发动机的气缸体和制造发动机的气缸体的方法

摘要

本发明提供了一种发动机的气缸体和制造发动机的气缸体的方法，以缩短对与气缸盖配合的气缸体表面进行机械加工所需的时间，从而在采用可以通过模铸法进行制造的构造的同时实现成本降低。通过铸造包覆来设置气缸套(11)，气缸套(11)的一个端部(11a)构成与气缸盖配合的表面的一部分。在将铸造金属模具(6)的孔销(33)装配到气缸套11中的状态下，通过模铸法执行模制。气缸套(11)的外径(D1)形成得比气缸套(11)的其余部分的外径(D2)小。在铸造之后进行机械加工形成所述一个端部(11a)的端表面，并使其平坦而构成配合表面的一部分。

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机的气缸体和制造发动机的气缸体的方法，其中通过铸造包覆(cast coating)设置气缸套。

背景技术

例如，在专利文件1中描述了一种这类发动机的传统的气缸体。在专利文件1中公开的气缸体的气缸套被形成为使得其在轴向上的中心部分的厚度上比其两个端部的厚度大。

这是为了防止在气缸体的铸造过程中气缸套由于铝合金的冷却所产生的较大收缩力而变形。

另外，气缸套的一个端部暴露于气缸体的端表面，以构成气缸体表面的与气缸盖配合的一部分。以这种方式，在气缸套暴露于配合表面的情况下，在气缸体的铸造之后对配合表面进行切削加工，并且配合表面最终被制得平坦。

[专利文件1]JP-A-59-74354

[专利文件2]JP-A-10-220278

发明内容

本发明所要解决的问题

需要通过缩短铸造之后执行的机械加工所需的时间，来进一步降低包括专利文件1中公开的气缸体的一般气缸体的制造成本。

为了缩短对与气缸盖配合的气缸体的表面进行加工所需的时间，可以构想的是，将气缸套形成为在气缸套的配合表面一侧的一个端部制造得比其余部分薄，其目的是减少较硬的气缸套的切削量。然而，当一个端部形成得较薄时，存在的担心是不能通过模铸法来执行气缸体的铸造。这是因为担心所述一个端部在模铸时由于熔融金属的压力而变形。另外，当通过其它铸造方法(例如低压铸造法等)来制造气缸套时，导致制造成本增加。

为了解决这样的问题而作出了本发明，本发明的目的在于提供一种发动机的气缸体，其能够缩短对与气缸盖配合的气缸体表面进行机械加工所需的时间，以在采用可以通过模铸法制造的构造的同时实现成本降低。

解决问题的手段

为了实现该目的，第一方面的根据本发明的制造发动机的气缸体的方法包括以下步骤：模铸步骤，其中通过铸造包覆将气缸套设置在气缸体中；和切削步骤，其中在所述气缸体的一个端部上形成与气缸盖配合的表面，使得所述气缸套的端表面被暴露，并且所述方法通过如下步骤进行：将所述气缸套的所述一个端部形成为与所述气缸套的其余部分相比外径较小，在铸造金属模具的柱形部分装配到所述气缸套中的状态下铸造所述气缸体，并且在所述切削步骤中形成所述气缸套的所述一个端部的端表面以使得所述端表面平坦，从而构成所述配合表面的一部分。

在根据第二方面的本发明的发动机的气缸体中，通过铸造包覆来设置气缸套，所述气缸套的一个端部构成与气缸盖配合的表面的一部分，在铸造金属模具的柱形部分装配到所述气缸套中的状态下通过模铸法铸造所述气缸体，所述气缸套的所述一个端部被形成为与所述气缸套的其余部分相比外径较小，并且在铸造之后通过切削加工形成所述一个端部的端表面，所述端表面包括构成所述配合表面的一部分的平坦表面。

根据第三方面的本发明的发动机的气缸体包括根据第二方面所述的发动机的气缸体，并且通过铸造金属模具来模制，所述铸造金属模具的浇口形成在与所述气缸套的所述一个端部相对的位置。

根据第四方面的本发明的发动机的气缸体向根据第二方面或第三方面所述的发动机的气缸体添加了如下特征：在由所述铸造金属模具夹置所述气缸套的两个轴向端部的状态下进行铸造。

根据第五方面的本发明的发动机的气缸体向根据第二方面至第四方面中任一方面所述的发动机的气缸体添加了如下特征：多个周向延伸的脊沿着所述气缸套的轴向隔开地形成在所述气缸套的外周上。

本发明的效果

利用根据第一方面的制造发动机的气缸体的方法，以及根据第二方面的发动机的气缸体，当模铸气缸体时，气缸套的一个端部由装配到气缸套中的铸造金属模具的柱形部分从内部支撑，使得虽然所述一个端部被形成得较薄，但是可以在防止所述一个端部变形的同时执行模铸。

因此，可以将气缸套的一个端部(其暴露于气缸体的与气缸盖配合的表面)形成得较薄，从而使得机械加工配合表面所需的时间缩短。结果，可以提供进一步降低制造成本的气缸体。

利用第三方面的本发明，气缸套的与浇口相对的一个端部形成得厚度较薄，使得在不用将与浇口相邻的气缸体的配合表面形成得较大的情况下就能够将浇口适当地形成得较宽，并且熔融金属能够容易地从浇口流入腔中。

因此，由于能够使得熔融金属高速流入腔中，所以即使气缸体具有多个散热片也可以进行铸造，并使其具有高质量。

利用第四方面的本发明，可以在气缸套被铸造金属模具支承为不移动的状态下进行模铸。因此，每次铸造，气缸套的位置不改变，并且每次铸造用于加工气缸套所需的量恒定，从而可以使得加工配合表面所需的时间总是最短。

利用第五方面的本发明，气缸套的脊与被铸造成围绕气缸套的气缸体的中心部分接合，从而可以防止在气缸体铸造之后气缸套从气缸体的内部脱离。因此，可以提供气缸套牢固设置在其上的气缸体。

另外，根据本发明，气缸套和气缸体的中心部分相互接触的区域的面积增加，使得易于将气缸套的热传递到中心部分，从而可以提供冷却性能较高的气缸体。

附图说明

图1是示出使用根据本发明的气缸体的发动机的一部分的剖视图。

图2是示出用于铸造根据本发明的气缸体的铸造金属模具的剖视图。

图3是示出铸造后的气缸体的立体图。

附图标记说明

2：气缸体，5：气缸盖，6：铸造金属模具，11：气缸套，11a：一个端部，14：安装座，15：配合表面，31：固定金属模具，32：活动金属模具，33：孔销，34：滑动金属模具，35：流道，38：浇口

具体实施方式

下面将参照图1至图3详细描述根据本发明、通过制造发动机的气缸体的方法所制造的气缸体的实施例。

图1是示出使用根据本发明的气缸体的发动机的一部分的剖视图，图2是示出用于铸造根据本发明的气缸体的铸造金属模具的剖视图，图3是示出铸造后的气缸体的立体图。

在这些图中，附图标记1指使用根据本实施例的气缸体2的发动机。发动机1是气冷型四冲程单缸发动机。发动机1包括可旋转地支撑曲轴3的曲轴箱4、安装到曲轴箱4的气缸体2、以及安装到气缸体2的顶端的气缸盖5。另外，发动机1以其中气缸的轴线C基本上指向车身的前方的状态安装在摩托车的车身框架(未示出)上。

通过模铸法将气缸体2模制成预定的形状，在该模铸法中，铝合金被用作材料并且使用后文描述的铸造金属模具6(见图2)。如图1所示，气缸套11通过铸造包覆设置在气缸体2上，活塞7被插入和装配到气缸套11中。

另外，气缸体2与如图1所示的多个散热片12以及如图3所示的链室13一体地形成。链室13以沿着气缸的轴向延伸穿过气缸体2的侧部的方式形成。

另外，如图1和图3所示，在气缸体2的一个端部处设置用于安装气缸体2的安装座14。安装座14形成为在最靠近气缸盖5的位置以与散热片12形成台阶的方式向气缸盖5突出，并形成有与气缸盖5配合的配合表面15。气缸套11的一个端部暴露于配合表面15。

气缸套11由成形为圆筒形的铸铁形成，并以如下的状态位于气缸体2中：气缸套11的一个端部11a暴露于气缸体2的配合表面15。

多个周向延伸的脊16沿着气缸套11的轴向(气缸的轴向)间隔地形成在气缸套11的外周上。这些脊16形成为在气缸套11的周向上连续并且嵌入在气缸体2的中心部分2a中。

气缸套11的一个端部11a的外径D1(见图2)形成得比气缸套11的其它部分(主要是，位于脊16之间的外周表面)的外径D2小。即，一个端部11a在厚度上形成得比气缸套11的其它部分薄。

通过在铸造气缸体2之后进行机械加工使得一个端部11a的端表面平坦，从而构成与气缸盖5配合的配合表面15的一部分。通过使用例如铣刀来同时切削气缸套11的端表面和气缸体2的端表面而执行机械加工。通过对两个端表面都进行机械加工，在气缸体2上形成与气缸盖5配合的配合表面15。

如图1所示，在气缸盖5上形成凹部21以及进气口22和排气口23，凹部21在它和活塞7之间限定燃烧室S，并且进气口22的一端和排气口23的一端朝着凹部21开口。另外，在气缸盖5上设置进气门24、排气门25、用于驱动两个气门24和25的摇臂型气门操作装置26等。气门操作装置26的凸轮轴27通过正时链条(未示出)连接到曲轴3。正时链条延伸穿过气缸体2的链条室13，从而连接在凸轮轴27和曲轴3之间。

如图2所示，使用铸造金属模具6通过模铸法铸造气缸体2。铸造金属模具6包括：固定金属模具31，其以从气缸盖5侧覆盖气缸体2的方式形成；活动金属模具32，其能够沿着朝向和远离固定金属模具31的方向(图2中的竖直方向)运动；孔销33，其形成为柱形，以装配到轴套11中并安装到活动金属模具32；以及四个滑动金属模具34，其以围绕孔销33的周边的方式位于固定金属模具31和活动金属模具21之间。孔销33构成本发明中所指的铸造金属模具的柱形部分。

孔销33的顶端(图2中的上端)成型为纺锤状，从而朝向其顶端逐渐变细，并且在图2中所示的闭合状态下面对固定金属模具31的流道35的内部。流道35的上游端连接到注入口(未示出)。另外，在孔销33的基座端形成台阶33a，气缸套11的朝着曲轴室的端表面抵靠台阶33a。

气缸套11在使孔销33装配到其中并由孔销33的台阶33a支承的状态下被装入到金属模具6的腔36中(见图2)。用于模制链条室13的的芯体(未示出)设置在腔36内与气缸套11相邻的位置。

在静止金属模具31的形成流道35的下游端处的那个端部上的四个位置上设置突出部37，突出部37将气缸套11夹置于突出部37和台阶33a之间。突出部37被设置成沿着气缸套11的周向在四个位置等间隔地隔开。突出部37抵靠气缸套11的一个端部11a的端表面，以在图2中所示的闭合状态下将其推向另一个端部。

流道35的下游端连接到形成在与气缸套11的一个端部11a相对的位置的浇口38。浇口38形成在固定金属模具31和孔销33之间以及在四个位置的突出部37中两个相邻的突出部37之间。即，如图3所示，浇口38形成为使得流道35中的熔融金属从气缸套11周围的四个位置被引入到腔36中。

图3示出了处于未被从中间切割但从铸造金属模具6取出的状态下的由熔融金属形成的铸件41，其中所述熔融金属在从流道35到腔36的范围内的整个区域中凝固。由于形成在铸造金属模具6中的流道35和腔36在形状上与铸件41相应，所以用于流道、浇口和腔的附图标记35、38和36被标示用于图3中的铸件41。

四个滑动金属模具34用于模制气缸体2的周壁并形成有用于模制图2中所示的散热片12的凹部42。滑动金属模具34被支撑在活动金属模具32上，从而能够沿着气缸套11的径向移动。

接着，将给出对使用铸造金属模具6来制造气缸体2的方法的解释。

首先，在闭合铸造金属模具6之前，将气缸套11装配到孔销33中并由孔销33的台阶33a承载。然后，如图2所示，闭合铸造金属模具6。由于闭合，所以气缸套11被夹置于台阶33a和固定金属模具31的突出部37之间。

在以这样的方式执行闭合之后，根据需要降低腔36中的压力，并且将熔融金属从流道35通过浇口38供给到腔36中。当熔融金属从浇口38流到腔36中时，通过熔融金属的压力，气缸套11的一个端部11a被径向向内推压。

然而，由于孔销33装配在一个端部11a的内部，所以当一个端部11a如上所述被熔融金属的压力推压时其从内部被孔销33支承，从而不会由于压力而变形。

在熔融金属凝固之后，将流道35的朝向注入口的一端从注入口切开，将活动金属模具32、孔销33和四个滑动金属模具34从固定金属模具31分离。因而，滑动金属模具34移动离开孔销33，将铸件41从活动金属模具32和孔销33去除。

如图3所示，熔融金属在流道35内凝固而形成的流道内铸件41a以及熔融金属在浇口38内凝固而形成的浇口内铸件41b与产品部分41c一体地模制，从而形成铸件41。

为了从铸件41获得气缸体2(产品部分41c)，切割安装座14和浇口38的边界部分，并通过切削加工在安装座14的切割端表面上形成与气缸盖5配合的配合表面。

由于气缸套11的一个端部11a暴露于切割端表面，所以当加工切割端表面时同时也切削气缸套11的一个端部11a。根据本实施例的气缸套11的一个端部11a形成为外径比其余部分小，并且厚度上形成得薄。因此，尽管气缸套11由硬度较高的铸铁形成，切割端表面的切削加工也能够在较短时间内执行。

以这种方式，在安装座14上形成包括平坦表面的配合表面15，由此气缸体2的制造过程结束。

因此，利用根据本实施例的气缸体2及其制造方法，在模铸时，气缸套11的一个端部11a由装配到气缸套11中的孔销33从内部支承，使得虽然一个端部11a形成得较薄，但是可以在防止一个端部变形的同时执行模铸。

因此，通过形成暴露于气缸体2和气缸盖5之间的配合表面15的气缸套11的一个端部11a并使其制造得较薄，能够缩短机械加工配合表面15所需的时间。

根据本实施例，由于气缸套11的与铸造金属模具6的浇口38相对的一个端部11a被形成得较薄，所以在不使得安装座14形成得较大的情况下能够将浇口38适当地形成得较宽，并且熔融金属能够容易地从浇口38流入到腔36中。

因此，由于能够使得熔融金属以高速流入到腔36中，所以即使铸造的气缸体2具有多个散热片12也可以高质量地制造。

根据本实施例，可以在这样的状态下执行模铸，其中气缸套11由固定金属模具31和孔销33支撑，从而不发生移动。因此，每此铸造时气缸套11的位置不改变，并且每此铸造为加工气缸套11所需的量恒定，从而可以使得加工配合表面所需的时间总是最短。

根据本实施例，气缸套11的脊16与被铸造成围绕气缸套11的气缸体2的中心部分2a接合，从而可以防止在铸造气缸体2之后气缸套11从气缸体2的内部脱离。

另外，根据本实施例，气缸套11和气缸体2的中心部分2a相互接触的区域的面积增加，使得易于将气缸套11的热传递到中心部分2a。因此，可以提高发动机1的冷却性能。

此外，虽然已经针对本发明应用于气冷式发动机的气缸体的例子描述了本实施例，但是本发明可应用于水冷式发动机的气缸体以及多缸发动机的气缸体。