JPS5813143A - 内燃機関のピストン - Google Patents

内燃機関のピストン

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Publication number
JPS5813143A
JPS5813143A JP11015981A JP11015981A JPS5813143A JP S5813143 A JPS5813143 A JP S5813143A JP 11015981 A JP11015981 A JP 11015981A JP 11015981 A JP11015981 A JP 11015981A JP S5813143 A JPS5813143 A JP S5813143A
Authority
JP
Japan
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piston
head
main body
screws
screw
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
Application number
JP11015981A
Other languages
English (en)
Inventor
Morihiro Atsumi
渥美 守弘
Shunzo Yamaguchi
山口 俊三
Naoto Miwa
直人 三輪
Jun Niwa
丹羽 準
Kazuhiko Yasuda
和彦 安田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
Application filed by NipponDenso Co Ltd filed Critical NipponDenso Co Ltd
Priority to JP11015981A priority Critical patent/JPS5813143A/ja
Publication of JPS5813143A publication Critical patent/JPS5813143A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00Pistons 
    • F02F3/0015Multi-part pistons
    • F02F3/0023Multi-part pistons the parts being bolted or screwed together
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00Metals
    • F05C2201/02Light metals
    • F05C2201/021Aluminium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2251/00Material properties
    • F05C2251/04Thermal properties
    • F05C2251/042Expansivity

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明紘、ビスFン本体部の先端にセラミ!り材からな
るへラド部を設は先構成の内燃−関のピストンKIIL
、特にこれにおける本体部とヘッド部とorms構造の
改良に関する。
内燃機関のピストンを本体部とへラド部とに分割し1本
体部を軽金属又は軽合金で構成する一方、燃−麿Kdl
すゐこととなるへラド部を断熱性にすぐれえセフ電!−
タ材かも構成すれば、燃焼室を高aIKIm持すること
が可能となる。従うて、燃焼室での混合気の良好な燃焼
を!I!現し、 HOsI−よびc。
の低減、1及びに燃費の向上を図ることができる。
しかし−このようなピストンKThいては、本体部をな
す軽金属(@合金)とへラド部をなすセラミを夕との熱
膨張係数が大幅に異なることを考慮するとき、本体部と
へラド部とをいかにして固定すゐ:IP#、寮用化にあ
えりての大きな問題となる。
ピストンは非常な高温となるので本体部とへシト1との
聞に通常では大きな熱膨張差が生じ、これが―々の俗書
をIIJIaするからである0例えば、上記熱膨張差に
よって本体部とへラド部と0繰定に緩4が生じた)、へ
ラド部に局部的な応力が作用すると、ピストンは高速で
の往復運動を〈ル返す上、セラミtりは比幀的もろい性
質を有するので、−関の運転に支障を来たし、場合によ
りてはへtドme破損を招いて論量の運転が不能になっ
てしまう。
本発明は、上記の点に鑑みてなされ友もので、セラ識会
夕材よ)′&るへ!ド都を本体部へ固定するピストンに
おいて、その固定構造を改良し、固定の緩みおよびへシ
ト部への局部的な応力のfIP用を防止することを目的
とする。
本勤明によれば、ヘード部と本体部とは、ヘッド部の中
心部分を除−友領域に分散された複数の部所で、ネジ部
材又はビン部材によル相互Km定され、熱11螢係数の
差に起因する応力、歪がこの複数の固定部所に分散され
る。
以下、図に示す突施例に従うて本発明を説明する。
第1116−よび第2図に示す第1寮總伺にお−て、ピ
ストン1は本体部2とへシト部3とからなシ、この両者
を相互KtII定して構成される。周知の遥)このピス
トン1は内燃−関のシリン7に嵌合されて燃焼量を形成
する。その場合、燃焼量にはへ、11 t Filmが上端画で対面する。
上記本体s2は通常のに!、:、、メ(0,、Fンと同
様にアルミニ中ムなどの帳金属叉は軽合金材にて製作さ
れる。
そして、その外周面に酸ピストンリング用の#21が設
けられる。一方、燃焼11に闇す、!1仁ととなるへt
 Fillgは、ri4燃a!麿を高温に保持し得るよ
う断熱性にすぐれ九セヲミtり材から製作され、かつ本
体部2と4は同一の外径を有する円板状に形成される。
ζOへシト部3をなすセフミ會りiとしては、熱伝導係
数(断熱性)、熱膨張係数、強度および硬度等を考慮し
て、アルミナ、Vリコンカーバイド、Vリコンナイトツ
イド、叉はアfi/lすとチタンカーバイドもしくはチ
タンナイトフィトとの蟲合物および/又は固溶体が用い
られる。これらは断熱性にすぐれる上に軽量であること
から、往復運動するピストン〇一部を構成して燃焼室を
高温に保りためのへシト部の材料として好ましい、加え
て、プレス成型又はスリップキ中スティングによれば円
板形への成影が容易であ〉、まえ稜線するlI定用の大
と−fP凹所O加工が、圧粉威彫体もしく紘領−品の段
階、:で粗加工し、本焼成後Ka−上が1゜ 加工することによシ、春島に可能であるという*’点も
有する。なお、本発明者oIJ!験によれば、これらの
うちでもアルミナとチタンナイトライドとOR会物が待
に好オしかりえ。
上記本体*2とへシト部3とは複数Oネv4によ會て相
互に一部される。このネl’4による固定部新線、へシ
ト部3の中心0を中心としえ円周上の複数部所、ζこで
は1s1の円周四106部所と−これよ)も大き諭直径
の第2?円周山上の6部所とO★計1り部所に分散され
る。各円屑叫、用上06り〇一定−所は互−に同一の肩
方肉聞隔(60つを保うて1lttられ、11九111
20日屑僧上の各ii1定部所紘第1の円周−上の各固
定部所の間、2筐勤30℃位相差をもり丸位置に般けら
れる。こうして、複機O1i定部所(ネv4)は、最も
高温となるへ9V部sの中心部分を避は九肩圃部分に分
散され、かつ固定力が全域にほぼ拘等に行き渡るよう配
列される。
上記ネ14による一定の丸め1本体部2には各iii*
*所にネジ大22が設けられる。一方、へラド*NKは
、この各ネジ大と合致する位置に穴31が1#成され、
かつこの大31よ〉も大きな内径の凹所s2が各穴11
に達らなって設けられる。ネジ−は穴3!を通してネジ
大22にねじ込まれ。
これ−よ〕へ曹シト部を本体182へ固定する。専N4
011部411IilQ所azKallさtする。
各ネジ4としては、超硬、サーメ豐トある一部サファイ
ヤ等からなるネジがO1!用される。これらのネジ紘、
熱膨張差によりて本体部2とへ!ド部5horiati
c生じる歪、応力に35分に耐える強度を育讐る。菅た
、これらOネジ−によれば、本体部2シよびへtドSS
とネジとの閏の応力、歪を小さくする仁とができる。
必要に応じて、複数のネが4のうちの一部として左ネジ
が使用される。すなわち、右ネジと左ネジの双方で本体
部2とへシト部3とが固定される。
こうすれば、振動による本体部2とへシト部3との固定
の緩みを少なくすることができる。
上記本体部2とへシト部3と〇一定Kk−で。
両者の間に紘り9V−ν層をなすスベーt5が介イ゛7
在される。このスベー4#5はアスベスト、セツミック
ファイバー等のガスケツト、又は本体部を亀す軽金属(
軽合金)とへシト部をなすセラミtりとO中間的*m*
*係数を有する金属、複合材グラアYイ)勢よ)なる、
1*、各車5p40頭部と凹所s2の膨縮との開には、
ネジ4によるWIA冑強度の鉤止のため、ステンレスと
かアμミニー中ム★金等よ)麦るヲtl/ヤ6が介在さ
れる。各ネジ4と穴31との閲[Kはエポキシ樹脂等0
*mmが、必要に応じて充てんされる。
上記構成のピストンlKよれば、セフt!り材よ〉なる
へシト部3は熱膨張係数および熱伝導度が非常に小さい
ことから、内燃−関の運転中における燃焼室からの熱伝
導が緩やかであ〉、オた七〇faKよる体積膨張が極め
て小さ−0本体112へのへ豐ドI13からの熱伝達は
、断熱性。
にすぐれえスペー−?5を使用すれば、このスペー豐S
で遮断して小さくする□ことができる。この丸め本体1
112は比咬的ah一度に保たれ、その体積膨張量は小
さく押えξ賃る。従−て、ピストンlとして一体化した
場合にも、本体部とヘッド部との熱膨張差によ☆て生じ
る応力及び張変膠は、従来に比してはるかに小さくなる
こO結果、複数のネジ4を、その一部とへt Fi13
の凹11132との間にツーPVヤ6を介在させて夕t
V−ンを与えながら本体部2に螺会しえ固定構造でもっ
て、へシト部3を本体部2に強li1に固定でき、かつ
それを維持することができる。
複数のネl’4はヘッド部3の中心部をはずして複数個
を、一つ又は複数の同心円周上に設けているので、回転
方向の緩みはほとんどa視できると同時に、へシト部3
と本体部2との熱**係数差による応力及び歪賢形が均
等に分散させられる丸め、それkよる緩みは生じない。
複数のネジ4の一部を右ネジ、残シを左ネVとすれば、
振動による緩みKも対処できる。
なお、スベー号5は1本体部2とヘッド部3′とを一体
化するときの応力緩和り?F−ンであるdかpでなく、
厚さを適当に選択することによって・(、、、、、、、
、、。
弾力性を得ると共に、、燃焼室からの圧力衝撃を緩和す
るためにも盲動である。ヘッド部3とネv4との閲IN
K接着剤を使用すれば、ねじ4とへシト部3との固着は
竪固と1にシ、へシト部3と本体部2との結合は著しく
強固になる。
j13図は零発11110第2の*施例を示す、この突
9AK同定する。その余の構成は#l!1冥施例と同一
である。
上記ビン14は円柱状(角柱状でも良%/−h)で。
七ツ電!夕、超硬サーメツト、ステンレス又は耐熱金属
等からなシ、高温で竜ツミtり製のへtドs3は焼きば
めされる。その後、本体部2に内燃−関として使用され
る時に発生する温度よ)も高い温度で且つ本体部材の1
m点以下で焼きばめされて一体化される。
嬉4閣のj1!3突麿例においては、固定部材として円
柱状O顕部を有する豪数のネジ24が用いられる。その
材質は七ツミtり、超硬又はサーメツトからなる。この
各ネj’24はへシト部にその本体−と0114を面側
から螺合され、その殻焼きばめにようて−Illが本体
112に結合される。
IMS図および第6図は本発明の第4冥施例を示す、こ
の実施例でれ、本体部20上端#JK<さび状O溝23
が直径方向に貫通して設けられ、へラド郁3の下端側に
は溝23に対応する突起33が設仕られる。突起33は
溝23に焼きばめされ、これにより本体部とへシト部と
の回転方向の緩みが生じ1に%/%ようKeされる。ネ
ジ4による固定部所は1つ0円周的)上に等間隔で設叶
え4部所とされる。
以上鋺明した本発明になるピストンによれば、次のよう
な効果が得られる。
(1)セフt9夕材よシなるへシト部゛を有するので。
その断熱作用によりて、内燃機関の燃焼室な高温に保ち
、内燃−関の燃費の向上および排気ガス中のCo、He
の低減を図ることができる。特にへシト部をなすセフミ
ッタ材としてアμミナとチIンナイトフィドとの混合物
を用いると、断熱効果を高めることがてき、かつ所定形
状への成廖も春晶となる。
t2)へシト部をなすセラミ!り材は軽量であるOで、
機関の性能が劣化することがない。
13)複数Oネジ部材又はピン部材を、へ―ド部の中心
部を除%fh良部分に分散させて、本体部とへラド都と
を固定しているので、ピストンの円周方内でoraso
wt番は生じな−、まえ、本体部とへ!ド部とO熱膨彊
係数差による応力、会を分散させることができ、これに
よる固定の緩み、局部的な応力の作用も生じない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明になるピストンの第1実施例を示す平面
図、第2図は第1図のトI断面図、第311、JI4W
Aは本発明ピストンの第2、第3寮施例を示す要部の断
面疋面図、第5図は本発明ピストンのJ13寮麹例を示
す平面図、第6図は第5図0Vl−Vl断面図である。 2一本体部、3−へラド部、4−j4e24−ネジ部材
又はピン部材。 1 代理人弁珊十 間部 隆 第11!i!l 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 軽壺属叉は部会金材よシなるピストン本体部と、この本
    体l1lIO先錫K11a毅されえセラミtり材よシな
    るへラド部とを有し、 上記本体部とヘッド部とを、へラド部の中心を中心とし
    え少なくとも1つの円周上O複数部所で、ねじ部材又紘
    ピン部材によ〕、相互に固定しえ内燃−閤′Oピストン
JP11015981A 1981-07-14 1981-07-14 内燃機関のピストン Pending JPS5813143A (ja)

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JP11015981A JPS5813143A (ja) 1981-07-14 1981-07-14 内燃機関のピストン

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ID=14528541

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4887518A (en) * 1984-12-05 1989-12-19 Ngk Insulators, Ltd. Internal combustion engine piston with threaded ceramic piston head
CN102619640A (zh) * 2012-04-10 2012-08-01 无锡工艺职业技术学院 陶瓷铠装内燃机活塞及其制造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4887518A (en) * 1984-12-05 1989-12-19 Ngk Insulators, Ltd. Internal combustion engine piston with threaded ceramic piston head
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