JPS62282760A - サイアミ−ズ型シリンダブロツク素材の圧力鋳造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 Ａ０発明の目的 （１）産業上の利用分野 本発明は、複数のシリンダバレルの相隣るもの相互を結
合部を介して結合したサイアミーズシリンダバレルと、
各シリンダバレルの内側においてそのシリンダバレルと
一体化された、シリンダボアを画成する補強筒体とを備
えたサイアミーズ型シリンダブロック素材の圧力鋳造法
に関する。

（２）　　従来の技術 従来、この種シリンダブロック素材を圧力鋳造する場合
は、各シリンダバレルが、その軸線を上下方向に向けて
鋳造されるように形成されて各補強筒体を囲繞するサイ
アミーズシリンダバレル成形用キャビティに、その下部
から溶湯を注入する工程と；キャビティへの溶湯の充填
完了後溶湯を高圧下で完全凝固させる工程と；が用いら
れている。

（３）発明が解決しようとする問題点 サイアミーズ型シリンダブロックは、そのシリンダバレ
ル配列方向長さを短くして小型化を図るために開発され
たものであるから、相隣るシリンダバレルの結合部にお
けるシリンダバレル配列方向の厚さは極力薄くなるよう
に構成されている。

そのため、キャビティの各結合部用成形域における前記
方向の幅は、各結合部用成形域に連なる各シリンダバレ
ル用成形域の半径方向幅よりも狭く形成される。

このように両成形域の幅が異なる状況下においてキャビ
ティに、その下部から溶湯を注入するとシリンダバレル
用成形域の方が結合部用成形域よりも湯流れ性が良いの
で、キャビティにおいて場面が均一に上昇せず、その結
果キャビティへの溶湯の充填完了直前にシリンダバレル
用成形域側から結合部用成形域側に向かう溶湯流が発生
し、その溶湯流と、結合部用成形域の上昇溶湯流との合
体により乱流を生じてその乱流に空気等のガスが巻込ま
れ、各結合部に巣等の鋳造欠陥が発生するおそれがある
。

本発明は上記に鑑み、キャビティにおいてその全体に亘
り湯面を略水平に上昇させて鋳造品質の良好な前記シリ
ンダブロック素材を得ることのできる前記圧力鋳造法を
提供することを目的とする。

Ｂ０発明の構成 （１）問題点を解決するための手段 本発明は、前記各シリンダバレルが、その軸線を上下方
向に向けて鋳造されるように形成されて前記各補強筒体
を囲繞するサイアミーズシリンダバレル成形用キャビテ
ィに、該キャビティの前記各結合部用成形域に開口する
吸気孔より吸気作用を与えながら該キャビティの下部か
ら？ｔｉ　湯を注入する工程と；前記キャビティへの前
記溶湯の充填完了後前記吸気孔を閉慎し、前記溶湯を高
圧下で完全凝固させる工程と；を用いることを特徴とす
る。

（２）作　用 前記のようにキャビティに、各結合部用成形域に開口す
る吸気孔より吸気作用を与えなから溶湯を注入すると、
キャビティ内が減圧され、またその減圧度合が結合部用
成形域において高くなり、これによりキャビティにおい
てその全体に亘り湯面が略水平に上昇するので、溶湯へ
のガスの巻込みが防止され、またキャビティ内のガス抜
きが効率良く行われる。

そしてキャビティへの溶湯の充填完了後、その溶湯を高
圧下で完全凝固させると、シリンダブロック素材の金属
組織が緻密化される。

（３）実施例 第１〜第３図はアルミニウム合金製サイアミーズ型シリ
ンダブロックＳを示し、そのシリンダブロックＳは、複
数、図示例は４個のシリンダバレル１．〜１４の相隣る
もの相互を結合部ａを介して結合したサイアミーズシリ
ンダバレル１と、そのサイアミーズシリンダバレル１を
囲繞する外壁部２と、外壁部２の下縁に連設されたクラ
ンクケース３とを備えている。各シリンダバレル１１〜
１４の内側に、シリンダボア４を画成する補強筒体が一
体に設けられ、各補強筒体は、強化繊維より成形された
筒状繊維成形体Ｆ（第１１図）よりなる。その繊維成形
体Ｆはアルミニウム合金マトリックスと共に筒状繊維強
化複合体ｃｒを構成する。

サイアミーズシリンダバレル１と外壁部２間に、サイア
ミーズシリンダバレル１の外周が臨む水ジャケット６が
形成される。その水ジャケット６のシリンダヘッド側端
部において、サイアミーズシリンダバレル１と外壁部２
間は複数の補強デツキ部８により部分的に連結され、相
隣る補強デツキ部８間はシリンダヘッド側への連通ロア
として機能する。これによりシリンダブロックＳはクロ
ーズドデツキ型に構成される。

第２Ａ図に示すように、相隣るシリンダバレル１３，１
□等の結合部ａにおいて、シリンダバレル配列方向の厚
さｔｌは各シリンダバレル１１〜１４の半径方向の厚さ
ｔ２よりも薄く成形されており、これによりシリンダブ
ロックＳのンリンダバレル配列方向長さが短くなってい
る。

第５〜第８図は、第４図に示すシリンダブロック素材Ｓ
ｍを鋳造する鋳造装置を示し、その装置は鋳型としての
金型Ｍを備え、その金型Ｍは昇降自在な上型９と、その
上型９の下方に配設され、第５．第６図において左右二
つ割の第１および第２側型１０．．１０□と、第７図に
おいて左右二つ割の第３および第４側型１０：ｌ、１０
４と、各側型１０．〜１０４を摺動自在に載置する下型
１１とより構成される。

上型９の下面に型締め用凹部１２が形成され、その凹部
１２は各側型１０．〜１０４の上半部と協（肋してサイ
アミーズシリンダバレル１および外壁部２を成形するだ
めの第１キヤビテイＣ１を画成する。各側型１０．〜１
０４の上面に凹部１２と嵌合する型締め用凸部１３が突
設される。

第７．第８図に示すように、下型１１に溶解炉（図示せ
ず）よりアルミニウム合金の溶湯を受ける湯溜部１４と
、その湯溜部１４に連通する給湯シリンダ１５と、その
給湯シリンダ１５に摺合されるプランジャ１６と、湯溜
部１４より２本に分岐して第１キヤビテイＣ１の長手方
向に、且つそれと略同−長さに亘って延びる一対の湯道
１７とが設けられる。また下型１１は両湯道１７間にお
いて上方へ突出する成形ブロック１日を有し、その成形
ブロック１８は各側型１０Ｉ〜１０４の下半部と協働し
てクランクケース３を成形するための第２キヤビテイＣ
２を画成する。そのキャビティＣ２の上端は前記第１キ
ヤビテイＣ１に連通し、また両側の下端は両湯道１７に
複数の堰１９を介して連通ずる。

成形ブロック１８は、所定の間隔で形成された背の高い
４個のかまぼこ形第１成形部１８．と、相隣る第１成形
部１８１間および最外側の両第１成形部１８．の外側に
位置する凸字形第２成形部１８□とよりなり、各第１成
形部１８．はクランクビンおよびクランクアーム用回転
空間２０　（第２、第３図）を成形するために用いられ
、第２成形部１８□はクランクジャーナルの軸受ホルダ
２１　（第２．第３図）を成形するために用いられる。

各層１９は各第２成形部１８□に対応して設けられてお
り、第２キヤビテイＣ２の容量の大きな部分に溶湯を早
期に注入するようになってい番。

両湯道１７の断面積が湯溜部１４側より湯道光１７ａに
向けて段階的に減少するように、湯道１７底面は湯溜部
１４側より数段の上り階段状に形成されている。各段部
１７ｂに連なる各立上がり部１７Ｃは溶湯を各層１９に
スムーズに導くことができるように斜めに形成される。

このように湯道１７の断面積を段階的に減少させると、
断面積の大きな部分では大量の溶湯を遅い速度で堰１９
を通じて第２キヤビテイＣ２に注入し、また断面積の小
さな部分では少量の溶湯を速い速度で堰１９を通じて第
２キヤビテイＣｚに注入することができるので、そのキ
ャビティＣ！内にその両側下端よりその全長に亘って略
均等に溶湯が注入され、これにより溶湯の注入作業を効
率良く行って鋳造能率を向上させることができる。

第５．第６図に示すように、各第１成形部１８、の頂面
に繊維成形体Ｆの下端部を嵌合する位置決め突起２２が
突設され、その位置決め突起２２の中心に凹部２３が形
成される。また両側に位置する２つの第１成形部１８Ｉ
に、位置決め突起２２の両側において第１成形部１８＋
を貫通する貫通孔２４が形成され、それら貫通孔２４に
一対の仮設置ビン２５がそれぞれ摺合される。それら仮
設置ビン２５は、水ジヤケツト用砂中子５９　（第９、
第１０図）の仮設置のために用いられる。両板設置ビン
２５の下端は、成形ブロック１日の下方に配設された取
付板２６に固定される。その取付板２６に２木の支持ロ
ッド２７が挿通され、各支持ロッド２７の下部と取付板
２６の下面との間にコイルばね２８が縮設される。型開
き時には、取付板２６は各コイルばね２８の弾発力を受
けて各支持ロッド２７先端のストッパ２７ａに当接する
まで上昇し、これにより各仮設置ビン２５の先端は第１
成形部１８、頂面より突出している。各仮設置ビン２５
の先端面に砂中子５９の下縁と係合する凹部２５ａが形
成される。

また両側に位置する２つの第１成形部１８．に、両頁通
孔２４間の三等分位置において第１成形部１８、を貫通
する貫通孔２９が形成され、その貫通孔２９に下端を取
付板２６に固定された作動ビン３０が摺合される。型開
き時には、作動ビン３０の先端は凹部２３内に突出し、
また型閉め時には後述する中子４１により押し下げられ
、これにより両板設置ピン２５を第１成形部１８１頂面
より引き込ませるようになっている。

第１および第２側型１０．．１０□における第１キヤビ
テイＣ８を画成する壁部の中央部分に砂中子５９を本設
置するための中子受３１が２個所宛設けられている。各
中子受３１は砂中子５９の位置決めを行う係合孔３１ａ
と、その開口部外周に形成されて砂中子５９を挟持する
挟持面３１ｂとよりなる。

上型９に、第１キヤビテイＣＩに開口して溶湯をオーバ
フローさせるための複数の第３キヤビテイＣ１と連通ロ
アを成形するための第４キヤビテイＣ４がそれぞれ形成
される。

上型９の型締め用凹部１２天井面に、各シリンダバレル
１．−１４に対応して、軸線を上下方向に向けた円柱状
をなすシリンダボア成形用中子４１が突設され、各中子
４１の下端面に第１成形部１８１頂面の凹部２３に嵌合
し得る凸部４１ａが設けられる。また中子４１の外周面
は、その上端から下端に向けて先細りのテーパ面に形成
される。

第７．第７Ａ図に示すように、相隣る中子４１間におい
て凹部１２の天井面に開口するように、上型９に３個の
吸気孔３２が形成され、それら吸気孔３２を連通ずる連
通路３３は、図示しない排気用真空ポンプ（例えばアス
ピレータ）に接続される。各吸気孔３２は上部の大径部
３２ａと、中間部の小径部３２ｂと、下部の円錐台形部
３２Ｃとよりなる。各円錐台形部３２ｃの上底面は、第
３、第４′キャビティＣ，、Ｃ，が溶湯で満たされるよ
うに、各キャビティＣｉ、Ｃ４の頂面よりも高い位置に
ある。各大径部３２２の上端に環状ガイド３４が設けら
れ、閉鎖ピン３５がガイド３４を貫通して吸気孔３２に
挿入される。

閉鎖ピン３５は、吸気孔３２の大径部３２ａでは遊挿関
係にあるが、小径部３２ｂには嵌合し得るようになって
いる。各閉鎖ピン３５の上端部は取付板３６に固定され
る。

上型９と取付板３６間に油圧シリンダ３７が介装され、
その油圧シリンダ３７の作動により取付１反３６を昇降
して各閉鎖ピン３５により各小径部３２を開閉するよう
になっている。

第９．第１０図は水ジヤケツト用砂中子５９を示し、そ
の砂中子５９は、シリンダブロックＳの４本のシリンダ
バレル１１〜１４に対応して４本の円筒部６０＋　〜６
０４を備えると共にそれらの相隣るもの相互の重合する
周壁を欠如させた中子本体６１と、水ジャケットをシリ
ンダヘッドの水ジャケットに連通する連通ロアおよび補
強デツキ部８を形成すべく、中子本体６１の上端面に突
設された複数の突起６２と、中子本体６１の中間に位置
する２本の円筒部６０□、６０３の両外側面にそれぞれ
突設された幅木６３とより構成される。

各幅木６３は中子本体６１と一体の大径部６３ａと、そ
の端面に突設される小径部６３ｂとより形成される。

第１１図において、筒状繊維成形体Ｆは、強化繊維とし
ての炭素繊維とアルミナ繊維との混合繊維より成形され
たもので、その寸法は上端における外径８９龍、内径７
８鶴、下端における外径８９韮、内径７４ｆｌ、高さ１
５２鶴で、前記シリンダポア成形用中子４１と嵌合し得
るように内周面はテーパ面に形成される。また繊維成形
体Ｆのかさ密度は０．３〜１．２ｇ／ＬＪｎ’である。

繊維成形体Ｆは、平均直径１８μｍ、平均長さ０．８ｆ
ｌの炭素繊維（短繊維）と、平均直径３〜４μｍ、平均
長さ０．５　ｔｍのアルミナ繊維（短繊維）とを１対３
の割合で混合し、その混合繊維にシリカゾルを結合剤と
して加え、吸引付着成形法を適用して成形される。前記
シリカゾルの代りにアルミナモル華体、またはシリカゾ
ルとアルミナゾルの混合物を用いることが可能である。

前記吸引付着成形法とは、前記混合繊維とシリカゾルの
混合物を入れた槽中に、両端面を密封した通気性を有す
る円筒型を立設し、その円筒型の内部に吸引作用を施し
て前記混合物を円筒型外周■に吸着させる手法をいう。

前記手法により成形された繊維成形体Ｆは、離型後乾燥
および焼成工程を経て使用に供される。

次に前記繊維成形体Ｆを用いた前記鋳造装置によるシリ
ンダブロック素材Ｓｍの鋳造作業について説明する。

先ず、第５図に示すように上型９を上昇させ、また相対
向する側型１０．．１０□　；ＬＱｚ、１０４を互いに
離間するように移動させて型開きを行う。また上型９上
の油圧シリンダ３７を作動させて取付板３６を介し各閉
鎖ピン３５を上昇させ、吸気孔３２の小径部３２ｂを開
く。さらに給湯シリンダ１５内のプランジャ１６を下降
させる。

そして略３００℃に予熱された繊維成形体Ｆを中子４１
に装着し、また第５．第１０図に示すように砂中子５９
における両側の円筒部６０．．６０４下縁を、両側の第
１成形部１８．の頂面に突出する各仮設置ピン２５の凹
部２５ａに係合させて砂中子５９の仮設置を行う。

第６図に示すように、両側型１００．ｌｏ２をそれらが
互いに接近する方向に所定距離移動させ、各中子受３１
と各幅木６３とを係合して砂中子５９の本設置を行う。

即ち、各中子受３１の係合孔３１ａに砂中子５９におけ
る各幅木６３の小径部６３ｂを嵌合して砂中子５９を位
置決めし、また各大径部６３ａのシリンダバレル配列方
向と平行な端面を各中子受３１の挟持面３１ｂに衝合し
て砂中子５９をそれら挟持面３１ｂにより挟持するもの
である。また両側型１０＊、１０４も同様に移動させる
。

次いで上型９を下降させ、繊維成形体Ｆの下端部を位置
決め突起２２に嵌合し、これにより繊維成形体Ｆを位置
決め固定する。また中子４１の凸部４１ａが第１成形部
１８□頂面の凹部２３に嵌合するので、作動ピン３０が
押し下げられて各仮設置ピン２５が第１成形部１８．頂
面より引込む。

また砂中子５９の各突起６？が各第４キヤビテイＣ４に
遊挿され、さらに上型９の凹部１２が各側型１０Ｉ〜１
０４の凸部１３に嵌合して型締めが行われる。

第６．第７．第７Ａ図に明示するように第１キヤビテイ
ＣＩは、繊維成形体Ｆおよび砂中子５９間のサイアミー
ズシリンダバレル成形用キャビティＣａ、ならびに砂中
子５９および各側型１０゜〜１０４間の外壁部成形用キ
ャビティｃｂに区画される。またサイアミーズシリンダ
バレル成形用キャビティＣａは、相隣る繊維成形体Ｆ間
の結合部用成形域すと、各結合部用成形域すに連なるシ
リンダバレル用成形域Ｃとよりなる。

前記型閉め後、真空ポンプを作動して各吸気孔３２を介
し第１．第２キャビティＣ＋、Ｃｚ内に吸気作用を与え
る。

下型１１の湯溜部１４に溶解炉より７３０〜７４０℃の
アルミニウム合金（ＪＴＳ　　ＡＤＣ１２）よりなる溶
湯を供給し、プランジャ１６を所定の速度で上昇させ、
第１２図に示すように大気圧を下回る圧力１）＋を以て
溶湯を両湯道１７より堰１９を通じて第２キヤビテイＣ
２の両下部よりそのキャビティＣ２および第１キヤビテ
イＣ１に注入する。両キャビティＣ＋、Ｃｚ内の空気等
のガスは、各吸気孔３２を通じて外部に排出される。

この場合両湯道１７の断面積が前述のように湯道光１７
ａに向けて段階的に減少するように、湯道底面が湯溜部
１４側より数段の上り階段状に形成されているので、プ
ランジャ１６の上昇により溶湯は両湯道１７より各基１
９を通じて第２キヤビテイＣ２に、その両下部よりその
全長に亘って略均等に注入される。

また第１．第２キャビティＣ，、Ｃ，に吸気作用が与え
られているので、両キャビティＣ，，Ｃ２内が減圧され
、またその減圧度合が他部よりも結合部用成形域すにお
いて高くなる。溶湯は狭い結合部用成形域すを上昇する
ことになるが、この部分の減圧度合が高くなっているこ
とに起因して結合部用成形域すの場面はシリンダバレル
用成形域ａおよび外壁部成形用キャビティＣｂの場面と
略等しく上界する。これにより第１キヤビテイＣ１にお
いてその全体に亘り湯面が略水平に上昇することになる
ので溶湯へのガスの巻込みが防止され、また第１キヤビ
テイＣ９内のガス抜きが効率良（行われる。

各吸気孔３２の円錐台形部３２Ｃに溶湯が略完全に注入
されたとき、したがって第３．第４キャビテイＣｓ、Ｃ
４が溶湯により満たされた後上型９上の油圧シリンダ３
７を作動させて取付機３６を下降させ、閉鎖ビン３５を
小径部３２ｂに嵌合して各吸気孔３２を閉鎖し、また真
空ポンプの作動を停止する。

その後プランジャ１６を所定の速度で上昇させて溶湯を
、高圧力ｐ２下に所定時間保持し、この高圧下で溶湯を
完全に凝固させて、アルミニウム合金の組織を緻密化し
、その強度の向上を図る。

この圧力上昇過程で繊維成形体Ｆに対する溶湯の充填が
確実に行われ、これにより繊維成形体Ｆの変形およびミ
クロポロシティ等の鋳造欠陥の発生のない繊維強化複合
体Ｃｆが得られる。

砂中子５９は、それの各幅木６３を介して両側型１０．
．１０．により正確な位１に挟持されているので、第１
キヤビテイＣＩ内への溶湯の注入時およびそのキャビテ
ィＣ１内の溶湯の加圧時において砂中子５９が浮き上が
ったりすることがない。また各幅木６３の大径部６３ａ
の端面が両側型１０＋、１０ｇにおける中子受３１の挟
持面３１ｂに衝合しているので、砂中子５９が脹らみ傾
向になると、その変形力は各挟持面３１ｂにより支承さ
れ、これにより砂中子５９の変形が防止されて各シリン
ダボア４回りの肉厚が均一なサイアミーズシリンダバレ
ル１が得られる。

溶湯が凝固を完了した後、型開きを行うと第４図に示す
シリンダブロック素材Ｓｍが得られる。

前記シリンダブロック素材Ｓｍに研削加工を施して各第
４キヤビテイＣ４により成形された各突出部６４を除去
すると、突起６２により連通ロアが、また相隣る連通ロ
ア間に補強デツキ部８がそれぞれ形成され、さらに砂抜
きを行うことにより水ジャケット６が得られ、その後シ
リンダボア４に真円加工等を施すことにより第１〜第３
図に示すシリンダブロックＳが得られる。

なお、前記繊維成形体Ｆは一種類の強化繊維より成形し
てもよい。またマトリックスとしては前記アルミニウム
合金の外に鋳鉄、銅、マグネシウム合金等が用いられる
。さらに補強筒体としては鋳鉄等の筒体が用いられる。

Ｃ１発明の効果 本発明によれば、サイアミーズシリンダバレル成形用キ
ャビティの各結合部用成形域に吸気作用を与えながら、
キャビティに溶湯を注入するので、キャビティにおいて
その全体に亘り湯面を略水平に上昇させることが可能と
なり、これにより各結合部に巣等の鋳造欠陥が発生する
ことを防止することができる。

また溶湯を高圧下で完全凝固させるのでシリンダブロッ
ク素材の金属組織の緻密化を図ることができる。

これにより高品質で高強度なシリンダブロック素材を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１乃至第３図はサイアミーズ型シリンダブロックを示
し、第１図は上方から見た斜視図、第２図は第９図Ｘ−
Ｘ線断面図、第２Ａ図は第２図■ａ−ＩＩａ線断面図、
第３図は下方から見た斜視図、第４図はサイアミーズ型
シリンダブロック素材を上方から見た斜視図、第５図は
鋳造装置の型開き時の縦断正面図、第６図は鋳造装置の
型閉め時の縦断正面図、第７図は第９図Ｘ−Ｘ線断面図
、第７Ａ図は第９図Ｘ−Ｘ線断面図、第８図は第９図Ｘ
−Ｘ線断面図、第９図は砂中子を上方から見た斜視図、
第１０図は第９図Ｘ−Ｘ線断面図、第１１図は繊維成形
体の斜視図、第１２図は溶湯の圧力と時間の関係を示す
グラフである。 ａ・・・結合部、ｂ・・・結合部用成形域、ｈＣａ・・
・サイアミ−ダシリンダバレル成形用キャビティ、Ｆ・
・・補強筒体としての繊維成形体、Ｓｍ・・・サイアミ
ーズ型シリンダブロック素材、 １・・・サイアミーズシリンダバレル、１．〜１゜・・
・シリンダバレル、３２・・・吸気孔枠　許　出　願　
人　　本田技研工業株式会社第２Ａ図 第４図 第３図 第１図 第２図 第１１図 第１２図 ０寺　　　　　問 第９図 第１０図 手続補正書（自周 昭和　６２年　６月　−２ｕ 昭和６１年　特　許願第１２４５９５号２、　発明　の
名称　　　　　サイアミーズ型シリンダブロック事件と
０関係　特許出願人 名　称　（５３２）本田技研工業株式会社４、代　　　
　理　　　　人　　　〒１０５５、補正の対象 以上 筑７Ａ図 Ｃｈ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数のシリンダバレルの相隣るもの相互を結合部を介し
   て結合したサイアミーズシリンダバレルと、前記各シリ
   ンダバレルの内側において該シリンダバレルと一体化さ
   れた、シリンダボアを画成する補強筒体とを備えたサイ
   アミーズ型シリンダブロック素材を圧力鋳造するに当り
   、前記各シリンダバレルが、その軸線を上下方向に向け
   て鋳造されるように形成されて前記各補強筒体を囲繞す
   るサイアミーズシリンダバレル成形用キャビティに、該
   キャビティの前記各結合部用成形域に開口する吸気孔よ
   り吸気作用を与えながら該キャビティの下部から溶湯を
   注入する工程と；前記キャビティへの前記溶湯の充填完
   了後前記吸気孔を閉鎖し、前記溶湯を高圧下で完全凝固
   させる工程と；を用いることを特徴とする、サイアミー
   ズ型シリンダブロック素材の圧力鋳造法。