(57)【要約】  コールドチャンバ型鋳造機の鋳造シリンダ（７）の中で軸方向に移動するピストンロッド（５）の高圧側端部（３）に固定するためのマルチピースピストン（１）を開示する。このピストンは、高圧側でピストン前面（１３）を形成するピストンクラウン（９）と、低圧側でピストンクラウン（９）に連結されたブッシュの形態のピストン本体（１５）とを含む。ピストン本体（１５）を固定ねじ（２３）によってピストンクラウン（９）に連結して、モジュールを形成することができる。ピストン（１）をピストンロッド（５）の端部（３）に軸方向に固定するための相補的バヨネットロック部材（２５、２７）が、ピストンクラウン（９）と端部（３）の上に設けられている。
2009511275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コールドチャンバ型鋳造機の鋳造シリンダ（７）の中で軸方向に転置可能にピストンロッド（５）の高圧側端部領域（３）に締め付けられるマルチピースピストンであって、
高圧側でピストン端部壁（１３）を形成するピストンカバー（９）と、
低圧側で前記ピストンカバー（９）に隣接し、前記ピストンロッド（５）の前記端部領域（３）を囲むブッシュの形態のピストン本体（１５）と、
前記ピストンロッド（５）に対して前記ピストンカバー（９）及び前記ピストン本体（１５）を解除可能に軸方向に固定するための締付け部材と、
を備えているマルチピースピストンにおいて、
前記締付け部材は、前記ピストンロッド（５）の前記端部領域（３）に対して前記マルチピースピストン自身の前記ピストンカバー（９）を軸方向に固定するバヨネットロック部材（２５、２７）を備えていることを特徴とするマルチピースピストン。
【請求項２】
前記ピストン端部壁（１３）を前記ピストンロッド（５）の前記端部領域（３）の軸方向端面（１１）と軸方向に支承接触させることができ、持ち上げて前記軸方向端面から軸方向に離すことができるように、前記バヨネットロック部材（２５、２７）が前記軸方向遊びを伴って前記ピストンカバー（９）を前記ピストンロッド（５）の前記端部領域（３）に固定することを特徴とする請求項１に記載のマルチピースピストン。
【請求項３】
前記バヨネットロック部材が、前記ピストンカバー（９）及び前記ピストンロッド（５）の前記端部領域（３）の上に複数対の互いに割り当てられたロック突出部（２５、２７）を有し、前記ピストンロッド（５）の前記端部領域（３）の上に備えられた少なくともロック突出部（２５）は前記ピストン本体（１５）の前面で高圧側に向って軸方向に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のマルチピースピストン。
【請求項４】
前記ピストンカバー（９）の前記ピストン端部壁（１３）と前記ピストンロッド（５）の前記端部領域（３）の前記端面（１１）との間に、並びにさらに前記ピストン本体（１５）の内周表面と前記端部領域（３）の外周表面との間にも、バヨネットロック部材（２５、２７）の間の周方向に位置されたインタースペース（２９、３１）を介して互いに連結されている冷却剤ダクト（６９、７５）が形成され、且つ前記冷却剤ダクト（６９、７５）が、前記端部領域（３）の前記端面（１１）の中央の領域において、および前記ピストン本体（１５）の低圧側端部の領域において、連結ダクト（６７、７１）に連結されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のマルチピースピストン。
【請求項５】
前記ピストンロッド（５）の前記端部領域（３）が、前記ピストン本体（１５）による軸方向重複部分の領域に、本質的に周方向に延びて支持ウェブ（７７）によって互いに分離された溝領域（７５）、特に、本質的に前記ピストンロッド（５）の前記端部領域（３）の周方向に延びて冷却剤ダクトを形成する溝領域を有することを特徴とする請求項４に記載のマルチピースピストン。
【請求項６】
前記ピストンロッド（５）の前記端部領域（３）が、前記端部領域（３）を囲む少なくとも１つのらせん溝（７５）を有することを特徴とする請求項５に記載のマルチピースピストン。
【請求項７】
前記ピストン本体（１５）が、前記ピストンカバー（９）の上で環状ショルダ（１７）によって径方向に心合わせされていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のコールドチャンバ型鋳造機。
【請求項８】
前記ピストン本体（１５）がピストンカバー（９）に締め付けられ、特に締付け部材（２３）によって回転により締付け固定され、前記ピストンカバー（９）と共に１つの構造ユニットを形成することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のマルチピースピストン。
【請求項９】
軸方向および／または周方向に前記ピストン本体（１５）を固定するための少なくとも１つの当接エレメント（３７）を、前記ピストンロッド（５）の前記端部領域（３）に備えていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のマルチピースピストン。
【請求項１０】
前記当接エレメント（３７）が、前記ピストンロッド（５）の前記端部領域（３）に取外し可能に締め付けられていることを特徴とする請求項９に記載のマルチピースピストン。
【請求項１１】
前記当接エレメント（３７）が当接表面（４５）を有し、当接表面（４５）は、前記ピストン端部壁（１３）に対して径方向外向きに斜めに傾斜し、前記ピストン本体（１５）の同方向に傾斜した対向表面（４７）を圧迫することを特徴とする請求項１０に記載のピストン。
【請求項１２】
コールドチャンバ型鋳造機の鋳造シリンダ（７）の中で軸方向に転置可能にピストンロッド（５）の高圧側端部領域（３）に締め付けられるピストンであって、
前記ピストン（１）は、高圧側にピストン端部壁（１３）と、低圧側に向ってピストン端部壁に隣接し、ピストンロッド（５）の端部領域（３）を囲むブッシュの形態のピストン本体（１５）と、を有し、
締付け部材（２５、２７）によって前記端部領域（３）に解除可能に軸方向に固定されているピストンにおいて、
軸方向および／または周方向に前記ピストン本体（１５）を固定するための少なくとも１つの当接エレメント（３７）が前記ピストンロッド（５）の前記端部領域（３）に備えられており、
前記当接エレメント（３７）が前記ピストンロッド（５）の前記端部領域（３）に取外し可能に締め付けられ、当接表面（４５）を有し、当接表面（４５）は、前記ピストン端部壁（１３）に対して径方向外向きに斜めに傾斜し、前記ピストン本体（１５）の同方向に傾斜した対向表面（４７）を圧迫することを特徴とするピストン。
【請求項１３】
前記当接エレメント（３７）が、前記ピストン本体（１５）の低圧側軸方向端部において、両側で周方向に区切られた隙間（４１）に係合することを特徴とする請求項９から１２のいずれか一項に記載のピストン。
【請求項１４】
周方向に配置された複数の当接エレメント（３７）がそれぞれ、本質的に前記ピストンロッド（５）の前記端部領域（３）に対して径方向に通るねじ（３９）によって前記端部領域（３）にねじ留めされていることを特徴とする請求項９から１３のいずれか一項に記載のピストン。
【請求項１５】
前記ピストンカバー（９ａ）がその外周表面上で、低圧側に向って開いた環状隙間（７９）の中に、スロット付きで径方向に弾力性のある摩耗リング（４９ａ）を支え、前記摩耗リング（４９ａ）はその低圧側で前記ピストンカバー（９ａ）に軸方向に固定されたスナップリング（８３）によって軸方向に固定されていることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載のピストン。
【請求項１６】
少なくとも１つの閉じた摩耗リング（４９ｂ）が、前記ピストンカバー（９ｂ）の外周表面上で圧入によって焼きばめされ、特に、複数の閉じた摩耗リングが密に隣接して軸方向に圧入によって焼きばめされていることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載のピストン。
【請求項１７】
前記ピストンカバー（９ｅ）および／または前記ピストン本体（１５ｄ）の外周表面がそれ自体前記鋳造シリンダの内径に適合されていることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載のピストン。
【請求項１８】
前記ピストンカバー（９；９ｃ）がその外周表面上で、高圧側に向って開いている環状隙間（５３；５３ｃ）の中に、スロット付き摩耗リング（４９；４９ｃ）を支え、前記摩耗リング（４９；４９ｃ）はその低圧側軸方向端部の領域において、径方向内向きに突き出た環状突出部（５９；５９ｃ）を有し、前記環状突出部（５９；５９ｃ）は、前記ピストンカバー（９）の外周上、または前記ピストン本体（１５ｃ）を囲む摩耗リング（５１ｃ）の外周上の環状溝に係合していることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載のピストン。
【請求項１９】
前記ピストン本体（１５ｃ）を囲む前記摩耗リング（５１ｃ）が前記ピストンカバー（９ｃ）と軸方向に部分的に重なり合うことを特徴とする請求項１８に記載のピストン。
【請求項２０】
前記ピストンカバー（９）および／または前記ピストン本体（１５）が外周上にスロット付き摩耗リング（４９、５１）を支え、前記スロット付き摩耗リング（４９、５１）のスロット縁部（６３）は、周方向に通って互いに圧迫する段表面（６５）を有する少なくとも１つの段を形成することを特徴とする請求項１から１９のいずれか一項に記載のピストン。
【請求項２１】
前記ピストンカバー（９ａ）がその外周表面上で、径方向に突き出た突出部（８１）によって高圧側に向って軸方向に区切られた環状隙間（７９）の中に、摩耗リング（４９ａ）を支えており、前記ピストンカバー（９ａ）は、前記突出部（８１）の間で周方向に前記隙間（７９）の中に通ずる通路（８５）を有することを特徴とする請求項１から２０のいずれか一項に記載のピストン。
【請求項２２】
前記ピストンロッド（５）の前記端部領域が、前記ピストンロッド（５）の上に取外し可能に保持されたピストンキャリア（３）として設計されていることを特徴とする請求項１から２１のいずれか一項に記載のピストン。
【請求項２３】
コールドチャンバ型鋳造機の鋳造シリンダ（７ｆ）の中で軸方向に転置可能にピストンロッド（５ｆ）の高圧側端部領域（３ｆ）に締め付けられるピストンであって、
高圧側ピストン端部壁（１３ｆ）と、低圧側で前記ピストン端部壁（１３ｆ）に隣接して、前記ピストンロッド（５ｆ）の前記端部領域（３ｆ）を囲むブッシュの形態のピストン本体（１５ｆ）とを備えているピストンにおいて、
前記ピストン本体（１５ｆ）が、その低圧側端部の領域に、スロット付きの径方向に弾力性のある摩耗リング（９１）を有し、前記摩耗リング（９１）の低圧側軸方向端面（９７）はその径方向厚さの大部分にわたって、前記ピストン端部壁（１３ｆ）から軸方向に離れる側に露出していることを特徴とするピストン。
【請求項２４】
前記ピストン本体（１５ｆ）がその低圧側端部で、その外周表面上に、低圧側に向って開いた環状隙間（９５）を有すること、および前記摩耗リング（９１）が前記環状隙間（９５）の中に配置され、その高圧側軸方向端部の領域に環状溝（９９）を有し、前記環状溝（９９）に前記ピストン本体（１５ｆ）の外周上の環状突出部（１０１）が係合し、および／または径方向内向きに突き出た環状突出部を有し、前記環状突出部は前記ピストン本体（１５ｆ）の外周上の環状隙間に係合することを特徴とする請求項２３に記載のピストン。
【請求項２５】
外周表面上におけるピストン端部壁（１３ｆ）の領域に、さらに別の摩耗リング（４９ｆ）を支えていることを特徴とする請求項２３または２４に記載のピストン。
【請求項２６】
前記別の摩耗リング（４９ｆ）もやはりスロット付きの径方向に弾力性のある摩耗リングとして設計されていることを特徴とする請求項２５に記載のピストン。
【請求項２７】
外周表面上における前記ピストン端部壁（１３ｆ）の領域に、高圧側に向って開いた環状隙間（５３ｆ）を有すること、および前記別の摩耗リング（４９ｆ）が、その低圧側軸方向端部の領域に環状溝（５５ｆ）を有し、前記環状溝（５５ｆ）に、ピストンの外周上の環状突出部（５７ｆ）が係合し、および／または、ピストンの外周上の環状隙間に係合する径方向内向きに突き出た環状突出部を有することを特徴とする請求項２６に記載のピストン。
【請求項２８】
前記摩耗リング（４９ｆ、９１）が本質的に同一であることを特徴とする請求項２６または２７に記載のピストン。
【請求項２９】
外周表面上に、前記さらに別の摩耗リング（４９ｆ）の低圧側に軸方向に隣接して環状隙間（８９ｆ）を有することを特徴とする請求項２６から２８のいずれか一項に記載のピストン。
【請求項３０】
前記ピストン本体（１５ｆ）の低圧側端部に配置された前記摩耗リング（９１）が、その高圧側径方向外端部領域に導入円錐部（１０７）を有することを特徴とする請求項２３から２９のいずれか一項に記載のピストン。
【請求項３１】
前記高圧側ピストン端部壁（１３ｆ）が、請求項１から２２のいずれか一項に記載のマルチピースピストン（１ｆ）のピストンロッド（５ｆ）の端部領域（３ｆ）に軸方向に解除し可能に固定することが可能なピストンカバー（９ｆ）として設計されていることを特徴とする請求項２３から３０のいずれか一項に記載のピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コールドチャンバ型鋳造機の鋳造シリンダの中で軸方向に転置可能なピストンロッドの高圧側端部領域に締め付けるためのマルチピースピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
コールドチャンバ型鋳造機の従来方式で冷却されるピストンは、動作中に比較的高い摩耗を受けやすい。ピストンまたはピストンの摩耗部品を交換することは、鋳造機の生産性に対しては有害である。特に、ピストンおよびピストンロッドの構成部分は動作中につっかかったり詰まったりして、しばしば力ずくでしか外すことができないので、摩耗したピストンの交換には比較的長い時間がかかり、しばしば特殊な道具が必要になる。
【０００３】
ピストンの交換を容易にするためには、特許文献１から、概してキャップ状のピストンを、遊びを有するバヨネット連結部によって、やはりピストン冷却用の冷却流体を供給するピストンキャリアに軸方向に固定することが知られている。バヨネット連結部によりピストンの交換が容易になる。
【０００４】
さらに、特許文献２および特許文献３から、ピストンをマルチピース形に構成することが知られている。この目的のために、高圧側においてピストン端部壁を形成するピストンカバーを、低圧側においてピストンカバーに隣接してピストンロッドのピストンキャリアを囲むブッシュの形態のピストン本体にねじ込み式に連結する。この構成によって、一方ではピストン端部壁と、他方ではピストン本体とにおける異なる熱伝導条件を実現するために、ピストンカバーをピストン本体の材料とは別の材料で製造することが可能になる。さらに、ピストンの分割可能性によって、ピストンの摩耗リングを、これらが軸方向にピストンの分断面と軸方向に重なっている限り、交換することが容易になる。しかし、ピストンカバーとピストン本体との間のねじ込み式連結は鋳造作業中に摩耗を来たす傾向があること、およびつっかかりや詰まりを除外できないことがわかっている。
【特許文献１】米国特許第５，２３３，９１２  Ａ号明細書
【特許文献２】国際公開第ＷＯ  ０３／０７４２１１  Ａ号パンフレット
【特許文献３】国際公開第ＷＯ  ２００４／１１０６７９  Ａ号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、摩耗の場合に全体として、または少なくともばらばらに容易に交換することができるコールドチャンバ型鋳造機のためのマルチピースピストンを提供することである。
【０００６】
本発明は、コールドチャンバ型鋳造機の鋳造シリンダの高圧側端部領域に締め付けようとするマルチピースピストンに由来し、
高圧側でピストン端部壁を形成するピストンカバーと、
低圧側でピストンカバーに隣接し、ピストンロッド端部領域を囲むブッシュの形態のピストン本体と、
ピストンロッドに関してピストンカバーとピストン本体とを解除可能に軸方向に固定するための締付け部材と
を含む。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上に説明した目的は、本発明によれば、締付け部材がピストンカバーを本質的にピストンロッドの端部領域に軸方向に固定するバヨネットロック部材（bayonet locking member）を含むことによって達成される。
【０００８】
このようなバヨネット連結部（bayonet connection）は、ピストンロッドが鋳造シリンダから引き戻されているときに、ピストンカバーに作用する張力をピストンロッドの端部領域に直接伝達する。これによって、摩耗部品を交換するときに問題が生ずるリスクが減少する。
【０００９】
さらにピストンの設計および製造が簡単になる。特に、ピストン本体を形成するブッシュを従来のマルチピースピストンにおけるよりも簡単に製造することができる。
【００１０】
大きなピストン直径を有するピストンについては、本質的な利点も発生する。ピストンキャリアの端部領域は通常強靭な材料から成るので、通常習慣になっているようにピストンが端面から比較的長い距離に配置されている場合には、ピストンロッド側のバヨネットロック部材のフライス削り中に振動の問題が発生することもある。したがって、大きな直径を有する従来のピストンは、直径に関して比較的短い軸方向寸法指定を持たなければならず、これは密封の問題と冷却の問題を引き起すことがある。本発明によるピストンは、比較的小さな直径を有するピストンについて有利であると証明されているように、ピストン直径に対する軸方向長さの比が０．８から１までの間にある比較的大きなピストン直径のためにも製造可能である。
【００１１】
ある好ましい改善例では、ピストン端部壁をピストンロッドの端部領域の軸方向端面と軸方向に支承接触させて、持ち上げてこの軸方向端面から軸方向に離すことができるように、軸方向遊びを伴ってピストンロッドの端部領域にピストンカバーを固定するために、バヨネットロック部材が備えられている。結果として、動作中に、ピストン端部壁はピストンロッドの端部領域の上で大きな面積にわたって支持可能であり、鋳造中に発生する圧力を大きな面積にわたってピストンロッドの中に排出することができる。したがって、ピストン端部壁は比較的薄い寸法指定を有することができ、こうしてピストンの冷却がさらに容易になる。軸方向遊びのために、それでもピストンを困難なく取り外すことができる。
【００１２】
バヨネットロック部材は、例えばバヨネットロック部材がピストンカバーとピストンロッドの端部領域との上に複数対の互いに割り当てられたロック突出部を有し、少なくとも、ピストンロッドの端部領域の上に備えられたロック突出部はピストン本体の前面で高圧側に向って軸方向に配置されるように、ピストンロッドの端部領域の軸方向端面の近くに都合よく配置される。ピストンカバーに割り当てられたロック突出部は、もし適切であれば、ピストン本体と軸方向に重なってもよく、またピストンカバーの上でピストン本体の径方向心合わせのために利用されてもよい。
【００１３】
動作中は、ピストンは冷却流体によって都合よく冷却され、冷却流体はピストンロッドとその端部領域の連結ダクトを介して供給され排出される。ある好ましい改善例では、ピストンカバーのピストン端部壁とピストンロッドの端部領域の端面との間に、およびさらにピストン本体の内周表面とピストンロッドの端部領域の外周表面との間にも、冷却剤ダクトが形成され、これらのダクトは、バヨネットロック部材の間に周囲方向に位置するインタースペースを介して互いに連結されている。こうして、バヨネット連結部がロック状態にある場合はいつでも存在する通路またはインタースペースを、冷却剤を経路指定するために利用することができる。連結ダクトは、ピストンロッドの端部領域の端面の中心に、およびピストン本体の低圧側端部の領域に都合よく出ている。したがって、従来のピストンに反して、ピストン全体を冷却剤と本質的に接触させることが可能である。
【００１４】
ピストンロッドの端部領域が、ピストン本体による軸方向重複部分の領域に、支持ウェブによって互いに分離されて冷却剤ダクトを形成する溝領域を有する場合には、さらなる別の改良が達成される。ピストン本体を支持ウェブの上に径方向に支持することができる。溝領域は、本質的にピストンロッドの端部領域の周囲方向に都合よく延在している。溝領域は軸方向に垂直な面を通ってもよく、または代わりにシングルフライトらせん溝（single-flight helical groove）またはマルチフライトらせん溝（multi-flight helical groove）として設計してもよい。
【００１５】
ピストン本体を形成するブッシュを、締付け部材を介してピストンカバーに連結して構造ユニットを形成してもよいが、本質的に単に当接表面の間に固定してもよい。ピストン本体およびピストンカバーが独立して取り扱い可能な構造ユニットを形成するか否かにかかわらず、軸方向および／または周方向にピストン本体を固定するための少なくとも１つの当接エレメントを、ピストンロッドの端部領域に備えてもよく、前記当接エレメントはピストンロッドの端部領域に取外し可能に締め付けられることが好ましく、例えば端部領域に対して径方向に延びるねじによって端部領域にねじ込まれる。当接エレメントが、ピストン本体の低圧側軸方向端部において、両側で周方向に区切られた隙間に係合し、こうして同時に、ピストンロッドに関してピストン本体のために捩り保護部を確保することは好ましい。対称であることが理由で、複数のこの種の当接エレメントが周方向に分布して備えられていることが好ましいことは理解されよう。
【００１６】
独立した本発明の重要性も有し、すなわち上で説明したものとは別のピストンにおいて、特にワンピースピストンにおいても使用してもよい好ましい改善例では、ピストン端部壁に対して径方向外向きに斜めに傾斜し、ピストン本体の同方向に傾斜した対向表面を圧迫する当接表面を有するための当接エレメントが備えられる。当接表面を斜めに設けることによって、詰まりのリスクが減少し、使い古したピストンの取外しが容易になる。
【００１７】
ピストンのマルチピース性によって、異なる材料からピストンカバーおよびピストン本体を製造することが可能になり、したがってこれによりピストンの個別の構成部分を構成部分それぞれの機能的目的により良く適合させることができる。さらに、ピストンのマルチピース性によって、今までよりも軽量の交換可能な摩耗部品を設計することが可能になる。こうして、ピストンカバーはその外周表面上で、低圧側に向って開いている環状隙間の中に、その低圧側でピストンカバーに軸方向に固定されているスナップリングによって軸方向に固定された、スロット付きで径方向に弾力性のある摩耗リングを支えることもできる。両方の摩耗リングがスロット付きで、径方向に鋳造シリンダを弾力的に圧迫するようになるときでも、スナップリングを、ピストン本体を囲む摩耗リングまたはこのようなブッシュを固定するために利用してもよい。
【００１８】
しかし、閉じた摩耗リングをピストンカバーの外周表面上で圧入によって焼きばめしてもよい。このような摩耗リングでも、これがこの目的のために軸方向に切り開かれる場合には交換することができる。複数の摩耗リングでも隣接して軸方向に焼きばめしてもよく、こうして異なる材料から構成される摩耗リングでも密に隣接して使用できることは理解されよう。
【００１９】
ピストンカバーおよび／またはピストン本体の外周表面をそれ自体鋳造シリンダの内径に適合させてもよく、こうしてピストンカバーおよびピストン本体がそれ自体で摩耗部品として役立つことは理解されよう。
【００２０】
別案として、ピストンカバーはその外周表面上で、高圧側に向って開いている環状隙間の中に、スロット付き摩耗リングを支えてもよく、この摩耗リングはその低圧側軸方向端部の領域において、径方向内向きに突き出た環状突出部を有し、この環状突出部は、ピストンカバーの外周上の、またはピストン本体を囲む摩耗リングの外周上の環状溝に係合している。例えば特許文献３から知られているように、最初に述べた変形も従来のピストンに使用することができるが、第２変形は、特にピストン本体を囲む摩耗リングがピストンカバーに軸方向に部分的に重なり合うときに、ピストンカバーとピストン本体の間の分断面の密封を改善する。
【００２１】
本質的に知られている方法で、ピストンカバーはその外周表面上で、径方向に突き出た突出部によって高圧側に向って軸方向に区切られた環状隙間の中に、摩耗リングを支えてもよく、ピストンカバーは、突出部の間で周方向に隙間の中に通ずる通路を有する。鋳造作業中に、熔融物はこれらの通路を通じて環状隙間の中に入って、密封作用を高めることができる。
【００２２】
ピストンロッドの製造を単純化し、異なるピストンの取付けを可能にするために、ピストンロッドの端部領域を、本質的に知られている方法で、ピストンロッドの上に取外し可能に保持されたピストンキャリアとして設計してもよいことは理解されよう。
【００２３】
例えば特許文献１、特許文献２、または特許文献３から知られているような、コールドチャンバ型鋳造機のためのワンピースピストンまたはマルチピースピストンでも、これらの高圧側ピストン端部壁の近くに、鋳造シリンダに対してピストンを密封する摩耗リングを有する。摩耗リングは環状隙間に軸方向にほとんど固定され、ほとんどスロットが付けられ、例えば段付きスロットを備え、したがってこれは環状隙間の中で弾力的に径方向に開いて広がることができる。冷却されたピストン端部壁の領域に配置されたこの形式の摩耗リングは、ピストンを十分に密封する。しかし、金属熔融物が環状隙間の中に貫入することができ、ここで摩耗リングの径方向の延展性を妨げることもあることがわかっている。これによりさらなる摩耗をもたらされる。
【００２４】
上に説明したものとは異なるピストンにおいて、すなわち特にワンピースピストンにおいても使用してもよい、独立した本発明の重要性も有する好ましい改善例では、ピストン本体の低圧側端部の領域で、スロット付きで径方向に弾力性のある摩耗リングを支えるためにピストン本体が備えられ、摩耗リングの低圧側軸方向端面は、その径方向厚さの大部分にわたってピストンロッドに対して露出している。低圧側に配置されたこのような摩耗リングは、ピストンの逆ストローク中に鋳造シリンダを清掃して固化した熔融残渣を除去する。この摩耗リングの低圧側軸方向端面は、大部分が清掃される鋳造シリンダ表面に露出しているので、ピストンロッドに関しては、これによって摩耗リングの軸方向固定のために備えられた表面がシリンダ壁から除去された金属残渣によって詰まることが防止され、摩耗リングが動かなくなるか、またはその径方向の弾力的性質を失うことが防止される。
【００２５】
従来のコールドチャンバ型鋳造機では、鋳造シリンダはその低圧側端部に、ピストンを鋳造シリンダの中に案内する導入円錐部を有する。各ストロークによって、ピストンは鋳造シリンダから部分的に引き出されるが、それは、その径方向に弾力的に開く高圧側摩耗リングがなお僅かに、例えば２、３ミリメートル、鋳造シリンダの円筒状表面と支承接触したままであり、さもなければ軸方向に導入円錐部と重なり合うような程度だけ引き出される。ピストンの各ストロークの前に、高圧側摩耗リングには、導入円錐部の領域において、ピストンの作業ストローク中に摩耗リングを潤滑する液体または固体の潤滑剤が供給される。従来のコールドチャンバ型鋳造機では、潤滑剤の一部のみをシリンダ壁に分配することができ、かなりの部分が導入円錐部の領域で失われることがわかっている。各ストローク中に、低圧側摩耗リングは鋳造シリンダから完全に引き出され、径方向に拡張することができる。作業ストローク中に、低圧側摩耗リングは導入円錐部の上で径方向に圧縮される。低圧側摩耗リングは、導入円錐部の上に残った潤滑剤を拭い取り、これを作業ストローク中に鋳造シリンダ壁に分配する。この結果、鋳造シリンダの潤滑は改善され、潤滑に必要な潤滑剤の量は減少する。
【００２６】
上に説明した低圧側摩耗リングを、追加の高圧側摩耗リングを有するピストンで、しかしまた追加の高圧側摩耗リングを有しないピストンでも使用することができる。
【００２７】
ある好ましい改善例では、ピストン本体はその低圧側端部において、その外周表面上に、低圧側に向って開いた環状隙間を有する。摩耗リングはその環状隙間の中に配置され、その高圧側軸方向端部の領域においては径方向内向きに突き出た環状突出部を有し、この突出部はピストン本体の外周上の環状溝に係合している。このような摩耗リングは、その低圧側端面の上で完全に露出している。前記摩耗リングの軸方向固定のために備えられた環状突出部は、この端面に対して片寄っており、すなわち動かなくなる傾向はない。しかし、環状突出部を別案として追加的にピストン本体の上に備えてもよいが、次いでこれに割り当てられた環状溝が摩耗リングに備えられている。
【００２８】
ある好ましい改善例では、さらなる摩耗リングもまた高圧側ピストン端部壁の領域に備えられている。この摩耗リングもやはり差し込まれていることは好ましく、径方向に弾力的であるように設計され、ピストン端部壁の領域でピストンの外周表面上に備えられた環状隙間の中に配置してもよく、この環状隙間は高圧側に向って開いていることが好ましい。高圧側と低圧側の摩耗リングが同一であり、したがって貯蔵保管が簡単になることは都合がよい。
【００２９】
ピストンの外周表面上には、高圧側摩耗リングの低圧側に軸方向に隣接して環状隙間が備えられ、固化した金属熔融残渣は、ピストンの動きを妨げることなく、これらを後部ピストン位置に排出できるまで収集可能である。
【００３０】
低圧側摩耗リングは同様に、その高圧側の径方向外端部領域に、摩耗リングを鋳造シリンダの中に導入することを容易にする導入円錐部を有してもよい。
【００３１】
本発明の例示的な実施形態を、図面によって以下にさらに詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１および図２は、金属、例えばアルミニウム合金のためのコールドチャンバ型鋳造機の、後でさらに詳細に説明する方法で冷却されるキャップ形状のピストン１を示す。ピストン１は、それ自体５で示すピストンロッドの端部領域を形成するピストンキャリア３を囲み、例えばピストンキャリア３にねじ式に取り付けられる。ピストンロッド５の駆動部によって、ピストン１は、コールドチャンバ型鋳造機の７で示す鋳造シリンダの中で、それ自体周知の方法で転置する。
【００３３】
ピストン１はマルチピース設計であり、ピストンカバー９を含み、ピストンカバー９は、ピストン１の高圧側の上に、ピストンキャリア３の軸方向に垂直な端面１１を大きな面積にわたって圧迫するピストン端部壁１３を形成する。端面１１上に係合するピストンカバー９は、これをピストン本体１５の低圧側に向って相接させ、ピストン本体１５はブッシュとして設計され、径方向に心合わせされ、ピストンカバー９の環状ショルダ１７においては高圧側で、またピストンキャリア３の環状ショルダ１９においては低圧側で液密に密封されている。互いにある角度をなす複数のねじ２３がピストン本体１５の軸方向抜き孔２１を貫通し、低圧側からピストンカバー９の中にねじ込まれ、ピストン本体１５をピストンカバー９と組み合わせて構造ユニットを形成する。
【００３４】
ピストンカバー９及びピストン本体１５から構成されるピストン１の構造ユニットは、互いに割り当てられた複数対のバヨネットロック部材２５、２７によって共に軸方向に締め付けられ、これらのバヨネットロック部材は一体的に形成されて、それぞれピストンキャリア３の上及びピストンカバー９の上で周方向にずれている。バヨネットロック部材２５、２７は、これらの間に通路２９および３１を開放させ、これらの通路を通ってバヨネットロック部材２５、２７を、軸方向に互いに挿入することができ、その後これらは、軸方向にピストンキャリア３に関して回転するピストンカバー９によって互いに軸方向にロックされる。図２において最もよくわかるように、ロックされた状態では、バヨネットロック部材２５、２７の間に軸方向遊び３３が残り、この遊びは、一方ではピストン端部壁１３を端面１１に対して支持することを可能にし、他方では詰まりを防止する。ピストンカバー９はピストンキャリア３の上に直接支持されるので、ピストンロッド５が低圧側の方向に引き戻されているときにピストンカバー９に作用する力は、ピストンキャリア３の中に直接導かれる。同様に、引き戻し動作中に、ピストン本体１５もまたピストンカバー９の上に直接支持され、締め付けねじ２３を介して力を伝える必要はない。ピストンロッド５の高圧側への移動中に、ピストン端部壁１３に作用する力は、ピストンキャリア３の端面１１によって直接吸収される。
【００３５】
ピストン本体１５の低圧側では、複数の当接エレメント３７が周方向に、ピストンキャリア３のそれぞれ割り当てられた皿穴３５の中に取り付けられ、径方向に弛め可能なねじ３９によってピストンキャリア３の上に保持されている。この場合の当接エレメント３７の各々は、ピストン本体１５の低圧側端面４３の上の隙間４１に係合し、ピストン本体１５を確実に固定し、したがってピストンカバー９も回転によってピストンキャリア３の上に固定する。
【００３６】
鋳造作業中に当接エレメント３７が詰まりによってピストン本体１５に粘着し、取外しが困難になる事態を防ぐために、軸方向にピストン本体１５に面する各当接エレメントの当接表面４５は、高圧側に対して径方向外向きに斜めに傾くように通っている。斜めの当接表面４５は、隙間４１の底部によって形成される同方向に延びる当接対向表面４７を圧迫する。したがって、当接エレメント３７はくさびの形をなし、このくさびは、径方向内向きに先細であり、ピストン１をピストンキャリア３から取り外すためには困難なく隙間３５、４１から引き出すことができる。
【００３７】
ピストン１はその外周に、径方向に弾力的に拡張して開く差し込まれた摩耗リング４９、５１を持っている。高圧側の摩耗リング４９は環状隙間５３の中に置かれ、ピストンカバー９の外周で高圧側に向って開き、内周溝５５を有し、この内周溝の中に、ピストンカバー９の径方向外向きに突き出た環状カラー５７が係合している。内周溝５５は、環状カラー５７の背後で径方向内向きに突き出た環状突出部５９と係合する。低圧側摩耗リング５１はブッシュの形をなし、高圧側に向って開いたピストン本体１５の隙間６１によって受け入れられている。軸方向の固定のためには、摩耗リング５１が高圧側に向ってピストンカバー９の上に支持されている。
【００３８】
摩耗手段４９、５１はスロット付きであり、図３に示すように、これらのスロット縁部６３は、互いに圧迫する周方向に延びる段表面６５を有する複数の段を形成する。同様に、高圧側摩耗リング４９は、図１で見ることができる説明された形式の段６５’を有する。
【００３９】
ピストン１を冷却するための冷却流体は、ピストンロッド５とピストンキャリア３の中央ダクト６７とを介して端面１１に配分される。径方向ダクト６９が端面１１の中に組み込まれており、この径方向ダクトの中で冷却流体はピストン端部壁１３と接触している。動作中に互いに整列しているバヨネット連結部の通路２９、３１を介して、冷却流体はピストンキャリア３の外周上でピストン本体１５の低圧側端部の領域中に流れ、ここでピストンキャリア３の径方向ダクト７１は、ピストンキャリア３またはピストンロッド５の中央環状ダクト７３に冷却流体を供給する。通路２９、３１とダクト７１との間では、ピストンキャリア３が、その外周上にシングルフライトらせん溝またはマルチフライトらせん溝７５を備え、らせん溝の旋削部は支持ウェブ７７によって互いに分離されている。ピストン本体１５は支持ウェブ７７の上に径方向に支持される。溝７５は冷却剤ダクトを形成し、これによって冷却流体はピストン本体１５と熱交換接触状態になることができる。らせん溝７５の代わりに、多数の互いに平行な周方向溝を、これらが軸方向ダクトによって互いに連結される限り備えてもよい。本質的に周方向に通る溝７５の代わりに軸方向に通る溝のみを備えてもよいことは理解されよう。
【００４０】
図１から図４によって説明したピストン設計の変形実施形態を以下に説明する。全く同じように作用する構成部分を、図１から図４までの参照番号によって示しているが、これらを区別するために１つの文字を付け加えた。動作のセットアップと形式とを説明するため、また可能な変形を説明するために、それぞれ上述の全体的説明を参照する。
【００４１】
図５および図６は、ピストン１ａの第１変形を示し、ここには図１から図４のピストン１の構成部分と特色３〜５１および６１〜７７が同様に実現されている。ピストン１とは対照的に、高圧側のやはりスロット付きの摩耗リング４９ａは、ピストンカバー９ａの周囲上の低圧側に向って開いた隙間７９の中に置かれ、軸方向に高圧側に向っては径方向突出部８１によって固定されている。ピストンカバー９ａの環状隙間の中にスナップ式に入れられたスプリングリング８３が、低圧側への軸方向固定を確保する。スプリングリング８３はまた、ピストン本体１５ａの外周上の隙間６１ａの中に置かれてスロット付きブッシュとして示される摩耗リング５１ａの軸方向固定も引き受ける。
【００４２】
径方向突出部８１の間には、周方向に通路８５が備えられ、これらの通路８５を通って熔融物が動作中に隙間７９の中に入ることができ、ここで隙間７９は摩耗リング４９ａの弾力的延展開放を支援する。これに関しては、特許文献３も参照される。
【００４３】
図５および図６のピストン１ａは、詳細には説明しないが、図１から図４までのピストン１の構成部分３〜５１および６１〜７７を含む。
【００４４】
図７は、図５および図６のピストン１ａとは異なるピストン１ｂを示しており、ここでは高圧側摩耗リング４９ｂは閉リングとして設計されており、ピストンカバー９ｂの外周上で低圧側に向って開いた隙間に圧入によって焼きばめされている。低圧側摩耗リング５１ｂは、高圧側摩耗リング４９ｂとピストン本体１５ｂの隙間６１ｂの低圧側ショルダとの間に軸方向に固定されている。摩耗リング５１ｂは、図３の摩耗リングと同様な方法でスロット付きブッシュとして設計されている。図５および図６のピストン１ａとは対照的に、ピストン端面の上に備えられた径方向突出部８１ｂは周方向に閉じている。しかし、その外側直径は摩耗リング４９ｂの外側直径よりも小さい。説明した構成部分のほかに、ピストン１ｂは、図１から図４のピストン１の構成部分３〜５１および６１〜７７を含む。
【００４５】
４９ｂ’および４９ｂ’’で指示するように、摩耗リング４９ｂをまた、軸方向に直接隣接して配置されて隙間７９ｂの中でピストンカバー９ｂに焼きばめされた複数の摩耗リングエレメントによって構成してもよい。摩耗リングのマルチピースの性質は取付けおよび取外しをさらに容易にする。さらに、リングエレメント４９ｂ’および４９ｂ’’は異なる材料から構成されてもよい。例えば、高圧側リングエレメント４９ｂ’をリングエレメント４９ｂ’’よりも耐摩耗性の高い材料から製造してもよく、かつ／またはリングエレメント４９ｂ’’はリングエレメント４９ｂ’よりも良い滑り性を有してもよい。
【００４６】
図８に示すピストン１ｃは、図１から図４のピストン１の変形であり、このピストンとは、高圧側摩耗リング４９ｃが低圧側摩耗リング５１ｃと軸方向に重なり合い、摩耗リング４９ｃの内側環状溝５５ｃはこの中に、ピストンカバー９ｃの環状突出部５７ｃのみならず、摩耗リング５１ｃの高圧側端部に備えられた環状突出部８７もまた係合させる点のみで本質的に異なる。両摩耗リング４９ｃおよび５１ｃもまたスロット付きリングとして設計され、ブッシュ形状の摩耗リング５１ｃは軸方向にピストンカバー９ｃと重なり合い、突出部５７ｃによって軸方向に固定されている。摩耗リング４９ｃ、５１ｃの重なり合いはピストン１ｃの密封作用を向上させる。ピストン１ｃの上に説明した構成部分のほかに、図１から図４のピストン１の構成部分３〜７７も存在する。
【００４７】
図９に示すピストン１ｄは、図１から図４のピストン１のさらに別の変形であり、このピストンとは、ピストン本体１５ｄが追加の摩耗リングを支えていないが、それ自体摩耗部品として設計されている点のみで本質的に異なる。ピストン本体１５ｄの外側直径は、鋳造シリンダの内側直径にぴったり適合している。さらなる説明がない限り、図１から図４のピストン１の構成部分３〜４９および７６〜７７は存在する。ピストンカバー９ｄは、低圧側に向って摩耗リング４９ｄの先まで軸方向に延在し、摩耗リング４９ｄの低圧側には環状隙間８９を備え、この環状隙間８９は摩耗リング４９ｄと直接隣接し、この環状隙間８９の中で、摩耗リング４９ｄを過ぎて低圧側に向った金属熔融物が集まって固化することが可能である。これによって、ピストン１ｄがその後端部位置にあり、したがって本質的に鋳造シリンダの外側にあるときに、金属残渣を鋳造シリンダから除去することができる。
【００４８】
図１０は、図１から図４のピストン１のさらに別の変形を示す。図１０に示すピストン１ｅはピストン１とは、ピストンカバー９ｅがそれ自体摩耗リングとして設計され、その周囲に保持された高圧側摩耗リングは不要になる点でのみ本質的に異なる。ピストンカバー９ｅの外側直径は、鋳造シリンダの内側直径にぴったり適合している。ピストン１の構成部分３〜４７、５１、および６１〜７７もまたピストン１ｅの上に与えられる。摩耗部品として設計されたピストンカバーもまた図９のピストン１ｄの中で使用してもよいことは理解されよう。さらに、図９からのピストン１ｄの摩耗部品として設計されたピストン本体１５ｄもまた、図５から図８の変形において備えてもよく、この場合、高圧側の摩耗リング４９ｃは図８のピストン１ｃにおいてピストン本体と軸方向に重なり合っている。
【００４９】
図１１は、ピストンのさらなる変形１ｆを示し、これは図９のピストン１ｄとは、スロット付き摩耗リング９１もまたピストン本体１５ｆの低圧側端部に配置されている点でのみ本質的に異なっている。図示した例示的実施形態では、摩耗リング９１は高圧側摩耗リング４９ｆと同一であるが、軸方向に逆方向に取り付けられている。その段付きスロットを９３に見ることができる。低圧側摩耗リング９１は径方向に弾力的に、したがってピストンの低圧側に向って、したがってピストンロッド５ｆに向って開く隙間９５の中で拡張可能に配置され、したがって本質的に全高にわたって露出したその軸方向端面９７からある距離において、環状溝９９を有し、この環状溝の中に、ピストン本体１５ｆから径方向に突き出た環状突出部１０１が係合している。環状突出部１０１は、ピストン本体１５ｆの上に摩耗リング９１を径方向に移動可能に固定する。
【００５０】
図１１は、本質的に鋳造シリンダ７ｆから引き出された後端部位置におけるピストン１ｆを示すが、高圧側摩耗リング４９ｆは鋳造シリンダ７ｆの円筒状壁領域の中になお保持され、圧縮されている。この場合さもなければ摩耗リング４９ｆは、鋳造シリンダ７ｆの端部において導入円錐部１０３と重なり合い、前記導入円錐部は、鋳造シリンダの７ｆの外側に拡張して開く摩耗リング４９ｆの導入をさらに容易にする。
【００５１】
１つまたは複数の供給ダクト１０５を通じて摩耗リング４９ｆを少量の潤滑剤で濡らすことができるが、供給ダクト１０５は導入円錐部１０３の領域で終わっている。潤滑剤は、作業ストローク中にシリンダ壁に対するピストンの摩擦を低下させる。潤滑剤を他の方法で、導入円錐部１０３と重なり合う摩耗リング４９ｆに供給してもよいことは理解されよう。潤滑剤は乾式でもよいが、液体潤滑剤でもよい。
【００５２】
ピストン１ｆが作業ストローク中に鋳造シリンダ７ｆの中に押し込まれた場合には、潤滑剤の一部が導入円錐部１０３の上で捕らえられ、次いで、鋳造シリンダ７ｆの中に入る間に摩耗リング９１が導入円錐部１０３によって圧縮された後に、低圧側摩耗リング９１によって鋳造シリンダ７ｆの中に取り上げられる。これをさらに容易にするために、摩耗リング９１は、その径方向外部高圧側環状縁部に円錐状面取り部１０７を有する。
【００５３】
図１１に示す端部位置へ戻る逆ストローク中に、摩耗リング９１は、鋳造シリンダ７ｆの内側壁に残っている可能性のある熔融残渣を拭い取り、こうして各ストロークによって鋳造シリンダ７ｆを清掃する。摩耗リング９１の端部壁９７は露出して、摩耗リング９１の軸方向固定のために表面によって重ね合わされていないので、摩耗リング９１が動かなくなる傾向は低い。
【００５４】
特にピストンカバーがピストン本体とワンピース式に連結され、かつ／またはピストンが高圧側摩耗リングを持たないときでも、マルチピースピストンの上述の変形において摩耗リング９１を備えてもよいことを理解されよう。
【００５５】
さらに、図１から図８および図１０を参照して説明した摩耗ブッシュ５１、５１ａ〜５１ｃ、および５１ｅは、適切であれば、軸方向に隣接して配置されているが互いに分離している２つまたはそれ以上の摩耗リングによって形成されてもよいことを理解されよう。これらの摩耗リングはそれ自体スロット付きでもよく、特に段付き様式でスロットを付けてもよく、または環状に閉じてもよい。摩耗リングが差し入れられる限り、これらの径方向圧力を、例えばピストン本体の止まり穴の中に置かれたらせん圧縮ばねなどの径方向ばねによって増加することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】ピストンロッドの端部領域を形成する附属のピストンキャリアを伴う、本発明によるマルチピースピストンの分解図である。
【図２】ピストンを通る軸方向縦断面図である。
【図３】ピストンの摩耗ブッシュの径方向図である。
【図４】ピストンキャリアの当接エレメントの径方向図である。
【図５】ピストンの第１変形を通る軸方向縦半断面図である。
【図６】図５における矢印ＶＩの方向に見たピストンの端面図である。
【図７】ピストンの第２変形を通る軸方向縦半断面図である。
【図８】ピストンの第３変形を通る軸方向縦半断面図である。
【図９】ピストンの第４変形を通る軸方向縦半断面図である。
【図１０】ピストンの第５変形を通る軸方向縦半断面図である。
【図１１】ピストンの第６変形の軸方向部分縦断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１    ピストン
３    ピストンキャリア
５    ピストンロッド
９    ピストンカバー
１１    端面
１３    ピストン端部壁
１５    ピストン本体
１７    環状ショルダ
１９    環状ショルダ
２１    軸方向抜き孔
２３    ねじ
２５    バヨネットロック部材
２７    バヨネットロック部材
２９    通路
３１    通路
３３    軸方向遊び
３５    皿穴
３７    当接エレメント
３９    ねじ
４１    隙間
４３    ピストン本体１５の低圧側端面
４５    当接表面
４７    当接対向表面
４９    高圧側摩耗リング
５１    低圧側摩耗リング
５３    環状隙間
５５    内周溝
５７    環状カラー
５９    環状突出部
６１    隙間
６３    スロット縁部
６５    段表面
６７    中央ダクト
６９    径方向ダクト
７１    径方向ダクト
７３    中央環状ダクト
７５    らせん溝
７７    支持ウェブ
７９    隙間
８１    径方向突出部
８３    スプリングリング
８５    周方向通路
８７    環状突出部
８９    環状隙間
９１    摩耗リング
９３    段付きスロット
９５    隙間
９７    軸方向端面
９９    環状溝
１０１    環状突出部
１０３    導入円錐部
１０５    供給ダクト
１０７    円錐状面取り部
【図１】
2009511275.tif 000003
【図２】
2009511275.tif 000004
【図３】
2009511275.tif 000005
【図４】
2009511275.tif 000006
【図５】
2009511275.tif 000007
【図６】
2009511275.tif 000008
【図７】
2009511275.tif 000009
【図８】
2009511275.tif 000010
【図９】
2009511275.tif 000011
【図１０】
2009511275.tif 000012
【図１１】
2009511275.tif 000013
【国際調査報告】
2009511275.tif 000014
2009511275.tif 000015
2009511275.tif 000016
2009511275.tif 000017
2009511275.tif 000018
2009511275.tif 000019
2009511275.tif 000020
2009511275.tif 000021
2009511275.tif 000022
2009511275.tif 000023