JP2000035131A - Ceramics pin and manufacture thereof - Google Patents
Ceramics pin and manufacture thereofInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、曲げ強度及び曲げ
剛性を維持しつつ、軽量化を図ることができるピストン
ピンとしてのセラミックス製ピン及びその製造方法に関
し、特に、表面仕上げ加工において、作業性及び面精度
を向上することができるセラミックス製ピン及びその製
造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic pin as a piston pin which can be reduced in weight while maintaining bending strength and bending rigidity, and a method of manufacturing the same. The present invention also relates to a ceramic pin capable of improving surface accuracy and a method for manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、ピストンピンはコネクティングロ
ッドからの過大な負荷に耐え得るように、大きな曲げ強
度、及び曲げ剛性が要求されており、中実の鋼で形成さ
れていた。このため、ピストンピンの重量は大きくな
り、ピストン全体としての慣性力が大きくなってしまう
ため、エネルギーロスの要因の一つとなっていた。2. Description of the Related Art Hitherto, a piston pin has been required to have high bending strength and bending rigidity so as to withstand an excessive load from a connecting rod, and has been formed of solid steel. For this reason, the weight of the piston pin increases, and the inertia force of the entire piston increases, which is one of the causes of energy loss.
【０００３】そこで、従来、特開平９−２２９１９１号
公報及び特開平９−１５０３６４号公報で開示されるよ
うに、ピストンピンをセラミックスで成形し、曲げ強度
及び曲げ剛性を維持しつつ、軽量化を図り、慣性力を小
さくしてエネルギーロスを抑制していた。Therefore, conventionally, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 9-229191 and 9-150364, a piston pin is formed of ceramics to reduce the weight while maintaining bending strength and bending rigidity. By reducing the inertial force, energy loss was suppressed.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来のピストンピンとして用いられるセラミックス製ピン
では、加工が難しいセラミックスを表面仕上げ加工しな
ければならず、作業性が悪化してしまうとともに、面精
度を十分に維持できないという問題があった。そこで、
本発明は、このような問題点に対処し、ピストンピンに
用いられるセラミックス製ピンの表面を金属製管状部材
で覆って金属層を形成することにより、表面仕上げ加工
を容易とすることができるセラミックス製ピン及びその
製造方法を提供することを目的とする。However, in the case of such a ceramic pin used as a conventional piston pin, it is necessary to finish the surface of a ceramic which is difficult to process, and the workability is deteriorated. There was a problem that the accuracy could not be maintained sufficiently. Therefore,
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention addresses the above-described problems, and a ceramic pin used for a piston pin is covered with a metal tubular member to form a metal layer, thereby facilitating surface finishing. An object of the present invention is to provide a pin and a method for manufacturing the same.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明においては、ピストンピンとし
て用いられるセラミックス製ピンであって、円柱状又は
円筒状のセラミックスの外周面に金属製管状部材から成
る金属層を有することを特徴とする。かかる構成によれ
ば、中心側がセラミックス、外側が金属であるピストン
ピンを得る。According to a first aspect of the present invention, there is provided a ceramic pin used as a piston pin, wherein a cylindrical or cylindrical ceramic is provided on an outer peripheral surface thereof. It has a metal layer made of a tubular member. According to such a configuration, a piston pin whose center is ceramics and whose outside is metal is obtained.
【０００６】請求項２に係る発明においては、ピストン
ピンとして用いられるセラミックス製ピンの製造方法で
あって、セラミックスを円柱状又は円筒状の成形するセ
ラミックス成形工程と、前記セラミックス外周面又は金
属製管状部材の内周面に接着剤を塗布する工程と、前記
金属製管状部材に前記セラミックスを挿入する挿入工程
と、前記セラミックスが挿入された状態で、前記金属製
管状部材を前記接着剤の溶融温度以上に加熱することに
より前記セラミックス外周面と金属製管状部材内周面と
を接着する加熱接着工程と、を有することを特徴とす
る。According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a ceramic pin used as a piston pin, comprising: a ceramic forming step of forming a ceramic into a cylindrical or cylindrical shape; A step of applying an adhesive to the inner peripheral surface of the member, an inserting step of inserting the ceramics into the metal tubular member, and, in a state where the ceramics are inserted, a melting temperature of the adhesive of the metal tubular member. A heating bonding step of bonding the ceramic outer peripheral surface and the metal tubular member inner peripheral surface by heating as described above.
【０００７】かかる構成によれば、セラミックス成形工
程によって得られたセラミックスの外周面に挿入工程、
加熱接着工程を経て金属層を形成する。請求項３に係る
発明においては、前記加熱接着工程によって外周面に金
属層が形成されたセラミックスの表面を加工する表面仕
上げ工程を含むことを特徴とする。[0007] According to this structure, the step of inserting into the outer peripheral surface of the ceramic obtained by the ceramic forming step,
A metal layer is formed through a heat bonding process. The invention according to claim 3 is characterized by including a surface finishing step of processing a surface of a ceramic having a metal layer formed on an outer peripheral surface by the heat bonding step.
【０００８】かかる構成によれば、表面仕上げ工程にお
いて、セラミックス製ピンの金属層が加工される。[0008] According to this configuration, in the surface finishing step, the metal layer of the ceramic pin is processed.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態に係るセラ
ミックス製ピンの製造方法は、図１に示すように、セラ
ミックス成形工程（同図（ａ））と、塗布工程（図示せ
ず）と、挿入工程（同図（ｂ））と、加熱接着工程（同
図（ｃ））と、表面仕上げ工程（同図（ｄ））と、を含
んで構成される。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. As shown in FIG. 1, the method for manufacturing a ceramic pin according to the present embodiment includes a ceramic forming step (FIG. 1A), a coating step (not shown), and an inserting step (FIG. 1B). And a heat bonding step (FIG. (C)) and a surface finishing step (FIG. (D)).
【００１０】セラミックス成形工程は、セラミックス１
を円柱状又は円筒状に成形する工程であり、ピストンピ
ンとして要求される径寸法より小さい径とする。材料
は、例えばＳｉ3 Ｎ4 、或いはＳｉＣ等の焼結材とし、
一般的な成形法（例えば、金型成形）により成形され
る。塗布工程は、セラミックス成形工程により成形され
たセラミックス１の外周面又は金属製管状部材２の内周
面に接着剤を塗布する工程である。ここで、金属製管状
部材２はＦｅ系の合金が好ましく、例えばＳ５０Ｃなど
の高炭素鋼が好ましい。また、金属層としての金属製管
状部材２の厚さは、ヘルツ応力の生ずる深さの２倍以上
あることが望ましい。[0010] The ceramics molding step comprises the steps of:
Is formed into a columnar or cylindrical shape, and has a diameter smaller than the diameter required for the piston pin. The material is, for example, a sintered material such as Si 3 N 4 or SiC,
It is molded by a general molding method (for example, die molding). The application step is a step of applying an adhesive to the outer peripheral surface of the ceramic 1 or the inner peripheral surface of the metal tubular member 2 formed by the ceramic forming step. Here, the metallic tubular member 2 is preferably an Fe-based alloy, for example, high carbon steel such as S50C. It is desirable that the thickness of the metal tubular member 2 as the metal layer be at least twice the depth at which the Hertz stress occurs.
【００１１】接着剤は、例えば銀ロウや黄銅ロウ等のロ
ウ材を用いるのが好ましいが、溶融後固化して部材間に
接着作用を及ぼすものであれば、他のものであってもよ
い。挿入工程は、金属製管状部材２の一端開口部からセ
ラミックス１を挿入し、外周面に金属層としての金属製
管状部材２を有するセラミックス１を得る工程である。
この時、金属製管状部材２をロウ材の溶融温度以下に加
熱して、その内径を一時的に拡大させることにより挿入
を容易とすることができる。As the adhesive, it is preferable to use a brazing material such as silver brazing or brass brazing. However, any other material may be used as long as it solidifies after melting to exert an adhesive action between members. The insertion step is a step of inserting the ceramics 1 from one end opening of the metal tubular member 2 to obtain the ceramics 1 having the metal tubular member 2 as a metal layer on the outer peripheral surface.
At this time, the insertion can be facilitated by heating the metal tubular member 2 to a temperature equal to or lower than the melting temperature of the brazing material and temporarily expanding the inner diameter thereof.
【００１２】加熱接着工程は、セラミックス１が挿入さ
れた状態で、金属製管状部材２をロウ材（接着剤）の溶
融温度以上に加熱することによりセラミックス１外周面
と金属製管状部材２内周面とを接着する工程である。こ
の場合、例えば銀ロウでは約７００℃、黄銅ロウでは約
８００〜９００℃まで加熱し、ロウ材を溶融させる。こ
れにより、加熱後固化したロウ材は、金属製管状部材２
内周面とセラミックス１外周面とを強固に接着すること
ができる。In the heat bonding step, the outer peripheral surface of the ceramic 1 and the inner periphery of the metallic tubular member 2 are heated by heating the metallic tubular member 2 to a temperature not lower than the melting temperature of the brazing material (adhesive) with the ceramic 1 inserted. This is the step of bonding to the surface. In this case, the brazing material is heated to, for example, about 700 ° C. for a silver brazing and to about 800 to 900 ° C. for a brass brazing. As a result, the brazing material that has solidified after heating is turned into the metal tubular member 2.
The inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the ceramic 1 can be firmly bonded.
【００１３】表面仕上げ工程では、金属製管状部材２表
面を研摩手段３等で同心円状に加工し、必要な面粗さに
仕上げる。よって、表面仕上げは金属製管状部材２に対
する加工によるため、セラミックス表面を加工する場合
に比べて、加工精度や作業性を向上することができる。
上記工程を経ることにより得られたセラミックス製ピン
は、曲げ荷重に対しては主として心材のセラミックス１
が負担するが、剛性が高いため軸たわみは小さい。この
ため、軸受部の面圧の偏りが低減されるとともに、潤滑
皮膜が均等化してセラミックス製ピンに対する摩擦力が
低減する。In the surface finishing step, the surface of the metal tubular member 2 is concentrically processed by the polishing means 3 or the like to finish it to a required surface roughness. Therefore, since the surface finishing is performed on the metal tubular member 2, processing accuracy and workability can be improved as compared with the case where the ceramic surface is processed.
The ceramic pins obtained through the above steps are mainly made of ceramics 1 of core material against bending load.
However, shaft deflection is small due to high rigidity. For this reason, the unevenness of the surface pressure of the bearing portion is reduced, and the lubricating film is equalized to reduce the frictional force on the ceramic pin.
【００１４】以上、本実施形態について説明したが、例
えば金属製管状部材２表面に焼入れ処理等を施して、耐
摩耗性及び摺動性を向上させてもよい。この場合、焼入
れ工程は、挿入工程前に予め金属製管状部材２表面に施
してもよいし、加熱接着工程において施してもよい。Although the present embodiment has been described above, for example, the surface of the metal tubular member 2 may be subjected to a quenching treatment or the like to improve wear resistance and slidability. In this case, the quenching step may be performed on the surface of the metal tubular member 2 before the insertion step, or may be performed in the heat bonding step.
【００１５】[0015]
【発明の効果】本発明は、以上のように構成されたの
で、請求項１に係る発明によれば、表面が金属層で覆わ
れているので、表面仕上げ加工を容易とすることがで
き、作業性を向上し、ピストンピン製造のタクトタイム
を低減することができる。請求項２に係る発明によれ
ば、表面仕上げ加工を容易とすることができ、作業性を
向上することができるセラミックス製ピンを容易に製造
することができる。As described above, according to the present invention, since the surface is covered with the metal layer, the surface finishing can be facilitated. Workability can be improved, and the tact time for piston pin production can be reduced. According to the second aspect of the invention, the surface finishing can be facilitated, and the ceramic pin which can improve the workability can be easily manufactured.
【００１６】請求項３に係る発明によれば、表面仕上げ
工程においてセラミックス製ピンの金属層が加工される
ので、セラミックス表面を加工するのに比べ簡単であ
り、表面仕上げ加工の作業性を向上することができる。According to the third aspect of the invention, since the metal layer of the ceramic pin is processed in the surface finishing step, it is simpler than processing the ceramic surface, and the workability of the surface finishing processing is improved. be able to.
【図１】本発明のセラミックス製ピンの製造方法にかか
る各工程を示し、（ａ）セラミックス成形工程、（ｂ）
挿入工程、（ｃ）加熱接着工程、（ｄ）表面仕上げ工
程、を示す模式図FIG. 1 shows steps of a method of manufacturing a ceramic pin according to the present invention, in which (a) a ceramic forming step, and (b)
Schematic diagram showing an insertion step, (c) a heat bonding step, and (d) a surface finishing step.
１…セラミックス ２…金属製管状部材 1: Ceramics 2: Metal tubular member
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J044 AA06 AA18 BA05 BB14 BB27 BC19 EA02 4G026 AA01 AA05 AA06 AB08 AD04 AE02 AF03 AG01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 3J044 AA06 AA18 BA05 BB14 BB27 BC19 EA02 4G026 AA01 AA05 AA06 AB08 AD04 AE02 AF03 AG01
Claims (3)
ス製ピンであって、 円柱状又は円筒状のセラミックスの外周面に金属製管状
部材から成る金属層を有することを特徴とするセラミッ
クス製ピン。1. A ceramic pin used as a piston pin, comprising a cylindrical or cylindrical ceramic having a metal layer formed of a metal tubular member on an outer peripheral surface thereof.
ス製ピンの製造方法であって、 セラミックスを円柱状又は円筒状の成形するセラミック
ス成形工程と、 前記セラミックス外周面又は金属製管状部材の内周面に
接着剤を塗布する塗布工程と、 前記金属製管状部材に前記セラミックスを挿入する挿入
工程と、 前記セラミックスが挿入された状態で、前記金属製管状
部材を前記接着剤の溶融温度以上に加熱することにより
前記セラミックス外周面と金属製管状部材内周面とを接
着する加熱接着工程と、 を有することを特徴とするセラミックス製ピンの製造方
法。2. A method for manufacturing a ceramic pin used as a piston pin, comprising: a ceramic forming step of forming a ceramic into a cylindrical or cylindrical shape; and bonding to a ceramic outer peripheral surface or an inner peripheral surface of a metal tubular member. An application step of applying an agent; an insertion step of inserting the ceramic into the metal tubular member; and heating the metal tubular member to a temperature equal to or higher than the melting temperature of the adhesive while the ceramic is inserted. A method of manufacturing a ceramic pin, comprising: a heating bonding step of bonding the outer peripheral surface of the ceramic and the inner peripheral surface of the metal tubular member.
が形成されたセラミックスの表面を加工する表面仕上げ
工程を含むことを特徴とする請求項２記載のセラミック
ス製ピンの製造方法。3. The method of manufacturing a ceramic pin according to claim 2, further comprising a surface finishing step of processing a surface of the ceramic having a metal layer formed on an outer peripheral surface by the heat bonding step.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10205364A JP2000035131A (en) | 1998-07-21 | 1998-07-21 | Ceramics pin and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10205364A JP2000035131A (en) | 1998-07-21 | 1998-07-21 | Ceramics pin and manufacture thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000035131A true JP2000035131A (en) | 2000-02-02 |
Family
ID=16505640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10205364A Pending JP2000035131A (en) | 1998-07-21 | 1998-07-21 | Ceramics pin and manufacture thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000035131A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004067248A3 (en) * | 2003-01-27 | 2005-05-06 | Anthony Medeiros | Lubrication free connection |
-
1998
- 1998-07-21 JP JP10205364A patent/JP2000035131A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004067248A3 (en) * | 2003-01-27 | 2005-05-06 | Anthony Medeiros | Lubrication free connection |
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