JP2015224544A - ピストン用中空耐摩環、内燃機関のピストン、及び、内燃機関のピストンの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ピストン用中空耐摩環を鋳包んだピストンにおいて、ピストンリング部位、及び燃焼室近傍部位に対する冷却性能を著しく向上して、燃焼室の亀裂や、リングスカッフや、ピストンスカッフ等の発生を抑制できるピストン用中空耐摩環、内燃機関のピストン、及び、内燃機関のピストンの製造方法を提供する。
【解決手段】耐摩環状体１１の内周壁１１ｉに断面がコの字型の形状の中空用環状体１２が接合されて、冷却用の潤滑油Ｏが流れる中空部１２ｃを形成するピストン用中空耐摩環１０において、耐摩環状体１１又は中空用環状体１２にピストンの鋳包み時における周方向位置決用の係合穴２１を形成するとともに、中空部１２ｃ内に噴射される潤滑油Ｏを中空部１２ｃ内に誘導する誘導突起部２０を中空部１２ｃの潤滑油Ｏの流入孔１２ｈの位置に対向する部位に形成して構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関のピストンに鋳包まれるピストン用中空耐摩環への潤滑油の流入効率を向上できて、このピストン用中空耐摩環の外周壁のピストンリング溝に嵌合されるピストンリング及びピストンの燃焼室近傍の冷却性能を著しく向上できるピストン用中空耐摩環、内燃機関のピストン、及び、内燃機関のピストンの製造方法に関する。

内燃機関のシリンダ（気筒）内に配設されるピストンにおいては、その製造時に、ピストンリング（トップリング、セカンドリング及びオイルリング）及び燃焼室近傍を冷却するための冷却用の潤滑油が通る中空部を備えたピストン用中空耐摩環が鋳包まれることがある。

図６に示すように、このピストン用中空耐摩環１０Ｘは、ニレジスト鋳鉄を曲げ加工等により環状にした耐摩環状体１１と、ステンレス鋼板等を曲げ加工等により外周側が開放された断面コの字型の中空用環状体１２とを、断面コの字型の上側壁１２ｕ及び下側壁１２ｄが共に耐摩環状体１１の上側壁１１ｕ及び下側壁１１ｄと面一になるように、別々に制作され、この耐摩環状体１１の内周壁１１ｉに中空用環状体１２の外周側の部分１２ｏを、例えば、Ｔｉｇ溶接Ｗ等により接合して制作される。この耐摩環状体１１の内周壁１１ｉとコの字型の中空用環状体１２の凹部で形成される中空部１２ｃがピストン燃焼室近傍部及び耐摩環状体１１を冷却するための潤滑油Ｏを流通させる通路となり、ピストンリング溝１１ａは、この耐摩環状体１１の外周壁１１ｏに形成される。

この中空部１２ｃへの冷却用の潤滑油Ｏの供給は、ピストンを鋳造した後に、中空用環状体１２にアルミドリル加工等で中空部１２ｃに通じる流入孔１２ｈと流出孔１２ｊを形成し、ピストン内に形成されたオイル通路を経由して、ピストン下方のオイルパン近傍に配設されたオイルジェットで噴射される潤滑油Ｏを流入孔１２ｈから導入し、中空部１２ｃを通過して、流出孔１２ｊからオイルパンに戻すことにより行われる。

このピストン用中空耐摩環の冷却性能を向上させる技術として、様々な技術が提案されており、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼板からなる上板と下板の各一端の基端部をニレジスト鋳鉄からなる耐摩環の表面に接合すると共に、上板と下板の各他端側の先端部を接合することにより、耐摩環の背面に上板と下板とによって冷却空洞を一体的に形成した冷却空洞付き耐摩環が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、ピストンリング溝を有する、鋳物製ニレジスト材からなる耐摩環本体部分とは別体に、ステンレス薄鋼をロール加工してなる断面略コ字状の成型体によって冷却剤が還流する胴環部を形成し、この成型体をニッケルろう材によって耐摩環本体部分に接合するエンジン用ピストン耐摩環が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、従来技術の図６に示すようなピストン用中空耐摩環１０Ｘでは、断面コの字型の中空用環状体に形成された中空用環状体１２Ｘの中空部１２ｃへの潤滑油Ｏの流入効率を向上させようと、流入孔１２ｈから中空部１２ｃの内部に供給される潤滑油Ｏの供給圧力を上げると、図７に示すように、噴射された潤滑油Ｏは、中空部１２ｃの上側壁１２ｕに高速で当たるため跳ね返されて、その多く（例えば半分以上）が流入孔１２ｈからそのまま下方のオイルパンへ戻ってしまうため、この潤滑油Ｏによる冷却性能を向上できないという問題がある。

この冷却性能が不十分となると、熱負荷が高くなり、ピストン燃焼室亀裂、油膜切れによる局部的な金属接触による滑り面の凝着摩耗によるスカッフ（引っ掻き傷）がリングスやピストンやシリンダに生じ、ひどい場合にはピストンが全損に至る場合がある。

これに関連して、ピストンリング及び燃焼室の冷却機構として、ピストンの内部にクーリングチャンネルが形成され、このクーリングチャンネルの入口に向けてピストン下方のオイルジェットからオイルが噴射される内燃機関用ピストンにおいて、入口上方のクーリングチャンネルの天井部に、入口より入ったオイルの流れの向きをクーリングチャンネルの形成方向に向ける案内壁を設けた内燃機関用ピストンが提案されている（例えば、特許文献３参照）。

アルミクーリングチャンネルピストン及び鋳鉄ピストン等においては、この内燃機関用ピストンのような、クーリングチャンネルの天井部に案内壁を設けることは、ピストンの鋳込み時に塩中子、砂中子、ロストワックスによる成形等でできる。

しかしながら、ピストン用中空耐摩環を鋳包むピストンに適用しようとすると、従来技術においては、このピストン用中空耐摩環の鋳包み工程において、ピストン用中空耐摩環の軸方向の位置決めは、ピストン用中空耐摩環の耐摩環状体の外周壁に形成したＶ字形状溝によって行っているが、ピストン用中空耐摩環の周方向における位置決めは必要がないため、ピストン用中空耐摩環を鋳包んで一体化してしまうと、ピストンの鋳造後では、案内壁の周方向の位置が分からなくなり、この案内壁に対向する位置に流入孔を形成することができなくなってしまう。

そのため、ピストン用中空耐摩環を鋳包むピストンにおいては案内壁を設けるという発想が起きず、その冷却用中空用環状体の下側壁に形成された流入孔より流入する潤滑油の量を増加して、ピストン用中空耐摩環の冷却性能を向上させるという問題が残ったままとなっている。

特開２００５−３６７７１号公報 特開平５−２３１５３９号公報 特開２００５−９０４４８号公報

本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、ピストン用中空耐摩環を鋳包んだピストンにおいて、ピストン用中空耐摩環への潤滑油の循環量を増加することで、ピストンリング部位、及び燃焼室近傍部位に対する冷却性能を著しく向上して、ピストン頂面、燃焼室廻り、トップリング溝近傍のピストン温度を低下させることができ、燃焼室の亀裂や、リングスカッフや、ピストンスカッフ等の発生を抑制できるピストン用中空耐摩環、内燃機関のピストン、及び、内燃機関のピストンの製造方法を提供することである。

上記の目的を達成するための本発明のピストン用中空耐摩環は、内燃機関のピストンに鋳包まれた後に外周壁にピストンリング溝が形成される耐摩環状体と、断面が外周側が開放されたコの字型の形状をして、この外周側の部分が前記耐摩環状体の内周壁に接合して、冷却用の潤滑油が流れる中空部を形成する中空用環状体とを備えるピストン用中空耐摩環において、前記耐摩環状体又は前記中空用環状体に前記ピストンの鋳包み時における周方向位置決用の係合穴を形成するとともに、前記中空部内に噴射される潤滑油を前記中空部内に誘導する誘導突起部を前記中空部の潤滑油の流入孔に対向する部位に形成して構成される。

この構成によれば、ピストン用中空耐摩環を鋳包んでピストンを鋳造するときに、耐摩環状体又は中空用環状体に形成したピン穴等の係合穴を、ピストン鋳造用鋳型に設けたノックピン等の係合突起部と係合させることで、ピストンにおけるピストン用中空耐摩環の周方向の位置決めを行うことができ、ピストンにおける誘導突起部を位置決めできる。

従って、ピストンの鋳造した後に形成される、ピストンで冷却用の潤滑油を循環させるための流入孔に対向した位置に、この誘導突起部の位置を位置決めしておくことにより、この誘導突起部に対向する流入孔を冷却用中空用環状体の下側壁に容易に穿孔することができる。

その結果、ピストン用中空耐摩環を鋳包んだピストンにおいて、ピストン用中空耐摩環への潤滑油の循環量を増加できて、ピストンリング部位、及び燃焼室近傍部位に対する冷却性能を著しく向上できて、ピストン頂面、燃焼室廻り、トップリング溝近傍のピストン温度を低下させることができ、燃焼室の亀裂や、リングスカッフや、ピストンスカッフ等の発生を抑制できる。

上記のピストン用中空耐摩環において、前記係合穴を、前記耐摩環状体の前記外周壁の前記ピストンリング溝が形成される領域の内部に形成すると、ピストンを鋳造した後に、係合穴を形成した位置を含んで耐摩環状体の外周壁にピストンリング溝を形成するので、耐摩環状体の外周壁には係合穴が残らず、したがって、耐摩環状体の耐久性を劣化させること無く維持することができる。

また、上記の目的を達成するための本発明の内燃機関のピストンは、上記のピストン用中空耐摩環を鋳包んで構成され、上記のピストン用中空耐摩環と同様の効果を奏することができる。

また、上記の目的を達成するための本発明の内燃機関のピストンの製造方法は、内燃機関のピストンに鋳包まれた後にその外周壁にピストンリング溝が形成される耐摩環状体を制作する耐摩環状体制作工程と、断面が外周側が開放されたコの字型の形状をして、冷却用の潤滑油が流れる中空部を形成する中空用環状体を制作する中空用環状体制作工程と、前記中空用環状体に前記中空部内に噴射される潤滑油を前記中空部内に誘導する誘導突起部を前記中空部の潤滑油の流入孔の穿孔予定位置に対向する部位に形成する誘導突起部形成工程と、前記耐摩環状体又は前記中空用環状体に周方向位置決用の係合穴を形成する係合穴形成工程と、前記耐摩環状体の内周壁に前記中空用環状体の外周側の部分を接合する接合工程とを順序不同で含むと共に、前記ピストン用中空耐摩環の軸方向位置をピストン金型に合わせると共に、前記ピストン用中空耐摩環の周方向位置決用の前記係合穴を前記ピストン金型の周方向位置決用の係合突起部に合わせて、前記ピストンを鋳込む鋳込み工程と、前記ピストン金型から取り出された前記ピストンに、冷却用の潤滑油の流出孔を形成すると共に冷却用の潤滑油の流入孔を前記誘導突起部に対向する部位に形成し、前記ピストンリング溝が形成される領域を削除して前記ピストンリング溝を形成する孔及び溝加工工程とを含むことを特徴とする方法である。

また、上記の内燃機関のピストンの製造方法において、前記係合穴を、前記耐摩環状体の前記外周壁の前記ピストンリング溝が形成される領域の内部に形成する。

これらの方法によれば、上記までの中空耐摩環のピストン冷却効率をさらに向上させた内燃機関用ピストンの提供を可能とすることができる。

本発明のピストン用中空耐摩環、内燃機関のピストン、内燃機関のピストンの製造方法によれば、ピストン用中空耐摩環を鋳包んだピストンにおいて、ピストン用中空耐摩環への潤滑油の循環量を増加できて、ピストンリング部位、及び燃焼室近傍部位に対する冷却性能を著しく向上できて、ピストン頂面、燃焼室廻り、トップリング溝近傍のピストン温度を低下させることができ、燃焼室の亀裂や、リングスカッフや、ピストンスカッフ等の発生を抑制できる。

本発明に係る実施の形態のピストン用中空耐摩環の構成を模式的に示す断面を含む斜視図である。 本発明に係る実施の形態の内燃機関のピストンの製造工程のフローの一例を示す図である。 誘導突起部の形成方法を示す図である。 耐摩環状体と中空用環状体の接合を示す図である。 誘導突起部がある場合のピストン用中空耐摩環の中空部への冷却用の潤滑油の流入の様子を説明するための図である。 従来技術のピストン用中空耐摩環の構成を模式的に示す断面を含む斜視図である。 従来技術のピストン用中空耐摩環の中空部への冷却用の潤滑油の流入の様子を説明するための図である。

以下、本発明に係る実施の形態のピストン用中空耐摩環、内燃機関のピストン、内燃機関のピストンの製造方法について、図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、この実施の形態のピストン用中空耐摩環１０は、エンジン（内燃機関）１のピストンに鋳包まれるものであり、耐摩環状体１１と中空用環状体１２とを備えて構成される。

この耐摩環状体１１は、ニレジスト鋳鉄を鋳造及び内外周面加工等により環状体にして制作され、ピストンに鋳包まれた後に外周壁１１ｏにピストンリング溝１１ａが切削加工等の機械加工により形成される。この耐摩環状体１１においては、ピストン用中空耐摩環１０としてピストンに鋳込まれるときのピストン用中空耐摩環１０の軸方向(ピストン高さ方向)の位置決め用Ｖ字溝１１ｖがニレジストの鋳込み時または加工により制作される。

また、中空用環状体１２は、ステンレス鋼板等を曲げ加工等により、断面が外周側が開放されたコの字型の環状体にして制作され、この外周側の部分１２ｏが耐摩環状体１１の内周壁１１ｉにＴｉｇ溶接Ｗ等により接合されることにより、冷却用の潤滑油Ｏが流れる中空部１２ｃが形成される。この中空用環状体１２は、耐摩環状体１１と別に制作されるが、中空用環状体１２の断面コの字型の上側壁１２ｕ及び下側壁１２ｄは、共に耐摩環状体１１の上側壁１１ｕ及び下側壁１１ｄと面一になるように制作される。

そして、本発明のピストン用中空耐摩環１０では、更に、耐摩環状体１１、又は、中空用環状体１２にピストンの鋳包み時における周方向位置決用のディンプル穴（係合穴）２１を形成する。このディンプル穴２１は、耐摩環状体１１の上側壁１１ｕ若しくは下側壁１１ｄ、又は、中空用環状体１２の上側壁１２ｕ若しくは下側壁１２ｄに設けたり、誘導突起部２０の窪みを利用したりすることができるが、鋳込み時には鋳込まれることがない耐摩環状体１１の外周壁１１ｏに設けることが好ましく、特に、ピストンリング溝１１ａが形成される領域内に設けることが好ましい。

それと共に、中空用環状体１２において、中空部１２ｃ内に噴射される潤滑油Ｏを中空部１２ｃ内に誘導する誘導突起部２０を中空部１２ｃの潤滑油Ｏの流入孔１２ｈに対向する部位に形成する。

このディンプル穴２１は、ピストンリング溝１１ａが形成される領域の内部に形成することが好ましく、これにより、ピストンを鋳造した後に、ディンプル穴２１を形成した位置を含んで耐摩環状体１１の外周壁１１ｏにピストンリング溝１１ａを形成するので、耐摩環状体１１の外周壁１１ｏにはディンプル穴２１が残らず、したがって、正常なピストンリング溝の形成と耐摩環状体１１の耐久性劣化及びピスト亀裂等の発生を生じさせること無く耐久性を維持することができる。

ここで、誘導突起部２０を中空部１２ｃの潤滑油Ｏの流入孔１２ｈに対向する部位に形成することによる作用効果について説明する。図１に示すように、ピストン下方のオイルパン（図示しない）近傍に配設されたオイルジェット（図示しない）より噴射された潤滑油Ｏを、ピストン内に形成された流入用オイル通路（図示しない）を介してピストン用中空耐摩環１０の中空用環状体１２の下側壁１２ｄに形成された流入孔１２ｈより流入させる。これにより、潤滑油Ｏは中空部１２ｃの中を半周して、流出孔１２ｊより排出用オイル通路（図示しない）を介してオイルパンへと排出される。この潤滑油Ｏの中空部１２ｃの中を半周する間に、耐摩環状体１１及びピストン用中空耐摩環１０の周囲を冷却する。

この流入孔１２ｈより中空部１２ｃに供給される潤滑油Ｏは、図５に示すように、誘導突起部２０の側面に衝突するので、中空部１２ｃの周方向に流れる。これにより、図７に示すように、誘導突起部２０が無くて、潤滑油Ｏの多くが流入孔１２ｈから戻ることを防止できるので、中空部１２ｃ内を半周する潤滑油Ｏの流量を多くすることができる。従って、ピストン用中空耐摩環１０への潤滑油Ｏの流入量を多くしてその冷却性能を向上させることができる。

また、本発明の実施の形態の内燃機関のピストンは、本発明の実施の形態のピストン用中空耐摩環１０を備えて構成される。

次に本発明の実施の形態の内燃機関のピストンの製造方法について、図２を参照しながら説明する。この内燃機関のピストンの製造方法は、ピストン用中空耐摩環１０を制作するピストン用中空耐摩環の制作工程（Ｓ１１）と、鋳込み工程（Ｓ１２）と、孔及び溝加工工程（Ｓ１３）とを含んで構成される。

このピストン用中空耐摩環の制作工程（Ｓ１１）は、耐摩環状体制作工程と、中空用環状体制作工程と、誘導突起部形成工程と、係合穴形成工程と、接合工程とを順序不同で含んでいる。

この耐摩環状体制作工程は、鋳込み時にＶ字溝１１ｖが形成されているニレジスト鋳鉄を鋳造及び内外周面加工等により環状体にして耐摩環状体１１を制作する工程である。この耐摩環状体１１は、鋳込み工程（Ｓ１２）で内燃機関のピストンに鋳包まれた後に、孔及び溝加工工程（Ｓ１３）で、外周壁１１ｏにピストンリング溝１１ａが形成されるが、この耐摩環状体制作工程で、ピストン用中空耐摩環１０がピストンに鋳込まれるときの軸方向位置決め用のＶ字溝１１ｖが耐摩環状体１１の外周壁１１ｏに形成される。

中空用環状体制作工程は、ステンレス鋼板等を曲げ加工等により、断面が外周側が開放されたコの字型の環状体にして、中空用環状体１２を制作する工程である。この中空用環状体制作工程で、中空用環状体１２の断面コの字型の上側壁１２ｕ及び下側壁１２ｄは、共に耐摩環状体１１の上側壁１１ｕ及び下側壁１１ｄと面一になるように制作される。通常、この上側壁１２ｕ及び下側壁１２ｄは平行になるように形成される。

誘導突起部形成工程は、中空用環状体１２に中空部１２ｃ内に噴射される潤滑油Ｏを中空部１２ｃ内に誘導する誘導突起部２０を中空部１２ｃの潤滑油Ｏの流入孔１２ｈの穿孔予定位置に対向する部位に形成する工程であり、例えば、図３に示すように、中空用環状体１２をプレス用金型３０に設置して、上方からＰ方向に金型プレスで押圧して、凸形状の誘導突起部２０をプレス加工等により形成する。

この誘導突起部２０の位置は、冷却用中空用環状体１２の上側壁１２ｕの周方向に関しては任意の位置とし、径方向に関しては略中央の位置とする。なお、位置１２ｐ１の上側壁１２ｕが中空部１２ｃに向かって凸形状の壁に形成されれば、誘導突起部２０の形状はＶ字型の溝形状でもよいが、図５に示すように、潤滑油Ｏの噴射ジェットを受けて潤滑油を周方向に誘導できればよく、他の形状でもよい。

この誘導突起部形成工程は、中空用環状体１２を形成するときの断面をコの字形状にする前でもよいが、断面コの字形状に形成した後で、かつ、中空用環状体１２を耐摩環状体１１と接合する前にプレス加工等により形成することが好ましく、この場合は、上側壁１２ｕ及び下側壁１２ｄの平行を保ちつつ、耐摩環状体１１の上側壁１１ｕ及び下側壁１１ｄとの面一も保ち易くなる。

仮に、中空用環状体１２と耐摩環状体１１を接合してピストン用中空耐摩環１０を形成した後に、この誘導突起部２０を形成する場合には、この誘導突起部２０を形成する際に使用する衝撃力で、中空用環状体１２の上側壁１２ｕ及び下側壁１２ｄの平行が崩れる可能性が生じる。

係合穴形成工程は、耐摩環状体１１又は、中空用環状体１２に周方向位置決用のディンプル穴（係合穴）２１を形成する工程である。図４では、このディンプル穴２１は、耐摩環状体１１の外周壁１１ｏのピストンリング溝１１ａが形成される領域の内部に、ドリル加工等により形成される。この中空用環状体１２の周方向に関するディンプル孔２１の位置と誘導突起部２０の位置の関係はオイル穴加工部１２ｈを決める重要な手がかりとなるため、予め周方向でのディンプル孔２１及び誘導突起部２０の設定位置について決めておく。たとえば、周方向でのディンプル孔２１と誘導突起部２０の周方向の角度を同一にすること等を実施し明確にする。

この周方向位置決用のディンプル穴（係合穴）２１は、耐摩環状体１１の上側壁１１ｕ若しくは下側壁１１ｄ、又は、中空用環状体１２の上側壁１２ｕ若しくは下側壁１２ｄに設けたり、誘導突起部２０の窪みを利用したりすることができるが、何れの場合も、鋳込まれてしまう場所に有るので、位置決め後にノックピン２２を鋳込み前に退去させる必要があり、鋳込み時に周方向の固定が外れるので、鋳込み時には鋳込まれることがない耐摩環状体１１の外周壁１１ｏに設けることが好ましく、特に、ピストンリング溝１１ａが形成される領域内に設けることが好ましい。

また、接合工程は、図４に示すように、耐摩環状体１１の内周壁１１ｉに中空用環状体１２の外周側の部分１２ｏをＴｉｇ溶接Ｗ等で接合して、ピストン用中空耐摩環１０を制作する工程である。

次の鋳込み工程（Ｓ１２）では、ピストン用中空耐摩環１０の軸方向位置をピストン金型に合わせると共に、ピストン用中空耐摩環１０の周方向位置決用のディンプル穴２１をピストン金型（ピストン鋳造用鋳型）の周方向位置決用のノックピン（係合突起）２２に合わせて、ピストンを鋳込む。

この鋳込み工程では、ピストン用中空耐摩環１０をピストン金型に配置する前に、ピストンの材料として用いられる金属（例えばアルミニウム合金）と同様の金属の溶湯内にピストン用中空耐摩環１０を浸漬させ、ピストン用中空耐摩環１０全体にこの金属の被膜（アルミニウム合金を用いた場合はアルミボンディング層）を形成する。この金属の被膜を形成することで、ピストン用中空耐摩環１０を鋳包んでピストンを鋳造するときに、ピストン用中空耐摩環１０とピストンとのぬれ性を向上させることができ、ピストンにピストン用中空耐摩環１０を鋳包み易くすることができる。

次に、特に図示しないが、単数又は必要に応じて複数のピストン用中空耐摩環１０を、ピストン金型（外型）の外周側からはさみ込む型の中に配置し、先ず、それぞれのピストン用中空耐摩環１０の軸方向位置決めと、この複数個所の軸方向位置決めによるピストン用中空耐摩環１０の軸の傾斜の決めとを行う。この軸方向位置決め等は、耐摩環状体１１の外周壁１１ｏのＶ字溝１１ｖを、ピストン金型側に設けた尖端形状の突起で支持することで行うことができる。

そして、この軸方向位置決め等を行った後で、ピストン金型に対するピストン用中空耐摩環１０の周方向位置決めを行うべく、ピストン用中空耐摩環１０をＶ字溝１１ｖに挿入した尖端形状の突起で支持した状態で、ピストン金型に設けたノックピン２２がピストン用中空耐摩環１０のディンプル穴２１と係合するまで、ピストン金型に対して周方向に回転させる。このノックピン２２をディンプル穴２１に係合させることで周方向の位置決めが完了する。なお、ノックピン２２とディンプル穴２１の対は単数でよいが、複数にしてもよい。

これらのピストン用中空耐摩環１０のそれぞれの位置決めの後で、ピストン金型にピストン金型内にピストンの材料として用いられる金属（例えばアルミニウム合金）の溶湯を注湯し、この注湯した金属を冷却し凝固させた後、ピストン金型から鋳造されたピストンを取り出す。

そして、孔及び溝加工工程（Ｓ１３）では、ピストン金型から取り出されたピストンに対してドリル加工等で、冷却用の潤滑油Ｏの流入用通路(図示しない)とこれに連通する流入孔１２ｈ、及び、冷却用の潤滑油Ｏの流出用通路(図示しない)と流出孔１２ｊをそれぞれ同時に穿孔する。この流入孔１２ｈは誘導突起部２０に対向する部位に形成する必要があるが、ノックピン２２をディンプル穴２１に係合させることで誘導突起部２０の位置を特定できるので、容易に流入孔１２ｈを誘導突起部２０に対向する部位に形成できる。

また、それと共に、ピストンリング溝１１ａが形成される領域を切削加工等により削除してピストンリング溝１１ａを形成する。図４に示すように、この削除する領域にディンプル孔２１を含めておくと、ピストンリング溝１１ａの形成後はディンプル孔２１の痕跡が残らなくなるので、ディンプル孔２１による耐摩環状体１１の耐久性の劣化を避けることができる。

また、ピストンリング溝１１ａの形成以外にも、ピストンへのピン孔（図示しない）加工やピストンの表面への金属被膜（例えば錫）の形成等の仕上げ加工を行う。この仕上げ加工が終わると、ピストンの製造が終了する。

上記の内燃機関のピストンの製造方法は、内燃機関のピストンに鋳包まれた後にその外周壁１１ｏにピストンリング溝１１ａが形成される耐摩環状体１１を制作する耐摩環状体制作工程と、断面が外周側が開放されたコの字型の形状をして、冷却用の潤滑油Ｏが流れる中空部１２ｃを形成する中空用環状体１２を制作する中空用環状体制作工程と、中空用環状体１２に中空部１２ｃ内に噴射される潤滑油Ｏを中空部１２ｃ内に誘導する誘導突起部２０を中空部１２ｃの潤滑油Ｏの流入孔１２ｈの穿孔予定位置に対向する部位に形成する誘導突起部形成工程と、耐摩環状体１１又は中空用環状体１２に周方向位置決用のディンプル穴（係合穴）２１を形成する係合穴形成工程と、耐摩環状体１１の内周壁１１ｉに中空用環状体１２の外周側の部分１２ｏを接合する接合工程とを順序不同で含む。

また、それと共に、ピストン用中空耐摩環１２の軸方向位置をピストン金型に合わせると共に、ピストン用中空耐摩環１２の周方向位置決用のディンプル穴２１をピストン金型の周方向位置決用のノックピン２２に合わせて、ピストンを鋳込む鋳込み工程と、ピストン金型から取り出されたピストンに、冷却用の潤滑油Ｏの流出孔１２ｊを形成すると共に冷却用の潤滑油Ｏの流入孔１２ｈを誘導突起部２０に対向する部位に形成し、ピストンリング溝１１ａが形成される領域を削除してピストンリング溝１１ａを形成する孔及び溝加工工程とを含んでいる。

上記の構成のピストン用中空耐摩環１０、内燃機関のピストン、および、内燃機関のピストンの製造方法によれば、ピストン用中空耐摩環１０を鋳包んでピストンを鋳造するときに、耐摩環状体１１の外周壁１１ｏに形成したディンプル穴（係合穴）２１を、ピストン金型に設けたノックピン（係合突起）２２と係合させることで、ピストンにおけるピストン用中空耐摩環１０の周方向の位置決めを行うことができ、ピストンにおける誘導突起部２０を位置決めできる。

従って、ピストンの鋳造した後に形成される、ピストンで冷却用の潤滑油Ｏを循環させるための流入孔１２ｈに対向した位置に、この誘導突起部２０の位置を位置決めしておくことにより、この誘導突起部２０に対向する流入孔１２ｈを中空用環状体１２の下側壁１２ｄに容易に穿孔することができる。

その結果、ピストン用中空耐摩環１０を鋳包んだピストンにおいて、ピストン用中空耐摩環１０への潤滑油Ｏの循環量を増加できて、ピストンリング部位、及び燃焼室近傍部位に対する冷却性能を著しく向上できて、ピストン頂面、燃焼室廻り、トップリング溝近傍のピストン温度を低下させることができ、燃焼室の亀裂や、リングスカッフや、ピストンスカッフ等の発生を抑制できる。

また、ディンプル穴（係合穴）２１を、ピストンリング溝１１ａが形成される領域の内部に形成する場合は、ピストンを鋳造した後に、ディンプル穴２１を形成した位置を含んで耐摩環状体１１の外周壁１１ｏにピストンリング溝１１ａを形成するので、耐摩環状体１１の外周壁１１ｏにはディンプル穴２１の痕跡が残らない。従って、耐摩環状体１１の耐久性を劣化させること無く維持することができる。

なお、このピストンリング溝１１ａは、トップリング、セカンドリング、オイルリングに対応するピストンリングを嵌める溝であるが、トップリングのためのピストンリング溝１１ａが燃焼室に近く、特に冷却を必要とされるので、この冷却性の高い耐摩環状体１１は、トップリング用の場合に特にその効果は高いものとなる。

１０ ピストン用中空耐摩環
１１ 耐摩環状体
１１ａ ピストンリング溝
１１ｉ 耐摩環状体の内周壁
１１ｏ 耐摩環状体の外周壁
１１ｄ 耐摩環状体の下側壁
１１ｕ 耐摩環状体の上側壁
１２ 中空用環状体
１２ｃ 中空部
１２ｄ 中空用環状体の下側壁
１２ｕ 中空用環状体の上側壁
１２ｈ 流入孔
１２ｊ 流出孔
２０ 誘導突起部
２１ ディンプル孔（係合穴）
２２ ノックピン（係合突起）
３０ プレス用金型
Ｗ Ｔｉｇ溶接部
Ｐ プレス方向
Ｏ 潤滑油

Claims (5)

1. 内燃機関のピストンに鋳包まれた後に外周壁にピストンリング溝が形成される耐摩環状体と、断面が外周側が開放されたコの字型の形状をして、この外周側の部分が前記耐摩環状体の内周壁に接合して、冷却用の潤滑油が流れる中空部を形成する中空用環状体とを備えるピストン用中空耐摩環において、
   前記耐摩環状体又は前記中空用環状体に前記ピストンの鋳包み時における周方向位置決用の係合穴を形成するとともに、
   前記中空部内に噴射される潤滑油を前記中空部内に誘導する誘導突起部を前記中空部の潤滑油の流入孔に対向する部位に形成したことを特徴とするピストン用中空耐摩環。
2. 前記係合穴を、前記耐摩環状体の前記外周壁の前記ピストンリング溝が形成される領域の内部に形成することを特徴とする請求項１に記載のピストン用中空耐摩環。
3. 請求項１又は２に記載のピストン用中空耐摩環を鋳包んでいることを特徴とする内燃機関のピストン。
4. 内燃機関のピストンに鋳包まれた後にその外周壁にピストンリング溝が形成される耐摩環状体を制作する耐摩環状体制作工程と、
   断面が外周側が開放されたコの字型の形状をして、冷却用の潤滑油が流れる中空部を形成する中空用環状体を制作する中空用環状体制作工程と、
   前記中空用環状体に前記中空部内に噴射される潤滑油を前記中空部内に誘導する誘導突起部を前記中空部の潤滑油の流入孔の穿孔予定位置に対向する部位に形成する誘導突起部形成工程と、
   前記耐摩環状体又は前記中空用環状体に周方向位置決用の係合穴を形成する係合穴形成工程と、
   前記耐摩環状体の内周壁に前記中空用環状体の外周側の部分を接合する接合工程とを順序不同で含むと共に、
   前記ピストン用中空耐摩環の軸方向位置をピストン金型に合わせると共に、前記ピストン用中空耐摩環の周方向位置決用の前記係合穴を前記ピストン金型の周方向位置決用の係合突起部に合わせて、前記ピストンを鋳込む鋳込み工程と、前記ピストン金型から取り出された前記ピストンに、冷却用の潤滑油の流出孔を形成すると共に冷却用の潤滑油の流入孔を前記誘導突起部に対向する部位に形成し、前記ピストンリング溝が形成される領域を削除して前記ピストンリング溝を形成する孔及び溝加工工程とを含むことを特徴とする内燃機関のピストンの製造方法。
5. 前記係合穴を、前記耐摩環状体の前記外周壁の前記ピストンリング溝が形成される領域の内部に形成することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関のピストンの製造方法。

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