JPS626764A

JPS626764A - 繊維強化シリンダブロツク素材の鋳造方法

Info

Publication number: JPS626764A
Application number: JP14699785A
Authority: JP
Inventors: Yasuki Taruno; 樽野　泰規; Takeshi Sakuma; 剛佐久間; Ryoichi Kanzawa; 神沢　良一; Masahiro Inoue; 正博井上
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1985-07-04
Filing date: 1985-07-04
Publication date: 1987-01-13

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】Ａ６発明の目的（１１産業上の利用分野本発明は繊維強化シリンダブロック素材、特にシリンダ
ボア回りを繊維成形体により強化したシリンダバレルと
、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繊維成
形体を配設し、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流れが停滞傾向にあるため繊
維成形体に対する溶湯の充填能率が低下するという問題
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。

Ｂ１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
ンダボア回りを繊維成形体により強化したシリンダバレ
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を鋳造するに当り、軸線
を上下方向に向けたシリンダボア成形用中子を囲繞する
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、前記中子外
周面に円筒状繊維成形体を装着する工程と；前記第２キ
ャビティ上部のガス抜き孔の開度を絞り、大気圧を上回
る所定の圧力下で前記第１キャビティ下部より前記第１
および第２キャビティに溶湯を、湯面が略水平状態で上
昇するように注入する工程と；前記ガス抜き孔を閉じて
前記溶湯を前記圧力を上回る高圧下で完全凝固させる工
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
に繊維成形体を位置させ、第１キャビティにそれの下部
から溶湯を注入する押上げ法を適用して湯面を略水平状
態で上昇させ、同時にガス抜き孔の開度を絞って前記溶
湯の注入圧を大気圧を上回る所定の圧力に保持するので
、繊維成形体の回りには溶湯の加圧上昇流が形成され、
これにより第１キャビティへの溶湯の注入と同時に繊維
成形体への溶湯の充填がその下部から順次開始され、溶
湯の充填能率が向上する。また繊維成形体内の空気等の
ガスは溶湯により押し出され、第２キャビティを経て上
方へ抜けるのでガス抜き性も良好である。その上湯面の
略水平状態での上昇により溶湯へのガスの巻込みが防止
される。

その後溶湯を、前記圧力を上回る高圧下で完全凝固させ
るので、溶湯の圧力上昇過程で溶湯が繊維成形体に完全
に充填され、またマトリックスの金属組織が緻密化して
その強度が向上する。

（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個のシリンダバレル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におけるシリンダボア４の周囲に円筒
状の繊維成形体Ｆが埋設され、この繊維成形体Ｆにより
シリンダポア４回りが繊維強化される。

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１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、
相隣る補強デッキ部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（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．．１０□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に連通ずる給湯シリンダ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における両温道１５間の上面および両側型１０
１．１０□の対向面との協働によりサイアミーズシリン
ダハレル１および外壁部２を成形するための第１キャビ
ティＣ１が画成される。その第１キャビティＣＩにおけ
る両側下部は複数の堰１６を介して両温道１５にそれぞ
れ連通する。

第１キャビティＣ０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１日は両側型１０．．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Ｃ８の上端に連通ずる。

成形ブロフク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１８０間および最外側の画策１成形部１８．の外側に
位置する凸字形第２成形部１８２とよりなり、各第１成
形部１８１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
２１　（第２．第３図）を成形するために用いられる。

両温道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ＣＩ　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ＣＩに注入することができるので、その
キャビティＣ１内では両側下端よりその全長に亘って略
水平状態で湯面が上昇し、したがって溶湯がキャビティ
Ｃ１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１８１の下面に柱状をなすシリンダバレル
成形用中子１９が突設され、その中子１９の下端面と対
向して下型１１に繊維成形体Ｆ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は中子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１
１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、
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の下部と取付板２６の下面との間にコイ
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先端のストソパ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。

各仮設置ピン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。

また再貫通孔２４間の三等分位置において下型１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、また型閉め時にはシリンダボア成形用中子１９
により押し下げられ、これにより両板装置ビン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１０１．１０２における第１キャビ
ティＣ０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１８．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の案内ロッドであ
る。

第９．第１０図は水ジヤケツト用砂中子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ｌ、〜１４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４０□、４０３の両性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４
３ｂとより形成される。

第１１図は、炭素繊維とアルミナ繊維との混合繊維より
成形された円筒状繊維成形体Ｆを示し、その寸法は外径
８９１１、内径７８ｗ１、高さ１５２ｎで、そのかさ密
度は０．３ｇ／ｃｍ３である。繊維成形体Ｆは、平均直
径１８μｍ、平均長さ０．８　ｔｍの炭素繊維（短繊維
）と、平均直径３〜４μｍ、平均長さ０．５　ｔｍのア
ルミナ繊維（短繊維）とを１対３の割合で混合し、その
混合繊維にシリカゾルをバインダとして加え、吸引付着
成形法を適用して成形されたものである。この場合、シ
リカゾルの代りにアルミナゾル単体、またはシリカゾル
とアルミナゾルの混合物を用いることが可能である。

前記吸引付着成形法とは、前記混合繊維とシリカゾルの
混合物を入れた槽中に、両端面を密封した通気性を有す
る円筒型を立設し、その円筒型の内部に吸引作用を施し
て前記混合物を円筒型外周面に吸着させる手法をいう。

前記手法により成形された繊維成形体は、離型後乾燥お
よび焼成工程を経て使用に供される。

次に前記繊維成形体Ｆを用いた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、その下端部を
第３キャビティＣａｌに連通ずる小径部３２ａの上部開
口近傍に位置させてその上部開口の開度を絞る。さらに
給湯シリンダ１２内のプランジャ１４を下降させる。

略３００°Ｃに予熱された各繊維成形体Ｆを各中子４１
に装着し、繊維成形体Ｆの上端開口を第１成形部１８１
の下面に当接する。

第５．第１０図に示すように砂中子３９における両側の
円筒部４０．．４０．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３９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１０１．１０□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
向と平行な端面を各中子受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
より各繊維成形体Ｆは砂中子３９の各円筒部４０□〜４
０４内に挿入され、各繊維成形体Ｆの下端部は位置決め
突起２２に嵌合する。また中子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℃ノ
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０．０８〜０．３ｍ／ｓ
ｅｃの速度で上昇させて溶湯を両温道１５より堰１６を
通じて第１キャビティＣ３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に注入する。両キャビ
ティｃｌ、、ｃＺ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Ｃ３に連通ずるガス抜き孔３
２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温道１５より各層１
６を通じて第１キャビティＣＩ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。

この押上げ法の適用により第１．第２キャビティＣ＋、
Ｃｚ内では湯面が略水平状態で上昇し、同時にガス抜き
孔３２における小径部３２ａの開度が絞られていること
により第１２図に示すように溶湯の注入圧が大気圧を上
回る圧力ｐＩに保持されるので、繊維成形体Ｆの回りに
溶湯の加圧上昇流が形成され、これにより第１キャビテ
ィＣＩへの溶湯の注入と同時に繊維成形体Ｆへの溶湯の
充填がその下部から順次開始され、溶湯の充填能率が向
上する。また繊維成形体Ｆ内の空気等のガスは溶湯によ
り押し出されて上方へ抜けるのでガス抜き性が良好とな
る。その上、湯面が略水平状態で上昇することにより溶
湯へのガスの巻込みが防止され、したがって巣の発生が
回避される。

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Ｃ３に
連通ずる小径部３２ａを閉鎖する。

その後プランジャ１４を０．１４〜０．１８　ｍ／ｓｅ
Ｃ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、即ち４００ｋｇ／ｃｎｌの圧力下に保持し
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。この溶湯
の圧力上昇過程で溶湯の圧力が５〜２０ｋｇ／ｃｎｆに
達すると、繊維成形体Ｆに対する溶湯の充填が完了する
。このように溶湯の充填完了圧力が低いので、充填中に
繊維成形体Ｆが溶湯により破壊されることはない。

砂中子３９は、それの各幅木４３を介して両側型１０１
，１０２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１０．．１０□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、繊維成形体Ｆは一種類の強化繊維より成形しても
よい。またマトリックスとしては前記アルミニウム合金
の外に鋳鉄、銅、マグネシウム合金等が用いられる。

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キャビティに存する、軸線を上下方向に向けたシ
リンダボア成形用中子に円筒状繊維成形体を装着し、第
１キャビティにそれの下部から溶湯を注入する押上げ法
を適用して湯面を略水平状態で上昇させ、同時にガス抜
き孔の開度を絞って溶湯の注入圧を大気圧を上回る所定
の圧力に保持するので、繊維成形体の回りには溶湯の加
圧上昇流が形成され、これにより第１キャビティへの溶
湯の注入と同時に繊維成形体への溶湯の充填がその下部
から順次開始され、その結果溶湯の充填能率の向上を図
ることができる。また繊維成形体内の空気等のガスが溶
湯により押し出されて上方へ抜け、繊維成形体内へのガ
スの閉込めが防止される。さらに湯面の略水平状態での
上昇により溶湯へのガスの巻込みが防止される。

したがって上記手法を採用することにより、シリンダボ
ア回りを確実に繊維強化した巣の発生の無い高強度な繊
維強化シリンダブロック素材を能率良く鋳造することが
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９図Ｘ−Ｘ線断面図、第２Ａ
図は第２図ＩＩａ−Ｉｌａ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９図Ｘ−Ｘ線断
面図、第８図は第９図Ｘ−Ｘ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−Ｘ線断面
図、第１１図は繊維成形体の斜視図、第１２図は溶湯の
圧力と時間の関係を示すグラフである。Ｃｔ、Ｃｔ・・・第１．第２キャビティ、Ｆ・・・繊維
成形体、Ｓｍ・・・サイアミーズ型シリンダブロック素
材、ｔ＋〜１４・・・シリンダバレル、３・・・クラン
クケース、４・・・シリンダボア、１９・・・シリンダ
ボア成形用中子、３２・・・ガス抜き孔、４１・・・中
子時　許　出　願　人　　本田技研工業株式会社第１１
図第１２図時間第１０図昭和６１Ｊ＃５月１４日

Claims

【特許請求の範囲】

シリンダボア回りを繊維成形体により強化したシリンダ
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を鋳造するに当り、
軸線を上下方向に向けたシリンダボア成形用中子を囲繞
する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、前記中
子外周面に円筒状繊維成形体を装着する工程と；前記第
２キャビティ上部のガス抜き孔の開度を絞り、大気圧を
上回る所定の圧力下で前記第１キャビティ下部より前記
第１および第２キャビティに溶湯を、湯面が略水平状態
で上昇するように注入する工程と；前記ガス抜き孔を閉
じて前記溶湯を前記圧力を上回る高圧下で完全凝固させ
る工程と；を用いることを特徴とする繊維強化シリンダ
ブロック素材の鋳造方法。