(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯をピストン（８）の頭部外周面（８ｂ）から圧入し、キャビティ（１）内のガスをピストン（８）の裾部外周面（８ｃ）から吸引することを特徴とするピストンのダイカスト成形方法。
【請求項２】
溶湯をピストン（８）の頭部外周面（８ｂ）に沿って回転するように圧入すると共に、頭部外周面（８ｂ）に対しピストン裾部（２８）の側方から傾斜角（θ）を持って圧入することを特徴とする請求項１記載のピストンのダイカスト成形方法。
【請求項３】
固定金型（Ａ）と可動金型（Ｂ）の間に、複数のキャビティ（１）と溶湯供給部（２）とガス抜き部（５）とを備え、キャビティ（１）はピストン（８）の頭部頂面（８ａ）を向い合わせに配置しており、溶湯供給部（２）はポート（２０）から相対する頭部頂面（８ａ），（８ａ）間に向けて配置するセンターランナー（２２）と、該ランナー（２２）からピストン（８）の頭部外周面（８ｂ）の一方側に配置する第一分岐ランナー（３１）と他方側に配置する第二分岐ランナー（３２）、及び両分岐ランナー（３１），（３２）からピストン（８）の頭部外周面（８ｂ）に連続する第一・第二溶湯ゲート（４１），（４２）とを備え、
ガス抜き部（５）はガス抜き装置（Ｇ）を介して吸引装置（Ｄ）に連続するガス排気路（５０）を備え、ガス排気路（５０）は裾部外周面（８ｃ）の一方側に配置する第一ガス分岐路（６１）と、他方側に配置する第二ガス分岐路（６２）と、両ガス分岐路（６１），（６２）からピストン（８）の裾部外周面（８ｃ）に連続する第一・第二ガスゲート（７１），（７２）とを備えていることを特徴とするピストンのダイカスト成形金型。
【請求項４】
第一分岐ランナー（３１）と第一溶湯ゲート（４１）とを、固定金型（Ａ）と可動金型（Ｂ）との一方側に、第二分岐ランナー（３２）と第二溶湯ゲート（４２）とを、固定金型（Ａ）と可動金型（Ｂ）との他方側に分けて備え、
第一ガス分岐路（６１）と第一ガスゲート（７１）とを、固定金型（Ａ）と可動金型（Ｂ）との一方側に、第二ガス分岐路（６２）と第二ガスゲート（７２）とを、固定金型（Ａ）と可動金型（Ｂ）との他方側に分けて備え、
溶湯をピストン（８）の頭部外周面（８ｂ）に沿って回転するように圧入し得るようにしたことを特徴とする請求項３記載のピストンのダイカスト成形金型。
【請求項５】
ガス排気路（５０）は芯コア（Ｃ）の挿入部を避けて設け、第一・第二溶湯ゲート（４１），（４２）は圧入方向に向けて先細を成すと共に、頭部外周面（８ｂ）に対し、ピストン裾部（２８）の側方から傾斜角（θ）を持って連続していることを特徴とする請求項４記載のピストンのダイカスト成形金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンのシリンダー内で往復動するピストンのダイカスト成形方法とその成形金型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車、電車、飛行機等の輸送機械に用いる重金属製品類はアルミ化が進められている。その理由として、アルミ製品は軽量で後加工が容易であり、且つリサイクルが容易で省エネに適すること等が挙げられる。しかし、安全性を重視する自動車等に用いる製品のアルミ化には、アルミ合金のダイカスト成形時に発生するガス（キャビティに閉じ込められる空気も含む。）処理を解決する必要がある。その解決手段として、キャビティに連続するガス抜き装置を取付け、ガス抜き装置を介してキャビティ内のガスを吸引装置にて吸引する手段が開発され、一部ダイカスト製品の生産に利用されるに至っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
アルミ合金のダイカスト成形おいて、ガス抜き装置を用いてもガスを完全に抜くことは困難であり、許容範囲内での歩留まりにもバラツキがある等の問題点があった。そのため、アルミダイカスト製品の用途は限られており、過酷な条件下で使用されるエンジンのピストンは、ダイカスト化が不可能と思われていた。
そこでこの発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数のピストンを一度に、しかも高品質に成形し得るダイカスト成形方法とその成形金型を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のピストンのダイカスト成形方法は、請求項１として、溶湯をピストンの頭部外周面から圧入し、キャビティ内のガスをピストンの裾部外周面から吸引することを特徴とする。
請求項２として、請求項１のピストンのダイカスト成形方法において、溶湯をピストンの頭部外周面に沿って回転するように圧入すると共に、頭部外周面に対しピストン裾部の側方から傾斜角を持って圧入することを特徴とする。
【０００５】
ここでピストン頭部とは、ピストンの頂部を形成する上部側を言い、頭部外周面とは、ピストン頭部の外周面を言う。
ここでピストン裾部とは、ピストン頭部の下側に連続するスカート状の部位を言い、裾部外周面とは、ピストン裾部の外周面を言う。
ここで溶湯を頭部外周面に沿って回転するように圧入するとは、頭部外周面の両側から、頭部外周面に沿って同一方向に圧入し、溶湯を回転するように誘導することを言い、傾斜角を持って圧入するとは、頭部外周面からピストン頂部方向へ圧入し、ピストン頂部方向へ誘導することを言う。
【０００６】
本発明におけるピストンのダイカスト成形金型は、請求項３として、固定金型と可動金型の間に、複数のキャビティと溶湯供給部とガス抜き部とを備え、キャビティはピストンの頭部頂面を向い合わせに配置しており、溶湯供給部はポートから相対する頭部頂面，間に向けて配置するセンターランナーと、該ランナーからピストンの頭部外周面の一方側に配置する第一分岐ランナーと他方側に配置する第二分岐ランナー、及び両分岐ランナーからピストンの頭部外周面に連続する第一・第二溶湯ゲートとを備え、ガス抜き部はガス抜き装置を介して吸引装置に連続するガス排気路を備え、ガス排気路は裾部外周面の一方側に配置する第一ガス分岐路と、他方側に配置する第二ガス分岐路と、両ガス分岐路からピストンの裾部外周面に連続する第一・第二ガスゲートとを備えていることを特徴とする。
【０００７】
請求項４として、請求項３におけるピストンのダイカスト成形金型において、第一分岐ランナーと第一溶湯ゲートとを、固定金型と可動金型との一方側に、第二分岐ランナーと第二溶湯ゲートとを、固定金型と可動金型との他方側に分けて備え、第一ガス分岐路と第一ガスゲートとを、固定金型と可動金型との一方側に、第二ガス分岐路と第二ガスゲートとを、固定金型と可動金型との他方側に分けて備え、溶湯をピストンの頭部外周面に沿って回転するように圧入し得るようにしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項５として、請求項３，４におけるピストンのダイカスト成形金型において、ガス排気路は芯コアの挿入部を避けて設け、第一・第二溶湯ゲートは圧入方向に向けて先細を成すと共に、頭部外周面に対しピストン裾部の側方から傾斜角を持って連続していることを特徴とする。
【０００９】
ダイカスト成形金型において、複数のキャビティとは、２〜１０個のピストンを一度に形成するものを言い、ピストンの頭部頂面を向い合わせに配置するとは、ピストンの中心線をセンターランナーと直交するようにし、且つセンターランナーは挟んで上下対称に配置することを言う。また、第一分岐ランナーと第二分岐ランナーは、固定金型と可動金型に分けて設け、ピストン頭部を中心にして左右対称に配置するものであり、第一溶湯ゲートと第二溶湯ゲートも、固定金型と可動金型に分けて設け、ピストン裾部を中心にして左右対称に配置するものである。
ここで溶湯ゲートが圧入方向に先細を成すとは、楔状にテーパーを成していることを言い、頭部外周面に対しピストン裾部の側方から傾斜角を持ってとは、頭部外周面の上端側に対し、頭部頂面と平行する水平線の斜め下方から傾斜角を有して接続することを言う。
【００１０】
【発明の実施の形態】
先ず、本発明によるピストンのダイカスト成形金型の基本形態を図１に基づき説明すれば、ピストン８のキャビティ１と、キャビティ１への溶湯供給部２と、キャビティ１からのガス抜き部５とを備え、ピストン８は、ピストン頭部１８とピストン裾部２８から成り、溶湯供給部２は、ポート２０からピストン８の頭部頂面８ａより上方の中心部に向けて配置するセンターランナー２２と、該ランナー２２からピストン８の頭部外周面８ｂの一方側に配置する第一分岐ランナー３１と他方側に配置する第二分岐ランナー３２、及び両分岐ランナー３１，３２から頭部外周面８ｂに連続する溶湯ゲート４１，４２とを備え、ガス抜き部５は、ガス排気路５０からピストン８の裾部外周面８ｃの一方側に配置する第一ガス分岐路６１と他方側に配置する第二ガス分岐路６２、及び両ガス分岐路６１，６２から裾部外周面８ｃに連続するガスゲート７１，７２とを備え、ガス排気路５０はガス抜き装置Ｇを介して吸引装置Ｄに連続している。
【００１１】
次に、本発明によるダイカスト成形金型の実施形態を、基本形態と相違する点について説明すれば、図２乃至図７の如く固定金型Ａと可動金型Ｂの間に、４個のピストン８のキャビティ１を、頭部頂面８ａが向い合わせになるように配置し、相対するキャビティ１，１の頭部頂面８ａ，８ａ間に、ポート２０に連続する基幹ランナー２１を設け、基幹ランナー２１から頭部頂面８ａの中心部に向けてセンターランナー２２を配置し、第一分岐ランナー３１と第一溶湯ゲート４１を固定金型Ａ側に、第二分岐ランナー３２と第二溶湯ゲート４２とを可動金型Ｂ側に分けて設け、且つ両溶湯ゲート４１，４２を溶湯の圧入方向に向けて先細のテーパーと成すと共に、頭部外周面８ｂに対しピストン裾部２８の外側から約１０度の傾斜角θを有して連続している。
【００１２】
ガス抜き部５は、芯コアＣの挿入部を避けて設けるガス排気路５０と、該排気路５０からピストン８の裾部外周面８ｃの一方側に配置する第一ガス分岐路６１と他方側に配置する第二ガス分岐路６２、及び両ガス分岐路６１，６２から裾部外周面８ｃに連続するガスゲート７１，７２とを備え、ガス排気路５０にガス抜き装置Ｇに連通するガス抜き路１５を備えており、両ガス分岐路６１，６２とガスゲート７１，７２とガス排気路５０とを固定金型Ａ側に、ガス抜き路１５を可動金型Ｂ側に設けている。
【００１３】
本発明によるピストンのダイカスト成形方法を説明すると、前記成形金型においてポート２０よりキャビティ１に溶湯を充填すると、溶湯ゲート４１，４２が圧入方向に向けて先細のテーパーを成し、しかも頭部外周面８ｂの上端側に対し、頭部頂面８ａと平行する水平線の斜め下方から傾斜角θを持って連続しているので、溶湯は図６（イ）の如くピストン８の頭部外周面８ｂの両側から接線方向に沿って回転するように、しかも図６（ロ）の如く頭部外周面８ｂに対しピストン裾部２８の外側から傾斜角θを有して圧入される。その結果、ピストン頭部１８の隅々まで行き渡り、ピストン頭部１８の均一な形成を可能にする。
一方、ガス抜き部５のガスゲート７１，７２は、図７の如くピストン裾部２８の両側に連続し、ガス抜き装置Ｇを介して吸引装置Ｄに連通しているので、キャビティ１内のガスは順次排出される。しかもガスの吸引によって溶湯がピストン裾部２８まで誘導されるので、ピストン裾部２８の均一な形成をも可能にする。
【００１４】
【実施例】
第一分岐ランナー３１と第一溶湯ゲート４１とを可動金型Ｂ側に、第二分岐ランナー３２と第二溶湯ゲート４２とを固定金型Ａ側に形成しても同様の目的を達成するし、ガス抜き部５を可動金型Ｂ側に形成しても同様の目的を達成する。
ピストン８を４個取り、６個取り、８個取りする場合、基幹ランナー２１をポート２０側より溶湯送り先側に向けて順次小さくし、溶湯圧を均等に供給し得るようにすることが望ましい。
頭部外周面８ｂに対する第一・第二溶湯ゲート４１，４２の連続傾斜角θとして採用し得る範囲は５〜２０度、望ましい範囲は１０〜１５度である。
【００１５】
ガス排気路５０は図８（イ）と図９（イ）の如く、芯コアＣの挿入部を避けて固定金型Ａ側と可動金型Ｂ側との何れか一方側にのみ設ける場合と、図８（ロ）と図９（ロ）の如く固定金型Ａ側と可動金型Ｂ側との両側に跨って設ける場合とがある。
尚、本発明によるピストンのダイカスト成形方法とその成形金型は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨に反しない限り適宜変更可能である。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によるピストンのダイカスト成形方法とその成形装置は上記の通りであるから、次の効果を奏する。
請求項１のダイカスト成形方法と請求項３の成形装置は、ピストン頭部から溶湯を充填し、ピストン裾部からキャビティのガスを吸引するので、キャビティに溶湯が均一に充填され、巣の発生を許容以内に押さえることができる。その結果、過酷な条件下で使用されるピストンでもダイカスト成形が可能になった。ダイカスト製ピストンは、成形や後加工が容易であるばかりか、軽くてリサイクルにも適する。
特に、請求項３の成形装置にあっては、ピストン裾部の両側からガスを吸引しているので、溶湯をピストン裾部まで確実に誘導し得るし、ガスの吸引による溶湯の飛び込みも少なくなる。
【００１７】
請求項２のダイカスト成形方法と請求項４，５の成形装置は、請求項１と請求項３の効果に加えて、溶湯ゲートを圧入方向に先細にすると共に、頭部外周面に対し傾斜角を有して連続しているため、ピストン頭部への溶湯の充填を、頭部外周面に沿って回転するように、しかもピストン頂部に向けて圧入することができる。その結果、溶湯の充填斑が生じにくく、更に均一なピストン頂部の形成が可能となるし、不良品の発生を著しく軽減し、ピストンを安価に提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるピストンのダイカスト成形方法に用いる成形金型の基本形態を示す平面図である。
【図２】本発明ピストンの４個取り形態を示すダイカスト成形金型の平面図である。
【図３】その底面図である。
【図４】ピストンの４個取り形態における固定金型の平面図である。
【図５】ピストンの４個取り形態における可動金型の平面図である。
【図６】（イ）は第一・第二溶湯ゲートの配置例を示す要部断面図、（ロ）は頭部外周面に対する溶湯ゲートの連続状態を示す要部断面図である。
【図７】ピストン裾部に対する第一・第二ガスゲートの連続例を示す要部断面図である。
【図８】ガス排気路と芯コアとピストンの関係を示す要部側面図で、（イ）はピストンに対する第一分岐ランラーと第一ガス分岐路の連続状態を、（ロ）はピストンに対する第二分岐ランラーと第二ガス分岐路の連続状態を示す。
【図９】（イ）（ロ）ガス排気路の要部側面図である。
【符号の説明】
１ キャビティ
２ 溶湯供給部
２０ ポート、２１ 基幹ランナー、２２ センターランナー
３１  第一分岐ランナー、３２  第二分岐ランナー
４１  第一溶湯ゲート、４２  第二溶湯ゲート
５ ガス抜き部
１５ ガス抜き路
５０ ガス排気路
６１  第一ガス分岐路、６２  第二ガス分岐路
７１  第一ガスゲート、７２  第二ガスゲート
８ ピストン、８ａ 頂面、８ｂ  頭部外周面、８ｃ  裾部外周面
１８ ピストン頭部、２８ ピストン裾部
Ａ 固定金型、Ｂ 可動金型
Ｃ 芯コア
Ｄ 吸引装置
Ｇ ガス抜き装置
θ 溶湯ゲートの傾斜角
【図４】
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【図５】
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【図９】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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