JPH04501087A - 関節式ピストン用のクラウンを製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 関節式ピストン用のクラウンを製造する方法技術分野 本発明は、２部品式ピストンのクラウンを製造する方法、一層詳しくは、完成し たクラウンを機械加工する方法に関する。

背　景 過去数年にわたるエンジンの開発で、エンジンの排気量を増大させることなく馬 力が向上した。この馬力の向上のためには、ピストンを介して連接棒に伝えられ る燃焼室内燃焼圧力を増大させる必要があった。

燃焼圧力の増大には、ピストンの一体性を改善して増大した応力に耐えるように しなければならない。過去にも、また、今日の多くのケースでも、ピストンはア ルミニウムまたは鋳鉄で作られている。ここに述べるピストンというのは、２部 品量節式ピストンの、鍛造で機械加工したクラウンを設けることによって増大し た圧力に耐える要件を満たしているものとする。鍛造材料は５ＡＥ４１４０であ り、クロムとモリブデンを含む合金鋼である。

より高級な鋼のピストン・クラウンを開発しているときに、機械加工がきわめて 難しい材料が発見された。この材料はきわめて強靭であるため、工具のガミング を生じさせる性質があり、独特な機械加工法を開発する必要があった。これが本 発明の主題である。

発明の開示 本発明の一局面によれば、関節式ピストンのクラウンを製造する方法が提供され る。このクラウンは、円形の頂面と、この頂面から下方に延びる燃焼クレータと 、頂面から下方に延び、円筒形の表面を有する側壁とを有する。側壁には、複数 のリング溝が設けてあり、これらのリング溝は頂面から下方に間隔を置いて位置 している。側壁は頂面および燃焼クレータ付近まで延びる冷却ギヤラリの第１側 部を形成する内面を有する。垂れ下がった中央部を貫通して側方に延びるビン受 は孔が形成してあり、また、クレータ付近の面が冷却ギヤラリの第２壁面を形成 している。側壁はその中央部と冷却ギヤラリの間に延びる底面を有し、この底面 はビン受は孔の上方に位置している。

機械加工段階は次の通りである。側壁の外面、リング溝、頂面および燃焼クレー タを粗加工する。次の段階で、クラウンの底面を仕上げ加工する。次いで、クラ ウンを保持装置から外し、チャック部材をビン受は孔に挿入する。次に、クラウ ンをその底面を止めに当て、冷却ギヤラリの片面がロケータに当たるように位置 決めする。これにより、クラウンは仕上げ作業に合わせて位置したことになり、 この位置を保ったまま、燃焼クレータ、頂面、リング溝および側壁の円筒形外面 を仕上げ加工することができる。

本発明の第２の局面は、外面の成る部分をチャックで把持し、この外面の粗加工 を行い、■・つのリング溝の位置に重なった領域でこの作業を終了する粗加工方 法である。次いで、クラウンをチャックから外し、機械加工済みの面に再挿入し 、残った材料を外面から除去し、次いで、リング溝を加工し、切断を中断したと ころに連結部を残す。

前記の局面および他の局面は添付図面に関連した以下の説明から明らかとなろう 。特に、図面が発明の限定を意図したも９ではなく、はんの例示の目的で描いた ものであることは了解されたい。

図面の簡単な説明 第１図は２部品関節式ピストンの横断面図であり、ここでは、クラウンを断面で 示し、スカート、連接棒およびピストン・ビンを破線で示しである。

第２図は２部品関節式ピストンのクラウンを製造する段階の概略図である。

発明を実施するための最良の形感 第１図において、ここには、２部品関節式ピストン１ｏが示しである。この２部 品関節式ピストンは、断面で示すクラウン１１と、破線で示す付属のスカート１ ２とを包含する。クラウンおよびスカートはピストン・ビン１６によって連接棒 １４に取り付けられる。連接号１４は図示しないエンジンのクランク軸に取り付 けられる。

クラウン１１は円形の頂面１８と、この頂面１８から下方に延びる燃焼クレータ ２０とを育する。頂面１８からは円形の側壁２２が下方に延びており、この側壁 は円筒形の外面２４を存する。

円筒形の外面２４から側壁２２内へ複数のリング溝２６が延びており、これらの リング溝は頂面１８の下方において間隔を置いて位置している。

側壁２２は内面２８を存し、この内面は内部冷却ギヤラリ３０の第１側面を構成 する。下方のリング溝２７の底から冷却ギヤラリ３０に向かってドレン通路２７ が延びている。内面２８は頂面１８と燃焼クレータ３０の付近まで上方に延びて いる。垂れ下がり中央部３２が燃焼クレータ２０および頂面１８の下方の隣接し た位置から下方に延びていて一対のボス３４を構成している。各ボスを貫いてピ ン受は孔３６が形成してあり、このピン受は孔はピストン・ビン３６を受ける連 続したビン孔と整合している。ブッシング３７がピン受は孔にプレス族めしであ る。冷却ギヤラリ３０の第２側面３８は、中央部３２の、頂面１８の下方、燃焼 クレータ２０付近で始まる面で与えられる。

側壁２２は円筒形面２４と冷却ギヤラリ３０の間に延びる底面４０を有する。こ の底面４０は、ピン受は孔３６の上方、一層詳しく言えば、ピン受は孔の上方円 形面に対して接線方向の水平面上方に位置する。

次に第２図を参照して、上述したクラウンを製造する第１段階は、クロム・モリ ブデン合金からなる鋼合金材料のビレットの鍛造である。この材料は５ＡＥ４０ ４１に記載されている組成物であり、炭素、マンガン、燐、硫黄、シリコン、ク ロム、モリブデン、残余鉄および痕跡元素からなる。

ビレットは、次に、プレス内に置き、ダイによってほぼピストン・クラウンの形 状に鍛造する。このとき、後述の２段階機械加工過程を可能とするに充分な材料 が与えられる。

本発明の一局面において、第１段階で、クラウンを旋盤内にあるいはボスを機械 加工センタにチャック止めすることによって位置決めし、側壁の外面を機械加工 できるように露出させておく。

この段階で、クラウンを粗加工して頂面１８、クレータ２０、側壁の円筒形外面 およびリング溝を製作する。下方リング溝に入れるオイル・リングのためのドレ ン通路をこの段階でドリル加工しても良い。

この第１段階の別の方法としては、側壁の鍛造した外面をチャック止めし、その 一部を粗加工し、リング溝の１つと重なる領域において切削を中断するという方 法もある。次いで、クラウンをチャックから外し、粗加工面を再チャック止めす る。上述した残りの表面を粗加工してから、１つのリング溝に重なる領域で円筒 形側壁への切削を中断し、次いで、粗削りを行ってリング溝を切削し、切削中断 時に生じた表面の結合部を取り除く。

粗加工作業中、はぼ０．０３０インチ（０，７５ｍｍ）の材料を仕上げ加工作業 のために残す。

次の段階で、クラウンを円筒形外面上にチャック止めし・機械加工用にピストン の下面を露出させる。この段階で、底面４０および冷却ギヤラリ３０の壁面を、 ボス３４にピン受は孔３６を明けたと同様に加工する。

次の段階で、ブッシング３７をピン受は孔３６内にプレス族めし、エンジンに組 み込むときにピストン・ビンに適合する寸法まで仕上げ加工する。

次の段階で、バーまたはチャック部材をピン受は孔に挿入し、これを機械チャッ ク内でドローパーによって把持する。ピストン・クラウンの底面４０はチャック のフェースプレートまたはロケータに向かって引く。これにより、クラウンが最 終加工作業のためにチャック上の芯合わせ位置に位置する。

仕上げ加工作業の後、クラウンをチャックから外し、最終的な組み立ての準備を することができる。　クレータ、頂面、円筒形外面およびリング溝についてのこ の２段階機械加工により、工具跡や他の欠陥のない仕上げ面を得ることができる 。このような欠陥はクラウンの一体性を壊すことになるなんらかの亀裂を伝播す る可能性がある。

上記の方法は冷却ギヤラリを仕上げる処理段階や鍛造過程のための段階を含まな い。

本発明の他の局面、目的および利点は本明細書、図面および添付請求の範囲を研 究することから明らかとなろう。

第２図 国際調査報告 ｌ詐−−Ｇｓ＋Ｉ＠ｍ−ム―−に一１’−Ｎ−、ＰＣＴ／ｕｓ８８１０４６０５ １ＩＩＩ＠ｆｉｔ−ＩＩａｌ＾ｅｅ＋＝−１，−−−ＰＣＴ／ＵＳ　８８１０４ ６０５−階一一＾−−減一神＊　ｐｃＴｌｕｓ　８８１０４６０５国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．関節式ピストン（１０）のクラウン（１１）であって、円形の頂面（１８） 、この頂面から下方に延びる燃焼クレータ（２０）、頂面（１８）から垂れ下が り、円筒形の外面（２４）を有する側壁（２２）および側壁（２２）に設けてあ り、頂面（１８）の下方の間隔を置いた位置に配置した複数のリング溝（２６） を有するクラウン（１１）であり、側壁（２２）が、冷却ギャラリ（３０）の、 頂面（１８）および燃焼クレータ（２０）付近まで延びる第１側面を形成す内面 （２８）と、側方に貫通するピン受け孔（３６）を有する垂れ下がり中央部（３ ２）とを有し、この中央部（３２）が冷却ギャラリ（３０）の第２側面（３８） を形成する表面を有し、側壁（２２）がそれと冷却ギャラリ（３０）の間に延在 し、ピン受け孔（３６）上方に位置する底面（４０）を有するクラウン（１１） を製造する方法であって、 ａ．側壁（２２）の円筒形外面（２４）、リング溝（２６）、頂面（１８）およ び燃焼クレータ（２０）を粗加工する段階と、ｂ．クラウン（１１）の底面（４ ０）を仕上げ加工する段階と、 ｃ．ピン受け孔（３６）を通して或る部材を挿入し、クラウン（１１）の底面（ ４０）を止めに当てがい、冷却ギャラリ（３０）の片側（２８、３８）をろけえ たに当てがってクラウン（１１）を位置決めする段階と、 ｄ．クラウン（１１）を位置決めしながら燃焼クレータ（２０）、頂面（１８） 、リング溝（２６）、側壁（２２）の円筒形外面（２４）を仕上げ加工する段階 とを包含することを特徴とする方法。 ２．請求の範囲第１項記載の方法において、鋼合金のビレットからクラウン（１ １）をほぼ完成クラウンの形状に鍛造し、粗加工段階、仕上げ加工段階のために 充分な材料を残す段階を包含することを特徴とする方法。 ３．請求の範囲第２項記載の方法において、鋼合金が、炭素、マンガン、燐、硫 黄、シリコン、クロム、モリブデン、残余鉄および痕跡元素からなることを特徴 とする方法。 ４．請求の範囲第１項記載の方法において、粗加工段階後に約０．０３０インチ （０．７５ｍｍ）の材料が残り、仕上げ加工段階で除去されることを特徴とする 方法。 ５．請求の範囲第１項記載の方法において、粗加工段階がボス（３４）をチャッ クで締め付けることによってクラウン（１１）を保持する段階を含むことを特徴 とする方法。 ６．請求の範囲第１項記載の方法において、粗加工段階が、ａ．側壁（２２）を その一端付近で把持し、その円筒形外面（２４）の、側壁（２２）の別の端と１ つのリング溝（２６）の位置と重なる領域との間の部分を機械加工する段階と、 ｂ．円筒形外面（２４）の前記粗加工した部分を把持し、側壁（２２）の円筒形 外面（２４）の、前記一端と１つのリング溝（２６）の前記重なる領域の間の残 りの部分を粗加工する段階と、 ｃ．側壁（２２）に前記１つのリング溝（２６）を切削し、段階ａ、ｂの粗加工 作業の任意の連結部を除去する段階と、ｄ．前記リング溝（２６）の残りを切削 する段階とを包含することを特徴とする方法。 ７．請求の範囲第１項記載の方法において、さらに、ボス（３４）にピン受け孔 （３６）を粗加工する段階と、 ｂ．ピン受け孔（３６）を仕上げ加工する段階と、ｃ．仕上げたピン受け孔（３ ６）にブッシング（３７）を組み込む段階と、 ｄ．請求の範囲第１項の段階ｃの前に組み込んだブッシング（３７）の内径をを その仕上げ直径まで機械加工する段階とを包含することを特徴とする方法。 ８．関節式ピストン（１０）のクラウン（１１）を機械加工する方法であって、 円形の頂面（１８）、この頂面（１８）から下方に延びる燃焼クレータ（２０） 、頂面（１８）から垂れ下がり、円周形の外面（２４）を有する比較的短い側壁 （２２）および側壁（２２）に設けてあり、頂面（１８）の下方で間隔を置いた 位置に配置した複数のリング溝（２６）を有するクラウン（１１）であって、側 壁（２２）が頂面（１８）および燃焼クレータ（２０）に隣接して延びる冷却ギ ャラリ（３０）の第１側面を形成する内面（２８）と、側方に貫通するピン受け 孔（３６）を有する垂れ下がった中央部（３２）とを有し、側壁（２２）が円筒 形側壁（２２）と冷却ギャラリ（３０）の間に延在し、ピン受け孔（３６）の上 方に位置する底面（４０）を有するクラウン（１１）を機械加工する方法におい て、 ａ．側壁（２２）をその一端付近で把持し、その円筒形外面（２４）の、側壁（ ２２）の別の端と１つのリング溝（２６）の位置と重なる領域との間の部分を粗 加工する段階と、ｂ．外面（２４）の前記粗加工した部分を把持し、側壁（２２ ）の円筒形外面（２４）の、前記一端と前記１つのリング溝（２６）の前記重な り領域の間の別の部分を粗仕上げする段階と、 ｃ．側壁（２２）に前記１つのリング溝（２６）を切削し、段階ａ、ｂの粗仕上 げ作業で残った任意の連結部を除去する段階と、 ｄ．前記リング溝（２６）の残りを切削する段階と包含することを特徴とする方 法。 ９．請求の範囲第８項記載の関節式ピストンのクラウンを機械加工する方法にお いて、さらに、 ａ．頂面（１８）、燃焼クレータ（２０）および底面（４０）を粗加工する段階 と、 ｂ．クラウン（１１）の底面（４０）を仕上げ加工する段階と、 ｃ．垂れ下がり中央部（３２）を貫いて側方に延びるピン受け孔（３６）を機械 加工する段階と、ｄ．ピン受け孔（３６）に或る部材を挿入し、底面（４０）を 止めに当てがい、冷却ギャラリ（３０）の片面をロケータに当てがってクラウン （１１）を位置決めする段階と、ｅ．クラウン（１１）を位置決めしながら燃焼 クレータ（２０）、頂面（１８）、円筒形外面（２４）およびリング溝（２６） を仕上げ加工する段階と を包含することを特徴とする方法。