JPH0433982B2 - - Google Patents
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- JPH0433982B2 JPH0433982B2 JP58075183A JP7518383A JPH0433982B2 JP H0433982 B2 JPH0433982 B2 JP H0433982B2 JP 58075183 A JP58075183 A JP 58075183A JP 7518383 A JP7518383 A JP 7518383A JP H0433982 B2 JPH0433982 B2 JP H0433982B2
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- inorganic fiber
- fiber aggregate
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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
- F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
- F02F7/0085—Materials for constructing engines or their parts
- F02F7/0087—Ceramic materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- 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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- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はデイーゼルエンジン用ピストンおよび
その製造方法に係り、とくに金属によつて構成さ
れかつ頂面にスキツシユリツプ型の凹部から成る
燃焼室を備え、直接噴射型のデイーゼルエンジン
に用いられるピストンおよびその製造方法に関す
る。
その製造方法に係り、とくに金属によつて構成さ
れかつ頂面にスキツシユリツプ型の凹部から成る
燃焼室を備え、直接噴射型のデイーゼルエンジン
に用いられるピストンおよびその製造方法に関す
る。
デイーゼルエンジンは、年々その性能が向上し
ている。そしてこの性能の向上に伴なつて、デイ
ーゼルエンジンを構成する主要部品であるピスト
ンに課せられた機械的負荷および熱的負荷は益々
過酷になつており、アルミニウム合金等の金属で
構成されるピストンにおいては、上記の機械的負
荷や熱的負荷に耐えるために、所要の部分に何ら
かの補強が必要になつてきている。例えば直接噴
射型デイーゼルエンジンのピストンの燃焼室の開
口縁部には局部的に高い熱的な負荷が加わり、こ
れによつて熱亀裂が発生し易い。
ている。そしてこの性能の向上に伴なつて、デイ
ーゼルエンジンを構成する主要部品であるピスト
ンに課せられた機械的負荷および熱的負荷は益々
過酷になつており、アルミニウム合金等の金属で
構成されるピストンにおいては、上記の機械的負
荷や熱的負荷に耐えるために、所要の部分に何ら
かの補強が必要になつてきている。例えば直接噴
射型デイーゼルエンジンのピストンの燃焼室の開
口縁部には局部的に高い熱的な負荷が加わり、こ
れによつて熱亀裂が発生し易い。
従来の直接噴射型のデイーゼルエンジンのピス
トン１は第１図に示されるようになつており、そ
の頂点には燃焼室２が凹部によつて形成されてい
る。そしてこの燃焼室２の開口縁部は高い熱的な
負荷を受けるために、これによつて図に示すよう
な熱亀裂３が発生する。この亀裂３を防止するた
めに、燃焼室２の開口縁部に鋼材をインサートし
たり、セラミツク製の部材を結合したり、あるい
はまた硬質陽極酸化皮膜を生成させる等の対策が
行なわれている。
トン１は第１図に示されるようになつており、そ
の頂点には燃焼室２が凹部によつて形成されてい
る。そしてこの燃焼室２の開口縁部は高い熱的な
負荷を受けるために、これによつて図に示すよう
な熱亀裂３が発生する。この亀裂３を防止するた
めに、燃焼室２の開口縁部に鋼材をインサートし
たり、セラミツク製の部材を結合したり、あるい
はまた硬質陽極酸化皮膜を生成させる等の対策が
行なわれている。
第１図に示すような燃焼室２を備えたピストン
１は、直接噴射型のデイーゼルエンジンに用いら
れるものであるが、このようなエンジンにおいて
は、予燃焼室や渦流室を有するいわゆる副室型の
デイーゼルエンジンに比べて、全体の熱負荷は低
く、ピストン１の燃焼室２の開口縁部のみに局部
的に大きな負荷が加わるという特徴がある。従つ
てこのようなピストン１においては、頂面の全体
に熱亀裂の対策を施すことは効果的でなく、また
経済的にも不利になる。従つて上述のような従来
の対策が必ずしもこの種のピストンに効果的であ
るとは限らない。
１は、直接噴射型のデイーゼルエンジンに用いら
れるものであるが、このようなエンジンにおいて
は、予燃焼室や渦流室を有するいわゆる副室型の
デイーゼルエンジンに比べて、全体の熱負荷は低
く、ピストン１の燃焼室２の開口縁部のみに局部
的に大きな負荷が加わるという特徴がある。従つ
てこのようなピストン１においては、頂面の全体
に熱亀裂の対策を施すことは効果的でなく、また
経済的にも不利になる。従つて上述のような従来
の対策が必ずしもこの種のピストンに効果的であ
るとは限らない。
本発明は、近年とくに技術の進歩が著しい無機
繊維を用いて熱的負荷あるいは機械的負荷の高い
部分を強化するようにした直接噴射型デイーゼル
エンジン用ピストンおよびその製造方法を提供す
ることを目的とするものである。
繊維を用いて熱的負荷あるいは機械的負荷の高い
部分を強化するようにした直接噴射型デイーゼル
エンジン用ピストンおよびその製造方法を提供す
ることを目的とするものである。
本発明において対象とするピストンは、金属に
よつて構成されたピストンであつて、かつ内側の
方が開口縁部よりもアンダカツトになつているス
キツシユリツプ型の凹部から成る燃焼室を頂面に
備えたピストンである。上記金属は例えばアルミ
ニウム合金であつてよく、溶融したアルミニウム
合金を鋳型内に注入するとともに、このアルミニ
ウムを加圧下で凝固させるようにしたピストンに
用いて好適なものである。そしてこのピストンを
鋳造する際に、短繊維または連続する長繊維から
成る無機繊維集合体を燃焼室の開口縁部と対応す
る位置に配置しておき、ピストンを構成する金属
の一部を上記無機繊維集合体の空隙に侵入させる
ことによつて、この無機繊維集合体を上記燃焼室
の開口縁部のエツジに複合させて強化を行なうよ
うにしたものである。
よつて構成されたピストンであつて、かつ内側の
方が開口縁部よりもアンダカツトになつているス
キツシユリツプ型の凹部から成る燃焼室を頂面に
備えたピストンである。上記金属は例えばアルミ
ニウム合金であつてよく、溶融したアルミニウム
合金を鋳型内に注入するとともに、このアルミニ
ウムを加圧下で凝固させるようにしたピストンに
用いて好適なものである。そしてこのピストンを
鋳造する際に、短繊維または連続する長繊維から
成る無機繊維集合体を燃焼室の開口縁部と対応す
る位置に配置しておき、ピストンを構成する金属
の一部を上記無機繊維集合体の空隙に侵入させる
ことによつて、この無機繊維集合体を上記燃焼室
の開口縁部のエツジに複合させて強化を行なうよ
うにしたものである。
上記無機繊維集合体を短繊維から構成する場合
には、例えば炭化珪素ウイスカや窒化珪素ウイス
カを用いることが好ましい。そして短繊維を用い
る場合には、二種類以上の材質を混合して用いる
ことができる。また短繊維によつて無機繊維集合
体を構成する場合には、短繊維を互いに絡ませて
リング状に成形し、このリング状の繊維集合体を
鋳型内の所定の位置に支持した状態で鋳込むこと
により、ピストンに複合されることになる。
には、例えば炭化珪素ウイスカや窒化珪素ウイス
カを用いることが好ましい。そして短繊維を用い
る場合には、二種類以上の材質を混合して用いる
ことができる。また短繊維によつて無機繊維集合
体を構成する場合には、短繊維を互いに絡ませて
リング状に成形し、このリング状の繊維集合体を
鋳型内の所定の位置に支持した状態で鋳込むこと
により、ピストンに複合されることになる。
これに対して連続する長繊維を用いる場合に
は、セラミツク繊維や金属繊維が利用可能であ
る。さらにセラミツク繊維としては、炭素繊維や
アルミナ繊維、あるいは炭化珪素繊維等をあげる
ことができる。そしてこのような連続する長繊維
は適当な巻き枠によつてリング状に巻装すること
ができ、この長繊維を所定の位置に保持した状態
で溶融金属を注入することによつて、同様にピス
トンに複合されることになる。とくに燃焼室の開
口縁部に長繊維から成る無機繊維集合体を複合す
る場合には、この燃焼室を形成するための中子を
巻き枠として利用することができ、非常に好都合
になる。あるいはまた長繊維をメリヤス機械によ
つて編成して筒状にし、これをさらに巻上げてリ
ング状とすることもできる。
は、セラミツク繊維や金属繊維が利用可能であ
る。さらにセラミツク繊維としては、炭素繊維や
アルミナ繊維、あるいは炭化珪素繊維等をあげる
ことができる。そしてこのような連続する長繊維
は適当な巻き枠によつてリング状に巻装すること
ができ、この長繊維を所定の位置に保持した状態
で溶融金属を注入することによつて、同様にピス
トンに複合されることになる。とくに燃焼室の開
口縁部に長繊維から成る無機繊維集合体を複合す
る場合には、この燃焼室を形成するための中子を
巻き枠として利用することができ、非常に好都合
になる。あるいはまた長繊維をメリヤス機械によ
つて編成して筒状にし、これをさらに巻上げてリ
ング状とすることもできる。
本発明によれば、とくに頂面の燃焼室の開口縁
部に周方向に延びるように無機繊維集合体が複合
されることになり、このために無機繊維集合体の
補強効果によつて熱負荷に伴なう亀裂を効果的か
つ確実に防止することができる。とくに燃焼室の
開口縁部のエツジに周方向に延びるように無機繊
維集合体を複合しているために、少量の繊維によ
つて効果的かつ確実に亀裂を防止することができ
る。
部に周方向に延びるように無機繊維集合体が複合
されることになり、このために無機繊維集合体の
補強効果によつて熱負荷に伴なう亀裂を効果的か
つ確実に防止することができる。とくに燃焼室の
開口縁部のエツジに周方向に延びるように無機繊
維集合体を複合しているために、少量の繊維によ
つて効果的かつ確実に亀裂を防止することができ
る。
また上記無機繊維集合体は鋳型内の所定の位置
に配置され、溶融された金属が注入される際に、
この無機繊維集合体の空隙に金属が侵入されるよ
うになつているために、金属から成るピストンに
確実に固着されることになり、その脱落を防止す
ることができる。また鋳造されたピストンに後か
ら無機繊維集合体を複合するものではないので、
加工の工数が増加することがない。
に配置され、溶融された金属が注入される際に、
この無機繊維集合体の空隙に金属が侵入されるよ
うになつているために、金属から成るピストンに
確実に固着されることになり、その脱落を防止す
ることができる。また鋳造されたピストンに後か
ら無機繊維集合体を複合するものではないので、
加工の工数が増加することがない。
また本発明においては、燃焼室の開口縁部のエ
ツジの部分にのみ無機繊維集合体が複合されるよ
うになつており、燃焼室の開口縁部よりも内側の
内表面および上記開口縁部のエツジを除く頂面に
はピストンを構成する金属母材が露出されるよう
になつている。従つて燃焼室はその内側の露出さ
れている母材の金属によつて高い熱伝導率を維持
することが可能になり、下方に容易に熱を逃がす
ことが可能なピストンとなる。従つて全体を無機
繊維集合体によつて複合した場合のように燃焼室
の温度が異常に高くなり、これによつて熱亀裂防
止対策の効果が相殺されることを確実に防止でき
るようになる。
ツジの部分にのみ無機繊維集合体が複合されるよ
うになつており、燃焼室の開口縁部よりも内側の
内表面および上記開口縁部のエツジを除く頂面に
はピストンを構成する金属母材が露出されるよう
になつている。従つて燃焼室はその内側の露出さ
れている母材の金属によつて高い熱伝導率を維持
することが可能になり、下方に容易に熱を逃がす
ことが可能なピストンとなる。従つて全体を無機
繊維集合体によつて複合した場合のように燃焼室
の温度が異常に高くなり、これによつて熱亀裂防
止対策の効果が相殺されることを確実に防止でき
るようになる。
また燃焼室の開口縁部にのみ無機繊維集合体を
複合するようにしており、燃焼室の内部には金属
母材が露出するようにしているために、ピストン
の製造も容易になる。すなわち無機繊維集合体を
燃焼室の全体に複合するようにすると、燃焼室と
ほぼ同じ形状の成形体を用いなければならず、こ
れによつて成形体が損傷され易くなる。また燃焼
室の全体に無機繊維集合体を複合するようにする
と、鋳造の際に無機繊維集合体に含まれているガ
スが除去され難くなる。ところが燃焼室の開口縁
部にのみ無機繊維集合体を複合するようにした本
発明によれば、無機繊維集合体の成形体が損傷さ
れ難くなるとともに、無機繊維集合体に含まれて
いる空気が容易に抜けるようになり、これによつ
て製造上の問題を解決することが可能になる。
複合するようにしており、燃焼室の内部には金属
母材が露出するようにしているために、ピストン
の製造も容易になる。すなわち無機繊維集合体を
燃焼室の全体に複合するようにすると、燃焼室と
ほぼ同じ形状の成形体を用いなければならず、こ
れによつて成形体が損傷され易くなる。また燃焼
室の全体に無機繊維集合体を複合するようにする
と、鋳造の際に無機繊維集合体に含まれているガ
スが除去され難くなる。ところが燃焼室の開口縁
部にのみ無機繊維集合体を複合するようにした本
発明によれば、無機繊維集合体の成形体が損傷さ
れ難くなるとともに、無機繊維集合体に含まれて
いる空気が容易に抜けるようになり、これによつ
て製造上の問題を解決することが可能になる。
以下本発明を実施例によつてさらに詳細に説明
する。まず第２図および第３図によつて本発明の
第１の実施例を説明する。第２図に示すように、
リング状を成す無機繊維集合体１０を用意する。
なおこの実施例においては、集合体１０は酸化ア
ルミニウム（Al2O3）95％と二酸化珪素（SiO2）
５％を混合したものであつて、これらは平均の直
径が3μで、繊維のアスペクト比が200以下のもの
が用いられている。そしてこのような短繊維の混
合体によつて第２図に示すようなリング状の成形
体１０を得るようにしている。
する。まず第２図および第３図によつて本発明の
第１の実施例を説明する。第２図に示すように、
リング状を成す無機繊維集合体１０を用意する。
なおこの実施例においては、集合体１０は酸化ア
ルミニウム（Al2O3）95％と二酸化珪素（SiO2）
５％を混合したものであつて、これらは平均の直
径が3μで、繊維のアスペクト比が200以下のもの
が用いられている。そしてこのような短繊維の混
合体によつて第２図に示すようなリング状の成形
体１０を得るようにしている。
この成形体１０はピストンを鋳造するための鋳
型内において、燃焼室の開口縁部と対応する位置
に配され、この状態において鋳型内に溶融したア
ルミニウム合金を注入するようにしている。そし
てこのアルミニウム合金はおよそ1000Kg／cm2の圧
力でプランジヤにより加圧され、第３図に示すよ
うなピストン１１が得られた。上記の加圧によつ
てアルミニウム合金の溶湯は成形体１０の繊維と
繊維との間に形成された空隙を侵入することにな
り、これによつて成形体１０はピストン１１に確
実に結合されている。そしてこのピストン１１に
は、その頂面に凹部から成る燃焼室１２が形成さ
れている。
型内において、燃焼室の開口縁部と対応する位置
に配され、この状態において鋳型内に溶融したア
ルミニウム合金を注入するようにしている。そし
てこのアルミニウム合金はおよそ1000Kg／cm2の圧
力でプランジヤにより加圧され、第３図に示すよ
うなピストン１１が得られた。上記の加圧によつ
てアルミニウム合金の溶湯は成形体１０の繊維と
繊維との間に形成された空隙を侵入することにな
り、これによつて成形体１０はピストン１１に確
実に結合されている。そしてこのピストン１１に
は、その頂面に凹部から成る燃焼室１２が形成さ
れている。
このようなピストン１１は第１４図に示す装置
によつて耐熱亀裂の効果が確認されている。この
装置は燃焼室１２の開口縁部に近接して配された
加熱コイル１３と、冷却用の空気を送る送風パイ
プ１４とを備え、加熱コイル１３によつて燃焼室
１２の開口縁部を加熱し、ついで加熱コイル１３
による加熱を停止するとともに、送風パイプ１４
によつて冷却を行なうというサイクルを繰返して
行なうようになつている。そして燃焼室１２の開
口縁部は第１４図に示すように、加熱コイル１３
によつて加熱された場合に約350℃の温度にさら
されるようになつている。また第１５図に示すよ
うに、燃焼室１２の開口縁部は加熱と冷却とが繰
返されることから、高温側が約350℃であつて、
低温側が約170℃の熱サイクルが加えられること
になる。
によつて耐熱亀裂の効果が確認されている。この
装置は燃焼室１２の開口縁部に近接して配された
加熱コイル１３と、冷却用の空気を送る送風パイ
プ１４とを備え、加熱コイル１３によつて燃焼室
１２の開口縁部を加熱し、ついで加熱コイル１３
による加熱を停止するとともに、送風パイプ１４
によつて冷却を行なうというサイクルを繰返して
行なうようになつている。そして燃焼室１２の開
口縁部は第１４図に示すように、加熱コイル１３
によつて加熱された場合に約350℃の温度にさら
されるようになつている。また第１５図に示すよ
うに、燃焼室１２の開口縁部は加熱と冷却とが繰
返されることから、高温側が約350℃であつて、
低温側が約170℃の熱サイクルが加えられること
になる。
そして本実施例に係るピストン１１の試験結果
は、第１６図においてＣで示す曲線によつて表わ
されており、セラミツク繊維から成る成形体１０
によつて燃焼室１２の開口縁部が複合されたピス
トン１１は顕著な亀裂抵抗を有していることが判
明している。なお第１６図においてＡで示す特性
は、何らの強化が行なわれていないアルミニウム
合金から成るピストンの亀裂の状態を示してい
る。また同図においてＢで示す特性は、ピストン
の頂面に硬質陽極酸化皮膜を形成したピストンの
特性である。これらの従来のピストンと比較すれ
ば、本実施例に係るピストン１１が高い耐熱亀裂
性を有することがより一層明確になる。
は、第１６図においてＣで示す曲線によつて表わ
されており、セラミツク繊維から成る成形体１０
によつて燃焼室１２の開口縁部が複合されたピス
トン１１は顕著な亀裂抵抗を有していることが判
明している。なお第１６図においてＡで示す特性
は、何らの強化が行なわれていないアルミニウム
合金から成るピストンの亀裂の状態を示してい
る。また同図においてＢで示す特性は、ピストン
の頂面に硬質陽極酸化皮膜を形成したピストンの
特性である。これらの従来のピストンと比較すれ
ば、本実施例に係るピストン１１が高い耐熱亀裂
性を有することがより一層明確になる。
つぎに本発明の第２の実施例を説明する。この
実施例においては、無機繊維集合体から成る成形
体を、炭化珪素（SiC）のウイスカ繊維から構成
したものである。そしてこのときのウイスカ繊維
の直径は1μ以下であつて、しかもそのアスペク
ト比は50以下のものが用いられている。この成形
体をピストンに鋳込む方法は、上記第１の実施例
と同様であつて、この成形体をそれぞれ所定の位
置に保持した状態において、鋳型内にアルミニウ
ム合金の溶湯を注入し、加圧下で凝固させるよう
にしている。
実施例においては、無機繊維集合体から成る成形
体を、炭化珪素（SiC）のウイスカ繊維から構成
したものである。そしてこのときのウイスカ繊維
の直径は1μ以下であつて、しかもそのアスペク
ト比は50以下のものが用いられている。この成形
体をピストンに鋳込む方法は、上記第１の実施例
と同様であつて、この成形体をそれぞれ所定の位
置に保持した状態において、鋳型内にアルミニウ
ム合金の溶湯を注入し、加圧下で凝固させるよう
にしている。
このようなピストンの耐熱亀裂性について第１
４図および第１５図に示す装置および条件で上記
第１の実施例と同様の熱サイクルを加えたとこ
ろ、第１６図においてＤで示す結果が得られた。
この結果からも明らかなように、炭化珪素ウイス
カから成る無機繊維集合体を複合したピストンも
高い耐熱亀裂性を有することが確認されている。
４図および第１５図に示す装置および条件で上記
第１の実施例と同様の熱サイクルを加えたとこ
ろ、第１６図においてＤで示す結果が得られた。
この結果からも明らかなように、炭化珪素ウイス
カから成る無機繊維集合体を複合したピストンも
高い耐熱亀裂性を有することが確認されている。
つぎに本発明の第３の実施例を第４図〜第６図
につき説明する。この実施例においては、燃焼室
の開口縁部に複合される無機繊維集合体１７を連
続する長繊維から構成している。ここでは酸化ア
ルミニウム85％、二酸化珪素15％で直径が11μの
連続する長繊維を用い、この長繊維を第４図〜第
６図に示すように、中子１８の突起１９に巻装す
るようにしている。中子１８の突起１９は、ピス
トンを鋳造する際に燃焼室を形成するために用い
られるものであつて、この中子１８の突起１９が
長繊維の巻き枠と兼用されている。そしてこの実
施例においては、上記の長繊維はその空隙率が65
％になるように巻付けられるとともに、集合体１
７の断面は縦横ともに10mmの矩形断面に構成され
ている。
につき説明する。この実施例においては、燃焼室
の開口縁部に複合される無機繊維集合体１７を連
続する長繊維から構成している。ここでは酸化ア
ルミニウム85％、二酸化珪素15％で直径が11μの
連続する長繊維を用い、この長繊維を第４図〜第
６図に示すように、中子１８の突起１９に巻装す
るようにしている。中子１８の突起１９は、ピス
トンを鋳造する際に燃焼室を形成するために用い
られるものであつて、この中子１８の突起１９が
長繊維の巻き枠と兼用されている。そしてこの実
施例においては、上記の長繊維はその空隙率が65
％になるように巻付けられるとともに、集合体１
７の断面は縦横ともに10mmの矩形断面に構成され
ている。
そしてこのような無機繊維集合体１７は、上記
第１の実施例と同様にしてアルミニウム合金から
成るピストンの燃焼室の開口縁部に複合されてい
る。しかもこの後に燃焼室１２はその内部が機械
加工されてアンダカツトのスキツシユリツプ型の
形状になる。このような長繊維から成る成形体１
７によつて燃焼室の開口縁部が強化されたピスト
ンについて、上記第１の実施例と同様に耐熱亀裂
性に関する試験を行なつたところ、第１６図にお
いてＥで示すような結果が得られた。この結果か
ら明らかなように、長繊維から成る無機繊維集合
体を燃焼室の開口縁部に複合させることによつ
て、極めて高い耐熱亀裂性が得られることが明確
になつた。これは成形体１７を構成する繊維が総
て燃焼室の開口縁部の円周方向に正しく配列され
ているからであつて、半径方向の亀裂に対して高
い抵抗力を生ずるからである。
第１の実施例と同様にしてアルミニウム合金から
成るピストンの燃焼室の開口縁部に複合されてい
る。しかもこの後に燃焼室１２はその内部が機械
加工されてアンダカツトのスキツシユリツプ型の
形状になる。このような長繊維から成る成形体１
７によつて燃焼室の開口縁部が強化されたピスト
ンについて、上記第１の実施例と同様に耐熱亀裂
性に関する試験を行なつたところ、第１６図にお
いてＥで示すような結果が得られた。この結果か
ら明らかなように、長繊維から成る無機繊維集合
体を燃焼室の開口縁部に複合させることによつ
て、極めて高い耐熱亀裂性が得られることが明確
になつた。これは成形体１７を構成する繊維が総
て燃焼室の開口縁部の円周方向に正しく配列され
ているからであつて、半径方向の亀裂に対して高
い抵抗力を生ずるからである。
つぎに直径が0.05mmのステンレスの連続する長
繊維を用いて、上記実施例と同様にピストンの燃
焼室の開口縁部に複合させて同様の耐熱亀裂性に
関する試験を行なつたところ、第１６図において
Ｆで示す結果が得られた。この結果は上記酸化ア
ルミニウムと二酸化珪素とから成る成形体１７を
用いたものに比べれば劣るが、従来のＡあるいは
Ｂに示す結果に比べれば十分に改善が行なわれて
いることを示している。
繊維を用いて、上記実施例と同様にピストンの燃
焼室の開口縁部に複合させて同様の耐熱亀裂性に
関する試験を行なつたところ、第１６図において
Ｆで示す結果が得られた。この結果は上記酸化ア
ルミニウムと二酸化珪素とから成る成形体１７を
用いたものに比べれば劣るが、従来のＡあるいは
Ｂに示す結果に比べれば十分に改善が行なわれて
いることを示している。
さらにこれらの実施例によれば、連続する無機
繊維を中子１８の突起１９に巻装するだけで成形
体１７が得られることになり、しかもこの成形体
１７が鋳造の際に中子１８によつて位置決めされ
るようになつている。従つて成形体１７を別に正
しく位置決めするための手段を必要とせず、この
ために製造装置が簡単になるという利益をもたら
す。
繊維を中子１８の突起１９に巻装するだけで成形
体１７が得られることになり、しかもこの成形体
１７が鋳造の際に中子１８によつて位置決めされ
るようになつている。従つて成形体１７を別に正
しく位置決めするための手段を必要とせず、この
ために製造装置が簡単になるという利益をもたら
す。
なお直接噴射型のデイーゼルエンジンに用いら
れるピストンの燃焼室の形状は、その開口縁部が
必ずしも円形とは限らず、四角形あるいは五角形
の形状のものも存在する。しかしこのような形状
の場合においても、第７図あるいは第８図に示す
ように、四角形あるいは五角形の燃焼室を形成す
るための中子１８の突起１９にそれぞれ連続する
長繊維を巻装すればよい。従つてこのような変形
例によれば、複雑な形状の燃焼室の開口縁部に
も、長繊維から成る成形体１７を複合することが
可能になる。しかし第９図に示すように外に向か
つて凹の部分を持つ断面形状を有する燃焼室の場
合には、この燃焼室を形成する中子１８に第９図
に示すように直接長繊維を巻付けると、成形体１
７が燃焼室の開口縁部から離れる部分が生ずる。
従つてこの場合には別の巻き枠に巻き、これを塑
性変形させて燃焼室の開口縁部と一致する形状に
して複合しなければならない。
れるピストンの燃焼室の形状は、その開口縁部が
必ずしも円形とは限らず、四角形あるいは五角形
の形状のものも存在する。しかしこのような形状
の場合においても、第７図あるいは第８図に示す
ように、四角形あるいは五角形の燃焼室を形成す
るための中子１８の突起１９にそれぞれ連続する
長繊維を巻装すればよい。従つてこのような変形
例によれば、複雑な形状の燃焼室の開口縁部に
も、長繊維から成る成形体１７を複合することが
可能になる。しかし第９図に示すように外に向か
つて凹の部分を持つ断面形状を有する燃焼室の場
合には、この燃焼室を形成する中子１８に第９図
に示すように直接長繊維を巻付けると、成形体１
７が燃焼室の開口縁部から離れる部分が生ずる。
従つてこの場合には別の巻き枠に巻き、これを塑
性変形させて燃焼室の開口縁部と一致する形状に
して複合しなければならない。
つぎに本発明の第４の実施例を第１０図〜第１
３図につき説明する。この実施例においては、無
機繊維集合体を形成するために0.05mmの直径のス
テンレス鋼製の連続する長繊維が用いられてお
り、このステンレス鋼製の長繊維は第１０図に示
すように編成され、これによつて第１１図に示す
ような筒体２０を得るようにしている。そしてこ
の筒体２０は第１２図を示すように外側に巻上げ
られ、あるいは第１３図に示すように内側に巻上
げられ、これによつて無機繊維集合体１７が得ら
れている。そしてこの成形体１７がピストンの燃
焼室の開口縁部と対応する位置に位置保持された
状態において、鋳型内に溶融するアルミニウム合
金が注入され、これによつてピストンが得られ
た。
３図につき説明する。この実施例においては、無
機繊維集合体を形成するために0.05mmの直径のス
テンレス鋼製の連続する長繊維が用いられてお
り、このステンレス鋼製の長繊維は第１０図に示
すように編成され、これによつて第１１図に示す
ような筒体２０を得るようにしている。そしてこ
の筒体２０は第１２図を示すように外側に巻上げ
られ、あるいは第１３図に示すように内側に巻上
げられ、これによつて無機繊維集合体１７が得ら
れている。そしてこの成形体１７がピストンの燃
焼室の開口縁部と対応する位置に位置保持された
状態において、鋳型内に溶融するアルミニウム合
金が注入され、これによつてピストンが得られ
た。
このピストンの燃焼室の開口縁部の耐熱亀裂性
についての試験を行なつたところ、第１６図にお
いてＧで示す特性が得られた。この結果は直巻き
のＥあるいはＦの結果に比べれば劣るが、従来の
ＡあるいはＢの結果よりも優れており、改善の効
果は十分に得られている。なお直巻きに比べて耐
熱亀裂性が劣るのは、編成することによつて燃焼
室の開口縁部の円周方向の抗張力が低下するため
と考えられる。そしてこのような無機繊維集合体
１７は第１２図あるいは第１３図に示すように巻
上げた後に、自由に塑性変形させることができる
ために、例えば第９図に示すような外に向かつて
凹の断面形状を有する燃焼室にも適用可能であ
る。
についての試験を行なつたところ、第１６図にお
いてＧで示す特性が得られた。この結果は直巻き
のＥあるいはＦの結果に比べれば劣るが、従来の
ＡあるいはＢの結果よりも優れており、改善の効
果は十分に得られている。なお直巻きに比べて耐
熱亀裂性が劣るのは、編成することによつて燃焼
室の開口縁部の円周方向の抗張力が低下するため
と考えられる。そしてこのような無機繊維集合体
１７は第１２図あるいは第１３図に示すように巻
上げた後に、自由に塑性変形させることができる
ために、例えば第９図に示すような外に向かつて
凹の断面形状を有する燃焼室にも適用可能であ
る。
第１図は従来の直接噴射型デイーゼルエンジン
に用いられるピストンの一部を破断した斜視図、
第２図は本発明の第１の実施例に用いられる無機
繊維集合体の斜視図、第３図はこの集合体を複合
したピストンの要部縦断面図、第４図は第３の実
施例に係る無機繊維集合体を巻装した中子の逆さ
まの状態における斜視図、第５図は同一部を破断
した正面図、第６図は第５図における〜線断
面図、第７図〜第９図は上記実施例の変形例の第
６図と同様の断面図、第１０図は第４の実施例の
無機繊維集合体を作るための編成を示す正面図、
第１１図はこの編成によつて得られた筒体の斜視
図、第１２図および第１３図はこの筒体の巻上げ
動作を示す縦断面図、第１４図は本発明の実施例
および変形例の効果を確認するための装置を示す
縦断面図、第１５図はこの装置によつて加えられ
る熱サイクルを示すグラフ、第１６図は本発明の
実施例および変形例の耐熱亀裂性の試験結果を示
すグラフである。 なお図面に用いた符号において、１０，１７…
…無機繊維集合体（成形体）、１１……ピストン、
１２……燃焼室、１８……中子、２０……筒体で
ある。
に用いられるピストンの一部を破断した斜視図、
第２図は本発明の第１の実施例に用いられる無機
繊維集合体の斜視図、第３図はこの集合体を複合
したピストンの要部縦断面図、第４図は第３の実
施例に係る無機繊維集合体を巻装した中子の逆さ
まの状態における斜視図、第５図は同一部を破断
した正面図、第６図は第５図における〜線断
面図、第７図〜第９図は上記実施例の変形例の第
６図と同様の断面図、第１０図は第４の実施例の
無機繊維集合体を作るための編成を示す正面図、
第１１図はこの編成によつて得られた筒体の斜視
図、第１２図および第１３図はこの筒体の巻上げ
動作を示す縦断面図、第１４図は本発明の実施例
および変形例の効果を確認するための装置を示す
縦断面図、第１５図はこの装置によつて加えられ
る熱サイクルを示すグラフ、第１６図は本発明の
実施例および変形例の耐熱亀裂性の試験結果を示
すグラフである。 なお図面に用いた符号において、１０，１７…
…無機繊維集合体（成形体）、１１……ピストン、
１２……燃焼室、１８……中子、２０……筒体で
ある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 金属によつて構成され、内側の方が開口縁部
よりもアンダカツトになつているスキツシユリツ
プ型の凹部から成る燃焼室を頂面に備えたピスト
ンにおいて、前記燃焼室の開口縁部のエツジに周
方向に延びるように無機繊維集合体が複合される
とともに、前記燃焼室の開口縁部よりも内側の内
表面および前記エツジを除く頂面に金属母材が露
出されていることを特徴とするデイーゼルエンジ
ン用ピストン。 ２ 前記金属がアルミニウム合金から成ることを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のデイー
ゼルエンジン用ピストン。 ３ 前記無機繊維集合体が短繊維から構成され、
リング状に成形されていることを特徴とする特許
請求の範囲第１項または第２項に記載のデイーゼ
ルエンジン用ピストン。 ４ 前記短繊維が炭化珪素ウイスカまたは窒化珪
素ウイスカから成ることを特徴とする特許請求の
範囲第３項に記載のデイーゼルエンジン用ピスト
ン。 ５ 前記無機繊維集合体が連続する長繊維から構
成され、前記燃焼室の開口の周方向に繊維が配列
されるようにリング状に巻装されていることを特
徴とする特許請求の範囲第１項または第２項に記
載のデイーゼルエンジン用ピストン。 ６ 前記連続する長繊維が酸化アルミニウム、酸
化珪素、またはステンレス鋼から成ることを特徴
とする特許請求の範囲第５項に記載のデイーゼル
エンジン用ピストン。 ７ 溶融した金属を鋳型内に鋳込むことによつて
形成し、内側の方が開口縁部よりもアンダカツト
になつているスキツシユリツプ型の凹部から成る
燃焼室を頂面に設けるようにしたピストンの製造
方法において、前記燃焼室の開口縁部と対応する
位置に無機繊維集合体を前記開口縁部のエツジの
周方向に延びるように配しておき、溶融した金属
の一部を前記無機繊維集合体の空隙に侵入させ、
これによつて前記無機繊維集合体が前記燃焼室の
開口縁部のエツジの周方向に延びるように複合さ
れるとともに、前記燃焼室の開口縁部よりも内側
の内表面および前記エツジを除く頂面に金属母材
が露出されるようにしたことを特徴とするデイー
ゼルエンジン用ピストンの製造方法。 ８ 前記金属としてアルミニウム合金が用いら
れ、加圧鋳造によつて成形されることを特徴とす
る特許請求の範囲第７項に記載のデイーゼルエン
ジン用ピストンの製造方法。 ９ 前記無機繊維集合体を短繊維から構成すると
ともに、燃焼室の開口縁部と対応するように予め
リング状に形成しておき、鋳型内に位置決めした
状態で溶融したアルミニウム合金を注入するよう
にしたことを特徴とする特許請求の範囲第８項に
記載のデイーゼルエンジン用ピストンの製造方
法。 １０ 前記無機繊維集合体が連続する長繊維から
成り、前記燃焼室を形成するための中子に巻装さ
れて鋳型内に位置決めされるようにしたことを特
徴とする特許請求の範囲第８項に記載のデイーゼ
ルエンジン用ピストンの製造方法。 １１ 前記無機繊維集合体が連続する長繊維から
成り、これを筒状に編成するとともに、この編成
された筒体を外側あるいは内側に巻き上げ、リン
グ状の形状としたことを特徴とする特許請求の範
囲第８項に記載のデイーゼルエンジン用ピストン
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58075183A JPS59201952A (ja) | 1983-04-28 | 1983-04-28 | 内燃機関用ピストンおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58075183A JPS59201952A (ja) | 1983-04-28 | 1983-04-28 | 内燃機関用ピストンおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59201952A JPS59201952A (ja) | 1984-11-15 |
| JPH0433982B2 true JPH0433982B2 (ja) | 1992-06-04 |
Family
ID=13568830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58075183A Granted JPS59201952A (ja) | 1983-04-28 | 1983-04-28 | 内燃機関用ピストンおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59201952A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6090959A (ja) * | 1983-10-25 | 1985-05-22 | Nissan Motor Co Ltd | ピストン |
| DE3430056C1 (de) * | 1984-08-16 | 1986-01-16 | Mahle Gmbh, 7000 Stuttgart | Tauchkolben mit faserverstaerkter Brennraummulde fuer Verbrennungsmotoren |
| JPH0226922Y2 (ja) * | 1985-02-09 | 1990-07-20 | ||
| JPS61134545U (ja) * | 1985-02-12 | 1986-08-22 | ||
| JP2691770B2 (ja) * | 1989-04-20 | 1997-12-17 | イズミ工業株式会社 | 内燃機関用アルミニウム合金ピストン |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5341622A (en) * | 1976-09-27 | 1978-04-15 | Honda Motor Co Ltd | Piston made of fiber-reinforced light alloy |
| JPS56132439A (en) * | 1980-03-22 | 1981-10-16 | Honda Motor Co Ltd | Piston for internal combustion engine |
| JPS5721469B2 (ja) * | 1974-02-21 | 1982-05-07 | ||
| JPS57210140A (en) * | 1981-06-18 | 1982-12-23 | Honda Motor Co Ltd | Fiber reinfoced piston for internal combustion engine |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5721469U (ja) * | 1980-07-07 | 1982-02-03 |
-
1983
- 1983-04-28 JP JP58075183A patent/JPS59201952A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5721469B2 (ja) * | 1974-02-21 | 1982-05-07 | ||
| JPS5341622A (en) * | 1976-09-27 | 1978-04-15 | Honda Motor Co Ltd | Piston made of fiber-reinforced light alloy |
| JPS56132439A (en) * | 1980-03-22 | 1981-10-16 | Honda Motor Co Ltd | Piston for internal combustion engine |
| JPS57210140A (en) * | 1981-06-18 | 1982-12-23 | Honda Motor Co Ltd | Fiber reinfoced piston for internal combustion engine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59201952A (ja) | 1984-11-15 |
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