(57)【要約】  燃焼室を画成する冠面２ａを有する冠部２と、冠部と一体に設けられ、シリンダ壁面に摺動するスラスト側と反スラスト側のスカート部３ａ、３ｂと、一対のスカート部の円周方向から連結される一対のエプロン部４ａ、４ａと、冠部の冠面と反対側の裏面に形成されて、両スカート部間をほぼ長手方向に沿って形成された凹部６と、凹部の底面に一体に設けられ、一対のスカート部の並び方向へ沿って延出された複数の凸部７と、を備え、各凸部の長手方向の少なくとも一端縁を、一端縁と対向する凹部の内側面に一体に連結させた。これにより、鋳造時において、冠部裏面に凸部を成形する金型の凹部底部側でのエアの残留を無くして金型成形面への十分な転写性を得ることができる。
2016088455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室を画成する冠面を有する冠部と、
該冠部と一体に設けられ、シリンダ壁面に摺動するスラスト側と反スラスト側のスカート部と、
該一対のスカート部の円周方向から連結されて、ピストンピン孔が形成されたピンボスを有する一対のエプロン部と、
前記冠部の冠面と反対側の裏面に形成されて、前記両スカート部間をほぼ長手方向に沿って形成された凹部と、
該凹部の底面に一体に設けられ、前記一対のエプロン部の並び方向あるいは一対のスカート部の並び方向へ沿って延出された複数の凸部と、
を備え、
前記各凸部の長手方向の少なくとも一端縁が、該一端縁と対向する前記凹部の内側面に一体に連結されていることを特徴とする内燃機関用ピストン。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関用ピストンにおいて、
前記各凸部の高さは、前記凹部の深さよりも同等あるいは低く形成されていることを特徴とする内燃機関用ピストン。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関用ピストンにおいて、
前記凹部は、長辺が前記両スカート部方向に沿った矩形長溝状に形成されていることを特徴とする内燃機関用ピストン。
【請求項４】
請求項１に記載の内燃機関用ピストンであって、
前記凸部は、前記ピストンピン孔の軸線方向に沿って複数形成されていることを特徴とする内燃機関用ピストン。
【請求項５】
請求項４に記載の内燃機関用ピストンにおいて、
前記複数の凸部は、ある特定の隣接する２つの凸部の間隔が、それ以外の隣接する凸部間の間隔よりも大きく形成されていることを特徴とする内燃機関用ピストン。
【請求項６】
請求項１に記載の内燃機関用ピストンにおいて、
前記複数の凸部は、円弧状に形成されていることを特徴とする内燃機関用ピストン。
【請求項７】
請求項６に記載の内燃機関用ピストンにおいて、
前記円弧状の凸部は、径方向外側に凸形状となるように形成されていることを特徴とする内燃機関用ピストン。
【請求項８】
請求項１に記載の内燃機関用ピストンにおいて、
前記複数の凸部は、楔状に形成されていることを特徴とする内燃機関用ピストン。
【請求項９】
請求項８に記載の内燃機関用ピストンにおいて、
前記複数の凸部は径方向外側に凸状となるように形成されていることを特徴とする内燃機関用ピストン。
【請求項１０】
請求項１に記載の内燃機関用ピストンであって、
前記複数の凸部は、前記凹部のピストンピン孔の軸方向及びこれに交差するように延びる格子状に形成されていることを特徴とする内燃機関用ピストン。
【請求項１１】
燃焼室を画成する冠面を有する冠部と、
該冠部と一体に設けられ、シリンダ壁面に摺動するスラスト側と反スラスト側のスカート部と、
該一対のスカート部の円周方向から連結されて、ピストンピン孔が形成されたピンボスを有する一対のエプロン部と、
を備えた内燃機関用ピストンの製造装置であって、
前記両スカート部や両エプロン部の内面及び冠部の冠面と反対側の裏面を成形し、該裏面の前記両スカート部間に凹部を成形し、該凹部の内面と一体に前記一対のスカート部の並び方向あるいは前記一対のエプロン部の並び方向に設けられた複数の凸部を成形する下型と、
該下型の上方位置に配置され、前記冠部の冠面側を成形する上型と、
を備え、
前記下型は、
前記両スカート部の各内面を形成する内面形成部の中央部の上面に、前記凹部を形成する突出部が形成されていると共に、該突出部の上面に前記各凸部を形成する複数の溝部が形成され、
前記中央部の高さが、下型の他の内面形成部よりも前記突出部の分だけ高く形成されていると共に、前記各溝部の深さを前記突出部の高さよりも浅く形成し、
さらに、前記各溝部の長手方向の少なくとも一端側に形成された開口部が各溝部の底面より低くあるいはほぼ同一の高さに形成されて、
前記金型の内部に注入された溶湯金属を、前記開口部から前記各溝部の底面側に流入させたことを特徴とする内燃機関用ピストンの製造装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の内燃機関用ピストンの製造装置において、
前記下型は、
前記突出部や各溝部及び開口部が設けられた第１コアと、
該第１コアの外周側に配置されて、前記スカート部やエプロン部の内面を形成する第２コアと、
を備えていることを特徴とする内燃機関用ピストンの製造装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の内燃機関用ピストンの製造装置において、
前記下型の型締め後における前記第１コアの各溝部の底面は、前記第２コアの鉛直方向の高さよりも高い位置に配置されていることを特徴とする内燃機関用ピストンの製造装置。
【請求項１４】
燃焼室を画成する冠面を有する冠部と、
該冠部と一体に設けられ、シリンダ壁面に摺動するスラスト側と反スラスト側のスカート部と、
該一対のスカート部の円周方向から連結されて、ピストンピン孔が形成されたピンボスを有する一対のエプロン部と
前記冠部の冠面と反対側の裏面に形成されて、前記両スカート部間をほぼ長手方向に沿って形成された凹部と、
該凹部の内面に一体に設けられ、前記エプロン部方向へ沿って延出された複数の凸部と、
前記各凸部の長手方向の少なくとも一端縁が、該一端縁と対向する前記凹部の周縁よりも内側に配置されてなる内燃機関用ピストンの製造方法において、
前記冠部の冠面と反対側の裏面と両スカート部及び両エプロン部の各内面を成形する下型を型締めすると共に、前記冠部の冠面を成形する上型を前記下型の上方所定位置にセットする型締め工程と、
前記下型と上型との間に形成されたキャビティに重力鋳造法によって溶湯を注入する注入工程と、
前記注入工程中に、前記複数の凸部を成形する金型の溝部に、該溝部の一端部に形成された開口部を介して溝部の底面側に前記溶湯を流入させる流入工程と、
前記キャビティ内に溶湯が充填されて冷却固化した後に、前記金型を離型させて前記ピストンをキャビティ内から取り出す取り出し工程と、
を備えたことを特徴とする内燃機関用ピストンの製造方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の内燃機関用ピストンの製造方法であって、
前記下型は、分割された複数のコアから構成され、該複数のコアのうち、上面に前記凹部を成形する突出部を有するセンターコアは、前記下型が型締めされた後において、少なくとも前記突出部の分だけ他のコアよりも高く配置されて、前記流入工程では、前記センターコアの上面側に回り込んだ溶湯を、前記開口部を介して各溝部の底部側から流入させることを特徴とする内燃機関用ピストンの製造方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の内燃機関用ピストンの製造方法において、
前記下型の型締め後は、前記センターコアの前記突出部が形成された上面が前記他のコアの高さよりも高い位置になるように配置されて、前記流入工程では、前記他の上面側から各溝部の底面に開口部を介して溶湯を流入させることを特徴とする内燃機関用ピストンの製造方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の内燃機関用ピストンの製造方法において、
前記センターコア以外の他のコアは、前記スカート部やエプロン部の内面を成形することを特徴とする内燃機関用ピストンの製造方法。
【請求項１８】
請求項１５に記載の内燃機関用ピストンの製造方法において、
前記離型させてピストンをキャビティ内から取り出す工程で、前記下型は、前記センターコアを下降させた後に、この空間内に前記他のコアを互いに近接移動させて離型することを特徴とする内燃機関用ピストンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冠部の裏面側に複数の冷却用凸部が設けられた内燃機関用ピストンと、該ピストンの製造装置及び製造方法の改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
機関運転中において熱負荷の高い内燃機関用ピストンは、従来からその冷却方法として種々の手段が取られており、その一つとして、例えば以下の特許文献１に記載されているものが知られている。【０００３】
このピストンは、例えばアルミニウム合金材によって一体に形成され、冠部の冠面と反対側の裏面側に複数の冷却用フィンが一体に突設されている。この各冷却フィンは、前記裏面のほぼ中央側に位置するものがほぼ直線状に設けられていると共に、その外周側に位置するものが中央側の冷却フィンを取り囲むように円弧状に形成されている。【０００４】
そして、前記ピストンと一体に成形された複数の冷却フィンによって冠部裏面側の表面積を大きくして、ピストン駆動時における冷却効果を高めるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭５６−１１８９３８号公報
【発明の概要】
【０００６】
しかしながら、前記特許文献１に記載されたピストンは、前記各冷却フィンが冠部裏面から下方へ突起状に形成されていることから、重力金型鋳造法（グラビティ）で鋳造した場合には、冷却フィンを成形する凹部を有する金型内に溶融金属を注入した際に、溶融金属が前記凹部の上端開口側から内部（底部側）に入り込むため、前記凹部の底部側にエアが残留した状態で凝固してしまう。
【０００７】
このため、金型成形面への十分な転写性が得られず、冷却フィンの表面積を十分に確保することができない。この結果、冠部の冷却効率が低下してしまうおそれがある。
【０００８】
本発明は、前記従来の技術的課題に鑑みて案出されたもので、鋳造時において、冠部裏面に凸部を成形する金型の凹部底部側でのエアの残留を無くして金型成形面への十分な転写性を得ることのできる内燃機関用ピストンとピストン製造装置及び製造方法を提供することを目的としている。
【０００９】
本願請求項１に記載の内燃機関用ピストンは、燃焼室を画成する冠面を有する冠部と、該冠部と一体に設けられ、シリンダ壁面に摺動するスラスト側と反スラスト側のスカート部と、該一対のスカート部の円周方向から連結されて、ピストンピン孔が形成されたピンボスを有する一対のエプロン部と、前記冠部の冠面と反対側の裏面に形成されて、前記両スカート部間をほぼ長手方向に沿って形成された凹部と、該凹部の底面に一体に設けられ、前記エプロン部方向あるいはスカート部方向へ沿って延出された複数の凸部と、を備え、前記各凸部の長手方向の少なくとも一端縁が、該一端縁と対向する前記凹部の内側面に一体に結合されていることを特徴としている。
【００１０】
このピストンの製造装置としては、鋳造金型の下型は、前記両スカート部の各内面を形成する内面形成部の間に位置する中央部の上面に、ピストンの冠部裏面に凹部を形成する突出部が形成されていると共に、該突出部の上面に冠部裏面に各凸部を形成する複数の溝部が形成され、前記中央部の高さが、下型の他の内面形成部よりも前記突出部の分だけ高く形成されていると共に、前記各溝部の深さを前記突出部の高さよりも浅く形成し、さらに、前記各溝部の長手方向の少なくとも一端側に形成された開口部が各溝部の底面より低くあるいはほぼ同一の高さに形成されて、前記金型の内部に注入された溶湯金属を、前記開口部から前記各溝部の底面側に流入させたことを特徴としている。
【００１１】
本発明によれば、鋳造時におけるピストンの冠部裏面に複数の凸部を成形する鋳造金型の各溝部の底部側に溶湯を流入させてエアの残留を抑制し、金型成形面への良好な転写性を確保することができる。これによって、ピストンの凸部の表面積を所望の大きさにすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る内燃機関用ピストンがシリンダ壁面に摺動する状態を示す縦断面図である。
【図２】本実施形態に供されるピストンの正面図である。
【図３】同ピストンの底面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図４のＢ部拡大図である。
【図６】図４のＣ−Ｃ線断面図である。
【図７】図６のＤ部拡大図である。
【図８】本実施形態の鋳造金型装置のアッパコアを外した状態の平面図である。
【図９】鋳造金型装置の縦断面図である。
【図１０】図９のＥ部拡大図である。
【図１１】本実施形態の鋳造金型装置の中子の分解平面図である。
【図１２】同中子を型締めした状態を示す正面図である。
【図１３】同中子を型締めした状態を示す右側面図である。
【図１４】同中子を型締めした状態を示す俯瞰図である。
【図１５】同中子を型締めした状態を示す平面図である。
【図１６】同鋳造装置のキャビティ内にアルミ合金溶湯が注入された初期の状態を示す説明図である。
【図１７】図１７のＦ−Ｆ線断面図である。
【図１８】同キャビティ内にアルミ合金溶湯がさらに充填された状態を示す説明図である。
【図１９】迫り上がったアルミ合金溶湯が中子の上部側から各溝部に流入する状態を示す説明図である。
【図２０】図１８のＧ部拡大図である。
【図２１】各溝部にアルミ合金溶湯がさらに迫り上がってきた状態を示す図１８のＧ部拡大図である。
【図２２】キャビティ内にアルミ合金溶湯が充填された状態を示す説明図である。
【図２３】図２２のＨ部拡大図である。
【図２４】第２実施形態のピストンを示し、Ａはピストンの底面図、ＢはＡのＩ−Ｉ線断面図である。
【図２５】第３実施形態のピストンを示し、Ａはピストンの底面図、ＢはＡのＪ−Ｊ線断面図である。
【図２６】第４実施形態のピストンを示し、Ａはピストンの底面図、ＢはＡのＫ−Ｋ線断面図である。
【図２７】第５実施形態のピストンを示し、Ａはピストンの底面図、ＢはＡのＬ−Ｌ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る内燃機関用ピストンと該ピストンの製造方法及び製造装置の実施形態を詳述する。本実施形態に供されるピストンは火花点火式のガソリン機関に適用したものである。
【００１４】
前記ピストン１は、図１に示すように、機関のシリンダブロック０１内に形成されたほぼ円柱状のシリンダ壁面０２内に上下摺動自在に設けられ、前記シリンダ壁面０２と図外のシリンダヘッドの下面との間に燃焼室０３を形成するようになっていると共に、ピストンピン０４に連結されたコンロッド０５を介して図外のクランクシャフトに連結されている。
【００１５】
前記ピストン１は、全体が母材としてＡＣ８Ａ  Ａｌ−Ｓｉ系のアルミニウム合金によって一体に鋳造され、図１〜図３に示すように、ほぼ円筒状に形成されて、冠面２ａ上に燃焼室を画成する冠部２と、該冠部２の下端外周縁に一体に設けられた円弧状の一対のスラスト側スカート部３ａ及び反スラスト側スカート３ｂと、該各スカート部３ａ、３ｂの円周方向の両側端に各連結部位を介して連結された一対のエプロン部４ａ、４ｂと、を備えている。なお、このエプロン部４ａ、４ａには、図外のピストンピンの両端部をピストンピン孔４ｃ、４ｃを介して支持するピンボス４ｂ、４ｂが一体に形成されている。
【００１６】
前記冠部２は、比較的肉厚に形成された円盤状を呈し、前記燃焼室０３を画成する冠面２ａ上に吸気弁と排気弁の干渉を防止する図外のバルブリセスが形成されていると共に、冠面２ａの外周部が凸状に形成されている。また、冠部２は、外周部にプレッシャリングやオイルリング５ａ〜５ｃが嵌着される３つのピストンリング溝２ｂ、２ｃ、２ｄが形成されている。
【００１７】
また、前記冠部２の冠面２ａと反対側の裏面２ｅには、図１、図３〜図５に示すような矩形状の凹部６が形成されていると共に、該凹部６の底面６ａには複数の凸部７が一体に設けられている。
【００１８】
前記凹部６は、図３に示すように、前記両スカート部３ａ、３ｂの中心を結ぶ軸線Ｘ上（ピンボス部４ｂ、４ｂの軸線に直交する方向）に沿って長方形状に延出形成され、長辺の長さＬが図４にも示すように、前記冠部２のスカート部３ａ、３ｂとの連結箇所の円弧状上壁面８ａ、８ｂ付近まで延設されていると共に、短辺の巾Ｗが図６にも示すように、両ピンボス部４ｂ、４ｂとの連結箇所の円弧状上壁面９ａ、９ｂ付近まで形成されている。
【００１９】
また、前記凹部６の長辺側の対向内側面６ｂ、６ｂと短片側の対向内側面６ｃ、６ｃは、図５及び図７に示すように、それぞれ前記底面６ａから立ち下がった円弧状に形成されていると共に、各外周縁６ｄが前記円弧状上壁面８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂと滑らかに連結されるのではなく、段差状に連結されている。
【００２０】
前記各凸部７は、図３に示すように、前記凹部６の底面６ａ上に一体に設けられ、各ピンボス部４ｂ、４ｂの軸線Ｙを中心とした所定スパンＳ、つまり前記凹部底面６ａの矩形状の中央部を介して、図中、左右２つの群に分かれている。つまり、スラスト側スカート部３ａ側の４つの群と、反スラスト側スカート部３ｂ側の４つの群に別れて合計で８つ設けられている。
【００２１】
また、２つの群の各凸部７は、前記ピンボス部４ｂ、４ｂの軸線Ｙに沿って直線状に形成され、つまり、一対のエプロン部４ａ、４ａの対向方向に沿って形成されていると共に、互いに一定の巾隙間Ｓ１をもって並設されている。また、両端部７ａ、７ｂが前記凹部６の長辺側の対向内側面６ｂ、６ｂに連結されていると共に、外面７ｃがそれぞれ横断面ほぼ円弧状に形成されている。さらに、図５及び図７に示すように、その高さＨが前記凹部６の深さＤよりも僅かに低く形成されている。
【００２２】
以上のように、ピストン１の冠部２の裏面２ｅ側では、前記凹部６と各凸部７が形成されていることから、斯かる凹部６や凸部７が形成されていないものと比較して裏面２ｅ全体の表面積が大きくなる。
【００２３】
このため、前記各凸部７が形成された凹部６領域での放熱効果が大きくなって、冠部２及び冠部２付近のピストン１冷却効率を促進させることができる。
【００２４】
特に、前記凸部７の先端面７ｃが円弧状に形成されていることから、全体の表面積が大きくなって前記放熱効果をさらに大きくすることができる。
【００２５】
また、前記凹部６の長辺側の対向内側面６ｂ、６ｂと短片側の対向内側面６ｃ、６ｃが、それぞれ前記底面６ａから立ち下がった円弧状に形成されていると共に、各外周縁６ｄが前記円弧状上壁面８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂと滑らかに連結されるのではなく、段差状に連結されていることから、これらの構成によっても前記凹部６の領域の表面積が大きくなる。この結果、前記各凸部７と相俟って、裏面２ｅ全体の表面積が大きくなることから、前記放熱効果が良好になって冷却効率の向上が図れる。
〔ピストンの鋳造金型装置〕
前記ピストン１を鋳造する鋳造用金型１０としては、図８及び図９に示すように、外型であるモールド型１１と、このモールド型１１の内部下部側に設けられた下型である中子１２と、モールド型１１の上部に設けられた上型であるトップコア１３と、これらの各コア１１〜１３によって隔成されるキャビティ１４と、から主として構成されている。
【００２６】
前記モールド型１１は、前記キャビティ１４に対して溶湯を給湯するための湯道１５が設けてあり、この湯道１５は、上流側に湯口１５ａが形成されて下流部１５ｂが前記キャビティ１４の下部側に連通している。
【００２７】
前記中子１２は、前記モールド型１１の内面と前記トップコア１３の下面１３ａと協働してピストン１の冠部２やスカート部３ａ、３ｂ及びエプロン部４ａ、４ａなどを成形するものである。
【００２８】
すなわち、この中子１２は、図１１〜図１５に示すように、複数の分割コアを組み合わせてなり、中央に位置して前記凹部６や各凸部７を成形する中央部であるほぼ板状のセンターコア１６と、該センターコア１６の図中両側に配置されて、主として両スカート部３ａ、３ｂの円周方向の中央部内面を成形する２つのフィリップコア１７、１７と、前記センターコア１６の図中上下に配置されて、主としてピンボス部４ｂ、４ｂを含む前記エプロン部４ａ、４ａを成形する２つのサイドコア１８、１８と、を備えている。
【００２９】
前記センターコア１６は、図９〜図１５に示すように、上端面１６ａが両フィリップコア１７，１７側に延びた長方形状に形成されて、下端面から上端面１６ａまでの高さＨ２が前記両フィリップコア１７及び両サイドコア１８の高さよりも高く形成されて、この高さの差分が前記冠部２裏面２ｅの凹部６を形成するための突出部１９として構成されている。
【００３０】
前記突出部１９は、前記センターコア１６の上端面１６ａ全体に有し、この上面（上端面１６ａ）に前記冠部２の裏面２ｅ側の各凸部７を形成するための複数の溝部２０が形成されている。すなわち、この各溝部２０は、前記両フィリップコア１７，１７側に突出部１９の矩形状の中央上端面１９ａを挟んでそれぞれ４つずつの２つの群からなり、前記突出部１９の巾方向、つまり前記両サイドコア１８、１８間を直線状に形成されていると共に、それぞれが断面ほぼ円弧状に形成されている。また、該各溝部２０は、その深さＤ１が前記突出部１９の高さＨ２よりも浅く形成されていると共に、軸方向の両端部に開口部２０ａ、２０ｂが形成されている。
【００３１】
前記トップコア１３は、図外のシリンダなどによって形成された昇降機によって前記モールド型１１の上端開口に対して開閉自在に配置され、下端面のキャビティ面１３ａによって前記冠部２の冠面２ａを成形するようになっている。
【００３２】
つまり、前記トップコア１３の前記中子１２と対向したキャビティ面１３ａは、キャビティ１４にアルミニウム合金の溶湯を給湯（注湯）して製品としてのピストン１を成形するときに、ピストン１の冠面２ａを転写するための転写面に形成されている。
【００３３】
また、前記トップコア１３の上端部外周には、コア本体が前記昇降機によって前記モールド型１１の上端開口１１ａから内部に入り込んだ際に、該モールド型１１の上端開口縁に当接してそれ以上に移動を規制するフランジ部１３ｂが一体に設けられている。
【００３４】
〔ピストンの鋳造方法〕
したがって、前記鋳造用金型１０を用いてピストン１を鋳造するには、予め前記モールド型１１内で中子１２の各コア１６〜１８の型締めを行い、続いて図９の位置にあるトップコア１３を、図１６に示すように、トップコア１３のフランジ部１３ｂがモールド型１１の上端開口部１１ａの孔縁に当接するまで下降させて型締めを行う（型締め工程）。
【００３５】
その後、図１６、１７に示すように、前記モールド型１１の湯口１５ａから湯道１５を介してキャビティ１４の下部から内部へアルミ合金の溶湯２１を徐々に注入して、図２２に示すように、キャビティ１４全体にアルミ合金溶湯２１を充填する（注入工程）。
【００３６】
これにより、前記キャビティ１４内に供給されたアルミ合金溶湯２１は、図１８に示すように、モールド型１１の内部でセンターコア１６と両フィリップコア１７，１７及び両サイドコア１８，１８の各外面を伝って迫り上がり、センターコア１６の上端部１６ａまで達すると、図１９の実線矢印で示すように、アルミ合金溶湯２１が各サイドコア１８，１８の両外側面側に回り込み、ここからさらに前記各溝部２０の各開口部２０ａ、２０ｂ側から底面２０ｃ側へ回り込んで、図２０、図２１に示すように、底面２０ｃ側から少しずつ上端方向へ迫り上がって行く（流入工程）。
【００３７】
その後、図２２に示すように、前記アルミ合金溶湯２１が最終的にキャビティ１４内に完全に充填されると、各溝部２０や突出部１９の上面もアルミ合金溶湯２１で覆われて冠部２の冠面２ａと前記各凹６及び凸部７を含む裏面２ｅ全体が形成される。
【００３８】
つまり、この状態で、モールド型１１の内面と中子１２の外面及びトップコア１３のキャビティ面１３ａに密着して形状転写される。
【００３９】
特に、この実施形態では、前記アルミ溶湯２１は、湯口１５ａから湯道１５を通ってモールド型１１の下方から冠部２側のキャビティ１４に流れて行くが、冠部２側のキャビティ１４では、アルミ溶湯２１の合流する部位であり、エア巻き込みによる鋳造不良、例えば湯回り不良が発生し易い部位である。
【００４０】
しかし、本実施形態では、前述のように、アルミ合金溶湯２１が各溝部２０内に入り込む方向が、図１９の破線矢印で示すように、前記突出部１９を乗り越えて上端開口側から内部に入るのではなく、前記突出部１９を乗り越える前に、同図の実線矢印で示すように、各溝部２０の両端開口部２０ａ、２０ｂから底面２０ｃ側に入り込んで、ここから迫り上がって行くように流入する。
【００４１】
このため、各溝部２０内でアルミ合金溶湯２１と底面２０ｃとの間にエアの入り込むことがなく、各溝部２０の底面２０ｃを含む内面全体に速やかに密着することから、形状転写性が良好になる。この結果、前記各溝部２０によって形成される前記各凸部７の表面積を十分に確保できる。
【００４２】
しかも、前記各溝部２０に流入した後のアルミ合金溶湯２１は、前記突出部１９の外面全体を徐々に覆うように密着しつつ行き渡ることから、斯かる突出部１９によって形成される前記凹部６の内面の表面積も大きなものとなる。
【００４３】
なお、前記キャビティ１４内へのアルミ合金溶湯２１の充填が終了して、所定時間冷却した後、鋳造用金型１０を型開きしてピストン１の母材を取り出す（取り出し工程）。
【００４４】
その後、ピストン母材の表面などを機械的に切削することによって、図２に示すピストン１の成形作業が完了する。
【００４５】
以上のように、本実施形態のピストン１によれば、冠部２の裏面２ｅ側では、前記凹部６によって表面積が大きくなると共に、特に、該凹部６内に設けられた各凸部７は、前記鋳造中におけるエアによる影響が全くなく、良好な転写性が得られることから、大きな表面積を確保できるので、前記凹部６と相俟って冠部２の放熱効果が大きくなる。この結果、冠部２の冷却効率の向上が図れる。
【００４６】
しかも、前記凹部６は、前述したように、各内側面６ｂ、６ｂ、６ｃ６ｃの外周縁６ｄが前記円弧状上壁面８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂと滑らかに連結されるのではなく、段差状に連結されていることから、これらの構成によっても前記凹部６の領域の表面積が大きくなる。これによって、前記各凸部７と相俟って、裏面２ｅ全体の表面積が大きくなることから、前記放熱効果が良好になって冷却効率を促進させることができる。
【００４７】
また、ピストン製造方法及び製造装置によれば、前記各溝部２０の長手方向の向きを突出部１９の巾方向に沿って配置して、各開口部２０ａ、２０ｂをアルミ合金溶湯２１が迫り上がって来る両サイドコア１８、１８に対向して形成したと共に、各溝部２０の底面２０ｃの高さをフィリップコア１７，１７やサイドコア１８，１８の上端面より高い位置にしたことから、アルミ合金溶湯２１が各溝部２０内へ流入し易くなる。
【００４８】
これによって、前記各溝部２０内へのアルミ合金溶湯２１の流入性が向上すると共に、エアが残留しない状態になることから、前記各凸部７を高精度に成形することができる。
【００４９】
これによって、前記各凸部７の表面積を大きくできることから放熱効果がさらに大きくなってピストン１の冷却効率を一層促進できる。
【００５０】
また、前記センターコア１６に突出部１９を設けると共に、各溝部２０の深さＤ２を突出部１９の高さよりも低くするだけで、エアの影響を排除して表面精度を向上させるようになっているため、この成形作業が容易であり、コストの低減化も図れる。
【００５１】
しかも、各溝部２０がエプロン部４ａ、４ａ方向に沿って直線状に形成されていることから、溶湯を充填し易くなる。なぜなら、金型内にアルミ合金溶湯２１を注入して行くと、アルミ合金溶湯２１が重力方向下側から迫り上がってくるが、冠部２を形成する段階では、該冠部２の中央に向かって集まる早さはスカート部３ａ、３ｂ方向よりもエプロン部４ａ、４ａ方向のほうが早い。つまり、エプロン部４ａ、４ａ方向のほうが形成が早いため、各溝部２０への流入が早くなり、各溝部２０による各凸部７の形成の形状転写性が良くなるからである。
〔第２実施形態〕
図２４Ａ，Ｂは本発明の第２実施形態を示し、基本構造は第１実施形態と同様であるが、異なるところは、各凸部７の配列を変更したものである。
【００５２】
すなわち、ピストン１の冠部２の裏面２ｅ側には、第１実施形態と同様の両スカート部３ａ、３ｂ間に延びた長方形状の凹部６が形成されていると共に、該凹部６の中央部を挟んで左右に３つずつの２つの凸部７群が形成されている。この各凸部７は、互いに所定の巾隙間Ｓ２を介して３列に並設されていると共に、凹部６の長手方向に沿って、つまり、言い換えれば、一対のスラスト側スカート部３ａ及び反スラスト側スカート部３ｂの並び方向に沿って延設されている。したがって、前記各凸部７は、第１実施形態のものよりも数は少ないがそれぞれの長さが長く形成されており、これによって大きな表面積を確保している。
【００５３】
また、この各凸部７の高さは、前記凹部の深さよりも低く形成されていることなど、他の構成は第１実施形態と同様である。
【００５４】
さらに、このピストン１の製造方法や製造装置は、前記各凸部７を成形する各溝部２０の配置や数が異なるだけで他は第１実施形態と同じである。したがって、この実施形態も、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
〔第３実施形態〕
図２５Ａ，Ｂは第３実施形態を示し、これもピストンや製造装置の基本構造及び製造方法は第１、第２実施形態と同様であるが、異なるところは、各凸部７の数や長さを変更したものである。
【００５５】
すなわち、ピストン１は、冠部２の裏面２ｅに形成された凹部１９の内側に左右２つの凸部群が形成されているが、この各凸部７は、それぞれの長さが短く形成されて、各群でピンボス部４ｂ、４ｂ方向に沿って５列状態に並設されていると共に、前記各スカート部３ａ、３ｂ方向へ沿って２列状態に配置されている。これによって、前記凹部６の底面６ａが格子状に形成されている。
【００５６】
したがって、この実施形態も第１、第２実施形態と同様な作用効果が得られるが、前記他の実施形態よりも前記凹部６の格子状の底面６ａの表面積が大きくなると共に、各凸部７自体の表面積も大きくなることから、放熱効果も大きくなる。この結果、冠部２の冷却効率もさらに向上する。
〔第４実施形態〕
図２６Ａ、Ｂは第４実施形態を示し、このピストン１の基本構造は第１実施形態と同じであるが、長方形状の凹部６の底面６ａに設けられた各凸部７が、ピンボス部４ｂ、４ｂの軸線Ｙに対して直線状ではなく、外側へ凸状に折曲された円弧状に形成されている。
【００５７】
したがって、この実施形態も前記各実施形態と同様な作用効果が得られると共に、各凸部７が円弧状に形成されていることから、直線状の第１実施形態のものよりも僅かに表面積が大きくなる。したがって、冠部２の放熱効果も大きくなる。
〔第５実施形態〕
図２７Ａ、Ｂは第５実施形態を示し、このピストン１の基本構造は第１実施形態と同じであるが、長方形状の凹部６の底面６ａに設けられた各凸部７が、ピンボス部４ｂ、４ｂの軸線Ｙに対して直線状ではなく、外側へ凸状に折曲されたく字形状及び逆く字形状に形成されている。
【００５８】
したがって、この実施形態も前記各実施形態と同様な作用効果が得られると共に、各凸部７が円弧状に形成されていることから、直線状の第１実施形態のものよりも僅かに表面積が大きくなる。したがって、冠部２の放熱効果も大きくなる。
【００５９】
本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば前記各凸部の形状をさらに変更したり、数を多くすることも可能であり、また凹部の大きさや深さもピストンに仕様や大きさなどに応じて任意に設定することが可能である。
【００６０】
また、前記各凸部は、その高さが凹部の深さより低く形成されているだけでなく、ほぼ同一に形成されていてもよい。
【００６１】
前記実施形態から把握される技術的思想について以下に記載する。
【００６２】
前記複数の凸部は、ある特定の隣接する２つの凸部の間隔が、それ以外の隣接する凸部間の間隔よりも大きく形成されてもよい。この発明によれば、前記２つの凸部の間隔を大きい箇所を形成することによって、冠部の厚さを測定する手段として利用することができる。
【００６３】
前記複数の凸部は、円弧状に形成されてもよい。この発明によれば、前記複数の凸部が円弧状に形成されていることから、直線状に形成した場合に比較して表面積を大きくすることができる。
【００６４】
前記円弧状の凸部は、径方向外側に凸形状となるように形成されてもよい。この発明によれば、径方向外側に凸形状とすることにより、中央に空間ができるので、この空間で冠部の厚さ測定箇所とオーバーラップさせることができる。
【００６５】
前記複数の凸部は、楔状に形成されてもよい。この発明によれば、前記凸部を直線状に形成した場合よりも表面積を大きくすることができる。
【００６６】
前記複数の凸部は径方向外側に凸状となるように形成されてもよい。この発明によれば、中央部に空間が形成できることで、この空間により冠部の厚さを測定することができる。つまり、凸部の先端が冠部の厚さ測定箇所とオーバーラップできる。
【００６７】
前記複数の凸部は、前記凹部のピストンピン孔の軸方向及びこれに交差するように延びる格子状に形成されてもよい。
【００６８】
前記センターコア以外の他のコアは、前記スカート部やエプロン部の内面を成形するものであってもよい。
【００６９】
前記下型は、前記離型させてピストンをキャビティ内から取り出す工程で、前記センターコアを下降させた後に、この空間内に前記他のコアを互いに近接移動させて離型するものであってもよい。この離型方法を採用することにより、ピストンにアンダーカット部が存在しても何ら支障なく離型させることができる。また、前記各凸部は、凹部内に位置することから他のコアを互いに近接方向へ移動させても前記凸部に干渉することはない。
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【国際調査報告】
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