JPH053726Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 Ａ 考案の目的 (1) 産業上の利用分野 本考案は、強化繊維と軽合金マトリツクスとよ
りなる繊維強化複合体を有し、ピストンピン孔を
持つ一対のピンボスの外周部の一部をピストンヘ
ツドの内面に連設した内燃機関用繊維強化軽合金
ピストンに関する。

(2) 従来の技術 従来、この種ピストンとしてトツプランド部お
よびそのトツプランド部に連なるリング地帯の圧
縮リング溝の周囲を、一連の繊維強化複合体より
構成したものが知られている（実開昭59−81756
号公報参照）。

(3) 考案が解決しようとする問題点 ピストンヘツドは燃料の燃焼熱を受けて高温と
なるため、その放熱を十分に行う必要がある。こ
の場合、ピストンヘツドの放熱はシリンダブロツ
クに向けて行うのが効果的であるが、前記のよう
にトツプランド部および圧縮リング溝の周囲を繊
維強化すると、その繊維強化複合体の熱伝導率が
低いためピストンヘツドの放熱が十分に行われな
いという問題点がある。

またトツプランド部および圧縮リング溝の加工
面に高硬度な繊維強化複合体が露出するため、そ
れらの加工性が悪くなるという問題もある。

さらに機関の爆発工程でピストンに作用する爆
発荷重は、ピストンピン孔のピストンヘツド側内
面からピストンピンに伝達されるが、その内面を
画成する部分が繊維強化されていないので、ピス
トンピン孔の摩耗量が多いという問題もある。

本考案は前記に鑑み、ピストンヘツドの放熱性
を向上させ、またトツプランド部等の加工性を良
好にし、さらにピストンピン孔の摩耗量を低減し
得るようにした前記ピストンを提供することを目
的とする。

Ｂ 考案の構成 (1) 問題点を解決するための手段 本考案は、トツプランド部を除くピストンヘツ
ドから前記両ピストンピン孔の少なくともピスト
ンヘツド側内面に亘る部分を一連の前記繊維強化
複合体より構成し、前記トツプランド部および該
トツプランド部に連なるリング地帯を前記軽合金
マトリツクスより構成したことを特徴とする。

(2) 作用 前記のようにトツプランド部およびリング地帯
を、熱伝導率の高い軽合金マトリツクスより構成
すると、ピストンヘツドの熱は、トツプランド部
およびリング地帯を経てそのリング地帯に存する
圧縮リング等を介しシリンダブロツク側へ伝導さ
れ、これによりピストンヘツドの放熱性を向上さ
せることができる。

またトツプランド部およびリング地帯に高硬度
な繊維強化複合体が存しないので、トツプランド
部等の加工性を良好にすることができる。

さらにピストンヘツドは、その大部分が繊維強
化されているので、ピストンヘツド全体の熱膨張
が抑制され、これによりトツプランド部とシリン
ダブロツク間のクリアランスを減少させてブロー
バイガス量およびオイル消費量を低減することが
できる。

さらにまた、両ピストンピン孔のピストンヘツ
ド側内面を画成する部分が繊維強化されているの
で、最も荷重のかかる部分に高硬度な繊維強化複
合体の一部が位置し、また前記のようなピストン
ヘツドの放熱に伴いピンボスへの熱伝導が少なく
なるので両ピンボスに対する熱負荷が減少し、こ
れらによりピストンピン孔の摩耗量を低減するこ
とができる。その上、ピストンに作用する爆発荷
重は高強度な繊維強化複合体を介しピストンピン
の伝達されるので、ピストンの変形量が少なく、
これによりピストンの耐久性を向上させ、またフ
ラツプ音の発生を抑制することができる。

(3) 実施例 第１、第２図は本考案の一実施例を示し、内燃
機関用繊維強化軽合金ピストン１のピストンヘツ
ド２は、その外周部を構成するトツプランド部３
およびそのトツプランド部３に連なるリング地帯
４の一部を備えている。またリング地帯４の残部
にスカート部５が連設される。さらに一対のピン
ボス６が、それらの外周部の一部をピストンヘツ
ド２の内面２ａに連設してスカート部５の内周面
に突設される。

ピストンヘツド２はトツプランド部３およびリ
ング地帯４の一部を除いて、繊維強化複合体７の
円皿状部７ａより構成される。また両ピンボス６
において、ピストンヘツド連設部６ａおよびピス
トンピン孔８のピストンヘツド２側の劣弧状内面
８ａを画成する部分６ｂ間は繊維強化複合体７の
円皿状部７ａに突設された脚状部７ｂより構成さ
れる。この場合、脚状部７ｂは各ピストンピン孔
８の中心線方向略全長に亘つて延びている。この
ように両ピンボス６の一部を繊維強化すると、高
価な強化繊維の使用量を低減して経済性を向上さ
せることができる。

トツプランド部３、リング地帯４、スカート部
５および両ピンボス６におけるピストンピン孔８
の優弧状内面８ｂを画成する部分６ｃは軽合金マ
トリツクスｍより構成される。

リング地帯４にトツプランド部３側に位置する
圧縮リング溝９と、スカート部５側に位置するオ
イルリング溝１０とが形成される。

強化繊維としては、例えばアルミナ短繊維が、
また軽合金マトリツクスｍとしては、例えばアル
ミニウム合金（JIS、AC8A、AC8B等）がそれ
ぞれ用いられる。

前記ピストン１は、円皿状部および一対の脚状
部を備えたアルミナ短繊維製繊維成形体をピスト
ン鋳造用金型に設置して高圧凝固鋳造法の適用下
で製造される。

繊維成形体は、厚い円盤状繊維材料を成形型に
より圧縮して成形されるので、円皿状部の外周部
分は圧縮率が高く、その繊維体積率は略40％であ
り、一方円皿状部の中央部分および両脚状部は圧
縮率が低く、その繊維体積率５〜10％である。

第３図は、アルミナ短繊維およびアルミニウム
合金（JIS、AC8B）よりなる繊維強化複合体に
おける繊維体積率と熱伝導率との関係を示し、線
ａ，ｂおよびｃ温度が20℃、200℃および300℃の
場合にそれぞれ該当し、何れの温度においても繊
維体積率の増加に伴い熱伝導率が低下することが
明らかである。

したがつて、従来のようにトツプランド部３お
よびリング地帯４の圧縮リング溝８の周囲を一連
の繊維強化複合体より構成するとピストンヘツド
の放熱性が悪化する。

本実施例においては、前記のようにトツプラン
ド部３、リング地帯４およびスカート部５を熱伝
導率の高い軽合金マトリツクスｍより構成するの
で、燃料の燃焼熱に伴うピストンヘツド２の熱
を、トツプランド部３およびリング地帯４を経て
そのリング地帯４に存す圧縮リング１０およびオ
イルリング１１を介し、またスカート部５を介し
てシリンダブロツク１２側へ伝導させることがで
き、これによりピストンヘツド２の放熱性を向上
させることができる。

またトツプランド部３、リング地帯４およびス
カート部５に高硬度な繊維強化複合体７が存しな
いので、トツプランド部３等の加工性を良好にす
ることができる。

さらにピストンヘツド２は、その大部分が繊維
強化されているので、ピストンヘツド２全体の熱
膨張が抑制され、これによりトツプランド部３と
シリンダブロツク１２間のクリアランスを減少さ
せることが可能となり、図示例のように圧縮リン
グ１０およびオイルリング１１を各１本備えた場
合でも、２本の圧縮リングおよび１本のオイルリ
ングを用いた場合と略同等の、ブローバイガス量
およびオイル消費量低減効果のあることを判明し
ている。

さらにまた前記熱膨張抑制効果によりトツプラ
ンド部３の摩耗も抑制されるので、トツプランド
部３が繊維強化されていなくても摩耗上の問題は
生じない。

その上、両ピンボス６において、ピストンピン
孔８のピストンヘツド側の劣弧状内面８ａを画成
する部分６ｂが、ピストンピン孔８の中心線方向
略全長に亘つて繊維強化されるので、最も荷重の
かかる部分６ｂに高硬度な繊維強化複合体の一部
が位置し、また前記のようなピストンヘツド２の
放熱に伴い両ピンボス６への熱伝導が少なくなる
のでそれらピンボス６に対する熱負荷が減少し、
これらによりピストンピン孔８の摩耗量を低減す
ることができる。テストの結果、ピストンピン孔
８の摩耗量は、繊維強化しない場合には比べて２
分の１以下に減少することが判明している。

またピストン１に作用する爆発荷重は高強度な
繊維強化複合体７を介しピストンピンに伝達され
るので、ピストン１の変形量が少なく、これによ
りピストン１の耐久性を向上させ、またフラツプ
音の発生を抑制することができる。

なお、本考案においては両ピンボス全体を繊維
強化することもある。

Ｃ 考案の効果 本考案によれば、トツプランド部およびリング
地帯を、軽合金マトリツクスより構成したので、
ピストンヘツドの熱を、熱伝導性の高いトツプラ
ンド部およびリング地帯を経て、そのリング地帯
に存する圧縮リング等を介しシリンダブロツク側
へ伝導させ、これによりピストンヘツドの放熱性
を向上させることができる。

またトツプランド部およびリング地帯に高硬度
な繊維強化複合体が存しないので、トツプランド
部等の加工性を良好にすることができる。

さらにピストンヘツドの大部分が繊維強化されて
いるので、ピストンヘツド全体の熱膨張が抑制さ
れ、これによりトツプランド部とシリンダブロツ
ク間のクリアランスを減少させてブローバイガス
量およびオイル消費量を低減することができる。

さらにまた前記熱膨張抑制効果によりトツプラ
ンド部の摩耗を抑制することができるので、トツ
プランド部が繊維強化されていなくても摩耗上の
問題を生じることはない。

さらにまた、両ピストンピン孔のピストンヘツ
ド側内面を画成する部分が繊維強化されているの
で、最も荷重のかかる部分に高硬度な繊維強化複
合体の一部が位置し、また前記のようなピストン
ヘツドの放熱に伴い両ピンボスへの熱伝導が少な
くなるので、それらピンボスに対する熱負荷が減
少し、これらによりピストンピン孔の摩耗量を低
減することができる。

その上、ピストンに作用する爆発荷重は高強度
な繊維強化複合体を介しピストンピンに伝達され
るので、ピストンの変形量が少なく、これにより
ピストンの耐久性を向上させ、またフラツプ音の
発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１、第２図は本考案の一実施例を示し、第１
図は縦断正面図、第２図は第１図−線断面
図、第３図は繊維強化複合体における繊維体積率
と熱伝導率との関係を示すグラフである。 ｍ……軽合金マトリツクス、２……ピストンヘ
ツド、３……トツプランド部、４……リング地
帯、６……ピンボス、７……繊維強化複合体、８
……ピストンピン孔。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 強化繊維と軽合金マトリツクスとよりなる繊
   維強化複合体を有し、ピストンピン孔を持つ一
   対のピンボスの外周部の一部をピストンヘツド
   の内面に連設した内燃機関用繊維強化軽合金ピ
   ストンにおいて、トツプランド部を除くピスト
   ンヘツドから前記両ピストンピン孔の少なくも
   のピストンヘツド側内面に亘る部分を一連の前
   記繊維強化複合体より構成し、前記トツプラン
   ド部および該トツプランド部に連なるリング地
   帯を前記軽合金マトリツクスより構成したこと
   を特徴とする繊維強化軽合金ピストン。 (2) 前記両ピストンピン孔のピストンヘツド側内
   面に存する繊維強化複合体の一部は、該ピスト
   ンピン孔の中心線方向略全長に亘つて延びてい
   る、実用新案登録請求の範囲第(1)項記載の繊維
   強化軽合金ピストン。