(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダヘッドに接続される複数の接続部と、各接続部が集合する集合部とからなる排気管の外形に沿う形状の空洞部を内部に備える金型と、該排気管の内形に沿う形状を備え、該空洞部に配設されて該金型との間に溶湯が注湯されるキャビティ部を形成する中子とを備える鋳造装置において、
前記中子は、前記排気管の各接続部に対応する部分の端部に設けられ前記金型に嵌合される凸部と、該凸部外周に設けられ該金型に挿入される第１の支持ピンと係合して位置決めされる第１の穴部と、前記排気管の集合部に対応する部分の端部に設けられ、該金型との間に所定の間隙を存して対向し、前記溶湯が注湯されたときに該中子の膨張により該金型に当接して前記キャビティ部を形成する当接面と、該当接面に設けられ該金型に挿入される第２の支持ピンと係合して位置決めされる第２の穴部とを備えることを特徴とする内燃機関の排気管の鋳造装置。
【請求項２】
前記中子は、前記排気管の各接続部に対応する部分のシリンダヘッド側の端部で前記金型に嵌合される凸部の少なくとも２つに前記第１の穴部を備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気管の鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気管の金型鋳造に用いられる鋳造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の排気管（エキゾーストマニホールド）は、シリンダヘッドから排出される高温の排気をマフラーに導くものである。図１示のエキゾーストマニホールド１は、例えば、内燃機関のシリンダヘッド（図示せず）に接続される４つの接続部２と、各接続部２が集合する集合部３とからなる。そして、エキゾーストマニホールド１は、集合部３がさらにマフラー（図示せず）に接続される構成を備えている。
【０００３】
従来、前記エキゾーストマニホールドは砂型を用いる鋳造装置により鋳造されている。前記砂型は、図４示のように固定型３１と、摺動入れ子３２と、可動型３３とからなる。固定型３１、摺動入れ子３２、可動型３３は組み合わされて、内部に図１示のエキゾーストマニホールド１の外形に沿う形状の空洞部３４を形成し、空洞部３４に配設される中子３５との間にキャビティ部３６が形成される。
【０００４】
中子３５は中空であり、前記エキゾーストマニホールド１の接続部２に対応する部分（シリンダヘッド側）の端部にクランク形状に形成された幅木部３７により固定型３１と可動型３３とに挟持される。また、中子３５は、前記エキゾーストマニホールド１の集合部３に対応する部分（シリンダヘッドの反対側）の端部３８が摺動入れ子３２に付き当てられ、幅木部３７及び端部３８により支持される。
【０００５】
前記鋳造装置では、図示しない湯道からキャビティ部３６に溶湯を注湯して凝固せしめることにより、前記エキゾーストマニホールドを鋳造することができる。ところが、前記鋳造装置では、前記エキゾーストマニホールド１の外面の一部は、幅木部３７のキャビティ部３６に露出している部分３７ａにより形成される。前記溶湯は幅木部３７を含む中子３５に接触する部分では凝固する際に黒皮を生じるが、該黒皮が前記エキゾーストマニホールド１の外面に形成されるときには、離型後に切削加工等の後加工を要するとの問題がある。
【０００６】
また、前記砂型は１回の鋳造毎に形成され、鋳造後には崩されるので、前記鋳造装置は量産性が低く、改善が望まれる。そこで、前記砂型に変えて金型を用いることが考えられる。
【０００７】
しかしながら、前記鋳造装置で前記砂型を金型に変えると、金型は砂型に比較して剛性が高いため、前記溶湯により中子３５が加熱されたときに、幅木部３７及びシリンダヘッドの反対側の端部３８は前記金型により長さ方向に膨張する変形が阻止される。この結果、中子３５はキャビティ部３６の幅を狭める方向に膨張せざるを得ないが、該膨張が不均一になると、前記エキゾーストマニホールド１に偏肉が生じ、肉厚が不均一になることがあるとの不都合がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる不都合を解消して、金型を用い、均一な肉厚で、後加工が不要な内燃機関の排気管を得ることができる鋳造装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明の内燃機関の排気管の鋳造装置は、内燃機関のシリンダヘッドに接続される複数の接続部と、各接続部が集合する集合部とからなる排気管の外形に沿う形状の空洞部を内部に備える金型と、該排気管の内形に沿う形状を備え、該空洞部に配設されて該金型との間に溶湯が注湯されるキャビティ部を形成する中子とを備える鋳造装置において、前記中子は、前記排気管の各接続部に対応する部分の端部に設けられ前記金型に嵌合される凸部と、該凸部外周に設けられ該金型に挿入される第１の支持ピンと係合して位置決めされる第１の穴部と、前記排気管の集合部に対応する部分の端部に設けられ、該金型との間に所定の間隙を存して対向し、前記溶湯が注湯されたときに該中子の膨張により該金型に当接して前記キャビティ部を形成する当接面と、該当接面に設けられ該金型に挿入される第２の支持ピンと係合して位置決めされる第２の穴部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の鋳造装置によれば、金型を採用することにより、該金型を繰り返し使用することができるので、優れた量産性を得ることができる。
【００１１】
また、本発明の鋳造装置では、前記中子は前記排気管の集合部に対応する部分の端部に設けられた前記当接面と前記金型との間に間隙があるので、前記溶湯により加熱されたときに、前記当接面が前記金型に当接する方向に膨張することができる。前記中子は、前記当接面と前記金型との間に前記間隙があっても、前記第１及び第２の穴部により前記第１及び第２の支持ピンと係合して位置決めされているので、確実に位置決めして支持される。さらに、前記間隙は、前記中子の膨張により消滅し、膨張した中子と前記金型との間に前記キャビティ部が形成されるので、溶湯の注湯に支障を来すことはない。
【００１２】
従って、本発明の鋳造装置によれば、前記中子が前記キャビティ部を狭める方向に変形することを防止して、偏肉のない均一な肉厚の鋳物を得ることができる。
【００１３】
また、前記中子は、各接続部に対応する部分の端部に設けられた前記凸部で前記金型に嵌合し、前記第１の支持ピンにより支持される。従って、前記排気管の外面となる部分が前記中子に接触することがなく、黒皮が形成されないので、該黒皮を切削除去する加工等の後加工の必要が無い。
【００１４】
また、本発明の鋳造装置は、前記中子は各接続部に対応する部分のシリンダヘッド側の端部で前記金型に嵌合される凸部の少なくとも２つに前記第１の穴部を備えることを特徴とする。前記構成によれば、前記中子は前記凸部の少なくとも２つに設けられた前記第１の穴部と、前記第２の穴部との３か所で前記第１及び第２の支持ピンと係合することになり、安定して支持される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図１は本実施形態の鋳造装置により鋳造される内燃機関の排気管の斜視図であり、図２は本実施形態の鋳造装置の構成を示す説明図、図３は図２の要部を拡大して示す説明的断面図である。
【００１６】
図１示の内燃機関の排気管（エキゾーストマニホールド）１は、４気筒の内燃機関用であり、該内燃機関のシリンダヘッド（図示せず）に接続される４つの接続部２と、各接続部２が集合する集合部３とからなる。各接続部２と集合部３とは中空であり、内部で連通している。また、各接続部２はフランジ４を介してシリンダヘッドに接続され、集合部３はフランジ５を介してマフラー（図示せず）に接続されるようになっている。そして、前記シリンダヘッドから排出される高温の排気が、各接続部２から集合部３を介して前記マフラーに導かれる。
【００１７】
本実施形態の鋳造装置は、前記エキゾーストマニホールド１を鋳造する装置である。本実施形態の鋳造装置は、図２（ａ）示のように、固定型１１と、摺動入れ子１２と、可動型１３とからなる金型を備えている。固定型１１、摺動入れ子１２、可動型１３は組み合わされて、内部に図１示のエキゾーストマニホールド１の外形に沿う形状の空洞部１４を形成し、空洞部１４に中空のシェル中子１５が配設される。シェル中子１５は、例えば、表面にフェノール樹脂がコーティングされた鋳物砂により、図１に破線で示すエキゾーストマニホールド１の内形に沿う形状に成形される。そして、空洞部１４に配設されたシェル中子１５と、固定型１１、摺動入れ子１２、可動型１３との間に、溶湯が注湯されるキャビティ部１６が形成される。
【００１８】
シェル中子１５のエキゾーストマニホールド１の接続部２に対応する部分の端部には、固定型１１に嵌合するテーパ状の凸部１７が設けられている。凸部１７の外周部には第１の穴部１８が設けられ、固定型１１に挿入される第１の支持ピン１９と係合するようになっている。
【００１９】
また、シェル中子１５のエキゾーストマニホールド１の接続部３に対応する部分の端部には、図３に拡大して示すように、摺動入れ子１２との間に間隙Ｓを存して対向する当接面２０が設けられている。間隙Ｓは、後述するようにキャビティ部１６に溶湯が注湯されたときに、加熱されたシェル中子１５が膨張して当接面２０が摺動入れ子１２に当接し、キャビティ部１６を完成するように設定される。当接面２０には第２の穴部２１が設けられ、摺動入れ子１２に挿入される第２の支持ピン２２と係合するようになっている。
【００２０】
図２（ａ）において、２３は鋳込み穴２３ａを形成するための入れ子であり、２４はガス抜き孔である。
【００２１】
図２（ｂ）は、図２（ａ）示の可動型１３を除いた状態の金型を図２（ａ）に矢示する方向から見た図である。図２（ｂ）示のように、第１の穴部１８は、シェル中子１５のエキゾーストマニホールド１の接続部３に対応する部分のうち、内側の２個の端部に設けられた凸部１７の外周部に設けられており、それぞれの穴部１８に支持ピン１９が係合されている。従って、シェル中子１５は、２個の第１の穴部１８と、１個の第２の穴部２１との合計３か所で、支持ピン１９，２２と係合し、３点支持により安定に支持されている。
【００２２】
また、固形型１１は、図２（ｂ）示のように、受口２５、湯口２６、湯道２７、ゲート２８を備えている。図２（ｂ）において、２９ａ，２９ｂはガス抜き孔であり、３０は湯道２７に設けられたセラミック等の耐熱性の多孔質体からなるフィルタである。
【００２３】
次に、本実施形態の鋳造装置によるエキゾーストマニホールド１の鋳造方法について説明する。
【００２４】
本実施形態の鋳造装置によりエキゾーストマニホールド１を鋳造するときには、まず、図２（ｂ）示の受口２４から球状黒鉛鋳鉄等の溶湯を注湯し、湯口２５、湯道２６を介して、ゲート２７からキャビティ部１６に導入する。すると、キャビティ部１６はシェル中子１５の凸部１７が設けられている側から前記溶湯に満たされ、シェル中子１５は溶湯が満たされる方向に膨張する。このとき、シェル中子１５の凸部１７は、穴部１８に支持ピン１９が係合されているので、キャビティ部１６側への移動が阻止される。また、シェル中子１５の当接面２０は、穴部２１に係合された支持ピン２２に案内されて膨張し、間隙Ｓを解消して摺動入れ子１２に当接することによりキャビティ部１６を完成する。
【００２５】
次に、キャビティ部１６に充填された溶湯を凝固せしめたのち、離型することにより、エキゾーストマニホールド１を得ることができる。
【００２６】
本実施形態の鋳造装置によれば、前述のようにシェル中子１５が溶湯が満たされる方向に膨張することができ、キャビティ部１６の幅を狭める方向には実質的に膨張しない。従って、各部の肉厚が均一で偏肉のないエキゾーストマニホールド１を得ることができる。
【００２７】
また、本実施形態の鋳造装置によれば、シェル中子１５は凸部１７により固定型１１に嵌合され、支持ピン１９で支持されるようになっているので、エキゾーストマニホールド１の外部を形成する部分がシェル中子１５に接触しない。従って、エキゾーストマニホールド１の外部を形成する部分に黒皮が生じることが無く、黒皮を切削除去する加工等の後加工を施す必要が無い。尚、凸部１７はテーパ状に形成されているので、固定型１１に嵌合し、または固定型１１から離型する操作を容易に行うことができる。
【００２８】
本実施形態では、第１の穴部１８を、シェル中子１５のエキゾーストマニホールド１の接続部３に対応する部分の端部に設けられた凸部１７のうち、内側の２個の凸部１７に設けている。しかし、穴部１８は、１個の凸部１７のだけに設けてもよく、３個以上の凸部１７に設けてもよい。また、設ける位置も、内側の２個の凸部１７に限定されるものではなく、他の凸部１７に設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の排気管の斜視図。
【図２】本発明の鋳造装置の一構成例を示す説明図。
【図３】図２の要部を拡大して示す説明的断面図。
【図４】従来の鋳造装置の一構成例を示す説明図。
【符号の説明】
１…内燃機関の排気管、  ２…接続部、  ３…集合部、  １１，１２，１３…金型、  １４…空洞部、  １５…中子、  １６…キャビティ部、  １７…凸部、１８…第１の穴部、  １９…第１の支持ピン、  ２０…当接面、  ２１…第２の穴部、  ２２…第２の支持ピン。
【図１】
0004209534.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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