(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に円筒状の側壁（２１）と、
頭部（２２）とからなり、
前記壁を貫いて流れる冷却剤を流すための少なくとも１つの流路（３０）を含み、
前記壁（２１）は、前記冷却剤の流れの方向について前記少なくとも１つの流路（３０）の上流と下流とにそれぞれ配置された分配チャンバー（３２）と収集チャンバー（３３）とを含むことを特徴とする圧力ダイカスト用のピストン。
【請求項２】
前記分配チャンバーおよび収集チャンバー（３２、３３）は実質的に環状の形状であることを特徴とする請求項１に記載のピストン。
【請求項３】
前記壁（２１）は、前記壁を取付け支持体（２）に締めつけるための手段（１０、１２）挿入用の少なくとも１つの貫通口（２９）を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のピストン。
【請求項４】
前記壁（２１）を締めつけるための前記手段は、壁支持体（２）に取り外し可能に固定され得る少なくとも１つのキー（１０）を含むことを特徴とする請求項３に記載のピストン。
【請求項５】
前記ピストンと関連したシールリング（２３）の半径方向の歯（２４）と係合するために、座部（２５）が前記頭部（２２）の周囲に設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のピストン。
【請求項６】
前記円筒状の壁（２１）の母線体に沿って延在する直線状の複数の流路（３０）を含み、前記壁には前記複数の流路（３０）を創成するための工具を挿入するための穴（４１）が設けられ、前記穴はシール手段（４２）によって塞がれていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のピストン。
【請求項７】
前記シール手段は、永久変形しやすい蓋（４２）または同様の要素からなることを特徴とする請求項６に記載のピストン。
【請求項８】
前記壁（２１）は一体部片で供され、前記流路はそこから材料を取り除いて形成されることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載のピストン。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載のピストン（２０）を支持するために、該ピストンを圧力ダイカスト装置に取付ける基部（３）と、前記基部から延在し、前記壁（２１）の内径側に配置され、前記壁（２１）が固定される本体（５）とからなり、前記ピストン（２０）を回転不可能かつ軸方向移動不可能に支持する支持体において、
前記本体（５）の端部上に、前記冷却剤の分散を防止するためのシールガスケット（１５'''）を組み込むための環状の溝（１３'''）が形成され、該溝の溝面と前記壁（２１）との間に前記シールガスケットが設けられていることを特徴とするピストン用支持体。
【請求項１０】
２つのシールガスケット（１５'、１５''）の間の領域に、前記基部（３）の近傍の外側から前記本体（５）内に延在する複数のコレクタ（３５）を含むことを特徴とする請求項９に記載のピストン用支持体。
【請求項１１】
前記ガスケット（１５'、１５''）は環状であり、前記ガスケットを収容するための前記本体（５）に座部（１３'、１３''）それぞれが設けられ、前記座部間に前記冷却剤を流すための前記コレクタ（３５）が配置されていることを特徴とする請求項１０に記載のピストン用支持体。
【請求項１２】
前記支持体（２）は軸方向に中空であることを特徴とする請求項１１に記載の支持体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力ダイカスト用のピストンに関し、特に、限定はされないが、コールドチャンバー式ダイカスト法のためのピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
以下の説明においては単純化のために主にコールドチャンバー式ダイカストに言及するが、このことは限定要因としては解釈されないということを予め明記することが適切である。なぜなら、本願発明は、特に相容れない場合を除き、金属または非金属材料の他のタイプの圧力ダイカスト法（例えば、ホットチャンバー式ダイカスト法）にも適用できるからである。
【０００３】
コールドチャンバー式圧力ダイカスト法は長い間知られてきており、それゆえ以下には、本発明を理解するために厳密に必要であることを除き、詳細には記載しない。さらなる情報のためには、この点について、多数の技術的あるいは科学的な刊行物を参照すべきである。
【０００４】
この方法においては、溶融金属が円筒状の内部空洞を有する容器に注がれ、その中で該金属は移動するピストンによって軸方向の出口の方へ押され、これにより鋳造される部分の雄型を内包する雌型に注入される。
【０００５】
このタイプの方法は、アルミニウムベースの軽合金で作られたパーツの生産に最も用いられるが、近年はその適用分野がマグネシウムにも広がっている。温度は極めて高い値（４００−５００℃以上）に達する可能性があり、それゆえピストンの冷却は生産工程の適切な遂行のための重要な要因である。
【０００６】
当該技術の現在の状況に従うと、このような適用例においては、ピストンは最も熱負荷のかかる領域、すなわちピストンヘッドに運ばれた液体によって冷却される。このピストンヘッドは、溶融金属に直接接触するに至り、そして反対の経路に沿って出て行く。
【０００７】
特に、液体はピストンが設けられた支持体内のピストンヘッドへ通じる軸方向ダクトに流れる。当該液体は支持体の端部に設けられた半径方向の経路を通ってピストンヘッドの内壁に広がる。
【０００８】
冷却剤の流れはそれゆえ、後光状パターンに分配され、そしてピストンの支持体を取り囲んでいる１つの円形の経路に集められ、最終的にそこから支持体の軸方向部分に戻り、排出される。
【０００９】
このように冷却されるピストンのいくつかの例は、１９９１年４月２４日に公開されたヨーロッパ特許出願ＥＰ４２３４１３号および２００７年１０月１８日に公開された国際出願ＰＣＴ／ＩＴ／２００７／０００２５５号に記載されている。
【００１０】
一般的な観点から、当該技術分野において既知の冷却システムは、長期間に亘って試験されてきているので信頼できると考えられているけれども、先に述べたような、圧力ダイカストに含まれる、近年のより高い温度は、ピストンと冷却剤との間での熱交換の効率を改良する必要性を増大させている。
【００１１】
実際のところ、マグネシウムおよびその合金の鋳造は、ピストンを大変高温にする。この結果として、より多くの熱を取り去るために、冷却剤に取り囲まれた熱交換領域に作用すること、すなわち、ピストンの寸法を増大させること以外に解決はない。
【００１２】
しかしながら、これは常に可能とは限らない。なぜなら、これはピストンが摺動する容器に変形を必要とするからであり、その結果、事実上この解決は、現存の圧力ダイカスト装置には適用できず、現存の装置に適用しようとすると交換を必要とし、高いコストを伴うことになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本願発明が基づく技術的課題は、それゆえ、当該技術の上述した状態の改良である。
【００１４】
言い換えると、当該課題は従来技術で可能なものよりも、より効率良く冷却される圧力ダイカストピストンを提供することである。
【００１５】
こうして、現存しているものと同じ直径を有し、他の全ての条件（冷却剤の流速、壁の長さ等）が同じで、より効率良く冷却されるためにより良い性能を確保するピストンを製造することは可能である。
【００１６】
上記技術的課題の解決を提供する考え方は、冷却剤をピストン壁の中に流れさせることである。このようにして、熱はピストン壁から直接取り除かれ、従って熱の交換が増加する。
【００１７】
ピストンのより良い冷却は、装置の適切な作動を確保している予め設定された値のピストン温度を維持しつつ、ダイカストサイクル数の増加を可能にする。
【００１８】
結果として、ダイカスト機器の生産性が向上し、同様にまた工業的な観点からの明白な利点も伴う。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記技術的課題は、特許請求の範囲に記載した特徴を有するピストンによって解決される。
【００２０】
前記特徴および有利な効果は、添付の図を参照しての、本発明によるピストンの実施形態についての以下の詳細な説明から、より明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本願発明に係るピストンおよびピストン支持体の分解図である。
【図２】本願発明に係るピストンおよびピストン支持体の分解図であり、図１とは異なる角度で示している。
【図３】図１〜２のピストンおよびピストン支持体の組立てられた状態を示す図である。
【図４】図１〜３のピストンの、支持体の無い状態の詳細図である。
【図５】支持体に装着された図１〜４のピストンの長手方向断面図である。
【図６】ピストンおよびピストン支持体の双方を切断する平面における長手方向断面図であり、冷却剤の供給ダクトを示している。
【図７】ピストンおよびピストン支持体の一部の長手方向断面図であり、半径方向のコレクタを強調している。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
上に列挙された図を参照して、符号１は本願発明に係る圧力ダイカスト用のピストン−支持体組立体を全体として示している。
【００２３】
前記組立体は、組立体をダイカスト装置に取付けるための道具（スパナあるいはそれと似たようなもの）と係合する通常の傾斜面４を備えた基部３を有する円筒形状の支持体２を含む。
【００２４】
基部３から延在して、支持体本体５は軸方向に中空であり、前側端部に、中心から外向きに延在する複数の溝７、後で詳細に説明するが、を有している。
【００２５】
支持体本体５上には、ピストンクランプキー１０に係合する座部９がある。本実施例では、座部９は３つで、１２０°間隔である。これらの数はしかしながら、具体的な必要性に応じて、３よりも大きくまたは小さくすることが可能である。
【００２６】
座部９の底部には、キー１０を固定するためのねじ１２の軸部と同じ径のねじ孔１１がある。
【００２７】
最後に、ピストン支持体本体５に沿って、環状の密封ガスケット（Ｏ−リング）１５'、１５''および１５'''それぞれに対応する環状の溝１３'、１３''および１３'''がある。溝およびガスケットの数は本実施例と異なっても良いが、ここで提案されるその数は、壁内での最適な冷却剤の循環を保証する。
【００２８】
ここでピストン２０に言及すると、それは円筒状の側壁２１を含み、その前部は周囲にシールリング２３が備えられた頭部２２によって塞がれている。
【００２９】
好ましい実施形態によると、シールリング２３は、ピストンの頭部２２の基部に設けられた合わせ座部２５に係合する半径方向の内歯２４を有している。
【００３０】
リング２３の外周面は、最もよく知られたリングのように滑らかでも良く、あるいは溝２６、本実施例では図に示すように菱形模様である、を有しても良いが、環状または異なる形状でも良い。
【００３１】
壁２１の半径方向の開口２９は、ピストンが支持体２に装着される際、座部９と並び、従ってキー１０の挿入を可能にしている。キーは壁２１を支持体本体５にロックし、壁２１の回転または軸方向の移動を防止している。
【００３２】
キー手段によるピストンの締めつけは発明の好ましい解決である。なぜなら、ピストンは回転および並進運動の両方について支持体２にしっかりロックされるからである。しかしながら、これは実行可能な唯一の手段ではない。
【００３３】
例えば、考えうる代替手段は、ピストンをピストン本体５にねじ込むことを可能にする従来のねじシステム、あるいは他のバヨネットシステムが可能であるが、両方とも技術分野では既知のものである。
【００３４】
ピストン２０を冷却するために、円筒状の壁２１の内部に流路３０が設けられ、支持体本体５の前端部を取り囲む環状の分配チャンバー３２と環状の収集チャンバー３３との間に、壁の母線体に沿って互いに平行に延在している。
【００３５】
収集チャンバーは、壁の基部で、シールリング１５'、１５''それぞれに対応する２つの座部１３'、１３''の間に画成されたスペースに配置されている。
【００３６】
チャンバー３３に集められた液体はそれゆえ、支持体２の本体５の内部に形成された半径方向コレクタ３５へ流れることが可能である。
【００３７】
前述したように、支持体２は軸方向に中空である。特に、それを長手方向に通り抜けている空洞３８は、パイプ４０（図６に断面を示す）を収容しており、このパイプ４０は冷却剤をボディ５の端部に分配する。
【００３８】
そこから、冷却剤の流れは溝７に分岐して上述した分配チャンバー３２に到達し、そして、流路３０に沿った経路をたどる。
【００３９】
冷却剤の排出はパイプ４０の外側の経路で行われる。収集チャンバー３３から来る冷却剤の流れはコレクタ３５によってパイプ４０を取り囲んでいる内部空間を軸方向に運搬され、そこから支持体２の基部３の内側を流れ、排出される。
【００４０】
これに関し、環状ガスケット１５'、１５''、１５'''およびそれぞれの座部１３'、１３''、１３'''の支持体本体５上の位置は、冷却剤の漏れを防止するという点で、ピストンの冷却にとって特に有利であることがわかる、ということを指摘するべきである。
【００４１】
実際、冷却剤はパイプ４０および溝７によって分配チャンバー３２へ軸方向に送り込まれる。この段階で、支持体本体５に隣接したガスケット１５'''の存在は、冷却剤の分散を防止するために極めて重要であることを証明している。
【００４２】
このシールにより、実際、液体は溝７から分配チャンバー３２、次いで流路３０の中へ流れ、その下流で収集チャンバー３３に入っていく。この場合も、もしガスケット１５'、１５''が無かったならば、液体は半径方向コレクタ３５を通って排出されることなく壁２１の内壁とボディ５との間に広がるであろうことは強調されるべきである。
【００４３】
言い換えると、シールガスケット１５'、１５''の間に構成された領域にコレクタ３５を配置することはピストンを適切に冷却するために重要である。
【００４４】
さらに、それほど述べる価値はないが、本実施例においては、ガスケットは本体５に形成された座部１３'、１３''に組み込まれるが、前記座部はあるいは壁の内壁に設けられても良い。
【００４５】
最後に、本発明の更なる特徴として、本実施例では、壁の中に流路３０となる穴を機械的にあける（カッター、ドリルあるいは同様のものを用いて）ために、壁２１の中を下部の縁から貫く工具が有利に用いられているということを指摘する必要がある。これは従来の機械および工具を用いて行うことができるので、ローコストの解決である。
【００４６】
シール要素４２が工具差込穴４１（図４に見ることができる）を塞ぐために用いられる。これらは、例えば、ねじ状プラグの形（もちろん、差込穴４１もねじ状となっている）をとって備えられた取り外し可能な要素、あるいは鉛封印、または変形可能な蓋またはブッシュによって設けられた永久的な要素であっても良い。
【００４７】
取り外し可能なプラグは流路３０のメンテナンスを可能とする利点をもたらし、流路３０は一般的に作る（穴４１のねじ切り加工に加えて）のにコストが掛かり、他方では、鉛封印あるいは取り外し不可能な、永久的な変形する蓋を用いることは、小型ピストンへの適用に好ましい。
【００４８】
ピストン２０が本発明が取り組む技術的課題をどのように解決できるかを上記の説明から容易に理解できる。
【００４９】
実際、冷却剤を運搬する流路３０はピストンの壁２１の内部に設けられているので、冷却剤とピストン間での熱交換が相当に改良されることは明らかである。結果として、より多くの熱が取り除かれ、他の全ての条件は同じである（冷却剤の流速、ダイカストのための溶融金属の温度、ダイカスト速度等）。
【００５０】
特に、この場合、冷却剤は従来技術のピストンよりも一般的に大きな表面で熱交換することが観察されるはずである。
【００５１】
実際、従来技術のピストンでは、液体はピストンの壁の内壁に触れるのみであり、その壁は流路３０と壁２１の外面との間で形成される内側の領域よりも短い半径である。加えて、本願発明によれば、液体は流路３０の全ての内壁で熱交換し、その面積は、もし前記流路が適切な寸法とされ、かつ充分な数にされるならば、ピストンの壁の内面よりも大きい。
【００５２】
ここで付言しなければならないことは、壁２１内の流路３０の存在、すなわち壁内の隙間の存在は、その熱伝導性金属（銅またはこれに類するもの）の質量、従って壁の熱容量（知られているように、熱容量は、Ｑ＝ｃ×Ｍ×ΔＴで与えられる。ただし、ｃは材料の比熱であり、Ｍはその全体の質量であり、ΔＴは温度の変化量である。）を低減するということである。
【００５３】
その結果として、本願発明では、冷却剤はより小さい金属の質量と熱交換することになり、流速は同じであるので、前記質量の金属を冷却するためにより少ない熱を取り除く必要がある、ということになる。
【００５４】
これらの有利な効果は、ピストン２０の外形寸法の変更無しで得られ、それゆえ現存するものと両立し、現在使用されているダイカスト装置に用いることができる。
【００５５】
ここで、流路３０は他のタイプの機械加工で、例えばレーザーあるいは電食によって形成することも可能であることに言及しておく必要がある。
【００５６】
そのような場合、工具差込穴４１は必要ではなくなり、流路３０の形状も実施例に示したような直線でなくても良い。例えば、壁２１に沿って延在する螺旋状の流路を設けることが考えられる。
【００５７】
壁２１は、好ましくは一体に形成されるが、しかしながら２つの部品を結合すること、すなわち管状の内側部品に結合された外側スリーブ、で形成されても良いということも指摘するべきである。
【００５８】
そのような場合、流路３０あるいは単一の螺旋状流路は互いに結合された２つの部片の１つに形成することができ、壁は単一の部片からなる上記実施例の壁と同等の壁とすることもできる。
【００５９】
このような状況で、本発明は用いられる技術的解決に関して更なる利点も達成している。
【００６０】
例えば、キー１０はピストン２０が支持体２にしっかりロックされることを可能にし、ピストン２０および支持体２が互いに相対的に回転および軸方向に移動することを防止している一方、整備点検時毎に、ボルト１２を外すことによって取り外せるよう、外側から容易にアクセスできる。
【００６１】
同様に、シールリング２３上の半径方向の歯２４およびピストン２０上の座部２５は、シールリングがピストンにロックされることを可能にし、このため、このリングは好ましくは開いたタイプ、すなわちリングが弾性的に拡大することを可能にする切り欠きを有し、その結果、必要なときに容易に取り外すことができるものである。
【００６２】
キータイプのピストン締めつけ固定システムおよび半径方向歯タイプのリングロックシステムの両方は、従来技術のピストンに用いられるような、他の異なる解決と置き換えることが可能なことは明らかである。
【００６３】
シールリングに関する限り、その外周面に設けられた溝はピストンの潤滑を改良してダイカスト工程を有利にするが、省略することが可能であり、そうしても本発明によって達成される他の効果を損なうことは無いことを最後に強調する。
【００６４】
これら全ての変形例は、本願クレームの範囲内である。
【図１】
0005590532.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005590532.tif 000008