JPH0518779B2 - - Google Patents

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JPH0518779B2
JPH0518779B2 JP59035190A JP3519084A JPH0518779B2 JP H0518779 B2 JPH0518779 B2 JP H0518779B2 JP 59035190 A JP59035190 A JP 59035190A JP 3519084 A JP3519084 A JP 3519084A JP H0518779 B2 JPH0518779 B2 JP H0518779B2
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NGK Insulators Ltd
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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スと金属からなる断熱性、
耐熱性および耐久性にすぐれたエンジン部品とそ
の製造法に関するものである。
（従来の技術） セラミツクス材料は機械的強度、耐熱性、耐酸
化性、断熱性にすぐれているので、エンジンのピ
ストン、シリンダ−ライナー、シリンダ−ヘツド
など高温の燃焼ガスと接する部分をセラミツクス
材料で構成すれば、燃焼温度の向上や熱損失の減
少が可能となり、エンジン効率の改善、排ガス中
の有害成分の減少などの効果が期待できる。ま
た、タペツトやロツカーアームパツドなどの繰り
返し衝撃荷重を受ける部分をセラミツクス材料と
すれば、耐摩耗性の向上に効果がある。このた
め、金属エンジン部品とセラミツクス製部品を複
合したエンジン部品が提案されている。
例えば、金属製ピストンの頂部にセラミツクス
製ピストンキヤツプを鋳ぐるみで固定したエンジ
ン用ピストンが特開昭58−95674号公報、米国特
許第4245611号明細書に開示されている。
（発明が解決しようとする課題） しかし、鋳ぐるみでセラミツクス製ピストンキ
ヤツプを金属製ピストン本体に固定するには、セ
ラミツクス製ピストンキヤツプと金属製ピストン
本体の熱膨脹差による鋳造応力を緩和する必要が
ある。このための手段として、セラミツクス製ピ
ストンキヤツプに装着した金属製リングで鋳造応
力を緩和する方法（特開昭58−95674号公報）が
ある。しかし、この方法ではセラミツクス製ピス
トンキヤツプに金属製リングを装着するためのフ
ランジ部を形成する必要があるので、セラミツク
ス製ピストンキヤツプの形状が複雑となるばかり
でなく、フランジのコーナー部分に応力集中によ
りクラツクが生じやすい欠点がある。
また、上記鋳造応力をセラミツクス製ピストン
キヤツプと金属製ピストン本体との間に繊維状の
セラミツクス材料からなるクツシヨン層を介在さ
せて緩和する方法（米国特許第4245611号明細書）
もある。しかし、この方法は該クツシヨン層の存
在のため金属製ピストン本体に対するセラミツク
ス製ピストンキヤツプの固定が不十分となり、ピ
ストン使用中にピストンキヤツプが緩んだりする
欠点がある。
さらにまた、セラミツクス製ピストンキヤツプ
を金属製ピストンに鋳ぐるみで固定する場合に
は、溶融金属の注入による熱衝撃でセラミツクス
製ピストンキヤツプが破壊するのを防ぐため、該
ピストンキヤツプを予熱する必要があるので鋳造
作業が複雑となる欠点がある。
このような鋳ぐるみにともなう種々の欠点を解
決するため、セラミツクス製ピストンキヤツプに
金属製部材を固着後、該金属製部材の外周部を加
工して、焼きばめ、螺合などの機械的結合方法で
金属製ピストン本体に固定する方法がある。しか
し、この方法にも該金属製部材外周部の加工に際
し、加工用工具がセラミツクス製ピストンキヤツ
プ表面に接触して、セラミツクス製ピストンキヤ
ツプが破損する欠点があつた。
本発明の目的は加工が容易で、製造時にセラミ
ツクス製部材が破損することがなく、しかもセラ
ミツクス製部材と金属製エンジン部品本体を構成
する材料の組合せを自由に選択できる、セラミツ
クスと金属からなる断熱性、耐熱性、耐久性にす
ぐれたエンジン部品とその製造法を提供すること
である。
（課題を解決するための手段） 本発明の特徴とする所は下記の点にある。
第１発明 外周部直径がセラミツクス製部材の外径より小
径である金属製部材に設けられた内側貫通孔また
は凹部に上記セラミツクス製部材の凸部が焼きば
めあるいは圧入のいずれかの方法で一体的に固着
され、しかも該金属製部材を介して、上記セラミ
ツクス製部材と金属製エンジン部品本体が一体的
に結合されている構造のエンジン部品において、 上記金属製部材の外周部のセラミツクス製部材
がわ端部に環状の切欠部が設けられており、該金
属製部材が外周の大径部で金属製エンジン部品本
体に焼きばめあるいは螺合により固定されている
ことを特徴とするエンジン部品。
第２発明 外周部直径がセラミツクス製部材の外径より小
径である金属製部材の内側貫通孔に上記セラミツ
クス製部材の凸部が焼きばめあるいは圧入のいず
れかの方法で一体的に固着され、しかも該金属製
部材を介して、上記セラミツクス製部材と金属製
エンジン部品本体が一体的に結合されている構造
のエンジン部品の製造法において、 セラミツクス製部材に外周部直径がセラミツク
ス製部材の外径より小径でしかも外周の一端に環
状の切欠部を有する一体構造の金属製部材を、セ
ラミツクス製部材側に該環状切欠部が位置するよ
うに結合したの、該金属製部材の外周の大径部に
所定の仕上げ加工を施し、該仕上げ加工部で金属
製部材を金属製エンジン部品本体に焼きばめある
いは螺合により固定することを特徴とするエンジ
ン部品の製造法。
本発明において、セラミツクス製部材はジルコ
ニヤ、アルミナ、窒化珪素、炭化珪素、およびサ
イアロンよりなる群から選ばれた少なくとも１種
であり、金属製エンジン部品本体が鋳鉄、鋼およ
びアルミニウム合金よりなる群から選ばれた少な
くとも１種であるエンジン部品である。
本発明では、セラミツクス製部材に外周部直径
が該セラミツクス製部材の外径より小径の金属製
部材を固着し、この金属製部材を介してセラミツ
クス製部材と金属製エンジン部品本体を結合す
る。この金属製部材の外径寸法はセラミツクス製
部材への焼きばめ又は圧入による固着により膨脹
して変化するので、該金属製部材外周部の加工は
セラミツクス製部材への固着後に行う。該金属製
部材外周部のセラミツクス製部材がわ端部にはあ
らかじめ外丸削り、丸みつけおよび面取りのいず
れかの方法で環状の切欠部を加工しておく。これ
により、金属製部材の外周部上には該切欠部の開
始点からセラミツクス製部材表面までの距離に相
当する空〓が形成されるので、ねじ切り等の外周
部の仕上げ加工中に工具がセラミツクス製部材表
面に接触することがなくなり、金属製部材外周部
の加工が容易となるばかりでなくセラミツクス製
部材の破損もなくなる。金属製部材に設ける環状
の切欠部の深さと幅の大きさは外周部の仕上げ加
工の削り代、使用する工具の形状と寸法および加
工方法に応じて決定する。
セラミツクス製部材はジルコニア、アルミナ、
窒化珪素、炭化珪素およびサイアロンよりなる群
から選ばれる一種のセラミツクス材料で作る。金
属製部材は熱膨脹係数が金属製エンジン部品本体
を構成する金属の熱膨脹係数と同等以下の金属を
使用する。
セラミツクス製部材と金属製部材の固着は焼き
ばめあるいは圧入によつて行う。
この場合に、焼きばめは凸部１１を有するセラ
ミツクス製部材１０と該凸部外径より小径の貫通
孔１２Ａ（第１図）又は凹部を有する金属製部材
１２を用い、金属製部材１２を加熱して貫通孔１
２Ａ又は凹部の内径をセラミツクス製部材１０の
凸部１１の外径より大としたのち、この貫通孔１
２Ａ又は凹部にセラミツクス製部材１０の凸部１
１を挿入し、金属製部材１２の温度の低下に伴う
貫通孔１２Ａ又は凹部の収縮を利用して固着する
ものである。この場合に、貫通孔１２Ａ又は凹部
の収縮が挿入されたセラミツクス製部材１０の凸
部１１に阻害されるため、固着後の金属製部材１
２の寸法は加熱前の寸法に完全に戻ることができ
ない。
また、圧入はセラミツクス製部材１０に設けた
凸部１１を、金属製部材に設けられた該凸部外径
より小径の貫通孔１２Ａ又は凹部に強制的に挿入
して、金属製部材の貫通孔又は凹部を拡張させて
固着するものである。この場合の金属製部材の変
形量は、該凸部外径と貫通孔又は凹部の内径との
寸法差によつて決まるが、固着により金属製部材
の外径寸法が変化する。
金属製部材とセラミツクス製部材の固着をどの
ように行うかは、セラミツクス製部材と金属製部
材を構成する材料の種類とその組合せに応じて決
定すればよい。
セラミツクス製部材に固着した金属製部材と金
属製エンジン部品本体との結合は焼きばめあるい
は螺合により行う。
つぎに図面を参照して実施例を説明する。
第１図ないし第３図はセラミツクス製部材がピ
ストンキヤツプ、金属製エンジン部品本体がピス
トン本体である本発明のエンジン部品の縦断面図
である。
第１図のピストンは窒化珪素製のピストンキヤ
ツプ１０、外周部直径がピストンキヤツプ直径よ
り小径で外周のピストンキヤツプがわ端部に小径
の環状切欠部１３を有するFe−Ni合金製の円筒
状金属製部材１２およびアルミニウム合金製ピス
トン本体１４からなり、ピストンキヤツプ１０に
設けられた凸部１１が金属製部材１２に設けられ
た貫通孔１２Ａに焼きばめにより嵌合されてい
る。ピストンキヤツプ１０とピストン本体１４は
金属製部材１２の外周部に設けられたねじとピス
トン本体１４頂部の凹部の内周面１５に設けたね
じによる螺合で結合されている。該凹部底には必
要に応じてセラミツクス製の断熱用円板１６を配
設してもよい。
このピストンは例えば次のようにして製造する
ことができる。まず、窒化珪素で所定形状のピス
トンキヤツプ１０を焼成し、所定寸法に加工す
る。つぎに円板状あるいは円筒状金属製部材１２
の中央部にピストンキヤツプの凸部１１を嵌合す
るための貫通孔１２Ａ、外周部の一端に外周より
小径の環状の切欠部１３を加工し、貫通孔１２Ａ
の該環状切欠部側コーナーは面取を行う。この金
属製部材を所定温度に加熱し、ピストンキヤツプ
がわに金属製部材１２の外周部の環状切欠部１３
が位置するようにして貫通孔１２Ａにピストンキ
ヤツプの凸部１１を焼きばめする。焼きばめの締
代はピストンキヤツプ１０と金属製部材１２を構
成する材料の熱膨脹係数、嵌合部の使用温度、嵌
合部直径を考慮しピストンの使用温度で必要な締
付強度が確保できるように決定する。
その後、金属製部材１２の外周の大径部とピス
トン本体頂部の凹部の内周面１５に所定寸法のね
じをそれぞれ加工する。このねじによりピストン
キヤツプとピストン本体１４を結合して一体とす
る。この方法ではピストンキヤツプ１０とピスト
ン本１４の結合に加熱処理を必要とせず、熱処理
済のピストン本体１４を使用しても機械的強度の
変化が起こらないので、ピストンキヤツプ１０と
ピストン本体１４の結合後にピストン本体１４を
再度熱処理する必要がない。
第２図はジルコニアセラミツクス製のピストン
キヤツプ２０、ピストンキヤツプがわ端部の外周
部に小径の環状切欠部２３を有する球状黒鉛鋳鉄
製の金属製部材２２、アルミニウム合金製ピスト
ン本体２４からなり、ピストンキヤツプに設けら
れた凸部２１が金属製部材２２に設けられた凹部
２７に圧入により固着されている。
ピストンキヤツプ２０とピストン本体２４は、
金属製部材２２の外周部に設けられたねじとピス
トン本体２４の頂部の凹部内周面２５に設けられ
たねじによる螺合で結合されている。金属製部材
２２の底面には必要に応じて、セラミツクス製断
熱材２６を介装してもよい。
このピストンは例えば次のようにして作る。ま
ず、Y2O3を含む部分安定化ジルコニアセラミツ
クスで所定形状のピストンキヤツプを焼成し、所
定寸法に加工する。
一方、球状黒鉛鋳鉄の円板を準備し、該円板の
片面に上記ピストンキヤツプ２０の凸部を配設す
るための凹部２７を加工し、該凹部２７の開放端
の外周部には外周部より小径の環状切欠部２３を
設け、さらに内周面は面取りを行つて金属製部材
２２とする。該金属製部材を所定の温度に加熱し
たのち該金属製部材の凹部２７にセラミツク部材
の凸部２１を圧入して、該セラミツク部材２０と
金属製部材２２を一体的に結合る。しかるのち、
この金属製部材２２の外周部の大径部とピストン
本体２４頂部に設けた金属製部材２２を配設する
ための凹部の内周面２５に所定寸法のねじをそれ
ぞれ加工する。このねじによりピストンキヤツプ
２０とピストン本体２４を結合する。
第３図はセラミツクス製部材がカムフエイス、
金属製エンジン部品本体がタペツト本体である本
発明のエンジン部品の縦断面図である。このタペ
ツトはジルコニアセラミツクス製のカムフエイス
４０、カムフエイス側端部に小径の環状切欠部４
３を有する鋼製の円筒状金属製部材４２、鋳鉄製
のタペツト本体４４からなる。カムフエイス４０
に設けられた凸部４１が金属製部材４２に設けら
れた貫通孔に焼きばめにより嵌合され、カムフエ
イス４０とタペツト本体４４は金属製部材４２の
外周部に設けられたねじ４２Ａとタペツト本体４
４に設けられた貫通孔の内周面４５に設けられた
ねじ４５Ａにより結合されている。カムフエイス
４０上の凸部４１の端面にはプツシユロツドと当
接する凹部４６が設けられている。
第４図はセラミツクス製部材がロツカ−パツ
ド、金属製エンジン部品本体がロツカ−アーム本
体である本発明のエンジン部品の部分断面図であ
る。このロツカ−アームはジルコニアセラミツク
ス製のロツカーパツド５０、一端に小径の環状切
欠部５３を有する鋼製の金属製部材５２、アルミ
ニウム合金製ロツカ−アーム本体５４からなる。
ロツカ−パツド５０に設けられた凸部５１が金属
製部材５２に設けられた貫通孔５６に圧入により
嵌合され、ロツカ−パツド５０とロツカ−アーム
本体５４は金属製部材５２の外周部に設けられた
ねじ５２Ａとロツカ−アーム本体５４に設けられ
た凹部内周面５５に設けられたねじ５４Ａにより
結合されている。金属製部材５２とロツカ−パツ
ド５０の圧入は、使用中に圧入部が抜けないよう
に圧入部の使用温度以上の温度で行う。
（発明の効果） 以上述べたことから明らかなとおり、本発明の
エンジン部品はセラミツクス製部材が該セラミツ
クス製部材に固着された外周部直径がセラミツク
ス製部材の外径より小径でしかも外周のセラミツ
クスがわ端部に外周部よりやや小径の環状切欠部
を有する金属製部材を介して金属製エンジン部品
本体に固定されているエンジン部品であるが、こ
の金属製部材外周部に設けた小径の環状切欠部の
存在のため、セラミツクス製部材に固着した金属
製部材の外周部の仕上げ加工が容易となるばかり
でなく、該外周部加工時のセラミツクス製部材の
破壊も起らなくなる。
また、セラミツクス製部材に固着した金属製部
材と金属製エンジン部品本体は螺合するので加熱
処理を必要とせずに結合することもできるので、
熱処理済の金属製エンジン部品本体３４の性質を
変化させることなくセラミツクス製部材３０と結
合することができる。さらにまた、アルミニウム
合金のような低融点金属からなるエンジン部品本
体３４に対しても、鋳ぐるみのような複雑な製造
法によらないでセラミツクス製部材３０をエンジ
ン部品本体３４に結合することができる。このよ
うに、本発明のエンジン部品はセラミツクスの断
熱性、耐熱性、耐食性、耐摩耗性などの特長を生
かして、容易に断熱性、耐熱性あるいは耐摩耗性
にすぐれたエンジン部品とすることができる工業
上大なる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図および第２図は本発明のエンジン部品の
実施例であるピストンの縦断面図を示す説明図、
第３図は本発明のエンジン部品の他の実施例であ
るタペツトの縦断面図を示す説明図、第４図は本
発明のエンジン部品のさらに他の一実施例である
ロツカーアームの部分断面図を示す説明図であ
る。 １０……セラミツクス製ピストンキヤツプ、１
１……ピストンキヤツプ上の凸部、１２……金属
製部材、１３……環状切欠部、１４……金属製ピ
ストン本体、１５……ピストン本体上の凹部内周
面、１６……断熱材、２０……セラミツクス製ピ
ストンキヤツプ、２１……ピストンキヤツプ上の
凸部、２２……金属製部材、２３……環状切欠
部、２４……金属製ピストン本体、２５……ピス
トン本体上の凹部内周面、２６……断熱材、２７
……金属製部材上の凹部、４０……セラミツクス
製カムフエイス、４１……カムフエイス上の凸
部、４２……金属製部材、４２Ａ……ねじ、４３
……環状切欠部、４４……タペツト本体、４５…
…貫通孔内周面、４５Ａ……ねじ、４６……凹
部、５０……セラミツクス製ロツカ−パツド、５
１……凸部、５２……金属製部材、５２Ａ……ね
じ、５３……環状切欠部、５４……ロツカ−アー
ム本体、５４Ａ……ねじ、５５……ロツカ−アー
ム上の凹部内周面、５６……貫通孔。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 外周部直径がセラミツクス製部材の外径より
    小径である金属製部材に設けられた内側貫通孔ま
    たは凹部に上記セラミツクス製部材の凸部が焼き
    ばめあるいは圧入のいずれかの方法で一体的に固
    着され、しかも該金属製部材を介して、上記セラ
    ミツクス製部材と金属製エンジン部品本体が一体
    的に結合されている構造のエンジン部品におい
    て、 上記金属製部材の外周部のセラミツクス製部材
    がわ端部に環状の切欠部が設けられており、該金
    属製部材が外周の大径部で金属製エンジン部品本
    体に焼きばめあるいは螺合により固定されている
    ことを特徴とするエンジン部品。 ２ セラミツクス製部材がジルコニア、アルミ
    ナ、窒化珪素、炭化珪素およびサイアロンよりな
    る群から選ばれた少なくとも１種であり、金属製
    エンジン部品本体が鋳鉄、鋼およびアルミニウム
    合金よりなる群から選ばれた少なくとも１種であ
    る特許請求の範囲第１項に記載のエンジン部品。 ３ 外周部直径がセラミツクス製部材の外径より
    小径である金属製部材の内側貫通孔に上記セラミ
    ツクス製部材の凸部が焼きばめあるいは圧入のい
    ずれかの方法で一体的に固着され、しかも該金属
    製部材を介して、上記セラミツクス製部材と金属
    製エンジン部品本体が一体的に結合されている構
    造のエンジン部品の製造法において、 セラミツクス製部材に外周部直径がセラミツク
    ス製部材の外径より小径でしかも外周の一端に環
    状の切欠部を有する一体構造の金属製部材を、セ
    ラミツクス製部材側に該環状切欠部が位置するよ
    うに結合したのち、該金属製部材の外周の大径部
    に所定の仕上げ加工を施し、該仕上げ加工部で金
    属製部材を金属製エンジン部品本体に焼きばめあ
    るいは螺合により固定することを特徴とするエン
    ジン部品の製造法。
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Families Citing this family (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61116055A (ja) * 1984-11-08 1986-06-03 Toyota Motor Corp 機関用組立式ピストン
JPS61135961A (ja) * 1984-12-05 1986-06-23 Ngk Insulators Ltd セラミツクス製ピストンヘツド付きピストン
JPS62107216A (ja) * 1985-11-05 1987-05-18 Ngk Insulators Ltd バルブシートインサート及びその製造法並びにそれを使用してなるシリンダーヘッド
JPS6335464A (ja) * 1985-12-11 1988-02-16 日本碍子株式会社 セラミック製部材と金属製部材の結合法
JPS62261650A (ja) * 1986-05-07 1987-11-13 フオルクスヴア−ゲン・アクチエンゲゼルシヤフト 内燃機関用のピストン
JPS6341608A (ja) * 1986-08-08 1988-02-22 Ngk Insulators Ltd セラミツクバルブシ−ト
JPS63251127A (ja) * 1987-04-06 1988-10-18 Ngk Insulators Ltd セラミック製部材と金属製部材の結合方法
US4848291A (en) * 1987-05-30 1989-07-18 Isuzu Motors Limited Heat-insulating piston structure
JPH0199905U (ja) * 1987-12-24 1989-07-05
EP0333149A3 (en) * 1988-03-17 1990-02-28 Hitachi, Ltd. Ceramic composite and method of preparation thereof
US5042364A (en) * 1988-05-31 1991-08-27 Atsugi Motor Parts Company, Limited Piston structure for internal combustion engine
KR900006661A (ko) * 1988-10-25 1990-05-08 고하라 도시히토 시래믹스-금속의 마찰 압접체 및 그것으로 이루어지는 시래믹스 따로 만들어 붙임 피스턴
DE4018989A1 (de) * 1989-06-16 1990-12-20 Ngk Spark Plug Co Reibende gleitstruktur
US5060607A (en) * 1989-06-21 1991-10-29 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Tappet structure
US5282411A (en) * 1989-08-10 1994-02-01 Isuzu Motors Limited Heat-insulating piston with middle section of less dense but same material
DE4117425C1 (ja) * 1991-05-28 1992-07-30 Fa. Carl Freudenberg, 6940 Weinheim, De
JPH0544573A (ja) * 1991-08-09 1993-02-23 Ngk Insulators Ltd セラミツクスと金属の焼ばめ複合体
JP2581857B2 (ja) * 1991-08-26 1997-02-12 日本碍子株式会社 セラミック金属複合ピストンとその製造方法
US5279211A (en) * 1992-04-24 1994-01-18 Cummins Engine Company, Inc. Mechanically retained wear-resistant ceramic pad
JPH07317510A (ja) * 1994-05-30 1995-12-05 Fuji Oozx Inc エンジン用タペットの製造方法
US5890413A (en) * 1997-01-08 1999-04-06 Generac Portable Products, Llc Piston for water pump and related method
US6029346A (en) * 1998-04-30 2000-02-29 Chellappa; Venkatesh Method of fabricating carbon--carbon engine component
DE10116084A1 (de) 2001-03-30 2002-10-10 Mozzi Andreas Motor mit separatem Kolbenboden
DE10311148A1 (de) * 2003-03-14 2004-09-23 Mahle Gmbh Verfahren zur Herstellung eines geschmiedeten Kolbens für einen Verbrennungsmotor
DE10337961A1 (de) * 2003-08-19 2005-04-21 Mahle Gmbh Mehrteiliger Kolben für einen Verbrennungsmotor
US7086361B2 (en) * 2003-10-29 2006-08-08 Jerry Burnham Durable valve lifter for combustion engines and methods of making same
US7530339B2 (en) * 2003-10-29 2009-05-12 Jerry Burnham Of C & B Aviation Durable valve lifter for combustion engines and methods of making same
CN1944994A (zh) * 2005-10-08 2007-04-11 山东滨州渤海活塞股份有限公司 焊接式锻钢整体活塞及其制造方法
JP4375359B2 (ja) * 2006-05-24 2009-12-02 トヨタ自動車株式会社 内燃機関のピストン
US8171842B2 (en) * 2007-06-20 2012-05-08 Mahle International Gmbh Two-piece twist lock piston
US20100242720A1 (en) * 2009-03-27 2010-09-30 Weir Spm, Inc. Bimetallic Crosshead
WO2011104836A1 (ja) * 2010-02-25 2011-09-01 トヨタ自動車株式会社 中空鋳物の製造方法及び内燃機関のピストンの製造方法
US8522745B2 (en) 2010-10-25 2013-09-03 Eddie H. Doss Reinforced piston and connecting rod assembly
DE102011115826A1 (de) * 2011-10-13 2013-04-18 Mahle International Gmbh Kolben für einen Verbrennungsmotor
EP2788608B1 (en) * 2011-12-08 2019-11-20 Tenneco Inc. One-piece piston with improved combustion bowl rim region and method of manufacture
FR2986597B1 (fr) * 2012-02-08 2014-10-10 Messier Bugatti Dowty Piston pour commande d`orientation a cremaillere
US8707853B1 (en) 2013-03-15 2014-04-29 S.P.M. Flow Control, Inc. Reciprocating pump assembly
USD726224S1 (en) 2013-03-15 2015-04-07 S.P.M. Flow Control, Inc. Plunger pump thru rod
CN103912400A (zh) * 2014-04-09 2014-07-09 安徽科信矿山机械制造有限公司 一种发动机顶出活塞块
CN104005876B (zh) * 2014-05-26 2017-01-18 滨州东海龙活塞有限公司 一种螺纹焊接式整体锻钢活塞
CN106662197A (zh) 2014-06-27 2017-05-10 S.P.M.流量控制股份有限公司 泵传动系统阻尼系统和控制系统及其方法
CN106715907A (zh) 2014-07-25 2017-05-24 S.P.M.流量控制股份有限公司 用于增强往复泵的系统和方法
CN107208625A (zh) 2014-12-22 2017-09-26 S.P.M.流量控制股份有限公司 具有双回路动力端润滑系统的往复泵
USD759728S1 (en) 2015-07-24 2016-06-21 S.P.M. Flow Control, Inc. Power end frame segment
US10436766B1 (en) 2015-10-12 2019-10-08 S.P.M. Flow Control, Inc. Monitoring lubricant in hydraulic fracturing pump system
DE102016102636A1 (de) * 2016-02-15 2017-08-17 Werner Schütze Kolben für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine und Verfahren zum Herstellen eines solchen
DE102016108900B4 (de) * 2016-05-13 2019-05-16 Phitea GmbH Kolben für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine und Verfahren zum Herstellen eines solchen
GB201916665D0 (en) * 2019-11-15 2020-01-01 Black & Decker Inc Piston

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5895674A (ja) * 1981-11-30 1983-06-07 トヨタ自動車株式会社 セラミツクス製部材と金属製部材との接合部構造

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE402349C (de) * 1922-08-30 1924-09-19 Charles Whipple Philip Kolben, insbesondere fuer Verbrennungskraftmaschinen
DD106677A2 (ja) * 1973-08-08 1974-06-20
GB1527791A (en) * 1977-01-20 1978-10-11 Wellworthy Ltd Pistons
GB1542230A (en) * 1977-01-20 1979-03-14 Wellworthy Ltd Pistons
US4419925A (en) * 1978-06-15 1983-12-13 Toyota Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Assembled piston for engine
US4245611A (en) * 1978-09-05 1981-01-20 General Motors Corporation Ceramic insulated engine pistons
SE433376B (sv) * 1979-10-22 1984-05-21 Saab Scania Ab Kolvmotor med vermeisolerat forbrenningsrum
JPS56143328A (en) * 1980-04-09 1981-11-09 Toyota Motor Corp Piston head structure
US4506593A (en) * 1979-12-19 1985-03-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Piston head structure
JPS5688933A (en) * 1979-12-19 1981-07-18 Toyota Motor Corp Piston head part structure
DE3110292A1 (de) * 1981-03-17 1982-09-30 Rudolf Dr. 6800 Mannheim Wieser "kolben fuer verbrennungsmotor"
US4433616A (en) * 1981-07-06 1984-02-28 Deere & Company Piston assembly for an internal combustion engine
JPS5874851A (ja) * 1981-10-28 1983-05-06 Toyota Motor Corp アルミニウム合金製シリンダブロツク
JPS5874852A (ja) * 1982-09-25 1983-05-06 Ngk Spark Plug Co Ltd セラミツク製副室口金付シリンダ−ヘツドの製造方法
DE3237469C2 (de) * 1982-10-09 1984-08-09 Feldmühle AG, 4000 Düsseldorf Kolben mit einem Bauteil aus teilstabilisiertem Zirkonoxid
JPS5874853A (ja) * 1982-10-13 1983-05-06 Toshiba Corp ピストンヘツド

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5895674A (ja) * 1981-11-30 1983-06-07 トヨタ自動車株式会社 セラミツクス製部材と金属製部材との接合部構造

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