(57)【要約】【課題】互いに隣接するシリンダ間に形成される共通壁部内に中空部材を鋳込む場合において、中空部材内への鋳砂や溶湯の流入を確実に防止して所望の冷却性能を得ることで、シリンダ周部の温度分布のばらつきによる熱変形の不均衡を是正、シリンダ内ガス温度の低減させてノッキングを抑制可能なシリンダブロックの製造方法を提供する。【解決手段】互いに隣接して配列される複数のシリンダ２と、各シリンダの配列方向Ａに沿って冷却水路３とが形成されるシリンダブロック１の製造方法であって、シリンダブロックを成型する型の、隣接するシリンダ間に形成される共通壁部４内に相当する位置２４，２５に、その縁部が閉断面とされた中空部材５を、その閉断面縁部の両端５ａ、５ｂが冷却水路３ａ，３ｂ内にそれぞれ位置するように予め配置し、この中空部材５が配置された型に溶湯を流し込んで冷却することで共通壁部４内に中空部材５を鋳込み、鋳込まれた中空部材５における冷却水路３ａ，３ｂ内に位置する両端５ａ，５ｂを冷却後に取り除く。【選択図】      図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに隣接して配列される複数のシリンダと、これらシリンダの配列方向に沿って冷却水路とが形成されるシリンダブロックの製造方法であって、
前記シリンダブロックを成型する型の、隣接する上記シリンダ間の共通壁部内に相当する位置に、その縁部が閉断面とされた中空部材を、その閉断面の縁部の両端が前記冷却水路内にそれぞれ位置するように予め配置し、
この中空部材が配置された型に溶湯を流し込んで冷却することで前記共通壁部内に前記中空部材を鋳込み、
この鋳込まれた中空部材における前記冷却水路内に位置する両端を冷却後に取り除くことを特徴とするシリンダブロックの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のシリンダブロックの製造方法において、
前記シリンダブロックをダイキャスト製法で製造する場合、
前記中空部材を配設する型は、前記冷却水路を前記シリンダの両側に形成する型であり、この冷却水路を形成する型における、隣接する上記シリンダ間の共通壁部内に相当する部位に、成型後の冷却水路内まで達する段部を形成し、この段部に前記中空部材を装着して溶湯を流し込んで冷却することで前記中空部材を前記共通壁部内に鋳込み、
前記冷却水路を形成する型を外した後に、前記冷却水路内に切削工具を挿入して鋳込まれた中空部材の前記冷却水路内に位置する両端を取り除くことを特徴とするシリンダブロックの製造方法。
【請求項３】
請求項１記載のシリンダブロックの製造方法において、
前記シリンダブロックを中子製法で製造する場合、
前記中空部材を配設する型は、前記冷却水路を前記シリンダの両側に形成し、鋳砂によって形成された中子あるいは溶湯の熱によって消失する中子であり、この中子の、隣接する上記シリンダ間の共通壁部内に相当する部位に、前記中空部材の両端を埋設し、溶湯を流し込んで冷却することで前記中空部材を前記共通壁部内に鋳込み、
冷却後に前記冷却水路内に切削工具を挿入して、鋳込まれた中空部材の前記冷却水路内に位置する両端を取り除くことを特徴とするシリンダブロックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、隣接するシリンダの壁部が一体化されて共通化された、いわゆるサイアミーズ型のシリンダブロックの鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多気筒エンジンにおいては、エンジンの小型化を図るために、各シリンダの隣接する壁部を共通壁部として薄くして一体化したサイアミーズ方式のシリンダブロックが知られている。このシリンダブロックでは、隣接するシリンダの共通壁部が薄いため一般に冷却通路を形成するのが難しく、シリンダ周部の温度分布のばらつきによる熱変形の不均衡の是正やシリンダ内ガス温度を低減させてノッキングを抑制する観点からもシリンダ周部の温度を低減させることが要望されている。
このような背景の中にあって、特許文献１には、シリンダブロックを成型する型の、隣接するシリンダ間の共通壁部内に相当する位置に、その両側が開口された中空部材を、その開口が冷却水路内にそれぞれ位置するように配置し、この中空部材が配置された型に溶湯を流し込んで冷却することで共通壁部内に中空部材を鋳込むシリンダブロックの製造方法が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特許公報第２７４３１３１号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
共通壁部内に中空部材を鋳込む場合に問題となるのは、溶湯や鋳砂が中空部材内に入って塞いでしまう点である。このため、特許文献１では、冷却水路内に位置する開口に、溶湯の熱によって消失するピンを溶湯の流し込み前に予め挿入しておき、型内に流し込まれる溶湯の熱によってピンを消失させることで、開口から中空部材への鋳砂の流入を防止しながら共通壁部内に中空部材を鋳込んでいる。
しかしながら、このような溶湯の熱によってピンを消失させる場合、溶湯の温度をピンが消失可能な適温に保つことで確実にピンを消失することはできるが、溶湯が冷却されて固まる前にピンが消失した場合、流動性のある溶湯が開口部から中空部材に内に流入して開口や中空部材内を塞いでしまうことが懸念される。サイアミーズ方式のシリンダブロックの場合、中空部材を鋳込む共通壁部の厚さが薄く、開口の面積や中空部材の容積自体を十分に確保することが難しいため、溶湯が中空部材内に流入してそれらの面積や容積が減ると所望の冷却性能が得られにくくなる。
本発明は、共通壁部内に中空部材を鋳込む場合において、中空部材内への鋳砂や溶湯の流入を確実に防止して所望の冷却性能を得ることで、シリンダ周部の温度分布のばらつきによる熱変形の不均衡を是正、シリンダ内ガス温度の低減させてノッキングを抑制可能なシリンダブロックの製造方法を提供することを、その目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明にかかる、互いに隣接して配列される複数のシリンダと、これらシリンダの配列方向に沿って冷却水路とが形成されるシリンダブロックの製造方法では、シリンダブロックを成型する型の、隣接するシリンダ間の共通壁部内に相当する位置に、その縁部が閉断面とされた中空部材を、その閉断面の縁部の両端が冷却水路内にそれぞれ位置するように予め配置し、この中空部材が配置された型に溶湯を流し込んで冷却することで共通壁部内に中空部材を鋳込み、この鋳込まれた中空部材における冷却水路内に位置する両端を冷却後に取り除くことを特徴としている。
このため、中空部材の縁部は、型への溶湯注入時においては閉断面のままであり、共通壁部内に鋳込まれた後に、冷却水路内に位置する閉断面縁部の両側が取り除かれることで、冷却水路に対して開口されることになる。
【０００６】
シリンダブロックをダイキャスト製法で製造する場合には、中空部材を配設する型を、冷却水路をシリンダの両側に形成する型とし、この冷却水路を形成する型における、隣接するシリンダ間の共通壁部内に相当する部位に、成型後の冷却水路内まで達する段部を形成し、この段部に中空部材を装着して溶湯を流し込んで冷却することで中空部材を共通壁部内に鋳込み、冷却水路を形成する型を外した後に、形成された冷却水路内に切削工具を挿入して、鋳込まれた中空部材の冷却水路内に位置する両端を取り除くようにする。こうような工程とすることで、中空部材の縁部は、型への溶湯注入時においては閉断面のままであり、共通壁部内に鋳込まれた後に冷却水路内に位置する閉断面縁部の両側が取り除かれて冷却水路に対して開口される。このため、型の離型性を考慮して型の段部と中空部材との間に隙間を形成した場合では、鋳砂や溶湯の中空部材への流入を防ぐことができる。
【０００７】
シリンダブロックを中子製法で製造する場合、中空部材を配設する型を、冷却水路を両側に形成し、鋳砂によって形成された中子あるいはシリンダの溶湯の熱によって消失する中子とし、この中子の、隣接するシリンダ間の共通壁部内に相当する部位に中空部材の両端を埋設し、溶湯を流し込んで冷却することで中空部材を共通壁部内に鋳込み、冷却後に形成される冷却水路内に切削工具を挿入して、鋳込まれた中空部材の冷却水路内に位置する両端を取り除く。
こうような製法とすることで、中空部材の縁部は、型への溶湯注入時においては閉断面のままであり、共通壁部内に鋳込まれた後に冷却水路内に位置する閉断面の縁部の両側が取り除かれて冷却水路に対して開口される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１において、符号１は、互いに隣接して直接配列される４つのシリンダ２，２・・と、矢印Ａで示すこれらシリンダ２，２・・の配列方向（以下「配列方向Ａ」と記す）に沿って冷却水路３とが形成されたシリンダブロックを示す。冷却水路３は、各シリンダ２の外形に沿うように連続して形成されている。このシリンダブロック１は、矢印Ｂで示す配列方向Ａと直交する方向（以下「直交方向Ｂ」と記す）に向かって、互いに隣接するシリンダ間に共通壁部４，４，４がそれぞれ形成されている。各共通壁部４の内部には中空部材５が直交方向Ｂに配されて鋳込まれている。
【０００９】
各中空部材５の形状の一例を図２に示す。図２に示す中空部材５は、金属製の袋状を成し、その縁部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの全部が溶接などにより閉断面とされている。中空部材５の幅Ｗ１は、共通壁部４の幅Ｗよりも広く形成されていて、その両端５ａ，５ｂが直交方向Ｂに位置する冷却水路３ａ，３ｂ内に位置するように突出されている。
【００１０】
図４は、パイプ部材で構成された中空部材１０を示す。この中空部材１０は、複数のパイプ部材を矢印Ｃで示すシリンダの軸線方向に並べて溶接などにより一体化したものである。中空部材１０の縁部となる各パイプの両端１０ａ，１０ｂは、それぞれ耐湯製の金属で塞がれていて閉断面構造とされている。耐湯製の金属で両端１０ａ，１０ｂを塞ぐのではなく、押し潰したり叩いて潰して各パイプ部材の両端を閉断面としてもよい。中空部材１０の幅となるパイプ部材の軸線方向への長さＷ２は、共通壁部４の幅Ｗ１よりも長く、両端１０ａ，１０ｂが鋳込み時に冷却水路３ａ，３ｂ内に位置するように突設されている。
【００１１】
各中空部材５，１０は、図３に示すように、鋳造時においては両端５ａ，５ｂや両端１０ａ，１０ｂが閉断面とされて閉じられた状態で冷却水路３ａ，３ｂ内に突出して鋳込まれ、冷却後にその閉断面の両端５ａ，５ｂおよび両端１０ａ，１０ｂをドリルやリーマーなどの切削工具６で削り取られることで、冷却水路３ａ，３ｂと連通する開口が形成される。
【００１２】
次にシリンダブロック１の製造方法について説明する。本形態では、ダイキャスト製法と中子製法について一般的な方法と比較しながら説明する。
（ダイキャスト製法）
図５において、（ａ）は一般的なダイキャスト製法によるシリンダブロックの工程を示し、（ｂ）は本発明にかかるダイキャスト製法によるシリンダブロックの工程それぞれ記す。図５（ａ）において、先ず、所望の形状に加工されている複数の金型を組む型セットを行い、組み込んだ型にシリンダブロックに用いる金属の溶湯を注入する。注入後は溶湯を型に組んでいる状態で冷却し、冷却して溶融状態の金属が固まった後に型を外して湯口やバリの削除を行う。そして一旦成型されたシンリダブロックを洗浄し、シリンダヘッドやクランクケースなどを締結するためのねじ孔加工や等の各種切削可能が行われ、この加工後に削りカスなどを除去するために洗浄を行う。
【００１３】
本形態においては、図５（ｂ）に示すように、事前に中空部材５を作成し、この中空部材５を、図６に示すよう、下型２７の左右方向に位置するの型２０，２１の上にセットされる上型２２に装着してセットする。上型２２には、冷却後にシリンダ２の周部に沿って冷却水路３を連続形成する突部２３と、この突部２３における共通壁部に相当する部位２４，２５に中空部材５を装着するための段部２４ａ，２５ａが形成されている。段部２４ａ，２５ａは、シリンダの軸線方向Ｃに延設されていて、段部２４ａ，２５ａも同方向に延びて形成されている。段部２４ａと段部２５ａの幅Ｗ３は、中空部材５の幅Ｗ１より幾分幅広く成型されていて、型抜きの際に中空部材５との分離が良好に行われるようになっている。すなわち、冷却水路３ａ，３ｂを形成する突部２４，２５に形成された段部２４ａ，２５ａは、成型後の冷却水路３ａ，３ｂ内まで達するように形成されていて、この段部２４ａ，２５ａ中空部材５を装着する。ここまでの工程が本発明の最初の特徴的工程となる。
【００１４】
中空部材５を組む型セットを行い、図５（ａ）と同様に、金属の溶湯を注入し、溶湯を型に組んでいる状態で冷却して中空部材５を共通壁部４へ鋳込み、その後冷却して溶融状態の金属が固まった後に型を外して湯口やバリの削除を行う。そして一旦成型されたシンリダブロックを洗浄し、加工工程に入る。本形態では、この加工工程において、図７（ａ）に示すように、共通壁部４に鋳込まれて、冷却水路３ａ，３ｂ内に突出状態とされている閉断面の両端５ａ，５ｂを切削工具６で取り除き、この加工後に削りカスなどを除去するために洗浄を行う。
【００１５】
このように、共通壁部４に鋳込む中空部材５の縁部を閉じ状態として上型２２に予めセットして溶湯を注入することで、鋳造時に鋳砂や溶湯の中空部材５内への流入を防止できる。そして、溶湯が冷却された後に切削工具６で冷却水路３ａ，３ｂ内に突出している両端５ａ，５ｂを削ることで、図７（ｂ）に示すように、冷却水路３ａ，３ｂと中空部材５とを連通する開口部を冷却水路内に臨ませて形成することができるので、冷却水路３ａ，３ｂ内の冷却水が中空部材５内に導入されるので、中空部材５が鋳込まれている各共通壁部４を冷却することができる。また、中空部材５内には鋳砂や溶湯が流れ込まないので、所望の冷却性能を得るこができる。
（中子製法）
図９において、（ａ）は一般的な中子製法によるシリンダブロックの工程を示し、（ｂ）は本発明にかかる中子製法によるシリンダブロックの工程それぞれ記す。図９（ａ）において、先ず、冷却水路の外形を形成する中子を鋳砂によって作成し、鋳型と中子とを組む型セットを行い、組み込んだ型にシリンダブロックに用いる金属の溶湯を注入する。注入後は溶湯を型に組んでいる状態で冷却し、冷却して溶融状態の金属が固まった後に鋳型および中子を外し、砂落しを行った後に湯口やバリの削除を行う。そして成型されたシリンダブロックを洗浄し、シリンダヘッドやクランクケースなどを締結するためのねじ孔加工や等の各種切削可能が行われ、この加工後に削りカスなどを除去するために洗浄を行う。
【００１６】
本形態においては、図９（ｂ）に示すように、事前に図２，図４に示すような中空部材５，１０を作成する。次にこの中空部材５，１０を図８に示すよう、中子３０の、隣接する共通壁部４内に相当する部位３１，３２，３３に、中空部材の両端を埋設してセットし、中子ブローを行う。本形態では中子３０に中空部材１０をセットしたものとする。ここまでの工程が本形態の最初の特徴的工程となる。次に図示しない鋳型と中子３０とをセットし、図９（ａ）に示す工程と同様、組み込んだ型にシリンダブロックに用いる金属の溶湯を注入し、溶湯を型に組んでいる状態で冷却する。冷却して溶融状態の金属が固まった後に鋳型および中子を外して砂落しを行い、湯口やバリの削除を行う。そして成型されたシリンダブロックを洗浄し、加工工程に入る。
【００１７】
本形態では、この加工工程において、図１０（ａ）に示すように、共通壁部４に鋳込まれて、冷却水路３ａ，３ｂ内に突出状態とされている閉断面の両端１０ａ，１０ｂを切削工具６で取り除き、この加工後に削りカスなどを除去するために洗浄を行う。
【００１８】
このように、共通壁部４に鋳込む中空部材１０の縁部を閉じ状態として中子３０に装着して鋳型に予めセットして溶湯を注入することで、鋳造時に鋳砂や溶湯の中空部材１０内への流入を防止できる。そして、溶湯が冷却された後に切削工具６で冷却水路３ａ，３ｂ内に突出している両端１０ａ，１０ｂを削ることで、図１０（ｂ）に示すように、冷却水路３ａ，３ｂと中空部材１０とを連通する開口部を各冷却水路内に臨ませて形成することができるので、冷却水路内の冷却水が中空部材１０に導入されるので、各共通壁部４を冷却することができる。また、中空部材１０内には、鋳造時にあいて鋳砂や溶湯が流れ込まないので、所望の冷却性能を得るこができる。
【００１９】
上述の製造方法を用いて中空部材５，１０を共通壁部に鋳込むと、所望の冷却性能を得ることができるので、シリンダ周部の温度分布のばらつきを抑制できて熱変形の不均衡を是正することができる。また、燃焼時におけるシリンダ２内のガス温度の低減を期待できるため、ノッキングの発生を抑制することができ、耐ノック性能が向上する。
【００２０】
本形態では、中子３０を鋳砂で形成したが、例えば溶湯の熱によって消失する樹脂材質で中子を形成し、この中子に中空部材５，１０をセットして用いてもよい。一般に樹脂製の中子は強度的に強いが、鋳砂製の中子はシリンダ部分が空洞になっているので直行方向Ｂへの強度が不足することがある。このような場合には、図９（ａ）に破線四角で示すように、中子補強板を作成し、この作成した中子補強板を中子にセットして中子ブロー工程が行われることもある。従って、この中子補強板として上記中空部材５，１０を用いることで、中子３０の強度を高めることもできる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、中空部材の縁部が型への溶湯注入時においては閉断面のままであり、互いに隣接するシリンダの共通壁部内に鋳込まれた後に冷却水路内に位置する閉断面縁部の両側が取り除かれることで冷却水路に対して開口されることになるので、共通壁部内に中空部材を鋳込む場合でも中空部材内への鋳砂や溶湯の流入を確実に防止でき、所望の冷却性能が得られ易くなる。このため、シリンダ周部の温度分布のばらつきによる熱変形の不均衡を是正できるとともに、シリンダ内ガス温度の低減をはかれてノッキングを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法によって製造されたシリンダブロックの構成を示す平面図である。
【図２】シリンダブロックに鋳込まれる中空部材の一形態を示す正面図である。
【図３】中空部材が鋳込まれた共有壁部近傍の拡大図である。
【図４】シリンダブロックに鋳込まれる中空部材の別な形態を示す正面図である。
【図５】（ａ）は一般的なダイキャスト製法による製造工程の一例を示す工程図で、（ｂ）は本形態にかかるダイキャスト製法による製造工程の一例を示す工程図ある。
【図６】中空部材を上型へセットした状態を示す拡大断面図である。
【図７】（ａ）は鋳込まれた中空部材の状態と、冷却水路内の出ているその両端に対する切削工程を示す拡大断面図、（ｂ）は（ａ）に示す切削工程で加工された中空部材による共通壁部の冷却状態を示す拡大断面図である。
【図８】中空部材が装着された中子を示す拡大斜視図である。
【図９】（ａ）は一般的な中子製法による製造工程の一例を示す工程図、（ｂ）は本発明にかかる中子製法による製造工程の一例を示す工程図である。
【図１０】（ａ）は鋳込まれた中空部材の状態と、冷却水路内の出ているその両端に対する切削工程を示す拡大断面図、（ｂ）は（ａ）に示す切削工程で加工された中空部材による共通壁部の冷却状態を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１    シリンダブロック
２・・    複数のシリンダ
３，３ａ，３ｂ    冷却水路
４・・    シリンダ間の共通壁部
５，１０    中空部材
５ａ，５ｂ、１０ａ，１０ｂ    両端
６    切削工具
２２    上型（成型する型）
２４，２５    共通壁部内に相当する位置
２４ａ，２５ａ    段部
３０    中子（成型する型）
３１，３２，３３    共通壁部内に相当する位置
Ａ    シリンダの配列方向
【図１】
2004283862.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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