JPH09253827A - 内燃機関用ピストンの製造方法 - Google Patents
内燃機関用ピストンの製造方法Info
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- JPH09253827A JPH09253827A JP6460696A JP6460696A JPH09253827A JP H09253827 A JPH09253827 A JP H09253827A JP 6460696 A JP6460696 A JP 6460696A JP 6460696 A JP6460696 A JP 6460696A JP H09253827 A JPH09253827 A JP H09253827A
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- Japan
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- annular ring
- core
- piston
- annular
- ring
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2251/00—Material properties
- F05C2251/04—Thermal properties
- F05C2251/042—Expansivity
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- Mold Materials And Core Materials (AREA)
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 トップリング溝を形成する環状リングの内側
に空洞を備えるタイプの内燃機関用ピストンを製造する
際の注湯工程時における可溶性中子の固定方法を提供す
ること。 【解決手段】 可溶性中子の材料を環状リングの材料よ
りも熱膨張係数が大きな材料とし、前処理段階における
予熱により環状リングの内周に可溶性中子を保持させる
ようにしたこと。
に空洞を備えるタイプの内燃機関用ピストンを製造する
際の注湯工程時における可溶性中子の固定方法を提供す
ること。 【解決手段】 可溶性中子の材料を環状リングの材料よ
りも熱膨張係数が大きな材料とし、前処理段階における
予熱により環状リングの内周に可溶性中子を保持させる
ようにしたこと。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用ピスト
ンに係り、更に詳細にはトップリング溝を強化する環状
リングの内側に環状の冷却用空洞を有した内燃機関用ピ
ストンの製造方法に関するものである。
ンに係り、更に詳細にはトップリング溝を強化する環状
リングの内側に環状の冷却用空洞を有した内燃機関用ピ
ストンの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、内燃機関用ピストンの内部に
環状の冷却用空洞を形成するために中子を用いた内燃機
関用ピストンの製造方法が知られている。
環状の冷却用空洞を形成するために中子を用いた内燃機
関用ピストンの製造方法が知られている。
【０００３】例えば、特公平１−２２４１５９号に開示
されたものがある。
されたものがある。
【０００４】この公報に開示された技術（以下、第１の
従来技術という）は、強化材成形体（環状リング）の内
周側に断面略コの字形の強化材成形体を設け、この環状
リングと強化材成形体とによって可溶性中子を全周にわ
たって包み込むように保持し、鋳型に配置し金属を注湯
するものである。
従来技術という）は、強化材成形体（環状リング）の内
周側に断面略コの字形の強化材成形体を設け、この環状
リングと強化材成形体とによって可溶性中子を全周にわ
たって包み込むように保持し、鋳型に配置し金属を注湯
するものである。
【０００５】また、第１の従来技術の他にも、ピストン
の剛性を向上させるためにピストン内部に円環状の帯部
材であるストラットを配置するタイプにおいては、スト
ラットに設けたピンに可溶性中子を固定する方法がある
（以下、第２の従来技術という）。この方法は、ストラ
ットに所定間隔で設けられたピンに可溶性中子を取り付
ける前処理を施し、これを鋳型（上型）へ配置するもの
である。そして、環状リングを鋳型（下型）へ配置し金
属を注湯するものである。
の剛性を向上させるためにピストン内部に円環状の帯部
材であるストラットを配置するタイプにおいては、スト
ラットに設けたピンに可溶性中子を固定する方法がある
（以下、第２の従来技術という）。この方法は、ストラ
ットに所定間隔で設けられたピンに可溶性中子を取り付
ける前処理を施し、これを鋳型（上型）へ配置するもの
である。そして、環状リングを鋳型（下型）へ配置し金
属を注湯するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
１の従来技術においては、可溶性中子を環状リング内周
側に固定するために断面略コの字形の強化材成形体を用
いており、これらの組付けに手間がかかると共に強化材
成形体を用いることによりコストアップにつながる。
１の従来技術においては、可溶性中子を環状リング内周
側に固定するために断面略コの字形の強化材成形体を用
いており、これらの組付けに手間がかかると共に強化材
成形体を用いることによりコストアップにつながる。
【０００７】また、上記第２の従来技術においては、可
溶性中子を取り付けたストラットを鋳型の上型にセット
し、環状リングを鋳型の下型にセットしなければならな
いので、部品をセットする型の方向が変わることとな
り、ピストン製造の自動化が難しくなる問題点がある。
更に、ストラットには可溶性中子を取り付けるピンを設
けることにより、ピストン重量が重くなってしまう問題
もある。
溶性中子を取り付けたストラットを鋳型の上型にセット
し、環状リングを鋳型の下型にセットしなければならな
いので、部品をセットする型の方向が変わることとな
り、ピストン製造の自動化が難しくなる問題点がある。
更に、ストラットには可溶性中子を取り付けるピンを設
けることにより、ピストン重量が重くなってしまう問題
もある。
【０００８】本発明は、上記第１の従来技術と上記第２
の従来技術との問題点を解決した内燃機関用ピストンの
製造方法を開示するものである。
の従来技術との問題点を解決した内燃機関用ピストンの
製造方法を開示するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために出願人らは、鋳型へ金属を注湯する前に成形性の
向上のために環状リング、可溶性中子を予熱することが
一般的であること、環状リングと可溶性中子とは素材が
異なり熱膨張係数が相違する点に着目した。
ために出願人らは、鋳型へ金属を注湯する前に成形性の
向上のために環状リング、可溶性中子を予熱することが
一般的であること、環状リングと可溶性中子とは素材が
異なり熱膨張係数が相違する点に着目した。
【００１０】請求項１の発明において講じた手段は、ト
ップリング溝を保持する環状リングの内側に環状の冷却
用空洞を有した内燃機関用ピストンの製造方法であり、
環状リングと、環状の冷却用空洞を形成するための中子
であって、環状リングの材料よりも熱膨張係数の大きな
材料を用いた可溶性中子とを用意し、環状リングの内側
に可溶性中子を配置し、加温することによって可溶性中
子を環状リングに保持して、これを鋳型内に配置し、鋳
型内に金属を注湯することを含む内燃機関用ピストンの
製造方法としたことである。このように、可溶性中子の
材料を環状リングの材料よりも熱膨張係数の大きな材料
となる組み合わせとし、加温した際に可溶性中子の膨張
量が環状リングの膨張量よりも大きくなり、環状リング
の内周で可溶性中子の外周を保持し、これらを一体とす
ることができるものである。そして、これらを鋳型内に
セットし、鋳型内に金属を注湯することで内燃機関用ピ
ストンを形成する。
ップリング溝を保持する環状リングの内側に環状の冷却
用空洞を有した内燃機関用ピストンの製造方法であり、
環状リングと、環状の冷却用空洞を形成するための中子
であって、環状リングの材料よりも熱膨張係数の大きな
材料を用いた可溶性中子とを用意し、環状リングの内側
に可溶性中子を配置し、加温することによって可溶性中
子を環状リングに保持して、これを鋳型内に配置し、鋳
型内に金属を注湯することを含む内燃機関用ピストンの
製造方法としたことである。このように、可溶性中子の
材料を環状リングの材料よりも熱膨張係数の大きな材料
となる組み合わせとし、加温した際に可溶性中子の膨張
量が環状リングの膨張量よりも大きくなり、環状リング
の内周で可溶性中子の外周を保持し、これらを一体とす
ることができるものである。そして、これらを鋳型内に
セットし、鋳型内に金属を注湯することで内燃機関用ピ
ストンを形成する。
【００１１】請求項２の発明において講じた手段は、環
状リングの内周側に所定間隔で設けられた可溶性中子を
保持するための爪部を設けたことである。可溶性中子の
外周を環状リングに設けた爪部によって保持することが
できるものである。
状リングの内周側に所定間隔で設けられた可溶性中子を
保持するための爪部を設けたことである。可溶性中子の
外周を環状リングに設けた爪部によって保持することが
できるものである。
【００１２】請求項３の発明において講じた手段は、環
状リングを強化繊維を混入した鉄系材料とし、可溶性中
子を塩を主原料とする塩中子としたことである。環状リ
ングはトップリングを保持し、トップリングの熱を放熱
するためにも強化繊維を混入した鉄系材料が好ましく、
可溶性中子は鉄系材料よりも熱膨張係数の大きな塩が好
ましい。
状リングを強化繊維を混入した鉄系材料とし、可溶性中
子を塩を主原料とする塩中子としたことである。環状リ
ングはトップリングを保持し、トップリングの熱を放熱
するためにも強化繊維を混入した鉄系材料が好ましく、
可溶性中子は鉄系材料よりも熱膨張係数の大きな塩が好
ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明に係る製造方法の実施の形
態を図面に基づいて説明する。
態を図面に基づいて説明する。
【００１４】図１には、本発明の製造方法を用いた環状
リング１０と塩中子２０の予熱前の状態を示す図面であ
り、環状リング１０と塩中子２０は位置決め用ベースと
なる治具３０の上に置かれている。図２は、図１におけ
るＡ−Ａ断面図である。環状リング１０の内周には、均
等な間隔で一体に形成された３つの爪部１１が設けられ
ており、環状リング１０の外周は治具３０に設けられた
保持部３１に保持され、環状リング１０は治具３０上に
置かれている。爪部１１の先端は、塩中子２０の外周に
対向すると共に塩中子２０の外周に近似した曲率の曲面
を備えている。環状リング１０はピストンに製造された
後にトップリングを保持するものであり、耐熱性、耐磨
耗性に優れた強化繊維を混入した鉄系の材料から構成さ
れている。また、環状リング１０の外周の直径は９１．
４５（単位はミリメートル、以下単にミリという）、３
つの爪部１１の先端を結んだ環状リング１０の内周の直
径は７０．０５ミリである。塩中子２０は、塩を主原料
とする材料から構成されており、塩中子２０の外周の直
径は６９．８０ミリとなっている。従って、環状リング
１０の３つの爪部１１の先端と塩中子２０の外周との間
には、０．２５ミリのクリアランスが設けられ、治具３
０の上に環状リング１０と塩中子２０とを簡単にセット
することができる。なお、塩中子２０の内周直径および
縦方向の厚さについては、ピストン内部に形成する空間
の大きさに応じて適宜選択することができる。
リング１０と塩中子２０の予熱前の状態を示す図面であ
り、環状リング１０と塩中子２０は位置決め用ベースと
なる治具３０の上に置かれている。図２は、図１におけ
るＡ−Ａ断面図である。環状リング１０の内周には、均
等な間隔で一体に形成された３つの爪部１１が設けられ
ており、環状リング１０の外周は治具３０に設けられた
保持部３１に保持され、環状リング１０は治具３０上に
置かれている。爪部１１の先端は、塩中子２０の外周に
対向すると共に塩中子２０の外周に近似した曲率の曲面
を備えている。環状リング１０はピストンに製造された
後にトップリングを保持するものであり、耐熱性、耐磨
耗性に優れた強化繊維を混入した鉄系の材料から構成さ
れている。また、環状リング１０の外周の直径は９１．
４５（単位はミリメートル、以下単にミリという）、３
つの爪部１１の先端を結んだ環状リング１０の内周の直
径は７０．０５ミリである。塩中子２０は、塩を主原料
とする材料から構成されており、塩中子２０の外周の直
径は６９．８０ミリとなっている。従って、環状リング
１０の３つの爪部１１の先端と塩中子２０の外周との間
には、０．２５ミリのクリアランスが設けられ、治具３
０の上に環状リング１０と塩中子２０とを簡単にセット
することができる。なお、塩中子２０の内周直径および
縦方向の厚さについては、ピストン内部に形成する空間
の大きさに応じて適宜選択することができる。
【００１５】図１及び図２に示したように、環状ピスト
ン１０と塩中子２０とを治具３０上にセットしたのち
に、これらを３００℃〜４００℃の雰囲気中において１
時間放置し予熱（加温）する。この予熱は、溶融したピ
ストン素材（本実施の形態においてはアルミ合金）を型
内に充填させる際に急激な温度変化により、環状ピスト
ン１０と塩中子２０に割れなどが発生し、その割れ目に
溶融したピストン素材が流入することを防止するもので
ある。
ン１０と塩中子２０とを治具３０上にセットしたのち
に、これらを３００℃〜４００℃の雰囲気中において１
時間放置し予熱（加温）する。この予熱は、溶融したピ
ストン素材（本実施の形態においてはアルミ合金）を型
内に充填させる際に急激な温度変化により、環状ピスト
ン１０と塩中子２０に割れなどが発生し、その割れ目に
溶融したピストン素材が流入することを防止するもので
ある。
【００１６】図３は、環状ピストン１０の素材である鉄
系成形体と塩中子２０の素材である塩との温度と膨張量
を示すグラフである。この図３から明らかなように、３
００℃〜４００℃の雰囲気中において、塩中子２０は、
環状ピストン１０に対して２．５〜２．８倍も膨張す
る。従って、予熱を行うことにより、塩中子２０が大き
く膨張し、塩中子２０は環状ピストン１０の爪部１１に
固定される。
系成形体と塩中子２０の素材である塩との温度と膨張量
を示すグラフである。この図３から明らかなように、３
００℃〜４００℃の雰囲気中において、塩中子２０は、
環状ピストン１０に対して２．５〜２．８倍も膨張す
る。従って、予熱を行うことにより、塩中子２０が大き
く膨張し、塩中子２０は環状ピストン１０の爪部１１に
固定される。
【００１７】次に、図４に示すように、上記により予熱
を施した環状ピストン１０と塩中子２０とを鋳型４０に
セット（配置）する。具体的には、下型４１と側面のス
ライド型４２、４３との間に環状ピストン１０の外周部
を保持し、鋳型内にピストンを構成する素材であるアル
ミ合金の溶湯を注入し、上型４４によりこのアルミ合金
の溶湯が所定の圧力となるまで加圧され、その加圧状態
がアルミ合金の溶湯を完全に凝固するまで保持してピス
トン粗材５０を成形する。
を施した環状ピストン１０と塩中子２０とを鋳型４０に
セット（配置）する。具体的には、下型４１と側面のス
ライド型４２、４３との間に環状ピストン１０の外周部
を保持し、鋳型内にピストンを構成する素材であるアル
ミ合金の溶湯を注入し、上型４４によりこのアルミ合金
の溶湯が所定の圧力となるまで加圧され、その加圧状態
がアルミ合金の溶湯を完全に凝固するまで保持してピス
トン粗材５０を成形する。
【００１８】アルミ合金の溶湯が凝固すると、図示しな
いノックアウトピンによってピストン粗材５０が鋳型４
０から取り出される。次いで、図５に示されるようにピ
ストン粗材５０に対しオイル導入孔５１が塩中子に到達
するように形成され、このオイル導入孔５１より高圧水
を注入して塩中子２０を除去して空洞部５２を形成す
る。しかる後にトップリング溝１２、セカンドリング溝
５３、サードリング溝５４を切削加工すると共に、ピス
トンの外周を切削加工を施して仕上げる。
いノックアウトピンによってピストン粗材５０が鋳型４
０から取り出される。次いで、図５に示されるようにピ
ストン粗材５０に対しオイル導入孔５１が塩中子に到達
するように形成され、このオイル導入孔５１より高圧水
を注入して塩中子２０を除去して空洞部５２を形成す
る。しかる後にトップリング溝１２、セカンドリング溝
５３、サードリング溝５４を切削加工すると共に、ピス
トンの外周を切削加工を施して仕上げる。
【００１９】なお、本実施の形態においては、環状ピス
トン１０の内周に爪部１１を一体に形成して塩中子２０
の外周を予熱時に保持するようにしているが、環状ピス
トン１０の内周に爪部１１を設けることなく、環状ピス
トン１０の内周全体で塩中子２０の外周を保持すること
も可能である。
トン１０の内周に爪部１１を一体に形成して塩中子２０
の外周を予熱時に保持するようにしているが、環状ピス
トン１０の内周に爪部１１を設けることなく、環状ピス
トン１０の内周全体で塩中子２０の外周を保持すること
も可能である。
【００２０】以上のように、本実施の形態による製造方
法では、環状リングの内側に環状の冷却用空洞を有した
内燃機関用ピストンを簡単に製造することができる。
法では、環状リングの内側に環状の冷却用空洞を有した
内燃機関用ピストンを簡単に製造することができる。
【００２１】また、環状ピストン１０と塩中子２０の固
着に両部材の熱膨張の差を用いていることから、治具３
０上に環状ピストン１０と塩中子２０をセットする際に
は、環状ピストン１０と塩中子２０とのセットの位置を
厳密に規定し、両部材のクリアランスを所定寸法で設け
ること必要もなく、工程能力の高い製造を行うことがで
きる。
着に両部材の熱膨張の差を用いていることから、治具３
０上に環状ピストン１０と塩中子２０をセットする際に
は、環状ピストン１０と塩中子２０とのセットの位置を
厳密に規定し、両部材のクリアランスを所定寸法で設け
ること必要もなく、工程能力の高い製造を行うことがで
きる。
【００２２】更に、本実施の形態においては、環状ピス
トン１０の爪部１１によって塩中子２０を保持するよう
にしたので、予熱段階において塩中子２０が必要以上に
膨張した場合においても、塩中子２０が環状ピストン１
０の爪部１１を設けていない内周側の空間に膨張するこ
とができるので、塩中子２０がピストンの摺動方向に湾
曲することもなく良好である。逆に、この点を応用し
て、環状ピストン１０と塩中子２０とのクリアランスを
両部材を治具３０の上において効率的に嵌め合わせるた
めに必要な最低のクリアランスとすることも可能とな
る。
トン１０の爪部１１によって塩中子２０を保持するよう
にしたので、予熱段階において塩中子２０が必要以上に
膨張した場合においても、塩中子２０が環状ピストン１
０の爪部１１を設けていない内周側の空間に膨張するこ
とができるので、塩中子２０がピストンの摺動方向に湾
曲することもなく良好である。逆に、この点を応用し
て、環状ピストン１０と塩中子２０とのクリアランスを
両部材を治具３０の上において効率的に嵌め合わせるた
めに必要な最低のクリアランスとすることも可能とな
る。
【００２３】
【発明の効果】上記した請求項１の発明によれば、可溶
性中子の材料を環状リングの材料よりも熱膨張係数の大
きな材料としたことにより、予熱の際に中子が環状リン
グの内周面に固定され、鋳型内に配置する前処理の工程
を簡単にすることができる。
性中子の材料を環状リングの材料よりも熱膨張係数の大
きな材料としたことにより、予熱の際に中子が環状リン
グの内周面に固定され、鋳型内に配置する前処理の工程
を簡単にすることができる。
【００２４】請求項２の発明によれば、環状リングの内
周に爪部を設けることにより、予熱により膨張した中子
をポイントで保持することができ、予熱により必要以上
に膨張した中子も的確に保持することができる。
周に爪部を設けることにより、予熱により膨張した中子
をポイントで保持することができ、予熱により必要以上
に膨張した中子も的確に保持することができる。
【００２５】請求項３の発明によれば、環状リングの外
周でトップリングを保持する際の耐熱性、耐磨耗性、中
子を溶解させる際の作業のし易さ、コスト、環状リング
の素材と中子の素材の熱膨張係数の差などから、環状リ
ングを鉄系材料とし、可溶性中子を塩中子とすることが
好ましい。
周でトップリングを保持する際の耐熱性、耐磨耗性、中
子を溶解させる際の作業のし易さ、コスト、環状リング
の素材と中子の素材の熱膨張係数の差などから、環状リ
ングを鉄系材料とし、可溶性中子を塩中子とすることが
好ましい。
【図１】本発明の実施の形態である環状リング、塩中子
を治具の上にセットした状態を示したものである。
を治具の上にセットした状態を示したものである。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図を示したものである。
【図３】鉄系成形体と塩中子の熱膨張量を示したグラフ
である。
である。
【図４】本発明の実施の形態である環状リング、塩中子
を鋳型内にセットした状態を示したものである。
を鋳型内にセットした状態を示したものである。
【図５】本発明の実施の形態である製造方法により製造
したピストンの断面図である。
したピストンの断面図である。
１０・・・環状リング １１・・・爪部 １２・・・トップリング溝 ２０・・・塩中子（可溶性中子） ４０・・・鋳型 ５０・・・ピストン粗材（ピストン） ５２・・・空洞部（冷却用空洞）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｆ 3/16 Ｆ０２Ｆ 3/16 (72)発明者 各 務 嘉 晃 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 トップリング溝を保持する環状リングの
内側に環状の冷却用空洞を有した内燃機関用ピストンの
製造方法であり、前記環状リングと、前記環状の冷却用
空洞を形成するための中子であって、前記環状リングの
材料よりも熱膨張係数の大きな材料を用いた可溶性中子
とを用意し、前記環状リングの内側に前記可溶性中子を
配置し、加温することによって前記可溶性中子を前記環
状リングに保持して、これを鋳型内に配置し、該鋳型内
に金属を注湯することを含む内燃機関用ピストンの製造
方法。 - 【請求項２】 前記環状リングの内周側に所定間隔で設
けられた前記可溶性中子を保持するための爪部を設けた
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関用ピストンの
製造方法。 - 【請求項３】 前記環状リングを鉄系材料とし、前記可
溶性中子を塩を主原料とする塩中子としたことを特徴と
する請求項１又は２記載の内燃機関用ピストンの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6460696A JPH09253827A (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | 内燃機関用ピストンの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6460696A JPH09253827A (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | 内燃機関用ピストンの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09253827A true JPH09253827A (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=13263096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6460696A Pending JPH09253827A (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | 内燃機関用ピストンの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09253827A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009520902A (ja) * | 2005-12-21 | 2009-05-28 | マーレ インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 内燃機関用のピストン及び該ピストンのための製造方法 |
| CN101579722A (zh) * | 2009-06-23 | 2009-11-18 | 鲍璐华 | 一种活塞环筒体铸造型模机及型模制造方法 |
| KR20180056864A (ko) * | 2016-11-21 | 2018-05-30 | (주)제이앤드씨 | 알루미늄 재질로 이루어지는 일체형 구조의 캘리퍼 하우징 제조 방법 |
-
1996
- 1996-03-21 JP JP6460696A patent/JPH09253827A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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