JP2001107803A - 内燃機関ピストンの製造方法 - Google Patents

内燃機関ピストンの製造方法

Info

Publication number
JP2001107803A
JP2001107803A JP28749599A JP28749599A JP2001107803A JP 2001107803 A JP2001107803 A JP 2001107803A JP 28749599 A JP28749599 A JP 28749599A JP 28749599 A JP28749599 A JP 28749599A JP 2001107803 A JP2001107803 A JP 2001107803A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cavity
piston
land portion
top land
manufacturing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP28749599A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoneichi Honda
米一 本田
Mikio Koizumi
幹夫 小泉
Ikuo Tamura
伊久生 田村
Takayuki Kawahara
隆幸 河原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RIKEN TANZOU KK
Original Assignee
RIKEN TANZOU KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by RIKEN TANZOU KK filed Critical RIKEN TANZOU KK
Priority to JP28749599A priority Critical patent/JP2001107803A/ja
Priority to EP00307589A priority patent/EP1084793A1/en
Publication of JP2001107803A publication Critical patent/JP2001107803A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F2200/00Manufacturing
    • F02F2200/04Forging of engine parts

Landscapes

  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】キャビティ周囲を冷却するための空洞を有し、
かつトップリング摩耗対策、リング溝の潤滑油膠着対策
を確保した鍛造による内燃機関ピストンの製造方法を提
供する。 【解決手段】トップランド部2とスカート部3とをキャ
ビティ7の周囲に形成される環状空胴8を上下に切断す
る方向で分割してそれぞれ鍛造成形し、前記トップラン
ド部2とスカート部3の分割面9を接合一体化した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関ピストン
の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】内燃機関、特に直噴式ディーゼル機関の
ピストンには、図3で示すようにピストン本体20の頂
面に燃焼室を構成するトロイダル型等のキャビテイ21
と、このキャビティ21の周囲に潤滑油等の冷却液を循
環させる環状空洞22を設けた構造のものがあり、リン
グベルト26にリング27を備え、トップランド部とピ
ン穴を有するスカート部とが一体構造のピストンは周知
である。尚、図3において23は機関のシリンダを示
す。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記ピストンは鍛造あ
るいは鋳造によって製作される。しかし、キャビティ2
1の周囲に冷却用の環状空洞22を設けた構造のもは崩
壊性中子を使用することによって鋳造することが可能で
あるが鍛造では不可能である。
【0004】ディーゼル機関では、排気ガス浄化、燃費
低減の両立を図りながら高出力化を達成するために、高
過給化が進みキャビティ21内のスワール及びスキッシ
ュにより燃料と空気との混合を良くし燃焼効率を高めて
いる。その結果、キャビティエッジ部24が最も高温に
となり、キャビティ21の周囲に潤滑油等の冷却液を循
環させるための環状空洞22を設けた鋳造のピストンで
は環状空洞22による冷却で温度低下するが、環状空洞
22を設けることが不可能な鍛造によるピストンでは熱
容量の小さいキャビティ21の周縁部は亀裂25が発生
しやすく、ピストンの耐熱強度、機械強度の一層の向上
が要求されている。
【0005】前記リング27群のうちのトップリングを
支えるリング溝は、爆発圧力でトップリングが叩き付け
られて摩耗が発生するる部位であるが、高温の爆発ガス
にさらされて摩耗や潤滑油が膠着しリング27とライナ
間のスカッフ現象が生じ、前記キャビティ21の周縁部
の亀裂25の発生とによってピストンやシリンダの寿命
に影響を及ぼしている。この部位は外部から冷却が取り
難いところであるために摩耗対策の困難な部位のひとつ
である。
【0006】前記亀裂25の発生及びトップリング摩耗
対策、リング溝の潤滑油膠着対策には材料特性の向上と
冷却能力の向上が不可欠であり、前記鋳造により崩壊性
中子を使用することによってキャビティ21の周囲に冷
却用の環状空洞22を設けることは可能であるが、鋳物
の体熱強度を限界とし、また、崩壊性中子の製造精度が
冷却用の環状空胴22の大きさ決定し冷却能力に限界が
あり、鍛造ではキャビティ周囲を冷却するための空洞が
得られない問題があった。
【0007】本発明の目的は、キャビティ周囲を冷却す
るための空洞を有し、かつトップリング摩耗対策、リン
グ溝の潤滑油膠着対策を確保した鍛造による内燃機関ピ
ストンの製造方法を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明は、請求項1においては、トップランド部とス
カート部とからなり前記トップランド部の頂面にキャビ
ティを形成し、かつ前記キャビティの周囲に冷却用の環
状空洞が形成されているピストンの製造方法であって、
前記トップランド部とスカート部とをキャビティの周囲
に形成される環状空胴を上下に切断する方向で分割して
それぞれ鍛造成形し、前記トップランド部とスカート部
の分割面を接合一体化することを特徴とするものであ
る。
【0009】請求項2においては、トップランド部とス
カート部とからなり前記トップランド部の頂面にキャビ
ティを形成し、かつ前記キャビティの周囲に冷却用の環
状空洞が形成されているピストンの製造方法であって、
前記トップランド部の周縁を前記環状空胴の一部を含め
てトップランド部の頂面と平行な第1分割面とトップラ
ンド部の頂面と環状空胴とに渡る前記第1分割面と直交
した第2分割面とによって分割してトップランド部の周
縁に切り欠きを有するピストン本体と前記切り欠きに対
応する環状体とをそれぞれ鍛造成形し、前記第1分割面
と第2分割面を接合一体化することを特徴とするもので
ある。
【0010】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。
【実施例1】図1は本発明の実施例1の製造方法によっ
て製造したピストンの要部断面図である。1はピストン
本体であり、頂面6にはキャビティ7が形成されてお
り、このキャビティ7の周囲に潤滑油等の冷却液を循環
させるための環状空胴8を有しトップランド部2とスカ
ート部3とを分割面9で前記環状空胴8を上下に切断す
る方向で分割されている。また、スカート部3側にリン
グベルト4を形成し、これに設けられた所定数のリング
溝に所定のリング5が嵌装されている。符号23は機関
のシリンダを示す。
【0011】前記トップランド部2は耐亀裂性を考慮し
て例えば、硫黄鋼の金属材料を選択し、スカート部3は
例えば、高硫黄鋼、カルシウム添加鋼等の強度と切削性
の良い金属材料を選択して、キャビティ7の周囲に形成
する冷却用の環状空洞8を分割面9によって上下に切断
する方向で分割したトップランド部2とスカート部3と
をそれぞれ鍛造によって別個に製造し、この両者の分割
面9を対接して圧接装置によって圧接して拡散接合ある
いは電子ビーム等の溶接手段によって接合一体化する。
【0012】前記冷却用の環状空洞8を上下に切断する
方向で分割した分割面9は図1においては上下に段差を
有して分割しているが、段差を有しない同一線で分割し
ても良いし、図2で示すように、環状空洞8を中央にし
てトップランド部2の周縁との間の壁は図1と同様にト
ップランド部2の頂面6と平行な線の分割面9とし、環
状空洞8を中央にしてキャビティ7と環状空洞8との間
の壁はキャビティ7の内壁から環状空洞8に向かって下
向きに傾斜した傾斜分割面9aで環状空洞8を上下に切
断してトップランド部2とスカート部3を分割しそれぞ
れ鍛造によって別個に製造して、両者の分割面9、傾斜
分割面9aを対接して圧接装置によって圧接して拡散接
合あるいは電子ビーム等の溶接手段によって接合一体化
するものである。
【0013】
【実施例2】図3は本発明の実施例2の製造方法によっ
て製造したピストンの要部断面図である。1はピストン
本体であり、頂面6にはキャビティ7が形成されてお
り、このキャビティ7の周囲に潤滑油等の冷却液を循環
させるための環状空胴8を有している。また、スカート
部3側にリングベルト4を形成し、これに設けられた所
定数のリング溝に所定のリング5が嵌装されている。符
号23は機関のシリンダを示す。
【0014】この実施例2の製造方法は、前記トップラ
ンド部2の周縁を前記環状空胴8の一部を含めてトップ
ランド部2の頂面6と平行な第1分割面9bとトップラ
ンド部2の頂面6と環状空胴8とに渡る前記第1分割面
9bと直交した第2分割面9cとによって分割してトッ
プランド部2の周縁に切り欠きを有するピストン本体1
と前記切り欠きに対応する環状体10とをそれぞれ鍛造
成形し、前記第1分割面9bと第2分割面9cを対接し
て圧接装置によって圧接して拡散接合あるいは電子ビー
ム等の溶接手段によって接合一体化するものである。
【0015】前記圧接による拡散接合では環状空胴8に
圧接のバリが生じるが、このバリがフィンのような作用
を行って、環状空胴8を流動する潤滑油等による冷却効
果を良好にする。また、鍛造による環状空胴8の精度向
上と強度アップした材料により、環状空胴8の周辺の肉
厚を薄くすることができるので、熱の伝達距離を短縮し
冷却効果を高める。
【0016】その結果、キャビティ7の周囲を冷却が向
上し、キャビティ7の周縁部の亀裂発生を抑止すると共
に、リングベルト4も冷却が向上してトップリング摩
耗、リング溝の潤滑油膠着を防止し、スカッフ現象を未
然に防止できる。
【0017】上記したように本発明は図1及び図2で示
すトップランド部2とスカート部3あるいは図3で示す
トップランド部2の周縁に切り欠きを有するピストン本
体1と前記切り欠きに対応する環状体10とをそれぞれ
鍛造成形し、こをれを圧接装置によって圧接して拡散接
合あるいは電子ビーム等の溶接手段によって接合一体化
するものであるが、図2及び図3で示す分割形態におい
ては電子ビームで溶接する場合に、電子銃からのビーム
照射が容易かつ適格に行うことができる。特に図2の傾
斜分割面9aではキャビティ7と環状空胴8との間の比
較的に厚さが薄い壁の接合において接合面積が大きく得
られ接合強度が一層確保される。
【0018】キャビティエッジ部はシャープにするほ
ど、機関の圧縮上死点付近でピストン頂面に残留する空
気が勢いよくスキッシュし、スキッシュ流の境界に乱流
が発生してキャビティ内に噴射された霧化燃料粒子と空
気の混合を促進させ燃焼効率を高めるが、キャビティエ
ッジ部がシャープになるほどヒートスポットになりやす
く、耐熱度が低下してキャビティの周縁部に亀裂が発生
しやすいが、本発明によると環状空胴8の周辺の肉厚を
薄くし、熱の伝達距離を短縮して冷却効果を高めるた
め、キャビティエッジ部をシャープ化しても亀裂の発生
がなくなり、キャビティエッジ部のシャープ化により高
出力化に対応する。
【0019】また、軽量化は勿論のこと、図1の矢印
A、B、Cのように爆発圧力伝達が分散され、環状空洞
8の中空構造の剛性が高まり爆発圧力による環状空洞8
の変形が抑制される。
【0020】
【発明の効果】以上述べたように本発明によると、従来
鍛造では製造が不可能であったキャビティの周囲に冷却
用の環状空洞を設けた構造で、鋳造ピストンに比較して
機関の高出力でピストンの最高爆発圧力、平均有効圧を
越える要件を満足したピストンを鍛造により製造を可能
とし、鋳造ピストンにおけるキャビティの周縁部の冷却
効果を向上し、キャビティの周縁部の亀裂の発生の防止
とトップリング摩耗対策やリング溝の潤滑油膠着対策を
確保してスカッフ現象を未然に防止をすることができ
る。また、キャビティエッジ部をシャープ化することが
でき、これにより、機関の圧縮上死点付近でピストン頂
面に残留する空気が勢いよくスキッシュし、スキッシュ
流の境界に乱流が発生してキャビティ内に噴射された霧
化燃料粒子と空気の混合を促進させ燃焼効率を高め、排
気ガス浄化、燃費低減の両立を図りながら高出力化を達
成することができる品質の信頼性の高い鍛造ピストンを
低コストで提供することができる利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の製造方法によって製造した
ピストンの要部断面図
【図2】本発明の実施例1の変形例の製造方法によって
製造したピストンの要部断面図
【図3】本発明の実施例2の製造方法によって製造した
ピストンの要部断面図
【図4】従来のピストンを示す要部断面図
【符号の説明】
1 ピストン本体 2 トップランド部 3 スカート部 4 リングベルト 5 リング 6 頂面 7 キャビティ 8 環状空洞 9 分割面 9a 傾斜分割面 9b 第1分割面 9c 第2分割面 10 環状体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 伊久生 群馬県前橋市元総社町395番地の3 理研 鍛造株式会社内 (72)発明者 河原 隆幸 群馬県前橋市元総社町395番地の3 理研 鍛造株式会社内 Fターム(参考) 3J044 AA02 AA09 AA18 CA01 CA18 EA10

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トップランド部とスカート部とからなり
    前記トップランド部の頂面にキャビティを形成し、かつ
    前記キャビティの周囲に冷却用の環状空洞が形成されて
    いるピストンの製造方法であって、前記トップランド部
    とスカート部とをキャビティの周囲に形成される環状空
    胴を上下に切断する方向で分割してそれぞれ鍛造成形
    し、前記トップランド部とスカート部の分割面を接合一
    体化することを特徴とする内燃機関のピストン製造方
    法。
  2. 【請求項2】 トップランド部とスカート部とからなり
    前記トップランド部の頂面にキャビティを形成し、かつ
    前記キャビティの周囲に冷却用の環状空洞が形成されて
    いるピストンの製造方法であって、前記トップランド部
    の周縁を前記環状空胴の一部を含めてトップランド部の
    頂面と平行な第1分割面とトップランド部の頂面と環状
    空胴とに渡る前記第1分割面と直交した第2分割面とに
    よって分割してトップランド部の周縁に切り欠きを有す
    るピストン本体と前記切り欠きに対応する環状体とをそ
    れぞれ鍛造成形し、前記第1分割面と第2分割面を接合
    一体化することを特徴とする内燃機関のピストン製造方
    法。
JP28749599A 1999-09-20 1999-10-08 内燃機関ピストンの製造方法 Pending JP2001107803A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28749599A JP2001107803A (ja) 1999-10-08 1999-10-08 内燃機関ピストンの製造方法
EP00307589A EP1084793A1 (en) 1999-09-20 2000-09-04 Method of manufacturing piston of internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28749599A JP2001107803A (ja) 1999-10-08 1999-10-08 内燃機関ピストンの製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001107803A true JP2001107803A (ja) 2001-04-17

Family

ID=17718092

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP28749599A Pending JP2001107803A (ja) 1999-09-20 1999-10-08 内燃機関ピストンの製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001107803A (ja)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006507943A (ja) * 2002-11-06 2006-03-09 フェデラル−モーグル コーポレイション ピストンおよびその製造方法
JP2007524512A (ja) * 2003-12-12 2007-08-30 フェデラル−モーグル コーポレイション ピストンおよび製造の方法
JP2008522089A (ja) * 2004-11-30 2008-06-26 マーレ インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 内燃機関用の2部分から成るピストン
DE102008046115A1 (de) 2007-09-18 2009-03-19 Art Metal Mfg. Co., Ltd., Ueda-shi Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor
JP2012193743A (ja) * 2012-07-17 2012-10-11 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関用ピストン
KR20140096173A (ko) * 2011-12-08 2014-08-04 페더럴-모걸 코오포레이숀 개선된 연소 보울 림 영역을 가진 원피스형 피스톤 및 그 제조 방법
KR101593543B1 (ko) * 2016-01-04 2016-02-16 동양피스톤 주식회사 내연기관용 피스톤
JP2016514783A (ja) * 2013-03-18 2016-05-23 マーレ インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングMAHLE International GmbH 内燃エンジン用ピストンの製造方法および当該方法により製造されたピストン
US9970384B2 (en) 2009-11-06 2018-05-15 Federal-Mogul Llc Steel piston with cooling gallery and method of construction thereof
US10590884B2 (en) 2009-11-06 2020-03-17 Tenneco Inc Steel piston with cooling gallery and method of construction thereof

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011101905A (ja) * 2002-11-06 2011-05-26 Federal Mogul Corp ピストンを製造するための方法およびピストン
JP2012152825A (ja) * 2002-11-06 2012-08-16 Federal Mogul Corp ピストンおよびその製造方法
JP2006507943A (ja) * 2002-11-06 2006-03-09 フェデラル−モーグル コーポレイション ピストンおよびその製造方法
JP2012152826A (ja) * 2002-11-06 2012-08-16 Federal Mogul Corp ピストンおよびピストンを製造する方法
JP2010247236A (ja) * 2002-11-06 2010-11-04 Federal Mogul Corp ピストンおよびその製造方法
JP2007524512A (ja) * 2003-12-12 2007-08-30 フェデラル−モーグル コーポレイション ピストンおよび製造の方法
JP2008522089A (ja) * 2004-11-30 2008-06-26 マーレ インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 内燃機関用の2部分から成るピストン
JP2009074365A (ja) * 2007-09-18 2009-04-09 Riken Tanzou Kk 内燃機関用ピストンの製造方法
JP4510061B2 (ja) * 2007-09-18 2010-07-21 理研鍛造株式会社 内燃機関用ピストンの製造方法
DE102008046115A1 (de) 2007-09-18 2009-03-19 Art Metal Mfg. Co., Ltd., Ueda-shi Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor
US9970384B2 (en) 2009-11-06 2018-05-15 Federal-Mogul Llc Steel piston with cooling gallery and method of construction thereof
US10590884B2 (en) 2009-11-06 2020-03-17 Tenneco Inc Steel piston with cooling gallery and method of construction thereof
KR20140096173A (ko) * 2011-12-08 2014-08-04 페더럴-모걸 코오포레이숀 개선된 연소 보울 림 영역을 가진 원피스형 피스톤 및 그 제조 방법
KR101999569B1 (ko) * 2011-12-08 2019-07-15 테네코 인코퍼레이티드 개선된 연소 보울 림 영역을 가진 원피스형 피스톤 및 그 제조 방법
JP2012193743A (ja) * 2012-07-17 2012-10-11 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関用ピストン
JP2016514783A (ja) * 2013-03-18 2016-05-23 マーレ インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングMAHLE International GmbH 内燃エンジン用ピストンの製造方法および当該方法により製造されたピストン
KR101593543B1 (ko) * 2016-01-04 2016-02-16 동양피스톤 주식회사 내연기관용 피스톤

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6314933B1 (en) Piston for internal combustion engines
US10450999B2 (en) Reduced compression height dual gallery piston, piston assembly therewith and methods of construction thereof
US20070079775A1 (en) Welding Forged Steel Single Piece Piston and Its Manufacturing Methods
EP2710247B1 (en) Steel pistons with cooling gallery
KR101786504B1 (ko) 냉각 갤러리를 구비한 스틸 피스톤 및 그 제작 방법
US5934174A (en) Lightweight articulated piston head and method of making the piston head
EP1084793A1 (en) Method of manufacturing piston of internal combustion engine
US20170058824A1 (en) Piston with low overall height
US20060096557A1 (en) Monosteel piston having oil drainage groove with enhanced drainage features
US9046053B2 (en) Piston with an undercrown support feature
US6532913B1 (en) Piston cooling fin
JP2001107803A (ja) 内燃機関ピストンの製造方法
JP2019508624A (ja) スロット付きリング溝を有する空洞なしのピストン
CN106368845A (zh) 一种水冷式发动机气缸体
JP2001082247A (ja) 内燃機関ピストンの製造方法
CN213574386U (zh) 一种沟槽式散热结构冷却油腔的钢活塞
CN215979628U (zh) 具有回油通道的活塞及发动机
US10323602B2 (en) Piston bowl rim with fatigue resistance
US20190063365A1 (en) Piston with broad ovate gallery
JP2009185746A (ja) 内燃機関用ピストン
JPH02301650A (ja) 内燃機関用ピストン及びその製造方法
JP7271238B2 (ja) エンジンシリンダ構造
JPH0515555Y2 (ja)
EP2726724B1 (en) Piston with an undercrown support feature
JP2019507283A (ja) ポケットに対する接続を有する空洞なしのピストン

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Effective date: 20040525

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

A521 Written amendment

Effective date: 20040630

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040928