JP2546667B2 - ピストンピン - Google Patents
ピストンピンInfo
- Publication number
- JP2546667B2 JP2546667B2 JP62058422A JP5842287A JP2546667B2 JP 2546667 B2 JP2546667 B2 JP 2546667B2 JP 62058422 A JP62058422 A JP 62058422A JP 5842287 A JP5842287 A JP 5842287A JP 2546667 B2 JP2546667 B2 JP 2546667B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piston pin
- aluminum
- strength
- sic
- frm
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2253/00—Other material characteristics; Treatment of material
- F05C2253/16—Fibres
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はピストンピン、さらに詳細には、軽量で強度
の良好なピストンピンを提供することを目的とする。
の良好なピストンピンを提供することを目的とする。
ピストンピンは、内燃機感のピストンとコネクチング
ロッド小端部を連結するためのピンであり、ピストンに
加わる爆発力はこのピストンピンを介してコネクチング
ロッドに伝わり、コネクチングロッドよりクランクシャ
フトに伝達されて回転運動をえるようになっている。
ロッド小端部を連結するためのピンであり、ピストンに
加わる爆発力はこのピストンピンを介してコネクチング
ロッドに伝わり、コネクチングロッドよりクランクシャ
フトに伝達されて回転運動をえるようになっている。
このようなピストンピンは、前述のようにピストンピ
ンとコネクチングロッドの連結に使用されるものである
ため、常に変化する荷重に耐える必要があり、したがっ
て、前記ピストンピンの外表面は耐摩耗性が良好であ
り、その内部は強度が大きいことが要求される。
ンとコネクチングロッドの連結に使用されるものである
ため、常に変化する荷重に耐える必要があり、したがっ
て、前記ピストンピンの外表面は耐摩耗性が良好であ
り、その内部は強度が大きいことが要求される。
このような要求を達成したピストンピンとしては、現
在、クロム鋼、ニッケル−クロム−モリブデン鋼などの
鋼鉄ないし前述のような鋼鉄の表面に浸炭処理して外表
面を硬化させたものが使用されている。
在、クロム鋼、ニッケル−クロム−モリブデン鋼などの
鋼鉄ないし前述のような鋼鉄の表面に浸炭処理して外表
面を硬化させたものが使用されている。
しかしながら、前記鋼鉄製のピストンピンは重量が大
きいという欠点があった。
きいという欠点があった。
〔発明の目的〕 本発明は上述の欠点を除去することを目的とする。す
なわち、表面においては従来と同様な耐摩耗性を有し、
内部においては従来と同様か改良された強度を有すると
ともに、従来に比較して軽量のピストンピンを提供せん
とするものである。
なわち、表面においては従来と同様な耐摩耗性を有し、
内部においては従来と同様か改良された強度を有すると
ともに、従来に比較して軽量のピストンピンを提供せん
とするものである。
上記目的を達成するため、本発明によるピストンピン
は、鋼鉄製円筒中空状のピストンピンの前記中空部に10
〜150μｍのアルミナイズド層を介してアルミニウムま
たはアルミニウム基合金を主要成分とし、かつ0.5gr/l
〜30gr/lのSiC微粒子またはSiCウィスカを付着させたSi
C連続繊維を40〜60重量％の量で補強材として設けたFRM
中空体を挿入したことを特徴としている。
は、鋼鉄製円筒中空状のピストンピンの前記中空部に10
〜150μｍのアルミナイズド層を介してアルミニウムま
たはアルミニウム基合金を主要成分とし、かつ0.5gr/l
〜30gr/lのSiC微粒子またはSiCウィスカを付着させたSi
C連続繊維を40〜60重量％の量で補強材として設けたFRM
中空体を挿入したことを特徴としている。
本発明によれば、鋼鉄製の円筒中空状ピストンピン本
体の中空部に補強材としてアルミニウムをマトリックス
とするFRM製円筒円空体を設けたために、前記鋼鉄製の
ピストンピン本体の肉厚を減少せしめることが可能にな
り、このため耐摩耗性および強度を損なうことなく、ピ
ストンピンの重量を軽減できる。
体の中空部に補強材としてアルミニウムをマトリックス
とするFRM製円筒円空体を設けたために、前記鋼鉄製の
ピストンピン本体の肉厚を減少せしめることが可能にな
り、このため耐摩耗性および強度を損なうことなく、ピ
ストンピンの重量を軽減できる。
第１図は本発明による一実施例の断面図であるが、こ
の図より明らかなように、本発明によるピストンピン
は、中空円筒形のピストンピン本体１の前記中空部内壁
にアルミナイズド処理層２が設けられており、このアル
ミナイズド処理層２を介してFRM中空体３が挿入された
構造になっている。
の図より明らかなように、本発明によるピストンピン
は、中空円筒形のピストンピン本体１の前記中空部内壁
にアルミナイズド処理層２が設けられており、このアル
ミナイズド処理層２を介してFRM中空体３が挿入された
構造になっている。
このピストンピン本体１は、従来、この種のピストン
ピンの製造に使用される鋼鉄、たとえばクロム鋼、ニッ
ケル−クロム−モリブデン鋼などあるいはこれらの表面
を浸炭処理した鋼鉄が使用できる。本発明の場合、この
肉厚は従来のものと異なり、薄くできるのは明らかであ
る。
ピンの製造に使用される鋼鉄、たとえばクロム鋼、ニッ
ケル−クロム−モリブデン鋼などあるいはこれらの表面
を浸炭処理した鋼鉄が使用できる。本発明の場合、この
肉厚は従来のものと異なり、薄くできるのは明らかであ
る。
この減少した肉厚に対応する部分に、本発明において
は、アルミナイズド処理層２を介してFRM中空体３を設
けている。
は、アルミナイズド処理層２を介してFRM中空体３を設
けている。
このアルミナイズド処理層は、アルミニウムないしア
ルミニウム化合物を容射した層であり、前述のFRMのマ
トリックスがアルミニウムないしアルミニウム合金であ
ることから、前記ピストンピン１とFRM中空体３が良好
に接着するように形成された接着層である。したがっ
て、このアルミナイズド処理層２は、両者を良好な接着
強度で接着可能な厚さである必要があるが、この厚さは
一般的に10〜150μｍ程度であるのがよい。10μｍ未満
であると、接着強度が充分でない虞を生じ、また150μ
ｍを超えると、前記接着層２部分に亀裂などを生じる虞
があり、同様に接着強度が低下する虞を生じるからであ
る。
ルミニウム化合物を容射した層であり、前述のFRMのマ
トリックスがアルミニウムないしアルミニウム合金であ
ることから、前記ピストンピン１とFRM中空体３が良好
に接着するように形成された接着層である。したがっ
て、このアルミナイズド処理層２は、両者を良好な接着
強度で接着可能な厚さである必要があるが、この厚さは
一般的に10〜150μｍ程度であるのがよい。10μｍ未満
であると、接着強度が充分でない虞を生じ、また150μ
ｍを超えると、前記接着層２部分に亀裂などを生じる虞
があり、同様に接着強度が低下する虞を生じるからであ
る。
前述のピストンピン本体１を補強するためのFRM製中
空体３は、ピストンピン本体１の重量を軽減するととも
に、ピストンピンの強度を補償するためのものである。
したがって、このFRMのマトリックスとしては、重量が
小さいアルミニウムないしアルミニウム基合金を使用し
ている。
空体３は、ピストンピン本体１の重量を軽減するととも
に、ピストンピンの強度を補償するためのものである。
したがって、このFRMのマトリックスとしては、重量が
小さいアルミニウムないしアルミニウム基合金を使用し
ている。
このようなアルミニウム基合金としては、従来強度の
必要な部品に使用されているアルミニウム基合金を有効
に使用することができる。たとえば銅、珪素、ニッケル
などの一種以上を添加したアルミニウム基合金であるこ
とができる。
必要な部品に使用されているアルミニウム基合金を有効
に使用することができる。たとえば銅、珪素、ニッケル
などの一種以上を添加したアルミニウム基合金であるこ
とができる。
このようなアルミニウムないしアルミニウム基合金に
添加される補強材としては、補強効果を良好にするた
め、また引張、圧縮、剪断、曲げ強度向上のため、連続
繊維を使用する。
添加される補強材としては、補強効果を良好にするた
め、また引張、圧縮、剪断、曲げ強度向上のため、連続
繊維を使用する。
良好な補強効果を得るためには、連続繊維であるのが
よいが、このような連続繊維を使用したFRMには、繊
維同志の接触による強度低下、合金母材の共晶生成物
による靭性の低下、添加元素、特にSi、Cuとの反応に
よる繊維の劣化などの欠点を生じる虞がある。このよう
な欠点を生じさせないために、特にハイブリッド繊維の
連続繊維を使用するのがよいことが明らかになった。ハ
イブリッド繊維は、連続繊維に炭化珪素などの微粒子な
いしウィスカを付着させたものであるが、繊維に付着し
た前記微粒子ないしウィスカによって繊維同志の接触防
止されるとともに、共晶反応生成物が微細化されて、繊
維間のブリッジが抑制され、かつ微粒子、ウィスカの周
囲に添加元素が濃縮される結果、繊維の損傷が極少に抑
制できる利点があり、上記欠点を克服可能であるからで
ある。
よいが、このような連続繊維を使用したFRMには、繊
維同志の接触による強度低下、合金母材の共晶生成物
による靭性の低下、添加元素、特にSi、Cuとの反応に
よる繊維の劣化などの欠点を生じる虞がある。このよう
な欠点を生じさせないために、特にハイブリッド繊維の
連続繊維を使用するのがよいことが明らかになった。ハ
イブリッド繊維は、連続繊維に炭化珪素などの微粒子な
いしウィスカを付着させたものであるが、繊維に付着し
た前記微粒子ないしウィスカによって繊維同志の接触防
止されるとともに、共晶反応生成物が微細化されて、繊
維間のブリッジが抑制され、かつ微粒子、ウィスカの周
囲に添加元素が濃縮される結果、繊維の損傷が極少に抑
制できる利点があり、上記欠点を克服可能であるからで
ある。
このようなハイブリッド繊維のおいても、特にSiC繊
維SiC微粒子ないしSiCウィスカを付着させたものである
のが、特に好ましいことが明らかになった。従って本発
明においては、このようなハイブリッド繊維を使用す
る。このハイブリッド繊維のSiC微粒子付着量は、好ま
しくは0.5gr/〜30gr/であるのがよい。0.5gr/未
満であると、前記効果を生じない虞があり、30gr/を
超えると、A1の浸入を阻害するという欠点を生じる虞が
あるからである。また、SiCウィスカを付着させる場合
には、好ましくは0.5gr/〜30gr/であるのがよい。
0.5gr/未満であると、前記効果を達成できない虞があ
り、一方30gr/を超えるとA1の浸入を阻害するという
欠点を生じる虞があるからである。前記SiC微粒子、ま
たはSiCウィスカを付着したSiC繊維の補強材の一種以上
は、好ましくはマトリックスに対し40〜60重量％添加す
るのがよい。40重量％未満であると、補強効果が充分に
発揮されず、ピストンピンとして必要な強度を保持でき
なくなる虞を生じ、一方60重量％を超えると脆性が増加
する虞を生じる。
維SiC微粒子ないしSiCウィスカを付着させたものである
のが、特に好ましいことが明らかになった。従って本発
明においては、このようなハイブリッド繊維を使用す
る。このハイブリッド繊維のSiC微粒子付着量は、好ま
しくは0.5gr/〜30gr/であるのがよい。0.5gr/未
満であると、前記効果を生じない虞があり、30gr/を
超えると、A1の浸入を阻害するという欠点を生じる虞が
あるからである。また、SiCウィスカを付着させる場合
には、好ましくは0.5gr/〜30gr/であるのがよい。
0.5gr/未満であると、前記効果を達成できない虞があ
り、一方30gr/を超えるとA1の浸入を阻害するという
欠点を生じる虞があるからである。前記SiC微粒子、ま
たはSiCウィスカを付着したSiC繊維の補強材の一種以上
は、好ましくはマトリックスに対し40〜60重量％添加す
るのがよい。40重量％未満であると、補強効果が充分に
発揮されず、ピストンピンとして必要な強度を保持でき
なくなる虞を生じ、一方60重量％を超えると脆性が増加
する虞を生じる。
このようなピストンピンを製造するにあたっては、ま
ず前述のような鋼鉄製のピストンピン本体１を製造する
とともに、前記ピストンピン本体１の中空部にアルナイ
ズド層２を溶射によって設け、このピストンピン本体１
の中空部に予め成形したFRM製中空体３を圧入する。そ
の後、600〜700℃に加熱して、約30分保持し、前記アル
ミナイズド層３とFRMマトリックスを溶融接着せしめ
る。
ず前述のような鋼鉄製のピストンピン本体１を製造する
とともに、前記ピストンピン本体１の中空部にアルナイ
ズド層２を溶射によって設け、このピストンピン本体１
の中空部に予め成形したFRM製中空体３を圧入する。そ
の後、600〜700℃に加熱して、約30分保持し、前記アル
ミナイズド層３とFRMマトリックスを溶融接着せしめ
る。
実施例 鋼鉄製ピストンピン本体１の中空部に厚さ100μｍの
アルミナイズド層を形成したのち、下記の組成のFRMに
より成形した中空体を挿入して、本発明によるピストン
ピンを製造した。
アルミナイズド層を形成したのち、下記の組成のFRMに
より成形した中空体を挿入して、本発明によるピストン
ピンを製造した。
組成 ハイブリッド連続繊維 40〜60重量％ （SiC繊維にSiCウィスカを0.5〜30gr/付着） 4.5％Cu添加アルミニウム合金 残部 上述のようなピストンピンの強度を測定した結果を第
２図に示す。図中、Ａは本発明のもの、Ｂは従来のピス
トンピンの剛性を示す。同じ形状従来のピストンピン１
に対して、本発明によるピストンピンは0.7重量比で、
従来に比較して30％軽量化している。一方、第２図に示
されるように、本発明によれば、従来のピストンピンの
強度とほぼ同様か良好な強度を示しており、強度を低下
せしめることなく、著しく軽量化できるということが明
らかになった。
２図に示す。図中、Ａは本発明のもの、Ｂは従来のピス
トンピンの剛性を示す。同じ形状従来のピストンピン１
に対して、本発明によるピストンピンは0.7重量比で、
従来に比較して30％軽量化している。一方、第２図に示
されるように、本発明によれば、従来のピストンピンの
強度とほぼ同様か良好な強度を示しており、強度を低下
せしめることなく、著しく軽量化できるということが明
らかになった。
以上説明したように本発明によれば、鋼鉄製の円筒中
空状ピストンピン本体の中空部にアルミニウムをマトリ
ックスとし、かつSiC微粒子またはSiCウィスカを付着さ
せたSiC連続繊維を補強材として所定量添加したFRM製円
筒中空体を設けたために、前記鋼鉄製のピストンピン本
体の肉厚を減少せしめることが可能になり、このため耐
摩耗性および強度を損なうことなく、ピストンピンの重
量を軽減できるという利点を生じる。
空状ピストンピン本体の中空部にアルミニウムをマトリ
ックスとし、かつSiC微粒子またはSiCウィスカを付着さ
せたSiC連続繊維を補強材として所定量添加したFRM製円
筒中空体を設けたために、前記鋼鉄製のピストンピン本
体の肉厚を減少せしめることが可能になり、このため耐
摩耗性および強度を損なうことなく、ピストンピンの重
量を軽減できるという利点を生じる。
第１図は本発明によるピストンピンの構成例の断面図、
第２図はピストンピンの強度を測定した結果を示す図で
ある。 １……ピストンピン本体、２……アルミナイズド層、３
……FRM中空体。
第２図はピストンピンの強度を測定した結果を示す図で
ある。 １……ピストンピン本体、２……アルミナイズド層、３
……FRM中空体。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−295346（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−19755（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−215420（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−34368（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−78164（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−166761（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−91055（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭58−6098（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭56−52678（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭57−13396（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】鋼鉄製円筒中空状のピストンピンの前記中
空部に10〜150μｍのアルミナイズド層を介してアルミ
ニウムまたはアルミニウム基合金を主要成分とし、かつ
0.5gr/l〜30gr/lのSiC微粒子またはSiCウィスカを付着
させたSiC連続繊維を40〜60重量％の量で補強材として
設けたFRM中空体を挿入したことを特徴とするピストン
ピン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62058422A JP2546667B2 (ja) | 1987-03-13 | 1987-03-13 | ピストンピン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62058422A JP2546667B2 (ja) | 1987-03-13 | 1987-03-13 | ピストンピン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63308270A JPS63308270A (ja) | 1988-12-15 |
| JP2546667B2 true JP2546667B2 (ja) | 1996-10-23 |
Family
ID=13083943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62058422A Expired - Lifetime JP2546667B2 (ja) | 1987-03-13 | 1987-03-13 | ピストンピン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2546667B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010050345A1 (de) * | 2010-11-05 | 2012-05-10 | Mahle International Gmbh | Hybridbolzen zur Verbindung eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor mit einem Pleuel und Pressvorrichtung zur Herstellung des Hybridbolzens |
| DE102014219907A1 (de) * | 2014-10-01 | 2016-04-07 | Federal-Mogul Nürnberg GmbH | Kolbenbolzen für einen Verbrennungsmotor sowie Verfahren zur Herstellung eines Kolbenbolzens |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6119755A (ja) * | 1984-07-05 | 1986-01-28 | Toyota Motor Corp | 繊維強化金属複合部材 |
-
1987
- 1987-03-13 JP JP62058422A patent/JP2546667B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63308270A (ja) | 1988-12-15 |
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