JPS62238058A - シリンダブロツク素材の金型鋳造法 - 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 （１１産業上の利用分野 本発明はシリンダブロック素材、特にシリンダバレルと
、該シリンダバレルを囲繞するシリンダブロック外壁と
、前記シリンダバレルおよび前記シリンダブロック外壁
間に在って該シリンダバレルの外周が臨む水ジャケット
とを備えたものの金型鋳造法に関する。

（２）　　従来の技術 従来、この種金型鋳造法においては、水ジャケットを形
成するために用いられる砂中子を常温下で金型のキャビ
ティに設置し、次いでキャビティに溶湯を充填している
。

（３）発明が解決しようとする問題点 前記金型鋳造法において、砂中子側の溶湯はその砂中子
により保温作用を受けるため冷却速度が比較的遅く、−
労金型側の溶湯はその金型により冷却作用を受けるため
冷却速度が比較的速くなる傾向にある。

このような状況下では、溶湯がその全体に亘って均一に
凝固しなくなるため、水ジャケットを画成するシリンダ
ブロック外壁内周部にミクロポロシティ、引割れ等の鋳
造欠陥が発生し、水ジャケットの水密性が損なわれると
共にシリンダバレルの強度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金型鋳造法を提供す
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、前記
水ジャケットを形成するために用いられる砂中子を０℃
以下に冷却し、次いで前記砂中子を金型のキャビティに
設置し、その後前記キャビティに溶湯を充填することを
特徴とする。

（２）作　用 前記のように砂中子をＯ′Ｃ以下に冷却した状態でキャ
ビティに溶湯を充填すると、砂中子に接触する溶湯の冷
却が促進されるので、砂中子例の溶湯の冷却速度が金型
側の溶湯の冷却速度に近似する。これにより溶湯をその
全体に亘り略均−に凝固させて鋳造欠陥の発生を回避す
ることができる。

また、砂中子による冷却促進作用によってシリンダバレ
ル外周部およびシリンダブロック外壁内周部がチル化さ
た緻密組織を呈するので、水ジャケットの水密性および
シリンダバレルの強度を向上させることができる。

（３）実施例 第１〜第３図は列形の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は複数、図示例は４個のシリンダバレルＩＩ〜１４を
直列に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を囲繞するシリンダ
ブロック外壁４と、シリンダブロック外壁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ＩＩ〜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とシリンダブロック外壁
４間に、サイアミーズシリンダバレル１の全外周が臨む
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例の開口部において、サイアミーズ
シリンダバレルｌとシリンダブロック外壁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８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．．１０゜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。

上型９の下面に、第１キヤビテイＣＩの上面を画成する
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１０１゜１０、の上面に突設
される。第１キヤビテイＣＩは、第６図に示すように型
閉め状態において水ジヤケツト用砂中子５９および心金
７０間に画成されるサイアミーグシリンダバレル成形用
キャビティＣａと、砂中子５９および両側型１０．．１
０２間に画成されるシリンダブロック外壁成形用キャビ
ティｃｂとよりなる。

第７．第８図に示すように、下型１１に溶解炉（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
、湯溜部１４より２本に分岐してシリンダバレル配列方
向に延びる一対のランナ１７とが設けられる。また下型
１１は両ランナ１７間において上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１０、
．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Ｃ２を画成する。そのキャビティＣ１の
上端は前記第１キヤビテイＣ３に連通し、また両側の下
端は両ランナ１７に複数のゲート１９を介して連通ずる
。

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１８．はクランクビ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。

各ゲート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Ｃア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。

両ランナ１７の断面積が湯溜部１４側より先端部１・７
ａに向けて段階的に減少するように、ランナ１７底面が
湯溜部１４側より数段の上り階段状に形成されている。

各段部１７ｂに連なる各立上がり部１７Ｃは溶湯を各ゲ
ート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。

このようにランナ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ゲー
ト１９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ゲート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Ｃｔ内では両側下端よりその全長に
亘うて略均等に場面が上昇し、したがって溶湯がキャビ
ティＣ＋、Ｃｚ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１８１の頂面に
、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
、位置決め突起２２の両側において第１成形部１８Ｉ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は水ジヤケツト用砂中子５９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２
８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
を受けて各支持コンド２フ先端のストッパ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を頂面より突出している。各仮設置ピン
２５の先端面に砂中子５９の下縁と係合する四部２５ａ
が形成される。

また両側に位置する２つの第１成形部１Ｂ、に、再貫通
孔２４間の三等分位置において貫通孔２９が形成され、
その貫通孔２９に作動ピン３０が摺合される。作動ピン
３０の下端は取付板２６に固定される。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
時には心金７０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１８．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砂中子５９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５９の位置決めを行う保合孔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、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Ｃ１と、連通
ロアを成形するための第４キヤビテイＣ４と、各第３キ
ヤビテイＣ１および第４キヤビテイＣ４に連通ずるガス
抜き孔３２．３３とがそれぞれ形成される。

それらガス抜き孔３２．３３に閉鎖ピン３４゜３５がそ
れぞれ挿入され、それら閉鎖ビン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。

各ガス抜き孔３２．３４の、両キャビティｃ、。

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３２ａ、３３ａは各閉鎖ビン３４゜３５と嵌合
して第３キヤビテイＣ１および第４キヤビテイＣ４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３９が介
装され、その油圧シリンダ３９の作動により取付板３６
を昇降して各閉鎖ビン３４．３５により各小径部３２ａ
、３３ａを開閉するようになっている。４０は取付板３
６の案内ロフトである。

上型９は、その下面に各スリーブ３に対応して前記心金
７０を備えており、各心金７０の下面に凸部７０ａが形
成される。

第９．第１０図は水ジヤケツト用砂中子５９を示し、そ
の砂中子５９は、シリンダブロックＳの４本のシリンダ
バレル１１〜１４に対応して４本の円筒部６０．〜６０
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における中間
に位置する２本の円筒部６０□、６０．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６
３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１０＋、１０ｇを互いに離間するように移動させて型
開きを行う。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、これにより各閉鎖ビン３４
．３５を第３．第４キャビティｃｉ、ｃ、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の下部開口を第１成形部１８
．の位置決め突起２２に嵌合してスリーブ３を第１成形
部１８．上に立設する。

第５．第１０図に示すように、砂中子５９を０℃〜−３
０℃、好ましくは一１０℃〜−１５℃に冷却し、その砂
中子５９における両側の円筒部６０＝、６０ｎ下縁を、
両側の第１成形部１８１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１ｏｅ、ｔｏｗ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を下降させて心金７０を砂
中子５９の各円筒部６０．〜６０．内に遊挿し、心金７
０の凸部７０ａを第１成形部１８１頂面の凹部２３に嵌
合する。これにより作動ピン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．
．１０２の型締め用凸部１３に嵌合して型締めが行われ
る。さらに砂中子５９の各突起６２が各第４キヤビテイ
Ｃ４に遊挿される。

下型１１の湯溜部１４に溶解炉よりアルミニウム合金の
溶湯を供給し、プランジャ１６を上昇させて溶湯を両ラ
ンナ１７よりゲート１９を通じて第２キヤビテイＣ！の
雨下縁よりそのキャビティＣ２および第１キヤビテイＣ
Ｉに充填する０両キャビティＣ＋　、Ｃｔ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，、Ｃ４に連通ずるガス抜き孔３２．３３を経て上型
９の上方へ抜ける。

この場合、両ランナ１７の断面積は前述のように先端部
１７ａに向けて段階的に減少するように、ランナ底面が
湯溜部１４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１６の上昇により溶湯は両ランナ１７よ
り各ゲート１９を通じて第２キヤビテイＣ２の両側下端
よりそ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Ｃ３，Ｃ，に溶湯が充填された後
、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１および第２キヤビテイＣＩ
　、Ｃ！に溶湯を充填するためのプランジャ１６の変位
および溶湯の圧力は第１１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
１〜Ｖ、の３段階に制御される。本実施例では、第１速
Ｖ、は０．０８〜０．１２　ｍ／ｓｅｃ　。

第２速■２は０．１４〜０．１８　ｍ／ｓｅｃ　、第３
速Ｖ、は大幅な減速状態となるように０．０４〜０．０
８ｍ／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ＣＩ、Ｃ２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、溶湯は両ランナ
１７等に充満するだけであるから溶湯の圧力Ｐ１は略一
定に保持され、プランジャ１６の第２．第３速Ｖ、、Ｖ
、では溶湯は両キャビティＣ１，ＣＺに充填されるので
溶湯の圧力Ｐｔ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、溶湯の圧力Ｐ３を
約１．５秒間、１５０〜４００ｋｇ／ｃＩｌｌに保持し
、これにより砂中子５９を溶湯により完全に包む。

前記時間経過後においては、プランジャ１６を速度Ｖ、
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／ｃＩＡ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
。

前記のように砂中子５９を溶湯により完全に包むと、砂
中子５９が０℃以下に冷却されているので、砂中子５９
に接触する溶湯の冷却が促進され、砂中子５９側の溶湯
の冷却速度が金型Ｍ側、したがって心金７０、両側型１
０＋、Ｌｏｔ側等の溶湯の冷却速度に近似する。これに
より溶湯をその全体に亘り略均−に凝固させ、て鋳造欠
陥の発生を回避することができる。

また、砂中子５９による冷却促進作用によってサイアミ
ーグシリンダバレル１外周部およびシリンダブロック外
壁４内周部がチル化された緻密組織を持つ層状を呈する
ので、水ジャケット６の水密性およびサイアミーズシリ
ンダバレル１の強度を向上させることができる。この場
合、砂中子５９は前記層により覆われることになるので
、次の溶湯加圧時に砂中子５９が前記層により保護され
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Ｃ１内への溶湯の充填時およびそのキャ
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６
３ａの端面が両側型１０１，１０．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
Ｓｍを鋳造することができる。

前記シリンダブロック素材Ｓｍに研削加工を施し、各第
４キヤビテイＣ４により成形された、砂中子５９の各突
起６２を内蔵する各突出部６４を除去すると各連通ロア
が、また相隣る連通ロア間に補強デツキ部８がそれぞれ
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。

なお、本発明は列形のサイアミーズ型シリンダブロック
に限らず、Ｖ形等のサイアミーズ型シリンダブロックを
製造する場合にも適用される。

Ｃ８発明の効果 本発明によれば、砂中子を０℃以下に冷却した状態でキ
ャビティに溶湯を充填するので、砂中子に接触する溶湯
の冷却を促進させてその冷却速度を金型側の溶湯の冷却
速度に近似させることが可能となり、これにより溶湯を
その全体に亘り略均−に凝固させて鋳造欠陥の発生を回
避することができる。

また、砂中子による冷却促進作用によってシリンダバレ
ル外周部およびシリンダブロック外壁内周部がチル化さ
れた緻密組織を呈するので、水ジャケットの水密性およ
びシリンダバレルの強度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図は上方から見た斜視図、第２図は第１図ｎ−
ｎ線断面図、第２Ａ図は第２図■ａ−Ｉｌａ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
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図は砂中子を上
方から見た斜視図、第１０図は第９図ｘ−ｘｖＡ断面図
、第１１図は時間とプランジャの変位の関係および時間
と溶湯の圧力の関係を示すグラフである。 Ｃ８・・・第１キヤビテイ、Ｍ・・・金型、Ｓｍ・・・
サイアミーズ型シリンダブロック素材、 １・・・サイアミーズシリンダバレル、１．〜１４・・
・シリンダバレル、４・・・シリンダブロック外壁、６
・・・水ジャケット、５９・・・砂中子時　許　出　願
　人　　本田技研工業株式会社第１１図 日令ｆＪ　　　　（Ｓｔ’Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シリンダバレルと、該シリンダバレルを囲繞するシリン
   ダブロック外壁と、前記シリンダバレルおよび前記シリ
   ンダブロック外壁間に在って該シリンダバレルの外周が
   臨む水ジャケットとを備えたシリンダブロック素材を金
   型鋳造するに当り、前記水ジャケットを形成するために
   用いられる砂中子を０℃以下に冷却し、次いで前記砂中
   子を金型のキャビティに設置し、その後前記キャビティ
   に溶湯を充填することを特徴とする、シリンダブロック
   素材の金型鋳造法。