JPS58501580A - piston - Google Patents

piston

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JPS58501580A
JPS58501580A JP50301981A JP50301981A JPS58501580A JP S58501580 A JPS58501580 A JP S58501580A JP 50301981 A JP50301981 A JP 50301981A JP 50301981 A JP50301981 A JP 50301981A JP S58501580 A JPS58501580 A JP S58501580A
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JP
Japan
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alloy
piston
reinforcing material
light metal
method described
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JP50301981A
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Japanese (ja)
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ナイス・ウオルター・ロイ・エリツク
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エイイ− ピ−エルシ−
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    • Y02T10/125

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。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 ピ ス ト ン この発明は内燃機関のピストンに関する。[Detailed description of the invention] Piston This invention relates to a piston for an internal combustion engine.

アルミニウムなどの軽金属合金で形成したピストン、特にディーゼル機関用の窪 み状燃焼室つきのピストンがある運転条件のもとてその冠部に亀裂を生じること は一般によく知られている。 この亀裂は燃焼室の周縁に主として発生し、この 燃焼室が再流入型のものである場合に特に顕著である。Pistons made of light metal alloys such as aluminum, especially hollows for diesel engines A piston with a circular combustion chamber may crack its crown under certain operating conditions. is generally well known. This crack mainly occurs at the periphery of the combustion chamber, and This is particularly noticeable when the combustion chamber is of the re-inflow type.

べIJ IJクムー銅合金、銅−ニッケルー硅素系の青銅などの高強度かつ良熱 伝導性の銅合金からなる鋳込み補強材を用いれば上記のような亀裂の発生を避け られる、ということも知られているが、この場合には銅合金の部分に対し切削な どの機械加工金施すことによって普通ならば亀裂しやすい燃焼室周縁部が亀裂を 生じにくい性状に形成されるのである。High strength and good heat properties such as IJ Kumu copper alloy, copper-nickel-silicon bronze, etc. Cast-in reinforcing material made of conductive copper alloy can avoid the above cracks. It is also known that the copper alloy part is cut. The machining process prevents the periphery of the combustion chamber, which is normally prone to cracking, from cracking. It is formed in such a way that it is difficult to form.

銅合金補強材のまわりのピストン冠部におけるアルミニウム合金は、この補強材 の慣性力に起因する応力に耐えるだけの強度を備えていないから、一般的には脚 材(例えばステンレスwJtたは銅合金のもの)’tピストンの冷却部の中へ突 入させることで該補強材全繋止する心苦がある。The aluminum alloy in the piston crown around the copper alloy reinforcement is The legs are generally not strong enough to withstand the stress caused by the inertia of the legs. material (e.g. stainless steel or copper alloy) that does not protrude into the cooling part of the piston. There is the worry of having to fully connect the reinforcing material by inserting the reinforcing material.

しかしこのような型式のピストンの製作はかなり問題を伴っている。 この問題 とは、基本的には、a)ピストンが従来式の冠部上置鋳造法で製作される場合に おける各部位置づけの正確さ、と b)鋳造が冠部下着法である場合にスカート部に多泡性の巣が発生しないよう確 実に防止し、それによって補強材と脚材とを正確に位置つけること、である。However, the manufacture of this type of piston is quite problematic. this problem Basically, a) if the piston is manufactured using the conventional crown casting method; The accuracy of the positioning of each part in b) When casting is performed using the crown-subposition method, make sure that no porous cavities occur in the skirt part. The purpose of this is to prevent, in fact, the precise positioning of the stiffeners and legs.

この発明によれば、頂面に挿入補強材を有する軽金属合金のピストン全製作する 方法において、冠部下着法でピストンを鋳造するに当り、挿入補強材の上へピス トン合金の湯を注ぎ込むための熱及び圧力条件は、この挿入補強材のまわりにピ ストン主体部が形成され該主体部と該補強材とのあいだに強固な結合を発現させ うる条件とされる。According to the invention, the piston is entirely made of a light metal alloy with an insertion reinforcement on the top surface. In this method, when casting a piston using the crown-subposition method, the piston is placed on top of the insertion reinforcing material. The heat and pressure conditions for pouring hot water into the alloy are such that the A stone main body is formed and a strong bond is developed between the main body and the reinforcing material. It is considered to be a condition for

この発明に係る方法を効果的に遂行するための一法としては、ピストン合金に対 し加圧ダイカスト法ないし圧搾鋳造1k k適用、つ−fリピストン合金が寸だ 凝固せずtif塑性を保っている間に圧を加えるのがよい。 あるいはこれに代 え、金属塊(ビレット)を荒削りして挿入補強材を嵌められる形にしたのち、こ のビレットを補強材の上にのせ加熱し加圧下に鍛造することで上記した強固な結 合状態全ピストン上体部と該補強材とのあいだに生じさせてもよい。One way to effectively carry out the method according to this invention is to Pressurized die casting method or compression casting 1k applied, two-f re-piston alloys are available. It is preferable to apply pressure while the material is not solidified and maintains tif plasticity. Or alternatively First, after rough-cutting the metal block (billet) and making it into a shape that can be fitted with insertion reinforcing material, The above-mentioned strong bond is achieved by placing the billet on top of the reinforcing material, heating it, and forging it under pressure. The mating state may occur between the entire piston upper body and the reinforcing member.

以下図面全参照しつつ一実施例を説り]することによりこの発明金さらに明らか に示すが、図面中、第1図はこの発明によるピストンの一例を示した軸線方向の 断面図であり、第2図は第1図のピストンの製作過程の一段階金示17たもので ある。This invention will become clearer by explaining one embodiment with reference to all the drawings below. In the drawings, FIG. 1 shows an example of a piston according to the present invention in the axial direction. It is a cross-sectional view, and Figure 2 shows one step in the manufacturing process of the piston shown in Figure 1. be.

図のピストンはアルミニウム合金からなり、ディーゼル機関で使用されるべきも のである。 このピストンの完成品が第」図に示してあり、これは再流入型の窪 み状燃焼室+11を自[7、該室の周縁は高強度、良熱伝導性の合金からなる押 入補強材(2)により、即ちこれが形づくっているリムによって、保護されてい る。 補強材用の合金は例えばぺIJ IJクム〜銅合金または銅−ニッケルー 硅素系の青銅であってよい。 リム(2)ヲ形づくっている挿入補強材はピスト ン主体部t3Jと接合されている。 挿入補強材(2)が複数の脚材(4)でア ンカー止めされているが、これら脚材は各々一端で該補強材(2)へねじ込−ま れ大部ケトがピストンのスカート部に封埋されている。 各脚材(4)はその他 端が袴しく5)で小才ように拡大部分となっているとI−もに、その材質はスプ ーンレス鋼又は銅合金などである。The piston in the figure is made of aluminum alloy and should also be used in diesel engines. It is. The finished product of this piston is shown in Fig. The rim-like combustion chamber +11 is made of a cylindrical combustion chamber. protected by the reinforcement (2), i.e. by the rim it forms. Ru. Examples of alloys for reinforcing materials include PEIJ, IJKUM~copper alloy, or copper-nickel~ It may be silicon-based bronze. The inserted reinforcing material that forms the rim (2) is a piston It is joined to the main body part t3J. The insertion reinforcing material (2) is attached with multiple leg members (4). These legs are each screwed into the reinforcement (2) at one end. Most of the gas is embedded in the skirt of the piston. Each leg material (4) is other If the end is a hakamaku (5) and the enlarged part looks like a childish one, the material is spout. carbonless steel or copper alloy.

茄あるいは、これら脚材全不規則な形状のものにしてもよい。Alternatively, all of these leg members may be of irregular shape.

ピストンがもし通常のように冠部上置法で鋳造される場合には、押入補強材(2 )を鋳型の上部に一懸垂させこrLを迂回して耐融アルミニウム合金r仇しこ− まねはならない□このような操作は補強材(2)の正確な位置決めに支障ケ来た す。If the piston is conventionally cast using the crown-mounted method, a push-in reinforcing material (2 ) is suspended over the top of the mold, and the melt-resistant aluminum alloy is placed around the top of the mold. Do not imitate □Such operations may interfere with accurate positioning of the reinforcing material (2). vinegar.

このような位置決めの問題を回避するべく、この発明にあっては冠部下着法でピ ストンが鋳造される。In order to avoid such positioning problems, the present invention uses the crown under-fitting method to fix the pin. A stone is cast.

しかし、窪み状の燃焼室il+はかなり深いものであるから、ピストン冠部の厚 みも相当に大となる、という点に注意を要する。However, since the recessed combustion chamber il+ is quite deep, the thickness of the piston crown is Please note that the size is also quite large.

従ってただ単純に冠部下着法を行うならば、ピストンの比較的薄肉の壁部を通じ て冠部用の大量の溶融金属を流しこまねばならず鋳造技術」−困難音生じ、これ がひいては鋳物の薄肉部に多孔性の栄を発生させることになりかねない。Therefore, if you simply perform the crown attachment method, the piston will pass through the relatively thin wall of the piston. The casting technique required a large amount of molten metal to be poured into the crown for the crown. This may eventually lead to the formation of porosity in the thin-walled parts of the casting.

この問題はこの発明において選択可能な下記の2つの方法のいずハかを講じるこ とにより解決される。This problem can be solved by taking either of the following two methods that can be selected in this invention. It is solved by

即ち、第一の方法とは、挿入補強材(2)をダイカスト用のダイの底部に置いた 状態でピストンを冠部下着法で鋳造する方法である。 巣の発生を抑制するべく 凝固完了前の注入合金(C対し圧を加える。 と−の圧は鋳造工程中にダイカス ト法又は圧搾鋳造法により与えられる。 いずれの場合にも得られるピストンは 第2図に示した形状となり、第1図のような再流入型の窪み状燃焼室を形成する べくこのピストンに対し機械工作が施される。That is, the first method is to place the insertion reinforcing material (2) at the bottom of the die for die casting. In this method, the piston is cast using the crown-subposition method. In order to suppress the occurrence of nests Pressure is applied to the injected alloy (C) before solidification is completed. It is given by the casting method or the compression casting method. The piston obtained in either case is The shape is shown in Figure 2, forming a re-inflow type recessed combustion chamber as shown in Figure 1. As much as possible, machining is performed on this piston.

第二の方法においてd:、ビレットをtl−1発材料としてピストンが製作され る。 このビレットは補強材とその業土用の脚材とに適合した形に荒削りされた のち、鋳型内に入れ該補強材と脚材の上に置かれる。 つまりピストン主体部と 補強材とがやはり冠部上置状態で鋳型の中に配置されるわけである。 次いで上 記ビレットは鍛造に適した温度に才で加熱され、補強材脚部とピストン主体部と 全強固に接合させるべく鍛造操作が行われる。 このような鍛造の結果として得 られるピストンもやはり同様に第2図に示す通りのものである。 鍛造操作に続 いてピストン冠部に対し燃焼室形成のための機械工作が施さh−1このピストン は第1図のような完成品とされる。In the second method d:, a piston is manufactured using billet as tl-1 starting material. Ru. This billet was roughly cut into a shape suitable for the reinforcement material and its industrial soil leg material. Afterwards, it is placed in a mold and placed on top of the reinforcing material and leg material. In other words, the main body of the piston The reinforcing material is also placed in the mold on top of the crown. then top The billet is heated to a temperature suitable for forging, and the reinforcing material legs and piston main body are A forging operation is performed to ensure a completely strong joint. As a result of such forging, The piston provided is also as shown in FIG. Following the forging operation h-1 This piston has been machined to form a combustion chamber on the piston crown. is considered to be a finished product as shown in Figure 1.

−上述の2方法は、添付図面に示1−た以外の構造ではあるが上記と同様の問題 金かかえている型式のピストンに対しても適用できるこ占は明らかであろう。- The above two methods have the same problem as above, although they have a structure other than that shown in the attached drawings. It is obvious that this prediction can also be applied to the type of piston that is expensive.

以」−に説1月した本発明の方法が、 a)ピストン鋳物の薄肉部における巣の発生を実質上完全に防出し、 b) 補強(−4栄某11ユする1脚部」(τ対しく金属学的又は機械的な)十 分な接合状聾全字i 1 C)母材としての鋳物合金の機械的性質を改善する、という諸効果をもたらすこ とが明らかであろう。The method of the present invention, which was explained in January a) substantially completely preventing the formation of cavities in the thin-walled parts of piston castings; b) Reinforcement (-4 11 legs) (metallurgical or mechanical for τ) minute zygotic deaf whole character i1 C) Bringing about the effects of improving the mechanical properties of the casting alloy as the base material. It should be obvious.

この発明の主たる目的はピストン各部の相互的位置づけのtlE倣化とピストン 構造全体の堅固(’Cとであるが、この発明は1Ii7強目゛呆土用の脚材を根 域的VC確実に固定するという効果も与え、これにより金属学的な接合(つまり アルミニウム合金と脚材金属とのあいだの金属間化合物)に依存する度合を軽減 することができる。 従って、銅合金の補強材と脚材とについて以前は不可欠と 考えられていたような準備的な接合操作を必ずしも必要としないわけである。The main purpose of this invention is to imitate the tlE of the mutual positioning of each part of the piston, and to The overall structure is solid ('C), but this invention It also has the effect of reliably fixing the regional VC, which allows for metallurgical bonding (i.e. Reduces dependence on intermetallic compounds (between aluminum alloy and leg metal) can do. Therefore, copper alloy reinforcements and leg materials were previously considered indispensable. It does not necessarily require a preparatory bonding operation as was thought.

国際調査報告international search report

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1. 頂面に挿入補強材金有する軽金属合金のピストンを製作する方法であって 、上記の挿入補強材(2)の上にピストンの軽金属合金i3+ i、この軽金属 合金が該補強材のまわりに成形されこの両者のあいだに強固な接合を生じる然及 び圧力条件のもとで導入することにより冠部上置状態でピストン全形成すること を特徴とする方法。 2、AT前記の軽金属合金がビレットに成形されているものであり、これff: 前記の挿入補強材に適合するかたちに荒削りし、次いでこのビレット’2該補強 材の上に配置したのち、これと上記合金とのあいだ全強固に接合するべく該・ビ レット全鍛造することを特徴とする請求の範囲1.に記された方法。 :3. 前記の軽金属合金を加圧ダイカスト法ないしは圧搾鋳造法により挿入補 強材と強固に接合させることを特徴とする請求の範囲1.に記された方法。 4、 前記の・軽金属合金としてアルミニクム合金を用いる請求の範囲1.ない し3.のいずれかに記された方法。。 5、’lUJ記の挿入補強材としてベリリクムー銅合金と銅−ニッケルー硅素系 の青銅のなかから選ばれたものを使用する請求の範囲1.ないし生のいずれかに 記された方法。 6、 前記の挿入補強材に対し、・−れと軽金属合金とのあいだを機械的に繋止 する複数の脚材(4)を設ける請求の範囲1.ないし5.のいずれかに記された 方法。 7、前記の軽金属合金が鍛造ないし鋳造ののち凝固したあとの状態にあるとき、 窪み状の燃焼室fil (i:ピストンの冠部に、前記補強材が該室周縁を補強 するべき形状となるよう削成することを特徴とする請求の範囲1.ないし6.の いずれかに記された方法。 8、 前記の燃焼室を再流入型に形成する請求の範囲7.に記された方法。 9、 詰氷の範囲1.ないし8.のいずれかに記された方法で製作された軽金属 合金ピストン。1. A method of manufacturing a light metal alloy piston having reinforcing metal inserted on the top surface, the method comprising: , the light metal alloy i3+ of the piston on top of the above-mentioned insertion reinforcement (2), this light metal The alloy is molded around the reinforcement to form a strong bond between the two. By introducing the piston under high pressure conditions, the piston can be fully formed with the crown in place. A method characterized by: 2. AT The above-mentioned light metal alloy is formed into a billet, and this ff: This billet '2 is roughly cut into a shape that is compatible with the reinforcing material inserted above, and then the reinforcing material is After placing it on top of the alloy, the metal is placed on top of the alloy to ensure a strong bond between it and the alloy. Claim 1, characterized in that the steel is completely forged. method described in. :3. The above light metal alloy is inserted and repaired by pressure die casting or compression casting. Claim 1. The invention is characterized in that it is firmly joined to a reinforcing material. method described in. 4.Claim 1. Where an aluminum alloy is used as the light metal alloy. do not have 3. method described in any of the above. . 5. Veryricum copper alloy and copper-nickel-silicon system as insertion reinforcing material for 'lUJ' Claims 1. Either raw or raw. The method described. 6. For the above-mentioned insertion reinforcing material, mechanically connect it between the reinforcing material and the light metal alloy. Claim 1. A plurality of leg members (4) are provided. or 5. written in one of Method. 7. When the above-mentioned light metal alloy is in a state after solidification after forging or casting, Recessed combustion chamber fil (i: the reinforcing material reinforces the chamber periphery at the crown of the piston) Claims 1. or 6. of Any of the methods listed below. 8. Claim 7. The combustion chamber is formed into a re-inflow type. method described in. 9. Range of packed ice 1. or 8. Light metal manufactured by any of the methods described in Alloy piston.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5331014A (en) * 1976-09-01 1978-03-23 Mahle Gmbh Internal combustion engine pressed aluminium piston having different insert and method of manufacturing
JPS56144856A (en) * 1980-03-21 1981-11-11 Dana Corp Bonding glueing method for piston ring-insert

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