JPH0322258B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、上部鋳型部分と下部鋳型部分とを使
用して、ピストンクラウンにクラウン挿入部材と
冷却空洞とを備えたピストンスキーズ鋳造するた
めの方法に関する。

一般的なピストンの重力鋳造法において、前記
のような冷却空洞を形成するために、得ようとす
る空洞形状の溶解可能なコアを形成し、次いでこ
のコアをピストン鋳造を行なう以前に鋳型の要求
された位置に配置する方法が公知である。このよ
うなコアは一般的に塩化ナトリウム等の塩より成
つているが、その他の適当な溶解可能な塩又は混
合物より成つていてもよい。重力ダイカスト製法
によつて製造さたピストンにおいて、「crown
down」製法（ピストンクラウンが最下位置にあ
る）である場合、塩より成るコアは鋳型コアに接
続されるか又はさらに下方の別の鋳型部分の鋳型
コアに接続される。下部鋳型部分の底部に塩より
成るコアを立てるための脚部をこのコアに設ける
か、又はこのような脚部を下部鋳型部分に配置さ
れたクラウン挿入部材にも設けることによつて、
塩より成るコアを下部鋳型部分で位置決めするこ
とができる。鋳造工程終了後に、前記塩より成る
コアは適当な溶剤によつて導出されて冷却媒体の
ための空洞が形成される。

さて最近、ピストンの加圧鋳造法（例えばスキ
ーズ鋳造法）が注目されている。この加圧鋳造法
によれば、鋳造金属は圧力を加えられて凝固させ
られ、これによつて、構造がとりわけ一様ですき
間が形成されずそれ枯重力ダイカスト製法で製造
されたものよりもより頑丈な鋳造体が得られる。
一般的に、加圧鋳造法においては、最初に金型に
入る溶融金属が、圧力が十分に加えられる前に凝
固しないように、ピストンは「crown down」製
法で、つまりクラウン部が下部に配置されて鋳造
される。

しかしながらこのような加圧鋳造法による鋳造
体内に、塩より成るコアを使用して空洞を形成す
る場合、前記重力ダイカスト鋳造法において塩よ
り成るコアを使用して空洞を形成する場合と同様
の方法は使用できない。つまり塩より成るコア
が、鋳型コアに接続されていれば、塩より成るコ
アがダメージを受けて配置位置がずれてしまうこ
とがある。それというのは、鋳造体が圧力を受け
て収縮して鋳造体が凝固する間、鋳型部分が互い
に相対的に連続して動くからである。塩より成る
コアを塩の脚部でスタンドさせる場合、溶融金属
をこの塩の脚部内に浸透させるのに十分な圧力が
形成されるので、塩より成るコアを溶解して導出
されるのは困難である。またこの圧力によつて塩
より成る脚部が折られて、塩より成るコアが所定
の位置から移動させられてしまうことがある。

本発明によれば、上部鋳型部分と下部鋳型部分
とを使用して、ピストンクラウンにクラウン挿入
部材と冷却空洞とを備えたピストンをスキーズ鋳
造するための方法において、ピストンクラウンを
鋳造底部で鋳造する前に、溶解可能な塩より成る
コアを下部鋳型部分内で位置決めするために前記
クラウン挿入部材によつて保持し、該クラウン挿
入部材と前記コアとを前記下部鋳型部分内に配置
し、次いで前記下部鋳型部分に溶融金属を満た
し、この下部鋳型部分を上部鋳型部分によつて閉
鎖し、次いで圧力を加えて溶融金属を凝固させる
ようになつている。

次に図面に示した実施例について本発明の構成
を具体的に説明する。

図面に示したすべてのピストン鋳造体は、ピス
トン鋳造体のクラウン部が鋳型の底部で成形され
る「crown down」鋳造法によつて製造されたも
のである。この鋳造法は、加圧鋳造法、有利に
は、定置の下部鋳型部分と可動な上部鋳型コアと
を使用するスキーズ鋳造法である。上部鋳型コア
を下部鋳型部分から分離させて下部鋳型部分に溶
融鋳造金属を満たし、次いでまず鋳型を閉じて次
いで鋳型の容積を減らすために上部鋳型コアを下
部鋳型部分内に装入する。こうして溶融金属に圧
力を加えて鋳造体内に形成されるすき間及び孔を
減少させこれによつて溶融金属は強化された鋳造
体として凝固する。

ピストン重量を最小のものにするために、ピス
トンは一般的にアルミニウム又はアルミニウム合
金より鋳造される。しかしながらこれらの金属
は、高温にされされる内燃機関の燃焼室に取りつ
けるには適していない。このために、ピストン
は、ピストンクラウンにピストン本体の材料より
も熱抵抗の大きい材料より成る挿入部材を備えて
いる。

また、ピストンクラウンから熱を導出するため
のオイル等の冷却媒体を貫流させるために、ピス
トンクラウンには空洞が設けられていて、この空
洞を貫流して冷却媒体がピストン内部から循環す
るようになつている。

さて、第１図で挿入部材１０は、LO−EXアル
ミニウム合金又はＹ合金あるいはこれらの誘導体
からあらかじめ鋳造されている。挿入部材１０は
２つの平らな面１１，１２を有するほぼ円筒形で
あつて、この２つの平らな面１１，１２のうちの
一方の面１１は完成されたピストンのピストンク
ラウン面を形成し、他方の面１２は、この面１２
の周面に配置されかつ上方に延びる複数のワイヤ
ピン１４を有している。溶解可能な塩より成る環
状のコア１５は、ワイヤピン１４に取りつけられ
ていて挿入部材１０によつて保持されている。挿
入部材１０に対するコア１５の位置は、鋳造体内
の挿入部材１０に対する空洞の、要求された位置
と同じである。この場合の塩は、塩化ナトリウム
又はその他の適当な塩あるいは塩の混合物であ
る。

挿入部材１０と塩より成るコア１５とは下部鋳
型部分内で挿入部材１０の面１１が下部鋳型部分
の底部に載置されるように配置される。次いで第
１図によるピストンを製造するために前記スキー
ズ鋳造法によつて鋳造を行なう。この場合、挿入
部材１０は鋳造体１６に対して混合部を形成する
ことによつてこの鋳造体１６に結合される。次い
で１つ又はそれ以上の孔を凝固した鋳造体内部か
ら穿孔し、塩のコアを溶解させて導出し冷却媒体
を循環させるための空洞又は穴を形成させる。

第２図において、挿入部材２０は円筒形状であ
つて銅合金より成つている。挿入部材２０は４つ
の脚部２１を有しており、これらの脚部２１は所
定の角度を成して延びているか又は垂直に延びて
おり、鋳造体の一方の面２２の周囲に等間隔を保
つて配置されている。脚部２１は延長ヘツド２３
で終つている。塩より成る環状のコア２４は脚部
２１の周囲に配置されていて、脚部２１を取り囲
んでコア２４内に延びているワイヤ２５によつ
て、又はコア２４と挿入部材のボデイとに延びて
いるワイヤ２６によつて挿入部材２０に取りつけ
られている。これによつて、コア２４はどのよう
な要求位置においても挿入部材にしつかりと取り
つけることができる。

次いで挿入部材２０と塩より成るコア２４とを
下部鋳型部分内に配置して、前記鋳造を行なう。
脚部２１は、挿入部材２０をしつかりと位置決め
させて鋳造体２７に固定させる。次いで鋳造体２
７に孔を空けて塩のコア２４を導出して、冷却媒
体のための空洞及び導入部と導出部とを形成す
る。挿入部材２０は、強化された凹形ピストンク
ラウンを形成するために線２８に沿つて成形され
る。

第３図において、挿入部材３０は、ほぼ円筒形
のフアイバー又はヴイスカース（whiskers）の
詰め物より形成されている。塩より成る環状のコ
ア３１は挿入部材３０の表面に載つていてこの位
置で、挿入部材３０とコア３１（第３図左側参
照）とに延びるワイヤピン３２によつて、又は挿
入部材３０に延びていてコア３１を取り囲むルー
プ状のワイヤ３３（第３図右側参照）によつて保
持される。このようにしてコア３１は挿入部材３
０によつてしつかりと保持される。

次いで挿入部材３０とコア３１とは、前述のよ
うに下部鋳型部分内に配置されて鋳造が行なわれ
る。溶融金属は、燃焼室を形成するために線３４
に沿つて加工される強化範囲を形成するために挿
入部材３０に浸透する。次いで鋳造体３６に孔３
５を空けて塩より成るコア３１を溶解させて冷却
媒体用の空洞及び導入通路を導出通路とを形成す
る。

第４図における挿入部材４０は第１図による挿
入部材１０又は第３図による挿入部材３０とほぼ
同様の形状及び構造を有している。挿入部材４０
の内部表面には環状溝４１が設けられており、こ
の環状溝４１内には、塩より成る環状のコア４２
が配置されている。環状溝４１とコア４２とを係
合させることによつて、塩より成るコア４２は挿
入部材４０によりしつかりと固定される。

次いで挿入部材４０と塩より成るコア４２とは
下部の鋳造部分に配置されて前述のように鋳造作
業が行なわれる。

挿入部材４０に環状溝４１を設けたことによつ
て、コア４２は鋳造体４３内に正確に位置決めさ
れる。鋳造体が凝固すると、鋳造体に孔４４が空
けられて、塩より成るコア４２が水によつて溶解
されて冷却媒体のための空洞及び導入通路と導出
通路とが形成される。

第５図において、挿入体５０は、第２図による
挿入体１０又は第３図による挿入体３０とほぼ同
様の形状及び構造を有している。塩より成る環状
のコア５１は、挿入部材５０がすでに鋳込まれた
鋳造金属である場合は挿入部材５０内に鋳込むこ
とによつて挿入部材５０内に設けられるか、又は
挿入部材５０がフアイバー又はヴイスカース
（whiskers）である場合はこのフアイバー又はヴ
イスカースに埋め込むことによつて挿入部材５０
内に設けられる。こうしてコア５１は挿入部材５
０によつてしつかりと固定される。

次いで挿入部材５０及び塩より成るコア５１は
前述のように下部の鋳造部分に配置されて鋳造が
行なわれる。鋳造体５３が凝固したら、鋳造体５
３に孔５２が空けられて、塩より成るコア５１が
溶解されて冷却媒体のための環状の空洞及び導入
孔と導出孔が形成される。

図面に示されたすべての実施例において、ワイ
ヤ又はワイヤピンが使用されているが、これらワ
イヤ又はワイヤピンの材料は、ピストン用の溶融
金属の溶融点よりも低い溶融点を有しているの
で、これらのワイヤ又はワイヤピンは鋳造中に溶
融することは明らかである。ワイヤは、溶融され
たピストン用の金属材料内で溶けるような純粋ア
ルミニウム等の材料より成つている。前述のスキ
ーズ鋳造製法以外の別のどのような加圧鋳造製法
を用いてもよいことは明らかである。

前記すべての、本発明の実施例において、塩よ
り成るコアは挿入体によつてしつかりと保持され
ているので、コアは鋳造体内で正確に保持され
る。ワイヤの長さを適当に変えることによつて、
塩より成るコアは鋳造体の所望の位置で位置決め
される。塩より成るコアは溶融金属に溶け込むこ
とはない。塩より成るコアは、鋳型コアによつて
ダメージを受けないように、鋳型コアから十分離
れている。鋳造体が圧力を受けて収縮すると、塩
より成るコアはピストンクラウンの挿入部材上に
配置されているのでこのコアが移動することは避
けられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ピストンクラウン挿入部材と塩より
成るコアとを有する、本発明の第１実施例によつ
て製造されるピストン鋳造体の部分的な鉛直断面
図、第２図は第２実施例によつて製造されるピス
トン鋳造体の部分的な鉛直断面図、第２Ａ図は第
２図のＡ−Ａ線に沿つた断面図、第２Ｂ図は第２
Ａ図のＢ−Ｂ線に沿つた断面図、第３図は第３実
施例によつて製造されるピストン鋳造体の部分的
な鉛直断面図、第４図は第４実施例によつて製造
されるピストン鋳造体の部分的な鉛直断面図、第
５図は第５実施例によつて製造されるピストン鋳
造体の部分的な鉛直断面図。 １０……挿入部材、１１，１２……面、１４…
…ワイヤピン、１５……コア、１６……鋳造体、
２０……挿入部材、２１……脚部、２２……面、
２３……延長ヘツド、２４……コア、２５，２６
……ワイヤ、２７……鋳造体、２８……線、３０
……挿入体、３１……コア、３２……ワイヤピ
ン、３３……ワイヤ、３４……線、３５……孔、
３６……鋳造体、４０……挿入体、４１……環状
溝、４２……コア、４３……鋳造体、４４……
孔、５０……挿入体、５１……コア、５２……
孔、５３……鋳造体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 上部鋳型部分と下部鋳型部分とを使用して、
   ピストンクラウン部にクラウン挿入部材と冷却空
   洞とを備えたピストンをスキーズ鋳造するための
   方法において、ピストンクラウンを鋳型底部で鋳
   造する前に、溶解可能な塩より成るコア１５，２
   ４，３１，４２，５１を下部鋳型部分内で位置決
   めするためにクラウン挿入部材１０，２０，３
   ０，４０，５０によつて保持し、該クラウン挿入
   部材１０，２０，３０，４０，５０と前記コア１
   ５，２４，３１，４２，５１とを前記下部鋳型部
   分内に配置し、次いで前記下部鋳型部分に溶融金
   属を満たし、この下部鋳型部分を上部鋳型部分に
   よつて閉鎖し、次いで圧力を加えて前記溶融金属
   を凝固させることを特徴とする、ピストンクラウ
   ン部にクラウン挿入部材と冷却空洞とを備えたピ
   ストンをスキーズ鋳造するための方法。 ２ 前記塩より成るコアを前記クラウン挿入部材
   に固定する、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 前記塩より成るコアを前記クラウン挿入部材
   に形成された溝又は凹部に配置する、特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 ４ 前記塩より成るコアを１つ又はそれ以上のワ
   イヤによつて前記クラウンに固定する、特許請求
   の範囲第２項記載の方法。 ５ １つ又はそれ以上の前記ワイヤを鋳造過程中
   に溶融させるために、このワイヤの材料として溶
   融金属の溶融点よりも低い溶融点を有するものを
   使用する、特許請求の範囲第４項記載の方法。 ６ 前記塩より成るコアを粘着剤によつて溝又は
   凹部内で保持する、特許請求の範囲第３項記載の
   方法。 ７ 前記塩より成るコアを前記クラウン挿入部材
   内に配置する、特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ８ 前記クラウン挿入部材として鋳造金属を使用
   し、前記塩より成るコアをクラウン挿入部材内に
   鋳込む、特許請求の範囲第７項記載の方法。 ９ 前記クラウン挿入部材をフアイバー又はヴイ
   スカース（whiskers）より製造し、このフアイ
   バー又はヴイスカースに前記塩より成るコアを配
   置する、特許請求の範囲第７項記載の方法。