JP2003088940A - シリンダヘッドの鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単かつ安価な構成で、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を可能
にする。 【解決手段】矢印Ａ方向に摺動可能な第１摺動型４４
ａ、４４ｂと、前記第１摺動型４４ａ、４４ｂに対して
摺動可能な鋳抜きピン６０ａ、６０ｂと、前記鋳抜きピ
ン６０ａ、６０ｂと前記第１摺動型４４ａ、４４ｂとを
駆動させる駆動機構６２ａ、６２ｂと、矢印Ｂ方向に進
退可能な第２摺動型４６ａ、４６ｂとを備え、前記第１
摺動型４４ａ、４４ｂに設けられる第１係止部材８４
ａ、８４ｂと、前記第２摺動型４６ｂに設けられる第２
係止部材８６ａ、８６ｂとを互いに係合させることによ
り、型締め時に該第１摺動型４４ａ、４４ｂを所定位置
に拘束する。

Description

【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。 【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。 【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２
４ａ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２
８ｃ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２
４ａ、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、４
４ｂ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６４
ａ、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６
６ａ、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、６
０ｂ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７６
ａ、７６ｂには、ガイドロッド７２ａ、７２ｂの頭部７
８ａ、７８ｂ側が挿入されるとともに、この頭部７８
ａ、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８
０ａ、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４４
ａ、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、６
０ｂ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９４
ａ、９４ｂは入口管路９６ａ、９６ｂと出口管路９８
ａ、９８ｂとに連通している。鋳抜きピン６０ａ、６０
ｂ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、２
８ｂ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Ｓ
２）。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、８
４ｂ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６６
ａ、６６ｂが互いに離間する方向に変位する。ロッド６
６ａ、６６ｂに連結された押圧ブロック体７０ａ、７０
ｂ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、７
０ｂ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Ｓ
３および図８参照）。 【００３１】そして、上型４２が下降され、この上型４
２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Ｓ
４）。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、４
４ｂ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６２
ａ、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Ｓ
７）、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Ｓ１
０）。 【００３４】この場合、本実施形態では、鋳抜きピン６
０ａ、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、４４
ｂを所定位置に拘束するために、前記第１摺動型４４
ａ、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、８６
ｂ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、９
０ｂ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６０
ａ、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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 謙次 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 吉荒 敬太 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 4E093 NA01 NB01 QA04 QB05 QB07 QB10 QD01

Claims (1)

1. 【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、 前記鋳抜きピン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、 を備えることを特徴とするシリンダヘッドの鋳造装置。