JPH11309559A

JPH11309559A - 複合金属部材の製造方法、複合化用予備成形体及び中子部材

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Publication number: JPH11309559A
Application number: JP11681798A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Sugimoto; 幸弘杉本; Nobuyuki Oda; 信行小田
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1998-04-27
Filing date: 1998-04-27
Publication date: 1999-11-09
Anticipated expiration: 2018-04-27
Also published as: JP4154754B2

Abstract

(57)【要約】【課題】複合化用予備成形体に塩中子を保持させるに
際して、損傷等を生じさせることなく、塩中子を複合化
用予備成形体に簡単に保持させる【解決手段】複合化用予備成形体５に塩中子６を挿入
する作業の下、複合化用予備成形体５内側面（傾斜面
７）に、その軸心方向Ｏ１において、その他方側から一
方側に向けて、塩中子６を、その外側面（傾斜面８）に
おける軸心方向一方側を挿入先端側として挿入し、複合
化用予備成形体５の傾斜面７、塩中子６の傾斜面８を利
用して、挿入過程の終了段階において初めて、複合化用
予備成形体５の内側面に塩中子６を密嵌合させ、挿入過
程の開始から終了段階までの間においては、複合化用予
備成形体５と中子部材６とは、互いに力を及ぼし合わな
いようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複合金属部材の製
造方法、複合化用予備成形体及び中子部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】複合金属部材の製造においては、強度の
向上を図ると共に冷却用空洞を鋳造品に形成すべく、特
開昭６０−１３９５５号公報に示すように、型内へのセ
ット前に、湾曲（公報では円環状に形成）した複合化用
予備成形体の内側部（公報では内周面）に中子部材を保
持し、その状態で複合化用予備成形体と中子部材とを型
内にセットすることが行われている。具体的には、複合
化用予備成形体の内側部に中子部材を保持するに際して
は、複合化用予備成形体の内側部を切り欠いて段部を形
成し、その段部に中子部材を着座させると共に、セット
時や鋳造の途中に中子部材が脱落することを防止するた
めに、接着剤やワイヤ等の補助的固定手段を用いること
により中子部材を複合化用予備成形体に固定することが
行われている。

【０００３】一方、上記特開昭６０−１３９５５号公報
の内容では、接着剤やワイヤ等の補助的固定手段を別
途、用意しなければならないばかりか、中子部材と複合
化用予備成形体との固定作業が煩雑にならざるを得ない
ことに鑑み、それを是正すべく、複合化用予備成形体の
内側部に中子部材を圧入することが検討されている。こ
の方法によれば、単に圧入作業だけで、複合化用予備成
形体と中子部材とが保持状態（圧入状態）となり、補助
的固定手段を別途、用意する必要はなくなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、複合化用予備
成形体の内側部に中子部材を圧入する場合、圧入開始当
初から圧入終了位置（所定の進入度合いの圧入状態）に
なるまでの圧入過程（挿入過程）の間、一貫して、複合
化用予備成形体及び中子部材は、互いに大きな力を及ぼ
しあい、それに基づき、複合化用予備成形体、中子部材
は、変形、破損するおそれがある。

【０００５】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、その第１の技術的課題は、複合金属部材の製造方法
において、複合化用予備成形体に中子部材を保持させる
に際して、損傷等を生じさせることなく、中子部材を複
合化用予備成形体に簡単に保持させることにある。第２
の技術的課題は、上記複合金属部材の製造方法に用いる
ことができる複合化用予備成形体を提供することにあ
る。第３の技術的課題は、上記複合金属部材の製造方法
に用いることができる中子部材を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記第１の技術的課題を
達成するために本発明（請求項１の発明）にあっては、
複合化用予備成形体として、湾曲した内側面を有し、該
内側面を、該内側面における曲率軸心の軸心方向一方側
の曲率半径が該曲率軸心の軸心方向他方側の曲率半径よ
りも小さくなるように傾斜させたものを用意すると共
に、中子部材として、湾曲した外側面を有し、該外側面
を、該外側面における曲率軸心の軸心方向一方側の曲率
半径が該曲率軸心の軸心方向他方側の曲率半径よりも小
さくなるように傾斜させたものを用意し、型内への前記
複合化用予備成形体及び前記中子部材のセットに先立
ち、該中子部材における前記曲率軸心の軸心方向一方側
を該複合化用予備成形体における前記曲率軸心の軸心方
向他方側から該曲率軸心の軸心方向一方側に向けて挿入
して、該複合化用予備成形体に対して該中子部材を嵌合
保持する、ことを特徴とする複合金属部材の製造方法と
した構成としてある。

【０００７】請求項１の好ましい態様としては請求項２
〜４の記載の通りとなる。

【０００８】上記第２の技術的課題を達成するために本
発明（請求項５の発明）にあっては、湾曲した内側面を
有して、該内側面が、該内側面における曲率軸心の軸心
方向一方側の曲率半径が該曲率軸心の軸心方向他方側の
曲率半径よりも小さくなるように傾斜された傾斜面とさ
れている、ことを特徴とする複合化用予備成形体とした
構成としてある。

【０００９】請求項５の好ましい態様としては請求項
６、７の記載の通りとなる。

【００１０】上記第３の技術的課題を達成するために本
発明（請求項８の発明）にあっては、湾曲した外側面を
有して、該外側面が、該外側面における曲率軸心の軸心
方向一方側の曲率半径が該曲率軸心の軸心方向他方側の
曲率半径よりも小さくなるように傾斜された傾斜面とさ
れている、ことを特徴とする中子部材とした構成として
ある。

【００１１】請求項８の好ましい態様としては請求項９
の記載の通りとなる。

【００１２】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、複合化用予備
成形体に中子部材を挿入する作業の下、複合化用予備成
形体内側面（傾斜面）に、その曲率軸心の軸心方向にお
いて、その他方側から一方側に向けて、中子部材を、そ
の外側面（傾斜面）における曲率軸心の軸心方向一方側
を挿入先端側として挿入することから、複合化用予備成
形体の傾斜面、中子部材の傾斜面に基づき、挿入過程の
終了段階において初めて、複合化用予備成形体の内側面
に中子部材が密嵌合され、挿入過程の開始から終了段階
までの間においては、複合化用予備成形体と中子部材と
は、互いに力を及ぼし合わないことになる。このため、
複合化用予備成形体に中子部材を保持させるに際して、
損傷等を生じさせることなく、中子部材を複合化用予備
成形体に簡単に保持させることができることになる。

【００１３】請求項２の発明によれば、複合化用予備成
形体に対して中子部材を挿入させるに際して、該複合化
用予備成形体を位置決め治具の第１規制面に載置してお
き、該複合化用予備成形体に対する中子部材の挿入を位
置決め治具の第２規制面により規制することから、上下
方向において相対的に異なる位置をとる第１、第２規制
面の関係を利用して、中子部材の挿入作業だけで、簡単
且つ正確に、複合化用予備成形体と中子部材との位置決
めを行うことができることになる。

【００１４】請求項３の発明によれば、型が合わせ型と
され、型内への複合化用予備成形体及び中子部材のセッ
トに際して、該複合化用予備成形体の外周部を合わせ型
の合わせ面部において挟持することから、中子部材を複
合化用予備成形体を介して簡単且つ確実に保持できると
共に、鋳造時に複合化用予備成形体内のエアを合わせ面
部を利用して確実に排出して未複合部のない健全な複合
金属部材を製造できることになる。

【００１５】請求項４の発明によれば、注湯口からの注
湯後において、該注湯口を閉塞しつつ、該型内を気体に
より加圧することから、高圧に耐える型を用いなくて
も、溶湯を簡単且つ適正に複合化用予備成形体内に含浸
させることができることになる。

【００１６】請求項５の発明によれば、複合化用予備成
形体が、湾曲した内側面を有して、該内側面が、該内側
面における曲率軸心の軸心方向一方側の曲率半径が該曲
率軸心の軸心方向他方側の曲率半径よりも小さくなるよ
うに傾斜された傾斜面とされていることから、当該複合
化用予備成形体の傾斜面（内側面）を利用して、中子部
材の挿入過程の終了段階において初めて、複合化用予備
成形体の内側面に中子部材を密嵌合できることになる。
このため、当該複合化用予備成形体を、前述の請求項１
に係る複合金属部材の製造方法に用いることができるこ
とになる。

【００１７】請求項６の発明によれば、傾斜面が、曲率
軸心を中心とした周方向全体的に亘って連続的に形成さ
れていることから、複合化用予備成形体に対する中子部
材の嵌合保持性を向上させることができることになる。

【００１８】請求項７の発明によれば、複合化用予備成
形体の湾曲した内側面が、環状の内周面であることか
ら、環状の複合化用予備成形体内周面の全周に亘って該
複合化用予備成形体と中子部材とを嵌合できることにな
り、複合化用予備成形体に対する中子部材の嵌合保持性
を、前記請求項６の場合よりも一層、向上させることが
できることになる。

【００１９】請求項８の発明によれば、中子部材が、湾
曲した外側面を有して、該外側面が、該外側面における
曲率軸心の軸心方向一方側の曲率半径が該曲率軸心の軸
心方向他方側の曲率半径よりも小さくなるように傾斜さ
れた傾斜面とされていることから、当該中子部材の傾斜
面（外側面）を利用して、該中子部材の挿入過程の終了
段階において初めて、複合化用予備成形体の内側面に中
子部材の外側面を密嵌合できることになる。このため、
当該中子部材を、前述の請求項１に係る複合金属部材の
製造方法に用いることができることになる。

【００２０】請求項９の発明によれば、中子部材の湾曲
した外側面が、環状の外周面であることから、環状の中
子部材外周面の全周に亘って該中子部材と複合化用予備
成形体とを嵌合できることになり、複合化用予備成形体
に対する中子部材の嵌合保持性を向上させることができ
ることになる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面に基づいて説明する。

【００２２】図１において、符号１は、複合金属部材と
してのピストンで、このピストン１においては、ピスト
ンリング溝部相当部分が複合化されて部分的に複合部２
が形成され、その複合部２の一方側（ピストン外周面
側）にピストンリング溝３が形成されており、複合部２
の他方側（ピストン内部側）には、ピストン１内部にお
いて、オイル冷却空洞４が隣接配置されている。

【００２３】このようなピストンの製造は、次のように
して行われる。

【００２４】先ず、リング状の複合化用予備成形体５
（図２参照）とリング状の中子部材としての塩中子６
（図３参照）とを用意する。複合部２の材料、オイル冷
却空洞４形成のための材料を準備するためである。具体
的に説明すれば、上記複合化用予備成形体５は多孔性を
有しており、その内周面は、その軸心Ｏ１方向一方側
（図２中、上側）の内径Ｄ１が軸心Ｏ１方向他方側（図
２中、下側）の内径Ｄ２よりも縮径されるように傾斜さ
れた平坦な傾斜面７とされている。この傾斜面７は、図
２に示すように、その周方向全周に亘って、軸心Ｏ１方
向に対して均一勾配θ１をもって傾斜されており、その
勾配θ１は、本実施形態においては、３度とされてい
る。上記塩中子６は、その外周面は、その軸心Ｏ２方向
一方側（図３中、上側）の内径ｄ１が軸心Ｏ２方向他方
側（図３中、下側）の内径ｄ２よりも縮径されるように
傾斜された平坦な傾斜面８とされている。この傾斜面８
は、図３に示すように、その周方向全周に亘って、軸心
Ｏ２方向に対して均一勾配θ２をもって傾斜されてお
り、その勾配θ２は、本実施形態においては、３度とさ
れている。この塩中子６の外径は、前記複合化用予備成
形体５の内径Ｄ１よりも幾分小さくされて嵌合代が設定
されており（締りばめ）、その嵌合代は、本実施形態に
おいては、ー０．２（＝複合化用予備成形体５の基準内
径（例えば６８．５mm）Ｄー塩中子６の基準外径（例え
ば６８．７mm）ｄ）とされている。

【００２５】次に、図４に示すように、位置決め治具９
上に複合化用予備成形体５を載置し、その複合化用予備
成形体５内に塩中子６を挿入する。複合化用予備成形体
５に対して塩中子６を所定の嵌合度合いで嵌合保持させ
るためである。具体的に説明すれば、上記位置決め治具
９は、その上面に第１規制面１０と、第２規制面１１と
を有しており、第１、第２規制面１０、１１は、いずれ
も平坦面とされている。第２規制面１１は、複合化用予
備成形体５の内部に略収まる大きさをもって第１規制面
１０よりも若干高く設定されており、この第１規制面１
０と第２規制面１１との上下方向における差は、複合化
用予備成形体５に対する塩中子６の嵌合度合いを所定の
ものにするために設けられている。上記位置決め治具９
上への複合化用予備成形体５の載置は、該複合化用予備
成形体５の内径Ｄ１側を下方側に向けて、該複合化用予
備成形体５の内部に第２規制面１１を収納しつつ、該複
合化用予備成形体５を第１規制面１０上に載置すること
により行われる。上記複合化用予備成形体５内への塩中
子６の挿入は、塩中子６の外径ｄ１側を下方側に向けつ
つ、該塩中子６が第２規制面１１に当接されて挿入動が
規制されるまで行われる。これにより、塩中子６は、複
合化用予備成形体５内の所定位置までほとんど摩擦抵抗
を生じさせることなく挿入され、その所定位置を過ぎた
頃から、塩中子６は、複合化用予備成形体５内に圧入さ
れ、複合化用予備成形体５に対する塩中子６の嵌合度合
いは所定のものとなる。

【００２６】具体的には、前述の如く、複合化用予備成
形体５の内周面及び塩中子６の外周面の勾配を３度、嵌
合代を０．２とした場合には、図５の特性線ｆ１に示す
ように、挿入過程の終了段階まで圧入力はほぼ０とな
り、その終了段階以降において、圧入力が上昇し始める
ことになり、それに基づき複合化用予備成形体５内に塩
中子６が嵌合保持されることになる。一方、図６に示す
ように、複合化用予備成形体５０の内周面及び塩中子６
０の外周面の勾配を０度（傾斜面を形成しない場合）、
嵌合代を０．２とした場合には、図５の特性線ｆ２に示
すように、複合化用予備成形体５０内への塩中子６０の
挿入当初から挿入終了まで圧入状態となり、複合化用予
備成形体５０と塩中子６０とは、互いに力を及ぼしあう
ことになって、両者５０、６０は、損傷する可能性が生
じることになる。

【００２７】次に、塩中子６を保持した複合化用予備成
形体５の内径Ｄ２側を下方に向けた状態で（図７参
照）、該複合化用予備成形体５の外周部を、サイド型
（一対のサイド型）１２と上型１３との合わせ面部１２
ａ、１３ａに挟持する。サイド型１２と上型１３との合
わせ面部１２ａ、１３ａに複合化用予備成形体５の外周
部を挟持するのは、サイド型１２と上型１３との合わせ
面部１２ａ、１３ａを利用して、型１２、１３への複合
化用予備成形体５のセットを容易にするだけでなく、そ
の合わせ面部１２ａ、１３ａを利用して、複合化時（鋳
造時）に、該複合化用予備成形体５内のエアを確実に排
出できるようにするためである。このため、合わせ面部
１２ａを切欠いて、複合化用予備成形体５の外周部を保
持するための保持溝１４が形成され、また、上型１３と
サイド型１２との間に隙間等を形成してエア排出通路１
５が形成されることになっている。勿論、このエア排出
通路１５は、エアを排出することができるだけでなく、
エア排出後、そのエア排出路１５内に流出する溶湯を迅
速に凝固させる機能をも有している。

【００２８】次に、サイド型１２の湯道１６の湯口１７
を湯口シール１８により塞ぎ、上型１３の気体導入パイ
プ１９から気体を導入して、型１２、１３内の溶湯を加
圧する。溶湯を多孔性複合化用予備成形体５内に含浸さ
せて、複合部２を形成するためである。ここで、加圧手
段として、気体を用いているのは、高圧に耐える型を用
いなくてもよいようにしたり、塩中子が過度の圧力によ
り破損することを防ぐ等のためである。

【００２９】次に、溶湯の凝固後、鋳造品（ピストン素
材）を取り出し、その鋳造品に水注入通路（図示略）を
加工し、その水注入通路を介して水を注入することによ
り塩中子６を排除すると共に、複合部２の切削加工を行
ってピストンリング溝３を形成する。これにより、所望
のピストン１が得られることになる。

【００３０】以上実施形態について説明したが本発明に
あっては、複合化用予備成形体５、塩中子６が環状であ
る場合に限らず、湾曲したもの（切欠き円環状のもの）
をも含む。

【００３１】尚、本発明の目的は、明記されたものに限
らず、実質的に好ましい或いは利点として載されたもの
に対応したものを提供することをも含むものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されたピストンを説明する説明
図。

【図２】実施形態に係る複合化用予備成形体を示す縦断
面図。

【図３】実施形態に係る塩中子を示す縦断面図。

【図４】図２の複合化用予備成形体に対して図３の塩中
子を所定の嵌合保持状態に嵌合保持する方法を説明する
説明図。

【図５】複合化用予備成形体に対する塩中子の圧入力に
関し、複合化用予備成形体の内周面及び塩中子の外周面
に勾配を持たせる場合と持たせない場合とを比較した特
性線図。

【図６】複合化用予備成形体の内周面及び塩中子の外周
面に勾配を持たせない場合において、その複合化用予備
成形体と塩中子とを嵌合保持した状態を示す図。

【図７】型へのセット時における複合化用予備成形体及
び塩中子の姿勢を示す図。

【図８】型を用いて実施形態に係るピストンの製造を説
明する説明図。

【符号の説明】

１ピストン５複合化用予備成形体６塩中子７複合化用予備成形体の傾斜面（内周面）８塩中子の傾斜面（外周面）９位置決め治具１０第１規制面１１第２規制面１２サイド型１２ａサイド型の合わせ面部１３上型１３ａ上型の合わせ面部１９気体導入パイプＯ１複合化用予備成形体の軸心Ｏ２塩中子の軸心

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ２２Ｄ 19/08 Ｂ２２Ｄ 19/08 Ｄ 27/13 27/13 Ｆ０２Ｆ 3/00 Ｆ０２Ｆ 3/00 ＧＮ３０１３０１Ｂ 3/22 3/22 ＡＦ１６Ｊ 1/00 Ｆ１６Ｊ 1/00 // Ｆ１６Ｊ 9/00 9/00 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複合化用予備成形体として、湾曲した内
側面を有し、該内側面を、該内側面における曲率軸心の
軸心方向一方側の曲率半径が該曲率軸心の軸心方向他方
側の曲率半径よりも小さくなるように傾斜させたものを
用意すると共に、中子部材として、湾曲した外側面を有
し、該外側面を、該外側面における曲率軸心の軸心方向
一方側の曲率半径が該曲率軸心の軸心方向他方側の曲率
半径よりも小さくなるように傾斜させたものを用意し、型内への前記複合化用予備成形体及び前記中子部材のセ
ットに先立ち、該中子部材における前記曲率軸心の軸心
方向一方側を該複合化用予備成形体における前記曲率軸
心の軸心方向他方側から該曲率軸心の軸心方向一方側に
向けて挿入して、該複合化用予備成形体に対して該中子
部材を嵌合保持する、ことを特徴とする複合金属部材の
製造方法。
【請求項２】請求項１において、位置決め治具として、第１規制面と、該第１規制面より
も上下方向において相対的に異なる位置をとる第２規制
面とを有するものを用意し、前記複合化用予備成形体に対して前記中子部材を挿入さ
せるに際して、該複合化用予備成形体を前記第１規制面
に載置しておき、該複合化用予備成形体に対する前記中
子部材の挿入を前記第２規制面により規制する、ことを
特徴とする複合金属部材の製造方法。
【請求項３】請求項１又は２において、前記型が合わせ型とされ、前記型内への前記複合化用予備成形体及び前記中子部材
のセットに際して、該複合化用予備成形体の外周部を前
記合わせ型の合わせ面部において挟持する、ことを特徴
とする複合金属部材の製造方法。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかにおいて、注湯口からの注湯後において、該注湯口を閉塞しつつ、
該型内を気体により加圧する、ことを特徴とする複合金
属部材の製造方法。
【請求項５】湾曲した内側面を有して、該内側面が、
該内側面における曲率軸心の軸心方向一方側の曲率半径
が該曲率軸心の軸心方向他方側の曲率半径よりも小さく
なるように傾斜された傾斜面とされている、ことを特徴
とする複合化用予備成形体。
【請求項６】請求項５において、前記傾斜面は、前記曲率軸心を中心とした周方向全体的
に亘って連続的に形成されている、ことを特徴とする複
合化用予備成形体。
【請求項７】請求項５又は６において、前記湾曲した内側面が、環状の内周面である、ことを特
徴とする複合化用予備成形体。
【請求項８】湾曲した外側面を有して、該外側面が、
該外側面における曲率軸心の軸心方向一方側の曲率半径
が該曲率軸心の軸心方向他方側の曲率半径よりも小さく
なるように傾斜された傾斜面とされている、ことを特徴
とする中子部材。
【請求項９】請求項８において、前記湾曲した外側面が、環状の外周面である、ことを特
徴とする中子部材。