JP2005349458A - Casting, cast piston, and method for producing casting - Google Patents

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淳 松井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a casting whose surface is exposed to hollow parts formed by casting, to provide a method for producing the same, and to provide a cast piston having excellent cooling efficiency and having high reliability. <P>SOLUTION: The piston 1 is a casting in which oil galleries 20 are formed by casting. The piston 1 is provided with wire gauze 21, and each wire gauze 21 covers the surface of a piston body 11 regulating the oil gallery 20. Cooling oil is passed through each oil gallery 20. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、一般的には、鋳造品、鋳造ピストンおよび鋳造品の製造方法に関し、より特定的には、冷却油を循環させるための中空部が形成された鋳造品、鋳造ピストンおよび鋳造品の製造方法に関する。   The present invention generally relates to a cast product, a cast piston, and a method of manufacturing the cast product. More specifically, the present invention relates to a cast product, a cast piston, and a cast product in which a hollow portion for circulating cooling oil is formed. It relates to a manufacturing method.

従来のピストンに関して、たとえば、特開平5−69240号公報には、リング溝が形成された耐摩環に沿って冷却油用通路が形成されたディーゼルエンジン用ピストンが開示されている(特許文献1)。特許文献1に開示されたピストンでは、耐摩環と、その耐摩環に溶接された冷却油環部とによって区画形成された空間に、冷却油用通路が形成されている。   Regarding a conventional piston, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-69240 discloses a piston for a diesel engine in which a cooling oil passage is formed along a wear-resistant ring in which a ring groove is formed (Patent Document 1). . In the piston disclosed in Patent Document 1, a cooling oil passage is formed in a space defined by a wear ring and a cooling oil ring welded to the wear ring.

また、特開平11−82738号公報には、複雑な構造を必要とせず、耐摩環のリング溝の冷却効率を向上させるピストンが開示されている(特許文献2)。特許文献2に開示されたピストンでも、耐摩環と、その耐摩環に溶接された中空金属環とによって区画形成された空間に、冷却油用通路が形成されている。
特開平5−69240号公報 特開平11−82738号公報
Japanese Patent Laid-Open No. 11-82738 discloses a piston that does not require a complicated structure and improves the cooling efficiency of the ring groove of the wear-resistant ring (Patent Document 2). Even in the piston disclosed in Patent Document 2, a cooling oil passage is formed in a space defined by a wear-resistant ring and a hollow metal ring welded to the wear-resistant ring.
JP-A-5-69240 Japanese Patent Laid-Open No. 11-823838

しかしながら、特許文献1に開示されたピストンでは、冷却油環部によって、ピストン母材であるアルミニウム合金と、冷却油用通路を循環する冷却油とが分断されている。このため、両者の間の熱伝達率が低下し、期待する冷却効率が得られないという問題が発生する。また、特許文献2に開示されたピストンでは、リング溝の冷却効率を向上させるため、冷却油用通路を規定する耐摩環の内周面が凹凸形状に形成されている。しかし、ピストンを形成するアルミニウム合金と、冷却油用通路を循環する冷却油との間には、中空金属環が連続して存在するため、特許文献1に開示されたピストンと同様に冷却効率の低下が問題となる。   However, in the piston disclosed in Patent Document 1, the cooling oil ring portion separates the aluminum alloy that is the piston base material and the cooling oil that circulates through the cooling oil passage. For this reason, the heat transfer coefficient between both falls, and the problem that the expected cooling efficiency is not obtained generate | occur | produces. Further, in the piston disclosed in Patent Document 2, in order to improve the cooling efficiency of the ring groove, the inner circumferential surface of the wear-resistant ring that defines the cooling oil passage is formed in an uneven shape. However, since there is a continuous hollow metal ring between the aluminum alloy forming the piston and the cooling oil circulating in the cooling oil passage, the cooling efficiency is similar to that of the piston disclosed in Patent Document 1. Decrease is a problem.

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、鋳込みにより形成された中空部に鋳物の表面を露出させた鋳造品およびその製造方法を提供することである。また別に、この発明の目的は、冷却効率に優れた信頼性の高い鋳造ピストンを提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a cast product in which the surface of the casting is exposed in a hollow portion formed by casting and a manufacturing method thereof. Another object of the present invention is to provide a highly reliable casting piston having excellent cooling efficiency.

この発明に従った鋳造品は、鋳込みにより中空部が形成された鋳造品である。鋳造品は、金属製の網状体を備える。その網状体は、中空部を規定する鋳物の表面を覆う。   The cast product according to the present invention is a cast product in which a hollow portion is formed by casting. The cast product includes a metal net. The mesh body covers the surface of the casting that defines the hollow portion.

このように構成された鋳造品によれば、網状体によって、鋳造品の鋳造工程時に溶湯が中空部内へ浸入することを防止する。これにより、中空部を規定する鋳物の表面が、網状体の網目の間から中空部に露出した構成を得ることができる。   According to the cast product configured in this manner, the net-like body prevents the molten metal from entering the hollow portion during the casting process of the cast product. Thereby, the structure which the surface of the casting which prescribes | regulates a hollow part is exposed to the hollow part from between the mesh | network of a mesh body can be obtained.

この発明に従った鋳造ピストンは、外周面を有するピストン本体と、外周面の周方向に沿ってピストン本体に埋設され、リング溝が形成された耐摩環とを備え、内燃機関の燃焼圧を受圧し、かつ受熱する鋳造ピストンである。ピストン本体には、耐摩環に隣り合って、冷却用流体が流れる中空部が形成されている。鋳造ピストンは、金属製の網状体をさらに備える。その網状体は、中空部を規定するピストン本体の表面を覆う。   A casting piston according to the present invention includes a piston main body having an outer peripheral surface, and a wear-resistant ring embedded in the piston main body along a circumferential direction of the outer peripheral surface and formed with a ring groove, and receives the combustion pressure of the internal combustion engine. And a casting piston that receives heat. The piston body is formed with a hollow portion through which a cooling fluid flows adjacent to the wear-resistant ring. The casting piston further includes a metal net. The mesh body covers the surface of the piston body that defines the hollow portion.

このように構成された鋳造ピストンによれば、網状体によって、鋳造ピストンの鋳造工程時に溶湯が中空部内へ浸入することを防止する。これにより、中空部を規定するピストン本体の表面を、網状体の網目の間から中空部に露出させることができる。このような構成により、冷却用流体は、ピストン本体の表面と直接、接触しながら、中空部内を流れる。これにより、冷却用流体によるピストン本体や耐摩環の冷却効率を向上させることができ、延いては、ピストンの信頼性を向上させることができる。   According to the casting piston configured as described above, the net-like body prevents the molten metal from entering the hollow portion during the casting process of the casting piston. Thereby, the surface of the piston main body that defines the hollow portion can be exposed to the hollow portion from between the meshes of the mesh body. With such a configuration, the cooling fluid flows in the hollow portion while being in direct contact with the surface of the piston body. As a result, the cooling efficiency of the piston main body and the wear-resistant ring by the cooling fluid can be improved, and as a result, the reliability of the piston can be improved.

また好ましくは、ピストン本体を構成する鋳物が、網状体を挟んで中空部の反対側にのみ存在する。このように構成された鋳造ピストンによれば、網状体の網目の間から中空部に突出した鋳物が、中空部内を流れる冷却用流体の流れを妨げるということがない。このため、冷却用流体によるピストン本体や耐摩環の冷却効率が低下することを防止できる。   Preferably, the casting constituting the piston main body is present only on the opposite side of the hollow portion with the mesh body interposed therebetween. According to the casting piston configured as described above, the casting projecting into the hollow portion from between the meshes of the mesh body does not hinder the flow of the cooling fluid flowing in the hollow portion. For this reason, it can prevent that the cooling efficiency of the piston main body by the cooling fluid and a wear-resistant ring falls.

この発明に従った鋳造品の製造方法は、鋳型内に、中空形状を有する金属製の網状体を配置する工程と、鋳型内に溶融金属を注湯し、網状体が有する中空形状部分に位置して中空部が形成された鋳造品を作製する工程とを備える。   The method for manufacturing a cast product according to the present invention includes a step of placing a metal network having a hollow shape in a mold, a molten metal poured into the mold, and a position in a hollow shape portion of the network. And a step of producing a cast product in which the hollow portion is formed.

このように構成された鋳造品の製造方法によれば、鋳型内に注湯された溶融金属は、網状体の網目を通過することができず、網状体が有する中空形状部分に中空部を形成することができる。これにより、中子を用いることなく、鋳物の表面が中空部に露出した構成を得ることができる。   According to the casting product manufacturing method configured as described above, the molten metal poured into the mold cannot pass through the mesh of the mesh body, and a hollow portion is formed in the hollow shape portion of the mesh body. can do. Thereby, the structure which the surface of the casting was exposed to the hollow part can be obtained, without using a core.

また好ましくは、鋳造品を作製する工程は、重力鋳造法により鋳造品を作製する場合に、鋳型内の雰囲気との境界に生じる溶融金属の酸化膜を、網状体によって捉え、酸化膜の形成される位置を制御する工程を含む。このように構成された鋳造品の製造方法によれば、亀裂や欠損の起点となり得る溶融金属の酸化膜が、鋳造品の応力集中が生じやすい位置や、鋳造工程後に加工される位置に形成されることを防止できる。   Preferably, in the step of producing a cast product, when a cast product is produced by a gravity casting method, an oxide film of a molten metal generated at a boundary with an atmosphere in a mold is captured by a network and an oxide film is formed. A step of controlling the position. According to the method of manufacturing a cast product thus configured, a molten metal oxide film that can be a starting point of cracks and defects is formed at a position where stress concentration of the cast product is likely to occur or at a position processed after the casting process. Can be prevented.

以上説明したように、この発明に従えば、鋳込みにより形成された中空部に鋳物の表面を露出させた鋳造品およびその製造方法を提供することができる。また、この発明に従えば、冷却効率に優れた信頼性の高い鋳造ピストンを提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a cast product in which the surface of the casting is exposed in a hollow portion formed by casting and a method for manufacturing the same. Moreover, according to this invention, the reliable casting piston excellent in cooling efficiency can be provided.

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、この発明の実施の形態におけるピストンを示す側面図である。図中には、直接噴射式のディーゼルエンジンを構成するピストンとシリンダとが示されている。図2は、図1中のピストンを示す断面図である。   FIG. 1 is a side view showing a piston according to an embodiment of the present invention. In the figure, a piston and a cylinder constituting a direct injection type diesel engine are shown. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the piston in FIG.

図1および図2を参照して、ディーゼルエンジンは、シリンダ壁2bを有するシリンダ2と、そのシリンダ壁2bに囲まれた空間に封入されたピストン1とを備える。ピストン1は、鋳造工程により作製された鋳造ピストンであり、アルミニウム合金からたとえば形成されたピストン本体11を備える。シリンダ2は、たとえば、鋳鉄やアルミニウム合金から形成されている。   Referring to FIGS. 1 and 2, the diesel engine includes a cylinder 2 having a cylinder wall 2b and a piston 1 enclosed in a space surrounded by the cylinder wall 2b. The piston 1 is a cast piston manufactured by a casting process, and includes a piston main body 11 formed of, for example, an aluminum alloy. The cylinder 2 is made of cast iron or aluminum alloy, for example.

ピストン本体11は、ヘッド部4と、ヘッド部4に連なり、図示しないコネクティングロッドに接続されるスカート部3とから構成されている。ヘッド部4は、図示しないシリンダヘッドに向い合う頂面1aを有する。ヘッド部4には、頂面1aから凹んだ形状を有し、燃焼室を構成するリップ部17が形成されている。ピストン1は、その燃焼室で発生した燃焼圧を受けることによって、シリンダ2内を往復運動する。   The piston body 11 includes a head portion 4 and a skirt portion 3 that is connected to the head portion 4 and connected to a connecting rod (not shown). The head portion 4 has a top surface 1a facing a cylinder head (not shown). The head portion 4 is formed with a lip portion 17 having a shape recessed from the top surface 1a and constituting a combustion chamber. The piston 1 reciprocates in the cylinder 2 by receiving the combustion pressure generated in the combustion chamber.

図3は、図2中の2点鎖線IIIに囲まれた範囲を拡大して示す断面図である。図1から図3を参照して、ヘッド部4は、シリンダ壁2bに対向して延在する外周面1bをさらに有する。ピストン本体11には、耐摩環10が埋設されている。耐摩環10は、リップ部17を取り囲むように、外周面1bの周方向に沿って環状に延びている。耐摩環10は、耐磨耗性に優れた材料から形成されており、たとえば、ニレジスト(Ni-resist:高ニッケルオーステナイト鋳鉄)から形成されている。   3 is an enlarged cross-sectional view of a range surrounded by a two-dot chain line III in FIG. Referring to FIGS. 1 to 3, head portion 4 further includes an outer peripheral surface 1 b extending to face cylinder wall 2 b. A wear-resistant ring 10 is embedded in the piston body 11. The wear-resistant ring 10 extends in a ring shape along the circumferential direction of the outer peripheral surface 1 b so as to surround the lip portion 17. The wear ring 10 is made of a material having excellent wear resistance, and is made of, for example, Ni-resist (high nickel austenitic cast iron).

耐摩環10には、外周面1b側に開口し、外周面1bの周方向に沿って延びるリング溝12が形成されている。外周面1bには、外周面1bの周方向に沿って延びるリング溝13およびオイルリング溝14が形成されている。リング溝12および13ならびにオイルリング溝14は、互いに間隔を隔てて形成されており、リング溝12、リング溝13およびオイルリング溝14と挙げた順に、頂面1aに近い位置から並んで形成されている。   The wear-resistant ring 10 is formed with a ring groove 12 that opens toward the outer peripheral surface 1b and extends along the circumferential direction of the outer peripheral surface 1b. A ring groove 13 and an oil ring groove 14 extending along the circumferential direction of the outer peripheral surface 1b are formed on the outer peripheral surface 1b. The ring grooves 12 and 13 and the oil ring groove 14 are formed spaced apart from each other, and are formed side by side from a position close to the top surface 1a in the order of the ring groove 12, the ring groove 13, and the oil ring groove 14. ing.

リング溝12および13には、それぞれ、上部ピストンリング5および下部ピストンリング6が嵌め合わされている。オイルリング溝14には、オイルリング7が嵌め合わされている。上部ピストンリング5は、摩耗に対して最も厳しい条件となる位置に配置されている。したがって、その位置に耐摩環10を設けることによって、ピストン1の耐磨耗性を確保することができる。なお、なお、本実施の形態では、ピストンに3本のリングが設けられているが、1本のリングが設けられていても良いし、2本のリングが設けられていても良い。   An upper piston ring 5 and a lower piston ring 6 are fitted in the ring grooves 12 and 13, respectively. The oil ring 7 is fitted in the oil ring groove 14. The upper piston ring 5 is disposed at a position that is the most severe condition against wear. Therefore, the wear resistance of the piston 1 can be ensured by providing the wear-resistant ring 10 at that position. In this embodiment, the piston is provided with three rings. However, one ring may be provided, or two rings may be provided.

ピストン本体11には、耐摩環10の内側に位置して環状に延在するオイルギャラリ20が形成されている。オイルギャラリ20は、耐摩環10の内周面10cと、その内周面10cから連なるピストン本体11の表面11aとに囲まれた空間に形成されている。オイルギャラリ20は、ほぼ耐摩環10とリップ部17との間に位置している。ピストン本体11には、オイルギャラリ20に連通するオイル供給孔15と、図2中に示す断面とは別断面でオイルギャラリ20に連通する図示しないオイル排出孔とが形成されている。ピストン本体11の表面11aは、ステンレス鋼などの金属から形成された金網21によって覆われている。ピストン本体11を構成する鋳物は、金網21を挟んで、オイルギャラリ20とは反対側にのみ存在し、内周面10cと表面11aとに囲まれた空間にピストン本体11を構成する鋳物が存在しない。   The piston main body 11 is formed with an oil gallery 20 that is positioned inside the wear-resistant ring 10 and extends in an annular shape. The oil gallery 20 is formed in a space surrounded by the inner peripheral surface 10c of the wear-resistant ring 10 and the surface 11a of the piston main body 11 connected to the inner peripheral surface 10c. The oil gallery 20 is located approximately between the wear-resistant ring 10 and the lip portion 17. The piston main body 11 is formed with an oil supply hole 15 communicating with the oil gallery 20 and an oil discharge hole (not shown) communicating with the oil gallery 20 in a cross section different from the cross section shown in FIG. The surface 11a of the piston body 11 is covered with a wire mesh 21 formed of a metal such as stainless steel. The casting that constitutes the piston main body 11 exists only on the opposite side of the oil gallery 20 with the metal mesh 21 in between, and the casting that constitutes the piston main body 11 exists in a space surrounded by the inner peripheral surface 10c and the surface 11a. do not do.

なお、本実施の形態では、好ましい形態として上述の構成について説明したが、ピストン本体11を構成する鋳物は、金網21の網目から突出していても良い。   In addition, in this Embodiment, although the above-mentioned structure was demonstrated as a preferable form, the casting which comprises the piston main body 11 may protrude from the mesh | network of the metal mesh 21. FIG.

図4は、図3中に示す耐摩環および金網を部分的に示す斜視図である。図中では、耐摩環および金網の形状を表わすため、図3中のピストン本体11が透視して描かれている。図3および図4を参照して、金網21は、略C字状に折り曲げられており、その両端が、耐摩環10の周方向に沿って、内周面10cの上端および下端にそれぞれ接続されている。金網21は、正方形形状を有する開口部30が格子状に配列された網目状に形成されている。開口部30の一辺の長さは、たとえば、0.5mmである。オイルギャラリ20を取り囲むピストン本体11の表面11aは、開口部30を介してオイルギャラリ20に露出している。   FIG. 4 is a perspective view partially showing the wear-resistant ring and the wire mesh shown in FIG. In the drawing, the piston main body 11 in FIG. 3 is shown in a transparent manner in order to represent the shape of the wear-resistant ring and the wire mesh. 3 and 4, the wire mesh 21 is bent in a substantially C shape, and both ends thereof are connected to the upper end and the lower end of the inner peripheral surface 10c along the circumferential direction of the wear-resistant ring 10, respectively. ing. The metal mesh 21 is formed in a mesh shape in which openings 30 having a square shape are arranged in a lattice pattern. The length of one side of the opening 30 is, for example, 0.5 mm. A surface 11 a of the piston body 11 surrounding the oil gallery 20 is exposed to the oil gallery 20 through the opening 30.

耐摩環10およびピストン本体11を冷却するため、オイルギャラリ20には、オイル供給孔15を通じて冷却油が供給される。供給された冷却油は、オイルギャラリ20の内部を循環した後、図示しないオイル排出孔を通じて外部へと排出される。この際、ピストン本体11の表面11aがオイルギャラリ20に露出しているため、冷却油は、表面11aと直接、接触しながらオイルギャラリ20の内部を循環する。   Cooling oil is supplied to the oil gallery 20 through the oil supply hole 15 in order to cool the wear ring 10 and the piston body 11. The supplied cooling oil is circulated through the oil gallery 20 and then discharged to the outside through an oil discharge hole (not shown). At this time, since the surface 11a of the piston body 11 is exposed to the oil gallery 20, the cooling oil circulates inside the oil gallery 20 while directly contacting the surface 11a.

金網21の開口寸法が最も大きくなる値(図4中では、開口部30の対角線長さ)をLとした場合、開口寸法Lは、0.2mm以上1.0mm以下であることが好ましい。開口寸法Lを0.2mm以上とすることで、表面11aがオイルギャラリ20に露出する面積を確保することができる。開口寸法Lを1.0mm以下とすることで、後で説明するピストン1の鋳造工程時に、溶融金属が金網21の網目を通過することを防止できる。   When the value (the diagonal length of the opening 30 in FIG. 4) at which the opening size of the wire mesh 21 is the largest is L, the opening size L is preferably 0.2 mm or more and 1.0 mm or less. By setting the opening dimension L to 0.2 mm or more, an area where the surface 11a is exposed to the oil gallery 20 can be secured. By setting the opening dimension L to 1.0 mm or less, it is possible to prevent the molten metal from passing through the mesh of the metal mesh 21 during the piston 1 casting process described later.

図5は、図4中に示す金網の第1の変形例であって、その金網の表面を拡大して示す平面図である。図5を参照して、本変形例では、金網21は、長方形形状を有する開口部31が格子状に配列された網目状に形成されている。この場合、開口部31の対角線長さが、金網21の開口寸法Lとなる。   FIG. 5 is a first modified example of the wire mesh shown in FIG. 4, and is a plan view showing an enlarged surface of the wire mesh. Referring to FIG. 5, in this modification, the wire net 21 is formed in a mesh shape in which openings 31 having a rectangular shape are arranged in a lattice shape. In this case, the diagonal length of the opening 31 is the opening dimension L of the wire mesh 21.

図6は、図4中に示す金網の第2の変形例を示す斜視図である。図7は、図6中に示す金網の表面を拡大して示す平面図である。図6および図7を参照して、本変形例では、金網21は、ひし形形状を有する開口部32が連続して配列された網目状に形成されている。この場合、開口部32から得られる2つの対角線長さのうち大きい方の長さが、金網21の開口寸法Lとなる。   FIG. 6 is a perspective view showing a second modification of the wire mesh shown in FIG. FIG. 7 is an enlarged plan view showing the surface of the wire mesh shown in FIG. With reference to FIG. 6 and FIG. 7, in the present modification, the wire net 21 is formed in a mesh shape in which openings 32 having a rhombus shape are continuously arranged. In this case, the larger one of the two diagonal lengths obtained from the opening 32 is the opening dimension L of the wire mesh 21.

図8は、図4中に示す金網の第3の変形例であって、その金網の表面を拡大して示す平面図である。図8を参照して、本変形例では、金網21は、円形状を有する開口部33が連続して配列された網目状に形成されている。この場合、開口部33の直径が金網21の開口寸法Lとなる。なお、金網21の網目の形状は、図4から図8を用いて説明した形状に限定されず、多角形や楕円形など他の形状であっても良い。   FIG. 8 is a third modification of the wire mesh shown in FIG. 4, and is a plan view showing the surface of the wire mesh in an enlarged manner. Referring to FIG. 8, in the present modification, the wire net 21 is formed in a mesh shape in which circular openings 33 are continuously arranged. In this case, the diameter of the opening 33 is the opening dimension L of the wire mesh 21. Note that the shape of the mesh of the wire mesh 21 is not limited to the shape described with reference to FIGS. 4 to 8 and may be other shapes such as a polygon or an ellipse.

この発明の実施の形態における鋳造品としてのピストン1は、鋳込みにより中空部としてのオイルギャラリ20が形成された鋳造品である。ピストン1は、金属製の網状体としての金網21を備える。金網21は、オイルギャラリ20を規定する鋳物としてのピストン本体11の表面11aを覆う。オイルギャラリ20には、冷却用流体としての冷却油が流される。   The piston 1 as a cast product in the embodiment of the present invention is a cast product in which an oil gallery 20 as a hollow portion is formed by casting. The piston 1 includes a metal net 21 as a metal net. The metal mesh 21 covers the surface 11 a of the piston body 11 as a casting that defines the oil gallery 20. The oil gallery 20 is supplied with cooling oil as a cooling fluid.

なお、本実施の形態では、本発明における鋳造品を、ディーゼルエンジンを構成するピストン1に適用した場合について説明したが、これに限定されず、鋳造によって作製される各種の製品に適用することが可能である。また、ディーゼルエンジンのピストンのみならず、ガソリンエンジンのピストンに適用することも可能である。さらに、本実施の形態では、耐摩環10に隣接してオイルギャラリ20が形成されているが、オイルギャラリ20は、耐摩環10と間隔を隔ててピストン本体11の内部に形成されていても良い。この場合、金網21は、オイルギャラリ20を取り囲むピストン本体11の表面を覆うように形成される。また、本発明における鋳造品では、耐摩環10は、必ずしも形成されている必要はない。   In the present embodiment, the case where the cast product according to the present invention is applied to the piston 1 constituting the diesel engine has been described. However, the present invention is not limited to this and can be applied to various products produced by casting. Is possible. Further, it can be applied not only to a piston of a diesel engine but also to a piston of a gasoline engine. Further, in the present embodiment, the oil gallery 20 is formed adjacent to the wear-resistant ring 10, but the oil gallery 20 may be formed inside the piston main body 11 with a space from the wear-resistant ring 10. . In this case, the wire mesh 21 is formed so as to cover the surface of the piston body 11 surrounding the oil gallery 20. In the cast product according to the present invention, the wear-resistant ring 10 does not necessarily have to be formed.

この発明の実施の形態における鋳造ピストンとしてのピストン1は、外周面1bを有するピストン本体11を備え、内燃機関としてのディーゼルエンジンの燃焼圧を受圧し、かつ受熱する鋳造ピストンである。ピストン本体11には、冷却用流体としての冷却油が流れる中空部としてのオイルギャラリ20が形成されている。ピストン1は、網状体としての金網21をさらに備える。金網21は、オイルギャラリ20を規定するピストン本体11の表面11aを覆う。   A piston 1 as a casting piston in an embodiment of the present invention is a casting piston that includes a piston body 11 having an outer peripheral surface 1b, receives the combustion pressure of a diesel engine as an internal combustion engine, and receives heat. The piston main body 11 is formed with an oil gallery 20 as a hollow portion through which cooling oil as a cooling fluid flows. The piston 1 further includes a wire net 21 as a net-like body. The wire mesh 21 covers the surface 11 a of the piston body 11 that defines the oil gallery 20.

ピストン1は、外周面1bの周方向に沿ってピストン本体11に埋設され、リング溝12が形成された耐摩環10をさらに備える。オイルギャラリ20は、耐摩環10に隣り合って環状に延びている。   The piston 1 further includes a wear-resistant ring 10 that is embedded in the piston body 11 along the circumferential direction of the outer peripheral surface 1b and in which a ring groove 12 is formed. The oil gallery 20 extends in an annular shape adjacent to the wear-resistant ring 10.

図9は、図1中のピストンを製造するための鋳型を示す断面図である。続いて、図1中に示すピストンの製造方法について説明を行なう。図9を参照して、本実施の形態では、所定形状のキャビティ51を有する鋳型41を用いて、重力鋳造法(溶かした金属を自然重力によって鋳型に注入する方法)によりピストン1を作製する。鋳型41には、それぞれ異なる位置からキャビティ51に連通する湯口42および押し湯座(ライザ)43とが形成されている。   FIG. 9 is a cross-sectional view showing a mold for manufacturing the piston in FIG. Then, the manufacturing method of the piston shown in FIG. 1 is demonstrated. Referring to FIG. 9, in the present embodiment, piston 1 is manufactured by a gravity casting method (a method in which molten metal is poured into a mold by natural gravity) using a mold 41 having a cavity 51 having a predetermined shape. The mold 41 is formed with a gate 42 and a riser 43 that communicate with the cavity 51 from different positions.

まず、中空空間54を形成するように金網21が固定された耐摩環ベース53を、キャビティ51内の所定位置にセッティングする。次に、湯口42からキャビティ51内に、ピストン本体11の材料である溶融金属52、たとえば溶融したアルミニウム合金を注湯する。このとき、溶融金属52は、金網21の周りに充填されていくものの、自らの表面張力によって、金網21の網目を通過することができない。このため、溶融金属52は、中空空間54内に浸入せず、その周りを取り囲んだ状態でキャビティ51に充填される。   First, the wear-resistant ring base 53 to which the wire mesh 21 is fixed so as to form the hollow space 54 is set at a predetermined position in the cavity 51. Next, molten metal 52, for example, a molten aluminum alloy, which is a material of the piston body 11 is poured into the cavity 51 from the gate 42. At this time, the molten metal 52 is filled around the wire mesh 21, but cannot pass through the mesh of the wire mesh 21 due to its surface tension. For this reason, the molten metal 52 does not enter the hollow space 54 but fills the cavity 51 in a state of surrounding the molten metal 52.

図10は、図9中の2点鎖線Xで囲まれた範囲を拡大して示す断面図である。図10を参照して、溶融金属52の注湯時、キャビティ51内は、大気雰囲気にある。このため、溶融金属52と大気雰囲気中の酸素とが反応して、溶融金属52の液面52aには、酸化膜が形成されている。一方、溶融金属52の注湯が進むに従って、液面52aの高さが徐々に上昇し、やがて金網21がセッティングされた位置にまで達する。このとき、金網21の直下に位置して液面52aに形成されていた溶融金属52の酸化膜が、金網21に接触する。すると、液面52aの全体に渡って形成されていた全ての酸化膜が、金網21に引き寄せられ、金網21の周りに集合する。   FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view showing a range surrounded by a two-dot chain line X in FIG. Referring to FIG. 10, when pouring molten metal 52, cavity 51 is in an air atmosphere. For this reason, the molten metal 52 reacts with oxygen in the air atmosphere, and an oxide film is formed on the liquid surface 52 a of the molten metal 52. On the other hand, as the pouring of the molten metal 52 proceeds, the height of the liquid level 52a gradually rises and eventually reaches a position where the metal mesh 21 is set. At this time, the oxide film of the molten metal 52 located immediately below the wire mesh 21 and formed on the liquid surface 52 a comes into contact with the wire mesh 21. Then, all the oxide films formed over the entire liquid surface 52 a are attracted to the wire mesh 21 and gather around the wire mesh 21.

このように金網21は、溶融金属52の酸化膜のフィルタとしても機能し、後に続く工程でリップ部17が加工される位置に酸化膜が形成されることを防止できる。燃焼圧を受け、応力集中が生じやすいリップ部17に、亀裂や欠損の起点となる酸化膜が形成されることを防止することで、ピストン1の信頼性を向上させることができる。また、続く工程でリップ部17を加工する際にも、加工面に欠けが生じることを防止できる。   Thus, the metal mesh 21 also functions as a filter for the oxide film of the molten metal 52, and can prevent an oxide film from being formed at a position where the lip portion 17 is processed in a subsequent process. The reliability of the piston 1 can be improved by preventing the formation of an oxide film serving as a starting point of cracks and defects on the lip portion 17 that is susceptible to stress concentration due to combustion pressure. Further, when the lip portion 17 is processed in the subsequent process, it is possible to prevent the processed surface from being chipped.

溶融金属52を冷却した後、得られた鋳造ピストンを鋳型41から取り出す。耐摩環ベース53と金網21とに取り囲まれた中空空間54には、オイルギャラリ20が形成されている。最後に、その鋳造ピストンに必要な加工を施し、図1中に示すピストン1を完成させる。   After the molten metal 52 is cooled, the obtained casting piston is taken out from the mold 41. An oil gallery 20 is formed in a hollow space 54 surrounded by the wear-resistant ring base 53 and the wire mesh 21. Finally, necessary processing is performed on the cast piston to complete the piston 1 shown in FIG.

この発明の実施の形態における鋳造品としてのピストン1の製造方法は、鋳型41内に、中空形状としての中空空間54を有する金属製の網状体としての金網21を配置する工程と、鋳型41内に溶融金属52を注湯し、金網21が有する中空空間54部分に位置して中空部としてのオイルギャラリ20が形成されたピストン1を作製する工程とを備える。   The manufacturing method of the piston 1 as a cast product according to the embodiment of the present invention includes a step of disposing a metal mesh 21 as a metal net having a hollow space 54 as a hollow shape in the mold 41, And the step of pouring molten metal 52 into the piston 1 in which the oil gallery 20 as a hollow portion is formed in the hollow space 54 portion of the wire mesh 21.

このように構成された、この発明の実施の形態におけるピストン1およびその製造方法によれば、冷却油が、オイルギャラリ20に露出した表面11aと接触しながらオイルギャラリ20内を循環する。このため、ピストン本体11の冷却効率が向上し、燃焼室に近く、温度上昇が最も大きくなる耐摩環10の周りを効果的に冷却することができる。たとえば、アルミニウムからなるピストン本体11とオイルギャラリ20との間にステンレス板が介在しており、アルミニウム−ステンレス間の熱伝達率を100%とした場合を想定すると、本実施の形態では、この場合と比較して冷却効率を約1%向上させることができる。つまり、実際には、冷却効率を1%から7%ほどの範囲で向上させることができる。これにより、ピストン1とシリンダ2との摺動面に供給された潤滑油が劣化することを防止し、ピストン1を安定して往復運動させることができる。   According to the piston 1 and the manufacturing method thereof according to the embodiment of the present invention configured as described above, the cooling oil circulates in the oil gallery 20 while being in contact with the surface 11a exposed to the oil gallery 20. For this reason, the cooling efficiency of the piston main body 11 is improved, and it is possible to effectively cool the periphery of the wear-resistant ring 10 that is close to the combustion chamber and has the largest temperature rise. For example, assuming that a stainless steel plate is interposed between the piston body 11 made of aluminum and the oil gallery 20 and the heat transfer coefficient between aluminum and stainless steel is 100%, in this embodiment, in this case, The cooling efficiency can be improved by about 1%. That is, in practice, the cooling efficiency can be improved in the range of 1% to 7%. Thereby, it can prevent that the lubricating oil supplied to the sliding surface of the piston 1 and the cylinder 2 deteriorates, and can reciprocate the piston 1 stably.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

この発明の実施の形態におけるピストンを示す側面図である。It is a side view which shows the piston in embodiment of this invention. 図1中のピストンを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the piston in FIG. 図2中の2点鎖線IIIに囲まれた範囲を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the range enclosed by the dashed-two dotted line III in FIG. 図3中に示す耐摩環および金網を部分的に示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view partially showing a wear-resistant ring and a wire net shown in FIG. 3. 図4中に示す金網の第1の変形例であって、その金網の表面を拡大して示す平面図である。It is a 1st modification of the wire mesh shown in FIG. 4, Comprising: It is a top view which expands and shows the surface of the wire mesh. 図4中に示す金網の第2の変形例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the 2nd modification of the wire mesh shown in FIG. 図6中に示す金網の表面を拡大して示す平面図である。It is a top view which expands and shows the surface of the wire mesh shown in FIG. 図4中に示す金網の第3の変形例であって、その金網の表面を拡大して示す平面図である。FIG. 5 is a third modification of the wire mesh shown in FIG. 4, and is a plan view showing an enlarged surface of the wire mesh. 図1中のピストンを製造するための鋳型を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the casting_mold | template for manufacturing the piston in FIG. 図9中の2点鎖線Xで囲まれた範囲を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the range enclosed with the dashed-two dotted line X in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 ピストン、1b 外周面、10 耐摩環、11 ピストン本体、11a 表面、12 リング溝、20 オイルギャラリ、21 金網、41 鋳型、52 溶融金属、54 中空空間。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piston, 1b outer peripheral surface, 10 Wear-resistant ring, 11 Piston main body, 11a surface, 12 Ring groove, 20 Oil gallery, 21 Wire net, 41 Mold, 52 Molten metal, 54 Hollow space.

Claims (5)

鋳込みにより中空部が形成された鋳造品であって、
前記中空部を規定する鋳物の表面を覆う金属製の網状体を備える、鋳造品。
A cast product in which a hollow portion is formed by casting,
A cast product comprising a metal net that covers the surface of a casting that defines the hollow portion.
外周面を有するピストン本体と、
前記外周面の周方向に沿って前記ピストン本体に埋設され、リング溝が形成された耐摩環とを備え、
内燃機関の燃焼圧を受圧し、かつ受熱する鋳造ピストンであって、
前記ピストン本体には、前記耐摩環に隣り合って、冷却用流体が流れる中空部が形成されており、
前記中空部を規定する前記ピストン本体の表面を覆う金属製の網状体をさらに備える、鋳造ピストン。
A piston body having an outer peripheral surface;
A wear-resistant ring embedded in the piston body along the circumferential direction of the outer peripheral surface and having a ring groove formed thereon,
A casting piston that receives the combustion pressure of the internal combustion engine and receives heat,
In the piston body, a hollow portion through which a cooling fluid flows is formed adjacent to the wear-resistant ring,
A cast piston, further comprising a metal net that covers a surface of the piston body defining the hollow portion.
前記ピストン本体を構成する鋳物が、前記網状体を挟んで前記中空部の反対側にのみ存在する、請求項2に記載の鋳造ピストン。   The casting piston according to claim 2, wherein a casting that constitutes the piston main body exists only on the opposite side of the hollow portion with the mesh body interposed therebetween. 鋳型内に、中空形状を有する金属製の網状体を配置する工程と、
前記鋳型内に溶融金属を注湯し、前記網状体が有する中空形状部分に位置して中空部が形成された鋳造品を作製する工程とを備える、鋳造品の製造方法。
Placing a metal net having a hollow shape in a mold; and
And a step of pouring molten metal into the mold and producing a cast product in which a hollow part is formed in a hollow part of the mesh body.
前記鋳造品を作製する工程は、重力鋳造法により前記鋳造品を作製する場合に、前記鋳型内の雰囲気との境界に生じる前記溶融金属の酸化膜を、前記網状体によって捉え、前記酸化膜の形成される位置を制御する工程を含む、請求項4に記載の鋳造品の製造方法。   The step of producing the cast product includes capturing the oxide film of the molten metal generated at the boundary with the atmosphere in the mold by the network when producing the cast product by a gravity casting method. The manufacturing method of the casting of Claim 4 including the process of controlling the position formed.
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