JP2013113111A - 複数の突部を有する鋳造品 - Google Patents

Abstract

【課題】隣接する突部を有する鋳造品において、ひけ巣の発生を防止し、かつ突部の上流側に油溜まりが生じることを防止する。
【解決手段】ロストモーションばね３９を保持するための有底円筒状のばね保持孔６１ａを形成するためのボス部６１をシリンダヘッド１２の鋳造時に近接させて形成する。両ボス部の隙間にひけ巣が発生するのを防止するために、隙間の底部を埋めるように下部肉盛り部６４を鋳造時に形成し、鋳造後に下部肉盛り部の上部を除去して凹部６６を形成する。隙間の通過方向に上面６２及び下面６３により構成される段差にボス部が設けられている場合に、隙間を通過して上面に至る深さの凹部が形成されることにより、上面側に油が溜まることを防止し得る。
【選択図】図４

Description

本発明は、互いに複数の突部を有する鋳造品に関するものである。

従来、例えばエンジンのシリンダヘッドにおいて、アルミニウム合金等の軽金属の溶湯を型に流し込んで鋳造する場合に、動弁機構等を構成する各部品を組み付けるために複数の壁や突部を設ける等している。また、マルチバルブ（１気筒当たり３個以上のバルブ）が設けられたエンジンのシリンダヘッドにおいて、隣接するバルブに対応して平面視で略長円形のボス部を有する形で鋳造し、鋳造後に、長円形のボス部の長手方向両端部に一対のバルブガイド孔及びスプリングシート部を切削加工により形成するようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。このものでは、一対のスプリングシート部間に切削されずに残ったボス部によりリブ部が形成され、その後に熱処理することにより、鋳造後の熱処理の際に一対のスプリングシート部間に発生する残留応力を低減できるとしている。

特許第２５８３００４号公報

ところで、カムシャフトによりロッカアームをカム駆動して、ロッカアームの揺動運動によりバルブを駆動するようにしたエンジンがある。そのようなエンジンにおいて、タペット調整を自動的に行うために油圧タペットを設けたり、カムシャフトのカムプロフィールに対するロッカアームの追従性を確保するためにロストモーション機構を設けたりしたものがある。

油圧タペットやロストモーション機構を設けたエンジンにおいて、それらを組み付けるために、例えばシリンダヘッドの底部に突部を設け、その突部を有底円筒状に形成し、その中に油圧タペットやロストモーション機構を受容して保持するようにしたものがある。

しかしながら、例えばＶ型エンジンや、直列多気筒エンジンの場合でも傾いて搭載されている場合では、水平面に対してシリンダヘッドが傾いている。その場合には、シリンダヘッド内の潤滑油が下側に流れることになるが、潤滑油の流れをせき止めるような形で突部が設けられていると、潤滑油の回収効率が悪化する。

また、マルチバルブに対応して隣接かつ近接する一対の突部を設けた場合には、両突部間に狭い隙間があると、その部分にひけ巣が発生する虞がある。ひけ巣発生防止のためには両突部間を埋めるような形状にすることが考えられるが、その埋められた部分により油溜まりが生じてしまうという問題が生じる。

このような課題を解決して、隣接する突部を有する鋳造品において、ひけ巣の発生を防止し、かつ突部の上流側に油溜まりが生じることを防止するために、本発明に於いては、上面（６２）及び下面（６３）により構成される段差に沿って、互いに隙間をもって並設される少なくとも２つの突部（６１）を有し、前記隙間の底部を埋めるように前記上面よりも高い下部肉盛り部（６４）を鋳造時に設け、鋳造後に前記下部肉盛り部の上部を除去して、前記下部肉盛り部の上部に前記隙間を通過しかつ前記上面に至る深さの凹部（６６）が形成されているものとした。

これによれば、互いに隙間をもって配設される２つの突部を含む鋳造品において、隙間の底部を埋めるように下部肉盛り部を設けることにより、両突部間の隙間の底部にひけ巣が発生することを防止し得る。一方、上面及び下面により構成される段差に突部が設けられ、その上面側から下面側に液体が流れる場面で鋳造品が使用される場合には、両突部及び下部肉盛り部で液体がせき止められてしまう。下部肉盛り部はひけ巣発生の防止に有効であるが、鋳造後には一部を駄肉として除去可能であり、鋳造後に下部肉盛り部の上部を除去して、隙間を通過して上面に至る深さの凹部を形成したことから、液体を凹部を介して流すことができる。

特に、前記鋳造品が、エンジン（１０）のシリンダヘッド（１２）であるとよい。例えば軽合金の溶湯を型に流し込んで鋳造されるシリンダヘッドにおいて、シリンダヘッド内に配設される動弁機構を潤滑するための潤滑油がシリンダヘッド内に供給される。潤滑油がシリンダヘッドの底部の表面を流れ落ちてオイルパンに回収される場合に、シリンダヘッドの底部の表面に油溜まりが生じると潤滑油の回収効率が悪化するという問題が生じる。潤滑油の流れをせき止める形となる上記両突部及び下部肉盛り部を設けた部分において、両突部の隙間に対応する下部肉盛り部の上部に凹部を形成したこから、凹部を介して潤滑油を流すことができる。

また、前記２つの突部は、油圧タペットまたはロストモーション機構（３９）を保持するために、前記鋳造後に有底円筒状に加工されるとよい。突部に有底円筒所の孔を設けることにより円筒形状の部品を受容することができ、エンジンのシリンダヘッドに配設される油圧タペットまたはロストモーション機構を保持するのに好適である。例えばマルチバルブの場合には隣り合うバルブ間が狭く、それに対応して２つの突部による保持部を設けた場合には、両突部間の隙間が狭く、両突部及び下部肉盛り部に対してエンジン搭載状態で高い側に油溜まりが生じる虞があるが、凹部により流出させることができ、油溜まりが生じることを防止できる。

このように本発明によれば、互いに近接して配設される２つの突部を含む部材を鋳造する場合に隙間の突部基端部側部分を下部肉盛り部を設けて埋めるようにすることにより、両突部間の隙間の底面となる部分にひけ巣が発生することを防止し得る。一方、隙間に対して２つの突部を挟む一方の側が他方の側よりも高く、その高い一方の側から他方の側に液体が流れる場面で鋳造品が使用される場合には、両突部及び下部肉盛り部で液体がせき止められてしまう。下部肉盛り部はひけ巣発生の防止に有効であるが、鋳造後には一部を駄肉として除去可能であり、鋳造後に下部肉盛り部の上部を除去して凹部を形成したことから、液体を凹部を介して流すことができる。

エンジンの要部を示す正面図である。 図１の矢印II線で示された吸気側動弁機構を主として示す要部拡大図である。 （ａ）は本発明が適用されたボス部の鋳造による形状を示す要部拡大斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の矢印IIIｂ−IIIｂ線に沿って見た要部断面図である。 （ａ）はボス部間の下部肉盛り部の加工された形状を示す要部拡大斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の矢印IVｂ−IVｂ線に沿って見た要部断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。本発明を自動車用のＶ型６気筒エンジン１０に適用した第１実施形態について詳細に説明する。図１は、実施形態に係るエンジン１０の要部を示す正面図である。エンジン１０は、図１の紙面の左側が車両の前方となるようにエンジンルームに横置きに配置されている。以下、車両の進行方向を前方、車幅方向を右方または左方、鉛直方向を上方または下方として説明する。

図１に示すように、エンジン１０は、前側に傾いたフロントシリンダバンク１１ａおよび後側に傾いたリアシリンダバンク１１ｂによりＶ字型に形成されたシリンダブロック１１と、各シリンダバンク１１ａ，１１ｂの上部に設けられたシリンダヘッド１２と、各シリンダヘッド１２の上部に設けられたヘッドカバー１３とを外殻として備えている。エンジン１０の吸気装置４０は両シリンダバンク１１ａ，１１ｂの内側に配設され、排気系７０は外側に配設されている。

各シリンダバンク１１ａ，１１ｂ内にはシリンダボア１４が図における表裏方向に３つずつ並べて設けられ、各シリンダヘッド１２の各シリンダボア１４に対応する部分には燃焼室２１が形成されている。シリンダボア１４と燃焼室２１とによって気筒が構成される。各シリンダボア１４内には、コンロッド１６を介してクランクシャフト１７に連結されたピストン１５が、摺動可能に配置されている。

燃焼室２１には、シリンダヘッド１２のシリンダバンク内側の側部に開口する吸気ポート２２と、シリンダヘッド１２のシリンダバンク外側の側部に開口する排気ポート２３との各一端がそれぞれ連通している。各燃焼室２１に対して、吸気ポート２２および排気ポート２３は２つずつ設けられている。燃焼室２１と、吸気ポート２２および排気ポート２３との境界部には、吸気バルブ２４および排気バルブ２５が介装されている。吸気バルブ２４および排気バルブ２５は、動弁機構３０によって開閉駆動される。

動弁機構３０は、カム３１が列設されたカムシャフト３２と、カム３１と吸気バルブ２４および排気バルブ２５との間に介装された吸気ロッカアーム３３および排気ロッカアーム３４と、吸気ロッカアーム３３を揺動自在に支持する吸気ロッカシャフト３５と、排気ロッカアーム３４を揺動自在に支持する排気ロッカシャフト３６とを備えている。カムシャフト３２はクランクシャフト１７の回転に同期して回転し、吸気バルブ２４および排気バルブ２５は、吸気ロッカアーム３３および排気ロッカアーム３４を介してカム３１により駆動される。

図２はシリンダバンク１１ａの図１の矢印II線で示された吸気側動弁機構を主として示す要部拡大図である。なお、シリンダバンク１１ｂにおいても同じ構造であってよく、以下においてはシリンダバンク１１ａを代表して説明する。

シリンダヘッド１２は、クランクシャフト１７の軸線方向に長尺の略直方体状の下部（シリンダブロック１１側部分）と、下部の上端に設けられかつ図における上面が開放された箱形の上部とを有している。シリンダヘッド１２の上部には、シリンダヘッド１の下部の四辺に沿いかつ上方へと立設された前後左右の壁によって上方に向けて開口する略直方体箱形の動弁室３７が形成されている。動弁室３７に上記した動弁機構３０が受容されている。

本実施形態のエンジンは、可変シリンダシステムとして、休止させるシリンダに対応する吸気ロッカアーム３３を、吸気バルブ２４に作用させる駆動ロッカアーム３３ａと、駆動ロッカアーム３３ａに隣接させた自由ロッカアーム３３ｂとにより構成している。自由ロッカアーム３３ｂは、その一端部がカム３１により駆動されて揺動運動し、両ロッカアーム３３ａ・３３ｂは連結ピン３８を介して選択的に連結される。

シリンダ休止時には、両ロッカアーム３３ａ・３３ｂ間の連結ピン３８をいずれか一方に埋没させて両ロッカアーム３３ｂの連結を解除するが、自由ロッカアーム３３ｂはカム駆動される。その自由ロッカアーム３３ｂのばたつきを抑制するために、自由ロッカアーム３３ｂの一端部をカム３１に押し付ける方向に付勢するロストモーション機構を構成するロストモーションばね３９が設けられている。ロストモーションばね３９は、シリンダヘッド１２の箱型上部の底面に自由ロッカアーム３３ｂに対向して立設された円筒状ボス部６１により支持されている。

シリンダヘッド１２内には動弁機構３０を潤滑するために潤滑油が供給されており、その潤滑油はシリンダヘッド１２内において低い側に流れて、シリンダブロック１１内に設けられた戻し油路（図示せず）を介してオイルパン（図示せず）に回収される。

本実施形態のＶ型エンジン１０のように、搭載状態でシリンダヘッド１２が一方に傾いている場合には、シリンダヘッド１２のボス部６１の回りの底面１２ａにおいて、図２に示されるように、上面６２と下面６３との間に段差が生じるように形成され、その段差の部分にボス部６１が設けられる場合がある。ボス部６１は上記したようにシリンダヘッド１２の底面から立設されており、さらに自由ロッカアーム３３ｂが隣接して設けられている場合には、２つのボス部６１が隙間をもって並設される。

次に、２つのボス部６１を形成する場合の製造要領について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、シリンダヘッド１２をアルミニウム合金等の軽金属の溶湯を型で鋳造した状態の鋳造品におけるボス部６１を拡大して示す図である。図３（ａ）に示されるように、２つの突部としての両ボス部６１が隙間ｄをもって互いに同方向に突出するように並設されている。上記上面６２及び下面６３は、両ボス部６１の並び方向（整列方向）に交差（直交）する方向であり、隙間ｄを通過する方向に、両ボス部６１を挟んで設けられ、それぞれ両ボス部６１よりは低い位置にある。このように隙間ｄをもって並設される両突部を有する鋳造品では鋳造により両突部の隙間における底部にひけ巣が発生し易いため、ひけ巣の発生を防止するべく隙間ｄ底部を埋めるように下部肉盛り部６４が鋳造により形成されている。

このようにしてひけ巣の発生を抑制しているが、ひけ巣の発生を確実に抑制するために、下部肉盛り部６４の高さが、図３（ｂ）に示されるように、上面６２よりも高い場合がある。その上面６２は潤滑油の流れにおける上流側であり、そのままでは、下部肉盛り部６４により潤滑油がせき止められる油溜まりが上面６２側に生じて、潤滑油が図３（ｂ）の二点鎖線ＯＬに示されるように溜まってしまう。

それに対して、図３（ａ）に示されるように例えばミル６５により、鋳造後に下部肉盛り部６４の上部を除去して、下部肉盛り部６４の上部に溝状の凹部６６を形成する。図４は下部肉盛り部６４の上部に凹部６６が形成された図３に対応する図である。凹部６６は、その底面６６ａが図４（ｂ）に示されるように上面６２と同一高さとなる深さに形成されるものであってよい。

凹部６６が隙間ｄを通過する方向に延在し、その底面６６ａが上面６２と同一面、または滑らかに連続する面として形成されかつ下面６３側に傾斜することにより、高い部分６２に流れ込んだ潤滑油は凹部６６を介して底面６３側に排出される。これにより、上面６２側に油溜まりが生じることが防止される。

凹部６６の加工後または加工前には、ボス部６１にはロストモーションばね３９を受容する有底円筒状のばね保持孔６１ａが例えばドリルにより形成される。ばね保持孔６１ａ内にロストモーションばね３９の下半部分が同軸的に受容され、ボス部６１からロストモーションばね３９の上半部分が突出し、その突出端が自由ロッカアーム３３ｂに当接するように係合する。

なお、凹部６６の断面形状としては、隙間ｄの幅と同一幅のＵ字溝形状であってよいが、ばね保持孔６１ａとの関係で肉厚が十分に確保される場合には、隙間ｄの幅より拡幅されたアンダーカット形状であってもよい。アンダーカット形状にすることにより、熱処理後の残留応力の低減を促進し得る。

また、上面６２に至る凹部６６の底面６６ａを高い部分６２の上面と同一高さにする必要は無く、底面６６ａを上面６２よりも低くして、上面６２の一部に凹部６６の底面６６ａによる低い部分が形成されてもよい。また、エンジン１０の搭載状態において凹部６６の底面６６ａが低い部分６３に向けて下向きに傾斜するようになればよく、凹部６６の底面６６ａを、例えば上面６２から下面６３側に向けて下向きに傾斜する斜面にする必要はない。

以上、本発明を、その好適形態実施例について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施例により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

特に、上記実施形態ではエンジンのシリンダヘッドに設けられたロストモーション機構の保持構造におけるボス部６１について述べたが、タペット調整の自動化のための油圧タペットの保持部においても同様に突部形状となる場合があり、そのような構造にも適用可能である。その他、鋳造品においてその底面から突出する少なくとも２つの近接する突部を有するものにおいて、ひけ巣の発生を防止するために肉盛り部を設ける場合のあらゆる鋳造品に適用し得るものである。

また、上記実施形態に示した構成要素は必ずしも全てが必須なものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。

１０ エンジン
１２ シリンダヘッド
３９ ロストモーションばね（ロストモーション機構）
６１ ボス部（突部）
６２ 上面
６３ 下面
６４ 下部肉盛り部
６６ 凹部
６６ａ 底面
ｄ 隙間

Claims (3)

1. 上面及び下面により構成される段差に沿って、互いに隙間をもって並設される少なくとも２つの突部を有し、
   前記隙間の底部を埋めるように前記上面よりも高い下部肉盛り部を鋳造時に設け、
   鋳造後に前記下部肉盛り部の上部を除去して、前記下部肉盛り部の上部に前記隙間を通過しかつ前記上面に至る深さの凹部が形成されていることを特徴とする複数の突部を有する鋳造品。
2. 前記鋳造品が、エンジンのシリンダヘッドであることを特徴とする請求項１に記載の複数の突部を有する鋳造品。
3. 前記２つの突部は、油圧タペットまたはロストモーション機構を保持するために、前記鋳造後に有底円筒状に加工されることを特徴とする請求項２に記載の複数の突部を有する鋳造品。

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