JPH1026050A - シリンダブロックの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水路を有する金属製ケレンを鋳ぐるんだシリ
ンダブロックのシリンダボア間の隔壁の厚みを６ｍｍ以
下にするこができるシリンダブロックの製造方法を提供
すること。 【解決手段】 隔壁４を介して複数のシリンダボア５が
前後方向に並設されると共に該ボア５の左右両側にウオ
ータジャケット６が形成され、前記隔壁４には、前記左
右のウオータジャケット６間を連通する水路７を有する
金属板製ケレン８が鋳ぐるまれている鋳物製シリンダブ
ロック１の製造方法において、前記ケレン８の水路７内
に、該ケレン８の熱膨張と略同じかそれよりも大きい熱
膨張を有する鋳型砂２１を充填した後、該ケレン８を前
記ウオータジャケットの中子１８に組み込み、該中子１
８をシリンダブロック主型２２内に配置して、該鋳型に
注湯してシリンダブロックを得ることを特徴とするシリ
ンダブロックの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水冷多気筒エンジ
ン等に使用されるシリンダブロックの製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種シリンダブロックの製造方法とし
て、例えば、特開昭６１ー１８２４４２号公報に記載の
ものが公知である。この従来の方法は、「各シリンダボ
ア間の壁部に冷却水路を形成するために、中子形成用金
型のキャビテイ間に筒状部材（ケレン）を配置して、該
キャビテイに中子砂を充填した後に焼成してシリンダブ
ロック中子を形成し、該シリンダブロック中子をシリン
ダブロック主型内に位置決め配置した後にシリンダブロ
ック中子およびシリンダブロック主型間に注湯してシリ
ンダブロックを得るようにしたシリンダブロックの製造
方法において、前記筒状部材をその内部に中子砂を充填
した状態で中子成形用金型のキャビテイ間に配置するこ
とを特徴とするシリンダブロックの製造方法。」であっ
た。

【０００３】前記従来のものは、筒状部材（ケレン）の
内面の幅が、１〜２ｍｍ程度であり、シリンダボア間の
壁部の肉厚は、７ｍｍ以上のものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、水冷多気筒
エンジンは、小型化が要請されており、その小型化のた
めにはシリンダボア間の隔壁の厚みを薄くすることが望
まれている。しかし前記従来のものでは、７ｍｍ以下に
することが困難であった。その理由は、冷却水路を形成
するためのケレンを金属製板材で成形した場合、その板
厚をかなり厚いものにしないと、溶湯により溶けて溶湯
の差し込みが生じ、水路が詰まるという問題があるた
め、薄肉の金属板を使用することが出来なかったからで
ある。また、水路の内面幅寸法を小さくすると、砂の充
填が困難になったり、逆に砂出しが困難になるため、そ
の寸法を１ｍｍ以下にすることが困難だったからであ
る。

【０００５】そこで、本願発明者らは鋭意研究の結果、
前記ケレンに充填する中子砂を種々変更して実験を重ね
た結果、特定の鋳物砂を用いれば、ケレンの金属板の厚
みを薄くすることができ、また、砂の充填及び砂出が容
易になることを発見した。本発明は、この知見に基づき
なされたものであり、その目的とするとことは、水路を
有する金属製ケレンを鋳ぐるんだシリンダブロックのシ
リンダボア間の隔壁の厚みを６ｍｍ以下にするこができ
るシリンダブロックの製造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、次の手段を講じた。即ち、本発明の特徴
とするところは、隔壁を介して複数のシリンダボアが前
後方向に並設されると共に該ボアの左右両側にウオータ
ジャケットが形成され、前記隔壁には、前記左右のウオ
ータジャケット間を連通する水路を有する金属板製ケレ
ンが鋳ぐるまれている鋳物製シリンダブロックの製造方
法において、前記ケレンの水路内に、該ケレンの熱膨張
と略同じかそれよりも大きい熱膨張を有する鋳型砂を充
填した後、該ケレンを前記ウオータジャケットの中子に
組み込み、該中子をシリンダブロック主型内に配置し
て、該鋳型に注湯してシリンダブロックを得る点にあ
る。

【０００７】本願発明者らは、ケレンの水路内に充填す
る中子砂を種々変化させて、製品の出来上がりを観察し
た。そして、充填砂として、ケレンの熱膨張よりも小さ
い熱膨張を有する鋳型砂を充填した場合、鋳造時にケレ
ン水路部の充填砂に亀裂が生じ、溶湯の差し込みが生じ
たり、ケレンの変形が生じた。そこで、本発明では、ケ
レンの水路内に、該ケレンの熱膨張と略同じかそれより
も大きい熱膨張を有する鋳型砂を充填するようにしたの
である。この方法を採用することにより、板厚の薄い金
属板を使用しても、ケレンが溶損することなく、完全な
水路を確保することができるようになった。即ち、薄い
金属板を使用することができるので、シリンダボア間の
隔壁の厚さをその分だけ薄くすることができる。

【０００８】はた、本発明においては、前記ケレンの水
路内に充填される鋳型砂は、粒度が１００〜１４０メッ
シュのシェル砂であり、充填後焼結凝固されることを特
徴とする。前記のような細かい砂を使用することによ
り、砂の充填率を高めることができ、薄い金属板を使用
したケレンの溶損が防止され、また、砂出し作業が容易
になるので、水路内面の幅寸法を可及的に小さくでき、
その分だけシリンダボア間の隔壁の厚さを薄くすること
ができる。

【０００９】また、本発明においては、前記ケレンは錫
鍍金が施された二枚の軟鋼製薄板を重ね合わせるてその
間に前記水路が形成されるように一体成形されているこ
とを特徴とする。このように錫メッキを行うことによ
り、砂の剥離が容易になり、砂出しが容易になる。

【００１０】更に、前記ケレンは、二枚の金属製薄板を
湾曲状に成形し、その湾曲凸部の頂面同士を重ね合わ
せ、前記湾曲の軸心に沿った両端部を所定長さに渡って
直線状にかしめることにより、前記二枚の金属製薄板を
一体化している。従来は、二枚の金属板をスポット溶接
等で固着して一体化していたが、スポット溶接はコスト
が高くついた。本発明では、湾曲した板の湾曲凸部同志
を合わせて、その両端を直線状にカシメたので、溶接を
用いないで二枚の金属板を一体化できた。

【００１１】本発明においては、前記隔壁の肉厚は６ｍ
ｍ以下とされ、前記ケレンの金属板の肉厚は０．５ｍｍ
以下とされ、前記水路の前後方向の最小幅は１．０〜
０．５ｍｍとされているので、前記隔壁を薄肉とするこ
とができ、エンジンの軽量化、小型化が達成できた。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき説明する。図１、２において、シリンダブロッ
ク１の上部にボルト２により固定されたシリンダヘッド
３を有する水冷多気筒エンジンが示されている。前記シ
リンダブロック１は、鋳物製であり、隔壁４を介して複
数のシリンダボア５が前後方向に並設されると共に該ボ
ア５の左右両側にウオータジャケット６が形成され、前
記隔壁４には、前記左右のウオータジャケット６間を連
通する横水路７を有する金属板製ケレン８が鋳ぐるまれ
ている。

【００１３】前記シリンダヘッド３にもウオータジャケ
ット９が設けられ、このシリンダヘッド３のウオータジ
ャケット９と前記シリンダブロック１のウオータジャケ
ット６とは、上下の連通孔を介して連通していると共
に、前記ケレン８に設けられた上下水路１０を介して連
通されている。図３、４に前記ケレン８の詳細が示され
ている。このケレン８は、厚みが０．５ｍｍの軟鋼製板
材から打ち抜かれた二枚の打ち抜き片１１、１１を一体
化することにより構成されている。この軟鋼製板材の表
面には錫メッキが施されている。この打ち抜き片１１
は、その上半分の左右両側に上下水路１０を形成する折
り曲げ部１２が形成され、その下半分の左右両側に拡開
する水路案内部１３が形成されている。そして、一方の
打ち抜き片１１の上下端部にカシメ片１４が一体に突設
されている。

【００１４】前記各打ち抜き片１１は、図４に示すよう
に、シリンダボア５の曲率に略沿った湾曲形状に形成さ
れている。そして、その湾曲凸部の頂面同士を重ね合わ
せ、前記湾曲の軸心に沿った両端部に設けられたカシメ
片１４を折り曲げて、所定長さに渡って直線状にかしめ
ることにより、前記二枚の金属製薄板からなる打ち抜き
片１１を不離一体に固定して一体化している。即ち、湾
曲状を直線状に強制的に変形させることにより二枚の金
属薄板は、密着接当して強固に一体化される。尚、この
実施の形態では、従来のようにスポット溶接等の固着手
段を用いていない。

【００１５】このようにして二枚の薄板金属を一体化し
てケレン８を形成することにより、その上半分の左右両
側に上下水路１０が形成され、その下半分の左右両側に
水路案内部１３が形成される。そして、一体化されたケ
レン８の中央部を上下複数段にわたて密着するようプレ
スすることにより、二枚の金属板が密着接当する密着部
１５が形成され、そして、この密着部１５に貫通孔１６
が開設されている。前記密着部１５でない部分は、二枚
の金属板の内面が０．５ｍｍ離間して、左右に貫通する
横水路７に形成されている。この上下複数段にわたる横
水路７の内、上部の水路７の左右両端部は、前記左右の
上下水路１０に連通し、下部のものは、前記左右の水路
案内部１３に連通している。

【００１６】尚、前記左右の上下水路１０を形成する折
り曲げ片１２には、鋳物砂充填用孔１７が左右方向に貫
通して開設されている。次に、図５〜図８により、前記
ケレン８を用いたシリンダブロック１のウオータジャケ
ット用中子１８の製造方法を説明する。図５に示すよう
に、前記薄肉金属板製ケレン８の横水路７が上下方向に
なるように該ケレン８を金型１９内に配置する。この金
型１９には、前記ケレン８の鋳物砂充填用孔１７と水路
案内部１３に連通する砂吹き込み口２０が開設されてい
る。そして、この金型１９の砂吹き込み口２０から、シ
ェル砂を吹き込み、ケレンの上下水路１０と横水路７及
び水路案内部１３にシェル砂２１を充填する。そして、
金型１９を２００〜２５０℃に加熱して、充填させた砂
２１を焼結凝固させる。その後、金型１９からケレン８
を取出す。該取り出した状態のケレン８が、図６、７に
示されている。

【００１７】前記シェル砂２１は、前記ケレン８の熱膨
張と略同じかそれよりも大きい熱膨張を有する鋳型砂が
用いられる。そして、この砂は、粒度が１００〜１４０
メッシュをピークとするＡＦＳ８０程度の細かい砂が望
ましい。ＡＦＳ４０程度の荒目の砂を使用すると、０．
５ｍｍの水路７に入り難かった。また、ＡＦＳ５５程度
の中目の砂を使用した場合、鋳造後のケレン８の一部に
溶融が認められた。従って、ＡＦＳ８０程度の細かい砂
が望ましい。また、砂の膨張係数として、１１×１０の
マイナス６乗に近い膨張を示す砂が有効であった。さら
に、前記砂は、レジンコーテッドサンド（ＲＣＳ）であ
り、砂に混ぜるレジンの割合は低いほうが流動性が良い
ので、この実施の態様では２％レジンとした。

【００１８】図８に前記砂２１を充填したケレン８を組
み込んだシリンダブロックのウオータジャケット用中子
１８が示されている。このウオータジャケット用中子１
８は、シリンダブロック主型２２内に配置され、また、
このウオータジャケット用中子１８の内部にシリンダボ
ア用中子２３が配置されている。然して、主型２２と各
中子１８、２３間に形成されたキャビティ２４に溶湯が
注湯され、シリンダブロック１が鋳込まれる。溶湯が凝
固後、型ばらしが行われ、シリンダブロック１が取り出
される。このとき、ケレン８内に充填されていた砂２１
も排出され、図１、２に示すケレン８が鋳ぐるまれたシ
リンダブロック１が完成する。

【００１９】尚、請求項１記載の本発明においては、前
記実施の態様に限定されるものではない。例えば、ケレ
ン８の材質としてステンレス鋼板等の他の金属板を用い
てもよい。また、メッキの種類としてもクロームメッキ
等であってもよい。また、ケレン８の板厚は、０．５ｍ
ｍに限定されるものではなく、それよりも薄い０．３ｍ
ｍ又はそれよりも厚い１．０ｍｍ等であってもよい。更
に、シリンダボア５間の隔壁４の厚みも６ｍｍ以上であ
ってもよい。

【００２０】

【発明の効果】請求項１記載の本発明では、ケレンの水
路内に、該ケレンの熱膨張と略同じかそれよりも大きい
熱膨張を有する鋳型砂を充填するようにしたので、板厚
の薄い金属板を使用しても、ケレンが溶損することな
く、完全な水路を確保することができるようになった。
即ち、薄い金属板を使用することができるので、シリン
ダボア間の隔壁の厚さをその分だけ薄くすることができ
る。

【００２１】はた、請求項２記載の本発明においては、
前記ケレンの水路内に充填される鋳型砂として細かい砂
を使用するので、砂の充填率を高めることができ、薄い
金属板を使用したケレンの溶損が防止され、また、砂出
し作業が容易になるので、水路内面の幅寸法を可及的に
小さくでき、その分だけシリンダボア間の隔壁の厚さを
薄くすることができる。

【００２２】また、請求項３記載の本発明においては、
前記ケレンは錫鍍金が施された二枚の軟鋼製薄板を重ね
合わせるてその間に前記水路が形成されるように一体成
形されているので、メッキによりケレンの錆が防止でき
ると共に、鋳物砂の剥離が容易になり、砂出しが容易に
なる。更に、請求項４記載の本発明では、前記ケレン
は、二枚の金属製薄板を湾曲状に成形し、その湾曲凸部
の頂面同士を重ね合わせ、前記湾曲の軸心に沿った両端
部を所定長さに渡って直線状にかしめることにより、前
記二枚の金属製薄板を一体化しているので、従来のよう
な溶接を用いないで二枚の金属板を一体化できるので、
コスト低減が図れる。

【００２３】請求項５記載の本発明においては、前記隔
壁の肉厚は６ｍｍ以下とされ、前記ケレンの金属板の肉
厚は０．５ｍｍ以下とされ、前記水路の前後方向の最小
幅は１．０〜０．５ｍｍとされているので、前記隔壁を
薄肉とすることができ、エンジンの軽量化、小型化が達
成できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】水冷多気筒エンジンの縦断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】ケレンの斜視図である。

【図４】ケレンの一部断面を示す平面図である。

【図５】ケレンに砂を充填する説明図である。

【図６】ケレンにシェル砂が充填され、シリンダブロッ
クのウオータジャケット用中子に組み込まれる前の状態
を示すケレンの斜視図である。

【図７】シェル砂が充填されケレンの一部断面の平面図
である。

【図８】ケレンが組み込まれたシリンダブロックのウオ
ータジャケット用中子、シリンダブロック主型、シリン
ダボア中子の各配置を示す鋳型の平面図である。

【符号の説明】

１ シリンダブロック ４ 隔壁 ５ シリンダボア ６ ウオータジャケット ７ 横水路 ８ ケレン １０ 上下水路 １８ ウオータジャケット用中子 ２１ 砂 ２２ 主型

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 隔壁を介して複数のシリンダボアが前後
   方向に並設されると共に該ボアの左右両側にウオータジ
   ャケットが形成され、前記隔壁には、前記左右のウオー
   タジャケット間を連通する水路を有する金属板製ケレン
   が鋳ぐるまれている鋳物製シリンダブロックの製造方法
   において、 前記ケレンの水路内に、該ケレンの熱膨張と略同じかそ
   れよりも大きい熱膨張を有する鋳型砂を充填した後、該
   ケレンを前記ウオータジャケットの中子に組み込み、該
   中子をシリンダブロック主型内に配置して、該鋳型に注
   湯してシリンダブロックを得ることを特徴とするシリン
   ダブロックの製造方法。
2. 【請求項２】 前記ケレンの水路内に充填される鋳型砂
   は、粒度が１００〜１４０メッシュのシェル砂であり、
   充填後焼結凝固されることを特徴とする請求項１記載の
   シリンダブロックの製造方法。
3. 【請求項３】前記ケレンは錫鍍金が施された二枚の軟鋼
   製薄板を重ね合わせるてその間に前記水路が形成される
   ように一体成形されていることを特徴とする請求項１〜
   ２の何れかに記載のシリンダブロックの製造方法。
4. 【請求項４】 前記ケレンは、二枚の金属製薄板を湾曲
   状に成形し、その湾曲凸部の頂面同士を重ね合わせ、前
   記湾曲の軸心に沿った両端部を所定長さに渡って直線状
   にかしめることにより、前記二枚の金属製薄板を一体化
   することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のシ
   リンダブロックの製造方法。
5. 【請求項５】 前記隔壁の肉厚は６ｍｍ以下とされ、
   前記ケレンの金属板の肉厚は０．５ｍｍ以下とされ、前
   記水路の前後方向の最小幅は１．０〜０．５ｍｍとされ
   ていることを特徴とする請求項１記載のシリンダブロッ
   クの製造方法。