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【発明の名称】 シリンダブロックのウォータージャケット形成用の中子、及び、シリンダブロックの鋳造方法
【発明者】 【氏名】日下 裕生

【氏名】生田 浩之

【要約】 【課題】シリンダブロックのウォータージャケット形成用の中子に関し、マンドレルを用いることなく、かつ、シリンダライナの位置決めを高精度に行うことを可能にする中子を提案する。

【解決手段】シリンダブロックのウォータージャケット形成用の中子2であって、シリンダライナ1の内周面1eに接着して一体的に形成され、シリンダブロックの鋳造金型の中子固定部12aに固定される、筒状の内側部分2aと、前記シリンダライナ1の外周面1fの外側に所定の間隔を隔てて形成される、外側部分2b・2bと、を有する、シリンダブロックのウォータージャケット形成用の中子2とする。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
シリンダライナの内周面に接着して一体的に形成され、シリンダブロックの鋳造金型の中子固定部に固定される、筒状の内側部分と、
前記シリンダライナの外周面の外側に所定の間隔を隔てて形成される、外側部分と、を有する、
シリンダブロックのウォータージャケット形成用の中子。
【請求項2】
前記中子は、前記シリンダライナを内装するキャビティを有する中子成形用の金型内に、崩壊性の中子材料を流し込むことで成形され、前記シリンダライナと一体的に脱型される、
ことを特徴とする、請求項1に記載のシリンダブロックのウォータージャケット形成用の中子。
【請求項3】
前記キャビティは、前記内側部分と、前記外側部分が連続して形成される構成とする、
ことを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載のシリンダブロックのウォータージャケット形成用の中子。
【請求項4】
前記キャビティに、棒状部材を挿入し、前記中子材料の欠落部分を構成して、前記中子の外側部分に湯道を形成する、
ことを特徴とする、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載のシリンダブロックのウォータージャケット形成用の中子。
【請求項5】
シリンダライナの内周面に接着して一体的に形成され、シリンダブロックの鋳造金型の中子固定部に固定される、筒状の内側部分と、
前記シリンダライナの外周面の外側に所定の間隔を隔てて形成される、外側部分と、を有する、シリンダブロックのウォータージャケット形成用の中子を、
前記内側部分を前記中子固定部に固定した状態で鋳包んでシリンダブロックを鋳造した後、
前記中子を水に溶解し除去することにより、シリンダブロックのウォータージャケットを形成する、シリンダブロックの鋳造方法。



【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、エンジンのシリンダブロックのウォータージャケット形成用の中子、及び、シリンダブロックの鋳造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、崩壊性砂中子を基本材料としたシリンダブロックのウォータージャケット形成用の中子に関する技術は知られており、この中子の構成について開示する文献も存在する(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
例えば、特許文献1では、シリンダブロックのシリンダを包囲するウォータージャケット用の崩壊性砂中子において、該崩壊性砂中子をシリンダライナと一体化したマンドレルとともに鋳包むことにより、ウォータージャケットを形成する技術について開示されている。
そして、この特許文献1に開示されるように、従来、一般的には、シリンダライナを位置決めするために、中子と別部品であるマンドレルが用いられるものであった。
【0004】
しかし、従来のようにマンドレルを用いることとすると、鋳造後において、前記中子材料の回収工程に加えて、前記マンドレルを回収するための工程が必要となり、工数が多いということが考えられる。
【0005】
また、シリンダライナ、及び、中子とは別部材のマンドレルを用いることとしているため、部品点数が多く、また、マンドレル固有の製作誤差等により、製品完成後のシリンダライナの位置精度にバラツキが発生することも考えられる。
【0006】
また、例えば、特許文献2では、スプリングの弾性力を利用してマンドレルにシリンダライナを固定する構造が開示されているが、このように、金属にて構成されるマンドレルに、シリンダライナを確実に固定するためには、機械的な機構が必要となるのである。また、シリンダライナとマンドレルの関係においても、高い位置決め精度が要求されるということもある。
このように、別部材であるマンドレルが用いられることによって、多くの問題点を有することとなるものと考えられる。
【特許文献1】特許第2579004号公報
【特許文献2】実用新案登録第2529290号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
そこで、本発明は、シリンダブロックのウォータージャケット形成用の中子に関し、マンドレルを用いることなく、かつ、シリンダライナの位置決めを高精度に行うことを可能にする中子、及び、前記中子を用いた新規の鋳造方法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【0009】
即ち、請求項1に記載のごとく、
シリンダライナの内周面に接着して一体的に形成され、シリンダブロックの鋳造金型の中子固定部に固定される、筒状の内側部分と、
前記シリンダライナの外周面の外側に所定の間隔を隔てて形成される、外側部分と、を有することとするものである。
【0010】
また、請求項2に記載のごとく、
前記中子は、前記シリンダライナを内装するキャビティを有する中子成形用の金型内に、崩壊性の中子材料を流し込むことで成形され、前記シリンダライナと一体的に脱型される、こととするものである。
【0011】
また、請求項3に記載のごとく、
前記キャビティは、前記内側部分と、前記外側部分が連続して形成される構成とするものである。
【0012】
また、請求項4に記載のごとく、
前記キャビティに、棒状部材を挿入し、前記中子材料の欠落部分を構成して、前記中子の外側部分に湯道を形成することとするものである。
【0013】
また、請求項5に記載のごとく、
シリンダライナの内周面に接着して一体的に形成され、シリンダブロックの鋳造金型の中子固定部に固定される、筒状の内側部分と、
前記シリンダライナの外周面の外側に所定の間隔を隔てて形成される、外側部分と、を有する、シリンダブロックのウォータージャケット形成用の中子を、
前記内側部分を前記中子固定部に固定した状態で鋳包んでシリンダブロックを鋳造した後、
前記中子を水に溶解し除去することにより、シリンダブロックのウォータージャケットを形成する、シリンダブロックの鋳造方法とするものである。
【発明の効果】
【0014】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【0015】
請求項1においては、従来技術のようにマンドレルを必要としないため、マンドレル固有の製作誤差等の影響等を受けることがなく、製品状態におけるシリンダブロックにおいて高い寸法精度を得ることが可能となる。
【0016】
また、請求項2においては、シリンダブロックの鋳造後において、従来技術におけるマンドレルの回収といった工程が必要なく、少ない工程にてシリンダブロックを製造することができる。
【0017】
また、請求項3においては、オープンデッキタイプのシリンダブロックを構成することができる。
【0018】
また、請求項4においては、クローズドデッキタイプのシリンダブロックを構成することができる。
【0019】
また、請求項5においては、シリンダブロックの鋳造後において、従来技術におけるマンドレルの回収といった工程が必要なく、少ない工程にてシリンダブロックを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
図1乃至図3に示すごとく、
シリンダブロックのウォータージャケット形成用の中子2は、
シリンダライナ1の内周面1eに接着して一体的に形成され、シリンダブロックの鋳造金型の中子固定部12aに固定される、筒状の内側部分2aと、
前記シリンダライナ1の外周面1fの外側に所定の間隔を隔てて形成される、外側部分2b・2bと、を有する、シリンダブロックのウォータージャケット形成用の中子2とするものである。
【0021】
また、前記中子2は、図1に示すごとく、前記シリンダライナ1を内装するキャビティ23を有する中子成形用の金型内に、崩壊性の中子材料を流し込むことで成形され、前記シリンダライナ1と一体的に脱型される、こととするものである。
【0022】
また、図3に示すごとく、前記キャビティ23は、前記内側部分2aと、前記外側部分2b・2bが連続して形成される構成とするものである。
【0023】
また、図4乃至図6に示すごとく、前記キャビティ23に、棒状部材としてのピン30・30を挿入し、前記中子材料の欠落部分を構成して、前記中子2の外側部分2b・2bに湯道2s・2sを形成することとするものである。
【0024】
また、図1乃至図3に示すごとく、
シリンダブロックの鋳造方法は、
シリンダライナ1の内周面1eに接着して一体的に形成され、シリンダブロックの鋳造金型の中子固定部12aに固定される、筒状の内側部分2aと、
前記シリンダライナ1の外周面1fの外側に所定の間隔を隔てて形成される、外側部分2b・2bと、を有する、シリンダブロックのウォータージャケット形成用の中子2を、
前記内側部分2aを前記中子固定部12aに固定した状態で鋳包んでシリンダブロックを鋳造した後、
前記中子2を水に溶解し除去することにより、シリンダブロックのウォータージャケットを形成するものである。
以下、図を用いて詳細に説明する。
【実施例1】
【0025】
図1、及び、図2は、シリンダライナ1と一体化させる中子を成形するための金型(中子成形用の金型)の構成を示すものである。
この図において、21は上型、22は下型であり、型締めの状態において、前記中子を成形するためのキャビティ23(図1)が形成されるようになっている。
【0026】
図1、及び、図2に示すごとく、前記上型21には、シリンダライナ1の筒内に、該シリンダライナ1の中心線と同軸上に挿入され、その先端部21bの開口がシリンダライナ1の底部近傍に配置される筒部21aが形成されている。この筒部21aには、上下方向の貫通穴21cが設けられており、その上端部において、材料流し込み口21dが開口されている。この材料流し込み口21dから、中子の材料が注入される。
【0027】
また、図1に示すごとく、前記筒部21aの外周面21eと、前記シリンダライナ1の内周面1eの間に所定の間隔を設けることによって、筒状の空間23aが構成されている。
また、前記筒部21eの先端21bと、シリンダライナ1の下端部1bとの間にも所定の間隔を設けることによって、前記筒状23aの空間の下側に円盤状の空間23bが構成されるようにしている。
そして、前記空間23aと前記空間23bにより、前記筒部21aとシリンダライナ1の間に、上側が開放される筒状のキャビティが構成されるようになっている。
【0028】
また、図1に示すごとく、前記下型22においては、前記シリンダライナ1を内部に挿入するための上側が開放された筒部22aが設けられており、その内周面22fに対し、前記シリンダライナ1の外周面1fが接するようになっている。
また、前記筒部22aの底面22bに、前記シリンダライナ1の下端部1bが突き当てられることとし、且つ、前記筒部22aの上端開口部22gと、前記シリンダライナ1の上端部1cが一致することとしている。つまりは、前記シリンダライナ1の上下長と、筒部22aの深さが一致するようになっている。
【0029】
また、図1に示すごとく、前記上型21には、型締め状態において、前記筒部21aとの間で下型22の筒部22cを取り囲むための壁部21nが形成されており、該壁部21nの内周面21mと、前記下型22の筒部22cの外周面22mとの間に所定の間隔を設けることによって、前記下型22の筒部22cの外周を取り囲む空間23cが形成されるようになっている。
【0030】
また、図1に示すごとく、前記上型21において、前記下型22の筒部22aの上端開口部22gの間に所定の間隔を設けて空間23dを構成することにより、この空間23dと、前記筒部22aの外周の空間23dと、シリンダライナ1の内側の空間23a・23bを連通させて、一連のキャビティ23を形成することとしている。
【0031】
また、図1及び図2に示すごとく、前記下型22の筒部22cの基端部には、前記上型21の壁部21nの内周面21mに接触する位置決め部22p・22pが設けられており、これにより、上型21と下型22との間の位置決めが高精度に行われ、また、前記筒部21aとシリンダライナ1の相対位置の位置決めも高精度に行うことができるようになっている。
【0032】
そして、図1及び図2に示すごとく、以上のようにして構成した金型において、前記材料流し込み口21dから中子を成形するための中子材料を流し込んで凝固させることにより、中子材料がシリンダライナ1の内周面1eに接着され、前記シリンダライナ1と一体化した中子が形成される。こうして形成された中子は、凝固後の型開時に前記上型21と一体となって下型22から取り外され、その後、前記上型21から取り外される。
【0033】
尚、図2に示すごとくの構成により、2−シリンダエンジンのシリンダブロック用に中子を形成することができるものであり、この場合、並設されるシリンダライナ1に挿入される上型21の筒部21Aについては、材料流し込み口21dや貫通穴21cの形成を省略することができる。
【0034】
また、図1に示すごとく、前記材料流し込み口21dから流し込まれる材料は、例えば、塩化カリウム(融点770℃)と、人工の鋳物砂を、重量比で40:60で混合した後、850℃に加熱し、塩化カリウムを溶融させた溶融混合物とすることができる。
【0035】
そして、図3に示すごとく、以上のようにシリンダライナ1と一体化した中子2をシリンダブロックの鋳造金型にセットして、シリンダブロックの鋳造が行われる。
まず、可動型12の中子固定部12aに前記中子2の内側部分2aを挿入して取り付けた状態とし、可動型12、スライド型11・11、固定型13を型締めし、シリンダブロックの形状を成すキャビティ14を形成する。
尚、図1に示す貫通穴21cの内部で凝固した中子材料については、図3に示すシリンダブロックの鋳造金型にセットされる前に除去されるものとする。
【0036】
ここで、前記中子固定部12aは、可動型12において、固定型13側に突出する円筒状の膨出部であり、この中子固定部12aが、中子2において前記シリンダライナ1の内側に形成される筒状の内側部分2aに挿入される。
【0037】
また、中子2の内側部分2aは、図1に示すキャビティ23の空間23a・23bの部分によって形成される。また、この内側部分2aは、後に取り除かれるものであるが、中子2において、前記中子固定部12aに対するシリンダライナ1の位置決めを行うためのライナ支持部として機能するものである。
この機能によって、シリンダライナ1を可動型12(中子固定部12a)に対して位置決めするための、マンドレル等の別部材による位置決め手段を省略することができる。
また、図3に示すごとく、前記中子固定部12aの外周面12bは、前記内側部分2aの内周面2bに接するようになっている。
【0038】
以上の構成により、図3に示すごとく、可動型12の一部である中子固定部12aに、中子2を直接的に固定することにより、中子2の可動型12に対する位置決めを高精度に行うことができる。
また、このことによって、シリンダライナ1の可動型12に対する位置決めも高精度に行うことができることになって、製品状態におけるシリンダブロックにおいて高い寸法精度を得ることが可能となる。
また、従来技術のようにマンドレルを必要としないため、マンドレル固有の製作誤差等の影響等を受けることがなく、この点からも、製品状態におけるシリンダブロックにおいて高い寸法精度を得ることが可能となる。
【0039】
また、図3に示すごとく、前記キャビティ14において、前記スライド型11・11の内側には、中子2の外側部分2b・2bが配置される。この外側部分2b・2bは、図1に示すキャビティ23の空間23cの部分によって形成される。
また、この外側部分2b・2bは後に取り除かれるものであるが、取り除かれた後は、シリンダブロックに前記シリンダライナ1の周囲に配置されるウォータージャケットを構成するものであり、前記中子2において、ウォータージャケット形成部として機能するものである。
また、この外側部分2b・2bは、前記シリンダライナ1の外周面1fの外側に所定の間隔を隔てて形成されるものであり、この所定の間隔によって、後に形成されるウォータージャケットの位置が決定されることになる。
【0040】
そして、図3に示すごとく、キャビティ14に溶湯を注いで鋳造を行い、凝固後の製品を脱型し、前記中子2に対して温水を吹き付けることによって、前記中子2の外側部分2b・2b、及び内側部分2aを溶解させることで、これらをシリンダブロックから除去する。
ここで、前記外側部分2b・2bが除去されることにより、ウォータージャケットが形成される。
さらに、前記内側部分2aが除去されることにより、前記シリンダライナ1が中子2と分離することになり、従来技術におけるマンドレルの回収といった工程が必要なく、少ない工程にてシリンダブロックを製造することができる。
【0041】
尚、除去して回収される中子2は、塩化カリウム水溶液と、人工の鋳物砂の混合物となっているが、この回収においては、まず、前記混合物を遠心分離機によって、塩化カリウム水溶液と、人工の鋳物砂に分離し、その後、塩化カリウム水溶液を加熱して水分を蒸発させることで、固体塩化カリウムを得るといったことが行われる。
【0042】
また、図3に示すごとく、中子2において、内側部分2aと外側部分2b・2bは、肩部分2c・2cによって連続的に構成されており、また、この肩部分2c・2cの底面と、キャビティ14の上端部を一致させることにより、形成されるシリンダブロックは、オープンデッキタイプとなる。
尚、前記肩部分2c・2cは、図1に示すごとく、キャビティ23の空間部分23d・23dにより形成される。
【実施例2】
【0043】
次に、クローズドデッキタイプのシリンダブロックを構成するための中子を、図4乃至図6を用いて説明する。
図4及び図5に示すごとく、クローズドデッキタイプのシリンダブロックを構成するための中子については、前記中子を成形するための上型21Aにおいて、下型22の筒部22aを取り囲むための壁部21nに、上型21Aの筒部21aの半径方向に貫通するピン挿入穴21s・21sを複数箇所に形成するとともに、各ピン挿入穴21s・21sにピン30・30を挿入し、そのピン30・30の先端部を、前記下型22の筒部22aの上部に当接させる構成とする。
【0044】
そして、図4に示すごとく、キャビティ23において、ピン30・30が存在する部位において、中子2の材料が欠けることになり、これによって、図6に示すごとく、中子2の外側部分2b・2bと肩部分2c・2cの間に、溶湯が通過する湯道2s・2sが形成される。
【0045】
尚、図4及び図5に示すごとく、本実施例では、下型22の筒部22aの上端開口部22gにおいて、前記ピン30・30の先端部が当接される位置に、窪み部22s・22sを設け、該窪み部22s・22sに前記ピン30・30の先端部が嵌入されることとして、中子材料を流し込んだときに、前記ピン30・30がずれることがないようにしている。
【0046】
また、前記ピン30・30は、中子材料の欠落部分を構成して湯道2s・2sを形成するために、挿脱自在に構成される棒状部材であり、その断面形状については、ウォータージャケットの上側開放部分を塞ぐ蓋部分を構成するのに適した形状とする。
例えば、本実施例のように、断面形状を横方向に長い幅をもつ長方形とすることによれば、その長い幅の分だけの蓋部分を構成することができるようになる。
【0047】
以上のようにして、図5及び図6に示すごとく、前記キャビティ23に、棒状部材としてのピン30・30を挿入し、前記中子材料の欠落部分を構成して、前記中子2の外側部分2b・2bに湯道2s・2sを形成することとするものである。
そして、図6に示すごとく、鋳造時においては、この湯道2s・2sの部位に溶湯が流れ込み、外側部分2b・2bが除去された後においては、それぞれウォータージャケットの上側開放部分を塞ぐ蓋部分が構成されることになり、これによって、クローズドデッキタイプのシリンダブロックを構成することができる。
【0048】
本発明の技術的範囲は上記の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。
【図面の簡単な説明】
【0049】
【図1】中子を成形する金型の断面図。
【図2】同じく図1の金型の外形図。
【図3】シリンダライナと一体化された中子を鋳包んで鋳造する金型の断面図。
【図4】クローズドデッキタイプのシリンダブロックを鋳造する場合の中子を成形する金型の断面図。
【図5】同じく図4の金型の外形図。
【図6】クローズドデッキタイプのシリンダブロックを鋳造する場合における金型の断面図。
【符号の説明】
【0050】
1 シリンダライナ
2 中子
2a 内側部分
2b 外側部分
11 スライド型
12 可動型
12a 中子固定部
13 固定型
14 キャビティ
【出願人】 【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
【出願日】 平成18年9月27日(2006.9.27)
【代理人】 【識別番号】100080621
【弁理士】
【氏名又は名称】矢野 寿一郎


【公開番号】 特開2008−80369(P2008−80369A)
【公開日】 平成20年4月10日(2008.4.10)
【出願番号】 特願2006−263150(P2006−263150)