JP4445335B2 - 金型装置及びシリンダブロックの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、柱状穴部を形成するための分割式中子を備える金型装置と、該金型装置をシリンダブロックの製造に適用したシリンダブロックの製造方法に関する。

エンジンのシリンダブロックにおけるボア部のような柱状穴部を有する鋳造成型品を製作する場合に、鋳造型のキャビティ部に中子を挿入した状態で鋳造を行い、溶湯が固化した後に中子を抜いて離型させて柱状穴部を得ることができる。この際、中子をスムーズに離型させるためには、中子に所定の抜き勾配を設ける必要があるが、ボア部は勾配のない円柱形でなければならいために抜き勾配に応じた切削加工を行う必要がある。抜き勾配が大きい場合、又は柱状穴部が深い場合には切削加工時の加工しろが大きくなり、加工時間が長く、しかも切削屑が多く発生して材料利用率が低下する。また、一般的に鋳造成型品は、表面から深い部分ほど鋳巣が多く発生する傾向があるため、切削加工しろが大きい場合には切削後の表面に鋳巣が多く表れるおそれがある。

このように切削加工しろは小さいことが好ましく、中子の抜き勾配は０であることが望ましい。この目的のため、インナ部材と、その両側面にテーパ面を介して摺動自在に指示されたアウタ部材とを備えたコアを中子として用いる金型装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この金型装置によれば、中子としてのコアを製品の空間部における底壁との干渉を避けてスムーズに離型させることができて好適である。

特許第３４０６２６６号公報

前記の金型装置は、中子の一部であるサイドコアのみを内径側に移動させて離型させるものであり、該サイドコアの外周部には抜き勾配が不要であって好適である。しかしながら、柱状穴部が深い場合にはサイドコアだけが離型可能であっても、他の部分の離型が困難な場合があり、これらの他の部分に抜き勾配を設ける必要が生じる。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、鋳造品の柱状穴部を形成するための分割式中子を備える金型装置において、抜き勾配を設けることなく分割式中子をスムーズに離型させて柱状穴部を形成することができる金型装置及び該金型装置を用いたシリンダブロックの製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る金型装置は、鋳造品の柱状穴部を形成するために鋳造型のキャビティ部に挿入される分割式中子を備える金型装置において、前記分割式中子は、前記柱状穴部の軸部に直交する断面上で前記軸部から離間する方向に向かって少なくとも先端部が先細り形状である複数の第１分割コアと、前記軸部からみて複数の前記第１分割コアの各間に設けられた複数の第２分割コアと、前記軸部を含み、少なくとも前記第１分割コアを前記軸部から離間する方向に向って押し出しながら位置決めを行うインナコアと、を有し、前記インナコアにより前記第１分割コアが位置決めされた際、前記第２分割コアの両端部は隣接する前記第１分割コアの前記先端部にそれぞれ当接し、前記第１分割コアの外周面及び前記第２分割コアの外周面が前記柱状穴部の内周面形状を形成することを特徴とする。

このように、第１分割コアと第２分割コアにより柱状穴部の内周面を形成し、キャビティに溶湯を注入した後に第１分割コア及び第２分割コアを軸部側に移動させることによって、第１分割コア及び第２分割コアに抜き勾配を設けることなく、分割式中子をスムーズに離型させて抜き取ることができる。また、第１分割コアの先端部は先細り形状であることから、第１分割コアは第２分割コアに干渉することなく内側へ移動させることができ、第１分割コアの移動後に第２分割コアを移動させることができる。

この場合、前記第１分割コア及び前記第２分割コアが前記柱状穴部の底部の方向へ移動することを制限する第１ストッパを有し、前記第１分割コアは、前記底部へ向かって前記軸部に接近する内側傾斜面を備え、前記インナコアは、前記内側傾斜面と対向し且つ同角度の傾斜である外側傾斜面を備え、前記インナコアが前記底部の方向へ押し出されることによって、前記第１分割コアは、前記内側傾斜面が前記インナコアの前記外側傾斜面と摺動しながら前記軸部から離間する方向に押し出されて位置決めされるようにするとよい。

これにより、インナコアを底部の方向へ移動させるという簡便な操作によって第１分割コアが適切に位置決めされ、しかも第１分割コアはインナコアに対して広い面積で当接して安定する。また、第２分割コアの両端部は隣接する第１分割コアの前記先端部にそれぞれ確実に当接する。

前記第１ストッパは、前記第１分割コア及び前記第２分割コアに対して前記底部の側で接する先端中子とすると、底部の面をばりのないスムーズな形状に成型可能である。

また、前記第１分割コア及び前記第２分割コアが前記柱状穴部から抜かれることを制限する第２ストッパを有し、前記第１分割コア及び前記インナコアの一方に、前記底部へ向かって前記軸部に接近する第１係合溝を備え、他方に、該第１係合溝に係合しながら移動可能な第１係合片を備え、前記第２分割コア及び前記インナコアの一方に、前記底部へ向かって前記軸部に接近する第２係合溝を備え、他方に、該第２係合溝に係合しながら移動可能な第２係合片を備え、前記キャビティ部に溶湯を注入した後に、前記インナコアを引くことによって、前記第１係合片及び前記第２係合片は前記第１係合溝内及び前記第２係合溝内を移動し、前記第１分割コア及び前記第２分割コアはそれぞれ前記軸部の方向に引き寄せられるようにして製品部から離型させるとよい。

これにより、インナコアを引くという簡便な操作によって第１分割コア及び第２分割コアを製品部から離型させることができる。

さらに、前記インナコアを引く以前に、前記第１係合溝と前記第１係合片が係合する各係合面の間、及び前記第２係合溝と前記第２係合片が係合する各係合面の間には隙間部が設けられ、前記インナコアが引かれる際に、前記第１係合溝と前記第１係合片が係合した後に前記第２係合溝と前記第２係合片が係合すると、第１分割コアの離型と第２分割コアの離型を時間的にずらすことができ、容易に離型可能となり、しかもインナコアを引くための駆動力は小さい。

また、本発明に係るシリンダブロックの製造方法は、前記金型装置を用い、前記柱状穴部はシリンダブロックのボア部であり、前記キャビティ部に溶湯を注入する第１工程と、前記インナコアを引いて前記第１分割コア及び前記第２分割コアを前記軸部へ向けて移動させ、前記溶湯が固化した製品部から離型させる第２工程と、前記分割式中子を前記溶湯が固化した製品部から抜き取って前記ボア部を形成する第３工程と、前記ボア部の内面を切削加工する第４工程と、を有することを特徴とする。

前記金型装置を用いることにより、抜き勾配のないボア部を形成することができ、第４工程における切削加工しろが小さく、加工時間の短縮、切り屑低減による材料利用率の向上を図ることができる。また、加工面に表れる鋳巣が表れることが抑制され、高品質なシリンダブロックが得られる。

本発明に係る金型装置によれば、鋳造品の柱状穴部を形成するための分割式中子を備える金型装置において、キャビティに溶湯を注入した後に第１分割コア及び第２分割コアを軸部側に移動させることによって、抜き勾配を設けることなく中子をスムーズに離型させて柱状穴部を形成することができる。

また、本発明に係るシリンダブロックの製造方法によれば、前記金型装置を用いることにより、抜き勾配のないボア部を形成することができ、その後の切削工程における切削加工しろを小さく設定することができる。

以下、本発明に係る金型装置及びシリンダブロックの製造方法について実施の形態を挙げ、添付の図１〜図１４を参照しながら説明する。本実施の形態に係るシリンダブロックの製造方法は、単気筒のシリンダブロックを鋳造成型するための方法である。このシリンダブロックはシリンダヘッド一体型であるためボア部Ｂが有底の深い柱状穴形状となっており、このようなボア部Ｂを形成するために本実施の形態に係る金型装置１０が用いられる。

図１に示すように、金型装置１０はキャビティ１２の外周部を形成するための型部１４と、キャビティ１２に挿入される分割式中子１６と、該分割式中子１６を進退駆動する駆動機構部１８とを有する。

型部１４は、シリンダブロックにおけるシリンダヘッド部分を形成するための固定型２０と、シリンダブロックの周囲形状を形成する第１摺動型２２及び第２摺動型２４と、クランクケース側の部分を形成する可動型２６とを有する。固定型２０の下面には、アルミニウム合金等の溶湯（半凝固状態のスラリーを含む）を注入する湯口２８が設けられ、溶湯が図示しない射出ピストンによりチューブから押し出されて湯口２８を介してキャビティ１２内に注入される。固定型２０の上面には上方に延在する２本のステー３０が設けられ、該ステー３０の上面からガイドピン３２がそれぞれ突出している。

駆動機構部１８は、ハウジング３４と、該ハウジング３４の下部に設けられたベース板３６と、ハウジング３４の中央部に設けられた第１シリンダ３８と、ハウジング３４を昇降させる第２シリンダ４０（図１ではロッド部のみ示す）とを有する。第１シリンダ３８のロッド３８ａは、ボア部Ｂとして形成される部分の軸中心（軸部）Ｃと同軸に配置され、先端が分割式中子１６におけるインナコア４２の上部に接続されてインナコア４２を昇降させることができる。ベース板３６は、可動型２６と接続されており、第２シリンダ４０の作用下にハウジング３４が昇降するとき、ハウジング３４及びベース板３６と一体的に昇降する。また、第１シリンダ３８及び分割式中子１６も一体的に昇降する。

なお、金型装置１０の構成に関して図１〜図５を用いた説明では、ロッド３８ａが延出してストッパ６２がばね受け部材８６に当接している状態を例にして説明する。

ベース板３６の下面にはガイドピン３２が嵌合するガイド穴３６ａが設けられており、ハウジング３４はガイドピン３２に案内されて鉛直方向に正確に昇降する。ベース板３６の下部には可動型２６が接続されており、ベース板３６の円柱孔３６ｂ及び可動型２６の円柱孔２６ａが上下方向に連通している。円柱孔２６ａ及び円柱孔３６ｂの内壁面には縦溝部２６ｂ及び３６ｃ（図４参照）が上下方向に連通して設けられ、これらの縦溝部２６ｂ及び３６ｃに懸架部材６４が横断して設けられている。

図２〜図４に示すように、分割式中子１６は、キャビティ１２内の中央部で軸中心Ｃに沿って延在するインナコア４２と、該インナコア４２の周囲を囲むように設けられた２個の第１分割コア４６及び２個の第２分割コア５０と、これらの第１分割コア４６及び第２分割コア５０の下端側の略全面を覆うように設けられた先端中子（第１ストッパ）５４とを有する。先端中子５４は、傘型であり軸方向高さの低い円柱部５４ａと、該円柱部５４ａの下面側に設けられて下方に縮径する円錐台部５４ｂとからなり、先端中子５４の上面中央部には上方に向かって延在するポール５５が接続されている。先端中子５４の上面とインナコア４２の下面との間には多少の隙間が設けられている。円錐台部５４ｂは隅部が丸みを帯びた滑らかな形状であって、シリンダの燃焼室に適合する形状である。キャビティ１２内には分割式中子１６の他にシリンダブロックにウォータジャケット部を形成するための砂中子５６が第１摺動型２２及び第２摺動型２４に一部が固定されて設けられている。

インナコア４２は、キャビティ１２の底部１２ａに向かって先端先細りのテーパ形状で、軸中心Ｃに直交する断面（以下、単に断面という）上において略正方形であって、一対の第１外側傾斜面４２ａと、一対の第２外側傾斜面４２ｂとを有する。インナコア４２の断面中央部にはポール５５が挿通する中心孔５８が設けられている。インナコア４２の略中間高さ部から上方に向かっては、各第１外側傾斜面４２ａから連続的に一組の上部側面対６０が延在しており、これらの上部側面対６０の上端は円盤状のストッパ６２を介してボルト６３によりロッド３８ａに接続されている。ロッド３８ａは、ストッパ６２がばね受け部材８６に当接するまで下降することができる。

第１分割コア４６と第２分割コア５０は、インナコア４２の周囲に交互に設けられており、第１シリンダ３８の作用下にインナコア４２が底部１２ａの方向に最大に突出したときには第１分割コア４６と第２分割コア５０は円柱形を形成する。各第１分割コア４６及び各第２分割コア５０は、それぞれ軸方向に延在する等しい高さの略柱形状であって、その上部は可動型２６の円柱孔２６ａに挿入されている。なお、インナコア４２が引かれたときには、第１分割コア４６及び第２分割コア５０は所定の時間差をもって、第１係合片６７及び第２係合片６６によって軸中心Ｃの方向に引き寄せられるが、この詳細な動作については後述する。

各第１分割コア４６は、外方側面４６ａと、内側傾斜面４６ｂと、周方向側面４６ｃ、４６ｄとを有する。外方側面４６ａは、軸中心Ｃに対する角度が略２０°の円弧形状である。周方向側面４６ｃ、４６ｄは軸中心Ｃから離間する方向に向かって互いに接近する面であって、断面上において、第１分割コア４６は外方に向かって先端先細りの略台形となっている。第１分割コア４６は少なくとも先端部が先細り形状であればよい。

各第２分割コア５０は、外方側面５０ａと、内側中心傾斜面５０ｂと、前記周方向側面４６ｃに当接する内方第１側面５０ｃと、前記周方向側面４６ｄに当接する内方第２側面５０ｄとを有する。外方側面５０ａは軸中心Ｃに対する角度が略１６０°の円弧形状である。断面上において、第２分割コア５０は断面略半月形である。

第１分割コア４６の内側傾斜面４６ｂ及び第２分割コア５０の内側中心傾斜面５０ｂは、それぞれ底部１２ａへ向かって軸中心Ｃに接近するように緩やかに傾斜しており、その傾斜角度はインナコア４２の第１外側傾斜面４２ａ及び第２外側傾斜面４２ｂの傾斜角度と等しく、該第１外側傾斜面４２ａと内側傾斜面４６ｂ、及び第２外側傾斜面４２ｂと内側中心傾斜面５０ｂは当接している。内側傾斜面４６ｂには底部１２ａへ向かう方向に延在し内側傾斜面４６ｂと平行な第１係合溝４８が設けられており、同様に、内側中心傾斜面５０ｂには、底部１２ａへ向かう方向に延在し内側中心傾斜面５０ｂと平行な第２係合溝５２が設けられている。第１係合溝４８及び第２係合溝５２は、それぞれ奥の部分が左右二手に分岐した断面Ｔ字形状である。

インナコア４２の先端近傍における各第１外側傾斜面４２ａには、第１係合溝４８に係合する断面Ｔ字状の第１係合片６７が一部埋め込まれた状態でボルト６９により固定されている。同様に、インナコア４２の先端近傍における各第２外側傾斜面４２ｂには、第２係合溝５２に係合する断面Ｔ字状の第２係合片６６が一部埋め込まれた状態でボルト６９により固定されている。

図５に示すように、第１係合片６７と第１係合溝４８との間には、Ｔ字横方向延在部において外径方向の第１外側隙間部６８及び内径方向の第１内側隙間部７０が存在する。また、第２係合片６６と第２係合溝５２との間には、Ｔ字横方向延在部において外径方向の第２外側隙間部７２及び内径方向の第２内側隙間部７４が存在する。第１内側隙間部７０の幅Ａ１は第２内側隙間部７４の幅Ａ２よりも小さい。

第１分割コア４６の内側傾斜面４６ｂはインナコア４２の第１外側傾斜面４２ａと当接しており、第１分割コア４６はインナコア４２によって外径方向にやや押圧されている。また、第１分割コア４６の上部は可動型２６の円柱孔２６ａの内面に当接して位置決めされている。

第２分割コア５０は、内側中心傾斜面５０ｂがインナコア４２の第２外側傾斜面４２ｂと当接するとともに、内方第１側面５０ｃ及び内方第２側面５０ｄが第１分割コア４６の周方向側面４６ｃ及び４６ｄと当接しており、第２分割コア５０はインナコア４２及び第１分割コア４６によって外径方向にやや押圧されて位置決めされている。つまり、インナコア４２は下方に向かって先細りテーパ形状であることから該インナコア４２が下方に向かって押し出される際に、第１分割コア４６は第１外側傾斜面４２ａによって外方に押し出され、該第１分割コア４６が外径方向に向かって先細り形状であることから、第２分割コア５０は第１分割コア４６が移動する方向と直交する方向に押し出される。このように、第２分割コア５０の内方第１側面５０ｃ及び内方第２側面５０ｄは第１分割コア４６の周方向側面４６ｃと摺動しながら外径方向に押し出され、内方第１側面５０ｃと周方向側面４６ｃ、及び内方第２側面５０ｄと周方向側面４６ｄとはそれぞれ隙間なく確実に当接することとなり、第１分割コア４６と第２分割コア５０は、外周面における継ぎ目に隙間の少ない円柱を形成することができる。

なお、図６に示す分割式中子１６ａのように、インナコア４２の第２外側傾斜面４２ｂと第２分割コア５０の内側中心傾斜面５０ｂとの間に隙間部７６を設けることにより、第２分割コア５０は第１分割コア４６によってのみ外径方向に押し出されるようにしてもよい。これにより、第１分割コア４６と第２分割コア５０は一層確実に当接し、外周面における継ぎ目の隙間がより少なくなる。図６及び後述する図１３、図１４において分割式中子１６と同じ箇所には同符号を付し、その詳細な説明を省略する。

また、第１係合片６７及び第１係合溝４８が設けられる位置は逆でもよい。つまり、第１係合片６７が第１分割コア４６の内側傾斜面４６ｂから内方に向かって突出するように設け、第１係合溝４８をインナコア４２の第１外側傾斜面４２ａに設けてもよい。この場合、第１係合片６７は内側傾斜面４６ｂにおける上部に設けられているとよい。第２係合片６６と第２係合溝５２についても同様に逆の位置に設けられていてもよい。

各第１分割コア４６及び各第２分割コア５０の上面には中心四角孔７８ａを有するリング（第２ストッパ）７８の下面が当接しており、該リング７８の上部には等間隔の位置に４つのピン８０が圧入されてそれぞれ上方に延在している。中心四角孔７８ａにはインナコア４２が挿通している。

リング７８は、第１分割コア４６及び第２分割コア５０の上部とともに円柱孔２６ａに挿入されており、可動型２６よりも上方にやや突出している。

ポール５５の上面には懸架部材６４の中央部がボルト８１により締結されており、該懸架部材６４は２つの上部側面対６０に挟まれた部分からリング７８の上面凹部７８ｂを介して両水平方向に突出している。懸架部材６４の両端部は、それぞれ縦溝部２６ｂ及び縦溝部３６ｃに挿入されており、該縦溝部２６ｂ、３６ｃに沿って昇降可能である。懸架部材６４の両端部はボルト８２によって可動型２６に固定されている。懸架部材６４の下面とリング７８の上面との間には隙間が設けられている。

ベース板３６の上面には、２つの略半円状のばね受け部材８６がやや離間して設けられ、インナコア４２を中心として直径方向に割れた円を形成し、円柱孔３６ｂの上面を略塞いでいる。各ばね受け部材８６は、外周部が複数のボルト６５によってベース板３６に固定されている。

ばね受け部材８６の内径側の部分には上下方向の４つの貫通孔８６ａが設けられ、それぞれ前記ピン８０の一部が挿入されている。ピン８０のまわりにはばね８８が設けられ、ばね受け部材８６の下面とリング７８の上面により圧縮されてリング７８を下方へ押圧している。各ピン８０の上端面はばね受け部材８６の上面よりやや低い位置に設定されている。

次に、このように構成される金型装置１０を用いて、シリンダブロックを製造する方法について説明する。以下の説明では、表記したステップ番号順に処理が実行されるものとする。

図７のステップＳ１において、第１摺動型２２及び第２摺動型２４をスライド移動させるとともに第２シリンダ４０の作用下に可動型２６を下降させ、固定型２０、第１摺動型２２、第２摺動型２４及び可動型２６によってキャビティ１２を形成する。

また、先端中子５４、第１分割コア４６及び第２分割コア５０を有する分割式中子１６は円柱孔３６ｂ及び円柱孔２６ａを通ってキャビティ１２内に挿入される。第１分割コア４６及び第２分割コア５０はばね８８の作用によって下方に押圧されて先端中子５４の上面に当接する。

ステップＳ２において、第１シリンダ３８の作用下に、ストッパ６２がばね受け部材８６に当接するまでロッド３８ａを下降させ、インナコア４２をキャビティ１２内に押し出す。第１分割コア４６及び第２分割コア５０は、先端中子５４によって底部１２ａの方向へ移動することが制限されながらインナコア４２によって外方に押し出されることから円柱形となり、ボア部Ｂの内周面形状を形成する。この円柱形の外径は、詳細には、後述するステップＳ１０の切削加工における切削加工しろと、溶湯が固化する際の収縮率を考慮して設定されている。該円柱の外周面は、従来の中子における抜き勾配に相当する傾斜がない形状となっている。

ステップＳ３において、湯口２８からキャビティ１２内に溶融を注入する。この溶湯が冷却、固化することによりシリンダブロックとしての製品部Ｗが鋳造成型される。このとき、シリンダヘッドの燃焼室に相当する部分には、先端中子５４のみが設けられていることから、ばりのないスムーズな形状の燃焼室が得られる。

第１分割コア４６及び第２分割コア５０は、抜き勾配のない円柱形であることからボア部Ｂのまわりは不必要に肉厚となることがなく、溶湯が固化する際に、いわゆるひけ巣が生じにくい。

第１分割コア４６と第２分割コア５０との隙間、先端中子５４と第１分割コア４６との隙間及び先端中子５４と第２分割コア５０との隙間には溶湯が僅かに入り込んでばりが発生するが、このような円柱部外周側面に発生するばりは後述するステップＳ１０において容易に除去される。

ステップＳ４において、第１シリンダ３８の作用下にインナコア４２を引く。これにより、第１内側隙間部７０を挟んで対向する第１係合片内径側係合面６７ａと第１係合溝４８の第１係合溝内径側係合面４８ａが接近して当接する（図８参照）。

ところで、第１係合片内径側係合面６７ａと第１係合溝内径側係合面４８ａとの当初の幅Ａ１は、第２係合片内径側係合面６６ａと第２係合溝内径側係合面５２ａとの当初の幅Ａ２よりも小さいことから、第１係合片内径側係合面６７ａと第１係合溝内径側係合面４８ａとが当接するときには、第２係合片内径側係合面６６ａと第２係合溝内径側係合面５２ａとの隙間は０ではなく、離間している。

ステップＳ５において、第１係合片内径側係合面６７ａと第１係合溝内径側係合面４８ａが当接した後、インナコア４２をさらに引くことによって第１係合片６７は第１係合溝４８内を上方に移動する。一方、第１分割コア４６は上面をリング７８及びばね８８によって弾性的に押圧されているため、キャビティ１２から抜かれることが制限され、しかも第１係合溝４８は上方に向かって外径側に向かって傾斜しているため、結果として、第１分割コア４６は第１係合片６７から軸中心Ｃ方向に向かう力を受けて引き寄せられ、外方側面４６ａが製品部Ｗから離型する（図８参照）。

この時点では第２分割コア５０には第２係合片６６から力を受けることがないため移動することはなく、第２分割コア５０の外方側面５０ａは製品部Ｗから離型していない。また、第１分割コア４６の周方向側面４６ｃと第２分割コア５０の内方第１側面５０ｃとの間、及び周方向側面４６ｄと内方第２側面５０ｄとの間に隙間ができる。

ステップＳ６において、図９に示すように、インナコア４２をさらに引くことによって、第２係合片６６は第２係合溝５２内を上方に移動して、第２係合片内径側係合面６６ａが第２係合溝内径側係合面５２ａに当接する。第２分割コア５０は第１分割コア４６と同様に上面をリング７８及びばね８８によって弾性的に押圧されているためにキャビティ１２から抜かれることが制限され、しかも第２係合溝５２は上方に向かって外径側に傾斜しているため、結果として、第２分割コア５０は第２係合片６６から軸中心Ｃ方向に向かう力を受けて引き寄せられ、外方側面５０ａが製品部Ｗから離型する（図１０参照）。なお、図９においては、煩雑となることを避けるため、製品部Ｗをキャビティ１２と同様に中空部として図示している。

ところで、鋳造処理が終了した段階（つまりステップＳ３）では、第１分割コア４６の外方側面４６ａ及び第２分割コア５０の外方側面５０ａは製品部Ｗに対して固着するように接しており、離型させるためにはこの固着力にうち勝つ力を要する。金型装置１０においては、第１分割コア４６が離型（ステップＳ５）した後に多少の時間差をもって第２分割コア５０が離型する（ステップＳ６）ため、ステップＳ５では第１分割コア４６の外方側面４６ａの面積に応じた固着力にうち勝つ力で足り、ステップＳ６では第２分割コア５０の外方側面５０ａの面積に応じた固着力にうち勝つ力で足りる。つまり、離型に要する力が時間的に分散されるために容易に離型が可能となり、しかもインナコア４２を駆動する第１シリンダ３８は小駆動力のもので足りる。

なお、幅Ａ１を幅Ａ２よりも小さく設定する（図５参照）という手段に限らず、例えば、幅Ａ１と幅Ａ２を等しく設定しておき、第１外側傾斜面４２ａ及び内側傾斜面４６ｂの傾斜角度と、第２外側傾斜面４２ｂ及び内側中心傾斜面５０ｂの傾斜角度とを異なる角度に設定することによっても第１分割コア４６を第２分割コア５０よりも先に離型させることができる。

また、第１分割コア４６が離型する際には、該第１分割コア４６の周方向側面４６ｃ及び４６ｄは内方第１側面５０ｃ及び内方第２側面５０ｄから離間するためこれらの面同士が摺動することなく、摺動にともなう摩擦力を受けずにスムーズに離型可能である。

第２分割コア５０が離型する際には、第１分割コア４６が移動した後であって、第１分割コア４６と第２分割コア５０との間に移動しろとしての隙間が形成されており、第２分割コア５０は内径方向に移動することができる。

さらに、第１分割コア４６及び第２分割コア５０は、内径方向に移動するため、いわゆる抜き勾配が不要であって、製品部Ｗには傾斜のない円柱形のボア部が形成される。

第１分割コア４６及び第２分割コア５０は、リング７８及びばね８８によって弾性的に押圧されていることから、離型時にはかじりなくスムーズに作動することができる。つまり、分割式中子１６は縦方向の作動を横方向に変換する作用を奏するが、コアを斜めに傾けようとする力によりコア作動時にかじったり、その結果作動が止まるという事態をばね８８によって防止することができる。このような事態を回避することが充分に検証されている場合にはばね８８を省略してリング７８を固定してもよいことはもちろんである。

説明の便宜上、前記ステップＳ４〜ステップＳ６はステップ番号を分けて説明したが実際上は連続的に行われる１つの工程であって、インナコア４２を引くという簡便な操作により行うことができる。

また、この時点では第１分割コア４６及び第２分割コア５０はすでに製品部Ｗから離型していることから、ボア部Ｂの深さにかかわらずに分割式中子１６と製品部Ｗとの間に、いわゆるかじりが生じることがない。

ステップＳ７において、インナコア４２を充分上方まで引いた後、第１シリンダ３８の駆動を停止させるとともに、第２シリンダ４０を駆動してハウジング３４及び可動型２６を上方に引く。これにより、分割式中子１６が製品部Ｗから抜き取られる。このとき、先端中子５４が製品部Ｗから離型するが、該先端中子５４の円柱部５４ａは軸方向高さが充分に低いため、この部分に抜き勾配を設けても後述するステップＳ１０における切削加工しろは小さい。また、円錐台部５４ｂはその形状自体が勾配を有するため、容易に離型可能であって、しかも先端中子５４の下面には継ぎ目がないことから燃焼室部分が滑らかな形状に形成される。

ステップＳ８において、第１摺動型２２及び第２摺動型２４をスライド移動させて製品部Ｗの外周面から離型させるとともに、製品部Ｗを固定型２０から取り外す。また、湯口２８内で固化した溶湯は不要部として製品部Ｗにつながっているが、この不要部を所定の手順によって除去する。

ステップＳ９において、エア、サンドブラスト又はウォータジェット等を吹き付けることにより、砂中子５６を粉砕、除去してウォータジャケット部を形成する。

ステップＳ１０において、図１１に示すように、製品部Ｗのボア部Ｂの内周面を工具８９によって切削加工する。ボア部Ｂは金型装置１０によって予め勾配のない円柱型に成型されていることから、ステップＳ１０における切削加工しろは小さくて足りる。仮にボア部Ｂに勾配があるとすると、図１２Ａに示すように、ボア部Ｂの開口部の切削加工しろは小さくて済むが、底部に向かうに従って切削加工しろが厚くなる。また、鋳造成型品は、表面９０から深い部分ほど鋳巣９２が多く発生する傾向があるため、抜き勾配の角度が大きい場合には切削加工しろが大きい部分があり切削後の表面９４に鋳巣９２が多く表れるおそれがある。

金型装置１０を用いたシリンダブロックの製造方法では、図１２Ｂに示すように、鋳造後のボア部Ｂに勾配がないために切削加工しろが小さく、切削後の表面９４に鋳巣９２がほとんど表れないため、シリンダブロックの品質が向上する。また、加工時間が短縮されるとともに、切り屑等の発生が少なく材料が節約される。前記の鋳造工程において第１分割コア４６と第２分割コア５０との継ぎ目部に発生した小さなばりは、この切削加工によって容易に除去される。

なお、このステップＳ１０における切削加工とは工具の種類によらずにボア部Ｂの表面を削る加工のことを示し、例えば、研削加工等を含む。

ステップＳ１１において、ボア部Ｂに対してめっき又は溶射等の硬質膜被覆処理を行い、ボア部Ｂを保護する。このとき、ボア部Ｂの内周面には鋳巣９２がほとんど表れていないため、硬質膜被覆処理が適正に行われて表面が高品質になるとともに歩留まりが向上する。

上述したように、本実施の形態に係る金型装置１０及びシリンダブロックの製造方法では、第１分割コア４６及び第２分割コア５０が内径側に移動するようにしたため、ボア部Ｂの形状に抜き勾配が不要であって、特にシリンダヘッド一体型のシリンダブロックにおける有底の深いボア部Ｂを形成する際に好適である。

また、ボア部Ｂには抜き勾配がないことからステップＳ１０における加工しろが小さく、鋳巣９２が切削加工後の面に表れにくい。

上記の金型装置１０における分割式中子１６は、２つの第１分割コア４６及び２つの第２分割コア５０からなる４分割式（インナコア４２を除く）であるが、例えば、図１３に示す分割式中子１６ｂのように、第１分割コア１００と第２分割コア１０２が交互に３つずつ配置された６分割式であってもよい。また、基本的には第１分割コアの数と第２分割コアの数とを同数とした８分割式、１０分割式…等でも同様の効果を奏する。

さらに、上記の分割式中子１６は断面円形であるがこの断面は用途に応じた任意の形状に設定可能であって、例えば、図１４に示す分割式中子１６ｃのように断面四角としてもよい。この分割式中子１６ｃは、４つの角部にそれぞれ第１分割コア１０４が配置され、残る４辺部に第２分割コア１０６が配置される８分割式であって、前記分割式中子１６と略同様に、先ず第１分割コア１０４が内径側に移動した後に第２分割コア１０６が移動することとなる。なお、図示を省略するが断面三角である場合には、６分割式とすると好適である。

分割式中子１６におけるインナコア４２、先端中子５４、ポール５５等に冷却通路を設けて、鋳造中に冷却液を流すことにより冷却を行い、ボア部Ｂの表面品質を向上させるようにしてもよい。また、金型装置１０は、単気筒式のシリンダブロックに対して適用するものとして説明したが、例えば、複数気筒のシリンダブロックに対して適用する場合には、気筒数に応じて分割式中子１６を並べた構成にすればよいことはもちろんである。

本発明に係る金型装置及びシリンダブロックの製造方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

本実施の形態に係る金型装置の一部断面側面図である。 インナコアが押し出された状態における固定型、摺動型、可動型及び分割式中子の断面側面図である。 分割式中子の分解斜視図である。 分割式中子とシリンダのロッドとの接続部の分解斜視図である。 インナコアが押し出された状態における分割式中子の断面平面図である。 第１の変形例に係る分割式中子の断面平面図である。 本実施の形態に係るシリンダブロックの製造方法の手順を示すフローチャートである。 第１の分割コアのみが離型した状態の分割式中子の断面平面図である。 インナコアが引かれた状態における固定型、摺動型、可動型及び分割式中子の断面側面図である。 第１の分割コア及び第２分割コアが離型した状態の分割式中子の断面平面図である。 ボア部を切削加工する工程を示す模式図である。 図１２Ａは、鋳造成型品に抜き勾配がある場合の鋳巣の分布を示す模式断面図であり、図１２Ｂは、鋳造成型品に抜き勾配がない場合の鋳巣の分布を示す模式断面図である。 第２の変形例に係る分割式中子の断面平面図である。 第３の変形例に係る分割式中子の断面平面図である。

符号の説明

１０…金型装置 １２…キャビティ
１４…型部 １６、１６ａ〜１６ｃ…分割式中子
２０…固定型 ２２…第１摺動型
２４…第２摺動型 ２６…可動型
３８、４０…シリンダ ３８ａ…ロッド
４２…インナコア ４２ａ…第１外側傾斜面
４２ｂ…第２外側傾斜面 ４６、１００、１０４…第１分割コア
４６ａ、５０ａ…外方側面 ４６ｂ…内側傾斜面
４６ｃ、４６ｄ…周方向側面 ４８、５２…係合溝
５０、１０２、１０６…第２分割コア ５０ｂ…内側中心傾斜面
５０ｃ…内方第１側面 ５０ｄ…内方第２側面
５４…先端中子 ６６、６７…係合片
７８…リング ７８ｂ…上面凹部
８０…ピン ８８…ばね
９２…鋳巣
Ａ１、Ａ２…幅 Ｂ…ボア部
Ｃ…軸中心 Ｗ…製品部

Claims (6)

1. 鋳造品の柱状穴部を形成するために鋳造型のキャビティ部に挿入される分割式中子を備える金型装置において、
   前記分割式中子は、前記柱状穴部の軸部に直交する断面上で前記軸部から離間する方向に向かって少なくとも先端部が先細り形状である複数の第１分割コアと、
   前記軸部からみて複数の前記第１分割コアの各間に設けられた複数の第２分割コアと、
   前記軸部を含み、前記第１分割コア及び前記第２分割コアをそれぞれ前記軸部から離間する方向に向って押し出しながら位置決めを行うインナコアと、
   前記第１分割コア及び前記第２分割コアが前記柱状穴部の底部の方向へ移動することを制限する第１ストッパと、
   前記第１分割コア及び前記第２分割コアが前記柱状穴部から抜かれることを制限する第２ストッパと、
   を有し、
   前記インナコアの位置決めにより前記第１分割コアが位置決めされた際、前記第２分割コアの両端部は隣接する前記第１分割コアの前記先端部にそれぞれ当接し、前記第１分割コアの外周面及び前記第２分割コアの外周面が前記柱状穴部の内周面形状を形成し、
   前記キャビティ部に溶湯を注入した後に、前記インナコアを引くことによって、前記第１分割コア及び前記第２分割コアはそれぞれ前記軸部の方向に引き寄せられて製品部から離型することを特徴とする金型装置。
2. 請求項１記載の金型装置において、
   前記第１分割コアは、前記底部へ向かって前記軸部に接近する内側傾斜面を備え、
   前記インナコアは、前記内側傾斜面と対向し且つ同角度の傾斜である外側傾斜面を備え、
   前記インナコアが前記底部の方向へ押し出されることによって、前記第１分割コアは、前記内側傾斜面が前記インナコアの前記外側傾斜面と摺動しながら前記軸部から離間する方向に押し出されて位置決めされることを特徴とする金型装置。
3. 請求項１記載の金型装置において、
   前記第１ストッパは、前記第１分割コア及び前記第２分割コアに対して前記底部の側で接する先端中子であることを特徴とする金型装置。
4. 請求項１記載の金型装置において、
   前記第１分割コア及び前記インナコアの一方に、前記底部へ向かって前記軸部に接近する第１係合溝を備え、他方に、該第１係合溝に係合しながら移動可能な第１係合片を備え、
   前記第２分割コア及び前記インナコアの一方に、前記底部へ向かって前記軸部に接近する第２係合溝を備え、他方に、該第２係合溝に係合しながら移動可能な第２係合片を備え、
   前記キャビティ部に溶湯を注入した後に、前記インナコアを引くことによって、前記第１係合片及び前記第２係合片は前記第１係合溝内及び前記第２係合溝内を移動することを特徴とする金型装置。
5. 請求項４記載の金型装置において、
   前記インナコアを引く以前に、前記第１係合溝と前記第１係合片が係合する各係合面の間、及び前記第２係合溝と前記第２係合片が係合する各係合面の間には隙間部が設けられ、前記インナコアが引かれる際に、前記第１係合溝と前記第１係合片が係合した後に前記第２係合溝と前記第２係合片が係合することを特徴とする金型装置。
6. 請求項１記載の金型装置を用い、
   前記柱状穴部はシリンダブロックのボア部であり、
   前記キャビティ部に溶湯を注入する第１工程と、
   前記インナコアを引いて前記第１分割コア及び前記第２分割コアを前記軸部へ向けて移動させ、前記溶湯が固化した製品部から離型させる第２工程と、
   前記分割式中子を前記製品部から抜き取って前記ボア部を形成する第３工程と、
   前記ボア部の内面を切削加工する第４工程と、
   を有することを特徴とするシリンダブロックの製造方法。
   

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