(57)【要約】【課題】シリンダブロックのウォータージャケット形成用の中子に関し、マンドレルを用いることなく、かつ、シリンダライナの位置決めを高精度に行うことを可能にする中子を提案する。【解決手段】シリンダブロックのウォータージャケット形成用の中子２であって、シリンダライナ１の内周面１ｅに接着して一体的に形成され、シリンダブロックの鋳造金型の中子固定部１２ａに固定される、筒状の内側部分２ａと、前記シリンダライナ１の外周面１ｆの外側に所定の間隔を隔てて形成される、外側部分２ｂ・２ｂと、を有する、シリンダブロックのウォータージャケット形成用の中子２とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダライナの内周面に接着して一体的に形成され、シリンダブロックの鋳造金型の中子固定部に固定される、筒状の内側部分と、
前記シリンダライナの外周面の外側に所定の間隔を隔てて形成される、外側部分と、を有する、
シリンダブロックのウォータージャケット形成用の中子。
【請求項２】
前記中子は、前記シリンダライナを内装するキャビティを有する中子成形用の金型内に、崩壊性の中子材料を流し込むことで成形され、前記シリンダライナと一体的に脱型される、
ことを特徴とする、請求項１に記載のシリンダブロックのウォータージャケット形成用の中子。
【請求項３】
前記キャビティは、前記内側部分と、前記外側部分が連続して形成される構成とする、
ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のシリンダブロックのウォータージャケット形成用の中子。
【請求項４】
前記キャビティに、棒状部材を挿入し、前記中子材料の欠落部分を構成して、前記中子の外側部分に湯道を形成する、
ことを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のシリンダブロックのウォータージャケット形成用の中子。
【請求項５】
シリンダライナの内周面に接着して一体的に形成され、シリンダブロックの鋳造金型の中子固定部に固定される、筒状の内側部分と、
前記シリンダライナの外周面の外側に所定の間隔を隔てて形成される、外側部分と、を有する、シリンダブロックのウォータージャケット形成用の中子を、
前記内側部分を前記中子固定部に固定した状態で鋳包んでシリンダブロックを鋳造した後、
前記中子を水に溶解し除去することにより、シリンダブロックのウォータージャケットを形成する、シリンダブロックの鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのシリンダブロックのウォータージャケット形成用の中子、及び、シリンダブロックの鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、崩壊性砂中子を基本材料としたシリンダブロックのウォータージャケット形成用の中子に関する技術は知られており、この中子の構成について開示する文献も存在する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
例えば、特許文献１では、シリンダブロックのシリンダを包囲するウォータージャケット用の崩壊性砂中子において、該崩壊性砂中子をシリンダライナと一体化したマンドレルとともに鋳包むことにより、ウォータージャケットを形成する技術について開示されている。
そして、この特許文献１に開示されるように、従来、一般的には、シリンダライナを位置決めするために、中子と別部品であるマンドレルが用いられるものであった。
【０００４】
しかし、従来のようにマンドレルを用いることとすると、鋳造後において、前記中子材料の回収工程に加えて、前記マンドレルを回収するための工程が必要となり、工数が多いということが考えられる。
【０００５】
また、シリンダライナ、及び、中子とは別部材のマンドレルを用いることとしているため、部品点数が多く、また、マンドレル固有の製作誤差等により、製品完成後のシリンダライナの位置精度にバラツキが発生することも考えられる。
【０００６】
また、例えば、特許文献２では、スプリングの弾性力を利用してマンドレルにシリンダライナを固定する構造が開示されているが、このように、金属にて構成されるマンドレルに、シリンダライナを確実に固定するためには、機械的な機構が必要となるのである。また、シリンダライナとマンドレルの関係においても、高い位置決め精度が要求されるということもある。
このように、別部材であるマンドレルが用いられることによって、多くの問題点を有することとなるものと考えられる。
【特許文献１】特許第２５７９００４号公報
【特許文献２】実用新案登録第２５２９２９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、シリンダブロックのウォータージャケット形成用の中子に関し、マンドレルを用いることなく、かつ、シリンダライナの位置決めを高精度に行うことを可能にする中子、及び、前記中子を用いた新規の鋳造方法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、請求項１に記載のごとく、
シリンダライナの内周面に接着して一体的に形成され、シリンダブロックの鋳造金型の中子固定部に固定される、筒状の内側部分と、
前記シリンダライナの外周面の外側に所定の間隔を隔てて形成される、外側部分と、を有することとするものである。
【００１０】
また、請求項２に記載のごとく、
前記中子は、前記シリンダライナを内装するキャビティを有する中子成形用の金型内に、崩壊性の中子材料を流し込むことで成形され、前記シリンダライナと一体的に脱型される、こととするものである。
【００１１】
また、請求項３に記載のごとく、
前記キャビティは、前記内側部分と、前記外側部分が連続して形成される構成とするものである。
【００１２】
また、請求項４に記載のごとく、
前記キャビティに、棒状部材を挿入し、前記中子材料の欠落部分を構成して、前記中子の外側部分に湯道を形成することとするものである。
【００１３】
また、請求項５に記載のごとく、
シリンダライナの内周面に接着して一体的に形成され、シリンダブロックの鋳造金型の中子固定部に固定される、筒状の内側部分と、
前記シリンダライナの外周面の外側に所定の間隔を隔てて形成される、外側部分と、を有する、シリンダブロックのウォータージャケット形成用の中子を、
前記内側部分を前記中子固定部に固定した状態で鋳包んでシリンダブロックを鋳造した後、
前記中子を水に溶解し除去することにより、シリンダブロックのウォータージャケットを形成する、シリンダブロックの鋳造方法とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１５】
請求項１においては、従来技術のようにマンドレルを必要としないため、マンドレル固有の製作誤差等の影響等を受けることがなく、製品状態におけるシリンダブロックにおいて高い寸法精度を得ることが可能となる。
【００１６】
また、請求項２においては、シリンダブロックの鋳造後において、従来技術におけるマンドレルの回収といった工程が必要なく、少ない工程にてシリンダブロックを製造することができる。
【００１７】
また、請求項３においては、オープンデッキタイプのシリンダブロックを構成することができる。
【００１８】
また、請求項４においては、クローズドデッキタイプのシリンダブロックを構成することができる。
【００１９】
また、請求項５においては、シリンダブロックの鋳造後において、従来技術におけるマンドレルの回収といった工程が必要なく、少ない工程にてシリンダブロックを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１乃至図３に示すごとく、
シリンダブロックのウォータージャケット形成用の中子２は、
シリンダライナ１の内周面１ｅに接着して一体的に形成され、シリンダブロックの鋳造金型の中子固定部１２ａに固定される、筒状の内側部分２ａと、
前記シリンダライナ１の外周面１ｆの外側に所定の間隔を隔てて形成される、外側部分２ｂ・２ｂと、を有する、シリンダブロックのウォータージャケット形成用の中子２とするものである。
【００２１】
また、前記中子２は、図１に示すごとく、前記シリンダライナ１を内装するキャビティ２３を有する中子成形用の金型内に、崩壊性の中子材料を流し込むことで成形され、前記シリンダライナ１と一体的に脱型される、こととするものである。
【００２２】
また、図３に示すごとく、前記キャビティ２３は、前記内側部分２ａと、前記外側部分２ｂ・２ｂが連続して形成される構成とするものである。
【００２３】
また、図４乃至図６に示すごとく、前記キャビティ２３に、棒状部材としてのピン３０・３０を挿入し、前記中子材料の欠落部分を構成して、前記中子２の外側部分２ｂ・２ｂに湯道２ｓ・２ｓを形成することとするものである。
【００２４】
また、図１乃至図３に示すごとく、
シリンダブロックの鋳造方法は、
シリンダライナ１の内周面１ｅに接着して一体的に形成され、シリンダブロックの鋳造金型の中子固定部１２ａに固定される、筒状の内側部分２ａと、
前記シリンダライナ１の外周面１ｆの外側に所定の間隔を隔てて形成される、外側部分２ｂ・２ｂと、を有する、シリンダブロックのウォータージャケット形成用の中子２を、
前記内側部分２ａを前記中子固定部１２ａに固定した状態で鋳包んでシリンダブロックを鋳造した後、
前記中子２を水に溶解し除去することにより、シリンダブロックのウォータージャケットを形成するものである。
以下、図を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１、及び、図２は、シリンダライナ１と一体化させる中子を成形するための金型（中子成形用の金型）の構成を示すものである。
この図において、２１は上型、２２は下型であり、型締めの状態において、前記中子を成形するためのキャビティ２３（図１）が形成されるようになっている。
【００２６】
図１、及び、図２に示すごとく、前記上型２１には、シリンダライナ１の筒内に、該シリンダライナ１の中心線と同軸上に挿入され、その先端部２１ｂの開口がシリンダライナ１の底部近傍に配置される筒部２１ａが形成されている。この筒部２１ａには、上下方向の貫通穴２１ｃが設けられており、その上端部において、材料流し込み口２１ｄが開口されている。この材料流し込み口２１ｄから、中子の材料が注入される。
【００２７】
また、図１に示すごとく、前記筒部２１ａの外周面２１ｅと、前記シリンダライナ１の内周面１ｅの間に所定の間隔を設けることによって、筒状の空間２３ａが構成されている。
また、前記筒部２１ｅの先端２１ｂと、シリンダライナ１の下端部１ｂとの間にも所定の間隔を設けることによって、前記筒状２３ａの空間の下側に円盤状の空間２３ｂが構成されるようにしている。
そして、前記空間２３ａと前記空間２３ｂにより、前記筒部２１ａとシリンダライナ１の間に、上側が開放される筒状のキャビティが構成されるようになっている。
【００２８】
また、図１に示すごとく、前記下型２２においては、前記シリンダライナ１を内部に挿入するための上側が開放された筒部２２ａが設けられており、その内周面２２ｆに対し、前記シリンダライナ１の外周面１ｆが接するようになっている。
また、前記筒部２２ａの底面２２ｂに、前記シリンダライナ１の下端部１ｂが突き当てられることとし、且つ、前記筒部２２ａの上端開口部２２ｇと、前記シリンダライナ１の上端部１ｃが一致することとしている。つまりは、前記シリンダライナ１の上下長と、筒部２２ａの深さが一致するようになっている。
【００２９】
また、図１に示すごとく、前記上型２１には、型締め状態において、前記筒部２１ａとの間で下型２２の筒部２２ｃを取り囲むための壁部２１ｎが形成されており、該壁部２１ｎの内周面２１ｍと、前記下型２２の筒部２２ｃの外周面２２ｍとの間に所定の間隔を設けることによって、前記下型２２の筒部２２ｃの外周を取り囲む空間２３ｃが形成されるようになっている。
【００３０】
また、図１に示すごとく、前記上型２１において、前記下型２２の筒部２２ａの上端開口部２２ｇの間に所定の間隔を設けて空間２３ｄを構成することにより、この空間２３ｄと、前記筒部２２ａの外周の空間２３ｄと、シリンダライナ１の内側の空間２３ａ・２３ｂを連通させて、一連のキャビティ２３を形成することとしている。
【００３１】
また、図１及び図２に示すごとく、前記下型２２の筒部２２ｃの基端部には、前記上型２１の壁部２１ｎの内周面２１ｍに接触する位置決め部２２ｐ・２２ｐが設けられており、これにより、上型２１と下型２２との間の位置決めが高精度に行われ、また、前記筒部２１ａとシリンダライナ１の相対位置の位置決めも高精度に行うことができるようになっている。
【００３２】
そして、図１及び図２に示すごとく、以上のようにして構成した金型において、前記材料流し込み口２１ｄから中子を成形するための中子材料を流し込んで凝固させることにより、中子材料がシリンダライナ１の内周面１ｅに接着され、前記シリンダライナ１と一体化した中子が形成される。こうして形成された中子は、凝固後の型開時に前記上型２１と一体となって下型２２から取り外され、その後、前記上型２１から取り外される。
【００３３】
尚、図２に示すごとくの構成により、２−シリンダエンジンのシリンダブロック用に中子を形成することができるものであり、この場合、並設されるシリンダライナ１に挿入される上型２１の筒部２１Ａについては、材料流し込み口２１ｄや貫通穴２１ｃの形成を省略することができる。
【００３４】
また、図１に示すごとく、前記材料流し込み口２１ｄから流し込まれる材料は、例えば、塩化カリウム（融点７７０℃）と、人工の鋳物砂を、重量比で４０：６０で混合した後、８５０℃に加熱し、塩化カリウムを溶融させた溶融混合物とすることができる。
【００３５】
そして、図３に示すごとく、以上のようにシリンダライナ１と一体化した中子２をシリンダブロックの鋳造金型にセットして、シリンダブロックの鋳造が行われる。
まず、可動型１２の中子固定部１２ａに前記中子２の内側部分２ａを挿入して取り付けた状態とし、可動型１２、スライド型１１・１１、固定型１３を型締めし、シリンダブロックの形状を成すキャビティ１４を形成する。
尚、図１に示す貫通穴２１ｃの内部で凝固した中子材料については、図３に示すシリンダブロックの鋳造金型にセットされる前に除去されるものとする。
【００３６】
ここで、前記中子固定部１２ａは、可動型１２において、固定型１３側に突出する円筒状の膨出部であり、この中子固定部１２ａが、中子２において前記シリンダライナ１の内側に形成される筒状の内側部分２ａに挿入される。
【００３７】
また、中子２の内側部分２ａは、図１に示すキャビティ２３の空間２３ａ・２３ｂの部分によって形成される。また、この内側部分２ａは、後に取り除かれるものであるが、中子２において、前記中子固定部１２ａに対するシリンダライナ１の位置決めを行うためのライナ支持部として機能するものである。
この機能によって、シリンダライナ１を可動型１２（中子固定部１２ａ）に対して位置決めするための、マンドレル等の別部材による位置決め手段を省略することができる。
また、図３に示すごとく、前記中子固定部１２ａの外周面１２ｂは、前記内側部分２ａの内周面２ｂに接するようになっている。
【００３８】
以上の構成により、図３に示すごとく、可動型１２の一部である中子固定部１２ａに、中子２を直接的に固定することにより、中子２の可動型１２に対する位置決めを高精度に行うことができる。
また、このことによって、シリンダライナ１の可動型１２に対する位置決めも高精度に行うことができることになって、製品状態におけるシリンダブロックにおいて高い寸法精度を得ることが可能となる。
また、従来技術のようにマンドレルを必要としないため、マンドレル固有の製作誤差等の影響等を受けることがなく、この点からも、製品状態におけるシリンダブロックにおいて高い寸法精度を得ることが可能となる。
【００３９】
また、図３に示すごとく、前記キャビティ１４において、前記スライド型１１・１１の内側には、中子２の外側部分２ｂ・２ｂが配置される。この外側部分２ｂ・２ｂは、図１に示すキャビティ２３の空間２３ｃの部分によって形成される。
また、この外側部分２ｂ・２ｂは後に取り除かれるものであるが、取り除かれた後は、シリンダブロックに前記シリンダライナ１の周囲に配置されるウォータージャケットを構成するものであり、前記中子２において、ウォータージャケット形成部として機能するものである。
また、この外側部分２ｂ・２ｂは、前記シリンダライナ１の外周面１ｆの外側に所定の間隔を隔てて形成されるものであり、この所定の間隔によって、後に形成されるウォータージャケットの位置が決定されることになる。
【００４０】
そして、図３に示すごとく、キャビティ１４に溶湯を注いで鋳造を行い、凝固後の製品を脱型し、前記中子２に対して温水を吹き付けることによって、前記中子２の外側部分２ｂ・２ｂ、及び内側部分２ａを溶解させることで、これらをシリンダブロックから除去する。
ここで、前記外側部分２ｂ・２ｂが除去されることにより、ウォータージャケットが形成される。
さらに、前記内側部分２ａが除去されることにより、前記シリンダライナ１が中子２と分離することになり、従来技術におけるマンドレルの回収といった工程が必要なく、少ない工程にてシリンダブロックを製造することができる。
【００４１】
尚、除去して回収される中子２は、塩化カリウム水溶液と、人工の鋳物砂の混合物となっているが、この回収においては、まず、前記混合物を遠心分離機によって、塩化カリウム水溶液と、人工の鋳物砂に分離し、その後、塩化カリウム水溶液を加熱して水分を蒸発させることで、固体塩化カリウムを得るといったことが行われる。
【００４２】
また、図３に示すごとく、中子２において、内側部分２ａと外側部分２ｂ・２ｂは、肩部分２ｃ・２ｃによって連続的に構成されており、また、この肩部分２ｃ・２ｃの底面と、キャビティ１４の上端部を一致させることにより、形成されるシリンダブロックは、オープンデッキタイプとなる。
尚、前記肩部分２ｃ・２ｃは、図１に示すごとく、キャビティ２３の空間部分２３ｄ・２３ｄにより形成される。
【実施例２】
【００４３】
次に、クローズドデッキタイプのシリンダブロックを構成するための中子を、図４乃至図６を用いて説明する。
図４及び図５に示すごとく、クローズドデッキタイプのシリンダブロックを構成するための中子については、前記中子を成形するための上型２１Ａにおいて、下型２２の筒部２２ａを取り囲むための壁部２１ｎに、上型２１Ａの筒部２１ａの半径方向に貫通するピン挿入穴２１ｓ・２１ｓを複数箇所に形成するとともに、各ピン挿入穴２１ｓ・２１ｓにピン３０・３０を挿入し、そのピン３０・３０の先端部を、前記下型２２の筒部２２ａの上部に当接させる構成とする。
【００４４】
そして、図４に示すごとく、キャビティ２３において、ピン３０・３０が存在する部位において、中子２の材料が欠けることになり、これによって、図６に示すごとく、中子２の外側部分２ｂ・２ｂと肩部分２ｃ・２ｃの間に、溶湯が通過する湯道２ｓ・２ｓが形成される。
【００４５】
尚、図４及び図５に示すごとく、本実施例では、下型２２の筒部２２ａの上端開口部２２ｇにおいて、前記ピン３０・３０の先端部が当接される位置に、窪み部２２ｓ・２２ｓを設け、該窪み部２２ｓ・２２ｓに前記ピン３０・３０の先端部が嵌入されることとして、中子材料を流し込んだときに、前記ピン３０・３０がずれることがないようにしている。
【００４６】
また、前記ピン３０・３０は、中子材料の欠落部分を構成して湯道２ｓ・２ｓを形成するために、挿脱自在に構成される棒状部材であり、その断面形状については、ウォータージャケットの上側開放部分を塞ぐ蓋部分を構成するのに適した形状とする。
例えば、本実施例のように、断面形状を横方向に長い幅をもつ長方形とすることによれば、その長い幅の分だけの蓋部分を構成することができるようになる。
【００４７】
以上のようにして、図５及び図６に示すごとく、前記キャビティ２３に、棒状部材としてのピン３０・３０を挿入し、前記中子材料の欠落部分を構成して、前記中子２の外側部分２ｂ・２ｂに湯道２ｓ・２ｓを形成することとするものである。
そして、図６に示すごとく、鋳造時においては、この湯道２ｓ・２ｓの部位に溶湯が流れ込み、外側部分２ｂ・２ｂが除去された後においては、それぞれウォータージャケットの上側開放部分を塞ぐ蓋部分が構成されることになり、これによって、クローズドデッキタイプのシリンダブロックを構成することができる。
【００４８】
本発明の技術的範囲は上記の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】中子を成形する金型の断面図。
【図２】同じく図１の金型の外形図。
【図３】シリンダライナと一体化された中子を鋳包んで鋳造する金型の断面図。
【図４】クローズドデッキタイプのシリンダブロックを鋳造する場合の中子を成形する金型の断面図。
【図５】同じく図４の金型の外形図。
【図６】クローズドデッキタイプのシリンダブロックを鋳造する場合における金型の断面図。
【符号の説明】
【００５０】
１    シリンダライナ
２    中子
２ａ    内側部分
２ｂ    外側部分
１１    スライド型
１２    可動型
１２ａ    中子固定部
１３    固定型
１４    キャビティ
【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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