JP5563438B2 - Cylinder head casting mold cooling apparatus and control method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンのシリンダヘッドを鋳造するための金型の冷却装置及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a mold cooling apparatus for casting a cylinder head of an engine and a control method thereof.
エンジンのシリンダヘッドを製造する場合、低圧鋳造法が広く利用されており、この低圧鋳造法は、周知のように金属の溶湯を加熱保持した状態で、比較的低圧の気体で上記溶湯の表面を加圧することにより、金型内に溶湯を充填して鋳造する方法である。 When manufacturing a cylinder head of an engine, a low pressure casting method is widely used. In this low pressure casting method, as is well known, the surface of the molten metal is heated with a relatively low pressure gas while the molten metal is heated and held. In this method, the mold is filled with molten metal by pressurization.
ところでシリンダヘッドでは、燃焼室、特にその頂壁及びその周辺は、その機能上、高温高圧に耐える強度が要求される。 By the way, in the cylinder head, the combustion chamber, particularly its top wall and its periphery, are required to have a strength that can withstand high temperature and high pressure.
上記要求に対し、従来の金型において、図13に示すように、下型の燃焼室入子200の内部に冷却水通路201を形成し、前記燃焼室入子200を所望のタイミングで冷却水により強制的にかつ局所的に冷却することにより、燃焼室の頂壁を形成する溶湯の凝固を促進し、燃焼室の頂壁の強度を高めるようにしたものがある(特許文献1)。
In response to the above requirements, in the conventional mold, as shown in FIG. 13, a
図13に示す従来の技術において、燃焼室入子200の冷却水通路201の入口及び出口に接続された冷却水供給管210及び冷却水排出管211は、燃焼室入子200に対し、共に一方側(図の右側)に接続され、下型の他方側(図の左側)の端縁まで、シリンダヘッド用キャビティを大きく迂回し、かつ、両管210,211が互いに略並行に延びるように配設されている。
In the prior art shown in FIG. 13, the cooling
このように冷却水供給管210及び冷却水排出管211を配設する場合には、金型の他の部分、たとえばスライド型のレールあるいは湯口形成部材212等との干渉を避けるために、配管のレイアウトの自由度が大きく制限され、また、金型の製造が複雑化する。
Thus, when the cooling
また、冷却に使用前の温度の低い冷却水が流通する冷却水供給管210と、冷却に使用後の高温の冷却水が流通する冷却水排出管211とが互に接近した状態で並設されていると、両管210,211の間で直接に熱交換が行われ、燃焼室入子200の冷却性能が低下する。
A cooling
本発明は、燃焼室入子のような燃焼室成形部を強制的にかつ局所的に冷却することにより、製造されるシリンダヘッドの燃焼室の強度を向上させると共に、冷却液供給通路及び冷却液排出通路のレイアウトの設計自由度が増え、金型の製造が容易になり、また、下型の強度も維持できる、シリンダヘッド鋳造用金型の冷却装置及びその制御方法を提供することを目的としている。 The present invention improves the strength of the combustion chamber of the cylinder head to be manufactured by forcibly and locally cooling the combustion chamber forming portion such as the combustion chamber insert, and also provides a coolant supply passage and a coolant. An object of the present invention is to provide a cylinder head casting die cooling device and a control method thereof, which can increase the degree of freedom in designing the layout of the discharge passage, facilitate the manufacture of the die, and maintain the strength of the lower die. Yes.
上記課題を解決するため、本発明に係るシリンダヘッド鋳造用金型の冷却装置は、次の構成要件(a)を備えている。
(a)シリンダヘッドの下面を成形する下型と、シリンダヘッドの上面を成形する上型とを、少なくとも備え、前記下型に、前記シリンダヘッドの燃焼室の頂壁を成形する燃焼室成形部が設けられている、シリンダヘッド鋳造用金型の冷却装置において、前記燃焼室成形部内に冷却液通路が形成され、前記冷却液通路の入口及び出口に、冷却液供給通路及び冷却液排出通路がそれぞれ接続され、前記冷却液供給通路及び前記冷却液排出通路は、前記燃焼室成形部に対して、一方側から他方側に冷却水が流れるように、一方側の下型部分内と、他方側の下型部分内と、に分けて配置され、前記シリンダヘッドの外周側壁面を成形する相対向する一対のスライド型を備え、前記冷却液供給通路及び冷却液排出通路は、一方の前記スライド型の配置側と、他方の前記スライド側の配置側とに分けて配置されている。
In order to solve the above-described problems, a cooling apparatus for a cylinder head casting mold according to the present invention includes the following structural requirement (a).
(A) A combustion chamber forming portion that includes at least a lower mold for forming the lower surface of the cylinder head and an upper mold for forming the upper surface of the cylinder head, and forms a top wall of the combustion chamber of the cylinder head in the lower mold. In the cylinder head casting die cooling apparatus, a cooling fluid passage is formed in the combustion chamber forming portion, and a cooling fluid supply passage and a cooling fluid discharge passage are provided at an inlet and an outlet of the cooling fluid passage. The cooling liquid supply passage and the cooling liquid discharge passage are respectively connected to the lower mold portion on one side and the other side so that cooling water flows from one side to the other side with respect to the combustion chamber forming portion. And a pair of opposed slide molds that form an outer peripheral side wall surface of the cylinder head, and the coolant supply passage and the coolant discharge passage are provided as one of the slide molds. Placement When are arranged divided into a placement side of the other of the sliding side.
本発明は、上記構成要件(a)に加え、次のような構成要件(b)乃至(f)を備えることができる。 The present invention can include the following structural requirements (b) to (f) in addition to the structural requirement (a) .
(b)前記冷却液供給通路及び前記冷却液排出通路は、それぞれ冷却液供給管及び冷却液排出管により構成されており、前記冷却液供給管及び前記冷却液排出管は、前記下型に形成されたトンネル状の通路内に、環状の空間部を隔てて配置されている。 (B) The cooling liquid supply passage and the cooling liquid discharge passage are respectively configured by a cooling liquid supply pipe and a cooling liquid discharge pipe, and the cooling liquid supply pipe and the cooling liquid discharge pipe are formed in the lower mold. The tunnel-shaped passage is disposed with an annular space portion therebetween.
(c)複数の前記燃焼室成形部が略一直線状に配置されており、前記一対のスライド型は、一直線状の前記燃焼室成形部の列に対し、前記一方側と前記他方側に配置されている。 (C) A plurality of the combustion chamber forming portions are arranged in a substantially straight line, and the pair of slide molds are arranged on the one side and the other side with respect to the line of the straight combustion chamber forming portions. ing.
(d)前記冷却液供給通路及び前記冷却液排出通路は、略一直線状に配置されている。 (D) The coolant supply passage and the coolant discharge passage are arranged substantially in a straight line.
(e)前記燃焼室成形部は、燃焼室入子により形成されており、前記燃焼室入子内の前記冷却液通路は、略V字形状に形成されている。 (E) The combustion chamber forming portion is formed by a combustion chamber insert, and the coolant passage in the combustion chamber insert is formed in a substantially V shape.
(f)前記燃焼室成形部は、燃焼室入子により形成されており、燃焼室入子の外周面には、段部を介して小径部が形成され、全小径部の外周には、環状空気層が形成されている。この場合、好ましくは、前記冷却液供給通路及び前記冷却液排出通路は、前記燃焼室入子の入口及び出口にそれぞれ接続され、前記燃焼室入子の下側には、漏液排出通路が形成されている。 (F) The combustion chamber forming portion is formed by a combustion chamber insert, a small diameter portion is formed on the outer peripheral surface of the combustion chamber insert through a step portion, and an annular shape is formed on the outer periphery of all the small diameter portions. An air layer is formed. In this case, preferably, the coolant supply passage and the coolant discharge passage are respectively connected to an inlet and an outlet of the combustion chamber insert, and a leakage discharge passage is formed below the combustion chamber insert. Has been.
また本発明は、前記シリンダヘッド鋳造用金型の冷却装置の制御方法も提供するものであり、湯注入後、前記点火プラグ挿入孔成形部用冷却液通路に冷却液を供給した後、前記燃焼室成形部の冷却液通路に冷却液を供給する。 The present invention also provides a method for controlling the cooling device for the cylinder head casting mold, after supplying the coolant to the coolant passage for the spark plug insertion hole forming portion after pouring hot water, Coolant is supplied to the coolant passage of the chamber forming section.
(1)前記構成要件(a)を備えた本発明によると、鋳造時、燃焼室頂壁を、所定のタイミングで、冷却水により、強制的にかつ局所的に冷却することにより、溶湯の凝固を促進し、シリンダヘッドの燃焼室頂壁の強度を向上させることができる。 (1) According to the present invention having the above-described structural requirement (a) , the molten metal solidifies by forcibly and locally cooling the top wall of the combustion chamber with cooling water at a predetermined timing during casting. And the strength of the combustion chamber top wall of the cylinder head can be improved.
(2)冷却液供給通路と冷却液排出通路とを、燃焼室成形部の一方側と他方側に分けて配置していることにより、両通路のレイアウトの設計自由度が増え、金型の製造がし易い。また、下型の強度も維持できる。 (2) Since the coolant supply passage and the coolant discharge passage are arranged separately on one side and the other side of the combustion chamber molding portion, the degree of freedom in designing the layout of both passages is increased, and the mold is manufactured. Easy to do. In addition, the strength of the lower mold can be maintained.
(3)相対向する一対のスライド型の配置に対応させて冷却液供給通路と冷却液排出通路とを分けているので、冷却液供給通路及び冷却液排出通路に接続される外部配管等が、容易に行える。特に、スライド型のレールと干渉しないように配置することにより、スライド型の作動性を維持しつつ、両通路をコンパクトに配置できる。 (3) Since the coolant supply passage and the coolant discharge passage are separated corresponding to the arrangement of the pair of opposed slide molds, external piping connected to the coolant supply passage and the coolant discharge passage, Easy to do. In particular, by arranging so as not to interfere with the slide-type rail, both passages can be compactly arranged while maintaining the slide-type operability.
(4)前記構成(b)のように、冷却液用の通路として、冷却液供給管及び冷却液排出管を用い、かつ、各管の外周に環状の空間部を設けることにより、下型からの熱を遮断し、冷却液が高温になるのを防ぎ、冷却効率が向上する。 (4) As in the configuration (b), by using a coolant supply pipe and a coolant discharge pipe as the coolant passage, and by providing an annular space on the outer periphery of each pipe, The heat of the water is cut off, the coolant is prevented from becoming high temperature, and the cooling efficiency is improved.
(5)構成(c)のように、一対のスライド型を、一直線状に並設された燃焼室成形部の列に対し、前記一方側と前記他方側に配置することにより、インライン型の複数気筒用シリンダヘッドを成形する場合に、冷却液通路のレイアウトの自由度がより高くなり、また、各気筒を均一的に冷却することが可能となる。 (5) As in the configuration (c), by arranging a pair of slide dies on the one side and the other side with respect to the row of combustion chamber forming portions arranged in a straight line, a plurality of inline dies are arranged. When the cylinder head for the cylinder is formed, the degree of freedom in the layout of the coolant passage becomes higher, and each cylinder can be cooled uniformly.
(6)構成(d)のように、冷却液供給通路及び冷却液排出通路が略一直線状に配置されることにより、冷却水通路のレイアウトが簡素化でき、製造が容易になると共に、冷却液の流路抵抗が少なくなり、速やかな冷却液の流れを維持できる。 (6) Since the coolant supply passage and the coolant discharge passage are arranged substantially in a straight line as in the configuration (d), the layout of the coolant passage can be simplified, and the manufacturing is facilitated. Thus, the flow resistance of the coolant is reduced, and a rapid flow of the coolant can be maintained.
(7)構成(e)のように、前記燃焼室入子内に、略V字形状の冷却水通路が形成されることにより、ドリル加工により直線状に孔加工するだけで、冷却液通路を形成することができ、冷却液通路の加工が容易である。 (7) As in the configuration (e), a substantially V-shaped cooling water passage is formed in the combustion chamber nest so that the coolant passage is simply formed by drilling in a straight line. It can be formed and the coolant passage is easy to process.
(8)構成(f)のように、燃焼室入子の外周面に小径部を形成することにより、環状空気層を形成していると、燃焼室入子と下型との間を、環状空気層により断熱し、燃焼室入子内の冷却を促進する。また、漏液を速やかに排出できる。この場合、燃焼室入子の下側に、漏液排出通路を形成することにより、燃焼室入子と冷却液供給管及び冷却液排出管との接続部で漏れた冷却液を、速やかに外部に排出することができる。 (8) When the annular air layer is formed by forming a small-diameter portion on the outer peripheral surface of the combustion chamber insert as in the configuration (f), an annular space is formed between the combustion chamber insert and the lower mold. Insulate with an air layer to promote cooling in the combustion chamber insert. Moreover, the liquid leakage can be quickly discharged. In this case, by forming a leakage discharge passage below the combustion chamber nest, the coolant leaked at the connection between the combustion chamber nest and the coolant supply pipe and the coolant discharge pipe Can be discharged.
(9)シリンダヘッド鋳造用の金型では、下型から湯を注入し、上端部から凝固するので、本発明による制御方法のように、上側から順に、上型の点火プラグ挿入孔成形部及び下型の燃焼室成形部を局所冷却することにより、凝固状態に応じて、適切に各箇所を冷却できる。 (9) In the cylinder head casting mold, hot water is poured from the lower mold and solidifies from the upper end, so that the upper spark plug insertion hole forming section and the upper mold are formed in order from the upper side as in the control method according to the present invention. By locally cooling the lower-chamber combustion chamber forming part, each part can be appropriately cooled according to the solidified state.
図1乃至図12は、本発明に係る低圧鋳造方式のシリンダヘッド鋳造用金型であって、インライン型4気筒エンジンのシリンダヘッドを製作するための金型を示しており、これら図面に基づいて、本発明の一実施の形態を説明する。 1 to 12 show a die for casting a cylinder head of a low-pressure casting system according to the present invention for producing a cylinder head of an in-line type four-cylinder engine. Based on these drawings, FIG. An embodiment of the present invention will be described.
[金型全体の構成]
図1は金型の下型の平面図、図2は金型の縦断面図、図3は金型の背面図(図1のIII矢視図)、また、図7は金型の一部分を省略して示す図1のVII-VII線断面図であり、説明の都合上、エンジンの4つの気筒の整列方向(エンジンのクランク軸方向)を金型の「左右方向」とし、「吸気弁孔側」を金型の「前方」と称して、以下説明する。
[Configuration of the entire mold]
1 is a plan view of the lower mold of the mold, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the mold, FIG. 3 is a rear view of the mold (viewed along arrow III in FIG. 1), and FIG. 7 is a part of the mold. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII in FIG. 1, omitted for convenience of explanation, where the alignment direction of the four cylinders of the engine (the crankshaft direction of the engine) is the “left-right direction” of the mold; The “side” will be referred to as the “front” of the mold and will be described below.
図2において、金型は、シリンダヘッド(図ではキャビティ部分)の下面を成形するための下型1と、シリンダヘッドの上面を成形するための上型2と、シリンダヘッドの外周側面のうち、左右の側面を成形するための左右一対のスライド型5、6と、シリンダヘッドの前後面を成形するための前後一対のスライド型3,4(図7)と、を備えている。
In FIG. 2, the mold includes a
図2に示す下型1は、下型主型11と、該下型主型11の上面に形成された凹部12内に配置された下型入子スペーサ13と、該下型入子スペーサ13の上面に固着された下型入子14と、該下型入子14内に設けられた4個の燃焼室入子(燃焼室成形部)16と、複数の湯口(図2では一個のみ表示)17を形成するための湯口スリーブ18と、を備えている。燃焼室入子16は、実質的には上面のみが燃焼室の頂壁を形成するための成形面として利用される。
A
上型2には、4個の点火プラグ挿入孔成形入子(又は突起部)22が下方突出状に設けられると共に、冷却液ジャケット、ボルト挿通孔及びその他の空洞部の上部を形成するための各種各入子23(又は突起部)が設けられている。また上型2内には、冷却空気通路25が形成されている。
The
金型には、さらに、下型1及び上型2とは別に、冷却液ジャケット等の各種空洞部(特に下側部分)を成形するための砂中子26(打点で示す)等が備えられている。
In addition to the
図1において、前記湯口17は、左端の第1気筒用燃焼室入子16と左端から二番目の第2気筒用燃焼室入子16との間、並びに左端から3番目の第3気筒用燃焼室入子16と4番目の第4気筒用燃焼室入子16との間に、それぞれ前後一対ずつ配置されている。下型主型11の上面の四辺部には、前後及び左右の各スライド型3,4,5,6(図2及び図7参照)を摺動自在に支持するためのレール31、32が、それぞれ3本ずつ敷設されている。
In FIG. 1, the
図3において、後側スライド型4の下端面には、左右方向の間隔を置いて3つのスライダ35が固着されており、各スライダ35は後側の3本のレール31上に前後方向移動自在に支持されている。また、後側スライド型4の左右両側部には、サイド支持壁36に敷設されたガイドレール37に、前後方向移動自在に嵌合するサイドスライダ38が設けられている。図7の前側スライド型3及び図2の左右のスライド型5,6も、前記後側スライド型4と同様なスライド構造となっている。
In FIG. 3, three
図5は燃焼室入子16の平面図、図6は燃焼室入子16の正面図である。図5において、燃焼室入子16の上面(頂壁成形面)16aの前側に、左右一対の吸気ポート成形用突起部33が形成され、後側に左右一対の排気ポート成形用突起部34が形成されている。
FIG. 5 is a plan view of the
図6において、燃焼室入子16の下端部には、左右に突出する連結部16bがそれぞれ一体に形成されており、各連結部16b同士をボルト(図示せず)により一体に連結することにより、4個の燃焼室入子16を左右に一列に連結している。また、第1及び第2気筒用の燃焼室入子16の相対向する面並びに第3及び第4気筒用の燃焼室入子16の相対向する面には、前記湯口スリーブ18(図5)を配置するために、前後一対の円弧形状切欠き40がそれぞれ形成されている。
In FIG. 6, connecting
図10は湯口スリーブ18の図1のX-X線断面図、図11は平面図である。図10のように、各湯口17は、上方に向かって縮径する裁頭円錐形状となっており、湯口スリーブ18は、図11のように、4個の湯口17をそれぞれ構成する4個の円筒部18aを一体に有している。湯口スリーブ18の基板部18bには、左右一対の冷却空気通路形成部材19が溶接により固着されている。各冷却空気通路形成部材19は、前後方向に対向する一対の湯口17を囲むように、前後方向に長い長円形状に形成されている。これにより、前後の各湯口17周りを長円形状に周回する湯口冷却用空気通路42が構成されている。
10 is a cross-sectional view of the
このような構成の金型において、湯口17及び上型2を冷却空気により冷却する空冷式冷却装置に加え、下型1の各燃焼室入子16を冷却水により強制的にかつ局所的に冷却する水冷式冷却装置、並びに上型2の各点火プラグ挿入孔成形入子22を冷却水により強制的にかつ局所的に冷却する水冷式冷却装置が備えられている。
In the mold having such a configuration, in addition to an air-cooling type cooling device that cools the
[燃焼室入子16用の水冷式冷却装置]
図7、該図7の燃焼室入子の縦断面拡大図である図8、及び図7のIX-IX線断面図である図9により、燃焼室入子16用の水冷式冷却装置を説明する。図8において、各燃焼室入子16には、後端面の下部に形成された冷却水入口51から、前端面の下部に形成された冷却水出口52に至る逆V字形状の冷却水通路53が形成されている。この冷却水通路53は、後端入口51から略水平に前方に略直線状に延びる第1の通路部分53aと、該第1の通路部分53aの前端部から前上方に略直線状に延びる第2の通路部分53bと、該第2の通路部分53bの上端部から前下方へ略直線状に延びる第3の通路部分53cと、該第3の通路部分53cの下端部から略水平に前方に延びて冷却水出口52に至る第4の通路部分53dとから構成されている。前記4つの通路部分53a,53b、53c、53dは、いずれもドリル加工により形成されており、特に、第2及び第3の通路部分53b、53cは、燃焼室入子16の下面からドリル加工されると共に、下端部にそれぞれプラグねじ55が螺着され、かつ、溶接により封止されている。第1の通路部分53a及び第4の通路部分53dは、それぞれ燃焼室入子16の後端面及び前端面からドリル加工されると共に、後端入口51と前端出口52の内周面にそれぞれめねじが形成されている。
[Water-cooled cooling device for combustion chamber insert 16]
A water-cooled cooling device for the
第1の通路部分53aの後端入口51部分には、冷却水供給管61の前端テーパーおねじ部が螺着され、かつ、溶接V1により接合面が封止されている。第4の通路部分53dの前端出口52には、冷却水排出管62の後端テーパーおねじ部が螺着され、かつ、溶接V1により接合面が封止されている。
The front end tapered male threaded portion of the cooling
燃焼室入子16の外周側壁には、段部を介して小径部16cが形成されており、この小径部16cは燃焼室入子16の上部から下端縁まで至り、これにより、下型入子14に形成された燃焼室入子取付孔14aの内周面と前記小径部16cの外周面との間に、環状空気層S1を形成している。この環状空気層S1は、後述する漏水排出機能も兼ね備えている。
A small-
図7において、燃焼室入子16の後端入口51に接続された冷却水供給管61は、下型入子14の後半部に形成された略直線状のトンネル63内を後方に略直線状に延び、金型の後端縁に至り、図示しない冷却水ポンプに接続されている。燃焼室入子16の前端出口52に接続された冷却水排出管62は、下型入子14の前半部に形成された略直線状のトンネル63内を前方に略直線状に延び、金型の前端縁に至り、図示しない排水ホース等を介して貯水部あるいは外部排水部に連通している。
In FIG. 7, the cooling
図9において、下型入子14のトンネル63の断面は、下端開口状に形成されており、上端部が冷却水供給管61の外周面に対し、空間部S2を介して対向する円弧形状に形成され、また、トンネル63の左右両側面は、略直線状に下型入子14の下端縁まで至っている。すなわち、冷却水供給管61の外周面に少なくとも環状の空間部(空気層)S2を形成し、かつ、冷却水供給管61を下方から下型入子14に出し入れできるようになっている。図7に示す冷却水排出管62が配置された前側のトンネル63も、図9と同様に冷却水排出管62の外周面に空間部S2を備えている。
In FIG. 9, the cross section of the
図1において、各気筒用の4本の冷却水排出管62は、前側スライド型用の3本のレール31との干渉を避けた状態で、各燃焼室入子16から前方に延びるように配置されている。また、各気筒用の4本の冷却水供給管61は、後側スライド型用の3本のレール31との干渉を避けた状態で、各燃焼室入子16から後方に延びるように配置されている。
In FIG. 1, four cooling
具体的には、左端から2番目の第2気筒用の冷却水供給管61及び冷却水排出管62は、各燃焼室入子16の中心を結び左右方向に延びる基準線C1に対し、略直交する直線M上に配置されている。これにより、左端から2番目の第2気筒用の冷却水供給管61及び冷却水排出管62は、後側スライド型用の左端レール31と中央レール31との間、並びに前側スライド型用の左端レール31と中央レール31との間を、それらレール31と平行に通過している。
Specifically, the cooling
左端の第1気筒用の冷却水供給管61は、前記基準線C1と略直交する直線Mに対し、平面視で、後方に行くにしたがい左方にくるように傾斜しており、前記直線Mに対する傾斜角度θ1は、たとえば12°に設定されている。第1気筒用の冷却水排出管62は、前記基準線C1と略直交する直線Mに対し、平面視で、前方に行くにしたがい左方にくるように傾斜しており、前記直線Mに対する傾斜角度θ1は、12°に設定されている。このような配置により、左端の第1気筒用の冷却水供給管61及び冷却水排出管62は、共に前後の各スライド型用の左端レール31の左側を通過している。
The cooling
左端から3番目の第3気筒用の冷却水供給管61及び4番目の第4気筒用の冷却水供給管61は、前記基準線C1と略直交する直線Mに対し、平面視で、後方に行くにしたがいそれぞれ右方と左方にくるように傾斜しており、前記直線Mに対する傾斜角度θ3及びθ4は、3°と5°に設定に設定されている。これらにより、第3気筒用及び第4気筒用の各冷却水供給管61は、後側スライド型用の中央レール31と右端レール31との間を通過している。第3気筒用の冷却水排出62及び第4気筒用の冷却水排出管62は、前記基準線C1と略直交する直線Mに対し、平面視で、前方に行くにしたがいそれぞれ右方と左方にくるように傾斜しており、前記直線Mに対する傾斜角度θ3及びθ4は、3°と5°に設定に設定されている。これらにより、第3気筒用及び第4気筒用の各冷却水排出管62は、前側スライド型用の中央レール31と右端レール31との間を通過している。
The third third-cylinder cooling
図2において、下型入子スペーサ13の上面には、全燃焼室入子16に亘る漏水受け溝66が形成されており、この漏水受け溝66内には、左端から抜き出し可能な皿状の漏水受け板67が挿入されている。図7及び図8において、前記漏水受け板67は、燃焼室入子16の外周面に対応する領域を含む広さを有しており、冷却水供給管61と後端入口51との接続部並びに冷却水排出管62と前端出口52との接続部から漏れる冷却水を受け止め、左方へ流し、左端から金型の外部へ排出するようになっている。
In FIG. 2, a water
[点火プラグ挿入孔成形部の冷却装置]
図2において、各点火プラグ挿入孔成形入子22内には、二重壁構造の冷却水管70が挿入されており、該冷却水管70の内側通路が冷却水供給通路70aとなっており、外側通路が冷却水排出通路70bとなっている。
[Cooling device for spark plug insertion hole forming section]
In FIG. 2, a cooling
内側の冷却水供給通路の上端部には冷却水供給管72が接続され、外側の冷却水排出通路には前記冷却水供給管72の下側に配置された冷却水排出管73が接続されている。
A cooling
図4において、各冷却水供給管72は、後方にコの字状に延びると共に上型2の左右幅の中央側へと集められ、分岐及び集合用ブロック75内の冷却水供給通路76を介して冷却水供給元管77に接続されており、この冷却水供給元管77は冷却水ポンプ等に接続されている。
In FIG. 4, each of the cooling
図3において、4本の各冷却水排出管73も、前記冷却水供給管72と同様に、前記分岐及び集合用ブロック75内の冷却水排出集合通路78を介して、外部の冷却水排出部に接続されている。
In FIG. 3, each of the four cooling
[鋳造作業]
(1)図2に示す前記下型主型11は、アルミニウム合金等の溶湯(溶解金属)を溜めた密閉した図示しないるつぼ上の固定プレート80に取り付けられ、前記上型2は、シリンダ(図示せず)により上下に移動する可動プレート(図示せず)に取り付けられ、また、前記スライド型3,4(図7参照)及びスライド型5,6は、水平方向に移動するアクチュエータ(図示せず)に連結される。
[Casting work]
(1) The lower mold
(2)下型1、上型2、スライド型3,4(図7参照)及びスライド型5,6が所定位置にセットされ、かつ、各種砂中子26等が取り付けられた状態で、るつぼ内に圧縮空気が注入され、それにより溶湯が押し上げられ、4箇所の湯口17を通り、金型の図示しないキャビティ内に溶湯が注入される。
(2) The crucible with the
(3)キャビティ内に充填された溶湯は、低圧で加圧された状態で所定時間だけ冷却されることにより、凝固する。そして、型開きすることにより、製品であるシリンダヘッドが取り出される。 (3) The molten metal filled in the cavity is solidified by being cooled for a predetermined time while being pressurized at a low pressure. And the cylinder head which is a product is taken out by opening a mold.
(4)上記冷却期間において、まず、上方に配置された点火プラグ挿入孔成形入子22が、冷却水管70を流れる冷却水により強制的かつ局所的に冷却され、続いて、下端部に配置された燃焼室入子16が、燃焼室入子16内の冷却水通路53(図7)を流れる冷却水により強制的かつ局所的に冷却される。
(4) In the cooling period, first, the spark plug insertion
図12は、鋳造工程のタイムチャートであり、t0は溶湯充填後の加圧開始時、t1は点火プラグ挿入孔成形入子22の冷却開始時、t2は点火プラグ挿入孔成形入子22の冷却終了時、t3は燃焼室入子16の冷却開始時、t4は燃焼室入子16の冷却終了時、t5 は加圧終了時、t6は凝固開始時、t7は凝固終了時を、それぞれ示している。この図12において、加圧開始(t0)から10秒程度経過後に、まず、点火プラグ挿入孔成形入子22の冷却が開始され(t1)、それから60秒程経過した後に冷却が停止され(t2)、それと略同時に燃焼室入子16の冷却が開始され(t3)、それから60秒程経過した後に冷却が停止される(t4)。その後、数秒した後に、加圧が解除される(t5)。
FIG. 12 is a time chart of the casting process, where t0 is the start of pressurization after filling the molten metal, t1 is the start of cooling of the spark plug insertion
(5)点火プラグ挿入孔成形入子22の冷却工程(t1t2)では、図4のように、後方の冷却水供給元管77から供給された冷却水は、各気筒用の冷却水供給管72に分けられ、各気筒用の冷却水管70に送られる。そして、図2において、二重壁構造の冷却水管70の内側通路を通って下方に移動し、外側通路を通って上方に戻ることにより、点火プラグ挿入孔入子22を強制的に、かつ局所的に冷却し、その後、冷却水排出管73へ排出される。
(5) In the cooling step (t1t2) of the spark plug insertion
(6)燃焼室成形用入子16の冷却工程(t3t4)では、図1のように、冷却水は、下型1の後半部内に配置された各気筒用の冷却水供給管61から各燃焼室入子16内に供給され、図7のように燃焼室入子16内の逆V字形状の冷却水通路53を通り、燃焼室入子16を冷却した後、下型1の前半部内に配置された各気筒用の冷却液排出管62を通って排出される。
(6) In the cooling step (t3t4) of the combustion
図8において、燃焼室入子16内では、まず、後端入口51から略水平な第1の通路部分53aに流入し、続いて第2の通路部分53b内を前上方に流れ、第2の通路部分53bの上端部から折り返して第3の通路部分53cを前下方へ流れ、そして、第3の通路部分53cの下端部から第4の通路部分53dを前方に流れ、前端出口52から冷却水排出管62へ排出される。
In FIG. 8, in the
燃焼室入子16を冷却中、冷却水供給管61と後端入口51との接続部並びに冷却水排出管62と前端出口52との接続部から冷却水が漏れることが有るが、この漏水は、燃焼室入子16の小径部16cの外周に形成されている環状空気層S1を通り、下方の漏水受け板67に集められ、図2のように漏水受け板67を左方に流れて出口部から金型外部へと排出される。
During the cooling of the
(7)尚、上型2及び下型1の湯口スリーブ17は、冷却空気通路25(図2)及び冷却空気通路42(図10)に供給される冷却空気により、鋳造中、常時冷却される。
(7) The
[実施の形態による効果]
(1)図7及び図8において、燃焼室入子16に形成した冷却水通路53に冷却水を供給することにより、燃焼室入子16を強制的かつ局所的に冷却するので、シリンダヘッドの燃焼室頂壁の溶湯の凝固を促進し、シリンダヘッドの燃焼室頂壁の強度を向上させることができる。
[Effects of the embodiment]
(1) In FIGS. 7 and 8, by supplying cooling water to the cooling
(2)燃焼室入子16の冷却水通路53は、逆V字形状に形成されているので、ドリルにより略直線状に孔明け加工をするだけで、簡単に形成することができる。
(2) Since the cooling
(3)燃焼室入子冷却用の冷却水供給管61を燃焼室入子16に対して後方側に配置し、冷却水排出管62を燃焼室入子16に対して前方側に配置し、燃焼室入子16の後方側から前方側へ冷却水を流すので、冷却水供給管61と冷却水排出管62のレイアウトの設計自由度が増え、金型の製造がし易くなる。また、下型1の強度も維持できる。
(3) The cooling
(4)相対向する後側スライド型4と前側スライド型3の配置に対応させて燃焼室入子16用の冷却水供給管61と冷却水排出管62とを分けているので、冷却水供給管61及び冷却水排出管62に接続される外部配管等が、容易に取り付けられる。特に、前後のスライド型3,4の各レール31(図1)と干渉しないように冷却水排出管62及び冷却水供給管61を配置することにより、スライド型3,4の作動性を維持しつつ、冷却水供給管61及び冷却水排出管62をコンパクトに配置できる。
(4) Since the cooling
(5)図9に示すように、冷却水供給管61の外周面と下型入子14のトンネル63の内周面との間に、環状の空間部S2を設けているので、下型入子14からの熱を遮断し、冷却水が高温になるのを防ぐことができる。これにより、冷却効率が向上する。
(5) Since the annular space S2 is provided between the outer peripheral surface of the cooling
(6)図1のように、インライン型の複数気筒エンジン用のシリンダヘッドを鋳造する場合に、複数の燃焼室入子16を左右に延びる同一基準線C1上に並設し、図7のように、燃焼室入子16の前後にスライド型3,4を配置し、そして前側に冷却水排出管62を配置し、後側に冷却水供給管61を配置しているので、冷却水供給管61及び冷却水排出管62のレイアウトの自由度がより高くなり、また、各気筒用の燃焼室入子16を均一的に冷却することが可能となる。
(6) When casting a cylinder head for an in-line type multiple cylinder engine as shown in FIG. 1, a plurality of combustion chamber inserts 16 are juxtaposed on the same reference line C1 extending left and right, as shown in FIG. In addition, the
(7)図1のように、左から2番目の第2の気筒用の冷却水供給管61及び冷却水排出管62を、前後方向と平行な直線M上に配置し、かつ、残りの冷却水供給管61及び冷却水排出管62も、概ね直線M上に沿うように配置することにより、冷却水供給管61及び冷却水排出管62のレイアウトが簡素化でき、製造が容易になると共に、冷却水の流路抵抗が少なくなり、速やかな冷却液の流れを維持できる。
(7) As shown in FIG. 1, the cooling
(8)図8のように、燃焼室入子16の外周面に小径部16cを形成することにより、環状空気層S1を形成しているので、燃焼室入子16と下型入子14との間を、環状空気層S1により断熱し、燃焼室入子16内の冷却を促進することができる。また、燃焼室入子16と冷却水供給管61及び冷却水排出管62との接続部から漏れた冷却水を、上記環状空気層S1並びに漏水受け板67を通して、速やかに金型外部に排出することができる。
(8) Since the annular air layer S1 is formed by forming the
(9)下型1の湯口17から溶湯を注入しているので、溶湯の凝固は上端部から下方へと移行するが、鋳造時に、凝固の開始順に沿って、上側から順に、上型2の点火プラグ挿入孔成形入子22及び下型1の燃焼室入子16を冷却するので、凝固状態に応じて、適切に点火プラグ挿入孔成形入子22及び燃焼室入子16を冷却できる。
(9) Since the molten metal is poured from the
[その他の実施の形態]
(1)前記実施の形態では、燃焼室成形部として、下型入子14とは別体で、独立した燃焼室入子16を備えているが、下型入子14と一体に燃焼室成形部が形成された構造とすることも可能である。
[Other embodiments]
(1) In the above-described embodiment, the combustion chamber forming portion is provided separately from the
(2)本発明は、スライド型を有しない金型、すなわち下型と上型とで構成される金型にも適用できる。また、スライド型として、前後のスライド型又は左右のスライド型の一方のみを備えた金型にも適用できる。 (2) The present invention can also be applied to a mold having no slide mold, that is, a mold composed of a lower mold and an upper mold. Further, the present invention can be applied to a mold having only one of a front and rear slide mold or a left and right slide mold as a slide mold.
(3)図12のタイムチャートでは、点火プラグ挿入孔成形入子22の冷却終了時(t2)と、燃焼室入子16の冷却開始時(t3)とを一致させているが、点火プラグ挿入孔成形入子22の冷却終了前から燃焼室入子16の冷却を開始させることも可能である。また、点火プラグ挿入孔成形入子22の冷却終了後、しばらく経過してから燃焼室入子16の冷却を開始することも可能である。
(3) In the time chart of FIG. 12, the end of cooling of the spark plug insertion hole forming insert 22 (t2) and the start of cooling of the combustion chamber insert 16 (t3) are matched. It is also possible to start the cooling of the
(4)燃焼室入子16の冷却水通路53の形状は、図8のような逆V字形状には限定されず、下向きのコの字形状等、各種形状を採用することが可能である。
(4) The shape of the cooling
(5)本発明に係る金型は、4気筒用エンジンのシリンダヘッドの鋳造用には限定されず、単気筒あるいは他の複数気筒エンジンのシリンダヘッドの鋳造用金型にも適用できる。 (5) The mold according to the present invention is not limited to the casting of a cylinder head of a four-cylinder engine, and can be applied to a casting mold of a cylinder head of a single cylinder or other multiple cylinder engines.
1 下型
2 上型
3、4 前後のスライド型(横型)
5、6 左右のスライド型(横型)
11 下型主型
13 下型入子スペーサ
14 下型入子
16 燃焼室入子(燃焼室成形部の一例)
16 燃焼室入子の上面(頂壁成形部)
17 湯口
18 湯口スリーブ
22 点火プラグ挿入孔入子(点火プラグ挿入孔成形部の一例)
32 前後のスライド型用レール
33 吸気孔成形部
34 排気孔成形部
51 冷却水通路の入口
52 冷却水通路の出口
53 燃焼室入子の冷却水通路
53a、53b、53c、53d 第1、第2、第3及び第4の通路部分
61 燃焼室用冷却水供給管
62 燃焼室用冷却水排出管
S1 環状空気層
S2 空間部
1
5, 6 Left and right slide type (horizontal type)
11 Lower mold
16 Upper surface of combustion chamber insert (top wall molding part)
17
22 spark plug insertion hole insert (an example of a spark plug insertion hole forming part)
32 Front and rear slide type rails 33 Intake
S1 annular air layer S2 space
Claims (9)
前記燃焼室成形部内に冷却液通路が形成され、
前記冷却液通路の入口及び出口に、冷却液供給通路及び冷却液排出通路がそれぞれ接続され、
前記冷却液供給通路及び前記冷却液排出通路は、前記燃焼室成形部に対して、一方側から他方側に冷却水が流れるように、一方側の下型部分内と、他方側の下型部分内と、に分けて配置され、
前記シリンダヘッドの外周側壁面を成形する相対向する一対のスライド型を備え、
前記冷却液供給通路及び冷却液排出通路は、一方の前記スライド型の配置側と、他方の前記スライド側の配置側とに分けて配置されている、シリンダヘッド鋳造用金型の冷却装置。 A lower mold for forming the lower surface of the cylinder head and an upper mold for forming the upper surface of the cylinder head are provided at least, and the lower mold is provided with a combustion chamber forming portion for forming the top wall of the combustion chamber of the cylinder head. In the cooling device for the cylinder head casting mold,
A coolant passage is formed in the combustion chamber forming part,
A coolant supply passage and a coolant discharge passage are connected to the inlet and the outlet of the coolant passage, respectively.
The coolant supply passage and the coolant discharge passage are arranged in the lower mold portion on one side and the lower mold portion on the other side so that cooling water flows from one side to the other side with respect to the combustion chamber forming portion. It is arranged separately in and
A pair of opposed slide molds for molding the outer peripheral side wall surface of the cylinder head,
The cooling device for a cylinder head casting mold , wherein the cooling liquid supply passage and the cooling liquid discharge passage are arranged separately on one slide mold arrangement side and the other slide side arrangement side .
前記冷却液供給管及び前記冷却液排出管は、前記下型に形成されたトンネル状の通路内に、環状の空間部を隔てて配置されている、請求項1又は2に記載のシリンダヘッド鋳造用金型の冷却装置。 The cooling liquid supply passage and the cooling liquid discharge passage are constituted by a cooling liquid supply pipe and a cooling liquid discharge pipe, respectively.
The cylinder head casting according to claim 1 or 2 , wherein the cooling liquid supply pipe and the cooling liquid discharge pipe are arranged in a tunnel-shaped passage formed in the lower mold with an annular space portion therebetween. Mold cooling device.
前記一対のスライド型は、一直線状の前記燃焼室成形部の列に対し、前記一方側と前記他方側に配置されている、請求項1乃至3のいずれか一つに記載のシリンダヘッド鋳造用金型の冷却装置。 A plurality of the combustion chamber forming portions are arranged in a substantially straight line;
4. The cylinder head casting according to claim 1 , wherein the pair of slide dies are arranged on the one side and the other side with respect to the straight line of the combustion chamber forming portions. 5. Mold cooling device.
前記燃焼室入子内の前記冷却液通路は、略V字形状に形成されている、請求項1乃至5のいずれか一つに記載のシリンダヘッド鋳造用金型の冷却装置。 The combustion chamber forming part is formed by combustion chamber nesting,
The cooling device for a cylinder head casting mold according to any one of claims 1 to 5 , wherein the coolant passage in the combustion chamber insert is formed in a substantially V shape.
燃焼室入子の外周面には、段部を介して小径部が形成され、
全小径部の外周には、環状空気層が形成されている、請求項1乃至6のいずれか一つに記載のシリンダヘッド鋳造用金型の冷却装置。 The combustion chamber forming part is formed by combustion chamber nesting,
A small-diameter portion is formed on the outer peripheral surface of the combustion chamber insert via a stepped portion
The cylinder head casting die cooling device according to any one of claims 1 to 6 , wherein an annular air layer is formed on an outer periphery of all the small diameter portions.
前記燃焼室入子の下側には、漏液排出通路が形成されている、請求項7に記載のシリンダヘッド鋳造用金型の冷却装置。 The coolant supply passage and the coolant discharge passage are connected to an inlet and an outlet of the combustion chamber insert, respectively.
8. The cooling device for a cylinder head casting mold according to claim 7 , wherein a leakage discharge passage is formed below the combustion chamber insert.
湯注入後、前記点火プラグ挿入孔成形部用冷却液通路に冷却液を供給した後、前記燃焼室成形部の冷却液通路に冷却液を供給する、シリンダヘッド鋳造用金型の冷却装置の制御方法。 9. A method for controlling a cooling device for a cylinder head casting mold, wherein a cooling liquid passage for an ignition plug insertion hole forming portion is formed in the upper spark plug insertion hole forming portion according to claim 1. In
Control of the cooling device for the cylinder head casting mold, after supplying the coolant to the coolant passage for the spark plug insertion hole molding section and then supplying the coolant to the coolant path of the combustion chamber molding section. Method.
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