JP6246954B2 - 鋳物用中子、その使用方法及び製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、砂粒が結合剤により結合される鋳物砂から形成され、内燃エンジン用のエンジンブロック内に冷却チャンネルを形成するために用いられる鋳物用中子に関する。

加えて、本発明は、上述の鋳物用中子の使用方法及びその製造方法に関する。この製造方法は、鋳物砂及び結合剤を含む鋳造材料を、中子シューティング機を用いて中子鋳型の鋳型キャビティにショットする工程と、鋳物用中子の所要の形状安定性を得るために前記結合剤を硬化させる工程とを備える。

本明細書で開示される形式の鋳物用中子は、鋳造すべき部材の鋳型の一部として、チャンネル、キャビティ及び他の凹部を形成する。鋳物用中子は、例えば、内燃エンジン用のエンジンブロック内に、冷却材を移送するチャンネル及び円柱状の燃焼チャンバを形成するために使用されるものである。

近年の高性能エンジンのエンジンブロックにおいては、高い出力密度によって生成される大量の熱量を意図した態様で放出させるため、特定の方法により作動中に集中冷却を行う必要がある。これは、特にアルミニウム合金などの軽金属材料から製造されるエンジンブロックに適用する。同時に、特に自動車産業において、よりコンパクトな構成を有する駆動装置への需要が高まっている。つまり、軽量かつ非常に限られた空間のみを有する車体内に高性能エンジンを収容可能とする必要がある。

上述したコンパクトな構成を実現するために、互いに密接に隣接するよう配置されたシリンダバンクの凹部を形成する。その結果、この凹部に対応する薄いシリンダ隔壁が形成される。これらの隔壁は、特にシリンダヘッドに隣接する端部領域にて上昇する熱応力にさらされる。この対象領域にて集中冷却を行うことで、この領域に生じる加熱による亀裂又は他の損傷を防止することができる。

このような目的を達成するために必要とされる冷却チャンネルを、エンジンブロックにおける２つのシリンダチャンバ間の薄い隔壁に形成する方法として、鋳造工程完了後にエンジンブロックに冷却チャンネルを機械加工することが挙げられる。この方法によれば、非常に小さくて狭い寸法を有するチャンネルであっても精密に形成することができるが、多くの追加的な製造工程を要するため、製造上の観点から複雑となり、製造コストが高くなるという問題が生じる。更なる欠点として、製造上の観点から、隣接シリンダ凹部間に存在する、エンジンブロックの隔壁上側は、使用時に最も高い熱応力が生じる領域であるため、最小寸法のチャンネル孔の形成が困難であることが挙げられる。

上述のような労力及びコストを回避すべく、鋳造工程中に高い熱応力下にあるエンジンブロック領域にて、薄くて細いチャンネルを形成するための様々な技術が考案されてきた。すなわち、各目的に応じて、多様な鋳造材料から構成される中子が考案されてきた。鋳造部の各チャンネルを形成する繊細な中子部の寸法安定性を十分に確保し、エンジンブロックの凝固後に中子材料を可及的円滑に除去可能とすることで、適正な通過流を確保する構成が提案されてきた。しかしながら、鋳造材料から構成される中子を使用すれば、中子製造設備にて十分な生産性を確保するために設定された寸法安定性及び機械的な弾性特性の限界値に到達してしまう。

軽金属エンジンブロックに小寸法のチャンネルを形成するために、欧州特許第0974414号明細書は、これらのチャンネルに対応する小寸法のガラス管を鋳型内に配置し、鋳造中に溶湯で取り囲むことによりチャンネルを形成する方法を開示している。この小寸法のガラス管の材料として、鋳造材料の凝固中に生じる応力下にて多数の小片へと粉砕でき、粉砕後に容易に洗い流すことのできるものを選択する。

同様の目的を持つ他の技術として、金属薄板又はワイヤインサートを用いてチャンネルを形成し、それらを工程の完了後に鋳造部から取り除く方法が挙げられる。

上述した技術は、先行文献において、チャンネルの形成に関して技術的及び経済的に多少なりとも成功してきたこと、並びに、チャンネルの寸法が制限されているにも関わらず、中子材料の残余の各破片を除去するのに十分に大きく、アクセス可能なチャンネルの形成が可能であることが実証されている。

しかしながら、アルミニウム材料から鋳造される次世代の内燃エンジンにおいて、隔壁の厚さは、冷却チャンネルの最狭部の正幅が３ｍｍ未満となるまで抑えられている。このような種類のアルミニウム材料から構成されるエンジンブロックにおいて、２つのシリンダチャンバの隔壁領域にある冷却チャンネルの最狭部の正幅の範囲は、１〜２ｍｍである。

欧州特許第0974414号明細書

Ulrich Recknageｌ著 「The shell moulding process: A German innovation for casting production」，Huttenes-Albertus Chemische WerkeGmbH社発行

先行文献に記載の背景技術とは異なり、本発明の課題は、簡易で作業の信頼性の高い方法により製造され、最狭点にて最大幅３ｍｍのチャンネルであっても鋳造可能である鋳物用中子を提供することである。

更に、上述の課題を解決する上で好ましい鋳物用中子の使用方法及び製造方法も提供するものである。

鋳物用中子に関して、本発明は、請求項１に係る鋳物用中子を形成することで、上述の課題を解決するに至った。

有利には、本発明に係る鋳物用中子は、鋳型内でアルミニウム溶湯を鋳造することにより内燃エンジン用のエンジンブロックを製造するに当たり、当該鋳型内で使用するものとし、エンジンブロック内における鋳物用中子のブリッジ部により、エンジンブロックにおける２つのシリンダチャンバ間に配置される冷却チャンネルを形成し、当該冷却チャンネルの正幅を最大３ｍｍとする。

更に、製造方法に関しては、請求項１２に係る鋳物用中子を製造することで、上述の課題を解決するに至った。

本発明の有利な実施形態は、従属請求項にて特定し、本発明の一般概念についてと同様、後述する通りである。

本発明に係る鋳物用中子は、内燃エンジン用のエンジンブロック内に冷却チャンネルを形成するために用いられ、砂粒が結合剤により結合される鋳物砂から完全に形成される。本発明において、鋳物用中子は、支持部と、支持部の側面から突出し、相互に一定間隔を置いた位置に配置される２つのネック部と、支持部から一定間隔を置いた位置にて、ネック部により保持される少なくとも１つのブリッジ部とを備え、側面間の距離として測定されるブリッジ部の最小厚さは、ネック部間に位置する領域にて３ｍｍ未満である。同時に、鋳物用中子は、そのブリッジ部の少なくとも一部の領域において、砂粒の平均粒径が最大０．３５ｍｍの鋳物砂から形成される。

従って、本発明に係る鋳物用中子は、それ自体は既知の態様で適切な結合剤により結合されて固形体を形成する鋳物砂から完全に構成される。

ブリッジ部が繊細な構造を有するにも関わらず、鋳物用中子の支持部により、鋳物用中子を容易に保持し、移動させ、鋳型に挿入することができる。本発明に係る鋳物用中子は、容易に、中子パッケージとして形成される鋳型の一部とすることができる。また、本発明に係る鋳物用中子は、各鋳造部の内部又は鋳造部上にて、最小化された寸法を有する微細なチャンネルを形成するための他の鋳造工程においても、同様の方法で容易に用いることができる。

支持部により支持されるネック部は、鋳造されるエンジンブロック内に流入・流出チャンネルを形成する。細長く、幅狭な寸法を有する冷却チャンネルを通じて、冷却材が供給され、各冷却チャンネルは、ネック部により支持されるブリッジ部を備えるエンジンブロック内で形成される。ブリッジ部の厚さは、臨界領域にて最大３ｍｍまで縮小することができ、実際には、当該領域での最小厚さは１〜２ｍｍとすることができる。ここで、臨界領域とは、本発明に係る鋳物用中子のブリッジ部の幅が最も狭く、鋳造されるエンジンブロックにおける各隔壁が最薄である領域であり、かつ当該隔壁により分離されるシリンダチャンバが相互に最接近する領域である。

本発明の実施に当たり、少なくともブリッジ部の領域において、微粒状鋳物砂から鋳物用中子を形成することが肝要である。例えば、鋳造後に固体鋳造部のブリッジ部が微細粒子へと分解される際の粒子の寸法は選択することができ、このため、残存する中子の破片を完全に凝固したエンジンブロックから自動的に除去又は洗い流すことができる。

驚くべきことに、鋳物用中子は、中子シューティング機を用いたショットによる従来の方法のみならず、細いブリッジ部の領域にて、十分に滑らかな内側表面を冷却チャンネルに設けるための被膜剤を要することなく、良好な表面状態を提供できることが判明した。これは、特に、砂粒の平均粒径が最大０．２７ｍｍ、特に最大０．２３ｍｍの鋳物砂である場合に該当する。

上述したように、本発明に係る鋳物用中子は、工業的な規模をもって製造することができ、鋳物砂及び結合剤を含む鋳造材料を、中子シューティング機を用いて中子鋳型の鋳型キャビティにショットする工程と、鋳物用中子の所要の形状安定性を得るために前記結合剤を硬化させる工程とを備え、鋳物用中子のブリッジ部にて用いる鋳造材料の少なくとも一部を、砂粒の平均粒径が最大０．３５ｍｍである鋳物砂から形成する。この場合においても、上述した理由により、砂粒の平均粒径は０．２７ｍｍ未満、特に最大０．２３ｍｍとすることが望ましい。

最適な製造結果は、鋳物材料が、鋳物砂と結合剤との混合物として存在するのではなく、鋳物砂の砂粒が、それぞれ結合剤により被膜され、その被膜された砂粒の平均粒径が０．３５ｍｍ未満である場合に達成することができる。本発明に用いられる結合剤により被膜された鋳物砂は、現今においても「クローニング鋳造」と称される方法であって、技術用語で「シェルモールド鋳造」と称される方法に用いられている。この鋳物砂は、Huttenes-Albertus Chemische Werke GmbH社（ドイツ国、デュッセルドルフ市）により、ＶＳ７４４（平均粒径０．２９ｍｍ±０．０２ｍｍ）又はＶＳ１２６４（平均粒径０．２１ｍｍ±０．０２ｍｍ）として入手可能である。また、同社の刊行に係る論文：「The shell moulding process: A German innovation for casting production」（Ulrich Recknagel著）には、シェルモールド鋳造の技術及び歴史が記載されている。

結合剤により被膜される鋳物砂の各砂粒が球状である場合に、クローニング鋳造材料を用いることは、特に有利に作用する。本発明に係る中子が従来の方法により中子シューティング機内にショットされた場合に、砂粒が球状であることにより鋳造材料が特に良好な機能を発揮することができる。このため、本発明に係る中子は、最小化された寸法を有するにも関わらず、作業の高い信頼性をもって製造することができる。

特に平均粒径が０．１９ｍｍ〜０．２３ｍｍであるより微細な鋳物砂を用いる場合、鋳物用中子を中子シューティング機により簡易に製造できるだけでなく、タルクなどの塗型剤又は他の表面助成補助剤を用いることなく、各エンジンブロック内のブリッジ部にて、十分な品質を継続的に有する細い冷却チャンネルの表面を形成することができる。

結合剤により被膜される鋳物砂の砂粒の平均粒径が０．２７ｍｍ以上である、より粗い構造を有する鋳物砂を用いる場合に、鋳造部に形成される冷却チャンネルの表面の品質が不十分となることが分かった。これは、少なくともブリッジ部に、非常に薄い塗型剤又は表面構造の向上のために一般的に使用されている他の補助剤を適用することで解決することができる。しかしながら、本発明にて特定される、砂粒の大きさが０．３５ｍｍ超である鋳物用中子を用いる場合、確実にショットを行うことが不可能となり、粗い表面を滑らかにするための労力が大きくなるため、経済的な観点からこのような鋳物用中子を用いることは望ましくない。従って、本発明に係る鋳物用中子を製造するためには、結合剤により被膜される鋳物砂の砂粒の平均粒径が０．２７ｍｍ未満、特に０．２５ｍｍ未満である砂粒を用いる。

本発明に係る鋳物用中子を製造するために使用する鋳物砂の砂粒と共に用いる結合剤は、被膜又は混合されていることが好ましく、一般的には、樹脂である。ここで、加熱により隣接する砂粒同士の樹脂が接着し、硬化することで、堅固な複合体を形成することができる。

本発明に係る一実施形態において、鋳物用中子の側面がそれぞれ、ネック部の周表面へ円滑に移行しながら交わり、その厚さが、各ネック部にて最大厚さを有し、ブリッジ部の長手方向にて次第に最小厚さへと縮小する構成とすれば、中子シューティング機内にて中子を既知の態様でショットする作業の信頼性を高めることができる。ブリッジ部を、それを支えるネック部へと円滑に結合させ、厚さを継続的に縮小させることで、鋳造材料は、中子シューティング機内にて最小化された寸法を有するにも関わらず、信頼性が高い方法で、鋳物用中子の細いブリッジ部を形成するキャビティを十分に充填することができる。

ブリッジ部のネック部への円滑な結合は、カム状の断面形状を有するネック部を用いて簡易に行うことができ、そのネック部の端部は他方のネック部と向かい合う構成を有する。この方法により、ブリッジ部の側面を、ネック部の周表面に円滑に配置することができ、中子シューティング作業を補助しながら、鋳物砂によりブリッジ部を充填することができる。

鋳物用中子は、本発明に係る態様をもって製造することができ、その臨界領域及び最小厚領域にて、最大３ｍｍの厚さ、特に１〜２ｍｍの厚さを有することにより、３ｍｍ以下の正幅、特に１．５±０．５ｍｍの正幅を有する冷却チャンネルを形成することに適するだけでなく、臨界領域において、その高さを最小化することができる。結果として、本発明に係る鋳物用中子において、ブリッジ部の高さは、最小厚さを有する領域にて最大４．５ｍｍにまで抑えることができる。

原則的には、本発明に係る鋳物用中子のブリッジ部のみが微粒状鋳物砂から形成され、鋳物用中子の他の部分は、より粗い構造を有する鋳物砂から構成されると考えられる。この点について、例えば、微粒状鋳物砂から構成されるブリッジ部を、鋳物用中子の他の部分とは別個にショットした後に結合させることによって、より粗い構造を有する鋳物砂から構成される残りの部分と連結させることも可能である。しかしながら、本発明の更なる実施形態に係る製造の観点から、鋳物用中子は、鋳物砂から完全に形成される一片とする方が、本発明の明細書内に記載する鋳物砂を簡易に製造することができる。

一定量の熱を拡散する必要が生じた場合、本発明に係る鋳物用中子を、鋳造すべきエンジンブロックの各薄い隔壁に少なくとも１つの鋳造チャンネルを形成する設計へと容易に変更することができる。このためには、相互に離間して配置される少なくとも２つ以上のブリッジ部が、ネック部により支持され、各ブリッジ部が、最大３ｍｍの最小厚さの領域を有する必要がある。この場合においても、追加的なブリッジ部において、例えば、１〜２ｍｍの明らかに狭い最小厚さとすることも可能である。

本発明に係る鋳物用中子は、鋳型内でアルミニウム溶湯を鋳造することにより内燃エンジン用のエンジンブロックを製造するに当たり、当該鋳型内で使用するのに特に適している。この場合、エンジンブロック内における鋳物用中子のブリッジ部により、エンジンブロックにおける２つのシリンダチャンバ間に配置される冷却チャンネルを形成し、当該冷却チャンネルの正幅を最大３ｍｍとする。

本発明の実施する場合、２つのシリンダ開口部間に狭い隔壁を備える各内燃エンジンブロックの各隔壁に細いチャンネルを設けることもできる。本発明に係る鋳物用中子においても、隣接する２つ以上のシリンダ開口部を備えるエンジンブロックを鋳造する際に、そのシリンダ開口部間に存在する各隔壁に少なくとも１つの細いチャンネルを形成することも可能である。

本発明の詳細を、例示的な実施形態を図示する添付図面を参照しながら以下に記載する。
鋳物用中子を下側から見た概略図である。 鋳物用中子を広幅側から見た概略図である。 鋳物用中子を狭幅側から見た概略図である。 鋳型の一部を示す縦断面図である。 エンジンブロックの一部を示す平面図である。

鋳物用中子１は、それぞれ互いに対向し合う広幅辺３,４及び狭幅辺５,６を有し、広幅辺３,４が狭幅辺５,６を介して互いに接続される細長い台形を基本形状とする支持部２を備える。支持部２の上側側面７にて、広幅辺３,４からは保持部８,９が長手方向に突出し、その突出長さは支持部２の高さの約５分の１に相当する。

加えて、支持部２の平坦な下側側面１０にて、支持部２上には２つのネック部１１，１２が形成され、これらのネック部１１，１２は、互いに平行に軸線方向に伸張し、側面１０から垂直方向に突出する。ネック部１１，１２は、カム状の断面形状を有し、その端部１３，１４は、それぞれ他方のネック部１２，１１と向かい合う構成を有する。

ネック部１１，１２間にてその長手方向に伸張する２つのブリッジ部１５，１６は、相互に離間すると共に支持部の側面１０からも離間するような配置とする。ブリッジ部１５，１６の長手方向軸線Ｌ１，Ｌ２は、相互に平行で支持部２の側面１０とも平行となるように配列される。

ブリッジ部１５，１６において、その端部は各ネック部１１，１２と交わる。従って、ブリッジ部１５，１６の側面１７，１８は、各ネック部１１，１２の周表面１９，２０と隣接する。ブリッジ部１５，１６は、接線方向にて、ネック部１１，１２の周表面部２１，２２へと円滑に伸張し、この周表面部２１，２２は、カム端１３，１４間に伸張し、ネック部１１，１２の断面の最厚点である。

ブリッジ部１５，１６が、各ネック部１１，１２に連結される各接続点において、ブリッジ部１５，１６の側面１７，１８として測定されるブリッジ部１５，１６の厚さｄは、ブリッジ部１５，１６の約５ｍｍの最大厚さ（ｄｍａｘ）に対応する。実際には、最大厚さ（ｄｍａｘ）は、５ｍｍを超えてもよい。ブリッジ部１５，１６の厚さ（ｄ）は、最大厚さ（ｄｍａｘ）から、対向するネック部１１，１２に向かって、ネック部１１，１２間の中心部に位置する中心部２３，２４にて約１．５ｍｍの最小厚さ（ｄｍｉｎ）に至るまで、次第に縮小する。

対応する構成として、ブリッジ部１５，１６の上側面及び下側面間の距離として測定されるブリッジ部１５，１６の高さ（ｈ）は、各接続点おける最大高さ（ｈｍａｘ）から、中心部２３，２４に向かって、中心部２３，２４にて約４.３ｍｍの最小高さ（ｈｍｉｎ）に至るまで、次第に縮小する。

鋳物用中子１は、従来の中子シューティング機（図示せず）を用いて、「クローニング鋳物砂」と称される市販のけい砂粒から一片を形成するようショットすることができる。このけい砂粒の平均粒径は、０．２１±０．０２ｍｍ（ＡＦＳ粒度指数６８±３に対応）である。けい砂粒は、結合剤として作用する合成樹脂により被膜する。けい砂粒は、２〜６バールの圧力下で、２００℃〜３５０℃に熱した中子ボックス内に最終的にショットされる。このボックス内で、けい砂粒の結合樹脂は焼き固められ、ボックスを通じて供給される熱により硬化される。この硬化に要する３０秒〜１２０秒の滞留時間の経過後に、鋳物用中子１は中子ボックスから取り除くことができる。ブリッジ部１５，１６の繊細な形状にも関わらず、鋳物用中子は、更なる用途に用いるのに十分な形状安定性を有する。鋳物用中子は、特にブリッジ部１５，１６の領域において、均一に微砕された表面を有し、更なる用途に直接用いることができる程度に高水準の品質を有する。より粗い表面構造である場合に所望の品質を得るために用いていた塗型剤又は他の補助剤は、必要なくなった。

鋳物用中子１は、上述した方法により形成及び製造し、図４にて部分的に図示される鋳型２５の一部として用いることができる。あるいは、鋳物用中子１は、中子パッケージとして従来の方法により形成し、シリンダチャンバ２７，２８，２９を有する内燃エンジン用のエンジンブロック２６を鋳造するために用いることもできる。当該シリンダチャンバ２７，２８，２９は、図５にその一部を示すように一列に配列され、アルミニウム可熔合金から鋳造される。鋳物用中子１は、シリンダチャンバ２７〜２９を形成するシリンダ中子３３，３４，３５間の被覆中子３０，３１，３２を用いて配置される。このため、ブリッジ部は、シリンダ中子３３〜３５間の狭い自由空間３６，３７の上側領域の中心部に配置され、この上側領域は、被覆中子３０〜３２に隣接する。相互に分離された隣接シリンダチャンバ２７，２８；２８，２９を用いて、各自由空間３６，３７は、完成したエンジンブロック２６内にて各シリンダ隔壁３８，３９を形成する。隣接シリンダチャンバ２７，２８；２８，２９が最接近する領域４０における、各シリンダ隔壁３８，３９の最小厚さ（ｄｍｉｎ）は、約５ｍｍである。

鋳型２５内にアルミニウム可熔合金を注湯した後、アルミニウム鋳物材料を凝固させる。鋳物用中子１の鋳物砂を結合する結合剤は、鋳造に伴う加熱により分解し始める。このような方法で、導入される熱エネルギは、通常、分解工程のみを開始させるのに十分である。結果的に得られた鋳物用中子１の破片が、鋳物用中子１により形成されたチャンネルから取り除くには大きすぎる場合、標的処理を用いて、既知の方法により中子材料を更に小さな断片とする。このための適切な熱処理として、「熱砂抜き」という技術用語で知られる処理が挙げられる。この処理により、加熱し続けることで、結合剤の分解を行い、その結果として、鋳造材料の除去が可能となる程度にまで、各鋳造材料間の結合を崩壊させることができる。代替的又は追加的に、鋳物用中子を小さな断片へと粉砕する工程は、鋳型又は鋳造部自体をハンマーブロー、ノッキング、シェーキング又は振動にさらすことで機械的に補助することができる。鋳物用中子１の鋳造材料を粉砕し、各チャンネルから取り除く工程を最適化させるために、水又はその他の液体により各チャンネルを追加的に洗浄することもできる。

少なくとも鋳物用中子のネック部及びブリッジ部１１，１２，１５，１６は、上述の方法により分解させて微細な粒子とすることができる。チャンネルにより形成される最小寸法に影響を受けることなく、鋳物砂を完全な鋳型から自由に取り除くことができ、必要に応じて流し出すことができる。

各鋳物用中子１のネック部１１，１２は、ウォータージャケット中子（図示せず）に結合することもできる。当該ウォータージャケット中子は、シリンダチャンバ２７〜２９の外側が冷却されるのに伴い、それらのチャンバを規定するエンジンブロック２６の壁を通じて、エンジンブロック２６内で、冷却チャンネルを形成する。この方法において、内燃エンジンの作動中の流入・流出チャンネル４１，４２を通じた冷却流れは、シリンダ隔壁３８，３９内にて幅約が１．５ｍｍ、高さが４．２ｍｍであり、シリンダ隔壁３８，３９内の高い熱応力領域を効果的に冷却する。流入・流出チャンネル４１，４２は、細い冷却チャンネル４３，４４を通して、ネック部１１，１２から形成される。冷却チャンネル４３，４４は、領域４０にて、ブリッジ部１５，１６により形成される。

１ 鋳物用中子
２ 支持部
３，４ 支持部２の広幅辺
５，６ 支持部２の狭幅辺
７ 支持部２の上側側面
８，９ 保持部
１０ 支持部２の平坦な下側側面
１１，１２ 鋳物用中子１のネック部
１３，１４ ネック部１２，１１のカム端
１５，１６ 鋳物用中子１のブリッジ部
１７，１８ ブリッジ部１５，１６の側面
１９，２０ ネック部１１，１２の周表面
２１，２２ 周表面１９，２０の周表面部
２３，２４ ブリッジ部１５，１６の中心部
２５ 鋳型
２６ エンジンブロック
２７，２８，２９ エンジンブロック２６のシリンダチャンバ
３０，３１，３２ 被覆中子
３３，３４，３５ シリンダ中子
３６，３７ シリンダ中子３３〜３５間の自由空間
３８，３９ エンジンブロック２６のシリンダ隔壁
４０ 隣接シリンダチャンバ２７，２８；２８，２９の最接近領域
４１，４２ エンジンブロック２６の流入・流出チャンネル
４３，４４ シリンダ隔壁３８，３９の冷却チャンネル
ｄ ブリッジ部１５，１６の厚さ
ｄｍａｘ ブリッジ部１５，１６の最大厚さ
ｄｍｉｎ ブリッジ部１５，１６の最小厚さ
ｈ ブリッジ部１５，１６の高さ
ｈｍａｘ 最大高さ
ｈｍｉｎ 最小高さ
Ｌ１，Ｌ２ ブリッジ部１５、１６の長手方向軸線

Claims (14)

1. 砂粒が結合剤により結合される鋳物砂から形成され、内燃エンジン用のエンジンブロック（２６）内に冷却チャンネル（４１，４２，４３，４４）を形成するために用いられる鋳物用中子であって、
   該鋳物用中子（１）が、
   ・支持部（２）と、
   ・前記支持部（２）の側面（１０）から突出し、相互に一定間隔を置いた位置に配置される２つのネック部（１１，１２）と、
   ・前記支持部（２）から一定間隔を置いた位置にて、ネック部（１１，１２）により保持される少なくとも１つのブリッジ部（１５，１６）とを備え、側面（１７，１８）間の距離として測定される前記ブリッジ部の最小厚さ（ｄｍｉｎ）が、前記ネック部（１１，１２）間に位置する領域（２３，２４）にて３ｍｍ未満であること、並びに
   少なくとも前記ブリッジ部（１５，１６）の領域において、前記鋳物用中子（１）は、砂粒の平均粒径が最大０．３５ｍｍの鋳物砂から形成されることを特徴とする、鋳物用中子。
2. 請求項１に記載の鋳物用中子であって、前記ブリッジ部（１５，１６）の前記側面（１７，１８）がそれぞれ、前記ネック部（１１，１２）の周表面（１９，２０）へ円滑に移行しながら交わり、その厚さ（ｄ）が、各ネック部（１１，１２）にて最大厚さ（ｄｍａｘ）を有し、前記ブリッジ部（１５，１６）の長手方向にて次第に最小厚さ（ｄｍｉｎ）へと縮小していくことを特徴とする、鋳物用中子。
3. 請求項１又は２に記載の鋳物用中子であって、前記ブリッジ部（１５，１６）の最小厚さ（ｄｍｉｎ）が最大２ｍｍであることを特徴とする、鋳物用中子。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の鋳物用中子であって、前記ブリッジ部（１５，１６）の最小厚さ（ｄｍｉｎ）が最大１ｍｍであることを特徴とする、鋳物用中子。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の鋳物用中子であって、領域（２３，２４）内の前記ブリッジ部（１５，１６）の高さ（ｈ）が、最大４．５ｍｍの最小厚さ（ｄｍｉｎ）を有することを特徴とする、鋳物用中子。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の鋳物用中子であって、前記鋳物用中子が、砂粒が最大０．３５ｍｍの平均粒径を有する鋳物砂から完全に形成されることを特徴とする、鋳物用中子。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の鋳物用中子であって、前記鋳物砂の砂粒の平均粒径が最大０．２５ｍｍであることを特徴とする、鋳物用中子。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の鋳物用中子であって、前記鋳物砂の砂粒の平均粒径が最大０．２３ｍｍであることを特徴とする、鋳物用中子。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の鋳物用中子であって、前記ネック部（１１，１２）が、カム状の断面形状を有し、その端部（１３，１４）が、それぞれ他のネック部（１２，１１）と向かい合う構成を有することを特徴とする、鋳物用中子。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の鋳物用中子であって、相互に離間して配置される少なくとも２つの前記ブリッジ部（１５，１６）が、前記ネック部（１１，１２）により支持され、各ブリッジ部（１５，１６）が、最大３ｍｍの最小厚さ（ｄｍｉｎ）の領域（２３，２４）を有することを特徴とする、鋳物用中子。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の鋳物用中子（１）を鋳型（２５）内で使用する方法であって、鋳型（２５）内でアルミニウム溶湯を鋳造することにより内燃エンジン用のエンジンブロック（２６）を製造するに当たり、前記エンジンブロック（２６）内における鋳物用中子（１）のブリッジ部（１５，１６）により、前記エンジンブロック（２６）における２つのシリンダチャンバ（２７，２８，２９）間に配置される冷却チャンネル（４３，４４）を形成し、該冷却チャンネル（４３，４４）の正幅を最大３ｍｍとすることを特徴とする、使用方法。
12. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の鋳物用中子（１）の製造方法であって、
    鋳物砂及び結合剤を含む鋳造材料を、中子シューティング機を用いて中子鋳型の鋳型キャビティにショットする工程と、
    前記鋳物用中子（１）の所要の形状安定性を得るために前記結合剤を硬化させる工程とを備え、
    前記鋳物用中子（１）のブリッジ部（１５，１６）にて用いる鋳造材料の少なくとも一部を、砂粒の平均粒径が最大で０．３５ｍｍである鋳物砂から形成することを特徴とする、鋳物用中子（１）の製造方法。
13. 請求項１２に記載の方法であって、前記鋳物砂の砂粒を、前記結合剤により被膜することを特徴とする、方法。
14. 請求項１３に記載の方法であって、前記結合剤により被膜される前記鋳物砂の砂粒が、球状であることを特徴とする、方法。

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