(57)【要約】【課題】特別の予熱工程を設定することなくシリンダライナの背面から防錆剤を除去できるようにする。【解決手段】シリンダライナ５として、予め背面に防錆剤が塗布されたものをそのまま用い、該シリンダライナ５をウォータジャケット中子４内に配置されたボア中子６に嵌合セットした後、バルブ１９を閉じてボア中子６に対する冷却を停止し、可動型本体１３を始め、周りの固定型１、スライドコア３、ウォータジャケット中子４等からの受熱でボア中子６とシリンダライナ５とを昇温させて、シリンダライナ５の背面の防錆剤を蒸発除去する。そして、キャビティ９内に溶湯を射出した後の適当時期にボア中子６に対する冷却を再開し、該ボア中子６の収縮を促進して、型開き後の確実な離型を保証する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダライナを金型のボア中子に嵌合セットした後、型締めをして金型内のキャビティに鋳造金属の溶湯を注入し、前記シリンダライナを鋳造金属で鋳包むシリンダブロックの鋳造方法において、前記シリンダライナとして、予め背面に防錆剤が塗布されたものをそのまま用い、該シリンダライナを前記ボア中子に嵌合セットした後、該ボア中子の内部冷却を停止して、この冷却停止を、少なくとも前記防錆剤が蒸発するまで継続することを特徴とするシリンダブロックの鋳造方法。
【請求項２】
ボア中子の外周面に近接して冷却液を流通させて、該ボア中子を冷却す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鋳造方法。
【請求項３】
シリンダライナの背面に凹凸を付けることを特徴とする請求項１または２に記載のシリンダブロックの鋳造方法。
【請求項４】
鋳造金属がアルミニウム合金であり、シリンダライナが鉄系材料からなることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のシリンダブロックの鋳造方法。
【請求項５】
シリンダブロックに鋳包まれるシリンダライナを嵌合保持するボア中子であって、有底筒状の本体と該本体内に嵌合された心部材とからなり、前記本体と前記心部材との嵌合部には、冷却液を流通させる冷却通路が形成されていることを特徴とするボア中子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のシリンダブロックを鋳造する方法、特に別体のシリンダライナを鋳包むシリンダブロックの鋳造方法と該鋳造方法の実施に用いて好適なボア中子とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車部品のアルミ化が進む中、シリンダブロックについても、アルミニウム合金の鋳造品が用いられるようになってきている。このようなアルミニウム合金製のシリンダブロックにおいては、ボア部に所望の耐摩耗性と摺動特性とを確保するため、一般には、鋳鉄製や鋼製のシリンダライナを別途用意し、このシリンダライナをアルミニウム合金（鋳造金属）で鋳包んで一体化するようにしている。
【０００３】
しかるに、別体のシリンダライナを鋳包んでシリンダブロックを鋳造するには、金型内のボア中子にシリンダライナを密に嵌合させる必要がある。これは、ボア中子とシリンダライナとの嵌合が緩やかであると、鋳造時の圧力でシリンダライナが変形し、あるいは両者の嵌合隙間に溶湯がさしこむ危険があるためである。しかし、このようにボア中子にシリンダライナを密に嵌合させることから、鋳造後の離型が困難になり、無理に離型すると、シリンダライナの内面に傷が付き、場合によってはシリンダブロックの変形を引起こすことになる。そこで従来は、鋳造サイクルを通じてボア中子を内部から冷却し、ボア中子の熱収縮により離型を容易にするように配慮していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
一方、シリンダライナを鋳包んでなるシリンダブロックは、シリンダライナの背面と鋳造ブロックとの密着性が重要となり、両者の密着性が悪い場合は、使用中にシリンダライナが変形してボアの真円度が悪化し、オイル（潤滑油）の消費量が増大することになる。この対策として、張力の大きいピストンリングを使用して前記真円度の悪化に対処することも行っているが、このような対策では、ボア内面（シリンダライナ内面）とピストンリングとの間の摩擦抵抗が増大し、燃費が悪化する、という新たな問題が生じることになる。
【０００５】
そこで従来、上記鋳包みに用いられるシリンダライナについては、例えば、特許文献２に記載されるように、その背面にショットピーニングにより凹凸を付けて、鋳造ブロックとの密着性を高める対策が採られていた。また、前記以外にも、シリンダライナの背面に鋳肌を残す対策、シリンダライナの鋳造時にその背面に針状突起を設ける対策、あるいはシリンダライナの背面に機械加工、ウォータジェット噴射、化学エッチングなどを施して凹凸を付ける対策が採られることがあった。
【０００６】
ところで、鋳包みに用いられるシリンダライナは、上記した密着性を高めるための種々の対策もあって、その完成から実際に鋳包まれるまでにかなりの時間的余裕があり、この間、シリンダライナの表面に錆が発生する機会が増す。そして、特にシリンダライナの背面に錆が発生した場合は、この錆が鋳造ブロックとの接合強度を低下させる大きな原因になり、そこで従来は、シリンダライナが完成した後、その背面に防錆油を塗布するようにしていた。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−７１４０５号公報
【特許文献２】
特開２００２−２２１０７８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、背面に防錆油を塗布したままシリンダライナを鋳包むと、溶湯との接触で防錆油が急激に蒸発するため、シリンダライナと鋳造ブロックとの密着が不十分になる。このため、従来は、シリンダライナを事前に加熱炉で予熱して防錆油を蒸発除去するようにしており、別途、予熱工程を設定する分、工数の増加やエネルギー消費が増加し、コスト負担の増大が避けられない、という問題があった。
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、特別の予熱工程を設定することなくシリンダライナの背面から防錆剤を除去できるようにし、もって、工数の削減とエネルギー消費の低減に大きく寄与するシリンダブロックの鋳造方法を提供し、併せてこの鋳造方法の実施に用いて好適なボア中子を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係るシリンダブロックの鋳造方法は、シリンダライナとして、予め背面に防錆剤が塗布されたものをそのまま用い、該シリンダライナを金型内のボア中子に嵌合セットした後、該ボア中子の冷却を停止して、この冷却停止を、少なくとも前記防錆剤が蒸発まで継続することを特徴とする。
このように行うシリンダブロックの鋳造方法においては、ボア中子に対する冷却を停止することで、周りの金型からの入熱でボア中子の温度が上昇し、このボア中子に嵌合セットされたシリンダライナの温度も上昇し、これに応じて、シリンダライナの背面に塗布されていた防錆剤が蒸発する。また、射出から型開きまでの適当なタイミングでシリンダライナに対する冷却を再開することで、ボア中子の熱収縮が進み、結果として、型開き後の離型は容易になる。
本鋳造方法においては、ボア中子の外周面に近接して冷却液を流通させて、該ボア中子を冷却するようにしてもよく、この場合は、冷却停止および再開に対してボア中子が感度よく温度上昇または温度降下し、防錆剤の蒸発除去および離型をより円滑に行うことができる。
本鋳造方法においてはまた、シリンダライナの背面に凹凸を付けるようにしてもよいことはもちろんで、この場合は、シリンダライナと鋳造ブロックとの密着性がより高まるようになる。
本鋳造方法で用いる鋳造金属の種類およびシリンダライナの種類は任意であるが、鋳造金属としてアルミニウム合金を、シリンダライナとして鉄系材料をそれぞれ選択することができる。
【００１０】
本発明に係るボア中子は、有底筒状の本体と該本体内に嵌合された心部材とからなり、前記本体と前記心部材との嵌合面には、冷却液を流通させる冷却通路が形成されていることを特徴とする。
このように構成したボア中子においては、有底筒状の本体の内面が冷却液に接触するので、冷却停止および再開に対してボア中子が感度よく反応し、防錆剤の蒸発除去および離型をより円滑に行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基いて説明する。
図１は、本発明の一つの実施の形態を示したものである。本実施の形態は、ダイカスト鋳造法によりアルミニウム合金製のシリンダブロックを得ようとするもので、このダイカスト鋳造に用いられる鋳造型は、固定型１と、前記固定型１に対して移動可能に配置された可動型２と、可動型２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コア３とから概略構成されている。
【００１２】
上記可動型２は、ウォータジャケットを形成するウォータジャケット中子４と後述のシリンダライナ５を嵌合保持するためのボア中子６とを備えており、両中子４および６は、可動型本体７の前面に固定板８を用いて一体的に固定されている。ウォータジャケット中子４は、必要気筒数に応じた数の筒状部４ａを、紙面に垂直方向へ連接した形状となっており、ボア中子６は、このウォータジャケット中子４の各筒状部４ａ内に配置されている。
【００１３】
可動型２は、ダイカストマシン内の型締手段（図示略）により固定型１に対して進退動し、一方、各スライドコア３は、可動型２に付設した駆動手段（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。このような鋳造型においては、可動型２に対してスライドコア３を位置決めした後、固定型１に対して可動型２を前進させることで、固定型１、可動型２およびスライドコア３の三者は型閉じされる。そして、この型閉じ状態で、前記三者の間には鋳造空間としてのキャビティ９が形成され、このキャビティ９内にウォータジャケット中子４の筒状部４ａが位置決めされる。シリンダライナ５は、固定型１に対して可動型２を後退させかつ可動型２に対してスライドコア３を後退させた型開き状態で、ボア中子６に嵌合セットされ、前記型閉じに応じてキャビティ９内に位置決めされる。なお、可動型２内には、ウォータジャケット中子４の基端部を挿通してキャビティ９内まで延びる押出ピンが配設されるが、これについては、図示を省略する。
【００１４】
上記ボア中子６の内部には、冷却室（冷却通路）１０が形成されている。この冷却室１０に通じるボア中子６の開口部には給液ノズル１１と排液ノズル１２とを有する管継手１３が装着されており、この管継手１３には、可動型２（可動型本体７）内を延ばした給液管１４と排液管１５とを接続した管継手１６が脱着自在に連結されている。給液管１４には、冷却液槽１７からポンプ１８により冷却液が圧送されるようになっており、この冷却液は、前記給液ノズル１１から冷却室１０へ供給される。一方、冷却室１０内の冷却液は、排液ノズル１２および排液管１５を経て前記冷却液槽１７へ戻され、この戻しの間、図示を略すクーリング手段により再冷却される。しかして、前記給液管１４の途中には開閉弁１９が介装されており、その開閉に応じてボア中子６の冷却が停止および停止解除される。なお、この開閉弁１９は、ダイカストマシンの制御手段により作動制御されるようになっている。
【００１５】
上記シリンダライナ５は、ここでは、汎用の鋳鉄（例えば、ＦＣ２３０）から形成されており、その背面には、予め防錆剤が塗布されている。このシリンダライナ５は、その背面に鋳肌をそのまま残すようにしてもよいが、別途その背面にショットピーニングや機械加工を施して凹凸を付けるようにしてもよい。シリンダライナ５の内径は、上記ボア中子６の外径よりわずか大きくなる寸法に設定されており、したがって、シリンダライナ５はボア中子６に密に嵌合する状態でセット可能となる。
【００１６】
以下、本実施の形態によるシリンダブロックの鋳造方法を、図２も参照して説明する。なお、図２中、Ｌ−５はシリンダライナ５の温度曲線を、Ｌ−６はボア中子６の温度曲線をそれぞれ表している。
ダイカスト鋳造に際しては、型開き状態でボア中子６にシリンダライナ５を嵌合セットする。この時、ボア中子６は、その冷却室１０への冷却液の供給により冷却されて、熱収縮した状態となっている。したがって、ボア中子６に対するシリンダナライナ５の嵌合セットを無理なく行うことができる。
【００１７】
上記したボア中子６に対するシリンダライナ５の嵌合セット完了により、先ずスライドコア３が前進して可動型２に対して位置決めされ、続いて可動型２がスライドコア３と一体に固定型１に対して前進し、これにより、固定型１に対して可動型２とスライドコア３とが型締め（型閉じ）される。一方、この型締めと相前後して、前記開閉弁１９が閉じられ、ボア中子５に対する冷却液の供給が停止される。この時、固定型１、可動型本体７、スライドコア３、ウォータジャケット中子４等の型要素には、先の鋳造サイクル時の熱が蓄熱されており、これらからの受熱でボア中子６およびシリンダライナ５の温度が上昇する。そして、シリンダライナ５の温度が防錆剤の沸点Ｔ１より上昇すると、シリンダライナ５の背面に塗布されていた防錆剤が蒸発し始め、キャビティ９内への射出開始時点では防錆剤のほぼ全量が蒸発する。図２中、Ｌ−５に斜線を付した範囲は、この防錆剤の蒸発範囲を表している。
【００１８】
その後、キャビティ９内に溶湯が高速、高圧で射出されることで、ボア中子６およびシリンダライナ５の温度が急激に上昇する。そして、キャビティ９内への溶湯の充填完了とほぼ同時に開閉弁１９が開かれ、これにより、ボア中子６の冷却室１０に冷却液が供給され、ボア中子６は急速に冷却される。一方、キャビティ９内への溶湯の充填完了後、わずかの時間径過で凝固が終了し、このタイミングで型開きが行われる。
【００１９】
そして、型開きが完了すると、図示を略す押出ピンが作動し、鋳造品が可動型２から離型される。この時、ボア中子６は、冷却再開により熱収縮した状態となっているので、前記離型は円滑に実行され、これにより、鋳鉄製のシリンダライナ５を鋳包んでなるアルミニウム合金製のシリンダブロックが完成する。しかして、このシリンダブロックの鋳造に際しては、前記したように溶湯の射出開始前にシリンダライナ５の背面から防錆剤が蒸発除去されているので、シリンダライナ５の背面側で安定的に凝固が進行し、これにより、シリンダライナと鋳造ブロックとの接合強度は十分となる。
【００２０】
なお、上記実施の形態においては、鋳造法としてダイカスト鋳造法を採用したが、本発明で採用する鋳造法は任意であり、重力鋳造法はもとより、低圧鋳造法等を採用することができる。また、上記実施の形態においては、鋳造金属としてアルミニウム合金を選択したが、この鋳造金属の種類も任意であり、マグネシウムまたはその合金、銅またはその合金、鉄系合金等を選択することができる。
【００２１】
ここで、上記ボア中子６は、図３に示すような構造とすることができる。なお、図３には、前記図１に示した部分と同一部分には同一符号を付している。このボア中子６Ａは、有底筒状の本体２１と該本体２１内に嵌合された心部材２２とからなっている。心部材２２の中心部には貫通孔２３が形成されており、一方、その外周面には螺旋状の溝２４が形成されている。前記螺旋状の溝２４は、本体２１に心部材２２を嵌合した状態において冷却通路２５として提供されるにようになっており、この冷却通路２５と前記貫通孔２３との間は、心部材２２の先端に形成した半径方向溝２６により連絡されている。貫通孔２３には前記ポンプ１８から延ばした給液管１４が接続され、一方、螺旋状溝２４には前記排液管１５が接続されており、冷却液槽１７から圧送された冷却液は、本体２１と心部材２２との嵌合部を螺旋状に流通して排液管１５へ排出される。
【００２２】
このように構成されたボア中子６Ａにおいては、本体２１と心部材２２との嵌合部、すなわちボア中子６Ａの外周面に近接する部位を螺旋状に冷却液が流通するので、開閉弁１９を開いて冷却液をボア中子６Ａに供給すると、本体２１が速やかに冷却し、したがって、型開き後の離型を遅滞なく行うことができる。一方、開閉弁１９を閉じてボア中子６Ａに対する冷却液の供給を停止すると、本体２１が周辺からの受熱で速やかに温度上昇し、この結果、シリンダライナ５の背面の防錆剤が急速に蒸発して、射出開始までに防錆剤は完全に除去される。また、本体２１と心部材２２とが二重構造になっているので、本体２１を外して簡単にメンテナンスを行うことができると共に、本体２１のみを交換して簡単に段替えを行うことができる。
なお、上記ボア中子６Ａにおいては、心部材２２に設けた螺旋状の溝２４により冷却通路２５を形成するようにしたが、前記螺旋状の溝２４に代えて環状溝を心部材２２に設け、この環状溝を縦溝で相互に連絡して冷却通路としてもよい。また、これら冷却通路用の溝は、心部材２２に代えて本体２１側に設けるようにしてもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に係るシリンダブロックの製造方法によれば、鋳造サイクル内でシリンダライナの背面から防錆剤を蒸発除去できるので、特別の予熱工程を設定する必要がなくなり、工数の削減並びにエネルギー消費の低減によるコスト低減に大きく寄与する効果を奏する。
また、本発明に係るボア中子によれば、冷却停止および再開に対して感度よく反応するので、防錆剤の蒸発除去および離型をより円滑に行うことができ、その上、メンテナンスや段替えが簡単となって、利用価値は大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を実施するための鋳造型の構造を示す断面図である。
【図２】本第１の実施の形態におけるボア中子温度とシリンダライナ温度との時間変化を示すサイクル線図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態の実施で用いるボア中子の構造と冷却系とを示す断面図である。
【符号の説明】
１    固定型
２    可動型
３    スライドコア
４    ウォータジャケット中子
５    シリンダライナ
６、６Ａ  ボア中子
９    キャビティ
１０  冷却室
２１  本体
２２  心部材
２５  冷却通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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