JP6292029B2 - Hollow wear-resistant ring for piston, piston for internal combustion engine, and method for manufacturing piston for internal combustion engine - Google Patents

Hollow wear-resistant ring for piston, piston for internal combustion engine, and method for manufacturing piston for internal combustion engine Download PDF

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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。   The present invention can improve the inflow efficiency of lubricating oil into a hollow wear-resistant ring for pistons cast into a piston of an internal combustion engine, and a piston ring fitted into a piston ring groove on an outer peripheral wall of the hollow wear-resistant ring for pistons, and The present invention relates to a hollow wear-resistant ring for a piston capable of remarkably improving the cooling performance in the vicinity of a combustion chamber of the piston, a piston for an internal combustion engine, and a method for manufacturing the piston for the internal combustion engine.

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。   In a piston disposed in a cylinder (cylinder) of an internal combustion engine, a hollow through which piston lubricating oil for cooling the piston ring (top ring, second ring and oil ring) and the vicinity of the combustion chamber passes is manufactured. A hollow wear-resistant ring for pistons having a portion may be cast.

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。   As shown in FIG. 6, the hollow wear-resistant ring 10X for the piston is composed of a wear-resistant annular body 11 made of Ni-resist cast iron in an annular shape by bending or the like, and a U-shaped cross section in which the outer peripheral side is opened by bending a stainless steel plate or the like The hollow annular body 12 is separately manufactured so that the upper side wall 12u and the lower side wall 12d having a U-shaped cross section are flush with the upper side wall 11u and the lower side wall 11d of the wear-resistant annular body 11. For example, the outer peripheral portion 12o of the hollow annular body 12 is joined to the inner peripheral wall 11i of the wear-resistant annular body 11 by, for example, Tig welding W or the like. The hollow portion 12c formed by the inner peripheral wall 11i of the wear-resistant annular body 11 and the concave portion of the U-shaped hollow annular body 12 circulates the lubricating oil O for cooling the vicinity of the piston combustion chamber and the wear-resistant annular body 11. The piston ring groove 11 a is formed in the outer peripheral wall 11 o of the wear-resistant annular body 11.

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。   Supplying the cooling lubricating oil O to the hollow portion 12c is performed by forming an inflow hole 12h and an outflow hole 12j communicating with the hollow portion 12c in the hollow annular body 12 by aluminum drilling or the like after casting the piston. Lubricating oil O injected by an oil jet disposed in the vicinity of an oil pan below the piston is introduced from an inflow hole 12h through an oil passage formed therein, passes through the hollow portion 12c, and passes through the outflow hole. This is done by returning the oil pan from 12j.

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)。   Various techniques have been proposed as techniques for improving the cooling performance of this hollow wear-resistant ring for pistons.For example, the base end of each end of the upper plate and the lower plate made of austenitic stainless steel plate is made of anti-wear made of Ni-resist cast iron. With a cooling cavity that is integrally formed with the upper plate and the lower plate on the back surface of the wear-resistant ring by joining to the surface of the ring and joining the tip of each other end of the upper plate and the lower plate A wear-resistant ring has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

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)。   Also, a cylinder ring part having a piston ring groove, in which coolant is circulated by a molded body having a substantially U-shaped cross section formed by rolling a thin stainless steel, separately from a wear resistant ring main body part made of a cast resist material. An engine piston wear-resistant ring is proposed in which the molded body is joined to the wear-resistant ring main body portion by a nickel brazing material (see, for example, Patent Document 2).

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。   However, in the piston hollow wear-resistant ring 10X as shown in FIG. 6 of the prior art, the inflow efficiency of the lubricating oil O into the hollow portion 12c of the hollow annular body 12X formed in the hollow annular body having a U-shaped cross section. When the supply pressure of the lubricating oil O supplied to the inside of the hollow portion 12c from the inflow hole 12h is increased so as to improve the flow rate, as shown in FIG. Since it hits 12u at a high speed and is rebounded, most (for example, more than half) returns to the lower oil pan as it is from the inflow hole 12h, so that there is a problem that the cooling performance by this lubricating oil O cannot be improved.

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。   If this cooling performance is insufficient, the heat load increases, and the scuffs (scratches) due to adhesive wear on the sliding surface due to local metal contact due to cracks in the piston combustion chamber and oil film breakage occur in the rings, pistons and cylinders, In severe cases, the piston may be totally lost.

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)。   In this connection, as a piston ring and combustion chamber cooling mechanism, in a piston for an internal combustion engine in which a cooling channel is formed inside the piston and oil is injected from an oil jet below the piston toward the inlet of the cooling channel. A piston for an internal combustion engine has been proposed in which a guide wall is provided on the ceiling of the cooling channel above the inlet so as to direct the direction of the flow of oil entering from the inlet in the direction in which the cooling channel is formed (see, for example, Patent Document 3). .

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。   In aluminum cooling channel pistons, cast iron pistons, etc., the guide wall is provided on the ceiling of the cooling channel, such as the piston for internal combustion engines, because molding with salt cores, sand cores, lost wax, etc., when pistons are cast You can do it.

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。   However, if it is intended to apply to a piston that casts a hollow wear-resistant ring for pistons, in the prior art, in the process of casting the hollow wear-resistant ring for pistons, the positioning of the hollow wear-resistant ring for pistons in the axial direction is the hollow wear-resistant ring for pistons. This is done by the V-shaped groove formed on the outer peripheral wall of the ring's wear-resistant annular body, but the positioning of the piston's hollow wear-resistant ring in the circumferential direction is not necessary, so the piston's hollow wear-resistant ring is cast and integrated. Then, after the piston is cast, the circumferential position of the guide wall is not known, and the inflow hole cannot be formed at a position facing the guide wall.

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。   Therefore, the idea of providing a guide wall in the piston that casts the hollow wear-resistant ring for the piston does not occur, and the amount of lubricating oil flowing in from the inflow hole formed in the lower side wall of the cooling hollow annular body is increased. The problem of improving the cooling performance of the hollow wear-resistant ring for pistons remains.

特開2005−36771号公報JP 2005-36771 A 特開平5−231539号公報JP-A-5-231539 特開2005−90448号公報JP 2005-90448 A

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。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to increase the circulation amount of the lubricating oil to the hollow wear-resistant ring for the piston in the piston in which the hollow wear-resistant ring for the piston is cast, The cooling performance for the piston ring part and the vicinity of the combustion chamber is remarkably improved, and the piston temperature near the top surface of the piston, the combustion chamber, and the top ring groove can be lowered, cracks in the combustion chamber, ring scuffing, It is an object to provide a hollow wear-resistant ring for a piston, a piston for an internal combustion engine, and a method for manufacturing the piston for the internal combustion engine that can suppress the occurrence of piston scuff and the like.

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。   In order to achieve the above object, the hollow wear-resistant ring for pistons of the present invention includes a wear-resistant annular body in which a piston ring groove is formed in an outer peripheral wall after being cast into a piston of an internal combustion engine, and a cross section is opened on the outer peripheral side. A hollow for a piston having a U-shaped shape, and a portion on the outer peripheral side joined to an inner peripheral wall of the wear-resistant annular member, and a hollow annular member that forms a hollow portion through which cooling lubricating oil flows. In the wear ring, an engagement hole for positioning in the circumferential direction at the time of casting of the piston is formed in the wear ring or the hollow ring, and lubricating oil to be injected into the hollow part is formed in the hollow part. The guiding projection for guiding is formed at a portion of the hollow portion facing the lubricating oil inflow hole.

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。   According to this configuration, when the piston is cast by casting the hollow wear-resistant ring for the piston, the knock pin provided with the engagement hole such as the pin hole formed in the wear-resistant annular body or the hollow annular body is provided in the piston casting mold. By engaging with the engaging projections such as the like, the circumferential positioning of the piston hollow wear-resistant ring in the piston can be performed, and the guiding projection in the piston can be positioned.

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。   Therefore, by positioning the position of the guide protrusion at a position opposite to the inflow hole formed after the piston is cast to circulate the lubricating oil for cooling by the piston, Opposing inflow holes can be easily drilled in the lower wall of the cooling hollow annular body.

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。   As a result, in the piston in which the piston hollow wear ring is cast, the circulation amount of the lubricating oil to the piston hollow wear ring can be increased, and the cooling performance for the piston ring part and the vicinity of the combustion chamber can be remarkably improved. The piston temperature around the top surface of the piston, around the combustion chamber, and in the vicinity of the top ring groove can be lowered, and the occurrence of cracks in the combustion chamber, ring scuffing, piston scuffing, etc. can be suppressed.

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。   In the above hollow wear-resistant ring for piston, when the engagement hole is formed inside the region of the outer peripheral wall of the wear-resistant annular body where the piston ring groove is formed, the engagement hole is formed after casting the piston. Since the piston ring groove is formed in the outer peripheral wall of the wear-resistant annular body including the above-mentioned position, no engagement hole remains in the outer peripheral wall of the wear-resistant annular body, and therefore the durability of the wear-resistant annular body is maintained without deteriorating. be able to.

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。   Moreover, the piston of the internal combustion engine of this invention for achieving said objective is comprised by casting the said hollow wear-resistant ring for pistons, and there can exist the same effect as said hollow wear-resistant ring for pistons.

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。   In addition, the method of manufacturing a piston of an internal combustion engine of the present invention to achieve the above object is to provide a wear-resistant annular body in which a piston ring groove is formed in an outer peripheral wall after being cast into the piston of the internal combustion engine. An annular body production process, and a hollow annular body production process that produces a hollow annular body that forms a hollow portion in which a cross-sectional shape is U-shaped with an outer peripheral side opened and cooling lubricant flows; Forming a guiding projection for guiding the lubricating oil injected into the hollow portion into the hollow portion into the hollow portion at a portion of the hollow portion facing the planned drilling position of the lubricating oil inflow hole. A step of forming an engagement hole for positioning in the circumferential direction in the wear-resistant annular body or the hollow annular body, and an outer peripheral side of the hollow annular body on the inner circumferential wall of the wear-resistant annular body. Including the joining process of joining the parts in any order. Further, the axial position of the hollow wear-resistant ring for pistons is aligned with the piston mold, and the engagement hole for circumferential positioning of the hollow wear-resistant ring for pistons is used for the circumferential positioning of the piston mold. A casting step of casting the piston in accordance with the mating protrusion, and forming an outflow hole for the cooling lubricant and an inflow hole for the cooling lubricant in the piston taken out from the piston mold It is a method characterized by including a hole forming step for forming the piston ring groove by removing a region where the piston ring groove is formed, and a step for forming the piston ring groove.

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。   Further, in the method for manufacturing a piston of the internal combustion engine, the engagement hole is formed in a region where the piston ring groove is formed in the outer peripheral wall of the wear-resistant annular body.

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。   According to these methods, it is possible to provide a piston for an internal combustion engine that further improves the piston cooling efficiency of the hollow wear-resistant ring described above.

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。   According to the piston hollow wear-resistant ring of the present invention, the piston of the internal combustion engine, and the piston manufacturing method of the internal combustion engine, in the piston in which the piston hollow wear-resistant ring is cast, It can be increased, the cooling performance for the piston ring part and the combustion chamber vicinity part can be remarkably improved, the piston top surface, around the combustion chamber, the piston temperature in the vicinity of the top ring groove can be lowered, the crack of the combustion chamber, Generation of ring scuffing and piston scuffing can be suppressed.

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。It is a perspective view containing the cross section which shows typically the structure of the hollow wear-resistant ring for pistons of embodiment which concerns on this invention. 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。It is a figure which shows an example of the flow of the manufacturing process of the piston of the internal combustion engine of embodiment which concerns on this invention. 誘導突起部の形成方法を示す図である。It is a figure which shows the formation method of a guidance protrusion part. 耐摩環状体と中空用環状体の接合を示す図である。It is a figure which shows joining of a wear-resistant annular body and the annular body for hollows. 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。It is a figure for demonstrating the mode of inflow of the lubricating oil for cooling to the hollow part of the hollow wear-resistant ring for pistons when there exists a guidance protrusion part. 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。It is a perspective view containing the cross section which shows typically the structure of the hollow wear-resistant ring for pistons of a prior art. 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。It is a figure for demonstrating the mode of inflow of the lubricating oil for cooling to the hollow part of the hollow wear-resistant ring for pistons of a prior art.

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。   Hereinafter, a hollow wear-resistant ring for a piston, a piston for an internal combustion engine, and a method for manufacturing the piston of the internal combustion engine according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

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。   As shown in FIG. 1, a hollow wear-resistant ring 10 for a piston according to this embodiment is embedded in a piston of an engine (internal combustion engine) 1, and includes a wear-resistant annular body 11 and a hollow annular body 12. Composed.

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。   The wear-resistant annular body 11 is manufactured by forming Niresist cast iron into an annular body by casting, inner and outer peripheral surface processing, and the like, and after being encased in a piston, a piston ring groove 11a is formed in the outer peripheral wall 11o by machining such as cutting. The In this wear-resistant annular body 11, the positioning V-shaped groove 11 v in the axial direction (piston height direction) of the piston hollow wear-resistant ring 10 when being cast into the piston as the piston hollow wear-resistant ring 10 is formed at the time of casting of the resist. Produced by processing.

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。   Further, the hollow annular body 12 is produced by bending a stainless steel plate or the like into a U-shaped annular body having a cross section opened on the outer peripheral side, and the outer peripheral side portion 12 o is formed in the wear-resistant annular body 11. By joining to the peripheral wall 11i by Tig welding W etc., the hollow part 12c through which the lubricating oil O for cooling flows is formed. The hollow annular body 12 is manufactured separately from the wear-resistant annular body 11, and the upper wall 12 u and the lower side wall 12 d of the U-shaped cross section of the hollow annular body 12 are both the upper wall 11 u and the wear-resistant annular body 11. Produced to be flush with the lower side wall 11d.

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。   Further, in the hollow wear-resistant ring 10 for piston of the present invention, a dimple hole (engagement hole) 21 for positioning in the circumferential direction at the time of casting of the piston is further formed in the wear-resistant annular body 11 or the hollow annular body 12. To do. The dimple hole 21 is provided in the upper side wall 11u or the lower side wall 11d of the wear-resistant annular body 11 or the upper side wall 12u or the lower side wall 12d of the hollow annular body 12, or the depression of the guide protrusion 20 is used. However, it is preferably provided on the outer peripheral wall 11o of the wear-resistant annular body 11 that is not cast at the time of casting, and particularly preferably in the region where the piston ring groove 11a is formed.

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。   At the same time, in the hollow annular body 12, the guide protrusion 20 that guides the lubricating oil O injected into the hollow portion 12 c into the hollow portion 12 c is provided at a portion facing the inflow hole 12 h of the lubricating oil O in the hollow portion 12 c. Form.

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。   The dimple hole 21 is preferably formed inside the region where the piston ring groove 11a is formed, so that the outer peripheral wall of the wear-resistant annular body 11 includes the position where the dimple hole 21 is formed after casting the piston. Since the piston ring groove 11a is formed in 11o, the dimple hole 21 does not remain on the outer peripheral wall 11o of the wear-resistant annular body 11, so that the normal formation of the piston ring groove, the durability deterioration of the wear-resistant annular body 11 and the piston crack, etc. Durability can be maintained without causing the occurrence of.

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。   Here, the effect by forming the induction | guidance | derivation protrusion part 20 in the site | part facing the inflow hole 12h of the lubricating oil O of the hollow part 12c is demonstrated. As shown in FIG. 1, lubricating oil O injected from an oil jet (not shown) disposed in the vicinity of an oil pan (not shown) below the piston is used as an inflow oil passage (not shown) formed in the piston. ) Through an inflow hole 12h formed in the lower wall 12d of the hollow annular body 12 of the hollow wear-resistant ring 10 for piston. As a result, the lubricating oil O makes a half turn inside the hollow portion 12c and is discharged from the outflow hole 12j to the oil pan through a discharge oil passage (not shown). The circumference of the wear-resistant annular body 11 and the piston hollow wear-resistant ring 10 is cooled while making a half turn inside the hollow portion 12c of the lubricating oil O.

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。   As shown in FIG. 5, the lubricating oil O supplied to the hollow portion 12c from the inflow hole 12h collides with the side surface of the guide projection portion 20, and thus flows in the circumferential direction of the hollow portion 12c. As a result, as shown in FIG. 7, there is no guide projection 20 and most of the lubricating oil O can be prevented from returning from the inflow hole 12h, so the flow rate of the lubricating oil O that makes a half turn inside the hollow portion 12c is increased. be able to. Accordingly, the amount of lubricating oil O flowing into the piston hollow wear-resistant ring 10 can be increased to improve its cooling performance.

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。   The piston of the internal combustion engine according to the embodiment of the present invention includes the piston hollow wear-resistant ring 10 according to the embodiment of the present invention.

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。   Next, a method for manufacturing a piston for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This piston manufacturing method for an internal combustion engine includes a piston hollow wear-resistant ring production process (S11) for producing a piston hollow wear-resistant ring 10, a casting process (S12), and a hole and groove machining process (S13). Consists of.

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。   This piston hollow wear-resistant ring production process (S11) includes a wear-resistant annular body production process, a hollow annular body production process, a guide projection forming process, an engagement hole forming process, and a joining process in any order. Contains.

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。   This wear-resistant annular body production process is a process for producing a wear-resistant annular body 11 by forming Ni-resist cast iron in which a V-shaped groove 11v is formed at the time of casting into an annular body by casting, inner and outer peripheral surface processing, and the like. This wear-resistant annular body 11 is cast into the piston of the internal combustion engine in the casting step (S12), and then in the hole and groove processing step (S13), the piston ring groove 11a is formed in the outer peripheral wall 11o. In the annular body production process, a V-shaped groove 11v for axial positioning when the hollow wear-resistant ring for piston 10 is cast into the piston is formed on the outer peripheral wall 11o of the abrasion-resistant annular body 11.

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。   The hollow annular body production step is a step of producing the hollow annular body 12 by bending a stainless steel plate or the like into a U-shaped annular body having a cross section opened on the outer peripheral side. In this hollow annular body production process, the upper side wall 12u and the lower side wall 12d of the U-shaped cross section of the hollow annular body 12 are both flush with the upper side wall 11u and the lower side wall 11d of the wear resistant annular body 11. Produced. Usually, the upper side wall 12u and the lower side wall 12d are formed in parallel.

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。   In the guiding projection forming step, the guiding projection 20 for guiding the lubricating oil O injected into the hollow portion 12c into the hollow annular body 12 into the hollow portion 12c is formed in the inflow hole 12h of the lubricating oil O in the hollow portion 12c. For example, as shown in FIG. 3, the hollow annular body 12 is installed in a press mold 30 and pressed from above with a mold press in the P direction. The convex guide protrusion 20 is formed by pressing or the like.

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。   The position of the guide protrusion 20 is an arbitrary position with respect to the circumferential direction of the upper side wall 12u of the cooling hollow annular body 12, and is a substantially central position with respect to the radial direction. If the upper wall 12u of the position 12p1 is formed as a convex wall toward the hollow portion 12c, the shape of the guide protrusion 20 may be a V-shaped groove. However, as shown in FIG. It is sufficient that the lubricating oil can be guided in the circumferential direction by receiving the jet of oil O, and may have other shapes.

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。   The guide protrusion forming step may be performed before the hollow annular body 12 is formed in a U-shaped cross section, but after the hollow annular body 12 is formed in the U-shaped cross section. Preferably, it is formed by pressing or the like before joining to the wear-resistant annular body 11, and in this case, the upper wall 11u and the lower side wall 11d of the wear-resistant annular body 11 are kept in parallel with the upper side wall 12u and the lower side wall 12d. It becomes easy to keep even.

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。   If the guide projection 20 is formed after the hollow annular body 12 and the wear-resistant annular body 11 are joined to form the hollow wear-resistant ring 10 for the piston, it is used when the guide projection 20 is formed. Due to the impact force, the parallelism of the upper side wall 12u and the lower side wall 12d of the hollow annular body 12 may be broken.

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。   The engagement hole forming step is a step of forming dimple holes (engagement holes) 21 for circumferential positioning in the wear-resistant annular body 11 or the hollow annular body 12. In FIG. 4, the dimple hole 21 is formed by drilling or the like inside the region where the piston ring groove 11 a of the outer peripheral wall 11 o of the wear-resistant annular body 11 is formed. Since the relationship between the position of the dimple hole 21 and the position of the guide projection 20 in the circumferential direction of the hollow annular body 12 is an important clue for determining the oil hole machining portion 12h, the dimple hole 21 and the guide projection in the circumferential direction are previously provided. The setting position of the unit 20 is determined in advance. For example, the circumferential angle of the dimple hole 21 and the guide projection 20 in the circumferential direction is made the same and the like is clarified.

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。   The circumferential position determining dimple hole (engagement hole) 21 is provided on the upper side wall 11u or the lower side wall 11d of the wear-resistant annular body 11 or on the upper side wall 12u or the lower side wall 12d of the hollow annular body 12 or guided. However, in any case, since it is in a place where casting is performed, it is necessary to move the knock pin 22 after casting before positioning. Therefore, it is preferably provided in the outer peripheral wall 11o of the wear-resistant annular body 11 that is not cast at the time of casting, and particularly in the region where the piston ring groove 11a is formed.

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。   Further, in the joining step, as shown in FIG. 4, the outer circumferential side portion 12o of the hollow annular body 12 is joined to the inner circumferential wall 11i of the wear resistant annular body 11 by Tig welding W or the like, so that the piston hollow abrasion resistant ring 10 is formed. It is a production process.

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。   In the next casting step (S12), the axial position of the piston hollow wear-resistant ring 10 is aligned with the piston mold, and the dimple hole 21 for positioning the piston hollow wear-resistant ring 10 in the circumferential direction is replaced with the piston mold (piston casting). The piston is cast in accordance with a knock pin (engagement protrusion) 22 for determining the circumferential position of the casting mold.

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。   In this casting process, before placing the piston hollow wear-resistant ring 10 in the piston mold, the piston hollow wear-resistant ring 10 is immersed in a molten metal similar to the metal used for the piston (for example, an aluminum alloy). Then, this metal coating (aluminum bonding layer in the case of using an aluminum alloy) is formed on the entire piston hollow wear-resistant ring 10. By forming the metal coating, when the piston hollow wear ring 10 is cast and the piston is cast, the wettability between the piston hollow wear ring 10 and the piston can be improved. The hollow wear-resistant ring 10 can be easily cast.

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。   Next, although not particularly illustrated, a single or a plurality of piston hollow wear-resistant rings 10 are arranged in a mold sandwiched from the outer peripheral side of a piston mold (outer mold), and first, for each piston. The axial positioning of the hollow wear-resistant ring 10 and the inclination of the shaft of the hollow wear-resistant ring 10 for pistons are determined by the axial positioning at a plurality of positions. This axial positioning or the like can be performed by supporting the V-shaped groove 11v of the outer peripheral wall 11o of the wear-resistant annular body 11 with a pointed protrusion provided on the piston mold side.

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。   Then, after performing this axial positioning and the like, with a pointed protrusion inserted into the V-shaped groove 11v, the piston hollow wear-resistant ring 10 is positioned in the circumferential direction of the piston hollow wear-resistant ring 10 with respect to the piston mold. In a supported state, the knock pin 22 provided on the piston mold is rotated in the circumferential direction with respect to the piston mold until the knock pin 22 is engaged with the dimple hole 21 of the piston hollow wear-resistant ring 10. Positioning in the circumferential direction is completed by engaging the knock pin 22 with the dimple hole 21. Note that a single pair of knock pins 22 and dimple holes 21 may be used, but a plurality of pairs may be used.

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。   After each positioning of these piston hollow wear-resistant rings 10, a molten metal (for example, an aluminum alloy) used as a piston material is poured into the piston mold. After cooling and solidifying, the cast piston is taken out from the piston mold.

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。   In the hole and groove machining step (S13), a cooling lubricant O inflow passage (not shown) and an inflow hole 12h communicating with the cooling oil O are drilled into the piston taken out from the piston mold. And a cooling oil O outflow passage (not shown) and an outflow hole 12j are simultaneously drilled. The inflow hole 12h needs to be formed at a portion facing the guide protrusion 20, but the position of the guide protrusion 20 can be specified by engaging the knock pin 22 with the dimple hole 21, so the inflow hole 12h can be easily formed. It can be formed at a portion facing the guide protrusion 20.

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。   At the same time, a region where the piston ring groove 11a is formed is deleted by cutting or the like to form the piston ring groove 11a. As shown in FIG. 4, if the dimple hole 21 is included in the area to be deleted, the trace of the dimple hole 21 does not remain after the piston ring groove 11 a is formed. Can be avoided.

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。   In addition to the formation of the piston ring groove 11a, finishing processing such as pin hole (not shown) processing on the piston and formation of a metal coating (for example, tin) on the surface of the piston is performed. When this finishing process is finished, the production of the piston is finished.

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。   The above-described method for manufacturing a piston of an internal combustion engine includes a wear-resistant annular body production process for producing a wear-resistant annular body 11 in which a piston ring groove 11a is formed in an outer peripheral wall 11o after being cast into the piston of the internal combustion engine, A hollow annular body production process for producing a hollow annular body 12 having a U-shaped shape with an outer peripheral side opened and forming a hollow portion 12c through which cooling lubricant O flows, and a hollow annular body 12 The guide projection 20 for guiding the lubricating oil O injected into the hollow portion 12c into the hollow portion 12c is formed at a portion of the hollow portion 12c facing the planned drilling position of the inflow hole 12h of the lubricating oil O. A forming step, an engagement hole forming step of forming a dimple hole (engagement hole) 21 for positioning in the circumferential direction in the wear-resistant annular member 11 or the hollow annular member 12, and a hollow for the inner peripheral wall 11i of the wear-resistant annular member 11 The outer peripheral part of the annular body 12 And a bonding step of bonding a 12o in arbitrary order.

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。   At the same time, the axial position of the piston hollow wear-resistant ring 12 is aligned with the piston mold, and the dimple hole 21 for positioning the piston hollow wear-resistant ring 12 in the circumferential direction is used for circumferential positioning of the piston mold. A casting process for casting a piston in accordance with the knock pin 22, and an outflow hole 12j for cooling lubricating oil O is formed in the piston taken out from the piston mold, and an inflow hole 12h for lubricating oil O for cooling is guided. It includes a hole and groove processing step that is formed in a portion facing the protruding portion 20 and that deletes the region where the piston ring groove 11a is formed to form the piston ring groove 11a.

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。   According to the piston hollow wear-resistant ring 10 of the above configuration, the piston of the internal combustion engine, and the piston manufacturing method of the internal combustion engine, the wear-resistant annular body 11 is formed when the piston hollow wear-resistant ring 10 is cast and the piston is cast. By positioning a dimple hole (engagement hole) 21 formed in the outer peripheral wall 11o of the outer peripheral wall 11o with a knock pin (engagement protrusion) 22 provided in the piston mold, the circumferential position of the piston hollow wear-resistant ring 10 in the piston is determined. And the guide protrusion 20 in the piston can be positioned.

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。   Accordingly, the guide protrusion 20 is positioned at a position facing the inflow hole 12h for circulating the cooling lubricating oil O by the piston, which is formed after the piston is cast. The inflow hole 12h facing the protrusion 20 can be easily drilled in the lower side wall 12d of the hollow annular body 12.

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。   As a result, in the piston in which the hollow wear-resistant ring 10 for the piston is cast, the circulation amount of the lubricating oil O to the hollow wear-resistant ring 10 for the piston can be increased, and the cooling performance for the piston ring portion and the vicinity of the combustion chamber is remarkably improved. Thus, the piston temperature near the top surface of the piston, around the combustion chamber, and in the vicinity of the top ring groove can be reduced, and the occurrence of cracks in the combustion chamber, ring scuffing, piston scuffing, etc. can be suppressed.

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。   Further, when the dimple hole (engagement hole) 21 is formed inside the region where the piston ring groove 11a is formed, after the piston is cast, the position of the wear resistant annular body 11 including the position where the dimple hole 21 is formed is included. Since the piston ring groove 11a is formed in the outer peripheral wall 11o, no trace of the dimple hole 21 remains on the outer peripheral wall 11o of the wear-resistant annular body 11. Therefore, the durability of the wear-resistant annular body 11 can be maintained without deteriorating.

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。   The piston ring groove 11a is a groove for fitting a piston ring corresponding to the top ring, the second ring, and the oil ring. However, the piston ring groove 11a for the top ring is close to the combustion chamber and particularly requires cooling. Therefore, the wear-resistant annular body 11 having high cooling performance is particularly effective when used for a top ring.

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
10 Piston hollow wear-resistant ring 11 Wear-resistant annular body 11a Piston ring groove 11i Wear-resistant annular body inner peripheral wall 11o Wear-resistant annular body outer peripheral wall 11d Wear-resistant annular body lower wall 11u Wear-resistant annular member upper wall 12 Hollow annular member 12c Hollow part 12d Lower side wall 12u of hollow annular body Upper side wall 12h of hollow annular body Inflow hole 12j Outflow hole 20 Guiding protrusion 21 Dimple hole (engagement hole)
22 Knock pin (engagement protrusion)
30 Die for pressing W Tig weld P Press direction O Lubricating oil

Claims (5)

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。
A wear-resistant annular body in which a piston ring groove is formed in an outer peripheral wall after being cast into a piston of an internal combustion engine, and a U-shaped cross section with an outer peripheral side open. In a hollow wear-resistant ring for a piston comprising a hollow annular body that is joined to the inner peripheral wall of the annular body and forms a hollow portion through which cooling lubricating oil flows,
While forming an engagement hole for circumferential positioning at the time of casting of the piston in the wear-resistant annular body or the hollow annular body,
A hollow wear-resistant ring for pistons, wherein a guide projection for guiding the lubricating oil injected into the hollow portion into the hollow portion is formed at a portion facing the lubricating oil inflow hole of the hollow portion.
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。   2. The hollow wear-resistant ring for piston according to claim 1, wherein the engagement hole is formed in a region of the outer peripheral wall of the wear-resistant annular body where the piston ring groove is formed. 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。   A piston for an internal combustion engine, wherein the hollow wear-resistant ring for a piston according to claim 1 or 2 is cast. 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。
A wear-resistant annular body production process for producing a wear-resistant annular body in which a piston ring groove is formed in an outer peripheral wall after being cast into a piston of an internal combustion engine,
A hollow annular body production process for producing a hollow annular body having a hollow shape in which a cross-section is formed in a U shape with an outer peripheral side opened and a cooling lubricating oil flows,
Forming a guiding projection for guiding the lubricating oil injected into the hollow portion into the hollow portion into the hollow portion at a portion of the hollow portion facing the planned drilling position of the lubricating oil inflow hole. Process,
An engagement hole forming step of forming an engagement hole for circumferential positioning in the wear-resistant annular body or the hollow annular body;
A joining step of joining the outer peripheral side portion of the hollow annular body to the inner circumferential wall of the wear-resistant annular body in a random order;
The axial position of the hollow wear-resistant ring for pistons is aligned with the piston mold, and the engaging hole for positioning in the circumferential direction of the hollow wear-resistant ring for pistons is engaged with the engaging protrusion for positioning in the circumferential direction of the piston mold. A casting step of casting the piston in accordance with the portion, and a cooling lubricant outflow hole is formed in the piston taken out from the piston mold, and a cooling lubricant inflow hole is formed in the guide protrusion. A method of manufacturing a piston for an internal combustion engine, comprising: forming a piston ring groove by removing an area where the piston ring groove is formed, and forming a piston ring groove at a portion facing the portion.
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。   5. The method of manufacturing a piston for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the engagement hole is formed inside a region of the outer peripheral wall of the wear-resistant annular body where the piston ring groove is formed.
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