JPH09229192A - 銅合金ブッシュ一体ピストン - Google Patents
銅合金ブッシュ一体ピストンInfo
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- JPH09229192A JPH09229192A JP6385096A JP6385096A JPH09229192A JP H09229192 A JPH09229192 A JP H09229192A JP 6385096 A JP6385096 A JP 6385096A JP 6385096 A JP6385096 A JP 6385096A JP H09229192 A JPH09229192 A JP H09229192A
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- piston
- copper alloy
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- 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
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- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 アルミニウム合金製のピストン周壁の貫通孔
に、アルミニウム合金より強度の高い銅合金製のブッシ
ュが嵌合された銅合金ブッシュ一体ピストンにおいて、
ピストンの温度上昇によるピストン周壁の貫通孔とブッ
シュ間に緩みが発生しないようにすることを課題とす
る。 【解決手段】 銅合金ブッシュ一体ピストンであって、
アルミニウム合金製ピストン15のピン・ボス部21におい
て、ピストン・ピンの挿入孔を形成すべき部位に、銅合
金製ブッシュ23が鋳ぐるみによって固定され、銅合金製
ブッシュ23の内周にピストン・ピンを挿入し係合するよ
うにされたことを解決手段とする。
に、アルミニウム合金より強度の高い銅合金製のブッシ
ュが嵌合された銅合金ブッシュ一体ピストンにおいて、
ピストンの温度上昇によるピストン周壁の貫通孔とブッ
シュ間に緩みが発生しないようにすることを課題とす
る。 【解決手段】 銅合金ブッシュ一体ピストンであって、
アルミニウム合金製ピストン15のピン・ボス部21におい
て、ピストン・ピンの挿入孔を形成すべき部位に、銅合
金製ブッシュ23が鋳ぐるみによって固定され、銅合金製
ブッシュ23の内周にピストン・ピンを挿入し係合するよ
うにされたことを解決手段とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンに用いら
れる銅合金ブッシュ一体ピストンに関する。
れる銅合金ブッシュ一体ピストンに関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジンに用いられるピストンにおいて
は、ピストン・ピン・ボス（ピン・ボス）部に形成され
たピストン・ピン挿入孔にピストン・ピンの両端部が挿
入支持され、ピストン・ピンの中央部にコネクティング
・ロッドが連結されている。エンジンの高出力化、爆発
圧力の上昇に伴い、ピストン・ピンと係合するピン・ボ
ス部の面圧が上昇しピン・ボス部を強化することが必要
となってきた。
は、ピストン・ピン・ボス（ピン・ボス）部に形成され
たピストン・ピン挿入孔にピストン・ピンの両端部が挿
入支持され、ピストン・ピンの中央部にコネクティング
・ロッドが連結されている。エンジンの高出力化、爆発
圧力の上昇に伴い、ピストン・ピンと係合するピン・ボ
ス部の面圧が上昇しピン・ボス部を強化することが必要
となってきた。
【０００３】図４は、ピストンのピン・ボス部の貫通孔
にブッシュを圧入した例である。アルミニウム合金製の
ピストン１の周壁２の下部にピン・ボス部３が左右に対
向して配設されており（図４はピストン１の右半分のみ
を示す）、ピン・ボス部３の貫通孔４の内方端にリング
状段部５が一体に形成されている。銅合金製のブッシュ
６が貫通孔４に外方からリング状段部５の端面まで圧入
して装着され、ピン・ボス部３の内周７の外方端部にス
ナップリング溝８が形成されている。仮想線で示したピ
ストン・ピン10の端部が、ブッシュ６の内周７に嵌合さ
れ、内周７のスナップリング溝８にピストン・ピン10の
抜け止め用のスナップ・リング11が嵌着される。ピスト
ン・ピン10の中央部にコンロッドの小端部が嵌合して連
結される。（この従来例については、例えば実開昭６０
−１０３７６１号公報を参照のこと。）
にブッシュを圧入した例である。アルミニウム合金製の
ピストン１の周壁２の下部にピン・ボス部３が左右に対
向して配設されており（図４はピストン１の右半分のみ
を示す）、ピン・ボス部３の貫通孔４の内方端にリング
状段部５が一体に形成されている。銅合金製のブッシュ
６が貫通孔４に外方からリング状段部５の端面まで圧入
して装着され、ピン・ボス部３の内周７の外方端部にス
ナップリング溝８が形成されている。仮想線で示したピ
ストン・ピン10の端部が、ブッシュ６の内周７に嵌合さ
れ、内周７のスナップリング溝８にピストン・ピン10の
抜け止め用のスナップ・リング11が嵌着される。ピスト
ン・ピン10の中央部にコンロッドの小端部が嵌合して連
結される。（この従来例については、例えば実開昭６０
−１０３７６１号公報を参照のこと。）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のピストンはアル
ミニウム合金製のピストン周壁の貫通孔に銅合金製のブ
ッシュが圧入されており、アルミニウム合金の膨張係数
と合金鋼の膨張係数には差がある。ピストン温度上昇に
伴ってピストンのアルミニウム合金材とブッシュの合金
鋼との膨張係数の差で緩みの生ずる恐れがある。本発明
は、アルミニウム合金製のピストン周壁の貫通孔に、ア
ルミニウム合金より強度の高い銅合金製のブッシュが嵌
合された銅合金ブッシュ一体ピストンにおいて、ピスト
ンの温度上昇によるピストン周壁の貫通孔とブッシュ間
に緩みが発生しないようにすることを課題とする。
ミニウム合金製のピストン周壁の貫通孔に銅合金製のブ
ッシュが圧入されており、アルミニウム合金の膨張係数
と合金鋼の膨張係数には差がある。ピストン温度上昇に
伴ってピストンのアルミニウム合金材とブッシュの合金
鋼との膨張係数の差で緩みの生ずる恐れがある。本発明
は、アルミニウム合金製のピストン周壁の貫通孔に、ア
ルミニウム合金より強度の高い銅合金製のブッシュが嵌
合された銅合金ブッシュ一体ピストンにおいて、ピスト
ンの温度上昇によるピストン周壁の貫通孔とブッシュ間
に緩みが発生しないようにすることを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、銅合金ブッシ
ュ一体ピストンにおいて、アルミニウム合金製ピストン
のピン・ボス部の、ピストン・ピンの挿入孔を形成すべ
き部位に、銅合金製ブッシュが鋳ぐるみによって固定さ
れ、銅合金製ブッシュの内周にピストン・ピンを挿入し
係合するようにされたことを技術的手段とする。本発明
は、前記技術的手段において、鋳ぐるみにより固定され
た部分が、ピストンのアルミニウム合金とブッシュの銅
合金との間に形成された金属間化合物によって金属結合
しているようにすることができる。本発明は、前記技術
的手段において、鋳ぐるみ前の段階で、銅合金製ブッ
シュの外周面に、すずめっき層がフラッシュめっき法に
より形成されたものとなし、又は塩化物系又はフッ化
物系のフラックス材の水溶液に銅合金製ブッシュを浸漬
して、フラックス膜が形成されたものとなすことができ
る。
ュ一体ピストンにおいて、アルミニウム合金製ピストン
のピン・ボス部の、ピストン・ピンの挿入孔を形成すべ
き部位に、銅合金製ブッシュが鋳ぐるみによって固定さ
れ、銅合金製ブッシュの内周にピストン・ピンを挿入し
係合するようにされたことを技術的手段とする。本発明
は、前記技術的手段において、鋳ぐるみにより固定され
た部分が、ピストンのアルミニウム合金とブッシュの銅
合金との間に形成された金属間化合物によって金属結合
しているようにすることができる。本発明は、前記技術
的手段において、鋳ぐるみ前の段階で、銅合金製ブッ
シュの外周面に、すずめっき層がフラッシュめっき法に
より形成されたものとなし、又は塩化物系又はフッ化
物系のフラックス材の水溶液に銅合金製ブッシュを浸漬
して、フラックス膜が形成されたものとなすことができ
る。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１〜図３に基づいて本発明の実
施の形態の説明をする。図１は、ディーゼル・エンジン
用のピストン15の断面図である。アルミニウム合金製の
ピストン15は不図示のシリンダ・ライナー内に摺動自在
に挿入され、ピストン15の頂部に燃焼室キャビティ16が
形成されている。トップリング用のピストン・リング溝
にはリング・トレーガー17が鋳ぐるみされており、リン
グ・トレーガー17は燃焼ガスにされされてリング・トレ
ーガー17の周辺が高温になるため、冷却用の油環状孔19
がピストン15の頂部に形成されている。アルミニウム合
金製のピストン15の周壁20の下部にピン・ボス部21が前
後に対向して配設されており（図１はピストン15の後半
分のみを示す）、ピン・ボス部21においてピストン・ピ
ンの挿入孔を形成すべき部位に、銅合金製で筒状のブッ
シュ23が鋳ぐるみによって固定されている。つまり、ア
ルミニウム合金の鋳造の際、鋳型の中に予め銅合金製の
ブッシュ23を配置しておき、鋳型にアルミニウム合金の
溶湯を注入して、ブッシュ23をピストン15に固定させ
る。ブッシュ23の内周に不図示のピストン・ピンが嵌合
され、ピストン・ピンの中央部にコンロッドの小端部が
嵌合して連結される。
施の形態の説明をする。図１は、ディーゼル・エンジン
用のピストン15の断面図である。アルミニウム合金製の
ピストン15は不図示のシリンダ・ライナー内に摺動自在
に挿入され、ピストン15の頂部に燃焼室キャビティ16が
形成されている。トップリング用のピストン・リング溝
にはリング・トレーガー17が鋳ぐるみされており、リン
グ・トレーガー17は燃焼ガスにされされてリング・トレ
ーガー17の周辺が高温になるため、冷却用の油環状孔19
がピストン15の頂部に形成されている。アルミニウム合
金製のピストン15の周壁20の下部にピン・ボス部21が前
後に対向して配設されており（図１はピストン15の後半
分のみを示す）、ピン・ボス部21においてピストン・ピ
ンの挿入孔を形成すべき部位に、銅合金製で筒状のブッ
シュ23が鋳ぐるみによって固定されている。つまり、ア
ルミニウム合金の鋳造の際、鋳型の中に予め銅合金製の
ブッシュ23を配置しておき、鋳型にアルミニウム合金の
溶湯を注入して、ブッシュ23をピストン15に固定させ
る。ブッシュ23の内周に不図示のピストン・ピンが嵌合
され、ピストン・ピンの中央部にコンロッドの小端部が
嵌合して連結される。
【０００７】銅合金製ブッシュ23が鋳ぐるみによってピ
ストン15内に固定されるが、鋳ぐるみの条件によって
は、ピストンのアルミニウム合金とブッシュの銅合金と
の間に形成された金属間化合物によって金属結合され
る。金属間化合物による金属結合を行わせるため、銅合
金製のブッシュ23を鋳ぐるみする前の段階において、す
ずめっき層の形成又はフラックス膜形成による表面処理
を行う。すずめっき層の形成による表面処理を行う場合
は、銅合金製のブッシュ23の機械加工後に脱脂し、ブッ
シュ23の表面に例えばフラッシュめっき法により厚み
０．３〜３μｍのすず（Ｓｎ）めっき層を形成する。金
属すず（Ｓｎ）のフラッシュめっきの方法は、きわめて
短時間に薄いめっき層を形成する方法であって、電解、
スプレー又は溶融金属すずの浸漬のいずれかによること
とする。
ストン15内に固定されるが、鋳ぐるみの条件によって
は、ピストンのアルミニウム合金とブッシュの銅合金と
の間に形成された金属間化合物によって金属結合され
る。金属間化合物による金属結合を行わせるため、銅合
金製のブッシュ23を鋳ぐるみする前の段階において、す
ずめっき層の形成又はフラックス膜形成による表面処理
を行う。すずめっき層の形成による表面処理を行う場合
は、銅合金製のブッシュ23の機械加工後に脱脂し、ブッ
シュ23の表面に例えばフラッシュめっき法により厚み
０．３〜３μｍのすず（Ｓｎ）めっき層を形成する。金
属すず（Ｓｎ）のフラッシュめっきの方法は、きわめて
短時間に薄いめっき層を形成する方法であって、電解、
スプレー又は溶融金属すずの浸漬のいずれかによること
とする。
【０００８】図２，図３はピストン15の鋳造に用いる鋳
型を示し（リング・トレーガー17の鋳ぐるみについては
省略する）、前後対称形の組立中子26Ａ及び26Ｂを筒形
の主型31内で下型32上の前後の位置に配置する。円筒状
のブッシュ23Ａ及び23Ｂよりも長い円柱状の組立中子27
Ａ及び27Ｂを用意し、すずめっきの施された銅合金製の
ブッシュ23Ａ及び23Ｂと組立中子27Ａ及び27Ｂとをそれ
ぞれ嵌合させる。組立中子27Ａ及び27Ｂの端部を主型31
の挿入孔35Ａ及び35Ｂにそれぞれ挿入して固定し、ブッ
シュ23Ａ及び23Ｂを組立中子26Ａ及び26Ｂの上方にそれ
ぞれ位置させる。次に組立中子28の両側に組立中子29Ａ
及び組立中子29Ｂを連結し、その連結したものを主型31
内にセットし、上型33を主型31の上方部に配置し、鋳型
を完成させる。
型を示し（リング・トレーガー17の鋳ぐるみについては
省略する）、前後対称形の組立中子26Ａ及び26Ｂを筒形
の主型31内で下型32上の前後の位置に配置する。円筒状
のブッシュ23Ａ及び23Ｂよりも長い円柱状の組立中子27
Ａ及び27Ｂを用意し、すずめっきの施された銅合金製の
ブッシュ23Ａ及び23Ｂと組立中子27Ａ及び27Ｂとをそれ
ぞれ嵌合させる。組立中子27Ａ及び27Ｂの端部を主型31
の挿入孔35Ａ及び35Ｂにそれぞれ挿入して固定し、ブッ
シュ23Ａ及び23Ｂを組立中子26Ａ及び26Ｂの上方にそれ
ぞれ位置させる。次に組立中子28の両側に組立中子29Ａ
及び組立中子29Ｂを連結し、その連結したものを主型31
内にセットし、上型33を主型31の上方部に配置し、鋳型
を完成させる。
【０００９】アルミニウム合金（例えば、ＪＩＳ−Ｈ−
５２０２ ＡＣ８Ａ材）の溶湯を鋳型に注湯してピスト
ン素材を製造する。銅合金製のブッシュ23Ａ及び23Ｂに
は、すずめっきが施されており、ブッシュ23Ａ及び23Ｂ
が鋳込んだアルミニウム合金の溶湯と同程度の温度にま
で加熱されるので、ピストンのアルミニウム合金とブッ
シュの銅合金とすず（Ｓｎ）によって金属間化合物が生
成され、この金属間化合物によって金属結合が行われ
る。ピストン素材に時効熱処理を施して材料を強化さ
せ、ピストン素材を所定の寸法に機械加工してピストン
15を完成させる。
５２０２ ＡＣ８Ａ材）の溶湯を鋳型に注湯してピスト
ン素材を製造する。銅合金製のブッシュ23Ａ及び23Ｂに
は、すずめっきが施されており、ブッシュ23Ａ及び23Ｂ
が鋳込んだアルミニウム合金の溶湯と同程度の温度にま
で加熱されるので、ピストンのアルミニウム合金とブッ
シュの銅合金とすず（Ｓｎ）によって金属間化合物が生
成され、この金属間化合物によって金属結合が行われ
る。ピストン素材に時効熱処理を施して材料を強化さ
せ、ピストン素材を所定の寸法に機械加工してピストン
15を完成させる。
【００１０】フラックス膜形成による表面処理を行う場
合には、塩化物系又はフッ化物系の粉末状フラックス材
（例えばＬｉＣｌ、ＫＣｌ，ＫＦ）を水に溶かして水溶
液となし、この水溶液に銅合金製ブッシュを浸漬して、
０．５〜３μｍの厚みのフラックス膜を形成させる。フ
ラックス膜が施された銅合金製ブッシュ23A'及び23B'
は、引揚後に約１５０°Ｃの低温加熱乾燥をして脱水さ
れ、すずめっき層が施されたブッシュ23Ａ及び23Ｂと同
様に図２，図３の鋳型にセットされる。
合には、塩化物系又はフッ化物系の粉末状フラックス材
（例えばＬｉＣｌ、ＫＣｌ，ＫＦ）を水に溶かして水溶
液となし、この水溶液に銅合金製ブッシュを浸漬して、
０．５〜３μｍの厚みのフラックス膜を形成させる。フ
ラックス膜が施された銅合金製ブッシュ23A'及び23B'
は、引揚後に約１５０°Ｃの低温加熱乾燥をして脱水さ
れ、すずめっき層が施されたブッシュ23Ａ及び23Ｂと同
様に図２，図３の鋳型にセットされる。
【００１１】アルミニウム合金（例えば、ＪＩＳ−Ｈ−
５２０２ ＡＣ８Ａ材）の溶湯を鋳型に注湯してピスト
ン素材を製造する。銅合金製のブッシュ23A'及び23B'に
は、酸化膜除去の作用のあるフラックス膜が施されてお
り、ブッシュ23A'及び23B'が鋳込んだアルミニウム合金
の溶湯と同程度の温度にまで加熱されるので、ピストン
のアルミニウム合金とブッシュの銅合金とによって金属
間化合物が生成され、この金属間化合物によって金属結
合が行われる。ピストン素材に時効熱処理を施して材料
を強化させ、ピストン素材を所定の寸法に機械加工して
ピストン15を完成させる。
５２０２ ＡＣ８Ａ材）の溶湯を鋳型に注湯してピスト
ン素材を製造する。銅合金製のブッシュ23A'及び23B'に
は、酸化膜除去の作用のあるフラックス膜が施されてお
り、ブッシュ23A'及び23B'が鋳込んだアルミニウム合金
の溶湯と同程度の温度にまで加熱されるので、ピストン
のアルミニウム合金とブッシュの銅合金とによって金属
間化合物が生成され、この金属間化合物によって金属結
合が行われる。ピストン素材に時効熱処理を施して材料
を強化させ、ピストン素材を所定の寸法に機械加工して
ピストン15を完成させる。
【００１２】
【発明の効果】本発明では、銅合金ブッシュ一体ピスト
ンにおいて、ピストン・ピンの挿入孔を形成すべき部位
に、銅合金製ブッシュが鋳ぐるみによって固定され、銅
合金製ブッシュの内周にピストン・ピンを挿入し係合す
るようにされている。そして、鋳ぐるみにより固定され
た部分が、ピストンのアルミニウム合金とブッシュの銅
合金との間に形成された金属間化合物によって金属結合
しており、ピストンとブッシュが完全に接合されてお
り、ピストンの温度上昇によるピストン周壁の貫通孔と
ブッシュ間に緩みが発生しない。
ンにおいて、ピストン・ピンの挿入孔を形成すべき部位
に、銅合金製ブッシュが鋳ぐるみによって固定され、銅
合金製ブッシュの内周にピストン・ピンを挿入し係合す
るようにされている。そして、鋳ぐるみにより固定され
た部分が、ピストンのアルミニウム合金とブッシュの銅
合金との間に形成された金属間化合物によって金属結合
しており、ピストンとブッシュが完全に接合されてお
り、ピストンの温度上昇によるピストン周壁の貫通孔と
ブッシュ間に緩みが発生しない。
【図１】本発明の銅合金ブッシュ一体ピストンの縦断断
面図である。
面図である。
【図２】本発明の銅合金ブッシュ一体ピストンの鋳造に
用いられる鋳型の要部断面図であり、図３のＢ−Ｂ線に
沿うものである。
用いられる鋳型の要部断面図であり、図３のＢ−Ｂ線に
沿うものである。
【図３】図２のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図４】従来のピストンの縦断面図である。
15 ピストン 21 ピン・ボス部 23 ブッシュ
Claims (4)
- 【請求項１】 アルミニウム合金製ピストンのピン・ボ
ス部において、ピストン・ピンの挿入孔を形成すべき部
位に、銅合金製ブッシュが鋳ぐるみによって固定され、
銅合金製ブッシュの内周にピストン・ピンを挿入し係合
するようにされた銅合金ブッシュ一体ピストン。 - 【請求項２】 鋳ぐるみにより固定された部分が、ピス
トンのアルミニウム合金とブッシュの銅合金との間に形
成された金属間化合物によって金属結合している請求項
１記載の銅合金ブッシュ一体ピストン。 - 【請求項３】 鋳ぐるみ前の段階で、銅合金製ブッシュ
の外周面に、すずめっき層がフラッシュめっき法により
形成された請求項２記載の銅合金ブッシュ一体ピスト
ン。 - 【請求項４】 鋳ぐるみ前の段階で、塩化物系又はフッ
化物系のフラックス材の水溶液に銅合金製ブッシュを浸
漬して、フラックス膜が形成された請求項２記載の銅合
金ブッシュ一体ピストン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6385096A JPH09229192A (ja) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | 銅合金ブッシュ一体ピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6385096A JPH09229192A (ja) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | 銅合金ブッシュ一体ピストン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09229192A true JPH09229192A (ja) | 1997-09-02 |
Family
ID=13241229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6385096A Pending JPH09229192A (ja) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | 銅合金ブッシュ一体ピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09229192A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1133700A (ja) * | 1997-07-14 | 1999-02-09 | Hino Motors Ltd | 異種金属の鋳ぐるみ構造 |
| CN103722154A (zh) * | 2014-01-20 | 2014-04-16 | 滨州东海龙活塞有限公司 | 将铜套与活塞铸造成为一体的方法 |
| DE102012022913A1 (de) * | 2012-11-23 | 2014-05-28 | Mahle International Gmbh | Kolben für einen Verbrennungsmotor |
| CN107269419A (zh) * | 2017-08-18 | 2017-10-20 | 康超集团广州摩托车制造有限公司 | 一种摩托车活塞 |
-
1996
- 1996-02-27 JP JP6385096A patent/JPH09229192A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1133700A (ja) * | 1997-07-14 | 1999-02-09 | Hino Motors Ltd | 異種金属の鋳ぐるみ構造 |
| DE102012022913A1 (de) * | 2012-11-23 | 2014-05-28 | Mahle International Gmbh | Kolben für einen Verbrennungsmotor |
| CN104813080A (zh) * | 2012-11-23 | 2015-07-29 | 马勒国际公司 | 内燃机的活塞 |
| US9784210B2 (en) | 2012-11-23 | 2017-10-10 | Mahle International Gmbh | Piston for an internal combustion engine |
| CN103722154A (zh) * | 2014-01-20 | 2014-04-16 | 滨州东海龙活塞有限公司 | 将铜套与活塞铸造成为一体的方法 |
| CN103722154B (zh) * | 2014-01-20 | 2016-03-30 | 滨州东海龙活塞有限公司 | 将铜套与活塞铸造成为一体的方法 |
| CN107269419A (zh) * | 2017-08-18 | 2017-10-20 | 康超集团广州摩托车制造有限公司 | 一种摩托车活塞 |
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