JP6110012B2 - 内燃機関用ピストンの製造装置及びこのピストン製造方法 - Google Patents

内燃機関用ピストンの製造装置及びこのピストン製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、鋳造によって形成される内燃機関用ピストンの製造装置と、この製造装置を用いたピストン製造方法に関する。
周知のように、いわゆるディーゼル機関用のピストンにあっては、軽量化の要請からピストン母材をアルミニウム合金材によって形成しているが、このピストンの上端部に有する冠部に掛かる燃焼圧力が高いことから、前記冠部の外周にガソリン機関のようにピストンリング溝を形成し、ここに直接ピストンリングを設けると、ピストンリング溝が破損するおそれがある。このため、前記冠部の内部に鋳鉄製の耐摩環を埋設し、この強度の高い耐摩環の外周にピストンリング溝を形成するようになっている。
そして、前記耐摩環を備えたピストンの製造装置としては、以下の特許文献１に記載されたものがある。概略を説明すると、内部にピストン成形用のキャビティを有する下金型と、該下金型のキャビティ開口部を開閉する上金型と、を備え、この上金型には、前記耐摩環を径方向外側から保持する一本の保持ピンが設けられている一方、前記耐摩環の外周部に有するフランジ部には、前記保持ピンの先端部が挿通係止される保持孔が形成されている。また、前記耐摩環は、前記上金型に前記保持ピンと同じく下方へ延設された３本の位置決めピンによって径方向の位置決めがされるようになっている。
特開２０１１−１８８９号公報
しかしながら、前記従来のピストンの製造装置にあっては、前記耐摩環の保持を、上金型に設けられた１本の保持ピンを前記耐摩環の保持孔に挿通係止して行うようになっていることから、前記保持ピンの外径や保持孔の内径の精度が低下している場合には、耐摩環が前記保持ピンを中心として傾くとか、あるいは係止不良によって脱落してしまうおそれがあり、保持の不安定化を招いている。
本発明は、前記従来のピストン製造装置の技術的課題に鑑みて案出されたもので、保持ピンの外径の精度の有無に拘わらず、耐摩環を確実に保持することが可能なピストン製造装置及びこの製造方法を提供する。
請求項１に記載の発明は、とりわけ、内部にピストン形成用のキャビティが形成されていると共に、該キャビティの端部に開口部を有する主金型と、前記キャビティの開口部を開閉可能に可動する可動金型と、前記可動金型から突出した先端部が前記キャビティ内に挿入配置されて前記耐摩環を保持可能に設けられた複数の保持ピンと、を備え、
前記複数の保持ピンのうち少なくとも一つは、前記可動金型に対して軸周りに回転可能に設けられていると共に、前記先端部に、回転位置によって前記耐摩環に当接して保持する保持部が形成されていることを特徴としている。
本発明によれば、可動金型に支持された保持ピンを所定角度回転させるだけで耐摩環を保持するようにしたことから、保持ピンの外径の精度の有無に拘わらず、耐摩環を確実に保持することが可能になる。したがって、保持ピンによって安定した保持性が得られる。
本発明に供されるディーゼル機関用ピストンの鋳造し、加工した後の状態を示す縦断面図である。 本発明の鋳造（製造）装置の概略を示す縦断面図である。 同鋳造装置の作動初期の状態を示す縦断面図である。 同鋳造装置の上金型に耐摩環を保持した状態を示す縦断面図である。 同鋳造装置の上金型を下降移動させて耐摩環をキャビティ内に位置決めした状態を示す縦断面図である。 同鋳造装置のキャビティ内に溶湯を注入した状態を示す縦断面図である。 同鋳造装置の離型作動状態を示す縦断面図である。 キャビティから取り出されたピストン母材を示す縦断面図である。 本実施形態に供される保持機構によって耐摩環を保持した状態を示す図１０のＡ−Ａ線断面図である。 本実施形態に供される保持機構によって耐摩環を保持した状態を示す底面図である。 Ａは本実施形態に供される保持ピンの要部斜視図、Ｂは同保持ピンの底面図である。 本発明の第２実施形態に供される保持機構によって耐摩環を保持した状態を示す図１３のＢ−Ｂ線断面図である。 本実施形態に供される保持機構によって耐摩環を保持した状態を示す底面図である。 Ａは本実施形態に供される保持ピンの要部斜視図、Ｂは同保持ピンの底面図である。 本発明の第３実施形態に供される保持機構によって耐摩環を保持した状態を示す図１６のＣ−Ｃ線断面図である。 本実施形態に供される保持機構によって耐摩環を保持した状態を示す底面図である。 Ａは本実施形態に供される保持ピンの要部斜視図、Ｂは同保持ピンの底面図である。
以下、本発明に係る内燃機関用ピストンの製造装置と、この製造装置による製造方法の実施形態を図面に基づいて詳述する。なお、本実施形態に供されるピストンは、レシプロ・ディーゼル内燃機関に適用したものである。
〔第１実施形態〕
前記ピストン１は、全体が母材としてＡＣ８Ａ Ａｌ−Ｓｉ系のアルミニウム合金によって一体に鋳造され、図１に示すように、ほぼ円筒状に形成されて、冠面２ａ上に燃焼室を画成する冠部２と、該冠部２の下端外周縁に一体に設けられた円弧状の一対のスラスト側スカート部及び反スラスト側スカート３と、該各スカート部３の円周方向の両側端に各連結部位を介して連結された一対のエプロン部４と、を備えている。なお、このエプロン部４には、図外のピストンピンの両端部を支持するピンボス部４ａが一体に形成されている。
前記冠部２は、比較的肉厚に形成された円盤状を呈し、冠面２ａ上に燃焼室を構成する断面ほぼ逆Ｍ状の凹部が形成されていると共に、後述する鋳造型から取り出された直後には図示のように大径状に形成され、かつ冠面２ａ上に押し湯で形成された図外の突起部が一体に設けられるようになっている。この突起部や大径な外周部は、事後的に基準にしたがって切削・研磨などの機械加工がなされて外周面にプレッシャリングやオイルリングなどの３つのピストンリングを保持するピストンリング溝が形成されるようになっている。
また、冠部２の内部には、耐摩環５が埋設されていると共に、該耐摩環５の内周側には内部に冷却用オイルを循環させる環状空洞部６が形成されている。
前記耐摩環５は、前述した冠部２の外周部の研磨後に、最上端側の前記プレッシャリングを保持するピストンリング溝を形成するためのものであって、ニレジスト鋳鉄によって円環状一体に形成されている。
前記環状空洞部６は、図１に示すように、前記耐摩環５とピストン１の中心軸線Ｘと同軸上に配置されて前記耐摩環５の内周面から径方向内側へ所定の隙間幅長さ（距離)をもって配置されていると共に、耐摩環５の内周面よりも内側に配置されている。
前記耐摩環５と環状空洞部６内部の冷却用オイルは、燃焼室の高熱を吸収して外部との熱交換を効率良く行うために、燃焼室に近い冠部２の内部上端側に可及的に近づけことが望ましい。
次に、前記ピストン１を鋳造する装置について説明する。
この鋳造装置としては、図２〜図７に示すように構成され、図外の基台に固定され、中央に中子である突部１５を有する主金型である下金型１０と、該下金型１０の上方位置に上下動可能に設けられた可動金型である上金型１１と、該上金型１１と連動しつつ前記耐摩環５を保持する保持機構１２と、前記上金型１１と保持機構１２の上下動及び可動タイミングなどを制御する制御機構である図外のコントロールユニットと、から主として構成されている。
前記下金型１０は、突部１５が所定方向へ分解可能な複数の金型部材によって構成され、内部ほぼ中央にピストン成形用のキャビティ１３が形成されていると共に、内側部に断面ほぼＬ字形状の注湯口１４が形成されている。
前記キャビティ１３は、外周側の隔壁部１０ａや、下部中央にピストン１の前記スカート部３やエプロン部４を成形しつつピストン１の内部を成形するほぼ円柱状の前記突部１５などによって隔成されて、この突部１５を介して鋳造時に前記ピストン１の冠部２が重力方向の上側となるように構成されている。
また、前記突部１５の上端外周部には、複数の支持突起１６がほぼ垂直に突設されており、この各支持突起１６の上端部に、前記環状空洞部６を形成するための断面楕円形のソルト中子１７をキャビティ１３内で予め固定支持するようになっている。
前記上金型１１は、可動機構１８によって前記キャビティ１３の上端開口部１３ａを上方から開閉するように支持され、下部１１ａが前記ピストン冠部２の冠面２ａや凹部などを成形する形状に形成されている。前記可動機構１８は、例えば油圧シリンダによって構成され、図外の吊下げ基台に固定されたシリンダ１８ａと、該シリンダ１８ａ内のピストンを介して伸縮動(上下動)するピストンロッド１８ｂと、を備え、このピストンロッド１８ｂの先端部に前記上金型１１の上部のほぼ中央部が固定されている。
前記保持機構１２は、図９及び図１０に示すように、上金型１１に回転自在に支持された３本の保持ピン１９、２０、２１と、該各保持ピン１９〜２１を正逆方向へ所定角度だけ軸周りに同期回転駆動させる図外の回転駆動部と、を備えている。
前記各保持ピン１９〜２１は、横断面円形状の上下方向に長いロッド状に形成されて、上金型１１の外周部側の周方向のほぼ１２０°の角度位置に上下方向へ貫通形成された３つの支持孔１１ａ、１１ｂ、１１ｃの内部を上下方向へ貫通配置されていると共に、上下方向の移動が前記回転駆動部によって規制されている。
この３本の保持ピン１９〜２１は、前記各支持孔１１ａ〜１１ｃの上端開口から上方へ突出した各上端部１９ａ〜２１ａが前記回転駆動部によってクランプされつつ同一かつ同時に回転駆動されるようになっている。また、前記各支持孔１１ａ〜１１ｃから下方へ（キャビティに向けて）突出した保持部である各先端部２２〜２４は、外周面２２ａ〜２４ａが先細り状のテーパ面に形成されていると共に、先端側が軸心方向に沿って半割り状に形成されている。
すなわち、この各先端部２２〜２４は、図１１Ａ、Ｂに示すように、先端縁２２ｂ〜２４ｂから軸心方向に沿って半割Ｌ字形状に切り欠かれた切欠部２５ａ〜２５ｃがそれぞれ形成されている。したがって、前記各先端部２２〜２４は、切欠部２５ａ〜２５ｃによって、先端側に軸方向に沿った矩形状の保持面２２ｃ〜２４ｃと、該保持面２２ｃ〜２４ｃの上端縁から水平径方向に沿った段差面２２ｄ〜２４ｄが形成されている。
前記各保持面２２ｃ〜２４ｃは、平坦な長方形状に形成されている一方、前記段差面２２ｄ〜２４ｄは、ほぼ半円形状に形成されている
そして、各保持ピン１９〜２１が上金型１１の各支持孔１１ａ〜１１ｃに挿通支持されている状態では、図９及び図１０に示すように、前記各保持面２２ｃ〜２４ｃは、前記耐摩環５の外周面５ａよりも僅かに外側に位置するように位置決めされるようになっている一方、前記段差面２２ｄ〜２４ｄは、前記耐摩環５の上面に微小な隙間をもって対峙している。つまり、耐摩環５に対して開いた状態での前記各保持面２２ｃ〜２４ｃを結ぶ円弧軌跡Ｐの直径長さＤは耐摩環５の外周面５ａの直径長さＤ１よりも僅かに大きくなるように設定されている。
なお、前記各保持ピン１９〜２１は、前記上金型１１の支持孔１１ａ〜１１ｃに常時支持された状態になっている。
前記回転駆動部は、電動モータと、該電動モータの回転速度を減速する減速機と、該減速機で減速された回転力を前記各保持ピン１９〜２１に各上端部１９ａ〜２１ａを介して伝達する伝達部となどから構成されている。
前記コントロールユニットは、前記可動機構１８の油圧回路に設けられた図外の電磁弁などを開閉制御してシリンダ１８ａ内への油圧の給排制御を行い、これによってピストンロッド１８ｂの伸縮ストロークを行わせて上金型１１の上下移動位置を制御するようになっている。このとき、前記キャビティ１３内への溶湯Ｑの注入量に応じてピストンロッド１８ｂを介して上金型１１の下降移動時期のタイミングなどを制御するようになっている。また、前記保持機構１２の電動モータに制御電流を出力して各保持ピン１９〜２１を同方向でかつ同一の回転トルクで回転角度を制御するようになっている。
そして、前記保持機構１２によって耐摩環５を保持するには、図９に示すように、まず予め前記保持機構１２によって保持される前に耐摩環５を、予め基台２６上に位置決めしながら載置保持してある。
次に、耐摩環５の上方位置にある上金型１１を可動機構１８によって下降移動させて、前記各保持面２２ｃ〜２４ｃを耐摩環５の外周面５ａに所定隙間をもってそれぞれ対向するように位置決め配置する。その後、前記各保持ピン１９〜２１を、前記回転駆動部によって、図９及び図１０の矢印方向へ同期回転させると、前記保持面２２ｃ〜２４ｃの各一端縁２２ｅ〜２４ｅが耐摩環５の外周面５ａに所定の回転トルクで圧接する。これによって、前記耐摩環５は、前記各一端縁２２ｅ〜２４ｅの３点で確実に保持された状態になる。この状態で、上金型１１が可動機構１８や図外の移動機構によって上方へ移動されつつ耐摩環５も前記下金型１０の上方所定位置に配置されるか、あるいは前記基台２６が取り外されることによって前記上金型１１が耐摩環５と共に前記下金型１０の上方所定位置に配置されるようになっている。
〔ピストンの製造工程〕
次に、前記鋳造装置を用いてピストン１を製造（鋳造）する工程手順について説明する。なお、この鋳造装置での鋳造法としては、いわゆるグラビティフィールド法が採られている。
まず、最初に、図３に示すように、前記キャビティ１３内の各支持突起１６の上端部に、ソルト中子１７を固定支持する（第１工程、ソルト中子固定工程）。このソルト中子１７は、予め約７２０℃の温度に予熱されている。
一方、前記耐摩環５は、予め７６０℃の温度のＡＣ３Ａのアルミナ溶湯に１０分間浸漬されて取り出されたもので、表面全体にＡＣ３Ａの表面処理層が形成されている。この耐摩環５を、前述した方法によって上金型１１の３本の保持ピン１９〜２１で保持させると共に、下金型１０の上方位置に位置決めする（第２工程、保持工程）。
なお、前記耐摩環５に、純度の高いＡＣ３Ａのアルミナ表面層を予め形成しておくのは、鉄との反応が良いことから、前記注入された溶湯Ｑと耐摩環５との密着性を高めることができるためである。
続いて、図４に示すように、前述した方法によって保持機構１２に耐摩環５を予め保持させ、この状態で、図５に示すように、可動機構１８によって上金型１１を所定位置まで下降させて型締めを行う（第３工程、型締工程）。これによって、前記キャビティ１３の開口部１３ａを封止すると共に、前記耐摩環５をソルト中子１７の上方の所定位置に配置させる。
その後、図６に示すように、約７２０℃のＡＣ８Ａ(アルミニウム合金)の溶湯Ｑを注湯口１４のロート状開口端１４ａからキャビティ１３内に注入して、該溶湯Ｑが前記ソルト中子１７と耐摩環５全体が浸漬されるまで注入して、キャビティ１３内に溶湯Ｑが充填された時点で注湯を終了する。これによって、ピストン母材に耐摩環５が結合される(第４工程、結合工程)。
その後、前記溶湯Ｑが冷却固化した後に、図７に示すように、上金型１１を可動機構１８によって上方へ移動させて下金型１０から離型させる（第５工程、離型工程）。
続いて、図８に示すように、下金型１０の各金型部材を分解してキャビティ１３内からピストン母材１’を取り出す(第６工程、取り出し工程)。
次に、前記ピストン母材１’を研削や研磨などの機械加工によって所定の形状に成形すると共に、前記ソルト中子１７の内部に水を注入して該ソルト中子１７を溶解して、図１に示した環状空洞部６を形成する(第７工程)。
これら一連の作業工程によってピストン母材１’の鋳造作業が完了するが、この後、ピストン母材１’の外形を研削、研磨加工して前記耐摩環５の外周などにピストンリング溝などを行って仕上げ加工する。
そして、本実施形態では、キャビティ１３内に収容される前の耐摩環５を、前記保持機構の３本の保持ピン１９〜２１を回転させることによって確実かつ強固に保持することができる。このため、耐摩環５の安定した保持が可能になることから、従来のように、耐摩環５が保持ピンを中心として傾いてしまったり、係止不良によって脱落してしまうといった事態を回避することが可能になる。
また、本実施形態では、３本の保持ピン１９〜２１は、前記各支持孔１１ａ〜１１ｃを介して上金型１１の周方向の１２０°位置に配置されていることから、前記耐摩環５の外周面５ａを各保持面２２ｃ〜２４ｃの各端縁２２ｅ〜２４ｅで保持すると、自動的に耐摩環５の径方向の位置決めが行われる。したがって、別途、径方向の位置決め機構を設ける必要がないので、鋳造（製造）装置のコストの高騰が抑制される。
また、前記耐摩環５を保持する保持機構１２は、主として上金型１１に支持された３本の保持ピン１９〜２１を用いるだけで簡単な構造になっているため、かかる保持機構１２の製造作業が容易である。
さらに、本実施形態では、前記保持機構１２は、単に上金型１１に設けるだけで、下金型１０には何らかの手段を設けることがないことから、この点でも装置の簡素化が図れる。
さらに、前記耐摩環５を上金型１１に保持し、支持の困難な前記ソルト中子１７をキャビティ１３内に予め配置固定したため、鋳造作業能率が向上する。
また、前記耐摩環５を保持機構１２によって安定に保持できることによって、前記キャビティ１３内への溶湯Ｑの注入時において、耐摩環５の傾きなどの発生が抑制されて、周りの溶湯Ｑの湯回りが良好になって、湯回り不良や湯境の発生が抑制される。
しかも、前記各保持ピン１９〜２１の各先端部２２〜２４が、先端先細り状に形成されていることから、図７に示す上金型１１の離型工程時において、耐摩環５を保持していた各保持ピン１９〜２１も保持を解除しつつ一緒に上昇する際に、各先端部２２〜２４のそれぞれのテーパ状の外周面２２ａ〜２４ａが固化した溶湯Ｑから容易に抜け出させることができる。したがって、鋳造作業能率の向上が図れる。
〔第２実施形態〕
図１２〜図１４は第２実施形態の製造装置に供される保持機構１２を示し、上金型１１は第１実施形態のものと同じであるが、保持機構１２の３本の保持ピン１９〜２１の先端部２２〜２４の構造が異なっている。
すなわち、前記保持ピン１９〜２１は、図１４に示すように、各先端部３２〜３４の外周面３２ａ〜３４ａが先端先細り状のテーパ面として形成されていると共に、横断面形状が楕円形状に形成されている。この各先端部３２〜３４の各外周面３２ａ〜３４ａの横断面楕円形状は、保持ピン１９〜２１の軸線Ｙを中心として径方向に沿って延出した形に形成されている。したがって、前記各外周面３２ａ〜３４ａの各一側面３２ｃ〜３４ｃと他側面３２ｄ〜３４ｄはそれぞれ円弧状の対称形状に形成されている。
前記各保持ピン１９〜２１を、コントロールユニットによって回転駆動させるなど、前記他の構成は第１実施形態と同じである。
したがって、前述と同じように、保持機構１２によって耐摩環５を保持するには、基台２６上に載置された耐摩環５の上方位置にある上金型１１を可動機構１８によって下降移動させて、前記各先端部３２〜３４の外周面３２ａ〜３４ａの例えば一側面３２ｃ〜３４ｃを耐摩環５の外周面５ａに所定隙間をもってそれぞれ対向するように位置決め配置する。その後、前記各保持ピン１９〜２１を、前記回転駆動部によって、図１２及び図１３の矢印方向へ同期回転させると、前記各一側面３２ｃ〜３４ｃの各一端面が耐摩環５の外周面５ａに所定の回転トルクで圧接する。これによって、前記耐摩環５は、前記各一側面３２ｃ〜３４ｃの各一端面の３点で確実に保持された状態になる。この状態で、上金型１１が可動機構１８や図外の移動機構によって上方へ移動されつつ耐摩環５も前記下金型１０の上方所定位置に配置されるか、あるいは前記基台２６が取り外されることによって前記上金型１１が耐摩環５と共に前記下金型１０の上方所定位置に配置される。
その後、前述と同様に上金型１１が可動機構１８によって下降してキャビティ１３内で上下方向へ位置決めされつつ所定位置に保持されて、鋳造に供されると共に、前記各鋳造工程によってピストン母材１’が鋳造されることになる。
したがって、この実施形態も、耐摩環５に対する保持機構１２の確実かつ安定した保持が得られるなど、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
〔第３実施形態〕
図１５〜図１７は第３実施形態の製造装置に供される保持機構１２を示し、３本の保持ピン１９〜２１の先端部４２〜４４の構造が異なっている。
すなわち、前記保持ピン１９〜２１は、各先端部４２〜４４の外周面４２ａ〜４４ａが先端先細り状のテーパ面として形成され、また横断面形状が楕円形状に形成されていることは第２実施形態と同じであるが、該各先端部４２〜４４の軸線Ｚが保持ピン１９〜２１の本体の軸線Ｙと径方向へ偏心している。この各先端部４２〜４４の各外周面４２ａ〜４４ａの横断面楕円形状は、偏心した軸線Ｚを中心として径方向に沿って延出した形に形成されている。また、前記各外周面４２ａ〜４４ａの各一側面４２ｃ〜４４ｃと他側面４２ｄ〜４４ｄはそれぞれ円弧状の対称形状に形成されていると共に、前記各一側面４２ｃ〜４４ｃの周方向中心位置が前記各保持ピン１９〜２１の軸線Ｙ上に位置するように形成されている。
また、前記保持ピン１９〜２１の各先端部４２〜４４は、軸線Ｚが保持ピン１９〜２１の本体の軸線Ｙと径方向へ偏心していればよく、例えば断面が円形状であっても良い。この場合、断面が円形状なので保持ピン１９〜２１を引き抜き易く、保持ピン１９〜２１の品質が向上する。
また、前記上金型１１は、図１５及び図１６に示すように、前記各支持孔１１ａ〜１１ｃの周方向の間、つまり１２０°の位置に３つの固定用孔１１ｄ〜１１ｆが形成されていると共に、該各固定用孔１１ｄ〜１１ｆに耐摩環５の軸方向と径方向の位置決めを行う３本の位置決めピン５０、５１，５２が圧入固定されている。
前記各位置決めピン５０〜５２は、先端部５３〜５５の外周面５３ａ〜５５ａが先細りテーパ状に形成されていると共に、各内側面５３ｂ〜５５ｂが各上端縁から各先端縁に掛けて円弧状に形成されており、この各内側面５３ｂ〜５５ｂの曲率半径が前記耐摩環５の外周面５ａの曲率半径とほぼ同一に形成されている。前記各内側面５３ａ〜５６ｃを結ぶ円弧軌跡の直径Ｄは、３点で径方向の位置決めが可能なように前記耐摩環５の外周面５ａの直径Ｄ１よりも僅かに大きく形成されている。
なお、各位置決めピン５０〜５２のその他の構成は第１実施形態の保持ピンと同じであるから具体的な説明は省略する。
また、前記各保持ピン１９〜２１を、コントロールユニットによって回転駆動させるなど、前記他の構成は前記各実施形態と同じである。
したがって、前述と同じように、保持機構１２によって耐摩環５を保持するには、基台２６上に予め載置された耐摩環５の上方位置にある上金型１１を可動機構１８によって下降移動させると、前記各位置決めピン５０〜５２の各内側面５５ｂ〜５５ｂが耐摩環５の外周面５ａに周方向の１２０°位置で当接すると共に、各段差面も耐摩環５の外周面５ａ近傍の外面に当接する。これによって、耐摩環５は、径方向と軸方向の位置決めが行われる。
同時に、前記各保持ピン１９〜２１の各先端部４２〜４４の外周面４２ａ〜４４ａの例えば一側面４２ｃ〜４４ｃが、耐摩環５の外周面５ａに所定隙間をもってそれぞれ対向配置される。
その後、前記各保持ピン１９〜２１を、前記回転駆動部によって、図１５及び図１６の矢印方向へ同期回転させると、前記各一側面４２ｃ〜４４ｃの各一端縁が耐摩環５の外周面５ａに所定の回転トルクで圧接する。これによって、前記耐摩環５は、前記各一側面４２ｃ〜４４ｃの各一端面の３点で確実に保持された状態になる。この状態で、上金型１１が可動機構１８や図外の移動機構によって上方へ移動されつつ耐摩環５も前記下金型１０の上方所定位置に配置されるか、あるいは前記基台２６が取り外されることによって前記上金型１１が耐摩環５と共に前記下金型１０の上方所定位置に配置される。
その後、前述と同様に上金型１１が可動機構１８によって下降してキャビティ１３内で上下方向へ位置決めされつつ所定位置に保持されて、鋳造に供されると共に、前記各鋳造工程によってピストン母材１’が鋳造されることになる。
したがって、この実施形態も、耐摩環５に対する保持機構１２の確実かつ安定した保持が得られるなど、前記各実施形態と同様の作用効果が得られる。
また、本実施形態では、前記３本の位置決めピン５０〜５２によって、耐摩環５の径方向と軸方向の位置決めを行うようにしたため、耐摩環５の位置精度が向上して前記各保持ピン４２〜４４によるさらに良好な保持性を得ることができると共に、キャビティ１３内でのさらなる安定した位置保持状態が得られる。
本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば前記保持ピンを２本で構成し、前記３本の位置決めピンを利用して位置決めしつつ２本の保持ピンで保持することも可能である。
また、保持ピンの先端部の形状をさらに異なった形状とし、例えば横断面正方形や横断面三角形などに形成することも可能である。
また、上下金型１０，１１の構造もピストン１に仕様や大きさに応じて自由に変更することが可能である。
また、ピストン１を前記ディーゼル機関ばかりかガソリン機関のピストンに適用することも可能である。

Claims (15)

  1. 冠部にピストンリング溝形成用の耐摩環が埋設されている内燃機関用ピストンの製造装置であって、
    内部にピストン形成用のキャビティが形成されていると共に、開口部を有する主金型と、
    前記キャビティの開口部を開閉可能に可動する可動金型と、
    前記可動金型から前記キャビティに向けて突出した複数の保持ピンと、
    を備え、
    前記複数の保持ピンのうち少なくとも一つは、前記可動金型に対して軸周りに回転可能に設けられていると共に、該保持ピンの先端部に、回転角度位置によって前記耐摩環に当接保持する保持部が形成されていることを特徴とする内燃機関用ピストンの製造装置。
  2. 請求項１に記載の内燃機関用ピストンの製造装置であって、
    前記保持部は横断面形状が非真円形状に形成されていることを特徴とする内燃機関用ピストンの製造装置。
  3. 請求項２に記載の内燃機関用ピストンの製造装置であって、
    前記保持部は、先端縁に向かって横断面積が漸次小さくなるようにテーパ状に形成されていることを特徴とする内燃機関用ピストンの製造装置。
  4. 請求項３に記載の内燃機関用ピストンの製造装置であって、
    前記保持ピンは、前記可動金型の内部に回転可能に支持された主ピン部と、該主ピン部の先端部に一体に設けられた前記保持部と、を有し、
    前記主ピン部と保持部を一緒に軸周方向へ所定角度回転駆動させる回転機構を有すると共に、前記保持部は、主ピン部との境界部付近に段差部が切欠形成されていることを特徴とする内燃機関用ピストンの製造装置。
  5. 請求項４に記載の内燃機関用ピストンの製造装置であって、
    前記保持部は、前記主ピン部側から先端に掛けて先端先細り状に形成されていることを特徴とする内燃機関用ピストンの製造装置。
  6. 請求項４に記載の内燃機関用ピストンの製造装置であって、
    前記主ピン部と保持部の間の前記段差部は平面状に形成されていることを特徴とする内燃機関用ピストンの製造装置。
  7. 請求項２に記載の内燃機関用ピストンの製造装置であって、
    前記保持部は、横断面形状が半円形状に形成されていることを特徴とする内燃機関用ピストンの製造装置。
  8. 請求項２に記載の内燃機関用ピストンの製造装置であって、
    前記保持部は、横断面形状が楕円形状に形成されていることを特徴とする内燃機関用ピストンの製造装置。
  9. 請求項２に記載の内燃機関用ピストンの製造装置であって、
    前記複数の保持ピンは、全てが回転可能に設けられていると共に、前記耐摩環を保持する際には、全ての保持ピンを同期回転させることを特徴とする内燃機関用ピストンの製造装置。
  10. 請求項１に記載の内燃機関用ピストンの製造装置であって、
    前記保持部は、軸心が前記保持ピンの回転中心軸から径方向に偏倚して形成されていることを特徴とする内燃機関用ピストンの製造装置。
  11. 請求項１０に記載の内燃機関用ピストンの製造装置であって、
    前記保持部は、自身の回転中心軸に対して偏倚した横断面円形状に形成されていることを特徴とする内燃機関用ピストンの製造装置。
  12. 請求項１に記載の内燃機関用ピストンの製造装置であって、
    前記保持ピンによって耐摩環を保持する際に、該耐摩環を水平に位置決めする位置決め機構を設けたことを特徴とする内燃機関用ピストンの製造装置。
  13. 請求項１２に記載の内燃機関用ピストンの製造装置であって、
    前記位置決め機構は、前記耐摩環の一端面の複数箇所に前記一端面の直角方向から当接する位置決めピンを有することを特徴とする内燃機関用ピストンの製造装置。
  14. 冠部にピストンリング溝形成用の耐摩環が埋設されている内燃機関用ピストンの製造方法であって、
    可動金型に回転可能に設けられた複数の保持ピンのうち少なくとも一つを、前記可動金型に対して軸周りに所定角度回転させることによって、該保持ピンの先端部に有する保持部の外縁が前記耐摩環に当接して保持する保持工程と、
    前記可動金型に前記保持ピンによって保持された前記耐摩環を、主金型の内部に形成されたピストン形成用のキャビティ内の所定位置に配置した後、前記主金型に可動金型を型締めする工程と、
    前記キャビティ内全体に溶湯を注入充填してピストン母材に前記耐摩環を一体的に結合させる工程と、
    前記溶湯を冷却して凝固させた後に、前記可動金型を型開きする工程と、
    該可動金型の型開き後に、前記耐摩環が結合されたピストン母材を前記キャビティ内から取り出す工程と、
    を備えたことを特徴とする内燃機関用ピストンの製造方法。
  15. 請求項１４に記載の内燃機関用ピストンの製造方法であって、
    前記保持部は、横断面形状が非真円形状に形成されているか、もしくは前記保持ピンの回転中心軸に対して横断面が偏倚して形成されていることを特徴とする内燃機関用ピストンの製造方法。
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