JP7028343B2 - シリンダヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、燃焼室に連通する吸気ポート部が形成されたシリンダヘッド本体を有するシリンダヘッドの製造方法に関する。

一般的なエンジンのシリンダヘッドは、例えばアルミニウムやアルミニウム合金を用いた鋳造によって成型されており、熱伝導率が比較的高い。そのため、燃焼室へと繋がる吸気ポートは、燃焼室から伝わる熱によって加熱され、吸気ポートを流通する吸気の温度上昇を招く。吸気の温度が上昇すると吸入空気量が減少するとともにノッキングが発生しやすくなり、エンジン性能を低下させる可能性がある。このような課題に対し、例えば特許文献１には、吸気ポートの内面に樹脂製の断熱部材を配置して、吸気の温度上昇を抑制するようにしたエンジンの吸気通路構造が開示されている。

特開２０１８－３６０１号公報

吸気ポートの内面に樹脂製の断熱部材を配置する方法としては、上記の特許文献１のように射出成型が挙げられる。すなわち、鋳造によって成型されたシリンダヘッドの吸気ポート部分に型枠を挿入して固定し、吸気ポート部分の内面と型枠の外面との間の空間に樹脂を充填する方法である。この方法を採用する場合には、上記の空間以外に樹脂が漏れないようシール面を確保することが重要になる。しかしながら、シリンダヘッド自体は鋳物であることから寸法精度が粗く、シール面の確保が難しいという課題がある。これに対し、吸気ポート部分の内面を機械加工してシール面を確保することも考えられるが、燃焼室側の狭い空間に工具を挿入して機械加工することは、加工時間，加工精度，加工コスト等を考慮すると困難である。

本件のシリンダヘッドの製造方法は、このような課題に鑑み案出されたもので、シリンダヘッド自体に加工等の追加処理を施さなくても燃焼室側のシール面を確保し、樹脂漏れを防止することを目的の一つとする。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的である。

（１）ここで開示するシリンダヘッドの製造方法は、燃焼室に連通する吸気ポート部が形成されたシリンダヘッド本体を有するシリンダヘッドの製造方法である。前記吸気ポート部における吸気流れ方向の中途には、前記吸気流れ方向に直交する断面の大きさが変化する段差部が形成されている。この製造方法は、前記シリンダヘッド本体の壁部に形成された前記吸気ポート部の開口から樹脂製のシール部材を挿入して前記段差部に嵌め込む第一ステップと、前記第一ステップ後、前記吸気ポート部に型を挿入して前記シール部材に密着させる第二ステップと、前記第二ステップ後、前記型が配置されている前記吸気ポート部の内部に溶融樹脂を供給する第三ステップと、前記第三ステップ後、前記溶融樹脂が固化することで前記シール部材と一体化した樹脂部が形成された以降に、前記型を前記吸気ポート部から抜き取る第四ステップと、を備えている。

（２）前記型は、前記吸気ポート部に対して抜き挿しする方向に沿って分割された複数の部品が組み合わされて構成されているスライド型であることが好ましい。
（３）前記シリンダヘッド本体には、ポート噴射弁を取り付けるための第一孔部が前記吸気ポート部と連通するように形成されており、前記吸気ポート部の前記段差部よりも前記吸気流れ方向の上流側には、前記第一孔部側に広がった拡張部と前記第一孔部の開口とが形成されており、前記スライド型は、前記拡張部を含む上部に配置される上方型と、前記上方型よりも下方に配置される下方型と、前記上方型及び前記下方型の間に配置される中央型と、少なくとも前記中央型の両側方に配置される側方型と、前記第一孔部に挿通される弁型と、を有することが好ましい。この場合、前記第二ステップでは、前記吸気ポート部の開口から、前記上方型、前記下方型、前記中央型、前記側方型の順に挿入するとともに、前記第一孔部に前記弁型を挿入することが好ましい。

（４）前記第四ステップでは、前記第一孔部から前記弁型を抜き取るとともに、前記吸気ポート部から前記側方型、前記中央型、前記下方型、前記上方型の順で抜き取ることが好ましい。
（５）前記吸気ポート部は、前記吸気ポート部の開口から前記段差部までの部分が直線状に形成されていることが好ましい。

（６）前記シリンダヘッド本体には、バルブガイドが挿通される第二孔部が前記吸気ポート部と連通するように形成されており、前記段差部は、前記第二孔部の開口よりも前記吸気流れ方向の上流側に位置することが好ましい。
（７）前記シール部材は、前記段差部に嵌め込まれた状態で前記吸気ポート部の内面に沿う壁部を有することが好ましい。

（８）前記吸気ポート部は、二つの吸気バルブ孔を介して前記燃焼室と連通する二股形状に形成されており、前記段差部は、前記吸気ポート部の二股に分かれる分岐点又は前記分岐点よりも前記吸気流れ方向の下流側に位置し、前記シール部材は、前記段差部に嵌め込まれる環状部を複数有することが好ましい。

（９）前記シール部材は、前記段差部に嵌め込まれる二つの前記環状部が連結された形状であることが好ましい。
（１０）前記環状部を連結する連結部は、前記環状部よりも薄肉に形成された薄肉部を有することが好ましい。

開示のシリンダヘッドの製造方法によれば、吸気ポート部の段差部にシール部材を嵌め、そこに型を密着させた状態で溶融樹脂を流し込んでシール部材と一体化させるため、溶融樹脂の漏れを防止できる。これにより、鋳造品であるシリンダヘッド自体に追加処理を施さなくても燃焼室側のシール面を確保でき、樹脂漏れを防止することができる。

実施形態に係る製造方法で製造されたシリンダヘッドの吸気側部分をエンジンのフロント側から見た模式的な正面図である。 図１のシリンダヘッドを吸気側から見た模式的な側面図（図１のＡ方向矢視図）である。 図１のシリンダヘッドの吸気ポート周辺の構成を示す断面図（図２のＢ－Ｂ矢視断面図）である。 図３の断面図から樹脂部を除いてシリンダヘッド本体のみを示す断面図である。 シール部材を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は吸気ポート部に挿入するときの状態を示す平面図である。 （ａ）は実施形態に係る製造方法の手順を説明するフローチャートであり、（ｂ）及び（ｃ）は図６（ａ）のサブフローチャートである。 図５（ｃ）に示す状態のシール部材を吸気ポート部に挿入するときの状態を示す拡大側面図である。 図４に示す吸気ポート部の段差部に、シール部材を嵌めた状態を示す断面図である。 図３に示す吸気ポートを成型するためのスライド型の一例を示す斜視図であり、（ａ）は完全に組み立てた状態、（ｂ）は全ての型を分解した状態である。 図９（ａ）に示すスライド型を挿入した状態を示す断面図（図２のＢ－Ｂ矢視断面図に相当する断面図）である。 （ａ）は図１０のＤ部拡大図であり、（ｂ）は図１０のＥ部拡大図である。 図３に示す吸気ポートを成型するためのスライド型の他の例を示す斜視図であり、（ａ）は完全に組み立てた状態、（ｂ）は一方の側方型をずらした状態である。 図１２（ａ）に示すスライド型を挿入した状態を示す断面図である。 図１２（ａ）に示すスライド型を挿入した状態を示す断面図（図１のＣ－Ｃ矢視断面図に相当する断面図）である。

図面を参照して、実施形態としてのシリンダヘッドの製造方法について説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。

［１．シリンダヘッドの構造］
図１は、本実施形態に係る製造方法により製造されたシリンダヘッド１の吸気側部分をフロント側から見た模式的な正面図であり、図２はこのシリンダヘッド１の側面図（図１のＡ方向矢視図）である。シリンダヘッド１は、例えば車両に搭載されるエンジンを構成する部品である。本実施形態の製造方法は、後述するシリンダヘッド本体１０の吸気ポート部１１に樹脂部２０を配置することでシリンダヘッド１を製造する方法である。

なお、本実施形態では、四つの気筒が一列に並設され、一つの気筒に二つの吸気弁と二つの排気弁とが設けられるエンジンのシリンダヘッド１を例示するが、気筒数や弁の個数はこれに限られない。また、本実施形態のエンジンには、燃焼室２（図３参照）に燃料を噴射する筒内噴射弁（図示略）と、吸気ポート３に燃料を噴射するポート噴射弁（図示略）とが装備される。なお、図３は吸気ポート３の周辺の構成を示す断面図（図２のＢ－Ｂ矢視断面図）である。

図２及び図３に示すように、本実施形態の製造方法で製造されるシリンダヘッド１は、例えばアルミニウムやアルミニウム合金を用いた鋳造によって成型されたシリンダヘッド本体１０と、後述する樹脂部２０（図３参照）とを有する。シリンダヘッド１には、吸気ポート３とポート噴射弁の取付孔５（第一孔部）と筒内噴射弁の取付孔６とが気筒ごとに形成されている。吸気ポート３及び各取付孔５，６は、シリンダヘッド１の外部に開口している。また、シリンダヘッド１の吸気側の壁部１ａには、筒内噴射弁に接続されるデリバリーパイプが固定される台座部８と、樹脂部２０となる溶融樹脂を供給するための注入口９が形成されている。

シリンダヘッド本体１０は、シリンダヘッド１の本体部を構成するものであり、図３及び図４に示すように、燃焼室２や取付孔５，６等を有するとともに、吸気ポート３を構成する本体部としての吸気ポート部１１を有する。なお、図４は図３の断面図から樹脂部２０を除いてシリンダヘッド本体１０のみを示す断面図である。本実施形態の吸気ポート部１１は、二つの吸気バルブ孔４（図７参照）を介して燃焼室２と連通する二股形状に形成されている。なお、図３及び図４では、吸気ポート部１１を二股に区分する壁部については図示を省略している。

本実施形態のシリンダヘッド本体１０には、図示しないバルブガイドが挿通される挿通孔７（第二孔部）及びポート噴射弁の取付孔５がいずれも吸気ポート部１１と連通するように形成されている。また、吸気ポート部１１には、ポート噴射弁が取り付けられる側（図４中の上側）に広がって形成された拡張部１６と取付孔５の開口５ａと挿通孔７の開口７ａとが形成されている。

図３に示すように、樹脂部２０は、吸気ポート部１１の内面に沿って配置され、シリンダヘッド本体１０の熱が吸気へ伝わるのを抑制する断熱部材（樹脂部材）である。樹脂部２０は、シリンダヘッド本体１０の材質よりも熱伝導率の低い樹脂で形成されており、より好ましくは耐熱性の高い樹脂で形成される。

樹脂部２０は、吸気の流れ方向に交差する方向に境界を持つ二つの部位を有して構成されている。一方の部位（以下「第一樹脂部２０ａ」という）は、樹脂部２０のうち吸気流れ方向の最下流部に位置する端末部分であり、他方の部位（以下「第二樹脂部２０ｂ」という）は、第一樹脂部２０ａの吸気流れ方向の上流側（以下、単に「上流側」という）において第一樹脂部２０ａと連続して設けられて吸気ポート部１１の内面を広範囲に被覆する部分である。第一樹脂部２０ａ，第二樹脂部２０ｂの材質は互いに同一であってもよいし異なっていてもよい。第一樹脂部２０ａ，第二樹脂部２０ｂを互いに異なる材質とする場合には、第一樹脂部２０ａの方が第二樹脂部２０ｂよりも柔軟性が高い材質であることが好ましい。なお、図３ではわかりやすいように、第二樹脂部２０ｂにドットを付して示す。

図３に示すように、樹脂部２０は、吸気ポート部１１の全長のうち、燃焼室２側の部分（下流部）を除いて配置されている。言い換えると、吸気ポート部１１には、樹脂部２０が配置されない部分と配置される部分とが存在する。以下、前者の部分を露出部１２といい、後者の部分を被覆部１３という。すなわち、露出部１２は、シリンダヘッド本体１０の素材面が吸気に直接的に接触する（露出した）部分であり、被覆部１３は、樹脂部２０で覆われておりシリンダヘッド本体１０の素材面が吸気に直接的に接触しない部分である。樹脂部２０は、露出部１２とともに吸気ポート３の内面を構成する。

図３及び図４に示すように、露出部１２は吸気ポート部１１のうち燃焼側２側に位置し、被覆部１３は露出部１２よりも上流側に位置する。被覆部１３は、吸気流れ方向に直交する断面形状（以下、単に「断面形状」という）が露出部１２よりも一回り大きく形成されている。このため、露出部１２と被覆部１３との境界（吸気ポート部１１における吸気流れ方向の中途）には、断面の大きさが変化する段差部１４が設けられる。なお、本実施形態では、上記の拡張部１６及び取付孔５の開口５ａが段差部１４よりも上流側に位置し、挿通孔７の開口７ａが段差部１４よりも吸気流れ方向の下流側（以下、単に「下流側」という）に位置する。また、本実施形態の吸気ポート部１１は、シリンダヘッド本体１０の壁部１ａに形成された開口１１ａから段差部１４までの部分が直線状に形成されている。吸気ポート部１１の開口１１ａには、図示しない吸気マニホールドが接続される。

本実施形態の段差部１４は、吸気ポート部１１の二股に分かれる分岐点１５（図４，図７参照）又は分岐点１５よりも下流側に位置する。また、段差部１４は、バルブガイドの挿通孔７の開口７ａよりも上流側に位置する。すなわち、一つの吸気ポート部１１に二つの段差部１４が設けられ、各段差部１４は燃焼室２から離隔して設けられる。なお、本実施形態のシリンダヘッド本体１０は、吸気ポート部１１の開口１１ａ側の端部（吸気流れ方向の上流端）が絞られており、この部分には樹脂部２０が配置されない第二の露出部１２′が設けられる。

ここで、本実施形態の樹脂部２０の構成について詳述する。上述したように、樹脂部２０は、吸気ポート部１１の段差部１４に嵌まる第一樹脂部２０ａと、被覆部１３に配置される第二樹脂部２０ｂとを有する。第一樹脂部２０ａは、予め所定形状に形成されたシール部材２１からなる。シール部材２１の材質は特に限定されず、例えば樹脂やゴム等の弾性体を選択してもよい。一方、第二樹脂部２０ｂは、射出成型によって吸気ポート部１１内に流し込まれる溶融樹脂が固化することで形成される部分である。樹脂部２０は、溶融樹脂が固化することでシール部材２１と一体化された部材である。

図５（ａ）及び（ｂ）は、シール部材２１の平面図及び正面図である。なお、仮に第一樹脂部２０ａをシリンダヘッド本体１０から取り出した場合には、第一樹脂部２０ａも図５（ａ）及び（ｂ）に示す形状と略同一の形状となっている。シール部材２１は、段差部１４に嵌め込まれる環状部２１ａを複数有する。本実施形態では、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、段差部１４に嵌め込まれる二つの環状部２１ａが一つの連結部２１ｂによって連結された形状であるシール部材２１を例示する。本実施形態のシール部材２１は、眼鏡形状に準えることができる。

各環状部２１ａは、段差部１４にそれぞれ嵌め込まれる環状の部分であり、眼鏡に例えるとレンズの縁（いわゆるリム）に相当する。環状部２１ａは、段差部１４の断面形状に一致した外形状を持ち、周方向において略一様な厚みを持つ。二つの環状部２１ａは、鏡面対象となるような形状に形成されており、互いに隙間をあけて隣接配置される。連結部２１ｂは、二つの環状部２１ａの最も近接する部位を連結した部分であり、眼鏡に例えるとブリッジに相当する。連結部２１ｂは、環状部２１ａよりも薄肉に形成された薄肉部を有しており、図５（ｃ）に示すように、二つの環状部２１ａが互いに近付く方向に折り曲がりやすくなっている。本実施形態の連結部２１ｂは、環状部２１ａとの境界部分（上記した二つの環状部２１ａの近接する部位）から等距離の位置に形成された切欠きによって、薄肉部が形成されている。なお、連結部２１ｂの薄肉部に折り曲げを補助するノッチ線を設け、より折り曲がりやすい構成としてもよい。

本実施形態のシール部材２１は、各環状部２１ａの二箇所からそれぞれ同一方向に立設された壁部２１ｃを有する。壁部２１ｃは、図３に示すように、環状部２１ａが段差部１４に嵌め込まれた状態で吸気ポート部１１の内面に沿う部分であり、図５（ｃ）に示すように、シール部材２１が折り曲げられた状態のときに内側となる方向に向かって延びている。壁部２１ｃはシール部材２１が吸気ポート部１１に設置されたときの姿勢を保持する機能と、第二樹脂部２０ｂとなる溶融樹脂が注入されたときに、シール部材２１と溶融樹脂との一体化を促進する機能とを併せ持つ。ここでは、各環状部２１ａに二つの壁部２１ｃが互いに９０度ずれて設けられたシール部材２１を例示しているが、壁部２１ｃの個数や配置はこれに限られない。

第一樹脂部２０ａ（シール部材２１）の環状部２１ａの厚み及び第二樹脂部２０ｂの厚みは、露出部１２に対する被覆部１３の断面形状の大きさの差（段差部１４の高低差）に応じて設定される。これは、露出部１２の内面と樹脂部２０の内面とが滑らかに接続されていれば、吸気抵抗の増大を回避できるためである。すなわち、段差部１４の高低差と第一樹脂部２０ａの厚み及び第二樹脂部２０ｂの厚みとを略同一に設定すれば、段差部１４にシール部材２１が嵌まり、この状態で溶融樹脂が流し込まれて被覆部１３に第二樹脂部２０ｂが形成されれば、樹脂部２０と露出部１２とが面一な内面を形成することができるからである。

［２．シリンダヘッドの製造方法］
次に、上述したシリンダヘッド本体１０の吸気ポート部１１に樹脂部２０を配置することでシリンダヘッド１を製造する方法について、図６（ａ）～（ｃ）に示すフローチャートと図７～図１４を参照しながら説明する。なお、図５（ａ）～（ｃ）に示すシール部材２１は予め用意しておく。

まず、図６（ａ）に示すように、壁部１ａに形成されている吸気ポート部１１の開口１１ａからシール部材２１を挿入し、段差部１４に嵌め込む（第一ステップＳ１０）。吸気ポート部１１の開口１１ａは、吸気ポート部１１の中途における断面形状よりも小さいことから、シール部材２１を挿入する際には、図７に示すように、シール部材２１を図５（ｃ）に示す折り曲げ状態で挿入する。なお、図８は、段差部１４にシール部材２１の環状部２１ａが嵌め込まれ、壁部２１ｃが吸気ポート部１１の内面に沿わされた状態を示す。

第一ステップＳ１０後、吸気ポート部１１に型３０を挿入して、型３０の先端部分をシール部材２１に密着させる〔図６（ａ）の第二ステップＳ２０〕。ここで、型３０の一例を図９（ａ）及び（ｂ）に示す。本実施形態の型３０は、吸気ポート部１１の内形状よりも小さい外形状を有し、吸気ポート部１１に対して抜き挿しする方向（吸気の流通方向）に沿って分割された複数の部品が組み合わされて構成されているスライド型である。具体的には、型３０は、吸気ポート部１１の拡張部１６を含む上部に配置される上方型３１と、上方型３１よりも下方に配置される下方型３２と、上方型３１及び下方型３２の間に配置される中央型３３と、少なくとも中央型３３の両側方に配置される側方型３４と、取付孔５に挿通される弁型３５とを有する。

上方型３１は、拡張部１６の形状に沿った上面と平らな下面とを有する。上方型３１の燃焼室２側の端部は二股形状であり、上方型３１の上面には弁型３５が嵌合される穴が形成されている。下方型３２は、吸気ポート部１１の下面側の形状に沿った下面と平らな上面とを有し、燃焼室２側の端部が二股形状に形成されている。中央型３３は、その上面，下面及び両側面がいずれも平面であり、開口１１ａ側の端部から燃焼室２側の端部に向かって拡開するとともに燃焼室２側の端部が二股形状に形成されている。中央型３３は、吸気ポート部１１内の空間に配置した上方型３１及び下方型３２の両方に対してスライド自在に形成されている。

側方型３４は、中央型３３の両側方であって上方型３１及び下方型３２の間に配置される形状に形成されている。具体的には、二つの側方型３４は、各上面，各下面及び中央型３３側の各側面がいずれも平面であり、開口１１ａ側の端部から燃焼室２側の端部に向かって先細形状となっている。また、各側方型３４は、吸気ポート部１１内の空間に配置した各型３１～３３に対してスライド自在に形成されている。弁型３５は、取付孔５の形状と略一致する外形状を有し、その先端部が取付孔５から拡張部１６内に進入して上方型３１の上面に形成された穴に嵌合するように形成されている。弁型３５は、上方型３１の穴に嵌合することで上方型３１を保持する機能を持つ。

スライド型３０を挿入する第二ステップＳ２０の手順を説明する。第二ステップＳ２０では、吸気ポート部１１の開口１１ａから、上方型３１，下方型３２，中央型３３，側方型３４の順に挿入するとともに、ポート噴射弁を取り付けるための取付孔５に弁型３５を挿入する。なお、弁型３５は、他の型３１～３４とは異なり取付孔５に挿入されて吸気ポート部１１内で上型３１と組み合わされて上型３１を保持するため、弁型３５の挿入タイミングは上方型３１を挿入した後であることが好ましく、上方型３１を挿入した次（直後）であることがより好ましい。

本実施形態では、図６（ｂ）に示すように、まず、上方型３１を開口１１ａから挿入して拡張部１６を含む上部に収容し（ステップＳ２１）、この状態で弁型３５を取付孔５から挿入して上方型３１に嵌合する（ステップＳ２３）。次いで、下方型３２を開口１１ａから挿入して下部に配置し（ステップＳ２５）、さらに中央型３３を上方型３１及び下方型３２の双方に対してスライドさせながら挿入することで（ステップＳ２７）、吸気ポート部１１の内部において三つの型３１～３３を組み立てる。最後に二つの側方型３４をそれぞれ三つの型３１～３３に対してスライドさせながら挿入することで（ステップＳ２９）、スライド型３０を図１０に示す状態とする。なお、図１１（ａ）に示すように、スライド型３０の先端部分はシール部材２１に密着させる。

そして、第二ステップＳ２０後、スライド型３０が配置されている吸気ポート部１１の内部に、第二樹脂部２０ｂとなる溶融樹脂を供給する〔図６（ａ）の第三ステップＳ３０〕。本実施形態のシリンダヘッド本体１０には、溶融樹脂を供給するための注入口９（図２参照）が気筒ごとに形成されているため、各注入口９に図示しないインジェクションを接続して溶融樹脂を流し込む。溶融樹脂は、吸気ポート部１１の内面とスライド型３０の外面との間に形成される空間に広がっていく。

ここで、溶融樹脂が広がる空間における燃焼室２側の縁部は、図１１（ａ）に示すように、段差部１４に嵌め込まれたシール部材２１によってシールされている。このため、燃焼室２側への樹脂漏れが回避される。一方、吸気ポート部１１にスライド型３０を挿入した状態では、図１１（ｂ）に示すように、吸気ポート部１１の上流側における絞り部分（第二の露出部１２′）とスライド型３０との間に僅かな隙間が形成される。この隙間は、スライド型３０の位置ずれを吸収する機能を持つ一方で、溶融樹脂の漏れを発生させる可能性がある。このため、本実施形態のスライド型３０には、吸気ポート部１１の開口１１ａのフランジ面１１ｂ〔図７，図１１（ｂ）参照〕に密着するバリ切り用の部品３６が装着される。これにより、溶融樹脂が広がる空間における開口１１ａ側の縁部もシールされ、樹脂漏れが回避される。

第三ステップＳ３０後、溶融樹脂が固化することでシール部材２１と溶融樹脂とが一体化し、第一樹脂部２０ａと第二樹脂部２０ｂとを有する一つの樹脂部２０が形成された以降に〔図６（ａ）のステップＳ３５のYESルート〕、吸気ポート部１１からスライド型３０を抜き取る〔図６（ａ）の第四ステップＳ４０〕。第四ステップＳ４０では、ポート噴射弁を取り付けるための取付孔５から弁型３５を抜き取るとともに、吸気ポート部１１から、側方型３４，中央型３３，下方型３２，上方型３１の順で抜き取る。なお、弁型３５を抜くタイミングは上方型３１を抜き取る前であればよく、上方型３１を抜く直前であることがより好ましい。

本実施形態では、図６（ｃ）に示すように、二つの側方型３４をスライドさせて抜き取り（ステップＳ４１）、次いで中央型３３を抜き取る（ステップＳ４３）。次に、下方型３２を、中央型３３を抜くことで生まれた空間に上昇させてから抜き取る（ステップＳ４５）。さらに、弁型３５を抜き取るとともに（ステップＳ４７）、上方型３１を、中央型３３及び下方型３２を抜くことで生まれた空間に下降させてから抜き取る（ステップＳ４９）。このように、先に側方型３４及び中央型３３を抜き取ることで、樹脂部２０の内面との接触を極力回避して、下方型３２及び上方型３１を抜き取ることができる。

なお、型３０は図９（ａ）及び（ｂ）に示すスライド型に限られず、例えば図１２（ａ）及び（ｂ）に示す型３０′を用いてもよい。この型３０′も、上記のスライド型３０と同様、吸気ポート部１１の内形状よりも小さい外形状を有し、吸気ポート部１１に対して抜き挿しする方向（吸気の流通方向）に沿って分割された複数の部品が組み合わされて構成されているスライド型である。具体的には、型３０′は、吸気ポート部１１の拡張部１６を含む上部に配置される上方型３１′と、上方型３１′よりも下方に配置される下方型３２′と、上方型３１′及び下方型３２′の間に配置される中央型３３′と、少なくとも中央型３３′の両側方に配置される側方型３４′と、取付孔５に挿通される弁型３５′とを有する。

図１２（ａ）及び（ｂ）に示す側方型３４′は、上記の側方型３４と異なり、上方型３１′及び下方型３２′の両側方にも接触する形状に形成されている。すなわち、各側方型３４′は、上方型３１′の上面から下方型３２′の下面までの寸法と同等の高さ寸法を有し、吸気ポート部１１内の空間に配置した三つの型３１′～３３′の全ての側面に面接触するとともに、これらの側面に対してスライド自在に形成されている。側方型３４′は、上記の側方型３４と同様、開口１１ａ側の端部から燃焼室２側の端部に向かって先細形状に形成されている。なお、上方型３１′，下方型３２′，中央型３３′及び弁型３５′は、上記の各型３１，３２，３３，３５と同様に構成されている。

このスライド型３０′を用いた場合でも、上述した手順〔図６（ａ）～（ｃ）の手順〕で樹脂部２０を成型することができる。すなわち、第二ステップＳ２０では、上方型３１′を開口１１ａから挿入して拡張部１６を含む上部に収容し（ステップＳ２１）、この状態で弁型３５′を取付孔５から挿入して上方型３１′に嵌合する（ステップＳ２３）。次いで、下方型３２′を開口１１ａから挿入して下部に配置し（ステップＳ２５）、さらに中央型３３′を上方型３１′及び下方型３２′の双方に対してスライドさせながら挿入することで（ステップＳ２７）、吸気ポート部１１の内部において三つの型３１′～３３′を組み立てる。最後に二つの側方型３４′をそれぞれ三つの型３１′～３３′に対してスライドさせながら挿入することで（ステップＳ２９）、スライド型３０′を図１３及び図１４に示す状態とする。なお、上述したように、スライド型３０′の先端部分はシール部材２１に密着させる。

第二ステップＳ２０後、スライド型３０′が配置されている吸気ポート部１１の内部に溶融樹脂を供給する〔図６（ａ）の第三ステップＳ３０〕。ここで、溶融樹脂が広がる空間における燃焼室２側の縁部は、上述したように、段差部１４に嵌め込まれたシール部材２１によってシールされているため、燃焼室２側への樹脂漏れが回避される。一方、溶融樹脂が広がる空間における開口１１ａ側の縁部は、バリ切り用の部品３６′によってシールされ、樹脂漏れが回避される。

第三ステップＳ３０後、溶融樹脂が固化することでシール部材２１と溶融樹脂とが一体化し、第一樹脂部２０ａと第二樹脂部２０ｂとを有する一つの樹脂部２０が形成された以降に〔図６（ａ）のステップＳ３５のYESルート〕、吸気ポート部１１からスライド型３０′を抜き取る〔図６（ａ）の第四ステップＳ４０〕。すなわち、第四ステップＳ４０では、二つの側方型３４′をスライドさせて抜き取り（ステップＳ４１）、次いで中央型３３′を抜き取る（ステップＳ４３）。次に、下方型３２′を、中央型３３′を抜くことで生まれた空間に上昇させてから抜き取る（ステップＳ４５）。さらに、弁型３５′を抜き取るとともに（ステップＳ４７）、上方型３１′を、中央型３３′及び下方型３２′を抜くことで生まれた空間に下降させてから抜き取る（ステップＳ４９）。

［３．作用，効果］
（１）上述したシリンダヘッド１の製造方法では、まず、吸気ポート部１１の段差部１４にシール部材２１を嵌め、そこに型３０，３０′を密着させた状態で溶融樹脂を流し込んでシール部材２１と一体化させるため、溶融樹脂の漏れを防止できる。これにより、鋳造品であるシリンダヘッド本体１０に追加処理を施さなくても燃焼室２側のシール面を確保でき、樹脂漏れを防止することができる。

また、吸気ポート部１１に樹脂部２０を配置することで吸気の温度上昇を抑制できるため、吸入空気量の減少とノッキングの発生とを抑制でき、エンジン性能の向上を図ることができる。さらに、上述した製造方法により製造されたシリンダヘッド１では、吸気ポート３における燃焼室２に近い部分に樹脂部２０が配置されず、露出部１２として設けられるため、排ガスの逆流により吸気ポート３内に高温のガスが入り込んだとしても樹脂部２０の劣化を抑制できる。

（２）上述した型３０，３０′は、吸気ポート部１１に対して抜き挿しする方向に沿って分割された複数の部品（型）が組み合わされて構成されたスライド型であるため、吸気ポート部１１がアンダーカットとなるような形状であっても、複数の部品で構成されたスライド型３０，３０′で容易に抜き挿しすることができる。

（３）また、図６（ｂ）に示す手順で吸気ポート部１１にスライド型３０，３０′を挿入すれば、吸気ポート部１１内でスライド型３０，３０′を容易に組み立てることができる。さらに、弁型３５，３５′によって上方型３１，３１′を保持できるため、スライド型３０，３０′の姿勢を吸気ポート部１１内で安定させることができ、樹脂部２０の肉厚のばらつきを抑制できる。

（４）上述した製造方法では、図６（ｃ）に示す手順で吸気ポート部１１からスライド型３０，３０′を抜き取るため、側方型３４，３４′及び中央型３３，３３′を先に抜くことでできたスペースに下方型３２，３２′及び上方型３１，３１′を移動させてから抜くことができる。これにより、下方型３２，３２′及び上方型３１，３１′を樹脂部２０に接触させずに抜き取ることができる。

（５）なお、上述した吸気ポート部１１は、開口１１ａから段差部１４までの部分（おもに被覆部１３）が直線状に形成されているため、型３０，３０′の外形状を簡素化できる。このため、吸気ポート部１１に対し、型３０，３０′を簡単に抜き挿しできることから、シリンダヘッド１を容易に製造できる。

（６）上述した吸気ポート部１１の段差部１４は、バルブガイドが挿通される挿通孔７の開口７ａよりも上流側に位置することから、樹脂部２０が燃焼室２から逆流した高温ガスの影響を受けて劣化することをより抑制できる。
（７）上述したシール部材２１には壁部２１ｃが設けられていることから、段差部１４に嵌め込んだ状態のシール部材２１の姿勢を保持できる。さらに、壁部２１ｃは吸気ポート部１１の被覆部１３の内面に沿うため、シール部材２１と溶融樹脂とが壁部２１ｃを介して一体化されやすくなる。

（８）上述した吸気ポート部１１は二股形状に形成され、段差部１４が二股に分かれる分岐点又は分岐点よりも下流側に設けられており、シール部材２１はこの段差部１４に嵌め込まれる複数の環状部２１ａを有する。分岐点の断面はより円形状に近いことから、型３０，３０′を挿入してシール部材２１を潰す際に均等に荷重がかかりやすくなり、潰し量を均一化できるため、溶融樹脂の漏れを防止できる。また、シール部材２１を複数の環状部２１ａに分割することで、一つ一つのシールの断面積を小さくでき、各シール面にかかる荷重を低減できるため、成型時に発生する応力及びひずみを低減することができる。

（９）なお、上述したシール部材２１は二つの環状部２１ａを連結した形状となっている。すなわち、二つの段差部１４に一つのシール部材２１を嵌め込めばよいため、工程数を削減できる。また、シール部材２１が連結形状であることから、シール部材２１の挿入時に、その向きを間違えにくくすることができる。

（１０）さらに、上述したシール部材２１の連結部２１ｂは、環状部２１ａよりも薄肉に形成された薄肉部を有するため、シール部材２１を簡単に折り曲げ状態にできる。これにより、シール部材２１を吸気ポート部１１に容易に挿入でき、簡単かつ精度よく段差部１４に嵌め込むことができる。

［４．変形例］
上述したシリンダヘッド１の製造方法は一例であって、上述した手順に限られない。例えば、弁型３５，３５′を下方型３２，３２′や側方型３４，３４′の挿入後に挿入してもよい。また、第四ステップＳ４０において、最初に弁型３５，３５′を抜いてもよいし、側方型３４，３４′を抜いた次に抜いてもよい。

上述した型３０，３０′の構成は一例であって、上述したものに限られない。上述した型３０，３０′はいずれも五つの型３１～３５，３１′～３５′から構成されたスライド型であるが、型の個数は五つでなくてもよい。型は、吸気ポート部１１の内部に配置できる構成であればよく、吸気ポート部１１に対して抜き挿しする方向に沿って分割された複数の部品（型）からなるスライド型でなくてもよい。例えば、吸気ポート部の形状がアンダーカットになっていない場合には、単一の型で構成することもできる。また、燃焼室２側から吸気ポート部１１内に挿入する型を、開口１１ａ側から挿入する型と組み合わせるような型であってもよい。

上述したシリンダヘッド１の構成は一例であって、上述したものに限られない。例えば、直列四気筒エンジンのシリンダヘッドでなくてもよいし、筒内噴射弁及びポート噴射弁の両方を備えたエンジンのシリンダヘッドでなくてもよい。また、１気筒に吸気弁が一つ設けられるエンジンのシリンダヘッドや、１気筒に吸気弁が二つ以上設けられるシリンダヘッドであって吸気ポート内で二股に分かれていないもの（吸気ポートの入口部からそれぞれ独立したポートで形成されたもの）であってもよい。この場合、吸気ポート部の形状が二股形状とはならず、一つの吸気ポート部に設けられる樹脂部は、一つの第一樹脂部と一つの第二樹脂部とから構成される。

上述した吸気ポート部１１の構成は一例であり、段差部１４の位置が上述した位置以外であってもよい。例えば、吸気ポート部１１に分岐点１５がある場合に、段差部が分岐点１５よりも上流側に設けられていてもよい。また、ポート噴射弁が設けられないエンジンであれば、拡張部１６も不要となる。少なくとも、吸気ポート部１１には、燃焼室２側に位置する露出部１２と、露出部１２よりも上流側に位置して第二樹脂部２０ｂに覆われる被覆部１３と、露出部１２及び被覆部１３の境界に位置する段差部１４とが形成されていればよい。

上述した樹脂部２０及びシール部材２１の各構成は一例であって、上述したものに限られない。上述した実施形態では、二つの部位２０ａ，２０ｂを有する樹脂部２０を例示したが、樹脂部２０が三つ以上の部位を有していてもよい。例えば、上記の第二樹脂部２０ｂに連続して設けられるとともに吸気ポート部１１の上流端部を封止する第三の部位や、溶融樹脂を流し込むための注入口９内で固化した部位を持つ樹脂部であってもよい。また、二股形状の吸気ポート部１１の段差部１４に嵌め込まれるシール部材２１が、連結部２１ｂを有さずに分割されていてもよいし、壁部２１ｃを省略してもよい。また、環状部２１ａが三つ以上設けられていてもよい。

１ シリンダヘッド
１ａ 壁部
２ 燃焼室
３ 吸気ポート
４ 吸気バルブ孔
５ ポート噴射弁の取付孔（第一孔部）
５ａ 開口
７ 挿通孔（第二孔部）
７ａ 開口
１０ シリンダヘッド本体
１１ 吸気ポート部
１１ａ 開口
１４ 段差部
１５ 分岐点
１６ 拡張部
２０ 樹脂部
２１ シール部材
２１ａ 環状部
２１ｂ 連結部
２１ｃ 壁部
３０，３０′ スライド型（型）
３１，３１′ 上方型
３２，３２′ 下方型
３３，３３′ 中央型
３４，３４′ 側方型
３５，３５′ 弁型
Ｓ１０ 第一ステップ
Ｓ２０ 第二ステップ
Ｓ３０ 第三ステップ
Ｓ４０ 第四ステップ

Claims (10)

1. 燃焼室に連通する吸気ポート部が形成されるとともに前記吸気ポート部の内面に沿って樹脂部が配置されたシリンダヘッド本体を有するシリンダヘッドの製造方法であって、
   前記吸気ポート部における吸気流れ方向の中途には、前記吸気流れ方向に直交する断面の大きさが変化する段差部が形成されており、
   前記樹脂部を形成する前に前記シリンダヘッド本体の壁部に形成された前記吸気ポート部の開口から樹脂製のシール部材を挿入して前記段差部に嵌め込む第一ステップと、
   前記第一ステップ後、前記吸気ポート部に型を挿入して前記シール部材に密着させる第二ステップと、
   前記第二ステップ後、前記型が配置されている前記吸気ポート部の内部に前記樹脂部となる溶融樹脂を供給する第三ステップと、
   前記第三ステップ後、前記溶融樹脂が固化することで前記シール部材と一体化した前記樹脂部が形成された以降に、前記型を前記吸気ポート部から抜き取る第四ステップと、を備えた
   ことを特徴とする、シリンダヘッドの製造方法。
2. 前記型は、前記吸気ポート部に対して抜き挿しする方向に沿って分割された複数の部品が組み合わされて構成されているスライド型である
   ことを特徴とする、請求項１記載のシリンダヘッドの製造方法。
3. 前記シリンダヘッド本体には、ポート噴射弁を取り付けるための第一孔部が前記吸気ポート部と連通するように形成されており、
   前記吸気ポート部の前記段差部よりも前記吸気流れ方向の上流側には、前記第一孔部側に広がった拡張部と前記第一孔部の開口とが形成されており、
   前記スライド型は、前記拡張部を含む上部に配置される上方型と、前記上方型よりも下方に配置される下方型と、前記上方型及び前記下方型の間に配置される中央型と、少なくとも前記中央型の両側方に配置される側方型と、前記第一孔部に挿通される弁型と、を有し、
   前記第二ステップでは、前記吸気ポート部の開口から、前記上方型、前記下方型、前記中央型、前記側方型の順に挿入するとともに、前記第一孔部に前記弁型を挿入する
   ことを特徴とする、請求項２記載のシリンダヘッドの製造方法。
4. 前記第四ステップでは、前記第一孔部から前記弁型を抜き取るとともに、前記吸気ポート部から前記側方型、前記中央型、前記下方型、前記上方型の順で抜き取る
   ことを特徴とする、請求項３記載のシリンダヘッドの製造方法。
5. 前記吸気ポート部は、前記吸気ポート部の開口から前記段差部までの部分が直線状に形成されている
   ことを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載のシリンダヘッドの製造方法。
6. 前記シリンダヘッド本体には、バルブガイドが挿通される第二孔部が前記吸気ポート部と連通するように形成されており、
   前記段差部は、前記第二孔部の開口よりも前記吸気流れ方向の上流側に位置する
   ことを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載のシリンダヘッドの製造方法。
7. 前記シール部材は、前記段差部に嵌め込まれた状態で前記吸気ポート部の内面に沿う壁部を有する
   ことを特徴とする、請求項１～６のいずれか１項に記載のシリンダヘッドの製造方法。
8. 前記吸気ポート部は、二つの吸気バルブ孔を介して前記燃焼室と連通する二股形状に形成されており、
   前記段差部は、前記吸気ポート部の二股に分かれる分岐点又は前記分岐点よりも前記吸気流れ方向の下流側に位置し、
   前記シール部材は、前記段差部に嵌め込まれる環状部を複数有する
   ことを特徴とする、請求項１～７のいずれか１項に記載のシリンダヘッドの製造方法。
9. 前記シール部材は、前記段差部に嵌め込まれる二つの前記環状部が連結された形状である
   ことを特徴とする、請求項８記載のシリンダヘッドの製造方法。
10. 前記環状部を連結する連結部は、前記環状部よりも薄肉に形成された薄肉部を有する
    ことを特徴とする、請求項９記載のシリンダヘッドの製造方法。

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