JPS58501580A - ピストン - 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】 ピ　ス　ト　ン この発明は内燃機関のピストンに関する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

−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。

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。

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。

国際調査報告

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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。