JP3546221B2 - ダイカスト法 - Google Patents

Description

本発明は、対象物の円筒状の開口内に円筒状ライナを取り込むダイカスト法に関し、その方法は、鋳込みインサートが円筒状ライナの内側に配置され、溶融金属がライナの外側に対し圧入される。本発明は特に限定されるものではないが、鋳鉄または焼結金属などアルミニウム以外の材料のシリンダライナを円筒状の開口内に取り込んで成形するアルミニウムのシリンダブロックを鋳造する方法に関するものである。
現在取り込まれるシリンダライナを用いたアルミニウム製のエンジンは、ダイカストにより製造されており、これは、アルミニウムの溶融物が、射出と硬化の段階の間、加圧されていることを意味する。前記の溶融物がシリンダライナの内側へ入り込むのを防止するため、円柱体形状の上部鋳込みインサートと下部鋳込みインサートとが使用され、上部の鋳込みインサートはライナ内を占め、下部鋳込みインサートは、ライナおよび上部の鋳込みインサートの下端に接し、シリンダブロックのクランクケースになる部分を占める。
上部の鋳込みインサートは、ライナが冷えているときにライナと上部の鋳込みインサートとの間に約0.2mmの間隙が形成されるように、大きさが設定されている。この間隙は、溶融物と接触して約500℃に加熱されると約0.5mm増大して合計で約0.7mmになる。しかしながら、溶融物中の圧力はライナに外側から高い圧力をかけ、ライナは上記の上部の鋳込みインサートと接触するようになるほど変形する。その結果、ライナは、鋳込み工程の間、大きな応力をうける。この応力は製造工程の後の段階で真円度外れをもたらす原因となり、言い換えると、この事はライナ自体の余分な機械加工を必要とするので、この応力は望ましいものではない。
本発明の目的は、ライナ内のストレスによる真円度外れの恐れが完全になくなるように、序文で前述したダイカスト法を改良することである。
これは、鋳込みインサートとライナとの間に間隙を残す様な鋳込みインサートが使用されており、加圧された溶融物が前記の間隙に流入し、当該加圧された溶融物によりライナの両側に等圧が発生する効果による本発明により達成される。
本発明は、鋳込み段階においてライナへの外部応力を最小にし、これにより、従来知られているダイカスト法を使用する場合よりも鋳込み後に真円度のあるライナが形成される。その後に発生する収縮応力は、ライナを所定の位置に保持し、また、エンジンが駆動しているときの熱伝導にとっても必要である。
本発明は、添付図面に示された実施例により更に詳細に説明される。この図面において、図１は、従来知られているダイカスト法に使用されている上部と下部の鋳込みインサートが挿入されたシリンダブロックの断面図を示しており、図２は、既知のダイカスト法においてライナに掛かる圧力負荷を図示しており、図３は、本発明によるダイカスト法を用いた上部と下部の鋳込みインサートが挿入された図１に相応する断面図を示しており、図４は、本発明によるダイカスト法についての図２に相応する説明図である。
図１において、１と２は、加圧された溶融物が硬化し、側面１と２に接触した鋳型構成部分（示されていない）が取り除かれた後で、且つ、鋳型の上部と下部の鋳込みインサートが外される前の状態の、シリンダブロック３の鋳造されたアルミニウムブランクの相対する側面を示している。鋳型の上部の鋳込みインサート４は、シリンダブロック内の各シリンダに対する円柱状の物体であり、一方、下部の鋳込みインサート５は、クランクケース６の形状に一致する物体７である。上部の鋳込みインサート４の直径は、シリンダライナ８の内径に適合しており、ライナ８が冷えているときは、上部の鋳込みインサート４の外面とライナ８の内面との間に約0.2mmの間隙“a"が存在し、ライナが溶融物と接触して加熱されているときは、この間隙は約0.7mmに拡大する。
図１から明らかなように、ライナ８の下端は、下部の鋳込みインサート５の上面９と直接に接触しており、これは、溶融物が下から間隙"a"へ流れ込むことがないことを意味する。上部の鋳込みインサート４は、ライナの上端と接触するフランジ部10を具備して製作されており、前記フランジ部は、溶融物が上から間隙"a"へ流入するのを防止する。この結果、図２に示されているように、ライナの内面と外面との間に圧力差があり、換言すれば、このことは、ライナの塑性変形をもたらすこととなる。
図３は、前述と同様にシリンダブロツク３を示しているが、上部と下部の鋳込みインサート14と15はそれぞれ少し変形されており、これらの鋳込みインサートは、本発明の方法を行うことに使用されるものである。上部の鋳込みインサート14は、ライナ８の内側に対し約２゜の抜け勾配を得るために、僅かに円錐状であり、上部の鋳込みインサート14の外側とライナ８の内側との間に5mmから10mmの間隙"a"が得られるような寸法である。上部の鋳込みインサート14は、その外側に、ライナ８の円筒状開口の中で心出しするための、少なくとも三つの周囲に間隔を置いた案内ヒール（一つが示されている）を外側に備えており、その上部の鋳込みインサート14は、前記案内ヒール16により遮られた環状の間隙18が形成されるように、ライナ17の上端の上に置かれた上部フランジ17を有する。下部の鋳込みインサート15は、上部の鋳込みインサート14のための支持面に環状の凹部19を有する。凹部19には、少なくとも三つの周囲に間隔を置いて配置された支持ヒール21（一つが示されている）があり、このヒールはライナ８の下端を支持する。この設計は、ライナ８の下端と下部の鋳込みインサート15の上面との間に、支持ヒール21により遮られた、下部流路22を備えている。前記案内ヒール16の代わりとして、上部の鋳込みインサート14の中心部または軸方向沿って延びている軸方向のリブ（示されていない）が使用出来る。このリブは、下方向へ次第に細くする事ができる。
上部と下部の鋳込みインサート14と15について説明した実施態様は、ライナ８の外側および図示されていない鋳型構成要素の内側との間に射出された加圧された溶融物は、各ライナの下端と凹部19の表面との間の間隙22を通り、ライナ８の内側と上部の鋳込みインサート14との間の間隙"a"へ流れ込むことを示している。
この様に、間隙18は、流入する溶融物により押し出される空気を放出するガス抜き路として働く。この結果、ライナの外側にかかる溶融物の圧力は、図４に示されているように、溶融物から間隙"a"内に掛かる等しい圧力により平衡が保持され、これにより、ライナに掛かる外部応力が最小になる。溶融物が硬化し、上部の鋳込みインサート14が取り外された後、ライナ内側のアルミニウム材は、後に続く取外しと機械加工操作において、除去される。

Claims (4)

1. アルミニウムエンジンブロック中の円筒状の開口内にアルミニウム以外の金属の円筒状ライナを固定するためのダイキャスト方法であって、前記アルミニウム以外の金属が鋳鉄または焼結金属であること、ライナの内側に鋳込みインサートを、それ自身とライナとの間にギャップを残し且つライナの下端と前記鋳込みインサートとの間に間隙が生ずるように置いて流路を形成すること、前記ライナの周囲の前記ギャップの中に溶融アルミニウムを注入してその一部を前記流路を通ってライナの内側に流入させ、ライナの内側および外側の両面を溶融アルミニウムで覆い、これによってライナの両側に溶融金属による等しい圧力を生じさせ、及びその後、溶融アルミニウムが固化した後、前記のライナの内面から前記のアルミニウムを除去することを特徴とするダイカスト方法。
2. 請求項１に記載の方法において、鋳込みインサートが上部鋳込みインサートと下部鋳込みインサートとに分割されて成り、当該下部鋳込みインサートをその上面が前記ライナの下端と向き合い且つ前記ライナの下端との間に間隙が生ずるように置いて流路を形成すること、及び、前記の溶融金属をライナの外側から前記の通路を通って前記のギャップの中に流入させること、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. アルミニウムを含む第一の金属材料でできているエンジンブロックを製造するためのダイキャスト方法であって、エンジンブロックモールドの中にアルミニウムとは異なる第二の金属材料のシリンダライナを位置決めすること、第二の金属材料が鋳鉄または燒結金属であること、ライナの内側に鋳込みインサートを、それ自身とライナとの間のギャップを残し且つライナの下端と前記鋳込みインサートとの間に間隙が生ずるように置いて流路を形成すること、及び、前記ライナの周囲および前記ギャップの中に溶融状態の第一の金属材料を注入してライナの内側および外側の両面を覆い、これによってライナの外面に接触するシリンダ開口を形成し、その結果溶融金属によってライナの両側に等しい圧力を生じさせ、およびその後、第一の金属材料が固化した後、第二の金属材料のライナの内面から第一の金属を全て除去することを特徴とするダイキャスト方法。
4. 請求３項に記載の方法において、鋳込みインサートが上部鋳込みインサートと下部鋳込みインサートとに分割されて成り、当該下部鋳込みインサートをその上面が前記ライナの下端と向き合い且つ前記ライナの下端との間に間隙が生ずるように置いて流路を形成すること、及び、前記の溶融金属をライナの外側から前記の通路を通って前記のギャップの中に流入させること、をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。

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