JPH01142245A - コンポジット・ピストン - Google Patents
コンポジット・ピストンInfo
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- JPH01142245A JPH01142245A JP62299881A JP29988187A JPH01142245A JP H01142245 A JPH01142245 A JP H01142245A JP 62299881 A JP62299881 A JP 62299881A JP 29988187 A JP29988187 A JP 29988187A JP H01142245 A JPH01142245 A JP H01142245A
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- Japan
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- prepreg
- piston
- thermosetting resin
- composite
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Classifications
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
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-
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-
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-
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野1
この発明はカーボンファイバに熱硬化性樹脂を含浸させ
て複合化処理し、耐摩耗性・耐熱性の向上を図るコンポ
ジット・ピストンに関する。
て複合化処理し、耐摩耗性・耐熱性の向上を図るコンポ
ジット・ピストンに関する。
[従来の技術]
ピストンの熱膨張を阻みシリンダとのクリアランスを最
小にして、オイル及び燃焼ガスの漏洩や吹き抜けを抑え
て熱効率の向上やスラップ音の減少を図る提案としては
第9図に示す「ピストン」(実開昭60−82550号
公報)がある。
小にして、オイル及び燃焼ガスの漏洩や吹き抜けを抑え
て熱効率の向上やスラップ音の減少を図る提案としては
第9図に示す「ピストン」(実開昭60−82550号
公報)がある。
図示さ□れるように、この提案は、ピストンaのクラウ
ン部すに段付部Cを形成し、この段付部にピストン形成
合金に対して体積比10〜25%の繊維−材料を複合化
させて、ピストンaに一体的な複合化層dを形成したも
のであり、繊維材料としてはピストン形成材料の熱膨張
係数より小さな熱膨張係数を有した材料を選定している
。
ン部すに段付部Cを形成し、この段付部にピストン形成
合金に対して体積比10〜25%の繊維−材料を複合化
させて、ピストンaに一体的な複合化層dを形成したも
のであり、繊維材料としてはピストン形成材料の熱膨張
係数より小さな熱膨張係数を有した材料を選定している
。
[発明が解決しようとする問題点]
しかし、提案はピストンクラウン部での熱膨張を阻止す
るものの、他部の強度を根本的に向上させようとするも
のでなく、また、繊維材料をピストンの熱応力や爆発圧
力に対して最大強度を得る方向で作為的に設けるもので
はないから、一定の性能をもつピストンを形成すること
は困難になる。
るものの、他部の強度を根本的に向上させようとするも
のでなく、また、繊維材料をピストンの熱応力や爆発圧
力に対して最大強度を得る方向で作為的に設けるもので
はないから、一定の性能をもつピストンを形成すること
は困難になる。
従って第10図に示すように、クラックe−hが発生す
る確率が高くなる。
る確率が高くなる。
[問題点を解決するための手段]
この発明は上記問題点を解決することを目的としており
、この発明は有底筒体状に巻回成形したカーボンファイ
バに熱硬化性樹脂を含浸させてプリプレグを形成し、該
プリプレグを炭素化させてコンポジット・ピストンを構
成したものである。
、この発明は有底筒体状に巻回成形したカーボンファイ
バに熱硬化性樹脂を含浸させてプリプレグを形成し、該
プリプレグを炭素化させてコンポジット・ピストンを構
成したものである。
[作 用]
カーボンファイバのコンポジット・ピストンの軸方向に
対する巻回角度及び巻回密度は巻回層毎に自在とするこ
とができるから、ピストンとして受ける燃焼(爆発)圧
力と熱応力に対してカーボンファイバの巻回角度及び巻
回密度を最適に調節することが可能になると共に、巻回
周間に別のカーボンファイバの長繊維または短繊維を巻
回によって一体化することも可能になる。従って熱硬化
性樹脂の含浸、炭素化処理後のコンポジット・ピストン
は軽量で、耐熱、耐熱膨張、耐摩耗に優れ、高剛性を有
して形成される。
対する巻回角度及び巻回密度は巻回層毎に自在とするこ
とができるから、ピストンとして受ける燃焼(爆発)圧
力と熱応力に対してカーボンファイバの巻回角度及び巻
回密度を最適に調節することが可能になると共に、巻回
周間に別のカーボンファイバの長繊維または短繊維を巻
回によって一体化することも可能になる。従って熱硬化
性樹脂の含浸、炭素化処理後のコンポジット・ピストン
は軽量で、耐熱、耐熱膨張、耐摩耗に優れ、高剛性を有
して形成される。
[実施例]
づいて説明する。
第1図に示されるように、この実施例に於けるコンポジ
ット・ピストン1はピストン頂部2の軸芯側を形成する
と共に、軸芯上に凹設されたキャビティ3を有した芯体
としてのプリプレグ4と、このプリプレグ4を包囲して
ピストン1の他部を成形するプリプレグ5とから成る。
ット・ピストン1はピストン頂部2の軸芯側を形成する
と共に、軸芯上に凹設されたキャビティ3を有した芯体
としてのプリプレグ4と、このプリプレグ4を包囲して
ピストン1の他部を成形するプリプレグ5とから成る。
実施例にあってプリプレグ4は、カーボンファイバ6の
織物積層体7に熱硬化性樹脂を含浸させ複合化させて成
るもので、実施例にあっては、第2図に示しであるよう
に、底部軸芯上に凸部8を有した円筒形の加熱成形型9
内に熱硬化樹脂を含浸させた織物積層体7のプリレグ4
を納め、キャビティを型2つた上型10(またはダイ)
で、−定温度を保持した状態で加圧して形成され炭素化
処理される。
織物積層体7に熱硬化性樹脂を含浸させ複合化させて成
るもので、実施例にあっては、第2図に示しであるよう
に、底部軸芯上に凸部8を有した円筒形の加熱成形型9
内に熱硬化樹脂を含浸させた織物積層体7のプリレグ4
を納め、キャビティを型2つた上型10(またはダイ)
で、−定温度を保持した状態で加圧して形成され炭素化
処理される。
これによってプリプレグ4は、第3図に示すように頂面
11にキャビティ3を有し、頂面11の反対面に凹部1
2を有した円柱形の芯体13となる。
11にキャビティ3を有し、頂面11の反対面に凹部1
2を有した円柱形の芯体13となる。
一方プリプレグ5は、第4図に示しであるように、上記
キャビティ3及び凹部8にそれぞれ係合する2軸14.
15を回転駆動する駆動装置(図示せず)で、回転され
る芯体13にワインダ16から送り出されたカーボンフ
ァイバ6を順次巻き付けて、芯体13及び上記2軸14
.15の一方に半径方向にカーボンファイバ6の巻回層
16を形成する。ここで、ピストン1の軸方向に対する
カーボンファイバ6の巻回角θ及び巻回密度は、ピスト
ン1に対する熱応力の分布、燃焼(爆発)圧力を考慮し
て適正に定める。(例えば■熱応力及び燃焼圧力が大な
る部位にはその方向と巻回方向とを一致させる、■巻回
密度を高くする。)また、第7図に示すようにピストン
ピン17の挿入穴18を形成する部分については、上記
2輪14゜15の一方の軸部に加工を施し、巻回密度及
び巻回層厚を増してこの部分の肉厚を他部に対して厚く
し、強度及び熱応力が小さい部分は巻回密度及び巻回層
厚を減じて、その部分の肉厚を他部に対して薄くし、含
浸前の巻回体19を得る。
キャビティ3及び凹部8にそれぞれ係合する2軸14.
15を回転駆動する駆動装置(図示せず)で、回転され
る芯体13にワインダ16から送り出されたカーボンフ
ァイバ6を順次巻き付けて、芯体13及び上記2軸14
.15の一方に半径方向にカーボンファイバ6の巻回層
16を形成する。ここで、ピストン1の軸方向に対する
カーボンファイバ6の巻回角θ及び巻回密度は、ピスト
ン1に対する熱応力の分布、燃焼(爆発)圧力を考慮し
て適正に定める。(例えば■熱応力及び燃焼圧力が大な
る部位にはその方向と巻回方向とを一致させる、■巻回
密度を高くする。)また、第7図に示すようにピストン
ピン17の挿入穴18を形成する部分については、上記
2輪14゜15の一方の軸部に加工を施し、巻回密度及
び巻回層厚を増してこの部分の肉厚を他部に対して厚く
し、強度及び熱応力が小さい部分は巻回密度及び巻回層
厚を減じて、その部分の肉厚を他部に対して薄くし、含
浸前の巻回体19を得る。
次に得られた巻回体19を上記2軸14.15ごと駆動
装置から取り外し、熱硬化性樹脂を含浸させてプリプレ
グ5とした後、加熱成形型(図示せず)で炭素化処理す
ると、第5図に示すような機械加工前のピストン被加工
品20が得られる。
装置から取り外し、熱硬化性樹脂を含浸させてプリプレ
グ5とした後、加熱成形型(図示せず)で炭素化処理す
ると、第5図に示すような機械加工前のピストン被加工
品20が得られる。
ピストン被加工品20は、この後、第6図及び第7図に
示しであるようにピストン17の挿入穴18、ピストン
リング、オイルリングのリング溝21を形成されると共
に、Sic等のコーティングで耐酸化処理を表面に施さ
れこの後、全体を所期の精度に研削してコンポジット・
ピストン1となる。
示しであるようにピストン17の挿入穴18、ピストン
リング、オイルリングのリング溝21を形成されると共
に、Sic等のコーティングで耐酸化処理を表面に施さ
れこの後、全体を所期の精度に研削してコンポジット・
ピストン1となる。
ところで、プリプレグ4.5の炭素化処理は、第8図に
示すようにして行う。
示すようにして行う。
即ち、プリプレグ4,5を約1000℃位で焼成して炭
素化し、次いで熱硬化性樹脂を再び含浸して約2000
℃位の焼成にて黒鉛化する工程を数回繰返して所期の形
状と強度に仕上げる。するとマトリックスとなる熱硬化
性樹脂は黒鉛化する。
素化し、次いで熱硬化性樹脂を再び含浸して約2000
℃位の焼成にて黒鉛化する工程を数回繰返して所期の形
状と強度に仕上げる。するとマトリックスとなる熱硬化
性樹脂は黒鉛化する。
尚、実施例に於ける熱硬化性樹脂としては、フラン樹脂
やフェノール樹脂が選定されると共に、カーボンファイ
バ6として黒鉛繊維が選定される。
やフェノール樹脂が選定されると共に、カーボンファイ
バ6として黒鉛繊維が選定される。
以上により密度が1.7〜1.8程度で熱膨張係数が0
.5X10/’Cのコンポジット・ピストン1を形成す
ることができると共に、カーボンファイバ6の巻回方向
1巻回層度1巻回層厚を巻回層毎に自在にすることがで
きるから、耐熱、耐熱膨張、高剛性等の諸性能を向上で
きる。
.5X10/’Cのコンポジット・ピストン1を形成す
ることができると共に、カーボンファイバ6の巻回方向
1巻回層度1巻回層厚を巻回層毎に自在にすることがで
きるから、耐熱、耐熱膨張、高剛性等の諸性能を向上で
きる。
[発明の効果コ
以上説明したことから明らかなように、有底筒体状に巻
回成形したカーボンファイバに熱硬化性樹脂を含浸させ
てプリプレグを形成し、このプリプレグを炭素化させた
ので、軽量で耐熱、′耐圧力。
回成形したカーボンファイバに熱硬化性樹脂を含浸させ
てプリプレグを形成し、このプリプレグを炭素化させた
ので、軽量で耐熱、′耐圧力。
対摩耗、耐熱膨張性能の高いコンポジット・ピストンを
提供することができる。
提供することができる。
第1図はこの発゛明の好適一実施例を示す斜視部分断面
図、第2図乃至第7図はコンポジット・ピストンの形成
工程の一例を示す概略図、第8図はプリプレグの炭素化
処理例を示すブロック図、第9図及び第10図は従来例
としてのピストンを示す断面図である。 図中、1はコンポジット・ピストン、3はキャビティ、
4.5は炭素化したプリプレグである。 特許出願人 いすり自動車株式会社 代理人弁理士 絹 谷 信 雄第1図
図、第2図乃至第7図はコンポジット・ピストンの形成
工程の一例を示す概略図、第8図はプリプレグの炭素化
処理例を示すブロック図、第9図及び第10図は従来例
としてのピストンを示す断面図である。 図中、1はコンポジット・ピストン、3はキャビティ、
4.5は炭素化したプリプレグである。 特許出願人 いすり自動車株式会社 代理人弁理士 絹 谷 信 雄第1図
Claims (4)
- (1)有底筒体状に巻回成形したカーボンファイバに熱
硬化性樹脂を含浸させてプリプレグを形成し、該プリプ
レグを炭素化させて成るコンポジット・ピストン。 - (2)上記熱硬化性樹脂がフラン樹脂から成る上記特許
請求の範囲第1項記載のコンポジット・ピストン。 - (3)上記熱硬化性樹脂がフェノール樹脂から成る上記
特許請求の範囲第1項記載のコンポジット・ピストン。 - (4)上記カーボンファイバが黒鉛繊維から成る上記特
許請求の範囲第1項記載のコンポジット・ピストン。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62299881A JPH01142245A (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | コンポジット・ピストン |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62299881A JPH01142245A (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | コンポジット・ピストン |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01142245A true JPH01142245A (ja) | 1989-06-05 |
Family
ID=17878076
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62299881A Pending JPH01142245A (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | コンポジット・ピストン |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01142245A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008144638A (ja) * | 2006-12-08 | 2008-06-26 | Across Corp | ピストン |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57105541A (en) * | 1980-10-24 | 1982-07-01 | Audi Ag | Reciprocating engine piston and manufacture thereof |
JPS58130164A (ja) * | 1982-01-25 | 1983-08-03 | ハイトコ | 炭素−炭素複合材料ならびにその製造法 |
JPS62251567A (ja) * | 1986-04-24 | 1987-11-02 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 繊維強化樹脂製小型ピストン及びその製造方法 |
-
1987
- 1987-11-30 JP JP62299881A patent/JPH01142245A/ja active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57105541A (en) * | 1980-10-24 | 1982-07-01 | Audi Ag | Reciprocating engine piston and manufacture thereof |
JPS58130164A (ja) * | 1982-01-25 | 1983-08-03 | ハイトコ | 炭素−炭素複合材料ならびにその製造法 |
JPS62251567A (ja) * | 1986-04-24 | 1987-11-02 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 繊維強化樹脂製小型ピストン及びその製造方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008144638A (ja) * | 2006-12-08 | 2008-06-26 | Across Corp | ピストン |
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