(57)【要約】【課題】キャビティ及び方案部の双方の空気を迅速且つ確実に排気、減圧し、溶湯に対する空気の巻き込みを低減する。【解決手段】鋳造用金型１０は、キャビティ３０及び方案部としての第１湯道３６、第２湯道３８及び第３湯道４４等の減圧を行うためのエジェクタ５０と、キャビティ３０とエジェクタ５０とを連通する第１減圧通路５２と、第２湯道３８とエジェクタ５０とを連通する第２減圧通路５４とを有する。第１減圧通路５２及び第２減圧通路５４は、それぞれキャビティ３０及び第２湯道３８における溶湯の最終充填部に設けられている。第１減圧通路５２の冷却部５６及び第２減圧通路５４の冷却部５８には、外表面が波形形状の放熱フィン５９が設けられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造成型品を形成するためのキャビティ部と、
溶湯を射出するピストンを備える湯口と、
前記湯口から供給される溶湯を複数のゲートを介して前記キャビティ部に供給する通路である湯道と、
前記キャビティ及び前記湯道の減圧を行う減圧手段と、
前記キャビティと前記減圧手段とを連通する第１減圧通路と、
前記湯道と前記減圧手段とを連通する第２減圧通路と、
を有することを特徴とする鋳造用金型。
【請求項２】
請求項１記載の鋳造用金型において、
前記第１減圧通路及び前記第２減圧通路は、それぞれ前記キャビティ及び前記湯道における溶湯の最終充填部に設けられていることを特徴とする鋳造用金型。
【請求項３】
請求項１記載の鋳造用金型において、
前記ゲートの少なくとも１つは、前記第２減圧通路の近傍に配置されていることを特徴とする鋳造用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダブロックを鋳造成型するための鋳造用金型に関し、詳しくは、キャビティ及び方案部の減圧を行う減圧手段を備える鋳造用金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイキャスト製法により鋳造成型を行う場合、溶湯はキャビティ部に対して高速で充填される。湯口、ゲート及び湯道等の方案部とキャビティ部には空気が存在しているが、この空気が高速の溶湯に巻き込まれることにより鋳造製品の品質が低下することがある。このような品質低下の現象を防止するため、キャビティ部、方案部内を減圧し、巻き込まれる空気の体積量を予め低減しておく減圧ダイキャスト方法が行われている。
【０００３】
関連する従来技術として、特許文献１には、多気筒型内燃機関用シリンダブロックを鋳造成型するための鋳造用金型として、各湯道の底面を上流から下流に向かって上り階段状とし、湯面上昇が略均一となるようにした金型が記載されている。
【０００４】
特許文献２には、Ｖ型シリンダブロックを形成するためのキャビティにおけるジャーナル軸方向（気筒の配列方向）の両端にアシストゲートを設け、一対のシリンダバレルの鋳造品質を相当に均一化することのできる鋳型用金型が記載されている。
【０００５】
特許文献３には、湯道がキャビティの下方両側から中央付近にかけて形成され、ゲートが湯道の長手方向に沿って形成されるとともに、ガス抜きランナの連通する上端部には溶湯が貯溜される室が設けられた鋳造用金型が記載されている。
【０００６】
特許文献４には、湯道がキャビティの下方両側に形成されるとともに、溶湯の最終充填部であるキャビティの上部には減圧手段に連通するガス抜きランナが設けられた鋳造用金型が記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特公平７−２４９３１号公報
【特許文献２】特開２００２−１９２３０６号公報
【特許文献３】特許第３０９５３３３号公報
【特許文献４】特許第２７８４０８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記の従来技術のうち、特許文献４に記載された鋳造用金型には、溶湯の最終充填部にガス抜きランナが設けられていることからキャビティ及び方案部の空気が効率的に排気され、溶湯に巻き込まれる空気を相当に低減できて好適である。
【０００９】
しかしながら、湯口からキャビティにおける溶湯の最終充填部までの距離は長く、エンジンのシリンダブロックは複雑な形状である場合ため、途中の管路排気抵抗が大きくなり、キャビティ内の空気を迅速且つ十分に排気できない場合がある。また、鋳造用金型に摺動中子が設けられている場合には、中子と母型とからなる型組部の隙間から外気が漏入することがあり、この漏入外気が管路排気抵抗により十分に排気、減圧されないおそれがある。
【００１０】
さらに、キャビティの内部が排気、減圧された場合であっても、該キャビティに通ずる途中の方案部に空気が残留しているときには、溶湯はこの方案部内で空気を巻き込んでしまうおそれがある。特に、キャビティに通ずるゲートの断面積が小さい場合には該ゲートが絞りのように作用し、方案部に空気が残留しやすい。
【００１１】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、キャビティ及び方案部の双方の空気を迅速且つ確実に排気及び減圧し、溶湯に対する空気の巻き込みを低減することにより高品質な鋳造成型品が得られる鋳造用金型を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る鋳造用金型は、鋳造成型品を形成するためのキャビティ部と、溶湯を射出するピストンを備える湯口と、前記湯口から供給される溶湯を複数のゲートを介して前記キャビティ部に供給する通路である湯道と、前記キャビティ及び前記湯道の減圧を行う減圧手段と、前記キャビティと前記減圧手段とを連通する第１減圧通路と、前記湯道と前記減圧手段とを連通する第２減圧通路と、を有することを特徴とする。
【００１３】
このように、キャビティ及び湯道にそれぞれ個別の減圧通路を設けることにより、排気抵抗が低減されてキャビティ及び方案部の双方の空気を迅速且つ確実に排気、減圧することができる。
【００１４】
この場合、前記第１減圧通路及び前記第２減圧通路は、それぞれ前記キャビティ及び前記湯道における溶湯の最終充填部に設けられていると、溶湯の流れに沿った効率的な排気を行うことができる。
【００１５】
また、前記ゲートの少なくとも１つは、前記第２減圧通路の近傍に配置されていると、第２減圧通路は方案部の減圧作用に加えて、キャビティ部に対しても減圧作用を奏することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る鋳造用金型によれば、キャビティ及び方案部の双方の空気を迅速且つ確実に排気、減圧することができ、溶湯に対する空気の巻き込みを低減して高品質の鋳造成型品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る鋳造用金型について実施の形態を挙げ、添付の図１〜図５を参照しながら説明する。本実施の形態に係る鋳造用金型１０は、Ｖ型６気筒エンジンの一部であるシリンダブロック（鋳造成型品）１２をアルミニウムのダイキャスト製法により鋳造成型するためのものである。先ず、シリンダブロック１２について説明する。
【００１８】
図１に示すように、シリンダブロック１２は、クランクケース部１４と、該クランクケース部１４からＶ字形をなして二方に延在する一対の第１気筒列１６ａ及び第２気筒列１６ｂを備える。第１気筒列１６ａ及び第２気筒列１６ｂは、それぞれ３つのシリンダボア１８を有し、第１気筒列１６ａ及のシリンダボア１８と第２気筒列１６ｂのシリンダボア１８とのなす角度は、例えば、６０°又は９０°でありＶ字形状をなしている。
【００１９】
各シリンダボア１８内にはそれぞれシリンダピストン（図示せず）が摺動自在に嵌合される。また、クランクケース部１４には、シリンダボア１８の配列方向である矢印Ａ（図３参照）方向に沿って複数（この実施例では４つ）のジャーナル壁２０が隔設されており、各ジャーナル壁２０に締結されるベアリングキャップ（図示せず）とでクランクシャフト（図示せず）が回転自在に支承される。これらのジャーナル壁２０は、第１の気筒列１６ａと第２の気筒列１６ｂとの中間位置に配置されている。
【００２０】
図２に示すように、鋳造用金型１０は、クランクケース側の固定型２２と、シリンダヘッド側の可動型２４と、レール上を移動してシリンダの側面を形成する摺動型２６及び２８とを有する。可動型２４は固定型２２に対して面直方向に進退可能であり、摺動型２６は固定型２２の面に摺動しながらスライド移動が可能である。
【００２１】
これらの固定型２２、可動型２４、摺動型２６及び２８により囲まれて中央部に形成される空間のキャビティ３０はシリンダブロック１２の形状となっており、該キャビティ３０に溶融状態のアルミニウムである溶湯が注入され、固化することによりシリンダブロック１２が得られる。キャビティ３０は、シリンダブロック１２に対応した複雑な形状となっている。
【００２２】
また、鋳造用金型１０は、溶湯を射出するピストン３２を備える湯口３４と、該湯口３４から供給される溶湯をキャビティ３０に供給する通路であってジャーナル軸Ｃ（図３参照）に対して略平行且つ略対称に配置され、略同形状の第１湯道３６及び第２湯道３８とを有する。
【００２３】
湯口３４は、ピストン３２を進退可能に保持する射出スリーブ３９を有し、該射出スリーブ３９の端部近傍における上面には溶湯が投入される開口部３９ａが設けられている。
【００２４】
図３に示すように、第１湯道３６は、第１気筒列１６ａに対応する部位にゲート４０ａ、４０ｂ、４０ｃ及び４０ｄを介して接続され、第２湯道３８は、第２の気筒列１６ｂに対応する部位にゲート４２ａ、４２ｂ、４２ｃ及び４２ｄを介して接続されている。第１湯道３６及び第２湯道３８は、キャビティ３０からみた一方の側方（矢印Ａ１方向）で端部同士が第３湯道４４により接続されている。この方向の側方には、アシストゲート４５ａ及び４５ｂが設けられ、第３湯道４４とキャビティ３０が連通している。湯口３４は第２湯道３８の略中央部に接続されている。
【００２５】
また、鋳造用金型１０は、キャビティ３０及び方案部の減圧を行う減圧手段としてのエジェクタ５０と、該エジェクタ５０とキャビティ３０及び第２湯道３８とをそれぞれ連通する第１減圧通路５２及び第２減圧通路５４とを有する。第１減圧通路５２及び第２減圧通路５４は、合流管路５５で合流してエジェクタ５０に接続されている。第１減圧通路５２は２本の管路からなり、キャビティ３０内の減圧を効率的に行うことができる。第１減圧通路５２及び第２減圧通路５４は、それぞれ個別のエジェクタに接続されるようにしてもよい。
【００２６】
第１減圧通路５２はキャビティ３０における溶湯の最終充填部である側方（矢印Ａ２方向）に設けられており、第２減圧通路５４は第１湯道３６、第２湯道３８及び第３湯道４４における溶湯の最終充填部である第２湯道３８の端部に設けられている。
【００２７】
第１減圧通路５２の冷却部５６及び第２減圧通路５４の冷却部５８には、それぞれ外表面が波形状の放熱フィン５９が設けられており、通過する溶湯が放熱、冷却される。これにより、冷却部５６及び冷却部５８を通過する溶湯は固化し又は高粘度となり、エジェクタ５０への溶湯の流入が阻止される。このような放熱フィン５９（及び後述する開閉弁６６及び６８）は、エジェクタ５０への溶湯の流入が想定される一方のみに設けてもよい。
【００２８】
なお、図３（及び、後述する図４及び図５）では、湯口、キャビティ、湯道及びゲートの形状を理解しやすいように、これらの部分によって形成される空間部の形状を図示し、鋳造用金型自体の図示を省略している。
【００２９】
次に、このように構成される鋳造用金型１０を用いてシリンダブロック１２を鋳造成型する手順について説明する。
【００３０】
先ず、図２に示すように、摺動型２６及び２８を中央寄りにスライド移動させるとともに、可動型２４を摺動型２６及び２８に当接させてキャビティ３０を形成する。
【００３１】
次に、エジェクタ５０を作用させて第１減圧通路５２及び第２減圧通路５４を経由してキャビティ３０及び第１湯道３６、第２湯道３８及び第３湯道４４内の空気を排気、減圧する。エジェクタ５０は、主管路を圧縮空気が通過することにより副管路から空気を巻き込む吸引作用を奏し、合流管路５５から空気を吸引する。
【００３２】
第１減圧通路５２は、キャビティ３０における溶湯の最終充填部に設けられており、湯口３４からの距離が長く、しかもキャビティ３０はシリンダブロック１２に対応した複雑な形状であって途中の管路排気抵抗が大きい。従って、第１減圧通路５２のみでは、方案部の第１湯道３６、第２湯道３８及び第３湯道４４内の空気を迅速且つ十分に排気できない場合があるが、これらの方案部は第２湯道３８の端部に設けられた第２減圧通路５４によってスムーズに排気、減圧されることとなる。つまり、第１湯道３６、第２湯道３８及び第３湯道４４と第２減圧通路５４との間には排気抵抗となる障害物がないため、これらの方案部における空気は迅速且つ確実に排気される。
【００３３】
また、前記のとおりキャビティ３０は、固定型２２、可動型２４、摺動型２６及び２８によって形成されているが、これらの型のわずかな隙間から漏入する外気も第１減圧通路５２及び第２減圧通路５４からエジェクタ５０に向かって確実に排気される。
【００３４】
このように、排気処理が迅速に行われることから、シリンダブロック１２を鋳造成型する工程のサイクルタイムは短縮化され、作業効率の向上が図られる。
【００３５】
次に、エジェクタ５０による排気処理を続行しながら、開口部３９ａから湯口３４に溶湯を流し込んだ後、ピストン３２によって溶湯をキャビティ３０内に高速で注入する。ピストン３２によって押し出された溶湯は、第１湯道３６からゲート４０ａ〜４０ｄを介してキャビティ３０内に注入される一方、第２湯道３８からはゲート４２ａ〜４２ｄを介して注入され、さらに第３湯道４４からはアシストゲート４５ａ、４５ｂを介して注入される。
【００３６】
このとき、キャビティ３０内は主に第１減圧通路５２によって十分に減圧されていることから、溶湯はスムーズに注入される。また、第１湯道３６、第２湯道３８及び第３湯道４４等の方案部は主に第２減圧通路５４によって十分に減圧されているため、溶湯はゲート４０ａ〜４０ｄ、ゲート４２ａ〜４２ｄ及びアシストゲート４５ａ、４５ｂに向かってスムーズに供給され、しかも方案部において空気の巻き込みや酸化が発生しない。
【００３７】
なお、第２減圧通路５４は主として方案部の減圧作用を奏するが、ゲート４２ｄが前記第２減圧通路の近傍に配置されているため、第２減圧通路５４はキャビティ３０に対しても減圧作用の補助をすることができる。
【００３８】
さらに、キャビティ３０内に残留している微量の空気は溶湯により押し出されることとなるが、第１減圧通路５２はキャビティ３０内の溶湯の最終充填部に設けられていることから、溶湯の流れによってスムーズに押し出され、排出される。同様に、第２減圧通路５４は方案部における最終充填部である第２湯道３８の端部に設けられていることから、方案部に残留している微量の空気は第２湯道３８へ向かってスムーズに押し出されることになる。このようにして、キャビティ３０及び方案部における空気は溶湯によって押し出されて、残留することがなく、シリンダブロック１２に鋳巣が生じにくい。
【００３９】
次いで、ピストン３２によって溶湯を注入し続けることによって、溶湯はキャビティ３０内に充満し、その一部は第１減圧通路５２へ流入する。同様に、第２湯道３８に充満した溶湯は、大部分はゲート４０ａ〜４０ｄを介してキャビティ３０内に注入されるが、一部は第２減圧通路５４へ流入する。第１減圧通路５２及び第２減圧通路５４へ流入した溶湯は、前記のとおり、冷却部５６及び冷却部５８で冷却されることにより、固化又は高粘度化され、不必要に合流管路５５へ流入することがなく、エジェクタ５０への溶湯の流入が阻止される。
【００４０】
次いで、ピストン３２を停止させ、溶湯が十分に冷却、固化された後に、可動型２４、摺動型２６及び２８をキャビティ３０から離間させる。また、図示しない入れ子ピンを抜くとともに、砂中子が設けられている場合には、該砂中子を粉砕、除去する。これにより図１に示すようなシリンダブロック１２及び不要部８０が形成される。不要部８０は第１湯道３６、第２湯道３８、ゲート４０ａ〜４０ｄ、ゲート４２ａ〜４２ｄ、第３湯道４４、第１減圧通路５２の一部及び第２減圧通路５４の一部に対応する部位としてシリンダブロック１２と一体的に形成されるものであり、所定の手順でこの不要部８０を除去することにより、シリンダブロック１２が得られる。
【００４１】
また、図４に示すように、エジェクタ５０への溶湯の流入を阻止するために、冷却部５６及び５８の入口部外壁に溶湯通過検知手段としての接触センサ６０及び６２を設けるとともに、該接触センサ６０及び６２の検出信号に基づいて制御部６４の作用下に閉じる開閉弁６６及び６８をそれぞれ冷却部５６及び５８の出口部に設けるようにしてもよい。つまり、接触センサ６０及び６２の検出する温度が所定閾値以上となったときには、溶湯が冷却部５６及び５８に接近し又は、通過するということであると判断され、開弁状態である開閉弁６６及び６８（又はいずれか一方）がそれぞれ制御部６４の作用下に個別に閉弁されて、エジェクタ５０への溶湯の流入が確実に阻止される。開閉弁６６及び６８（又はいずれか一方）は、キャビティ３０及び方案部の減圧処理後に、ピストン３２の動作開始と同期させて閉弁するようにしてもよい。
【００４２】
溶湯通過検知手段としては、接触センサ６０及び６２以外にも、圧力センサや温度センサを用いることができる。
【００４３】
さらに、図５に示すように、湯口３４を第３湯道４４の略中央に配置するとともに、第１湯道３６の端部にエジェクタ５０に連通する第３減圧通路７０及び冷却部７２を設けるようにしてもよい。この場合、第３減圧通路７０は第２減圧通路５４と同様の効果を奏し、第１湯道３６内を迅速且つ確実に減圧することができ、結果として方案部を一層充分に減圧することができる。
【００４４】
上述したように、本実施の形態に係る鋳造用金型１０によれば、第１減圧通路５２及び第２減圧通路５４は、それぞれ相互に排気作用を補いながら、キャビティ３０及び方案部の双方の空気を迅速且つ確実に排気、減圧することができる。これにより、鋳造工程のサイクルタイムが短縮化されて、作業効率の向上が図られるとともに、溶湯に対する空気の巻き込みの少ない高品質なシリンダブロック１２を得ることができる。
【００４５】
なお、ピストン３２を十分に速く駆動することにより、溶湯に作用するピストンの駆動力に対して重力の影響を相対的に低減するができ、鋳造用金型１０はジャーナル軸方向を垂直とする縦置き方式とジャーナル軸方向を水平とする横置き方式のいずれの方式にも適用可能である。
【００４６】
鋳造用金型１０を用いることにより、キャビティ３０における第１気筒列１６ａに対応する部分にはゲート４０ａ〜４０ｄから溶湯が注入される一方、第２気筒列に対応する部分にはゲート４２ａ〜４２ｄから溶湯が注入される。このように多数のゲートが設けられていることによりいわゆる湯周り性が向上する。
【００４７】
また、キャビティ３０は第１湯道３６、第２湯道３８及び第３湯道４４によって三方が囲まれており、ゲート４０ａ〜４０ｄ、ゲート４２ａ〜４２ｄ及びアシストゲート４５ａ，４５ｂから溶湯を注入することができる。このように多くのゲートを備えることにより短時間で溶湯を注入することができ、しかも溶湯に対する管路抵抗が軽減されてスムーズな注入が可能となる。
【００４８】
鋳造用金型１０の鋳造成型品は、複雑な形状であるＶ型エンジンのシリンダブロック１２等に適用される場合において方案部を特に効率的に減圧することができるが、キャビティ３０は直列型エンジンやより単純な形状の鋳造成型品の形状であってもよいことはもちろんである。
【００４９】
本発明に係る鋳造用金型は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】鋳造用金型で鋳造成型されるシリンダブロックの側面図である。
【図２】本実施の形態に係る鋳造用金型を示す側面断面図である。
【図３】本実施の形態に係る鋳造用金型のキャビティ、湯道及びゲートが形成する空間部の平面図である。
【図４】減圧通路に接触センサと開閉弁が設けられた鋳造用金型が形成する空間部の平面図である。
【図５】第２湯道の端部に第３減圧通路が設けられた鋳造用金型が形成する空間部の平面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０…鋳造用金型                      １２…シリンダブロック
１４…クランクケース部                １６ａ、１６ｂ…気筒列
２０…ジャーナル壁                    ２２…固定型
２４…可動型                          ２６、２８…摺動型
３０…キャビティ                      ３２…ピストン
３４…湯口                            ３６…第１湯道
３８…第２湯道
４０ａ〜４０ｄ、４２ａ〜４２ｄ…ゲート
４４…第３湯道                        ４５ａ、４５ｂ…アシストゲート
５０…エジェクタ                      ５２…第１減圧通路
５４…第２減圧通路                    ５６、５８、７２…冷却部
６０、６２…接触センサ                ６６、６８…開閉弁
７０…第３減圧通路
【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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