(57)【要約】【課題】シリンダブロックを鋳造するためのウォータージャケット入子のような薄板部を有する鋳造金型入子において、簡単な構成で均等な冷却を行なうことのできる鋳造金型入子の均等冷却構造を提供する。【解決手段】ウォータージャケット入子の均等冷却構造であって、可動型と、型締め時に可動型と係合する固定型と、可動型に取り付け可能な基端部及び該基端部から可動型の固定型に向かう可動方向に突出した薄板部であって、製造しようとするシリンダブロックの複数のシリンダボアを近接して取り囲む形状の薄板部を有するウォータージャケット入子と、薄板部に埋設された複数のヒートパイプと、を備え、基端部及び可動型は、ウォータージャケット入子が可動型に取り付けられたとき基端部及び可動型が係合して薄板部に沿った冷媒通路を形成する形状であり、複数のヒートパイプは、その一端が冷媒通路内に突出し冷媒通路を流れる冷媒によって冷却される。【選択図】図２
2011167706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォータージャケット入子の冷却構造であって、
シリンダブロックを製造するための鋳造金型を構成する可動型と、
型締め時前記可動型と係合する固定型と、
前記可動型に取り付け可能な基端部及び該基端部から前記固定型に向かう前記可動型の可動方向に突出した薄板部であって、製造しようとするシリンダブロックの複数のシリンダボアを近接して取り囲む形状の薄板部を有するウォータージャケット入子と、
前記薄板部に埋設された複数のヒートパイプと、を備え、
前記基端部及び前記可動型は、前記ウォータージャケット入子が前記可動型に取り付けられたとき前記基端部及び前記可動型が係合して前記薄板部に沿った冷媒通路を形成する形状であり、
前記可動型は、前記冷媒通路に開口する冷媒流入口及び冷媒排出口を有し、
前記複数のヒートパイプは、その一端が前記冷媒通路内に突出し前記冷媒通路を流れる冷媒によって冷却されるように構成された、ウォータージャケット入子の冷却構造。
【請求項２】
前記複数のヒートパイプは、他端が前記薄板部の先端部近傍に配置された、請求項１に記載のウォータージャケット入子の冷却構造。
【請求項３】
前記鋳造金型は、前記可動型の前記固定型に対する前記可動方向が水平方向になるように配置され、前記冷媒流入口が地側に、前記冷媒排出口が天側にそれぞれ配置された、請求項１または２のいずれか１項に記載のウォータージャケット入子の冷却構造。
【請求項４】
前記薄板部は、その先端部に向かって抜き勾配を有し、抜き勾配が１／７５から１／１００の範囲で構成された、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のウォータージャケット入子の冷却構造。
【請求項５】
前記薄板部は、その先端部に向かって抜き勾配を有し、内側の抜き勾配が外側の抜き勾配より小さく構成された、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のウォータージャケット入子の冷却構造。
【請求項６】
前記ヒートパイプは、前記薄板部に、前記薄板部の内側壁面と前記ヒートパイプとの距離が前記薄板部の外側壁面と前記ヒートパイプとの距離より小さくなるように埋設された、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のウォータージャケット入子の冷却構造。
【請求項７】
ウォータージャケット入子の冷却方法であって、
シリンダブロックを製造するための鋳造金型を構成する可動型に、前記可動型に取り付け可能な基端部、及び前記基端部から型締め時に前記可動型と係合する固定型に向かう前記可動型の可動方向に突出した薄板部であって、製造しようとするシリンダブロックの複数のシリンダボアを近接して取り囲む形状の薄板部を有するウォータージャケット入子を前記可動型に取り付けることによって前記基端部と前記可動型とを係合させ前記薄板部に沿った冷媒通路を形成する冷媒通路形成工程と、
前記可動型に設けられた冷媒流入口及び冷媒排出口を介して前記冷媒通路に冷媒を流すことによって、一端が前記冷媒通路内に突出するように薄板部に埋設された複数のヒートパイプを冷却し該複数のヒートパイプを介して前記薄板部を冷却する入子冷却工程と、を有するウォータージャケット入子の冷却方法。
【請求項８】
前記冷媒は、前記可動型の前記固定型に対する前記可動方向が水平方向になるように配置された前記鋳造金型の地側に配置された前記冷媒流入口より注入され、前記冷媒通路を流れ、前記鋳造金型の天側に配置された前記冷媒排出口より排出される、請求項７に記載のウォータージャケット入子の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造金型入子の均等冷却構造および均等冷却方法に関する。詳しくは、ウォータージャケット入子の冷却に複数のヒートパイプを用いたシリンダブロック形成用の鋳造金型入子の均等冷却構造および均等冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンダブロックは、内燃機関を構成する基本部品であり、ピストンの往復運動のガイド、クランクシャフトの支持、シリンダの冷却等が主な役割となる。そして、シリンダの冷却のためにウォータージャケットがシリンダボアの周囲に配設されている。
従来より、シリンダブロックは、鋳造金型を用いたアルミニウム合金等の鋳造によって形成され、ウォータージャケットはシリンダブロックを鋳造によって形成する際金型に設置された入子または中子によって形成される。
【０００３】
鋳造の際には鋳造金型を用いて高温の溶湯（アルミニウム合金等）を適切に冷却することが必要である。溶湯に接する金型表面（金型または入子のキャビティ面）を冷却するため、キャビティ面を有する外装入子の裏面側に内装入子を装填するための空間を形成し、この空間に内装入子を装填して構成し、外装入子と内装入子とを一体化した状態で、外装入子と内装入子との間で冷却水通路を形成し、この冷却水通路をキャビティ面冷却のための冷却回路とする構造が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、鋳造金型にヒートパイプを配置するとき、金型内部に蒸発部（吸熱部分）を、金型外部に設けられた冷却水通路に凝縮部（放熱部分）を配置することが知られている（特許文献２及び３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２６４８０９号公報（特願２００７−１０９０１５号）
【特許文献２】特開昭６０−６８１３５号公報（特願昭５８−１７４７９０号）
【特許文献３】特開平８−３４０２２号公報（特願平６−１７４４４６号）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
シリンダブロック等の大型部品をアルミニウム合金等から鋳造する場合、鋳造金型の一部に冷却不足があると、その部分の溶湯は周辺部に比べて内部の凝固が遅れ、周辺部からの溶湯供給ができずに製品の引け欠陥、熱応力によるクラック、金型のカジリ（欠損）等の発生する可能性があり、金型表面（金型または入子のキャビティ面）の均等な冷却が重要である。
【０００７】
しかしながら、シリンダブロックを鋳造する場合、ウォータージャケットを形成するウォータージャケット入子は、鋳造金型から突出した、複数のシリンダボアを近接して取り囲む形状の薄板部になる。しかし、その薄板部はその肉厚を薄くしなければならないため、薄板部内部に冷却回路を形成することは容易でなく、特許文献１に示された技術では、このような形状の入子に対応できない。
【０００８】
また、特許文献２及び３に示された技術では、ヒートパイプは、金型を貫通してその凝縮部を金型外部の冷却水通路に配置しているため構造が複雑であり、ヒートパイプの配置位置、配置数も制限される。
【０００９】
本発明は、シリンダブロックを鋳造するためのウォータージャケット入子のような薄板部を有する鋳造金型入子において、簡単な構成で均等な冷却を行なうことのできる鋳造金型入子の均等冷却構造および均等冷却方法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】
【００１０】
（１）  ウォータージャケット入子の均等冷却構造であって、シリンダブロックを製造するための鋳造金型を構成する可動型と、型締め時に可動型と係合する固定型と、可動型に取り付け可能な基端部及び該基端部から可動型の固定型に向かう可動方向に突出した薄板部であって、製造しようとするシリンダブロックの複数のシリンダボアを近接して取り囲む形状の薄板部を有するウォータージャケット入子と、薄板部に埋設された複数のヒートパイプと、を備え、基端部及び可動型は、ウォータージャケット入子が可動型に取り付けられたとき基端部及び可動型が係合して薄板部に沿った冷媒通路を形成する形状であり、可動型は、冷媒通路に開口する冷媒流入口及び冷媒排出口を有し、複数のヒートパイプは、その一端が冷媒通路内に突出し冷媒通路を流れる冷媒によって冷却されるよう構成された、ウォータージャケット入子の均等冷却構造。
【００１１】
（１）の発明によれば、シリンダブロックを製造するための鋳造金型を構成する可動型と、型締め時に可動型と係合する固定型と、可動型に取り付け可能な基端部及び該基端部から可動型の固定型に向かう可動方向に突出した薄板部であって、製造しようとするシリンダブロックの複数のシリンダボアを近接して取り囲む形状の薄板部を有するウォータージャケット入子を備え、基端部及び可動型は、ウォータージャケット入子が可動型に取り付けられたとき基端部及び可動型が係合して薄板部に沿った冷媒通路を形成する形状であり、従って、この構成によって、ウォータージャケット入子を可動型に取り付けると即座にウォータージャケット入子を冷却するための冷媒通路が形成される。すなわち、簡単な構成でありながら、必要な冷媒通路が自動的に形成される。
【００１２】
一方、薄板部に埋設された複数のヒートパイプは、その一端が薄板部に沿った冷媒通路内に突出し冷媒通路を流れる冷媒によって冷却されるように構成されているため、冷媒通路形成後、冷媒流入口及び冷媒排出口を介して冷媒通路に冷媒を流すことにより、これらの複数のヒートパイプによる高容量の熱伝達によって薄板部を冷却でき、これによって、ウォータージャケット入子を冷却することができる。
【００１３】
ところで、ウォータージャケット入子は、鋳造の際にはその薄板部の内側、及び外側の両面が高温の溶湯に接するのでウォータージャケット入子としての受熱量が大きく熱負荷が高い。しかし、ウォータージャケット入子が取り付けられている可動型の取り付け位置には、シリンダボア鋳抜きピン、シリンダヘッド取り付けボルト用孔、オイル通路等の鋳抜きピン、離型用のエジェクタピン等の構成物が多数密集して配置されていて、冷却構造を追加することは困難である。
しかしながら、この構成によれば、複数のヒートパイプの一端を冷媒通路内に突出させ冷媒通路を流れる冷媒によって冷却されるという簡単な構成でありながら、多数のヒートパイプの凝縮部（廃熱部分）を収容できる冷媒通路を、可動型の内側に、しかもスペースを必要とせずに形成することができる。従って、受熱量が大きく熱負荷の高いウォータージャケット入子の薄板部にヒートパイプを多数配置することができ、ウォータージャケット入子を均等に冷却することができる。
【００１４】
また、鋳造のサイクルタイムを短縮しようとすると更に鋳造型の熱負荷が高まるが、この冷却構造によって特に熱負荷の高いウォータージャケット入子の過熱を防ぐことができ、鋳造のサイクルタイムを短縮することができる。
【００１５】
（２）  複数のヒートパイプは、他端が薄板部の先端部近傍に配置された、（１）に記載のウォータージャケット入子の冷却構造。
【００１６】
（２）の発明によれば、ウォータージャケット入子の薄板部の先端部分は、その周囲の溶湯のボリュームが大きいので熱が溜まりやすいが、その先端部近傍を効率的に冷却することによって、ウォータージャケット入子を更に均等に冷却することができる。
【００１７】
（３）  可動型の固定型に対する移動方向が水平方向に配置され、冷媒流入口が地側に、冷媒排出口が天側に配置された、（１）または（２）に記載のウォータージャケット入子の冷却構造。
【００１８】
（３）の発明によれば、冷媒は、各シリンダボアにおいて地側の半円柱に対応する部分を天側の半円柱に対応する部分より先に冷却できる。
鋳造金型に溶湯が供給されるとき、各シリンダボアにおいて地側の半円柱に対応する部分への溶湯供給は、天側の半円柱に対応する部分への溶湯供給より先になり、ウォータージャケット入子の地側の半円柱に対応する部分は、ウォータージャケット入子の天側の半円柱に対応する部分に比べて、より高温になり、熱負荷がより高い。しかしながら、この構成によって、ウォータージャケット入子の地側の半円柱に対応する部分に対する冷却力をウォータージャケット入子の天側の半円柱に対応する部分に対する冷却力に比べてより強くすることができ、ウォータージャケット入子を更に均等に冷却することができる。
【００１９】
（４）  薄板部はその先端部に向かって抜き勾配を有し、抜き勾配が１／７５から１／１００の範囲で構成された、（１）乃至（３）のいずれか１つに記載のウォータージャケット入子の冷却構造。
【００２０】
（４）の発明によれば、ウォータージャケット入子において特に熱負荷の高い薄板部の先端部の厚みの確保と、型抜き性の確保とを両立させることができる。
【００２１】
（５）  薄板部はその先端部に向かって抜き勾配を有し、内側の抜き勾配が外側の抜き勾配より小さく構成された、（１）乃至（４）のいずれか１つに記載のウォータージャケット入子の冷却構造。
【００２２】
（５）の発明によれば、鋳造型において、薄板部の内側壁面と薄板部の内側に位置するシリンダボア鋳抜きピンとの距離をより小さくすることができる。鋳造においては特に薄板部の内側壁面とシリンダボア鋳抜きピンの間の溶湯を早く凝固させることが好ましいが、この構成によって当該部分に対する冷却力を更に高めることができる。
【００２３】
（６）  ヒートパイプは、薄板部に、薄板部の内側壁面とヒートパイプとの距離が入子壁面の外側壁面とヒートパイプとの距離より小さくなるように埋設された、（１）乃至（５）のいずれか１つに記載のウォータージャケット入子の冷却構造。
【００２４】
（６）の発明によれば、薄板部の内側壁面とヒートパイプとの距離をより小さくすることによって内側壁面に対する冷却力を外側壁面に対する冷却力より強めることができる。鋳造においては特に薄板部の内側壁面とシリンダボア鋳抜きピンの間の溶湯を早く凝固させることが好ましいが、この構成によって当該部分に対する冷却力を更に高めることができる。
【００２５】
（７）  ウォータージャケット入子の冷却方法であって、シリンダブロックを製造するための鋳造金型を構成する可動型に、可動型に取り付け可能な基端部、及び前記基端部から固定型に向かう可動型の可動方向に突出した薄板部であって、製造しようとするシリンダブロックの複数のシリンダボアを近接して取り囲む形状の薄板部を有するウォータージャケット入子を可動型に取り付けることによって基端部と可動型とを係合させ薄板部に沿った冷媒通路を形成する冷媒通路形成工程と、可動型に設けられた冷媒流入口及び冷媒排出口を介して冷媒通路に冷媒を流すことによって、その一端が冷媒通路内に突出するように薄板部に埋設された複数のヒートパイプを冷却し該複数のヒートパイプを介して薄板部を冷却する入子冷却工程と、を有するウォータージャケット入子の冷却方法。
【００２６】
（７）の発明によれば、先ず、可動型に、可動型に取り付け可能な基端部を有するウォータージャケット入子を取り付けることによって基端部と可動型とを係合させ薄板部に沿った冷媒通路を形成する。
【００２７】
次に、鋳造のとき、可動型に設けられた冷媒流入口及び冷媒排出口を介して冷媒通路に冷媒を流すことによって、その一端が冷媒通路内に突出するように薄板部に埋設された複数のヒートパイプを冷却し、これらの複数のヒートパイプによる高容量の熱伝達によって薄板部を冷却する。
【００２８】
以上によって、ウォータージャケット入子を可動型に取り付けることによって必要な冷媒通路が自動的に形成され、その冷媒通路に冷媒を流すことによって鋳造のとき熱負荷の高いウォータージャケット入子の薄板部を均等に冷却することができる。
【００２９】
（８）冷媒は、可動型の固定型に対する可動方向が水平方向になるように配置された鋳造金型の地側に配置された冷媒流入口より注入され、冷媒通路を流れ、鋳造金型の天側に配置された冷媒排出口より排出される、（７）に記載のウォータージャケット入子の冷却方法。
【００３０】
（８）の発明によれば、冷媒は、各シリンダボアにおいて地側の半円柱に対応する部分を天側の半円柱に対応する部分より先に冷却する。
鋳造金型に溶湯が供給されるとき、各シリンダボアにおいて地側の半円柱に対応する部分への溶湯供給は、天側の半円柱に対応する部分への溶湯供給より先になり、ウォータージャケット入子の地側の半円柱に対応する部分は、ウォータージャケット入子の天側の半円柱に対応する部分に比べて、より高温になり、熱負荷がより高い。しかしながら、この構成によって、ウォータージャケット入子の地側の半円柱に対応する部分に対する冷却力をウォータージャケット入子の天側の半円柱に対応する部分に対する冷却力に比べてより強くすることができ、ウォータージャケット入子を更に均等に冷却することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、シリンダブロックを鋳造するためのウォータージャケット入子のような薄板部を有する鋳造金型入子において、簡単な構成及び工程で均等な冷却を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態に係る鋳造金型入子の均等冷却構造を用いた鋳造金型の構成を示す部分断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る鋳造金型入子の均等冷却構造の構成を示し、図１のＡ−Ａ断面に対応する部分断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る鋳造金型入子の均等冷却構造の構成を示し、図１のＢ−Ｂ断面に対応する部分断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る鋳造金型入子の均等冷却構造の構成を示し、図１のＣ−Ｃ断面に対応する部分断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る鋳造金型入子の均等冷却構造の要部を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施形態に係る鋳造金型入子の均等冷却構造の構成を示し、図２に相当する部分断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る鋳造金型入子の均等冷却構造の構成を示し、図２に相当する部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
【００３４】
本発明の実施形態に係る鋳造金型入子の均等冷却構造１００を図１乃至５に基づき説明する。図１は、アルミニウム合金製の直列４気筒のシリンダライナ鋳ぐるみシリンダブロックをダイカスト鋳造する鋳造金型１０の型締め後且つ溶湯充填前の概要を示したものであり、クランクシャフト側から見た部分断面図である。図２は図１のＡ−Ａ断面に対応する部分断面図であり、図３は図１のＢ−Ｂ断面に対応する部分断面図であり、更に図４は図１のＣ−Ｃ断面に対応する部分断面図である。図５は、要部を示す斜視図である。
【００３５】
このダイカスト鋳造に用いる鋳造金型１０は、ＦＲ方向（図１では紙面と垂直方向）に移動可能に配置された可動型１と、可動型１に対向して配置される固定型４と、可動型１の前面にその移動方向と交差する方向へ移動可能に配置された複数のスライド型２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂとから概略構成されている。
【００３６】
可動型１は、製造しようとする直列４気筒のシリンダブロックのシリンダボアに対応した形状のシリンダボア鋳抜きピン１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを備えており、シリンダボア鋳抜きピン１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、それぞれ鋳鉄（ＦＣ）製のシリンダライナ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを嵌合保持できるように形成されている。また、可動型１は、ウォータージャケットを形成するためのウォータージャケット入子５０を備えている。ウォータージャケット入子５０は、可動型１の固定型４に向かう可動方向（Ｆ方向）に突出した薄板部Ｗを有する。薄板部Ｗは、製造しようとするシリンダブロックの４個のシリンダボアを近接して取り囲む形状、すなわち、シリンダボア鋳抜きピン１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを近接して取り囲む形状を有する。この薄板部Ｗの形状は、シリンダブロックに形成しようとするウォータージャケットの形状に対応している。
【００３７】
また、可動型１には、シリンダブロックにシリンダヘッド取り付けボルト用のネジ孔を形成するためのボルト孔鋳抜きピン１３、及びシリンダブロックにオイルリターン通路等を形成するための通路鋳抜きピン１４が配置されている。尚、可動型１には、鋳造完了後に鋳造したシリンダブロックを可動型１から離型させるときに突出するエジェクタピン１７が内蔵されている。
【００３８】
この鋳造金型１０は、可動型１の移動方向（ＦＲ方向）が水平になるように、またシリンダボア鋳抜きピン１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが水平に並ぶようにダイカストマシン内の型締装置（図示略）に設置される。図１乃至４において、ＴＯＰ方向は天側を示し、ＢＯＴＴＯＭ方向は地側を示す。
すなわち、可動型１は、ダイカストマシン内の型締装置により固定型４に対して水平方向に進退動し、一方、各スライド型２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂは、可動型１に配置された駆動手段（図示略）により相互に接近離間する方向へ移動するようになっている。
【００３９】
この鋳造金型１０においては、可動型１に対してスライド型２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂを前進させ位置決めした後、固定型４に対して可動型１を前進させることで、可動型１、固定型４及びスライド型２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂは型締めされる。そして、この型締め状態で、可動型１、固定型４及びスライド型２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂの間には鋳造空間としてのキャビティＳが形成され、このキャビティＳ内にシリンダボア鋳抜きピン１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ及びウォータージャケット入子５０の薄板部Ｗが位置決めされるように構成されている。
また、型締め時、ボルト孔鋳抜きピン１３、通路鋳抜きピン１４も同様にキャビティＳ内に位置決めされるように構成されている。
【００４０】
ここで、可動型１、固定型４及びスライド型２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂのキャビティ面、シリンダボア鋳抜きピン１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、ウォータージャケット入子５０、ボルト孔鋳抜きピン１３、及び通路鋳抜きピン１４は、いずれもＳＫＤ材で形成されている。ＳＫＤ材は、熱間金型用の材料として一般的であり、剛性及び耐久性に優れている。
【００４１】
次に、シリンダボア鋳抜きピン１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの構成の詳細につき説明する。
【００４２】
シリンダボア鋳抜きピン１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、それぞれ可動型１に設けられた大径の貫通孔８１に固定されている。シリンダボア鋳抜きピン１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの内部には、冷却室（冷却通路）１１１が形成されている。この冷却室１１１には冷媒供給ノズル１１２が装着されており、この冷媒供給ノズル１１２から冷媒を冷却室１１１に供給することによってシリンダボア鋳抜きピン１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを冷却できるように構成されている。ここで、ボルト孔鋳抜きピン１３、通路鋳抜きピン１４も、それらの内部に同様の冷却構造を有する。
【００４３】
製造しようとするシリンダブロックに鋳ぐるみされる鋳鉄（ＦＣ）シリンダライナ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは、固定型４に対して可動型１を後退させかつ可動型１に対してスライド型２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂを後退させた型開き状態で、それぞれシリンダボア鋳抜きピン１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに嵌合セットされ、上記型締めに応じてキャビティＳ内に位置決めされる。また、シリンダライナ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの内径は、シリンダボア鋳抜きピン１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの外径よりわずか大きくなる寸法に設定されており、従って、シリンダライナ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄはシリンダボア鋳抜きピン１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに密に嵌合する状態でセット可能となる。
【００４４】
次に、及びウォータージャケット入子５０の構成の詳細につき説明する。
【００４５】
ウォータージャケット入子５０は、可動型１に取り付け可能な基端部５５及び基端部５５から可動型１の固定型４に向かう可動方向（Ｆ方向）に突出した薄板部Ｗを有する。薄板部Ｗは、上記の通り、製造しようとするシリンダブロックの４個のシリンダボアを近接して取り囲む形状、すなわち、シリンダボア鋳抜きピン１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを近接して取り囲む形状を有する。薄板部Ｗは、シリンダボア鋳抜きピン１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに対向する内側壁面Ｗ１及び反対側の外側壁面Ｗ２を有する。
【００４６】
ウォータージャケット入子５０の基端部５５及び可動型１は、ウォータージャケット入子５０が可動型１に取り付けられたとき基端部５５及び可動型１が係合して薄板部Ｗに沿った冷媒通路Ｐを形成する形状である。
すなわち、基端部５５は、薄板部Ｗの外側壁面Ｗ２に対応した形状の外周面５７、及び平面状の底面５８を有すると共に、シリンダボア鋳抜きピン１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの径に対応した一列の４個の大径の貫通孔５６を有する。また、基端部５５は、その底面５８及び外周面５７に開口した、薄板部Ｗに沿って伸びる環状の溝部５４を有する。また、底面５８及び外周面５７には、溝部５４の両側を挟んで伸びるＯリング５９がそれぞれ配置されている。
【００４７】
一方、可動型１は、そのシリンダボア鋳抜きピン１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ近傍において、基端部５５の外周面５７に対応した形状の内面８３、及び基端部５５の底面５８に対応した形状の底面８２を有する凹部１９を設けられている。
従って、ウォータージャケット入子５０が可動型１に取り付けられるとき、基端部５５の外周面５７は凹部１９の内面８３に当接し、基端部５５の底面５８は凹部１９の底面８２に当接する。このとき、基端部５５の底面５８に設けられた溝部５４は、凹部１９の内面８３及び底面８２と共に、環状の冷媒通路Ｐを形成する。冷媒通路Ｐは、基端部５５の底面５８及び外周面５７にそれぞれ配置され溝部５４を挟んで伸びる一対のＯリング５９によって、シール性が更に確保される。
【００４８】
溝部５４は、底部５８及び外周面５７に開口した環状の溝部として説明したが、底部５８にのみ開口した薄板部Ｗに沿って伸びる環状の溝部であってもよい。この場合、溝部の両側を挟んで伸びる一対のＯリングは、底部５８に設けられる。また、溝部５４は環状であるとして説明したが、溝部５４は、環状でなく、その一部が不連続の形状（例えば、Ｃ字形状）であってもよい。
【００４９】
ウォータージャケット入子５０は、可動型１に取り付けられたとき、可動型１の凹部１９の底面８２に設けられた取り付け孔１８を介してネジ６１をウォータージャケット入子５０に螺合することによって、可動型１に固定される。
【００５０】
可動型１は、冷媒通路Ｐに開口する冷媒流入口３１及び冷媒排出口３２を形成されている。冷媒は、冷媒流入口３１から冷媒通路Ｐに注入され、冷媒通路Ｐを通った後冷媒排出口３２から排出される。冷媒流入口３１は地側に、冷媒排出口３２は天側に、それぞれ配置されている。尚、冷媒通路Ｐを天側と地側とで区別するとき、それぞれ天側冷媒通路Ｐａ、地側冷媒通路Ｐｂという。
【００５１】
ウォータージャケット入子５０の薄板部Ｗには、複数のヒートパイプ７０が埋設されている。それらの複数のヒートパイプ７０の一端７１は、薄板部Ｗに沿って形成された冷媒通路Ｐ内に突出し冷媒通路Ｐを流れる冷媒によって冷却されるように構成されている。
【００５２】
ヒートパイプ７０は、公知のものであってよく、作動物質、作動物質を循環させるためのウィック（芯）、ウィックを内壁に装着された銅合金等のパイプを基本構造としたものであり、ヒートパイプの内部を真空ポンプ等により減圧し、パイプ内部に作動物質を封入した後、密閉することにより形成されている。ヒートパイプ中の作動物質は一定の温度では、その温度における飽和蒸気と液相に分かれて平衡を保っている。
このヒートパイプの一端（蒸発部）を加熱すると、ウィックに吸着されていた作動物質の液相が蒸発するので蒸気圧が上昇し、その蒸気は平衡の蒸気圧をとろうとして、蒸気圧の低い、すなわち温度の低い部分（凝縮部）へ移動し、その凝縮部で凝縮して液相に戻る。そして、その作動物質の液相はウィックの毛細管力により、再び蒸発部に移動して蒸発する。このようにして、作動物質が蒸発するときに蒸発潜熱として熱を奪い、凝縮するときに等価の潜熱を外部に放出することによって、熱が素早く、継続的に温度が高い端から低い端へ移動する機能を有し、高容量の熱伝達能力を持つものである。
【００５３】
上記の通り、薄板部Ｗに埋設された複数のヒートパイプ７０の一端７１は冷媒通路Ｐに突出しているため、冷媒は冷媒流入口３１から冷媒通路Ｐに注入され、冷媒通路Ｐを通過し、冷媒排出口３２から排出されることにより、冷媒の流れＦＬＯＷによって複数のヒートパイプ７０の一端７１を冷却しそれらを低温に保持できる（図５参照）。
他方、複数のヒートパイプ７０の他端７２は鋳造のとき溶湯によって高温にされる薄板部Ｗの内部に配置されている。従って、ヒートパイプ７０の高容量の熱伝達機能によって、複数のヒートパイプ７０の他端７２（上記の蒸発部）で受けた熱を一端７１（上記の凝縮部）に向けて、連続的に、高い熱輸送能力で逃がすことができ、ウォータージャケット入子５０の薄板部Ｗを強力に冷却することができる。
【００５４】
ウォータージャケット入子５０は、鋳造の際にはその薄板部Ｗの内側壁面Ｗ１及び外側壁面Ｗ２の両面が高温の溶湯に接するのでウォータージャケット入子５０としての受熱量が大きく熱負荷が高い。しかし、ウォータージャケット入子５０が取り付けられている可動型１の取り付け位置には、シリンダボア鋳抜きピン１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、シリンダヘッド取り付けボルト用孔を形成するためのボルト孔鋳抜きピン１３、オイル通路等を形成するための通路鋳抜きピン１４、離型用のエジェクタピン１７等の構成物が多数密集して配置されていて、冷却構造を追加することは困難である。
しかしながら、この構成によれば、複数のヒートパイプ７０の一端７１を冷媒通路Ｐの内部に突出させ冷媒通路Ｐを流れる冷媒によって冷却させるという簡単な構成でありながら、多数のヒートパイプ７０の凝縮部（すなわち、一端７１）を収容できる冷媒通路Ｐを、可動型１の内側に、しかもスペースを必要とせずに形成することができる。従って、受熱量が大きく熱負荷の高いウォータージャケット入子５０の薄板部Ｗにヒートパイプ７０を多数配置することができ、ウォータージャケット入子５０を均等に冷却することができる。
【００５５】
シリンダボア１個あたりに配置するヒートパイプ７０の個数は、この実施形態においてはシリンダボアの並び順に５個−４個−４個−５個であるが、これは鋳造条件に応じたウォータージャケット入子５０の薄板部Ｗの熱負荷によって必要な個数を適宜選択すればよい。また、鋳造のサイクルタイムを短くすると鋳造金型１０の熱負荷、特にウォータージャケット入子５０の薄板部Ｗの熱負荷が高まる。従って、鋳造のサイクルタイムを短くするときであっても、薄板部Ｗに配置するヒートパイプ７０の個数を適宜増加させることによって薄板部Ｗの熱負荷に対する対応ができる。
【００５６】
薄板部Ｗに埋設された複数のヒートパイプ７０の他端７２は、薄板部Ｗの先端部Ｗ３近傍に配置されている。薄板部Ｗの先端部分Ｗ３は、その周囲の溶湯のボリュームが大きく熱が溜まりやすいので、その先端部Ｗ３近傍を効率的に冷却することによって、ウォータージャケット入子５０を更に均等に冷却することができる。
【００５７】
冷媒通路Ｐに突出した複数のヒートパイプ７０の一端７１は、冷媒通路Ｐを流れる冷媒との熱交換を促進し冷却力を向上させるため、表面を粗面に形成する、表面に凹凸部を設ける、流れＦＬＯＷに対応したフィンを設ける、等の処理をされていてよい。
【００５８】
ヒートパイプ７０の薄板部Ｗへの埋設は、例えば、基端部５５の溝部５４から薄板部Ｗの先端部分Ｗ３に向けてドリル等によって小径の深孔を形成し、その孔にヒートパイプ７０を圧入することによって可能である。小径の深孔は、一旦貫通孔を形成した後塞いだものでもよい。
【００５９】
複数のヒートパイプ７０は、それぞれ薄板部Ｗの内部に内側壁面Ｗ１及び外側壁面Ｗ２に対してほぼ中央（薄板部Ｗの厚み方向のほぼ中央）の位置になるように埋設されている。
【００６０】
ウォータージャケット入子５０の薄板部Ｗは、内側壁面Ｗ１及び外側壁面Ｗ２の両面に、１／７５から１／１００の範囲の抜き勾配を有する。内側壁面Ｗ１及び外側壁面Ｗ２の抜き勾配は、お互いに同じであってよい。抜き勾配がこの範囲であると、ウォータージャケット入子５０において特に熱負荷の高い薄板部Ｗの先端部Ｗ３の厚みの確保と、型抜き性の確保とを両立させることができる。
【００６１】
また、複数のヒートパイプ７０の一端７１を冷却するための冷媒は、鋳造金型１０に溶湯が供給される地側の冷媒流入口３１から地側冷媒通路Ｐｂに注入され、先ず地側冷媒通路Ｐｂを流れ地側に配置された複数のヒートパイプ７０を冷却する。地側冷媒通路Ｐｂに配置された複数のヒートパイプ７０の一端７１によって加熱され昇温した冷媒は、天側冷媒通路Ｐａに流れ天側に配置された複数のヒートパイプ７０を冷却した後、天側の冷媒排出口３２から排出される。従って、冷媒は、各シリンダボアにおいて地側の半円柱に対応する部分（地側冷媒通路Ｐｂに対応する部分）を天側の半円柱に対応する部分（天側冷媒通路Ｐａに対応する部分）より先に冷却できる。
鋳造金型１０に溶湯が供給されるとき、各シリンダボアにおいて地側の半円柱に対応する部分への溶湯供給は、天側の半円柱に対応する部分への溶湯供給より先になり、ウォータージャケット入子５０の地側の半円柱に対応する部分は、ウォータージャケット入子５０の天側の半円柱に対応する部分に比べてより高温になり、熱負荷がより高い。しかしながら、この構成によって、ウォータージャケット入子５０の地側の半円柱に対応する部分に対する冷却力をウォータージャケット入子５０の天側の半円柱に対応する部分に対する冷却力に比べてより強くすることができ、ウォータージャケット入子を更に均等に冷却することができる。
【００６２】
以上、本発明の実施形態に係る鋳造金型入子の均等冷却構造１００につき説明したが、これに限定されるものでなく、鋳造金型入子の均等冷却構造１００には様々な変形例が可能である。
【００６３】
図６は、上記の実施形態の図２に相当し、内側壁面Ｗ１及び外側壁面Ｗ２の変形例を示す。この変形例は、本実施形態の内側壁面Ｗ１及び外側壁面Ｗ２とは異なる内側壁面Ｗ４及び外側壁面Ｗ５を備えているが、それら以外は全く同様に構成され作用するので、異なる部分についてのみ説明する。
【００６４】
上記の実施形態の内側壁面Ｗ１及び外側壁面Ｗ２がほぼ等しい抜き勾配を有するのに対して、この変形例の内側壁面Ｗ４及び外側壁面Ｗ５は、内側壁面Ｗ４の抜き勾配が外側壁面Ｗ５の抜き勾配より小さく構成される。この構成によって、鋳造金型１０において、薄板部Ｗの内側壁面Ｗ４と薄板部Ｗ４の内側に位置するシリンダボア鋳抜きピン１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄとの距離をより小さくすることができる。鋳造において、キャビティＳのうち薄板部Ｗの内側壁面Ｗ４とシリンダボア鋳抜きピン１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの間のキャビティＳ１の溶湯を、それ以外のキャビティＳ２の溶湯に比べより早く凝固させることが好ましいが、この構成によりキャビティＳ１に対する冷却力を更に高めることができる。
【００６５】
図７は、上記の実施形態の図２に相当し、複数のヒートパイプ７０の変形例を示す。この変形例は、本実施形態の複数のヒートパイプ７０とは異なる複数のヒートパイプ９０を備えているが、これ以外は全く同様に構成され作用するので、異なる部分についてのみ説明する。
【００６６】
上記の実施形態の複数のヒートパイプ７０が薄板部Ｗの内部に内側壁面Ｗ１及び外側壁面Ｗ２に対してほぼ中央（薄板部Ｗの厚み方向のほぼ中央）の位置になるように埋設されているのに対して、この変形例の複数のヒートパイプ９０は、薄板部Ｗの内部に内側壁面Ｗ１とヒートパイプ９０との距離が外側壁面Ｗ２とヒートパイプ９０との距離より小さくなるように構成される。この構成によって、ヒートパイプ９０の内側壁面Ｗ１に対する冷却力を外側壁面Ｗ２に対する冷却力に比較してより強めることができる。鋳造において、キャビティＳのうち薄板部Ｗの内側壁面Ｗ１とシリンダボア鋳抜きピン１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの間のキャビティＳ１の溶湯を、それ以外のキャビティＳ２の溶湯に比べより早く凝固させることが好ましいが、この構成によりキャビティＳ１に対する冷却力を更に高めることができる。
尚、この変形例の複数のヒートパイプ９０は、薄板部Ｗに対する位置関係以外は本実施形態の複数のヒートパイプ７０と全く同様に構成され作用する。また、複数のヒートパイプ９０の一端９１及び他端９２は、複数のヒートパイプ７０の一端７１及び他端７２と同様に構成され作用する。
【００６７】
以下、鋳造工程に沿って、本発明の実施形態に係る鋳造金型入子の均等冷却方法につき説明する。
【００６８】
先ず、準備工程として、型開き状態、すなわち、可動型１が固定型４に対してＲ方向に後退し、各スライド型２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂが可動型１から相互に離間して停止した状態で、可動型１に対してシリンダボア鋳抜きピン１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、ボルト孔鋳抜きピン１３、及び通路鋳抜きピン１４を取り付けると共に、ウォータージャケット入子５０を取り付ける。ウォータージャケット入子５０の基端部５５は、可動型１に設けられた凹部１９に、基端部５５の外周面５７が凹部１９の内面８３に当接し、基端部５５の底面５８が凹部１９の底面８２に当接するように取り付けられ、このとき基端部５５の底面５８に設けられた溝部５４は、可動型１の凹部１９の内面８３及び底面８２と共に、冷媒通路Ｐを形成する（冷媒通路形成工程）。
【００６９】
次に、準備工程が完了した後に鋳造工程に入るが、鋳造工程はセット工程（型開き状態）、型締め工程、射出工程、型開き工程と、を含み、この順番でこれらを繰り返す。
最初のセット工程では、シリンダライナ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄが、それぞれシリンダボア鋳抜きピン１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに嵌合セットされる。
【００７０】
次の型締め工程では、各スライド型２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂが可動型１に対して接近し位置決めされた後、可動型１が各スライド型２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂと一体になって固定型４に対して前進し位置決めされる（型締め状態）。この型締め状態では、可動型１、固定型４及びスライド型２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂの間には鋳造空間としてのキャビティＳが形成され、シリンダボア鋳抜きピン１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ（シリンダライナ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄがそれぞれ嵌合セットされた状態）及びウォータージャケット入子５０の薄板部ＷがこのキャビティＳ内に位置決めされる。また、ボルト孔鋳抜きピン１３、通路鋳抜きピン１４も同様にキャビティＳ内に位置決めされる。
【００７１】
次の射出工程では、キャビティＳ内に高温の溶湯が高速、高圧で射出され、キャビティＳ内に溶湯が充填される。このとき、薄板部Ｗには必要な個数の複数のヒートパイプ７０、９０が埋設され、その一端７１、９１は冷媒通路Ｐに突出していて冷媒通路Ｐに注入され冷媒通路Ｐを流れる冷媒によって冷却されるので、複数のヒートパイプ７０、９０の高容量の熱伝達機能により、熱負荷の高いウォータージャケット入子５０の薄板部Ｗは均等に冷却される（入子冷却工程）。尚、入子冷却工程は、射出工程だけでなく鋳造工程の全工程にわたっていてもよく、鋳造工程を通じて常時、冷媒が冷媒通路Ｐに注入され冷媒通路Ｐを流れていてよい。
【００７２】
次の型開き工程は、充填された溶湯のキャビティＳ内での凝固が完了するタイミングで開始するよう設定されている。型開き後、鋳造品は、可動型１に内蔵されているエジェクタピン１７が突出することによって押し出され、可動型１から離型される。これによって、シリンダライナ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを鋳ぐるみしたアルミニウム合金製のシリンダブロックが完成する。
【００７３】
以上、本発明の実施形態、２つの変形例を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態、及び２つの変形例に記載の範囲には限定されない。上記実施形態、及び２つの変形例に、多様な変更または改良を加えることができ、そのような変更、または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得る。
【符号の説明】
【００７４】
１  可動型
４  固定型
１０  鋳造金型
３１  冷媒流入口
３２  冷媒排出口
５０  ウォータージャケット入子
５５  基端部
７０、９０  複数のヒートパイプ
７１、９１  一端
７２、９２  他端
１００  ウォータージャケット入子の冷却構造
Ｐ  冷媒通路
Ｗ  薄板部
Ｗ１、Ｗ４  内側壁面
Ｗ２，Ｗ５  外側壁面
Ｗ３  先端部
【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】
2011167706.tif 000007
【図６】
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【図７】
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