JP4224232B2 - シリンダヘッドの鋳造装置 - Google Patents
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Description
【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
Claims (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。
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