JP2000288709A - 内燃機関の排気管の鋳造装置 - Google Patents

内燃機関の排気管の鋳造装置

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武 佐々木
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幸雄 飯島
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敏則 山中
Yoshiaki Nakaniwa
芳昭 中庭
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Abstract

(57)【要約】 【課題】金型を用い、均一な肉厚で、後加工が不要な内
燃機関の排気管を得ることができる鋳造装置を提供す
る。 【解決手段】内燃機関の排気管1の外形に沿う形状の空
洞部14を備える11,12,13と、排気管1の内形
に沿う形状を備える中子15とを備える。中子15は空
洞部14に配設されて金型11,12,13との間にキ
ャビティ部16を形成する。中子15は、金型11に嵌
合される凸部17と、凸部17の外周に設けられた第1
の穴部18と、当接面20と、当接面20に設けられた
第2の穴部21とを備える。穴部18は第1の支持ピン
19と係合する。当接面20は、金型12との間に間隙
Sを存して対向し、溶湯が注湯されたときに中子15の
膨張により金型12に当接してキャビティ部16を形成
する。穴部21は.第1の支持ピン22と係合する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気管
の金型鋳造に用いられる鋳造装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】内燃機関の排気管(エキゾーストマニホ
ールド)は、シリンダヘッドから排出される高温の排気
をマフラーに導くものである。図1示のエキゾーストマ
ニホールド1は、例えば、内燃機関の4つのシリンダヘ
ッド(図示せず)に各別に接続される4つの接続部2
と、各接続部2が集合する集合部3とからなる。そし
て、エキゾーストマニホールド1は、集合部3がさらに
マフラー(図示せず)に接続される構成を備えている。
【0003】従来、前記エキゾーストマニホールドは砂
型を用いる鋳造装置により鋳造されている。前記砂型
は、図4示のように固定型31と、摺動入れ子32と、
可動型33とからなる。固定型31、摺動入れ子32、
可動型33は組み合わされて、内部に図1示のエキゾー
ストマニホールド1の外形に沿う形状の空洞部34を形
成し、空洞部34に配設される中子35との間にキャビ
ティ部36が形成される。
【0004】中子35は中空であり、前記エキゾースト
マニホールド1の接続部2に対応する部分(シリンダヘ
ッド側)の端部にクランク形状に形成された幅木部37
により固定型31と可動型33とに挟持される。また、
中子35は、前記エキゾーストマニホールド1の集合部
3に対応する部分(シリンダヘッドの反対側)の端部3
8が摺動入れ子32に付き当てられ、幅木部37及び端
部38により支持される。
【0005】前記鋳造装置では、図示しない湯道からキ
ャビティ部36に溶湯を注湯して凝固せしめることによ
り、前記エキゾーストマニホールドを鋳造することがで
きる。ところが、前記鋳造装置では、前記エキゾースト
マニホールド1の外面の一部は、幅木部37のキャビテ
ィ部36に露出している部分37aにより形成される。
前記溶湯は幅木部37を含む中子35に接触する部分で
は凝固する際に黒皮を生じるが、該黒皮が前記エキゾー
ストマニホールド1の外面に形成されるときには、離型
後に切削加工等の後加工を要するとの問題がある。
【0006】また、前記砂型は1回の鋳造毎に形成さ
れ、鋳造後には崩されるので、前記鋳造装置は量産性が
低く、改善が望まれる。そこで、前記砂型に変えて金型
を用いることが考えられる。
【0007】しかしながら、前記鋳造装置で前記砂型を
金型に変えると、金型は砂型に比較して剛性が高いた
め、前記溶湯により中子35が加熱されたときに、幅木
部37及びシリンダヘッドの反対側の端部38は前記金
型により長さ方向に膨張する変形が阻止される。この結
果、中子35はキャビティ部36の幅を狭める方向に膨
張せざるを得ないが、該膨張が不均一になると、前記エ
キゾーストマニホールド1に偏肉が生じ、肉厚が不均一
になることがあるとの不都合がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる不都
合を解消して、金型を用い、均一な肉厚で、後加工が不
要な内燃機関の排気管を得ることができる鋳造装置を提
供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明の内燃機関の排気管の鋳造装置は、内燃機
関の複数のシリンダヘッドに各別に接続される複数の接
続部と、各接続部が集合する集合部とからなる排気管の
外形に沿う形状の空洞部を内部に備える金型と、該排気
管の内形に沿う形状を備え、該空洞部に配設されて該金
型との間に溶湯が注湯されるキャビティ部を形成する中
子とを備える鋳造装置において、前記中子は、前記排気
管の各接続部に対応する部分の端部に設けられ前記金型
に嵌合される凸部と、該凸部外周に設けられ該金型に挿
入される第1の支持ピンと係合して位置決めされる第1
の穴部と、前記排気管の集合部に対応する部分の端部に
設けられ、該金型との間に所定の間隙を存して対向し、
前記溶湯が注湯されたときに該中子の膨張により該金型
に当接して前記キャビティ部を形成する当接面と、該当
接面に設けられ該金型に挿入される第2の支持ピンと係
合して位置決めされる第2の穴部とを備えることを特徴
とする。
【0010】本発明の鋳造装置によれば、金型を採用す
ることにより、該金型を繰り返し使用することができる
ので、優れた量産性を得ることができる。
【0011】また、本発明の鋳造装置では、前記中子は
前記排気管の集合部に対応する部分の端部に設けられた
前記当接面と前記金型との間に間隙があるので、前記溶
湯により加熱されたときに、前記当接面が前記金型に当
接する方向に膨張することができる。前記中子は、前記
当接面と前記金型との間に前記間隙があっても、前記第
1及び第2の穴部により前記第1及び第2の支持ピンと
係合して位置決めされているので、確実に位置決めして
支持される。さらに、前記間隙は、前記中子の膨張によ
り消滅し、膨張した中子と前記金型との間に前記キャビ
ティ部が形成されるので、溶湯の注湯に支障を来すこと
はない。
【0012】従って、本発明の鋳造装置によれば、前記
中子が前記キャビティ部を狭める方向に変形することを
防止して、偏肉のない均一な肉厚の鋳物を得ることがで
きる。
【0013】また、前記中子は、各接続部に対応する部
分の端部に設けられた前記凸部で前記金型に嵌合し、前
記第1の支持ピンにより支持される。従って、前記排気
管の外面となる部分が前記中子に接触することがなく、
黒皮が形成されないので、該黒皮を切削除去する加工等
の後加工の必要が無い。
【0014】また、本発明の鋳造装置は、前記中子は各
接続部に対応する部分のシリンダヘッド側の端部で前記
金型に嵌合される凸部の少なくとも2つに前記第1の穴
部を備えることを特徴とする。前記構成によれば、前記
中子は前記凸部の少なくとも2つに設けられた前記第1
の穴部と、前記第2の穴部との3か所で前記第1及び第
2の支持ピンと係合することになり、安定して支持され
る。
【0015】
【発明の実施の形態】次に、添付の図面を参照しながら
本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図
1は本実施形態の鋳造装置により鋳造される内燃機関の
排気管の斜視図であり、図2は本実施形態の鋳造装置の
構成を示す説明図、図3は図2の要部を拡大して示す説
明的断面図である。
【0016】図1示の内燃機関の排気管(エキゾースト
マニホールド)1は、4気筒の内燃機関用であり、該内
燃機関の4つのシリンダヘッド(図示せず)に各別に接
続される4つの接続部2と、各接続部2が集合する集合
部3とからなる。各接続部2と集合部3とは中空であ
り、内部で連通している。また、各接続部2はフランジ
4を介してシリンダヘッドに接続され、集合部3はフラ
ンジ5を介してマフラー(図示せず)に接続されるよう
になっている。そして、前記シリンダヘッドから排出さ
れる高温の排気が、各接続部2から集合部3を介して前
記マフラーに導かれる。
【0017】本実施形態の鋳造装置は、前記エキゾース
トマニホールド1を鋳造する装置である。本実施形態の
鋳造装置は、図2(a)示のように、固定型11と、摺
動入れ子12と、可動型13とからなる金型を備えてい
る。固定型11、摺動入れ子12、可動型13は組み合
わされて、内部に図1示のエキゾーストマニホールド1
の外形に沿う形状の空洞部14を形成し、空洞部14に
中空のシェル中子15が配設される。シェル中子15
は、例えば、表面にフェノール樹脂がコーティングされ
た鋳物砂により、図1に破線で示すエキゾーストマニホ
ールド1の内形に沿う形状に成形される。そして、空洞
部14に配設されたシェル中子15と、固定型11、摺
動入れ子12、可動型13との間に、溶湯が注湯される
キャビティ部16が形成される。
【0018】シェル中子15のエキゾーストマニホール
ド1の接続部2に対応する部分の端部には、固定型11
に嵌合するテーパ状の凸部17が設けられている。凸部
17の外周部には第1の穴部18が設けられ、固定型1
1に挿入される第1の支持ピン19と係合するようにな
っている。
【0019】また、シェル中子15のエキゾーストマニ
ホールド1の接続部3に対応する部分の端部には、図3
に拡大して示すように、摺動入れ子12との間に間隙S
を存して対向する当接面20が設けられている。間隙S
は、後述するようにキャビティ部16に溶湯が注湯され
たときに、加熱されたシェル中子15が膨張して当接面
20が摺動入れ子12に当接し、キャビティ部16を完
成するように設定される。当接面20には第2の穴部2
1が設けられ、摺動入れ子12に挿入される第2の支持
ピン22と係合するようになっている。
【0020】図2(a)において、22は鋳込み穴22
aを形成するための入れ子であり、23はガス抜き孔で
ある。
【0021】図2(b)は、図2(a)示の可動型13
を除いた状態の金型を図2(a)に矢示する方向から見
た図である。図2(b)示のように、第1の穴部18
は、シェル中子15のエキゾーストマニホールド1の接
続部3に対応する部分のうち、内側の2個の端部に設け
られた凸部17の外周部に設けられており、それぞれの
穴部18に支持ピン19が係合されている。従って、シ
ェル中子15は、2個の第1の穴部18と、1個の第2
の穴部21との合計3か所で、支持ピン19,22と係
合し、3点支持により安定に支持されている。
【0022】また、固形型11は、図2(b)示のよう
に、受口25、湯口26、湯道27、ゲート28を備え
ている。図2(b)において、29a,29bはガス抜
き孔であり、30は湯道27に設けられたセラミック等
の耐熱性の多孔質体からなるフィルタである。
【0023】次に、本実施形態の鋳造装置によるエキゾ
ーストマニホールド1の鋳造方法について説明する。
【0024】本実施形態の鋳造装置によりエキゾースト
マニホールド1を鋳造するときには、まず、図2(b)
示の受口24から球状黒鉛鋳鉄等の溶湯を注湯し、湯口
25、湯道26を介して、ゲート27からキャビティ部
16に導入する。すると、キャビティ部16はシェル中
子15の凸部17が設けられている側から前記溶湯に満
たされ、シェル中子15は溶湯が満たされる方向に膨張
する。このとき、シェル中子15の凸部17は、穴部1
8に支持ピン19が係合されているので、キャビティ部
16側への移動が阻止される。また、シェル中子15の
当接面20は、穴部21に係合された支持ピン22に案
内されて膨張し、間隙Sを解消して摺動入れ子12に当
接することによりキャビティ部16を完成する。
【0025】次に、キャビティ部16に充填された溶湯
を凝固せしめたのち、離型することにより、エキゾース
トマニホールド1を得ることができる。
【0026】本実施形態の鋳造装置によれば、前述のよ
うにシェル中子15が溶湯が満たされる方向に膨張する
ことができ、キャビティ部16の幅を狭める方向には実
質的に膨張しない。従って、各部の肉厚が均一で偏肉の
ないエキゾーストマニホールド1を得ることができる。
【0027】また、本実施形態の鋳造装置によれば、シ
ェル中子15は凸部17により固定型11に嵌合され、
支持ピン19で支持されるようになっているので、エキ
ゾーストマニホールド1の外部を形成する部分がシェル
中子15に接触しない。従って、エキゾーストマニホー
ルド1の外部を形成する部分に黒皮が生じることが無
く、黒皮を切削除去する加工等の後加工を施す必要が無
い。尚、凸部17はテーパ状に形成されているので、固
定型11に嵌合し、または固定型11から離型する操作
を容易に行うことができる。
【0028】本実施形態では、第1の穴部18を、シェ
ル中子15のエキゾーストマニホールド1の接続部3に
対応する部分の端部に設けられた凸部17のうち、内側
の2個の凸部17に設けている。しかし、穴部18は、
1個の凸部17のだけに設けてもよく、3個以上の凸部
17に設けてもよい。また、設ける位置も、内側の2個
の凸部17に限定されるものではなく、他の凸部17に
設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】内燃機関の排気管の斜視図。
【図2】本発明の鋳造装置の一構成例を示す説明図。
【図3】図2の要部を拡大して示す説明的断面図。
【図4】従来の鋳造装置の一構成例を示す説明図。
【符号の説明】
1…内燃機関の排気管、 2…接続部、 3…集合部、
11,12,13…金型、 14…空洞部、 15…
中子、 16…キャビティ部、 17…凸部、18…第
1の穴部、 19…第1の支持ピン、 20…当接面、
21…第2の穴部、 22…第2の支持ピン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯島 幸雄 埼玉県狭山市新狭山1−10−1 ホンダエ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 山中 敏則 埼玉県狭山市新狭山1−10−1 ホンダエ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 中庭 芳昭 埼玉県狭山市新狭山1−10−1 ホンダエ ンジニアリング株式会社内 Fターム(参考) 3G004 DA02 GA03 4E093 UA05

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関の複数のシリンダヘッドに各別に
    接続される複数の接続部と、各接続部が集合する集合部
    とからなる排気管の外形に沿う形状の空洞部を内部に備
    える金型と、該排気管の内形に沿う形状を備え、該空洞
    部に配設されて該金型との間に溶湯が注湯されるキャビ
    ティ部を形成する中子とを備える鋳造装置において、前
    記中子は、前記排気管の各接続部に対応する部分の端部
    に設けられ前記金型に嵌合される凸部と、該凸部外周に
    設けられ該金型に挿入される第1の支持ピンと係合して
    位置決めされる第1の穴部と、前記排気管の集合部に対
    応する部分の端部に設けられ、該金型との間に所定の間
    隙を存して対向し、前記溶湯が注湯されたときに該中子
    の膨張により該金型に当接して前記キャビティ部を形成
    する当接面と、該当接面に設けられ該金型に挿入される
    第2の支持ピンと係合して位置決めされる第2の穴部と
    を備えることを特徴とする内燃機関の排気管の鋳造装
    置。
  2. 【請求項2】前記中子は、前記排気管の各接続部に対応
    する部分のシリンダヘッド側の端部で前記金型に嵌合さ
    れる凸部の少なくとも2つに前記第1の穴部を備えるこ
    とを特徴とする請求項1記載の内燃機関の排気管の鋳造
    装置。
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