JP2000145536A - 内燃エンジン用シリンダの製造方法 - Google Patents
内燃エンジン用シリンダの製造方法Info
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Abstract
ダイカスト法等の金型鋳造法を使用して、熱伝導性の悪
化や変形、剥離等の不具合を招くことなく、低コストで
精密に製造することができる製造方法を提供する。 【解決手段】 得るべきシリンダ(1)のボア径と略等
しい外径の円筒状部(32)、及び、該円筒状部(3
2)から径方向外方に向けて突設された、前記シリンダ
(1)の掃気口(16、16、17、17)と略等しい
断面寸法形状を有する掃気口形成部(36、36、3
7、37)を有するインサート用中子(30)を使用し
て金型鋳造を行い、前記インサート用中子(30)を鋳
ぐるんだシリンダ素材(1’)を得、しかる後、該シリ
ンダ素材におけるシリンダボア(10)の荒ボーリング
を行って、前記インサート用中子(30)の前記円筒状
部(32)を切削除去し、次いで、前記シリンダ素材
(1’)に残っている前記インサート中子(30)の前
記掃気口形成部(36、36、37、37)をプレス等
により離脱除去する。
Description
作業機等に使用される小型空冷2サイクルガソリンエン
ジン等の内燃エンジン用のシリンダの製造方法に係り、
特に、ハイプレッシャーダイカスト法等の金型鋳造法で
製造する場合に、アンダーカット部分となる掃気口部等
を合理的に形成することができる製造方法に関する。
型空冷2サイクルガソリンエンジンのシリンダは、例え
ば、特開昭58−155114号公報等にも見られるよ
うに、通常、アルミニウム合金製とされ、ピストンが嵌
挿されるシリンダボアを有する胴部と、スキッシュドー
ム形等の燃焼室が設けられた頭部と、が一体に形成され
ており、その外周部には多数の冷却フィンが形成されて
いる。
トンにより開閉される吸気口及び排気口が上下に段違い
で向かい合うように形成されるとともに、該吸気口及び
排気口と約90°位置をずらして所定厚みを有する内壁
付きの中空掃気通路が設けられ、この掃気通路の下流側
端部(上端部)に、前記ピストンにより開閉される左右
一対の掃気口が、前記シリンダボアの前記排気口とは反
対方向に向けてやや上向きに形成されている。
は、前記排気口を二分割する縦断面を挟んで対称的に一
対の掃気口が設けられた所謂二流掃気式のシリンダであ
るが、掃気口をさらに追加して二対設けた、所謂四流掃
気式のものも知られている(本発明の出願人による特願
平10−203750号等を参照)。
公報に示されている如くの、内壁付き中空のもの及び前
記内壁が無いもの(シリンダボア側が開口している)も
のの他、例えば、本発明の出願人による特願平10−2
03751号に開示されているように、クランク室から
掃気通路を通じて掃気口に導かれる混合気をピストンの
スカート部に接触させるべく、前記掃気通路の上部に所
定厚みを有する半壁を残して、その下部に高さ方向に沿
って切欠開口部を形成した、半壁付きのものもある。
シリンダのうち、特に、内壁付き(半壁付きを含む)中
空掃気通路を有するものを、精密な寸法形状の鋳造成形
品が低コストで得られる、ハイプレシャーダイカスト法
等の金型鋳造法で製造する場合、前記掃気通路の掃気口
部分がアンダーカット部となるが、崩壊性を有する中子
金型は高圧下では使用できないので、通常は、前記アン
ダーカット部となる掃気口部分が塞がった状態のシリン
ダ素材を鋳造成形し、その後、前記掃気口部分を機械加
工により切除する(前記特開昭58−155114号公
報参照)ようにされている。
た如くに、鋳造後に掃気口を機械加工により切除する場
合、工具を挿入するスペースが狭小であること等から、
加工作業が極めて難しく、加工精度も上げにくいといっ
た問題があった。この場合、2サイクル内燃エンジンに
おいては、掃気口の寸法形状及びその加工精度がエンジ
ン性能に重大な影響を及ぼすので、前記問題は特に重要
である。
ト中子を使用した金型鋳造法により、前記内壁付き中空
掃気通路を有するシリンダを製造することも考えられる
が、この場合は、インサート部分が鋳造成形品に残るた
め、熱伝導性が悪くなるとともに、変形、剥離等の不具
合が発生しやすくなるといった問題を生じる。本発明
は、前記した如くの従来の問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、内燃エンジン用シリンダ
を、ハイプレシャーダイカスト法等の金型鋳造法を使用
して、熱伝導性の悪化や変形、剥離等の不具合を招くこ
となく、低コストで精密に製造することができる、内燃
エンジン用シリンダの製造方法を提供することにある。
く、本発明に係る内燃エンジン用シリンダの製造方法
は、ピストンにより開閉される掃気口が形成された内壁
付き中空掃気通路を備えた内燃エンジン用シリンダを製
造するためのもので、基本的には、得るべきシリンダの
ボア径と略等しい外径の円筒状部、及び、該円筒状部か
ら径方向外方に向けて突設された、前記掃気口と略等し
い断面寸法形状を有する掃気口形成部を有するインサー
ト用中子を使用して、金型鋳造法により前記シリンダを
製造することを特徴としている。
は、前記インサート用中子をボア中子金型に外挿するよ
うにしてセットし、それを使用して金型鋳造を行い、前
記インサート用中子が残っているシリンダ素材を得、し
かる後、該シリンダ素材におけるシリンダボアのボーリ
ングを行って、前記インサート用中子の前記円筒状部を
切削除去し、次いで、前記シリンダ素材に残っている前
記インサート中子の前記掃気口形成部をプレス等により
離脱除去するようにされる。また、さらに好ましい態様
では、前記金型鋳造前に、前記インサート用中子の少な
くとも前記掃気口形成部の外表面に離型剤を塗布乃至メ
ッキして離型層を形成しておくようにされる。
前記製造方法を実施する際に使用されるもので、得るべ
きシリンダのボア径と略等しい外径の円筒状部、及び、
該円筒状部から径方向外方に向けて突設された、前記掃
気口と略等しい断面寸法形状を有する掃気口形成部を有
することを特徴としている。本発明に係るインサート用
中子は、より好ましい態様では、得るべきシリンダと同
じアルミニウム合金を材料として金型鋳造法により一体
成形され、また、外表面に離型剤が塗布乃至メッキされ
てなる離型層が形成される。
ルミニウム合金に限られることはなく、他の鉄系金属等
を使用できる。また、インサート用中子の材料として、
得るべきシリンダと同じアルミニウム合金を使用する場
合は、シリコン等の添加物の配合量をシリンダより多く
して融点を高くすることにより、相互間の融着等を防ぐ
ようにする。また、前記インサート用中子の外表面に塗
布ないしメッキする離型剤としては、クロム、ニッケ
ル、カーボン等が挙げられ、それらを電解メッキや蒸着
等の手法で塗布乃至メッキして離型層を形成する。
ンサート用中子を用いた内燃エンジン用シリンダの製造
方法の好ましい態様においては、前記インサート用中子
を用いることで、精密な寸法形状の鋳造成形品が低コス
トで得られるハイプレシャーダイカスト法を使用でき、
しかも、鋳造後に、前記インサート用中子の前記円筒状
部をシリンダボアの荒ボーリングを行うことで切削除去
し、さらに、該荒ボーリングで除去できない前記インサ
ート用中子の前記掃気口形成部をプレス等により離脱除
去するようにされるので、インサート部分が製品(シリ
ンダ)に全く残らないようにでき、その結果、従来のよ
うに、鋳造後に掃気口部分を機械加工により切除する製
造方法や、前記掃気口部分に挿入するインサート中子を
使用した従来の金型鋳造法による製造方法に比して、シ
リンダをより精密にかつより低コストで製造できるとと
もに、鋳造成形品(シリンダ)に残ってしまうインサー
ト用中子による熱伝導性の悪化や変形、剥離等の不具合
を招くことがないようにできる。
用シリンダの製造方法の一実施形態を説明する。本実施
形態の製造方法により製造すべき内燃エンジン用シリン
ダは、図8に示される如くの、携帯型動力作業機等に使
用される小型空冷2サイクルガソリンエンジンのシリン
ダ1であり、該シリンダ1は、アルミニウム合金製とさ
れ、ピストン60が嵌挿されるシリンダボア10を有す
る胴部2と、スキッシュドーム形等の燃焼室4が設けら
れた頭部3と、が一体に形成され、その外周部には、多
数の冷却フィン9が一体形成される。
ピストン60により開閉される吸気口11及び排気口1
2が上下に段違いで向かい合うように形成されるととも
に、該吸気口11及び排気口12と約90°位置をずら
して二対の中空掃気通路14、14、15、15(図2
において仮想線で示されている)が設けられる。すなわ
ち、前記シリンダ1は、前記排気口12を二分割する縦
断面Fを挟んで対称的に掃気通路が二対設けられている
所謂四流掃気式のものであり(本発明の出願人による前
記特願平10−203750号等を参照)、前記掃気通
路14、14、15、15の下流側端部(上端部)に、
前記ピストン60により開閉される左右で対をなす掃気
口16、16、17、17(後述するインサート用中子
30の平面図を示す図2において仮想線で示されてい
る)が、前記シリンダボア10の前記排気口12とは反
対方向(前記吸気口11側)に向けてやや上向きに形成
される。
した半壁付きものであり、本発明の出願人による前記特
願平10−203751号に開示されているように、ク
ランク室から掃気通路を通じて掃気口に導かれる混合気
をピストンのスカート部に接触させるべく、前記掃気通
路14、14、15、15の上部に、前記シリンダボア
10と同径の、所定厚みを有する半壁18、18、1
9、19(図2において仮想線で示されている)を残し
て、その下部に高さ方向に沿って図8に示されている切
欠開口部21、21と、図8には示されていない前記半
壁19、19の下側にも、切欠開口部22、22(図2
参照)が形成される。
〜図3に示される如くのインサート用中子30が使用さ
れる。図示例のインサート用中子30は、アルミニウム
合金を材料として金型鋳造法により一体成形されたもの
で、得るべき前記シリンダ1のボア径と略等しい外径の
円筒状部32、及び、該円筒状部32の下端部から径方
向外方に向けて突設された、前記掃気口16、16、1
7、17に略等しい断面寸法形状を有する、左右二対の
掃気口形成部36、36、37、37を有し、前記円筒
状部32の下端部付近における前記掃気口形成部36、
36、37、37とは約90°位置をずらした前記縦断
面F上には、図3に示される如くの、排気口用中子40
の先端部に設けられた円錐台状のボス42が嵌挿され
る、外周側程大径の挿通穴33が径方向に穿設されてい
る。
参照)は、前記シリンダボア10の上端から前記掃気口
16、16の下端までの高さHa(後述する図7参照)
より若干低くされている。また、図1に示される如く
に、前記二対の掃気口形成部36、36、37、37の
上面36a、36a、37a、37a及び下面36a、
36a、37a、37aは、外端から基端(前記円筒状
部32側)にかけて、それぞれ水平面に対してα(例え
ば13°)、β(例えば15°)だけ上向きに傾斜せし
められ、若干末広がり状に形成されている。
外表面全体には、クロム、ニッケル等の離型剤が塗布乃
至メッキされた離型層38が形成されている(図1参
照)。なお、該離型層38は、通常は前記掃口形成部3
6、36、37、37の外表面に形成されていれば良い
が、後述する前記インサート用中子30の前記円筒状部
32を切削除去せしめる際に、前記シリンダボア10の
表面がむしり取られたりすること等を防止するために
は、前記の如く、前記インサート用中子30の外表面全
体に形成せしめると良い。前記した如くのインサート用
中子30を用いて前記シリンダ1を製造するにあたって
は、まず、図4に示される如くに、前記インサート用中
子30をボア中子金型50にセットするとともに、図3
に示される如くに、前記挿通穴33に前記排気口用中子
40の先端部に設けられた円錐台状の前記ボス42を嵌
挿して位置決め、抜け止めを行う。
ーダイカスト法で使用される通常の中子金型であり、前
記インサート用中子30の前記円筒状部32が外挿され
る円柱状のボア挿入部52、このボア挿入部52の上方
に連設された、前記シリンダ1の前記燃焼室4形状に対
応した燃焼室形成部53、前記ボア挿入部52の下方に
連設された円柱状のボア下部形成部54、及び、このボ
ア下部形成部54の左右に連設された、図8に示されて
いる前記掃気通路14、14に対応した掃気通路形成部
55、55と、図8には示されていないもう一対の掃気
通路15、15の形状に対応した掃気通路形成部(図示
省略)からなっている。
中子30の内径と略同じ外径を有し、その高さは、前記
インサート用中子30の高さHiより若干高い、得るべ
き前記シリンダ1における前記シリンダボア10の上端
から前記掃気口16、16の下端までの高さHa(図7
参照)と略同じとされている。また、前記ボア下部形成
部54は、その外径が、前記ボア挿入部52の外径より
大きい、前記インサート用中子30の外径と略同じとさ
れており、前記インサート用中子30の前記円筒状部3
2を受け止め、係止するようになっている。さらに、図
4に示されている前記掃気通路形成部55、55と、図
4には示されていないもう一対の掃気通路形成部には、
それぞれ前記インサート用中子30の前記掃気口形成部
36、36、37、37が挿入される切欠部56、5
6、(57、57)や、前記半壁21、21、22、2
2の寸法形状に対応した切欠部58、58、(59、5
9)が形成されている。また、前記ボア下部形成部54
には、前記吸気口11に対応した形状の吸気口用中子
(図示省略)がセットされる。
30を前記ボア中子金型50にセットし、前記排気口用
中子40や前記吸気口用中子を前記のようにセットする
等した後は、図5に示される如くに、ハイプレッシャー
ダイカスト法による金型鋳造を行い、その後、前記ボア
中子金型50を抜き取り、図6に示される如くの、前記
インサート中子30が残っているシリンダ素材1’を得
る。
ダ素材1’のボア10と前記インサート用中子30とは
互いに密着しているが、予め前記インサート用中子30
の外表面に前記した如くに離型層38を形成しているの
で、それらが互いに融着する等の不具合は生じない。し
かる後、図7に示される如くに、前記シリンダ素材1’
のシリンダボア10の荒ボーリングを行って、前記イン
サート用中子30の前記円筒状部32を切削除去する。
このときには、前記インサート用中子30の切削除去と
同時に、前記シリンダボア10における若干径大なる上
端部分10a(前記インサート用中子30の上方部分)
も形成される。
る前記インサート中子30の前記掃気口形成部36、3
6、37、37を、プレス等により前記掃気通路14、
14、15、15側に押し出して離脱除去する。この場
合も、予め前記掃気口形成部36、36、37、37の
外表面に前記した如くに離型層38を形成しており、か
つ、前記掃気口形成部36、36、37、37は、内側
方に向けて若干末広がり状とされている前記掃気口1
6、16、17、17に沿うように、前記掃気通路1
4、14、15、15内に向けて下方に若干傾斜せしめ
られているので、前記掃気口形成部36、36、37、
37は、前記シリンダボア10側からプレス等で押圧す
ることにより、比較的容易に離脱除去せしめられる。そ
の後は、所要の仕上げ処理を行って、図8に示される如
くの製品シリンダ1を得る。
ンサート用中子30を用いた2サイクル内燃エンジン用
シリンダ1の製造方法においては、前記インサート用中
子30を用いることで、精密な寸法形状の鋳造成形品が
低コストで得られる、ハイプレシャーダイカスト法を使
用でき、しかも、鋳造後に、前記インサート用中子30
の前記円筒状部32を、シリンダボア10の荒ボーリン
グを行うことで切削除去し、さらに、該荒ボーリングで
除去できない前記インサート用中子30の前記掃気口形
成部36、36、37、37をプレス等により離脱除去
するようにされるので、インサート部分が製品(シリン
ダ)に全く残らないようにでき、その結果、従来のよう
に、鋳造後に掃気口部分を機械加工により切除する製造
方法や、前記掃気口部分に挿入するインサート中子を使
用した従来の金型鋳造法による製造方法に比して、シリ
ンダをより精密にかつより低コストで製造できるととも
に、製品(シリンダ)に残ってしまうインサート中子に
よる熱伝導性の悪化や変形、剥離等の不具合を招くこと
がないようにできる。以上、本発明の一実施形態につい
て詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるも
のではなく、特許請求の範囲に記載された発明の精神を
逸脱しない範囲で、設計において、種々の変更ができる
ものである。
明に係る内燃エンジン用シリンダの製造方法によれば、
得るべきシリンダのボア径と略等しい外径の円筒状部と
掃気口と略等しい断面寸法形状を有する掃気口形成部と
を有するインサート用中子を用いることで、精密な寸法
形状の鋳造成形品が低コストで得られるハイプレシャー
ダイカスト法を使用でき、しかも、鋳造後に、前記イン
サート用中子の前記円筒状部をシリンダボアのボーリン
グを行うことで切削除去し、さらに、該ボーリングで除
去できない前記インサート用中子の前記掃気口形成部
を、プレス等により簡単に離脱除去するようにされるの
で、インサート部分が製品(シリンダ)に全く残らない
ようにでき、その結果、従来のように、鋳造後に掃気口
部分を機械加工により切除する製造方法や、前記掃気口
部分に挿入するインサート中子を使用した従来の金型鋳
造法による製造方法に比して、シリンダをより精密にか
つより低コストで製造できるとともに、製品(シリン
ダ)に残ってしまうインサート中子による熱伝導性の悪
化や変形、剥離等の不具合を招くことがないようにでき
る。
用中子の一実施形態を示す縦断面図。
型にセットした状態を示す縦断図。
金型を使用した金型鋳造工程の説明に供される縦断面
図。
ダ素材のシリンダボアの荒ボーリングを行って、前記イ
ンサート用中子の円筒状部を切削除去する荒ボーリング
工程の説明に供される断面図。
かった前記インサート用中子の掃気口形成部をプレス等
で離脱除去する工程の説明に供される断面図。
法により製造される小型空冷2サイクル内燃エンジンの
シリンダを示す縦断面図。
ン)のシリンダ 1’ シリンダ素材 10 シリンダボア 14、15 中空掃気通路 16、17 掃気口 18、19 半壁(掃気通路内壁) 30 インサート用中子 32 円筒状部 36、37 掃気口形成部 38 離型層 50 ボア中子金型 60 ピストン
Claims (7)
- 【請求項1】 ピストン(60)により開閉される掃気
口(16、16、17、17)が形成された内壁(1
8、18、19、19)付き中空掃気通路(14、1
4、15、15)を備えた内燃エンジン用シリンダ
(1)の製造方法であって、 得るべきシリンダ(1)のボア径と略等しい外径の円筒
状部(32)、及び、該円筒状部(32)から径方向外
方に向けて突設された、前記掃気口(16、16、1
7、17)と略等しい断面寸法形状を有する掃気口形成
部(36、36、37、37)を有するインサート用中
子(30)を使用して、金型鋳造法により前記シリンダ
(1)を製造することを特徴とする内燃エンジン用シリ
ンダの製造方法。 - 【請求項2】 前記インサート用中子(30)をボア中
子金型(50)にセットして金型鋳造を行い、前記イン
サート用中子(30)が残っているシリンダ素材
(1’)を得、しかる後、該シリンダ素材(1’)にお
けるシリンダボア(10)のボーリングを行って、前記
インサート用中子(30)の前記円筒状部(32)を切
削除去し、次いで、前記シリンダ素材(1’)に残って
いる前記インサート中子(30)の前記掃気口形成部
(36、36、37、37)をプレス等により離脱除去
することを特徴とする請求項1に記載の内燃エンジン用
シリンダの製造方法。 - 【請求項3】 前記金型鋳造前に、前記インサート用中
子(30)の少なくとも前記掃気口形成部(36、3
6、37、37)の外表面に離型剤を塗布乃至メッキし
て離型層(38)を形成しておくことを特徴とする請求
項1又は2に記載の内燃エンジン用シリンダの製造方
法。 - 【請求項4】 ピストン(60)により開閉される掃気
口(16、16、17、17)が形成された内壁(1
8、18、19、19)付き中空掃気通路(14、1
4、15、15)を備えた内燃エンジン用シリンダ
(1)を金型鋳造法により製造する際に使用されるイン
サート用中子(30)であって、得るべきシリンダ
(1)のボア径と略等しい外径の円筒状部(32)、及
び、該円筒状部(32)から径方向外方に向けて突設さ
れた、前記掃気口(16、16、17、17)と略等し
い断面寸法形状を有する掃気口形成部(36、36、3
7、37)を有することを特徴とするインサート用中
子。 - 【請求項5】 アルミニウム合金を素材として金型鋳造
法により一体成形されていることを特徴とする請求項4
に記載のインサート用中子。 - 【請求項6】 外表面に離型剤が塗布乃至メッキされて
なる離型層(38)が形成されていることを特徴とする
請求項4又は5に記載のインサート用中子。 - 【請求項7】 請求項4乃至6のいずれか一項に記載の
インサート用中子(30)をボア中子金型(50)にセ
ットして金型鋳造を行い、前記インサート用中子(3
0)が残っているシリンダ素材(1’)を得、しかる
後、該シリンダ素材(1’)におけるシリンダボア(1
0)のボーリングを行って、前記インサート用中子(3
0)の前記円筒状部(32)を切削除去し、次いで、前
記シリンダ素材(1’)に残っている前記インサート中
子(30)の前記掃気口形成部(36、36、37、3
7)をプレス等により離脱除去することにより製造され
た内燃エンジン用シリンダ。
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