JPH06304698A - シリンダヘッド鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明はシリンダヘッドの鋳造においてシリン
ダヘッドを寸法精度よく鋳造する。 【構成】シリンダヘッドを鋳造するための、バルブガイ
ド鋳抜き部を有する部分型と他の部分型から構成される
型と、シリンダヘッドの吸気路および排気路を成形する
ための中子とからなり、該中子の外側端部が該部分型に
嵌入もしくは挟持されるシリンダヘッド鋳造装置におい
て、該中子における内側端部が、該バルブガイド鋳抜き
部を有する部分型と他の部分型との双方によって挟持さ
れることで、溶湯の流動圧力による中子の移動が規制さ
れる構造である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリンダヘッドの鋳造
において、シリンダヘッド鋳造品の寸法精度を向上させ
ることを可能とした鋳造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車部品等を大量生産する場合に低圧
鋳造法が広汎に利用されている。この低圧鋳造法とは溶
融金属（溶湯）を内包した密閉炉の上に金型を置き、密
閉炉と金型を導管（ストーク）で連絡し、炉内にわずか
の気圧をかけると、溶湯はストーク内を重力に抗して上
昇し、ストーク上部に取り付けられた金型の下部湯口か
ら金型キャビティ内に注入されることで鋳造を行うもの
である。また、この低圧鋳造法はアルミニウム系軽合金
鋳物に適用されることが多く、シリンダヘッドもまた一
般に低圧鋳造法を用いて鋳造されている。

【０００３】例えば、特開昭６４−５３７５７号公報に
はそのシリンダヘッドの低圧鋳造法が開示されている。
特開昭６４−５３７５７号公報で用いられているシリン
ダヘッドの鋳造装置を図７に示す。図７において参照符
号３０は鋳造装置本体を示す。この鋳造装置３０を構成
する鋳造用金型３２は下型３４と上型３６および横型３
８ａ、３８ｂおよび４０ａ、４０ｂとから基本的に構成
され、これら下型３４と上型３６および横型３８ａ、３
８ｂおよび４０ａ、４０ｂによりキャビティ４２が画成
される。ノズル４６にはキャビティ４２に溶湯を送給す
るためのストーク４７が連結されこのストーク４７は下
型３４の下方に設置される図示しない保温炉内に配設さ
れて溶湯が貯留される坩堝内に嵌入される。冷却孔４８
は入れ子４９内まで延在している。

【０００４】さらに、図から諒解されるように、キャビ
ティ４２におけるシリンダヘッドの各構成部分のうち、
バルブガイドが挿通されるための孔部が形成された比較
的肉厚な部位の冷却を促進するために、冷却機構を備え
た鋳抜き部材（冷し金）５４ａ、５４ｂが可動ダイベー
ス５０、上型３６を貫通する孔５６ａ、５６ｂに挿入さ
れている。ここでは、鋳抜き部材（冷し金）５４ａ、５
４ｂはシリンダヘッドの吸気路および排気路を成形する
ための中子８０ｂ、８０ｃに当接するに至っていない。

【０００５】また、中子８０ｂ、８０ｃはシリンダヘッ
ドの排気路および吸気路を成形し、さらに中子８０ａ、
８０ｄ乃至８０ｆは冷却水を通流させるウオータジャケ
ットを成形するためのものである。シリンダヘッドの排
気路および吸気路を成形するための中子８０ｂ、８０ｃ
はともに横型３８ａ、３８ｂ、４０ａ、４０ｂにそれぞ
れ嵌入され、さらに入れ子４９に当接されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし従来のシリンダ
ヘッド鋳造装置では、溶湯がキャビティへ流入した際に
溶湯の流入による流動圧力によって中子と金型とのクリ
アランスの変動が起こり中子の位置がずれることから、
安定したシリンダヘッド鋳造品の寸法精度を維持するこ
とが困難であった。図６にシリンダヘッドの吸気路およ
び排気路を成形するための中子８０ｂ、８０ｃを例にあ
げて溶湯流入時の中子がずれた様子を示す（バルブガイ
ドの鋳抜き部材は図中省略してある）。溶湯流入前の中
子８０ｂ、８０ｃの位置を実線１０、１１で示し、溶湯
流入後の中子８０ｂ、８０ｃ位置を一点破線１２、１３
に示す。図６から諒解されるようにキャビティに溶湯が
流入した際の溶湯の流動圧力による中子の位置ずれによ
って、特にシリンダヘッドの吸気路および排気路を成形
するための中子の周り１４（実線にて包囲した領域）で
の肉厚のばらつきが大きくなる。

【０００７】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、シリンダヘッドの吸気路および排気路を成
形するための中子において、該中子の吸気路および排気
路を成形する内側端部を該型と該型の一部であるバルブ
ガイド鋳抜き部との双方に当接させて当部間での中子移
動を規制することで、シリンダヘッド鋳造製品の寸法精
度を向上させることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のシリンダヘッド
鋳造装置は、シリンダヘッドを鋳造するための、バルブ
ガイド鋳抜き部を有する部分型と他の部分型から構成さ
れる型と、シリンダヘッドの吸気路および排気路を成形
するための中子とからなり、該中子の外側端部が該型に
嵌入もしくは挟持されるシリンダヘッド鋳造装置におい
て、該中子の内側端部が該バルブガイド鋳抜き部を有す
る部分型と他の部分型との双方によって挟持されること
を特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明のシリンダヘッド鋳造装置は、シリンダ
ヘッドを鋳造するための、バルブガイド鋳抜き部を有す
る部分型と他の部分型から構成される型と、シリンダヘ
ッドの吸気路および排気路を成形するための中子とから
なり、該中子における外側端部（以下、中子外側端部と
称す。）が該型に嵌入もしくは挟持されている。さら
に、バルブガイド鋳抜き部を有する部分型と他の部分型
との双方で、該中子における内側端部（以下、中子内側
端部と称す。）を挟持している。これにより、型内へ溶
湯が流入した際、中子は溶湯の流動圧力を受けるが、中
子内側端部はバルブガイド鋳抜き部を有する部分型と他
の部分型の双方の当部により当部間にて中子内側端部の
移動が規制されるとともに、中子外側端部は型に挟持又
は嵌入されているため中子外側端部の移動も規制される
ため中子のズレを防ぐことができる。

【００１０】

【実施例】

（第１実施例）本発明の第１実施例であるシリンダヘッ
ド鋳造装置６の部分断面図を図１に示す。シリンダヘッ
ド鋳造装置６は、シリンダヘッドを鋳造するための型と
シリンダヘッドを成形するための中子より略構成されて
いる。シリンダヘッドを鋳造するための型は、部分型で
ある、上型１、下型２、横型３およびバルブガイドが挿
通する孔部を形成させるためのバルブガイド鋳抜き部を
有するバルブガイド鋳抜き部材７、８から構成されてい
る。シリンダヘッドを成形するための中子は、シリンダ
ヘッドの排気路および吸気路を成形するための中子９
０、９１と冷却水を通流するウオータジャケットを成形
するための中子５ｃ乃至５ｆより構成されている。シリ
ンダヘッドの排気路を成形するための中子９０の中子外
側端部９０ｂは下型２と横型３とで挟持されており、シ
リンダヘッドの吸気路を成形するための中子９１の中子
外側端部９１ｂは上型１と下型２とで挟持されている
（図中、下型２の、中子外側端部９１ｂに対する当部は
示さず。）。

【００１１】また、下型２は、シリンダヘッドの中子内
側端部９０ａ、９１ａにそれぞれ当部２ａ、２ｂにて突
き当たっている。

【００１２】上型１にはバルブガイドの挿通路部を成形
するための鋳抜き部２０、２１（以下、バルブガイド鋳
抜き部と称す。）を有するバルブガイド鋳抜き部材７、
８（以下、鋳抜き部材７、８と称す）が貫通しており、
キャビティ９内に突出している。鋳抜き部材７、８は上
型１に脱着可能である。鋳抜き部材７は、鋳抜き部材７
の段付部７ａが上型１に突き当たることによって上型１
に対する鋳抜き部材７の位置決めがされており、また鋳
抜き部材８の段付部８ａが上型１と突き当たることによ
って鋳抜き部材８の位置決めがされている。

【００１３】さらに、鋳抜き部材７の先端である鋳抜き
部２０は中子内側端部９０ａに当部７ｂに突き当たって
いる。同様に、鋳抜き部材８の先端である鋳抜き部２１
は中子内側端部９１ａに当部８ｂに突き当たっている。
突き当たるとは、中子内側端部９０ａ、９１ａを破損さ
せることのない程度の押圧力をもって、中子内側端部を
押圧する状態をさす。従って、中子内側端部９０ａは、
バルブガイド鋳抜き部２０と下型２との双方によって挟
持され、当部７ｂ、２ａの当部間における移動（この場
合、図面上下方向の移動）の規制を受ける。このため、
溶湯がキャビティへ流入する際に、図面下から流入する
溶湯の流動圧力によって中子内側端部９０ａ、９１ａが
図面上下方向の力を受けても、当部７ｂ、２ａによる当
部間での図面上下方向における中子移動が規制されるこ
とで、図面上下方向の中子ズレの発生を防ぐことができ
る。

【００１４】また、鋳抜き部材７、８の先端部であるバ
ルブガイド鋳抜き部２０、２１は実際の製品挿通路形状
（図中破線にて示す）２２、２３に対して加工代を設け
た寸法を用いている。

【００１５】上記装置を用いて、キャビティ９内に溶湯
を注入し、鋳込みが終了した後、まず鋳抜き部材７、８
は鋳造後の製品脱型前に矢印方向２４、２５に別駆動に
て抜いた後上型１と下型２と横型３をシリンダヘッド鋳
造品から分離する。

【００１６】また、鋳抜き部材７、８は、バルブガイド
が挿通されるための孔部が形成される比較的肉圧な部位
の冷却を促進するための冷却機構を備えた構成であって
も良い。例えば、鋳抜き部材７、８の内部に空間を設
け、当該空間に冷却用媒体を充填したものであってもよ
い。

【００１７】（第２実施例）本発明の第２実施例である
シリンダヘッド鋳造装置６の部分断面図を図２に示す。
図２に示すように、第１実施例と異なる点は、シリンダ
ヘッドを鋳造するための型が、部分型である上型１、下
型２、横型３、鋳抜き部材７、８および入れ子４、とか
ら構成されていている点であり、中子内側端部９０ａ、
９１ａが入れ子４に突き当たっていても第１実施例と同
様の効果が得られることは言うまでもない。この場合、
中子内側端部９０ａ、９１ａはそれぞれ鋳抜き部材７、
８および入れ子４とによって狹持されている。シリンダ
ヘッドの中子外側端部９１ｂは上型１と下型２とで挟持
されている（図中、下型２の、中子外側端部９１ｂに対
する当部は示さず。）。

【００１８】（第３実施例）本発明の第３実施例である
シリンダヘッド鋳造装置６の部分断面図を図３に示す。
図３に示すように第１実施例乃至第２実施例と異なる点
は、部分型である鋳抜き部材７、８が部分型である上型
を貫通していない構造であるという点である。この場合
は、シリンダヘッド鋳造後、シリンダヘッド鋳造品を型
から取り出す際の型の動きは、まず上型を図面上方に移
動させた後、シリンダヘッド鋳造品（図中キャビティ９
に溶湯が注入されて硬化した形状のもの）に嵌着された
ままの鋳抜き部材７、８をそれぞれシリンダヘッド鋳造
品から抜き取るという順序を経ることになる。シリンダ
ヘッドの中子外側端部９１ｂは上型１と下型２とで挟持
されている（図中、下型２の、中子外側端部９１ｂに対
する当部は示さず。）。第３実施例においても、第１実
施例と同様の作用および効果を得ることができる。

【００１９】（第４実施例）本発明の第４実施例である
シリンダヘッド鋳造装置６の部分断面図を図４に示す。
図４に示すように、第１実施例乃至第３実施例と異なる
点は、部分型の上型１がバルブガイド鋳抜き部１ａ、１
ｂを有する構造であるという点である。製品形状によっ
ては上型１がバルブガイド挿通路を成形するためのバル
ブガイド鋳抜き部を有する構造であってもよいことは言
うまでもない。この場合は、上型１の脱型方向とバルブ
ガイド鋳抜き部２０、２１が並行の関係にある場合にお
いて可能となる。シリンダヘッドの中子外側端部９１ｂ
は上型１と下型２とで挟持されている（図中、下型２
の、中子外側端部９１ｂに対する当部は示さず。）。

【００２０】（第５実施例）本発明の第５実施例である
シリンダヘッド鋳造装置の部分断面図を図５に示す。第
５実施例が第１実施例乃至第４実施例と異なる点は、部
分型の鋳抜き部材７、８と中子９０、９１の構造である
という点である。鋳抜き部材７の先端部および中子内側
端部９０ａの構造のみを図５に示す。第１実施例に対応
する、図示しない鋳抜き部材８および中子内側端部９１
ａの構造は、図中記載の鋳抜き部材７の先端部および中
子内側端部９０ａの構造と同様である。ここでは、鋳抜
き部材７は中子内側端部９０ａの貫通穴５ａを貫通して
いる。また、鋳抜き部材７の先端部７ｄが入れ子４と突
き当たることによって鋳抜き部材７の位置決めがされて
いる。

【００２１】このとき、鋳抜き部材７の、バルブガイド
用鋳抜き穴を形成させる部位１５と中子の貫通穴５ａに
挿入されている中子挿入部１６との境には段付部７ｃが
形成されている。また、中子挿入部１６はテーパ形状で
ある。この鋳抜き部材７の段付部７ｃが中子との当部７
ｅにおいて突き当たっており、さらに中子挿入部１６が
中子内側部９０ａと当部５ｂで突き当たっている。ここ
では、中子内側端部９０ａは入れ子４と当部４ａにて突
き当たっている。これによって、中子内側部９０ａは鋳
抜き部材７の段付部７ｃと入れ子４との双方によって挟
持されている。以上から、中子内側端部９０ａが、当部
７ｅ、５ｂ、４ａによって、当部７ｅ、５ｂと４ａとの
当部間における移動（図面上下左右方向および図面の紙
面に対し垂直方向に対する移動）を規制されるため、溶
湯の流入方向の如何に関わらず中子ズレの発生を防ぐこ
とができる。

【００２２】第５実施例は、鋳抜き部材７の先端部７ｄ
が入れ子４と突き当たることによって鋳抜き部材７の位
置決めがされており、これにより溶湯熱による金型反り
の影響に対して、寸法基準となる下型と入れ子への中子
の突き当て寸法精度が更に向上するものである。実施例
２の装置を用いて得られた鋳造品の寸法ズレ（図面上の
製品規格に対してのズレ）幅を±１．０とすると実施例
５の装置を用いて得られた鋳造品の寸法ズレ幅は±０．
５以内であった。

【００２３】鋳抜き部材７の先端部であるバルブガイド
鋳抜き部２０は実際の製品挿通路形状（図中破線にて示
す）２２に対して加工代を設けた寸法を用いている。

【００２４】上記装置を用いて、キャビティ９内に溶湯
を注入し、鋳込みが終了した後、まず鋳抜き部材７、８
は鋳造品の脱型前に矢印方向２７に別駆動にて抜いた
後、上型１と下型２と横型３をシリンダヘッド鋳造品か
ら分離する。

【００２５】また、ここでも当然、鋳抜き部材７、８
は、バルブガイドが挿通する孔部が形成される比較的肉
圧な部位の冷却を促進するための冷却機構を備えた構成
であっても良いことは言うまでもない。例えば、鋳抜き
部材７、８の内部に空間を設け、当該空間に冷却用媒体
を充填したものであってもよい。

【００２６】

【発明の効果】本発明においては、シリンダヘッドを鋳
造するための、バルブガイド鋳抜き部を有する部分型と
他の部分型から構成される型と、シリンダヘッドの吸気
路および排気路を成形するための中子とからなり、この
中子の外側端部が該部分型に嵌入もしくは挟持され、バ
ルブガイド鋳抜き部を有する部分型と他の部分型との双
方で、中子の内側端部を挟持して中子の移動規制を行う
ことで中子ずれを防ぐことができ、寸法精度の良いシリ
ンダヘッド鋳造品を得ることができる。また特にシリン
ダヘッドの吸気路および排気路を成形するための中子の
周りでの肉厚のばらつきを低減することができることで
可及的に製品の薄肉化を行うことができ軽量化すること
ができる。さらに、寸法精度を上げるための諸作業とし
て例えば巾木の一部に部分的な押え座を設け、シリンダ
ヘッド鋳造品をみながらその押え座の凸量のチューニン
グを繰り返したり、また巾木サイズを大きく設定するな
どして、製品寸法ずれに対するバランス取りを行うなど
の作業を必要としなくなることから短期に寸法決めが可
能となり生産準備の効率化が図れ、生産コストの低減に
つながる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すシリンダヘッド鋳造
装置の部分断面図。

【図２】本発明の第２実施例を示すシリンダヘッド鋳造
装置の部分断面図。

【図３】本発明の第３実施例を示すシリンダヘッド鋳造
装置の部分断面図。

【図４】本発明の第４実施例を示すシリンダヘッド鋳造
装置の部分断面図。

【図５】本発明の第５実施例を示すシリンダヘッド鋳造
装置の部分断面図。

【図６】溶湯流入時の中子ズレの様子を示す図。

【図７】従来のシリンダヘッド鋳造装置の断面図。

【符号の説明】

６・・・・シリンダヘッドを鋳造するための型 ９０・・・・・シリンダヘッドの吸気路を成形するため
の中子 ９１・・・・・シリンダヘッドの吸気路を成形するため
の中子 ９０ａ・・・・・中子における吸気路を成形する内側端
部 ９０ｂ・・・・・中子における排気路を成形する外側端
部 ９１ａ・・・・・中子における吸気路を成形する内側端
部 ９１ｂ・・・・・中子における排気路を成形する外側端
部 ２０、２１・・・バルブガイド鋳抜き部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大倉 健雄 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダヘッドを鋳造するための、バル
   ブガイド鋳抜き部を有する部分型と他の部分型から構成
   される型と、シリンダヘッドの吸気路および排気路を成
   形するための中子とからなり、該中子の外側端部が該部
   分型に嵌入もしくは挟持されるシリンダヘッド鋳造装置
   において、該中子の内側端部が該バルブガイド鋳抜き部
   を有する部分型と他の部分型との双方によって挟持され
   ることを特徴とするシリンダヘッド鋳造装置。