JPH08507255A

JPH08507255A - 空洞を有するピストン

Info

Publication number: JPH08507255A
Application number: JP6519690A
Authority: JP
Inventors: ハーベイスリー，ロジャー
Original assignee: ティーアンドエヌテクノロジーリミテッド
Priority date: 1993-03-05
Filing date: 1994-02-23
Publication date: 1996-08-06
Also published as: BR9406426A; GB9403374D0; EP0687206A1; KR960700842A; GB9304528D0; US5551388A; GB2275635A; WO1994020241A1; GB2275635B

Abstract

(57)【要約】空洞（１６）を含むピストン（１０）を、ボックス（２０；５０；７０；８０）を形成することによって製造する。ボックスの内部は空洞（１６）を画定する。このボックスを金型空洞（２６）内に装架し、該ボックスの回りにピストンを鋳造する。ボックスに突起（２２ｃ、２４ｃ；５２；５８；７３）を設け、該突起が金型空洞の壁に形成された凹所に入り、かつボックスを支持する。ピストンを金型空洞から除去した後、前記突起を機械加工によって除去する。

Description

【発明の詳細な説明】空洞を有するピストン本発明は、内部に空洞を有するピストンの製造方法、およびこのようなピストンに関するものである。内燃機関、または他の目的に使用されるピストンに対しては、場合によっては空洞を設ける必要がある。本明細書で使用される“空洞”なる用語は、制限された開口を有する、実質的に閉鎖された空間を意味し、一方“凹所”なる用語は、比較的大きな開口を有する空間を表す時に使用される。たとえば、ピストンの頭部に単数または複数の制限された開口を有する空洞を設け、該開口が頭部内の燃焼凹所と連通するようになったピストンが提案されている。この燃焼凹所は、ピストンが往復動するシリンダ内の、ピストン頭部上方の空間と共働して燃焼室を形成し、この燃焼室内で、供給燃料を燃焼させる。上記空洞（米国特許第４、８９８、１３５号参照）は反応室を形成し、燃料のラヂカルスペシー（radical sp ecies）がシリンダから排出されないようにし、該ラヂカルスペシーがシリンダに戻って次の供給燃料のシーディング（seeding）を助けるようにする。このようなシーディングは燃料の燃焼完全性を改良する。前記反応室を形成するための空洞は在来においては、ピストンを二つの半体、すなわち下半分および上半分として形成し、ついで上半分を下半分に装着することによって製造された。下半分は燃焼室の下方部分を画定すると共に、制限開口の下方部分、または反応室の開口を含む反応室の下方部分を画定する。上半分は、燃焼凹所の上方側部と、制限開口（単数または複数）の上方部分を含む反応室の上方部分を画定する。ピストンの上半分および下半分はボルト、または電子ビーム溶接によって相互に装着することができる。したがってこのようなピストンの製造は複雑であり、かつピストンの二つの半体が、作動中に離脱する恐れがある。制限開口を設ける別の方法としては、二つの半体を相互に固着した後に、ピストンの材料を通して孔を形成する方法がある。このような孔を使用する場合には、これら孔は普通その直径が小さく、かつ長さが比較的大なるために、プロセスが遅くなる。本発明の目的は、内部に空洞を有するピストンの簡単な製造方法、および信頼性の大なるピストンを提供することである。本発明によれば、内部に空洞を有するピストンの製造方法において、ボックスを形成する段階で、該ボックスが所要空洞の大きさおよび形の内部を有するようにする段階と、前記ボックスが少なくとも一つの外方突起を有し、該突起によってボックスが支持されようにする段階と、前記ボックスを、所要ピストンの形を有する壁によって画界される金型空洞内に装架する段階で、前記外方突起が金型空洞の壁に形成された凹所内に延び、かつ該凹所内のストッパに触座し、前記突起がボックスを空洞内において支持しかつ位置決めするようにする段階と、前記金型空洞内に溶融金属を導入し、該金属がボックスの内部に入ることなく、ボックスを封鎖するようにする段階と、金属を凝固させる段階と、ピストンを金型空洞から除去する段階と、金属鋳物を越えて延びる突起の部分を機械加工によって除去する段階とから成ることを特徴としている。本発明による方法においては、ピストンは本質的に、ボックスの回りに鋳造された一つの部材であり、したがってこのピストンは作業中に離脱することはなく、かつ比較的簡単に製造することができる。本方法は前述の反応室を有するピストンを形成する時に、使用することができる。好ましくは、前記ボックスは、突出する少なくとも一つのチューブを有し、該チューブが空洞の開口の少なくとも部分を形成するようにされる。これによって空洞の制限開口を形成するための孔を形成する必要がなくなる。もし必要であれば、前記チューブは金属を鋳造する時に、ボックスの内部から空気を除去するために使用することができる。チューブは外方突起として使用することができ、この突起によってボックスは支持され、かつ位置決めされる。複数のチューブが単一のボックスと関連するようになすことができる。ピストンの燃焼凹所を囲繞する、前記の如き複数の反応室を必要とする場合が多いから、ボックスは各個が反応室を封鎖する同様なボックスの組立体の部分として形成することができ、該ボックスは隣接ボックスを結合するストラットによって、相互に一定の位置に保持される。好ましくは、ボックス（単数または複数）は二つのシート金属から形成され、たとえば、ほぼ０．５ｍｍの厚さを有する鋼シートを使用することができる。何れの場合においても、シートには少なくとも一つの凹所が形成され、該シートは次に重なり関係を有するように載置され、凹所が共働して空洞を形成し、次でシートは相互に結合される。たとえば、二つの金属シートは、フランジによって画界された半空洞を形成するように押圧され、これら半空洞は相互に、たとえば溶接またはけん縮によって結合される。この場合は前記チューブは二つのシートのフランジの間に位置決めされる。なお、単数または複数のボックスは管状のシート材料から形成することができる。たとえば、各ボックスは両端が封鎖されたチューブから形成することができる。ボックスの組立体は、単一のチューブから形成することができ、該チューブは所要の形状に曲げられ、ボックスの間を押潰して、ボックスの内部が相互に分離されるようにする。ボックスを形成するなお他の方法としては、棒の中に止め孔を形成し、次いで入口をプラグで塞ぐ方法がある。本発明はなお鋳造金属から成るピストンにおいて、鋳造金属内に封入されたボックスを有し、該ボックスの内部がピストン内の空洞の大きさおよび形を画定し、かつ少なくとも一つのチューブがボックスの内部と連通し、さらに鋳造金属を通ってピストンの表面に延び、該チューブが空洞の開口を形成するようになったことを特徴とするピストンを提供する。本発明によるピストンにおいては、前記ボックスは鋳造金属内に封入された複数の同様なボックスの一つとなすことができ、該ボックスは鋳造金属を通って延びるストラットによって相互に結合される。次に添付図面を参照して本発明によるピストン、および該ピストンの製造方法を詳述する。第１図は第１実施方法に使用されるボックス組立体の平面図；第２図は第１図の線ＩＩ−ＩＩに沿って取られた、拡大断面図；第３図は第１実施方法によつて形成されたピストンの水平断面図で、鋳造金型空洞内の定位置にあるピストンを示す；第４図および５図は第１図と同様な図であるが、それぞれ第２および第３実施方法において使用されるボックス組立体を示す図；第６図は第４実施方法において使用される組立体の、ボックスの断面図。第１実施方法は、上向きに開口する燃焼凹所１４を画定する、頭部１２（第３図）を備えたピストン１０の製造に関するものである。このピストンはその内部に、反応室１６を形成する４個の空洞を有し、該空洞は凹所１４の周囲に均一に配分されている。各室１６はチューブ１８によって形成された二つの制限開口を通して、燃焼凹所１４と連通している。第１実施方法はシート材料から、実質的に封鎖された四つのボックス２０から成る組立体２１を形成する段階を有している。各ボックス２０の内部は、反応室１６を形成するに必要な空洞と等しい大きさおよび形を有している。このボックス２０は、共に厚さが約０．５ｍｍの２枚の鋼シート２２および２４から形成される。各シート２２および２４は相互に押圧されて、それぞれ４個の凹所２２ａおよび２４ｂを形成する。これら凹所は、シートの面に直角に見た時に（第２図）、全体が半円形断面を有するようにされる。シート２２および２４の面内においては、凹所２２ａおよび２４ａは細長く、かつ共通中心の回りにおいて弓形を呈している。シート２２および２４は、それぞれ凹所２２ａおよび２４ａの回りに、フランジ２２ｂおよび２４ｂを形成するように切断される。シート２２および２４はなお、フランジ２２ｂおよび２４ｂを連結するウエブ２２ｃおよび２４ｃを形成するように切断される。このウエブ２２ｃおよび２４ｃは、隣接フランジ２２ｂおよび２４ｂを結合する直角ストラット形成し、組立体はほぼ方形を呈するようになっている。ウエブ２２ｃおよび２４ｃは、ボックス２０の複数の外方突起を形成し、該突起によってボックスは支持される。ボックス２０は、シート２２および２４を、相互に重なるように位置決めし、各凹所２２ａおよび２４ａが他のシートの凹所と整合し、かつフランジ２２ｂおよび２４ｂと、ウエブ２２ｃおよび２４ｃが相互に重なるようになすことにより、組立てられる。チューブ１８は、フランジ２２ｂおよび２４ｂの間に位置決めされる。フランジ２４ｂより遠くに延びるフランジ２２ｂの縁は、フランジ２４ｂの縁の上に折り曲げられ、シート２２および２４を相互に固着するようになっている。別の方法として、フランジ２２ｂ及び２４ｂは相互に溶接することができる。したがって、シート２２および２４は４つのボックス２０を形成し、該ボックスはウエブ２２ｃおよび２４ｃによって相互に固定状態に保持される。各ボックス２０の封鎖された内部は、反応室１６を形成するように設計され、かつ４個の室１６は、相互に完成したピストン１０内において占める位置に保持される。チューブ１８は細い孔を有するチューブであり、２本のチューブが各ボックス２０と関連している。これらチューブは、ボックス２０を組立てる前に、フランジ２４ｂに溶接されるとよい。フランジ２２ｂおよび２４ｂはチューブ１８の回りにけん縮され、チューブを定位置に保持すると共に、溶融金属がチューブの回りに近づくのを阻止する。各チューブ１８の孔は、関連するボックス２０の内部と連通する。チューブ１８は全体が水平に、ピストン１０の中心の方に延びている。このチューブ１８としては、ハイパーデレミック（hyperdermic）針として使用される形式のチューブが適当である。ボックス２０から遠い方のチューブ１８の端部は開放状態に留められ、鋳造を行う時に、ボックス２の内部を通気させるようになっている。第１実施方法においては、ボックス２０は、ピストン鋳造金型の空洞２６（第３図参照）内に装架されている。金型空洞２６は、閉鎖線３２に沿って相互に係合する二つの金型半体２８および３０によって画定され、該半体２８および３０は相互に、空洞２６を画界する壁を画定し、かつ所要ピストン１０の形を有している。ボックス２０はウエブ２２ｃおよび２４ｃによって形成される突起によって支持され、かつ位置決めされるように装架される。前記ウエブは直角な隅部において、金型空洞２６の壁に設けられた凹所３４内に延び、かつ該凹所３４内のストッパに触座する。したがってボックス２０は、ピストン１０内の反応室１６に対する所要位置に装架される。凹所３４は垂直溝の形を有し、金型空洞２６の一端から、ウエブ２２ｃおよび２４ｃが衝当する前記ストッパに延びている。溝３４内には、碇着部材（図示せず）を導入し、ウエブ２２ｃおよび２４ｃを、ストッパに対して保持するようになすことができる。ボックス２０から遠い方の、チューブ１８の端部は、金型空洞２６内に装架されたコアー３８内の溝孔３６に入る。このコアー３８は燃焼凹所１４を画定するために使用される。溝孔３６は、コアー３８内の孔４０によって通気される。ボックス２０を空洞２６内に装架した後、この第１実施方法は、溶融金属、特にアルミニウム合金を金型空洞２６に導入し、この時金属がボックス２０の内部に入ることなく、該ボックスを囲繞するように行われる。溶融金属から出た熱は、室に流入する空気を加熱し、かつ膨張させる。これによって空気はチューブ１８を通って、室１６から流出し、かつ溶融金属が該チューブ１８を通って室１６に入るのを阻止する。溶融金属は次に凝固せしめられ、ボックス２０を含むピストンブランクが形成される。次にこのピストンブランクが、金型空洞２６から取外され、かつその最終形を有するように成るまで、機械加工を受ける。この機械加工は鋳造金属を越えて延びるウエブ２２ｃおよび２４ｃの部分を除き、かつコアー３８内に突出するチューブ１８の端部を除き、チューブ１８の端部が凹所１４の表面と、同じ高さとなるようにする。もし必要であれば、シート２２および２４は錫を鍍金し、その周囲のアルミニウムと結合し、ボックス２０の組立体が、ピストンの残余の部分とさらに堅く結合するようになすことができる。第２、第３および第４実施方法が、第１実施方法と異なる点は、ボックスおよび、使用される支持突起の形成である。したがって、次にはこれらの点について説明する。第２実施方法においては、第４図に示されたボックス５０の組立体５１が使用される。円形に配置されている６個の各ボックス５１は、両端が塞がれた直線状のチューブから成り、該チューブの内部が空洞を形成するようになっている。ボックス５０の側壁の孔を通して、前記チューブ１８と同様な３個のチューブ５２が装着される。これらチューブ５２はボックス５０の内部と連通し、かつ組立体５１の内方に延びている。組立体５１の中央にはリング５４が設けられ、該リングにはチューブ５２の内端が装着される。このチューブ５２はリング５４の中空内部と連通するが、これは必ずしも必要ではない。第２実施方法においては、チューブ５２はボックス５０の外方突起として使用され、該突起によってボックスは支持され、かつ位置決めされる。ボックス５０を金型空洞内に装架した時には、リング５４およびチューブ５２の内端は、金型空洞のコアー内の凹所に入り、ボックス５０は所要の位置に支持され、かつ位置決めされる。鋳造が行われた後、チューブ５２を切断して、リング５４を除去し、かつ機械作業によって、鋳造金属から突出するチューブ５２の端部を除去する。リング５４と同様なリングを、前述の組立体２１と同様な組立体、および次に述べる組立体７１に使用することができる。このようなリングを使用することによって、チューブ１８、５２または７２の内端が相互に固定関係を有するように支持され、したがってボックス２０、５０または７０によって得られる空洞に対する開口の所定の関係が得られるようになる。さらにチューブ１８、５２または７２、およびリング５４がボックスの支持および位置決め突起として使用される場合には、機械加工によって、ピストンの外面から突起を除去する必要がなくなる。第２実施方法の変形においては、組立体５１は隣接ボックス５０を結合するストラットとして働く弓形棒５６を設け、該ボックスをさらに確実に定位置に保持するようになすことができる（このような棒５６は第４図に示されている）。棒５６の中央から、外方に棒５８を突出させることによって追加的な支持および位置決め突起を設けることができる。第３実施方法においては、第５図に示されたボックス７０の組立体７１が使用されている。この組立体７１は、１本のチューブから成り、該チューブは円形に形成され、かつその端部は外方に曲げられている。この外向き端部を含むチューブ区画は、次にボックス７０を形成する非押潰区画を残して、平らに押潰される。押潰された外向き端部７３は、クランプ７４によって結合され、組立体が所定の形を保持するようにされる。この押潰区画７５は、ボックス７０を結合するストラットを形成する。チューブ１８と同様なこのチューブ７２は、ボックス７０から内方に延び、かつ該ボックス７０の内部と連通する。チューブ７２の内端７６は、鋳造作業が行われる時に、チューブを密封するように押潰される。第３の実施方法においては、押潰された外向き端部７３は、支持および位置決め突起として使用され、この突起によってボックス７０は金型空洞内に支持される。端部７３は金型空洞の壁の凹所に入り、かつ定位置に締着される。第４実施方法は、ボックスの形成以外においては、第２実施方法と同様である。ボックス５０の代わりに、第６図に示された形のボックス８０が使用される。このボックス８０は、棒材料の一端に止まり孔８２を明け、かつ該孔８２の開放端をプラグ８４によって閉鎖することによって形成される。この時棒には封鎖された内部空間が生じる。次いで、３個の段付き孔８６を、横方向に延びかつ空洞と連通するように形成する。これらの孔８６は、チューブ５２を受け入れる大きな入口を有している。前記四つの実施方法によれば、それぞれアルミニウム合金鋳物から成るピストン１０が得られ、該ピストンはアルミニウム合金鋳物内に封入されたボックス２０、５０、７０または８０を有し、このボックスの内部は、ピストン１０内の空洞１６の大きさおよび形を画定する。各空洞はチューブ１８、５２または７２を有し、これらチューブはボックスの内部と連通し、かつアルミニウム合金鋳物を通って、ピストン１０の燃焼凹所１４内のピストン外面に延び、チューブが空洞の開口を形成するようになっている。ボックスは多くの場合相互に、アルミニウム合金鋳物を通って延びるストラット２２ｃ、２４ｃ、５６、または７５によって結合される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９５年１月１９日【補正内容】明細書空洞を有するピストン本発明は、内部に空洞を有するピストンの製造方法、およびこのようなピストンに関するものである。内燃機関、または他の目的に使用されるピストンに対しては、場合によっては空洞を設ける必要がある。本明細書で使用される“空洞”なる用語は、制限された開口を有する、実質的に閉鎖された空間を意味し、一方“凹所”なる用語は、比較的大きな開口を有する空間を表す時に使用される。たとえば、ピストンの頭部に単数または複数の制限された開口を有する空洞を設け、該開口が頭部内の燃焼凹所と連通するようになったピストンが提案されている。この燃焼凹所は、ピストンが往復動するシリンダ内の、ピストン頭部上方の空間と共働して燃焼室を形成し、この燃焼室内で、供給燃料を燃焼させる。上記空洞（米国特許第４、８９８、１３５号参照）は反応室を形成し、燃料のラヂカルスペシー（radical sp ecies）がシリンダから排出されないようにし、該ラヂカルスペシーがシリンダに戻って次の供給燃料のシーディング（seeding）を助けるようにする。このようなシーディングは燃料の燃焼完全性を改良する。前記反応室を形成するための空洞は在来においては、ピストンを二つの半体、すなわち下半分および上半分として形成し、ついで上半分を下半分に装着することによって製造された。下半分は燃焼室の下方部分を画定すると共に、制限開口の下方部分、または反応室の開口を含む反応室の下方部分を画定する。上半分は、燃焼凹所の上方側部と、制限開口（単数または複数）の上方部分を含む反応室の上方部分を画定する。ピストンの上半分および下半分はボルト、または電子ビーム溶接によって相互に装着することができる。したがってこのようなピストンの製造は複雑であり、かつピストンの二つの半体が、作動中に離脱する恐れがある。制限開口を設ける別の方法としては、二つの半体を相互に固着した後に、ピストンの材料を通して孔を形成する方法がある。このような孔を使用する場合には、これら孔は普通その直径が小さく、かつ長さが比較的大なるために、プロセスが遅くなる。本発明の目的は、内部に空洞を有するピストンの簡単な製造方法、および信頼性の大なるピストンを提供することである。本発明は内部に空洞を有するピストンの製造方法で、ボックスを形成し、該ボックスが所要空洞の大きさおよび形の内部を有するようにする段階と、ボックスに少なくとも一つの外方突起を設け、該突起によってボックスを支持し得るようにする段階と、該ボックスを所要ピストンの形を有する壁によって画定される空洞内に装架する段階と、空洞内に溶融金属を導入し、該金属がボックスの内部に入ることなく、ボックスを封入するようにする段階と、金属を凝固させる段階と、ピストンを金型空洞から除去する段階とを有する方法において、前記ボックスを金型空洞内に装架し、前記外方突起が金型空洞の壁に形成された凹所内に延び、かつ前記凹所内のストッパに触座し、前記突起がボックスを空洞内に支持しかつ位置決めするようにする段階と、ピストンを空洞から除去した後に、鋳造金属を越えて延びる突起の部分を機械加工によって除去する段階と、ピストン頭部内の燃焼凹所内に、前記空洞の開口を形成する段階とを有することを特徴とする方法を提供する。本発明による方法においては、ピストンは本質的に、ボックスの回りに鋳造された一つの部材であり、したがってこのピストンは作業中に離脱することはなく、かつ比較的簡単に製造することができる。本方法は前述の反応室を有するピストンを形成する時に、使用することができる。好ましくは、前記ボックスは、突出する少なくとも一つのチューブを有し、該チューブが空洞の開口の少なくとも部分を形成するようにされる。これによって空洞の制限開口を形成するための孔を形成する必要がなくなる。もし必要であれば、前記チューブは金属を鋳造する時に、ボックスの内部から空気を除去するために使用することができる。チューブは外方突起として使用することができ、この突起によってボックスは支持され、かつ位置決めされる。複数のチューブが単一のボックスと関連するようになすことができる。ピストンの燃焼凹所を囲繞する、前記の如き複数の反応室を必要とする場合が多いから、ボックスは各個が反応室を封鎖する同様なボックスの組立体の部分として形成することができ、該ボックスは隣接ボックスを結合するストラットによって、相互に一定の位置に保持される。好ましくは、ボックス（単数または複数）は二つのシート金属から形成され、たとえば、ほぼ０．５ｍｍの厚さを有する鋼シートを使用することができる。何れの場合においても、シートには少なくとも一つの凹所が形成され、該シートは次に重なり関係を有するように載置され、凹所が共働して空洞を形成し、次でシートは相互に結合される。たとえば、二つの金属シートは、フランジによって画界された半空洞を形成するように押圧され、これら半空洞は相互に、たとえば溶接またはけん縮によって結合される。この場合は前記チューブは二つのシートのフランジの間に位置決めされる。なお、単数または複数のボックスは管状のシート材料から形成することができる。たとえば、各ボックスは両端が封鎖されたチューブから形成することができる。ボックスの組立体は、単一のチューブから形成することができ、該チューブは所要の形状に曲げられ、ボックスの間を押潰して、ボックスの内部が相互に分離されるようにする。ボックスを形成するなお他の方法としては、棒の中に止め孔を形成し、次いで入口をプラグで塞ぐ方法がある。本発明はなお、鋳造金属から成るピストンで、鋳造金属内に封入されたボックスを有し、該ボックスの内部がピストン内の空洞の大きさおよび形を画定するピストンにおいて、ピストンがなお少なくとも一つのチューブを有し、該チューブがボックスの内部と連通し、かつ鋳造金属を通って、ピストン頭部の燃焼凹所内の開口に延びるようになっていることを特徴とするピストンを提供する。本発明によるピストンにおいては、前記ボックスは鋳造金属内に封入された複数の同様なボックスの一つとなすことができ、該ボックスは鋳造金属を通って延びるストラットによって相互に結合される。次に添付図面を参照して本発明によるピストン、および該ピストンの製造方法を詳述する。第１図は第１実施方法に使用されるボックス組立体の平面図；第２図は第１図の線ＩＩ−ＩＩに沿って取られた、拡大断面図；第３図は第１実施方法によつて形成されたピストンの水平断面図で、鋳造金型空洞内の定位置にあるピストンを示す；第４図および５図は第１図と同様な図であるが、それぞれ第２および第３実施方法において使用されるボックス組立体を示す図；第６図は第４実施方法において使用される組立体の、ボックスの断面図。第１実施方法は、上向きに開口する燃焼凹所１４を画定する、頭部１２（第３図）を備えたピストン１０の製造に関するものである。このピストンはその内部に、反応室１６を形成する４個の空洞を有し、該空洞は凹所１４の周囲に均一に配分されている。各室１６はチューブ１８によって形成された二つの制限開口を通して、燃焼凹所１４と連通している。第１実施方法はシート材料から、実質的に封鎖された四つのボックス２０から成る組立体２１を形成する段階を有している。各ボックス２０の内部は、反応室１６を形成するに必要な空洞と等しい大きさおよび形を有している。このボックス２０は、共に厚さが約０．５ｍｍの２枚の鋼シート２２および２４から形成される。各シート２２および２４は相互に押圧されて、それぞれ４個の凹所２２ａおよび２４ｂを形成する。これら凹所は、シートの面に直角に見た時に（第２図）、全体が半円形断面を有するようにされる。シート２２および２４の面内においては、凹所２２ａおよび２４ａは細長く、かつ共通中心の回りにおいて弓形を呈している。シート２２および２４は、それぞれ凹所２２ａおよび２４ａの回りに、フランジ２２ｂおよび２４ｂを形成するように切断される。シート２２および２４はなお、フランジ２２ｂおよび２４ｂを連結するウエブ２２ｃおよび２４ｃを形成するように切断される。このウエブ２２ｃおよび２４ｃは、隣接フランジ２２ｂおよび２４ｂを結合する直角ストラット形成し、組立体はほぼ方形を呈するようになっている。ウエブ２２ｃおよび２４ｃは、ボックス２０の複数の外方突起を形成し、該突起によってボックスは支持される。ボックス２０は、シート２２および２４を、相互に重なるように位置決めし、各凹所２２ａおよび２４ａが他のシートの凹所と整合し、かつフランジ２２ｂおよび２４ｂと、ウエブ２２ｃおよび２４ｃが相互に重なるようになすことにより、組立てられる。チューブ１８は、フランジ２２ｂおよび２４ｂの間に位置決めされる。フランジ２４ｂより遠くに延びるフランジ２２ｂの縁は、フランジ２４ｂの縁の上に折り曲げられ、シート２２および２４を相互に固着するようになっている。別の方法として、フランジ２２ｂ及び２４ｂは相互に溶接することができる。したがって、シート２２および２４は４つのボックス２０を形成し、該ボックスはウエブ２２ｃおよび２４ｃによって相互に固定状態に保持される。各ボックス２０の封鎖された内部は、反応室１６を形成するように設計され、かつ４個の室１６は、相互に完成したピストン１０内において占める位置に保持される。チューブ１８は細い孔を有するチューブであり、２本のチューブが各ボックス２０と関連している。これらチューブは、ボックス２０を組立てる前に、フランジ２４ｂに溶接されるとよい。フランジ２２ｂおよび２４ｂはチューブ１８の回りにけん縮され、チューブを定位置に保持すると共に、溶融金属がチューブの回りに近づくのを阻止する。各チューブ１８の孔は、関連するボックス２０の内部と連通する。チューブ１８は全体が水平に、ピストン１０の中心の方に延びている。このチューブ１８としては、ハイパーデレミック（hyperdermic）針として使用される形式のチューブが適当である。ボックス２０から遠い方のチューブ１８の端部は開放状態に留められ、鋳造を行う時に、ボックス２の内部を通気させるようになっている。第１実施方法においては、ボックス２０は、ピストン鋳造金型の空洞２６（第３図参照）内に装架されている。金型空洞２６は、閉鎖線３２に沿って相互に係合する二つの金型半体２８および３０によって画定され、該半体２８および３０は相互に、空洞２６を画界する壁を画定し、かつ所要ピストン１０の形を有している。ボックス２０はウエブ２２ｃおよび２４ｃによって形成される突起によって支持され、かつ位置決めされるように装架される。前記ウエブは直角な隅部において、金型空洞２６の壁に設けられた凹所３４内に延び、かつ該凹所３４内のストッパに触座する。したがってボックス２０は、ピストン１０内の反応室１６に対する所要位置に装架される。凹所３４は垂直溝の形を有し、金型空洞２６の一端から、ウエブ２２ｃおよび２４ｃが衝当する前記ストッパに延びている。溝３４内には、碇着部材（図示せず）を導入し、ウエブ２２ｃおよび２４ｃを、ストッパに対して保持するようになすことができる。ボックス２０から遠い方の、チューブ１８の端部は、金型空洞２６内に装架されたコアー３８内の溝孔３６に入る。このコアー３８は燃焼凹所１４を画定するために使用される。溝孔３６は、コアー３８内の孔４０によって通気される。ボックス２０を空洞２６内に装架した後、この第１実施方法は、溶融金属、特にアルミニウム合金を金型空洞２６に導入し、この時金属がボックス２０の内部に入ることなく、該ボックスを囲繞するように行われる。溶融金属から出た熱は、室に流入する空気を加熱し、かつ膨張させる。これによって空気はチューブ１８を通って、室１６から流出し、かつ溶融金属が該チューブ１８を通って室１６に入るのを阻止する。溶融金属は次に凝固せしめられ、ボックス２０を含むピストンブランクが形成される。次にこのピストンブランクが、金型空洞２６から取外され、かつその最終形を有するように成るまで、機械加工を受ける。この機械加工は鋳造金属を越えて延びるウエブ２２ｃおよび２４ｃの部分を除き、かつコアー３８内に突出するチューブ１８の端部を除き、チューブ１８の端部が凹所１４の表面と、同じ高さとなるようにする。もし必要であれば、シート２２および２４は錫を鍍金し、その周囲のアルミニウムと結合し、ボックス２０の組立体が、ピストンの残余の部分とさらに堅く結合するようになすことができる。第２、第３および第４実施方法が、第１実施方法と異なる点は、ボックスおよび、使用される支持突起の形成である。したがって、次にはこれらの点について説明する。第２実施方法においては、第４図に示されたボックス５０の組立体５１が使用される。円形に配置されている６個の各ボックス５１は、両端が塞がれた直線状のチューブから成り、該チューブの内部が空洞を形成するようになっている。ボックス５０の側壁の孔を通して、前記チューブ１８と同様な３個のチューブ５２が装着される。これらチューブ５２はボックス５０の内部と連通し、かつ組立体５１の内方に延びている。組立体５１の中央にはリング５４が設けられ、該リングにはチューブ５２の内端が装着される。このチューブ５２はリング５４の中空内部と連通するが、これは必ずしも必要ではない。第２実施方法においては、チューブ５２はボックス５０の外方突起として使用され、該突起によってボックスは支持され、かつ位置決めされる。ボックス５０を金型空洞内に装架した時には、リング５４およびチューブ５２の内端は、金型空洞のコアー内の凹所に入り、ボックス５０は所要の位置に支持され、かつ位置決めされる。鋳造が行われた後、チューブ５２を切断して、リング５４を除去し、かつ機械作業によって、鋳造金属から突出するチューブ５２の端部を除去する。リング５４と同様なリングを、前述の組立体２１と同様な組立体、および次に述べる組立体７１に使用することができる。このようなリングを使用することによって、チューブ１８、５２または７２の内端が相互に固定関係を有するように支持され、したがってボックス２０、５０または７０によって得られる空洞に対する開口の所定の関係が得られるようになる。さらにチューブ１８、５２または７２、およびリング５４がボックスの支持および位置決め突起として使用される場合には、機械加工によって、ピストンの外面から突起を除去する必要がなくなる。第２実施方法の変形においては、組立体５１は隣接ボックス５０を結合するストラットとして働く弓形棒５６を設け、該ボックスをさらに確実に定位置に保持するようになすことができる（このような棒５６は第４図に示されている）。棒５６の中央から、外方に棒５８を突出させることによって追加的な支持および位置決め突起を設けることができる。第３実施方法においては、第５図に示されたボックス７０の組立体７１が使用されている。この組立体７１は、１本のチューブから成り、該チューブは円形に形成され、かつその端部は外方に曲げられている。この外向き端部を含むチューブ区画は、次にボックス７０を形成する非押潰区画を残して、平らに押潰される。押潰された外向き端部７３は、クランプ７４によって結合され、組立体が所定の形を保持するようにされる。この押潰区画７５は、ボックス７０を結合するストラットを形成する。チューブ１８と同様なこのチューブ７２は、ボックス７０から内方に延び、かつ該ボックス７０の内部と連通する。チューブ７２の内端７６は、鋳造作業が行われる時に、チューブを密封するように押潰される。第３の実施方法においては、押潰された外向き端部７３は、支持および位置決め突起として使用され、この突起によってボックス７０は金型空洞内に支持される。端部７３は金型空洞の壁の凹所に入り、かつ定位置に締着される。第４実施方法は、ボックスの形成以外においては、第２実施方法と同様である。ボックス５０の代わりに、第６図に示された形のボックス８０が使用される。このボックス８０は、棒材料の一端に止まり孔８２を明け、かつ該孔８２の開放端をプラグ８４によって閉鎖することによって形成される。この時棒には封鎖された内部空間が生じる。次いで、３個の段付き孔８６を、横方向に延びかつ空洞と連通するように形成する。これらの孔８６は、チューブ５２を受け入れる大きな入口を有している。前記四つの実施方法によれば、それぞれアルミニウム合金鋳物から成るピストン１０が得られ、該ピストンはアルミニウム合金鋳物内に封入されたボックス２０、５０、７０または８０を有し、このボックスの内部は、ピストン１０内の空洞１６の大きさおよび形を画定する。各空洞はチューブ１８、５２または７２を有し、これらチューブはボックスの内部と連通し、かつアルミニウム合金鋳物を通って、ピストン１０の燃焼凹所１４内のピストン外面に延び、チューブが空洞の開口を形成するようになっている。ボックスは多くの場合相互に、アルミニウム合金鋳物を通って延びるストラット２２ｃ、２４ｃ、５６、または７５によって結合される。請求の範囲１．内部に空洞（１６）を有するピストン（１０）の製造方法で、ボックス（２０；５０；７０；８０）を形成し、該ボックスが所要空洞の大きさおよび形の内部を有するようにする段階と、前記ボックスに少なくとも一つの外方突起（２２ｃ、２４ｃ；５２；５８；７３）を設け、該突起によってボックスを支持し得るようにする段階と、該ボックスを、所要ピストン（１０）の形を有する壁によって画定される金型空洞（２６）内に装架する段階と、金型空洞内に溶融金属を導入し、該金属がボックスの内部に入ることなく、ボックスを封入するようにする段階と、金属を凝固させる段階と、ピストンを金型空洞から除去する段階とを含む方法において、前記ボックス（２０；５０；７０；８０）を金型空洞（２６）内に装架し、前記外方突起が金型空洞の壁に形成された凹所（３４）内に延び、かつ前記凹所内のストッパに触座し、前記突起がボックスを空洞内において支持しかつ位置決めするようにする段階と、ピストンを金型空洞から除去した後、鋳造金属を越えて延びる突起の部分を機械加工によって除去する段階と、ピストン頭部内の燃焼凹所内に、前記空洞の開口を形成する段階とを有することを特徴とする方法。２．ボックス（２０；５０；７０；８０）を、該ボックスから突出する少なくとも一つのチューブ（１８；５２；７２）を有するように形成し、該チューブが前記空洞（１６）の開口の少なくとも１部分を形成することを特徴とする、請求項１記載の方法。３．前記チューブ（１８）が、金属を鋳造する時に、ボックス（２０）の内部から、空気を抜くように使用されることを特徴とする、請求項２記載の方法。４．前記チューブ（５２）が前記外方突起として使用され、該突起によってボックス（５０）が支持され、かつ位置決めされることを特徴とする、請求項２および３の何れか一つに記載の方法。５．ボックス（２０；５０；７０；８０）が、それぞれ反応室を封入する同様なボックスの組立体（２１；５１；７１）の部分として形成され、かつ前記ボックスが相互に一定の位置に保持されることを特徴とする、請求項１から４までの何れか一つに記載の方法。６．単数または複数のボックス（２０）が、二つのシート金属片（２２、２４）から形成され、該シート金属片の各個内に、少なくとも一つの凹所（２２ａ、２４ａ）が形成され、次に該金属シート片が重なり関係を有するように載置され、空洞を形成する時に、凹所が共働しかつ相互に結合されることを特徴とする、請求項１から５までの何れか一つに記載の方法。７．単数または複数のボックス（５０；７０）が、チューブ状シート材料から形成されることを特徴とする、請求項１から５までの何れか一つに記載の方法。８．鋳造金属から成るピストン（１０）で、鋳造金属内に封入されたボックス（２０；５０；７０；８０）を有し、該ボックスの内部がピストン内の空洞（１６）の大きさおよび形を画定するようになっているピストンにおいて、該ピストンが、なお少なくとも一つのチューブ（１８；５２；７２）を有し、該チューブがボックスの内部と連通し、かつ鋳造金属を通って、ピストン頭部の燃焼凹所内の開口に延びていることを特徴とするピストン。９．前記ボックス（２０；５０；７０；８０）が鋳造金属内に封入された、複数の同様なボックスの一つであり、該ボックスが鋳造金属を通って延びるストラット（２２ｃ、２４ｃ；５６；７５）によって相互に結合されていることを特徴とする、請求項８記載のピストン。 10．前記単数または複数のボックス（２０）が、二つの重ね合わされた金属シートから成っていることを特徴とする、請求項８および９の何れか一つに記載のピストン。 11．前記単数または複数のボックス（５０；７０）が、チューブから形成されることを特徴とする、請求項８および９の何れか一つに記載のピストン。

Claims

【特許請求の範囲】１．内部に空洞を有するピストンの製造方法において、ボックス（２０；５０；７０；８０）を形成し、該ボックスが所要の空洞の大きさおよび形の内部を有するようにする段階と、該ボックスに少なくとも一つの外方突起（２２ｃ，２４ｃ；５２；５８；７３）を設け、該突起によってボックスが支持されるようにする段階と、ボックスを、所要ピストン（１０）の形を有する壁によって画界される金型空洞（２６）内に装架する段階で、前記外方突起が金型空洞の壁の中の凹所（３４）内に延び、かつ前記凹所内のストッパに触座し、該突起がボックスを空洞内において支持し、かつ位置決めするようにする段階と、溶融金属を金型空洞内に導入し、該金属がボックスの内部に入ることなく、ボックスを封入するようにする段階と、金属を凝固させる段階と、ピストンを金型空洞から除去する段階と、鋳造金属を越えて延びる突起部分を、機械加工によって除去する段階とを有することを特徴とするピストン製造方法。２．ボックス（２０；５０；７０；８０）を、該ボックスから突出する少なくとも一つのチューブ（１８；５２；７２）を有するように形成し、該チューブが前記空洞（１６）の開口の少なくとも１部分を形成することを特徴とする、請求項１記載の方法。３．前記チューブ（１８）が、金属を鋳造する時に、ボックス（２０）の内部から、空気を抜くように使用されることを特徴とする、請求項２記載の方法。４．前記チューブ（５２）が前記外方突起として使用され、該突起によってボックス（５０）が支持され、かつ位置決めされることを特徴とする、請求項２および３の何れか一つに記載の方法。５．ボックス（２０；５０；７０；８０）が、それぞれ反応室を封入する同様なボックスの組立体（２１；５１；７１）の部分として形成され、かつ前記ボックスが相互に一定の位置に保持されることを特徴とする、請求項１から４までの何れか一つに記載の方法。６．単数または複数のボックス（２０）が、二つのシート金属片（２２、２４）から形成され、該シート金属片の各個内に、少なくとも一つの凹所（２２ａ、２４a）が形成され、次に該金属シート片が重なり関係を有するように載置され、空洞を形成する時に、凹所が共働しかつ相互に結合されることを特徴とする、請求項１から５までの何れか一つに記載の方法。７．単数または複数のボックス（５０；７０）が、チューブ状シート材料から形成されることを特徴とする、請求項１から５までの何れか一つに記載の方法。８．鋳造金属から成るピストン（１０）において、該鋳造金属内に封入されたボックス（２０；５０；７０；８０）を有し、該ボックスの内部が、ピストン内の空洞の大きさおよび形を画定し、かつ少なくとも一つのチューブ（１８；５２；７２）がボックスの内部と連通し、かつ鋳造金属を通ってピストンの外面に延び、該チューブが空洞の開口を形成するようになっていることを特徴とする、ピストン。９．前記ボックス（２０；５０；７０；８０）が鋳造金属内に封入された、複数の同様なボックスの一つであり、該ボックスが鋳造金属を通って延びるストラット（２２ｃ、２４ｃ；５６；７５）によって相互に結合されていることを特徴とする、請求項８記載のピストン。 10．前記単数または複数のボックス（２０）が、二つの重ね合わされた金属シートから成っていることを特徴とする、請求項８および９の何れか一つに記載のピストン。 11．前記単数または複数のボックス（５０；７０）が、チューブから形成されることを特徴とする、請求項８および９の何れか一つに記載のピストン。