JPS61150746A - シリンダブロツク素材用鋳型 - 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】 Ａ０発明の目的 （１）　　産業上の利用分野 本発明は、多気筒内燃機関用シリンダブロック素材を鋳
造するために用いる鋳型に関する。

（２）　　従来の技術 従来、この種鋳型としてはシリンダブロック成形用キャ
ビティのクランク軸と平行な両下縁に沿って一対の湯道
を配設したものが知られている。

この場合、両湯道の天面および底面は、それらの給湯部
側の上流端から下流端にかけて略水平に形成されている
。

（３）発明が解決しようとする問題点 しかしながら、前記のように各湯道の断面積を略全長に
亘って同一に形成すると、キャビティの給湯部側とそれ
と反対側とでは溶湯の充填時期が異なるためキャビティ
内において溶湯が乱流を起こして空気等のガスを巻込み
、その結果素材に巣が発生するという不具合がある。

本発明は上記に鑑み、キャビティ内における湯面の上昇
をその全体に亘って略均−にして溶湯が乱流を起こすこ
とがないようにした前記鋳型を提供することを目的とす
る。

Ｂ８発明の構成 （１）　　問題点を解決するための手段本発明は、シリ
ンダブロック成形用キャビティと、該キャビティのクラ
ンク軸線と略平行な両下縁に沿う一対の湯道と、両湯道
と前記キャビティ間を連通ずる複数の堰と、両湯道の上
流端に連通ずる給湯部とを備え、各湯道の上流から下流
に向けて両湯道の底面を上り階段状に形成すると共に両
湯道の天面を略水平に形成して両湯道の断面積を段階的
に減少させたことを特徴とする。

（２）作　用 前記のように湯道の断面積を段階的に減少させると、断
面積の大きな部分では大量の溶湯を遅い速度で堰を通じ
てキャビティに充填し、また断面積の小さな部分では少
量の溶湯を速い速度で堰を通じてキャビティに充填する
ことができるので、そのキャビティ内では両下縁よりそ
れらの全長に亘って略均等に場面が上昇し、したがって
溶湯がキャビティ内で乱流を起こすことがなく、空気等
のガスが溶湯に巻き込まれることを防止して巣の発生を
回避することができる。

（３）実施例 第１〜第３図はサイアミーズ型シリンダブロックＳを示
し、それはアルミニウム合金製シリンダブロック本体２
と、その本体２に鋳ぐるまれた鋳鉄製スリーブ３とより
なる。シリンダブロック本体２は、直列に並ぶ複数、図
示例は４個のシリンタハレル１．〜１４相互を結合して
なるサイアミーズシリンダバレル１と、そのサイアミー
ズシリンダバレルｌを囲繞する外壁部４と、外壁部４の
下縁に連設されたクランクケース５とより構成され、各
シリンダバレル１．〜１４に前記スリーブ３が鋳ぐるま
れでおり、各スリーブ３によりシリンダボア３ａが形成
される。

サイアミーズシリンダバレル１と外壁部４間には、サイ
アミーズシリンダバレル１の全周が臨む水ジャケット６
が形成される。その水シャケ７ト６におけるシリンダヘ
ッド側の開口部において、サイアミーズシリンダバレル
１と外壁部４間は複数の補強デツキ部８により連結され
、相隣る補強デツキ部８間はシリンダヘッド側への連通
ロアとして機能する。これによりシリンダブロックＳは
クローズドデツキ型に構成される。

第５〜第９図は、第４図に示すシリンダブロック素材Ｓ
ｍの鋳造装置を示し、その装置は本発明に係る鋳型とし
ての金型Ｍを備え、その金型Ｍは昇降自在な上型９と、
その上型９の下方に配設され、第５．第６図において左
右二つ割の第１および第２側型ＩＬ、１０ｇと両側型１
０１．１０ｇを摺動自在に載置する下型１１とより構成
される。

上型９の下面には、両側型Ｌｏｔ、１０２と協働してサ
イアミーズシリンダバレル１および外壁部４を成形する
ための第１キヤビテイＣ１を画成する型締め用凹部１２
が形成され、その凹部１２と嵌合する型締め用凸部１３
が両側型１０．．１０□の上面に突設される。

第７．第８図に示すように、下型１１には給湯部Ａが設
けられ、その給湯部Ａは溶解炉（図示せず）よりアルミ
ニウム合金よりなる溶湯を受ける湯溜部１４と、その湯
溜部１４に連通する給湯シリンダ１５と、その給湯シリ
ンダ１５に摺合されるプランジャ１６とよりなる。また
下型１１には湯溜部１４より２本に分岐して第１キヤビ
テイＣ３のクランク軸線方向と略平行に延びる一対の湯
道１７が形成される。さらに下型１１は両湯道１７間に
おいて上方へ突出する成形プロ７り１８を有し、その成
形ブロック１８は両側型１０１．１０ｚと協働してクラ
ンクケース５を成形するための第２キヤビテイＣｔを画
成する。そのキャビティＣ２の上端は前記第１キヤビテ
イＣ１に連通し、またクランク軸線と略平行な両下縁は
両湯道１７に複数の堰１９を介して連通ずる。これら第
１および第２キヤビテイＣｒ　、Ｃｚはシリンダブロッ
ク成形用キャビティＣを構成する。

成形ブロック１８は、所定の間隔で形成された背の高い
４個のかまぼこ形第１成形部１８．と、相隣る第１成形
部１８１問および最外側の画策１成形部１８Ｉの外側に
位置する凸字形第２成形部１８ｇとよりなり、各第１成
形部１８＋　はクランクピンおよびクランクアーム用回
転空間２０（第２、第３図）を形成するために用いられ
、第２成形部１８□はクランクジャーナルの軸受ホルダ
２１　（第２．第３図）を成形するために用いられる。

各基１９は各第２成形部１８□に対応して設けられてお
り、第２キヤビテイＣ２の容量の大きな部分に溶湯を早
期に充填するようになっている。

各湯道１７の、湯溜部１４に連通する上流端から下流端
である湯道光１７ａに向けて、両湯道１７の底面１７ｂ
は数段の上り階段状に形成され、また両湯道１７の天面
１７ｃは略水平に形成される。これにより両湯道１７の
断面積は給湯部Ａから湯道光１７ａに向けて段階的に減
少している。

各段部１７ｄに連なる各立上がり部１７ｅは各基１９に
対応して配設され、また溶湯を各基１９にスムーズに導
くことができるように斜めに形成される。

この゛ように湯道１７の断面積を段階的に減少させると
、断面積の大きな部分では大量の溶湯を遅い速度で堰１
９を通じて第２キヤビテイＣ２に充填し、また断面積の
小さな部分では少量の溶湯を速い速度で堰１９を通じて
第２キヤビテイＣ２に充填することができるので、その
キャビティＣ２内では両下縁よりそれらの全長に亘って
略均等に湯面が上昇し、したがって溶湯がキャビティＣ
２内で乱流を起こすことがなく、空気等のガスが溶湯に
巻き込まれることを防止して巣の発生を回避することが
できる。また溶湯の充填作業が効率良く行われるので、
鋳造能率を向上させることができる。

第５．第６図に示すように各第１成形部１８゜の頂面に
は、鋳鉄製スリーブ３の内周面と嵌合する位置決め突起
２２が突設され、その位置決め突起２２の中心には凹部
２３が形成される。また両側に位置する２つの第１成形
部１８．には、位置決め突起２２の両側において第１成
形部１８１を貫通する貫通孔２４が形成され、それら貫
通孔２４に一対の仮設置ピン２５がそれぞれ摺合され、
それら仮設置ピン２５は、後述する水ジヤケツト用砂中
子の仮設置のために用いられる。両板設置ピン２５の下
端は、成形ブロック１８の下方に配設された取付板２６
に固定される。その取付板２６には２本の支持ロッド２
７が挿通され、各支持ロンド２７の下部と取付板２６の
下面との間にはコイルばね２８が縮設される。型開き時
には、取付板２６は各コイルばね２８の弾発力を受けて
各支持ロッド２７先端のストッパ２７ａに当接するまで
上昇し、これにより各仮設置ピン２５の先端は第１成形
部１８．頂面より突出している。各仮設置ビン２５の先
端面には砂中子の下縁と係合する凹部２５ａが形成され
る。

また両側に位置する２つの第１成形部１８．には、両賞
通孔２４間の二環分位置において第１成形部１８．を貫
通する貫通孔２９が形成され、その貫通孔２９に下端を
取付板２６に固定された作動ピン３０が摺合される。型
開き時には、作動ピン２９の先端は凹部２３内に突出し
、また型閉め時には後述するコレット機構により押し下
げられ、これにより両板設置ピン２５を第１成形部１Ｂ
。

頂面より引き込ませるようになっている。

第１および第２側型１０１．１０□における第２キヤビ
テイＣ２を画成する壁部の中央部分には砂中子を本設置
するための中子受３１が２個所宛設けられている。各中
子受３１は砂中子の位置決めを行う係合孔３１ａと、そ
の開口部外周に形成されて砂中子を挟持する挟持面３１
ｂとよりなる。

上型９の型締め用凹部１２には、第１キヤビテイＣＩに
連通して溶湯をオーバフローさせるための複数の第３キ
ヤビテイＣ８および連通ロアを成形するための第４キヤ
ビテイＣ４がそれぞれ形成され、また上型９には各第３
キヤビテイＣ３および第４キヤビテイＣ４に連通する貫
通孔３２，３３がそれぞれ形成される。

それら貫通孔３２．３３には閉鎖ピン３４．３５がそれ
ぞれ挿入され、それら閉鎖ピン３４．３５の上端は上型
９の上方に配設される取付板３６に固定される。

各貫通孔３２．３４の、両キャビティＣ３，Ｃ４に対す
る連通端から上方へ所定の長さに亘って延びる小径部３
２ａ、３３ａは各閉鎖ピン３４゜３５と嵌合して第３キ
ヤビテイＣ３および第４キヤビテイＣ４を閉鎖し得るが
、その外の部分の直径は各閉鎖ピン３４．３’５の直径
よりも大きく、これにより各閉鎖ピン３４．３５と各貫
通孔３２゜３３間に空気通路３７．３８が形成される。

上型９の頂面と取付板３６間には、油圧シリンダ３９が
介装され、その油圧シリンダ３９の作動により取付板３
６を昇降して各閉鎖ピン３４，３５により各小径部３２
ａ、３３ａを開閉するようになっている。４０は取付板
３６の案内ロッドである。

上型９には、各シリンダバレル１．−１．に鋳ぐるまれ
るスリーブ３を保持するためのコレット機構４１が設け
られ、その機構４１は下記のように構成される。

上型９には、作動ピン３０の延長軸線に中心線を合致さ
せた貫通孔４２が形成され、その貫通孔４２に支持ロッ
ド４３が遊挿される。その支持ロッド４３の上端は上型
９の頂面に立設されたブラケット４４に固定され、また
その下端に溶湯浸入防止板４５が固着される。溶湯浸入
防止板４５の下面には、下型１１における第１成形部１
８Ｉ頂面の凹部２３に嵌合し得る凸部４５ａが形成され
る。

中空の保持筒４６は円形の外周面と、上部から下部に向
けて下り勾配のテーパ孔４７を有し、上型９から下方へ
突出する支持ロッド４３の下部は保持筒４６のテーパ孔
４７に遊挿され、その保持筒４６の上端面は上型９の凹
部１２に突設された凸部４８に当接し、また下端面は溶
湯浸入防止板４５に当接する。第９図に示すように保持
筒４６の周壁部にはその内周面および外周面より半径方
向に延びる複数のすり割溝４９が交互に且つ円周上等間
隔に形成される。

支持ロッド４３には、保持筒４６を拡径するための中空
状作動ロッド５０が支持ロッド４３の略全長に亘って摺
合され、その作動ロッド５０は保持筒４６のテーパ孔４
７に嵌合するテーバ部５０ａと、そのテーパ部５０ａに
連設されて上型９の貫通孔４２に摺合されると共に上型
９より突出する真内部５０ｂとよりなる。テーパ部５０
ｂには複数のピン５７が突設され、それらピン５７は保
持筒４６の上下方向に長いピン孔５８に挿入され、これ
によりテーパ部５０ａの上下動を許容しつつ保持筒４６
の回止めがなされる。

上型９の頂面には、油圧シリンダ５１が固定され、その
中空ピストン５２の上端面および下端面に突設された中
空ピストンロッド５３１．５３□がシリンダ本体５４の
上端壁および下端壁をそれぞれ貫通している。中空ピス
トン５２および中空ピストンロッド５３を貫通する貫通
孔５５には作動ロンド５０の真内部５０ｂが挿入され、
その真内部５０ｂの環状溝に嵌めた抜止めストッパ５６
１．５６□を中空ピストンロッド５３．．５３□の上、
下端面にそれぞれ当接させて中空ピストン５２により作
動ロンド５０を昇降するようになっている。前記コレッ
ト機構４１はシリンダブロックＳの各シリンダバレル１
．〜１４に対応して４機設けられる。

第１０．第１１図は水ジヤケツト用砂中子５９を示し、
その砂中子５９は、シリンダプロ・ツクＳの４本のシリ
ンダバレルＩＩ〜１４に対応して４本の円筒部６０１〜
６０４を備えると共にそれらの相隣るもの相互の重合す
る周壁を欠如させた中子本体６１と、水ジャケット６を
シリンダヘッドの水ジャケットに連通する連通ロアおよ
び補強デツキ部８を形成すべく、中子本体６１の上端面
に突設された複数の突起６２と、中子本体６１のシリン
ダバレル配列方向両外側面、図示例は中間に位置する２
本の円筒部６０．．６０３の両外側面にそれぞれ突設さ
れた幅木６３とより構成される。

各幅木６３は中子本体６１と一体の大径部６３ａと、そ
の端面に突設される小径部６３ｂとより形成される。

次に前記鋳造装置によるシリンダブロック素材Ｓｍの鋳
造作業について説明する。

先ず第５図に示すように、上型９を上昇させ、また両側
型ＬＬ、１０□を互いに離間するように移動させて型開
きを行う。コレット機構４１においては、各油圧シリン
ダ５１を作動させて中空ピストン５２により作動ロッド
５０を下降させ、テーバ部５０ａの下方移動により保持
筒４６を縮径させておく。また上型９上の油圧シリンダ
３９を作動させて取付板３６を上昇させ、これにより各
閉鎖ピン３４．３５を第３．第４キヤビテイＣ３，０４
に連通ずる小径部３２ａ、３３ａより離脱させる。さら
に給湯シリンダ１５内のプランジャ１６を下降させる。

略真円の鋳鉄製スリーブ３を各保持筒４６に遊嵌し、ス
リーブ３の上端開口を上型９の凸部４Ｂに嵌合して閉鎖
し、またスリーブ３の下端面を溶湯浸入防止板４５の凸
部４５ａ下端面に合致させると共に溶湯浸入防止板４５
によりスリーブ３の下端開口を閉鎖する。そしてコレッ
ト機構４１の油圧シリンダ５１を作動させ、その中空ピ
ストン５２により作動ロッド５０を上昇させる。これに
よりテーパ部５０ａが上方へ移動するので保持筒４６が
拡径し、スリーブ３は拡径力を受けて保持筒４６に確実
に保持される。

第５．第１１図に示すように砂中子５９における両側の
円筒部６０＋、６０−下縁を、下型１１における両側の
第１成形部１８．の頂面に突出する各仮設置ピン２５の
凹部２５ａに係合させて砂中子５９の仮設置を行う。

両側型１０．．１０．をそれらが互いに接近する方向に
所定距離移動させ、各中子受３１と各幅木６３とを係合
して砂中子５９の本設置を行う。

即ち、各中子受３１の係合孔３１ａに砂中子５９におけ
る各幅木６３の小径部６３ｂを嵌合して砂中子５９を位
置決めし、また各大径部６３ａのシリンダバレル配列方
向と平行な端面を各中子受３１の挟持面３１ｂに衝合し
て砂中子５９をそれら挟持面３１ｂにより挟持するもの
である。

第６図に示すように、上型９を下降させて各スリーブ３
を砂中子５９の各円筒部６０．〜６０゜内に挿入し、溶
湯浸入防止板４５の凸部４５ａを第１成形部１８．頂面
の凹部２３に嵌合する。これにより溶湯浸入防止板４５
の凸部４５ａにより作動ピン３０が押し下げられるので
各仮設置ピン２４が下降して第１成形部１８＋頂面より
引込む。

また上型９の型締め用凹部１２が両側型１０．。

１０□の型締め用凸部１３に嵌合して型締めが行われる
。

下型１１の湯溜部１４に溶解炉よりアルミニウム合金よ
りなる溶湯を供給し、プランジャ１６を上昇させて溶湯
を両湯道１７より堰１９を通じて第２キヤビテイＣｔの
両下縁よりそのキャビティＣｔおよび第１キヤヒテイＣ
＋に充填する。両キャビティＣ＋、Ｃｚ内の空気等のガ
スは、溶湯により押し上げられ第３．第４キャビティＣ
３，Ｃ４に連通ずる空気通路３７．３８を経て上型９の
上方へ抜ける。

この場合、両湯道１７は前述のように湯溜部１４側より
湯道光１７ａに向けて断面積が段階的に減少するように
形成されているので、プランジャ１６の上昇により溶湯
は両湯道１７より各層１９を通じて第２キヤビテイＣ２
の両下縁よりそれらの全長に亘って略均等にそのキャビ
ティＣ２内をスムーズに押し上げられる。したがって溶
湯が両キャビティＣ，，Ｃ，内で乱流を起こすことがな
く、溶湯中への空気等のガスの巻込みを防止して巣の発
生を回避することができる。

第３．第４キャビティＣ，、Ｃ，に溶湯が充填された時
点で、上型９上の油圧シリンダ３９を作動させて取付板
３６を下降させ、閉鎖ピン３４゜３５によって両キャビ
ティＣｓ、Ｃａに連通ずる小径部３２ａ、３３ａを閉鎖
する。

前記注湯作業において、第２キヤビテイＣ２および第１
キヤビテイＣＩに溶湯を充填するためのプランジャ１６
の変位および溶湯圧力は第１２図に示すように制御され
る。

即ち、プランジャ１６はその移動速度を第１〜第３速Ｖ
、−Ｖ、の３段階に制御される。本実施例では第１速Ｖ
、は０．０８〜０．３　ｍ／ｓｅｃ　、第２速Ｖ２はＯ
，１４〜０．１８　ｍ／ｓｅｃ　、第３速Ｖｆｆは大幅
な減速状態となるように０．０４〜０．０８ｍ／ｓｅｃ
にそれぞれ設定され、この３段階の速度制御によって溶
湯の波立を防止して空気等のガスを巻き込むことのない
静かな溶湯流を形成し、その溶湯を前記両キャビティＣ
，，Ｃ，に効率良く充填することができる。

またプランジャ１６の第１速Ｖ、では、溶湯は両湯道１
７等に充満するだけであるから溶湯の圧力Ｐ、は略一定
に保持され、プランジャ１６の第２、第３速Ｖ２．Ｖ、
では溶湯は両キャビティＣ１、Ｃ２に充填されるので溶
湯の圧力Ｐ２は急激に上昇する。プランジャ１６を第３
速Ｖ、で所定時間移動させた後は、溶湯の充填圧Ｐ、を
約１．５秒間、１５０〜４００　ｋｇ／ａｄに保持し、
これにより砂中子５９を溶湯により完全に包んでその表
面に溶湯凝固膜を形成する。

前記時間経過後においては、プランジャ１６を速度■４
で減速移動させるので溶湯の圧力Ｐ４は上昇し、その圧
力Ｐ、が２００〜６００ｋｇ／−となったときプランジ
ャ１６の移動を止めてこの状態で溶湯を凝固させる。

前記のように溶湯の圧力を所定時間路一定に保つことに
より砂中子５９の表面に溶湯凝固膜を形成すると、次の
溶湯加圧時に砂中子５９が前記膜により保護されて破損
することがない。

また砂中子５９は、それの各幅木６３を介して両側型１
０．．１０□により正確な位置に挟持されているので、
第１キヤビテイＣ８内への溶湯の充填時およびそのキャ
ビティΩ内の溶湯の加圧時において砂中子５９が浮き上
がったりすることがない。また各幅木６３の大径部６３
ａの端面が両側型１０＋、１０ｇにおける中子受３１の
挟持面３１ｂに衝合しているので、砂中子５９が脹らみ
傾向になると、その変形力は各挟持面３１ｂにより支承
され、これにより砂中子５９の変形が防止されて各スリ
ーブ３回りの肉厚が均一なサイアミーズシリンダバレル
ｌが得られる。

前記のようにプランジャ１６の移動速度および溶湯の圧
力を制御することによってダイカスト鋳造と略同じ生産
効率を以てクローズドデツキ型のシリンダブロック素材
を鋳造することができる。

溶湯が凝固を完了した後、コレット機構４１の油圧シリ
ンダ５１を作動させ、作動ロッド５ｏを下降させてスリ
ーブ３に対する保持筒４６の拡径力を除去し、型開きを
行うと第４図に示すシリンダブロック素材Ｓｍが得られ
る。

前記シリンダブロック素材Ｓｍに研削加工を施して各第
４キヤビテイＣ４と砂中子５９の各突起６２との協働に
より成形された各突出部６４を除去すると各連通ロアお
よび補強デツキ部８が形成され、また砂抜きを行うこと
により水ジャケット６が得られ、さらに各スリーブ３の
内周面に真円加工を施し、さらにまたその他の所定の加
工を施すと第１〜第３図に示すシリンダブロックＳが得
られる。

Ｃ０発明の効果 本発明によれば、シリンダブロック成形用キャビティの
クランク軸線と略平行な両下縁に沿う湯道の断面積を、
給湯部側の上流から下流に向けて段階的に減少させたの
で、キャビティ内の場面をその全体に亘って略均等に上
昇させて溶湯への空気等のガスの巻込みを防止すること
ができ、これによりシリンダブロック素材における巣の
発生を回避することができる。またキャビティに、その
両下縁から溶湯を充填するので、その充填作業が効率良
く行われ、鋳造能率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１乃至第３図はサイアミーズ型シリンダブロックを示
し、第１図は上方からみた斜視図、第２図は第１図ｎ−
ｎ線断面図、第２Ａ図は第１図ｎ−ｎ線断面図、第３図
は下方から見た斜視図、第４図はサイアミーズ型シリン
ダブロック素材を上方から見た斜視図、第５図は本発明
の一実施例を適用した鋳造装置の型開き時の縦断正面図
、第６図は前記鋳造装置の型閉め時の縦断正面図、第７
図は第１図ｎ−ｎ線断面図、第８図は第１図ｎ−ｎ線断
面図、第９図は第１図ｎ−ｎ線断面図、第１０図は砂中
子を上方から見た斜視図、第１１図は第１０図Ｘ　Ｉ　
−Ｘ　Ｉ線断面図、第１２図は時間に対するプランジャ
の変位および時間に対する溶湯の圧力の関係を示すグラ
ナである。 Ａ・・・給湯部、Ｃ・・・シリンダブロック成形用キャ
ビテイ、Ｍ・・・鋳型としての金型、Ｓｍ・・・シリン
ダブロック素材、 １７・・・湯道、１７ｂ・・・底面、１７ｃ・・・天面
、１９・・・堰 特　許　出　願　人　　本田技研工業株式会社手続補正
書（睦）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多気筒内燃機関用シリンダブロック素材を鋳造するため
   の鋳型であって、シリンダブロック成形用キャビティと
   、該キャビティのクランク軸線と略平行な両下縁に沿う
   一対の湯道と、両湯道と前記キャビティ間を連通する複
   数の堰と、両湯道の上流端に連通する給湯部とを備え、
   各湯道の上流から下流に向けて両湯道の底面を上り階段
   状に形成すると共に両湯道の天面を略水平に形成して両
   湯道の断面積を段階的に減少させてなるシリンダブロッ
   ク素材用鋳型。