JP2000097105A - Piston for internal combustion engine - Google Patents

Piston for internal combustion engine

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JP2000097105A
JP2000097105A JP10268291A JP26829198A JP2000097105A JP 2000097105 A JP2000097105 A JP 2000097105A JP 10268291 A JP10268291 A JP 10268291A JP 26829198 A JP26829198 A JP 26829198A JP 2000097105 A JP2000097105 A JP 2000097105A
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Japan
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piston
rib
internal combustion
combustion engine
region
Prior art date
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JP10268291A
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Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Yamagata
裕 山縣
Toshikatsu Koike
俊勝 小池
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Yamaha Motor Co Ltd
Original Assignee
Yamaha Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piston for internal combustion engine which can realize a light weight as low as possible, while securing a necessary strength. SOLUTION: In a piston 1 for internal combustion engine, a pair of pin bosses extended downward from two position parts on the piston pin axial line C at the lower side of about a disk form head, and a pair of skirt parts extended downward from the front side and the rear side of the above piston pin axial line C, at the outer peripheral edge of the head are connected by plural ribs 5a and 5b extended downward from the lower side of the head. In such a piston 1 for internal combustion engine, when the positioning side of a connecting rod 33 when the piston 1 moves to the bottom dead center side is made as the first area G1, and the positioning side of the con'rod 33 when the piston 1 moves to the top dead center side is made as the second area G2, by making a plane E including the piston pin axial line C and a crank axial line D, as the border, the thickness of the rear side rib 5b at the second area G2, of the above plural ribs, is made thicker than the thickness of the front side rib 5a at the first area G1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関用ピストンに
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piston for an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】内燃機関用ピストンでは、略円板状のヘ
ッド部の下面のピストンピン軸線上の2箇所部分から下
方に延設された一対のピンボス部と上記ヘッド部の外周
縁の少なくとも上記ピストンピン軸線の両側部分から下
方に延設されたスカート部とを上記ヘッド部の下面から
下方に延設された複数のリブ部で接続した構造が一般的
に採用されている。
2. Description of the Related Art In a piston for an internal combustion engine, a pair of pin boss portions extending downward from two portions on the piston pin axis on the lower surface of a substantially disk-shaped head portion and at least the outer peripheral edge of the head portion are provided. A structure is generally adopted in which a skirt portion extending downward from both sides of the piston pin axis is connected by a plurality of rib portions extending downward from the lower surface of the head portion.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで内燃機関の高
速・高出力化の要請に応えるには、上記ピストンの可能
な限りの軽量化が効果的であるが、そのためには、必要
な強度を確保しながら各部の肉厚を可能な限り薄く設定
することが必要となる。
In order to meet the demand for high speed and high output of the internal combustion engine, it is effective to reduce the weight of the piston as much as possible. However, it is necessary to set the thickness of each part as thin as possible.

【0004】本発明は、上記内燃機関の高速・高出力化
の要請に鑑みてなされたもので、必要な強度を確保しな
がら可能な限りの軽量化を図ることができる内燃機関用
ピストンを提供することを課題としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above demand for high speed and high output of an internal combustion engine, and provides a piston for an internal combustion engine which can reduce the weight as much as possible while securing necessary strength. The challenge is to do.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、略円
板状のヘッド部の下面のピストンピン軸線上の2箇所部
分から下方に延設された一対のピンボス部と上記ヘッド
部の外周縁の少なくとも上記ピストンピン軸線の両側部
分から下方に延設されたスカート部とを上記ヘッド部の
下面から下方に延設された複数のリブ部で接続した内燃
機関用ピストンにおいて、上記ピストンピン軸線及びク
ランク軸線を含む平面を境として、ピストンが下死点方
向に移動するときコンロッドが位置する側を第1領域,
ピストンが上死点方向に移動するときコンロッドが位置
する側を第2領域とするとき、上記複数のリブ部のう
ち、第2領域側のリブ部の厚さを第1領域側のリブ部の
厚さより厚くしたことを特徴とし、請求項2の発明は、
第2領域側のリブ部のピストン軸方向長さを第1領域側
のリブ部の長さより長くしたことを特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, a pair of pin bosses extending downward from two portions on the lower surface of a substantially disk-shaped head portion on a piston pin axis and a pair of pin bosses are provided. A piston for an internal combustion engine, wherein an outer peripheral edge of the piston is connected to a skirt portion extending downward from at least both side portions of the piston pin axis by a plurality of rib portions extending downward from a lower surface of the head portion; The side where the connecting rod is located when the piston moves in the direction of the bottom dead center with respect to the plane including the axis and the crank axis is defined as a first region,
When the side where the connecting rod is located when the piston moves in the direction of the top dead center is the second area, of the plurality of ribs, the thickness of the rib on the second area is equal to the thickness of the rib on the first area. It is characterized in that it is thicker than the thickness.
The length of the rib portion on the second region side in the piston axial direction is longer than the length of the rib portion on the first region side.

【0006】請求項3の発明は、上記複数のリブ部のう
ち、第2領域側のリブ部の厚さを第1領域側のリブ部の
厚さより厚くし、かつ第2領域側のリブ部のピストン軸
方向長さを第1領域側のリブ部の長さより長くしたこと
を特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, of the plurality of rib portions, the thickness of the rib portion on the second region side is larger than the thickness of the rib portion on the first region side, and the rib portion on the second region side. Is characterized in that the length in the axial direction of the piston is longer than the length of the rib portion on the first region side.

【0007】請求項4の発明は、請求項1ないし3の何
れかにおいて、上記ピストンピン軸線を上記第2領域側
にオフセット配置したことを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the piston pin axis is offset to the second region.

【0008】[0008]

【発明の作用効果】本発明に係る内燃機関用ピストンに
よれば、第1領域側,第2領域側のリブ部をピストン側
圧に応じた強度を有する厚さ又は長さに設定でき、ピス
トンの軽量化を図ることができる。即ち、本発明のピス
トンは、エンジンに装着された際に、燃焼行程におい
て、つまりピストンが下死点方向に移動する行程では、
第2領域側にピストン側圧が作用する一方、圧縮行程等
のピストンが上死点方向に移動する行程では第1領域側
にピストン側圧が作用するが、燃焼行程におけるピスト
ン側圧の方が圧縮行程等におけるピストン側圧より大き
い。そこで本発明では、この大きなピストン側圧が作用
する第2領域側に位置するリブ部を第1領域側に位置す
るリブ部より厚肉に、又は長く設定したので、リブ部を
ピストン側圧に対応したものとすることができ、結果的
にピストンを軽量化することができる。
According to the piston for an internal combustion engine according to the present invention, the rib portions on the first region side and the second region side can be set to a thickness or a length having a strength corresponding to the piston side pressure. The weight can be reduced. That is, when the piston of the present invention is mounted on the engine, in the combustion stroke, that is, in the stroke in which the piston moves in the direction of bottom dead center,
While the piston-side pressure acts on the second region side, the piston-side pressure acts on the first region side during a stroke such as a compression stroke in which the piston moves toward the top dead center, but the piston-side pressure during the combustion stroke is smaller than the compression stroke. Greater than the piston side pressure at. Therefore, in the present invention, the rib portion located on the second region side where the large piston side pressure acts is set to be thicker or longer than the rib portion located on the first region side, so that the rib portion corresponds to the piston side pressure. And, as a result, the weight of the piston can be reduced.

【0009】またピストンが上死点に到達するとコンロ
ッドの傾き方向が入れ替わるので、コンロッドからの圧
力による側圧の方向がF1方向からF2方向に入れ替わ
る。これによりシリンダとピストンの間にクリアランス
があるので、打音(ピストンスラップ)が発生する。点
火はピストンが上死点に到達する前に実施されて急激に
燃焼室内の圧力が上昇し、ピストンが上死点に到達する
時点においては燃焼室圧がかなり大きくなっており、こ
れによりコンロッド反力も大きくなり、これにより大き
な打音が発生する。しかし、請求項4の発明では、ピス
トンピン軸線Cを僅かに第2領域側にオフセットさせた
ので、ピストンが従来の上死点に到達する前にコンロッ
ドの傾き方向が入れ替わる。すなわち側圧の方向が入れ
替わるタイミングが早まるので、その分燃焼室内の圧力
が小さくなり、打音を小さくできる。
When the piston reaches the top dead center, the direction of inclination of the connecting rod changes, so that the direction of the lateral pressure due to the pressure from the connecting rod changes from the direction F1 to the direction F2. As a result, there is a clearance between the cylinder and the piston, so that a tapping sound (piston slap) is generated. The ignition is performed before the piston reaches the top dead center, and the pressure in the combustion chamber sharply rises, and when the piston reaches the top dead center, the combustion chamber pressure becomes considerably large, which causes The force also increases, which produces a loud tapping sound. However, in the invention of claim 4, since the piston pin axis C is slightly offset to the second region side, the inclination direction of the connecting rod is switched before the piston reaches the conventional top dead center. That is, since the timing at which the directions of the lateral pressures are exchanged is advanced, the pressure in the combustion chamber is correspondingly reduced, and the tapping sound can be reduced.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づいて説明する。図1ないし図11は本発明の一
実施形態による内燃機関用鍛造ピストン及びその製造方
法を説明するための図であり、図1,図2,図3,図4
は機械加工済の鍛造ピストンの平面図,右側面図,正面
図,底面図、図5,図6,図7は図1のV-V 線断面図,V
I-VI線断面図,VII-VII線断面図、図8は図2のVIII-VII
I 線断面図、図9,図10は上記ピストンの製造方法を
説明するための模式図、図11は上記ピストンのエンジ
ン装着状態での力の作用状態を説明するための模式図で
ある。なお、本実施形態における前後左右は図1に示す
通りであり、平面視で排気側を前,吸気側を後とする。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIGS. 1 to 11 are views for explaining a forged piston for an internal combustion engine and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention.
Is a plan view, a right side view, a front view, and a bottom view of the machined forged piston, and FIGS. 5, 6, and 7 are sectional views taken along line VV in FIG.
FIG. 8 is a sectional view taken along a line VII-VII in FIG.
9 and 10 are schematic diagrams for explaining a method for manufacturing the piston, and FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a state of action of a force when the piston is mounted on an engine. The front, rear, left and right in the present embodiment are as shown in FIG. 1, and the exhaust side is the front and the intake side is the rear in plan view.

【0011】図において、1は4サイクル5バルブエン
ジン用アルミ合金製鍛造ピストンであり、該ピストン1
は略円板状のヘッド部2と、該ヘッド部2の下面のピス
トンピン軸線C上の2箇所部分から下方に延設された一
対のピンボス部4,4と、上記ヘッド部2の外周縁の上
記ピストンピン軸線Cの前側,後側部分から下方に延設
されたスカート部3,3と、上記ヘッド部2の下面2f
から下方に延設され上記各ピンボス部4と上記スカート
部3と上記ヘッド部2の下面2fとを接続する2つの前
側リブ部5a及び2つの後側リブ部5bとを備えてい
る。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a forged aluminum alloy piston for a four-cycle, five-valve engine.
Denotes a substantially disk-shaped head portion 2, a pair of pin boss portions 4, 4 extending downward from two portions on the lower surface of the head portion 2 on the piston pin axis C, and an outer peripheral edge of the head portion 2. Skirt portions 3, 3 extending downward from the front and rear portions of the piston pin axis C, and a lower surface 2f of the head portion 2.
And two front rib portions 5a and two rear rib portions 5b which extend downward from the front end and connect the pin boss portions 4, the skirt portion 3, and the lower surface 2f of the head portion 2.

【0012】上記ヘッド部2は略円板状をなしており、
燃焼室の底面を形成する上面2aには3つの吸気弁用逃
げ凹部2bと2つの排気弁用逃げ凹部2cが形成されて
おり、また側面2hには2つの圧縮リング溝2dと1つ
のオイルリング溝2eが機械加工により形成されてい
る。
The head 2 has a substantially disk shape.
On the upper surface 2a forming the bottom surface of the combustion chamber, three relief recesses 2b for the intake valve and two relief recesses 2c for the exhaust valve are formed. On the side surface 2h, two compression ring grooves 2d and one oil ring are formed. The groove 2e is formed by machining.

【0013】上記ピンボス部4,4は、上記ヘッド部2
の下面2fの、ピストンピン軸線C上でかつヘッド部2
の外周面から内方に凹んだ2箇所部分から下方に延びて
いる。該両ピンボス部4,4には、同軸をなして貫通す
るようにピストンピン孔4aが形成されている。なお、
4bはピストンピンの抜け止め用リングが嵌着される止
めリング溝であり、4cは該止めリング溝4bに止めリ
ングを着脱する際の工具挿入孔である。
The pin bosses 4 and 4 are connected to the head 2
Of the lower surface 2f on the piston pin axis C and the head 2
Extend downward from two portions that are recessed inward from the outer peripheral surface. Piston pin holes 4a are formed in the pin boss portions 4, 4 so as to penetrate coaxially. In addition,
Reference numeral 4b denotes a retaining ring groove into which a retaining ring for the piston pin is fitted, and reference numeral 4c denotes a tool insertion hole for attaching / detaching the retaining ring to / from the retaining ring groove 4b.

【0014】上記スカート部3,3は、エンジン回転に
伴って発生するピストン側圧を受けるためのものであ
り、上記ピストンピン軸線Cの前側,後側、つまりピス
トンピンに連結される不図示のコンロッドの揺動方向と
対向する部分に設けられている。該スカート部3,3の
外周面はシリンダボア内周面に摺接するもので、機械加
工が施されている。このスカート部3の肉厚は、図5に
示すように、上記オイルリング溝2eに近接する上端部
3aから該ピストンの下端に位置する下端部3bまで徐
々に薄くなる傾斜肉厚に設定されている。なお、スカー
ト部3をピストン軸線Aを通る任意の面で切断した時、
外周面と切断面との交差線すなわち外周面のなす線はピ
ストン軸線Aに平行で、同様の内周面と切断面とのなす
交差線は内方に傾斜している。
The skirt portions 3, 3 are for receiving a piston side pressure generated with the rotation of the engine, and are connected to the front and rear sides of the piston pin axis C, that is, a connecting rod (not shown) connected to the piston pin. Is provided in a portion opposed to the swing direction of. The outer peripheral surfaces of the skirt portions 3, 3 are in sliding contact with the inner peripheral surface of the cylinder bore, and are machined. As shown in FIG. 5, the thickness of the skirt 3 is set to an inclined thickness that gradually decreases from the upper end 3a near the oil ring groove 2e to the lower end 3b located at the lower end of the piston. I have. When the skirt portion 3 is cut along an arbitrary plane passing through the piston axis A,
The intersection line between the outer peripheral surface and the cut surface, that is, the line formed by the outer peripheral surface is parallel to the piston axis A, and the same intersection line formed by the inner peripheral surface and the cut surface is inclined inward.

【0015】ここで、上記スカート部3の上端部3aと
ヘッド部2の下面2fとの境界部2gはオイルリング溝
2eを形成しても十分な厚みが得られるように厚肉にな
っており、かつエッジ形状をなすことなく緩やかな曲面
をなしている。なお、上記ヘッド部2,スカート部3の
内表面、及びピンボス部4,リブ部5の表面は機械加工
が施されていない鍛造肌のままとなっている。
Here, a boundary portion 2g between the upper end portion 3a of the skirt portion 3 and the lower surface 2f of the head portion 2 is thick so that a sufficient thickness can be obtained even if the oil ring groove 2e is formed. And has a gentle curved surface without forming an edge shape. The inner surfaces of the head portion 2 and the skirt portion 3 and the surfaces of the pin boss portions 4 and the rib portions 5 remain forged surfaces that have not been machined.

【0016】上記前側リブ部5a,後側リブ部5bは、
上記各ピンボス部4の軸方向略中央の前縁,後縁と上記
前側,後側のスカート部3の左,右縁と上記ヘッド部2
の下面2fとを接続しており、該前側,後側リブ部5
a,5bはピストン軸線A方向に見ると、上記ピンボス
部4側からピストンピン軸線Cと直角の直線より左,右
に広がっている。また上記各リブ部5a,5bは、図7
に示すようにピストン軸線A方向に均一の肉厚を有し、
かつ図8に示すようにピストンピン軸線Cと交差する方
向に見ても均一の肉厚を有している。
The front rib 5a and the rear rib 5b are
The front and rear edges of the pin boss portions 4 at the substantially axial center thereof and the left and right edges of the front and rear skirt portions 3 and the head portion 2.
Of the front and rear ribs 5
When viewed in the direction of the piston axis A, a and 5b extend leftward and rightward from a straight line perpendicular to the piston pin axis C from the pin boss portion 4 side. Each of the rib portions 5a and 5b is the same as that shown in FIG.
Has a uniform thickness in the direction of the piston axis A, as shown in
Further, as shown in FIG. 8, even when viewed in a direction intersecting the piston pin axis C, it has a uniform thickness.

【0017】ここで上記前側リブ部5aと後側リブ部5
bとを比較すると、後側リブ部5bの肉厚が前側リブ部
5aの肉厚より厚く設定されており、かつ後側リブ部5
bのピストン軸方向長さが前側リブ部5aの長さより長
く設定されいる。さらにまた、上記ピストンピン軸線C
は僅かに後側リブ部5b側にオフセット配置されてい
る。
The front rib 5a and the rear rib 5
b, the thickness of the rear rib 5b is set to be larger than the thickness of the front rib 5a, and
The length of b in the axial direction of the piston is set longer than the length of the front rib portion 5a. Furthermore, the piston pin axis C
Are slightly offset from the rear rib portion 5b.

【0018】本実施形態のピストン1は、図11に示す
状態でエンジンに装着される。即ち、ピストン1は、シ
リンダブロック31のシリンダボア31a内に摺動自在
に挿入されて該シリンダボア31a及びシリンダヘッド
32の燃焼凹部32aとで燃焼室を構成するとともに、
コンロッド33でクランク軸34のクランクピン34a
に連結され、図示矢印a方向に回転する。
The piston 1 of this embodiment is mounted on the engine in a state shown in FIG. That is, the piston 1 is slidably inserted into the cylinder bore 31a of the cylinder block 31 to form a combustion chamber with the cylinder bore 31a and the combustion recess 32a of the cylinder head 32.
Crank pin 34a of crankshaft 34 with connecting rod 33
And rotates in the direction of the arrow a shown in the figure.

【0019】そして上記ピストンピン軸線C及びクラン
ク軸34の軸線Dを含む平面Eを境として、ピストン1
が下死点方向に移動するときコンロッド33が位置する
側を第1領域G1,ピストン1が上死点方向に移動する
ときコンロッド33が位置する側を第2領域G2とする
とき、上記ピストン1は、上記肉厚が厚く、かつピスト
ン軸方向長さが長い2つの後側リブ部5bが第2領域G
2側のに位置し、上記2つの前側リブ部5aが第1領域
G1側に位置するように配置されている。
The piston 1 is separated from a plane E including the axis C of the piston pin and the axis D of the crankshaft 34.
When the side where the connecting rod 33 is located in the direction of bottom dead center is the first area G1 and the side where the connecting rod 33 is located when the piston 1 is moved in the direction of top dead center is the second area G2, the piston 1 The two rear rib portions 5b having the large thickness and the long length in the piston axial direction are formed in the second region G.
The two front rib portions 5a are located on the first region G1 side.

【0020】次に上記ピストン1の製造方法について説
明する。上記ピストン1は、先ずアルミ合金塊からなる
ピストン素材(ビレット)10′を金型鍛造により上記
ピストン1と略同じ形状の成形素材10(図9,図10
参照)に成形し、該成形素材10に所要の機械加工を施
すことにより製造される。
Next, a method of manufacturing the piston 1 will be described. The piston 1 is formed by first forming a piston material (billet) 10 ′ made of an aluminum alloy lump by die forging into a molding material 10 having substantially the same shape as the piston 1 (FIGS. 9 and 10).
) And subjecting the molding material 10 to the required machining.

【0021】図9,図10は上記成形素材10を製造す
るための鍛造用金型を示す。なお、同図では、鍛造用金
型を図1のVII-V 線に沿って断面した状態で示してい
る。図中、20は鍛造用金型であり、これは上記ピスト
ン1と略同一形状を有する成形素材10の表面形状の一
部に対応した形状の第1金型(上型)11と、上記成形
素材10の表面形状の残りに対応した形状の第2金型
(下型)12とを有する。該第2金型12は鍛造装置の
固定部に固定され、第1金型11は可動部に固定されて
おり、該第1,第2金型11,12は所定の鍛造力でも
って相対移動可能となっている。
FIGS. 9 and 10 show a forging die for manufacturing the molding material 10. FIG. FIG. 1 shows the forging die in a cross section along the line VII-V in FIG. In the figure, reference numeral 20 denotes a forging die, which is a first die (upper die) 11 having a shape corresponding to a part of the surface shape of a forming material 10 having substantially the same shape as the piston 1 and the forging die. And a second mold (lower mold) 12 having a shape corresponding to the rest of the surface shape of the material 10. The second mold 12 is fixed to a fixed part of a forging device, the first mold 11 is fixed to a movable part, and the first and second dies 11, 12 are relatively moved with a predetermined forging force. It is possible.

【0022】上記第1金型11は、上記成形素材10の
表面形状の一部、具体的には、ヘッド部2の上面2aの
表面形状に対応した形状の鍛造型部11aを有してい
る。また上記第2金型12は、上記成形素材10の表面
形状の残り、具体的にはヘッド部2の側部外表面2h,
下面2fに対応した形状の鍛造型部12a,12bと、
スカート部3の外表面,内表面に対応した形状のスカー
ト鍛造型部12cと、ピンボス部4の表面に対応した形
状の鍛造型部と、前側リブ部5a,後側リブ部5bの表
面に対応した形状のリブ鍛造型部12db,12daと
を有している。
The first mold 11 has a forging die portion 11 a having a shape corresponding to a part of the surface shape of the molding material 10, specifically, the surface shape of the upper surface 2 a of the head portion 2. . Further, the second mold 12 has the remaining surface shape of the molding material 10, specifically, the side outer surface 2 h of the head 2,
Forging mold portions 12a and 12b having a shape corresponding to the lower surface 2f;
A skirt forging die portion 12c having a shape corresponding to the outer surface and inner surface of the skirt portion 3, a forging die portion having a shape corresponding to the surface of the pin boss portion 4, and corresponding to the surfaces of the front rib portion 5a and the rear rib portion 5b. And a rib forging die portion 12db, 12da having a predetermined shape.

【0023】ここで、上記第2金型12のスカート鍛造
型部12cは、その厚さ寸法が上側ほど厚く下側ほど薄
く設定された抜き勾配を有しており、またこのスカート
鍛造型部12cのアルミ合金の流入時の入り口部12c
´は曲率の大きい滑らかな形状に設定されている。
Here, the skirt forging die portion 12c of the second die 12 has a draft angle whose thickness dimension is set to be thicker toward the upper side and thinner toward the lower side. 12c at the time of inflow of aluminum alloy
'Is set to a smooth shape having a large curvature.

【0024】一方、上記第2金型12のリブ鍛造型部1
2da,12dbは、抜き勾配を有さず、その厚さ寸法
は軸方向に均一になっており、またこのリブ鍛造型部1
2da,12dbの入り口部12d´は上記入り口部1
2c´に比較して曲率の小さいエッジ形状に設定されて
いる。さらにまた、後側リブ部5b用の鍛造型部12d
bは、前側リブ部5a用の鍛造型部12daより肉厚方
向寸法が厚くかつピストン軸方向寸法が長く設定されて
いる。
On the other hand, the rib forging die 1 of the second die 12
2da and 12db do not have a draft angle, the thickness dimension is uniform in the axial direction, and the rib forging die 1
The entrance 12d 'of 2da and 12db is the entrance 1
The edge shape has a smaller curvature than that of 2c '. Furthermore, a forging die portion 12d for the rear rib portion 5b is provided.
“b” is set to be thicker in the thickness direction and longer in the axial direction of the piston than the forging die portion 12da for the front rib portion 5a.

【0025】上記鍛造用金型20を用いて成形素材10
を成形する場合には、第2金型12内に上記成形素材1
0に対応した体積を有するアルミ合金塊からなるピスト
ン素材(ビレット)10′を載置し、第1金型11を所
定の鍛造力でもって下降させる。この場合上記第1,第
2金型11,12の少なくとも何れかに設けられたヒー
タにより、又は外部のヒータによりピストン素材10′
を400〜500℃に加熱して熱間鍛造することにより
アルミ合金の延性を十分に利用して成形素材10に寸法
精度良く鍛造することができる。
Using the forging die 20, a molding material 10
When the molding material 1 is molded in the second mold 12,
A piston material (billet) 10 'made of an aluminum alloy lump having a volume corresponding to 0 is placed, and the first mold 11 is lowered with a predetermined forging force. In this case, a piston material 10 'is provided by a heater provided in at least one of the first and second molds 11, 12 or by an external heater.
Is heated to 400 to 500 ° C. and hot forged, so that the ductility of the aluminum alloy can be sufficiently utilized to forge the forming material 10 with high dimensional accuracy.

【0026】このような金型鍛造において、第2金型1
2の上記スカート鍛造型部12cについて、ヘッド部2
側、つまりピストン素材10′が流入開始する側の厚さ
を大きく、先端側の厚さを薄く設定したので、アルミ合
金はスカート鍛造型部12c内にピストン軸方向(鍛造
方向)に塑性変形して進入しつつ、さらに鍛造方向と直
角方向(厚さ方向)にも塑性変形することとなる。つま
りアルミ合金は鍛造の進行に伴って塑性変形を継続する
こととなり、それだけ必要とする鍛造荷重が増加する。
しかし上記スカート鍛造型部12cの厚さを先端側ほど
薄く設定して抜き勾配を設けたことから、鍛造後の型抜
き荷重を減少できる。
In such a die forging, the second die 1
2 of the skirt forging die portion 12c,
Since the thickness of the side, that is, the side where the piston material 10 'starts flowing in is set to be large and the thickness of the tip side is set to be small, the aluminum alloy is plastically deformed in the skirt forging die portion 12c in the piston axial direction (forging direction). As a result, plastic deformation occurs in the direction perpendicular to the forging direction (thickness direction). In other words, the aluminum alloy continues plastic deformation as the forging progresses, and the required forging load increases accordingly.
However, since the draft of the skirt forging mold portion 12c is set to be thinner toward the tip side and the draft is provided, the die removing load after forging can be reduced.

【0027】一方、リブ鍛造型部12da,12dbに
ついては、ピストン軸方向(鍛造方向)に均一の厚さに
設定したので、アルミ合金はリブ鍛造型部12da,1
2db内にピストン軸方向(鍛造方向)には塑性変形す
るものの、鍛造方向と直角方向(厚さ方向)には塑性変
形することはないので、つまりアルミ合金は上記リブ鍛
造型部12da,12dbの入り口部12d´を通過し
た後においてはさらに塑性変形することはなく、鍛造荷
重が増加することはない。一方、上記リブ鍛造型部12
da,12dbの厚さを軸方向に均一に設定したことか
ら抜き勾配がなく、従って鍛造後の型抜き時の摩擦力が
増加する懸念があるが、上述の塑性変形によりアルミ合
金の温度が高くなっている点、及びリブ部5の軸方向寸
法が例えば上記スカート部3に比べて短いことから型抜
き荷重が極端に増加することはない。
On the other hand, the rib forging die portions 12da and 12db are set to have a uniform thickness in the piston axial direction (forging direction).
Although plastic deformation occurs in the piston axial direction (forging direction) within 2 db, it does not plastically deform in the direction perpendicular to the forging direction (thickness direction). That is, the aluminum alloy is formed of the rib forging die portions 12 da and 12 db. After passing through the entrance 12d ', there is no further plastic deformation, and the forging load does not increase. On the other hand, the rib forging die portion 12
Since the thicknesses of da and 12 db are set uniformly in the axial direction, there is no draft, and therefore there is a concern that the frictional force at the time of die removal after forging increases. However, the temperature of the aluminum alloy increases due to the plastic deformation described above. Because of this and the axial dimension of the rib portion 5 is shorter than, for example, the skirt portion 3, the die-cutting load does not increase extremely.

【0028】ここで、本実施形態では、上記第2金型1
2のスカート鍛造型部12cの入り口部12c´は曲率
の大きい滑らかな形状に設定されており、一方リブ鍛造
型部12da,12dbの入り口部12d´は上記入り
口部12c´に比較して曲率の小さいエッジ形状に設定
されている。これにより厚さの薄いリブ鍛造型部12d
a,12dbへのアルミ合金の流入が厚さの厚いスカー
ト鍛造型部12cへの流入に比較して相対的に容易とな
り、全体として同じ鍛造荷重でもって両鍛造型部12
c,12da,12db内に欠肉なくアルミ合金を流入
させることができる。
Here, in the present embodiment, the second mold 1 is used.
The entrance portion 12c 'of the skirt forging die portion 12c is set to have a smooth shape with a large curvature, while the entrance portion 12d' of the rib forging die portions 12da and 12db has a curvature smaller than that of the entrance portion 12c '. It is set to a small edge shape. Thereby, the thin rib forging die portion 12d is formed.
The inflow of the aluminum alloy into the a and 12db is relatively easy as compared with the inflow into the thick skirt forging die portion 12c, and the two forging die portions 12 have the same forging load as a whole.
The aluminum alloy can be caused to flow into c, 12da, and 12db without underfill.

【0029】この点をより詳細に述べれば以下の通りで
ある。即ち、上記入り口部を上記12d´のように曲率
の小さいエッジ形状とした場合には、成形素材10′の
入り口部に向かう傾斜剪断面(最大剪断応力面)の主応
力方向(鍛造方向)に対する角度が小さくなり、それだ
けアルミ合金が塑性変形により昇温して剪断破壊応力が
小さくなり、その結果、厚さの薄い鍛造型部であっても
アルミ合金の流入が容易となる。
This will be described in more detail below. That is, when the entrance has an edge shape with a small curvature like the 12d ', the inclined shear plane (maximum shear stress surface) toward the entrance of the molding material 10' with respect to the main stress direction (forging direction). The angle becomes smaller, and the temperature of the aluminum alloy rises due to plastic deformation, thereby reducing the shear fracture stress. As a result, the inflow of the aluminum alloy becomes easy even in a thin-walled forging die.

【0030】一方、上記入り口部を上記12c´のよう
に曲率の大きい隅切り形状とした場合には、成形素材1
0′の入り口部に向かう傾斜剪断面(最大剪断応力面)
の主応力方向(鍛造方向)に対する角度が45°と大き
くなり、塑性変形による摩擦熱,圧縮熱が拡散してアル
ミ合金が昇温し難くなり剪断破壊応力の低下が小さく、
その結果、アルミ合金が型面に凝着し易く、鍛造型部の
厚さを大きくしないとアルミ合金の流入が困難となる。
On the other hand, when the entrance has a corner cut shape having a large curvature as shown in 12c ', the molding material 1
Inclined shear surface toward the entrance of 0 '(maximum shear stress surface)
The angle with respect to the main stress direction (forging direction) becomes as large as 45 °, and frictional heat and compression heat due to plastic deformation are diffused, making it difficult for the aluminum alloy to rise in temperature.
As a result, the aluminum alloy easily adheres to the mold surface, and it becomes difficult to flow the aluminum alloy unless the thickness of the forged mold portion is increased.

【0031】なお、図9,図10に二点鎖線で示すよう
に、上記鍛造用金型20の第2金型12を、スカート鍛
造型部12c,リブ鍛造型部12da,12db及びピ
ンボス部に対応した鍛造型部の下端を通る分割面aより
内側の金型bと外側の金型cとに分割しておくこともで
きる。このようにした場合には、上記スカート鍛造型部
12c,リブ鍛造型部12da,12dbにアルミ合金
が流入する際に該鍛造型部12c,12da,12db
の底部にクラックが発生するのを上記分割面aが僅かに
開くことで回避でき、その結果金型の寿命を延長でき
る。
As shown by a two-dot chain line in FIGS. 9 and 10, the second die 12 of the forging die 20 is replaced with a skirt forging die portion 12c, rib forging die portions 12da, 12db and a pin boss portion. It is also possible to divide the mold into a mold b inside and a mold c outside the division surface a passing through the lower end of the corresponding forging die. In this case, when the aluminum alloy flows into the skirt forging die portion 12c and the rib forging die portions 12da, 12db, the forging die portions 12c, 12da, 12db are formed.
The occurrence of cracks at the bottom can be avoided by slightly opening the divided surface a, and as a result, the life of the mold can be extended.

【0032】また本実施形態のピストン1は、図11に
示すようにエンジンに装着される。この場合、燃焼行程
において、つまりピストン1が下死点方向に移動する行
程(同図に実線で示す行程)では、第2領域G2側にピ
ストン側圧F2が作用する一方、圧縮行程等のピストン
が上死点方向に移動する行程(同図に二点鎖線で示す行
程)では第1領域G1側にピストン側圧F1が作用する
が、燃焼行程におけるピストン側圧F2の方がF1より
大きい。
The piston 1 of this embodiment is mounted on an engine as shown in FIG. In this case, in the combustion stroke, that is, in the stroke in which the piston 1 moves in the direction of the bottom dead center (stroke indicated by a solid line in the drawing), the piston-side pressure F2 acts on the second region G2 side, while the piston in the compression stroke and the like operates. In the process of moving toward the top dead center (the process indicated by the two-dot chain line in the figure), the piston-side pressure F1 acts on the first region G1 side, but the piston-side pressure F2 in the combustion stroke is larger than F1.

【0033】そこで本実施形態では、上記大きなピスト
ン側圧F2が作用する第2領域G2側に位置する後側リ
ブ部5bを第1領域G1側に位置する前側リブ部5aよ
り厚肉にし、かつピストン軸方向長さを長く設定したの
で、前側,後側リブ部5a,5bを作用するピストン側
圧F1,F2に対応した厚さ,長さに設定することがで
き、結果的にピストン1を軽量化することができる。
Therefore, in the present embodiment, the rear rib portion 5b located on the second region G2 side where the large piston side pressure F2 acts is made thicker than the front rib portion 5a located on the first region G1 side. Since the axial length is set long, the thickness and length can be set corresponding to the piston side pressures F1 and F2 acting on the front and rear rib portions 5a and 5b, and as a result, the weight of the piston 1 is reduced. can do.

【0034】また本実施形態では、ピストンピン軸線C
を僅かに第2領域G2側にオフセットさせたので、ピス
トン1が従来のオフセットのない場合の上死点に到達す
る前にコンロッド33の傾き方向が入れ替わる。すなわ
ち側圧の方向がF1方向からF2方向に入れ替わるタイ
ミングが早まるので、その分上死点前に点火着火し燃焼
開始する燃焼室内の圧力が、側圧の方向が入れ替わる上
記タイミングにおいて小さくなり、シリンダ31aとピ
ストン1の間にクリアランスがあることによるピストン
1のF2方向への移動による打音を小さくできる。
In this embodiment, the piston pin axis C
Is slightly offset to the second area G2 side, so that the inclination direction of the connecting rod 33 is switched before the piston 1 reaches the top dead center when there is no conventional offset. That is, since the timing at which the direction of the lateral pressure is switched from the direction F1 to the direction F2 is advanced, the pressure in the combustion chamber at which the ignition and ignition start before the top dead center becomes smaller at the timing at which the direction of the lateral pressure is switched, and the cylinder 31a The tapping sound due to the movement of the piston 1 in the F2 direction due to the clearance between the pistons 1 can be reduced.

【0035】ここで上記のような鍛造ピストンの製造に
使用されるピストン素材(ビュレット)10´について
は、例えば、アルミニウム(Al)を基材とし、シリコ
ン(Si)を10〜25重量%,鉄(Fe)を1重量%
以下,銅(Cu)を0.5〜7重量%,マグネシウム
(Mg)を0.1〜2重量%,マンガン(Mn)を1.
5重量%以下,ニッケル(Ni)を1.5重量%以下,
クロム(Cr)を1.5重量%以下の範囲で含むアルミ
合金を円柱形状の棒状体に連続鋳造した溶製材を切断し
たものが使用される。
Here, the piston material (buret) 10 'used for manufacturing the forged piston as described above is, for example, made of aluminum (Al) as a base material, silicon (Si) at 10 to 25% by weight, iron 1% by weight of (Fe)
Hereinafter, copper (Cu) is 0.5 to 7% by weight, magnesium (Mg) is 0.1 to 2% by weight, and manganese (Mn) is 1.
5% by weight or less, nickel (Ni) 1.5% by weight or less,
An aluminum alloy containing chromium (Cr) in a range of 1.5% by weight or less is used by cutting an ingot that is continuously cast into a cylindrical rod.

【0036】また、上記のような組成のアルミ合金を溶
解炉の底部から円柱形状の連続鋳造体として引き出すと
共に、溶解炉から出て凝固が始まる部分の外周に電磁石
又は超音波発振器からなる攪拌装置を配置して、円柱形
状の連続鋳造体の中心部と外周部を攪拌混合しつつ凝固
させることにより、析出結晶粒子の成長を抑制して粒子
サイズを小さくし、且つ、外周部から中心部に渡って結
晶粒子を均一に分散させるようにした固体で円形形状の
アルミ合金の棒状体を、適当な大きさに切断してピスト
ン素材10′として使用しても良い。
Further, an aluminum alloy having the above composition is drawn out from the bottom of the melting furnace as a continuous cast having a columnar shape, and a stirrer comprising an electromagnet or an ultrasonic oscillator is provided on the outer periphery of a portion where the solidification starts after leaving the melting furnace. Is arranged and solidified while stirring and mixing the central portion and the outer peripheral portion of the cylindrical continuous cast body, thereby suppressing the growth of precipitated crystal particles to reduce the particle size, and from the outer peripheral portion to the central portion. A solid circular aluminum alloy rod-like body in which crystal grains are uniformly dispersed may be cut into a suitable size and used as the piston material 10 '.

【0037】上記のように円柱形状の連続鋳造体の中心
部と外周部を攪拌混合しつつ凝固させたピストン素材1
0′を使用した場合には、結晶粒子のサイズが小さく且
つ均一に分散されていることから鍛造時にクラックが発
生し難くなるため、鍛造時の歩留りを向上させることが
でき、且つ、ピストン1をエンジンに組み込んで運転し
た場合のスカート部3の疲労強度を高くすることができ
る。
The piston blank 1 solidified while stirring and mixing the central portion and the outer peripheral portion of the cylindrical continuous cast body as described above.
When 0 ′ is used, cracks are less likely to occur during forging because the crystal grains are small and uniformly dispersed, so that the yield during forging can be improved, and the piston 1 can be used. It is possible to increase the fatigue strength of the skirt portion 3 when the engine is assembled and operated.

【0038】さらに、ピストン素材10′については、
初晶シリコンの平均粒径が10μm以下であるシリコン
(Si)を10〜22重量%の範囲で含む急冷凝固粉末
を固化したアルミ合金を使用しても良い。
Further, regarding the piston material 10 ',
An aluminum alloy obtained by solidifying rapidly solidified powder containing 10 to 22% by weight of silicon (Si) having an average particle diameter of primary crystal silicon of 10 μm or less may be used.

【0039】このような急冷凝固粉末アルミ合金として
は、例えば、アルミニウム(Al)を基材とし、シリコ
ン(Si)を10〜22重量%,鉄(Fe)を1〜10
重量%,銅(Cu)を0.5〜5重量%,マグネシウム
(Mg)を0.5〜5重量%,マンガン(Mn)を1重
量%以下,ニッケル(Ni)を1重量%以下,クロム
(Cr)を1重量以下,ジルコニウム(Zr)を2重量
%以下,モリブデン(Mo)を1重量%以下の範囲で囲
むようなものがある。
As such a rapidly solidified powdered aluminum alloy, for example, aluminum (Al) is used as a base material, silicon (Si) is 10 to 22% by weight, and iron (Fe) is 1 to 10%.
Weight%, copper (Cu) 0.5-5% by weight, magnesium (Mg) 0.5-5% by weight, manganese (Mn) 1% by weight or less, nickel (Ni) 1% by weight or less, chromium There is a material that surrounds (Cr) in a range of 1% by weight or less, zirconium (Zr) in a range of 2% by weight or less, and molybdenum (Mo) in a range of 1% by weight or less.

【0040】上記急冷凝固粉末アルミ合金の含有成分に
おいて、シリコン(Si)は、金属組織中に硬質の初晶
や共晶のシリコン粒を晶出させることで耐摩耗性および
耐焼付性を高めるために添加され、鉄(Fe)は、金属
組織を分散強化して200℃以上で高い強度を得るため
に添加され、また、銅(Cu)およびマグネシウム(M
g)は、200℃以下での強度を高めるために添加され
るものであって、それらの添加量については、上記の範
囲外では所望の耐摩耗性や耐焼付性および高温での必要
な強度を得ることができない。
Among the components contained in the above-mentioned rapidly solidified powdered aluminum alloy, silicon (Si) is used to enhance wear resistance and seizure resistance by crystallizing hard primary crystals and eutectic silicon grains in the metal structure. Iron (Fe) is added to disperse and strengthen the metal structure to obtain a high strength at 200 ° C. or higher, and also to add copper (Cu) and magnesium (M
g) is added in order to increase the strength at 200 ° C. or less, and the amount of these added is out of the above range, so that the desired abrasion resistance and seizure resistance and the required strength at high temperature are obtained. Can not get.

【0041】上記のような急冷凝固粉末アルミ合金によ
るピストン素材10′では、溶解したアルミ合金を霧状
に散布して急冷凝固させることにより粉末化してから成
形固化しているため、アルミ合金粉末は平均粒径で約1
00μm程度となり、その中に含まれているシリコン
(Si)は、粉末化しつつ凝固するアルミ合金の金属組
織中に晶出させた硬質の初晶シリコンが平均粒径が10
μm以下となるように微細化されていて、各アルミ合金
粒子毎に分散されている。
In the piston material 10 'made of the rapidly solidified powdered aluminum alloy as described above, the melted aluminum alloy is sprayed in the form of a mist, rapidly solidified, and then powdered and then solidified. About 1 in average particle size
The silicon (Si) contained therein is hard primary crystal silicon crystallized in a metal structure of an aluminum alloy that solidifies while being powdered, and has an average particle diameter of 10 μm.
It is finely divided so as to be not more than μm, and is dispersed for each aluminum alloy particle.

【0042】上記のようにシリコン(Si)が微細化さ
れて分散されていることにより、ピストン素材10′を
鍛造して略ピストン形状の成形素材10′とする際に、
特にスカート部3で材料が薄く引き延ばされるように鍛
造されても、その部分で初晶シリコンの粒子が割れてク
ラックが発生するようなことが無く、その結果、鍛造で
成形されたピストン1は、スカート部3での疲労強度が
高いものとなる。
Since silicon (Si) is finely divided and dispersed as described above, when the piston material 10 'is forged into a substantially piston-shaped molding material 10',
In particular, even if the material is forged so that the material is stretched thinly at the skirt portion 3, the primary crystal silicon particles do not crack and crack at that portion, and as a result, the piston 1 formed by forging is Thus, the fatigue strength of the skirt portion 3 is high.

【0043】ピストン素材10′として使用する急冷凝
固粉末アルミ合金としては、上記のようなものに限ら
ず、例えば、更にその耐摩耗性を高めるために、シリコ
ン(Si)よりも硬い成分である炭化シリコン(Si
C)を所定量含むものも使用される。
The rapidly solidified powdered aluminum alloy used as the piston material 10 'is not limited to the above-mentioned ones. For example, in order to further increase its wear resistance, carbonized material which is harder than silicon (Si) is used. Silicon (Si
Those containing a predetermined amount of C) are also used.

【0044】上記炭化シリコン(SiC)を含有する急
冷凝固粉末アルミ合金の一例としては、アルミニウム
(Al)を基材とし、シリコン(Si)を10〜22重
量%,鉄(Fe)を1〜10重量%,銅(Cu)を0.
5〜5重量%,マグネシウム(Mg)を0.5〜5重量
%,マンガン(Mn)を1重量%以下,ニッケル(N
i)を1重量%以下,クロム(Cr)を1重量%以下,
ジルコニウム(Zr)を2重量%以下,モリブデン(M
o)を1重量%以下の範囲で含むと共に、更に、炭化シ
リコン(SiC)を1〜10重量%の範囲で含むような
ものがある。
As an example of the above-mentioned rapidly solidified powdered aluminum alloy containing silicon carbide (SiC), aluminum (Al) is used as a base material, silicon (Si) is 10 to 22% by weight, and iron (Fe) is 1 to 10%. % By weight of copper (Cu).
5-5 wt%, magnesium (Mg) 0.5-5 wt%, manganese (Mn) 1 wt% or less, nickel (N
i) not more than 1% by weight, chromium (Cr) not more than 1% by weight,
2% by weight or less of zirconium (Zr), molybdenum (M
In some cases, o) is contained in a range of 1% by weight or less and further, silicon carbide (SiC) is contained in a range of 1 to 10% by weight.

【0045】上記のような炭化シリコン(SiC)を含
有する急冷凝固粉末アルミ合金からなるピストン素材1
0′では、初晶シリコンの平均粒径が10μm以下とな
るようにシリコン(Si)が微細化されて含まれている
と共に、更に耐摩耗性および耐焼付性を高めるために、
シリコン(Si)よりも硬く非溶解性の非金属物である
炭化シリコン(SiC)が、平均粒径が10μm以下と
なるように微細化された状態で金属組織中に分散して含
まれており、このピストン素材10から鍛造されたピス
トン1は、微細な炭化シリコン(SiC)がアルミ合金
組織中に均等に分散されたものとなり、それによって高
い耐摩耗性を得ることができる。
Piston material 1 made of rapidly solidified powdered aluminum alloy containing silicon carbide (SiC) as described above
In the case of 0 ', silicon (Si) is finely contained so that the average grain size of primary crystal silicon is 10 μm or less, and in order to further enhance wear resistance and seizure resistance,
Silicon carbide (SiC), which is a harder and more insoluble non-metallic material than silicon (Si), is dispersed and contained in the metal structure in a finely divided state so that the average particle size is 10 μm or less. In the piston 1 forged from the piston material 10, fine silicon carbide (SiC) is evenly dispersed in the aluminum alloy structure, whereby high wear resistance can be obtained.

【0046】上記のような急冷凝固粉末アルミ合金によ
るピストン素材10の製造については、先ず、アルミニ
ウム(A1)の基材に対して必要な各成分(シリコンや
炭化シリコンその他)を予め含有させたアルミ合金のイ
ンゴットを準備して、これを約700℃以上で溶解して
から霧状に散布し、冷却速度100℃/sec以上で急
激に冷やして粉末に凝固させるか、或いは、必要な成分
を含まないアルミ合金を溶解して急冷凝固することによ
り形成したアルミ合金粉末に、平均粒径が1〜10μm
となるように微細化した必要成分の粉末を所定量だけ混
合する等によって、固化する前のアルミ合金粉末を得
る。
In the manufacture of the piston material 10 from the above-mentioned rapidly solidified powdered aluminum alloy, first, an aluminum (A1) base material containing aluminum (A1) containing necessary components (silicon, silicon carbide and the like) in advance. Prepare an alloy ingot, melt it at about 700 ° C or more, spray it in a mist, cool it rapidly at a cooling rate of 100 ° C / sec or more to solidify it into a powder, or Aluminum alloy powder formed by melting and quenching and solidifying an aluminum alloy that does not have an average particle size of 1 to 10 μm
An aluminum alloy powder before solidification is obtained by, for example, mixing a predetermined amount of powder of a necessary component that has been refined so as to obtain an aluminum alloy powder before solidification.

【0047】そして上記のようなアルミ合金粉末につい
て、型の中にアルミ合金粉末を充填し、400〜500
℃(700℃未満の温度)に加熱且つ加圧して、直接的
に所望の大きさおよび形状のピストン素材10′を成形
するか、或いは、アルミ合金粉末を400〜500℃に
加熱して押し出すことにより丸棒として固形化した後、
この丸棒を一個のピストンに相当する適当量の大きさの
厚い円板形状に切断する等によって、厚い円板状のピス
トン素材10′とする。
With respect to the aluminum alloy powder as described above, the mold is filled with the aluminum alloy powder,
C. (a temperature of less than 700.degree. C.) and pressurize to directly form the piston material 10 'having a desired size and shape, or to extrude the aluminum alloy powder by heating to 400 to 500.degree. After solidification as a round bar by
This round bar is cut into a thick disk shape of an appropriate size corresponding to one piston to obtain a thick disk-shaped piston material 10 '.

【0048】アルミ合金粉末からピストン素材10′を
成形するには、その他にも、アルミ合金粉末を400〜
500℃に加熱しつつ一対の圧延ロールの間に導いて圧
延した後、プレスにより打ち抜くことで厚い円板形状の
ピストン素材として成形したり、シャーリングで所望の
大きさに切断して矩形のピストン素材として成形したり
することも可能であり、更に、そのように矩形に成形し
てから予備鍛造して厚い円板形状のピストン素材に成形
しても良い。
In order to form the piston blank 10 'from the aluminum alloy powder, the aluminum alloy powder must be
After being guided between a pair of rolling rolls while being heated to 500 ° C. and rolled, it is formed into a thick disk-shaped piston material by punching out with a press, or cut into a desired size by shearing to obtain a rectangular piston material. It is also possible to form the material into a rectangular shape, and then to form a thick disk-shaped piston material by pre-forging.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態による内燃機関用鍛造ピス
トンの平面図である。
FIG. 1 is a plan view of a forged piston for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.

【図2】上記ピストンの右側面図である。FIG. 2 is a right side view of the piston.

【図3】上記ピストンの正面図である。FIG. 3 is a front view of the piston.

【図4】上記ピストンの底面図である。FIG. 4 is a bottom view of the piston.

【図5】上記ピストンの断面側面図(図1のV-V 線断面
図)である。
FIG. 5 is a sectional side view (a sectional view taken along line VV in FIG. 1) of the piston.

【図6】上記ピストンの断面正面図(図1のVI-VI 線断
面図)である。
6 is a sectional front view of the piston (a sectional view taken along line VI-VI in FIG. 1).

【図7】上記ピストンの断面正面図(図1のVII-VII 線
断面図)である。
FIG. 7 is a sectional front view of the piston (a sectional view taken along line VII-VII in FIG. 1).

【図8】上記ピストンの断面平面図(図2のVIII-VIII
線断面図)である。
FIG. 8 is a sectional plan view of the piston (VIII-VIII in FIG. 2).
FIG.

【図9】上記ピストンの金型鍛造の状態を示す模式図で
ある。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a state of die forging of the piston.

【図10】上記ピストンの金型鍛造の状態を示す模式図
である。
FIG. 10 is a schematic view showing a state of die forging of the piston.

【図11】上記ピストンのエンジン装着状態を示す模式
図である。
FIG. 11 is a schematic view showing a state in which the piston is mounted on the engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ピストン 2 ヘッド部 2f 下面 3 スカート部 4 ピンボス部 5a 前側リブ部 5b 後側リブ部 33 コンロッド C ピストンピン軸線 D クランク軸線 E 平面 G1 第1領域 G2 第2領域 Reference Signs List 1 piston 2 head 2f lower surface 3 skirt 4 pin boss 5a front rib 5b rear rib 33 connecting rod C piston pin axis D crank axis E plane G1 first area G2 second area

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 略円板状のヘッド部の下面のピストンピ
ン軸線上の2箇所部分から下方に延設された一対のピン
ボス部と上記ヘッド部の外周縁の少なくとも上記ピスト
ンピン軸線の両側部分から下方に延設されたスカート部
とを上記ヘッド部の下面から下方に延設された複数のリ
ブ部で接続した内燃機関用ピストンにおいて、上記ピス
トンピン軸線及びクランク軸線を含む平面を境として、
ピストンが下死点方向に移動するときコンロッドが位置
する側を第1領域,ピストンが上死点方向に移動すると
きコンロッドが位置する側を第2領域とするとき、上記
複数のリブ部のうち、第2領域側のリブ部の厚さを第1
領域側のリブ部の厚さより厚くしたことを特徴とする内
燃機関用ピストン。
1. A pair of pin bosses extending downward from two portions on a lower surface of a substantially disk-shaped head portion on a piston pin axis, and at least both side portions of an outer peripheral edge of the head portion on the piston pin axis. In a piston for an internal combustion engine in which a skirt portion extending downward from the lower portion of the head portion is connected by a plurality of rib portions extending downward from a lower surface of the head portion, a plane including the piston pin axis and the crank axis is used as a boundary,
When the side where the connecting rod is located when the piston moves in the direction of bottom dead center is the first region, and when the side where the connecting rod is located when the piston moves in the direction of top dead center is the second region, the plurality of rib portions , The thickness of the rib portion on the second region side is set to the first
A piston for an internal combustion engine, characterized in that the thickness is greater than the thickness of a rib on the region side.
【請求項2】 略円板状のヘッド部の下面のピストンピ
ン軸線上の2箇所部分から下方に延設された一対のピン
ボス部と上記ヘッド部の外周縁の少なくとも上記ピスト
ンピン軸線の両側部分から下方に延設されたスカート部
とを上記ヘッド部の下面から下方に延設された複数のリ
ブ部で接続した内燃機関用ピストンにおいて、上記ピス
トンピン軸線及びクランク軸線を含む平面を境として、
ピストンが下死点方向に移動するときコンロッドが位置
する側を第1領域,ピストンが上死点方向に移動すると
きコンロッドが位置する側を第2領域とするとき、上記
複数のリブ部のうち、第2領域側のリブ部のピストン軸
方向長さを第1領域側のリブ部の長さより長くしたこと
を特徴とする内燃機関用ピストン。
2. A pair of pin bosses extending downward from two portions on the piston pin axis on the lower surface of the substantially disk-shaped head portion, and at least both side portions of the outer peripheral edge of the head portion on the piston pin axis. In a piston for an internal combustion engine in which a skirt portion extending downward from the lower portion of the head portion is connected by a plurality of rib portions extending downward from a lower surface of the head portion, a plane including the piston pin axis and the crank axis is used as a boundary,
When the side where the connecting rod is located when the piston moves in the direction of bottom dead center is the first region, and when the side where the connecting rod is located when the piston moves in the direction of top dead center is the second region, the plurality of rib portions A piston for an internal combustion engine, wherein the length of the rib portion in the second region side in the axial direction of the piston is longer than the length of the rib portion in the first region.
【請求項3】 請求項1において、上記第2領域側のリ
ブ部のピストン軸方向長さを第1領域側のリブ部の長さ
より長くしたことを特徴とする内燃機関用ピストン。
3. The piston for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the length of the rib portion on the second region side in the axial direction of the piston is longer than the length of the rib portion on the first region side.
【請求項4】 請求項1ないし3の何れかにおいて、上
記ピストンピン軸線を上記第2領域側にオフセット配置
したことを特徴とする内燃機関用ピストン。
4. The piston for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the axis of the piston pin is offset toward the second region.
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