JP4741479B2 - 内燃機関のためのピストン及びピストンを作製するための鋳造法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載の、内燃機関のためのピストン及び請求項２の上位概念部に記載の、ピストンを製造するための方法に関する。

ドイツ連邦共和国特許公開第１９９２２８０９号明細書につきピストンが公知である。このピストンの、円筒状に形成されたピストン上側領域に一体成形されたピンボスが前記上側領域の縁部に対して引き込まれており、これによりピストンの鋳込み時に前記引込みにより形成されたオーバハングの下側の、ピンボスの近傍に切欠きを成形することができる。このためには切欠きにつき、１つの鋳造コアを備えた旋回可能な窓インサートを有する鋳型が使用されるが、しかしながら、前記鋳込みコアは、鋳込み後に鋳込みコアを問題なしに引き出すことのできるような切欠きしか形成することができない。このことは、これによりピストンの上側領域の重量を、ピストンの質量重心が問題のないエンジン駆動のためにできるだけピストンの下側領域へずらすことができる程度まで減じることができないという欠点を有している。

ドイツ連邦共和国特許公開第１０１４２９８０号明細書につき、ピストン軸線に対して斜めに摺動可能な鋳造工具に成形体を被せ嵌め、この成形体によりピストンの鋳込み時にピストンヘッドの下方の、リング領域の後方に切欠きが作製可能であり、この切欠きがピストン軸線の方向に向いた鼻の形のアンダカットを有していることが公知である。ピストンの鋳込み後に鋳込み工具はピストンから斜め下方へ引き離され、この場合に前記成形体は一時的にピストン内に残され、ついで洗い落とされる。

この場合には、ピストンの鋳込み時に鋳込み工具をこの鋳込み工具のために規定された位置に正確に保持し、鋳込み後に斜め下方へピストンから運動せしめて離し、成形体から引き出すために極めて手間のかかる機構が必要であることが欠点である。特に従来技術により公知の成形部材は、切欠き内のリブの作製を可能にする溝を有しておらず、このことは、上に述べた従来技術により公知のピストンが極わずかな機械的な剛性しか有していないという別の欠点をもたらす。

ヨーロッパ特許庁特許出願公開第０３６４８１０号明細書につき、ピストンヘッド内に燃焼窪みを有するピストンが公知であり、このピストンの下側はウェブを介してピンボスに結合されている。ピストンヘッドの領域内及び半径方向外側に、前記ピストンは特に冷却通路の形の下方へ開かれた切欠きを有しており、この切欠きの半径方向内側の領域はウェブにより分割される。しかしながら、前記ウェブは切欠きを半径方向外側へ制限するベルトまで到達していないので、前記ヨーロッパ特許庁出願明細書につき公知のピストンのピストンヘッド側の領域の機械的な剛性は半径方向外側では極めてわずかである。

このことから出発した本発明の根底をなす課題は、前記従来技術の欠点を阻止することである。この課題は、主請求項及び従属請求項に記載の特徴により解決される。本発明の有利な構成が従属請求項の対象である。

この場合に、鋳込み技術的に簡単な形式で、線状に可動なスライダが適していない切欠きを形成することができる旋回可能な窓インサートの利点が、ピストン内の中空室の構成に制限のない潜在可能性を提供する塩コアの利点と組み合わされる。

次に本発明の実施の形態を図面につきさらに詳しく説明する。

図１にはピストン１が半断面図で示されており、この半断面図の左半部はピストン１の、ピストンピン（図示していない）の長手方向軸線２上に位置する断面を示しており、右半部はピストン１の側面図を示しており、この側面図ではピストンシャフト４の被覆された領域３を見ることができる。前記ピストン１はボックス状ピストンの形で形成されている、すなわち、ピストンリングを収容する環状溝を備えた円筒状の上側領域５の下方には、ほぼボックス状の横断面を有する下側領域６が位置しており、この下側領域６ではボス７及びボス７の領域内のボックス壁がピストン中心軸線８の方へ引っ込められており、圧力側及び対向圧力側の領域内に位置するシャフト壁区分のみが、横断面図で見て円のセグメントの形状を有しており、この円の直径はピストン直径に対応している。

ピストン１は２つの隆起部９及び１０を有しており、これらの隆起部９及び１０は、ピストンヘッド内に成形された燃焼室窪み１１内に配置されている。前記隆起部９及び１０によりピストン１の重心が燃焼室窪み１１の方向に過度に上方へずらされないように、燃焼室窪み９，１０内へのピストンの鋳込み時にはピストン１の下側領域６に向かって開かれた切欠き１２、さらにボス７と上側領域５との間の領域にはアンダカット１３が成形されており、これらのアンダカット１３は本実施例では横断面図で見て鼻の形に形成され、それぞれピストン中心軸線８に向かって整列されているが、しかしながら、ピストンの重量を減じるために適した別のあらゆる形状を有していてもよい。この場合に節約された材料により、特にピストン１の質量重心はボス７の方向にずらされる。

この場合にピストン１を鋳込むための鋳型が、両方の隆起部９及び１０内に形成したいそれぞれの切欠き１２のために旋回可能な窓インサート１４を有している。これを用いてアンダカット１３をピストン１の上側領域５内に成形することができるように、ピストン１の鋳込み前に窓インサート１４にあらかじめ作製された塩成形部１５が取り付けられる。この塩成形部１５の形状はアンダカット１３を含めた切欠き１２の形状と同一である。前記塩成形部１５は、窓インサート１４に配置された２つの円錐状の延長部１６を介して窓インサート１４にねじれないように固定され、この延長部１６には塩成形部１５が被せ嵌められる。図１及び図２には窓インサート１４が断面図で示されており、それ故、両方の延長部１６の一方のみを見ることができる。窓インサート１４が旋回挿入され、塩成形部１５が窓インサート１４に固定された状態でピストンブランク１が鋳込まれる。

鋳込み工程に続いて、図２によれば、図示していない残りの鋳型の開放と一緒に窓インサート１４が時計回りに旋回され、この場合に塩成形部１５は窓インサート１４から解放され、ピストンブランク１内に保持され、次いで洗い落とされる。

この場合に図３に示したピストンブランク１が生じ、このピストンブランク１はアンダカット１３を備えた切欠き１２を有しており、この場合に図４にも示したようにこれらの切欠き１２はリブ１７，１７´により分割されており、これらのリブ１７，１７´は、隆起部９，１０の壁１８の形状安定性の改善のために働く。このことは、壁１８を極めて薄く形成することを可能にし、これにより、冷却オイルの吹付けによるピストン１の上側領域５の改善された冷却が得られる。

図４によるピストンの下面図が、アンダカット１３，１３´（破線により示した）を有する切欠き１２，１２´の腎臓形の構成を示しており、前記アンダカット１３，１３´は本実施例ではそれぞれ２つのリブ１７，１７´により分割されている。この場合に使用される塩成形部１５の作製時には、リブ１７，１７´の形状及び配置は簡単な形式で塩成形部１５を対応して形成することにより考慮することができる。図示の実施例では、塩成形部１５の形状は、切欠き１２，１２´及びアンダカット１３，１３´の図示のネガティブ形状に対応している。この場合に図１及び図２は塩成形部１５の断面図を示しており、この塩成形部１５は一体的に形成されており、図３及び図４に示したリブ１７，１７´を形成するために溝を有しており、これらの溝の形状及び深さは図３によるリブ１７の形状に対応しており、前記溝の配置は図４によるリブ１７，１７´の配置に対応している。

旋回可能な窓インサートに固定された、挿入された塩成形部分を備えた鋳込み後のピストンを部分的に断面した図である。 挿入された塩成形部分と、塩ピストン部材から解放された、外側に旋回された窓インサートとを備えたピストンを部分的に断面した図である。 塩成形部分が洗い落とされた後のピストンを部分的に断面して示す図である。 本発明によるピストンの下面図である。

符号の説明

１ ピストン、ピストンブランク、 ２ ピン軸線、 ３ 被覆された領域、 ４ ピストンシャフト、 ５ 上側領域、 ６ 下側領域、 ７ ボス、 ８ ピストン中心軸線、 ９、１０ 側方の隆起部、 １１ 燃焼室窪み、 １２，１２´、 １３，１３´ アンダカット、 １４ 窓インサート、 １５ 塩成形部分、 １６ 円錐状の延長部、 １７，１７´ リブ、 １８ 壁

Claims (2)

1. ピストンを作製するための鋳造法であって、該鋳造法で、旋回可能な窓インサート（１４）を有する鋳型が、切欠き（１２，１２´）を作製するために使用される形式の方法において、
   次の方法ステップ、すなわち、
   −塩成形部分（１５）を作製し、該塩成形部分（１５）により、ピストン（１）の鋳込み時に切欠き（１２，１２´）、及び特にボス（７）と、ピストン（１）の上側領域（５）との間の領域内に突入したアンダカット（１３，１３´）を形成可能にし、
   −前記切欠き（１２，１２′）の上部を制限しており且つピストン底部部分である壁（１８）の形状安定性を改善するために、ピストン（１）の鋳込み時に切欠き（１２，１２´）及びアンダカット（１３，１３´）内に配置されたリブ（１７，１７´）を作製するために、塩成形部分（１５）内に溝を設け、
   −それぞれの窓インサート（１４）に塩成形部分（１５）を固定し、
   −ピストン（１）を鋳込み、
   −鋳込み終えたピストン（１）から窓インサート（１４）を旋回して離し、前記塩成形部分（１５）を窓インサートから解放し、ピストン内に残し、
   −塩成形部分（１５）をピストン（１）から洗い落とす
   方法ステップを用いることを特徴とする、ピストンを作製するための鋳造法。
2. 窓インサート（１４）に少なくとも２つの円錐状の延長部（１６）を設け、該延長部（１６）にそれぞれ１つの塩成形部分（１５）を被せ嵌める、請求項１記載の鋳造法。

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