧力リング（コンプレッショ
ンリング）２０と対応する位置に達しているため、冷却
水がシリンダボア１４の上部と対応する位置を通過で
き、冷却水によりシリンダボア１４の上部側を効率よく
冷却できる。

【００６１】（チ） 中子ピース３は上下方向の長さが
中央部側から両側に向かって次第に大きくなるように形
成されているため、鋳造後の型ばらし時に、崩壊した中
子砂が冷却水通路１７内から抜け出易くなる。

【００６２】（リ） 中子ピース３の下縁３ｂがアーチ
状に形成されているため、鋳造時における熱衝撃に対す
る抵抗性が高められる。また、アーチ状に形成すること
により、中子ピース３はその幅（上縁と下縁との距離）
Ｗが中央付近に比較して両端側において大きくなり、鋳
造後の型ばらし時に、崩壊した中子砂が冷却水通路１７
内から抜け出易くなる。

【００６３】（ヌ） 鋳造されたシリンダブロック１３
には冷却水通路１７の両端近傍に孔１８が形成されるた
め、孔１８を利用して冷却水通路１７の開孔率が１００
％であること、即ち鋳造時の目差しの発生や中子砂の一
部の残留がないことの確認が容易となる。

【００６４】なお、本発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、例えば次のように具体化してもよい。 （１） 中子ピース３の材料として人造Ｓi Ｏ₂ を主骨
材としたコーテッドサンドを使用する場合、主材料及び
副材料の粒度分布が異なるものを使用したり、主材料、
副材料及び添加剤の割合を適宜変更してもよい。例え
ば、副材料のうち崩壊性を良くする役割を果たすＡl₂Ｏ
₃ の量は、１〜７％で、好ましくは１．５〜４．０％、
より好ましくは２．０〜３．２％である。Ａl₂Ｏ₃ の量
が１％より少ないと崩壊性が悪くなり、鋳造後に冷却水
通路１７から中子ピース３の材料を除去し難くなる。ま
た、７％より多いと、中子ピース３の成形性が悪くな
る。Ａl₂Ｏ₃ の粒度は１００メッシュに限らず、それよ
り大きくてもあるいは小さくてもよい。

【００６５】主材料のＳi Ｏ₂ より平均粒径が小さなク
リスタルシリカの量は、１〜７％で、好ましくは２．５
〜４．３％、より好ましくは３．０〜３．８％である。
クリスタルシリカの量が１％より少ないと鋳造時に目差
しが発生し易くなる。また、７％より多いと抗折力が低
下する。

【００６６】レジンの量は３．５〜８％で、好ましくは
４．０〜７．０％、より好ましくは４．５〜６．０％で
ある。レジンの量が３．５％より少ないと材料がさらさ
らで成形が困難となる。レジンの量が７．０％より多い
とべとつき過ぎて成形し難くなるとともに、鋳造時にガ
スの発生が多くなって気泡ができる。

【００６７】（２） また、副材料のうち必須のものは
鋳造後の中子ピース３の崩壊性を良くする役割を果たす
Ａl₂Ｏ₃ （但し、Ａl₂Ｏ₃ と熱膨張率がほぼ等しいも
の、例えばジルコニア（Ｚr Ｏ₂ ）等で代替してもよ
い。）のみで、主材料のＳi Ｏ₂より平均粒径が小さな
クリスタルシリカやＭg Ｏはなくてもよい。

【００６８】（３） バインダの役割を果たす添加剤の
レジンや硬化剤をフェノール樹脂以外の熱硬化性樹脂
（例えば尿素樹脂）やヘキサメチレンテトラミン以外の
硬化剤を使用してもよい。また、バインダ（粘結剤）と
して合成樹脂粘結剤以外の粘結剤を使用してもよい。

【００６９】（４） 中子ピース３の材料は人造Ｓi Ｏ
₂ を主骨材としたコーテッドサンドに限らず、１４００
°Ｃ前後の鋳鉄が鋳込まれたときに焼付きや目差しや変
形が生じず、型ばらし後にエアブローで崩壊可能な材料
であればよい。例えばカーボンを主体とした黒鉛シート
を使用してもよい。黒鉛は溶湯に対する濡れ性が悪いた
め、人造Ｓi Ｏ₂ を主骨材としたコーテッドサンドに比
較して目差しがより発生し難くなる。

【００７０】（５） 中子ピース３のウォータジャケッ
ト用中子本体２への取り付けを嵌合溝４を介して行う代
わりに、嵌合溝を形成せずに所定の位置に嵌合させた
り、接着剤を使用して中子ピース３をウォータジャケッ
ト用中子本体２に取り付けてもよい。

【００７１】（６） 中子ピース３の形状は前記実施の
形態のものに限らず適宜変更してもよい。例えば、図７
（ａ），（ｂ）に示すように、上縁は直線状で下縁３ｂ
がアーチ状の形状とする。この場合は下縁３ｂをアーチ
状にした前記実施の形態と同様に、鋳造時の熱衝撃に対
する強度が大きく、鋳造後の型ばらし時に崩壊した中子
砂が冷却水通路１７内から抜け出易くなる。（ｂ）に示
す中子ピース３の場合は、アーチの下端が中子ピース３
の両側端まで達しているため、（ａ）の中子ピース３に
比較して中子砂が冷却水通路１７内からより抜け出易く
なる。図７（ｃ），（ｄ）に示すように上縁及び下縁が
アーチ状の形状とした場合は、（ａ），（ｂ）に示す中
子ピース３と対応する効果を発揮する他に、製造された
シリンダブロック１３は、冷却水がシリンダボア１４の
上部と対応する位置を通過でき、冷却水によりシリンダ
ボア１４の上部側を効率よく冷却できる。

【００７２】また、図７（ｅ）に示すように、前記実施
の形態中子ピース３の上部の両側が斜めに切り落とされ
た形状としてもよい。この場合は、実施の形態の中子ピ
ース３に比較して中子砂が冷却水通路１７内からより抜
け出易くなる。また、図７（ｆ）に示すように下縁３ｂ
をアーチ状ではなく、水平な中央部と両側に向かって斜
めに延びる傾斜部とからなる形状としてもよい。また、
中子ピース３を単純な長方形状としたり、下縁３ｂを水
平にして上側に凸部３ｂを形成した形状としてもよい。
さらに、図７（ｇ）に示すように中子ピース３の一部に
長孔３ｃを形成してもよい。長孔３ｃを形成した場合
は、製造されたシリンダブロック１３の区画壁１５の強
度が大きくなる。

【００７３】前記実施の形態及び変更例から把握できる
請求項記載以外の発明について、以下にその効果ととも
に記載する。 （１） 請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発明に
おいて、中子ピースの材料をレジンコーテッドサンドと
し、骨材（砂）の主材料を鋳造時における焼付き、目差
しを防止できる材料とし、副材料は少なくとも鋳造後の
崩壊性を確保可能な材料を含む。この場合、主材料が鋳
造時の強度保持、副材料が崩壊性確保というそれぞれ別
の作用を受け持つため、中子ピースに要求される性能を
満たす材料の選択の幅が拡がる。

【００７４】（２） 請求項７又は（１）の発明におい
て、主材料は粒度管理された結晶体Ｓi Ｏ₂ とし、副材
料は主材料より平均粒径が小さく粒度管理されたＡl₂Ｏ
₃ 又はＡl₂Ｏ₃ と熱膨張率がほぼ等しいセラミックとす
る。この場合、主材料はウォータジャケット用中子本体
の材料であるシェル砂の主成分と同じため、型ばらし後
の戻り砂としてウォータジャケット用中子本体の中子砂
に使用しても支障はない。

【００７５】（３） （１）又は（２）の発明におい
て、中子ピース材料のレジンの量をウォータジャケット
用中子材料のレジン量より多くした。この場合、中子ピ
ースの成形性及び常温での抗折力が向上し、中子ピース
の取り扱いが容易となる。

【００７６】（４） 請求項１〜請求項６のいずれかに
記載の発明のウォータジャケット用中子を使用してエン
ジンのシリンダブロックを鋳造するシリンダブロックの
製造方法。この場合、シリンダボア間に極薄の冷却水通
路を鋳抜くことができ、極薄の冷却水通路を形成するた
めのコストを低減できシリンダブロック全体の製造コス
トを低減できる。

【００７７】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１〜請求項８
に記載の発明の中子あるいは中子ピースを使用すること
により、サイアミーズタイプのシリンダブロックのボア
間に、従来のウォータジャケット用中子を使用した成形
方法では形成することができない１．０〜１．８ｍｍの
極小（極薄）の扁平な冷却水通過用の孔を鋳抜くことが
できる。

【００７８】請求項２に記載の発明では、中子ピースの
ウォータジャケット用中子本体への取り付けが容易とな
る。請求項３に記載の発明では、鋳造されたシリンダブ
ロックには冷却水通過用の孔（冷却水通路）の両端近傍
に孔が形成されるため、その孔を利用して冷却水通路の
開孔率が１００％であること、即ち鋳造時の目差しの発
生や中子砂の一部の残留がないことの確認が容易とな
る。

【００７９】請求項４に記載の発明では、中子ピースは
上下方向の長さが中央部側から両側に向かって次第に大
きくなるように形成されているため、鋳造後の型ばらし
時に、崩壊した中子砂が冷却水通過用の孔内から抜け出
易くなる。

【００８０】請求項５に記載の発明では、中子ピースの
下縁がアーチ状に形成されているため、鋳造時における
熱衝撃に対する抵抗性が高められる。また、アーチ状に
形成することにより、中子ピースはその両端側において
中子ピース材の自重により孔内より排出される方向に移
動し易く、鋳造後の型ばらし時に、崩壊した中子砂が冷
却水通過用の孔内から抜け出易くなる。

【００８１】請求項６に記載の発明では、冷却水通過用
の孔の上部がシリンダボア間においてシリンダボアの上
部と対応する位置まで延びるように形成でき、冷却水に
よるシリンダボアの上部側の冷却効率が向上する。

【００８２】請求項８に記載の発明では、中子ピースの
材料の主成分にＳi Ｏ₂ を使用する場合に比較して、黒
鉛の性質である鋳鉄の溶湯に対する濡れの悪さが幸いし
て目差しがより発生し難くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ウォータジャケット用中子の概略斜視図。

【図２】 中子ピースの斜視図。

【図３】 型抜きプレートの斜視図。

【図４】 中子ピースの製造工程を示す模式図。

【図５】 シリンダブロックの概略平面図。

【図６】 図５のVI−VI線断面図。

【図７】 変更例の中子ピースの正面図。

【図８】 （ａ）は従来技術のシリンダブロックの部分
平面図、（ｂ）は（ａ）のＢーＢ線断面図。

【符号の説明】

１…ウォータジャケット用中子、２…ウォータジャケッ
ト用中子本体、３…中子ピース、３ｂ…下縁、４…嵌合
溝、５…凸部、１３…シリンダブロック、１４…シリン
ダボア、１５…区画壁、１７…冷却水通過用の孔として
の冷却水通路。

フロントページの続き (72)発明者 佐野 利夫 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 安田 辻彦 愛知県名古屋市緑区高根台107

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンのシリンダブロックを鋳造によ
   り製造する際に使用するウォータジャケット用中子本体
   に、隣接するシリンダボア間の区画壁に冷却水通過用の
   孔を形成するための前記中子本体とは別体の中子ピース
   を、前記ウォータジャケット用中子本体の材料と別で、
   かつ鋳造時に焼付き、目差しの発生を防止できる材料で
   形成し、該中子ピースを前記区画壁が形成されるべき位
   置と対応する位置に配設したエンジンのウォータジャケ
   ット用中子。
2. 【請求項２】 前記ウォータジャケット用中子本体には
   隣接するシリンダボア間と対応する位置に互いに対向し
   て対をなす嵌合溝が形成され、前記中子ピースはその両
   端が該嵌合溝に嵌合する状態でウォータジャケット用中
   子本体に取り付けられている請求項１に記載のエンジン
   のウォータジャケット用中子。
3. 【請求項３】 前記ウォータジャケット用中子本体に
   は、前記各中子ピースの両端上部と対応する位置に凸部
   がそれぞれ上側に向かって突設されている請求項１又は
   請求項２に記載のエンジンのウォータジャケット用中
   子。
4. 【請求項４】 前記中子ピースは上下方向の長さが中央
   部側から両側に向かって次第に大きくなるように形成さ
   れている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のエ
   ンジンのウォータジャケット用中子。
5. 【請求項５】 前記中子ピースはその下縁がアーチ状に
   形成されている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記
   載のエンジンのウォータジャケット用中子。
6. 【請求項６】 前記中子ピースはその上部中央がウォー
   タジャケット用中子本体の上面より上側に位置するよう
   に形成されている請求項１〜請求項５のいずれか１項に
   記載のエンジンのウォータジャケット用中子。
7. 【請求項７】 請求項１〜請求項６のいずれか１項に記
   載のウォータジャケット用中子本体に取り付けられる中
   子ピースであって、該中子ピースの材料をレジンコーテ
   ッドサンドとし、骨材の主材料を鋳造時における焼付き
   及び目差しを防止できる材料とし、副材料は少なくとも
   鋳造後の中子ピースの崩壊性を確保可能な材料を含むエ
   ンジンのシリンダボア間鋳抜き孔成形用中子ピース。
8. 【請求項８】 請求項１〜請求項６のいずれか１項に記
   載のウォータジャケット用中子本体に取り付けられる中
   子ピースであって、該中子ピースの材料の主成分を黒鉛
   としたエンジンのシリンダボア間鋳抜き孔成形用中子ピ
   ース。