JPH09228889A - ピストンとその製造方法 - Google Patents
ピストンとその製造方法Info
- Publication number
- JPH09228889A JPH09228889A JP3761596A JP3761596A JPH09228889A JP H09228889 A JPH09228889 A JP H09228889A JP 3761596 A JP3761596 A JP 3761596A JP 3761596 A JP3761596 A JP 3761596A JP H09228889 A JPH09228889 A JP H09228889A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piston
- aluminum alloy
- head portion
- base material
- conductive layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/02—Light metals
- F05C2201/021—Aluminium
Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 入熱した熱量を速かに排熱しうる耐熱性ピス
トンとその製造方法を提供する。 【解決手段】 Ａｌ−Ｓｉ系合金を基材とする内燃機関
用ピストンにおいて、ピストンヘッド部分にピストン基
材よりも熱伝導率の大きなアルミニウム合金を用いたピ
ストンと、該ピストンを肉盛溶接，鋳ぐるみの手段を用
いておこなう製造方法。
トンとその製造方法を提供する。 【解決手段】 Ａｌ−Ｓｉ系合金を基材とする内燃機関
用ピストンにおいて、ピストンヘッド部分にピストン基
材よりも熱伝導率の大きなアルミニウム合金を用いたピ
ストンと、該ピストンを肉盛溶接，鋳ぐるみの手段を用
いておこなう製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関用アルミニ
ウム合金製ピストンに関する。
ウム合金製ピストンに関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジンの高出力化，高性能化にともな
いエンジンの燃焼温度が上昇するとピストンへの熱負荷
が増大し、そのためピストンの吹き抜け、リングステッ
ク，スカッフィングなどのトラブルが生じている。従
来、これに対する対策として、ハイシリコンのアルミニ
ウム合金たとえば、ＪＩＳ ＡＣ９Ａ，ＡＣ９Ｂなどを
使用したり、ピストン表面にメッキ，コーティングを施
したり、ピストンのヘッド部またはリング部に複合材料
（ＭＭＣ）を使用するなどの方法がとられていた。
いエンジンの燃焼温度が上昇するとピストンへの熱負荷
が増大し、そのためピストンの吹き抜け、リングステッ
ク，スカッフィングなどのトラブルが生じている。従
来、これに対する対策として、ハイシリコンのアルミニ
ウム合金たとえば、ＪＩＳ ＡＣ９Ａ，ＡＣ９Ｂなどを
使用したり、ピストン表面にメッキ，コーティングを施
したり、ピストンのヘッド部またはリング部に複合材料
（ＭＭＣ）を使用するなどの方法がとられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の対策は、い
ずれも対症療法的でトラブルの発生する部位を熱的に強
化するものであった。本発明は観点を変え、ピストンヘ
ッドより入熱した熱量を速かにスカート部へ伝達して排
熱することによってピストンヘッド部分の温度上昇を抑
え、熱負荷を少なくするという方法に着目し、これに適
応した耐熱性ピストンと製造方法を提供することを目的
とする。
ずれも対症療法的でトラブルの発生する部位を熱的に強
化するものであった。本発明は観点を変え、ピストンヘ
ッドより入熱した熱量を速かにスカート部へ伝達して排
熱することによってピストンヘッド部分の温度上昇を抑
え、熱負荷を少なくするという方法に着目し、これに適
応した耐熱性ピストンと製造方法を提供することを目的
とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記目的に添い、本発明
は、Ａｌ−Ｓｉ系合金を基材とする内燃機関用ピストン
において、ピストンヘッド部分にピストン基材よりも熱
伝導率の大きなアルミニウム合金を用いるピストンによ
って前記課題を解消した。また、本発明は、Ａｌ−Ｓｉ
系合金を基材とする内燃機関用ピストンにおいて、ピス
トンヘッド部分にピストン基材よりも熱伝導率の大きい
アルミニウム合金を、ピストンヘッドの外周面とピスト
ンリング溝とを避けて設けてあるピストンによって前記
課題を解消した。さらに本発明は、ピストンヘッド部分
に設ける熱伝導率の大きいアルミニウム合金の厚さがヘ
ッド部分の厚さの２０〜８０％である請求項１または請
求項２に記載のピストンによって前記課題を解消した。
また、本発明は、ヘッド部分に設ける熱伝導の大きなア
ルミニウム合金が１０００系または４０４３または４０
４７である請求項１から請求項３に記載のピストンによ
って前記課題を解消した。さらに本発明は、ピストンの
ヘッド面に凹部を形成し、該凹部にアルミニウム合金の
肉盛溶接を施したあと仕上げをおこなう請求項１から請
求項４に記載のピストンの製造方法によって前記課題を
解消した。また、本発明は、ピストンの鋳型のヘッド面
にアルミニウム合金の埋め金用のプレートをセットして
該プレートを鋳ぐるむ請求項１から請求項４に記載のピ
ストンの製造方法によって前記課題を解消した。
は、Ａｌ−Ｓｉ系合金を基材とする内燃機関用ピストン
において、ピストンヘッド部分にピストン基材よりも熱
伝導率の大きなアルミニウム合金を用いるピストンによ
って前記課題を解消した。また、本発明は、Ａｌ−Ｓｉ
系合金を基材とする内燃機関用ピストンにおいて、ピス
トンヘッド部分にピストン基材よりも熱伝導率の大きい
アルミニウム合金を、ピストンヘッドの外周面とピスト
ンリング溝とを避けて設けてあるピストンによって前記
課題を解消した。さらに本発明は、ピストンヘッド部分
に設ける熱伝導率の大きいアルミニウム合金の厚さがヘ
ッド部分の厚さの２０〜８０％である請求項１または請
求項２に記載のピストンによって前記課題を解消した。
また、本発明は、ヘッド部分に設ける熱伝導の大きなア
ルミニウム合金が１０００系または４０４３または４０
４７である請求項１から請求項３に記載のピストンによ
って前記課題を解消した。さらに本発明は、ピストンの
ヘッド面に凹部を形成し、該凹部にアルミニウム合金の
肉盛溶接を施したあと仕上げをおこなう請求項１から請
求項４に記載のピストンの製造方法によって前記課題を
解消した。また、本発明は、ピストンの鋳型のヘッド面
にアルミニウム合金の埋め金用のプレートをセットして
該プレートを鋳ぐるむ請求項１から請求項４に記載のピ
ストンの製造方法によって前記課題を解消した。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明について図面を参照
しながら実施例について詳細に説明する。図１は本発明
に係るピストン縦断面を示し、１は従来から用いられて
いる材料、たとえばＪＩＳ ＡＣ９Ｂからなるピストン
で、このピストン１の材料よりも熱伝導率の大きなアル
ミニウム合金からなる高熱伝導層２を、ヘッド部の斜線
で示す位置に設けたものである。この高熱伝導層２の材
料としては、たとえばＪＩＳのアルミニウム合金として
１０００系または４０４３または４０４７などのローシ
リコンアルミニウム合金を用いる。図２及び図３は本発
明に係るピストンの製造要領の一例を示す。図２におい
て１０１は鋳造されたピストン本体を示し、ピストン本
体１０１のヘッド部１０２に凹部１０３を形成する。こ
の凹部１０３の形成方法としては切削による除去、また
は鋳造時に鋳型によってこの凹部１０３を形成するよう
にしてもよい。次に、この凹部１０３に対し、図３に示
すように、たとえば、ＭＩＧ溶接によって前記材料のう
ちのＪＩＳ Ａ１１００またはＡ４０４３の材料を用い
て肉盛部１０４を形成する。肉盛部１０４を形成したあ
と、仕上げ加工を施し、図１に示すようなピストンヘッ
ドの頂部に高熱伝導層２を有するピストンを製作する。
また、高熱伝導層を形成する材料を用い、これを予めピ
ストンヘッド部分の凹部に対応する形状のプレート（埋
め金）に形成しておき、このプレートをピストン鋳造時
に、鋳型内にセットして、鋳ぐるむことによって製造す
ることもできる。なお、高熱伝導層を形成する一部の材
料の熱伝導率をピストン本体の材料（ＡＣ９Ｂ）ととも
に示すと次のとおりである。 Ａ１１００ ２２２ Ｗ／ｍ・℃ Ａ４０４３ １５９ Ｗ／ｍ・℃ ＡＣ９Ｂ １１０ Ｗ／ｍ・℃
しながら実施例について詳細に説明する。図１は本発明
に係るピストン縦断面を示し、１は従来から用いられて
いる材料、たとえばＪＩＳ ＡＣ９Ｂからなるピストン
で、このピストン１の材料よりも熱伝導率の大きなアル
ミニウム合金からなる高熱伝導層２を、ヘッド部の斜線
で示す位置に設けたものである。この高熱伝導層２の材
料としては、たとえばＪＩＳのアルミニウム合金として
１０００系または４０４３または４０４７などのローシ
リコンアルミニウム合金を用いる。図２及び図３は本発
明に係るピストンの製造要領の一例を示す。図２におい
て１０１は鋳造されたピストン本体を示し、ピストン本
体１０１のヘッド部１０２に凹部１０３を形成する。こ
の凹部１０３の形成方法としては切削による除去、また
は鋳造時に鋳型によってこの凹部１０３を形成するよう
にしてもよい。次に、この凹部１０３に対し、図３に示
すように、たとえば、ＭＩＧ溶接によって前記材料のう
ちのＪＩＳ Ａ１１００またはＡ４０４３の材料を用い
て肉盛部１０４を形成する。肉盛部１０４を形成したあ
と、仕上げ加工を施し、図１に示すようなピストンヘッ
ドの頂部に高熱伝導層２を有するピストンを製作する。
また、高熱伝導層を形成する材料を用い、これを予めピ
ストンヘッド部分の凹部に対応する形状のプレート（埋
め金）に形成しておき、このプレートをピストン鋳造時
に、鋳型内にセットして、鋳ぐるむことによって製造す
ることもできる。なお、高熱伝導層を形成する一部の材
料の熱伝導率をピストン本体の材料（ＡＣ９Ｂ）ととも
に示すと次のとおりである。 Ａ１１００ ２２２ Ｗ／ｍ・℃ Ａ４０４３ １５９ Ｗ／ｍ・℃ ＡＣ９Ｂ １１０ Ｗ／ｍ・℃
【０００６】ここで、高熱伝導層２の厚さｔは、ヘッド
部の厚さＴに対し２０〜８０％の範囲、即ち ０．2 Ｔ
≦ｔ≦０．8 Ｔ の範囲にあるものとする（図１参
照）。高熱伝導層２の厚さｔが０．2 Ｔ以下では高熱伝
導の効果が少なく、また、０．8Ｔを越えた場合はピス
トンヘッドとして本来必要な強度が不足するからであ
る。また、この高熱伝導層２はヘッド部分において図４
に示す状態となってはならない。即ち、同図Ａに示すよ
うに、高熱伝導層２はピストンヘッドの外周面４に達し
てはならない。ピストンとしての所定の強度が得られな
いからである。また、同図Ｂに示すように、高熱伝導層
２はピストン外周に設けてあるピストンリング溝５にか
からないようにする。高熱伝導層２がリング溝５に及ぶ
とリング溝部分から破損し易くなるからである。
部の厚さＴに対し２０〜８０％の範囲、即ち ０．2 Ｔ
≦ｔ≦０．8 Ｔ の範囲にあるものとする（図１参
照）。高熱伝導層２の厚さｔが０．2 Ｔ以下では高熱伝
導の効果が少なく、また、０．8Ｔを越えた場合はピス
トンヘッドとして本来必要な強度が不足するからであ
る。また、この高熱伝導層２はヘッド部分において図４
に示す状態となってはならない。即ち、同図Ａに示すよ
うに、高熱伝導層２はピストンヘッドの外周面４に達し
てはならない。ピストンとしての所定の強度が得られな
いからである。また、同図Ｂに示すように、高熱伝導層
２はピストン外周に設けてあるピストンリング溝５にか
からないようにする。高熱伝導層２がリング溝５に及ぶ
とリング溝部分から破損し易くなるからである。
【０００７】次に効果を確認するため、次の要領で比較
試験を実施した。まず、従来の材料であるＪＩＳ ＡＣ
９Ｂを用いた鋳造ピストンを用い、これをエンジンに組
み付け全開試験を実施した。この試験によって、ピスト
ン頂部の溶融，ピストンの焼付きなど、ピストンが損傷
する条件，時期を求めた。その結果、運転回転数：全開
８２５０ｒｐｍ，点火時期：ＢＴＤＣ１４°，メインジ
ェト：＃３６０の条件において１０分間にて前記現象が
生じた。次に本発明に係るピストンを用い、同じ要領と
同じ条件で比較試験を実施した。その結果、従来ピスト
ンのような不具合は全く発生しなかった。
試験を実施した。まず、従来の材料であるＪＩＳ ＡＣ
９Ｂを用いた鋳造ピストンを用い、これをエンジンに組
み付け全開試験を実施した。この試験によって、ピスト
ン頂部の溶融，ピストンの焼付きなど、ピストンが損傷
する条件，時期を求めた。その結果、運転回転数：全開
８２５０ｒｐｍ，点火時期：ＢＴＤＣ１４°，メインジ
ェト：＃３６０の条件において１０分間にて前記現象が
生じた。次に本発明に係るピストンを用い、同じ要領と
同じ条件で比較試験を実施した。その結果、従来ピスト
ンのような不具合は全く発生しなかった。
【０００８】
【発明の効果】本発明に係るピストンによれば、ピスト
ン温度を低く抑えることができるので、ピストンの吹き
抜け，リングステック，スカッフィングなどのトラブル
が発生しなくなり、エンジンの高性能化に寄与できる。
また、ピストンの素材の段階で肉盛溶接，鋳ぐるみなど
の方法で製造できるので、後工程は、従来工程と同一で
あり、ＭＭＣ材料のような特殊な工程や、メッキ，コー
ティングなどの追加工程も必要としない。
ン温度を低く抑えることができるので、ピストンの吹き
抜け，リングステック，スカッフィングなどのトラブル
が発生しなくなり、エンジンの高性能化に寄与できる。
また、ピストンの素材の段階で肉盛溶接，鋳ぐるみなど
の方法で製造できるので、後工程は、従来工程と同一で
あり、ＭＭＣ材料のような特殊な工程や、メッキ，コー
ティングなどの追加工程も必要としない。
【図１】本発明に係るピストンの縦断面説明図である。
【図２】本発明に係るピストンの製造要領を説明する図
である。
である。
【図３】同じく図２に続く製造要領を説明する図であ
る。
る。
【図４】本発明に係るピストンにおいて、避けるべき構
成を同図（Ａ），（Ｂ）で説明する図である。
成を同図（Ａ），（Ｂ）で説明する図である。
１ ピストン ２ 高熱伝導層 １０１ ピストン本体 １０２ ヘッド部 １０３ 凹部 １０４ 肉盛部
Claims (6)
- 【請求項１】 Ａｌ−Ｓｉ系合金を基材とする内燃機関
用ピストンにおいて、ピストンヘッド部分にピストン基
材よりも熱伝導率の大きなアルミニウム合金を用いるこ
とを特徴とするピストン。 - 【請求項２】 Ａｌ−Ｓｉ系合金を基材とする内燃機関
用ピストンにおいて、ピストンヘッド部分にピストン基
材よりも熱伝導率の大きいアルミニウム合金を、ピスト
ンヘッドの外周面とピストンリング溝とを避けて設けて
あることを特徴とするピストン。 - 【請求項３】 ピストンヘッド部分に設ける熱伝導率の
大きいアルミニウム合金の厚さがヘッド部分の厚さの２
０〜８０％であることを特徴とする請求項１または請求
項２に記載のピストン。 - 【請求項４】 ヘッド部分に設ける熱伝導の大きなアル
ミニウム合金が１０００系または４０４３または４０４
７であることを特徴とする請求項１から請求項３に記載
のピストン。 - 【請求項５】 ピストンのヘッド面に凹部形成し、該凹
部にアルミニウム合金の肉盛溶接を施したあと仕上げを
行うことを特徴とする請求項１から請求項４に記載のピ
ストンの製造方法。 - 【請求項６】 ピストンの鋳型のヘッド面にアルミニウ
ム合金の埋め金用のプレートをセットして該プレートを
鋳ぐるむことを特徴とする請求項１から請求項４に記載
のピストンの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3761596A JPH09228889A (ja) | 1996-02-26 | 1996-02-26 | ピストンとその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3761596A JPH09228889A (ja) | 1996-02-26 | 1996-02-26 | ピストンとその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09228889A true JPH09228889A (ja) | 1997-09-02 |
Family
ID=12502535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3761596A Pending JPH09228889A (ja) | 1996-02-26 | 1996-02-26 | ピストンとその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09228889A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016517492A (ja) * | 2013-03-13 | 2016-06-16 | フェデラル−モーグル コーポレイション | ピストンおよびその作成方法 |
-
1996
- 1996-02-26 JP JP3761596A patent/JPH09228889A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016517492A (ja) * | 2013-03-13 | 2016-06-16 | フェデラル−モーグル コーポレイション | ピストンおよびその作成方法 |
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