JPH11200948A - 内燃機関用ピストン及びその製造方法 - Google Patents
内燃機関用ピストン及びその製造方法Info
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- JPH11200948A JPH11200948A JP10020182A JP2018298A JPH11200948A JP H11200948 A JPH11200948 A JP H11200948A JP 10020182 A JP10020182 A JP 10020182A JP 2018298 A JP2018298 A JP 2018298A JP H11200948 A JPH11200948 A JP H11200948A
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- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
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- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃焼室の開口縁の所定位置に銅合金層を形成
して、開口縁の強度を向上させることが可能な内燃機関
用ピストン及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 ピストン１の冠面部２に窪み状の燃焼室
１３を形成すると共に、所定位置ピストンピン孔１０を
形成する。前記燃焼室１３の開口縁１４を形成する冠面
部２に周溝１６を形成する。前記周溝１６のうち、ピス
トンピン孔１０の軸方向に位置する周溝１６内には銅線
材１７を挿入し、ピストンピン孔１０の軸方向と直角な
方向に位置する周溝１６内にはアルミニウム合金線材１
８を挿入する。前記銅線材１７、アルミニウム合金線材
１８及びピストン１の母材を局部的に再溶融して、所定
位置に銅合金層１９を形成する。前記銅合金層１９に機
械加工を施すことによって、燃焼室１３の開口縁１４の
所定位置に銅合金層部１５を形成した。
して、開口縁の強度を向上させることが可能な内燃機関
用ピストン及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 ピストン１の冠面部２に窪み状の燃焼室
１３を形成すると共に、所定位置ピストンピン孔１０を
形成する。前記燃焼室１３の開口縁１４を形成する冠面
部２に周溝１６を形成する。前記周溝１６のうち、ピス
トンピン孔１０の軸方向に位置する周溝１６内には銅線
材１７を挿入し、ピストンピン孔１０の軸方向と直角な
方向に位置する周溝１６内にはアルミニウム合金線材１
８を挿入する。前記銅線材１７、アルミニウム合金線材
１８及びピストン１の母材を局部的に再溶融して、所定
位置に銅合金層１９を形成する。前記銅合金層１９に機
械加工を施すことによって、燃焼室１３の開口縁１４の
所定位置に銅合金層部１５を形成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のシリン
ダ内を往復運動する内燃機関用ピストンに関し、とりわ
け、冠面部に窪み状の燃焼室を備えた内燃機関用ピスト
ン及びその製造方法に関する。
ダ内を往復運動する内燃機関用ピストンに関し、とりわ
け、冠面部に窪み状の燃焼室を備えた内燃機関用ピスト
ン及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の内燃機関用ピストンは、アルミ
ニウム合金材料からなり、ピストンピン孔内に挿入され
たピストンピンにコネクティングロッドが連結され、内
燃機関のシリンダ内を往復摺動する。前記ピストンの冠
面部は、内燃機関の運転中に高温の熱衝撃を受けること
から、冠面部に形成した燃焼室の開口縁に耐熱領域を形
成したピストンが開発されており、例えば、特開平５−
１６２２号公報には、アルミニウム合金製ピストンの母
材の合金元素量よりも少ない元素量をもった耐熱領域を
形成したピストンが提案されている。
ニウム合金材料からなり、ピストンピン孔内に挿入され
たピストンピンにコネクティングロッドが連結され、内
燃機関のシリンダ内を往復摺動する。前記ピストンの冠
面部は、内燃機関の運転中に高温の熱衝撃を受けること
から、冠面部に形成した燃焼室の開口縁に耐熱領域を形
成したピストンが開発されており、例えば、特開平５−
１６２２号公報には、アルミニウム合金製ピストンの母
材の合金元素量よりも少ない元素量をもった耐熱領域を
形成したピストンが提案されている。
【０００３】ところで、前記ピストンは、内燃機関の運
転中に高温の熱衝撃を受けることはもとより、燃焼圧力
や往復運動時の慣性力を受けて変形することが知られて
いる。前記ピストンの変形において、燃焼圧力を受ける
冠面部の変形は、燃焼圧力を支持してこれをコネクティ
ングロッドに伝達するピストンピンの位置の影響を受け
ることになる。即ち、前記燃焼圧力はピストンの軸方向
に作用するから、冠面部には、ピストンピンを中心とし
て、燃焼圧力による曲げモーメントが作用することにな
る。これによって、前記冠面部には、ピストンピンの軸
方向に位置する部分には引張り応力が作用し、ピストン
ピンの軸方向と直角な方向に位置する部分には圧縮応力
が作用することになる。
転中に高温の熱衝撃を受けることはもとより、燃焼圧力
や往復運動時の慣性力を受けて変形することが知られて
いる。前記ピストンの変形において、燃焼圧力を受ける
冠面部の変形は、燃焼圧力を支持してこれをコネクティ
ングロッドに伝達するピストンピンの位置の影響を受け
ることになる。即ち、前記燃焼圧力はピストンの軸方向
に作用するから、冠面部には、ピストンピンを中心とし
て、燃焼圧力による曲げモーメントが作用することにな
る。これによって、前記冠面部には、ピストンピンの軸
方向に位置する部分には引張り応力が作用し、ピストン
ピンの軸方向と直角な方向に位置する部分には圧縮応力
が作用することになる。
【０００４】このため、前記冠面部に形成した燃焼室の
開口縁のうち、ピストンピン（ピストンピン孔）の軸方
向に位置する部分の開口縁には、引張り応力が作用する
ことになり、強度向上が望まれるところであるが、前記
従来例にあっては、この機械的応力に対して配慮される
ところがない。
開口縁のうち、ピストンピン（ピストンピン孔）の軸方
向に位置する部分の開口縁には、引張り応力が作用する
ことになり、強度向上が望まれるところであるが、前記
従来例にあっては、この機械的応力に対して配慮される
ところがない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、前記燃焼室の
開口縁に機械的強度の高い銅合金層部を形成することが
考えられる。しかしながら、前記銅合金層部の形成が困
難であり、とりわけ、銅合金層は耐熱衝撃性が劣るた
め、機械的強度が必要な部位、即ちピストンピン（ピス
トンピン孔）の軸方向に位置する部分の開口縁のみに銅
合金層部を形成するのが好ましいところ、部分的に銅合
金層部を形成するのが困難であった。
開口縁に機械的強度の高い銅合金層部を形成することが
考えられる。しかしながら、前記銅合金層部の形成が困
難であり、とりわけ、銅合金層は耐熱衝撃性が劣るた
め、機械的強度が必要な部位、即ちピストンピン（ピス
トンピン孔）の軸方向に位置する部分の開口縁のみに銅
合金層部を形成するのが好ましいところ、部分的に銅合
金層部を形成するのが困難であった。
【０００６】本発明は前記従来の実情に鑑みて案出され
たもので、燃焼室の開口縁の所定位置に銅合金層部を形
成して、開口縁の強度を向上させることが可能な内燃機
関用ピストン及びその製造方法を提供することを目的と
する。
たもので、燃焼室の開口縁の所定位置に銅合金層部を形
成して、開口縁の強度を向上させることが可能な内燃機
関用ピストン及びその製造方法を提供することを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そこで、請求項１記載の
発明は、ピストンの冠面部に窪み状の燃焼室が形成され
ると共に、所定位置にピストンピン孔が形成されてなる
アルミニウム合金製の内燃機関用ピストンにおいて、前
記燃焼室の開口縁を形成する冠面部に周溝を形成し、こ
の周溝のうち、ピストンピン孔の略軸方向に位置する周
溝内には銅線材を挿入し、ピストンピン孔の軸方向と略
直角な方向に位置する周溝内にはアルミニウム合金線材
を挿入して、前記銅線材、アルミニウム合金線材及びピ
ストンの母材を局部的に再溶融して、所定位置に銅合金
層を形成し、前記銅合金層に機械加工を施すことによっ
て、燃焼室の開口縁の所定位置に銅合金層部を形成して
なる構成にしてある。
発明は、ピストンの冠面部に窪み状の燃焼室が形成され
ると共に、所定位置にピストンピン孔が形成されてなる
アルミニウム合金製の内燃機関用ピストンにおいて、前
記燃焼室の開口縁を形成する冠面部に周溝を形成し、こ
の周溝のうち、ピストンピン孔の略軸方向に位置する周
溝内には銅線材を挿入し、ピストンピン孔の軸方向と略
直角な方向に位置する周溝内にはアルミニウム合金線材
を挿入して、前記銅線材、アルミニウム合金線材及びピ
ストンの母材を局部的に再溶融して、所定位置に銅合金
層を形成し、前記銅合金層に機械加工を施すことによっ
て、燃焼室の開口縁の所定位置に銅合金層部を形成して
なる構成にしてある。
【０００８】また、請求項２記載の発明は、ピストンの
冠面部に窪み状の燃焼室が形成されると共に、所定位置
にピストンピン孔が形成されてなるアルミニウム合金製
の内燃機関用ピストンの製造方法において、前記燃焼室
の開口縁を形成する冠面部に周溝を形成する工程と、こ
の周溝のうち、ピストンピン孔の略軸方向に位置する周
溝内には銅線材を挿入し、ピストンピン孔の軸方向と略
直角な方向に位置する周溝内にはアルミニウム合金線材
を挿入する工程と、前記銅線材、アルミニウム合金線材
及びピストンの母材を局部的に再溶融して、所定位置に
銅合金層を形成する工程と、前記銅合金層に機械加工を
施し、燃焼室の開口縁の所定位置に銅合金層部を形成す
る工程と、からなる構成にしてある。
冠面部に窪み状の燃焼室が形成されると共に、所定位置
にピストンピン孔が形成されてなるアルミニウム合金製
の内燃機関用ピストンの製造方法において、前記燃焼室
の開口縁を形成する冠面部に周溝を形成する工程と、こ
の周溝のうち、ピストンピン孔の略軸方向に位置する周
溝内には銅線材を挿入し、ピストンピン孔の軸方向と略
直角な方向に位置する周溝内にはアルミニウム合金線材
を挿入する工程と、前記銅線材、アルミニウム合金線材
及びピストンの母材を局部的に再溶融して、所定位置に
銅合金層を形成する工程と、前記銅合金層に機械加工を
施し、燃焼室の開口縁の所定位置に銅合金層部を形成す
る工程と、からなる構成にしてある。
【０００９】ここで、前記銅線材は、銅を含む金属線材
を意味しており、銅のみの線材の他、各種銅合金材料か
らなる線材を含むものである。とりわけ、前記銅線材
は、ピストンの母材であるアルミニウム合金との合金層
を形成する上で、銅、アルミニウム、シリコン、マンガ
ン、チタン、ボロン、ニッケル、ベリリウム等を含む銅
合金材料から形成するのが好ましい。
を意味しており、銅のみの線材の他、各種銅合金材料か
らなる線材を含むものである。とりわけ、前記銅線材
は、ピストンの母材であるアルミニウム合金との合金層
を形成する上で、銅、アルミニウム、シリコン、マンガ
ン、チタン、ボロン、ニッケル、ベリリウム等を含む銅
合金材料から形成するのが好ましい。
【００１０】斯かる構成になる内燃機関用ピストンは、
アルミニウム合金材料、例えばＪＩＳ ＡＣ８Ａ、ＡＣ
８Ｂ、ＡＣ８Ｃ材等のピストンに用いて好適な合金材料
を鋳造して、次のようにして得られる。
アルミニウム合金材料、例えばＪＩＳ ＡＣ８Ａ、ＡＣ
８Ｂ、ＡＣ８Ｃ材等のピストンに用いて好適な合金材料
を鋳造して、次のようにして得られる。
【００１１】先ず、前記燃焼室を形成しない状態で、燃
焼室の開口縁を形成する冠面部に周溝を形成する。前記
周溝は好ましくは円環状に形成する。
焼室の開口縁を形成する冠面部に周溝を形成する。前記
周溝は好ましくは円環状に形成する。
【００１２】次に、前記周溝のうち、ピストンピン孔の
略軸方向に位置する周溝内には銅線材を挿入し、ピスト
ンピン孔の軸方向と略直角な方向に位置する周溝内には
アルミニウム合金線材を挿入する。前記銅線材は銅を含
む金属材料からなり、アルミニウム合金線材はピストン
の母材と同一材料を採用することが可能である。
略軸方向に位置する周溝内には銅線材を挿入し、ピスト
ンピン孔の軸方向と略直角な方向に位置する周溝内には
アルミニウム合金線材を挿入する。前記銅線材は銅を含
む金属材料からなり、アルミニウム合金線材はピストン
の母材と同一材料を採用することが可能である。
【００１３】前記銅線材が挿入される位置は、ピストン
ピン孔の軸線に合致する方向に位置する周溝内を含め
て、その近傍とされる。また、前記アルミニウム合金線
材が挿入される位置は、ピストンピン孔の軸線に直角な
線分に合致する方向に位置する周溝内を含めて、その近
傍とされる。
ピン孔の軸線に合致する方向に位置する周溝内を含め
て、その近傍とされる。また、前記アルミニウム合金線
材が挿入される位置は、ピストンピン孔の軸線に直角な
線分に合致する方向に位置する周溝内を含めて、その近
傍とされる。
【００１４】次に、前記銅線材、アルミニウム合金線材
及びそれらの近傍のピストンの母材を局部的に再溶融し
て、銅線材の材料成分を溶融拡散させ、所定位置に銅合
金層を形成する。また、前記銅合金層以外の部分、即ち
アルミニウム合金線材が配置された部分には、このアル
ミニウム合金線材とピストンの母材のアルミニウム合金
との均質な合金層を形成する。
及びそれらの近傍のピストンの母材を局部的に再溶融し
て、銅線材の材料成分を溶融拡散させ、所定位置に銅合
金層を形成する。また、前記銅合金層以外の部分、即ち
アルミニウム合金線材が配置された部分には、このアル
ミニウム合金線材とピストンの母材のアルミニウム合金
との均質な合金層を形成する。
【００１５】前記各線材及びピストンの母材の局部的溶
融は、例えば、真空雰囲気中で電子ビームを照射して行
うことを可とする。前記電子ビームの照射は、周溝が円
環状に形成されているから、ピストンを緩速度で回転し
つつ実施される。したがって、電子ビーム照射後、即ち
電子ビームが通過した後、銅合金層はピストンのアルミ
ニウム合金の母材によって急速に冷却され、ピストンの
アルミニウム合金と銅線材の材料成分との金属間化合物
が微細に生成される。また、前記電子ビームはエネルギ
密度が高いため、溶融部分には合金材料が均一に拡散さ
れ、均質な銅合金層が得られる。
融は、例えば、真空雰囲気中で電子ビームを照射して行
うことを可とする。前記電子ビームの照射は、周溝が円
環状に形成されているから、ピストンを緩速度で回転し
つつ実施される。したがって、電子ビーム照射後、即ち
電子ビームが通過した後、銅合金層はピストンのアルミ
ニウム合金の母材によって急速に冷却され、ピストンの
アルミニウム合金と銅線材の材料成分との金属間化合物
が微細に生成される。また、前記電子ビームはエネルギ
密度が高いため、溶融部分には合金材料が均一に拡散さ
れ、均質な銅合金層が得られる。
【００１６】なお、前記各線材及びピストンの母材の局
部的溶融は、電子ビームに替えてレーザービームを用い
ることが可能である他に、プラズマ、ＴＩＧアーク等の
高密度エネルギ加熱法が用いられる。
部的溶融は、電子ビームに替えてレーザービームを用い
ることが可能である他に、プラズマ、ＴＩＧアーク等の
高密度エネルギ加熱法が用いられる。
【００１７】次に、前記銅合金層に切削等の機械加工を
施すことによって、燃焼室の開口縁の所定位置に銅合金
層部を形成する。具体的には、前記銅合金層を含む冠面
部を機械加工して、冠面部に燃焼室を形成し、銅合金層
に燃焼室の開口縁を形成することによって、この燃焼室
の開口縁に銅合金層部を形成する。
施すことによって、燃焼室の開口縁の所定位置に銅合金
層部を形成する。具体的には、前記銅合金層を含む冠面
部を機械加工して、冠面部に燃焼室を形成し、銅合金層
に燃焼室の開口縁を形成することによって、この燃焼室
の開口縁に銅合金層部を形成する。
【００１８】前記銅合金層は高い機械的強度を有してお
り、このため、ピストンピン（ピストンピン孔）の軸方
向に位置する部分の開口縁に、機械的強度の高い銅合金
層部が形成されることになる。
り、このため、ピストンピン（ピストンピン孔）の軸方
向に位置する部分の開口縁に、機械的強度の高い銅合金
層部が形成されることになる。
【００１９】前記内燃機関用ピストンは、内燃機関の運
転中に燃焼圧力や慣性力を受けて変形し、冠面部には、
ピストンピンの軸方向に位置する部分には引張り応力が
作用して、ピストンピンの軸方向と直角な方向に位置す
る部分には圧縮応力が作用することになる。
転中に燃焼圧力や慣性力を受けて変形し、冠面部には、
ピストンピンの軸方向に位置する部分には引張り応力が
作用して、ピストンピンの軸方向と直角な方向に位置す
る部分には圧縮応力が作用することになる。
【００２０】このため、前記冠面部に形成した燃焼室の
開口縁のうち、ピストンピン（ピストンピン孔）の軸方
向に位置する部分の開口縁には、引張り応力が作用する
ことになることは、前記した通りである。
開口縁のうち、ピストンピン（ピストンピン孔）の軸方
向に位置する部分の開口縁には、引張り応力が作用する
ことになることは、前記した通りである。
【００２１】ここで、本発明のピストンにあっては、前
記燃焼室の開口縁のうち、ピストンピン（ピストンピン
孔）の軸方向に位置する部分の開口縁に、機械的強度の
高い銅合金層部が形成されており、この銅合金層部が燃
焼室の開口縁に作用する引張り応力に対して十分な抗力
を発揮する。
記燃焼室の開口縁のうち、ピストンピン（ピストンピン
孔）の軸方向に位置する部分の開口縁に、機械的強度の
高い銅合金層部が形成されており、この銅合金層部が燃
焼室の開口縁に作用する引張り応力に対して十分な抗力
を発揮する。
【００２２】したがって、前記燃焼室の開口縁の所定位
置に銅合金層部を形成して、開口縁の強度を向上させる
ことが可能な内燃機関用ピストン及びその製造方法が得
られる。
置に銅合金層部を形成して、開口縁の強度を向上させる
ことが可能な内燃機関用ピストン及びその製造方法が得
られる。
【００２３】また、耐力が必要な、ピストンピン（ピス
トンピン孔）の軸方向に位置する部分の開口縁に銅合金
層部を形成するに際して、開口縁を形成する冠面部に環
状の周溝を形成し、この周溝の所定位置に銅線材及びア
ルミニウム合金線材を配置してこれらを再溶解するよう
にしたから、周溝を容易に形成することができると共
に、部分的に銅合金層部を形成することが容易に可能な
製造方法が得られる。
トンピン孔）の軸方向に位置する部分の開口縁に銅合金
層部を形成するに際して、開口縁を形成する冠面部に環
状の周溝を形成し、この周溝の所定位置に銅線材及びア
ルミニウム合金線材を配置してこれらを再溶解するよう
にしたから、周溝を容易に形成することができると共
に、部分的に銅合金層部を形成することが容易に可能な
製造方法が得られる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づいて詳述する。
面に基づいて詳述する。
【００２５】図１は本発明の実施の形態を示す内燃機関
用ピストンを、平面図（ａ）、平面図（ａ）のＡ−Ａ線
断面図（ｂ）で示す図面、図２は図１に示す平面図
（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図３は冠面部に周溝を形成し
た状態のピストンを、平面図（ａ）、平面図（ａ）のＡ
−Ａ線断面図（ｂ）で示す図面、図４は周溝内に各線材
を挿入した状態のピストンを、平面図（ａ）、平面図
（ａ）のＡ−Ａ線断面図（ｂ）で示す図面、図５は各線
材及びピストンの母材を局部的に再溶融して所定位置に
銅合金層を形成した状態のピストンを、平面図（ａ）、
平面図（ａ）のＡ−Ａ線断面図（ｂ）で示す図面であ
る。
用ピストンを、平面図（ａ）、平面図（ａ）のＡ−Ａ線
断面図（ｂ）で示す図面、図２は図１に示す平面図
（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図３は冠面部に周溝を形成し
た状態のピストンを、平面図（ａ）、平面図（ａ）のＡ
−Ａ線断面図（ｂ）で示す図面、図４は周溝内に各線材
を挿入した状態のピストンを、平面図（ａ）、平面図
（ａ）のＡ−Ａ線断面図（ｂ）で示す図面、図５は各線
材及びピストンの母材を局部的に再溶融して所定位置に
銅合金層を形成した状態のピストンを、平面図（ａ）、
平面図（ａ）のＡ−Ａ線断面図（ｂ）で示す図面であ
る。
【００２６】図において１はピストンで、このピストン
１はアルミニウム合金材料、例えばＪＩＳ ＡＣ８Ａ材
から形成される。前記ピストン１は、図１において最上
端の冠面部２と、この冠面部２に続くリングランド部３
と、このリングランド部３に続くスカート部４とを備え
ている。
１はアルミニウム合金材料、例えばＪＩＳ ＡＣ８Ａ材
から形成される。前記ピストン１は、図１において最上
端の冠面部２と、この冠面部２に続くリングランド部３
と、このリングランド部３に続くスカート部４とを備え
ている。
【００２７】前記リングランド部３には、この実施の形
態において３本のピストンリング溝５、６、７が形成し
てあり、これらピストンリング溝５、６、７のうち、冠
面部２側近くに位置する２本のピストンリング溝５、６
がコンプレッションリング溝で、スカート部４側に隣接
して形成されたピストンリング溝７がオイルリング溝と
なっている。
態において３本のピストンリング溝５、６、７が形成し
てあり、これらピストンリング溝５、６、７のうち、冠
面部２側近くに位置する２本のピストンリング溝５、６
がコンプレッションリング溝で、スカート部４側に隣接
して形成されたピストンリング溝７がオイルリング溝と
なっている。
【００２８】８は前記スカート部４に形成したエプロン
部、９はこのエプロン部８からスカート部４の内周側に
向かって突出するように形成されたピンボス部で、これ
らエプロン部８及びピンボス部９は、ピストン１の軸心
線の両側に対峙して形成してある。
部、９はこのエプロン部８からスカート部４の内周側に
向かって突出するように形成されたピンボス部で、これ
らエプロン部８及びピンボス部９は、ピストン１の軸心
線の両側に対峙して形成してある。
【００２９】前記ピンボス部９には、スカート部４に臨
むエプロン部８に両端が開口するピストンピン孔１０が
形成してある。前記ピストンピン孔１０はその軸心線
が、ピストン１の軸心線に対して略直角となるように形
成してある。
むエプロン部８に両端が開口するピストンピン孔１０が
形成してある。前記ピストンピン孔１０はその軸心線
が、ピストン１の軸心線に対して略直角となるように形
成してある。
【００３０】前記ピストンピン孔１０内には中空円筒状
のピストンピン１１が挿入され、このピストンピン１１
にコネクティングロッド１２が連結される。
のピストンピン１１が挿入され、このピストンピン１１
にコネクティングロッド１２が連結される。
【００３１】前記ピストン１の冠面部２には窪み状の燃
焼室１３が形成してある。前記燃焼室１３の開口縁１４
は円環状に形成されており、この開口縁１４の所定位置
には銅合金層部１５が形成してある。即ち、前記銅合金
層部１５はピストンピン孔１０の軸方向に位置する開口
縁１４に形成してある。また、前記ピストンピン孔１０
の軸方向と直角な方向に位置する開口縁１４はピストン
１の母材と同一のアルミニウム合金となっている。
焼室１３が形成してある。前記燃焼室１３の開口縁１４
は円環状に形成されており、この開口縁１４の所定位置
には銅合金層部１５が形成してある。即ち、前記銅合金
層部１５はピストンピン孔１０の軸方向に位置する開口
縁１４に形成してある。また、前記ピストンピン孔１０
の軸方向と直角な方向に位置する開口縁１４はピストン
１の母材と同一のアルミニウム合金となっている。
【００３２】前記ピストン１は、アルミニウム合金材
料、例えばＪＩＳ ＡＣ８Ａ材を鋳造して、次のように
して得られる。
料、例えばＪＩＳ ＡＣ８Ａ材を鋳造して、次のように
して得られる。
【００３３】先ず、前記燃焼室１３を形成しない状態
で、燃焼室１３の開口縁１４を形成する冠面部２に周溝
１６を円環状に形成する（図３参照）。なお、前記周溝
１６が形成されるときに、ピストンリング溝５、６、
７、ピストンピン孔１０等が形成されているか否かは、
任意である。
で、燃焼室１３の開口縁１４を形成する冠面部２に周溝
１６を円環状に形成する（図３参照）。なお、前記周溝
１６が形成されるときに、ピストンリング溝５、６、
７、ピストンピン孔１０等が形成されているか否かは、
任意である。
【００３４】次に、前記周溝１６のうち、ピストンピン
孔１０の略軸方向に位置する周溝１６内には銅線材１７
を挿入し、ピストンピン孔１０の軸方向と略直角な方向
に位置する周溝１６内にはアルミニウム合金線材１８を
挿入する（図４参照）。前記銅線材１７は銅を含む金属
材料からなり、アルミニウム合金線材１８はピストン１
の母材と同一材料からなる。
孔１０の略軸方向に位置する周溝１６内には銅線材１７
を挿入し、ピストンピン孔１０の軸方向と略直角な方向
に位置する周溝１６内にはアルミニウム合金線材１８を
挿入する（図４参照）。前記銅線材１７は銅を含む金属
材料からなり、アルミニウム合金線材１８はピストン１
の母材と同一材料からなる。
【００３５】前記銅線材１７が挿入される位置は、ピス
トンピン孔１０の軸線（図１のＢ−Ｂ線）に合致する方
向に位置する周溝１６内を含めて、その近傍とされる。
また、前記アルミニウム合金線材１８が挿入される位置
は、ピストンピン孔１０の軸線に直角な線分（図１のＡ
−Ａ線）に合致する方向に位置する周溝１６内を含め
て、その近傍とされる。
トンピン孔１０の軸線（図１のＢ−Ｂ線）に合致する方
向に位置する周溝１６内を含めて、その近傍とされる。
また、前記アルミニウム合金線材１８が挿入される位置
は、ピストンピン孔１０の軸線に直角な線分（図１のＡ
−Ａ線）に合致する方向に位置する周溝１６内を含め
て、その近傍とされる。
【００３６】即ち、図１乃至図５に示す実施の形態にお
いては、前記周溝１６を円周方向に略４等分して、ピス
トンピン孔１０の略軸方向に位置する周溝１６内には銅
線材１７を挿入し、ピストンピン孔１０の軸方向と略直
角な方向に位置する周溝１６内にはアルミニウム合金線
材１８を挿入してある。
いては、前記周溝１６を円周方向に略４等分して、ピス
トンピン孔１０の略軸方向に位置する周溝１６内には銅
線材１７を挿入し、ピストンピン孔１０の軸方向と略直
角な方向に位置する周溝１６内にはアルミニウム合金線
材１８を挿入してある。
【００３７】次に、前記銅線材１７、アルミニウム合金
線１８材及びそれらの近傍のピストン１の母材を局部的
に再溶融して、銅線材１７の材料成分を溶融拡散させ、
所定位置に銅合金層１９を形成する。また、前記銅合金
層１９以外の部分、即ちアルミニウム合金線材１８が配
置された部分には、このアルミニウム合金線材１８とピ
ストン１の母材のアルミニウム合金との均質な合金層２
０を形成する。つまり、前記合金層２０はピストン１の
母材と同じとなる（図５参照）。
線１８材及びそれらの近傍のピストン１の母材を局部的
に再溶融して、銅線材１７の材料成分を溶融拡散させ、
所定位置に銅合金層１９を形成する。また、前記銅合金
層１９以外の部分、即ちアルミニウム合金線材１８が配
置された部分には、このアルミニウム合金線材１８とピ
ストン１の母材のアルミニウム合金との均質な合金層２
０を形成する。つまり、前記合金層２０はピストン１の
母材と同じとなる（図５参照）。
【００３８】前記各線材１７、１８及びピストン１の母
材の局部的溶融は、真空雰囲気中で電子ビームを照射し
て行われる。前記電子ビームの照射は、周溝１６が円環
状に形成されているから、ピストン１を緩速度で回転し
つつ実施される。したがって、電子ビーム照射後、即ち
電子ビームが通過した後、銅合金層１９はピストン１の
アルミニウム合金の母材によって急速に冷却され、ピス
トン１のアルミニウム合金と銅線材１７の材料成分との
金属間化合物が微細に生成される。また、前記電子ビー
ムはエネルギ密度が高いため、溶融部分には合金材料が
均一に拡散され、均質な銅合金層１９が得られる。
材の局部的溶融は、真空雰囲気中で電子ビームを照射し
て行われる。前記電子ビームの照射は、周溝１６が円環
状に形成されているから、ピストン１を緩速度で回転し
つつ実施される。したがって、電子ビーム照射後、即ち
電子ビームが通過した後、銅合金層１９はピストン１の
アルミニウム合金の母材によって急速に冷却され、ピス
トン１のアルミニウム合金と銅線材１７の材料成分との
金属間化合物が微細に生成される。また、前記電子ビー
ムはエネルギ密度が高いため、溶融部分には合金材料が
均一に拡散され、均質な銅合金層１９が得られる。
【００３９】次に、前記銅合金層１９に切削等の機械加
工を施すことによって、燃焼室１３の開口縁１４の所定
位置に銅合金層部１５を形成する。具体的には、前記銅
合金層１９を含む冠面部２を機械加工して、冠面部２に
燃焼室１３を形成し、銅合金層１９に燃焼室１３の開口
縁１４を形成することによって、この燃焼室１３の開口
縁１４に銅合金層部１５を形成する。
工を施すことによって、燃焼室１３の開口縁１４の所定
位置に銅合金層部１５を形成する。具体的には、前記銅
合金層１９を含む冠面部２を機械加工して、冠面部２に
燃焼室１３を形成し、銅合金層１９に燃焼室１３の開口
縁１４を形成することによって、この燃焼室１３の開口
縁１４に銅合金層部１５を形成する。
【００４０】前記銅合金層１９は高い機械的強度を有し
ており、このため、ピストンピン１１（ピストンピン孔
１０）の軸方向に位置する部分の開口縁１４に、機械的
強度の高い銅合金層部１５が形成されることになる。
ており、このため、ピストンピン１１（ピストンピン孔
１０）の軸方向に位置する部分の開口縁１４に、機械的
強度の高い銅合金層部１５が形成されることになる。
【００４１】斯かる構成において、前記ピストン１は、
内燃機関の運転中に燃焼圧力や慣性力を受けて変形し、
冠面部２には、ピストンピン１１の軸方向に位置する部
分には引張り応力が作用して、ピストンピン１１の軸方
向と直角な方向に位置する部分には圧縮応力が作用する
ことになる。
内燃機関の運転中に燃焼圧力や慣性力を受けて変形し、
冠面部２には、ピストンピン１１の軸方向に位置する部
分には引張り応力が作用して、ピストンピン１１の軸方
向と直角な方向に位置する部分には圧縮応力が作用する
ことになる。
【００４２】このため、前記冠面部２に形成した燃焼室
１３の開口縁１４のうち、ピストンピン１１（ピストン
ピン孔１０）の軸方向に位置する部分の開口縁１４に
は、引張り応力が作用することになる。
１３の開口縁１４のうち、ピストンピン１１（ピストン
ピン孔１０）の軸方向に位置する部分の開口縁１４に
は、引張り応力が作用することになる。
【００４３】しかしながら、本発明のピストン１にあっ
ては、前記燃焼室１３の開口縁１４のうち、ピストンピ
ン１１（ピストンピン孔１０）の軸方向に位置する部分
の開口縁１４に、機械的強度の高い銅合金層部１５が形
成されており、この銅合金層部１５が燃焼室１３の開口
縁１４に作用する引張り応力に対して十分な抗力を発揮
する。
ては、前記燃焼室１３の開口縁１４のうち、ピストンピ
ン１１（ピストンピン孔１０）の軸方向に位置する部分
の開口縁１４に、機械的強度の高い銅合金層部１５が形
成されており、この銅合金層部１５が燃焼室１３の開口
縁１４に作用する引張り応力に対して十分な抗力を発揮
する。
【００４４】したがって、前記燃焼室１３の開口縁１４
の所定位置に銅合金層部１５を形成して、開口縁１４の
強度を向上させることが可能な内燃機関用ピストン及び
その製造方法が得られる。
の所定位置に銅合金層部１５を形成して、開口縁１４の
強度を向上させることが可能な内燃機関用ピストン及び
その製造方法が得られる。
【００４５】また、耐力が必要な、ピストンピン１１
（ピストンピン孔１０）の軸方向に位置する部分の開口
縁１４に銅合金層部１５を形成するに際して、開口縁１
４を形成する冠面部２に環状の周溝１６を形成し、この
周溝１６の所定位置に銅線材１７及びアルミニウム合金
線材１８を配置してこれらを再溶解するようにしたか
ら、周溝１６を容易に形成することができると共に、部
分的に銅合金層部１５を形成することが容易に可能な製
造方法が得られる。
（ピストンピン孔１０）の軸方向に位置する部分の開口
縁１４に銅合金層部１５を形成するに際して、開口縁１
４を形成する冠面部２に環状の周溝１６を形成し、この
周溝１６の所定位置に銅線材１７及びアルミニウム合金
線材１８を配置してこれらを再溶解するようにしたか
ら、周溝１６を容易に形成することができると共に、部
分的に銅合金層部１５を形成することが容易に可能な製
造方法が得られる。
【００４６】以上、実施の形態を図面に基づいて説明し
たが、具体的構成はこの実施の形態に限られるものでは
なく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
たが、具体的構成はこの実施の形態に限られるものでは
なく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００４７】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、燃焼室の開口縁の所定位置に銅合金層部を形成
して、開口縁の強度を向上させることが可能な内燃機関
用ピストン及びその製造方法が得られる。
よれば、燃焼室の開口縁の所定位置に銅合金層部を形成
して、開口縁の強度を向上させることが可能な内燃機関
用ピストン及びその製造方法が得られる。
【図１】本発明の実施の形態を示す内燃機関用ピストン
を、平面図（ａ）、平面図（ａ）のＡ−Ａ線断面図
（ｂ）で示す図面である。
を、平面図（ａ）、平面図（ａ）のＡ−Ａ線断面図
（ｂ）で示す図面である。
【図２】図１に示す平面図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図であ
る。
る。
【図３】冠面部に周溝を形成した状態のピストンを、平
面図（ａ）、平面図（ａ）のＡ−Ａ線断面図（ｂ）で示
す図面である。
面図（ａ）、平面図（ａ）のＡ−Ａ線断面図（ｂ）で示
す図面である。
【図４】周溝内に各線材を挿入した状態のピストンを、
平面図（ａ）、平面図（ａ）のＡ−Ａ線断面図（ｂ）で
示す図面である。
平面図（ａ）、平面図（ａ）のＡ−Ａ線断面図（ｂ）で
示す図面である。
【図５】各線材及びピストンの母材を局部的に再溶融し
て所定位置に銅合金層を形成した状態のピストンを、平
面図（ａ）、平面図（ａ）のＡ−Ａ線断面図（ｂ）で示
す図面である。
て所定位置に銅合金層を形成した状態のピストンを、平
面図（ａ）、平面図（ａ）のＡ−Ａ線断面図（ｂ）で示
す図面である。
１ ピストン ２ 冠面部 １０ ピストンピン孔 １１ ピストンピン １３ 燃焼室 １４ 開口縁 １５ 銅合金層部 １６ 周溝 １７ 銅線材 １８ アルミニウム合金線材 １９ 銅合金層
Claims (2)
- 【請求項１】 ピストンの冠面部に窪み状の燃焼室が形
成されると共に、所定位置にピストンピン孔が形成され
てなるアルミニウム合金製の内燃機関用ピストンにおい
て、前記燃焼室の開口縁を形成する冠面部に周溝を形成
し、この周溝のうち、ピストンピン孔の略軸方向に位置
する周溝内には銅線材を挿入し、ピストンピン孔の軸方
向と略直角な方向に位置する周溝内にはアルミニウム合
金線材を挿入して、前記銅線材、アルミニウム合金線材
及びピストンの母材を局部的に再溶融して、所定位置に
銅合金層を形成し、前記銅合金層に機械加工を施すこと
によって、燃焼室の開口縁の所定位置に銅合金層部を形
成してなることを特徴とする、内燃機関用ピストン。 - 【請求項２】 ピストンの冠面部に窪み状の燃焼室が形
成されると共に、所定位置にピストンピン孔が形成され
てなるアルミニウム合金製の内燃機関用ピストンの製造
方法において、前記燃焼室の開口縁を形成する冠面部に
周溝を形成する工程と、この周溝のうち、ピストンピン
孔の略軸方向に位置する周溝内には銅線材を挿入し、ピ
ストンピン孔の軸方向と略直角な方向に位置する周溝内
にはアルミニウム合金線材を挿入する工程と、前記銅線
材、アルミニウム合金線材及びピストンの母材を局部的
に再溶融して、所定位置に銅合金層を形成する工程と、
前記銅合金層に機械加工を施し、燃焼室の開口縁の所定
位置に銅合金層部を形成する工程と、からなることを特
徴とする、内燃機関用ピストンの製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10020182A JPH11200948A (ja) | 1998-01-19 | 1998-01-19 | 内燃機関用ピストン及びその製造方法 |
| DE19901770A DE19901770A1 (de) | 1998-01-19 | 1999-01-18 | Kolben für einen Verbrennungsmotor, sowie Verfahren zu dessen Herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10020182A JPH11200948A (ja) | 1998-01-19 | 1998-01-19 | 内燃機関用ピストン及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11200948A true JPH11200948A (ja) | 1999-07-27 |
Family
ID=12020047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10020182A Pending JPH11200948A (ja) | 1998-01-19 | 1998-01-19 | 内燃機関用ピストン及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11200948A (ja) |
| DE (1) | DE19901770A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104602858A (zh) * | 2012-09-11 | 2015-05-06 | 马勒金属立夫有限公司 | 发动机活塞以及用于制造发动机活塞的处理 |
| CN108465911A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-08-31 | 东风商用车有限公司 | 一种柴油机铝活塞喉口重熔专用设备 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2801935B1 (fr) | 1999-12-02 | 2002-04-19 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Procede de renforcement d'un piston de moteur a combustion interne, et piston renforce selon le procede |
| GB0015689D0 (en) * | 2000-06-28 | 2000-08-16 | Federal Mogul Technology Ltd | Manufacturing pistons |
| DE10146079A1 (de) | 2001-09-19 | 2003-04-03 | Mahle Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Kolbens oder Kolbenbodens für einen Verbrennungsmotor |
| KR102161869B1 (ko) * | 2013-03-13 | 2020-10-05 | 테네코 인코퍼레이티드 | 피스톤 및 그 제작의 방법 |
-
1998
- 1998-01-19 JP JP10020182A patent/JPH11200948A/ja active Pending
-
1999
- 1999-01-18 DE DE19901770A patent/DE19901770A1/de not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104602858A (zh) * | 2012-09-11 | 2015-05-06 | 马勒金属立夫有限公司 | 发动机活塞以及用于制造发动机活塞的处理 |
| CN108465911A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-08-31 | 东风商用车有限公司 | 一种柴油机铝活塞喉口重熔专用设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19901770A1 (de) | 1999-07-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20041217 |