(57)【要約】【課題】ボアピンの内部における冷却流体の流通を促進することでシリンダブロックを鋳造する際の冷却効率を向上できるボアピンおよびそれを有するシリンダブロック鋳造用金型を提供する。【解決手段】本発明のボアピン１０は、有底円筒形状のボアピン本体部１１と、ボアピン本体部１１の内部に挿入されるボアピン冷却駒１２と、冷却流体１３を、ボアピン冷却駒１２の前端側から噴出させてボアピン本体部１１の内側壁に沿って循環させる冷却水流通経路１４と、を具備する。また、ボアピン１０では、ボアピン冷却駒１２の前端側に、冷却流体１３が流通することで回転する回転駒１５を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックのシリンダ孔を鋳造するためのボアピンであり、
有底円筒形状のボアピン本体部と、
前記ボアピン本体部の内部に挿入されるボアピン冷却駒と、
冷却流体を、前記ボアピン冷却駒の前端側から噴出させ、前記ボアピン本体部の内壁に沿って後端側に向かって流す冷却水流通経路と、を具備し、
前記ボアピン冷却駒の前端側に、前記冷却流体が流通することで回転する回転駒を有することを特徴とするボアピン。
【請求項２】
前記回転駒の前端面には、半径方向外側に向かって端面溝が形成されており、
前記端面溝を前記冷却流体が流通することで、前記回転駒が回転することを特徴とする請求項１に記載のボアピン。
【請求項３】
前記ボアピン冷却駒は、後端側に配置されて固定される後端部と、前端側に配置されて前記後端部に遊嵌する前記回転駒と、を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボアピン。
【請求項４】
前記回転駒の回転姿勢を規制する規制機構を有することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載のボアピン。
【請求項５】
前記回転駒は、前記後端部に挿入される内側円柱部を有し、
前記規制機構は、前記回転駒の前記内側円柱部を半径方向に貫通する回転駒孔部であることを特徴とする請求項４に記載のボアピン。
【請求項６】
前記規制機構は、前記後端部を半径方向に沿って貫通する後端側孔部であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のボアピン。
【請求項７】
前記規制機構は、前記回転駒と前記後端部との間に配置されたベアリングであることを特徴とする請求項４に記載のボアピン。
【請求項８】
前記回転駒の外側面に、前記端面溝と繋がる側面溝を形成することを特徴とする請求項２から請求項７の何れかに記載のボアピン。
【請求項９】
前記ボアピン冷却駒の前端面に、板部を備えることを特徴とする請求項１から請求項８の何れかに記載のボアピン。
【請求項１０】
請求項１から請求項９の何れかに記載のボアピンを具備することを特徴とするシリンダブロック鋳造用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボアピンおよびそれを有するシリンダブロック鋳造用金型に関し、特に、鋳造時に於ける冷却効率を高めたボアピンおよびそれを有するシリンダブロック鋳造用金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンダブロックは、ダイカスト金型を用いた鋳造により製造される。また、ダイカスト金型の内部には、シリンダブロックのシリンダ孔を形成するためのボアピンが配置される。
【０００３】
特許文献１に、ボアピンの一例が記載されている。特許文献１に記載されたボアピンは、有底円筒状のピン本体の内部に挿嵌された挿嵌部を備える。ここで、挿嵌部に形成された冷却流路は、ピン本体の一端側の内端面に冷媒を導く導入管と、挿嵌部の外周面に長手方向に沿って形成されて内端面に導かれた冷媒をピン本体の他端側に導く冷却溝とを有する。更に、冷却溝は、挿嵌部の一端側から他端側に向かって、開口幅が狭くなると共に溝深さが深くなるように形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−２１５２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した特許文献１に記載されたボアピンおよびそれを用いた鋳造方法では、鋳造時に於ける冷却効率の観点から改善の余地が存在した。
【０００６】
具体的には、引用文献１では、ボアピン冷却駒の先端から冷却水を吹き出すことで循環させているが、ボアピンの側面側に於いては、冷却水の勢いのみを利用して流通させている。よって、ボアピンの側面側に於いて、冷却水の流れが淀むことで冷却効率が低下してしまい、鋳造されるシリンダブロックの品質を向上させることが簡単でない場合があった。
【０００７】
本発明は、このような問題点を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ボアピンの内部における冷却流体の流通を促進することでシリンダブロックを鋳造する際の冷却効率を向上できるボアピンおよびそれを有するシリンダブロック鋳造用金型を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のボアピンは、シリンダブロックのシリンダ孔を鋳造するためのボアピンであり、有底円筒形状のボアピン本体部と、前記ボアピン本体部の内部に挿入されるボアピン冷却駒と、冷却流体を、前記ボアピン冷却駒の前端側から噴出させ、前記ボアピン本体部の内壁に沿って後端側に向かって流す冷却水流通経路と、を具備し、前記ボアピン冷却駒の前端側に、前記冷却流体が流通することで回転する回転駒を有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のボアピンでは、前記回転駒の前端面には、半径方向外側に向かって端面溝が形成されており、前記端面溝を前記冷却流体が流通することで、前記回転駒が回転することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のボアピンでは、前記ボアピン冷却駒は、後端側に配置されて固定される後端部と、前端側に配置されて前記後端部に遊嵌する前記回転駒と、を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のボアピンでは、前記回転駒の回転姿勢を規制する規制機構を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のボアピンでは、前記回転駒は、前記後端部に挿入される内側円柱部を有し、前記規制機構は、前記回転駒の前記内側円柱部を半径方向に貫通する回転駒孔部であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のボアピンでは、前記規制機構は、前記後端部を半径方向に沿って貫通する後端側孔部であることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のボアピンでは、前記規制機構は、前記回転駒と前記後端部との間に配置されたベアリングであることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明のボアピンでは、前記回転駒の外側面に、前記端面溝と繋がる側面溝を形成することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明のボアピンでは、前記ボアピン冷却駒の前端面に、板部を備えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明のシリンダブロック鋳造用金型は、上記したボアピンを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のボアピンは、シリンダブロックのシリンダ孔を鋳造するためのボアピンであり、有底円筒形状のボアピン本体部と、前記ボアピン本体部の内部に挿入されるボアピン冷却駒と、冷却流体を、前記ボアピン冷却駒の前端側から噴出させ、前記ボアピン本体部の内壁に沿って後端側に向かって流す冷却水流通経路と、を具備し、前記ボアピン冷却駒の前端側に、前記冷却流体が流通することで回転する回転駒を有することを特徴とする。これにより、本発明のボアピンによれば、ボアピン冷却駒の前端側に回転駒を設け、冷却流体により回転駒を回転させることで、ボアピン本体部の内部に於いて冷却流体を均一に流通させることができる。よって、ボアピンを用いて、高品質なシリンダブロックを鋳造することができる。
【００１９】
また、本発明のボアピンでは、前記回転駒の前端面には、半径方向外側に向かって端面溝が形成されており、前記端面溝を前記冷却流体が流通することで、前記回転駒が回転することを特徴とする。これにより、本発明のボアピンによれば、冷却流体が流れることで回転駒を回転させることから、回転駒を回転させるための専用機構を不要にすることができる。
【００２０】
また、本発明のボアピンでは、前記ボアピン冷却駒は、後端側に配置されて固定される後端部と、前端側に配置されて前記後端部に遊嵌する前記回転駒と、を有することを特徴とする。これにより、本発明のボアピンによれば、前端側で回転する回転駒を、後端側の後端部で支えることができる。
【００２１】
また、本発明のボアピンでは、前記回転駒の回転姿勢を規制する規制機構を有することを特徴とする。これにより、本発明のボアピンによれば、回転駒の回転姿勢を安定化させることができ、ボアピン本体部の温度を均一化できる効果を顕著にできる。
【００２２】
また、本発明のボアピンでは、前記回転駒は、前記後端部に挿入される内側円柱部を有し、前記規制機構は、前記回転駒の前記内側円柱部を半径方向に貫通する回転駒孔部であることを特徴とする。これにより、本発明のボアピンによれば、回転駒孔部を流通する冷却流体が、回転駒の内側円筒部と、後端部との間に噴出されることで、回転駒孔部の回転時における姿勢を安定化させることができる。
【００２３】
また、本発明のボアピンでは、前記規制機構は、前記後端部を半径方向に沿って貫通する後端側孔部であることを特徴とする。これにより、本発明のボアピンによれば、後端側孔部を経由して冷却流体が噴出することで、回転駒の回転時における姿勢を安定化させることができる。
【００２４】
また、本発明のボアピンでは、前記規制機構は、前記回転駒と前記後端部との間に配置されたベアリングであることを特徴とする。これにより、本発明のボアピンによれば、ベアリングにより回転駒の回転時の姿勢を安定化させることができる。
【００２５】
また、本発明のボアピンでは、前記回転駒の外側面に、前記端面溝と繋がる側面溝を形成することを特徴とする。これにより、本発明のボアピンによれば、端面溝および側面溝を経由して冷却流体を流通させることで、ボアピンによる冷却効果を更に向上できる。
【００２６】
また、本発明のボアピンでは、前記ボアピン冷却駒の前端面に、板部を備えることを特徴とする。これにより、本発明のボアピンによれば、冷却流体が板部に当たることでボアピン冷却駒が浮上し、ボアピン冷却駒が良好に回転することができる。
【００２７】
また、本発明のシリンダブロック鋳造用金型は、上記したボアピンを具備することを特徴とする。これにより、本発明のシリンダブロック鋳造用金型によれば、高品質なシリンダブロックを鋳造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態に係るボアピンを示す図であり、（Ａ）はボアピンを備えたシリンダブロック鋳造用金型を示す斜視図であり、（Ｂ）はボアピンを備えた可動入子を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るボアピンを示す図であり、（Ａ）はボアピンの断面図であり、（Ｂ）はボアピンの分解断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るボアピンの分解斜視図である。
【図４】本発明の他の形態に係るボアピンを示す図であり、（Ａ）はボアピンの断面図であり、（Ｂ）はボアピンの分解断面図である。
【図５】本発明の更なる他の形態に係るボアピンを示す図であり、（Ａ）はボアピンの断面図であり、（Ｂ）はボアピンの分解断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態に係るボアピン１０およびシリンダブロック鋳造用金型３０を図面に基づき詳細に説明する。
【００３０】
図１を参照して、ボアピン１０を含むシリンダブロック鋳造用金型３０の構成を説明する。図１（Ａ）はシリンダブロック鋳造用金型３０を示す斜視図であり、図１（Ｂ）は可動金型３１を示す斜視図である。
【００３１】
図１（Ａ）を参照して、シリンダブロック鋳造用金型３０は、車両に搭載されるエンジンのシリンダブロックを鋳造するためのダイカスト金型である。シリンダブロック鋳造用金型３０は、中央部に配置された２個のボアピン１０と、ボアピン１０を四方から囲む４個の可動金型３１とを有する。可動金型３１で囲まれる空間で、シリンダブロックの鋳造を行う。
【００３２】
図１（Ｂ）に可動入子３２を示す。可動入子３２は、上記したシリンダブロック鋳造用金型３０を構成する部材であり、上記した可動金型３１で囲まれる空間に配置される。可動入子３２の略中央部分にボアピン１０が配置される。ここでは、２個のボアピン１０が可動入子３２に形成されている。ボアピン１０は、シリンダブロックのシリンダを形成するための部材である。
【００３３】
図２を参照して、本実施形態のボアピン１０を説明する。図２（Ａ）はボアピン１０を示す側方断面図であり、図２（Ｂ）はボアピン１０を上下方向に分解した状態の側方断面図である。以下の説明では、ボアピン１０全体に於いてボアピン本体部１１が配設される側を前方と称し、前方の反対側を後方と称する。
【００３４】
図２（Ａ）および図２（Ｂ）を参照して、ボアピン１０は、ボアピン本体部１１と、ボアピン本体部１１に収納されるボアピン冷却駒１２と、を有している。ボアピン１０の機能は、シリンダブロックを鋳造する際に、シリンダ孔を形成する際の型となり、更に、鋳造時にシリンダブロックを効果的に冷却することにある。ボアピン１０を構成する各部材は、金属または耐熱合成樹脂から成る。
【００３５】
ボアピン本体部１１は、前端に底面を有する有底円筒形状を呈しており、その外径形状は、形成されるシリンダ孔と略同一とされている。
【００３６】
ボアピン冷却駒１２は、ボアピン本体部１１に内蔵される略円柱状の部材である。後述するように、ボアピン本体部１１とボアピン冷却駒１２との間に、鋳造時に於いて冷却水が流通する冷却水流通経路１４が形成されている。ボアピン冷却駒１２の内部には、軸方向前方に沿って、流体を流通させるための貫通孔（後述する回転駒貫通孔２２および後端部貫通孔２３）が形成されている。
【００３７】
図２（Ｂ）を参照して、ボアピン冷却駒１２は、後方部分の後端部１８と、前端部分の回転駒１５と、を有する。即ち、ボアピン冷却駒１２は、前後方向に二分割されている。
【００３８】
後端部１８は、上記したシリンダブロック鋳造用金型３０に固定されている略柱状の部材であり、その中心軸に沿って後端部貫通孔２３が形成されている。後端部貫通孔２３は、後端部１８の後端近傍から前端に至るまで形成されている。後端部貫通孔２３は、ボアピン１０に流入される冷却流体１３が流通する。また、後端部１８の後端近傍と側面中間部との間に帰還孔部２７が形成されている。帰還孔部２７は、後端部１８の外面に沿って複数個が形成されている。帰還孔部２７は、ボアピン１０を冷却した冷却流体１３が、ポンプ等に帰還する径路である。また、後端部１８の前端部を窪ませて前端凹状部２８が形成されている。
【００３９】
回転駒１５は、後端部１８の前端部分に回転自在に遊嵌されている駒状の部材であり、その中心軸に沿って回転駒貫通孔２２が形成されている。後端部１８の後端部貫通孔２３と、回転駒１５の回転駒貫通孔２２とは連通している。回転駒１５は、半径方向内側に形成された略円柱状の内側円柱部１９と、半径方向外側に形成された円筒部２９と、上端部に形成された端面溝１７と、を有する。内側円柱部１９は、後端部１８の前端凹状部２８に挿入される。また、円筒部２９は、後端部１８の前端部分を周囲から囲んでいる。係る構成とすることで、後端部１８の前端部に、回転駒１５を回転可能に遊嵌できる。端面溝１７は、図３を参照して後述する。
【００４０】
回転駒１５の前端部には、板部３３が配設されている。板部３３は、略円盤形状を呈する板状部材であり、回転駒１５の前端面の中央、即ち回転駒貫通孔２２の上方に配置されている。回転駒貫通孔２２と板部３３との間には間隙が形成されており、回転駒貫通孔２２から噴出される冷却流体１３は、この間隙を経由して、端面溝１７に沿って半径方向外側に向かって流動する。
【００４１】
板部３３を形成することで、鋳造時に於いて回転駒１５が良好に回転する。具体的には、回転駒貫通孔２２から上方に向かって吹き出される冷却流体１３が、板部３３に当たることで、回転駒１５が浮上し、回転駒１５と後端部１８との間隙が冷却流体１３で満たされる。よって、回転駒１５が良好に回転し、ボアピン１０を冷却流体により更に効果的且つ均一に冷却することができる。
【００４２】
図２（Ａ）では、冷却水流通経路１４を、矢印が付された点線で示している。矢印は、冷却流体１３が流通する方向を示している。具体的には、冷却水流通経路１４は、後端部貫通孔２３、回転駒貫通孔２２の端面とボアピン本体部１１との間、ボアピン冷却駒１２の側面とボアピン本体部１１との間、および、帰還孔部２７の順番で冷却流体１３が流通する経路である。
【００４３】
本実施形態では、端面溝１７を冷却流体１３が通過することで、回転駒１５が回転する。また、上記したように、冷却流体１３が板部３３に当たることで、回転駒１５は僅かに浮上した状態で回転する。よって、ボアピン本体部１１の内側面を通過する冷却水流通経路１４は、旋回流となるので、鋳造時に於いてボアピン本体部１１を効果的かつ均一に冷却することができる。
【００４４】
冷却水流通経路１４は、冷却流体１３を循環させる循環経路の一部であり、この循環経路には図示しない冷却器およびポンプが介装されている。係る構成により、冷却状態の冷却流体１３を冷却水流通経路１４に連続的に供給することができる。よって、鋳造時に於いて、ボアピン本体部１１の表面の温度を均一に冷却することができ、鋳造されるシリンダブロックの品質を向上できる。
【００４５】
図３を参照して、ボアピン冷却駒１２を更に説明する。図３はボアピン冷却駒１２を示す分解斜視図である。
【００４６】
上記したように、ボアピン冷却駒１２は、後端部１８と回転駒１５とから成り、全体として略円筒状を呈している。回転駒１５の前方端面には回転駒貫通孔２２が形成されており、鋳造時に於いては回転駒貫通孔２２から冷却流体１３が噴出する。
【００４７】
回転駒貫通孔２２は、回転駒１５の端面１６の中心に形成されている。ここでは、回転駒貫通孔２２は、板部３３により覆われている。また、端面１６には端面溝１７が形成されている。端面溝１７は回転駒貫通孔２２から端面１６の外縁まで連続して形成されている。また、端面溝１７は、端面１６の円周方向に沿って略等間隔に複数が形成されている。更に、回転駒１５を前方から見ると、端面溝１７は、半径方向外側部分が時計回りの方向に向かって弓状に湾曲している。また、回転駒１５の側面は、実質的には凹凸が無い湾曲面でも良いし、後述する側面溝２５が形成されても良い。
【００４８】
係る構成の端面溝１７を端面１６に形成することで、上記したボアピン１０を冷却する際に、回転駒１５を回転させることができる。具体的には、回転駒貫通孔２２から噴出された冷却流体１３が、板部３３を押し上げた後に、時計回りに湾曲する端面溝１７に沿って、半径方向外側に向かって流れることで、回転駒１５を反時計回りに回転させようとする回転力が発生する。この回転力により、回転駒１５は反時計回りに回転する。
【００４９】
即ち、本実施形態では、回転駒１５を回転させるためのモータ等の専用機構を用いることなく、冷却流体１３の流力を用いて回転駒１５を回転させているので、ボアピン１０の機構を複雑化することなく回転駒１５を回転させることができる。
【００５０】
回転駒１５の側面には、前後方向に沿って略直線状に伸びる側面溝２５が形成されている。側面溝２５の前端は端面溝１７と接続し、側面溝２５は側面溝２５の後端まで形成されている。また、側面溝２５は、回転駒１５の外面に略等間隔に複数が形成されている。側面溝２５を形成することで、側面溝２５に沿って冷却流体１３が流通するので、冷却流体１３を強制循環させて冷却効率を向上する効果を更に向上できる。
【００５１】
図４は、他の形態に係るボアピン１０を示す側方断面図である。図４（Ａ）はボアピン１０を示す側方断面図であり、図４（Ｂ）はボアピン１０の分解断面図である。
【００５２】
ボアピン１０は、回転駒１５の回転姿勢を規制する規制機構を有している。これにより、鋳造時に於いて、回転駒１５がスムーズに回転し、ボアピン１０の内部に於いて冷却流体１３が良好に流動し、鋳造時に於ける冷却効率を更に向上できる。
【００５３】
図４（Ａ）および図４（Ｂ）を参照して、この規制機構として回転駒孔部２０が採用されている。回転駒孔部２０は、回転駒１５の内側円柱部１９を、半径方向に貫通する貫通孔である。回転駒孔部２０は、回転駒貫通孔２２と、内側円柱部１９の外面とを連通している。
【００５４】
ボアピン１０を上方から見た場合、回転駒孔部２０は、回転駒１５の回転中心に対して点対称となるように複数が配置される。このようにすることで、シリンダブロック鋳造時に於いて、後端部貫通孔２３から注入された冷却流体１３の一部は、回転駒貫通孔２２に流入し、後端部１８の前端凹状部２８と回転駒１５の内側円柱部１９との間に均等に吹き出される。これにより、後端部１８の前端凹状部２８と、回転駒１５の内側円柱部１９との間隙を一定に保ち、回転駒１５の回転姿勢を適切に規制し、回転駒１５が良好に回転するようになる。
【００５５】
更に、ボアピン１０は、規制機構として後端側孔部２６を有している。後端側孔部２６は、後端部１８を半径方向に沿って貫通する貫通孔である。後端側孔部２６は、回転駒貫通孔２２と後端部１８の外側面とを連通する。ボアピン１０を上方から見た場合、後端側孔部２６は、後端部１８の中心点に対して点対称となるように複数が配置される。このようにすることで、シリンダブロック鋳造時に於いて、後端部貫通孔２３を流動する冷却流体１３の一部は、後端側孔部２６に流入し、回転駒１５の円筒部２９と後端部１８との間隙に吹き出される。これにより、回転駒１５の回転姿勢を適切に規制し、回転駒１５が良好に回転するようになる。
【００５６】
ここでは、規制機構として、回転駒孔部２０および後端側孔部２６を有しているが、回転駒孔部２０および後端側孔部２６の何れか一方のみが規制機構として採用されても良い。
【００５７】
図５は、更なる他の形態に係るボアピン１０を示す側方断面図である。図５（Ａ）はボアピン１０を示す側方断面図であり、図５（Ｂ）は分解断面図である。
【００５８】
図５（Ａ）および図５（Ｂ）を参照して、ここでは、回転駒１５の回転姿勢を規制する規制機構として、ベアリング２１およびパイプ２４を採用している。
【００５９】
ベアリング２１は、後端部１８の前端に配置されている。ベアリング２１の外輪は後端部１８に固定され、ベアリング２１の内輪はパイプ２４に固定される。
【００６０】
パイプ２４の前方部分は回転駒１５の回転駒貫通孔２２に嵌入されている。また、パイプ２４の後方部分は、後端部１８に取り付けられたベアリング２１の内輪に嵌入されている。
【００６１】
係る構成により、ベアリング２１により回転駒１５が回転可能に保持されるので、鋳造時に於いて、冷却流体１３が端面溝１７を流れることで、回転駒１５が良好に回転するようになる。
【００６２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。また、上記した各形態は相互に組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１０   ボアピン
１１   ボアピン本体部
１２   ボアピン冷却駒
１３   冷却流体
１４   冷却水流通経路
１５   回転駒
１６   端面
１７   端面溝
１８   後端部
１９   内側円柱部
２０   回転駒孔部
２１   ベアリング
２２   回転駒貫通孔
２３   後端部貫通孔
２４   パイプ
２５   側面溝
２６   後端側孔部
２７   帰還孔部
２８   前端凹状部
２９   円筒部
３０   シリンダブロック鋳造用金型
３１   可動金型
３２   可動入子
３３   板部
【図１】
2020146721.tif 000003
【図２】
2020146721.tif 000004
【図３】
2020146721.tif 000005
【図４】
2020146721.tif 000006
【図５】
2020146721.tif 000007