JPH10176597A - 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

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JPH10176597A
JPH10176597A JP33719996A JP33719996A JPH10176597A JP H10176597 A JPH10176597 A JP H10176597A JP 33719996 A JP33719996 A JP 33719996A JP 33719996 A JP33719996 A JP 33719996A JP H10176597 A JPH10176597 A JP H10176597A
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田 史 郎 町
Motohide Kaizu
津 元 秀 海
Masamichi Hayashi
雅 通 林
Hiroshi Niimi
啓 新居見
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    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00Metals
    • F05C2201/02Light metals
    • F05C2201/021Aluminium

Abstract

(57)【要約】 【課題】 塩中子を用いてピストンの内部にピストン冷
却用空洞(オイル通路)を形成するピストンを簡単に製
造する方法を提供すること。 【解決手段】 塩中子42に支持部材40、54を取り
付け、支持部材をピストン鋳造型に保持させることで塩
中子を保持して、鋳造後に塩中子を溶解してピストン冷
却用空洞30を形成すること。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用ピスト
ンの製造方法に関するものであり、特に、ピストンの内
部にオイルを循環することによりピストンを冷却するた
めの空洞を塩中子によって成形する内燃機関用ピストン
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】内部に冷却空洞を有する内燃機関用ピス
トンの製造方法を開示した従来技術には様々なものがあ
り、特に塩中子を用いてピストンの内部に冷却空洞を形
成するものとして、例えば特開平5−256192号が
ある。この従来技術に開示された内燃機関用ピストンの
製造方法は、ピストン外周のピストンリングを嵌め合わ
せる耐摩耗性材料で作られた耐摩環の内周側に凹部を形
成し、この耐摩環の内周より若干小さな外径で形成され
るリング形状の塩中子の外周に凸部を形成し、耐摩環の
凹部と塩中子の凸部とを係合させて塩中子を保持するも
のである。具体的には、鋳造時にアルミ溶湯の熱により
塩中子が割れ、破損等が起きないように塩中子に予熱を
加えるが、耐摩環を形成する耐摩耗性材料よりも塩の熱
膨張係数が大きいことを利用して、内側に配置した塩中
子が耐摩環より大きく膨張することにより塩中子が耐摩
環に保持されるようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術に開示された塩中子の保持方法においては、予
熱の温度や時間、塩中子の外周と耐摩環の内周とのクリ
アランス、塩中子の外周の凸部の大きさと耐摩環の内周
の凹部の大きさなど、様々な条件によって塩中子の保持
力が変化するため塩中子と耐摩環との設計公差を小さく
し、細部まで注意して成形を行う必要があった。また、
塩中子の外周と耐摩環の内周とのクリアランスを大きく
設定すると予熱後に塩中子の保持力が小さくなってアル
ミ溶湯を注入したときに塩中子が外れて不良となり、塩
中子の外周と耐摩環の内周とのクリアランスを小さく設
定すると予熱前に耐摩環の内周側に塩中子を配置する前
処理が困難となるばかりか、塩中子の熱膨張により耐摩
環の内周側で締嵌状態となって塩割れが発生する可能性
があった。
【0004】本発明は、上記の課題を解決する内燃機関
用ピストンの製造方法を開示するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために請求項1の発明において講じた手段は、内燃機関
用ピストンをリング状塩中子に塩中子の外方に延びる支
持体を係合し、支持体の塩中子と対抗する端部をピスト
ン鋳造型に保持してアルミ溶湯を注入して鋳造し、離型
後に、ピストンの周方向に切削して支持体を除去し、切
削部分に耐摩耗材料を肉盛し、ピストン内部から切削し
た連通孔を介して塩中子を溶解し、肉盛部にピストンリ
ング溝を形成して製造するものである。従って、塩中子
を所定の位置で確実に保持できるので、塩中子を溶解後
の冷却空洞の位置が所望の位置とすることが可能とな
る。
【0006】請求項2の発明において講じた手段は、支
持体を板状片とし、一端が塩中子に埋められていること
である。従って、塩を圧縮してリング状に成形するとき
に支持体を塩中子の内部に配置することが可能となり、
簡単に且つ確実に支持体を取り付けることが可能とな
る。
【0007】請求項3の発明において講じた手段は、支
持体の塩中子側端部に、塩中子保持部を形成したことで
ある。従って、塩中子保持部が塩中子を外側から保持す
ることができ、塩中子への支持体の取り付けを容易に行
うことが可能となる。特に、塩中子保持部の上下から保
持できるように塩中子保持部の形状を断面U字状とする
ことが好ましい。
【0008】請求項4の発明において講じた手段は、前
記支持体は複数の板状片からなり、それぞれの支持体は
所定の間隔で前記塩中子の外周に配置されることであ
る。従って、支持体は少ない部材で効率的に塩中子を保
持することができ、しかも確実に所望の位置に塩中子を
保持することが可能となる。
【0009】請求項5の発明において講じた手段は、切
削部をピストン内部に向けて先細となるテーパー形状と
なっていることである。従って、次の切削部に肉盛を行
う溶射時に溶けた耐摩耗材料が切削部に付着しやすくな
り、効率的に肉盛工程を行うことが可能となる。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明に係わる実施の形態を図面
に基づいて説明する。
【0011】図1は、本発明の製造方法により製造され
た内燃機関用ピストン(以下、ピストンと称す)10の
断面図を示している。ピストン10は、アルミを母体と
する合金で形成されており、本体12と、本体12の下
側に内部空間14を形成するスカート部16とから構成
されている。図1に示すように、スカート部16には、
ピストン10と図示しないピストンロッドとを係合する
ピストンピン(図示しない)が挿入されるピン孔18が
ピストン10の中央を貫通するように形成されている。
スカート部16におけるピン孔18が形成される部分
は、ピン孔18の強度を確保するためスカート肉厚部2
0が設けられている。なお、図1の左半分はピン孔18
に沿った断面を示す図であり、右半分はピン孔18に垂
直な断面を示す図面である。
【0012】ピストン本体12の上部表面には、燃焼室
を区画する凹部22が形成されている。ピストン本体1
2の側壁には、図示しないピストンリングを保持するた
めの3本のリング溝22、24、26が形成されてい
る。特に燃焼室に近い第1リング溝22は、燃焼室から
の熱伝導により高温になっても図示しないピストンリン
グとの摩耗に耐えられるようにニレジスト材などの耐摩
耗性材料で形成されたリング28に設けられている。3
0はピストン10を冷却するための空洞であり、連通路
32を介して内部空洞14から潤滑オイルが導かれるよ
うになっている。
【0013】ピストン10のスカート部16の外周に
は、図示しないエンジンのシリンダーボアとの間で焼き
付きを防止し、ピストン10の摺動摩擦を低減するため
の樹脂コート34が塗布されている。この樹脂コート3
4は、ピストン10とシリンダーボアとの間の寸法公差
などの理由により、樹脂コート34の肩部36おける摩
耗が激しいことを鑑み、肩部36の膜厚を下端部38の
膜厚に比べて厚く形成されている。樹脂コート34は、
図1に示すように肩部36から下端部38にかけて滑ら
かなテーパー形状としても良いし、スクリーン印刷等で
樹脂コートを塗布するときに、肩部36のみを2度塗り
することで肩部36の肉厚を確保してもよい。
【0014】なお、40は、冷却空洞30を形成するた
めの後述する塩中子42を保持する支持部材である。
【0015】次に、図2から図5により、図1に示すピ
ストン10の本発明による製造工程を説明する。
【0016】第1の工程では、図2、図3に示すように
塩中子42を成形する。図3は、図2のA−A断面図で
ある。塩中子42は、塩材を圧縮プレスにより円環状に
形成する。このとき、3個の板片よりなる支持部材40
の一端を塩中子42の外周に均等間隔で(図2参照)、
しかも厚さ方向の略中央に(図3参照)、塩中子42の
内部に埋め込むように配置している。
【0017】第2の工程は、図4に示すように塩中子4
2を上型44と主型46、48とで形成されるピストン
型にセットする。塩中子42は、塩中子42の外周に取
り付けた支持部材40の外周側を上型44と主型46、
48との間に保持され支えられる。そして、このピスト
ン型にアルミを母体とする溶融アルミ合金を注入してピ
ストンが鋳造される。
【0018】第3の工程では、第3の工程では、先ず第
2の工程によるピストン型から取り出されたピストン1
0の内部空間14から塩中子42へ連通路32を切削し
て、加圧された水で塩中子42を溶解する。なお、連通
路32は、ピストン10を冷却するための潤滑オイルが
給排しやすいように、位置、通路角度及び大きさなどが
決められ、塩中子42の対向する位置に2つ設けること
が好ましい。
【0019】第4の工程を、図5(a)〜(c)に示す
図面に従って説明する。ピストン10の第1リング溝2
2が形成されるリング部分50を支持部材40を含めて
図5(a)に示すように切削する。このとき、リング部
分50の側壁は奥細のテーパー形状としている。そし
て、図5(b)に示すようにリング部分50に耐摩耗性
材料を溶射して肉盛りする。このとき、リング部分50
の側壁が奥細のテーパー形状となっているので、溶射さ
れた耐摩耗性材料はリング部分50に付着しやすくなっ
ている。その後、図5(c)に示すように第1リング溝
22を切削加工するとともに、ピストン10の外周に合
わせてリング28の表面加工を施す。
【0020】そして、第2リング溝24、第3リング溝
26を切削し、ピストンスカート部16の外周に樹脂コ
ート34を塗布する。
【0021】以上の工程でピストン10が製造される
が、ピストン鋳造時に塩中子42を強固に保持するため
に、3個の板片で形成した支持部材40を1枚の円環状
の板材で構成してもよい。また、図5(a)に示される
リング部分の切削においては、支持部材40の一部をピ
ストン10の内部に残しているが、残存される支持部材
の長さについては任意に変更することが可能であり、塩
中子42の外周も含めて支持部材40を切削することも
可能である。更に、上記で説明した第3の工程と第4の
工程は、逆の順序で行うこともできる。
【0022】図6は、本発明の第2の実施形態を示す図
面であり、第1の実施形態の図4に対応する状態を示す
ものである。図6に示した支持部材54は、塩中子42
を上下で保持する断面U字形状の保持部分52を備えて
いる。従って、塩中子42の保持力を強いものとするこ
とができる。
【0023】
【発明の効果】上記した請求項1の発明によれば、内燃
機関用ピストンをリング状塩中子に塩中子の外方に延び
る支持体を係合し、支持体の塩中子と対抗する端部をピ
ストン鋳造型に保持してアルミ溶湯を注入して鋳造し、
離型後に、ピストンの周方向に切削して支持体を除去
し、切削部分に耐摩耗材料を肉盛し、ピストン内部から
切削した連通孔を介して塩中子を溶解し、肉盛部にピス
トンリング溝を形成して製造するものである。従って、
塩中子を所定の位置で確実に保持できるので、塩中子を
溶解後の冷却空洞の位置が所望の位置とすることができ
る。
【0024】請求項2の発明によれば、支持体を板状片
とし、一端が塩中子に埋められているので、塩を圧縮し
てリング状に成形するときに支持体を塩中子の内部に配
置することができ、簡単に且つ確実に支持体を取り付け
ることができる。
【0025】請求項3の発明によれば、支持体の塩中子
側端部に、塩中子保持部を形成したので、塩中子保持部
が塩中子を外側から保持することができ、塩中子への支
持体の取り付けを容易に行うことができる。このこと
は、特に、塩中子保持部の上下から保持できるように塩
中子保持部の形状を断面U字状とすることで、塩中子の
保持力も向上させることができる。
【0026】請求項4の発明によれば、支持体は複数の
板状片からなり、それぞれの支持体は所定の間隔で塩中
子の外周に配置されるので、支持体は少ない部材で効率
的に塩中子を保持することができ、しかも確実に所望の
位置に塩中子を保持することができる。
【0027】請求項5の発明によれば、切削部をピスト
ン内部に向けて先細となるテーパー形状としたので、切
削部に肉盛を行う溶射時に溶けた耐摩耗材料が切削部に
付着しやすくなり、効率的に肉盛工程を行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法により製造されるピストンの
断面を示すものである。
【図2】塩中子の上視図を示すものである。
【図3】図2のA−A断面を示すものである。
【図4】塩中子をピストン型に取り付けた工程を示すも
のである。
【図5】リングの加工状態を示すものであり、(a)は
外周の切削後の状態、(b)は肉盛りの状態、(c)は
第1リング溝の切削後の状態をそれぞれ示している。
【図6】第2の実施の形態の支持部材により塩中子をピ
ストン型にセットした状態を示すものである。
【符号の説明】
22・・・第1リング溝(ピストンリング溝) 32・・・連通孔 40・・・支持部材(支持体) 42・・・塩中子 52・・・塩保持部(塩中子保持部)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02F 3/22 F02F 3/22 A (72)発明者 新居見 啓 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 (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リング状塩中子に該塩中子の外方に延び
    る支持体を係合し、該支持体の前記塩中子と対抗する端
    部をピストン鋳造型に保持してアルミ溶湯を注入して鋳
    造し、離型後に、ピストンの周方向に切削して前記支持
    体を除去し、前記切削部分に耐摩耗材料を肉盛し、ピス
    トン内部から切削した連通孔を介して前記塩中子を溶解
    し、前記肉盛部にピストンリング溝を形成した内燃機関
    用ピストンの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記支持体は板状片からなり、一端を前
    記塩中子に埋められている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。
  3. 【請求項3】 前記支持体の塩中子側端部には、塩中子
    保持部を形成し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。
  4. 【請求項4】 前記支持体は複数の板状片からなり、そ
    れぞれの支持体は所定の間隔で前記塩中子の外周に配置
    されることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか
    1項記載の内燃機関用ピストンの製造方法。
  5. 【請求項5】 前記切削部は、ピストン内部に向けて先
    細となるテーパー形状となっていることを特徴とする請
    求項1から請求項4の何れか1項記載の内燃機関用ピス
    トンの製造方法。
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