JPH105976A - 内燃機関のピストンを製造する方法およびこの方法により製造されるピストン - Google Patents
内燃機関のピストンを製造する方法およびこの方法により製造されるピストンInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ボールインピストン燃焼質と、該燃焼室内に
開口し、かつピストンクラウン内に保持されたインサー
トを有する空気室とを備える形式の内燃機関用ピストン
を製造する方法を提供すること。 【解決手段】 燃焼室内に開口する空気室を規定するイ
ンサートを備え、このインサートは所望の形状に前形成
され、したがって、インサートの回りに鋳造されたピス
トンは、ピストン構造内にインサートを固定する手段を
形成する。このインサートは、全体がピストン内に配置
することができるか、または、ピストンの外面を越えて
延びるフランジ部を有することができる。
開口し、かつピストンクラウン内に保持されたインサー
トを有する空気室とを備える形式の内燃機関用ピストン
を製造する方法を提供すること。 【解決手段】 燃焼室内に開口する空気室を規定するイ
ンサートを備え、このインサートは所望の形状に前形成
され、したがって、インサートの回りに鋳造されたピス
トンは、ピストン構造内にインサートを固定する手段を
形成する。このインサートは、全体がピストン内に配置
することができるか、または、ピストンの外面を越えて
延びるフランジ部を有することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃（ｉ．ｃ．）
機関のピストンを製造する方法およびこの方法により製
造されるピストンに関する。特に、本発明は、ボウルイ
ンピストン（ｂｏｗｌ−ｉｎ−ｐｉｓｔｏｎ）燃焼室
と、燃焼室内に開口しかつピストンに保持されたインサ
ートを有する空気室とを備える形式のピストンを製造す
る方法に関する。
機関のピストンを製造する方法およびこの方法により製
造されるピストンに関する。特に、本発明は、ボウルイ
ンピストン（ｂｏｗｌ−ｉｎ−ｐｉｓｔｏｎ）燃焼室
と、燃焼室内に開口しかつピストンに保持されたインサ
ートを有する空気室とを備える形式のピストンを製造す
る方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】直接噴射ディーゼルエンジンにおいて
は、ピストンクラウン内に位置する空気室に、圧縮行程
からの高温の圧縮空気の一部を蓄えて、燃料燃焼のとき
に、この空気をピストン燃焼室内に放出することが知ら
れている。これは、燃焼の初期段階での燃焼のための酸
素供給を規制し、騒音および窒素酸化物の放出を制限す
るが、燃焼終了に向けて酸素の供給を増加する。さもな
くば酸素不足により、不完全燃焼、したがって、粒子の
生成を生じる。
は、ピストンクラウン内に位置する空気室に、圧縮行程
からの高温の圧縮空気の一部を蓄えて、燃料燃焼のとき
に、この空気をピストン燃焼室内に放出することが知ら
れている。これは、燃焼の初期段階での燃焼のための酸
素供給を規制し、騒音および窒素酸化物の放出を制限す
るが、燃焼終了に向けて酸素の供給を増加する。さもな
くば酸素不足により、不完全燃焼、したがって、粒子の
生成を生じる。
【０００３】これは、１９９５年１０月発行のＳＡＥ誌
第９５２３５９号１４７〜１５８頁の“Modelling the
Use of Air Injection for Emissions Reduction in a
Direct Injected Diesel Engine ”と題する文献に開示
され、この論文は、直接噴射ディーゼルエンジンで放出
物を減少するための空気注入のモデリングを開示し、種
々の空気室の構造に対する結果を比較している。燃料燃
焼のときに、燃焼室に空気を放出する空気室をピストン
に設けることにより、ＮＯｘと騒音と粒子放出物とが減
少するという結論が上記文献において下されている。燃
焼室と空気室とを接続する所定構造のトランスファー孔
を有するピストン燃焼室の下側に位置する空気室が、他
の構造より優れた結果を生じるという結論がさらに下さ
れている。しかし、空気室、または、空気室を備えるイ
ンサートを燃焼室に隣接してピストンに設けることの機
械的困難について記載していない。
第９５２３５９号１４７〜１５８頁の“Modelling the
Use of Air Injection for Emissions Reduction in a
Direct Injected Diesel Engine ”と題する文献に開示
され、この論文は、直接噴射ディーゼルエンジンで放出
物を減少するための空気注入のモデリングを開示し、種
々の空気室の構造に対する結果を比較している。燃料燃
焼のときに、燃焼室に空気を放出する空気室をピストン
に設けることにより、ＮＯｘと騒音と粒子放出物とが減
少するという結論が上記文献において下されている。燃
焼室と空気室とを接続する所定構造のトランスファー孔
を有するピストン燃焼室の下側に位置する空気室が、他
の構造より優れた結果を生じるという結論がさらに下さ
れている。しかし、空気室、または、空気室を備えるイ
ンサートを燃焼室に隣接してピストンに設けることの機
械的困難について記載していない。
【０００４】同様に、英国特許第２１８４４８５Ａ号明
細書は、燃焼室に隣接してピストンクラウン内に位置決
め可能な空気室インサートの多数の他の構造を開示して
いるが、ピストンクラウン内でこのインサートを保持す
る方法を教示していない。
細書は、燃焼室に隣接してピストンクラウン内に位置決
め可能な空気室インサートの多数の他の構造を開示して
いるが、ピストンクラウン内でこのインサートを保持す
る方法を教示していない。
【０００５】このインサートは、所定位置に保持するこ
とが困難であることが知られており、ピストン材料は典
型的には、高い膨脹係数を有するアルミニウム合金であ
り、ピストンは、使用の際に、温度および圧力の大きな
変化を受ける。
とが困難であることが知られており、ピストン材料は典
型的には、高い膨脹係数を有するアルミニウム合金であ
り、ピストンは、使用の際に、温度および圧力の大きな
変化を受ける。
【０００６】オランダ国特許第９１０１２５８Ａ号明細
書は、ピストンクラウン内でインサートを保持する方法
を記載している。このインサートは、ピストンクラウン
内において、ピストン燃焼室のほぼ下側に配置され、空
気室を囲んでいる。インサートの壁部の一つまたは複数
の小孔が、空気室を燃焼室に接続している。空気は、本
発明の場合と同様な態様で空気室内に取り入れられ、空
気室から放出される。インサートには、ピストンクラウ
ンの面に隣接するフランジが設けられ、ボルトで所定位
置に保持されている。ボルトは、インサートからピスト
ンのクーラー部内に延びることが可能であり、この結
果、ピストンの往復動に影響を及ぼすピストンの下部の
質量を増大する。また、このボルトはピストン構造を弱
体化する。その代わりに、インサートは、フランジを有
しないが、凍結ばめ(freeze fitting)でピストンクラウ
ン内に保持される。これらの方法の双方は、ピストンが
使用の際に受ける応力に耐えるのに必要な組立体の一体
性を提供しない。
書は、ピストンクラウン内でインサートを保持する方法
を記載している。このインサートは、ピストンクラウン
内において、ピストン燃焼室のほぼ下側に配置され、空
気室を囲んでいる。インサートの壁部の一つまたは複数
の小孔が、空気室を燃焼室に接続している。空気は、本
発明の場合と同様な態様で空気室内に取り入れられ、空
気室から放出される。インサートには、ピストンクラウ
ンの面に隣接するフランジが設けられ、ボルトで所定位
置に保持されている。ボルトは、インサートからピスト
ンのクーラー部内に延びることが可能であり、この結
果、ピストンの往復動に影響を及ぼすピストンの下部の
質量を増大する。また、このボルトはピストン構造を弱
体化する。その代わりに、インサートは、フランジを有
しないが、凍結ばめ(freeze fitting)でピストンクラウ
ン内に保持される。これらの方法の双方は、ピストンが
使用の際に受ける応力に耐えるのに必要な組立体の一体
性を提供しない。
【０００７】上記従来技術は、空気室インサートをピス
トンクラウン内に位置決めしかつ保持するための好適な
方法を開示していない。
トンクラウン内に位置決めしかつ保持するための好適な
方法を開示していない。
【０００８】しかし、ドイツ国特許第２１３６５９４号
明細書は、ピストンクラウン内で金属合金製インサート
を保持する方法を記載している。このインサートの合金
は、銅合金が好ましい。このインサートは、ピストン燃
焼室の開口部の回りに位置決めされる。インサートの目
的は、燃焼室のリム部を強化しかつ燃料燃焼と関連する
熱応力からこのリム部を保護することである。インサー
トは、このインサートの回りにピストンを鋳造すること
により、ピストンの一体部材として配置される。鋳造の
際、インサートはピストン材料に溶着される。インサー
トは、ピストンのクラウンを越えて突出し、ピストンが
鋳造された後、除去しなければならない部分を有してい
る。インサートの延長部が、ピストン鋳造前にインサー
トを位置決めする手段として設けられている。このイン
サート配置法の欠点は、インサートの上部がピストンク
ラウンの上面に延びる場合にのみ好適であるということ
である。
明細書は、ピストンクラウン内で金属合金製インサート
を保持する方法を記載している。このインサートの合金
は、銅合金が好ましい。このインサートは、ピストン燃
焼室の開口部の回りに位置決めされる。インサートの目
的は、燃焼室のリム部を強化しかつ燃料燃焼と関連する
熱応力からこのリム部を保護することである。インサー
トは、このインサートの回りにピストンを鋳造すること
により、ピストンの一体部材として配置される。鋳造の
際、インサートはピストン材料に溶着される。インサー
トは、ピストンのクラウンを越えて突出し、ピストンが
鋳造された後、除去しなければならない部分を有してい
る。インサートの延長部が、ピストン鋳造前にインサー
トを位置決めする手段として設けられている。このイン
サート配置法の欠点は、インサートの上部がピストンク
ラウンの上面に延びる場合にのみ好適であるということ
である。
【０００９】ピストンクラウン内で孔付き空気室インサ
ートを保持することは、燃焼室リップ部補強インサート
を保持するときの困難とは別の困難を発生させる。空気
室インサートは、ピストンボディの材料とは異なる材料
から製造される場合があり、これは異なる材料の熱膨脹
差に関連する問題を発生させる。インサートがピストン
クラウンの上面に延びない場合に直面する他の困難は、
ピストンダイまたはモールドに対してインサートを正確
に位置決めする必要性である。
ートを保持することは、燃焼室リップ部補強インサート
を保持するときの困難とは別の困難を発生させる。空気
室インサートは、ピストンボディの材料とは異なる材料
から製造される場合があり、これは異なる材料の熱膨脹
差に関連する問題を発生させる。インサートがピストン
クラウンの上面に延びない場合に直面する他の困難は、
ピストンダイまたはモールドに対してインサートを正確
に位置決めする必要性である。
【００１０】本発明の目的は、ボールインピストン燃焼
室と、該燃焼室内に開口しかつピストンクラウン内に保
持されたインサートを有する空気室とを備える形式の内
燃機関のピストンを製造する方法を提供することであ
る。
室と、該燃焼室内に開口しかつピストンクラウン内に保
持されたインサートを有する空気室とを備える形式の内
燃機関のピストンを製造する方法を提供することであ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の一つの観点によ
れば、インサートを形成し、このインサートをピストン
ダイまたはモールドに対して位置決めし、このダイまた
はモールド内でピストンを鋳造する工程を備え、前記イ
ンサートは、ピストンが鋳造されるときに、このインサ
ートがこの形成されたピストンの一体部材を形成するよ
うに、ピストンダイまたはモールドに対して位置決めさ
れ、前記インサートは、少なくとも一部がピストンクラ
ウン内に形成された燃焼室内に開口する空気室を画定す
るように、形成される、内燃機関のピストンを製造する
方法が提供される。
れば、インサートを形成し、このインサートをピストン
ダイまたはモールドに対して位置決めし、このダイまた
はモールド内でピストンを鋳造する工程を備え、前記イ
ンサートは、ピストンが鋳造されるときに、このインサ
ートがこの形成されたピストンの一体部材を形成するよ
うに、ピストンダイまたはモールドに対して位置決めさ
れ、前記インサートは、少なくとも一部がピストンクラ
ウン内に形成された燃焼室内に開口する空気室を画定す
るように、形成される、内燃機関のピストンを製造する
方法が提供される。
【００１２】この方法は、ピストンが鋳造されるとき
に、燃焼室内に突出しかつインサートをピストンクラウ
ン内に保持する肩部が形成されるように、インサートを
ピストンダイまたはモールドに対して位置決めすること
を含んでもよい。
に、燃焼室内に突出しかつインサートをピストンクラウ
ン内に保持する肩部が形成されるように、インサートを
ピストンダイまたはモールドに対して位置決めすること
を含んでもよい。
【００１３】この方法は、燃焼室の開口部またはこの近
部に肩部を形成することを含んでもよい。
部に肩部を形成することを含んでもよい。
【００１４】この方法は、ピストンが鋳造されるとき
に、全体がピストンクラウン内に配置されるように、イ
ンサートをピストンダイまたはモールドに対して位置決
めすることを含んでもよい。
に、全体がピストンクラウン内に配置されるように、イ
ンサートをピストンダイまたはモールドに対して位置決
めすることを含んでもよい。
【００１５】あるいは、この方法は、ピストンが鋳造さ
れるときに、その一部がピストンクラウンの上面の上側
に延びるように、インサートを形成しかつピストンダイ
またはモールドに対して位置決めすることを含んでい
る。
れるときに、その一部がピストンクラウンの上面の上側
に延びるように、インサートを形成しかつピストンダイ
またはモールドに対して位置決めすることを含んでい
る。
【００１６】この方法は、その表面部が上記燃焼室を区
画する燃焼ボールを備える表面の少なくとも一部を形成
するように、インサートを形成することを含んでもよ
い。
画する燃焼ボールを備える表面の少なくとも一部を形成
するように、インサートを形成することを含んでもよ
い。
【００１７】この方法は、ピストンを鋳造する前に、空
気室と燃焼室との間の連通を可能とする少なくとも一つ
の孔をインサートに形成することを含んでもよい。
気室と燃焼室との間の連通を可能とする少なくとも一つ
の孔をインサートに形成することを含んでもよい。
【００１８】あるいは、この方法は、ピストンが鋳造さ
れた後にインサートに少なくとも一つの孔を形成するこ
とを含んでもよい。
れた後にインサートに少なくとも一つの孔を形成するこ
とを含んでもよい。
【００１９】この方法は、燃焼ボウルの少なくとも一部
を形成するその表面部で開口するように、少なくとも一
つの孔をインサートに形成することを含んでもよい。
を形成するその表面部で開口するように、少なくとも一
つの孔をインサートに形成することを含んでもよい。
【００２０】この方法は、ピストンが鋳造された後にイ
ンサートから容易に除去することができるコア材によ
り、インサートをピストンダイまたはモールドに対して
位置決めすることを含んでもよい。
ンサートから容易に除去することができるコア材によ
り、インサートをピストンダイまたはモールドに対して
位置決めすることを含んでもよい。
【００２１】この方法は、燃焼ボウルの少なくとも一部
を形成するその表面部上でインサートにコア材料を接触
させることを含んでもよい。
を形成するその表面部上でインサートにコア材料を接触
させることを含んでもよい。
【００２２】この方法は、コア材料が取付けられるイン
サートの表面部の形状に順応するように、コアの端部上
にインサートを配置することにより、インサートをコア
材料に取り付けることを含んでもよい。
サートの表面部の形状に順応するように、コアの端部上
にインサートを配置することにより、インサートをコア
材料に取り付けることを含んでもよい。
【００２３】本発明の他の観点によれば、ピストンボデ
イと、このピストンボデイのクラウンに形成された燃焼
室を画定する燃焼ボウルと、この燃焼室内に開口する空
気室とを備え、この空気室が、ピストンクラウンに保持
されたインサートで区画され、このインサートが、空気
室と燃焼室との間の連通を可能とする少なくとも一つの
孔を有し、このピストンは、インサートと一体となるよ
うに鋳造されている、内燃機関のピストンが提供され
る。
イと、このピストンボデイのクラウンに形成された燃焼
室を画定する燃焼ボウルと、この燃焼室内に開口する空
気室とを備え、この空気室が、ピストンクラウンに保持
されたインサートで区画され、このインサートが、空気
室と燃焼室との間の連通を可能とする少なくとも一つの
孔を有し、このピストンは、インサートと一体となるよ
うに鋳造されている、内燃機関のピストンが提供され
る。
【００２４】インサートは、燃焼室内に突出する鋳込み
肩部によりピストンクラウン内に保持することができ
る。
肩部によりピストンクラウン内に保持することができ
る。
【００２５】肩部は、燃焼室の開口部またはこの近部に
配置することができる。
配置することができる。
【００２６】インサートは、全体がピストンクラウン内
に配置可能である。
に配置可能である。
【００２７】あるいは、インサートは、ピストンクラウ
ンの上面を越えて延びるフランジ部を有している。
ンの上面を越えて延びるフランジ部を有している。
【００２８】このフランジ部は、下方に延びてピストン
クラウンのリム部を囲む外側リング部を含んでもよい。
クラウンのリム部を囲む外側リング部を含んでもよい。
【００２９】インサートのフランジ部は、ピストンクラ
ウンのリム部と共に、あり継ぎ形結合装置を形成するよ
うに成形されてもよい。
ウンのリム部と共に、あり継ぎ形結合装置を形成するよ
うに成形されてもよい。
【００３０】フランジ部のリング部の縁部は、少なくと
も上部ピストンリング溝を有してもよい。
も上部ピストンリング溝を有してもよい。
【００３１】空気室がピストンの連結棒小端部軸受の上
側に位置するように、インサートが形成されかつピスト
ンクラウン内に位置決めされてもよい。
側に位置するように、インサートが形成されかつピスト
ンクラウン内に位置決めされてもよい。
【００３２】空気室が燃焼室の下側に配置されるよう
に、インサートが形成されてもよい。
に、インサートが形成されてもよい。
【００３３】空気室が燃焼室に対して中央に配置される
ように、インサートが形成されてもよい。
ように、インサートが形成されてもよい。
【００３４】その上面が燃焼ボウルの下部を画定するよ
うに、インサートが形成されてもよい。
うに、インサートが形成されてもよい。
【００３５】インサートは、ベース壁を含んでもよく、
このベース壁は、使用の際に、ピストンの連結棒小端部
軸受の上側にブリッジを提供する。
このベース壁は、使用の際に、ピストンの連結棒小端部
軸受の上側にブリッジを提供する。
【００３６】インサートは、セラミックのような熱絶縁
材料から形成されてもよい。
材料から形成されてもよい。
【００３７】あるいは、インサートは、銅またはその他
の金属合金鉄から形成されてもよい。
の金属合金鉄から形成されてもよい。
【００３８】インサートは、平面図において円形とされ
てもよい。
てもよい。
【００３９】燃焼ボウルの底部を形成するインサートの
上面は、空気室を出る空気のスワールを高めるように形
成されてもよい。
上面は、空気室を出る空気のスワールを高めるように形
成されてもよい。
【００４０】本発明の上記および他の特徴は、添付図面
を参照して、好ましい実施の形態の下記説明からより容
易に理解されるであろう。
を参照して、好ましい実施の形態の下記説明からより容
易に理解されるであろう。
【００４１】
【発明の実施の形態】最初に、図面の図１〜図３を参照
する。図１は、ピストン１２（図２）のボデイ内に配置
されるピストン空気室インサート１０の断面図である。
インサート１０は、平面図においてほぼ円形であり、立
ち上がりフランジ部１６で囲まれた中央ドーム部１４を
備えている。この中央ドーム部１４は、空気室１８をほ
ぼ囲むが、使用の際、空気室１８の基部はインサート１
０の回りの本来の場所に鋳造されるピストン１２の一部
を有する。ドーム部１４は、その中央軸の回りで半径方
向に配置された多数の孔２０を有している。使用の際、
孔２０は、空気室１８とピストン１２のクラウン２４に
形成された燃焼室２２との間の連通を可能とする。イン
サート１０の上面２６は、使用の際、ピストンクラウン
２４に形成された燃焼室２２を画定する燃焼ボウル２８
の一部である。
する。図１は、ピストン１２（図２）のボデイ内に配置
されるピストン空気室インサート１０の断面図である。
インサート１０は、平面図においてほぼ円形であり、立
ち上がりフランジ部１６で囲まれた中央ドーム部１４を
備えている。この中央ドーム部１４は、空気室１８をほ
ぼ囲むが、使用の際、空気室１８の基部はインサート１
０の回りの本来の場所に鋳造されるピストン１２の一部
を有する。ドーム部１４は、その中央軸の回りで半径方
向に配置された多数の孔２０を有している。使用の際、
孔２０は、空気室１８とピストン１２のクラウン２４に
形成された燃焼室２２との間の連通を可能とする。イン
サート１０の上面２６は、使用の際、ピストンクラウン
２４に形成された燃焼室２２を画定する燃焼ボウル２８
の一部である。
【００４２】空気室１８は、孔２０を介して燃焼室２２
と連通し、これらの孔は、ピストン圧縮行程のときに、
圧縮空気が空気室１８内に流入するのを許す。空気室１
８の空気は、エンジン膨脹行程の燃料燃焼のときに、燃
焼室２２に放出される。このように、燃料燃焼のための
空気、したがって、酸素の量は、好ましくも、燃料燃焼
の初期段階のときに、制限され、燃焼の後段階のとき
に、増大される。
と連通し、これらの孔は、ピストン圧縮行程のときに、
圧縮空気が空気室１８内に流入するのを許す。空気室１
８の空気は、エンジン膨脹行程の燃料燃焼のときに、燃
焼室２２に放出される。このように、燃料燃焼のための
空気、したがって、酸素の量は、好ましくも、燃料燃焼
の初期段階のときに、制限され、燃焼の後段階のとき
に、増大される。
【００４３】インサート１０は、インサート１０の回り
にピストン１２を鋳造することにより、ピストンクラウ
ン２４内に保持され、インサート１０はピストン１２の
一部分を形成する。インサート１０は、鋳込み肩部３０
で所定位置に保持され、この肩部は、インサート１０の
立ち上がりフランジ部１６を越えて燃焼室２２内に突出
している。インサートは、全体がピストンクラウン２４
内に収容される。第１の実施の形態の特定の構造の場
合、利点は、空気室１８が全体的に連結棒小端部軸受３
２の上側に配置されるということにある。これは、所定
の熱絶縁を提供し、燃料燃焼のときに発生する高温から
軸受３２を保護する。これは、内燃機関に含まれるべ
き、たとえば、オイルジェット冷却のようなピストン冷
却手段の必要性を減少し、さらに、この必要性を除去す
ることさえもできる。
にピストン１２を鋳造することにより、ピストンクラウ
ン２４内に保持され、インサート１０はピストン１２の
一部分を形成する。インサート１０は、鋳込み肩部３０
で所定位置に保持され、この肩部は、インサート１０の
立ち上がりフランジ部１６を越えて燃焼室２２内に突出
している。インサートは、全体がピストンクラウン２４
内に収容される。第１の実施の形態の特定の構造の場
合、利点は、空気室１８が全体的に連結棒小端部軸受３
２の上側に配置されるということにある。これは、所定
の熱絶縁を提供し、燃料燃焼のときに発生する高温から
軸受３２を保護する。これは、内燃機関に含まれるべ
き、たとえば、オイルジェット冷却のようなピストン冷
却手段の必要性を減少し、さらに、この必要性を除去す
ることさえもできる。
【００４４】インサートは、金属合金またはセラミック
から形成されてもよい。インサートの材料は、これが鋳
造されるときに、ピストンの金属と拡散結合してもよ
い。したがって、インサートが所定位置に保持される。
したがって、肩部３０をピストンクラウン内に鋳造する
ことを不必要とすることができる。
から形成されてもよい。インサートの材料は、これが鋳
造されるときに、ピストンの金属と拡散結合してもよ
い。したがって、インサートが所定位置に保持される。
したがって、肩部３０をピストンクラウン内に鋳造する
ことを不必要とすることができる。
【００４５】インサートは、焼流し精密鋳造法、また
は、インサートの材料により定められる他の好適な方法
で形成することができる。インサートの材料は、ピスト
ンボデイの合金より低い熱膨脹係数を有するように選択
することができる。インサートは、下部ピストンボデイ
を燃焼熱から熱絶縁し、したがって、インサート自体の
膨脹は、なんらかの熱に対する保護がインサートにより
形成されない場合より、ピストンクラウンの下部の膨脹
により近くなる。
は、インサートの材料により定められる他の好適な方法
で形成することができる。インサートの材料は、ピスト
ンボデイの合金より低い熱膨脹係数を有するように選択
することができる。インサートは、下部ピストンボデイ
を燃焼熱から熱絶縁し、したがって、インサート自体の
膨脹は、なんらかの熱に対する保護がインサートにより
形成されない場合より、ピストンクラウンの下部の膨脹
により近くなる。
【００４６】図３は、（鋳込み部として示されている）
ピストンを鋳造する前にピストンダイまたはモールド
（図示せず）に対してインサートを位置決めする方法を
示している。インサート１０は、使用の際、ピストンダ
イまたはモールドの一部を形成するコア材料３４上に装
架されることにより位置決めされる。インサートは、コ
ア端部の材料がインサートの上面２６に順応するよう
に、コアの端部に配置される。コア３４の残りの面は、
この面が燃焼室の形状の一部を定め、燃焼ボウル２８の
その後の機械加工をなくすことができなくても減らすこ
とができるように、ピストン鋳造に対して好適に形づく
られてもよい。
ピストンを鋳造する前にピストンダイまたはモールド
（図示せず）に対してインサートを位置決めする方法を
示している。インサート１０は、使用の際、ピストンダ
イまたはモールドの一部を形成するコア材料３４上に装
架されることにより位置決めされる。インサートは、コ
ア端部の材料がインサートの上面２６に順応するよう
に、コアの端部に配置される。コア３４の残りの面は、
この面が燃焼室の形状の一部を定め、燃焼ボウル２８の
その後の機械加工をなくすことができなくても減らすこ
とができるように、ピストン鋳造に対して好適に形づく
られてもよい。
【００４７】インサート１０をコア材料３４上に配置す
るときに、空気室１８を形成するために、一部のコア材
料３４ａをインサートの基部に配置することが必要であ
る。このコア材料３４ａは、孔２０を介して空気室１８
から除去可能であり、これらの孔は、鋳造工程後のピス
トンクラウン２４のその後の機械加工の際に形成するこ
とができる。コア材料は、鋳造に好適で、かつ、鋳造
後、ピストンおよびインサートから容易に除去すること
ができる材料とすることができる。この材料は、加熱し
たときに固化するが鋳造工程完了後、水で分解しかつ洗
い流すことができる塩のような溶解可能な材料とするこ
とができる。
るときに、空気室１８を形成するために、一部のコア材
料３４ａをインサートの基部に配置することが必要であ
る。このコア材料３４ａは、孔２０を介して空気室１８
から除去可能であり、これらの孔は、鋳造工程後のピス
トンクラウン２４のその後の機械加工の際に形成するこ
とができる。コア材料は、鋳造に好適で、かつ、鋳造
後、ピストンおよびインサートから容易に除去すること
ができる材料とすることができる。この材料は、加熱し
たときに固化するが鋳造工程完了後、水で分解しかつ洗
い流すことができる塩のような溶解可能な材料とするこ
とができる。
【００４８】図４〜図６は、インサートの第２の実施の
形態を示している。同一の番号が同一の部材を示すため
に使用されている。インサート１０は、第１の実施の形
態のものとほぼ同じであるが、空気室１８を囲むベース
壁３６を含んでいる。ベース壁３６は、ピストンクラウ
ン２４の基部を強化しかつこの箇所でのピストン材料の
厚さを減少するために、連結棒小端部軸受３２の上側の
ブリッジである。したがって、このようにして形成され
たピストン１２は、通常のピストンと同様な重量を有し
ているが、同様な強度を有している。
形態を示している。同一の番号が同一の部材を示すため
に使用されている。インサート１０は、第１の実施の形
態のものとほぼ同じであるが、空気室１８を囲むベース
壁３６を含んでいる。ベース壁３６は、ピストンクラウ
ン２４の基部を強化しかつこの箇所でのピストン材料の
厚さを減少するために、連結棒小端部軸受３２の上側の
ブリッジである。したがって、このようにして形成され
たピストン１２は、通常のピストンと同様な重量を有し
ているが、同様な強度を有している。
【００４９】ピストンダイまたはモールドに対してイン
サート１０を位置決めするために、インサート１０をコ
ア３４上に配置するときに、孔２０が既に形成されてい
る場合、コア材料がこれらの孔の上側を閉じることを確
保することが必要である。空気室１８内に延びるコア材
料は、鋳造後、容易に除去することができる。
サート１０を位置決めするために、インサート１０をコ
ア３４上に配置するときに、孔２０が既に形成されてい
る場合、コア材料がこれらの孔の上側を閉じることを確
保することが必要である。空気室１８内に延びるコア材
料は、鋳造後、容易に除去することができる。
【００５０】図７は、インサート１０の第３の実施の形
態を示し、外側フランジ部４０を含んでいる。この外側
フランジ部はピストンクラウン２４の上面４２の上側に
延びている。外側フランジ部４０は、ピストンクラウン
２４のリム部４６を囲む外側リング部４４を含んでい
る。この外側フランジ部４０は、ピストンクラウン２４
のリム部４６と共に、あり継ぎ形結合を形成する形状を
有しているが、このリム部の内縁部は、インサート１０
をピストン１２に保持するための肩部３０も備えてい
る。インサートの他の特徴は、第２の実施の形態のもの
とほぼ同一である。外側リング部４４は、ピストンクラ
ウン２４の回りに延び、ピストンクラウン２４の上部ピ
ストンリング溝４８を備えている。
態を示し、外側フランジ部４０を含んでいる。この外側
フランジ部はピストンクラウン２４の上面４２の上側に
延びている。外側フランジ部４０は、ピストンクラウン
２４のリム部４６を囲む外側リング部４４を含んでい
る。この外側フランジ部４０は、ピストンクラウン２４
のリム部４６と共に、あり継ぎ形結合を形成する形状を
有しているが、このリム部の内縁部は、インサート１０
をピストン１２に保持するための肩部３０も備えてい
る。インサートの他の特徴は、第２の実施の形態のもの
とほぼ同一である。外側リング部４４は、ピストンクラ
ウン２４の回りに延び、ピストンクラウン２４の上部ピ
ストンリング溝４８を備えている。
【００５１】実施の形態で示されている態様に形成され
たインサートの場合、空気室は、ピストンの燃焼室の中
央かつ下側に配置されることが分かるであろう。インサ
ートは、空気室を燃焼室に対して他の態様で配置する構
造に形成可能であることが理解されるであろう。
たインサートの場合、空気室は、ピストンの燃焼室の中
央かつ下側に配置されることが分かるであろう。インサ
ートは、空気室を燃焼室に対して他の態様で配置する構
造に形成可能であることが理解されるであろう。
【図１】本発明の第１の実施の形態によるピストン空気
室インサートの断面図。
室インサートの断面図。
【図２】図１のインサートを備えるピストンの断面図。
【図３】ピストン内に配置され、かつ、ピストンダイま
たはモールドに対してインサートを所定位置で保持する
ためにコア材料上に装架される、したがって、本発明の
方法を示す図１のインサートの断面図。
たはモールドに対してインサートを所定位置で保持する
ためにコア材料上に装架される、したがって、本発明の
方法を示す図１のインサートの断面図。
【図４】本発明の第２の実施の形態によるピストン空気
室インサートの断面図。
室インサートの断面図。
【図５】図４のインサートを備えるピストンの断面図。
【図６】ピストン内に配置され、かつ、ピストンダイま
たはモールドに対してインサートを所定位置で保持する
ためにコア材料上に装架される、したがって、本発明の
方法を示す図４のインサートの断面図。
たはモールドに対してインサートを所定位置で保持する
ためにコア材料上に装架される、したがって、本発明の
方法を示す図４のインサートの断面図。
【図７】本発明の第３の実施の形態によるピストン空気
室インサートを備えるピストンの断面図。
室インサートを備えるピストンの断面図。
１０ インサート １２ ピストン １４ 中央ドーム部 １６ 立ち上がりフランジ部 １８ 空気室 ２０ 孔 ２２ 燃焼室 ２４ クラウン ２６ インサート上面 ２８ 燃焼ボウル ３０ 肩部 ３２ 軸受 ３４，３４ａ コア材料 ４０ 外側フランジ部 ４２ ピストンクラウン上面 ４４ 外側リング部 ４６ リム部 ４８ 上部ピストンリング溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン レンショー イギリス国ケンブリッジシャー，ウィスベ ッチ，ウォルトン ハイウェイ，スクール ロード 191
Claims (22)
- 【請求項１】 インサートを形成し、このインサートを
ピストンダイまたはモールドに対して位置決めし、この
ダイまたはモールド内でピストンを鋳造する工程を備
え、前記インサートは、ピストンが鋳造されるときに、
このインサートが、形成されたピストンの一部分を形成
するように、ピストンダイまたはモールドに対して位置
決めされ、前記インサートは、少なくとも一部がピスト
ンクラウン内に形成された燃焼室内に開口する空気室を
形成するように形成される、内燃機関のピストンを製造
する方法。 - 【請求項２】 ピストンが鋳造されるときに、燃焼室内
に突出しかつピストンクラウン内にインサートを保持す
る肩部が形成されるように、ピストンダイまたはモール
ドに対してインサートを位置決めすることを含む請求項
１に記載の方法。 - 【請求項３】 燃焼室の開口部またはその近部に肩部を
形成することを含む請求項１または請求項２に記載の方
法。 - 【請求項４】 ピストンが鋳造されるときに、全体がピ
ストンクラウン内に配置されるように、ピストンダイま
たはモールドに対してインサートを位置決めすることを
含む請求項１から３のいずれか一つに記載の方法。 - 【請求項５】 インサートを形成し、ピストンが鋳造さ
れるときに、その一部がピストンクラウンの上面の上側
に延びるように、ピストンダイまたはモールドに対して
インサートを位置決めすることを含む請求項１から４の
いずれか一つに記載の方法。 - 【請求項６】 インサートの表面部が、前記燃焼室を画
定する燃焼ボウルを備える面の少なくとも一部を形成す
るように、インサートを形成することを含む請求項１か
ら５のいずれか一つに記載の方法。 - 【請求項７】 空気室と燃焼室との間の連通を可能とす
る少なくとも一つの孔を、ピストンを鋳造する前に、イ
ンサートに形成することを含む請求項１から６のいずれ
か一つに記載の方法。 - 【請求項８】 ピストンを鋳造した後に、インサートに
少なくとも一つの孔を形成することを含む請求項１から
６のいずれか一つに記載の方法。 - 【請求項９】 燃焼ボウルの少なくとも一部を形成する
インサートの表面上に開口するように、インサートに少
なくとも一つの孔を形成することを含む請求項１から８
のいずれか一つに記載の方法。 - 【請求項１０】 ピストンが鋳造された後に、インサー
トから容易に除去可能なコア材料により、ピストンダイ
またはモールドに対してインサートを位置決めすること
を含む請求項１から９のいずれか一つに記載の方法。 - 【請求項１１】 燃焼ボウルの少なくとも一部を形成す
る表面部上で、インサートにコア材料を接触させること
を含む請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１２】 コア材料が取付けられるインサートの
表面部の形状に順応するように、コアの端部上に前記イ
ンサートを配置することにより、インサートをコア材料
に取付けることを含む請求項１０または請求項１１に記
載の方法。 - 【請求項１３】 ピストンボデイと、このピストンボデ
イのクラウンに形成された燃焼室を画定する燃焼ボウル
と、この燃焼室に開口する空気室と、を備え、この空気
室が、ピストンクラウンに保持されたインサートにより
画定され、このインサートが、空気室と燃焼室との間の
連通を可能とする少なくとも一つの孔を有し、ピストン
は、インサートと一体となるように鋳造される、内燃機
関のピストン。 - 【請求項１４】 インサートは、燃焼室内に突出する鋳
込み肩部によりピストンクラウン内に保持される請求項
１３に記載のピストン。 - 【請求項１５】 肩部は、燃焼室の開口部またはその近
部に配置される請求項１３または請求項１４に記載のピ
ストン。 - 【請求項１６】 インサートは、全体的にピストンクラ
ウン内に配置される請求項１３から１５のいずれか一つ
に記載のピストン。 - 【請求項１７】 インサートは、ピストンクラウンの上
面を越えて延びるフランジ部を有する請求項１３から１
５のいずれか一つに記載のピストン。 - 【請求項１８】 フランジ部は、下方にのびてピストン
クラウンのリム部を囲む外側リング部を有する請求項１
７に記載のピストン。 - 【請求項１９】 インサートのフランジ部は、ピストン
クラウンのリム部と共に、あり継ぎ形結合装置を形成す
るように形成される請求項１８に記載のピストン。 - 【請求項２０】 フランジ部のリング部の縁部は、少な
くとも上部ピストンリング溝を有する請求項１８または
請求項１９に記載のピストン。 - 【請求項２１】 空気室がピストンの連結棒小端部軸受
の上側に位置するように、インサートが形成されかつピ
ストンクラウン内に配置される請求項１３から２０のい
ずれか一つに記載のピストン。 - 【請求項２２】 インサートはベース壁を有し、このベ
ース壁は、使用の際に、ピストンの連結棒小端部軸受の
上側にブリッジを形成する請求項２１に記載のピスト
ン。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GBGB9605838.3A GB9605838D0 (en) | 1996-03-20 | 1996-03-20 | A method for producing a piston for an internal combustion engine and a piston produced by the method |
| GB96058383 | 1996-03-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH105976A true JPH105976A (ja) | 1998-01-13 |
Family
ID=10790705
Family Applications (1)
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