(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
砂中子を金型に保持する砂中子保持構造であって、
前記砂中子は、前記金型のキャビティ内に配置される砂中子本体と、下型の成形面の周縁に載置され且つ前記下型上を摺動する摺動型の内側面に形成された保持凹部に嵌合する巾木と、を備え、
前記巾木の下面には、前記下型の成形面の周縁に形成された嵌合凸部に嵌合する嵌合凹部が形成され、
前記巾木の上面には、前記摺動型が前進して前記保持凹部の下面に摺接することによりその一部が削り取られる突起が形成され、
前記摺動型の摺動方向における前記突起の中心位置が、前記摺動方向における前記嵌合凸部の中心位置よりも前記キャビティ側に位置することを特徴とする砂中子保持構造。
【請求項２】
砂中子を金型に保持する砂中子保持構造であって、
前記砂中子は、前記金型のキャビティ内に配置される砂中子本体と、下型の成形面の周縁に載置され且つ前記下型上を摺動する摺動型の内側面に形成された保持凹部に嵌合する巾木と、を備え、
前記巾木の下面には、前記下型の成形面の周縁に形成された嵌合凸部に嵌合する嵌合凹部が形成され、
前記巾木の上面には、前記摺動型が前進して前記保持凹部の下面に摺接することによりその一部が削り取られる突起が形成され、
前記摺動型の摺動方向における前記突起の中心位置が、前記摺動方向における前記嵌合凸部の中心位置の直上に位置することを特徴とする砂中子保持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砂中子保持構造に関する。詳しくは、砂中子を金型に保持する砂中子保持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、シリンダヘッドの鋳造では、製品の空洞部を形成するための砂中子が、金型内に配置される。例えば、吸排気ポート鋳造用の砂中子の場合、空洞部の形状に対応した形状を有する砂中子本体の先端部が、下型の成形面上に載置される。また、砂中子本体の基端に設けられた巾木が、金型に取り付けられる。
【０００３】
従来、このような砂中子を金型に保持する目的で、砂中子の巾木に凹部又は凸部を形成し、これらに嵌合する凸部又は凹部を金型に形成する技術が知られている。この技術では、一方の凹部と他方の凸部が嵌合することにより、砂中子が金型に保持される。
【０００４】
ところがこの技術では、砂中子の寸法に誤差がある場合には、正確な位置に砂中子を保持できない。また、凹部又は凸部からなる嵌合部を、複数、互いに離間して巾木に形成した場合には、嵌合部間のクリアランスが大きいと砂中子を保持できず、砂中子が位置ずれして種々の不具合が生じる。具体的には、金型のキャビティ内に溶湯が流入したときに、砂中子が浮いて空洞部に溶湯が入り込んでしまったり、砂中子がずれることで偏肉現象が生じたりする。
【０００５】
そこで、下型上を摺動する摺動型の内側面に、砂中子の巾木が嵌合する保持凹部を形成するとともに、巾木の上面に突起を形成する技術が提案されている（特許文献１参照）。この技術では、摺動型を前進させると、巾木上面の突起が摺動型の保持凹部の下面に摺接してその一部が削り取られることで、巾木が金型に嵌合する。これにより、砂中子の寸法誤差を解消しつつ砂中子を金型に保持でき、砂中子の位置ずれを抑制できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２７２４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで特許文献１の技術では、下型の成形面の周縁に凸部が形成され、これに嵌合可能な凹部が巾木の下面に形成されている。即ちこの技術では、これら凸部と凹部の嵌合により位置決めした巾木を保持凹部に嵌合する嵌合構造と、巾木上面の突起が保持凹部の下面に摺接する摺接構造とによって、砂中子が金型に保持される。
【０００８】
しかしながら特許文献１の技術では、砂中子本体の重量に対して巾木の重量を十分に確保できない場合、例えば集合型の排気ポート鋳造用砂中子の場合には、砂中子がその自重によりキャビティ側に傾いた状態となる。そして、この状態で巾木上面の突起が保持凹部の下面で削られると、砂中子本体に作用する力の支点となる突起の位置によっては、砂中子本体の先端部がぐらついて下型の成形面から浮いてしまうことがあった。この場合には、砂中子本体の先端部は燃焼室と排気ポートの連結部を形成する重要な部分であるにも関わらず、ポート内に溶湯が入り込んでバリが発生する等の不具合が生じる。従って、このような砂中子の位置ずれは、解決すべき重要課題である。
【０００９】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、砂中子の位置ずれを抑制できる砂中子保持構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため本発明は、砂中子（例えば、後述の排気ポート鋳造用砂中子２）を金型（例えば、後述のシリンダヘッド鋳造用金型１）に保持する砂中子保持構造（例えば、後述の砂中子保持構造Ｓとしての保持構造Ｓ１）であって、前記砂中子は、前記金型のキャビティ（例えば、後述のキャビティ５）内に配置される砂中子本体（例えば、後述の砂中子本体２１）と、下型（例えば、後述の下型１０）の成形面（例えば、後述の成形面１０１）の周縁に載置され且つ前記下型上を摺動する摺動型（例えば、後述の第１摺動型１１）の内側面に形成された保持凹部（例えば、後述の保持凹部１１３）に嵌合する巾木（例えば、後述の巾木２２）と、を備え、前記巾木の下面には、前記下型の成形面の周縁に形成された嵌合凸部（例えば、後述の嵌合凸部１０５）に嵌合する嵌合凹部（例えば後述の嵌合凹部２２１）が形成され、前記巾木の上面には、前記摺動型が前進して前記保持凹部の下面に摺接することによりその一部が削り取られる突起（例えば、後述の突起２２２）が形成され、前記摺動型の摺動方向（例えば、後述の図１のＸ方向）における前記突起の中心位置（例えば、後述の中心位置Ｃ１）が、前記摺動方向における前記嵌合凸部の中心位置（例えば、後述の中心位置Ｃ３）よりも前記キャビティ側に位置することを特徴とする砂中子保持構造を提供する。
【００１１】
本発明では、下型の成形面の周縁に形成した嵌合凸部と巾木の下面に設けた嵌合凹部を嵌合させて位置決めした巾木を、保持凹部に嵌合する嵌合構造と、巾木の上面に形成した突起が摺動型の内側面に形成した保持凹部の下面に摺接する摺接構造と、を含んで砂中子保持構造を構成した。また特許文献１では、摺動型の摺動方向における突起の中心位置が、摺動方向における嵌合凸部の中心位置よりも摺動型側に位置していたのに対して、本発明ではキャビティ側に位置するように構成した。
これにより、砂中子本体の重量に対して巾木の重量を十分に確保できない場合に、砂中子がその自重によりキャビティ側に傾いても、巾木上面の突起が保持凹部の下面で削られる際に砂中子本体に作用する力の支点となる突起が嵌合凸部よりもキャビティ側に位置しているため、砂中子本体の先端部が上方に位置ずれしてしまうのを抑制できる。特に、排気ポート鋳造用砂中子の場合には、砂中子本体の先端部を下方に押圧でき、その先端部がぐらついて下型の成形面から浮いてしまうのを抑制できる。ひいては、砂中子の位置ずれに起因する品質不良を防止でき、歩留まりを向上できる。
なお、本発明は、巾木の重量が砂中子本体の重量未満である排気ポート鋳造用砂中子の保持に好ましく適用される。
【００１２】
また、砂中子（例えば、後述の吸気ポート鋳造用砂中子３）を金型（例えば、後述のシリンダヘッド鋳造用金型１）に保持する砂中子保持構造（例えば、後述の砂中子保持構造Ｓとしての保持構造Ｓ２）であって、前記砂中子は、前記金型のキャビティ（例えば、後述のキャビティ５）内に配置される砂中子本体（例えば、後述の砂中子本体３１）と、下型（例えば、後述の下型１０）の成形面（例えば、後述の成形面１０１）の周縁に載置され且つ前記下型上を摺動する摺動型（例えば、後述の第２摺動型１２）の内側面に形成された保持凹部（例えば、後述の保持凹部１２３）に嵌合する巾木（例えば、後述の巾木３２）と、を備え、前記巾木の下面には、前記下型の成形面の周縁に形成された嵌合凸部（例えば、後述の嵌合凸部１０６）に嵌合する嵌合凹部（例えば後述の嵌合凹部３２１）が形成され、前記巾木の上面には、前記摺動型が前進して前記保持凹部の下面に摺接することによりその一部が削り取られる突起（例えば、後述の突起３２２）が形成され、前記摺動型の摺動方向（例えば、後述の図１のＸ方向）における前記突起の中心位置（例えば、後述の中心位置Ｃ２）が、前記摺動方向における前記嵌合凸部の中心位置（例えば、後述の中心位置Ｃ４）の直上に位置することを特徴とする砂中子保持構造を提供する。
【００１３】
この発明では、下型の成形面の周縁に形成した嵌合凸部と巾木の下面に設けた嵌合凹部を嵌合させて位置決めした巾木を、保持凹部に嵌合する嵌合構造と、巾木の上面に形成した突起が摺動型の内側面に形成した保持凹部の下面に摺接する摺接構造と、を含んで砂中子保持構造を構成した。また特許文献１では、摺動型の摺動方向における突起の中心位置が、摺動方向における嵌合凸部の中心位置よりも摺動型側に位置していたのに対して、本発明ではその直上に位置するように構成した。
これにより、砂中子本体の重量に対して巾木の重量を十分に確保できない場合に、砂中子がその自重によりキャビティ側に傾いても、巾木上面の突起が保持凹部の下面で削られる際に砂中子本体に作用する力の支点となる突起が嵌合凸部の直上に位置しているため、砂中子本体の先端部が上方に位置ずれしてしまうのを抑制できる。特に、吸気ポート鋳造用砂中子の場合には、砂中子本体の先端部を下方に押圧でき、その先端部がぐらついて下型の成形面から浮いてしまうのを抑制できる。ひいては、砂中子の位置ずれに起因する品質不良を防止でき、歩留まりを向上できる。
なお、本発明は、巾木の重量が砂中子本体の重量以上である吸気ポート鋳造用砂中子の保持に好ましく適用される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、砂中子の位置ずれを抑制できる砂中子保持構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るシリンダヘッド鋳造用金型の構成を示す平面図である。
【図２】上記実施形態に係るシリンダヘッド鋳造用金型の構成を示す断面図である。
【図３】上記実施形態に係る排気ポート鋳造用砂中子の構成を示す斜視図である。
【図４】上記実施形態に係る排気ポート鋳造用砂中子の巾木の構成を示す断面図であり、（ａ）は、排気ポート鋳造用砂中子の巾木の嵌合凹部が下型の嵌合凸部に嵌合している状態を示し、（ｂ）は、排気ポート鋳造用砂中子の巾木が第１摺動型の保持凹部に嵌合している状態を示す図である。
【図５】上記実施形態に係る吸気ポート鋳造用砂中子の構成を示す斜視図である。
【図６】上記実施形態に係る吸気ポート鋳造用砂中子の巾木の構成を示す断面図であり、（ａ）は、吸気ポート鋳造用砂中子の巾木の嵌合凹部が下型の嵌合凸部に嵌合している状態を示し、（ｂ）は、排気ポート鋳造用砂中子の巾木が第２摺動型の保持凹部に嵌合している状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るシリンダヘッド鋳造用金型の構成を示す平面図である。図２は、本発明の一実施形態に係るシリンダヘッド鋳造用金型の構成を示す断面図である。
本実施形態に係るシリンダヘッド鋳造用金型１は、低圧鋳造法（ＬＰＤＣ）により、直列４気筒エンジンのシリンダヘッドを鋳造するものである。シリンダヘッド鋳造用金型１には、本発明に係る砂中子保持構造Ｓが組み込まれている。
【００１７】
シリンダヘッド鋳造用金型１は、下型１０と、この下型１０に対向して配置された図示しない上型と、下型１０上で図１のＸ方向に互いに対向して配置された第１摺動型１１及び第２摺動型１２と、下型１０上で図１のＹ方向に互いに対向して配置された第３摺動型１３及び第４摺動型１４と、を備える。
また、シリンダヘッド鋳造用金型１は、下型１０に対して上型を進退させる図示しない進退機構と、下型１０上で第１摺動型１１及び第２摺動型１２を互いに接近又は離隔する方向に摺動させる第１摺動機構１１１及び第２摺動機構１２１と、下型１０上で第３摺動型１３及び第４摺動型１４を互いに接近又は離隔する方向に摺動させる第３摺動機構１３１及び第４摺動機構１４１と、を備える。
【００１８】
シリンダヘッド鋳造用金型１では、型締めしたときに、下型１０、上型、第１摺動型１１、第２摺動型１２、第３摺動型１３及び第４摺動型１４によって取り囲まれる空間により、キャビティ５が形成される。キャビティ５には、排気ポートを形成するための排気ポート鋳造用砂中子２と、吸気ポートを形成するための吸気ポート鋳造用砂中子３と、ウォータジャケット等を形成するための図示しない他の砂中子が配置される。これら砂中子が所定の位置に配置されたキャビティ５内に、アルミ溶湯が充填されて冷却されることで、シリンダヘッドが鋳造される。
【００１９】
下型１０は、固定型であり、成形面１０１を有する。成形面１０１は略水平な面であり、その略中央には、第３摺動型１３及び第４摺動型１４の摺動方向（図１中のＹ方向、以下「Ｙ方向」という。）に沿って、燃焼室の外形に応じてドーム状に膨出した４つの膨出部１０２が形成されている。これら４つの膨出部１０２は、後述する排気ポート鋳造用砂中子２の先端面２１１と吸気ポート鋳造用砂中子３の先端面３１１を、密着させて載置できるように形成されている。
【００２０】
成形面１０１の周縁のうち、第１摺動型１１側と第２摺動型１２側には、それぞれ所定の高さを有する凸部１０３，１０４がＹ方向に沿って延設されている。凸部１０３の外側面は、型締めしたときに、後述する第１摺動型１１の内側面に形成された保持凹部の側面に当接する。同様に、凸部１０４の外側面は、型締めしたときに、後述する第２摺動型１２の内側面に形成された保持凹部の側面に当接する。
【００２１】
凸部１０３の上面は、略水平な面であり、後述する排気ポート鋳造用砂中子２の巾木２２が載置される。また、凸部１０３の上面には、巾木２２の下面に形成された３つの嵌合凹部２２１にそれぞれ嵌合する３つの嵌合凸部１０５がＹ方向に沿って形成されている。３つの嵌合凸部１０５のうち、両端の嵌合凸部１０５Ａ，１０５Ａは、真ん中の嵌合凸部１０５ＢよりもＹ方向の長さが長くなっている。また、３つの嵌合凸部１０５はいずれも、第１摺動型１１及び第２摺動型１２の摺動方向（図１中のＸ方向、以下「Ｘ方向」という。）の長さが略同一となっており、これら３つの嵌合凸部１０５のＸ方向における中心位置は、一直線上に位置している。
これら３つの嵌合凸部１０５が巾木２２の３つの嵌合凹部２２１にそれぞれ嵌合することにより、排気ポート鋳造用砂中子２がＸ方向及びＹ方向に位置決めされる。これについては、後段で詳述する。
【００２２】
同様に、凸部１０４の上面は、略水平な面であり、後述する吸気ポート鋳造用砂中子３の巾木３２が載置される。また、凸部１０４の上面には、巾木３２の下面に形成された３つの嵌合凹部３２１にそれぞれ嵌合する３つの嵌合凸部１０６がＹ方向に沿って形成されている。３つの嵌合凸部１０６のうち、両端の嵌合凸部１０６Ａ，１０６Ａは、真ん中の嵌合凸部１０６ＢよりもＹ方向の長さが長くなっている。また、３つの嵌合凸部１０６はいずれも、Ｘ方向の長さが略同一となっており、これら３つの嵌合凸部１０６のＸ方向における中心位置は、一直線上に位置している。
これら３つの嵌合凸部１０６が巾木３２の３つの嵌合凹部３２１にそれぞれ嵌合することにより、吸気ポート鋳造用砂中子３がＸ方向及びＹ方向に位置決めされる。これについては、後段で詳述する。
【００２３】
上型は、進退機構により、下型１０に対して前進又は後退する。上型は、下死点において、その成形面の周縁部が、第１摺動型１１、第２摺動型１２、第３摺動型１３及び第４摺動型１４の上面にそれぞれ当接する。
進退機構は、上型を駆動する図示しない油圧シリンダ等を含んで構成される。
【００２４】
第１摺動型１１及び第２摺動型１２は、第１摺動機構１１１及び第２摺動機構１２１により、下型１０上を摺動して互いに接近又は離隔する。
第１摺動機構１１１及び第２摺動機構１２１は、それぞれ、下型１０上でＸ方向に延設された第１ガイドレール１１２及び第２ガイドレール１２２と、これらガイドレールに案内される第１摺動型１１及び第２摺動型１２を駆動する図示しない油圧シリンダ等を含んで構成される。
【００２５】
第１摺動型１１の内側面には、その下端から高さ方向の略中央にかけて、後述する排気ポート鋳造用砂中子２の巾木２２が嵌合する保持凹部１１３が形成されている。保持凹部１１３は、排気ポート鋳造用砂中子２の巾木２２の長さに応じてＹ方向に延設されており、キャビティ５側に開口している。
保持凹部１１３の下面１１３Ａには、型締めするときに後述する排気ポート鋳造用砂中子２の巾木２２の上面に形成された突起２２２，２２２が摺接し、保持凹部１１３の側面１１３Ｂには、型締めしたときに下型１０の凸部１０３の外側面及び巾木２２の外側面が当接する。即ち、この保持凹部１１３には、型締めしたときに、下型１０の凸部１０３及びこの凸部１０３上に載置された巾木２２が嵌合する。
なお、保持凹部１１３の下面１１３Ａは、肉盛りして下方に突出させてもよく、耐摩耗性の材料を用いてもよい。
【００２６】
第２摺動型１２の内側面には、その下端から高さ方向の略中央にかけて、後述する吸気ポート鋳造用砂中子３の巾木３２が嵌合する保持凹部１２３が形成されている。保持凹部１２３は、吸気ポート鋳造用砂中子３の巾木３２の長さに応じてＹ方向に延設されており、キャビティ５側に開口している。
保持凹部１２３の下面１２３Ａには、型締めするときに後述する吸気ポート鋳造用砂中子３の巾木３２上面に形成された突起３２２，３２２が摺接し、保持凹部１２３の側面１２３Ｂには、型締めしたときに下型１０の凸部１０４の外側面及び巾木３２の外側面が当接する。即ち、この保持凹部１２３には、型締めしたときに、下型１０の凸部１０４及びこの凸部１０４上に載置された巾木３２が嵌合する。
なお、保持凹部１２３の下面１２３Ａは、上述の保持凹部１１３の下面１１３Ａと同様に、肉盛りして下方に突出させてもよく、耐摩耗性の材料を用いてもよい。
【００２７】
第３摺動型１３及び第４摺動型１４は、第３摺動機構１３１及び第４摺動機構１４１により、下型１０上を摺動して互いに接近又は離隔する。
第３摺動機構１３１及び第４摺動機構１５１は、それぞれ、下型１０上でＹ方向に延設された第３ガイドレール１３２及び第３ガイドレール１３２と、これらガイドレールに案内される第３摺動型１３及び第４摺動型１４を駆動する図示しない油圧シリンダ等を含んで構成される。
【００２８】
図３は、本実施形態に係る排気ポート鋳造用砂中子２の構成を示す斜視図である。
図３に示すように、排気ポート鋳造用砂中子２は、集合型の排気ポートを鋳造するためのものであり、砂中子本体２１と、巾木２２と、を備える。この排気ポート鋳造用砂中子２では、砂中子本体２１の体積に対して巾木２２の体積が小さいため、砂中子本体２１の重量に対して巾木２２の重量が十分に確保されておらず、巾木２２の重量が砂中子本体２１の重量未満となっている。
【００２９】
砂中子本体２１は、製品形状、即ち多岐管が集合して連結された排気マニホールド形状を形成するためのものである。砂中子本体２１は、多岐管の先端面を形成する複数の先端面２１１を有し、これら先端面２１１が下型１０の成形面１０１に形成された４つの膨出部１０２上にそれぞれ密着するように載置される。
【００３０】
巾木２２は、砂中子本体２１の基端に設けられ、砂中子本体２１を第１摺動型１１に取り付けるためのものである。巾木２２は、略直方体形状であり、図１に示すように、その下面には、下型１０の凸部１０３上に形成された３つの嵌合凸部１０５にそれぞれ嵌合する３つの嵌合凹部２２１が形成されている。３つの嵌合凹部２２１は、巾木２２の長手方向、即ちＹ方向に沿って形成されており、Ｙ方向の長さは両端の嵌合凹部２２１Ａ，２２１Ａの方が長く、巾木２２の短手方向、即ちＸ方向の長さは真ん中の嵌合凹部２２１Ｂの方が長くなっている。そのため、両端の嵌合凹部２２１Ａ，２２１Ａは、Ｙ方向に多少の余裕をもって嵌合凸部１０５Ａ，１０５Ａに嵌合し、真ん中の嵌合凹部２２１Ｂは、Ｘ方向に多少の余裕をもって嵌合凸部１０５Ｂに嵌合する。これにより、排気ポート鋳造用砂中子２がＸ方向及びＹ方向に容易に位置決めされる。
【００３１】
また図３に示すように、巾木２２の上面には、２つの突起２２２，２２２と、２つの凹部２２３，２２３が形成されている。
２つの突起２２２，２２２は、巾木２２の上面にその長手方向に沿って形成されている。上述したように、突起２２２，２２２は、型締めするときに、第１摺動型１１の内側面に形成された保持凹部１１３の下面１１３Ａに摺接することで、その一部が削り取られる（後述の図４（ｂ）参照）。
なお、本実施形態では、突起２２２，２２２を略円錐形状としたがこれに限定されない。例えば、円柱形状、角柱形状又は半球形状でもよい。
【００３２】
２つの凹部２２３，２２３は、それぞれ、上記２つの突起２２２，２２２の砂中子本体２１側、即ち第１摺動型１１の前方側に隣接して形成されている。これにより、型締めするときに突起２２２，２２２から削り取られた砂が凹部２２３，２２３内に回収されることで、キャビティ５内に砂が入り込んで品質不良が生じるのが防止される（後述の図４（ｂ）参照）。
なお、本実施形態では、凹部２２３，２２３を略長方形状としたがこれに限定されない。好ましくは、凹部２２３，２２３の長手方向の長さを突起２２２，２２２の直径よりも大きく形成することで、突起２２２，２２２から削り取られた砂がより確実に凹部２２３，２２３内に回収される。
【００３３】
突起２２２，２２２が形成されている位置について説明する。
突起２２２，２２２の位置は、嵌合凸部１０５の位置との関係で規定される。先ず図１に示すように、Ｙ方向における突起２２２，２２２の位置は、両端の嵌合凸部１０５Ａ，１０５Ａと真ん中の嵌合凸部１０５Ｂとの間の位置に設定される。
ここで、図４は、排気ポート鋳造用砂中子２の巾木２２の構成を示す断面図である。より詳しくは、図４（ａ）は、排気ポート鋳造用砂中子２の巾木２２の嵌合凹部２２１（２２１Ａ）が下型１０の嵌合凸部１０５（１０５Ａ）に嵌合している状態を示す図である。また、図４（ｂ）は、排気ポート鋳造用砂中子２の巾木２２が第１摺動型１１の保持凹部１１３に嵌合している状態を示す図である。
図４（ａ）に示すように、Ｘ方向における突起２２２，２２２の中心位置Ｃ１は、Ｘ方向における嵌合凸部１０５の中心位置Ｃ３よりも、キャビティ５側の位置に設定される。なお、嵌合凸部１０５の中心位置Ｃ３は、上述したように一直線状に位置している。
以上のように配置された突起２２２，２２２は、図４（ｂ）に示すように、型締めするときに保持凹部１１３の下面１１３Ａに摺接することでその一部が削り取られ、削り取られた砂は凹部２２３，２２３内に回収される。
【００３４】
図５は、本実施形態に係る吸気ポート鋳造用砂中子３の構成を示す斜視図である。
図５に示すように、吸気ポート鋳造用砂中子３は、連結された吸気ポートを鋳造するためのものであり、砂中子本体３１と、巾木３２と、を備える。この吸気ポート鋳造用砂中子３では、砂中子本体３１の体積に対して巾木３２の体積が比較的確保されているため、砂中子本体３１の重量に対して巾木３２の重量が十分ではないが比較的確保されており、巾木３２の重量が砂中子本体３１の重量以上となっている。
【００３５】
砂中子本体３１は、製品形状、即ち多岐管がそのまま一端側で連結された吸気マニホールド形状を形成するためのものである。砂中子本体３１は、多岐管の先端面を形成する複数の先端面３１１を有し、これら先端面３１１が下型１０の成形面１０１に形成された４つの膨出部１０２上にそれぞれ密着するように載置される。
【００３６】
巾木３２は、砂中子本体３１の基端に設けられ、砂中子本体３１を第２摺動型１２に取り付けるためのものである。巾木３２は、略直方体形状であり、図１に示すように、その下面には、下型１０の凸部１０４上に形成された３つの嵌合凸部１０６にそれぞれ嵌合する３つの嵌合凹部３２１が形成されている。嵌合凹部３２１は、上述の排気ポート鋳造用砂中子２の巾木２２に形成された嵌合凹部２２１と同様の構成であり、両端の嵌合凹部３２１Ａ，３２１Ａは、Ｙ方向に多少の余裕をもって嵌合凸部１０６Ａ，１０６Ａに嵌合し、真ん中の嵌合凹部３２１Ｂは、Ｘ方向に多少の余裕をもって嵌合凸部１０６Ｂに嵌合する。これにより、吸気ポート鋳造用砂中子３がＸ方向及びＹ方向に容易に位置決めされる。
【００３７】
また図５に示すように、巾木３２の上面には、２つの突起３２２，３２２と、２つの凹部３２３，３２３が形成されている。
２つの突起３２２，３２２は、上述の突起２２２，２２２と同様の構成であり、型締めするときに、第２摺動型１２の内側面に形成された保持凹部１２３の下面１２３Ａに摺接することで、その一部が削り取られる（後述の図５（ｂ）参照）。
２つの凹部３２３，３２３は、上述の凹部２２３，２２３と同様の構成であり、型締めするときに突起３２２，３２２から削り取られた砂が凹部３２３，３２３内に回収されることで、キャビティ５内に砂が入り込んで品質不良が生じるのが防止される（後述の図５（ｂ）参照）。
【００３８】
ここで、突起３２２，３２２が形成されている位置について説明する。
突起３２２，３２２の位置は、嵌合凸部１０６の位置との関係で規定される。先ず図１に示すように、Ｙ方向における突起３２２，３２２の位置は、両端の嵌合凸部１０６Ａ，１０６Ａと略同一の位置に設定される。
ここで、図６は、吸気ポート鋳造用砂中子３の巾木３２の構成を示す断面図である。より詳しくは、図６（ａ）は、吸気ポート鋳造用砂中子３の巾木３２の嵌合凹部３２１（３２１Ａ）が下型１０の嵌合凸部１０６（１０６Ａ）に嵌合している状態を示す図である。また、図６（ｂ）は、吸気ポート鋳造用砂中子３の巾木３２が第２摺動型１２の保持凹部１２３に嵌合している状態を示す図である。
図６（ａ）に示すように、Ｘ方向における突起３２２，３２２の中心位置Ｃ２は、Ｘ方向における嵌合凸部１０６の中心位置Ｃ４の直上の位置に設定される。なお、嵌合凸部１０６の中心位置Ｃ４は、上述したように一直線状に位置している。
以上のように配置された突起３２２，３２２は、図６（ｂ）に示すように、型締めするときに保持凹部１２３の下面１２３Ａに摺接することでその一部が削り取られ、削り取られた砂は凹部３２３，３２３内に回収される。
【００３９】
以上のような構成を備える本実施形態のシリンダヘッド鋳造用金型１には、上述したように本発明に係る砂中子保持構造Ｓが組み込まれている。
砂中子保持構造Ｓとしての排気ポート鋳造用砂中子２の保持構造Ｓ１は、第１摺動型１１の保持凹部１１３、下型１０の凸部１０３及び嵌合凸部１０５、巾木２２の嵌合凹部２２１及び突起２２２を含んで構成される。
同様に、砂中子保持構造Ｓとしての吸気ポート鋳造用砂中子３の保持構造Ｓ２は、第２摺動型１２の保持凹部１２３、下型１０の凸部１０４及び嵌合凸部１０６、巾木３２の嵌合凹部３２１及び突起３２２を含んで構成される。
【００４０】
本実施形態に係るシリンダヘッド鋳造用金型１は、以下のように動作する。
先ず、上型、第１摺動型１１及び第２摺動型１２を後退させ、少なくともこれらの型が下型１０の成形面１０１から退避した状態とする。
【００４１】
この状態において、排気ポート鋳造用砂中子２をキャビティ５内に配置する。具体的には、砂中子本体２１の複数の先端面２１１を、下型１０の成形面１０１に形成された４つの膨出部１０２上にそれぞれ密着させて載置する。同時に、排気ポート鋳造用砂中子２の巾木２２を、下型１０の凸部１０３上に載置し、巾木２２の下面に形成された嵌合凹部２２１と下型１０の凸部１０３上に形成された嵌合凸部１０５を嵌合させる。これにより、排気ポート鋳造用砂中子２が位置決めされる。
このとき、巾木２２の重量が砂中子本体２１の重量未満であるため、排気ポート鋳造用砂中子２がその自重によりキャビティ５側に傾いた状態となる。
【００４２】
また、吸気ポート鋳造用砂中子３をキャビティ５内に配置する。具体的には、砂中子本体３１の複数の先端面３１１を、下型１０の成形面１０１に形成された４つの膨出部１０２上にそれぞれ密着させて載置する。同時に、吸気ポート鋳造用砂中子３の巾木３２を、下型１０の凸部１０４上に載置する。このとき、巾木３２の下面に形成された嵌合凹部３２１と下型１０の凸部１０４上に形成された嵌合凸部１０６を嵌合させる。これにより、吸気ポート鋳造用砂中子３が位置決めされる。
このとき、巾木３２の重量が砂中子本体３１の重量以上であるため、排気ポート鋳造用砂中子２ほど吸気ポート鋳造用砂中子３がキャビティ５側に傾くことはない。
【００４３】
次いで、第１摺動型１１を前進させる。第１摺動型１１を前進させることにより、排気ポート鋳造用砂中子２の巾木２２の上面に形成された突起２２２，２２２が、第１摺動型１１の内側面に形成された保持凹部１１３の下面１１３Ａに摺接することで、巾木２２が保持凹部１１３に嵌合し、排気ポート鋳造用砂中子２が保持される。このとき、排気ポート鋳造用砂中子２がその自重によりキャビティ５側に傾いていても、砂中子本体２１に作用する力の支点となる突起２２２，２２２が嵌合凸部１０５よりもキャビティ５側に位置しているため、砂中子本体２１の先端面２１１が下方に押圧され、砂中子本体２１の先端面２１１がぐらついて下型１０の成形面１０１から浮いてしまうのが抑制される。また、突起２２２，２２２の一部は削り取られ、削り取られた砂は、巾木２２上面に形成された凹部２２３，２２３内に回収される。
【００４４】
同様に、第２摺動型１２を前進させる。第２摺動型１２を前進させることにより、吸気ポート鋳造用砂中子３の巾木３２の上面に形成された突起３２２，３２２が、第２摺動型１２の内側面に形成された保持凹部１２３の下面１２３Ａに摺接することで、巾木３２が保持凹部１２３に嵌合し、吸気ポート鋳造用砂中子３が保持される。このとき、排気ポート鋳造用砂中子２ほど吸気ポート鋳造用砂中子３はキャビティ５側に傾いてはいないため、砂中子本体３１に作用する力の支点となる突起３２２，３２２が嵌合凸部１０６の直上に位置していることで、砂中子本体３１の先端面３１１が下方に押圧され、砂中子本体３１の先端面３１１がぐらついて下型１０の成形面１０１から浮いてしまうのが抑制される。また、突起３２２，３２２の一部は削り取られ、削り取られた砂は、巾木３２上面に形成された凹部３２３，３２３内に回収される。
【００４５】
次いで、下型１０に対して上型を前進させて、型締めする。型締め後、キャビティ５内にアルミ溶湯を充填した後、冷却することで、シリンダヘッドが鋳造される。
【００４６】
本実施形態に係るシリンダヘッド鋳造用金型１によれば、以下の効果が奏される。
（１）本実施形態では、下型１０の成形面１０１の周縁に形成した嵌合凸部１０５と巾木２２の下面に設けた嵌合凹部２２１を嵌合させて位置決めした巾木２２を、保持凹部１１３に嵌合する嵌合構造と、巾木２２の上面に形成した突起２２２，２２２が第１摺動型１１の内側面に形成した保持凹部１１３の下面に摺接する摺接構造と、を含んで排気ポート鋳造用砂中子２の保持構造Ｓ１を構成した。また特許文献１では、摺動型の摺動方向における突起の中心位置が、摺動方向における嵌合凸部の中心位置よりも摺動型側に位置していたのに対して、本実施形態では、第１摺動型１１の摺動方向（Ｘ方向）における突起２２２，２２２の中心位置Ｃ１が、Ｘ方向における嵌合凸部１０５の中心位置Ｃ２よりもキャビティ５側に位置するように構成した。
これにより、砂中子本体２１の重量に対して巾木２２の重量を十分に確保できず、排気ポート鋳造用砂中子２がその自重によりキャビティ５側に傾いても、巾木２２の上面の突起２２２，２２２が保持凹部１１３の下面で削られる際に砂中子本体２１に作用する力の支点となる突起２２２，２２２が嵌合凸部１０５よりもキャビティ５側に位置しているため、砂中子本体２１の先端面２１１を下方に押圧でき、先端面２１１がぐらついて下型１０の成形面１０１から浮いてしまうのを抑制できる。ひいては、排気ポート鋳造用砂中子２の位置ずれに起因する品質不良を防止でき、歩留まりを向上できる。
【００４７】
（２）また本実施形態では、下型１０の成形面１０１の周縁に形成した嵌合凸部１０６と巾木３２の下面に設けた嵌合凹部３２１を嵌合させて位置決めした巾木３２を、保持凹部１２３に嵌合する嵌合構造と、巾木３２の上面に形成した突起３２２，３２２が第２摺動型１２の内側面に形成した保持凹部１２３の下面に摺接する摺接構造と、を含んで吸気ポート鋳造用砂中子３の保持構造Ｓ２を構成した。また特許文献１では、摺動型の摺動方向における突起の中心位置が、摺動方向における嵌合凸部の中心位置よりも摺動型側に位置していたのに対して、本実施形態では、第２摺動型１２の摺動方向（Ｘ方向）における突起３２２，３２２の中心位置Ｃ２が、Ｘ方向における嵌合凸部１０６の中心位置Ｃ４の直上に位置するように構成した。
これにより、砂中子本体３１の重量に対して巾木３２の重量を比較的確保できるものの十分ではなく、吸気ポート鋳造用砂中子３がその自重によりキャビティ５側に多少傾いていても、巾木３２上面の突起３２２，３２２が保持凹部１２３の下面で削られる際に砂中子本体３１に作用する力の支点となる突起３２２，３２２が嵌合凸部１０６の直上に位置しているため、砂中子本体３１の先端面３１１を下方に押圧でき、先端面３１１がぐらついて下型１０の成形面１０１から浮いてしまうのを抑制できる。ひいては、吸気ポート鋳造用砂中子３の位置ずれに起因する品質不良を防止でき、歩留まりを向上できる。
【００４８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
上記実施形態では、保持構造Ｓ２を吸気ポート鋳造用砂中子３の保持に適用したがこれに限定されず、例えば保持構造Ｓ２を排気ポート鋳造用砂中子２の保持に適用してもよい。この場合には、保持構造Ｓ１を適用した場合ほどではないものの、ある程度の位置ずれ抑制効果が発揮される。
【符号の説明】
【００４９】
１…シリンダヘッド鋳造用金型（金型）
２…排気ポート鋳造用砂中子（砂中子）
３…吸気ポート鋳造用砂中子（砂中子）
５…キャビティ
１０…下型
１１…第１摺動型（摺動型）
１２…第２摺動型（摺動型）
２１，３１…砂中子本体
２２，３２…巾木
１０１…成形面
１０５，１０６…嵌合凸部
１１３，１２３…保持凹部
２２１，３２１…嵌合凹部
２２２，３２２…突起
Ｃ１，Ｃ２…突起の中心位置
Ｃ３，Ｃ４…嵌合凸部の中心位置
Ｓ…砂中子保持構造
【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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