JPH07293321A - セラミックスライナ−の固定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】セラミックスライナ−をシリンダボデ−に取付
ける場合、熱膨張係数がセラミックスと同等の固定金具
を用いて、安定に固定する。 【構成】セラミックスと熱膨張係数が同等の金属素材を
用い、上方がボデ−１の上面に埋め込まれる六角ナット
３１に螺入される雄ネジ３２を有し、下方がライナ−２
の下端面と係合する輪体４のボルト穴４２に挿入される
雌ネジ３３を備えた固定金具３を形成させ、該雌ネジ３
３に締付ボルト５を締付け、ボデ−１にライナ−２を取
付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関のシリンダにセ
ラミックスライナ−を固定するセラミックスライナ−の
固定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の燃費の向上を図るため、種々
の方策が行われており、この種の方策の一つに内燃機関
の摩擦損失を減少させ、機械損失分を低減させる方策が
ある。

【０００３】そして内燃機関の運転中は常に摺動して摩
擦を生じているシリンダとピストンとの間では、シリン
ダライナ−にセラミックス素材を使用すると、ピストン
との摩擦係数が減じて機械損失の低減に有効である。

【０００４】ところでセラミックス素材は通常、その熱
膨張係数がシリンダ材料の金属に比して小さく、またヤ
ング率が大きいという特性があり、金属からなるシリン
ダボデ−にセラミックスライナ−を組合わせて使用する
には、熱膨張係数の差による形状変化や、ヤング率によ
る内部応力などを吸収させる必要がある。

【０００５】図５は金属のシリンダボデ−にセラミック
スライナ−を組合わせたシリンダの一例を示す断面図で
あり、同図におけるシリンダ１０には内壁部にセラミッ
クスからなるライナ−１０１が嵌合され、その上部のシ
リンダヘッド側はガスケット１０２により押止されてい
る。

【０００６】１０３はライナ−押えのブラケット、１０
４は所定の弾力性を有する皿バネ、１０５は締付ボルト
であり、円筒状のライナ−１０１の下側の端面は、皿バ
ネ１０４およびブラケット１０３を介して、シリンダ下
部のネジ穴１０６に締付けられる締付ボルト１０５によ
り上方に押付けられて固着されている。

【０００７】そして、運転によるシリンダ温度の上昇時
には熱膨張係数の小さいセラミックスのライナ−１０１
は軸方向の伸びが小のためシリンダボデ−の伸びに対し
て寸法差を生ずるが、皿バネ１０４の弾力性により上方
に押上げ、ガタの発生を防止している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述の皿バネを介して
締付ボルトによりライナ−を押圧する方法では、皿バネ
の弾性力によって温度変化によるシリンダボデ−とライ
ナ−との伸びの差は吸収できるが、図６に示すように組
立時には皿バネに大きな荷重が掛るため規模の大きい皿
バネを使用する必要があり、また、皿バネには冷間時と
運転時との繰返しの応力のための疲労が生じて短寿命と
なる問題がある。

【０００９】本発明はこのような問題を改善しようとす
るもので、その目的はシリンダボデ−にセラミックスラ
イナ−を固着するに際し、ライナ−の熱膨張係数とほぼ
同等におけるライナ−のガタの発生を抑えるとともに、
該部材への荷重を小にして繰返えしにより疲労を減少さ
せ長寿命の得られるセラミックスライナ−の固定装置を
提供しようとすることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明によれば、内燃機関のシリンダ軸に並行して
ライナ−の外周近傍のシリンダボデ−に複数本が設けら
れ、セラミックスからなるライナ−をボデ−に固着する
セラミックスライナ−の固定装置において、前記ボデ−
との係着部の端部がボデ−上面より突出することなく形
成され、下端部がライナ−の下端面と係合するリング部
材を押止するとともに、素材としてライナ−の熱膨張係
数とほぼ同等の熱膨張係数を備えた棒状の金属部材をラ
イナ−の固着に用いたセラミックスライナ−の固定装置
と、前記の金属部材は上方がボデ−上面に埋設されたナ
ットに螺入するネジ部を有し、下端部がリング部材を押
止する締付ネジに対応する雌ネジが螺設された固定金具
である固定装置と、前記の金属部材は上方がボデ−上面
に設けられたボルト穴に係合するボルト頭部を有し、下
端部がリング部材の外周近傍の穴に挿通されてナットが
螺入される固定ボルトである固定装置と、さらに金属部
材として低熱膨張金属のうちの一種が用いられたセラミ
ックスライナ−の固定装置とが提供される。

【００１１】

【作用】セラミックスライナ−をシリンダボデ−に固着
する場合、固定用の金属部材としてライナ−の熱膨張係
数とほぼ同等の熱膨張係数を有する素材を用い、ボデ−
の上方に係着させてその下部をネジの締付けによりライ
ナ−の下端面を押止させたので、温度上昇によりボデ−
の伸びは生じても、ライナ−は固定用の金属部材に安定
に保持される。

【００１２】

【実施例】つぎに本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。図１は本発明にかかるセラミックスラ
イナ−の固定装置の第１の実施例を示す縦断面図であ
る。

【００１３】同図における１はシリンダボデ−（ボデ
−）で例えば鋳鉄が使用され、ボデ−１の内壁部にはセ
ラミックスからなるライナ−２が嵌め込まれており、例
えば窒化珪素からなる円筒状のライナ−と、摺動自在に
嵌合されるピストンとの摩擦損失の低減が図られてい
る。

【００１４】３はライナ−２のセラミックス素材とほぼ
同等な熱膨張係数を備えた例えば図２に示す金属のうち
の一種からなり、上下にネジ部を有する棒状の固定金具
で、ライナ−２の近傍のボデ−１に設けた複数の縦穴１
１にそれぞれ取付けられ、その長さはライナ−２の軸方
向長と、ライナ−取付用のリング部材となる輪体４の内
輪部４１の厚さとを加えた寸法に対応する長さを有して
いる。そして固定金具３の頂部にはボデ−１の上面に埋
め込まれる六角ナット３１に螺入される雄ネジ３２が設
けられてシリンダ上面より突出することなく形成され、
下端部には締付ボルト５に係合する雌ネジ３３が螺設さ
れており、該雌ネジ３３の外周部分は輪体４の外周近傍
に設けられたボルト穴４２に対応する太さに形成されて
いる。

【００１５】なお、輪体４はセラミック素材と同等の低
熱膨張率の素材からなるもので、内輪部４１の上面はラ
イナ−２の下端面に当接し、締付ボルト５の固定金具３
への螺入によるワッシャ５１を介する上方への押圧力に
よりライナ−２を押止するもので、輪体４のボルト穴４
２の外周の上面とボデ−１との間には所定の間隔が設け
られている。

【００１６】このように構成された本実施例では、シリ
ンダの組立時にライナ−２を下方より輪体４を介して締
付ボルト５を用いて固着すると、上端面が例えばシリン
ダヘッドのガスケットに当接するライナ−２は、シリン
ダの温間時にはボデ−１との熱膨張係数の差により長さ
方向の伸びが小さく、ボデ−１の方が下方に伸びるが、
ボデ−１の上部に六角ナット３１が埋め込まれている固
定金具３や輪体４はライナ−２とほぼ同等な熱膨張係数
のため軸方向の寸法が余り変化せず、したがって輪体４
のボルト穴４２の外周上面とボデ−１との間隔は狭まる
ものの、ライナ−２と固定金具３との熱膨張係数の差に
よる寸法の多少の差は固定金具３に吸収され、ライナ−
２は十分にボデ−１に固着されてガタの発生は防止さ
れ、また生ずる寸法差が小さいため、固定金具にかかる
荷重も小となり、さらにその繰返えしによる弾性の疲労
も小さくて長寿命が保てることになる。

【００１７】図３はライナ−と固定金具との熱膨張係数
の差と、これら両者に加わる荷重とを示した曲線図で、
組立時と運転時における温度差による両者の係数の大、
小の差に対する荷重が示されており、両者の熱膨張係数
に多少の差が生じても、ライナ−または固定金具に加わ
る荷重は固定金具の弾性で十分に吸収できるものであ
る。

【００１８】図４は本発明のセラミックスライナ−の第
２の実施例を示す縦断面図であり、図１に示す第１の実
施例と同一の部分には同一の符号を付したものである。

【００１９】図４における７は図２に示すような熱膨張
係数を備えた素材による固定ボルトであり、ボデ−６の
上方に設けたボルト穴６１に係合するボルト頭部７１が
形成され、下方には雄ネジ７２が螺刻されている。

【００２０】輪体８は固定ボルト７と同等の熱膨張係数
を有する素材からなるもので、リング部材となる輪体８
の内輪部８１の上面がライナ−２の下端面に当接し、外
周近傍の穴８２に挿通された固定ボルト７の雄ネジ７２
へのナット７３の締付けにより、輪体８を介してライナ
−２が上方に押止されるものである。

【００２１】このように構成された第２の実施例におい
ても、シリンダの温間時にはライナ−２と固定ボルト７
および輪体８の熱膨張係数がほぼ同等のため、係数の差
による伸びの寸法差が余り変化せず、多少の差は固定ボ
ルト７の応力として吸収されてライナ−２のガタの発生
は防止され、さらに固定ボルトにかかる応力も小さく、
繰返えしによる弾性の疲労も小となる。

【００２２】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、ライナ−
をボデ−に固着する棒状の金属の素材にライナ−の熱膨
張係数とほぼ同等の係数を備えた金属を用い、その上方
のボデ−との係着部をボデ−上面より突出することなく
係着させ、下端部をライナ−の下端面と係合するリング
部材により押止させたので、運転時と冷間時との温度差
におけるライナ−と棒状の金属との軸方向の寸法差が小
さくて安定に保持でき、多少の寸法差は棒状の金属に吸
収されて大きな荷重が防げる利点があり、また発生する
寸法差が小さいため、繰返しによる疲労も減じ長寿命が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す縦断面図である。

【図２】低熱膨張素材を示す図表図である。

【図３】温度差が生じた場合のライナ−と固定金具との
熱膨張係数の差による荷重の大小を示した曲線図であ
る。

【図４】本発明の第２の実施例を示す縦断面図である。

【図５】従来のセラミックスライナ−の固定機構を示す
縦断面図である。

【図６】温度変化に対する皿バネの変化と荷重との関係
を示す曲線図である。

【符号の説明】

１．．．シリンダボデ− ２．．．ライナ− ３．．．固定金具 ３１．．．六角ナット ３２．．．雄ネジ ３３．．．雌ネジ ４．．．輪体 ５．．．締付ボルト ６．．．シリンダボデ− ７．．．固定ネジ ８．．．輪体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関のシリンダ軸に並行してライナ−
   の外周近傍のシリンダボデ−に複数本が設けられ、セラ
   ミックスからなるライナ−をボデ−に固着するセラミッ
   クスライナ−の固定装置において、前記ボデ−との係着
   部の端部がボデ−上面より突出することなく形成され、
   下端部がライナ−の下端面と係合するリング部材を押止
   するとともに、素材としてライナ−の熱膨張係数とほぼ
   同等の熱膨張係数を備えた棒状の金属部材をライナ−の
   固着に用いたことを特徴とするセラミックスライナ−の
   固定装置。
2. 【請求項２】前記の金属部材は上方がボデ−上面に埋設
   されたナットに螺入するネジ部を有し、下端部がリング
   部材を押止する締付ネジに対応する雌ネジが螺設された
   固定金具であることを特徴とする請求項１に記載のセラ
   ミックスライナ−の固定装置。
3. 【請求項３】前記の金属部材は上方がボデ−上面に設け
   られたボルト穴に係合するボルト頭部を有し、下端部が
   リング部材の外周近傍の穴に挿通されてナットが螺入さ
   れる固定ボルトであることを特徴とする請求項１に記載
   のセラミックスライナ−の固定装置。
4. 【請求項４】前記のライナ−とほぼ同等の熱膨張係数を
   備えた金属部材として、インコロイ、インコネル、コバ
   −ル、およびインバ−の低熱膨張金属のうちの一種が用
   いられたことを特徴とする請求項１に記載のセラミック
   スライナ−の固定装置。