(57)【要約】【課題】シリンダヘッドの製造時間の短縮を実現する。【解決手段】本発明の一形態に係るシリンダヘッドの鋳造金型セットは、上型３と、支柱１１が立設された下型１と、隣接する支柱１１の間に配置される横型２と、第１の中子と、第１の中子の上方に配置される第２の中子４と、を有するシリンダヘッドの鋳造金型セットであって、第２の中子４の端部を支持し、隣接する支柱１１の間に架け渡される吊り治具５と、支柱１１に設けられ、吊り治具５の端部を支持する支持部６と、を備え、支持部６は、支柱１１の上下方向に伸縮可能な弾性体６２を有し、弾性体６２上に吊り治具５の端部が配置され、第２の中子４が吊り治具５を介して支持部６に吊り支持された状態で、第２の中子４及び吊り治具５が横型２及び上型３の開閉を阻害しない位置に配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上型と、支柱が立設された下型と、隣接する前記支柱の間に配置される横型と、第１の中子と、前記第１の中子の上方に配置される第２の中子と、を有するシリンダヘッドの鋳造金型セットであって、
前記第２の中子の端部を支持し、隣接する前記支柱の間に架け渡される吊り治具と、
前記支柱に設けられ、前記吊り治具の端部を支持する支持部と、を備え、
前記支持部は、前記支柱の上下方向に伸縮可能な弾性体を有し、前記弾性体上に前記吊り治具の端部が配置され、
前記第２の中子が前記吊り治具を介して前記支持部に吊り支持された状態で、前記第２の中子及び前記吊り治具が前記横型及び前記上型の開閉を阻害しない位置に配置される、シリンダヘッドの鋳造金型セット。
【請求項２】
上型と、支柱が立設された下型と、隣接する前記支柱の間に配置される横型と、第１の中子と、前記第１の中子の上方に配置される第２の中子と、を有する鋳造金型セットを用いたシリンダヘッドの製造方法であって、
前記下型上に前記第１の中子を設置する工程と、
前記第２の中子の端部に吊り治具を連結し、前記吊り治具を隣接する前記支柱に夫々設けられた支持部の間に架け渡すことで、前記第２の中子を吊り支持し、前記第２の中子及び前記吊り治具が前記横型及び前記上型の開閉を阻害しないように、前記第２の中子及び前記吊り治具を配置する工程と、
前記横型を閉じる工程と、
前記横型を閉じる工程と時間的に重複するように前記上型を閉じる工程と、
前記鋳造金型セット内に溶湯を注入する工程と、
を備えるシリンダヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダヘッドの鋳造金型セット及びシリンダヘッドの製造方法に関し、例えば、上型と、支柱が立設された下型と、隣接する支柱の間に配置される横型と、第１の中子と、第１の中子の上方に配置される第２の中子と、を有するシリンダヘッドの鋳造金型セット及び当該鋳造金型セットを用いたシリンダヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に複雑な形状を有するシリンダヘッドは、鋳造によって成型されている。このとき、例えば、特許文献１に開示されているように、上型、下型、横型及び中子を備える鋳造金型セットが用いられ、当該鋳造金型セットは、下型上に中子を配置した後に横型を移動させて閉じ、最後に上型を移動させて閉じて、キャビティが形成される。このような中子は、ウォータジャケットや排気ポート、吸気ポートなどを成型するために用いられる。
【０００３】
ここで、金型が型合わせされた状態を金型が閉じた状態とし、金型が型ばらしされた状態を金型が開いた状態とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２１８０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、エンジンの高性能化に伴い、シリンダヘッドのアッパーデッキなどの構造が複雑化している。そのため、例えば、アッパーデッキなどを成型するために別途、中子を用いることがある。
【０００６】
この場合、例えば、横型を閉じた後に、アッパーデッキなどを成型するための中子（第２の中子）を、当該第２の中子がウォータジャケットなどを成型するための中子（第１の中子）の上方に配置されるように横型に固定し、最後に上型を閉じることになる。
【０００７】
このように、横型を閉じる工程と上型を閉じる工程とを時間的に重複させて行うことができず、シリンダヘッドの製造時間が増加する。
【０００８】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、シリンダヘッドの製造時間の短縮を実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係るシリンダヘッドの鋳造金型セットは、上型と、支柱が立設された下型と、隣接する前記支柱の間に配置される横型と、第１の中子と、前記第１の中子の上方に配置される第２の中子と、を有するシリンダヘッドの鋳造金型セットであって、
前記第２の中子の端部を支持し、隣接する前記支柱の間に架け渡される吊り治具と、
前記支柱に設けられ、前記吊り治具の端部を支持する支持部と、を備え、
前記支持部は、前記支柱の上下方向に伸縮可能な弾性体を有し、前記弾性体上に前記吊り治具の端部が配置され、
前記第２の中子が前記吊り治具を介して前記支持部に吊り支持された状態で、前記第２の中子及び前記吊り治具が前記横型及び前記上型の開閉を阻害しない位置に配置される。
【００１０】
本発明の一態様に係るシリンダヘッドの製造方法は、上型と、支柱が立設された下型と、隣接する前記支柱の間に配置される横型と、第１の中子と、前記第１の中子の上方に配置される第２の中子と、を有する鋳造金型セットを用いたシリンダヘッドの製造方法であって、
前記下型上に前記第１の中子を設置する工程と、
前記第２の中子の端部に吊り治具を連結し、前記吊り治具を隣接する前記支柱に夫々設けられた支持部の間に架け渡すことで、前記第２の中子を吊り支持し、前記第２の中子及び前記吊り治具が前記横型及び前記上型の開閉を阻害しないように、前記第２の中子及び前記吊り治具を配置する工程と、
前記横型を閉じる工程と、
前記横型を閉じる工程と時間的に重複するように前記上型を閉じる工程と、
前記鋳造金型セット内に溶湯を注入する工程と、
を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、シリンダヘッドの製造時間の短縮を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態に係るシリンダヘッドの鋳造金型セットにおける第２の中子の吊り下げ構造を模式的に示す斜視図である。
【図２】実施の形態に係るシリンダヘッドの鋳造金型セットにおける横型を閉じる前の状態を模式的に示す斜視図である。
【図３】実施の形態に係るシリンダヘッドの鋳造金型セットにおける横型を閉じた後の状態を模式的に示す斜視図である。
【図４】実施の形態に係るシリンダヘッドの鋳造金型セットにおける第２の中子の端部と吊り治具との連結部を模式的に示す下面図である。
【図５】実施の形態に係るシリンダヘッドの鋳造金型セットにおける吊り治具が支持部に支持された状態を模式的に示す部分断面図である。
【図６】実施の形態に係るシリンダヘッドの鋳造金型セットにおける上型を閉じる前の第２の中子の端部と吊り治具との連結部近傍を模式的に示す断面図である。
【図７】実施の形態に係るシリンダヘッドの鋳造金型セットにおける上型を閉じた後の第２の中子の端部と吊り治具との連結部近傍を模式的に示す断面図である。
【図８】実施の形態に係るシリンダヘッドの鋳造金型セットにおける第２の中子の吊り下げ構造を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１４】
先ず、本実施の形態に係るシリンダヘッドの鋳造金型セット（以下、単に鋳造金型セットと省略する場合がある。）の構成を説明する。図１は、本実施の形態に係る鋳造金型セットにおける第２の中子の吊り下げ構造を模式的に示す斜視図である。図２は、本実施の形態に係る鋳造金型セットにおける横型を閉じる前の状態を模式的に示す斜視図である。図３は、本実施の形態に係る鋳造金型セットにおける横型を閉じた後の状態を模式的に示す斜視図である。図４は、本実施の形態に係る鋳造金型セットにおける第２の中子の端部と吊り治具との連結部を模式的に示す下面図である。図５は、本実施の形態に係る鋳造金型セットにおける吊り治具が支持部に支持された状態を模式的に示す部分断面図である。図６は、本実施の形態に係る鋳造金型セットにおける上型を閉じる前の第２の中子の端部と吊り治具との連結部近傍を模式的に示す断面図である。図７は、本実施の形態に係る鋳造金型セットにおける上型を閉じた後の第２の中子の端部と吊り治具との連結部近傍を模式的に示す断面図である。図８は、本実施の形態に係る鋳造金型セットにおける第２の中子の吊り下げ構造を模式的に示す図である。なお、図１などでは、キャビティ面や中子の形状は本発明の本旨でないため、模式的に示している。
【００１５】
鋳造金型セットは、自動車などのエンジンのシリンダヘッドを鋳造する際に用いられ、図１などに示すように、下型１、横型２、上型３、第１の中子（不図示）、第２の中子４、吊り治具５及び支持部６を備えている。
【００１６】
下型１、横型２及び上型３は、シリンダヘッドの外形に対応するキャビティを形成する。例えば、下型１は、図１に示すように、当該下型１を上下方向から見て、略矩形状であり、四隅から支柱１１が立設されている。
【００１７】
支柱１１は、略四角柱であり、他の支柱１１と向かい合い、且つ下型１の外方側に配置された角部に、横型２のフランジ部２１が係合される切り欠き部１２を備えている。但し、下型１の形状は、矩形状に限らず、他の形状でもよい。また、支柱１１の形状は、四角柱に限らず、丸柱又は他の多角柱でもよい。
【００１８】
このような下型１における支柱１１の内方領域がキャビティ面１３とされている。そして、下型１は、キャビティ面１３に対して他の領域に第１の中子の巾木部が着座（設置）される着座部（不図示）を備えている。また、下型１は、隣接する支柱１１の間で横型２を案内するガイド部１４を備えている。ガイド部１４は、下型１を上下方向から見て、横型２を下型１の内方及び外方に向かって案内することができるように、下型１の周縁を成す辺に対して直交する方向に延在する。
【００１９】
横型２は、図２及び図３に示すように、下型１における隣接する支柱１１の間に配置され、例えば、駆動機構（不図示）によって下型１に対して水平方向に移動することで、閉じたり、開いたりする。
【００２０】
横型２は、当該横型２の側方に向かって突出するフランジ部２１を備えている。そして、横型２は、当該横型２の下面から突出し、且つ下型１のガイド部１４に係合されるレール部（不図示）を備えている。レール部は、横型２の厚さ方向に延在する。
【００２１】
横型２は、当該横型２を閉じた状態で向かい合う横型２側に突出する突出部２２を備え、突出部２２の上面は横型２を閉じた状態で略水平に配置される。このような横型２は、当該横型２を閉じた状態で突出部２２における他の横型２と向かい合う面がキャビティ面２３とされている。
【００２２】
上型３は、横型２のキャビティ面２３で囲まれた空間の開口部を閉じるように配置され、例えば、上型３は、駆動機構（不図示）によって下型１に対して上下方向に移動することで、閉じたり、開いたりする。
【００２３】
上型３は、図６及び図７に示すように、当該上型３の下面に第２の中子４の巾木部４１及び吊り治具５を収容する収容部３１を備えている。このような上型３は、当該上型３を閉じた状態で下型１と向かい合う面がキャビティ面３２とされている。
【００２４】
これらの下型１、横型２及び上型３は、溶湯を注入するための注湯孔（不図示）を備えている。
【００２５】
第１の中子は、例えば、シリンダヘッドのウォータジャケットや排気ポート、吸気ポートなどを成型するために用いられ、一般的な中子と同様に、砂に粘結剤や添加剤を加えて固めたものである。第１の中子は、当該第１の中子の両端部に巾木部を備えており、当該巾木部が下型１の着座部上に着座される。但し、第１の中子は、シリンダヘッドのウォータジャケットなどを成型するために用いる場合に限らず、シリンダヘッドの所定の部位を成型する場合に用いることができる。
【００２６】
第２の中子４は、例えば、シリンダヘッドにおけるアッパーデッキの所定の部位を成型するために用いられ、一般的な中子と同様に、砂に粘結剤や添加剤を加えて固めたものである。このような第２の中子４は、第１の中子の上方（但し、第１の中子の直上に限らない。）に配置される。第２の中子４は、当該第２の中子４の両端部に巾木部４１を備えている。但し、第２の中子４は、シリンダヘッドにおけるアッパーデッキの所定の部位を成型するために用いる場合に限らず、第１の中子の上方において、シリンダヘッドの所定の部位を成型する場合に用いることができる。
【００２７】
巾木部４１は、第２の中子４におけるシリンダヘッドのアッパーデッキの所定の部位を成型する成型部４３を吊り治具５に連結すると共に、当該成型部４３を所定の高さ位置に配置する高さ調整機能を有する。例えば、巾木部４１は、成型部４３を所定の高さ位置に配置するために略Ｌ字形とされ、鉛直部４１ａの端部に成型部４３が連結されている。そして、巾木部４１における水平部４１ｂの端部には、図４に示すように、吊り治具５に連結される連結部４２が形成されている。連結部４２は、第２の中子４の下面及び先端面に開口部を有する凹部である。
【００２８】
吊り治具５は、図１などに示すように、第２の中子４の巾木部４１を支持する。例えば、吊り治具５は、架橋部５１及び吊るし部５２を備えている。架橋部５１は、隣接する支柱１１の間に架け渡される。ちなみに、本実施の形態の吊り治具５は、当該吊り治具５をバランスよく（即ち、偏り無く）下方に押し込むことができるように、架橋部５１の両端部から上方に突出する突出部５３を備えているが、突出部５３を省略してもよい。
【００２９】
吊るし部５２は、図１などに示すように、吊り治具５を隣接する支柱１１の間に架け渡した状態で向かい合う吊り治具５側に向かって架橋部５１から突出するように、一方の端部が架橋部５１の所定の位置に固定されている。つまり、吊り治具５は、略Ｔ字形である。
【００３０】
吊るし部５２は、図４に示すように、他方の端部に連結部５４を備えている。連結部５４は、第２の中子４の連結部４２に嵌合可能な構成とされており、例えば、第２の中子４の連結部４２に対応する凸部である。ここで、吊るし部５２は、第２の中子４の長さに応じて延長部５５を備えており、当該延長部５５の端部に連結部５４が配置される。
【００３１】
但し、連結部５４の形状は、第２の中子４の連結部４２の形状に応じて適宜変更することができる。また、吊り治具５の形状は、第２の中子４の端部を支持することができる構成であればよく、上述の構成に限定されない。
【００３２】
支持部６は、図１などに示すように、吊り治具５における架橋部５１の端部を支持する。支持部６は、支柱１１に固定されている。例えば、支持部６は、支柱１１における第２の中子４の長手方向が配置される方向で他の支柱１１と向かい合う面であって、且つ切り欠き部１２と干渉しない位置に固定されている。具体例としては、支持部６は、支柱１１における第２の中子４の長手方向が配置される方向で他の支柱１１と向かい合う面であって、下型１の内方側の角部近傍に固定されている。
【００３３】
支持部６は、図５に示すように、筐体６１及び弾性体６２を備えている。筐体６１は、上述した支柱１１の所定の位置に固定されている。そして、筐体６１は、上面に開口部を有し、且つ下型１の上下方向に延在する、弾性体６２の収容部６３を備えている。
【００３４】
弾性体６２は、例えば、コイルバネなどから成り、下型１の上下方向に伸縮可能な形態で収容部６３に収容されている。そして、弾性体６２は、所定の長さ筐体６１の上面（即ち、収容部６３の上端部）から突出し、上端部に吊り治具５の端部が載置される。なお、弾性体６２は、板バネや樹脂部材などであってもよい。
【００３５】
ここで、第２の中子４が吊り治具５を介して支持部６に吊り支持された状態で、第２の中子４及び吊り治具５が横型２及び上型３の開閉を阻害しないように、支持部６が支柱１１に固定される高さなどが設定されたり、横型２や上型３に第２の中子４又は吊り治具５の逃げ部が形成されたり、する。
【００３６】
次に、本実施の形態の鋳造金型セットを用いたシリンダヘッドの製造方法を説明する。先ず、下型１の着座部に第１の中子の巾木部を着座させる。
【００３７】
次に、第２の中子４における巾木部４１の連結部４２と、吊り治具５における吊るし部５２の連結部５４と、を嵌合して連結する。これにより、第２の中子４と吊り治具５とで略Ｈ形状を成す。
【００３８】
ここで、第２の中子４の巾木部４１における連結部４２の側面と吊り治具５の吊るし部５２における連結部５４の側面とが略面接触する程度の嵌合精度であることが好ましい。これにより、第２の中子４の連結部４２が吊り治具５の連結部５４によって拘束され、第２の中子４の長手方向及び短手方向の位置精度を向上させることができる。
【００３９】
次に、第２の中子４と連結された吊り治具５における架橋部５１の端部を、支柱１１に固定した支持部６の弾性体６２上に載置し、吊り治具５を隣接する支柱１１の支持部６の間に架け渡す。このとき、第２の中子４における連結部４２の底面が吊り治具５における連結部５４の上面と接触する。これにより、第２の中子４は、第１の中子の上方の所定の高さ位置で、隣接する支柱１１の支持部６の間に架け渡された吊り治具５によって吊り支持される。そして、第２の中子４及び吊り治具５は、横型２及び上型３の開閉を阻害しないように配置される。なお、吊り治具５における架橋部５１の端部は、支柱１１に固定した支持部６の弾性体６２上に直接に載置してもよく、他の部材を介して載置してもよい。
【００４０】
次に、横型２を駆動機構によって閉じるように水平方向に移動させて隣接する支柱１１の間に配置する。このとき、横型２のレール部が下型１のガイド部１４に沿って移動し、横型２は隣接する支柱１１の間に導かれ、横型２のフランジ部２１が支柱１１の切り欠き部１２に係合される。これにより、横型２を隣接する支柱１１の間に簡単に、且つ精度良く導くことができる。
【００４１】
横型２を閉じる工程と時間的に重複させて、上型３を駆動機構によって閉じるように下方に移動させる。これにより、鋳造金型セットの内部にキャビティが形成される。このとき、上型３の下面が吊り治具５の突出部５３と接触すると共に、図６に示すように、上型３の収容部３１内に第２の中子４の巾木部４１及び吊り治具５が収容される。そして、上型３が第２の中子４及び吊り治具５を下方に押し込むと、図７及び図８に示すように、弾性体６２が下方に収縮して、第２の中子４における巾木部４１の水平部４１ｂ及び吊り治具５の吊るし部５２の下面が横型２における突出部２２の上面に着座する。ちなみに、図８では、上側の一点鎖線が上型３を下方に押し込む前の吊り治具５の位置を示し、下側の二点鎖線が上型３を下方に押し込んだ後の吊り治具５の位置を示している。
【００４２】
次に、下型１、横型２及び上型３の注湯孔から溶湯を注入し、所定の時間経過後に、上型３を駆動機構によって開くように上方に移動させる。そして、上型３を開く工程と時間的に重複するように、横型２を駆動機構によって開くように水平方向に移動させる。
【００４３】
ここで、上型３を閉じた状態で第２の中子４の上面と当該上型３のキャビティ面３２とが接触し、第２の中子４の上方に溶湯が流れ込まない場合、上述のように上型３を上方に移動させると、弾性体６２の復元力によって吊り治具５を介して第２の中子４が上方に押し上げられる。そして、このように第２の中子４及び吊り治具５が押し上げられた状態で横型２を移動させると、第２の中子４及び吊り治具５に横型２が干渉することがなく、横型２を簡単に移動させることができる。
【００４４】
このように横型２及び上型３を開いて、鋳造されたシリンダヘッドを鋳造金型セットから脱型して取り出し、当該鋳造されたシリンダヘッドに振動を与えて第１の中子及び第２の中子４を解体して除去すると、本実施の形態の鋳造金型セットを用いたシリンダヘッドの製造方法が完了する。このとき、第２の中子４の連結部４２は下面に開口部を有するので、第２の中子４を吊り治具５から簡単に取り外すことができる。
【００４５】
本実施の形態のシリンダヘッドの鋳造金型セット及びシリンダヘッドの製造方法は、横型２及び上型３を閉じる前に、第１の中子及び第２の中子４の配置を完了させ、その後、時間的に重複させて横型２を閉じる工程と上型３を閉じる工程とを実行することができる。そのため、シリンダヘッドの製造時間を短縮することができる。
【００４６】
本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【００４７】
例えば、吊り治具５の上下方向の移動を案内するためのガイド機構を支柱１１や支持部６に設けてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１  下型、１１  支柱、１２  切り欠き部、１３  キャビティ面、１４  ガイド部
２  横型、２１  フランジ部、２２  突出部、２３  キャビティ面
３  上型、３１  収容部、３２  キャビティ面
４  第２の中子、４１  巾木部、４１ａ  鉛直部、４１ｂ  水平部、４２  連結部、４３  成型部
５  治具、５１  架橋部、５２  吊るし部、５３  突出部、５４  連結部、５５  延長部
６  支持部、６１  筐体、６２  弾性体、６３  収容部
【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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【図７】
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【図８】
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