(57)【要約】【課題】パイプ部材の位置決めを容易に行うことができるとともに、使用材料の低減を図り、更に冷却効果の高い構造とする内燃機関用ピストンの製造方法を提供する。【解決手段】ピストン内に鋳込まれるパイプ部材２１は、パイプ本体部２２と該本体部２２の径方向外側部分からフランジ状に設けられるフランジ部２３とを有し、これらが同一の金属材料により作製される。次いで、パイプ部材２１はピストン１０本体側と同一組成のアルミ溶湯に浸潰され、パイプ本体部２２及びフランジ部２３の表面に被膜が形成される。次いで、パイプ部材２１は、フランジ部２３が外型３１の内周面３１ａに設けた段差部３１ｂに載置されて鋳型３０内に位置決めされて支持される。次いで、鋳型３０内にアルミ溶湯が注湯されてパイプ部材２１が鋳込まれたピストン中間体が成形され、その後、ピストン中間体の外側面が切削及び研磨されてピストン１０の外形が形成される。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金により構成されるとともに、冷却空洞を構成すべくパイプ部材をピストンの鋳造とともに鋳込んで構成される内燃機関用ピストンの製造方法であって、
前記冷却空洞を構成すべく中空円環状をなすパイプ本体部と、該パイプ本体部の径方向外側部分からフランジ状に設けられるフランジ部とを有し、前記パイプ本体部と前記フランジ部とを同一の金属材料により構成した前記パイプ部材を作製する工程と、
ピストン本体側と同種の組成のアルミニウム合金溶湯に前記パイプ部材を浸潰し、前記パイプ本体部及び前記フランジ部の表面に被膜を形成する工程と、
前記パイプ部材の前記フランジ部を鋳型の内周面に設けた段差部に載置して該段差部と該内周面とで位置決めし、前記パイプ部材を前記鋳型内に支持する工程と、
前記鋳型内にピストンを構成するアルミニウム合金溶湯を注湯して前記パイプ部材が鋳込まれたピストン中間体を成形する工程と、
前記鋳型にて成形された前記ピストン中間体の外側面を切削及び研磨してピストンの外形を形成する工程と、
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２】
請求項１に記載の内燃機関用ピストンの製造方法において、
前記ピストンの外周にはピストンリングを装着するためのリング溝を有し、
前記フランジ部がピストンを構成する金属材料よりも硬度の高い金属材料にて形成されるとともに、前記切削及び研磨により前記リング溝を形成する際に前記フランジ部が前記リング溝に露出するようにし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３】
請求項２に記載の内燃機関用ピストンの製造方法において、
前記フランジ部が前記リング溝の下側内壁面に露出するようにし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４】
請求項２又は３に記載の内燃機関用ピストンの製造方法において、
前記パイプ部材のフランジ部が前記リング溝に対応する位置となるように、前記段差部の位置が設定され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５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関用ピストンの製造方法において、
前記フランジ部の切削及び研磨される部分が前記段差部に載置され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６】
アルミニウム合金により構成されるとともに、冷却空洞を構成すべくパイプ部材をピストンの鋳造とともに鋳込んで構成される内燃機関用ピストンであって、
前記パイプ部材は、前記冷却空洞を構成すべく中空円環状をなすパイプ本体部と、該パイプ本体部の径方向外側部分からピストンの外周までフランジ状に延出されたフランジ部とを有し、前記パイプ本体部と前記フランジ部とを同一の金属材料により構成し、前記パイプ本体部及び前記フランジ部の表面にピストン本体側と同種の組成のアルミニウム合金よりなる被膜が形成された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、
前記ピストンの外周にはピストンリングを装着するためのリング溝を有し、
前記フランジ部がピストンを構成する金属材料よりも硬度の高い金属材料にて形成されるとともに、前記リング溝に露出す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７に記載の内燃機関用ピストンにおいて、
前記フランジ部が前記リング溝の下側内壁面に露出することを特徴とする内燃機関用ピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却空洞を構成すべくパイプ部材をピストンの鋳造とともに鋳込んで構成される内燃機関用ピストン及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の運転時、ピストンは高温の燃焼ガスを受けるため高温となる。そのため、例えば材料強度低下によるピストン亀裂や、ピストン外周に設けたリング溝の摩耗大による種々の不具合（ピストンリング折損等）が生じる虞がある。
【０００３】
そこで、これらを防止するために、燃焼室に近いピストン頭部の内部には冷却空洞が構成されている。冷却空洞はピストン冷却のためにオイルが吹き付けられるピストンの内側面側にて開口しており、ピストンはオイルの吹き付けにより冷却されるとともに、吹き付けられたオイルが開口から空洞内を循環することによっても冷却される構造となっている。
【０００４】
このような冷却空洞をピストン内に形成するために、従来では、パイプ部材をピストンの鋳造とともに鋳込むようにした技術が例えば特許文献１にて提案されている。
具体的に、特許文献１では、環状のパイプ材の一側にガイドパイプがロウ付けされて空洞部材が形成され、この空洞部材が鋳型内にセットされ該型内にアルミニウム合金溶湯が注湯されることで、冷却空洞を有するピストンが製造されるようになっている。
【０００５】
ところで、空洞部材のガイドパイプはオイルの出入り口となるため、ピストンの内側面にて開口させる必要がある。しかも、このガイドパイプは鋳型内で空洞部材を支持する役目も担っているため、ピストンの内側面を成形する中子型にてガイドパイプを支持する必要がある。
【０００６】
上記文献１では、中子型にガイドパイプを支持するための支柱が設けられ、該支柱に対してガイドパイプの先端部を加熱して圧入するようにしている。そのため、中子型への空洞部材の位置決めが煩雑であった。
【０００７】
そこで、特許文献２には、冷却空洞となる円環状の管部材の周囲に、金属多孔体環を配置し、この金属多孔体環を型内の段差部に配置し、該型内にアルミニウム合金の溶湯を注湯してピストン成形体を得た後、金属多孔体環にアルミ溶湯が侵入して凝固した環状強化部の領域内にピストンリング溝を形成するピストンの製造方法が記載されている。
【０００８】
このような技術によれば、冷却空洞を構成する管部材の位置決めを良好に行うことができるとともに、ピストンリング溝を環状強化部に形成することで、ピストンリング溝の強化を図ることができる。
【特許文献１】特開平１０−１８４４５０号公報
【特許文献２】特開２００１−３１７６２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、金属多孔体環とピストン本体側とは十分に結合されているものの、円環状の管部材とピストン本体側との結合については十分に考慮がなされていない。従って、管部材がピストン本体側と異なる材料により構成される場合、管部材とピストン本体側とが十分に密着せず、両者の間に断熱層となる空気層が形成されるため、十分な冷却効果を得ることができないという問題がある。また、管部材と金属多孔体環とが異なる材料により構成されているため、ピストンに使用される材料数が増加するという問題もある。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、パイプ部材を鋳込んで冷却空洞を構成する内燃機関用ピストンの製造方法及び内燃機関用ピストンであって、ピストン成形時にパイプ部材の位置決めを容易に行うことができるとともに、使用材料の低減を図り、更に冷却効果の高い構造となる内燃機関用ピストンの製造方法及び内燃機関用ピストンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、アルミニウム合金により構成されるとともに、冷却空洞を構成すべくパイプ部材をピストンの鋳造とともに鋳込んで構成される内燃機関用ピストンの製造方法であって、前記冷却空洞を構成すべく中空円環状をなすパイプ本体部と、該パイプ本体部の径方向外側部分からフランジ状に設けられるフランジ部とを有し、前記パイプ本体部と前記フランジ部とを同一の金属材料により構成した前記パイプ部材を作製する工程と、ピストン本体側と同種の組成のアルミニウム合金溶湯に前記パイプ部材を浸潰し、前記パイプ本体部及び前記フランジ部の表面に被膜を形成する工程と、前記パイプ部材の前記フランジ部を鋳型の内周面に設けた段差部に載置して該段差部と該内周面とで位置決めし、前記パイプ部材を前記鋳型内に支持する工程と、前記鋳型内にピストンを構成するアルミニウム合金溶湯を注湯して前記パイプ部材が鋳込まれたピストン中間体を成形する工程と、前記鋳型にて成形された前記ピストン中間体の外側面を切削及び研磨してピストンの外形を形成する工程と、を備えたことをその要旨とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関用ピストンの製造方法において、前記ピストンの外周にはピストンリングを装着するためのリング溝を有し、前記フランジ部がピストンを構成する金属材料よりも硬度の高い金属材料にて形成されるとともに、前記切削及び研磨により前記リング溝を形成する際に前記フランジ部が前記リング溝に露出するようにしたことをその要旨とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関用ピストンの製造方法において、前記フランジ部が前記リング溝の下側内壁面に露出するようにしたことをその要旨とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の内燃機関用ピストンの製造方法において、前記パイプ部材のフランジ部が前記リング溝に対応する位置となるように、前記段差部の位置が設定されることをその要旨とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関用ピストンの製造方法において、前記フランジ部の切削及び研磨される部分が前記段差部に載置されることをその要旨とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、アルミニウム合金により構成されるとともに、冷却空洞を構成すべくパイプ部材をピストンの鋳造とともに鋳込んで構成される内燃機関用ピストンであって、前記パイプ部材は、前記冷却空洞を構成すべく中空円環状をなすパイプ本体部と、該パイプ本体部の径方向外側部分からピストンの外周までフランジ状に延出されたフランジ部とを有し、前記パイプ本体部と前記フランジ部とを同一の金属材料により構成し、前記パイプ本体部及び前記フランジ部の表面にピストン本体側と同種の組成のアルミニウム合金よりなる被膜が形成されたことをその要旨とする。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の内燃機関用ピストンにおいて、前記ピストンの外周にはピストンリングを装着するためのリング溝を有し、前記フランジ部がピストンを構成する金属材料よりも硬度の高い金属材料にて形成されるとともに、前記リング溝に露出することをその要旨とする。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の内燃機関用ピストンにおいて、前記フランジ部が前記リング溝の下側内壁面に露出することをその要旨とする。
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、ピストン内に鋳込まれるパイプ部材は、中空円環状をなすパイプ本体部と、該パイプ本体部の径方向外側部分からフランジ状に設けられるフランジ部とを有し、そのパイプ本体部とフランジ部とが同一の金属材料により作製される。次いで、パイプ部材はピストン本体側と同種の組成のアルミニウム合金溶湯に浸潰され、パイプ本体部及びフランジ部の表面に被膜が形成される。次いで、パイプ部材のフランジ部が鋳型の内周面に設けた段差部に載置されて該段差部と該内周面とで位置決めされ、鋳型内に支持される。次いで、鋳型内にピストンを構成するアルミニウム合金溶湯が注湯されてパイプ部材が鋳込まれたピストン中間体が成形され、そして、成形されたピストン中間体の外側面が切削及び研磨されてピストンの外形が形成される。こうして、内部に冷却空洞を有するピストンが製造される。このようにパイプ部材にフランジ部を設け、該フランジ部にて鋳型内の段差部に載置するだけで、パイプ部材を鋳型内に容易に位置決め支持することができる。また、パイプ部材のパイプ本体部とフランジ部とが同一の金属材料にて形成されることから、パイプ部材、ひいてはピストンに用いる材料の数が少なくて済む。この場合、パイプ部材を一体形成でき、パイプ部材、ひいてはピストンの部品数を少なくすることが可能である。更に、ピストン本体側と同種の組成のアルミニウム合金溶湯にパイプ部材が浸潰されてパイプ本体部及びフランジ部の表面に被膜が形成されることから、ピストン成形時においてパイプ本体部及びフランジ部とピストン本体側との密着性が高くなる。これにより、パイプ部材とピストン本体との間の断熱層となる空気層の形成を極力低減でき、ピストン本体側からパイプ部材側、即ち冷却空洞側への熱伝導性が良好となって、冷却効果の高い構造となる。
【００１９】
請求項２，７に記載の発明によれば、パイプ部材のフランジ部がピストンを構成する金属材料よりも硬度の高い金属材料にて形成され、リング溝にて露出する。これにより、リング溝内のフランジ部が露出する部分の耐摩耗性が向上し、摩耗の進行が緩やかとなるピストンを製作できる。
【００２０】
請求項３，８に記載の発明によれば、パイプ部材のフランジ部がリング溝の下側内壁面に露出して該下側内壁面を構成する。即ち、燃焼ガスの圧力を直接的に受けるピストンリングがこのリング溝に装着される場合、リング溝の下側内壁面はそのピストンリングから大きな押圧力を受けるため摩耗が大きい部位であるが、該下側内壁面を硬度が高い金属材料のフランジ部にて構成することで、該下側内壁面の耐摩耗性が向上し、摩耗の進行が緩やかとなるピストンを製作できる。
【００２１】
請求項４に記載の発明によれば、パイプ部材のフランジ部がリング溝に対応する位置となるように段差部の位置が設定される。これにより、フランジ部を単純な平板状としながらも、該フランジ部をリング溝に位置することが可能となる。
【００２２】
請求項５に記載の発明によれば、フランジ部の切削及び研磨される部分が段差部に載置される。これにより、パイプ部材のフランジ部における載置される部分や段差部の形状の自由度を向上できる。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、ピストン内に鋳込まれるパイプ部材は、中空円環状をなすパイプ本体部と、該パイプ本体部の径方向外側部分からピストンの外周までフランジ状に延出されたフランジ部とを有している。そのパイプ本体部とフランジ部とは同一の金属材料により構成され、更にパイプ本体部及びフランジ部の表面にピストン本体側と同種の組成のアルミニウム合金よりなる被膜が形成されたものが使用される。このようなパイプ部材が鋳込まれるピストンは、上記請求項１の製造方法にて製造可能であるため、上記と同様、ピストン成形時においてパイプ部材を鋳型内に容易に位置決め支持できるとともに、使用材料の低減された冷却効果の高い構造となる。
【発明の効果】
【００２４】
従って、本発明によれば、ピストン内に鋳込むパイプ部材の位置決めを容易に行うことができるとともに、使用材料の低減を図り、更に冷却効果の高い構造となる内燃機関用ピストンの製造方法及び内燃機関用ピストンを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。
図１は、内燃機関に用いられるピストン１０を示している。ピストン１０は下方が中空の略円柱状をなしており、該ピストン１０の上部外周には３つのリング溝１１〜１３が形成されている。各リング溝１１〜１３は断面が略矩形状をなしている。各リング溝１１〜１３には、それぞれピストンリング１４〜１６が装着される。
【００２６】
各ピストンリング１４〜１６のうち、上部の２つのリング溝１１，１２に装着されるピストンリング１４，１５は、主として燃焼室の気密保持の役割を担う第１及び第２コンプレッションリングとなっている。これらピストンリング１４，１５は、周方向の１箇所に切れ目を有する円環平板形状をなしている。また最下部のリング溝１３に装着されるピストンリング１６は、主として内燃機関のシリンダ内壁面の余剰オイルを掻き落とす役割を担うオイルリングとなっている。ピストンリング１６は、断面が略Ｉ型形状で周方向の１箇所に切れ目を有する円環状をなしており、その内側には、該リング１６を径方向外側に付勢するコイルエキスパンダ１７が装備されている。
【００２７】
また、図２に示すように、最上部のリング溝１１の径方向内側には、該リング溝１１に沿うように円環状をなす冷却空洞２０が構成されている。冷却空洞２０は、パイプ部材２１をピストン１０の鋳造とともに鋳込むことでピストン１０内部に構成される。因みに、本実施の形態では、ピストン１０本体はアルミニウム合金よりなり、パイプ部材２１はピストン１０本体側のアルミニウム合金よりも硬度が高いステンレスよりなる。
【００２８】
パイプ部材２１は、冷却空洞２０を構成すべく中空円環状をなすパイプ本体部２２と、該パイプ本体部２２の径方向外側部分からフランジ状に設けられるフランジ部２３とを有している。パイプ本体部２２内の冷却空洞２０は、ピストン１０の内側面側に開口が形成される連通孔（図示略）と連通されている。このピストン１０内側面側には、該ピストン１０の下方（クランクケース側）から噴射されるオイルが吹き付けられ、ピストン１０はオイルの吹き付けにより冷却されるとともに、吹き付けられたオイルが開口から空洞２０内を循環することによっても冷却される構造となっている。
【００２９】
また、パイプ部材２１のフランジ部２３は、ピストン１０の外周まで延びており、リング溝１１の下側内壁面１１ａにて露出して該下側内壁面１１ａを構成している。即ち、このリング溝１１の下側内壁面１１ａは、燃焼ガスの圧力を直接的に受けるピストンリング１４から大きな押圧力を受けるため摩耗が大きい部位であるが、該下側内壁面１１ａをピストン１０本体側のアルミニウム合金よりも硬度が高いステンレスのフランジ部２３にて構成することで、該下側内壁面１１ａの耐摩耗性が向上し、摩耗の進行が緩やかとなる。
【００３０】
また、フランジ部２３は径方向に延びているため、燃焼室があるピストン１０の上部からの熱を効果的に吸収することが可能となっている。しかも、吸収した熱はフランジ部２３を通じて冷却空洞２０側、若しくはピストンリング１４からシリンダ内壁面（図示略）側に伝わるため、ピストン１０の冷却効果は大きい。特に、フランジ部２３が位置する下側内壁面１１ａの冷却が良好に行われるので、このことによっても下側内壁面１１ａの耐摩耗性が向上する。
【００３１】
次に、本実施の形態におけるピストン１０の製造態様について説明する。
図３に示すように、ピストン１０を成形する鋳型３０は、外型３１、中子型３２及び上型３３とを備えている。外型３１、中子型３２及び上型３３には、各型３１〜３３に跨って、完成品のピストン１０（図４で波線にて図示）よりも若干大きいピストン中間体（図示略）を形成するための成形凹部３４が形成されている。即ち、外型３１には、ピストン中間体の外周面を成形するための内周面３１ａが形成されている。また、中子型３２には、ピストン中間体の内側面を成形するための外周面３２ａが形成されており、上型３３には、ピストン中間体の上面を成形するための下面３３ａが形成されている。また、この外型３１には、アルミニウム合金溶湯（アルミ溶湯）を注湯するための注湯口（図示略）が形成されている。
【００３２】
また、外型３１の内周面３１ａには、円環状に段差部３１ｂが形成されている。段差部３１ｂは、上型３３側から成形凹部３４内に挿入したパイプ部材２１を載置するために設けられている。この段差部３１ｂにおける載置面は平面となっている。段差部３１ｂに載置されるパイプ部材２１のフランジ部２３は、ピストン１０の切削研磨加工前においては、ピストン中間体と同様に完成品のピストン１０よりも径方向外側に大きく形成されるものであり、その完成品のピストン１０よりも径方向外側に突出する外周部分２３ａが段差部３１ｂに載置される。また、段差部３１ｂに載置されるフランジ部２３は、完成品のピストン１０の最上部のリング溝１１に対応する位置（高さ）に設定されている。
【００３３】
ここで、本実施の形態のパイプ部材２１は、図５のように構成されている。図５（ａ）に示すように、中空をなすステンレス製のパイプ材が円環状に曲げられて端部同士が接合され、パイプ本体部２２が構成される。尚、図５（ｄ）に示すように、連結パイプ２４を用い、パイプ材の各端部を挿入してかしめ、円環状のパイプ本体部２２を構成してもよい。円環状に構成されたパイプ本体部２２の径方向外側部分には、フランジ部２３を構成するための図５（ｂ）に示すような平板円環状をなす同じくステンレス製のリング材が配置され接合される。これにより、図５（ｃ）に示すように、パイプ本体部２２の径方向外側部分にフランジ部２３を有するパイプ部材２１が構成される。この場合のフランジ部２３の外径は、完成品のピストン１０の外径よりも大きく設定されている。
【００３４】
また、このように構成されるパイプ部材２１の表面には、ピストン１０成形時にピストン１０本体との間に断熱層となる空気層が極力形成されないように、ピストン１０本体側のアルミニウム合金との密着性を高くするアルミナイジング（被膜処理）が施される。より詳しくは、パイプ部材２１は先ず予備加熱され、予備加熱されたパイプ部材２１がピストン１０本体を構成するアルミニウム合金と同一組成のアルミ溶湯に浸潰される。尚、この場合、全くの同一の組成でなく、若干組成の異なる同種のアルミ溶湯を用いてもよい。そして、所定時間経過後にパイプ部材２１がアルミ溶湯から取り出され、パイプ部材２１の表面に１０〜２０μｍの被膜（図示略）が形成される。この被膜により、パイプ部材２１とピストン１０本体側との密着性が高められる。
【００３５】
そして、ピストン１０を製造するにあたり、先ず図３及び図４に示すように、パイプ部材２１のフランジ部２３（外周部分２３ａ）が外型３１の段差部３１ｂに載置され、該段差部３１ｂ及び内周面３１ａとで位置決めされて、上型３３が閉められる。次いで、注湯口からアルミ溶湯が成形凹部３４内に流し込まれ、冷却後、上型３３が開けられて、パイプ部材２１が鋳込まれたピストン中間体が成形凹部３４から取り出される。尚、アルミ溶湯が流し込まれる際、フランジ部２３の下面側への回り込みが良好でない場合には、外型３１に対しエア抜き等の対策がなされる。
【００３６】
次いで、取り出されたピストン中間体には、各リング溝１１〜１３を含めた完成品の外形を形成すべく、該ピストン１０の外側面の切削及び研磨加工が施される。このとき、ピストン１０の外側面の切削及び研磨加工と同時に、パイプ部材２１のフランジ部２３の外周部分２３ａもその加工がなされる。そして、リング溝１１の形成とともに、フランジ部２３が該リング溝１１の下側内壁面１１ａにて露出する。また、図示しないがピストン１０の内側面には、パイプ部材２１の冷却空洞２０と連通する連通孔が形成され、冷却空洞２０内へのオイルの流通が可能とされる。こうして、これらの工程を経て、図１及び図２に示すような本実施の形態のピストン１０が製造されている。
【００３７】
次に、本実施の形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）ピストン１０内に鋳込まれるパイプ部材２１は、中空円環状をなすパイプ本体部２２と、該パイプ本体部２２の径方向外側部分からフランジ状に設けられるフランジ部２３とを有し、そのパイプ本体部２２とフランジ部２３とが同一の金属材料により作製される。次いで、パイプ部材２１はピストン１０本体側と同一組成のアルミ溶湯に浸潰され、パイプ本体部２２及びフランジ部２３の表面に被膜が形成される。次いで、パイプ部材２１は、フランジ部２３が鋳型３０を構成する外型３１の内周面３１ａに設けた段差部３１ｂに載置されて該段差部３１ｂと該内周面３１ａとで位置決めされ、鋳型３０内に支持される。次いで、鋳型３０内にアルミ溶湯が注湯されてパイプ部材２１を内部に有するピストン中間体（図示略）が成形され、そして、成形されたピストン中間体の外側面が切削及び研磨されてピストン１０の外形が形成される。こうして、内部に冷却空洞を有するピストン１０が製造されている。このようにパイプ部材２１にフランジ部２３を設け、該フランジ部２３にて鋳型３０内の段差部３１ｂに載置するだけで、パイプ部材２１を鋳型３０内に容易に位置決め支持することができる。
【００３８】
また、パイプ部材２１のパイプ本体部２２とフランジ部２３とが同一の金属材料（ステンレス）にて形成されることから、パイプ部材２１、ひいてはピストン１０に用いる材料の数が少なくて済む。この場合、図６のようにパイプ部材２１を一体形成でき、パイプ部材２１、ひいてはピストン１０の部品数を少なくすることが可能である。更に、ピストン１０本体側と同一のアルミ溶湯にパイプ部材２１が浸潰されてパイプ本体部２２及びフランジ部２３の表面に被膜が形成されることから、ピストン１０成形時においてパイプ本体部２２及びフランジ部２３とピストン１０本体側との密着性が高くなる。これにより、パイプ部材２１とピストン１０本体との間の断熱層となる空気層の形成を極力低減でき、ピストン１０本体側からパイプ部材２１側、即ち冷却空洞側への熱伝導性が良好となって、冷却効果の高い構造となる。しかも、空気層の形成が極力低減されることから、この部分での割れが生じ難い剛性の高い構造となる。
【００３９】
（２）パイプ部材２１のフランジ部２３がピストン１０を構成する金属材料（アルミニウム合金）よりも硬度の高い金属材料（ステンレス）にて形成され、最上部のリング溝１１の下側内壁面１１ａにて露出して該下側内壁面１１ａを構成する。即ち、このリング溝１１の下側内壁面１１ａは、燃焼ガスの圧力を直接的に受けるピストンリング１４から大きな押圧力を受けるため摩耗が大きい部位であるが、該下側内壁面１１ａを硬度が高い金属材料のフランジ部２３にて構成することで、該下側内壁面１１ａの耐摩耗性を向上することができ、摩耗の進行が緩やかとなる。
【００４０】
（３）パイプ部材２１のフランジ部２３が最上部のリング溝１１に対応する位置となるように段差部３１ｂの位置（高さ）が設定される。これにより、フランジ部２３を単純な平板状としながらも、該フランジ部２３を最上部のリング溝１１（下側内壁面１１ａ）に位置することができる。
【００４１】
（４）フランジ部２３の切削及び研磨される外周部分２３ａが段差部３１ｂに載置される。これにより、パイプ部材２１のフランジ部２３の外周部分２３ａや段差部３１ｂの形状の自由度を向上することができる。
【００４２】
尚、本発明の実施の形態は、以下のように変更してもよい。
上記実施の形態では、パイプ部材２１を、パイプ本体部２２に対応するパイプ材と、フランジ部２３に対応するリング材との２部品、図５（ｄ）では連結パイプ２４を含めると３部品で構成したが、これに限定されるものではない。
【００４３】
例えば、図６に示すように、一部品でパイプ部材２１を構成してもよい。即ち、図６（ａ）に示すように、ステンレスよりなる平板２５を用い、図６（ｂ）のように中間部分を凹ませた中間部材２５ａとし、次いで図６（ｃ）（ｄ）の中間部材２５ｂ，２５ｃのように凹ました部分にてパイプ本体部２２を形成し、両側部分を互いに張り合わせる。そして、図６（ｄ）のような中間部材２５ｃを図６（ｅ）のように円環状に曲げて端部同士を接合してパイプ部材２１を形成してもよい。このようにすれば、部品数や用いる材料の数を少なくすることができ、接合箇所も少なくすることができる。
【００４４】
上記実施の形態では、パイプ部材２１を構成する材料をステンレスとしたが、この他の材料、例えばピストン１０と同様のアルミニウム合金や鉄、銅等を用いてもよい。この場合、パイプ部材２１の少なくともフランジ部２３に、ピストン１０を構成するアルミニウム合金よりも硬度が高い金属材料を用いることが好ましい。
【００４５】
上記実施の形態では、パイプ部材２１のフランジ部２３を、最上部のリング溝１１の下側内壁面１１ａにて露出させたが、露出箇所はこれに限定されるものではない。例えば、その他のリング溝１２，１３にて露出させるようにしてもよい。また、リング溝１１〜１３とは無関係なピストン１０の外周の所定箇所にて露出させてもよい。
【００４６】
上記実施の形態では、パイプ部材２１のフランジ部２３が最上部のリング溝１１に対応する位置となるように段差部３１ｂの位置（高さ）を設定したが、段差部３１ｂの位置はこれに限るものではなく、例えばフランジ部２３を露出させる箇所に応じて適宜変更してもよい。
【００４７】
上記実施の形態では、フランジ部２３の切削及び研磨される外周部分２３ａを円環状としているが、円環状以外の形状としてもよい。また、段差部３１ｂにおいても円環状以外の形状としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本実施の形態におけるピストンの部分断面図である。
【図２】本実施の形態におけるピストンの要部拡大断面図である。
【図３】本実施の形態におけるピストンの成形のための鋳型を示す断面図である。
【図４】本実施の形態における鋳型の要部拡大断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、本実施の形態におけるパイプ部材を説明するための斜視図である。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、別例におけるパイプ部材を説明するための斜視図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０…ピストン、１１〜１３…リング溝、１１ａ…下側内壁面、１４〜１６…ピストンリング、２０…冷却空洞、２１…パイプ部材、２２…パイプ本体部、２３…フランジ部、２３ａ…切削及び研磨される部分である外周部分、３０…鋳型、３１…外型、３１ａ…内周面、３１ｂ…段差部。
【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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