JPH06511542A - 機械的に保持された、耐磨耗性セラミックパッド - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ８！械的に保持された、耐磨耗性セラミックパッド発明の背景 発明の分野 本発明は、セラミックと金属の複合構造体に関する。本発明は、特に、金属要素 中で機械的に保持されたセラミック要素から成る内燃機関用部品に関する。

関連技術の説明 内燃機関中で、特に高温高圧になる苛酷な動作条件下では、エンジン部品が急速 に磨耗する。機械的に駆動されるアクチュエータ、および駆動部品が、このよう な環境下で特に磨耗しゃすい。このため、エンジンの駆動部品の製造に使用され る素材は、高い機械的強度、温度に対する安定性、耐磨耗性を有することが必要 とされる。これらの部品には通常金属が使用されるが、ジルコニア、窒化シリコ ン、炭化ソリコンなとのセラミックが、機械的強度、温度に対する安定性、耐磨 耗性に関して極めて良好な特性を示すことが解ってきた。この結果、ガスターヒ ン・エンジンやディーゼルエンジンの部品の構成素材としてセラミックが使用さ れることか多くなってきている。

セラミックは、耐磨耗性エンジン部品として極めて存留であるが、一方では、硬 く、もろく、精密で低コストなエンジン部品として通常使用されている金属のよ うに容易に成形や加工を行うことができない。これらの限界を打ち破るものとし て、セラミック要素と金属要素から成る複合構造体が現在までに提案されている 。内燃機関の部品として使用できるセラミックと金属の複合構造体はあるが、内 燃機関内の駆動部品として十分な信頼性と耐久性を持つセラミックー金属・複合 構造体はまだ商品化されていない。構造体用セラミックは金属に比へて熱膨張率 か小さく張力強度特性か高いため、一般的に、これらの２つの構成要素により駆 動部品に必要とされる接合部を形成するのが難しい。現状では、エンジンの動作 中に金属要素内にセラミック要素を堅固に保持するのに十分な精度で、且つ、セ ラミックと金属の熱膨張率に差があることや、セラミック中の張力応力にょる限 界かあることか許される程度の許容誤差内で、各要素を精密に機械加工しなけれ はならない。

セラミック要素を金属要素内に固定する様々な方法が開発されてきており、どの 方法も、セラミックと金属の間の熱膨張率の違いによって起こる接合部の故障の 可能性を小さくしようとしている。例えば、米国特許Ｎｏ、３．８２０，５２３ 　（Ｓｈｏｗａｌｔｅｒ他）、Ｎｏ、４．５０８．０６７　（Ｆｕｈｒｍａｎｎ ）、Ｎｏ、４．６４３．１４４　（Ｆｊｎｇｅｒｌｅ他）、英国特許出願Ｎｏ、 ２１２７９２８Ａではとれも、エンジン部品として使用可能な複合構造体を形成 するための、セラミックと金属の接合方法が示されている。これらの特許で示さ れている複合体では、セラミック要素を金属要素に固定するのに、エポキシ、エ ラストマーなとの接着剤を使用している。

特許Ｎｏ、　４．６４３．１４４でも、セラミックの挿入物を、エラストマー系 の接着層の様々な厚みの領域に対応するため片側に凸部と凹部を設けた金属要素 内に固定し、金属とセラミックの間の熱膨張率の差を補償しようとする方法が示 されている。

この特許で示されているセラミックー金属・複合構造体てはまだ、セラミックの 挿入物と金属要素をしっかり接着するために、両者を高精度に機械加工すること か要求される。高精度な機械加工には時間かかかるため、この方法で製造される 内・一機関のコストはかなり高くなる。

また、２つの部品の間の干渉固定を利用してセラミック部品を金属部品に固定す ることにより、内燃機関に使用できる複合体を作る方法も知られている。例えば 、米国特許Ｎｏ、４．３６６．７８５　（Ｇｏｌｏｆｆ他）に示されている内燃 機関用のタペットでは、セラミックの耐磨耗性挿入物が、タペットの主ボデイ部 のリング状の金属リム内に、干渉固定により保持されている。耐磨耗性挿入物は 、挿入される凹部の内径よりもわずかに大きい外径になるように作られている。

セラミックの挿入物は、十分な圧力により、タペットの主ボデイ部の凹部に圧入 される。挿入物の大きさはタペットの凹部の大きさに正確に一致する必要はない が、凹部よりわずかに大きくなければならない。この方法でも、金属部品やセラ ミック部品を傷めないように、且つしっかりと干渉固定するには、両方の部品を がなりの精度（公差）で製作する必要かある。

この他に、干渉固定力を利用してセラミックー金属・複合構造体を作る例として は、米国特許Ｎｏ、４．６１４．４５３　（Ｔｓｕｎｏ他）　、Ｎｏ、４，７９ ４．９９４　（Ｇｉｌｌ、所有権者名はＣｕｍｍ１ｎｓ　Ｅｎｇｉｎｅ　Ｃｏｍ ｐａｎｙ、Ｉｎｃ、）、Ｎｏ、４．８０６．０４０　（Ｇｉｌｌ他、所有権者名 はＣｕｍｍ１ｎｓ　Ｅｎｇｉｎｅ　Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｉｎｃ、）なとがある。

米国特許Ｎｏ、　４．６６７、６２７、Ｎｏ、４．７０９．６２１　（Ｍａｔｓ ｕｉ他）では、金属要素にセラミック要素または挿入物を取り付けたエンジン部 品が示されている。具体的には、セラミック挿入物は焼嵌めか圧入て取り付けら れる。セラミックはまた、金属部品に使用される金属組成に合わせて選択された 金属粉により作られた金属ベースト石による金属被膜を施した金属に接合させら れる。が、どちらの方法でもやはり、金属部品とセラミックの挿入物をある程度 の精度（公差）で製作する必要がある。

の間の熱的、機械的な差を等しくし、動作状態に於ける接触面の応力を小さくて の接触用に使用するためのものてな（、エンジンシリンダ内のピストンの接合用 に使用するためのものである。

セラミック要素を金属要素に接合するための外部接続部品（コネクタ）も提案さ れている。例えば、米国特許Ｎｏ、４．８８３，９１１　（Ｈａａｈｔｅｌａ） では、鋳造で組み込むかロッキングリングで金属製のピストンリングに取り付け られ、カの伝達効率やピストンとシリンダの間の摩擦条件を改善する、セラミッ ク製のピストンリングキャリアか示されている。米国特許Ｎｏ、４．８４８，２ ８６　（Ｂｅｎｔｚ　、所有権者名はＣｕｍｍ１ｎｓ　Ｅｎｇｉｎｅ　Ｃｏｍｐ ａｎｙ、Ｉｎｃ、）でも、ピボットロッドの金属部品にセラミック部品を接合す るのに金属製の外部接続部品を使用する実施例を示している。が、どちらの特許 に於いても、エンジンのアクチュエータと駆動部品の間の接触面を成す耐磨耗性 部品を作るためにセラミック要素を金属要素に接合するための方法については示 されていない。

セラミック要素と金属要素は、各要素を一体に成形して接続すれば両者の間の接 合を堅固にてきる。例えば米国特許Ｎｏ、４．４０４，９３５　（Ｋｒａｆｔ　 ）では、セラミックのキャップを付けたピストンが示されており、この場合に、 スプリングによりピストンに取り付けられるようにバイアスされ互いに噛み合う 放射状のフランジにより、セラミックのピストン・キャップが金属製のピストン の凹部に嵌め込まれ接合されている。耐磨耗性よりも断熱を主目的とするセラミ ック・キャップ、および金属ピストンのとちらも、噛み合う放射状のフランジを 作るためには特殊な機械加工や鋳造が必要である。

以上のように、従来の発明では、セラミック要素が高い信頼性と耐久性を以て金 属要素に保持され、こうして作られた複合構造体を使用して、内燃機関のアクチ ュエータと駆動部品の間の接触面を成す耐磨耗性のある部品を作ることかできる ような、セラミックー金属・複合構造体を提供していない。また、従来の発明ガ 短所は、内燃機関内の駆動されるアクチュエータや駆動部品に使用できるだけの 十分な信頼性を持つセラミックー金属・複合構造体で、且つ大きいものを大量に 低コストで製造でき、商業ヘースに乗るようなものを提供していないことである 。

発明の概要 したかって、本発明の第１の目的は、従来の発明に於ける困難な点を改善し、信 頼性か高（、商業的に有用で耐磨耗性かあり、機械的に駆動されるアクチュエー タと駆動部品の間の接触面を成す部品に生じる応力に耐えられる、セラミックー 金属・複合構造体を提供することである。

さらに、本発明の別の目的は、セラミック要素と金属要素のどちらもあまり高精 度でなくても、セラミック要素を金属要素にしっかりと接合できる、セラミック ー金属・複合構造体を提供することである。

さらに、本発明の別の目的は、セラミックの張力負荷を最小限にし、セラミック の熱膨張現象による変動に対応できるするような形状に作られた、セラミックー 金属・複合構造体を提供することである。

さらに、本発明の別の目的は、セラミック要素か機械的に金属要素中に保持され 、耐久性か高く信頼性か高いセラミックー金属・複合構造体を提供することであ る。

さらに、本発明の別の目的は、複合構造体の内部で機械的な保持具（リテーナ） によりセラミック要素か金属要素に保持される、内燃機関の耐磨耗性の駆動部品 とアクチュエータを作るための、セラミックー金属・複合構造体を提供すること である。

さらに、本発明の別の目的は、複合構造体の外部で機械的な保持具によりセラミ ック要素か金属要素に保持される、内燃機関の耐磨耗性の駆動部品とアクチュエ ータを作るための、セラミックー金属・複合構造体を提供することである。

本発明では、セラミックの張力負荷を極めて小さくし、熱膨張の差の影響を吸収 し、高精度てなくても２つの要素か固定されるようなセラミックー金属・複合構 造体を提供することにより、上記の目的を実現する。本発明のセラミックー金属 ・複合構造体により、商業的に有用で、信頼性と耐久性か高く、耐磨耗性が高い 、内燃機関の駆動部品やアクチュエータを製造することかできる。セラミック要 素は金属要素の凹部に入れられ、内部保持手段や外部保持手段により保持される 。セラミック要素と金属要素の凹部の形状は、従来の技術のような高精度な加工 をせずにセラミック要素と金属要素を堅固に結合するために使用される保持手段 具の種類にしたかって選択される。本発明のセラミックー金属・複合構造体は、 特に、圧縮ブレーキ・マスク・ピストンなどのような内燃機関内の機械的に駆動 されるアクチュエータと駆動部品の間の接触部で生ずる応力に耐えることができ る。

図面の簡単な説明 図１は、本発明のセラミックー金属・複合構造体を組み込んだ圧縮ブレーキの１ つの実施例の、一部をカットした側断面図である。

図２は、本発明の機械的な内部保持要素の上面図である。

図３は、図１のマスク・ピストンの、一部をカットした組み立て前の分解側断面 図であり、図２の線３−３に沿った保持要素の断面図も含む。

図４は、本発明の実施例２の、一部をカットした側断面図である。

図５は、本発明の実施例３の、一部をカットした側断面図である。

図６は、本発明の実施例４の、一部をカットした側断面図である。

図７は、本発明の実施例５の組み立て前の、一部をカットした側断面図である。

図８は、図７に示す本発明の実施例５の組み立て後の、一部をカットした側断面 図である。

図９は、本発明を適用して作られる圧縮マスク・ブレーキ・ピストンの実施例６ の組み立て前の、一部をカットした分解側断面図である。

図１０は、図９に示すピストンの組み立て後の、一部をカットした側断面図であ る。

図１１は、本発明の実施例７の、一部をカットした側断面図である。

図１２は、本発明の実施例８の組み立て前の、一部をカットした分解側断面図で ある。

図１３は、図１２に示す本発明の実施例の第１応用例の組み立て前の、一部をカ ットした分解側断面図である。

ｒＮＩ４は、図１２に示す本発明の実施例の第２応用例の組み立て前の、一部を カットした分解側断面図である。

図１５は、本発明を適用して作られる圧縮マスク・ブレーキ・ピストン・アセン ブリの一部をカットした側断面図である。

図１６は、図１５に示すマスク・ピストン・アセンブリの動作状態を示す図であ る。

望ましい実施例の説明 本発明の目的は、金属の持つ加工性の良さと、セラミックの持つ熱や磨耗に対す る強度を組み合わせた、駆動されるアクチュエータと駆動内燃機関部品を作るの に適する、耐磨耗性のセラミックー金属・複合構造体を提供することである。

従来のタービンやディーゼルエンジンの部品用に金属部品とセラミック部品を組 み合わて使用しようとした場合、部品が外れないように精度を高くして両者の誤 差を小さくすることか要求されるために、製造コストか高かった。また、これら の従来の複合構造体の中には、信頼性か十分てないものもあった。本発明では、 セラミック要素か高信頼性かつ高耐久性にて金属要素内に保持されてセラミック ー金属・複合構造体を成す、容易に低コストでシンプルな機械的構造を提供でき るようにすることにより、従来の技術によるセラミックー金属・複合構造体の欠 克を改善する。本発明により、エンジン用の信頼性の高いアクチュエータと駆動 部品を商業的に使用可能な程度に大量に容易に製造てきる。本発明の機械的な保 持要素は耐磨耗性のセラミック部品を金属製のエンジン部品内に効果的に保持し て、油圧式のタペット・スライディング・カム・フォロワや圧縮ブレーキ・マス ク・ピストンなとのような、機械的に駆動されるエンジン部品間の、耐久性の高 い、耐磨耗性の接触部を形成することかできる。さらに、本発明に従って製造さ れるエンノン部品では、コストのかかる精密な機械加工か不要である。

次に、図に従って説明する。図１は、圧縮ブレーキ・マスク・ピストン１０を示 す。当図面およびその池の図面では、本発明を圧縮ブレーキ・マスク・ピストン に適用した例を説明するか、本発明は、例えばタペット・スライディンルカム・ フォロワやクロスヘッド・バットなとのような、機械的に駆動されるアクチュエ ータと駆動部品の間の接触部に生ずる応力に耐えられる、耐磨耗性のセラミ・ツ ク−金属・複合構造体を形成するのにも使用できる。ピストンＩＯは、望ましく は鋼で作られた金属要素ＩＩ、金属要素内の中央の凹部、即ち、ポア１４内に置 かれたセラミック要素またはバット１２から成る。本発明では様々なセラミ・ツ クを使用するように考えられており、例えは、ジルコニア、アルミナ、ジルコニ アとアルミナの複合物、ジルコニア、窒化シリコンなとて、セラミ・ツク要素１ ２を作ることかできる。一般的に、セラミック要素またはノくツ１−１２では、 ツク・ソドの第１結合（嵌め合せ）部１６か穴（ホア）１４に結合し、ノく・ソ トの第２接触部１８か穴から突き出て駆動部品であるピストン１０の耐磨耗性接 触部１９を成す。

保持要素（リテーナ）２０は、ピストンの穴１４の所定位置に入れたとき、＜・ ノ１−１２の第１部分１６と第２部分１８の間に位置する肩部またはフランジ２ ２と係合する。

フラツフ２２かあるために、バット１２は、第１部分１６、第２部分１８の保持 具（リテ−す）２０の上に容易に乗せることかできる。直径の異なる２つの部分 の境界部は面取り部２３となり、モールドによるパッドの成形を容易にする。ま た、面取り部か無い場合には第１部分と第２部分の接合部の角の部分に生ずる応 力か集中するか、面取り部を付けることにより力の集中を減少している。図１． ２ては保持具（リテーナ）２０はリング状に作られているか、図４〜８に示すよ うに、保持具２０は様々なリングタイプの形状に作ることかできる。

図２保持具２０の一実施例の上面図を示す。図２に示す通り、保持具２０は切れ 目２４かあるリングであるため、穴ＩｌＩ内に圧入てきる。リングは図に示すよ うに四辺形の断面を持つ、弾性的なスプリングスチールのワイヤーで作られ、リ ングを穴１４に挿入するとき弾性変形のみか起こる。切れ目の付いたリングは、 挿入後、はねにより元の寸法に戻り、穴の中でしっかりと位置を保つ。しかしな がら、同し目的を果たす限り、保持具２０を、他の形状にしたり、他の素材で作 っても良い。

図３は組み立て前の各部品の詳細を示す。パッドを受ける穴１４は金属要素１０ に穴ぐり加工を施して作られ、さらに、保持具２０を収容するための浅い溝３０ か作られる。従って、バットを受ける穴１４には少なくとも３つの異なる部分、 内部の直径か小さい部分２６、外部の円周上の縁部２８、直径か最も大きい中間 （中央）の溝３０か含まれる。内側部分２６の内径はバット１２の第１部分１６ の直径よりもわずかに大きい。このため、第１部分１６は穴１４内に保持され、 第２部分１８は十分小さい直径を持ち保持具２０より外に突き出して、ピストン １０と機械的に駆動されるアクチュエータ（図には含まれていない）の間の耐磨 耗性の接触部を形成することかできる。中間部３０は内部２６や外部２８より大 きい直径を持ち、保持具２０を正しい位置にしっかりと位置決めする。また、リ ング状の受け面３２は外部２８の縁部を成し、保持具２０の挿入を容易にする。

而３２はある角度で斜面を成すように作られており、保持具２０を挿入するとき 、保持具の変形を促す。保持具２０は、外部２８を通り過ぎると元の形状に戻り 、中間の溝部３０にしつかり保持される。望ましくは、通常のトリルや中ぐり機 てピストン１０に穴（カウンタボア）１４を開ける。円すい形の部分３４は、ト リル加工の終わるときに穴１４内でトリルの先端が達してできた凹部を示す。

図３には、セラミック要素またはパッド１２の構造も示されており、第１部分１ ６と第２部分１８の間の面取り部２３か良く分かる。また、図３から、バ・ソド の第２部分１８の望ましい断面形状も分かる。接触面１９の直径か小さいため、 保持具２０を容易に通すことかできる。　図４は、本発明の実施例２を示し、金 属要素ｌｌ内にセラミック要素を固定するための第２の即ち、バッファ・ツブ手 段として、エポキソ樹脂の扁３６かパソＦ１２と穴１４の間に挿入されている。

図５は、本発明の実施例３を示し、保持具２０ａか円盤状になっている。保持用 円盤２０ａは、少しづつ直径か大きくなっていく複数の接合部３８を含むように 作られている。円盤２０ａの外径は中間の凹部３０の内径より十分大きいため、 円盤２０ａを穴１・１に圧入するとき、円盤の縁部は外部２８に係合する。円盤 ２０ａの内径はリング２０の内径とほぼ等しい。セラミック・バットの第２部分 １８は下に伸び、パット１２はフランジ部２２て円盤２０ａの上に乗っている。

図６は、本発明の実施例４を示し、らせん状のリング保持具２０ｂか使用されて いる。らせん状のリング２０ｂはほぼらせん形状だか、切れ目（図には示されて いない）かある。らせん形状にすると、穴１４の深さか異なっても、様々なサイ ズのセラミック・パット１２を、内部２６の上端にしっかり固定できる。さらに 、図６には、トリルの当たった部分３４°かあるか、望ましい穴形状を得るため に様々なドリルを使用できることを示している。

図７は、本発明の第５実施例を示し、柔らかい金属コーキング素材から成るリン グ状の保持具２０ｃか使用されている。図７は、穴１４にリング２０ｃを挿入し た後で、また、セラミック要素と金属要素をしっかり固定する力を加える前の状 態を示す。柔らかい金属のリング２０ｃは穴１４に圧入され、可塑的に変形して 穴の中間部３０に入る。ここで言う柔らかい金属とは、望ましくは銅かアルミで ある。この実施例では、セラミックパットは穴１４の中に固定される。図８は、 リング２０ｃか穴に圧入された後のピストンｌＯを示す。バット１２の第２部分 １８の高さは、第２部分の半分か穴１４に入る程度か望ましい。図７．８てはま た、パット１２の別の実施例も示している。この実施例では、バットの第２部分 １８の、而１９と肩部２２の間の部分か均一な直径になっている。

図９−１１では、本発明を適用した異なるタイプの保持具要素を示しており、外 部キャップ４０は金属部１１の外側に係合している。上述のように、セラミック 要素またはパ、ｌ’＋２は第１部分１６、第２部分１８、および両者の間の面取 り部２３から成る形状に作られている。第２部分の直径は均一にしても良いし、 次第に大きくなっていくようにしても良い。か、この実施例では、受は側の穴１ ４に上記の例のような浅い溝３０か無く、パッド１２の第１部分１６とほぼ同じ 直径のシンプルな穴になっている。金属部材ＩＩは外部溝４２と円周状の縁部（ リッチ）４４を含むよう形成されている。外部キャップ４０は金属部材ＩＩの外 側と能動的に係合して穴１４内にセラミックバット１２を保持する。これを達成 するため、外部キャップ４０には中央の開口部４Ｇかあり、その直径はバット１ ２の第２部分１Ｂの直径よりわずかに大きいか、第１部分１６の直径よりは小さ く、図１０に示すように肩部２２に係合する。セラミックバンドはしっかりと所 定の位置に固定され、駆動部やピストン１０用の耐磨耗性の面１９を提供する。

外部保持キャップ４０は種々の異なる形状の凸部を含むことかでき、セラミック 要素１２を金属要素１１の外側に固定するのを助ける。例えば、図９、ｌＯでは 、キャップ４０の周辺に間隔をおいて、かえしくかかり）４８か付いている。か えし４８は、外周上の溝４２の高さに応したサイズに作られており、キャップの 内側に突き出すよう曲げられている。セラミックパッド１２か穴１４に挿入され 、保持キャップ４０が所定位置に嵌められたとき、図ＩＯに示すように、かえし ４８は、溝４２と縁部４４の間の角４３に引っ掛る。金属要素からセラミック要 素か抜けようとしても、かえし４８か角４３て、よりしっかりと係合する。

図１１は、外部保持具４０ａの別の実施例を示し、やはり、セラミックパッド１ ２を金属部１１に保持するのに使用される。金属要素の外面は端部５０か図のよ うな断面形状になるように作られ、金属要素の他の部分よりもわずかに直径か小 さいため、肩部５２か形成される。端部５０には周囲の溝５４が付いている。保 持キャップ４０ａの内側にはこれに対応する円周状のツメ５６か付いており、保 持キャップ４０ａを金属要素１１の先端にスナップ式に嵌めて、セラミックパッ ド１２をその位置に固定し、ツメ５６は溝５４に妖まってキャップ４０ａの位置 を保つのを助ける。　図１２．１３．１４は、組み付は前後の本発明の別の実施 例およびそれらを変化させたものを示し、セラミック要素１２は、金属要素ｌｌ 内に保持されて、耐磨耗性の面１９を持つ複合構造体を、内燃機関のアクチュエ ータと駆動部品に固定する。これらの各実施例では、保持具のかなりの部分か金 属要素の凹部に入って保持され、セラミック要素１２の金属要素１１の中に実際 に入れられた部分を囲むような形状になっている。図１２−１４のセラミック要 素１２はそれぞれわずかに異なる形状になっており、特に第１部分１６の高さと 直径か異なることに注意されたい。また、セラミックー金属・複合構造体の使用 法により第１部分１６の高さも異なってもよい。

図１２の例では、セラミック要素の第１部分と第２部分の高さがほぼ同しである 。

第１部分１６の直径は第２部分１８の直径より大きく、図１−１２の実施例と同 様に両部分の境界部には面取り部２３か形成されている。斜めに角を面取りした 部分１７は金属要素１１の内側に直接液する。図１３では、第１部分１６の高さ は第２部分よりかなり大きく、面取りした部分１７の高さは第２部分よりやや大 きい。図１４の応用例では、第１部分１６か太き（、面取りした第２部分１８と 面取りした部分１７の大きさかほぼ等しい。それぞれの実施例で、保持具６０ａ 　、６０ｂ　、６０ｃには円周状のツメ（リップ）６１か付いており、図１２− １４に示すように、金属要素１１の穴１４の対応する凹部６２に収容される。図 １２．１３の応用例では、保持具６０ａ　、６０ｂに円周状のツメ６４か付いて おり、セラミック要素の肩部２２に係合している。図１４の応用例ては、保持具 のツメに強く係合できるフランジ部を持つ構造になっておらず、保持具６０Ｃは 図１４の第２部分１８の面取り部の形状に合わせた形状になっている。

図１５．１６では、本発明のセラミックー金属・複合構造体を応用して作られる 駆動部品か内燃機関内で動作中である状態を示す。この応用例では、セラミック ー金属・複合構造体か圧縮ブレーキのマスタ・ピストン８０である。ハウジング ８２は図１５．１６では一部だけか示されている。ブレーキが図１５に示すＯＦ Ｆ位置では、マスク・ピストン８０は、リーフスプリング８６よりピストンのほ とんとの部分かハウジング８２のピストンボア８４の中に入った後退位置にある 。セラミック要素またはパット８８は上述の外部又は内部保持具構造体の中の１ つの方法により、マスク・ピストン８０に保持されている。ブレーキがＯＦＦ状 態のとき、ピストンとロッカーレバー調整ねし９０の間には接触する部分か全く 無い。調節ねじ９０は、矢印ａ、　ｂて示すように周期的に繰り返される回転動 作と往復動作を組み合わせたロッカーレバーの運動によって駆動される。このた め、ねじ９０の六角の頭部９２は矢印すて示すように往復運動をし、ビスＩ・ン ８０に対し相対的に振動する。これにより圧縮ブレーキの動作中はねしとピスト ンの間で往復運動が行われるときスライドを起こす。

マスタ・ビス）−ン８０とねし９０の頭部９２は、ブレーキが図１６に示すＯＮ 位置にあるとき互いに接触する。この位置ではピストンは矢印Ｃに示すように流 れ込む流体により穴８４から出た状態にある。ピストン８０に対する油圧かリー フスプリングの保持力を超えると、ピストンか調節ねしの六角の頭部９２に接触 させられる。ピストン８０は調節ねし９０に当たり、ピストンはねしに駆動され てブレーキかＯＦＦになる。フルーキ動作中は、セラミックパッド８８とねしの 頭部９２はずっと接触した状態に保たれる。

圧縮ブレーキ部材では、図の矢印ｄて示すようにブレーキハウジング内のビス［ ・ン８０とピストンボア８４の間か、スブラッシングオイル、望ましい油圧オイ ル、高圧作動油の漏れ分なとにより潤滑される。

ピストン８０は矢印ｆて示すようにポア８４内で長さ方向の軸ｅの回りを自由に 回転できる。この回転運動により、ピストンとねじの間の接触部の磨耗を分散さ せるように働くため好都合である。また、このピストンの回転運動は、ピストン ８０とホア８４の間の接触部の磨耗を分散させるためにも好都合である。

ブレーキの動作時間、およびブレーキの動作周期は、天候、高速道路の状態なと の運転状況、さらにパワートレインの性能、車重なとの自動車の要素、また運転 車の癖などによって異なる。例えば、運転者によっては高いギヤにシフト（ア、 ・ブシフｌ−）するときにブレーキを使用する。このときブレーキは図１６に示 すＯＮ産業上の利用分野 ＦＩＧ、　／ ＦＩＧ、７ ＦＩＧ、８ 補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の７第１項）平成５年１２月２４日

Claims (34)

【特許請求の範囲】
1. １．内燃機関内の機械的に駆動されるアクチュエータと駆動部品の間の接触面に 生ずる応力に耐えられる、耐摩耗性のセラミックー金属・複合構造体であって、 （ａ）第１嵌め合せ部分、第２接触部分を持つセラミック要素手段であって、第 １部分の直径が第２部分の直径より大きく、両者の間にフランジを成し、上記接 触面を形成するセラミック要素手段と、 （ｂ）一端に上記セラミック要素手段の第１部分を受け入れる受け穴を持ち、上 記受け穴の直径が上記セラミック要素の上記第１部分の直径より大きく、両者の 間がゆるく嵌まり合う関係を許容する金属要素手段と、（ｃ）上記セラミック要 素手段を上記金属要素手段内の上記受入れ穴の中に保持し、上記金属要素手段の 一部および上記セラミック要素手段の上記フランジ部と係合する保持要素手段と 、 を備える耐摩耗性のセラミックー金属・複合構造体。
2. ２．上記金属要素手段の上記受入れ穴が内寄りの直径の小さい部分、外寄りの円 周状の縁部、内寄りの直径の小さい部分と外寄りの円周伏の縁部の間の直径の大 きい中央溝部を持ち、上記保持要素手段が上記中央溝部内に位置する、請求項１ に示すセラミックー金属・複合構造体。
3. ３．上記保持要素手段の挿入を容易にするため、上記外寄りの円周状の縁部に、 ある角度で内側に向いた受け面が付いた、請求項２に示ずセラミックー金属・複 合構造体。
4. ４．上記保持要素手段がリングであり、上記受け穴に圧入され、上記の直径が大 きい中央部に保持される、請求項３に示すセラミックー金属・複合構造体。
5. ５．上記リングが平面の円環構造で、内径が上記セラミック要素手段の上記第２ 部分の直径より大きく、上記第２部分を受け入れ、上記肩部と係合する、請求項 ４に示すセラミックー金属・複合構造体。
6. ６．上記リングが四辺形の断面を持つワイヤーリングであり、上記の円周状に伸 びた内部溝の直径よりわずかに小さい外径を持ち、さらに上記リングに切れ目が あって上記受け穴に圧入でき、上記溝の内部で弾性的に広がる、請求項５に示す セラミックー金属・複合構造体。
7. ７．上記受け穴とその中に保持される上記セラミック要素手段の間に接着剤層が ある、請求項６に示すセラミックー金属・複合構造体。
8. ８．上記リングが弾性的な素材から成る円盤で、上記の円周状に伸びた内部溝の 直径より大きい外径を持つ、請求項５に示すセラミックー金属・複合構造体。
9. ９．上記円盤が中央の開口部を持ち、内側の縁、外側の縁、円周状の内径が異な る複数の接合部を形成し、上記円盤を上記受け穴に圧入でき、外側の緑が上記の 円周状に伸びた内部溝と係合し、上記内側の縁が上記フランジ部に係合する、請 求項８に示すセラミックー金属・複合構造体。
10. １０．上記リングがらせん形状で、上記セラミック要素手段の上記フランジ部、 上記の円周状に伸びた内部溝に同時に係合する、請求項４に示すセラミックー金 属・複合構造体。
11. １１．上記リングが、柔らかい金属から成り、リングに圧力を加えると可塑変形 により上記セラミック要素手段に対面する円周状に伸びた内部溝内に入る、請求 項４に示すセラミックー金属・複合構造体。
12. １２．上記の柔らかい金属が、銅とアルミを含むグループから選択される、請求 項１１に示すセラミックー金属・複合構造体。
13. １３．上記金属要素手段が、外部の円周状の縁部から内側に間隔をおいた円周状 の外部溝を含む、請求項１に示すセラミックー金属・複合構造体。
14. １４．上記保持要素手段が、上記外部溝と上記の円周状の縁部にと係合するよう な形状の外部キャップを持つ、請求項１３に示すセラミックー金属・複合構造体 。
15. １５．上記キャップが、上記セラミック要素手段の上記第２接触部分の直径より 大きい直径を持つ中央に配置された開口部を含み、上記セラミック要素手段の上 記第２部分が開口部から伸び、上記開口部の直径が上記セラミック要素手段の上 記第１部分の直径より小さく、上記キャップ内に上記セラミック要素手段が保持 されることを許容する、請求項１４に示すセラミックー金属・複合構造体。
16. １６．上記キャップが、上記キャップ内に間隔をおいて配置され内側に突き出た 複数のかえしを持ち、かえしの形状が上記外部溝に嵌まり上記円周状の縁部に係 合するように作られた、請求項１５に示すセラミックー金属・複合構造体。
17. １７．上記保持要素手段が、円周状のツメを持つ円筒状のスリーブから成り、上 記保持要素手段が、上記穴の内部で保持された上記セラミック要素手段の部分の 回りにほぼ完全に位置決めされ、上記の穴に堅固に係合する、請求項２に示すセ ラミックー金属・複合構造体。
18. １８．圧縮ブレーキアセンブリの圧縮ブレーキ・マスタ・ピストンであって、（ ａ）一端に中央に配置された受け穴を持つ、ブレーキハウジング内に配置される 金属部材と、 （ｂ）上記金属部材の上記受け穴内に配置された上記圧縮ブレーキアセンブリの 調節ねじと接するように作られた、耐摩耗性のセラミック部材と、（ｃ）上記セ ラミック部材を上記金属部材の上記受け穴内に保持し、上記金属部材の一部と上 記セラミック部材の一部を係合する保持手段と、を備える圧縮ブレーキ・マスタ ・ピストン。
19. １９．上記セラミック部材が、第１接触部分と第２嵌め合わせ部分を含み、上記 第１部分の直径が上記第２部分の直径より大きく、両者の間に肩部を形成し、上 記金属ボディ部が、上記セラミック部材の上記第１部分を収容する一端に配置さ れた受け穴を持ち、上記受け穴の直径が、上記セラミック部材の上記第１部分の 直径より大きく、両者がゆるく眠り合う関係とされる、請求項１８に示す圧縮ブ レーキ・マスタ・ピストン。
20. ２０．上記金属ボディの上記受け穴が、円周状に伸びる内部溝を持ち、上記保持 手段と係合する、請求項１９に示す圧縮ブレーキ・マスタ・ピストン。
21. ２１．上記受け穴が、さらにある角度で内側を向いた受け面を持ち、上記保持手 段の挿入を容易にした、請求項２０に示す圧縮ブレーキ・マスタ・ピストン。
22. ２２．上記保持手段がリングであり、上記受け穴に圧入され、上記の円周状に伸 びる内部溝の中で保持されるように作られた、請求項２１に示す圧縮ブレーキ・ マスタ・ピストン。
23. ２３．上記リングが平面の円環構造で、内径が上記セラミック部材の上記第２部 分の直径より大きく、上記第２部分を受け、上記肩部と係合する、請求項２２に 示す圧縮ブレーキ・マスタ・ピストン。
24. ２４．上記リングが、上記の円周状に伸びた内部溝の直径より小さい外径を持ち 、さらに上記リングに切れ目があって上記受け穴に圧入でき、上記溝の内部で弾 性的に広がる、請求項２３に示す圧縮ブレーキ・マスタ・ピストン。
25. ２５．上記受け穴とその中に保持される上記セラミック部材の間に接着剤の層が ある、請求項２４に示す圧縮ブレーキ・マスタ・ピストン。
26. ２６．上記リングが弾性的な素材から成る円盤で、上記の円周状に伸びた内部溝 の直径より大きい外径を持つ、請求項２３に示す圧縮ブレーキ・マスタ・ピスト ン。
27. ２７．上記円盤が中央の開口部を持ち、内側の縁、外側の緑、円周伏の直径が異 なる複数の接合部を形成し、上記円盤を上記受け穴に圧入でき、外側の縁が上記 の円周状に伸びた内部溝に係合し、上記内側の縁が上記肩部に係合する、請求項 ２６に示す圧縮ブレーキ・マスタ・ピストン。
28. ２８．上記リングがらせん形状で、上記セラミック部材の上記肩部、上記の円周 状に伸びた内部溝に同時に係合する、請求項２２に示す圧縮ブレーキ・マスタ・ ピストン。
29. ２９．上記リングが、柔らかい金属から成り、リングに圧力を加えると可塑変形 により上記セラミック部材に対面する円周状に伸びた内部溝内に入る、請求項２ ２に示す圧縮ブレーキ・マスタ・ピストン。
30. ３０．上記の柔らかい金属が、銅とアルミを含むグループから選択される、請求 項２９に示す圧縮ブレーキ・マスタ・ピストン。
31. ３１．上記金属ボディが、円周状の縁部から内側に間隔をおいた円周状の外部溝 を含む、請求項１９に示す圧縮ブレーキ・マスタ・ピストン。
32. ３２．上記保持手段が、上記外部溝と上記の円周状の縁部に係合するような形状 の外部キャップを持つ、請求項３１に示す圧縮ブレーキ・マスタ・ピストン。
33. ３３．上記キャップが、上記セラミック部材の上記第２部分の直径より大きい直 径を持つ中央に配置された開口部を含み、上記セラミック部材の上記第２部分が 開口部から伸び、上記開口部の直径が上記セラミック部材の上記第１部分の直径 より小さく、上記キャップ内に上記セラミック部材が保持されることを許容する 、請求項３２に示す圧縮ブレーキ・マスタ・ピストン。
34. ３４．上記キャップが、上記キャップ内に間隔をおいて配置され内側に突き出た 複数のかえしを持ち、かえしの形状が上記外部溝に嵌まり上記円周状の縁部に係 合するように作られ、金属ボディに対してキャップを確実に保持する、請求項３ ３に示す圧縮ブレーキ・マスタ・ピストン。