JPS6257755A - 軽合金製シリンダブロツク素材の鋳造方法 - 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 本発明は軽合金製シリンダブロック素材、特に鋳鉄製シ
リンダスリーブを鋳ぐるむと共にそのシリンダスリーブ
を囲繞する水ジャケットを有するシリンダバレルと、該
シリンダバレルに連設されるクランクケースとよりなる
シリンダブロック素材の鋳造方法に関する。

（２）　　従来の技術 従来、この種シリンダブロック素材を鋳造する場合、ク
ランクケース成形用キャビティを下部に、またシリンダ
バレル成形用キャビティを上部にそれぞれ配設した鋳型
を用い、前記シリンダバレル成形用キャビティにシリン
ダスリーブと水ジャケット形成用砂中子を配設し、クラ
ンクケース成形用キャビティの下部から溶湯を注入する
ことが行われている。

（３）　　発明が解決しようとする問題点しかしながら
、前記構成の鋳型を用いると、シリンダバレル成形用キ
ャビティにおいては溶湯の充填が遅（なるため湯温か低
下し軽合金とシリンダスリーブとの密着性が悪くなると
いう問題がある。

本発明は前記問題を解決し得る前記鋳造方法を提供する
ことを目的とする。

Ｂ０発明の構成 （１１問題点を解決するための手段 本発明は、鋳鉄製シリンダスリーブを鋳ぐるむと共に該
シリンダスリーブを囲繞する水ジャケットを有するシリ
ンダバレルと、該シリンダバレルに連設されるクランク
ケースとよりなる軽合金製シリンダブロック素材を鋳造
するに当り、シリンダバレル成形用第１キャビティを下
部に、また該第１キャビティに連通ずるクランクケース
成形用第２キャビティを上部にそれぞれ配設した鋳型の
、前記第１キャビティに前記シリンダスリーブと前記水
ジャケット形成用砂中子を配設する工程と；前記第１キ
ャビティ下部より前記第１および第２キャビティに軽合
金の溶湯を加圧充填する工程と；を用いることを特徴と
する。

（２）作　用 下部に配設されるシリンダバレル成形用第１キャビティ
にシリンダスリーブおよび砂中子を配設し、その第１キ
ャビティにそれの下部から溶湯を加圧充填すると、先ず
溶湯が第１キャビティに充填され、また砂中子による保
温作用があるため湯温の低下が防止され、これにより軽
合金とシリンダスリーブとの密着性が向上する。

（３）実施例 第１〜第３図は本発明により得られた素材からなる繊維
強化アルミニウム合金製サイアミーズ型シリンダブロッ
クＳを示し、そのシリンダブロックＳは、直列に並ぶ複
数、図示例は４個のシリンダボア７Ｌｔ　１　ｒ〜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１を囲繞する外壁部２
と、サイアミーズシリンダバレル１および外壁部２の下
縁に連設されたクランクケース３とより構成される。各
シリンダバレル１１〜１４にシリンダボア４を画成する
鋳鉄製シリンダスリーブＣｓが鋳ぐるまれている。

サイアミーズシリンダバレル１と外壁部２間に、サイア
ミーズシリンダバレルｌの全周が臨む水ジャケット６が
形成される。その水ジャケット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２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８図は、第４図に示すシリンダブロック素材Ｓ
ｍを鋳造すべく本発明の実施に用いられる鋳造装置を示
し、その装置は鋳型としての金型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１０．．１０２と、両側型１０．．１０ｇを摺動自在
に載置する下型１１とより構成される。

第７．第８図に明示するように、下型１１に溶解炉（図
示せず）よりアルミニウム合金の溶湯を受ける湯溜部１
２と、その湯溜部１２に連通する給湯シリンダ１３と、
その給湯シリンダ１３に摺合されるプランジャ１４と、
湯溜部１２より２本に分岐して略平行に延びる一対の湯
道１５とが設けられる。

下型１１における両湯道１５間の上面および両側型１０
．．１０．の対向面との協働によりサイアミーズシリン
ダバレル１および外壁部２を成形するための第１キャビ
ティＣ７が画成される。その第１キャビティＣ１におけ
る両側下部は複数の堰１６を介して両湯道１５にそれぞ
れ連通ずる。

第１キャビティＣ１に臨む下型１１上面の外周部には、
連通ロアを形成するために用いられる多数の凹部１７が
設けられる。

上型９は下方へ突出する成形ブロック１８を有し、その
成形ブロック１８は両側型１０１，１０２と協働してク
ランクケース３を成形するための第２キャビティＣ２を
画成する。そのキャビティＣ２の下端は前記第１キャビ
ティＣ１の上端に連通する。

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１８．間および最外側の画筆１成形部１８．の外側に
位置する凸字形第２成形部１８□とよりなり、各第１成
形部１８Ｉ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）を成形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２
１　（第２．第３図）を成形するために用いられる。

両湯道１５は、湯溜部１２側より湯道光１５ａに向けて
断面積が段階的に減少するように、湯道１５底面が湯溜
部１２側より数段の上り階段状に形成されている。各段
部１５ｂに連なる各立上がり部１５ｃは溶湯を各基１６
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１５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１６
を通じて第１キャビティＣ６に注入し、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１６を通じて第
１キャビティＣ５に注入することができるので、そのキ
ャビティＣ３内では両側下端よりその全長に亘って略水
平状態で場面が上昇し、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。また溶湯の注入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。

各第１成形部１８．の下面に柱状をなしシリンダスリー
ブＣｓに挿入される心金１９が突設され、その心金１９
の下端面と対向して下型１１にシリンダスリーブＣｓの
下端部が嵌合する位置決め突起２２が突設される。その
位置決め突起２２の中心に凹部２３が形成され、その凹
部２３は心金１９の凸部１９ａと嵌合するようになって
いる。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の両側に位置するように下型１１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る。それら仮設
置ピン２５は、後述する水ジャケット形成用砂中子の仮
設置のために用いられる。

両板設置ピン２５の下端は、下型１１の空所に配設され
た取付板２６に固定される。その取付板２６に２本の支
持ロッド２７が挿通され、各支持ロッド２７下部と取付
板２６下面との間にコイルばね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）７パ２７ａに当接する
まで上昇し、これにより各仮設置ピン２５の先端は下型
上面より突出している。各仮設置ビン２５の先端面に砂
中子の下縁と係合する凹部２５ａが形成される。

また両頁通孔２４間の三等分位置において下型１１にそ
れを貫通する貫通孔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３０の先端は凹部２３内
に突出し、また型閉め時には心金１９により押し下げら
れ、これにより両板設置ビン２５を下型１１上面より引
き込ませるようになっている。

第１および第２側型１０．．１０．における第１キャビ
ティＣ９を画成する壁部の中央部分に砂中子を本設置す
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３１ｂ
とよりなる。

上型９における各第１成形部１８１の両側基部に、第２
キャビティＣ２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キャビティｃ３が形成され、また上型９
に各第３キャビティｃ３に連通ずるガス抜き孔３２が形
成される。

それらガス抜き孔３２に閉鎖ピン３４が遊挿され、それ
ら閉鎖ピン３４の上端部は上型９の上方に配設される取
付板３６に固定される。

ガス抜き孔３２の、キャビティＣ３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３２ａは閉鎖ピ
ン３４の下端部と嵌合して第３キャビティＣ３を閉鎖し
得るようになっている。

上型９の上面と取付板３６間に油圧シリンダ３７が介装
され、その油圧シリンダ３７の作動により取付板３６を
昇降して各閉鎖ピン３４により小径部３２ａを開閉する
ようになっている。３８は取付板３６の案内ロンドであ
る。

第９．第１０図は水ジャケット用砂中子３９を示し、そ
の砂中子３９は、シリンダブロックＳの４本のシリンダ
バレル１．〜１．に対応して４本の円筒部４０．〜４０
４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４１と、水ジャケットをシリン
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４１の下端面に突設
された複数の突起４２と、中子本体４１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４Ｌ、４０ｓの両外側面にそれぞれ突設された幅木
４３とより構成される。各幅木４３は中子本体４１と一
体の大径部４３ａと、その端面に突設される小径部４３
ｂ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
１０．．１０□を互いに離間するように移動させて型開
きを行う。上型９上の油圧シリンダ３７を作動させて取
付板３６を介し閉鎖ピン３４を上昇させ、ガス抜き孔３
２の小径部３２ａを開放する。さらに給湯シリンダ１２
内のプランジャ１４を下降させる。

下型１１の各位置決め突起２２にシリンダスリーブＣｓ
の下端部を嵌合してシリンダスリーブＣ３を下型１１に
立設する。第５．第１０図に示すように砂中子３９の各
円筒部４０１〜４０４を各シリンダスリーブＣｓに遊挿
し、また両側の円筒部４０１．４０４下縁を、下型１１
の各仮設置ピン２５の凹部２５ａに係合させて砂中子３
９の仮設置を行う。砂中子３９の各突起４２は、第６゜
第８図に示すように下型１１の各凹部１７に遊挿される
。

第６図に示すように、両側型１０＋、１０ｚ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４３とを係合して砂中子３９の本設置を行う。

即ち、各中子受３１の係合孔３１ａに砂中子３９におけ
る各幅木４３の小径部４３ｂを嵌合して砂中子３９を位
置決めし、また各大径部４３ａのシリンダバレル配列方
向と平行な端面を客中子受３１の挟持面３１ｂに衝合し
て砂中子３９をそれら挟持面３１ｂにより挟持するもの
である。

次いで上型９を下降させて型締めを行う。この型締めに
より各心金１９は各シリンダスリーブＣ５に挿入される
。また心金１９の凸部１９ａは下型１１の凹部２３に嵌
合するので、作動ピン３０が押し下げられて各仮設置ピ
ン２５が下降し下型１１上面より引込む。

下型１１の湯溜部１２に溶解炉より７３０〜７４０℃の
アルミニウム合金（ＪＩＳ　　ＡＤＣ１２）よりなる溶
湯を供給し、プランジャ１４を所定の速度で上昇させて
溶湯を両湯道１５より堰１６を通じて第１キャビティＣ
３の両側下部よりそのキャビティＣＩおよび第２キャビ
ティＣ２に所定の圧力Ｐ１下で加圧充填する。両キャビ
ティＣ１１Ｃｔ内の空気等のガスは、溶湯により押し上
げられて第３キャビティＣ８に連通ずるガス抜き孔３２
を経て上型９の上方へ抜ける。

この場合両湯道１５は前述のように湯道光１５ａに向け
て断面積が段階的に減少するように、湯道底面が湯溜部
１２側より数段の上り階段状に形成されているので、プ
ランジャ１４の上昇により溶湯は両湯道１５より各層１
６を通じて第１キャビティＣ１に、その両側下部よりそ
の全長に亘って略均等に注入される。

第３キャビティＣ３に溶湯が完全に注入された時点で、
上型９上の油圧シリンダ３７を作動させて取付板３６を
下降させ、閉鎖ピン３４によって第３キャビティＣ１に
連通ずる小径部３２ａを閉鎖し、プランジャ１４を所定
の速度で上昇させて溶湯を、前記圧力ｐ、を上回る高圧
力ｐ２下に保持して完全に凝固させ、マトリックスであ
るアルミニウム合金の組織を緻密化してその強度の向上
を図る。この場合溶湯は第１キャビティＣ１Ｏ下部から
そのキャビティＣ８に加圧充填され、また砂中子３９の
保温作用があるので、第１キャビティＣＩにおける湯温
の低下が防止され、したがってアルミニウム合金とシリ
ンダスリーブＣｓの密着性が向上する。また溶湯の圧力
による各シリンダスリーブＣ３の変形は心金１９により
防止される。

砂中子３９は、それの各幅木４３を介して両側型Ｌｏｔ
、１０ｚにより正確な位置に挟持されているので、第１
キャビティＣＩ内への溶湯の注入時およびそのキャビテ
ィＣ１内の溶湯の加圧時において砂中子３９が浮き上が
ったりすることがない。また各幅木４３の大径部４３ａ
の端面が両側型ＩＱ＋、１０ｔ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３９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３９の変形が防止されて各シリン
ダボア４回りの肉厚が均一なサイアミーズシリンダバレ
ル１が得られる。

溶湯が凝固を完了した後、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凹
部１７と砂中子３９の各突起４２との協働により成形さ
れた各突出部４４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、さらに各シリンダボア４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
。

なお、前記アルミニウム合金の外にマグネシウム合金等
の軽合金を用いることが可能である。

Ｃ０発明の効果 本発明によれば、下部に配設されたシリンダバレル成形
用第１キャビティにシリンダスリーブおよび砂中子を配
設し、第１キャビティにそれの下部から溶湯を加圧充填
するので、先ず溶湯が第１キャビティに充填され、また
砂中子の保温作用があるため湯温の低下が防止され、こ
れにより軽合金とシリンダスリーブとの密着性の優れた
シリンダブロック素材を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１乃至第３図は本発明により得られた素材からなるサ
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■−■線断面図、第２Ａ
図は第２図ＩＩａ−ＩＩａ線断面図、第３図は下方から
見た斜視図、第４図は本発明により得られたサイアミー
ズ型シリンダブロック素材を上方から見た斜視図、第５
図は鋳造装置の型開き時の縦断正面図、第６図は鋳造装
置の型閉め時の縦断正面図、第７図は第６図■−■線断
面図、第８図は第７図■−■線断面図、第９図は砂中子
を下方から見た斜視図、第１０図は第９図ｘ−ｘｖＡ断
面図、第１１図は溶湯の圧力と時間の関係を示すグラフ
である。 Ｃ＋、Ｃｚ・・・第１．第２キャビティ、Ｃｓ・・・シ
リンダスリーブ、Ｓｍ・・・サイアミーズ型シリンダフ
ロック素材、ｌＩ〜１．・・・シリンダバレル、３・・
・クランクケース、６・・・水ジャケット、３９・・・
砂中子 第以図 第１１図 時間 第１０図 手続補正書（白和

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鋳鉄製シリンダスリーブを鋳ぐるむと共に該シリンダス
   リーブを囲繞する水ジャケットを有するシリンダバレル
   と、該シリンダバレルに連設されるクランクケースとよ
   りなる軽合金製シリンダブロック素材を鋳造するに当り
   、シリンダバレル成形用第１キャビティを下部に、また
   該第１キャビティに連通するクランクケース成形用第２
   キャビティを上部にそれぞれ配設した鋳型の、前記第１
   キャビティに前記シリンダスリーブと前記水ジャケット
   形成用砂中子を配設する工程と；前記第１キャビティ下
   部より前記第１および第２キャビティに軽合金の溶湯を
   加圧充填する工程と；を用いることを特徴とする軽合金
   製シリンダブロック素材の鋳造方法。