JP2006291919A

JP2006291919A - 内燃機関用ピストンの加工方法

Info

Publication number: JP2006291919A
Application number: JP2005116682A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Matsui; 淳松井
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2005-04-14
Filing date: 2005-04-14
Publication date: 2006-10-26

Abstract

【課題】内燃機関用ピストンにおいて、ピストンの機能上必要なピン孔に対する耐摩環の、特に高さ方向の位置精度を向上し、リング溝に対する上下の肉厚を均等に確保し、ピストンの重量増、コスト増を抑制するピストンの加工方法を提供すること。
【解決手段】
ピストンＰのリング溝Ｐ１を強化する耐摩環５を有するピストンの加工方法であって、前記耐摩環５を鋳込んだピストンの加工において、ピン孔８を加工する際、前記耐摩環５の露出面を加工基準に使用したことである。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関用ピストンに関し、特にリング溝に耐摩環を鋳込んだ内燃機関用ピストンの加工方法に関するものである。

従来、この種のピストンの製造方法として、図７と図８とに示すように下型ａと外型ｂと中子型ｃとを有する金型を用い、金型内に、燃焼室のリップ部を強化する繊維成形体ｄと、ピストンのトップリング溝の下地となる耐摩環ｅとをセットし、この状態で金型内にアルミ系の金属溶湯を注入して鋳造を行い、その後鋳造品を仮想線で示す所定のピストン形状に切削する方法が知られている。

図７では、耐摩環ｅは、外型ｂに嵌合する環状の繊維成形体から成る保持部材ｆを用い、この保持部材ｆの上面内周側の凹欠部に耐摩環ｅを嵌合させて、金型内にその内壁面から離間した状態で保持されるようにしている。

図８では、燃焼室のリップ部を強化する繊維成形体ｄの上面外周側の段付部に耐摩環ｅを嵌合させて、金型内にその内壁面から離間した状態で保持されるようにしている。（特許文献１参照）
しかしながら、従来の方法では耐摩環と繊維成型体との相対的な位置精度は向上するが、仮想線で示す所定のピストン形状に切削する際に以下の問題が発生する。

鋳造後のピストンの加工は、鋳肌面を加工基準としてピン孔加工とスカート部のインローの加工とを行い、次にピン孔とインローを加工基準としてリング溝加工と外形加工を行う。特に、リング溝加工はピン孔基準で加工されるため、鋳肌面を基準として加工されたピン孔の位置精度、特に上下方向の位置精度がそのまま影響することとなる。つまり、鋳造誤差によりピン孔が下方にずれた場合はリング溝下側の耐摩環の肉厚が薄くなり、逆にピン孔が上方にずれた場合はリング溝上側の耐摩環の肉厚が薄くなる。耐摩環のリング溝に対する肉厚は最低限確保しなければならない肉厚があるので、その肉厚を確保する為に、鋳造誤差によるずれを見込んで厚くしておく必要がある。耐摩環はアルミより重く高価な材料（例えば、ニレジスト鋳鉄）である為、結果としてピストンの重量増、コスト増につながる。
特開２００１−１２２９７号

本発明は内燃機関用ピストンにおいて、ピストンの機能上必要なピン孔に対する耐摩環の、特に高さ方向の位置精度を向上し、リング溝に対する上下の肉厚を均等に確保し、ピストンの重量増、コスト増を抑制するピストンの加工方法を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために講じた第１の技術的手段は、
ピストンのリング溝を強化する耐摩環を有するピストンの加工方法であって、前記耐摩環を鋳込んだピストンの加工において、クランクシャフトに連結するピンを挿入するためのピン孔を加工する際、前記耐摩環の一方の平面部または他方の平面部を加工基準に使用することを特徴としたことである。

また、上記課題を解決するために講じた第２の技術的手段は、
前記耐摩環を複数の箇所で金型に挟持せしめた状態で、ピストンを鋳造することにより形成された前記耐摩環の露出面を、前記ピン孔を加工する際の基準として使用することを特徴としたことである。

請求項1の発明によれば、
トップリング溝に耐摩環を鋳込んだピストンの加工において、ピストンの機能上必要なピン孔に対する耐摩環の、特に高さ方向の位置精度を向上し、リング溝に対する上下の肉厚を均等に確保できる。その結果、アルミより重く高価な材料であるニレジスト鋳鉄製の耐摩環の厚さを必要最小限にすることができるので、ピストンの重量増、コスト増を抑制することができる。

また、請求項２の発明によれば、
耐摩環の金型で挟持された部分には、鋳造時にアルミの溶湯が行き渡らないので耐摩環の地肌が露出している。この耐摩環の露出面をそのまま加工基準に使用することができるので、鋳造後に加工基準となる耐摩環の地肌を現す加工が必要なくなり、工数増、コスト増を抑制することができる。

以下、本発明の一実施形態について図１乃至図６に従って説明する。

図５はピストンの鋳造用金型に耐摩環５をセットした状態を示している。この金型は、ピストンの頭部側に対応する上型１と、ピストンの胴部外側に対応する外型２と、ピストンの内側に対応する下型３とで構成している。金型を用いて鋳造された鋳造品を図５の仮想線で示す形状に切削し、胴部外周に３条のリング溝Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を有するピストンＰを得る。

上型１と外型２との接合面は内径が一段拡大しており、上型１の拡大面１ａには凸部１ｂが、外型２の拡大面２ａには凸部２ｂが、それぞれ複数の箇所（本実施形態では３箇所）に形成されている。

凸部１ｂと凸部２ｂとは、図６に示すように先端が平面で、それぞれ対向する位置に形成されており、その平面部で耐摩環５を挟持するようになっている。

金型内に、３条のリング溝のうち頭部寄りのトップリング溝Ｐ１の下地となるニレジスト鋳鉄から成るリング状の耐摩環５をセットし、この状態で上部の矢印から金型内にアルミ系の金属溶湯を注湯して鋳造を行う。

鋳造後のピストン素材６は、凸部１ｂと凸部２ｂとで挟持された部分にはアルミの溶湯が行き渡らないので、耐摩環５の地肌が露出している。耐摩環５の露出面を図１、図２、図３に示すように、高さ方向の位置決め治具７に密着せしめてクランクシャフトに連結するピンを挿入するためのピン孔８の加工とスカート部１０のインロー９の加工とを行い、次に高さ方向の加工基準としてピン孔８を、回転方向の加工基準としてインロー９を加工治具にセットしてリング溝加工と外形加工を行う。

このように耐摩環５の露出面を基準にピン孔８を加工し、ピン孔８を基準にリング溝Ｐ１の加工を行うことによって、耐摩環５に対するリング溝Ｐ１の位置精度が確保でき、図４に示すようにリング溝Ｐ１に対する耐摩環５の上下の肉厚５ａと５ｂを均等にすることができる。その結果、アルミより重く高価な材料であるニレジスト鋳鉄製の耐摩環５の厚さを必要最小限にすることができるので、ピストンの重量増、コスト増を抑制することができる。

本発明に係るピストン素材を加工治具にセットした平面図である。図１の縦断面図である。図１のＢ−Ｂ断面図である。本発明に係るピストンの断面図である。本発明に係るピストンの耐摩環を保持した金型の断面図である。図７のＡ−Ａ断面図である。従来例の断面図である。他の従来例の断面図である。

符号の説明

５・・・耐摩環
６・・・ピストン素材
７・・・治具
８・・・ピン孔
Ｐ・・・ピストン

Claims

ピストンのリング溝を強化する耐摩環を有する内燃機関用ピストンの加工方法であって、
前記耐摩環を鋳込んだピストンの加工において、
クランクシャフトに連結するピンを挿入するためのピン孔を加工する際、前記耐摩環の一方の平面部または他方の平面部を加工基準に使用することを特徴とする内燃機関用ピストンの加工方法。
請求項１において、
前記耐摩環を複数の箇所で金型に挟持せしめた状態で、ピストンを鋳造することにより形成された前記耐摩環の露出面を、前記ピン孔を加工する際の基準として使用することを特徴とする内燃機関用ピストンの加工方法。