(57)【要約】【課題】バルク部に連通孔を形成する際に、バルク部の強度を安定化させる。【解決手段】シリンダブロック１を鋳造成形する際に、隣り合うシリンダボア３に対応するクランクケース５側の空間３５相互を隔てるバルク部３７に、前記空間３５相互を連通する連通孔３７ｂを形成する。連通孔３７ｂを形成する際には、リング３９をインサート成形することによってその貫通孔３９ａが連通孔３７ｂとなる。リング３９を支持させたリング支持ピン２９を、型開きした状態で固定型７上に載置することで金型本体にセットし、その後型閉じしてキャビティに溶湯を供給し鋳造品を成形する。成形後、リング支持ピン２９をシリンダブロック１及び固定型７から引き抜いた後、型開きする。【選択図】図１
2010155253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣り合うシリンダボアに対応するクランクケース側の空間相互を隔てるバルク部に、前記空間相互を連通する連通孔を備えたシリンダブロックの製造方法であって、前記連通孔に対応する位置の金型本体に、貫通孔を備えたインサート材をセットした状態で鋳造成形することで、前記インサート材の貫通孔を前記連通孔とすることを特徴とするシリンダブロックの製造方法。
【請求項２】
前記インサート材の貫通孔に棒状部材を挿入することで該棒状部材に前記インサート材を支持させ、この支持状態で前記棒状部材を前記金型本体にセットして鋳造成形し、鋳造成形後に前記棒状部材を前記金型本体から引き抜く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製造方法。
【請求項３】
隣り合うシリンダボアに対応するクランクケース側の空間相互を隔てるバルク部に、前記空間相互を連通する連通孔を備えたシリンダブロックの製造装置であって、前記シリンダブロックを鋳造成形する金型本体の前記連通孔に対応する位置にセットするインサート材を設け、このインサート材は前記連通孔となる貫通孔を備えていることを特徴とするシリンダブロックの製造装置。
【請求項４】
前記インサート材の外周面に凸部と凹部との少なくともいずれか一方を設けたことを特徴とする請求項３に記載のシリンダブロックの製造装置。
【請求項５】
前記インサート材にオーバフロー孔を設けたことを特徴とする請求項３または４に記載のシリンダブロックの製造装置。
【請求項６】
前記インサート材の外周面に凹部を設け、この凹部の底部にオーバフロー孔を設けたことを特徴とする請求項３に記載のシリンダブロックの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、隣り合うシリンダボアに対応するクランクケース側の空間相互を隔てるバルク部に、前記空間相互を連通する連通孔を備えたシリンダブロックの製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車用エンジンなどに使用されるシリンダブロックは、例えば下記特許文献１に記載されているように、ダイカスト鋳造法によって製造している。
【特許文献１】特開平２−３７９５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、多気筒エンジンのシリンダブロックでは、互いに隣接するシリンダボアに対応するクランクケース側の空間を仕切り、かつクランクシャフトを回転支持する軸受部の一部を構成するバルク部を備えている。
【０００４】
このようなシリンダブロックを備えるエンジンでは、前述したクランクケース側のバルク部で隔てられた空間相互を、バルク部に連通孔を設けて連通させることで、ピストンが往復移動する際にこれら空間相互を、連通孔を通して空気が流通し、ピストンが往復移動する際の抵抗を低減することができる。
【０００５】
ここで、上記したバルク部の連通孔を、シリンダブロックの鋳造成形後に機械加工で形成する場合には、加工工数が増える上に、鋳物表面の微細化組織であるチル層（凝固層）を削り取ることになるので、バルク部の強度が低下するという問題がある。
【０００６】
そこで、バルク部の連通孔を、鋳抜きピンを用いて形成する方法が考えられるが、鋳抜きピンには通常抜け勾配を設けてあるので、連通孔の断面積が一定ではなく、このためバルク部の強度が不安定となってシリンダブロックの品質低下を招く。
【０００７】
したがって、バルク部の強度を安定させるためには、鋳抜きピンを用いた場合であっても、やはり機械加工が必要となって前述した問題が発生する。
【０００８】
そこで、本発明は、バルク部に連通孔を形成する際に、バルク部の強度を安定化させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、隣り合うシリンダボアに対応するクランクケース側の空間相互を隔てるバルク部に連通孔を備え、この連通孔に対応する位置の金型本体に、貫通孔を備えたインサート材をセットした状態で鋳造成形することで、該インサート材の貫通孔を前記連通孔とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、インサート材にあらかじめ設けてある貫通孔が、クランクケース側の空間相互を連通する連通孔となるので、該インサート材が連通孔周辺のバルク部の強度を受け持つことにとなる。ここで、インサート材の貫通孔はあらかじめ備えるものであって断面積を一定とすることができ、このため、バルク部に連通孔を形成する際に、機械加工が不要であり、バルク部の強度を安定化させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１２】
図１は、本発明の第１の実施形態に係わるシリンダブロック１を鋳造成形するための鋳造用金型の断面図であり、鋳造成形後のシリンダブロック１とともに示している。このシリンダブロック１は、自動車用に搭載され、例えば、シリンダボア３が４つ直列に形成された４気筒直列エンジンに使用されるものであってアルミニウム合金で構成している。
【００１３】
上記した鋳造用金型は、図中で下部に位置してシリンダブロック１のクランクケース５側を形成する固定型７と、シリンダブロック１の図１中で左右両端部に対応する前後両端部９，１１をそれぞれ形成する上下可動型１３，１５と、図１のＡ−Ａ断面図である図２に示すシリンダブロック１の左右両側部１７，１９をそれぞれ形成する左右可動型２１，２３と、図示しないシリンダヘッドの取付面２５及びシリンダボア３を形成するヘッド側可動型２７とを、備えている。これら固定型７，上下可動型１３，１５，左右可動型２１，２３及びヘッド側可動型２７は、金型本体を構成している。
【００１４】
固定型７は、クランクケース５の内側を形成するクランクケース形成部７ａを備える一方、ヘッド側可動型２７は、シリンダボア３を形成するボア形成部２７ａを備え、これらクランクケース形成部７ａとボア形成部２７ａとの先端相互を突き合わせている。この際、クランクケース形成部７ａの先端には、図２に示すように凹部７ｂを設けてあり、この凹部７ｂに嵌入する凸部２７ｂをボア形成部２７ａに設けている。
【００１５】
さらに、これら互いに嵌合させた凹部７ｂと凸部２７ｂとの互いの対向面には、半円弧形状のピン支持凹部７ｃ，２７ｃをそれぞれ形成し、このピン支持凹部７ｃ，２７ｃ相互間に、後述する棒状部材としてのリング支持ピン２９を収容配置している。
【００１６】
ここで、前記したシリンダブロック１は、図１に示すように、隣り合うシリンダボア３相互間にボア隔壁３３を備え、ボア隔壁３３の下端部には、隣り合うシリンダボア３に対応するクランクケース５側の空間３５相互を隔てるバルク部３７を備えている。このバルク部３７の下端は、図１のＢ−Ｂ断面図である図３に示すように、図示しないエンジンのクランクシャフトのジャーナル部を回転支持する凹状の半円弧形状となる軸受部３７ａを備えている。同様にしてシリンダブロック１の図１に示す前後両端部９，１１の下端についても凹状の半円弧形状となる軸受部９ａ，１１ａを備えている。
【００１７】
したがって、これら凹状の軸受部３７ａ及び軸受部９ａ，１１ａに対応して、固定型７には、凸状の半円弧形状部７ｄ及び７ｅ，７ｆをそれぞれ設けてある。
【００１８】
そして、本実施形態のシリンダブロック１は、上記したバルク部３７に、隣り合うシリンダボア３に対応するクランクケース５側の空間３５相互を連通する連通孔３７ｂを備えている。
【００１９】
ここで、本実施形態では、上記した連通孔３７ｂを形成する際に、前述のリング支持ピン２９に支持させたインサート材としての中空の筒部材であるリング３９を使用している。リング３９は、アルミニウム合金製の押出材をバルク部３７の厚さとほぼ同寸法の長さに加工したものであり、図３に示すように外形が円形でかつその中心部にバルク部３７の連通孔３７ｂに対応する貫通孔３９ａをあらかじめ備えている。
【００２０】
リング支持ピン２９は、図４に示すように、シリンダブロック１のクランクケース５内に挿入される部分の長さＬに対応する挿入部２９ａの直径を一定としており、この挿入部２９ａに、３つのバルク部３７に対応して３つのリング３９を支持させてある。なお、この挿入部２９ａの直径と、貫通孔３９ａの内径との関係は、挿入部２９ａを貫通孔３９ａに挿入した状態で、挿入部２９ａの外周面と貫通孔３９ａの内周面とが互いに摺動可能となるよう、ほぼ同等としてある。
【００２１】
そして、リング支持ピン２９に支持された状態のリング３９は、図４の二点鎖線で示すようにリング支持ピン２９の挿入部２９ａをピン支持凹部７ｃに収容載置した状態で、クランクケース形成部７ａ相互に挟持されるようにしてこれらクランクケース形成部７ａ相互間に位置することになる。このとき、リング３９は固定型７の半円弧形状部７ｄとの間に隙間４１を形成する。
【００２２】
上記したリング支持ピン２９は、図１のように金型本体にセットした状態では、図４中で左側の先端（挿入部２９ａの先端）が、クランクケース５の内壁面に近接もしくはほぼ接触する位置とする。一方、リング支持ピン２９（挿入部２９ａ）の図４中で右側の基端部には、シリンダブロック１の後端部１１に対応する位置にて基端側（図１中で右側）ほど直径が大きくなるテーパ部２９ｂを設け、さらにこのテーパ部２９ｂに連続する大径部２９ｃを設けている。
【００２３】
テーパ部２９ｂは、固定型７の凸状の半円弧形状部７ｆとの間に、図４に示す隙間４３を形成し、大径部２９ｃは、固定型７の半円形のピン支持凹部７ｇと、上下可動型１５の半円形のピン支持凹部１５ａとの間に形成される円形の空間に収容配置している。
【００２４】
次に、作用を説明する。まず、図４に示すように、リング支持ピン２９に３つのリング３９を支持させる。このとき、３つのリング３９は、リング支持ピン２９を金型本体にセットした状態で鋳造成形後のシリンダブロック１の３つのバルク部３７に対応する位置となるよう一定間隔をおいて挿入部２９ａに支持させる。
【００２５】
この状態で、リング支持ピン２９を型開きした状態の固定型７に、図４のように上方から下降させてセットする。このときリング３９は、固定型７のクランクケース形成部７ａ相互間に入り込むとともに、リング３９を支持させた部分以外の挿入部２９ａが、固定型７のピン支持凹部７ｃに収容載置された状態となる。また、リング支持ピン２９の大径部２９ｃは、固定型７のピン支持凹部７ｇ上に収容載置される。
【００２６】
このようにしてリング支持ピン２９を図４の二点鎖線で示すように固定型７にセットしたら、図１に示す上下可動型１３，１５、図２，図３に示す左右可動型２１，２３及びヘッド側可動型２７を、それぞれ移動させて図１のように型閉じする。これにより、固定型７と、上下可動型１３，１５と、左右可動型２１，２３と、ヘッド側可動型２７との間に、鋳造成形品であるシリンダブロック１の成形空間となるキャビティを形成する。
【００２７】
その後、図示しない溶湯供給口からアルミニウム合金からなる溶湯を上記したキャビティに充填し、この充填後に溶湯が凝固することで、シリンダブロック１が鋳造成形される。このとき、本実施形態では、バルク部３７における凹状の半円弧形状となる軸受部３７ａの上部にリング３９をインサート成形することになる。
【００２８】
成形後は、リング支持ピン２９を金型本体から図１中で右方向に引き抜き、続いて上下可動型１３，１５、左右可動型２１，２３及びヘッド側可動型２７を固定型７から離反させて型開きする。図５は、型開きした状態の固定型７上に成形後のシリンダブロック１が載置された状態を示している。
【００２９】
これにより、バルク部３７に鋳込んだリング３９の貫通孔３９ａが、隣り合うシリンダボア３に対応するクランクケース５側の空間３５相互を連通する連通孔３７ｂとなる。また、シリンダブロック１の後端部１１には、リング支持ピン２９のテーパ部２９ｂによってテーパ孔１１ｂが形成される。
【００３０】
このように、本実施形態では、バルク部３７の連通孔３７ｂを形成する部位の金型本体にリング３９をセットした状態で鋳造成形することで、リング３９の貫通孔３９ａが、クランクケース５側の空間３５相互を連通する連通孔３７ｂとなる。
【００３１】
ここで、リング３９の貫通孔３９ａはあらかじめ備えるものであって断面積を一定（内径を一定）とすることができる。このため、バルク部３７に連通孔３７ｂを形成する際に、機械加工が不要であり、バルク部３７の強度を安定化させることが可能となる。
【００３２】
また、上記した複数のバルク部３７の連通孔３７ｂは、複数のリング３９をすべて同じものを使用することで、断面積を互いに同等にできるので、複数のバルク部３７相互間においても強度を同等として安定化することができる。
【００３３】
また、バルク部３７に連通孔３７ｂを形成するにあたり、機械加工が不要であることから、加工工数の増大を抑制できるとともに、鋳物表面の微細化組織であるチル層（凝固層）を削り取ることによるバルク部３７の強度低下を抑制することができる。
【００３４】
さらに、単に鋳抜きピンをいて連通孔３７ｂを形成する場合に比較して、鋳造時にリング３９によって溶湯が急却されるので、リング３９との境界面付近により効果的にチル層が形成されてバルク部３７の強度が向上する。
【００３５】
以上のように、本実施形態では、バルク部３７に連通孔３７ｂを形成する際に、バルク部３７の強度低下を抑制しつつ安定した強度が得られることから、シリンダブロック１の品質を向上させることができる。
【００３６】
また、本実施形態では、リング３９の貫通孔３９ａにリング支持ピン２９を挿入することで該リング支持ピン２９にリング３９を支持させ、この支持状態でリング支持ピン２９を金型本体にセットして鋳造成形し、鋳造成形後にリング支持ピン２1９を金型本体から引き抜くようにしている。
【００３７】
これにより、連通孔３７ｂを形成するためのリング３９の金型本体へのセット作業が容易になるとともに、成形後のリング支持ピン２９は、単に引き抜くだけで製品であるシリンダブロック１及び金型本体から取り外すことができ、極めて効率のよい鋳造作業を実施することができる。
【００３８】
さらに、本実施形態では、リング３９を成形品であるシリンダブロック１と同じアルミニウム合金とすることで、リング３９のバルク部３７への鋳込みによる固定状態が安定する。
【００３９】
図６は、リング３９の他の例を示している。図６（ａ）は第２の実施形態として、リング３９の軸方向中心部に直径方向に貫通するオーバフロー孔３９ｂを設けるとともに、オーバフロー孔３９ｂの軸方向両側の外周面に凹部３９ｃを設けている。
【００４０】
オーバフロー孔３９ｂを設けることで、バルク部３７の成形部位にて、鋳造成形時に発生するガスなどの異物をオーバフロー孔３９ｂに取り込むことができ、高品質な鋳造成形品の製造に寄与することができる。また、凹部３９ｃを設けることで、この凹部３９ｃ内に溶湯が入り込んでアンカ効果を発揮でき、リング３９のバルク部３７への鋳込みによる固定状態が安定する。
【００４１】
なお、オーバフロー孔３９ｂは、一つであっても複数であってもよい。また、凹部３９ｃは円周方向に延びる環状の溝でも、ディンプル（凹み）状のものでもよく、これらについても一つでも複数でもよい。
【００４２】
図６（ｂ）は第３の実施形態として、リング３９の外周面に、上記図６（ａ）の凹部３９ｃに代えて凸部３９ｄを設けている。その他の構成は図６（ａ）と同様である。この実施形態においても図６（ａ）の第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
図６（ｃ）は第４の実施形態として、リング３９の外周面に凹部３９ｃを形成し、この凹部３９ｃの底部にオーバフロー孔３９ｂを形成している。したがって、この場合にも、第２，３の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
なお、リング３９の材質としては、熱間工具鋼など、シリンダブロック１と同じアルミニウム合金と同一でなくても構わない。また、金型本体の型構造としても上記図１に示したものに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わるシリンダブロックを鋳造成形するための鋳造用金型及びシリンダブロックの断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】リングを支持した状態のリング支持ピン及び、リング支持ピンをセットする固定型の断面図である。
【図５】鋳造成形して型開きした後の固定型及び、固定型上のシリンダブロックの断面図である。
【図６】リングの他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  シリンダブロック
３  シリンダボア
５  クランクケース
７  固定型（金型本体）
１３，１５  上下可動型（金型本体）
２１，２３  左右可動型（金型本体）
２７  ヘッド側可動型（金型本体）
２９  リング支持ピン（棒状部材）
３５  シリンダボアに対応するクランクケース側の空間
３７  バルク部
３７ｂ  バルク部の連通孔
３９  リング（インサート材）
３９ａ  リングの貫通孔
３９ｂ  リングに設けたオーバフロー孔
３９ｃ  リングの外周面に設けた凹部
３９ｄ  リングの外周面に設けた凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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