JPS60116843A - 内燃機ピストンの構造 - Google Patents
内燃機ピストンの構造Info
- Publication number
- JPS60116843A JPS60116843A JP22503383A JP22503383A JPS60116843A JP S60116843 A JPS60116843 A JP S60116843A JP 22503383 A JP22503383 A JP 22503383A JP 22503383 A JP22503383 A JP 22503383A JP S60116843 A JPS60116843 A JP S60116843A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ceramic plate
- piston
- main body
- metal
- combustion engine
- 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
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
- F02F7/0085—Materials for constructing engines or their parts
- F02F7/0087—Ceramic materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/28—Other pistons with specially-shaped head
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic 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】
のである。
近年セラミックをエンジン材料に使用スることが盛んに
試みられている０ピストンについても同じ様なことが行
われている。
試みられている０ピストンについても同じ様なことが行
われている。
シリンダーのセラミック化に伴って、ピストンには必然
的に高い耐熱性が要求されてくる。
的に高い耐熱性が要求されてくる。
特にピストンヘッド部にはこれが要求される。
このために、エンジンのセラミック化に対してピストン
は従来の金属製ピストンのヘッド部にセラミック板金貼
シっけて側熱性を高めることが行われている。
は従来の金属製ピストンのヘッド部にセラミック板金貼
シっけて側熱性を高めることが行われている。
これは、耐熱、耐酸化に対しては、確かに効果が認めら
れるが、熱′＃ｉ撃、金属母体との熱膨張の差が大いに
問題になっている。
れるが、熱′＃ｉ撃、金属母体との熱膨張の差が大いに
問題になっている。
ます熱衝撃で亀裂が入ったり、あるいは線膨張係数の違
いで同じ様に亀裂が発生したシ、金属母体とセラミック
板が剥離することがある１、ピストンのセラミック化の
ためには仁の問題はどうしても解決しなければならない
。
いで同じ様に亀裂が発生したシ、金属母体とセラミック
板が剥離することがある１、ピストンのセラミック化の
ためには仁の問題はどうしても解決しなければならない
。
本発明は、以上の様な状況をふまえてなされＪ＋−＾＋
ｎ４ ｈ Ｌニーｓ 、＋＋ Ｊ＋ 譬ｓハ＝ＬＬ ７
ｔ＋’６ｖｊＩ ＋＋ を五八属との間の線膨張係数の
違いの問題を解決した新規なピストン構造を提供せんと
するものである。
ｎ４ ｈ Ｌニーｓ 、＋＋ Ｊ＋ 譬ｓハ＝ＬＬ ７
ｔ＋’６ｖｊＩ ＋＋ を五八属との間の線膨張係数の
違いの問題を解決した新規なピストン構造を提供せんと
するものである。
本発明は、まず熱衝扉の問題に対しては、一枚の板を小
面積片に分割して、応力の分散をはかったことである。
面積片に分割して、応力の分散をはかったことである。
少くともエンジン使用時、ピストンに働く熱輔ｓＨに対
しては十分に劃える面積まで面積を細分化したことであ
る。
しては十分に劃える面積まで面積を細分化したことであ
る。
線＋ｈｖ張係数の違いについては、これも同じ様に、小
面積片に分ν１１て、一枚一枚は物理的には全く縁の切
れた状態にして、全体的な伸び１の分散化を計ったもの
であシ、使用条件のもとで、たとえ伸び、収縮量に差が
出たとしても、これによって破１７４が起きない所まで
面積の細分化を計ったことである。しかも分割片の一飼
一個はそれぞれ単独で本体金属と接合し、それぞれが単
独で本体全類の伸び、収稲に対応できるイ５）にしたこ
とである。
面積片に分ν１１て、一枚一枚は物理的には全く縁の切
れた状態にして、全体的な伸び１の分散化を計ったもの
であシ、使用条件のもとで、たとえ伸び、収縮量に差が
出たとしても、これによって破１７４が起きない所まで
面積の細分化を計ったことである。しかも分割片の一飼
一個はそれぞれ単独で本体金属と接合し、それぞれが単
独で本体全類の伸び、収稲に対応できるイ５）にしたこ
とである。
本発明は、以上の様な％徴を有し、その要旨は、鋳造金
属から成るピストン本体ヘッド部に焼結セラミック板が
接合された構造の内燃機ピストンであって、該セラミッ
ク板は独立した複数個のセグメント板の集合体がら成シ
、各セグメント板はそれぞれ単独で該ｆｊＪ造金Ｂ３に
一体接合されていることｔ−％徴とする内燃機ピストン
の構造である。
属から成るピストン本体ヘッド部に焼結セラミック板が
接合された構造の内燃機ピストンであって、該セラミッ
ク板は独立した複数個のセグメント板の集合体がら成シ
、各セグメント板はそれぞれ単独で該ｆｊＪ造金Ｂ３に
一体接合されていることｔ−％徴とする内燃機ピストン
の構造である。
次に本発明構造を図面によって説明する。
第１〜２図は、本発明の代表的な構造の説明図であシ、
第１図は断面図、第２図は平面図である。第３〜４図は
更に他の実施例の構造を示したものである。
第１図は断面図、第２図は平面図である。第３〜４図は
更に他の実施例の構造を示したものである。
第１〜２図において、 （１）は鋳造によって作られた
ピストン本体、 （２）はピストン本体（１）のヘッド
部に接合されたセラミック板であり、これは一枚の板で
はなく、複数個の小面積のセグメントに分割されたもの
からできている。
ピストン本体、 （２）はピストン本体（１）のヘッド
部に接合されたセラミック板であり、これは一枚の板で
はなく、複数個の小面積のセグメントに分割されたもの
からできている。
セグメントへの分割は、図に示す様にリング状に分断さ
れており１個々のリングは互に全く脈の切れた状態にお
かれている。
れており１個々のリングは互に全く脈の切れた状態にお
かれている。
（３）は各リングの下部に一体的に設けられた咬合突起
であ見 これは銚造金属に鋳包まれた形で包み込まれて
おシ、冷却時の収縮力にょって本体（２）に堅く結合さ
れている。特に突起は図に示す様に逆テーノ（−状の切
シ込みがつけられている／こめに、この切シこみに注入
され、凝固、収縮する金腐は、−棹のクサビの様な働き
をする様になり、強固に固定する〇 一方、エンジン使用時、セラミック板の表面は激しい熱
衝ス゛１にさらされることになるが、これは、図に示す
棒ないくつかのリング状のセグメントに分割されて互に
縁の切れた状態になっているので、少くとも一個のリン
グセグメントの中でこれに十分耐えることができれば全
体的に亀裂の発生ずることはない。熱衝ｌこの！ｊ度を
ｆｉ ｍルて、一枚のリングの巾および厚さを決定して
おけば十分にこれに耐えることができる。
であ見 これは銚造金属に鋳包まれた形で包み込まれて
おシ、冷却時の収縮力にょって本体（２）に堅く結合さ
れている。特に突起は図に示す様に逆テーノ（−状の切
シ込みがつけられている／こめに、この切シこみに注入
され、凝固、収縮する金腐は、−棹のクサビの様な働き
をする様になり、強固に固定する〇 一方、エンジン使用時、セラミック板の表面は激しい熱
衝ス゛１にさらされることになるが、これは、図に示す
棒ないくつかのリング状のセグメントに分割されて互に
縁の切れた状態になっているので、少くとも一個のリン
グセグメントの中でこれに十分耐えることができれば全
体的に亀裂の発生ずることはない。熱衝ｌこの！ｊ度を
ｆｉ ｍルて、一枚のリングの巾および厚さを決定して
おけば十分にこれに耐えることができる。
また一方ｔｉｏ造金属とセラミック板の伸び、収Ｋｉｉ
Ｊｉ＋−の違いも、上記した様に小面ｈｋ上セグメン
ト分割されているので、これも分散化が絹られ少くとも
一個のリング内で、多少伸び、収縮に差異がでても破壊
しない様に細分化を行っておれば、この問題も解決され
る０少くとも溶融金ド召萌會ド人吠すＩ−’空〃急に？
杵翔１され石寸での１川に。
Ｊｉ＋−の違いも、上記した様に小面ｈｋ上セグメン
ト分割されているので、これも分散化が絹られ少くとも
一個のリング内で、多少伸び、収縮に差異がでても破壊
しない様に細分化を行っておれば、この問題も解決され
る０少くとも溶融金ド召萌會ド人吠すＩ−’空〃急に？
杵翔１され石寸での１川に。
膨張、収縮量に差異による亀裂が起らなければこれと逆
の昇温過程でもある程贋は十分耐えることができる。
の昇温過程でもある程贋は十分耐えることができる。
第３〜４図は、咬合突起の他の実施例を示したものであ
る。
る。
第３図れ突起の側面に溝（４）を形成して、この中に溶
融金属な侵入、凝固させて、固定化を４つだものである
。
融金属な侵入、凝固させて、固定化を４つだものである
。
第４図は、第１〜２図の九カ合の逆テーパー状の切シこ
みを突起の一方の側ｉＭＴのみに行ったものであル、同
じ様な効果が得られる。
みを突起の一方の側ｉＭＴのみに行ったものであル、同
じ様な効果が得られる。
以上第１〜４図の咬合突起の形状は、りには、鋳造金属
の収縮力によって、−オ甲の引つかかシあるいはクサビ
効果を生じさせ、これによって鋳造金属との密着、同友
化をねらったものである。同じ様な効果が得られるもの
であれば、以上の実施例の形には何らこだわる必要はな
い。
の収縮力によって、−オ甲の引つかかシあるいはクサビ
効果を生じさせ、これによって鋳造金属との密着、同友
化をねらったものである。同じ様な効果が得られるもの
であれば、以上の実施例の形には何らこだわる必要はな
い。
次に本発明に適用できるセラミック板の拐テ↓であるが
、通電の一枚板のものであれば熱鴨・Ｉ撃を考慮して当
然線Ｊ＃張係数の小さなものを選ぶ必挟があるが、本発
明では、上記した杵な存を造であるので、多少線膨張係
数の大きなものも使用できる。たとえばアルミナ、ジル
コニア等のものも使用できる。
、通電の一枚板のものであれば熱鴨・Ｉ撃を考慮して当
然線Ｊ＃張係数の小さなものを選ぶ必挟があるが、本発
明では、上記した杵な存を造であるので、多少線膨張係
数の大きなものも使用できる。たとえばアルミナ、ジル
コニア等のものも使用できる。
また一般にピストンに使用する金属材料は鉄に代表され
る様に線膨張係数はかな９太きい。
る様に線膨張係数はかな９太きい。
このために低膨張のセラミックスと組合せると膨張量の
差異は益々大きくなるが、本発明では少くともアルミナ
ＨＪｆｆｉのものは使用できるのでこの差異は小さくな
シ歪の問題も程度をおさえることができる。鋳造金属と
しては、鋳鉄、アルミニウムを使用することができる。
差異は益々大きくなるが、本発明では少くともアルミナ
ＨＪｆｆｉのものは使用できるのでこの差異は小さくな
シ歪の問題も程度をおさえることができる。鋳造金属と
しては、鋳鉄、アルミニウムを使用することができる。
次に本発明構造物の製法について参考のためにｆＴｈ’
ｉ、ｌに述べる。
ｉ、ｌに述べる。
まず予じめリング状に分割されたセラミック板（例えば
アルミナ）セグメントをθ１造用の鋳型中にセットし、
鋳湯時の熱ショックで各セグメントが削れない様に予熱
する。あるいは予熱したセグメントを鋳型中にセットし
て、溶湯金属（例えばａ１ｓ鉄、アルミニウム等）を注
湯する。
アルミナ）セグメントをθ１造用の鋳型中にセットし、
鋳湯時の熱ショックで各セグメントが削れない様に予熱
する。あるいは予熱したセグメントを鋳型中にセットし
て、溶湯金属（例えばａ１ｓ鉄、アルミニウム等）を注
湯する。
各セグメントの間隙および咬合突起の洛に溶湯が侵入し
、充たされる。
、充たされる。
溶融金属の凝固時の収縮力によって、および凝固後常温
に冷却されるまでの収縮力によって溝に充填された金属
は、中にくいこむ様になる。
に冷却されるまでの収縮力によって溝に充填された金属
は、中にくいこむ様になる。
一種のクサビ作用が働く様になる。これによって、セグ
メントとＭ造金九の間には隙間が発生することなく緊密
に密漸する。
メントとＭ造金九の間には隙間が発生することなく緊密
に密漸する。
冷却後、必要な機械加工、セラミック部についてはＭＵ
Ｍ加工が行われて製品化される。
Ｍ加工が行われて製品化される。
本発明は、以上詳記した様に、セラミックを使用したピ
ストンの熱衝陶″（と線膨張係数の問題ｆｉＪ１１決で
きるものであυ、併せて、セラミックとして安価で、熱
的に安定なアルミナ等の酸化物を使用することができる
特徴を有するものである。
ストンの熱衝陶″（と線膨張係数の問題ｆｉＪ１１決で
きるものであυ、併せて、セラミックとして安価で、熱
的に安定なアルミナ等の酸化物を使用することができる
特徴を有するものである。
第１〜２図は本発明の代表的な構造の説明図、第３〜４
図は、咬合突起の他の実施例を示したものである。 （１）・・・・・・・ ピストン本体 （２）・・・・・・・ セラミック板セグメント（３）
・・・・・・・咬合突起 （４）・・・・・・・収合俊起の溝 特許出願人 株式会社 ア キ タ 代表者 久 保 好 政 図１ 図３ 図２ 図４
図は、咬合突起の他の実施例を示したものである。 （１）・・・・・・・ ピストン本体 （２）・・・・・・・ セラミック板セグメント（３）
・・・・・・・咬合突起 （４）・・・・・・・収合俊起の溝 特許出願人 株式会社 ア キ タ 代表者 久 保 好 政 図１ 図３ 図２ 図４
Claims (2)
- （１）鋺造金践から成るピストン本体ヘッド部に焼結セ
ラミック板が接合された構造の内燃機ピストンであって
、該セラミック板は独立した複数個のセグメント板の集
合体から成シ、各セグメント板はそれぞれ単独で該鋳造
金属に一体接合されていることｆ：ｑ！ｉ徴とする内燃
機ピストンの構造 - （２）上記セラミック板が、リング状セグメントの集合
体から成ることを特徴とする特許請求の範囲第一項にｈ
Ｌつ載の内燃機ピストンの構造（３）上１ｉＣＱ造金属
とセグメントの接合は、該セグメントに一体的に形成さ
れている咬合突起を、該１造金属が鋳包んで圧縮固定す
ることによってなされていることを特徴とする特許請求
の範囲第一項、第二項に記載の内燃機ピストンの構造
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22503383A JPS60116843A (ja) | 1983-11-28 | 1983-11-28 | 内燃機ピストンの構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22503383A JPS60116843A (ja) | 1983-11-28 | 1983-11-28 | 内燃機ピストンの構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60116843A true JPS60116843A (ja) | 1985-06-24 |
Family
ID=16823002
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22503383A Pending JPS60116843A (ja) | 1983-11-28 | 1983-11-28 | 内燃機ピストンの構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60116843A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| CN108757208A (zh) * | 2018-08-01 | 2018-11-06 | 广西玉柴机器股份有限公司 | 螺线管顶置密绕闭式循环冷却活塞连杆组 |
-
1983
- 1983-11-28 JP JP22503383A patent/JPS60116843A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| CN108757208A (zh) * | 2018-08-01 | 2018-11-06 | 广西玉柴机器股份有限公司 | 螺线管顶置密绕闭式循环冷却活塞连杆组 |
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