(57)【要約】【課題】鋳造品の品質を良好に保つとともに、入子交換のメンテナンス性の向上を図ることができる鋳造用金型を提供すること。【解決手段】下型５１の内部には、下型５１及び入子７０，７１，７２を冷却するための冷却媒体を通す第１の冷却媒体通路５４，５５，５６，５７が設けられる。第１の冷却媒体通路５４は、平面視、下型５１の図中央左よりの下端から入って図上方へ延びる導入側縦通路８１と、中央側の入子７０の範囲内で屈曲する第１の屈曲部８２と、この第１の屈曲部８２から図横外方へ延びる横通路８３と、外側の入子７１の範囲内で屈曲する第２の屈曲部８４と、この第２の屈曲部８４から図下方へ延び下型５１の図左下端から外部へ抜ける排出側縦通路８５とからなる。【効果】燃焼室用入子は、冷却媒体通路に接続していないので、燃焼室用入子を容易に交換でき、メンテナンス性の向上を図ることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのシリンダヘッドを鋳造するための下型と、この下型に装着され前記エンジンの燃焼室を成形するための燃焼室用入子とを備える鋳造用金型において、
前記下型は、キャビティに溶湯を導入するゲートと、前記燃焼室用入子を冷却するための冷却媒体を流通させる冷却媒体通路とを備え、
この冷却媒体通路は、前記キャビティから見て、前記燃焼室用入子の範囲内で屈曲する屈曲部を有することを特徴とする鋳造用金型。
【請求項２】
前記燃焼室用入子は、中央側の入子と外側の入子とからなる、少なくとも３個が一列に配置され、
前記冷却媒体通路は、前記中央側の入子を冷却した後に、この中央側の入子の隣に配置される前記外側の入子を冷却するように配置されていることを特徴とする請求項１記載の鋳造用金型。
【請求項３】
前記屈曲部の屈曲角は、９０°を超えない角度に設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の鋳造用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造品の一部分を成形するための入子を備える鋳造用金型の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳造用金型には、入子を冷却する冷却媒体を流す冷却媒体通路を備えたものが知られている（例えば、特許文献１（図５）参照。）。
【０００３】
図９に示すように、鋳造用金型１００は、下型１０１に鋳造品の一部分を成形するための入子１０２が設けられている。鋳造品は、例えばエンジンのシリンダヘッドである。このシリンダヘッドの燃焼室にあたる部分の形状は、鋳造肌の表面となるため、鋳造精度が求められる。そのため、燃焼室にあたる部分の入子１０２は頻繁に交換する必要がある。
【０００４】
一方、近年、エンジンの小型化のニーズに伴い、シリンダヘッドも小型化している。小型のシリンダヘッドを鋳造する場合、ガスケット面側である下型１０１において、溶湯を導入するゲート間の距離も短くなる。ゲート間の距離が短いと、溶湯の熱が放熱され難くなり、鋳造品の品質が不安定になる虞が生じる。そこで、鋳造用金型１００では、入子１０２に冷却媒体を流す冷却媒体通路１０３を設け、冷却性を向上させることで、シリンダヘッドの品質を良好にする対策がとられている。
【０００５】
鋳造用金型１００は、下型１０１の内部に冷却媒体を通す冷却媒体供給パイプ１０４が設けられている。この冷却媒体供給パイプ１０４は、入子１０２の直下において、入子１０２の冷却媒体通路１０３に、管継手１０５によって接続されている。
【０００６】
しかし、入子１０２を交換する際、下型１０１の内部において、入子１０２から冷却媒体通路１０３を切り離す必要があり、メンテナンスの工数が嵩んでしまう。また、管継手１０５から冷却媒体が漏れた場合、直ぐには分からず、鋳造品の品質が悪化する虞もある。そこで、鋳造品の品質向上の安定化を図ると共に、入子交換のメンテナンス性の向上を図ることができる鋳造用金型が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２５０４５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、鋳造品の品質を良好に保つとともに、入子交換のメンテナンス性の向上を図ることができる鋳造用金型を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、エンジンのシリンダヘッドを鋳造するための下型と、この下型に装着され前記エンジンの燃焼室を成形するための燃焼室用入子とを備える鋳造用金型において、前記下型は、キャビティに溶湯を導入するゲートと、前記燃焼室用入子を冷却するための冷却媒体を流通させる冷却媒体通路とを備え、この冷却媒体通路は、前記キャビティから見て、前記燃焼室用入子の範囲内で屈曲する屈曲部を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明では、燃焼室用入子は、中央側の入子と外側の入子とからなる、少なくとも３個が一列に配置され、冷却媒体通路は、中央側の入子を冷却した後に、この中央側の入子の隣に配置される外側の入子を冷却するように配置されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明では、屈曲部の屈曲角は、９０°を超えない角度に設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明では、冷却媒体通路は、キャビティから見て、燃焼室用入子の範囲内で屈曲する屈曲部を有する。シリンダヘッドの燃焼室は鋳造精度が求められるが、燃焼室用入子の直下で冷却媒体通路を屈曲させているので、効率良く燃焼室用入子及び下型を冷却することができる。結果、シリンダヘッドの燃焼室の品質を良好に保つことができる。
【００１３】
加えて、燃焼室用入子は、冷却媒体通路に接続していないので、燃焼室用入子を容易に交換でき、メンテナンス性の向上を図ることができる。
【００１４】
請求項２に係る発明では、燃焼室用入子は、中央側の入子と外側の入子とからなる、少なくとも３個が一列に配置される。冷却媒体通路は、中央側の入子を冷却した後に、この中央側の入子の隣に配置される外側の入子を冷却するように配置されているので、鋳造時、高温になりやすいシリンダヘッドの中央付近を、低温の冷却媒体によって冷却し、効率良く冷却することができる。
【００１５】
請求項３に係る発明では、屈曲部の屈曲角は、９０°を超えない角度に設定されている。屈曲部では、冷却媒体が突き当たるため高い冷却能力を得ることができ、特に屈曲角を９０°を越えない範囲にすることで、より高い冷却能力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る鋳造品の平面図である。
【図２】本発明に係る鋳造用金型が使用される鋳造装置の側面図である。
【図３】本発明に係る下型の平面図である。
【図４】図３の４−４線断面図である。
【図５】図３の５−５線断面図である。
【図６】図３の６−６線断面図である。
【図７】本発明に係る鋳造用金型の要部拡大図である。
【図８】本発明に係る鋳造用金型の作用図である。
【図９】従来技術に係る鋳造用金型の基本原理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
【実施例】
【００１８】
先ず、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、鋳造品１０は、例えば、３気筒エンジンのシリンダヘッド１０である。シリンダヘッド１０は、エンジンの燃焼室の一部を形成するものである。シリンダヘッド１０の表面に、３つの燃焼室１１の一部が形成されている。これらの燃焼室１１は、エンジンの性能に影響するため、高い鋳造精度が求められる。
【００１９】
シリンダヘッド１０に、３つの燃焼室１１を囲うようにして、冷却媒体を通す冷却通路１２が複数設けられている。シリンダヘッド１０の表面に、３つの燃焼室１１及び複数の冷却通路１２を囲うようにして、平坦なガスケット面１３が設けられている。このガスケット面１３には、エンジンのシリンダブロックとシリンダヘッド１０との間を密封するガスケットが配置される。
【００２０】
エンジンを使用する際、燃焼室１１と冷却通路１２との間に、冷却媒体の圧力による冷却媒体の漏れが発生しないようにするために、ガスケット面１３にも、高い鋳造精度が求められる。
【００２１】
シリンダヘッド１０の鋳造時、想像線で示すゲート４９の位置から溶湯が供給される。近年のエンジンの小型化の要求から、シリンダヘッド１０は小さくなり、ゲート４９とゲート４９との距離も短い。このため、矢印Ａで示す位置では、鋳造時に放熱されにくい。しかし、矢印Ａで示す位置は、ガスケット面１３であり燃焼室１１にも近いため、十分に冷却して鋳造精度を高める必要がある。
【００２２】
次に鋳造装置について説明する。
図２に示すように、鋳造装置２０は、プレス機構２１と、給湯機構４０と、鋳造用金型５０とからなる。プレス機構２１は、例えば、基礎２２に固定されている下部フレーム２３と、この下部フレームの両端から立ち上げた支柱２４，２４と、これらの支柱２４，２４の途中に固定されているプラテン２５と、このプラテン２５の上面に設けられている固定ダイベース２６と、この固定ダイベース２６の上方で支柱２４，２４に移動可能に設けられている移動ダイベース２７と、支柱２４，２４の上端に設けられているトップフレーム２８と、このトップフレーム２８に設けられ、移動ダイベース２７を昇降させるセンターシリンダ２９とで構成される。
【００２３】
給湯機構４０は、下部フレーム２３に設けられた保存炉４１と、この保存炉４１の開口部分を塞ぐ蓋体４２と、保存炉４１の中に設けられ溶湯４３を貯留する坩堝炉４４と、坩堝炉４４の周囲に配置され溶湯４３を熱するヒータ４５と、蓋体４２に設けられ密閉された保存炉４１内部に圧縮ガスを供給する圧縮ガス供給路４６と、坩堝炉４４の内側からプラテン２５内部の空間部３１まで延びる湯口４７と、この湯口４７に接続され溶湯４３の通路となる湯道４８と、この湯道４８に接続され溶湯４３を鋳造用金型５０内へ供給するゲート４９，４９とからなる。圧縮ガスを圧縮ガス供給路４６から保存炉４１内に供給することで、坩堝炉４４内の溶湯４３が湯口４７から湯道４８に押し上げられ、複数のゲート４９からキャビティ６４に注湯される。
【００２４】
鋳造用金型５０は、固定ダイベース２６に固定されゲート４９が開けられた下型５１と、移動ダイベース２７の下部に設けられ下型５１に対応する上型６１と、下型５１にスライド可能に設けられサイドシリンダ３２，３２によって移動するスライド６２，６２と、下型５１に接続され下型５１内に冷却媒体を導く冷却媒体導入管６３とからなる。なお、下型５１、上型６１及びスライド６２，６２に囲われる空間がキャビティ６４になる。
【００２５】
次に下型を平面図に基づいて説明する。
図３に示すように、鋳造用金型５０の下型５１は、エンジンのシリンダヘッド１０（図１参照）を鋳造するためのものである。下型５１は、図２に示したスライド６２又は上型６１と接する平坦な合わせ面５２と、キャビティ６４を形成するキャビティの面５３とを有する。
【００２６】
下型５１は、キャビティの面５３の燃焼室１１（図１参照）を形成する部分に、燃焼室用入子としての、中央側の入子７０、外側の入子７１，７２を有する。入子７０，７１，７２は、下型５１に一列に配置され、交換可能に設けられている。下型５１には、中央側の入子７０を囲うようにして複数のゲート４９が設けられる。
【００２７】
下型５１の内部には、下型５１及び入子７０，７１，７２を冷却するための冷却媒体を通す第１の冷却媒体通路５４、第２の冷却媒体通路５５、第３の冷却媒体通路５６及び第４の冷却媒体通路５７が設けられる。
【００２８】
第１の冷却媒体通路５４は、平面視、下型５１の図中央左よりの下端から入って図上方へ延びる導入側縦通路８１と、中央側の入子７０の範囲内で屈曲する第１の屈曲部８２と、この第１の屈曲部８２から図横外方へ延びる横通路８３と、外側の入子７１の範囲内で屈曲する第２の屈曲部８４と、この第２の屈曲部８４から図下方へ延び下型５１の図左下端から外部へ抜ける排出側縦通路８５とからなる。
【００２９】
第２の冷却媒体通路５５、第３の冷却媒体通路５６及び第４の冷却媒体通路５７においても、同様に平面視、下型の上端部の中央付近又は下端部の中央付近から入って下型５１の中央部に向かって延びる導入側縦通路８１と、中央側の入子７０の範囲内で屈曲する第１の屈曲部８２と、この第１の屈曲部８２から図横外方へ延びる横通路８３と、外側の入子７１，７２の範囲内で屈曲する第２の屈曲部８４と、この第２の屈曲部８４から下型５１の図下端又は図上端から外部へ抜ける排出側縦通路８５とを有する。
【００３０】
次に下型を３つの入子の並びに沿った断面図に基づいて説明する。
図４に示すように、下型５１は、キャビティの面５３に、中央側の入子７０を嵌合する第１の凹部７６と、外側の入子７１を嵌合する第２の凹部７７と、外側の入子７２を嵌合する第３の凹部７８とを備える。凹部７６，７７，７８の近傍かつ下方に、横通路８３，８３が設けられている。また、中央側の入子７０の直下に第１の屈曲部８２，８２が配置され、外側の入子７１，７２の直下に第２の屈曲部８４，８４が配置される。
【００３１】
次に下型を導入側縦通路に沿った断面図に基づいて説明する。
図５に示すように、下型５１の図左右端部から中央側の入子７０の直下に向かって、導入側縦通路８１，８１が延びている。導入側縦通路８１，８１及び屈曲部８２，８２は、第１の凹部７６の近傍にあるので、中央側の入子７０を効率良く冷却することができる。
【００３２】
次に入子の取付について説明する。
図６に示されるように、下型５１の底面部５８には、凹部７６，７７，７８の下方に座ぐり穴９１，９１，９１と、これらの座ぐり穴９１，９１，９１から凹部７６，７７，７８まで貫通する貫通孔９２，９２，９２とが設けられている。中央側の入子７０は、第１の凹部７６に嵌められ、下型５１の下方から座ぐり穴９１及び貫通孔９２に通されたボルト９３により締結される。外側の入子７１，７２も同様にして、下型５１に締結される。入子７０，７１，７２には、冷却媒体通路が通っていないため、入子７０，７１，７２は取り換えが容易であり、メンテナンス性が向上する。
【００３３】
次に屈曲部に基づいて説明する。
図７に示されるように、４つの屈曲部８２は、平面視、中央側の入子７０の範囲内に配置される。導入側縦通路８１の軸線と横通路８３の軸線との成す角、すなわち、第１の屈曲部８２の屈曲角は、αである。屈曲角αは、９０°を越えない角度に設定されている。第１の屈曲部８２の近傍では、冷却媒体が突き当たるため高い冷却能力を得ることができ、特に屈曲角を９０°を越えない範囲にすることで、高い冷却能力を得ることができる。また、第１の屈曲部８２は、複数のポート７３の中心を結んだ領域Ｓ内に位置する。全ての第１の屈曲部８２が、平面視、中央側の入子７０の範囲内かつ領域Ｓ内にあるので、より高い冷却能力を得ることができる。
【００３４】
以上に述べた鋳造用金型の作用を次に述べる。
図８に示すように、第１の冷却媒体通路５４では、冷却媒体が、矢印（１）のように下型５１の図下端の中央付近から入る。冷却媒体は、矢印（２）のように第１の屈曲部８２を流れ、中央側の入子７０を冷却する。さらに、冷却媒体は、矢印（３）のように第２の屈曲部８４を流れ、外側の入子７１を冷却し、矢印（４）のように下型５１の図下端の外側から外部へ排出される。
【００３５】
低温である導入側の冷却媒体により、先に中央側の入子７０を冷却し、次に外側の入子７１，７２を冷却する。このため、外側の入子７１，７２よりも冷却を必要とする中央側の入子７０を、効率良く冷却することができる。
【００３６】
尚、本発明の鋳造用金型は、実施の形態では３気筒のエンジンのシリンダヘッドの鋳造に適用したが、４気筒の他、複数気筒のエンジンのシリンダヘッドの鋳造にも適用可能であり、さらに一般の機械部品の鋳造に適用することは差し支えない。４気筒エンジンの場合であっても、先に中央側の入子を冷却し、次に外側の入子を冷却するように、冷却媒体を流す。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の鋳造用金型は、エンジンのシリンダヘッドの鋳造に好適である。
【符号の説明】
【００３８】
１０…鋳造品（シリンダヘッド）、１１…燃焼室、２０…鋳造装置、４３…溶湯、４９…ゲート、５０…鋳造用金型、５１…下型、５４…第１の冷却媒体通路、５５…第２の冷却媒体通路、５６…第３の冷却媒体通路、５７…第４の冷却媒体通路、６１…上型、６４…キャビティ、７０…中央側の入子（燃焼室用入子）、７１，７２…外側の入子（燃焼室用入子）、α…屈曲角。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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