JPS58101249A - エンジン用ピストン - Google Patents
エンジン用ピストンInfo
- Publication number
- JPS58101249A JPS58101249A JP18079481A JP18079481A JPS58101249A JP S58101249 A JPS58101249 A JP S58101249A JP 18079481 A JP18079481 A JP 18079481A JP 18079481 A JP18079481 A JP 18079481A JP S58101249 A JPS58101249 A JP S58101249A
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- JP
- Japan
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- piston
- ring
- ring groove
- metal
- composite material
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- 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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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J9/00—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
- F16J9/12—Details
- F16J9/22—Rings for preventing wear of grooves or like seatings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はエンジンに係り、更に詳細にはそのピストンに
係る。
係る。
エンジン用ピストン、特にディーゼルエンジン用のピス
トンに於ては、ピストンリングを受入れるリング溝部の
耐−純性を向上させるべく、そのリング溝部に耐摩環が
鋳ぐるみされている。耐摩環は一般にニレジスト鋳鉄の
如き特殊鋳鉄にて構成されており、ピストン本体を構成
するアルミニウム合金等との密着性を良くすべくアルフ
ィン処理を施した上で鋳ぐるみされている。
トンに於ては、ピストンリングを受入れるリング溝部の
耐−純性を向上させるべく、そのリング溝部に耐摩環が
鋳ぐるみされている。耐摩環は一般にニレジスト鋳鉄の
如き特殊鋳鉄にて構成されており、ピストン本体を構成
するアルミニウム合金等との密着性を良くすべくアルフ
ィン処理を施した上で鋳ぐるみされている。
しかし、かかる特殊鋳鉄製の耐−環を鋳ぐるみされたピ
、ストンが熱負凋の＾いエンジンに組込まれた場合には
、特殊鋳鉄の熱伝達率がアルミニウム合金等の熱伝達率
よりも小さいため、ピストンヘッドにて受けた熱がリン
グ溝部及びピストンリングを経てシリンダボアへ充分に
は伝達されず、その結果ピストンヘッドが溶損したり、
ピストンの側聞部が焼付きを生じたりすることがある。
、ストンが熱負凋の＾いエンジンに組込まれた場合には
、特殊鋳鉄の熱伝達率がアルミニウム合金等の熱伝達率
よりも小さいため、ピストンヘッドにて受けた熱がリン
グ溝部及びピストンリングを経てシリンダボアへ充分に
は伝達されず、その結果ピストンヘッドが溶損したり、
ピストンの側聞部が焼付きを生じたりすることがある。
本発明は、特殊鋳鉄製の耐摩環を鋳ぐるみされた従来の
エンジン用ピストンに於ける上述の如き不具合に鑑み、
リング溝部に於ける耐摩耗性が優れており且リング溝部
に於ける熱伝達性が従来の特殊鋳鉄製耐摩環を鋳ぐるみ
されたピストンの場合よりも改善されたエンジン用ピス
トンを提供することを目的としている。
エンジン用ピストンに於ける上述の如き不具合に鑑み、
リング溝部に於ける耐摩耗性が優れており且リング溝部
に於ける熱伝達性が従来の特殊鋳鉄製耐摩環を鋳ぐるみ
されたピストンの場合よりも改善されたエンジン用ピス
トンを提供することを目的としている。
かかる目的は、本発明によれば、ピストンリングを受入
れるリング溝を有するエンジン用ピストンにして、前記
リング溝の少なくとも一つのリング溝の壁を郭定する部
分のみが複合材料にて構成されていることを特−とする
エンジン用ピストンによりて達成される。
れるリング溝を有するエンジン用ピストンにして、前記
リング溝の少なくとも一つのリング溝の壁を郭定する部
分のみが複合材料にて構成されていることを特−とする
エンジン用ピストンによりて達成される。
かかる本発明によるエンジン用ピストンによれば、リン
グ溝の！面が耐摩耗性に優れた複合材料にて形成される
ので、リング溝部の耐摩耗性を向上させることができ、
しかも複合材料はリング溝の蜜を郭定する部分にしか存
在しないので、リング溝部に於ける熱伝達性をアルミニ
ウム合金等のみよりなるピストンの場合と実質的に同等
に維持することができ、これによりピストンヘッドにて
受けた熱がリング溝部、ピストンリングを経てシリンダ
ポアへ効率良く伝達されるので、ピストンの１ｍｌ焼付
きを１避することができる。
グ溝の！面が耐摩耗性に優れた複合材料にて形成される
ので、リング溝部の耐摩耗性を向上させることができ、
しかも複合材料はリング溝の蜜を郭定する部分にしか存
在しないので、リング溝部に於ける熱伝達性をアルミニ
ウム合金等のみよりなるピストンの場合と実質的に同等
に維持することができ、これによりピストンヘッドにて
受けた熱がリング溝部、ピストンリングを経てシリンダ
ポアへ効率良く伝達されるので、ピストンの１ｍｌ焼付
きを１避することができる。
また、本発明によるエンジン用ピストンによれば、上述
の如く複合材料は耐摩耗性を要求されるリング溝部にし
か存在しないので、ピストンの製造に際し、複合材料の
強化材にアルミニウム合金溶湯を含浸させるための溶湯
加圧力や加圧−一、切削困難な複合材料を切削してリン
グ溝を形成する際の切Ｗ４ＩＩや切削工具の一耗量等を
最小限に抑えることができる。
の如く複合材料は耐摩耗性を要求されるリング溝部にし
か存在しないので、ピストンの製造に際し、複合材料の
強化材にアルミニウム合金溶湯を含浸させるための溶湯
加圧力や加圧−一、切削困難な複合材料を切削してリン
グ溝を形成する際の切Ｗ４ＩＩや切削工具の一耗量等を
最小限に抑えることができる。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。
詳細に説明する。
第１１ｉは本発明によるエンジン用ピストンの一つの実
施例を示す解図的縦断園図である。図に於て、１はピス
トンであり、アルミニウム合金の如き軽合金にて構成さ
れている。ピストン１の側部外局１１２には、ｍ焼ガス
の■洩を防止する図には示されていないコンブレッジ懲
ンリングを受入れる二つのリング溝３及び４と、部分の
オイルを掻落す図には示されていないオイルリングを受
入れるリング溝５とが形成されている。
施例を示す解図的縦断園図である。図に於て、１はピス
トンであり、アルミニウム合金の如き軽合金にて構成さ
れている。ピストン１の側部外局１１２には、ｍ焼ガス
の■洩を防止する図には示されていないコンブレッジ懲
ンリングを受入れる二つのリング溝３及び４と、部分の
オイルを掻落す図には示されていないオイルリングを受
入れるリング溝５とが形成されている。
図示の実施例に於ては、ピストンヘッド６に最も近接し
て設けられたトップリング溝３は、その！面が金属粒子
、金属繊維、金属以外の無機質粒子、金属以外の無−賀
繊維等を強化材とし、ピストンを構成する軽合金をマト
リックス金属とする複合材料７にて郭定されている。こ
の複合材料７はトップリング溝３の壁を郭定する部分に
のみ強化材を充填することにより形成されており、その
一部はピストンの側部外周１ｉ２に露出してピストンの
トップランド８及びセカンドランド９の一部を郭定して
いる。この複合材ｌＩ７のそれでれトップランド８及び
セカンドランド９に露出する部分の上下幅ａ％ｂ１及び
トップリング溝３の側！１０と複合材料の半径方向内周
１１１との閤の厚さＯは、ピストンヘッド６にて受けた
熱が複合材料７及び図には示されていないフンプレッシ
ジンリングを経てシリンダポアへ効率良く伝達されるよ
う、それぞれ５−一以下の大きさとされるのが好ましい
。
て設けられたトップリング溝３は、その！面が金属粒子
、金属繊維、金属以外の無機質粒子、金属以外の無−賀
繊維等を強化材とし、ピストンを構成する軽合金をマト
リックス金属とする複合材料７にて郭定されている。こ
の複合材料７はトップリング溝３の壁を郭定する部分に
のみ強化材を充填することにより形成されており、その
一部はピストンの側部外周１ｉ２に露出してピストンの
トップランド８及びセカンドランド９の一部を郭定して
いる。この複合材ｌＩ７のそれでれトップランド８及び
セカンドランド９に露出する部分の上下幅ａ％ｂ１及び
トップリング溝３の側！１０と複合材料の半径方向内周
１１１との閤の厚さＯは、ピストンヘッド６にて受けた
熱が複合材料７及び図には示されていないフンプレッシ
ジンリングを経てシリンダポアへ効率良く伝達されるよ
う、それぞれ５−一以下の大きさとされるのが好ましい
。
上述の如くトップリング溝３の壁を郭定する部分のみが
複合材料にて構成されたエンジン用ピストンを製造する
には、第３図に示されている如く、上型１２及び下型１
３とよりなる鋳型１４と、上型１２に液密的に嵌合し且
ピストンの中空部を郭定するプランジャ１５とよりなる
鋳造輪重を用い、下型１３の肩部１６に金属繊維の如き
強化材よりなるリング状の強化材成形体１７を載置し、
上型１２及び下型１３により郭定されるモールドキャピ
テイ１８内にアルミニウム合金の如き軽合金溶湯１９を
注壽し、軽合金溶湯１９をプランジャ１５により加圧し
つつ凝固させることによってピストン予成形体を鋳造す
る０次いでそのピストン予成形体の側部外周面を研削し
て所定寸法の外径に成形し、更に複合材料及び側部外局
面を切削し研削することによってリング溝３〜５を形成
する。
複合材料にて構成されたエンジン用ピストンを製造する
には、第３図に示されている如く、上型１２及び下型１
３とよりなる鋳型１４と、上型１２に液密的に嵌合し且
ピストンの中空部を郭定するプランジャ１５とよりなる
鋳造輪重を用い、下型１３の肩部１６に金属繊維の如き
強化材よりなるリング状の強化材成形体１７を載置し、
上型１２及び下型１３により郭定されるモールドキャピ
テイ１８内にアルミニウム合金の如き軽合金溶湯１９を
注壽し、軽合金溶湯１９をプランジャ１５により加圧し
つつ凝固させることによってピストン予成形体を鋳造す
る０次いでそのピストン予成形体の側部外周面を研削し
て所定寸法の外径に成形し、更に複合材料及び側部外局
面を切削し研削することによってリング溝３〜５を形成
する。
かかる製造方法によれば、複合材料７のマトリックス金
属はピストン自体を構成する軽金属であってよいので、
複合材料７と談複合材料の周囲の軽合金とが非常に良好
に密着し、従って従来の特殊鋳鉄製耐摩環を鋳ぐるむ場
合に行なわれるアルフィン処理の如き特殊な処理を行な
うことを要しない。
属はピストン自体を構成する軽金属であってよいので、
複合材料７と談複合材料の周囲の軽合金とが非常に良好
に密着し、従って従来の特殊鋳鉄製耐摩環を鋳ぐるむ場
合に行なわれるアルフィン処理の如き特殊な処理を行な
うことを要しない。
尚、複合材料７を形成させるために使用される強化材成
形体１７は、鋳造によって予成形体が形成された後トッ
プリング溝３を形成するために行なわれる切削及び研削
を効率良く行ない得るよう、第４１ＩＩに示されている
如く、その半径方向外周面２０に沿ってトップリング溝
３よりも小さい円環状の重み２丁が形成されたものであ
るのが好ましい。
形体１７は、鋳造によって予成形体が形成された後トッ
プリング溝３を形成するために行なわれる切削及び研削
を効率良く行ない得るよう、第４１ＩＩに示されている
如く、その半径方向外周面２０に沿ってトップリング溝
３よりも小さい円環状の重み２丁が形成されたものであ
るのが好ましい。
第５図はアルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＣ８Ａ）のみ
よりなる材料、及びこれと同一のアルミニウム合金をマ
トリックス金属とし、繊維径１０μ以下のアルミナ繊維
（イソライトバブコック耐火株式会社製カオウール：Ａ
Ｉ ＊ Ｏｓ ４８％、８１０＊５２％）を強化繊維と
する複合材料について、下記の表１に示す試験条件にて
行なわれた被剛性試験に於ける切削本数と切削工具逃げ
園の摩耗量との関係を示すグラフである。
よりなる材料、及びこれと同一のアルミニウム合金をマ
トリックス金属とし、繊維径１０μ以下のアルミナ繊維
（イソライトバブコック耐火株式会社製カオウール：Ａ
Ｉ ＊ Ｏｓ ４８％、８１０＊５２％）を強化繊維と
する複合材料について、下記の表１に示す試験条件にて
行なわれた被剛性試験に於ける切削本数と切削工具逃げ
園の摩耗量との関係を示すグラフである。
１上二１１ｉ１
試験片１ｍｌ！： ９５ｍｍ強化繊維カサ
密度： ０．１８９／ＣＩ”工具：
超硬切削工具 切削達＊： ３６０−／分切り込み量：
０．０４−／回転クーラント：
油 この第５図のグラフより、複合材料を切削する場合に於
ける切削工具の摩耗量はアルミニウム合金を切削する場
合に比してはるかに大きく、従って複合材料の切削が困
難であることが解る０本発明によるエンジン用ピストン
に於ては、かがる切削が困難である複合材料はリング溝
の！面を郭定する部分にしか存在しないため、その切削
量及び研削量は小さく、従って切削工具等の摩耗を最小
限に抑えつつピストンの側部外局面やリング溝の形成を
簡串良く行なうことができる。
密度： ０．１８９／ＣＩ”工具：
超硬切削工具 切削達＊： ３６０−／分切り込み量：
０．０４−／回転クーラント：
油 この第５図のグラフより、複合材料を切削する場合に於
ける切削工具の摩耗量はアルミニウム合金を切削する場
合に比してはるかに大きく、従って複合材料の切削が困
難であることが解る０本発明によるエンジン用ピストン
に於ては、かがる切削が困難である複合材料はリング溝
の！面を郭定する部分にしか存在しないため、その切削
量及び研削量は小さく、従って切削工具等の摩耗を最小
限に抑えつつピストンの側部外局面やリング溝の形成を
簡串良く行なうことができる。
次に上述の如く構成された本発明によるエンジン用ピス
トンの熱伝達性を調べるべく行なわれた濃度分布測定試
験について説明する。第６図に示されている如く、本発
明に従って構成されたエンジン用ビス□トンの各部Ａ−
Ｅ＆−ＯＡ熱電対を増込み、そのピストンを排気最２４
５０００の４気筒４サイクルデイーゼルエンジンに組込
んで、下記の表２に示す試験条件にて試験運転を行なっ
た。尚比較用として、ニレジスト鋳鉄−の耐摩環を鋳ぐ
るみされた従来のピストンについても同様の試験を行な
った。
トンの熱伝達性を調べるべく行なわれた濃度分布測定試
験について説明する。第６図に示されている如く、本発
明に従って構成されたエンジン用ビス□トンの各部Ａ−
Ｅ＆−ＯＡ熱電対を増込み、そのピストンを排気最２４
５０００の４気筒４サイクルデイーゼルエンジンに組込
んで、下記の表２に示す試験条件にて試験運転を行なっ
た。尚比較用として、ニレジスト鋳鉄−の耐摩環を鋳ぐ
るみされた従来のピストンについても同様の試験を行な
った。
１１ユＩＬＬＬ
エンジン回転数： ４２００ｒｐｍエンジン負
荷： ８７ＰＳ冷却水嵩：
９０℃ 上述の濃度分布測定試験の結果を第７図に示す。
荷： ８７ＰＳ冷却水嵩：
９０℃ 上述の濃度分布測定試験の結果を第７図に示す。
この第７図のグラフより、本発明によるエンジン用ピス
トンに於ては、ニレジスト鋳鉄−の耐摩環を鋳ぐるみさ
れた従来のピストンの場合よりも、リング溝部に於ける
温度が低く維持されることが解る。かかる結果を得たの
は、複合材料の熱伝達亭がニレジスト鋳鉄の熱伝達牟よ
りも小さく、従ってピストンヘッド６にて受けた熱が複
合材料７及び図には示されていないピストンリングを経
てエンジンのシリンダボアへ効串良く伝達されることに
よるものと弯えられる。
トンに於ては、ニレジスト鋳鉄−の耐摩環を鋳ぐるみさ
れた従来のピストンの場合よりも、リング溝部に於ける
温度が低く維持されることが解る。かかる結果を得たの
は、複合材料の熱伝達亭がニレジスト鋳鉄の熱伝達牟よ
りも小さく、従ってピストンヘッド６にて受けた熱が複
合材料７及び図には示されていないピストンリングを経
てエンジンのシリンダボアへ効串良く伝達されることに
よるものと弯えられる。
以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であること
は当業者にとって明らかであろう。
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であること
は当業者にとって明らかであろう。
第１図は本発明によるエンジン用ピストンの一つの実施
例を示す解図的縦断面図、第２図は第１図に示されたピ
ストンのリング溝部を拡大して示す解図的部分拡大縦断
園図、第３図は本発明によるエンジン用ピストンの製造
過程を示す解図、第４図は複合材料の強化材成形体の他
の一つの実施例を一部破断して示す解図的斜視図、第５
１ａはアルミニウム合金及び複合材料の被剛性試験の結
果を示すグラフ、第６！Ｉｌはピストンの濃度分布測定
試験に使用さたピストンを示す解図的縦断面図、第７図
は濃度分布測定試験の結果を示すグラフである。 １・・・ピストン、２・・・側部外周面、３〜５・・・
リング溝、６・・・ピストンヘッド、７・・・複合材料
、８・・・トップランド、９・・・セカンドランド、１
０・・・□リング溝の側壁、１１−・・複合材料の半径
方向内周面。 １２−・・上型、１３−・・下型、１４・・・鋳型、１
５・・・プランジャ、１６・・・肩部、１７・・・強化
材成形体、１８・・・モールドキャピテイ、１９・・・
アルミニウム白金溶湯、２０・・・２強化材成形体の半
径方向外周面。 ２１・・・窪み 特 許 出 願 人 トヨタ自動車工業株式会社代
理 人 弁理士 明 石 昌
輸率１図 第３図 第４ 図 第５図
例を示す解図的縦断面図、第２図は第１図に示されたピ
ストンのリング溝部を拡大して示す解図的部分拡大縦断
園図、第３図は本発明によるエンジン用ピストンの製造
過程を示す解図、第４図は複合材料の強化材成形体の他
の一つの実施例を一部破断して示す解図的斜視図、第５
１ａはアルミニウム合金及び複合材料の被剛性試験の結
果を示すグラフ、第６！Ｉｌはピストンの濃度分布測定
試験に使用さたピストンを示す解図的縦断面図、第７図
は濃度分布測定試験の結果を示すグラフである。 １・・・ピストン、２・・・側部外周面、３〜５・・・
リング溝、６・・・ピストンヘッド、７・・・複合材料
、８・・・トップランド、９・・・セカンドランド、１
０・・・□リング溝の側壁、１１−・・複合材料の半径
方向内周面。 １２−・・上型、１３−・・下型、１４・・・鋳型、１
５・・・プランジャ、１６・・・肩部、１７・・・強化
材成形体、１８・・・モールドキャピテイ、１９・・・
アルミニウム白金溶湯、２０・・・２強化材成形体の半
径方向外周面。 ２１・・・窪み 特 許 出 願 人 トヨタ自動車工業株式会社代
理 人 弁理士 明 石 昌
輸率１図 第３図 第４ 図 第５図
Claims (1)
- ピストンリングを受入れるリング溝を有するエンジン用
ピストンにして、前記リング溝の少なくとも一つのリン
グ溝の壁を郭定する部分のみが複合材料にて構成されて
いることを特徴とするエンジン用ピストン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18079481A JPS58101249A (ja) | 1981-11-11 | 1981-11-11 | エンジン用ピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18079481A JPS58101249A (ja) | 1981-11-11 | 1981-11-11 | エンジン用ピストン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58101249A true JPS58101249A (ja) | 1983-06-16 |
Family
ID=16089445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18079481A Pending JPS58101249A (ja) | 1981-11-11 | 1981-11-11 | エンジン用ピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58101249A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6041546U (ja) * | 1983-08-30 | 1985-03-23 | 株式会社 リケン | 耐摩環 |
| JPS6041547U (ja) * | 1983-08-30 | 1985-03-23 | 株式会社 リケン | 耐摩環 |
| JPS60230538A (ja) * | 1984-04-27 | 1985-11-16 | Honda Motor Co Ltd | 内燃エンジンの燃料供給量フイ−ドバツク制御方法 |
| JPH0436049A (ja) * | 1990-05-30 | 1992-02-06 | Komatsu Ltd | 内燃機関用ピストンのトップリング溝部の耐摩耗環構造 |
| US5505171A (en) * | 1993-12-04 | 1996-04-09 | St. John's Works | Reinforced insert for a metal piston |
-
1981
- 1981-11-11 JP JP18079481A patent/JPS58101249A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6041546U (ja) * | 1983-08-30 | 1985-03-23 | 株式会社 リケン | 耐摩環 |
| JPS6041547U (ja) * | 1983-08-30 | 1985-03-23 | 株式会社 リケン | 耐摩環 |
| JPH0121163Y2 (ja) * | 1983-08-30 | 1989-06-23 | ||
| JPH0121164Y2 (ja) * | 1983-08-30 | 1989-06-23 | ||
| JPS60230538A (ja) * | 1984-04-27 | 1985-11-16 | Honda Motor Co Ltd | 内燃エンジンの燃料供給量フイ−ドバツク制御方法 |
| JPH0225021B2 (ja) * | 1984-04-27 | 1990-05-31 | Honda Motor Co Ltd | |
| JPH0436049A (ja) * | 1990-05-30 | 1992-02-06 | Komatsu Ltd | 内燃機関用ピストンのトップリング溝部の耐摩耗環構造 |
| US5505171A (en) * | 1993-12-04 | 1996-04-09 | St. John's Works | Reinforced insert for a metal piston |
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