JP2004181534A - 内燃機関のピストンの製造方法とこの製造方法から得られたピストン - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 鋼の固相化温度と液相化温度との間の中間温度になるように加熱したビレットを半溶融鍛造することによって形状化されるピストンおよびその製造方法。鋼の化学成分は、重量百分率で表して、0.35%≦C≦1.2%、0.10%≦Mn≦2.0%、0.10%≦Si≦1.0%、痕跡量≦Cr≦4.5%、痕跡量≦Mo≦2.0%、痕跡量≦Ni≦4.5%、痕跡量≦V≦0.5%、痕跡量≦Cu≦3.5%、痕跡量≦Al≦0.060%、痕跡量≦Ca≦0.050%、痕跡量≦B≦100ppm、痕跡量≦Ti≦0.050%、痕跡量≦Nb≦0.050%であり、その他の元素は、鉄と、製造の結果生じるありきたりの不純物とである。
【選択図】図2
Description
0.35% ≦ C ≦ 1.2%
0.10% ≦ Mn ≦ 2.0%
0.10% ≦ Si ≦ 1.0%
痕跡量 ≦ Cr ≦ 4.5%
痕跡量 ≦ Mo ≦ 2.0%
痕跡量 ≦ Ni ≦ 4.5%
痕跡量 ≦ V ≦ 0.5%
痕跡量 ≦ Cu ≦ 3.5%
痕跡量 ≦ Al ≦ 0.060%
痕跡量 ≦ Ca ≦ 0.050%
痕跡量 ≦ B ≦ 100ppm
痕跡量 ≦ Ti ≦ 0.050%
痕跡量 ≦ Nb ≦ 0.050%
であり、その他の元素は、鉄と、製造の結果生じるありきたりの不純物とである。
なお、痕跡量は零よりも大きい量である。
0.080%までのBiと、
0.020%までのTeと、
0.040%までのSeと、
0.070%までのPbとの中から
選択された少なくとも1つの元素と、0.180%までのSとを含み得る。
その様々な構成部分は、従来通り、
ピストン1を駆動するロッドが収容される内部キャビティ2と、
ピストン1の横壁を構成するスカート3とを含み、上記横壁は、ピストン1の頂部7の高さにおいて、特に、スカート3の外周部に設けられた凹部4,5,6に配置されるセグメント(図示せず)によって、上記シリンダと接触するようになっており、
ピストン頂部の表面8を含み、上記表面8は、ピストン1がシリンダに配置されたとき、燃焼チャンバに対向するピストン1の部分を構成し、上記表面の形状は、単なる一例として示されているが、従来通り、燃料の燃焼に有利なように設計されていて、
スカート3に設けられた穴10を有する突出部9を含み、上記穴の壁はピストン1の内部に向かって強化され、ピンの穴10を貫く通路はピストン1とロッドとを接合するようになっていて、同様の突出部が、図示されていないピストン1の半部分に、突出部9に対向して対称的に配置される。
スカート3は6mmの比較的に大きな厚みを有すること、
ピストンの頂部7は厚く、その表面8と内部キャビティ2のベース11との間の最大距離が29mmであること、
頂部圧縮リング(その内の1つは表面8に最も近い凹部6に配置される)とピストン頂部7の表面8との間の距離が11mmであること、
圧縮高さ、すなわち、突出部9の穴10の中心とピストン頂部7の表面8との間の距離が51mmであること、
突出部9の穴10の直径が28mmであること、
ピストン1の全高が68mmであること、
機械加工後のピストンの重量が525gであること。
C =0.962%、
Mn=0.341%、
Si=0.237%、
Cr=1.500%、
Ni=0.089%、
Mo=0.017%、
Cu=0.161%、
Al=0.037%、
S =0.001%、
P =0.009%、
V =0.004%、
Ti=0.002%、
Sn=0.002%、
N=0.0041%。
従来技術によるピストン1の構成要素と機能的に等しい構成要素は、同一の参照番号で示されている。
シカート3は遥かに肉厚が薄く、その厚みは1.5mmであること、
ピストン頂部7の厚みは、非常に僅かなもので、約3mmであり、壁の形状はその表面8の形状に引き続き、その側部では燃焼チャンバに向くように曲げられており、その結果、ピストン12の内部キャビティ2は非常に大きな容積を有し、そのことが、材料を非常に節減し、ピストン12を極めて軽量にしていること、
凹部6に配置される頂部圧縮リングとピストン頂部7の表面8との間の距離は、5mmであること、
突出部は、最早、スカート3に一体化されていなく、キャビティ2のベースに設けられた三角形の鐙状部13によって構成される。同様の鐙状部が、図示されていないピストン12の半部分に、上記鐙状部13と対称的に配置されている。鐙状部13と穴10とに近接するため、スカート3は大きな開口部14を有し、この開口部14は、ピストン12を軽くし、スカート3とシリンダライナーとの間の接触面を減少させ、したがって、使用時にピストン12が受ける摩擦を減少させることが可能となること、
圧縮高さは僅か32mmであること、
鐙状部13の穴10の直径は、僅か20mmであり、このことによって、ピストン12とロッドとを結合するピンの直径を減少させることが可能となること、
ピストン12の全高は75mmであること(従来技術によるピストン1の値と同一の値を取り得る)、
機械加工後のピストン12の重量は500gであること。
0.35% ≦ C ≦ 1.2%
0.10% ≦ Mn ≦ 2.0%
0.10% ≦ Si ≦ 1.0%
痕跡量 ≦Cr ≦ 4.5%
痕跡量 ≦ Mo ≦2.0%
痕跡量 ≦ Ni ≦4.5%
痕跡量 ≦ V ≦0.5%
痕跡量 ≦ Cu ≦ 3.5%
他の元素は、鉄と、製造から生じるP,Sn,N,Asなどのありきたりの不純物である。
脱酸元素:アルミニウム(Al:0.060%まで)および/またはカルシウム(Ca:0.050%まで)
硬度改善元素:例えばボロン(B:100ppmまで)
機械加工性改善元素:硫黄(S:0.180%まで)ビスマス(Bi:0.080%まで)テルル(Te:0.020%まで)セレン(Se:0.040%まで)鉛(Pb:0.070%まで)
粒度拡大防止元素:例えば、チタン(Ti:0.050%まで)ニオブ(Nb:0.050%まで)
C =0.377%、
Mn=0.825%、
Si=0.190%、
Cr=0.167%、
Ni=0.113%、
Cu=0.143%、
Al=0.022%、
S =0.01%、
P =0.007%、
Sn=0.01%、
N =75ppm、
Ca=6ppm。
C =0.962%、
Mn=0.341%、
Si=0.237%、
Cr=1.500%、
Ni=0.089%、
Mo=0.017%、
Cu=0.161%、
Al=0.037%、
S =0.01%、
P =0.009%、
V =0.004%、
Ti=0.002%、
Sn=0.002%、
N =41ppm。
C =0.825%、
Mn=0.649%、
Si=0.213%、
Cr=0.100%、
Ni=0.062%、
Cu=0.107%、
Al=0.035%、
S =0.007%、
P =0.007%、
N =55ppm。
3 スカート
7 ピストン頂部
8 ピストン頂部表面
10 穴
12 ピストン
13 突出部
14 開口部
Claims (14)
- 内燃機関のピストンの製造方法において、上記ピストンは、一体に鋳造された金属の部品から形成され、ビレットの加熱は、上記金属の固相線温度と液相線温度との間の中間温度になるように行なわれ、半溶融鍛造によってピストンの形状化が行なわれることを特徴とする製造方法。
- 一体に鋳造された金属の部品から成る内燃機関のピストン(12)において、ビレットを上記金属の固相線温度と液相線温度との間の中間温度になるように上記ビレットを加熱し、次に、半溶融鍛造による形状化によって製造されることを特徴とするピストン。
- 請求項2に記載のピストンにおいて、
突出部は、ピストン(12)の内部キャビティ(2)の基部に設けられた鐙状部(13)によって形成され、上記鐙状部(13)には、上記ピストン(12)を上記ロッドに結合するピンの通路としての穴(10)が設けられ、ピストン(12)のスカート部(3)には、上記鐙状部(13)の穴(10)に近接する開口部(14)が在ることを特徴とするピストン。 - 請求項2または3に記載のピストンにおいて、
ピストン頂部(7)の壁の形状は、上記ピストン頂部(7)の表面(8)の形状に追随して、上記表面の側部では、燃焼チャンバに向くように曲げられていることを特徴するピストン。 - 請求項2乃至4のいずれか1つに記載のピストンにおいて、
強化リブを有していることを特徴するピストン。 - 請求項2乃至5のいずれか1つに記載のピストンにおいて、
炭素鋼から製造されていることを特徴するピストン。 - 請求項6に記載のピストンにおいて、
上記ピストン(12)の化学成分は、重量百分率で表して、
0.35% ≦ C ≦ 1.2%
0.10% ≦ Mn ≦ 2.0%
0.10% ≦ Si ≦ 1.0%
痕跡量 ≦ Cr ≦ 4.5%
痕跡量 ≦ Mo ≦ 2.0%
痕跡量 ≦ Ni ≦ 4.5%
痕跡量 ≦ V ≦ 0.5%
痕跡量 ≦ Cu ≦ 3.5%
痕跡量 ≦ Al ≦ 0.060%
痕跡量 ≦ Ca ≦ 0.050%
痕跡量 ≦ B ≦ 100ppm
痕跡量 ≦ Ti ≦ 0.050%
痕跡量 ≦ Nb ≦ 0.050%
であり、その他の元素は、鉄と、製造の結果生じるありきたりの不純物とであることを特徴するピストン。 - 請求項7に記載のピストンにおいて、
0.080%までのBiと、
0.020%までのTeと、
0.040%までのSeと、
0.070%までのPbとの中から
選択された少なくとも1つの元素と、0.180%までのSとを含んでいることを特徴するピストン。 - 請求項2乃至5のいずれか1つに記載のピストンにおいて、
高温工具鋼から作られていることを特徴するピストン。 - 請求項2乃至5のいずれか1つに記載のピストンにおいて、
高速度鋼から製造されていることを特徴するピストン。 - 請求項2乃至5のいずれか1つに記載のピストンにおいて、
ステンレス鋼から製造されていることを特徴とするピストン。 - 請求項2乃至5のいずれか1つに記載のピストンにおいて、
鋳鉄から製造されていることを特徴するピストン。 - 請求項2乃至5のいずれか1つに記載のピストンにおいて、
Fe−Niをベースにした合金から製造されていることを特徴するピストン。 - 請求項2乃至5のいずれか1つに記載のピストンにおいて、
Ni−Coをベースにした合金から製造されていることを特徴するピストン。
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