(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッド鋳造用の金型に、鋳造用の中子を組み付ける方法であって、
前記中子は、
複数の吸気ポートを成型する部分を１つの巾木である吸気ポート巾木で連結した吸気ポート中子と、
複数の排気ポートを成型する部分を１つの巾木である排気ポート巾木で連結した排気ポート中子と、
ウォータジャケットを成型する部分にウォータジャケット巾木を連結させたウォータジャケット中子と、を備え、
前記金型は、
前記中子が組み付けられた場合に、前記吸気ポート巾木の外側に配置される吸気ポート側横型と、
前記中子が組み付けられた場合に、前記排気ポート巾木の外側に配置される排気ポート側横型と、を備え、
前記吸気ポート巾木に形成された第１凸部を、前記ウォータジャケット巾木に形成された第１凹部に挿入して、前記吸気ポート巾木と前記ウォータジャケット巾木とを連結させ、
前記排気ポート巾木に形成された第２凸部を、前記ウォータジャケット巾木に形成された第２凹部に挿入して、前記排気ポート巾木と前記ウォータジャケット巾木とを連結させ、
前記第１凹部と、前記吸気ポート巾木を貫通するように形成された第３凹部とに、前記吸気ポート側横型に形成された第３凸部を挿入し、
前記第２凹部と、前記排気ポート巾木を貫通するように形成された第４凹部とに、前記排気ポート側横型に形成された第４凸部を挿入して、
前記ウォータジャケット中子と、前記吸気ポート中子と、前記排気ポート中子とを、前記金型に組み付ける鋳造用中子の組み付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は鋳造用中子の組み付け方法に関し、より詳細には、エンジンのシリンダヘッドを鋳造する際に使用される鋳造型における、鋳造用中子の金型への組み付け方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのシリンダヘッドの鋳造においては、シリンダヘッドの外形を形成するための複数の金型の所定位置に、吸気ポート、排気ポート、ウォータジャケットといったシリンダヘッドの内部空間を形成するための複数の中子を組み付け、その後、当該金型内に母材の溶湯を流し込んで成型することが一般的である。
【０００３】
このような鋳造に使用される中子に関し、特許文献１には、シリンダヘッド中子の鋳造機へのセット方法が開示されている。特許文献１のセット方法によれば、吸・排気ポート中子は、その巾木が鋳造機のコアによって保持され、更に、別のコアに形成された位置決めピンが、吸・排気ポート中子に形成された位置決め用の凹部に挿入されることで位置決めされて、鋳造機にセットされる。また、ウォータジャケット中子には、突起が形成されており、この突起がコアに形成された凹部に係合した状態で、コアによって押圧されることにより鋳造機にセットされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−２０３２４６号公報
【特許文献２】特開平０７−２９３３２３号公報
【特許文献３】特開平０１−１９２４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ウォータジャケット中子と吸・排気ポート中子とは、別体で構成されているため、相対的な位置関係にズレが生じる場合がある。また、各中子は、金型の上型により押さえられるものの、中子の破損を避けるため、あるいは中子と金型との線膨張係数が大幅に違うこと等の理由によって、上型と中子との間には比較的大きなクリアランスが設けられている。このため、各中子が金型に組み付けられた後に母材となる溶湯が流し込まれると、中子と溶湯との比重差による浮力や溶湯流れ等によって、中子の位置が正位置からずれる場合がある。
【０００６】
この点、例えば、特許文献１では位置決めピンが位置決め用の凹部に挿入されることで、位置決めがされている。しかし、特許文献１の位置決め用の凹部は、下型側に開く溝形状に形成されている。従って、溶湯の流れによって生じる浮力や、回転力については抵抗とはなりえない。
【０００７】
中子の正位置からのずれは、シリンダヘッドの形状にばらつきを生じさせ、内燃機関が本来の燃焼性能を発揮できない事態を生じ得るため、好ましいものではない。従って、高い位置精度で中子を組み付けることができる中子の組み付け方法の開発が望まれる。
【０００８】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、中子の組み付け位置精度を向上させると共に、母材の流し込みの際に起こる中子の位置ずれを抑えるよう改良された鋳造用中子の組み付け方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、シリンダヘッド鋳造用の金型に、鋳造用の中子を組み付ける方法であって、中子は、複数の吸気ポートを成型する部分を１つの巾木である吸気ポート巾木で連結した吸気ポート中子と、複数の排気ポートを成型する部分を１つの巾木である排気ポート巾木で連結した排気ポート中子と、ウォータジャケットを成型する部分にウォータジャケット巾木を連結させたウォータジャケット中子と、を備える。金型は、中子が組み付けられた場合に吸気ポート巾木の外側に配置される吸気ポート側横型と、中子が組み付けられた場合に排気ポート巾木の外側に配置される排気ポート側横型と、を備える。
【００１０】
中子と金型の組み付けに際しては、吸気ポート巾木に形成された第１凸部を、ウォータジャケット巾木に形成された第１凹部に挿入して、吸気ポート巾木とウォータジャケット巾木とを連結させ、排気ポート巾木に形成された第２凸部を、ウォータジャケット巾木に形成された第２凹部に挿入して、排気ポート巾木とウォータジャケット巾木とを連結させる。その後、第１凹部と吸気ポート巾木を貫通するように形成された第３凹部とに、吸気ポート側横型に形成された第３凸部を挿入し、第２凹部と排気ポート巾木を貫通するように形成された第４凹部とに、排気ポート側横型に形成された第４凸部を挿入する。これにより、ウォータジャケット中子と、吸気ポート中子と、排気ポート中子とを、金型に組み付ける。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、吸・排気ポート中子とウォータジャケット中子とが組み付けられ、更に、横型の凸部（第３、第４凸部）が嵌め込まれることにより、組み付けられた中子が金型に固定される。従って、中子を正確な位置に組み付けることができると共に、母材の溶湯が流し込まれた場合にも、浮力や溶湯の流れによって中子の位置が移動するのを抑制することができる。従って、中子の金型に対する組み付け位置精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る鋳造型を説明するための断面模式図である。
【図２】本実施の形態に係る鋳造型を説明するための上面図である。
【図３】本実施の形態に係る鋳造用中子の嵌合部について説明するための模式図である。
【図４】本実施の形態に係る鋳造用中子の組み立て方法について説明するための模式図である。
【図５】本実施の形態に係る鋳造用中子の組み立て方法について説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１４】
図１は、本実施の形態におけるシリンダヘッドの鋳造型について説明するための断面模式図である。シリンダヘッドの鋳造型は、ヘッドシリンダ外形を形成するための金型と、金型に組み付けられる中子とで構成される。図１は、金型に、各中子を組み付けた状態を表している。金型は、上型１０、下型１２及び横型１４とで構成される。この金型に組み付けられる中子には、吸気ポートを成型するための吸気ポート中子（以下「Ｉｎポート中子」とも称する）１８、排気ポートを成型するための排気ポート中子（以下「Ｅｘポート中子」とも称する）２０、及び、ウォータジャケットを成型するためのウォータジャケット中子（以下「ＷＪ中子」とも称する）２２が含まれる。
【００１５】
図２は、鋳造型の、横型１４と、Ｉｎポート中子１８と、Ｅｘポート中子２０と、ＷＪ中子２２との位置関係を説明するための上面図であり、上型１０を外した状態で、図１の上方から鋳造型を見た状態を表している。また図２では、例として３気筒のエンジンのシリンダヘッドを形成する場合の鋳造型を表している。なお、説明の簡略化のため、以下、吸気ポート側と排気ポート側とで同一の構成を説明するときには、吸気及び排気、あるいはＩｎ及びＥｘの記載を省略して「ポート」とのみ記載し説明する。
【００１６】
図２に示されるように、ポート中子１８、２０は、ポートの内部空間を成型するための部分である３つのポート成型部３０と、３つのポート成型部３０を連結する巾木であるポート巾木３２とで構成される。ポート成型部３０は、各気筒に２つずつのポートを成型するものであるため、燃焼室に連結する側を成型する２股に分かれた部分と、これが合流する部分とからなり、上面Ｙ字形に形成されている。ポート巾木３２は、各ポート成型部３０の根元側、即ち、合流部側を連結している。なおＩｎポート中子１８とＥｘポート中子２０とは、ＷＪ中子２２の両側に対称な向きで設置される。以上、ポート中子１８、２０の構成をまとめて説明したが、ポート成型部３０やポート巾木３２の形状が同一である必要はなく、これらの形状はＩｎポート中子１８とＥｘポート中子２０とで形状が異なっていてもよい。
【００１７】
ＷＪ中子２２は、ウォータジャケット（ＷＪ）を成型するための部分であるＷＪ成型部４０と、ＷＪ成型部４０の両端に連結する２つのＷＪ巾木４２とで構成される。各ＷＪ巾木４２は、Ｉｎポート中子１８のポート巾木３２と、Ｅｘポート中子のポート巾木３２との間に挟まれ、その長手方向が、ポート巾木３２の長手方向に対して垂直になる向きに設置されており、ＷＪ巾木４２の両端面が、それぞれ、各ポート巾木３２に対向するようにして連結される。
【００１８】
ポート中子３２、ＷＪ巾木４２の外周側は、横型１４及び横型１６により囲まれる。ポート巾木３２それぞれは、横型１４に平行に接するように配置され、ＷＪ巾木４２は横型１６に平行に接するように配置される。
【００１９】
図３は、ＷＪ中子２２とポート中子１８、２０と横型１４、１６とを組み付ける嵌合部材の構成について説明するための図である。図３において（ａ）は、図１と同一方向の、嵌合部材付近の断面を表し、（ｂ）は嵌合部材付近のみを切り取り、これを斜視した状態を表している。
【００２０】
なお図３に示される中子組み付け用の嵌合部材は、ＷＪ巾木４２とポート巾木３２とが当接する４箇所それぞれに形成されている。嵌合部材は、ＷＪ巾木４２に形成された凹部４４と凹部４６とからなるＷＪ凹部と、ポート巾木３２に形成されたポート凸部３４とポート凹部３６と、横型１４に形成された横型凸部１５とで構成される。
【００２１】
横型凸部１５は、図１における水平方向、即ちＷＪ巾木４２及びポート巾木３２の長手方向に対して平行な面に対して概ね平行に、ポート巾木３２側に向けて突出するように設けられた、角柱形状の部分である。
【００２２】
ポート凸部３４は、各ポート巾木３２がＷＪ巾木４２に対向する面において、ＷＪ巾木４２側に突出するように形成された部分である。ポート凸部３４は、ＷＪ巾木４２及びポート巾木３２の長手方向に平行な面に対して、下型１２側に向かう斜め方向に突出した角柱形状を有している。
【００２３】
ポート凹部３６は、ポート凸部３４が形成された部分に接し、ポート凸部３４の直上部に形成された、ポート巾木３２を貫通する穴状の部分である。中子組み付け時にポート凹部３６は、横型凸部１５を挿入させるため、横型凸部１５の形成位置に対応する位置に、かつ横型凸部１５の形状に対応する形状に形成されている。
【００２４】
ＷＪ巾木４２の凹部４４は、有底の穴形状の部分である。ＷＪ巾木４２の凹部４４は、中子組み付け時にポート凸部３４を挿入させるため、ポート凸部３４の形成位置に対応する位置に、かつポート凸部３４の形状に対応する形状に形成されている。
【００２５】
ＷＪ巾木４２の凹部４６は、凹部４４に連結して凹部４４の上側に形成された、有底の穴形状の部分である。凹部４６は、中子組み付け時に、横型凸部１５のポート巾木３２を貫通した先端部分が挿入されるように、横型凸部１５の形成位置に対応する位置に、かつ、横型凹部の先端部分の形状に対応するように形成されている。
【００２６】
図３に示される金型と各中子の組み付けにより、横型１４と各中子１８、２０、２２とが、機械的に係合され、相対位置が固定される。これにより、母材流し込み時の浮力や母材の流れによる中子の移動が抑制される。
【００２７】
図４及び図５は、ポート中子１８、２０及びＷＪ中子２２の、金型への組み付け方法について説明するための図である。この組み付け方法では、まず、ポート中子１８、２０と、ＷＪ中子２２とが組み付けられる。具体的には、まず、図４に示されるように、ポート巾木３２に形成されたポート凸部３４を、ＷＪ巾木４２に形成された凹部４４に挿入させる。これにより、ポート中子１８、２０と、ＷＪ中子２２との組み付けが行われる。なお、ポート中子１８及び２０は、２本のＷＪ巾木４２を挟んで、ＷＪ巾木４２の端面に、それぞれ連結されるため、この中子の組み付け作業は、合計４箇所の嵌合面において行われる。また、凹部４４の底面には、接着剤５０を予め塗布しておいて、ポート凸部３４と凹部４６とを接着させることで、ポート中子１８、２０とＷＪ中子２２との固定力を向上させるようにしてもよい。
【００２８】
次に、図５に示されるように、ポート巾木に形成されたポート凹部３６と凹部４６とに、横型凸部１５を挿入する。これにより、ポート中子１８、２０及びＷＪ中子２２と、横型１４とが組み付けられる。なお、この作業も、合計４箇所の嵌合面において行われる。
【００２９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ポート中子１８、２０とＷＪ中子２２とが組み付けられ、位置決めされる。金型組み付け時には、組み付けられた中子１８、２０、２２に横型を嵌め込むことにより、組み付けられた中子１８、２０、２２が横型１４の重力と強度で更に固定される。従って、溶湯が流し込まれた場合にも、浮力や溶湯の流れによって中子の位置が移動するのを抑制することができる。従って、中子の金型に対する組み付け位置精度を向上させることができる。
【００３０】
なお、本発明と実施の形態との関係では、Ｉｎポート中子１８は本発明の「吸気ポート中子」に、Ｅｘポート中子２０は「排気ポート中子」に、ＷＪ中子２２は「ウォータジャケット中子」に、ポート巾木３２は「吸気ポート巾木」及び「排気ポート巾木」に、ＷＪ巾木４２は「ウォータジャケット巾木」に、横型１４は「吸気ポート側横型」及び「排気ポート側横型」にそれぞれ相当する。また、ポート凸部３４は「第１凸部」及び「第２凸部」に、ポート凹部３６は「第３凹部」及び「第４凹部」に、凹部４４と凹部４６とで構成されるＷＪ凹部は「第１凹部」及び「第２凹部」に、横型凸部１５は「第３凸部」及び「第４凸部」にそれぞれ相当する。
【符号の説明】
【００３１】
１０  上型
１２  下型
１４  横型
１５  横型凸部
１６  横型
１８  吸気ポート中子
２０  排気ポート中子
２２  ＷＪ中子
３０  ポート成型部
３２  ポート巾木
３４  ポート凸部
３６  ポート凹部
４０  ＷＪ成型部
４２  ＷＪ巾木
４４  ＷＪ凹部
４６  ＷＪ凹部
５０  接着剤
【図１】
0006497338.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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