JPH0295756A - ピストンの断熱部材 - Google Patents
ピストンの断熱部材Info
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- JPH0295756A JPH0295756A JP24698088A JP24698088A JPH0295756A JP H0295756 A JPH0295756 A JP H0295756A JP 24698088 A JP24698088 A JP 24698088A JP 24698088 A JP24698088 A JP 24698088A JP H0295756 A JPH0295756 A JP H0295756A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/10—Pistons having surface coverings
- F02F3/12—Pistons having surface coverings on piston heads
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
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】
［産業上の利用分野コ
ニの発明はピストン頂面を覆ってピストン頂面の断熱性
を向上させるピストンの断熱部材に係り、特にその断熱
部材を低熱膨張材料で形成したピストンの断熱部材に関
する。
を向上させるピストンの断熱部材に係り、特にその断熱
部材を低熱膨張材料で形成したピストンの断熱部材に関
する。
［従来の技術］
セラミックと金属材料を接合する場合、両者の熱膨張差
が大きく、この熱膨張差に起因する熱応力によってはセ
ラミックと金属材料との接合部あるいはセラミック自体
の破壊の虞れがある。
が大きく、この熱膨張差に起因する熱応力によってはセ
ラミックと金属材料との接合部あるいはセラミック自体
の破壊の虞れがある。
従来このような破壊を考慮した接続方法とし、て、■セ
ラミックと同等の熱膨張率の材料でかつ高剛性をもつ緩
衝材を介して両者の接合を行い、アルミ・ニウム製ピス
トン自体の塑性変形で熱膨張差を吸収する（「内燃機関
用ピストン」 （実開昭５８−９８４５５号公報）等）
か、あるいはその緩衝材に熱膨張を抑制する高剛性を形
状的にもたせる方法、または■低降伏点の材料を緩衝材
として、これを介して接合することで低降伏点材の塑性
変形によって熱膨張差を吸収する方法がある。
ラミックと同等の熱膨張率の材料でかつ高剛性をもつ緩
衝材を介して両者の接合を行い、アルミ・ニウム製ピス
トン自体の塑性変形で熱膨張差を吸収する（「内燃機関
用ピストン」 （実開昭５８−９８４５５号公報）等）
か、あるいはその緩衝材に熱膨張を抑制する高剛性を形
状的にもたせる方法、または■低降伏点の材料を緩衝材
として、これを介して接合することで低降伏点材の塑性
変形によって熱膨張差を吸収する方法がある。
［発明が解決しようとする課題］
上記■、■の方法を検討すると■の方法では、構成材料
にタングステン、モリブデン等の高弾性材料があるが、
比重が大きくかつ高融点材料であるため価格も高く容易
に採用できない。このため低熱膨張率材料であり比重が
スチールと同等のＮ系合金で構成することが考えられる
が、モリブデン等の高弾性材料と比較してヤング係数が
１７３程度であるために、同２等の弾性を得るには単純
に厚さを増して剛性を確保する必要がある。
にタングステン、モリブデン等の高弾性材料があるが、
比重が大きくかつ高融点材料であるため価格も高く容易
に採用できない。このため低熱膨張率材料であり比重が
スチールと同等のＮ系合金で構成することが考えられる
が、モリブデン等の高弾性材料と比較してヤング係数が
１７３程度であるために、同２等の弾性を得るには単純
に厚さを増して剛性を確保する必要がある。
これに対し１、■の方法では、代表的な材料として純ア
ルミニウムを挙げられるが、引張強度か低くアルミニウ
ム合金製のピストンには強度上の理由から採用が困難で
ある。
ルミニウムを挙げられるが、引張強度か低くアルミニウ
ム合金製のピストンには強度上の理由から採用が困難で
ある。
［課題を解決するための手段］
二の発明は上記課題を解決することを目的とし、低熱膨
張材で形成されてピストン頂面を覆う断熱部材と、該断
熱部材と同材で形成されて格子内に充填されて固体化す
る溶融接着金属により上記頂面と断熱部材の被着面とを
連結する格子状部材とからピストンの断熱部材を構成し
１題を解決するための手段としたものである９ ［作用］ 各格子内に充填する溶融接着金属でピストン頂面に断熱
部材を連結する格子状部材は、断熱部材と同程度の低熱
膨張材料から構成されているから、格子状部材、断熱部
材の連結後における熱、膨張差を微小とすることができ
る。一方、熱応力、圧力等の外部荷重を各格子に分散す
る格子状部材にあっては、この格子状部材自体が所期の
構成強度を発揮するが、各格子内に溶融接着金属か充填
されてピストン頂面に一体化された状態では溶融接着金
属が固体化するから、この状態で格子状部材の剛性強度
は大巾に向上する。つまりピストンの軸方向の外部荷重
（圧力）は格子状部材及び固体化した溶融接着金属で受
け、半径方向の外部荷重（熱応力）は固体化した溶融接
着金属で受けることになる。
張材で形成されてピストン頂面を覆う断熱部材と、該断
熱部材と同材で形成されて格子内に充填されて固体化す
る溶融接着金属により上記頂面と断熱部材の被着面とを
連結する格子状部材とからピストンの断熱部材を構成し
１題を解決するための手段としたものである９ ［作用］ 各格子内に充填する溶融接着金属でピストン頂面に断熱
部材を連結する格子状部材は、断熱部材と同程度の低熱
膨張材料から構成されているから、格子状部材、断熱部
材の連結後における熱、膨張差を微小とすることができ
る。一方、熱応力、圧力等の外部荷重を各格子に分散す
る格子状部材にあっては、この格子状部材自体が所期の
構成強度を発揮するが、各格子内に溶融接着金属か充填
されてピストン頂面に一体化された状態では溶融接着金
属が固体化するから、この状態で格子状部材の剛性強度
は大巾に向上する。つまりピストンの軸方向の外部荷重
（圧力）は格子状部材及び固体化した溶融接着金属で受
け、半径方向の外部荷重（熱応力）は固体化した溶融接
着金属で受けることになる。
したがって、格子状部材の構成強度を大きくして熱膨張
を印判するか、この逆に構成強度を小さくして熱膨張を
緩衝するいずれの還択によっても断熱部材をピストン頂
面に良好に接続することが可能である。
を印判するか、この逆に構成強度を小さくして熱膨張を
緩衝するいずれの還択によっても断熱部材をピストン頂
面に良好に接続することが可能である。
［実施例］
以下にこの発明の好適一実施例を添付図面に基づいて説
明する。
明する。
（実施例１）
二の実施例は、断熱部材と、ピストン頂面との間に介設
する格子状部材の剛性でピストン頂面と断熱部材との接
続強度を向上する例を示すものである。
する格子状部材の剛性でピストン頂面と断熱部材との接
続強度を向上する例を示すものである。
第１図に示すように断熱部材１は低熱、膨張率のセラミ
ックから、ピストン２の直径に対しほぼ同一直径の同盟
形状に形成される。
ックから、ピストン２の直径に対しほぼ同一直径の同盟
形状に形成される。
断熱部材１にはその被着面（ピストン頂面２に対する接
着面を指す）３に円盤部材４が一体的に接続してあり、
格子状部材５は、その基端が円盤部材５の他面６に一体
的に接続される。円盤部材４及び格子状部材６はこの実
施例にあっては上記断熱部材１と同程度の熱膨張率でか
つ高剛性（弾性）を有するＮ（系金属で構成される。
着面を指す）３に円盤部材４が一体的に接続してあり、
格子状部材５は、その基端が円盤部材５の他面６に一体
的に接続される。円盤部材４及び格子状部材６はこの実
施例にあっては上記断熱部材１と同程度の熱膨張率でか
つ高剛性（弾性）を有するＮ（系金属で構成される。
さて格子状部材５はロー付は等によって上記円盤部材４
の他面６に基端が接続されて円盤部材４を円周方向にほ
ぼ等分別する半径方向の第１格子部材７と１、隣接する
半径方向の第１格子部材７相互を、円盤部材５の弦方向
あるいは円周方向に治って連結する第２格子部材８とか
ら成り、第２格子部材８は円盤部材４に対して半径方向
に間隔をおいて設けられる。つまり第２格子部材８は第
１格子部材７に対して、隣接する第１格子部材７間に、
溶融接着金属１０を充填する格子９を構成する。ここで
剛性強度上、製造上から第１格子部材７の隣接相互間の
間隔りは、半径方向股外部で３０ｍｍ程度が好ましいが
、第１格子部材７及び第２格子部材８の形成数は、これ
ら格子部材７，８のリブ高さ１］、肉厚ｔから決定され
る断面係数Ｚを一定として上記円盤部材４との接着後に
おいて必要とする剛性を確保できる数とする。ただし第
１格子部材７の断面係数に対する第２格子部材８の断面
係数を異ならせても構わないが、この実施例にあっては
第１格子部材７および第２格子部材８の肉厚ｔを一定の
薄肉としリブ高さＨで格子状部材５の必要剛性を確保す
る。各第２格子部材８には、その連結方向のほぼ中央位
置に接着金属の溶湯あるいはロー材料を半径方向に通過
させて各格子９内に溶融接着金属１０を満たす開口１１
が形成される。開口１１は第１図に示すような穴形状で
あっても切り欠き形状であっても構わない。
の他面６に基端が接続されて円盤部材４を円周方向にほ
ぼ等分別する半径方向の第１格子部材７と１、隣接する
半径方向の第１格子部材７相互を、円盤部材５の弦方向
あるいは円周方向に治って連結する第２格子部材８とか
ら成り、第２格子部材８は円盤部材４に対して半径方向
に間隔をおいて設けられる。つまり第２格子部材８は第
１格子部材７に対して、隣接する第１格子部材７間に、
溶融接着金属１０を充填する格子９を構成する。ここで
剛性強度上、製造上から第１格子部材７の隣接相互間の
間隔りは、半径方向股外部で３０ｍｍ程度が好ましいが
、第１格子部材７及び第２格子部材８の形成数は、これ
ら格子部材７，８のリブ高さ１］、肉厚ｔから決定され
る断面係数Ｚを一定として上記円盤部材４との接着後に
おいて必要とする剛性を確保できる数とする。ただし第
１格子部材７の断面係数に対する第２格子部材８の断面
係数を異ならせても構わないが、この実施例にあっては
第１格子部材７および第２格子部材８の肉厚ｔを一定の
薄肉としリブ高さＨで格子状部材５の必要剛性を確保す
る。各第２格子部材８には、その連結方向のほぼ中央位
置に接着金属の溶湯あるいはロー材料を半径方向に通過
させて各格子９内に溶融接着金属１０を満たす開口１１
が形成される。開口１１は第１図に示すような穴形状で
あっても切り欠き形状であっても構わない。
このように、格子状部材５を断熱部材１と同程度の低熱
膨張材料から構成し、各格子９内に溶融接着金属１０を
充填すると、その溶融接着金属１０が固体化して格子状
部材５が円盤部材４とピストン頂面２とを連結する状態
にあって、格子状部材５、断熱部材１の連結後における
熱膨張差を極小としつつ、熱応力、圧力等の外部荷重を
各格子部材７，８に分散させると共に、溶融接着金属１
０の固体化によって格子状部材５自体の剛性強度が向上
する。
膨張材料から構成し、各格子９内に溶融接着金属１０を
充填すると、その溶融接着金属１０が固体化して格子状
部材５が円盤部材４とピストン頂面２とを連結する状態
にあって、格子状部材５、断熱部材１の連結後における
熱膨張差を極小としつつ、熱応力、圧力等の外部荷重を
各格子部材７，８に分散させると共に、溶融接着金属１
０の固体化によって格子状部材５自体の剛性強度が向上
する。
つまりピストン１２の軸方向の外部荷重（圧力）は格子
状部材５及び固体化した溶融接着金属１０で受け、半径
方向の外部荷重（熱応力）は固体化した溶融接着金属１
０で受けることになる。
状部材５及び固体化した溶融接着金属１０で受け、半径
方向の外部荷重（熱応力）は固体化した溶融接着金属１
０で受けることになる。
ところで上述の構成の円盤部材４を、ピストン１２に固
着する方法としては金型等で上記格子状部材５と、ピス
トン１２とを同軸上に保持し、ピストン１２の半径方向
からアルミニウムあるいはアルミニウム系合金等の溶融
接着金属１０の溶湯を注いで冷却させ、固着する方法、
ピストン１２の鋳造成形と同時に円盤部材４および格子
状部材５を鋳込む方法（ただし、加圧鋳造を含む）があ
る。
着する方法としては金型等で上記格子状部材５と、ピス
トン１２とを同軸上に保持し、ピストン１２の半径方向
からアルミニウムあるいはアルミニウム系合金等の溶融
接着金属１０の溶湯を注いで冷却させ、固着する方法、
ピストン１２の鋳造成形と同時に円盤部材４および格子
状部材５を鋳込む方法（ただし、加圧鋳造を含む）があ
る。
ところで上記格子状部材５及びこの格子状部材５を一体
とする上記円盤部材４を一体成形することも当然可能で
あるが、この場合に上記開口１１も同時成形することも
可能である。
とする上記円盤部材４を一体成形することも当然可能で
あるが、この場合に上記開口１１も同時成形することも
可能である。
このように安価で軽く、ピストン頂面２に対し。
て接続強度の優れたピストンの断熱部材を提供できる。
（実施例２）
この実施例は、実施例１とは逆に断熱部材１と上記ピス
トン頂面２との間の熱膨張を格子状部材１５で緩衝し、
上記断熱部材１とピストン頂面２との接続強度を一定に
維持させるように構成した例を示すものである。
トン頂面２との間の熱膨張を格子状部材１５で緩衝し、
上記断熱部材１とピストン頂面２との接続強度を一定に
維持させるように構成した例を示すものである。
第２図に示すように格子状部材１５はハニカム形状に形
成されて上記円盤部材４の他面６に一体的に接続される
。
成されて上記円盤部材４の他面６に一体的に接続される
。
格子状部材１５は実施例１の格子状部材５同様にＮｉ系
金属材料で構成されるがこの実施例にあってはＮｉ系金
属材料の箔材から第２図に示すように六角形状の格子１
９を構成するように形成されその各格子１つ内に上記溶
融接着金属１０を充填することによりピストン頂面２と
円盤部材４とを接続する。
金属材料で構成されるがこの実施例にあってはＮｉ系金
属材料の箔材から第２図に示すように六角形状の格子１
９を構成するように形成されその各格子１つ内に上記溶
融接着金属１０を充填することによりピストン頂面２と
円盤部材４とを接続する。
以上のように各格子１９内に充填する溶融接着金属１０
で円盤部材４に連結される格子状部材１５は、断熱部材
１と同程度の低熱膨張率でかつ高弾性をもつ材料から構
成されているがら、ピストン１２、断熱部材１の三者の
間で発生する熱膨張差（熱応力）を格子状部材１５の弾
性変形で緩衝する、一方、圧力等の外部荷重を各格子１
９に分散する格子状部材１５は、各格子１９内に溶融接
着金属１０が充填されてピストン頂面２に一体化された
状態では溶融接着金属１０が固体化するから、ピストン
１２の軸方向の外部荷重（圧力）は主に固体化した溶融
接着金属１０で受け、引張荷重は格子状部材１５で受け
ることになる。
で円盤部材４に連結される格子状部材１５は、断熱部材
１と同程度の低熱膨張率でかつ高弾性をもつ材料から構
成されているがら、ピストン１２、断熱部材１の三者の
間で発生する熱膨張差（熱応力）を格子状部材１５の弾
性変形で緩衝する、一方、圧力等の外部荷重を各格子１
９に分散する格子状部材１５は、各格子１９内に溶融接
着金属１０が充填されてピストン頂面２に一体化された
状態では溶融接着金属１０が固体化するから、ピストン
１２の軸方向の外部荷重（圧力）は主に固体化した溶融
接着金属１０で受け、引張荷重は格子状部材１５で受け
ることになる。
尚、実施例１及び実施例２では格子状部材１５を円盤部
材を介し、て断熱部材に接続する説明をしたが、円盤部
材４を省略することも当然可能である。
材を介し、て断熱部材に接続する説明をしたが、円盤部
材４を省略することも当然可能である。
［発明の効果］
以上説明したことから明らかなよ−うにこの発明によれ
ば次の如く優れた効果を発揮する。
ば次の如く優れた効果を発揮する。
低熱膨張材で形成されてピストン頂面を覆う断熱部材と
、該断熱部材と同材で形成され、格子内に充填されて固
体化する溶融接着金属により上記頂面と断熱部材の被着
面とを連結したからビス１〜ン頂面と断熱部材との熱応
力に対する接続強度を一定に維持できる９
、該断熱部材と同材で形成され、格子内に充填されて固
体化する溶融接着金属により上記頂面と断熱部材の被着
面とを連結したからビス１〜ン頂面と断熱部材との熱応
力に対する接続強度を一定に維持できる９
第１図及はこの発明の好適な第１実施例を示す斜視図、
第２図はこの発明の好適な第２実施例を示す斜視図であ
る。 図中、１は断熱部材、２はピストン頂面、５１５は格子
状部材、９．１９は格子、１０は溶融接着金属である。 特許出願人 いすり自動車株式会社 代理人弁理士 絹 谷 信 雄手続宥Ｆ５正書
（自発） 昭和６３年１１月１１日
第２図はこの発明の好適な第２実施例を示す斜視図であ
る。 図中、１は断熱部材、２はピストン頂面、５１５は格子
状部材、９．１９は格子、１０は溶融接着金属である。 特許出願人 いすり自動車株式会社 代理人弁理士 絹 谷 信 雄手続宥Ｆ５正書
（自発） 昭和６３年１１月１１日
Claims (1)
- １、低熱膨張材で形成されてピストン頂面を覆う断熱部
材と、該断熱部材と同材で形成されて格子内に充填され
て固体化する溶融接着金属により上記頂面と断熱部材の
被着面とを連結する格子状部材とを備えたことを特徴と
するピストンの断熱部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24698088A JP2560799B2 (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | ピストンの断熱部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24698088A JP2560799B2 (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | ピストンの断熱部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0295756A true JPH0295756A (ja) | 1990-04-06 |
| JP2560799B2 JP2560799B2 (ja) | 1996-12-04 |
Family
ID=17156577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24698088A Expired - Lifetime JP2560799B2 (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | ピストンの断熱部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2560799B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5538109A (en) * | 1990-12-04 | 1996-07-23 | The B. F. Goodrich Company | Piston head for an aircraft brake and insulator |
| JP2017089592A (ja) * | 2015-11-17 | 2017-05-25 | マツダ株式会社 | エンジンのピストン構造 |
| CN110901102A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-03-24 | 昌河飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种复合材料旋翼桨叶后缘调整片连接方法 |
-
1988
- 1988-09-30 JP JP24698088A patent/JP2560799B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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