JP2000145539A

JP2000145539A - 冷却空洞付きピストン耐摩環およびその製造方法

Info

Publication number: JP2000145539A
Application number: JP10319583A
Authority: JP
Inventors: Sekihin Yo; 楊　　積彬; Kunio Hanada; 久仁夫花田; Hidetsugu Yamamoto; 英継山本
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp; Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp; Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1998-11-10
Filing date: 1998-11-10
Publication date: 2000-05-26

Abstract

(57)【要約】【課題】ピストンリングの冷却効果を高める。製造性
および信頼性を向上させる。【解決手段】それぞれ金属系焼結材料からなる第１の
耐摩環構成材33と第２の耐摩環構成材34とをプロジェク
ション溶接により接合して、これらの耐摩環構成材33,3
4間に冷却空洞32を形成する。アルミニウム合金からな
るピストン本体11への鋳ぐるみに先立って、ピストン耐
摩環31にはアルミニウム合金を溶浸することが好まし
い。ピストン耐摩環31に冷却空洞32を形成することによ
り、この冷却空洞32をピストンリング19,20に近付ける
ことが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用エンジ
ンなどに利用される冷却空洞付きピストン耐摩環に関す
る。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】図９は内燃機関用エン
ジンに用いられる従来のピストンの一例を示している。
同図において、１はピストン本体で、このピストン本体
１は、例えばアルミニウム合金を材料として鋳造により
成形されたものである。２はピストン本体１に形成され
たピストンピン孔である。ピストン本体１の外周面には
複数のピストンリング溝３，４，５が形成されている。
これらのピストンリング溝３，４，５は、図示していな
いが、シリンダーの内周面を摺動するピストンリングが
それぞれ組み込まれる為のものである。特に頂面６側の
ピストンリング溝３，４に組み込まれるピストンリング
は燃焼室側に位置し、ガスシールと散熱作用を果たすも
のである。他のピストンリング溝５に組み込まれるピス
トンリングは潤滑管理用のオイルリングである。

【０００３】特に頂面６側のピストンリング溝３と４は
高温耐摩耗性が要求される。このピストンリング溝３に
組み込まれるピストンリングよりも燃焼室側でピストン
の外周面とシリンダーの内周面との間の隙間の燃焼ガス
は未燃焼のまま排気ガスとして排出されてしまうので、
排気ガスの浄化のためには、頂面６とピストンリング溝
３との間の距離ａを極力小さくするのが望ましいが、こ
の距離ａを小さくすると、ピストンリング溝３の温度が
高くなり、摩耗が多くなってガス漏れが発生するおそれ
がある。そこで、図９に示すピストンでは、頂面６側の
２つのピストンリング溝３，４をピストン本体１とは別
のニレジスト鋳鉄からなるトレーガとも称するピストン
耐摩環７に形成している。ピストン耐摩環７は、ピスト
ン本体１の鋳造に際してこのピストン本体１に鋳ぐるま
れる。

【０００４】さらに、燃焼熱などに対してのピストンリ
ング溝３，４，５の冷却のために、その内側に冷却用の
オイルを通す環状の冷却空洞８を形成している。従来
は、例えば実公昭５８−５２３４６号公報などにも記載
されているように、ピストン本体１の鋳造に際して塩中
子を用いることにより冷却空洞８を形成するようにして
いる。塩中子は、ピストン本体１の鋳造後に水により溶
解されて取り出される。

【０００５】しかし、このように塩中子を利用して冷却
空洞８を形成する場合、この冷却空洞８とピストンリン
グ溝３，４との間の距離ｂを小さくすることには限界が
ある。ピストンリング溝３，４の冷却効果を高めるに
は、前記距離ｂをより小さくした方がよい。

【０００６】これに対して、例えば特開平５−２４０３
４７号公報などに記載されているように、冷却空洞をピ
ストンリング溝に近付けることを目的として、ピストン
本体とも耐摩環本体部分とも別体の環状の部品（成型
体）を耐摩環本体部分の内周側に接合することにより冷
却空洞を形成することも提案されている。耐摩環本体部
分と成型体とを接合してなるピストン耐摩環は、ピスト
ン本体の鋳造時にこのピストン本体に鋳ぐるまれる。そ
して、前記公報に記載のピストン耐摩環では、成型体を
ステンレス鋼などの金属板により形成し、耐摩環本体部
分の内周面に形成したインロー状の嵌挿部に成型体を嵌
挿してアーク溶接などによって接合するようにしてい
る。なお、耐摩環本体部分はニレジスト鋳鉄などからな
る。

【０００７】しかし、前記特開平５−２４０３４７号公
報に記載のピストン耐摩環では、耐摩環本体部分と成型
体との接合が不確実である問題がある。特に接合手段と
してアーク溶接を用いた場合、接合部にブローホールな
どの溶接欠陥が生じやすい。また、ピストン本体がアル
ミニウム合金からなる場合、前記公報に記載のようにニ
レジスト鋳鉄からなる耐摩環本体部分やステンレス鋼製
の板金からなる成型体ではピストン本体との鋳ぐるみ性
が悪いため、鋳ぐるみに先立ってピストン耐摩環にアル
ミニウム系の材料からなるメッキを施す必要があるが、
充分な接合強度が得られない上に、このような工程を加
えるとコストがかさむ。

【０００８】本発明は、このような問題点を解決しよう
とするもので、ピストンリングの冷却効果を高めること
ができるとともに、製造性および信頼性を向上できる冷
却空洞付きピストン耐摩環およびその製造方法を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、前記
目的を達成するために、ピストン本体に鋳ぐるみにより
埋設されピストンリングが組み込まれる冷却空洞付きピ
ストン耐摩環において、それぞれ金属系焼結材料からな
る複数の耐摩環構成材をプロジェクション溶接により接
合して、これらの耐摩環構成材間に冷却空洞を形成して
なるものである。

【００１０】このように複数の耐摩環構成材を接合して
冷却空洞を形成することにより、この冷却空洞をピスト
ンリングに近付けて冷却効果を高めることが可能にな
る。また、金属焼結材料からなる耐摩環構成材は形状付
与が比較的自由であるとともに、材料の選定の幅が広
く、高温耐摩耗性に優れるとともにピストン本体の材料
と熱膨張率が近い材料を選定できる点などに利点があ
り、溶浸などによってピストン本体との鋳ぐるみ性を向
上させることも容易である。さらに、複数の耐摩環構成
材をプロジェクション溶接で接合することにより、複数
の耐摩環構成材を容易にかつ確実に接合することができ
る。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１の発明の冷却
空洞付きピストン耐摩環において、環状の第１の耐摩環
構成材と環状の第２の耐摩環構成材とを軸方向に接合し
て、これらの耐摩環構成材間に冷却空洞を形成してなる
ものである。

【００１２】プロジェクション溶接では電流を流しなが
ら溶接される複数の部材を加圧するが、冷却空洞付きピ
ストン耐摩環が環状のものであることから、その軸方向
に加圧を行うのが確実な加圧を行うためには好ましい。
したがって、請求項２の発明の冷却空洞付きピストン耐
摩環のように耐摩環構成材を環状にして軸方向に接合す
れば、この接合を確実に行える。

【００１３】請求項３の発明は、請求項１または２の発
明の冷却空洞付きピストン耐摩環において、前記耐摩環
構成材に、前記ピストン本体と同系のＡｌ合金材料を溶
浸させてなるものである。

【００１４】これにより、ピストン本体に冷却空洞付き
ピストン耐摩環を鋳ぐるむ際、焼結材料の気孔からのガ
スの発生がなくなるとともに、ピストン本体と冷却空洞
付きピストン耐摩環との密着性が向上する。また、ピス
トン本体と冷却空洞付きピストン耐摩環との間の熱伝導
性も向上する。

【００１５】請求項４の発明は、前記目的を達成するた
めに、ピストン本体に鋳ぐるみにより埋設されピストン
リングが組み込まれる冷却空洞付きピストン耐摩環の製
造方法において、金属を主成分とする原料粉末を圧縮し
て圧粉体を成形した後、これらの圧粉体を加熱して焼結
することにより耐摩環構成材をなす焼結体を製造し、つ
ぎに、複数の耐摩環構成材をプロジェクション溶接によ
り接合して、これらの耐摩環構成材間に冷却空洞を形成
するものである。

【００１６】請求項５の発明は、請求項４の発明の冷却
空洞付きピストン耐摩環の製造方法において、前記プロ
ジェクション溶接前に、焼結体からなる前記耐摩環構成
材に前記冷却空洞を形成する凹部を加工するものであ
る。

【００１７】複数の耐摩環構成材を接合する手段として
は焼結接合も考えられるが、焼結接合では組み合わせた
複数の圧粉体を焼結に伴って接合するため、冷却空洞を
形成する凹部を切削などの加工により形成することは難
しい。これに対して、焼結後に溶接するのであれば、請
求項４の発明のように、溶接前に、焼結体からなる耐摩
環構成材に冷却空洞を形成する凹部を加工することが可
能である。これにより、冷却空洞の形状をより自由に設
定できるようになる。

【００１８】

【発明の実施形態】以下、本発明の冷却空洞付きピスト
ン耐摩環およびその製造方法の実施形態について、図面
を参照しながら説明する。最初に、ピストン本体及びピ
ストン耐摩環の構成について詳述する。本実施形態のピ
ストン耐摩環が用いられるピストンは内燃機関エンジン
用のものであり、図１、図５および図７に示すピストン
本体11により大部分が構成されている。このピストン本
体11は、アルミニウム合金であるＡｌ−Ｓｉ系合金を材
料として鋳造されたもので、内部に空洞部12を有してい
るとともに、この空洞部12に臨むピストンピン孔13を有
している。また、ピストン本体11の頂面14つまり燃焼室
に面する先端面には凹部15が形成されている。

【００１９】そして、ピストンの外周面には複数の環状
のピストンリング溝16，17，18が形成されている。これ
らのピストンリング溝16，17，18は、図示していないシ
リンダーの内周面を摺動するピストンリング19,20,21が
それぞれ組み込まれるものである。頂面14から最も離れ
たピストンリング溝18はピストン本体11に直接形成され
ているが、他のピストンリング溝16，17は、ピストン本
体11とは別体の冷却空洞付きピストン耐摩環31に形成さ
れている。このピストン耐摩環31は、ピストン本体11に
一体的に鋳ぐるみにより埋設されたものである。また、
ピストン耐摩環31内には、冷却用のオイルを通すための
冷却空洞32が一体に形成されており、この冷却空洞32に
オイルを供給するための通路孔（図示していない）がピ
ストン本体11に形成されている。

【００２０】ここで、前記ピストン耐摩環31の第1例に
ついて、図1から図４を参照しながら説明する。ピスト
ン耐摩環31は、それぞれ導電性を有する金属系焼結材料
からなる第１の耐摩環構成材33と第２の耐摩環構成材34
とを抵抗溶接の一種であるプロジェクション溶接により
接合してなり、これらの耐摩環構成材33,34間に前記冷
却空洞32を形成したものである。そして、両耐摩環構成
材33,34はともに黒鉛析出鉄系焼結材料からなってい
る。材料成分の一例を示すと、次の通りである。Ｃｒ：
0.5〜５％，Ｍｎ：0.2〜１％，Ｓ：0.05〜１％，Ｂ：0.
05〜１％，Ｃ：0.5〜５％，Ｎｉ：１〜12％，Ｔｉ：0.5
〜５％，Ｃｕ：１〜４％を含有し、かつ素地はオーステ
ナイト相を主体とし、気孔中に遊離黒鉛が析出し、成長
した組織を有する鉄系焼結材料。

【００２１】前記耐摩環構成材33,34はいずれも円環状
でほぼ同形状になっており、その軸方向つまり上下方向
に接合されている。また、下側の第１の耐摩環構成材33
には上方へ開口した凹部35が形成され、上側の第２の耐
摩環構成材34には下方へ開口した凹部36が形成され、こ
れらの凹部35,36により冷却空洞32が形成されている。

【００２２】つぎに、前記冷却空洞付きピストン耐摩環
31およびこの冷却空洞付きピストン耐摩環31を用いたピ
ストンの製造方法について説明する。ピストン耐摩環31
を構成する第１の耐摩環構成材33および第２の耐摩環構
成材34はそれぞれ別個に粉末成形する（粉末成形工
程）。すなわち、原料粉末を粉末成形プレスで加圧、圧
縮して圧粉体を成形する。その際の成形圧力は５〜７t/
cm²とし、成形された圧粉体の密度比を80〜95％とす
る。なお、この粉末成形の段階では、耐摩環構成材33,3
4にピストンリング溝16,17は形成されず、耐摩環構成材
33,34の外周面は図２から図４に示すように円柱面にな
っている。一方、凹部35,36は粉末成形の段階に形成で
きる。なお、後にピストンリング溝16,17を形成するた
めに、耐摩環構成材33,34の外周面と凹部35,36との間に
はある程度の肉厚を確保しておく必要がある。また、粉
末成形時に、上側の第２の耐摩環構成材34の下面つまり
第１の耐摩環構成材33への接合面にプロジェクション溶
接用の複数の突起部37を形成する。なお、この突起部37
は、第２の耐摩環構成材34ではなく第１の耐摩環構成材
33に形成してもよく、また、両耐摩環構成材33,34にそ
れぞれ形成してもよい。

【００２３】つぎに、圧粉体からなる第１の耐摩環構成
材33および第２の耐摩環構成材34を焼結炉で加熱して焼
結する（焼結工程）。この焼結時の温度は1120〜1150
℃、焼結時間は30分〜１時間とする。また、雰囲気ガス
としては天然ガスの変成ガス、Ｎ₂−Ｈ₂あるいはアンモ
ニア分解ガスを用い、吸熱性還元雰囲気とする。

【００２４】つぎに、第１の耐摩環構成材33と第２の耐
摩環構成材34とを同軸的に重ね合わせてプロジェクショ
ン溶接する（溶接工程）。この溶接工程では、図４に示
すように第１の耐摩環構成材33をプロジェクション溶接
機の下電極プラテン41上に載せ、第１の耐摩環構成材33
上に第２の耐摩環構成材34を載せてこれらの耐摩環構成
材33,34を軸方向に重ね合わせ、さらに第２の耐摩環構
成材34上に上電極プラテン42を載せる。そして、エアシ
リンダなどの加圧装置43により上電極プラテン42を下方
へ加圧して両耐摩環構成材33,34を軸方向に互いに加圧
しながら、下電極プラテン41と上電極プラテン42とに電
源44から直流電圧またはパルス電圧を10〜300Ｖ印加
し、500〜1500Ａの電流を流す。これにより、突起部37
を介して一方の耐摩環構成材33（34）から他方の耐摩環
構成材34（33）に電流が流れるが、この耐摩環構成材3
3,34における電気抵抗による発熱によって突起部37が溶
融し、両耐摩環構成材33,34が一体に直接接合される。
なお、突起部37は電気抵抗を高くするためのものであ
り、抵抗加熱溶接であるプロジェクション溶接に際して
は突起部37付近が局部的に高温になる。このようにして
両耐摩環構成材33,34を接合すると、それらの凹部35,36
によりピストン耐摩環31内に冷却空洞32が形成される。

【００２５】つぎに、焼結体からなる第１の耐摩環構成
材33と第２の耐摩環構成材34とを接合してなるピストン
耐摩環31にピストン本体11と同系の材料であるアルミニ
ウム合金を溶浸させる（溶浸工程）。溶浸材であるアル
ミニウム合金としては、ピストン本体11と同じくＡＣ８
ＡあるいはＡＣ８Ｃ（ＪＩＳ規格）を用い、溶浸は真空
含浸により行う。より詳しく説明すると、ピストン耐摩
環31となる焼結体を700〜750℃に保持し、真空容器中で
１時間ほど真空引きすることにより、焼結体内の気孔に
溶浸材が円滑に含浸されるようにこの気孔内のガスを除
去した後、焼結体をアルミニウム合金の溶湯中に浸漬す
るとともに、８気圧を加圧して５〜60分保持する。これ
により、焼結体内の気孔中にアルミニウム合金が含浸さ
れる。

【００２６】このようにして完成したピストン耐摩環31
をピストン本体11の重力鋳造に際してこのピストン本体
11に鋳ぐるむ（鋳造工程）。この鋳造においては、ピス
トン耐摩環31を鋳造用金型内に設置し、ピストン本体11
の材料であるＡｌ−Ｓｉ系合金を溶解して鋳造用金型内
に注入し、ピストン耐摩環31を一体化したピストン本体
11を成形する。

【００２７】さらに、ピストン耐摩環31の外周部にピス
トンリング溝16,17を機械加工（切削加工）により形成
する。なお、このようにピストンリング溝16,17を後加
工により形成するのは、これらのピストンリング溝16,1
7の位置および寸法の精度を向上させるためである。

【００２８】前述のように第１の耐摩環構成材33と第２
の耐摩環構成材34とを接合してピストン耐摩環31を構成
するとともに、このピストン耐摩環31内に冷却空洞32を
形成したので、この冷却空洞32をピストンリング溝16,1
7およびピストンリング19,20に近付けることができる。
つまり、冷却空洞32とピストンリング溝16，17との間の
距離ｂを小さくでき、これにより冷却効果を高めること
ができる。したがって、ピストン耐摩環31の高温下での
摩耗を抑制できる。その結果、ピストン本体11の頂面14
とピストンリング溝16との間の距離ａを小さくすること
も可能になり、未燃焼のまま排気ガスとして排出されて
しまう燃焼ガスの量を少なくでき、排気ガスの浄化を図
れる。

【００２９】さらに、第１の耐摩環構成材33と第２の耐
摩環構成材34とをプロジェクション溶接により接合した
ので、容易にかつ確実に接合できる。例えばアーク溶接
などに比べ、溶接材の必要がなく、接合部にブローホー
ルなどの溶接欠陥が生じることも少なく、信頼性が向上
するとともに高い接合強度が得られる。焼結材料からな
る複数の耐摩環構成材を接合する手段としては、焼結に
伴って接合する焼結接合（焼結ばめあるいは拡散接合）
も考えられる。しかし、焼結ばめは、複数の耐摩環構成
材の焼結時の寸法変化率の相違を利用するものであるこ
とから、材料に制約が生じ、また、接合面での合金元素
の拡散により接合を行う拡散接合が可能な材料も制約が
ある。これに対して、プロジェクション溶接による接合
では材料などの条件に対する制約がより少なく、汎用性
が高くなる。例えば同種材料の接合も異種材料の接合も
可能である。

【００３０】また、ピストン耐摩環31は円環状のものな
ので、プロジェクション溶接時の加圧方向はピストン耐
摩環31の軸方向とするのが、容易で確実な加圧のために
は好ましい。第１例のピストン耐摩環31では、これを軸
方向に分割して第１の耐摩環構成材33および第２の耐摩
環構成材34としたものである。この実施例に於いては第
１の耐摩環構成材33と第２の耐摩環構成材34との接合に
寄与する接触面積、つまり加圧方向と直交する接合面の
面積も最大限大きくなる。これらのことにより、プロジ
ェクション溶接による接合をより容易にかつ確実にでき
る。そして、接合の信頼性が高いことから、使用時に冷
却空洞32からの冷却用のオイルの漏れも確実に防止でき
る。

【００３１】加えて、耐摩環構成材33,34の材料である
金属系焼結材料には、形状付与が比較的自由で材料の選
定の幅が広いなどの利点もある。例えば、前記実施例の
ように、耐摩環構成材33,34の材料として黒鉛析出鉄系
焼結材料を用いることができるが、この黒鉛析出鉄系焼
結材料は高温耐摩耗性に優れている一方、ピストン本体
11の材料であるＡｌ−Ｓｉ系合金と熱膨張率が近く、ピ
ストン本体11との高い接合強度が得られる。また、相手
攻撃性も小さい。

【００３２】さらに、ピストン本体11への鋳ぐるみに先
立ってピストン耐摩環31にアルミニウム合金を溶浸させ
ることにより、鋳ぐるみに際し、焼結体からなるピスト
ン耐摩環31の気孔からのガスの発生がなくなって、この
ガスの発生による鋳造不良を防止できるとともにピスト
ン本体11とピストン耐摩環31との密着性を向上させるこ
とができる。また、ピストン本体11とピストン耐摩環31
との間の熱伝導性が向上し、ピストン耐摩環31の高温下
での摩耗の抑制効果も得られる。しかも、溶浸は比較的
低コストで実施できる。

【００３３】以上のようにして、高い冷却効果が得られ
るとともに製造性および信頼性に優れた冷却空洞付きピ
ストン耐摩環を提供できる。

【００３４】なお、本発明は、前記実施例に限定される
ものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、
ピストン耐摩環31全体の形状は前記第１例のものには限
らず、種々の形状が可能である。例えば図５および図６
に示す第２例のピストン耐摩環31は、その内周部31aを
テーパー状に傾斜させたものである。この傾斜は、ピス
トン本体11の頂面14にある凹部15の角部の湾曲15aに合
わせたものである。これにより、凹部15とピストン耐摩
環31との間にある程度の間隔を確保しなければならない
という制約下で冷却空洞32を極力大きくして、冷却効果
を高めることが可能になる。

【００３５】前記第２例において、内周が第２の耐摩環
構成材34より径小になっている第１の耐摩環構成材33の
凹部35は、前記内周部31aの形状に合わせてピストン耐
摩環31の軸方向に対しアンダーカット形状になってい
る。このようなアンダーカット形状の凹部35を形成する
ことは、粉末成形の段階では困難である。そこで、図６
に実線で示すように、粉末成形の段階では凹部35aをア
ンダーカットにならない形状に形成しておき、焼結後で
溶接前に切削加工を行うことによりアンダーカット形状
の凹部35を形成するようにするとよい。そして、このよ
うに凹部35をアンダーカット形状にすることにより、冷
却空洞32を極力大きくして、冷却効果を高めることがで
きる。なお、凹部35,36全体を機械加工により形成する
ことも可能であるが、材料の歩留りの点では不利であ
る。

【００３６】前述のように焼結材料からなる複数の耐摩
環構成材を接合する手段としては焼結接合も考えられる
が、焼結接合では組み合わせた複数の圧粉体を焼結に伴
って接合させる為、焼結前の圧粉体に前記凹部35,36の
形状を付与しなければならない。しかし、焼結前の圧粉
体は脆いため、冷却空洞を形成する凹部を切削などの機
械加工により形成することは難しい。これに対して、本
発明のように焼結後に溶接するのであれば、冷却空洞32
の形状をより自由に設定できるようになる。また、ピス
トン耐摩環を複数の耐摩環構成材に分割する際の分割位
置も前記第１例および第２例のものには限らず、種々の
ものがあり得る。例えば図７および図８に示す第３例の
ピストン耐摩環31は、第１の耐摩環構成材33が上部内周
面51とこの上部内周面51の下縁から径方向内方へ水平に
屈曲した段差面52とを有しており、この段差面52に凹部
35が形成されている。そして、第２の耐摩環構成材34
は、第１の耐摩環構成材33の段差面52上に載った状態で
上部内周面51の内周側に嵌合されている。このように、
第１の耐摩環構成材33の上部内周面51に第２の耐摩環構
成材34を嵌合することにより、プロジェクション溶接に
際して両耐摩環構成材33,34を軸方向のみならず径方向
においても互いに確実に位置規制できる。また、プロジ
ェクション溶接用の突起部は第１の耐摩環構成材33の段
差面52または第２の耐摩環構成材34における前記段差面
52への接合面に形成する。したがって、プロジェクショ
ン溶接による接合面積は、前記第１例の方が大きくでき
る。

【００３７】なお、本第３例のピストン耐摩環31ではそ
の外周部、つまりピストンリング19,20が組み込まれる
部分全体が第１の耐摩環構成材33により構成されるた
め、この第１の耐摩環構成材33のみを高温耐摩耗性に優
れた黒鉛析出鉄系焼結材料により形成すればよく、第２
の耐摩環構成材34の材料はより自由に選定できる。

【００３８】さらに、各耐摩環構成材の材料や製法の細
部なども、前述のものには限らず、種々の変形があり得
る。

【００３９】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、ピストン本体
に鋳ぐるみにより埋設される冷却空洞付きピストン耐摩
環において、それぞれ金属系焼結材料からなる複数の耐
摩環構成材をプロジェクション溶接により接合して、こ
れらの耐摩環構成材間に冷却空洞を形成したので、冷却
空洞をピストンリングに近付けて冷却効果を高めること
ができるとともに、冷却空洞を形成する複数の耐摩環構
成材を容易にかつ確実に接合できる。また、複数の耐摩
環構成材がそれぞれ金属焼結材料からなるので、形状を
自由に付与したり、例えば高温耐摩耗性に優れるととも
にピストン本体の材料と熱膨張率が近い材料を選定した
り、溶浸などによってピストン本体との鋳ぐるみ性を向
上させたりすることも可能になる。

【００４０】請求項２の発明の冷却空洞付きピストン耐
摩環によれば、請求項１の発明の効果に加えて、環状の
第１の耐摩環構成材と環状の第２の耐摩環構成材とを軸
方向に接合して、これらの耐摩環構成材間に冷却空洞を
形成したので、プロジェクション溶接時の加圧を容易に
かつ確実に行うことができ、第１の耐摩環構成材と環状
の第２の耐摩環構成材とをより容易にかつ確実に接合で
きる。

【００４１】請求項３の発明の冷却空洞付きピストン耐
摩環によれば、請求項１または２の発明の効果に加え
て、耐摩環構成材に、ピストン本体と同系の材料を溶浸
させたので、ピストン本体に冷却空洞付きピストン耐摩
環を鋳ぐるむ際、焼結材料の気孔からのガスの発生がな
くなってこのガスの発生による鋳造不良を防止できると
ともに、ピストン本体と冷却空洞付きピストン耐摩環と
の密着性を向上できる。また、ピストン本体と冷却空洞
付きピストン耐摩環との間の熱伝導性を向上でき、冷却
空洞付きピストン耐摩環の摩耗の抑制効果も得られる。

【００４２】請求項４の発明によれば、ピストン本体に
鋳ぐるみにより埋設されピストンリングが組み込まれる
冷却空洞付きピストン耐摩環の製造方法において、金属
を主成分とする原料粉末を圧縮して圧粉体を成形した
後、これらの圧粉体を加熱して焼結することにより耐摩
環構成材をなす焼結体を製造し、つぎに、複数の耐摩環
構成材をプロジェクション溶接により接合して、これら
の耐摩環構成材間に冷却空洞を形成するので、冷却空洞
をピストンリングに近付けて冷却効果を高めることがで
きるとともに、冷却空洞を形成する複数の耐摩環構成材
を容易にかつ確実に接合できる。また、複数の耐摩環構
成材がそれぞれ金属焼結材料からなるので、例えば高温
耐摩耗性に優れるとともにピストン本体の材料と熱膨張
率が近い材料を選定したり、溶浸などによってピストン
本体との鋳ぐるみ性を向上させたりすることも可能にな
る。

【００４３】請求項５の発明の冷却空洞付きピストン耐
摩環の製造方法によれば、請求項１の発明の効果に加え
て、プロジェクション溶接前に、焼結体からなる耐摩環
構成材に冷却空洞を形成する凹部を加工するので、冷却
空洞の形状を比較的自由に設定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のピストン耐摩環の実施形態を示すもの
で、第１例のピストン耐摩環を鋳ぐるんだピストン本体
の断面図である。

【図２】同上ピストン耐摩環のみの断面図である。

【図３】同上ピストン耐摩環の一部を断面にした分解斜
視図である。

【図４】同上プロジェクション溶接の工程を示す概略断
面図である。

【図５】本発明のピストン耐摩環の実施形態を示すもの
で、第２例のピストン耐摩環を鋳ぐるんだピストン本体
の断面図である。

【図６】同上凹部の加工前の耐摩環構成材の断面図であ
る。

【図７】本発明のピストン耐摩環の実施形態を示すもの
で、第３例のピストン耐摩環を鋳ぐるんだピストン本体
の断面図である。

【図８】同上ピストン耐摩環の一部を断面にした分解斜
視図である。

【図９】従来のピストンの一例を示す断面図である。

【符号の説明】

11 ピストン本体 19,20 ピストンリング 31 ピストン耐摩環 32 冷却空洞 33 第１の耐摩環構成材 34 第２の耐摩環構成材 35 凹部 36 凹部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者花田久仁夫東京都千代田区丸の内１−５−１三菱マテリアル株式会社加工事業本部内 (72)発明者山本英継東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内Ｆターム(参考） 3J044 AA09 AA18 CA07 DA09 EA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ピストン本体に鋳ぐるみにより埋設され
ピストンリングが組み込まれる冷却空洞付きピストン耐
摩環において、それぞれ金属系焼結材料からなる複数の
耐摩環構成材をプロジェクション溶接により接合して、
これらの耐摩環構成材間に冷却空洞を形成してなること
を特徴とする冷却空洞付きピストン耐摩環。
【請求項２】環状の第１の耐摩環構成材と環状の第２
の耐摩環構成材とを軸方向に接合して、これらの耐摩環
構成材間に冷却空洞を形成してなることを特徴とする請
求項１記載の冷却空洞付きピストン耐摩環。
【請求項３】前記耐摩環構成材に、前記ピストン本体
と同系の材料を溶浸させてなることを特徴とする請求項
１または２記載の冷却空洞付きピストン耐摩環。
【請求項４】ピストン本体に鋳ぐるみにより埋設され
ピストンリングが組み込まれる冷却空洞付きピストン耐
摩環の製造方法において、金属を主成分とする原料粉末
を圧縮して圧粉体を成形した後、これらの圧粉体を加熱
して焼結することにより耐摩環構成材をなす焼結体を製
造し、つぎに、複数の耐摩環構成材をプロジェクション
溶接により接合して、これらの耐摩環構成材間に冷却空
洞を形成することを特徴とする冷却空洞付きピストン耐
摩環の製造方法。
【請求項５】前記プロジェクション溶接前に、焼結体
からなる前記耐摩環構成材に前記冷却空洞を形成する凹
部を加工することを特徴とする請求項３記載の冷却空洞
付きピストン耐摩環の製造方法。