JPH03149341A - 鋳鉄製の冷却空洞付ピストン - Google Patents
鋳鉄製の冷却空洞付ピストンInfo
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- JPH03149341A JPH03149341A JP28498889A JP28498889A JPH03149341A JP H03149341 A JPH03149341 A JP H03149341A JP 28498889 A JP28498889 A JP 28498889A JP 28498889 A JP28498889 A JP 28498889A JP H03149341 A JPH03149341 A JP H03149341A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/16—Pistons having cooling means
- F02F3/20—Pistons having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston
- F02F3/22—Pistons having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston the fluid being liquid
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、環状のオイル溜り室を設け、ここに潤滑油を
通して冷却するタイプの鋳鉄製ピストンを、消失模型法
により鋳造するに際し、健全な鋳物を形成するための構
造、更にはその冷却効果を改善するための構造に関する
。 （従来の技術〕 エンジンの高出力化或いは排気ガス改善対策に伴い、従
来の八！合金に代わって高強度のダクタイル鋳鉄をピス
トン材料として使用する例が増加している。高負荷エン
ジン用ピストンに鋳鉄材料を使用する場合、薄肉構造に
して重量軽減を図る必要があること、鋳鉄の熱伝導性が
悪いためピストン頭部が過熱状態となり鋳鉄材料であっ
てもその耐熱限界に容易に達し疲労破壊を生し易いこと
、或いは、ピストン頭部の内面の温度が潤滑油の炭化温
度以上に過熱されオイルの劣化が助長されること、等々
の不具合が生しる。 このため、ピストン頭部の外周寄り内部に環状のオイル
溜り室（冷却空洞）を設け、こ＼にエンジン本体側に設
けたオイルジェットにより潤滑油ヲ噴出したり、或いは
コンロノド・ビスＩ−ンピンを介してオイルを供給した
りして、充分な冷却を行なう必要がある。 一方、こうした鋳鉄ピストンを製造するには、シェル又
はコールドボックス法によりオイル溜室の中子とピスト
ン内部本体用の中子とを組み立てて鋳造するやり方が一
般的である。このようにバインダによって中子を作製す
る場合、前記のように中子を組み立てる必要があるばか
りでなく、組合せ部分にはハリが発生し易く、仕上げ等
の工程数が増加し、製造コストが高くなる。 そこで、発泡ポリスチレンで製品と同し形状の模型を作
り、これを乾燥砂中に埋めて溶湯を注入し、溶湯の熱で
模型を気化しながら模型を溶湯で置き換えてゆく、いわ
ゆる消失模型法（ロストフォーム法、フルモールド法と
も言う。）は、組合せ中子を必要とするような製品を低
コストで製造できるため、次第に普及してきている。 第６図及び第７図には、オイル溜り室５を有する典型的
な鋳造ピストンが示されており、第６図はその右半分が
ピンボスの軸を含む中央縦断面図、また左半分がピンボ
スの軸に直角な面に沿った中央縦断面図を示し、第７図
はその底面図を示している。 このピストンでは、オイルの流入口をオイル溜り室５の
底部の４つの位置１，２．３又は４（第７図参照）の何
れか一箇所に明け、流出口を上記４箇所のうち上記流入
口と対角線上にある１箇所に明ければよい（合計２個の
孔を明ければよい）のであるが、製造上の理由から通常
は他の２箇所にも孔を明けて、合計４個の孔を明けるよ
うにしている。これは鋳造時に砂を模型のオイル溜り室
５の部分に流入させるときの通路とするためである。 而して、消失模型法でこの種のピストンを鋳造するには
、製品と同じ形状の発泡ポリスチレンの模型をピストン
頭部を下にして鋳枠の中にセントし、これに乾燥砂を注
ぎこんで模型を埋め込む。 このとき砂が隙間なく模型内部に充填されるよう鋳枠に
３次元的な振動を加える。 而して、オイル溜り室５を有するピストンの場合、オイ
ルの流入、流入口１，２，３．４から砂を流入させ、オ
イル溜り室５となるべき部分が砂で充分に埋め尽くされ
るように振動条件を設定する。ところが、２つの砂の入
口の中間位置では砂の圧力が不足するため、オイル溜り
室の上部（ピストン頭部を下にしてセッ１−シているの
で、実際には第４図中Ｂで示す箇所）には砂を充分に固
く詰めることができない。より具体的には、孔１゜２．
３．４のうち、ビンホスフが間に挟まれた孔１と３（及
びピンボスフが間に挟まれた孔２と４）の間の間隔は広
く、孔１と２（及び３と４）の間の間隔は狭いのが通常
であるから、特に孔１と３−．２と４の中間位ＷＢ（ピ
ンホスフに近い箇所）で砂の詰まりが悪い。砂詰まりが
悪いと、こ−に溶湯が差し込み、焼付を起こす、更には
、差込みを起こした部分で、仕上げ時に砂落ちが悪く、
砂がピストンに付着した状態でエンジンに組み込まれ、
長時間運転中にこの砂が脱落してエンジン各部の摩耗を
促進する。また、砂の詰まりが悪いと、溶湯の圧力で砂
壁が押し広げられ、第６図中Ａで示す位置等に引は巣等
の鋳造欠陥を生じる。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記の問題点を解決するためなされたもので
あり、その目的とするところは、冷却空洞付ピストンを
消失模型法により鋳造する際に、冷却空洞部内への砂の
充填性が良好で、砂の焼付や引は巣を生じることのない
冷却空洞形状を備えたピストンを提供することにある。 ［問題点を解決するための手段］ 上記の目的は、 消失模型法により製造される鋳鉄製の冷却空洞付ピスト
ンに於いて、 ピストンの頭部近くの内部にピストンと同軸に設けられ
、ボア側へ向けて少なくとも２つのオイル流出入口が形
成された環状の冷却空洞を有し、冷却空洞の円周方向に
沿った環状断面に於いて、上記環状の冷却空洞の燃焼室
に近い側の内壁面は、ピストンの燃焼室側の表面と実質
的に平行に形成され、 上記冷却空洞のボア側の内壁面は、オイル流出入口が設
けられる位置ではボア側に最も近く、ここからオイル流
出入口間の中間位置に向かってなだらかに燃焼室側に傾
斜し、オイル流出入口間の中間位置において燃焼室側に
最も接近するよう構成されたこと、を特徴とするピスト
ンによって達成し得る。 〔作 用〕 上記の如き構成であれば、製造すべき冷却空洞付ピスト
ンと同じ形状の発泡ポリスチレンの模型を、ピストン頭
部を下にしてセットし、冷却空洞（オイル溜り室）への
オイル流入及び流出口となるべき孔から乾燥砂を流入さ
せつ〜模型を埋め込む際に、砂が冷却空洞内へ均等かつ
緻密に充填されるため、砂の焼付や引は巣のない高品質
のピストンが提供されるものである。 〔実 施 例〕 以下、図面を参照しつ一本発明の構成を具体的に説明す
る。 第１図は本発明にか＼る冷却空洞付ピストンの一実施例
のピンボス軸を含む中央縦断面図、第２図は第１図中■
−■線に沿った中央縦断面図（第１図は第２図中１−１
線に沿った断面図となっている。）、第３図は第１図及
び第２図に示した冷却空洞付ピストンの底面図（第３図
中、１−１線に沿った断面図が第１図となり、■−■線
に沿った断面図が第２図となっている、）、第４図は第
１図ないし第３図に示した冷却空洞付ピストンの鋳造時
にこれと同形の模型に砂を注入する状態を示す説明図、
第５図は本発明にか−る冷却空洞付ピストンのもう１つ
の実施例を示す縦断面図である。 第１図ないし第３図に示したピストンに於いて、１．２
．−３及び４は冷却用オイル流入及び流出口、５は冷却
空洞（オイル溜り室）、６はボア、７及び８はピンボス
、９はピストン頭部、１０はスカート部である。 而して、ピストンの冷却空洞５はピストンの頭部９に近
い位置にピストンと同軸に環状に設けられ、燃焼室に近
い面、即ち頭部９に近い面５ａは燃焼室側の表面と実質
的に平行に形成されている。 一方、第１図及び第２図から理解される通り、冷却空洞
５の燃焼室とは反対側の面、即ちボア側の面５ｂは、冷
却用オイル流入及び流出口１、２．． ３及び４が設け
られた位置、即ちスラスト方向に於いてボア側にもっと
も近く、スラスト方向からピンボス方向に向かってなだ
らかに燃焼室側に傾斜し、ピンボス方向Ｂではピストン
の燃焼室側の表面から最も近い位置を占めるように形成
されている。 即ち、冷却空洞５のボア側の内壁面５ｂは、砂の入口と
なる孔１．２．３．４から遠ざかるに従って次第に燃焼
室側へ向けてなだらかに隆起し、ピンボスの上部Ｂで最
も高くなるように、即ち、孔１と３の中間位置、及び、
孔２と４の中間位置Ｂにおいて最も燃焼室と近くなるよ
うに形成されている。 更に換言すれば、冷却空洞のボア側の内壁面５ｂがピン
ボス７及び８の軸とピストン軸を含む面と交差する位置
で燃焼室側に最も接近するように構成されている。 そこで、これと同形の模型を作製して、鋳造を行なう際
には、第４図に示すようにピストン模型の頭部９が下に
なるようにセットし、所定の３次元振動を加えながら孔
１．２，３．４からオイル溜り室５内へ乾燥砂を流入さ
せる。然るときは、オイル溜り室のボア６に近い側の面
（頭部９から遠い側の面）５ｂが孔１，３（及び２．４
）から遠ざかるに従って第４図中次第に下方へ向けて傾
斜し、入口の孔ｌ、３（及び２．４）よりも低くなって
いるため、入口からの砂の圧力は入口から離れたところ
まで及んで砂は均等な密度で行き渡り、砂詰まりの不良
な箇所を生じることがない。そのため、鋳造中に溶湯の
差込みや焼付が生しることはなく、高品質のピストンを
製造し得るものである。 以下、実際の製造例について従来品と比較しつ＼説明す
る。 まず、従来の通り、冷却空洞のピストン頭部から離れた
側の内壁面がピストン頭部と平行なピストンについて、
ピストン径１２５ｍｍ（オイル溜り室径９４ｍｍ、オイ
ル溜り室輻１１ｎｍ、オイル溜り室高さ２４ｍｎ）のピ
ストン模型を発泡ポリスチレンで製造し、これに湯口、
湯道、堰等を貼り付け、黒鉛型の塗型後、鋳枠の中に模
型をセットし、これに６号乾燥砕砂を注入しながら３次
元的に鋳枠を振動させつ＼砂を充填した。これに１４８
０°Ｃのダクタイル鋳鉄溶湯を注入し、ピストンを鋳造
した。砂を流し出しジェットブラスト後、切断検査を実
施したところ、第６図に示すように、冷却空洞５のピン
ボス上部Ｂ部分に砂の焼付、Ａ部分に３１程の引は巣の
発生を認めた。 これに対して、同一寸法のピストン模型で、但し本発明
のピストンを製造すべく、冷却空洞５のピンボス上部Ｂ
部分に向けて砂の入口から勾配をつけた模型（Ｂ位置に
おけるオイル溜り室高さ１９１１１１１）を用いて同一
条件で鋳造したところ、Ａ部の引は巣、Ｂ部の砂の焼付
はいずれも認められなかった。 なお、上記勾配は大きい方が砂の充填性は良いが、大き
すぎるとエンジン稼働中にＢ部にオイルが溜まらなくな
るため好ましくない。従って上記勾配は、砂の入口間の
円周に沿った距離の１／２（２つの入口の中央で最も高
くなるから）の寸法１００ｍｍに対して２ｍ１１１以上
１０ｍｍ以下の上昇となるような勾配が望ましい。 また、上記のような勾配と共に、オイル溜り室の幅を砂
の入口からＢ部に向かうに従って徐々に狭くした方が−
層砂の充填性は向上する。 なお、Ｂ部を本発明のように隆起させた形状にすると、
エンジン稼働中にオイル溜り室内のオイルがＢ部付近に
溜まりにくくなる。特にＢ部に向かう勾配が大きくなる
とこの傾向が強く、その場合ピストンの冷却効果がＢ部
分で低下し、好ましくない。 この対策としては、第５図に示すようにオイルの流出入
口にパイプ１１、１１を取り付け、その先端をオイル溜
り室内へ突出させるよ・うにし、その先端位置を前記勾
配の最高点Ｂ部と同じかこれより幾分高くなるようにす
ればよい。即ち、第５図においてＣ５０となるようにす
るとよい。然るときは、Ｂ部分にも充分にオイルが行き
渡り、冷却効果の低下は防止されるものである。 なお、上記の実施例では、オイルの出入［１は４箇所と
したが、ピンポス７及び８の近傍で対角線上の２点（第
３図中、例えば１と４の位置、若しくは２と３の位置）
に設けるようにしてもよい。 この場合、冷却空洞５のボア側の内壁面５ｂの最高位Ｗ
Ｂ点はオイルの出入口から左右９０°の位置、換言すれ
ば、内壁面５ｂが上記２つの孔を結ぶ対角線に直交する
線とピストン軸とを含む面と交差する位置で燃焼室側に
最も接近するよう構成されるものである。 オイルの出入口が図示した実施例の如（４箇所の場合に
は、ピンボスを−挟んだ２つの出入口、即ち孔ｌと３の
間、及び２と４の間の距離が長（なるので、円周方向に
沿ってその中間位置、即ちピンボスの上部が最高位ＩＩ
Ｂ点となる。 また、エンジンによっては、オイル出入口が一方のピン
ボスの両側、即ち第３図においてｌと２− の２箇所
だけ（若しくは３と４の２箇所だけ）となることがある
が、その場合にはこれら２つの孔間の長い方の円周方向
に沿った中間位置、即ち孔の明いていないピンボス方向
、更に換言すれば、もう一方のピンボス近（でピンボス
の軸とピストン軸を含む面と交差する位置に最高位１１
８点が設けられることになる。 【発明の効果〕 本発明は畝上の如く構成されるから、本発明によるとき
は、冷却空洞付ピストンを消失模型法により鋳造する際
に、冷却空洞部内への砂の充填が均等かつ緻密に行なわ
れ、鋳造時に砂の焼付や引け巣を生じることがな（、高
品質のピストンを提供し得るものである。 なお、本発明は畝上の実施例に限定されるものでなく、
上記の説明から当業者が容易に推考し得るすべての変更
実施例を包摂するものである。
通して冷却するタイプの鋳鉄製ピストンを、消失模型法
により鋳造するに際し、健全な鋳物を形成するための構
造、更にはその冷却効果を改善するための構造に関する
。 （従来の技術〕 エンジンの高出力化或いは排気ガス改善対策に伴い、従
来の八！合金に代わって高強度のダクタイル鋳鉄をピス
トン材料として使用する例が増加している。高負荷エン
ジン用ピストンに鋳鉄材料を使用する場合、薄肉構造に
して重量軽減を図る必要があること、鋳鉄の熱伝導性が
悪いためピストン頭部が過熱状態となり鋳鉄材料であっ
てもその耐熱限界に容易に達し疲労破壊を生し易いこと
、或いは、ピストン頭部の内面の温度が潤滑油の炭化温
度以上に過熱されオイルの劣化が助長されること、等々
の不具合が生しる。 このため、ピストン頭部の外周寄り内部に環状のオイル
溜り室（冷却空洞）を設け、こ＼にエンジン本体側に設
けたオイルジェットにより潤滑油ヲ噴出したり、或いは
コンロノド・ビスＩ−ンピンを介してオイルを供給した
りして、充分な冷却を行なう必要がある。 一方、こうした鋳鉄ピストンを製造するには、シェル又
はコールドボックス法によりオイル溜室の中子とピスト
ン内部本体用の中子とを組み立てて鋳造するやり方が一
般的である。このようにバインダによって中子を作製す
る場合、前記のように中子を組み立てる必要があるばか
りでなく、組合せ部分にはハリが発生し易く、仕上げ等
の工程数が増加し、製造コストが高くなる。 そこで、発泡ポリスチレンで製品と同し形状の模型を作
り、これを乾燥砂中に埋めて溶湯を注入し、溶湯の熱で
模型を気化しながら模型を溶湯で置き換えてゆく、いわ
ゆる消失模型法（ロストフォーム法、フルモールド法と
も言う。）は、組合せ中子を必要とするような製品を低
コストで製造できるため、次第に普及してきている。 第６図及び第７図には、オイル溜り室５を有する典型的
な鋳造ピストンが示されており、第６図はその右半分が
ピンボスの軸を含む中央縦断面図、また左半分がピンボ
スの軸に直角な面に沿った中央縦断面図を示し、第７図
はその底面図を示している。 このピストンでは、オイルの流入口をオイル溜り室５の
底部の４つの位置１，２．３又は４（第７図参照）の何
れか一箇所に明け、流出口を上記４箇所のうち上記流入
口と対角線上にある１箇所に明ければよい（合計２個の
孔を明ければよい）のであるが、製造上の理由から通常
は他の２箇所にも孔を明けて、合計４個の孔を明けるよ
うにしている。これは鋳造時に砂を模型のオイル溜り室
５の部分に流入させるときの通路とするためである。 而して、消失模型法でこの種のピストンを鋳造するには
、製品と同じ形状の発泡ポリスチレンの模型をピストン
頭部を下にして鋳枠の中にセントし、これに乾燥砂を注
ぎこんで模型を埋め込む。 このとき砂が隙間なく模型内部に充填されるよう鋳枠に
３次元的な振動を加える。 而して、オイル溜り室５を有するピストンの場合、オイ
ルの流入、流入口１，２，３．４から砂を流入させ、オ
イル溜り室５となるべき部分が砂で充分に埋め尽くされ
るように振動条件を設定する。ところが、２つの砂の入
口の中間位置では砂の圧力が不足するため、オイル溜り
室の上部（ピストン頭部を下にしてセッ１−シているの
で、実際には第４図中Ｂで示す箇所）には砂を充分に固
く詰めることができない。より具体的には、孔１゜２．
３．４のうち、ビンホスフが間に挟まれた孔１と３（及
びピンボスフが間に挟まれた孔２と４）の間の間隔は広
く、孔１と２（及び３と４）の間の間隔は狭いのが通常
であるから、特に孔１と３−．２と４の中間位ＷＢ（ピ
ンホスフに近い箇所）で砂の詰まりが悪い。砂詰まりが
悪いと、こ−に溶湯が差し込み、焼付を起こす、更には
、差込みを起こした部分で、仕上げ時に砂落ちが悪く、
砂がピストンに付着した状態でエンジンに組み込まれ、
長時間運転中にこの砂が脱落してエンジン各部の摩耗を
促進する。また、砂の詰まりが悪いと、溶湯の圧力で砂
壁が押し広げられ、第６図中Ａで示す位置等に引は巣等
の鋳造欠陥を生じる。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記の問題点を解決するためなされたもので
あり、その目的とするところは、冷却空洞付ピストンを
消失模型法により鋳造する際に、冷却空洞部内への砂の
充填性が良好で、砂の焼付や引は巣を生じることのない
冷却空洞形状を備えたピストンを提供することにある。 ［問題点を解決するための手段］ 上記の目的は、 消失模型法により製造される鋳鉄製の冷却空洞付ピスト
ンに於いて、 ピストンの頭部近くの内部にピストンと同軸に設けられ
、ボア側へ向けて少なくとも２つのオイル流出入口が形
成された環状の冷却空洞を有し、冷却空洞の円周方向に
沿った環状断面に於いて、上記環状の冷却空洞の燃焼室
に近い側の内壁面は、ピストンの燃焼室側の表面と実質
的に平行に形成され、 上記冷却空洞のボア側の内壁面は、オイル流出入口が設
けられる位置ではボア側に最も近く、ここからオイル流
出入口間の中間位置に向かってなだらかに燃焼室側に傾
斜し、オイル流出入口間の中間位置において燃焼室側に
最も接近するよう構成されたこと、を特徴とするピスト
ンによって達成し得る。 〔作 用〕 上記の如き構成であれば、製造すべき冷却空洞付ピスト
ンと同じ形状の発泡ポリスチレンの模型を、ピストン頭
部を下にしてセットし、冷却空洞（オイル溜り室）への
オイル流入及び流出口となるべき孔から乾燥砂を流入さ
せつ〜模型を埋め込む際に、砂が冷却空洞内へ均等かつ
緻密に充填されるため、砂の焼付や引は巣のない高品質
のピストンが提供されるものである。 〔実 施 例〕 以下、図面を参照しつ一本発明の構成を具体的に説明す
る。 第１図は本発明にか＼る冷却空洞付ピストンの一実施例
のピンボス軸を含む中央縦断面図、第２図は第１図中■
−■線に沿った中央縦断面図（第１図は第２図中１−１
線に沿った断面図となっている。）、第３図は第１図及
び第２図に示した冷却空洞付ピストンの底面図（第３図
中、１−１線に沿った断面図が第１図となり、■−■線
に沿った断面図が第２図となっている、）、第４図は第
１図ないし第３図に示した冷却空洞付ピストンの鋳造時
にこれと同形の模型に砂を注入する状態を示す説明図、
第５図は本発明にか−る冷却空洞付ピストンのもう１つ
の実施例を示す縦断面図である。 第１図ないし第３図に示したピストンに於いて、１．２
．−３及び４は冷却用オイル流入及び流出口、５は冷却
空洞（オイル溜り室）、６はボア、７及び８はピンボス
、９はピストン頭部、１０はスカート部である。 而して、ピストンの冷却空洞５はピストンの頭部９に近
い位置にピストンと同軸に環状に設けられ、燃焼室に近
い面、即ち頭部９に近い面５ａは燃焼室側の表面と実質
的に平行に形成されている。 一方、第１図及び第２図から理解される通り、冷却空洞
５の燃焼室とは反対側の面、即ちボア側の面５ｂは、冷
却用オイル流入及び流出口１、２．． ３及び４が設け
られた位置、即ちスラスト方向に於いてボア側にもっと
も近く、スラスト方向からピンボス方向に向かってなだ
らかに燃焼室側に傾斜し、ピンボス方向Ｂではピストン
の燃焼室側の表面から最も近い位置を占めるように形成
されている。 即ち、冷却空洞５のボア側の内壁面５ｂは、砂の入口と
なる孔１．２．３．４から遠ざかるに従って次第に燃焼
室側へ向けてなだらかに隆起し、ピンボスの上部Ｂで最
も高くなるように、即ち、孔１と３の中間位置、及び、
孔２と４の中間位置Ｂにおいて最も燃焼室と近くなるよ
うに形成されている。 更に換言すれば、冷却空洞のボア側の内壁面５ｂがピン
ボス７及び８の軸とピストン軸を含む面と交差する位置
で燃焼室側に最も接近するように構成されている。 そこで、これと同形の模型を作製して、鋳造を行なう際
には、第４図に示すようにピストン模型の頭部９が下に
なるようにセットし、所定の３次元振動を加えながら孔
１．２，３．４からオイル溜り室５内へ乾燥砂を流入さ
せる。然るときは、オイル溜り室のボア６に近い側の面
（頭部９から遠い側の面）５ｂが孔１，３（及び２．４
）から遠ざかるに従って第４図中次第に下方へ向けて傾
斜し、入口の孔ｌ、３（及び２．４）よりも低くなって
いるため、入口からの砂の圧力は入口から離れたところ
まで及んで砂は均等な密度で行き渡り、砂詰まりの不良
な箇所を生じることがない。そのため、鋳造中に溶湯の
差込みや焼付が生しることはなく、高品質のピストンを
製造し得るものである。 以下、実際の製造例について従来品と比較しつ＼説明す
る。 まず、従来の通り、冷却空洞のピストン頭部から離れた
側の内壁面がピストン頭部と平行なピストンについて、
ピストン径１２５ｍｍ（オイル溜り室径９４ｍｍ、オイ
ル溜り室輻１１ｎｍ、オイル溜り室高さ２４ｍｎ）のピ
ストン模型を発泡ポリスチレンで製造し、これに湯口、
湯道、堰等を貼り付け、黒鉛型の塗型後、鋳枠の中に模
型をセットし、これに６号乾燥砕砂を注入しながら３次
元的に鋳枠を振動させつ＼砂を充填した。これに１４８
０°Ｃのダクタイル鋳鉄溶湯を注入し、ピストンを鋳造
した。砂を流し出しジェットブラスト後、切断検査を実
施したところ、第６図に示すように、冷却空洞５のピン
ボス上部Ｂ部分に砂の焼付、Ａ部分に３１程の引は巣の
発生を認めた。 これに対して、同一寸法のピストン模型で、但し本発明
のピストンを製造すべく、冷却空洞５のピンボス上部Ｂ
部分に向けて砂の入口から勾配をつけた模型（Ｂ位置に
おけるオイル溜り室高さ１９１１１１１）を用いて同一
条件で鋳造したところ、Ａ部の引は巣、Ｂ部の砂の焼付
はいずれも認められなかった。 なお、上記勾配は大きい方が砂の充填性は良いが、大き
すぎるとエンジン稼働中にＢ部にオイルが溜まらなくな
るため好ましくない。従って上記勾配は、砂の入口間の
円周に沿った距離の１／２（２つの入口の中央で最も高
くなるから）の寸法１００ｍｍに対して２ｍ１１１以上
１０ｍｍ以下の上昇となるような勾配が望ましい。 また、上記のような勾配と共に、オイル溜り室の幅を砂
の入口からＢ部に向かうに従って徐々に狭くした方が−
層砂の充填性は向上する。 なお、Ｂ部を本発明のように隆起させた形状にすると、
エンジン稼働中にオイル溜り室内のオイルがＢ部付近に
溜まりにくくなる。特にＢ部に向かう勾配が大きくなる
とこの傾向が強く、その場合ピストンの冷却効果がＢ部
分で低下し、好ましくない。 この対策としては、第５図に示すようにオイルの流出入
口にパイプ１１、１１を取り付け、その先端をオイル溜
り室内へ突出させるよ・うにし、その先端位置を前記勾
配の最高点Ｂ部と同じかこれより幾分高くなるようにす
ればよい。即ち、第５図においてＣ５０となるようにす
るとよい。然るときは、Ｂ部分にも充分にオイルが行き
渡り、冷却効果の低下は防止されるものである。 なお、上記の実施例では、オイルの出入［１は４箇所と
したが、ピンポス７及び８の近傍で対角線上の２点（第
３図中、例えば１と４の位置、若しくは２と３の位置）
に設けるようにしてもよい。 この場合、冷却空洞５のボア側の内壁面５ｂの最高位Ｗ
Ｂ点はオイルの出入口から左右９０°の位置、換言すれ
ば、内壁面５ｂが上記２つの孔を結ぶ対角線に直交する
線とピストン軸とを含む面と交差する位置で燃焼室側に
最も接近するよう構成されるものである。 オイルの出入口が図示した実施例の如（４箇所の場合に
は、ピンボスを−挟んだ２つの出入口、即ち孔ｌと３の
間、及び２と４の間の距離が長（なるので、円周方向に
沿ってその中間位置、即ちピンボスの上部が最高位ＩＩ
Ｂ点となる。 また、エンジンによっては、オイル出入口が一方のピン
ボスの両側、即ち第３図においてｌと２− の２箇所
だけ（若しくは３と４の２箇所だけ）となることがある
が、その場合にはこれら２つの孔間の長い方の円周方向
に沿った中間位置、即ち孔の明いていないピンボス方向
、更に換言すれば、もう一方のピンボス近（でピンボス
の軸とピストン軸を含む面と交差する位置に最高位１１
８点が設けられることになる。 【発明の効果〕 本発明は畝上の如く構成されるから、本発明によるとき
は、冷却空洞付ピストンを消失模型法により鋳造する際
に、冷却空洞部内への砂の充填が均等かつ緻密に行なわ
れ、鋳造時に砂の焼付や引け巣を生じることがな（、高
品質のピストンを提供し得るものである。 なお、本発明は畝上の実施例に限定されるものでなく、
上記の説明から当業者が容易に推考し得るすべての変更
実施例を包摂するものである。
第１図は本発明にか＼る冷却空洞付ピストンの一実施例
のピンボス軸を含む中央縦断面図、第２図は第１図中■
−■線に沿った中央縦断面図、 第３図は第１図及び第２図に示した冷却空洞付ピストン
の底面図、 第４図は第１図ないし第３図に示した冷却空洞付ピスト
ンの鋳造時にこれと同形の模型に砂を注入する状態を示
す説明図、 第５図は本発明にか＼る冷却空洞付ピストンのもう１つ
の実施例を示す縦断面図、 第６図は、オイル溜り室を存する従来一般に提供されて
いるピストンの中央縦断面図、第７図はその底面図であ
る。 １ロー
のピンボス軸を含む中央縦断面図、第２図は第１図中■
−■線に沿った中央縦断面図、 第３図は第１図及び第２図に示した冷却空洞付ピストン
の底面図、 第４図は第１図ないし第３図に示した冷却空洞付ピスト
ンの鋳造時にこれと同形の模型に砂を注入する状態を示
す説明図、 第５図は本発明にか＼る冷却空洞付ピストンのもう１つ
の実施例を示す縦断面図、 第６図は、オイル溜り室を存する従来一般に提供されて
いるピストンの中央縦断面図、第７図はその底面図であ
る。 １ロー
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）消失模型法により製造される鋳鉄製の冷却空洞付ピ
ストンに於いて、 ピストンの頭部近くの内部にピストンと同軸に設けられ
、ボア側へ向けて少なくとも２つのオイル流出入口が形
成された環状の冷却空洞を有し、冷却空洞の円周方向に
沿った環状断面に於いて、上記環状の冷却空洞の燃焼室
に近い側の内壁面は、ピストンの燃焼室側の表面と実質
的に平行に形成され、 上記冷却空洞のボア側の内壁面は、オイル流出入口が設
けられる位置ではボア側に最も近く、ここからオイル流
出入口間の中間位置に向かってなだらかに燃焼室側に傾
斜し、オイル流出入口間の中間位置において燃焼室側に
最も接近するよう構成されたことを特徴とする上記のピ
ストン。 ２）上記オイル流出入口が両ピンボス中心面の両側にそ
れぞれ１個づつ、合計４個形成され、上記冷却空洞のボ
ア側の内壁面が両ピンボスの軸とピストン軸を含む面と
交差する位置で燃焼室側に最も接近するよう構成された
ことを特徴とする請求項１に記載のピストン。 ３）上記オイル流出入口が両ピンボスの片側近くの対角
線上にそれぞれ１個づつ、合計２個形成され、上記冷却
空洞のボア側の内壁面が、上記対角線に直交する線とピ
ストン軸とを含む面と交差する位置で燃焼室側に最も接
近するよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載
のピストン。 ４）上記オイル流出入口が一方のピンボスの両側近くに
それぞれ１個づつ、合計２個形成され、上記冷却空洞の
ボア側の内壁面が、もう一方のピンボス近くでピンボス
の軸とピストン軸を含む面と交差する位置で燃焼室側に
最も接近するよう構成されたことを特徴とする請求項１
に記載のピストン。 ５）上記オイル流出入口に冷却空洞内へ突出して開口す
るパイプが取り付けられ、上記パイプの冷却空洞内への
突出端が、少なくとも上記冷却空洞のボア側の内壁面の
燃焼室側への最接近位置より燃焼室側へ位置するよう構
成されたことを特徴とする請求項１ないし４のうちいず
れか一に記載のピストン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28498889A JPH03149341A (ja) | 1989-11-02 | 1989-11-02 | 鋳鉄製の冷却空洞付ピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28498889A JPH03149341A (ja) | 1989-11-02 | 1989-11-02 | 鋳鉄製の冷却空洞付ピストン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03149341A true JPH03149341A (ja) | 1991-06-25 |
Family
ID=17685686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28498889A Pending JPH03149341A (ja) | 1989-11-02 | 1989-11-02 | 鋳鉄製の冷却空洞付ピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03149341A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006056013A1 (de) * | 2006-11-28 | 2008-05-29 | Ks Kolbenschmidt Gmbh | Kühlkanalkolben |
| JP2017514059A (ja) * | 2014-04-09 | 2017-06-01 | カーエス コルベンシュミット ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＫＳ Ｋｏｌｂｅｎｓｃｈｍｉｄｔ ＧｍｂＨ | 冷却通路付きピストン用の延長された冷却通路供給部及び冷却通路付きピストンを作動させる方法 |
| JP2017150497A (ja) * | 2009-11-06 | 2017-08-31 | フェデラル−モーグル・リミテッド・ライアビリティ・カンパニーFederal−Mogul Llc | 冷却通路を有するスチールピストン |
-
1989
- 1989-11-02 JP JP28498889A patent/JPH03149341A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006056013A1 (de) * | 2006-11-28 | 2008-05-29 | Ks Kolbenschmidt Gmbh | Kühlkanalkolben |
| JP2017150497A (ja) * | 2009-11-06 | 2017-08-31 | フェデラル−モーグル・リミテッド・ライアビリティ・カンパニーFederal−Mogul Llc | 冷却通路を有するスチールピストン |
| US10590884B2 (en) | 2009-11-06 | 2020-03-17 | Tenneco Inc | Steel piston with cooling gallery and method of construction thereof |
| JP2017514059A (ja) * | 2014-04-09 | 2017-06-01 | カーエス コルベンシュミット ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＫＳ Ｋｏｌｂｅｎｓｃｈｍｉｄｔ ＧｍｂＨ | 冷却通路付きピストン用の延長された冷却通路供給部及び冷却通路付きピストンを作動させる方法 |
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