JPH04321760A - 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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- JPH04321760A JPH04321760A JP9222291A JP9222291A JPH04321760A JP H04321760 A JPH04321760 A JP H04321760A JP 9222291 A JP9222291 A JP 9222291A JP 9222291 A JP9222291 A JP 9222291A JP H04321760 A JPH04321760 A JP H04321760A
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- piston
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- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910001234 light alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 27
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- 238000005219 brazing Methods 0.000 claims description 8
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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
- F02F3/16—Pistons having cooling means
- F02F3/20—Pistons having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston
- F02F3/22—Pistons having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston the fluid being liquid
-
- 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
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/02—Light metals
- F05C2201/021—Aluminium
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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
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はディーゼル機関やガソリ
ン機関やガス機関等の内燃機関に用いるピストンの構造
に関する。
ン機関やガス機関等の内燃機関に用いるピストンの構造
に関する。
【0002】
【従来技術】従来から高出力の内燃機関用ピストンには
、図2の従来技術を示すアルミニウム合金製ピストンの
断面図に示す如く、ピストンをピストンクラウンとピス
トン本体に分けることなく、一体的なピストン12をア
ルミニウム合金により構成し、該ピストンリング溝10
の内部位置にピストン冷却空間を、固形塩により構成し
た冷却空間型を鋳込むことにより設けた技術が公知とさ
れていたのである。そして該ピストン冷却空間13の潤
滑油注入口8に、シリンダ壁に固定された潤滑油噴出口
から噴出する冷却潤滑油を注入し、該潤滑油は他側の潤
滑油出口9から吐出させることにより冷却されていたの
である。しかし該ピストンの冷却を効率的に行う為に、
アルミニウム合金の内部にピストン冷却空間を構成した
場合でも、ピストン頂部の溶損や、燃焼室口元部やリン
グキャリア部の熱疲労亀裂が発生し、アルミニウム合金
ではこれに耐えられないという不具合いがあったのであ
る。これらの不具合いを解消する為に、更に他の技術と
して、ピストンクラウンの部分をのみを、セラミック素
材等のピストン本体とは異なる部材により構成する技術
は公知とされているのである。例えば特開平2−104
950号公報や、実開平59−175654号公報に記
載の技術の如くである。
、図2の従来技術を示すアルミニウム合金製ピストンの
断面図に示す如く、ピストンをピストンクラウンとピス
トン本体に分けることなく、一体的なピストン12をア
ルミニウム合金により構成し、該ピストンリング溝10
の内部位置にピストン冷却空間を、固形塩により構成し
た冷却空間型を鋳込むことにより設けた技術が公知とさ
れていたのである。そして該ピストン冷却空間13の潤
滑油注入口8に、シリンダ壁に固定された潤滑油噴出口
から噴出する冷却潤滑油を注入し、該潤滑油は他側の潤
滑油出口9から吐出させることにより冷却されていたの
である。しかし該ピストンの冷却を効率的に行う為に、
アルミニウム合金の内部にピストン冷却空間を構成した
場合でも、ピストン頂部の溶損や、燃焼室口元部やリン
グキャリア部の熱疲労亀裂が発生し、アルミニウム合金
ではこれに耐えられないという不具合いがあったのであ
る。これらの不具合いを解消する為に、更に他の技術と
して、ピストンクラウンの部分をのみを、セラミック素
材等のピストン本体とは異なる部材により構成する技術
は公知とされているのである。例えば特開平2−104
950号公報や、実開平59−175654号公報に記
載の技術の如くである。
【0003】
【発明が解決すべき課題】しかし、上記公報記載の従来
技術の場合には、ピストンクラウンとピストン本体との
接合部の接合方法が、鋳ぐるみや機械的にボルトや螺子
やリングにより接合していたのである。このような接合
方式では冷却空間の構成に制約があり、十分な大きさと
効率的な形状のピストン冷却空間を構成出来ないという
不具合いがあったのである。本発明はピストンクラウン
の部分、さらにはピストンピンボス部の強度の向上と、
冷却効率の向上を目的とするものである。
技術の場合には、ピストンクラウンとピストン本体との
接合部の接合方法が、鋳ぐるみや機械的にボルトや螺子
やリングにより接合していたのである。このような接合
方式では冷却空間の構成に制約があり、十分な大きさと
効率的な形状のピストン冷却空間を構成出来ないという
不具合いがあったのである。本発明はピストンクラウン
の部分、さらにはピストンピンボス部の強度の向上と、
冷却効率の向上を目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の解決すべき課題
は以上の如くであり、次に該課題を解決する手段を説明
する。即ち、セラミック素材によりピストンクラウン1
を形成し、純チタン又はチタン合金によりピストン本体
2を構成し、ピストンクラウン1とピストン本体2とを
ろう付けにより接合し、ピストンクラウン1とピストン
本体2との接合部5には、ピストン冷却空間3を形成し
たものである。また、セラミック素材によりピストンク
ラウン1を形成し、アルミニウム合金やマグネシウム合
金等の軽合金によりピストン本体2を構成し、ピストン
クラウン1とピストン本体2とをろう付けにより接合し
、ピストンクラウン1とピストン本体2との接合部5に
は、ピストン冷却空間3を形成したものである。
は以上の如くであり、次に該課題を解決する手段を説明
する。即ち、セラミック素材によりピストンクラウン1
を形成し、純チタン又はチタン合金によりピストン本体
2を構成し、ピストンクラウン1とピストン本体2とを
ろう付けにより接合し、ピストンクラウン1とピストン
本体2との接合部5には、ピストン冷却空間3を形成し
たものである。また、セラミック素材によりピストンク
ラウン1を形成し、アルミニウム合金やマグネシウム合
金等の軽合金によりピストン本体2を構成し、ピストン
クラウン1とピストン本体2とをろう付けにより接合し
、ピストンクラウン1とピストン本体2との接合部5に
は、ピストン冷却空間3を形成したものである。
【0005】
【作用】次に本発明の作用を説明する。即ち、内燃機関
用ピストンの中で特に高圧と高熱が作用し、耐久性の要
求される部分であるピストンクラウン1の部分のみを、
従来のアルミニウム合金やマグネシウム合金等の軽合金
等よりも、高度な耐久性を具備して、かつ軽量材質であ
るセラミック素材により構成したので、ピストン頂部の
溶損や、燃焼室口元部やリングキャリア部の熱疲労亀裂
が発生し、アルミニウム合金ではこれに耐えられないと
いう不具合いを解消することが出来たのである。そして
ピストン本体2の部分は、より軽量のアルミニウム合金
やマグネシウム合金等の軽合金を使用し、またピストン
ピンボス部の耐久性を考慮して純チタン又はチタン合金
を使用することにより、全体として軽くてかつ耐久性が
大なる内燃機関用ピストンとするのである。
用ピストンの中で特に高圧と高熱が作用し、耐久性の要
求される部分であるピストンクラウン1の部分のみを、
従来のアルミニウム合金やマグネシウム合金等の軽合金
等よりも、高度な耐久性を具備して、かつ軽量材質であ
るセラミック素材により構成したので、ピストン頂部の
溶損や、燃焼室口元部やリングキャリア部の熱疲労亀裂
が発生し、アルミニウム合金ではこれに耐えられないと
いう不具合いを解消することが出来たのである。そして
ピストン本体2の部分は、より軽量のアルミニウム合金
やマグネシウム合金等の軽合金を使用し、またピストン
ピンボス部の耐久性を考慮して純チタン又はチタン合金
を使用することにより、全体として軽くてかつ耐久性が
大なる内燃機関用ピストンとするのである。
【0006】
【実施例】次に本発明の実施例を説明する。図1は本発
明の内燃機関用ピストンの側面断面図である。本発明に
おいては、内燃機関用ピストンを頂部のピストンクラウ
ン1と、裾部のピストン本体2とに分割構成している。 そしてピストンクラウン1はセラミック素材により構成
し、ピストン本体2の部分は、純チタン又はチタン合金
または、アルミニウム合金やマグネシウム合金等の軽合
金により構成したものである。そしてピストンクラウン
1とピストン本体2との接合部5は、接合面前端をろう
付けにより接合するのである。
明の内燃機関用ピストンの側面断面図である。本発明に
おいては、内燃機関用ピストンを頂部のピストンクラウ
ン1と、裾部のピストン本体2とに分割構成している。 そしてピストンクラウン1はセラミック素材により構成
し、ピストン本体2の部分は、純チタン又はチタン合金
または、アルミニウム合金やマグネシウム合金等の軽合
金により構成したものである。そしてピストンクラウン
1とピストン本体2との接合部5は、接合面前端をろう
付けにより接合するのである。
【0007】ピストンクラウン1の部分には頂部にキャ
ビティ7が構成されており、また接合部5の側には、半
割ピストン冷却空間3aが構成されている。またピスト
ン本体2の側の接合部5の面にも、半割ピストン冷却空
間3bが構成されており、半割ピストン冷却空間3aと
半割ピストン冷却空間3bを接合部5により接合するこ
とにより、ピストン冷却空間3を構成している。またピ
ストンクラウン1の側の接合部5の中心には、突出部4
aを設け、ピストン本体2の側に中央部には被嵌合孔4
bを設け、両者を嵌挿することによりインロー嵌合部4
を構成している。該インロー嵌合部4が構成されて、ピ
ストンクラウン1とピストン本体2を該インロー嵌合部
4により嵌挿することにより、両者の位置決めが確実に
行われるのである。
ビティ7が構成されており、また接合部5の側には、半
割ピストン冷却空間3aが構成されている。またピスト
ン本体2の側の接合部5の面にも、半割ピストン冷却空
間3bが構成されており、半割ピストン冷却空間3aと
半割ピストン冷却空間3bを接合部5により接合するこ
とにより、ピストン冷却空間3を構成している。またピ
ストンクラウン1の側の接合部5の中心には、突出部4
aを設け、ピストン本体2の側に中央部には被嵌合孔4
bを設け、両者を嵌挿することによりインロー嵌合部4
を構成している。該インロー嵌合部4が構成されて、ピ
ストンクラウン1とピストン本体2を該インロー嵌合部
4により嵌挿することにより、両者の位置決めが確実に
行われるのである。
【0008】またピストン本体2の側の半割ピストン冷
却空間3bには、潤滑油注入口8と潤滑油出口9が開口
されており、該潤滑油注入口8には、シリンダー壁部に
設けた潤滑油噴出口から、ピストンが下降した際におい
て冷却用潤滑油が注入される。またピストン本体2はコ
ンロッド枢支ピンの嵌入孔6が開口されている。潤滑油
注入口8は嵌入孔6を回避した位置に穿設されているが
、潤滑油出口9は嵌入孔6の外周に潤滑油を案内すべく
、該嵌入孔6に向いて開口されている。ピストンのリン
グ溝10aより、ピストン本体2の内部に向けて潤滑油
孔16が開口されており、該リング溝10aに潤滑油が
供給可能とされている。
却空間3bには、潤滑油注入口8と潤滑油出口9が開口
されており、該潤滑油注入口8には、シリンダー壁部に
設けた潤滑油噴出口から、ピストンが下降した際におい
て冷却用潤滑油が注入される。またピストン本体2はコ
ンロッド枢支ピンの嵌入孔6が開口されている。潤滑油
注入口8は嵌入孔6を回避した位置に穿設されているが
、潤滑油出口9は嵌入孔6の外周に潤滑油を案内すべく
、該嵌入孔6に向いて開口されている。ピストンのリン
グ溝10aより、ピストン本体2の内部に向けて潤滑油
孔16が開口されており、該リング溝10aに潤滑油が
供給可能とされている。
【0009】インロー嵌合部4の部分に突出部4aと被
嵌合孔4bを嵌合した状態で、接合部5のピストンクラ
ウン1側とピストン本体2側の間に、介装した溶接ろう
を溶かして、接合部5の面を全面にわたり密着するので
ある。該接合部5を接合した後において、該ピストンの
外周を共加工するのである。そしてセラミック素材によ
り構成したピストンクラウン1の外周にトップリング溝
10cを穿設し、純チタン又はチタン合金、またはアル
ミニウム合金やマグネシウム合金等の軽合金により構成
したピストン本体2の側には、外周にリング溝10aと
10bを穿設している。
嵌合孔4bを嵌合した状態で、接合部5のピストンクラ
ウン1側とピストン本体2側の間に、介装した溶接ろう
を溶かして、接合部5の面を全面にわたり密着するので
ある。該接合部5を接合した後において、該ピストンの
外周を共加工するのである。そしてセラミック素材によ
り構成したピストンクラウン1の外周にトップリング溝
10cを穿設し、純チタン又はチタン合金、またはアル
ミニウム合金やマグネシウム合金等の軽合金により構成
したピストン本体2の側には、外周にリング溝10aと
10bを穿設している。
【0010】従来の技術においては、セラミック素材は
純チタン又はチタン合金や、アルミニウム合金やマグネ
シウム合金等の軽合金とは、溶着が不可能であったので
ある。故に、従来は公知例公報に示す如く、鋳ぐるみに
よりセラミック素材に設けた係合突起の部分を、純チタ
ン又はチタン合金や、アルミニウム合金やマグネシウム
合金等の軽合金を鋳造する際に、鋳ぐるみすることによ
り、抱き込んで両者を一体化していたのである。故に、
ピストンクラウン1とピストン本体2の間が、物理的な
連結であるので、間に間隙が発生していることとなり、
該間隙から高圧ガスが洩れたり、または高速で長時間回
転する間に、該機械的・物理的結合部にガタが出来て、
外れるという不具合いがあったのである。本発明におい
ては、ろう付け溶着方法により、セラミック素材と純チ
タン又はチタン合金、またはセラミック素材とアルミニ
ウム合金やマグネシウム合金等の軽合金が溶着できるよ
うになったので、両者を溶着し該接合部5の部分に、半
割ピストン冷却空間3aと半割ピストン冷却空間3bを
構成し、両者を張り合わせることにより、大型のピスト
ン冷却空間3を構成したものである。
純チタン又はチタン合金や、アルミニウム合金やマグネ
シウム合金等の軽合金とは、溶着が不可能であったので
ある。故に、従来は公知例公報に示す如く、鋳ぐるみに
よりセラミック素材に設けた係合突起の部分を、純チタ
ン又はチタン合金や、アルミニウム合金やマグネシウム
合金等の軽合金を鋳造する際に、鋳ぐるみすることによ
り、抱き込んで両者を一体化していたのである。故に、
ピストンクラウン1とピストン本体2の間が、物理的な
連結であるので、間に間隙が発生していることとなり、
該間隙から高圧ガスが洩れたり、または高速で長時間回
転する間に、該機械的・物理的結合部にガタが出来て、
外れるという不具合いがあったのである。本発明におい
ては、ろう付け溶着方法により、セラミック素材と純チ
タン又はチタン合金、またはセラミック素材とアルミニ
ウム合金やマグネシウム合金等の軽合金が溶着できるよ
うになったので、両者を溶着し該接合部5の部分に、半
割ピストン冷却空間3aと半割ピストン冷却空間3bを
構成し、両者を張り合わせることにより、大型のピスト
ン冷却空間3を構成したものである。
【0011】
【発明の効果】本発明は以上の如く構成したので、次の
ような効果を奏するものである。即ち、請求項1の如く
、セラミック素材によりピストンクラウン1を形成し、
純チタン又はチタン合金からなるピストン本体2とをろ
う付けにより接合し、ピストンクラウン1とピストン本
体2との接合部5には、ピストン冷却空間3を形成した
ので、セラミック素材と純チタン又はチタン合金との間
に十分な接合強度を維持することが出来ると共に、物理
的な鋳ぐるみ等の接合ではなくて、ろう付けという溶着
により接合したので、接合部5に間隙が発生することが
なく、また高速で長時間エンジンを回転しても、該接合
部5にガタが発生することが無いのである。またセラミ
ック素材により構成したピストンクラウン1は、軽量で
耐熱性に優れ、しかれ高強度を要するので、ピストン頂
部の溶損や、燃焼室口元部やリングキャリア部の熱疲労
亀裂が発生し、ピストンクラウン1が損傷するというこ
とが無くなったのである。また上下に分割したピストン
クラウン1とピストン本体2の接合部5の部分に渡り、
ピストン冷却空間3を構成したことにより、該半割ピス
トン冷却空間3aと3bの部分は正確な大きさに最初か
ら構成することが出来るので、ピストン冷却空間3を確
実な大型の空間に構成することが出来たのである。
ような効果を奏するものである。即ち、請求項1の如く
、セラミック素材によりピストンクラウン1を形成し、
純チタン又はチタン合金からなるピストン本体2とをろ
う付けにより接合し、ピストンクラウン1とピストン本
体2との接合部5には、ピストン冷却空間3を形成した
ので、セラミック素材と純チタン又はチタン合金との間
に十分な接合強度を維持することが出来ると共に、物理
的な鋳ぐるみ等の接合ではなくて、ろう付けという溶着
により接合したので、接合部5に間隙が発生することが
なく、また高速で長時間エンジンを回転しても、該接合
部5にガタが発生することが無いのである。またセラミ
ック素材により構成したピストンクラウン1は、軽量で
耐熱性に優れ、しかれ高強度を要するので、ピストン頂
部の溶損や、燃焼室口元部やリングキャリア部の熱疲労
亀裂が発生し、ピストンクラウン1が損傷するというこ
とが無くなったのである。また上下に分割したピストン
クラウン1とピストン本体2の接合部5の部分に渡り、
ピストン冷却空間3を構成したことにより、該半割ピス
トン冷却空間3aと3bの部分は正確な大きさに最初か
ら構成することが出来るので、ピストン冷却空間3を確
実な大型の空間に構成することが出来たのである。
【0012】また請求項2の如く構成したので、ピスト
ンクラウン1の部分がセラミック素材により、耐久性が
増加し、高強度となったことは勿論であるが、ピストン
本体2の部分はアルミニウム合金やマグネシウム合金等
の軽合金により構成することにより、純チタン又はチタ
ン合金の場合により低コストとし、かつ軽量化すること
が出来たものである。
ンクラウン1の部分がセラミック素材により、耐久性が
増加し、高強度となったことは勿論であるが、ピストン
本体2の部分はアルミニウム合金やマグネシウム合金等
の軽合金により構成することにより、純チタン又はチタ
ン合金の場合により低コストとし、かつ軽量化すること
が出来たものである。
【図1】本発明の内燃機関用ピストンの側面断面図であ
る。
る。
【図2】アルミニウム合金で一体的にピストンを構成し
、内部にピストン冷却空間13を設けた従来の内燃機関
用ピストンの側面断面図である。
、内部にピストン冷却空間13を設けた従来の内燃機関
用ピストンの側面断面図である。
1 ピストンクラウン
2 ピストン本体
3 ピストン冷却空間
4 インロー嵌合部
5 接合部
6 嵌入孔
7 キャビティ
8 潤滑油注入口
9 潤滑油出口
10 リング溝
Claims (2)
- 【請求項1】 セラミック素材によりピストンクラウ
ン1を形成し、純チタン又はチタン合金によりピストン
本体2を構成し、ピストンクラウン1とピストン本体2
とをろう付けにより接合し、ピストンクラウン1とピス
トン本体2との接合部5には、ピストン冷却空間3を形
成したことを特徴とする内燃機関用ピストン。 - 【請求項2】 セラミック素材によりピストンクラウ
ン1を形成し、アルミニウム合金やマグネシウム合金等
の軽合金によりピストン本体2を構成し、ピストンクラ
ウン1とピストン本体2とをろう付けにより接合し、ピ
ストンクラウン1とピストン本体2との接合部5には、
ピストン冷却空間3を形成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 |
---|---|---|---|
JP9222291A JPH04321760A (ja) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | 内燃機関用ピストン |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9222291A JPH04321760A (ja) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | 内燃機関用ピストン |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04321760A true JPH04321760A (ja) | 1992-11-11 |
Family
ID=14048420
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9222291A Pending JPH04321760A (ja) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | 内燃機関用ピストン |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04321760A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008522086A (ja) * | 2004-11-30 | 2008-06-26 | マーレ インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 内燃機関用のピストン |
JP2010196559A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Toyota Motor Corp | 内燃機関ピストン |
-
1991
- 1991-04-23 JP JP9222291A patent/JPH04321760A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008522086A (ja) * | 2004-11-30 | 2008-06-26 | マーレ インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 内燃機関用のピストン |
JP2010196559A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Toyota Motor Corp | 内燃機関ピストン |
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