JPH0338421B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はセラミツク製部材と金属製部材とを結
合してなる内燃機関のピストンに関するものであ
る。

（従来の技術） 従来、セラミツク製部材と金属製部材とを機械
的に結合したセラミツク・金属複合ピストンは多
数のものが公知である。

機械的な結合としてシムを使用するものが、特
開昭58−25552号公報において開示されている。
すなわち、第３図に示すように、セラミツク製の
ピストンクラウン２１に断面台形の円形溝２２を
設け、この円形溝２２に所定数のねじ付穴２３を
有するリング２４を設けている。さらに、リング
２４と円形溝２２との間にシム２５を介在させて
リング２４のピストンクラウン２１からの脱落を
防止した状態で、ピストン本体２６とピストンク
ラウン２１とを複数の小径ボルト２７で締め付け
て固定している。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述したピストンにおいては、
複数の小径ボルト２７を用いシム２５とテーパリ
ングのみでピストンクラウン２１とピストン本体
２６とを固定しているため、ピストンクラウン２
１とピストン本体２６との間に緩みを生じやすい
欠点があつた。

また、複数の小径ボルト２７を使用しているた
め片締めが起こりやすく、シール部からのガス漏
れ及びセラミツク製部材への応力集中による破壊
が起こる欠点もあつた。

本発明の目的は上述した不具合を解消して、簡
単な方法で緩みにくくかつ信頼性の高いセラミツ
ク・金属複合ピストンを実現できる内燃機関用ピ
ストンを提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明の内燃機関のピストンは、セラミツク製
部材と金属製部材とを結合したセラミツク・金属
複合ピストンにおいて、テーパ面を有し複数に分
割したシムを、該シムの内側の面に嵌合可能なセ
ラミツク製部材の突出部テーパ面に嵌合するとと
もに、該シムの外側の面に嵌合可能な固定用リン
グのテーパ面に、前記テーパ面に沿つて滑動可能
でかつ拡張可能な中間リングを介して嵌合し、さ
らに該固定用リングを金属製部材に固定すること
により、セラミツク製部材と金属製部材とを結合
したことを特徴とするものである。

（作用） 上述した構成において、ピストンクラウンをな
すセラミツク製部材のテーパ面とピストン本体を
なす金属製部材に固定した固定用リングのテーパ
面との間に、複数のシムを介在させることによ
り、セラミツク製部材と金属製部材とを固定した
ため、使用時の緩みを有効に防止できるととも
に、セラミツク製部材への応力集中も防止できピ
ストンの破壊をなくすことができる。

また、シムと固定用リングとの間にテーパ面に
沿つて滑動可能かつ拡張可能な中間リングを設け
ているため、中間リングの伸縮によりセラミツク
製部材と金属製部材との熱膨張差による結合力の
低下を防止できる。また、セラミツク製部材に対
する応力集中をさらに防止できまた結合強度も高
くなるため好ましい。なお、固定用リングと金属
製部材との結合をネジにより実施すると、これら
の間の結合を簡単かつ正確に行なえるため好まし
い。さらに、固定用リングを金属製部材にボルト
により固定すると、シムの効果と相まつて従来の
ボルト締めの欠点である緩み等を除去できるため
好ましい。

（実施例） 第１図は本発明の内燃機関のピストンの一例を
示す断面図である。

本実施例では、ピストンクラウンを構成するセ
ラミツク製部材１とピストン本体を構成する金属
製部材２とを結合してピストン３を得ている。す
なわち、セラミツク製部材１の燃料噴霧当接面と
反対面の下部にテーパを有する突出部４を設け、
この突出部４のテーパ面７と２分割のシム５−
１，５−２の内周面とが嵌合時に密着するよう構
成する。シムを２分割としたのはリング状である
と嵌合不可能の場合があるためである。シム５−
１，５−２の外周面は固定用リング６のテーパ面
８と同じく嵌合時に中間リング９を介して密着す
るよう構成している。また、固定用リング６の外
周面にはネジを切り、金属製部材２に設けたネジ
との間でネジ止めして結合するよう構成してい
る。この中間リング９は、シム５−１，５−２の
外周面１０と固定用リング６のテーパ面８との間
に、テーパ面に沿つて滑動可能でかつ拡張可能な
状態で密着するよう構成している。そのため、こ
の部分に加わる不用な応力を除去でき、ピストン
の破壊を防止する効果は高くなる。中間リング９
としては、炭素工具鋼、ニツケルクロムモリブデ
ン鋼等を使用すると好適である。

このとき、組立の都合上、セラミツク製部材１
における突出部４の最大外径が固定用リング６の
最小内径より小さくなるよう構成する必要があ
る。また、セラミツク製部材１の材質としては、
窒化珪素、部分安定化ジルコニア、ジルコニア、
サイアロン、ムライト、炭化珪素のうちの１種ま
たは２種以上の組合せであると、ピストンとして
好ましい耐熱性、耐熱衝撃性、断熱性などの特性
を十分に満足できるため好ましい。さらに、シム
５−１，５−２としては炭素工具鋼、コバール等
を使用すると好ましいとともに、固定用リング６
としてはクロムモリブデン鋼、ニツケル・クロ
ム・モリブデン鋼を使用すると好ましい。

上述した構成の本発明のピストンの組み立て
は、以下のようにして実施する。まず、第１図に
示す形状にセラミツク製部材１、金属製部材２、
シム５−１，５−２および固定用リング６を準備
する。金属製部材２に固定用リング６をネジ、セ
ラミツク製部材１の突出部４を固定用リング６の
内周側に挿入した後、第１図下側すなわちピスト
ン本体の内側から２分割のシム５−１，５−２を
セラミツク製部材１のテーパ面７と固定用リング
６のテーパ面８の間に嵌合させて固定用リングを
下方に締め付けて本発明のピストン３を得てい
る。

第２図は本発明の内燃機関のピストンの他の例
を示す断面図である。第２図において第１図に示
す実施例と同一の部材には同一の符号を付し、そ
の説明を省略する。第２図に示す実施例において
第１図に示す実施例と異なる点は、固定用リング
６と金属製部材３との結合を両者に設けたネジに
よるネジ止めにはせず、複数の固定用ボルト１１
−１〜１１−ｎにより固定した点である。この実
施例では、中間リング９による応力除去の効果と
ともに、従来のボルトによる固定時に生じていた
ガタをシム５−１，５−２の効果により完全にな
くすことができる。

また、一部のボルトのみ締付力が大きくなつた
いわゆる片締めが起つた場合においても、中間リ
ングが伸びて、緩衝材の役目をして、セラミツク
製部材へ均等な結合力を与えることができる。

本発明は上述した実施例にのみ限定されるもの
ではなく、幾多の変形、変更が可能である。例え
ば、上述した実施例ではシムを２分割したが、分
割数が２分割に限定されないことはいうまでもな
い。また、燃料噴霧が当接する面のキヤビテイの
形状が同一であるが、どのような形状であつても
良いことはいうまでもない。

（発明の効果） 以上詳細に説明したところから明らかなよう
に、本発明の内燃機関のピストンによれば、ピス
トンクラウンをなすセラミツク製部材のテーパ面
とピストン本体をなす金属製部材に固定した固定
用リングのテーパ面との間に、シムと中間リング
とを介在させることにより、簡単な方法で緩みに
くくかつ信頼性の高いピストンを得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第２図はそれぞれ本発明の内燃機関の
ピストンの一例を示す断面図、第３図は従来のピ
ストンを示す断面図てある。 １……セラミツク製部材、２……金属製部材、
３……ピストン、４……突出部、５−１，５−２
……シム、６……固定用リング、７，８……テー
パ面、９……中間リング、１０……外周面、１１
−１〜１１−ｎ……固定用ボルト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セラミツク製部材と金属製部材とを結合した
   セラミツク・金属複合ピストンにおいて、テーパ
   面を有し複数に分割したシムを、該シムの内側の
   面に嵌合可能なセラミツク製部材の突出部テーパ
   面に嵌合するとともに、該シムの外側の面に嵌合
   可能な固定用リングのテーパ面に、前記テーパ面
   に沿つて滑動可能でかつ拡張可能な中間リングを
   介して嵌合し、さらに該固定用リングを金属製部
   材に固定することにより、セラミツク製部材と金
   属製部材とを結合したことを特徴とする内燃機関
   のピストン。 ２ 前記固定用リング外周にネジ部を設け、該ネ
   ジ部によりセラミツク製部材を金属製部材に固定
   した特許請求の範囲第１項記載の内燃機関のピス
   トン。 ３ 前記固定用リングを金属製部材にボルトによ
   り固定した特許請求の範囲第１項記載の内燃機関
   のピストン。 ４ 前記セラミツク製部材が窒化珪素、部分安定
   化ジルコニア、ジルコニア、サイアロン、ムライ
   ト、炭化珪素のうちの１種または２種以上の組合
   せで構成される特許請求の範囲第１項ないし第３
   項のいずれかに記載の内燃機関のピストン。