(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボアピン本体と、
該ボアピン本体に配置されその軸方向に延びる冷却液配管とを備え、
該ボアピン本体の先端側の外周面でシリンダボアを形成し、該ボアピン本体の基端側で冷却液を該冷却液配管内に導入しまた該冷却液配管から排出して該先端側で冷却を行うシリンダブロック鋳造用ボアピンにおいて、
該ボアピン本体は、外周面が該シリンダボアを形成すると共に内部に穴部を有する外側部材と、該外側部材の穴部に嵌挿されると共に内部に該冷却液配管が配置された内側部材とを有し、該内側部材の外周面には該冷却液配管に連通する冷却溝が形成され、
該冷却溝は、該ボアピン本体の軸方向に互いに離間して配列された複数の環状溝と、隣り合う環状溝どうしを互いに連通するための軸方向溝とからなり、該複数の環状溝のうちの一の該環状溝は、該ボアピン本体の該先端に相当する該内側部材の先端に形成され、
それぞれの該環状溝内には、該環状溝を画成する該内側部材の外周面から該外側部材に至るまで突出し該ボアピン本体の軸方向に延びる仕切部材が設けられ、
それぞれの該仕切部材は、該環状溝の周方向に冷却液が流れる方向における該環状溝と該軸方向溝との接続位置の直下流側に設けられ、該環状溝内において該環状溝の周方向に沿って流れる冷却液の流れを規制することを特徴とするシリンダブロック鋳造用ボアピン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明はシリンダブロック鋳造用ボアピンに関し、特に、シリンダーライナーが存在せず、溶湯材料がそのままシリンダボアとなるライナーレスシリンダブロック鋳造用ボアピンの冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリンダブロック鋳造用ボアピンは、基端部が金型に固定され、先端側が金型キャビティ内に突出してその周囲に溶湯が鋳ぐるまれてシリンダボアを形成する。そしてボアピンの熱膨張を防ぐ目的やボアピン周囲の溶湯金属を冷却する目的から、ボアピンの内部には冷却液が供給される。
【０００３】
特開平６−７１４０５号公報記載のボアピンの冷却構造によれば、基端側が金型に固定されたボアピン本体と、ボアピン本体の基端側から延びボアピン本体に同軸に配置された冷却液配管を備える。冷却液配管は、注入用配管と排出用配管からなり、ボアピン本体の軸方向の途中まで延びている。そしてボアピン本体の先端側には、冷却液配管に連通してそれと一直線に延びる冷却室が形成されている。ボアピン本体の基端側で冷却液を注入用配管から冷却室に導入すると、ボアピンの先端側で冷却が行われる。この冷却液は排出用配管を通過してボアピンの基端側から排出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ボアピンの周囲に鋳ぐるまれた溶湯への冷却を高めるには、冷却室の直径を大きくして、冷却室周囲のボアピンの肉圧を薄くする必要がある。特に、ライナーレスのシリンダブロックを鋳造する場合には、溶湯の素材がそのままシリンダボアとなるため、より一層の冷却が必要となるが、冷却が不十分であると、溶湯金属の抱きつきや焼き付きが生じ、またボア面に鋳巣が発生する。
【０００５】
また、単に冷却室の内径を大きくしただけでも、次のような問題が発生する。即ち、冷却室の内径が大きすぎると、その周囲のボアピンの肉厚が薄くなる。ボアピンの周囲に別体のシリンダライナーを嵌合しその周囲に溶湯を鋳ぐるむ鋳造であれば、シリンダライナが溶湯圧を受けるので、肉厚の薄さは極端な問題にはならないが、ライナーレスのシリンダブロックを鋳造する場合には、溶湯圧が直接ボアピンの薄肉部に作用するので、ボアピンの変形や破損の問題が生じる。
【０００６】
また冷却室を大きくすることにより、冷却室の下部に冷却液が溜まる一方、冷却室の上部には空気が残留し、均一且つ十分な冷却ができなくなる。例えば、横型鋳造の場合には、シリンダボアの軸線が水平方向に延びているが、シリンダボアの下側のみが冷却液で冷却され、上側には冷却液が面することなく空気のみが残留し、ボアの周方向全体で均一な冷却ができない。
【０００７】
更に、冷却室を大きくすれば、冷却室自体の流路断面積が大きくなるので、冷却液の流速が低下し、瞬時の冷却が困難となる。
【０００８】
そこで本発明は、鋳造圧力による変形や破損がなく、ボアピンの周方向全体で均一かつ十分な冷却が可能であり、ボア部に鋳巣のないシリンダブロックの鋳造が可能なシリンダブロック鋳造用ボアピンを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、ボアピン本体と、該ボアピン本体に配置されその軸方向に延びる冷却液配管とを備え、該ボアピン本体の先端側の外周面でシリンダボアを形成し、該ボアピン本体の基端側で冷却液を該冷却液配管内に導入しまた該冷却液配管から排出して該先端側で冷却を行うシリンダブロック鋳造用ボアピンにおいて、該ボアピン本体は、外周面が該シリンダボアを形成すると共に内部に穴部２ａを有する外側部材２と、該外側部材２の穴部２ａに嵌挿されると共に内部に該冷却液配管４が配置された内側部材３とを有し、該内側部材３の外周面には該冷却液配管４に連通する冷却溝６、７、８、９、１２、１３、１４が形成され、該冷却溝６、７、８、９、１２、１３、１４は、該ボアピン本体の軸方向に互いに離間して配列された複数の環状溝６、７、８、９と、隣り合う環状溝６、７、８、９どうしを互いに連通するための軸方向溝１２、１３、１４とからなり、該複数の環状溝６、７、８、９のうちの一の該環状溝６は、該ボアピン本体の該先端に相当する該内側部材３の先端に形成され、それぞれの該環状溝６、７、８、９内には、該環状溝６、７、８、９を画成する該内側部材３の外周面から該外側部材に至るまで突出し該ボアピン本体の軸方向に延びる仕切部材１５、１６、１７、１８が設けられ、それぞれの該仕切部材１５、１６、１７、１８は、該環状溝６、７、８、９の周方向に冷却液が流れる方向における該環状溝６、７、８、９と該軸方向溝１２、１３、１４との接続位置の直下流側に設けられ、該環状溝６、７、８、９内において該環状溝６、７、８、９の周方向に沿って流れる冷却液の流れを規制することを特徴とするシリンダブロック鋳造用ボアピンを提供している。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のシリンダブロック鋳造用ボアピン１について図１に基づき説明する。ボアピン１は外側部材２と内側部材３からなるボアピン本体と、内側部材３の内部に配置され、ボアピン本体の軸方向に延びる冷却液配管４とを備える。
【００１１】
外側部材２は長尺な略円柱形状をなし、その内部には内側部材３を収容するための略円柱形状の有底の穴部２ａが形成されている。内側部材３は外側部材２の穴部２ａに嵌挿されており、内側部材３の基端側に形成された雄ネジ３ａに外側部材２の雌ネジ２ｂを螺合することにより、外側部材２は内側部材３に固定されている。外側部材２の内周面と内側部材３の外周面の間にはＯリング１９が装着され、冷却液の漏れを防止している。外側部材２の先端側は金型キャビティ内に突出して配置され、金型キャビティに突出した先端側の外周面および端面がアルミニウム合金などの溶湯金属に直接接触してシリンダボアが形成される。そして先端側はわずかに先細りの抜け勾配形状をなしている。外側部材２の孔部２ａに嵌挿される内側部材３の先端部は円柱形状であり、その外周面には後述する冷却溝が形成されている。内側部材３の基端部は金型ダイス５に固定されている。冷却液配管４は、冷却液注入のための内管４ａと、内管４ａと同心配置された外管４ｂとによる二重管構造であり、内管４ａの外周面と外管４ｂの内周面との間の空間が冷却液排出通路（図示せず）となる。
【００１２】
内側部材３には冷却液配管４を挿入するための冷却液配管用長孔３ｂが内側部材３を貫通して形成されている。冷却液配管用長孔３ｂは内側部材３の基端面（図示せず）に開口する。冷却液配管用長孔３ｂの先端部分は内管４ａにより導かれた冷却液の通路の役割をなす。冷却液配管用長孔３ｂは内管４ａと外管４ｂの外径に合わせてドリル加工等により形成される。
【００１３】
内側部材３の先端部の外周面には冷却溝となる第１乃至第４環状溝６、７、８、９が軸方向に互いに離間して形成されている。これらの環状溝は、旋盤加工等により容易に形成できる。冷却液配管用長孔３ｂと第１環状溝６を連通する注入孔１０が内側部材３の半径方向に延びて形成され、第４環状溝９と冷却液排出通路（図示せず）を連通する排出孔１１が内側部材３の半径方向に延びて形成されている。更に、図２に示されるように、内側部材３の先端部の外周面には、第１環状溝６と第２環状溝７とを連通する第１連絡溝１２、第２環状溝７と第３環状溝８とを連通する第２連絡溝１３、第３連絡溝８と第４連絡溝９とを連通する第３連絡溝１４が内側部材３の軸方向に延びて形成されている。隣り合う環状溝どうしを互いに連通するための軸方向溝としての第１乃至第３連絡溝１２、１３、１４も冷却溝の一部を構成する。
【００１４】
図２に示されるように、第１乃至第４環状溝６，７，８，９には冷却液の流れを規制する為の仕切部材としての第１乃至第４仕切板１５、１６、１７、１８が設けられている。第１乃至第４仕切板１５、１６、１７、１８はそれぞれの環状溝を分断するように内側部材３の同一直線上にかつ、注入孔１０や排出孔１１に隣接した位置に設けられている。これら第１乃至第４仕切板１５、１６、１７、１８はそれぞれの環状溝に配置されるように内側部材３に溶接により固定されている。
【００１５】
以上の構成において、内管４ａから冷却液配管長孔３ｂの先端部に導入された冷却液は注入孔１０から第１環状溝６内に導入される。第１環状溝６内に導入された冷却液は注入孔１０の近傍に第１仕切板１５が存在するために、図２においては上側には流れずにすべて下側に流れる。そして冷却液は第１環状溝６内をほぼ一周して図２における第１仕切板１５の上側に至る。第１仕切板１５の近傍には第１連絡溝１２が位置しているので、冷却液は次に第１連絡溝１２を通過して第２環状溝７内に導入される。そして同様にして第２連絡溝１３、第３環状溝８、第３連絡溝１４、第４環状溝９の順に冷却液が流れ、排出孔１１に至り、冷却液排出通路（図示せず）から排出される。型開き後、ダイカスト鋳造したシリンダブロックにはシリンダボアの内周面に切削加工をするとともに、溶射又はメッキなどの表面処理を行う。
【００１６】
第１乃至第４環状溝６、７、８、９は外管４ｂと比較しても外側部材２の先端側の外周面付近に接近して位置しており、且つ複数の環状溝を列状に配置した構成であるので、外側部材２の周囲の溶湯金属を効率的にかつ均一に冷却することができ、特にライナーレスのシリンダブロックの場合には、シリンダボアの鋳巣の発生を大きく抑制できる。また、大きな空間の冷却室ではなく、溝状の冷却通路であるので、冷却液の流速を高く維持することができる。更に、外側部材２の内部の穴部２ａには内側部材３が嵌挿されているので、ライナーレスのシリンダブロックの鋳造に際しても内側部材３が外側部材２の変形防止部材として作用することができ、外側部材２の変形や破損を防止できる。
【００１７】
本発明によるシリンダブロック鋳造用ボアピンは上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、上記実施例においては、別体である仕切板を内側部材に溶接で固定したが、環状溝を穿設加工するときに一部を加工せずに仕切板を内側部材と一体に設けてもよい。また、上記実施例においては、内側部材は金型ダイスに固定されるものとして説明したが、内側部材を駆動手段に連結することにより、ボアピンをシリンダブロックから引抜き可能としてもよい。また、本発明はライナーレスのシリンダブロックの鋳造のみならず、ライナーや繊維成形体をボアピンに嵌挿して溶湯で鋳ぐるむ鋳造にも当然に適用できる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によるシリンダブロック鋳造用ボアピンによれば、冷却液の経路を外側部材の外周面に近い位置とすることができ、溶湯金属を効率的に冷却することができ、特にライナーレスのシリンダブロックの場合には、シリンダボアの鋳巣の発生を大きく抑制できる。また、大きな空間の冷却室ではなく、溝状の冷却通路であるので、冷却液の流速を高く維持することができる。更に鋳造時に高圧の溶湯が外側部材の先端側外周面に作用するが、外側部材の内部の穴部には内側部材が嵌挿されているので、ライナーレスのシリンダブロックの鋳造に際しても、内側部材によって外側部材の変形や破損を防止できる。更に、冷却溝は、ボアピン本体の軸方向に互いに離間して配列された複数の環状溝と、隣り合う環状溝どうしを互いに連通するための軸方向溝により形成されているので、環状溝を局部的に集中配置すれば、特に冷却の必要な部分を重点的に冷却できる。また環状溝は複数形成されているので、溝の本数やピッチを変えたり、特定の溝について溝の幅や深さを変えることにより、被冷却部材に対応した冷却の調整が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るシリンダブロック鋳造用ボアピンを示す断面図。
【図２】内側部材の先端部の平面図。
【符号の説明】
１    ボアピン
２    外側部材
２ａ  穴部
３    内側部材
４    冷却液配管
４ａ  内管
４ｂ  外管
６    第１環状溝
７    第２環状溝
８    第３環状溝
９    第４環状溝
１０  注入孔
１１  排出孔
１２  第１連絡溝（軸方向溝）
１３  第２連絡溝（軸方向溝）
１４  第３連絡溝（軸方向溝）
１５、１６、１７、１８  仕切板（仕切部材）
【図１】
0003616616.tif 000002
【図２】
0003616616.tif 000003