JP2614684B2 - 内燃機関用ピストン - Google Patents
内燃機関用ピストンInfo
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- F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
- F02B23/0603—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston at least part of the interior volume or the wall of the combustion space being made of material different from the surrounding piston part, e.g. combustion space formed within a ceramic part fixed to a metal piston head
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
- F02F7/0085—Materials for constructing engines or their parts
- F02F7/0087—Ceramic materials
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃焼室を構成するセラミ
ック製ピストンクラウンを金属で鋳ぐるんで形成した内
燃機関用ピストンに関するものである。
ック製ピストンクラウンを金属で鋳ぐるんで形成した内
燃機関用ピストンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】直噴式ディ−ゼルエンジン用ピストンで
は、図３及び図４に示すように、一般的に燃焼室１の内
径中心ＯＢとピストンの外径中心Ｏが偏心量ｈだけ偏心
している。このようなピストンの燃焼室１を構成するピ
ストンクラウン４を鋳ぐるみを用いてセラミック化する
際には、図に示すような軸対称形状のセラミック製燃焼
室１を構成するピストンクラウン４を製作し、燃焼室自
体をピストンの外径中心Ｏから偏心させるようにして鋳
ぐるむ構造を採用していたが、この構造では下記のよう
な問題点があつた。図中、１は燃焼室を、２はピストン
リング溝を、３は金属を、４はセラミック製ピストンク
ラウンを、５は金属３の厚い部分を、Ｏはピストンの外
径中心を、Ｏ−Ｏはピストンの外径中心線を、ＯＢは燃
焼室１の内径中心を、ＯＢ−ＯＢは燃焼室１の内径中心
線を、ｔc はセラミック部分の厚さを、ｔm は金属部分
の厚さをそれぞれ示す。 記 鋳ぐるみ金属３の厚い部分５では鋳ぐるみ後の収縮
力が大きくなるため、セラミック製ピストンクラウン４
に過大な応力が発生し、破壊が生ずる。 鋳ぐるみ金属３に鉄系合金を用いる場合、ピストン
重量が増加するためエンジン性能の悪化（摩擦損失の増
大等）及びエンジン振動の増大が起こる。
は、図３及び図４に示すように、一般的に燃焼室１の内
径中心ＯＢとピストンの外径中心Ｏが偏心量ｈだけ偏心
している。このようなピストンの燃焼室１を構成するピ
ストンクラウン４を鋳ぐるみを用いてセラミック化する
際には、図に示すような軸対称形状のセラミック製燃焼
室１を構成するピストンクラウン４を製作し、燃焼室自
体をピストンの外径中心Ｏから偏心させるようにして鋳
ぐるむ構造を採用していたが、この構造では下記のよう
な問題点があつた。図中、１は燃焼室を、２はピストン
リング溝を、３は金属を、４はセラミック製ピストンク
ラウンを、５は金属３の厚い部分を、Ｏはピストンの外
径中心を、Ｏ−Ｏはピストンの外径中心線を、ＯＢは燃
焼室１の内径中心を、ＯＢ−ＯＢは燃焼室１の内径中心
線を、ｔc はセラミック部分の厚さを、ｔm は金属部分
の厚さをそれぞれ示す。 記 鋳ぐるみ金属３の厚い部分５では鋳ぐるみ後の収縮
力が大きくなるため、セラミック製ピストンクラウン４
に過大な応力が発生し、破壊が生ずる。 鋳ぐるみ金属３に鉄系合金を用いる場合、ピストン
重量が増加するためエンジン性能の悪化（摩擦損失の増
大等）及びエンジン振動の増大が起こる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、セラミック
部分に対する金属部分の厚さを全体的に薄くし、金属部
分の収縮力によつて燃焼室を構成するセラミック製ピス
トンクラウンに発生する応力を低減し、鋳ぐるみ後のセ
ラミック材の破壊が防止でき、鋳ぐるみ金属として鉄系
合金を用い、従来の構造よりも軽量となる内燃機関用ピ
ストンを提供することを目的とする。
部分に対する金属部分の厚さを全体的に薄くし、金属部
分の収縮力によつて燃焼室を構成するセラミック製ピス
トンクラウンに発生する応力を低減し、鋳ぐるみ後のセ
ラミック材の破壊が防止でき、鋳ぐるみ金属として鉄系
合金を用い、従来の構造よりも軽量となる内燃機関用ピ
ストンを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の内燃機関用ピス
トンは、前記目的を達成するために、燃焼室を構成する
セラミック製ピストンクラウンを金属で鋳ぐるんで形成
した内燃機関用ピストンにおいて、ピストンの外径中心
線上で、燃焼室の偏心方向のセラミック材の表面とピス
トンリング溝間の金属の厚さを、金属がピストンの構造
材料としての必要強度を維持できる厚さに設定するとと
もに、ピストンリング溝からセラミック材の外周面まで
の金属の厚さを全周に渡つてピストンの外径の１．５％
以上９％未満の範囲とし、燃焼室の偏心方向と反対方向
のセラミック材の厚さを、燃焼室の偏心方向のセラミッ
ク材の厚さより厚くしたことを特徴とする。
トンは、前記目的を達成するために、燃焼室を構成する
セラミック製ピストンクラウンを金属で鋳ぐるんで形成
した内燃機関用ピストンにおいて、ピストンの外径中心
線上で、燃焼室の偏心方向のセラミック材の表面とピス
トンリング溝間の金属の厚さを、金属がピストンの構造
材料としての必要強度を維持できる厚さに設定するとと
もに、ピストンリング溝からセラミック材の外周面まで
の金属の厚さを全周に渡つてピストンの外径の１．５％
以上９％未満の範囲とし、燃焼室の偏心方向と反対方向
のセラミック材の厚さを、燃焼室の偏心方向のセラミッ
ク材の厚さより厚くしたことを特徴とする。
【０００５】
【作用】本発明においては、ピストンの外径中心線上
で、燃焼室の偏心方向のセラミック材の表面とピストン
リング溝間の金属の厚さを、金属がピストンの構造材料
としての必要強度を維持できる厚さに設定し、燃焼室の
偏心方向と反対方向のセラミック材の厚さを、燃焼室の
偏心方向のセラミック材の厚さより厚くし、ピストンリ
ング溝からセラミック材の外周面までの金属の厚さが全
周に渡つてピストンの外径の１．５％以上９％未満の範
囲とすれば、金属部分の厚さが減少し、セラミック部分
の厚さを増加でき、応力を低減し、破壊を防止し、軽量
化となる。
で、燃焼室の偏心方向のセラミック材の表面とピストン
リング溝間の金属の厚さを、金属がピストンの構造材料
としての必要強度を維持できる厚さに設定し、燃焼室の
偏心方向と反対方向のセラミック材の厚さを、燃焼室の
偏心方向のセラミック材の厚さより厚くし、ピストンリ
ング溝からセラミック材の外周面までの金属の厚さが全
周に渡つてピストンの外径の１．５％以上９％未満の範
囲とすれば、金属部分の厚さが減少し、セラミック部分
の厚さを増加でき、応力を低減し、破壊を防止し、軽量
化となる。
【０００６】本発明で用いるセラミック材の材質として
は、窒化珪素、サイアロン、炭化珪素、アルミナ、チタ
ン酸アルミニウム等が挙げられ、強度及び耐熱衝撃性の
点で窒化珪素が好ましい。また、セラミック材を鋳ぐる
む金属の材質としては、鋳鉄、低膨張合金、アルミニウ
ム合金等が挙げられ、セラミックとの結合の信頼性が高
い低膨張合金が好ましい。低膨張合金としては、例え
ば、重量比で、Ｃ ０．３〜２．０％、Ｎｉ２５〜３２
％、Ｃｏ １２〜２０％、Ｓｉ ０．３〜２．０％、Ｎ
ｂ ０．２〜０．８％、Ｍｇ又はＣａ ０．０１〜０．
２％、Ｍｎ １．０％以下、残部は不純物を含むＦｅの
組成を有し、室温〜４００℃の熱膨張係数が４．５×１
０-6〜５．５×１０-6／℃である合金、あるいは重量比
で、Ｃ ０．８〜３．０％、Ｎｉ ３０〜３４％、Ｃｏ
４．０〜６．０％、Ｓｉ １．０〜３．０％、Ｍｎ
２．０％以下、硫黄 １．０％以下、リン １．５％以
下、Ｍｇ １．０％以下、残部は不純物を含むＦｅの組
成を有し、室温〜４００℃の熱膨張係数が約９×１０-6
／℃以下、室温〜２００℃の熱膨張係数が約２×１０-6
〜３×１０-6／℃である合金等が望ましい。
は、窒化珪素、サイアロン、炭化珪素、アルミナ、チタ
ン酸アルミニウム等が挙げられ、強度及び耐熱衝撃性の
点で窒化珪素が好ましい。また、セラミック材を鋳ぐる
む金属の材質としては、鋳鉄、低膨張合金、アルミニウ
ム合金等が挙げられ、セラミックとの結合の信頼性が高
い低膨張合金が好ましい。低膨張合金としては、例え
ば、重量比で、Ｃ ０．３〜２．０％、Ｎｉ２５〜３２
％、Ｃｏ １２〜２０％、Ｓｉ ０．３〜２．０％、Ｎ
ｂ ０．２〜０．８％、Ｍｇ又はＣａ ０．０１〜０．
２％、Ｍｎ １．０％以下、残部は不純物を含むＦｅの
組成を有し、室温〜４００℃の熱膨張係数が４．５×１
０-6〜５．５×１０-6／℃である合金、あるいは重量比
で、Ｃ ０．８〜３．０％、Ｎｉ ３０〜３４％、Ｃｏ
４．０〜６．０％、Ｓｉ １．０〜３．０％、Ｍｎ
２．０％以下、硫黄 １．０％以下、リン １．５％以
下、Ｍｇ １．０％以下、残部は不純物を含むＦｅの組
成を有し、室温〜４００℃の熱膨張係数が約９×１０-6
／℃以下、室温〜２００℃の熱膨張係数が約２×１０-6
〜３×１０-6／℃である合金等が望ましい。
【０００７】
【実施例】本発明の実施例について図を参照して説明す
る。図１及び図２は本発明の実施例を示し、図３及び図
４は従来例を示す。本発明の内燃機関用ピストンは、燃
焼室１を構成するセラミック製ピストンクラウンを鉄系
金属３で鋳ぐるんで形成した内燃機関用ピストンにおい
て、ピストンの外径中心線Ｏ−Ｏ線上で、燃焼室１の偏
心方向のセラミック材４の表面とピストンリング溝２間
の金属３の厚さｔmin を、金属３がピストンの構造材料
としての必要強度を維持できる厚さに設定し、燃焼室１
の偏心方向と反対方向のセラミック材４の厚さｔc を、
燃焼室１の偏心方向のセラミック材４の厚さｔ1 より厚
くし、かつ、ピストンリング溝２からセラミック材４の
外周面までの金属の厚さ（ｔ〜ｔmin）が全周に渡つて
ピストンの外径φＤの１．５％以上９％未満の範囲とな
るように構成する。そして、図１及び図２に示す実施例
では、金属の厚さｔ〜ｔmin のピストンの直径（外径）
φＤに対する割合を次式のようにした。
る。図１及び図２は本発明の実施例を示し、図３及び図
４は従来例を示す。本発明の内燃機関用ピストンは、燃
焼室１を構成するセラミック製ピストンクラウンを鉄系
金属３で鋳ぐるんで形成した内燃機関用ピストンにおい
て、ピストンの外径中心線Ｏ−Ｏ線上で、燃焼室１の偏
心方向のセラミック材４の表面とピストンリング溝２間
の金属３の厚さｔmin を、金属３がピストンの構造材料
としての必要強度を維持できる厚さに設定し、燃焼室１
の偏心方向と反対方向のセラミック材４の厚さｔc を、
燃焼室１の偏心方向のセラミック材４の厚さｔ1 より厚
くし、かつ、ピストンリング溝２からセラミック材４の
外周面までの金属の厚さ（ｔ〜ｔmin）が全周に渡つて
ピストンの外径φＤの１．５％以上９％未満の範囲とな
るように構成する。そして、図１及び図２に示す実施例
では、金属の厚さｔ〜ｔmin のピストンの直径（外径）
φＤに対する割合を次式のようにした。
【０００８】
【数１】
【０００９】燃焼室１の内径中心ＯＢとピストンの外径
中心Ｏとが偏心量ｈだけ偏心した構造を有する直噴式デ
ィ−ゼルエンジン用ピストンに本発明を適用した例につ
いて次に説明する。 １．燃焼室１を構成するセラミック製ピストンクラウン
の材質を窒化珪素としてピストンクラウン４を製作し
た。 図３及び図４に示すような従来の窒化珪素製ピスト
ンクラウン４の構成であると、窒化珪素材４の厚さｔc
に対して金属３の厚さｔmが大幅に厚い部分５として存
在するため、鋳ぐるみ後における金属の収縮力が過大と
なり、窒化珪素製ピストンクラウン４が破壊する問題が
ある。この問題を解決するため、図１及び図２に示すよ
うに、窒化珪素製ピストンクラウン４内で燃焼室１を偏
心させ、窒化珪素材の厚さｔcに対する金属の厚さｔmが
過大とならない構造、すなわち、２点鎖線Ｌで示すよう
に、この部分のセラミック材部分４の厚さｔc が矢印方
向に増し２点鎖線Ｌで示すような厚さｔc としたので、
この結果、鋳ぐるみ後の窒化珪素材４の破壊を防止でき
た。
中心Ｏとが偏心量ｈだけ偏心した構造を有する直噴式デ
ィ−ゼルエンジン用ピストンに本発明を適用した例につ
いて次に説明する。 １．燃焼室１を構成するセラミック製ピストンクラウン
の材質を窒化珪素としてピストンクラウン４を製作し
た。 図３及び図４に示すような従来の窒化珪素製ピスト
ンクラウン４の構成であると、窒化珪素材４の厚さｔc
に対して金属３の厚さｔmが大幅に厚い部分５として存
在するため、鋳ぐるみ後における金属の収縮力が過大と
なり、窒化珪素製ピストンクラウン４が破壊する問題が
ある。この問題を解決するため、図１及び図２に示すよ
うに、窒化珪素製ピストンクラウン４内で燃焼室１を偏
心させ、窒化珪素材の厚さｔcに対する金属の厚さｔmが
過大とならない構造、すなわち、２点鎖線Ｌで示すよう
に、この部分のセラミック材部分４の厚さｔc が矢印方
向に増し２点鎖線Ｌで示すような厚さｔc としたので、
この結果、鋳ぐるみ後の窒化珪素材４の破壊を防止でき
た。
【００１０】 また、ピストンリング溝２から窒化珪
素製ピストンクラウン４の外周面までの金属の最小厚さ
ｔmin がピストンの外径φＤの４％となるよう設定し
た。この理由は、鋳ぐるみ金属３がピストンの構造材料
としての強度を維持できる限界の厚さで、かつ、窒化珪
素製ピストンクラウン４が鋳ぐるみ金属３の収縮力に対
して充分な剛性を確保できる厚さとするためである。こ
れらの厚さはＦＥＭ解析等によつて最適値を求め、上記
の比率を設定した。 さらに、上記の比率を可能な限り小さく設定すれば
鋳ぐるみ体における窒化珪素材と金属の体積比において
比重の低い窒化珪素材の比率が高くなる。したがつて、
ピストンの軽量化の観点から有利であるため、本発明の
ピストンの構造における金属の厚さｔmin の限界値であ
る４％を採用した。 ２．この窒化珪素製ピストンクラウン４を結合部の信頼
性の高い鉄系低膨張合金で鋳ぐるんだ後、金属外周部を
機械加工して図１及び図２に示すセラミック鋳ぐるみピ
ストンを製作した。 ３．上記のような構造で製作したセラミックピストンは
１０００時間エンジン運転（エンジン耐久試験）後にお
いても窒化珪素製ピストンクラウン４の破壊、或いは金
属３の緩みによる窒化珪素ピストンクラウン４の抜け出
し、ピストンリング溝２の亀裂等の問題は皆無であり、
良好な耐久性を示した。
素製ピストンクラウン４の外周面までの金属の最小厚さ
ｔmin がピストンの外径φＤの４％となるよう設定し
た。この理由は、鋳ぐるみ金属３がピストンの構造材料
としての強度を維持できる限界の厚さで、かつ、窒化珪
素製ピストンクラウン４が鋳ぐるみ金属３の収縮力に対
して充分な剛性を確保できる厚さとするためである。こ
れらの厚さはＦＥＭ解析等によつて最適値を求め、上記
の比率を設定した。 さらに、上記の比率を可能な限り小さく設定すれば
鋳ぐるみ体における窒化珪素材と金属の体積比において
比重の低い窒化珪素材の比率が高くなる。したがつて、
ピストンの軽量化の観点から有利であるため、本発明の
ピストンの構造における金属の厚さｔmin の限界値であ
る４％を採用した。 ２．この窒化珪素製ピストンクラウン４を結合部の信頼
性の高い鉄系低膨張合金で鋳ぐるんだ後、金属外周部を
機械加工して図１及び図２に示すセラミック鋳ぐるみピ
ストンを製作した。 ３．上記のような構造で製作したセラミックピストンは
１０００時間エンジン運転（エンジン耐久試験）後にお
いても窒化珪素製ピストンクラウン４の破壊、或いは金
属３の緩みによる窒化珪素ピストンクラウン４の抜け出
し、ピストンリング溝２の亀裂等の問題は皆無であり、
良好な耐久性を示した。
【００１１】次に実験例について説明する。窒化珪素製
ピストンクラウン４の厚さｔc の形状を図１及び図２に
示すように、矢印Ｆの方向に厚くし、２点鎖線Ｌで示す
ような断面形状に変化させた場合において、鋳ぐるみ後
の窒化珪素割れの有無を下記の要領で実験により調査し
た。また、窒化珪素割れの無かつた鋳ぐるみ体の外周を
機械加工し、ピストンを製作した。このピストンを用い
て実機エンジンによる耐久試験を実施し、金属の厚さの
最も薄いピストンリング溝部における金属の亀裂の有無
を調査した。図１中、矢印Ｆと２点鎖線Ｌはこの部分の
セラミック材４の厚さｔc が矢印Ｆ方向に増すことを示
している。
ピストンクラウン４の厚さｔc の形状を図１及び図２に
示すように、矢印Ｆの方向に厚くし、２点鎖線Ｌで示す
ような断面形状に変化させた場合において、鋳ぐるみ後
の窒化珪素割れの有無を下記の要領で実験により調査し
た。また、窒化珪素割れの無かつた鋳ぐるみ体の外周を
機械加工し、ピストンを製作した。このピストンを用い
て実機エンジンによる耐久試験を実施し、金属の厚さの
最も薄いピストンリング溝部における金属の亀裂の有無
を調査した。図１中、矢印Ｆと２点鎖線Ｌはこの部分の
セラミック材４の厚さｔc が矢印Ｆ方向に増すことを示
している。
【００１２】１ ピストンの材質及び形状 この実験に使用したピストンの材質及び形状は次のとお
りである。 ピストンクラウンの材質 ： 窒化珪素 （強度：８００ＭＰａ） 鋳ぐるみ金属の材質 ： 鉄系低膨張合金 （強度：４００ＭＰａ） ピストンの外径中心と燃焼室の内径中心の偏心量 ： ｈ＝８ｍｍ ピストンの外径 ： φＤ＝１００ｍｍ 燃焼室の最大内径 ： φＤn ＝５４ｍｍ ピストンリング溝径 ： φＤr ＝９０ｍｍ
りである。 ピストンクラウンの材質 ： 窒化珪素 （強度：８００ＭＰａ） 鋳ぐるみ金属の材質 ： 鉄系低膨張合金 （強度：４００ＭＰａ） ピストンの外径中心と燃焼室の内径中心の偏心量 ： ｈ＝８ｍｍ ピストンの外径 ： φＤ＝１００ｍｍ 燃焼室の最大内径 ： φＤn ＝５４ｍｍ ピストンリング溝径 ： φＤr ＝９０ｍｍ
【００１３】２ 試験結果 この実験の結果は表１に示す結果のとおりであつた。こ
の表１中、〇は割れが無かった例を、△は割れるものと
割れないものがあつた例を、×は割れがあつた例をそれ
ぞれ示し、符号は次のような長さを示す。 偏心方向に対して１８０°方向のピストンリング溝から窒化珪素材までの金 属の厚さ ： ｔ 偏心方向の窒化珪素材の厚さ ： ｔ1 偏心方向に対して１８０°方向の窒化珪素材の厚さ ： ｔc 偏心方向に対して１８０°方向の金属の厚さ ： ｔm ピストンリング溝から窒化珪素材までの最小の金属厚さ ： ｔmin
の表１中、〇は割れが無かった例を、△は割れるものと
割れないものがあつた例を、×は割れがあつた例をそれ
ぞれ示し、符号は次のような長さを示す。 偏心方向に対して１８０°方向のピストンリング溝から窒化珪素材までの金 属の厚さ ： ｔ 偏心方向の窒化珪素材の厚さ ： ｔ1 偏心方向に対して１８０°方向の窒化珪素材の厚さ ： ｔc 偏心方向に対して１８０°方向の金属の厚さ ： ｔm ピストンリング溝から窒化珪素材までの最小の金属厚さ ： ｔmin
【００１４】
【表１】
【００１５】以上の結果から明らかなように、ピストン
の外径中心Ｏと燃焼室１の内径中心ＯＢの偏心方向に対
して１８０°方向の窒化珪素材と金属の厚さの比は、窒
化珪素材が厚いほど、鋳ぐるみ後の窒化珪素材割れが起
こり難く、その適正な範囲は窒化珪素材の厚さｔc と金
属の厚さｔm の比が約１．６以上であり、この比が大き
いほどピストンの軽量化の観点から有利である。また、
逆に金属を薄くしすぎると、ピストンリング溝部の金属
剛性が低下し、エンジンの運転によつてリング溝部分に
亀裂が発生した。実験結果では金属部分の最小厚さｔ
min は１．５ｍｍ以上必要であつたが、この値は金属が
ピストンの構造材料としての必要強度を維持できるよう
に設定する必要がある。
の外径中心Ｏと燃焼室１の内径中心ＯＢの偏心方向に対
して１８０°方向の窒化珪素材と金属の厚さの比は、窒
化珪素材が厚いほど、鋳ぐるみ後の窒化珪素材割れが起
こり難く、その適正な範囲は窒化珪素材の厚さｔc と金
属の厚さｔm の比が約１．６以上であり、この比が大き
いほどピストンの軽量化の観点から有利である。また、
逆に金属を薄くしすぎると、ピストンリング溝部の金属
剛性が低下し、エンジンの運転によつてリング溝部分に
亀裂が発生した。実験結果では金属部分の最小厚さｔ
min は１．５ｍｍ以上必要であつたが、この値は金属が
ピストンの構造材料としての必要強度を維持できるよう
に設定する必要がある。
【００１６】
【発明の効果】本発明の採用により相対的に金属の厚さ
が減少し、セラミック材の厚さが増加するため次のよう
な効果などがある。 セラミック材に対する金属の厚さが全体的に薄くで
きるため、金属の収縮力によつてセラミック製燃焼室に
発生する応力が低減可能となり、鋳ぐるみ後のセラミッ
ク破壊が防止できる。 鋳ぐるみ金属として鉄系合金を用いた場合、セラミ
ック材と金属との体積比では低比重のセラミック材の割
合が増加するため、従来の構造よりも軽量化が可能とな
る。
が減少し、セラミック材の厚さが増加するため次のよう
な効果などがある。 セラミック材に対する金属の厚さが全体的に薄くで
きるため、金属の収縮力によつてセラミック製燃焼室に
発生する応力が低減可能となり、鋳ぐるみ後のセラミッ
ク破壊が防止できる。 鋳ぐるみ金属として鉄系合金を用いた場合、セラミ
ック材と金属との体積比では低比重のセラミック材の割
合が増加するため、従来の構造よりも軽量化が可能とな
る。
【図１】本発明の実施例を示し、実験例に使用したピス
トンの断面図である。
トンの断面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】従来のピストンの断面図である。
【図４】図３の平面図である。
１ セラミック製燃焼室、２ ピストンリング溝、３
鉄系金属（ピストン本体）、４ セラミック（窒化珪
素）材部分（ピストンクラウン）、５ 金属の厚い部
分、Ｆ 矢印、ｈ ピストンの外径中心と燃焼室の内径
中心の偏心量、Ｏピストンの外径中心、Ｏ−Ｏ ピスト
ンの外径中心線、 ＯＢ 燃焼室の内径中心、ＯＢ−Ｏ
Ｂ 燃焼室の内径中心線、Ｌ セラミック材の一部仮想
線、ｔ 偏心方向に対して１８０°方向のピストンリン
グ溝から窒化珪素材までの金属の厚さ、ｔ1 偏心方向
の窒化珪素材の厚さ、ｔc 偏心方向に対して１８０°
方向の窒化珪素材の厚さ、ｔm 偏心方向に対して１８
０°方向の金属の厚さ、ｔmin 偏心方向のピストンリ
ング溝から窒化珪素材までの最小金属の厚さ、φＤピス
トンの直径（外径）、φＤn 燃焼室の最大内径、 φ
Ｄr ピストンリング溝径。
鉄系金属（ピストン本体）、４ セラミック（窒化珪
素）材部分（ピストンクラウン）、５ 金属の厚い部
分、Ｆ 矢印、ｈ ピストンの外径中心と燃焼室の内径
中心の偏心量、Ｏピストンの外径中心、Ｏ−Ｏ ピスト
ンの外径中心線、 ＯＢ 燃焼室の内径中心、ＯＢ−Ｏ
Ｂ 燃焼室の内径中心線、Ｌ セラミック材の一部仮想
線、ｔ 偏心方向に対して１８０°方向のピストンリン
グ溝から窒化珪素材までの金属の厚さ、ｔ1 偏心方向
の窒化珪素材の厚さ、ｔc 偏心方向に対して１８０°
方向の窒化珪素材の厚さ、ｔm 偏心方向に対して１８
０°方向の金属の厚さ、ｔmin 偏心方向のピストンリ
ング溝から窒化珪素材までの最小金属の厚さ、φＤピス
トンの直径（外径）、φＤn 燃焼室の最大内径、 φ
Ｄr ピストンリング溝径。
Claims (1)
- 【請求項１】燃焼室を構成するセラミック製ピストンク
ラウンを金属で鋳ぐるんで形成した内燃機関用ピストン
において、ピストンの外径中心線上で、燃焼室の偏心方
向のセラミック材の表面とピストンリング溝間の金属の
厚さを、金属がピストンの構造材料としての必要強度を
維持できる厚さに設定するとともに、ピストンリング溝
からセラミック材の外周面までの金属の厚さを全周に渡
つてピストンの外径の１．５％以上９％未満の範囲と
し、燃焼室の偏心方向と反対方向のセラミック材の厚さ
を、燃焼室の偏心方向のセラミック材の厚さより厚くし
たことを特徴とする内燃機関用ピストン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4012366A JP2614684B2 (ja) | 1992-01-27 | 1992-01-27 | 内燃機関用ピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4012366A JP2614684B2 (ja) | 1992-01-27 | 1992-01-27 | 内燃機関用ピストン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05202803A JPH05202803A (ja) | 1993-08-10 |
| JP2614684B2 true JP2614684B2 (ja) | 1997-05-28 |
Family
ID=11803275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4012366A Expired - Lifetime JP2614684B2 (ja) | 1992-01-27 | 1992-01-27 | 内燃機関用ピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2614684B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60180743U (ja) * | 1984-05-10 | 1985-11-30 | 三菱自動車工業株式会社 | エンジン用組立式ピストン |
| JPS6427455U (ja) * | 1987-08-11 | 1989-02-16 |
-
1992
- 1992-01-27 JP JP4012366A patent/JP2614684B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05202803A (ja) | 1993-08-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970128 |