JP2009228734A - ピストンヘッドとピストンヘッド部材 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来のピストンヘッドは突起が平面又はほぼ平面であるため接合されにくく、接合不十分であるため分離してしまい、ピストン本体に溶接できないことがあった。
【解決手段】 ヘッド部材の中央部にリング状の接合突部を突設し、二つのヘッド部材の接合突部の頂部同士を突合わせて拡散接合してある。前記接合突部は裾広がりにし、頂部を幅の狭い平面状にしてある。拡散接合された二つのヘッド部材の接合部の外周に異物が付着している。ヘッド部材はその閉塞面の中央部に接合突起がリング状に突設されている。接合突起は裾広がりであり頂部が幅の狭い平面状である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車用クーラー、室内用クーラーといった各種分野で使用されるピストンに装着されるピストンヘッドと、そのピストンヘッドを構成するヘッド部材に関するものである。

この種のピストンヘッドは図４に示すように二つのヘッド部材Ａが連結されている。このピストンヘッドＢは図５のように二つのピストン本体Ｐに溶接固定され、その後に図５のＸ−Ｘ部分から切断して切り離される。

従来のピストンヘッドＢは図６（ａ）（ｂ）に示す二つのヘッド部材Ａの突起Ｃが突合わされ、その突起Ｃの突合わせ面Ｄがスポット溶接されて連結されている。ヘッド部材Ａはアルミ製であり、削り出しにより加工されている。

従来のピストンヘッドＢは突起Ｃが平面であるため接合されにくく、連結不十分であるためピストン本体Ｐ（図５）に溶接する前に接合部分から分離してしまい、図５のように対向する二つのピストン本体Ｐに同時に溶接できないという課題があった。

本件出願のピストンヘッドは請求項１記載のように、二つのヘッド部材のリング状に突設された接合突起の頂部同士が突合わされ、その接合部が拡散接合されている。前記二つのヘッド部材の夫々は、請求項２記載のように、ヘッド部材の接合突起が裾広がりであり、頂部が幅の狭い平面状のものとすることができる。請求項３記載のように、二つのヘッド部材の拡散接合部の外周には、接合時に発生する異物が付着しているものであってもよく、異物が除去されたものであってもよい。

本件出願のヘッド部材は、請求項４記載のように、前記ピストンヘッドに使用されるヘッド部材において、部材中央部に接合突部がリング状に突設されたものである。この場合、請求項５記載のように、接合突部を裾広がりとし、接合突部の頂部を幅の狭い平面状とすることができる。

本発明のピストンヘッド及びヘッド部材は次のような効果がある。
（１）幅の狭い頂部同士が突合わされて拡散接合されているため接合強度が向上し、ピストン本体に溶接する前は勿論、溶接後の後加工によって分離することがない。
（２）頂部が平面状であるため突合わせ時の位置合わせが容易且つ確実になる。
（３）接合突部が裾広がりであるため拡散接合時に加圧されても接合突部は変形しにくい。

本発明のピストンヘッド及びヘッド部材の実施形態の一例を以下に示す。図１のピストンヘッド１は図２のヘッド部材２の接合突起３を二つ突合わせて拡散接合してある。ヘッド部材２はアルミ或いはシリコン合金製である。アルミ合金はピストン本体に装着固定されて使用されたときの耐摩耗性の面からシリコン６％程度を含有するものが適する。

ヘッド部材２は図３（ａ）（ｂ）に示すように、内部が中空で、軸方向一方が開口し、他方が閉塞された円形の皿状であり、閉塞面４に突合わせ突起３が突設され、開口側外周縁にピストン本体Ｐ（図５）の開口部に差込み可能な差込み縁５が形成されている。差込み縁５はヘッド部材２の大径部６よりも小径のリング状である。ヘッド部材２は削り出しで形成することができ、可能であればプレス成型することもできる。

前記接合突起３はリング状であり、その裾７はリングの外側と内側に裾広がりに形成されており、頂部８は幅の狭い平面状になっている。接合突起３の高さ、裾７の広がり角度、頂部８の幅の広さ等は自由に決定できる。ヘッド部材２の大径部６の直径、接合突起３の高さ、裾の広さ等にもよるが、例えば、大径部６の直径が３２ｍｍ程度、裾７の下端外周直径１４ｍｍ前後の場合、頂部８の幅は例えば０．５ｍｍ〜０．７ｍm程度が適する。

二つのヘッド部材２の接合突起３の頂部８は突合わせた状態で拡散接合されて連結されている。拡散接合には既存の拡散接合と同様にパルス電流が使用され、圧力が加えられる。電流には例えば３０ｍｓ、１５ｍｓ以下のパルス幅のパルス電流が適する。その電流、電圧は拡散接合に適する値に選定できる。突合わせされた両接合突起３に加える圧力は電流、電圧、頂部８の幅、総面積等にもよるが例えば２トン程度とすることができる。

前記パルス電流の通電と加圧とにより、突合わされた頂部８は加熱、加圧されて接合面間に拡散現象が生じて金属学的に一体化される。このとき頂部８及びその付近の金属が塑性流動により変形し、頂部８の酸化膜が破壊され、破壊された酸化膜や異物（以下「異物類」という）９（図１）が接合部の外に押し出されてその外周縁に付着する。異物９の突出寸法、縦皺は異物９の量によって異なる。異物９は除去することもできる。

（ａ）は本発明のピストンヘッドの一例を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の側面図。 図１（ａ）のＹ−Ｙ部分断面図。 （ａ）は本発明のヘッド部材の一例を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＺ−Ｚ部分断面図。 従来のピストンヘッドの一例を示す斜視図。 従来のピストンヘッドをピストン本体に溶接固定する場合の説明図。 （ａ）は従来のヘッド部材の斜視図、（ｂ）は（ａ）のＷ−Ｗ部分断面図。

符号の説明

１ ピストンヘッド
２ ヘッド部材
３ ヘッド部材の接合突起
４ ヘッド部材の閉塞面
５ ヘッド部材の差込み縁
６ ヘッド部材の大径部
７ 接合突起の裾
８ 接合突起の頂部
９ 異物
Ａ ヘッド部材
Ｂ ピストンヘッド
Ｃ ヘッド部材の突起
Ｄ 突合わせ面
Ｐ ピストン本体

Claims (5)

1. ピストンに装着されるピストンヘッドにおいて、二つのヘッド部材が突合わせ接合され、夫々のヘッド部材は接合突起がリング状に突設され、接合突起の頂部同士が突合わされて接合されたことを特徴とするピストンヘッド。
2. 請求項１記載のピストンヘッドにおいて、ヘッド部材の接合突起は裾広がりであり、頂部が幅の狭い平面状であり、二つのヘッド部材の接合突起の頂部同士が拡散接合されたことを特徴とするピストンヘッド。
3. 請求項１又は請求項２記載のピストンヘッドにおいて、二つのヘッド部材の拡散接合部の外周に、接合時に発生する異物が付着しているもの、又は異物が除去されたものであることを特徴とするピストンヘッド。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のピストンヘッドに使用されるヘッド部材において、部材中央部に接合突部がリング状に突設されたことを特徴とするピストンヘッド部材。
5. 請求項４記載のヘッド部材において、接合突部が裾広がりであり、接合突部の頂部が幅の狭い平面状であることを特徴とするピストンヘッド部材。

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