(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドのカムシャフトジャーナル孔を鋳抜くための鋳抜きピンを備えたシリンダヘッドの鋳造装置であって、
前記シリンダヘッドの鋳造装置は、
前記カムシャフトジャーナル孔の軸方向に互いに対向し、前記軸方向に進退可能な一対の第１摺動型と、
前記第１摺動型に対して前記軸方向に摺動可能な一対の鋳抜きピンと、
前記第１摺動型に対して前記軸方向に摺動可能なガイドロッドと、
前記鋳抜きピンおよび前記ガイドロッドを前記軸方向に進退させるとともに、前記第１摺動型を該軸方向に進退可能な駆動機構と、
前記軸方向に交差する径方向に互いに対向し、前記径方向に進退可能な一対の第２摺動型と、
前記第１摺動型と少なくとも一方の前記第２摺動型とに設けられ、型締め時に互いに係合して該第１摺動型を所定位置に拘束するための第１および第２係止部と、
を備え、
前記駆動機構は、シリンダと、前記シリンダに取り付けられ、前記鋳抜きピン及び前記ガイドロッドが固着される押圧ブロック体とを備え、
前記第１摺動型には、前記鋳抜きピンを摺動自在に嵌合する孔部と、前記ガイドロッドの頭部が挿入される段付孔部とが設けられ、
前記シリンダの前進に伴って前記押圧ブロック体、前記鋳抜きピン及び前記ガイドロッドが前進し、前記押圧ブロック体が前記第１摺動型を前記軸方向に押圧することにより前記第１摺動型が前進し、
前記シリンダの後退に伴って前記押圧ブロック体、前記鋳抜きピン及び前記ガイドロッドが後退し、前記ガイドロッドの頭部が前記第１摺動型の前記段付孔部の段部に係合して前記第１摺動型が引っ張られることにより、前記第１摺動型が後退することを特徴とするシリンダヘッドの鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダヘッドのカムシャフトジャーナル孔を鋳抜くための鋳抜きピンを備えたシリンダヘッドの鋳造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、内燃機関を構成するシリンダヘッドには、カムシャフトを支持するためのカムシャフトジャーナル孔が設けられている。このため、シリンダヘッドを鋳造する際には、カムシャフトジャーナル孔に対応するピン状中子が用いられている。
【０００３】
例えば、特開平２−５９１４１号公報に開示されている鋳造装置では、図９に示すように、下型１と上型２とを備えており、この下型１には、複数の突出部３にわたって貫通孔４が一体的に形成されている。上型２のキャビティ形成面側には、外壁成形用ブロック５が、外壁成形位置と離型位置との間をシリンダ６の作用下に進退可能に設けられている。
【０００４】
シリンダ６のロッド６ａには、断続機構７を介してブロック５が係脱自在であるとともに、前記ロッド６ａには、カムシャフトジャーナル孔形成用のピン状中子８が連結されている。ピン状中子８の途上には凹部９が形成されており、この凹部９には、型締め時に下型１に装着されている係止機構１０が係合可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術では、ブロック５をシリンダ６のロッド６ａに係脱するための断続機構７と、ピン状中子８を型締め時にキャビティに固定するための係止機構１０とを備えるとともに、前記断続機構７および前記係止機構１０は、それぞれ昇降シリンダ１１、１２を備えている。このため、鋳造装置全体として構成が複雑化するとともに、部品点数が増加し、前記鋳造装置の製造コストが高騰するという問題がある。
【０００６】
そこで、ピン状中子８等を用いることなくムクの状態（孔部のない状態）で鋳造し、後工程によりカムシャフトジャーナル孔を孔加工することが考えられている。ところが、この孔加工での取り代が増加してしまい、加工作業が煩雑で時間のかかるものとなるという問題が指摘される。
【０００７】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単かつ安価な構成で、シリンダヘッドのカムシャフトジャーナル孔を良好かつ確実に鋳抜くことができ、前記シリンダヘッドを経済的に得ることが可能なシリンダヘッドの鋳造装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るシリンダヘッドの鋳造装置では、まず、カムシャフトジャーナル孔の軸方向に互いに対向する一対の第１摺動型と、前記第１摺動型に対して摺動可能な一対の鋳抜きピンとが、駆動機構を介して互いに近接する方向（型締め方向）に摺動する一方、前記軸方向に交差する径方向に互いに対向する一対の第２摺動型が、同様に型締め方向に摺動する。このため、第１および第２摺動型に設けられた第１および第２係止部材が互いに係合し、前記第１摺動型が所定位置に拘束される。ここで、前記駆動機構は、シリンダと、前記シリンダに取り付けられ、前記鋳抜きピン及びガイドロッドが固着される押圧ブロック体とを備える。前記第１摺動型には、前記鋳抜きピンを摺動自在に嵌合する孔部と、前記ガイドロッドの頭部が挿入される段付孔部とが設けられる。前記シリンダの前進に伴って前記押圧ブロック体、前記鋳抜きピン及び前記ガイドロッドが前進し、前記押圧ブロック体が前記第１摺動型を前記軸方向に押圧することにより前記第１摺動型が前進する。
【０００９】
次いで、駆動機構の作用下に、鋳抜きピンのみが軸方向に互いに離間する方向に移動した後、第１および第２摺動型に他の型（例えば、上型）が型締めされる。この状態で、駆動機構の作用下に一対の鋳抜きピンが互いに近接する方向に移動し、所望のシリンダヘッド用キャビティが形成される。さらに、キャビティに溶湯が注湯されて鋳造が行われた後、鋳抜きピンが退避されるともに、離型処理が施されていることにより、カムシャフトジャーナル孔を有したシリンダヘッドが鋳造されることになる。第１摺動型の後退は、シリンダの後退に伴ってガイドロッドを後退させ、ガイドロッドの頭部が第１摺動型の段付孔部の段部に係合して第１摺動型を引っ張ることにより行う。
【００１０】
このように、鋳抜きピンを第１摺動型に固定する際にアクチュエータを用いる必要がなく、しかも、前記第１摺動型を第２摺動型に対して固定するためのアクチュエータが不要になる。従って、鋳造装置全体の構成が有効に簡素化されるとともに、部分点数を大幅に削減することができ、前記鋳造装置を経済的に製造することが可能になる。
【００１１】
さらに、一対の鋳抜きピンを介してカムシャフトジャーナル孔が鋳ぬかれるため、後工程の孔加工により前記カムシャフトジャーナル孔を加工する従来方式に比べ、作業の簡素化および作業時間の短縮化が容易に図られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態に係るシリンダヘッドの鋳造装置２０の概略斜視説明図であり、図２は、前記鋳造装置２０の一部断面平面図であり、図３は、前記鋳造装置２０の断面図である。
【００１３】
図４は、鋳造装置２０により鋳造されるシリンダヘッド素材２２の一部断面図であり、このシリンダヘッド素材２２は、外壁部２４ａ、２４ｂと仕切壁部２６ａ、２６ｂおよび２６ｃとを備えている。外壁部２４ａ側から仕切壁部２６ａ、２６ｂに向かって縮径するテーパ孔２８ａ、２８ｂおよび２８ｃが形成されるとともに、外壁部２４ｂ側から仕切壁部２６ｃに向かってそれぞれ縮径するテーパ孔３０ａ、３０ｂが形成される。テーパ孔２８ａ〜２８ｃ、３０ａおよび３０ｂによりカムシャフトジャーナル孔３２が構成される。
【００１４】
なお、テーパ孔２８ａの縮径側端部直径とテーパ孔２８ｂの拡径側端部直径とは同一寸法に設定され、前記テーパ孔２８ｂの縮径側端部直径とテーパ孔２８ｃの拡径側端部直径とは同一寸法に設定され、さらに、テーパ孔３０ａの縮径側端部直径とテーパ孔３０ｂの拡径側端部直径とは同一寸法に設定されている。
【００１５】
図１乃至図３に示すように、鋳造装置２０は、固定された下型４０と、昇降可能な上型４２と、矢印Ａ方向に進退自在な第１摺動型４４ａ、４４ｂと、矢印Ａ方向に交差（直交）する矢印Ｂ方向に進退可能な一対の第２摺動型４６ａ、４６ｂとを備え、これらが型締めされることによって、シリンダヘッド素材２２に対応するキャビテイ４８が形成される。
【００１６】
第１摺動型４４ａはシリンダヘッドのミッションケース側に対応し、第１摺動型４４ｂはタイミングチェーン（またはタイミングベルト）側に対応するとともに、第２摺動型４６ａは吸気側に対応し、さらに、第２摺動型４６ｂは排気側に対応している。
【００１７】
下型４０には、例えば、４箇所に湯口５０が設けられており、この湯口５０が図示しない溶湯貯留用密封容器に連通して、低圧鋳造用の鋳造装置２０が構成されている。
【００１８】
上型４２は、図３に示すように、キャビテイ４８側に突出し、シリンダヘッド素材２２の外壁部２４ａ、２４ｂと仕切壁部２６ａ〜２６ｃとの間の空間部を形成するための複数の突部５２ａ〜５２ｄを備え、前記突部５２ａ、５２ｂおよび５２ｄには、カムシャフトジャーナル孔３２の軸方向（矢印Ａ方向）にそれぞれ貫通して孔部５４が設けられる。
【００１９】
下型４０上には、図１に示すように、キャビテイ４８の両側に矢印Ａ方向に延在して第１ガイドレール５６ａ、５６ｂが設けられるとともに、前記キャビテイ４８を挟んで矢印Ｂ方向に延在するそれぞれ一組の第２ガイドレール５８ａ、５８ｂが設けられる。第１ガイドレール５６ａ、５６ｂには、第１摺動型４４ａ、４４ｂが配置されている。
【００２０】
第１摺動型４４ａ、４４ｂには、矢印Ａ方向に摺動可能な一対の鋳抜きピン６０ａ、６０ｂが配設されるとともに、この鋳抜きピン６０ａ、６０ｂは、駆動機構６２ａ、６２ｂを介して前記矢印Ａ方向に進退可能である。駆動機構６２ａ、６２ｂは、シリンダ６４ａ、６４ｂを備え、前記シリンダ６４ａ、６４ｂから矢印Ａ方向にかつ互いに近接する方向に延在するロッド６６ａ、６６ｂに固定部材６８ａ、６８ｂを介して押圧ブロック体７０ａ、７０ｂが固着される。
【００２１】
図１乃至図３に示すように、押圧ブロック体７０ａ、７０ｂには、鋳抜きピン６０ａ、６０ｂが固着されるとともに、前記鋳抜きピン６０ａ、６０ｂの両側に位置してガイドロッド７２ａ、７２ｂが螺合する。第１摺動型４４ａ、４４ｂには、鋳抜きピン６０ａ、６０ｂを摺動自在に嵌合する孔部７４ａ、７４ｂと、前記孔部７４ａ、７４ｂの両側に位置してそれぞれ一対の段付孔部７６ａ、７６ｂとが設けられる。段付孔部７６ａ、７６ｂには、ガイドロッド７２ａ、７２ｂの頭部７８ａ、７８ｂ側が挿入されるとともに、この頭部７８ａ、７８ｂは、前記段付孔部７６ａ、７６ｂの端部に係合自在である。
【００２２】
第２ガイドレール５８ａ、５８ｂに支持される第２摺動型４６ａ、４６ｂは、それぞれシリンダ８０ａ、８０ｂから矢印Ｂ方向にかつ互いに近接する方向に延在するロッド８２ａ、８２ｂに連結されている。第１摺動型４４ａ、４４ｂと少なくとも一方の第２摺動型４６ｂとには、型締め時に互いに係合して前記第１摺動型４４ａ、４４ｂを所定位置に拘束するための第１係止部材８４ａ、８４ｂと第２係止部材８６ａ、８６ｂとが設けられる。
【００２３】
図２に示すように、第１係止部材８４ａ、８４ｂは、第１および第２摺動型４４ａ、４４ｂの第２摺動型４６ｂに対向する面に設けられており、前記第２摺動型４６ｂに向かってキャビテイ４８側に傾斜する第１テーパ面８８ａ、８８ｂを有するブロック体で構成される。第２係止部材８６ａ、８６ｂは、第１摺動型４４ａ、４４ｂに向かってキャビテイ４８から離間する方向に傾斜し、第１テーパ面８８ａ、８８ｂに係合する第２テーパ面９０ａ、９０ｂを有するブロック体で構成される。
【００２４】
なお、第２係止部材８６ａ、８６ｂを、第２摺動型４６ｂに代替して、あるいは、前記第２摺動型４６ｂとともに、第２摺動型４６ａに設けるようにしてもよい。
【００２５】
図５に示すように、鋳抜きピン６０ａ、６０ｂは、その内部に管路９２ａ、９２ｂを介して冷却流路９４ａ、９４ｂが形成されており、この冷却流路９４ａ、９４ｂは入口管路９６ａ、９６ｂと出口管路９８ａ、９８ｂとに連通している。鋳抜きピン６０ａ、６０ｂの外形形状は、カムシャフトジャーナル孔３２に対応しており、前記鋳抜きピン６０ａがテーパ孔２８ａ、２８ｂおよび２８ｃに対応するテーパ形状を有する一方、前記鋳抜きピン６０ｂがテーパ孔３０ａ、３０ｂに対応するテーパ形状を有している。
【００２６】
このように構成される鋳造装置２０の動作について、図６に示すフローチャートに基づいて以下に説明する。
【００２７】
第１摺動型４４ａはシリンダヘッドのミッションケース側に対応し、第１摺動型４４ｂはタイミングチェーン（またはタイミングベルト）側に対応するとともに、第２摺動型４６ａは吸気側に対応し、さらに、第２摺動型４６ｂは排気側に対応している。
【００２８】
そこで、まず、駆動機構６２ａ、６２ｂが駆動され、シリンダ６４ａ、６４ｂを介して押圧ブロック体７０ａ、７０ｂが互いに近接する方向に移動する。このため、押圧ブロック体７０ａ、７０ｂと一体的に鋳抜きピン６０ａ、６０ｂが第１摺動型４４ａ、４４ｂ側に移動して、前記鋳抜きピン６０ａ、６０ｂが前記第１摺動型４４ａ、４４ｂからキャビテイ４８側に突出する。この状態で、押圧ブロック体７０ａ、７０ｂの押圧作用下に、第１摺動型４４ａ、４４ｂがキャビテイ４８側に前進する（ステップＳ１および図７参照）。
【００２９】
次いで、シリンダ８０ａ、８０ｂが駆動され、第２摺動型４６ａ、４６ｂが前進する（ステップＳ２）。従って、第２摺動型４６ｂに設けられている第２係止部材８６ａ、８６ｂは、第１摺動型４４ａ、４４ｂの一方の側面に設けられている第１係止部材８４ａ、８４ｂに係合する。これにより、第１および第２テーパ面８８ａ、８８ｂおよび９０ａ、９０ｂが互いに係合し、第１摺動型４４ａ、４４ｂは第２摺動型４６ａ、４６ｂに保持されて所定位置に拘束される。
【００３０】
この状態で、駆動機構６２ａ、６２ｂを構成するシリンダ６４ａ、６４ｂが駆動され、ロッド６６ａ、６６ｂが互いに離間する方向に変位する。ロッド６６ａ、６６ｂに連結された押圧ブロック体７０ａ、７０ｂは、ガイドロッド７２ａ、７２ｂと段付孔部７６ａ、７６ｂとの案内作用下に、第１摺動型４４ａ、４４ｂに対して後退する。このため、押圧ブロック体７０ａ、７０ｂに固着されている鋳抜きピン６０ａ、６０ｂが、第１摺動型４４ａ、４４ｂに対して後退する（ステップＳ３および図８参照）。
【００３１】
そして、上型４２が下降され、この上型４２が下型４０、第１摺動型４４ａ、４４ｂおよび第２摺動型４６ａ、４６ｂに対して型締めされる（ステップＳ４）。次に、シリンダ６４ａ、６４ｂの駆動作用下に、押圧ブロック体７０ａ、７０ｂが第１摺動型４４ａ、４４ｂ側に移動して、鋳抜きピン６０ａ、６０ｂを前進させる（ステップＳ５）。このため、鋳抜きピン６０ａ、６０ｂは、上型４２の複数の突部５２ａ〜５２ｄに形成されている孔部５４に両側から挿入される（図３参照）。
【００３２】
これにより、鋳造装置２０が型締めされて前記鋳造装置２０の内部にキャビテイ４８が形成される。さらに、低圧鋳造法により、複数の湯口５０に溶湯が供給されると、この溶湯がキャビテイ４８に充填される（ステップＳ６）。
【００３３】
上記の鋳造作業が終了し、駆動機構６２ａ、６２ｂを構成するシリンダ６４ａ、６４ｂを介して鋳抜きピン６０ａ、６０ｂが後退した後（ステップＳ７）、ステップＳ８に進んで、シリンダ８０ａ、８０ｂの駆動作用下に第２摺動型４６ａ、４６ｂが後退する。さらに、駆動機構６２ａ、６２ｂを介して押圧ブロック体７０ａ、７０ｂが互いに離間する方向に移動し、ガイドロッド７２ａ、７２ｂが段付孔部７６ａ、７６ｂの段部に係合して、第１摺動型４４ａ、４４ｂが互いに離間する方向に移動する。これにより、第１摺動型４４ａ、４４ｂが後退し（ステップＳ９）、上型４２が上昇されることによって離型処理が行われる（ステップＳ１０）。
【００３４】
この場合、本実施形態では、鋳抜きピン６０ａ、６０ｂの進退動作と、第１摺動型４４ａ、４４ｂの進退動作とを単一の駆動機構６２ａ、６２ｂを介して行うとともに、型締め時に前記第１摺動型４４ａ、４４ｂを所定位置に拘束するために、前記第１摺動型４４ａ、４４ｂと第２摺動型４６ｂとに、互いに係合する第１係止部材８４ａ、８４ｂと第２係止部材８６ａ、８６ｂとが設けられている。
【００３５】
従って、第２摺動型４６ａ、４６ｂをシリンダ８０ａ、８０ｂを介して前進させるだけで、第１係止部材８４ａ、８４ｂの第１テーパ面８８ａ、８８ｂに第２係止部材８６ａ、８６ｂの第２テーパ面９０ａ、９０ｂが互いに係合し、第１摺動型４４ａ、４４ｂを型締め位置に拘束することができる。
【００３６】
これにより、第１摺動型４４ａ、４４ｂを鋳抜きピン６０ａ、６０ｂに対して係脱させるためのアクチュエータや、第１摺動型４４ａ、４４ｂを型締め時に所定位置に拘束するためのアクチュエータが不要になり、鋳造装置２０全体の構成が有効に簡素化されるとともに、製造コストを削減して経済的なものとなる効果が得られる。
【００３７】
しかも、互いに対向する鋳抜きピン６０ａ、６０ｂを用いてカムシャフトジャーナル孔３２を鋳抜くことができ、後工程で前記カムシャフトジャーナル孔３２を孔加工する従来技術に比べ、後加工の作業性が大幅に向上するとともに、シリンダヘッドの製造作業全体の効率化が容易に図られるという利点がある。
【００３８】
なお、駆動機構６２ａ、６２ｂでは、鋳抜きピン６０ａ、６０ｂのみを進退させる動作と、第１摺動型４４ａ、４４ｂを同時に進退させる動作とを行うために、前進端位置、中間位置および後退位置の３位置に制御可能なシリンダ６４ａ、６４ｂを用いているが、これに限定されるものではなく、例えば、それぞれ２本のシリンダを直列に連結した構造や、ボールねじとモータを用いる構造等、種々の構成が採用可能である。
【００３９】
【発明の効果】
本発明に係るシリンダヘッドの鋳造装置では、鋳抜きピンの進退動作と第１摺動型の進退動作とを、同一の駆動機構で行うとともに、型締め時に前記第１摺動型を所定位置に拘束するために、該第１摺動型と第２摺動型とに設けられた第１および第２係止部材を互いに係合させている。このため、アクチュエータの個数が大幅に削減するとともに、構成が有効に簡素化される。これにより、鋳造装置が経済的に構成されるとともに、カムシャフトジャーナル孔を有するシリンダヘッドを効率的に得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るシリンダヘッドの鋳造装置の概略斜視説明図である。
【図２】前記鋳造装置の一部断面平面図である。
【図３】前記鋳造装置の断面図である。
【図４】前記鋳造装置の一部断面図である。
【図５】前記鋳造装置を構成する鋳抜きピンの断面説明図である。
【図６】前記鋳造装置による鋳造作業を説明するフローチャートである。
【図７】前記鋳造装置を構成する第１摺動型を前進させる際の平面図である。
【図８】第１および第２摺動型を型締めした状態で鋳抜きピンを後退させる際の平面図である。
【図９】従来技術に係る鋳造装置の断面説明図である。
【符号の説明】
２０…鋳造装置                    ２２…シリンダヘッド素材
２８ａ〜２８ｃ、３０ａ、３０ｂ…テーパ孔
３２…カムシャフトジャーナル孔    ４２…上型
４４ａ、４４ｂ、４６ａ、４６ｂ…摺動型
４８…キャビテイ                  ５０…湯口
５２ａ〜５２ｄ…突部              ５４…孔部
６０ａ、６０ｂ…鋳抜きピン        ６２ａ、６２ｂ…駆動機構
６４ａ、６４ｂ、８０ａ、８０ｂ…シリンダ
７０ａ、７０ｂ…押圧ブロック体    ７２ａ、７２ｂ…ガイドロッド
７６ａ、７６ｂ…段付孔部
８４ａ、８４ｂ、８６ａ、８６ｂ…係止部材
８８ａ、８８ｂ、９０ａ、９０ｂ…テーパ面
【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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【図９】
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