JPH0342188A - 内燃機関のピストン成型方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ：産業上の利用分野］ 本発明は内燃機関に用いられるピストンの成型方法に係
り、特に、所定径のピストンピン挿入孔を仔犬且つ容易
に再ｃ容融組、織により形成す乙二とがて・き、しから
、再／８融組ｅ）にブローホルが今生することの会いピ
ストン成型方法！二関するものである。

［従来の技術］ 一般に、内燃機関に用いられるピストンにおいては、中
央部か連接棒に連結されるピストンピンの両端部が、そ
れぞれボス部に形成されたピストンピン挿入孔に挿入支
持されて、燃焼室内でのガス爆発圧力を連接棒に伝達し
得るようになっている。

そのため、上述のようなガス爆発等の際には、上記ピス
トンピンが各ボス部及び連接棒間で曲げ応力を受けるこ
とになり、上記ボス部のヘッド側内面がピストンピンか
ら大きな反力を受け、そのボス部内面が損傷するおそれ
がある。

したがって、近年、ピストンにおいては、その製造に際
して上記ボス部のヘッド側内面に再；８融処理が施され
て、上記ボス部内面の機械的性質が改質されている。す
なわち、従来、ピストンは第４ｉ２Ｉ及び第５図に示す
ように、粗形材状にピストン本体１が成型された後（第
４図１び第５図（ａ））、そのピストン本体１のピスト
ンピン挿入孔２，２を区画形成するボス部３．３のヘッ
ド側内面（第４図のＡ領域）に、直接、電子ビームやレ
ーザビーム等の高エネルギービームが照射されて再溶融
組ｌａ４が形成され（第５図（ｂ））、次いで、ピスト
ン本体１に熟処理及び機械加工が施されて（第５図（Ｃ
））、所定の寸法・形状に成型されていた。

し発明が解決しようとする課題］ ところで、従来よりピストンの成型方法にあっては、上
記機械加工によって所定径のピストンピン挿入孔２を得
るためにピストン本体１のボス部３内面には所定の仕上
代（第５図寸法Ｂ）が付設されている。しかしながら、
従来の成型方法にあってはその仕上代が小さいため、上
記ボス部３内面に直接高エネルギービームを照射すると
、第５図（ｂ）、　（ｃ）に示すようにボス部３内端部
が上記仕上代以上に垂れ込み、その後機械加工を施して
も、再溶融組１４により所定径のピストンピン挿入孔２
を形成することができなくなる問題を生じていた。

殊に、この再溶融組織４は所定深さが必要とされるため
、上記垂れ込みを生じないように高エネルギービームを
ボス部３内面に照射することは極めて困難となっており
、問題はより深刻となっていた。

そこで、本出願人は、先に第６図に示すように鍔付ブツ
シュ５の鍔部６をボス部３内側端面に当接するよう鍔付
ブツシュ５をボス部３内に圧入し、鍔付ブツシュ５と共
にボス部３内面を再溶融処理するようにしたピストン成
型方法を提案した。

しかしながら、このピストン成型方法によれｃｉ、鍔付
ブツシュ５の圧入に際して、第６図（ａ）に示すように
、ボス部３内面端部の面取部７と鍔付ブツシュ５段部の
面取部８との不整合により密閉された空隙９が発生しや
すい、そのため、この空隙９が生じた状態で再溶融処理
を施すと、第６図（ｂ）に示すように空隙９内の空気が
加熱膨脹されて再溶融Ｉ！ｆｌ織４内にブローホール１
０が形成され、上記ｖ１＃ｉＩ！加工後にも第６図（Ｃ
）に示すようにボス部３内面つまり再溶融組織４表面に
ブローホール１０が残る問題を生じていた。

本発明は上記の事・清に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、再／８融組織により確実且つ容
易に所定径のピストンピン挿入孔を形成することかでき
ると共に、その再溶ＲＤ　組織にブローホールが発生す
ることのないピストン成型方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、ピストン本体を成
型した後、該ピストン本体のピストンピン挿入孔を区画
形成するボス部内に、挿入方向後方に上記挿入孔より拡
径した鍔部を有する鍔付ブツシュを圧入すると共に、上
記鍔部とボス部との間にガス逃げ間隙を形成し、上記鍔
ｆ＝ｔブンシュと共にボス部を再溶融処理したものであ
る。

［作　用］ ガス逃げ間隙を形成したため、鍔付ブツシュをボス部内
へ圧入する際に、密１，７】された空隙が生じることは
ない。そのため、鍔付ブツシュと共にボス部を再イδ融
処理すると、再溶融組Ｅ】内にブロホールが発生ずるこ
となく、鍔１・Ｙブツシュ及びボス部内面が溶社・凝固
されて充分な体積の再溶融組織がボス部内に確保される
。

［実施例］ 以下に本発明の一実施例を添付図面に従って説明する。

一実施例にかかるピストンは第２図及び第３図に示すよ
うに、先ず銚造によりピストン本体１２が成型された後
、そのピストン本体１２のボス部１３．１３内面に再溶
融処理か施される。そして、そのピストン本体１２に熟
処理を経てｎ　’Ｆ−５的加工が施されて、外周面１４
．頂面１５．ピストンピン挿入孔１６．１６及びリング
講１７等が所定の形状・寸法に形成されている。

ピストン木１＋１２は第３図に示すように、その質量に
よる・１０性力を低減すべく、アルミ合金（ＡＪ−３ｔ
系合金）により略筒形ピストン形状に一体成型されてい
る。

本発明で特徴とするところは、ピストン本体１２の径方
向内方に突設形成され且つピストン挿入孔１６．１６を
区画形成するボス部１３．１３内に、それぞれ挿入方向
後方に上記挿入孔より拡径した鍔部１８を有する鍔付ブ
ツシュ１つを圧入すると共に、そのＩｊＪ部１部上８ス
部１３との間にカス逃げ間隙２０を形成し、鍔付ブツシ
ュ１９と共にボス部１３を再溶融処理したことにある。

具体的には、第１図（ａ）に示すように、略段吋円筒体
状の刃付ブツシュ１つの鍔部１８をボス部１３端面と所
定間隙を介して対向させて刃付ブツシュ１つをボス部１
３内側端部に圧入により嵌合してガス逃げ用間隙２０を
形成し、その後、この鍔付ブツシュ１９の内面側から電
子ビームやレザビーム等の高エネルギービームをヘッド
測つまり頂面１５方向に照射して、鍔付ブツシュ１９及
びボス部１３のヘッド測内面を再溶融している。

ここに、鍔付ブツシュ１９はボス部１３と同材質のアル
ミ合金（Ａｊ−３ｔ系合金）により形成されている。そ
のため、鍔付ブツシュ１９及びポ。

ス部１３内面を再溶融すると、先ず鍔付ブツシュ１つか
溶融されることになる。鍔付ブツシュ１９は、その内面
側から外方に向って溶融され、第１図（ｂ）に示すよう
に鍔部１８の外縁部か溶融する前に、鍔付ブツシュ１９
段部の面取部２１か溶融されることになる。したがって
、その後、鍔部１８の外縁部とボス部１３の内面とが溶
融されるに（Ｐなって、鍔部１８及びボス部１３間に存
在する空気がガス逃げ間隙２０から逃げつつ、カス逃げ
間隙２０が溶融金属によりボス部１３内面四がら順次埋
め込まれることになる。このようにして、この溶融金属
は、ブローホールを含有することなくボス部１３内面に
保持され、その熟が囲りの金属により指向性をもって奪
われることにより急冷凝固され、第１図［Ｃ）に示すよ
うにブローホールかなく、１紋相な組織を有し且つ構造
欠陥の少ない再溶融組織２２が形成されることになる。

なお、上記溶融ｆＬ属は鍔付ブツシュ１９により補給さ
れて充分な体積を有するため、上記垂れ込みによって再
溶融組ｆＩ２２の表面がボス１３の内面以下になること
はない。

そしてｆｉｆ＆に、機械加工によってボス部１３内面を
仕上げると、第１図（ｄ）に示すように、表面にブロー
ボールが残らない再溶融組織２２が確実にホス部１３内
面に形成されると共に所定径のピストンピン挿入孔１６
が形成されることになる。

したがって、本実施飼によれば、ブローホールかをく、
倣細組六を有し且つ構造欠陥の少ない再溶Ｍ１組織２２
により確実且つ容易に所定径のピストンピン挿入孔１６
を形成できる。そして、この再溶融組織２２はボス部１
３のヘッド測内面に形成されるため、強度及び靭性なと
機械的性質が改善された再／８融組織２２を介して燃焼
室内のガス爆発圧力等がピストンピンに伝達され得るこ
とになり、ボス部１３内面か損傷することなく、ボス部
１３しいてはピストン本体１２の耐久性が向上して高速
及び高出力化を図ることができる。

また、上記再溶融処理は、従来と同等の形状に′ｉｂ　
３Ｄ形成されたピストン本体１２を利用して行うことが
できるため、容易に既存のピストン成型方決に適用でき
る。

七お、Ｌ、：己実チ竺ｒ列に？ｊいては、鍔付ブツシュ
″、９をボス部１３と同等の材質て゛あるアルミ合金に
より形成したか、この鍔（ｆブツシュ１つはボス部１３
とは異種の材質により形成されるものであってもよい。

要は、再溶融処理の際にブローホルを生じることなくボ
ス部１３内面と共に溶融・凝固され且つＦＡ織の＃Ｒ械
的性質が改善されるものであればよい、そして、この条
件が確保されれば、ピストン本体１２はｉ４Ａ等の鉄系
材質により成形したものであってもよい。

また、上記実施例においては、ボス部１３内面の内方端
部にのみ再溶融処理を施したが、長寸のの鍔付ブツシュ
１つ利用してボス部１３のヘッド狽１内面全体に亘って
施してもよい。

また、上記実施例においては、ボス部１３端面から所定
間隙を介して刃付ブツシュ１９の鍔部１８を配置してカ
ス逃げ間ｇ’；！　２０を形成したが、鍔部１８端面に
面取部２１まで達する切欠講を形成することにより形成
してもよい。この場合には、鍔部１８の端面をボス部１
３端面に当接させて鍔１・ｔフンシュ１９をボス部１３
内５こ圧入て゛き、鍔付ブツシュ１９の軸方１り位置、
ｌミめが容５と全る。

［発明の効果］ したがって、本発明によれば次のごとく優れた効果を発
揮する。

（１）再溶融処理に際してボス部内面と共に鍔付ブツシ
ュが溶融されるため、確実且つ容易に再溶融Ｍｉ織によ
り所定径のピストンピン挿入孔を形成することができる
。

（２）　ｇ！Ｊ部とボス部との間にガス逃げ間隙が形成
されるため、ボス部内面の再溶融組織にブローホールを
生じることなく再溶融処理を行うことができる。

（３）もって、ボス部内面に加わる力を確実に再溶融組
織を介して受けることができ、大きな耐久性を有するピ
ストンを成型でき、高速及び高出力化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例が適用されたボス部の拡大断
面図であり、（ａ）は鍔付ブツシュを圧入した状態、（
ｂ）は再溶融処理を施して鍔付ブツシュを再溶融した状
態、（Ｃ）は再溶融処理後の状態、（ｄ）はＦＡ械加工
後の状態、第２図は一実施例の概略成型方法を示す工程
図、第３図は一実施例においてピストン本体に鍔１寸ブ
ツシュを嵌合した状ｔＢを示す正面断面図、第４図は再
溶融処理が施される領域を示す従来のピストン本体の正
面断面図、第５図は従来例が適用されたボス部の拡大断
面図、第６図は改良された成形方法か適用されたボス部
の拡大断面図である。 図中、１２はピストン本体、１３はボス部、１６はピス
トンピン挿入孔、１つは鍔付ブツシュ、２０はガス逃げ
間隙、２２は再溶融組織である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ピストン本体を成型した後、該ピストン本体のピス
   トンピン挿入孔を区画形成するボス部内に、挿入方向後
   方に上記挿入孔より拡径した鍔部を有する鍔付ブッシュ
   を圧入すると共に、上記鍔部とボス部との間にガス逃げ
   間隙を形成し、上記鍔付ブッシュと共にボス部を再溶融
   処理した内燃機関のピストン成型方法。