JPS60175749A - 内燃機関用ピストン - Google Patents
内燃機関用ピストンInfo
- Publication number
- JPS60175749A JPS60175749A JP3126484A JP3126484A JPS60175749A JP S60175749 A JPS60175749 A JP S60175749A JP 3126484 A JP3126484 A JP 3126484A JP 3126484 A JP3126484 A JP 3126484A JP S60175749 A JPS60175749 A JP S60175749A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piston
- piston body
- head
- ceramic
- metal
- 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
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/10—Pistons having surface coverings
- F02F3/12—Pistons having surface coverings on piston heads
- F02F3/14—Pistons having surface coverings on piston heads within combustion chambers
-
- 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
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】
本発明は、内燃機関用のピストンに関するもので、さら
に詳しくは金属製ピストン本体の側部に設けた凹凸部と
セラミックス製ピストンヘッドの側部に設けた凹凸部を
利用してセラミックス製ピストンヘッドと金属製ピスト
ン本体を嵌め合わせ、かつ円周方向に回転することによ
り係合固着した内燃機関用ピストンである。
に詳しくは金属製ピストン本体の側部に設けた凹凸部と
セラミックス製ピストンヘッドの側部に設けた凹凸部を
利用してセラミックス製ピストンヘッドと金属製ピスト
ン本体を嵌め合わせ、かつ円周方向に回転することによ
り係合固着した内燃機関用ピストンである。
近年、内燃機関のピストンにおいては、ビストンヘッド
と金属製ピストン本体とをそれぞれ別体に形成し、ピス
トンヘッドに耐熱性があり、熱伝導率の低いセラミック
スを用い、金属製ピストン本体と一体に係合させること
により、燃焼効率を向上させ、出力を向上させるととも
にハイドロカーボン、−酸化炭素等の排出量の低減や燃
費の減少を図る試みがなされている。
と金属製ピストン本体とをそれぞれ別体に形成し、ピス
トンヘッドに耐熱性があり、熱伝導率の低いセラミック
スを用い、金属製ピストン本体と一体に係合させること
により、燃焼効率を向上させ、出力を向上させるととも
にハイドロカーボン、−酸化炭素等の排出量の低減や燃
費の減少を図る試みがなされている。
このセラミック製のピストンヘッド（以下、単にセラミ
ックヘッドともいう。）を金属製ピストン本体に係合す
る方法として、セラミックヘッドを金属製ピストン本体
にネジ止めしたり、鋳くるんだりしたものが提案されて
いるが、ネジ止めしたものはネジが緩む欠点があり、鋳
ぐるんだものは鋳込み時に、セラミックの熱膨張率に対
し金属製ピストン本体の熱膨張率が著しく大きいため、
鋳くるんだ金属の凝固後の冷却に際し、セラミック部分
に亀裂が生じて破損する欠点があった。
ックヘッドともいう。）を金属製ピストン本体に係合す
る方法として、セラミックヘッドを金属製ピストン本体
にネジ止めしたり、鋳くるんだりしたものが提案されて
いるが、ネジ止めしたものはネジが緩む欠点があり、鋳
ぐるんだものは鋳込み時に、セラミックの熱膨張率に対
し金属製ピストン本体の熱膨張率が著しく大きいため、
鋳くるんだ金属の凝固後の冷却に際し、セラミック部分
に亀裂が生じて破損する欠点があった。
本発明の目的は、従来のものに見られた前記の欠点を解
消することであり、セラミックヘッドと金属製ピストン
本体との保合を強固にし、セラミックヘッドが金属製ビ
ス１ヘン本体から離脱するのを防ぎ、セラミックヘッド
に係る局所的な応力を防止することである。
消することであり、セラミックヘッドと金属製ピストン
本体との保合を強固にし、セラミックヘッドが金属製ビ
ス１ヘン本体から離脱するのを防ぎ、セラミックヘッド
に係る局所的な応力を防止することである。
本発明の別の目的は、セラミックヘッドと金属製ピスト
ン本体との係合を極めて簡単にし、作業性を向上させる
ことにある。
ン本体との係合を極めて簡単にし、作業性を向上させる
ことにある。
本発明の内燃機関用ピストンは、金属製ピストン本体の
頂部にセラミックよりなるピストンヘッドの少なくとも
一部を嵌合固着してなる内燃機関用ピストンにおいて、
該金属製ビスＩ・ン本体の側部に設けた凹凸部と該ピス
トンヘッドの側部に設けた凹凸部を利用して該ピストン
ヘッドと該金属製ピストン本体を嵌め合わせ、かつ円周
方向に回転することにより係合固着したものである。
頂部にセラミックよりなるピストンヘッドの少なくとも
一部を嵌合固着してなる内燃機関用ピストンにおいて、
該金属製ビスＩ・ン本体の側部に設けた凹凸部と該ピス
トンヘッドの側部に設けた凹凸部を利用して該ピストン
ヘッドと該金属製ピストン本体を嵌め合わせ、かつ円周
方向に回転することにより係合固着したものである。
さらに、本発明の内燃機関用ピストンは、該ピストンヘ
ッドと該金属製ピストン本体を嵌め合わせ、かつ円周方
向に回転した後、両者を回り止めにより拘束したもので
ある。
ッドと該金属製ピストン本体を嵌め合わせ、かつ円周方
向に回転した後、両者を回り止めにより拘束したもので
ある。
また、本発明の内燃機関用ピストンは、セラミックス製
ピストンヘッドの底部および／または側部と該金属製ピ
ストン本体部との間に緩衝材を設けたものである。
ピストンヘッドの底部および／または側部と該金属製ピ
ストン本体部との間に緩衝材を設けたものである。
本発明のピストンヘッドを構成するセラミック材料とし
ては、Ａｌ２Ｏ３、Ｚ’ｒ０２、ＭｇＡｌ、０．、の様
な酸化物、ＳｉＣ、，８４Ｇ 、、Ｔｉｃの様な炭化物
、５ｉｌＮ今、ＡＩＮ 、 ＴｉＮの様な窒化物、サイ
アロン等の酸窒化物の他、ＦＲＣ（繊維強化セラミック
）等の複合材料、コージェライト、グラスセラミックス
等がある。
ては、Ａｌ２Ｏ３、Ｚ’ｒ０２、ＭｇＡｌ、０．、の様
な酸化物、ＳｉＣ、，８４Ｇ 、、Ｔｉｃの様な炭化物
、５ｉｌＮ今、ＡＩＮ 、 ＴｉＮの様な窒化物、サイ
アロン等の酸窒化物の他、ＦＲＣ（繊維強化セラミック
）等の複合材料、コージェライト、グラスセラミックス
等がある。
本発明のセラミックヘッドは、金型プレス法、スリップ
キャスト法、射出成形法等のセラミック成形の常法によ
り成形する。このうち特にスリップキャスト法と射出成
形法は、最終形状に近い成形体が得られるため有利であ
る。これらの成形方法により得られた成形体を、必要に
より仮焼して、本発明の凹凸部を設けた形状に機械加工
し、本焼成した後、仕上げ加工を行い、セラミックヘッ
ドを形成する。
キャスト法、射出成形法等のセラミック成形の常法によ
り成形する。このうち特にスリップキャスト法と射出成
形法は、最終形状に近い成形体が得られるため有利であ
る。これらの成形方法により得られた成形体を、必要に
より仮焼して、本発明の凹凸部を設けた形状に機械加工
し、本焼成した後、仕上げ加工を行い、セラミックヘッ
ドを形成する。
金属製ピストン本体は、アルミ合金等の軽合金よりなり
鋳込み成形後、外周面、ピストンリングが嵌合する溝、
本発明の凹凸部等を機械加工により形成する。
鋳込み成形後、外周面、ピストンリングが嵌合する溝、
本発明の凹凸部等を機械加工により形成する。
本発明のさらに詳しい構成を図示の実施例にもとずいて
説明する。
説明する。
第１図〜第６図は、本発明の内燃機関用ピストンを示し
、セラミックヘッド１の内側部または外側部に設けた凹
凸部ＩＡと金属製ピストン本体２の内側部または外側部
に設けた凹凸部２Ａとが嵌合後、円周方向に回転するこ
とにより係合固着されている。
、セラミックヘッド１の内側部または外側部に設けた凹
凸部ＩＡと金属製ピストン本体２の内側部または外側部
に設けた凹凸部２Ａとが嵌合後、円周方向に回転するこ
とにより係合固着されている。
第２図、第３図、および第６図は、本発明の内燃機関用
ピストンに回り止めを設けた例を示している。第２図、
第６図はセラミックヘッド１と金属製ピストン本体２と
間にラチェット機構の回り止め４を設けた例である。回
り止め４は、セラミックヘッドｌと金属製ピストン本体
２とが回転して係合される前は回り止めの収納部５に収
納され、セラミックヘッド１と金属製ピストン本体２と
が嵌合して回転するにつれ、セラミックヘッドｌ外周を
摺動し、セラミックヘッド１が所定の位置に達した後、
回り止めの収納部５から飛び出し、セラミックヘッド１
と金属製ピストン本体２を固定し、両者が係合後に緩む
ことを防く゛働きをする。
ピストンに回り止めを設けた例を示している。第２図、
第６図はセラミックヘッド１と金属製ピストン本体２と
間にラチェット機構の回り止め４を設けた例である。回
り止め４は、セラミックヘッドｌと金属製ピストン本体
２とが回転して係合される前は回り止めの収納部５に収
納され、セラミックヘッド１と金属製ピストン本体２と
が嵌合して回転するにつれ、セラミックヘッドｌ外周を
摺動し、セラミックヘッド１が所定の位置に達した後、
回り止めの収納部５から飛び出し、セラミックヘッド１
と金属製ピストン本体２を固定し、両者が係合後に緩む
ことを防く゛働きをする。
第３図は回り止めの別の例で、金属製ピストン本体２の
内側から回り止めネジ６を挿入した場合を示している セラミックヘッド１と金属製ピストン本体２とは第１図
、第３図、第５図に示すように少なくとも１つ以上の凹
凸部で嵌め合わされる。第１図は２段の凹凸部の例であ
り、第３図は１段の凹凸部の例である。
内側から回り止めネジ６を挿入した場合を示している セラミックヘッド１と金属製ピストン本体２とは第１図
、第３図、第５図に示すように少なくとも１つ以上の凹
凸部で嵌め合わされる。第１図は２段の凹凸部の例であ
り、第３図は１段の凹凸部の例である。
セラミックヘッド１の形状は金属製ピストン本体に収容
される場合と金属製ピストン本体の上部を覆う場合とが
ある。第１図、第２図は金属製ピストン本体２の四部に
嵌まりこみ、上部が金属製ピストン本体２の外径より小
さい形状の例であり、第３図〜第６図はセラミックヘッ
ド１の上部を金属製ピストン本体２の外径と実質的に同
しにした例である。後者にあっては、セラミックを利用
した時の断熱効果をより一層高めることができる。
される場合と金属製ピストン本体の上部を覆う場合とが
ある。第１図、第２図は金属製ピストン本体２の四部に
嵌まりこみ、上部が金属製ピストン本体２の外径より小
さい形状の例であり、第３図〜第６図はセラミックヘッ
ド１の上部を金属製ピストン本体２の外径と実質的に同
しにした例である。後者にあっては、セラミックを利用
した時の断熱効果をより一層高めることができる。
第１図〜第４図は緩衝材を設けた例を示し、第１図、第
２図にはセラミックヘッド１の底部と金属製ピストン本
体２との間に緩衝材３を設けた例が示され、第３図、第
４図にはセラミックヘッド１が金属製ピストン本体２と
嵌合する凹凸部と金属製ピストン本体２との間に緩衝材
３を設けた例が示されている。
２図にはセラミックヘッド１の底部と金属製ピストン本
体２との間に緩衝材３を設けた例が示され、第３図、第
４図にはセラミックヘッド１が金属製ピストン本体２と
嵌合する凹凸部と金属製ピストン本体２との間に緩衝材
３を設けた例が示されている。
この緩衝材３の働きは、セラミックヘッド１と金属製ピ
ストン本体２の嵌合部の間隙を小さくして緩みを防止し
、強固に固着させると共にセラＺ ’７クヘソド１と金
属製ピストン本体２との大きな熱膨張差を緩和し、機関
として作動中にセラミ・ツクヘッド１が局所的な応力か
ら破壊するのを防ぐ役目をする。
ストン本体２の嵌合部の間隙を小さくして緩みを防止し
、強固に固着させると共にセラＺ ’７クヘソド１と金
属製ピストン本体２との大きな熱膨張差を緩和し、機関
として作動中にセラミ・ツクヘッド１が局所的な応力か
ら破壊するのを防ぐ役目をする。
緩衝材３の材質は、耐熱性を有し、弾力性に冨むものが
良く、たとえばＳｉＣ繊維、アルミナ繊維、アスベスト
繊維等のセラミックスファイバーが好適な例としてあげ
られる。
良く、たとえばＳｉＣ繊維、アルミナ繊維、アスベスト
繊維等のセラミックスファイバーが好適な例としてあげ
られる。
以上、詳細に説明したように、本発明の内燃機関用ピス
トンは、セラミックヘッドの側部と金属製ピストン本体
との側部の凹凸部を互いに嵌め合せ、円周方向に回転す
ることにより、極めて簡単にかつ強固にセラミックヘッ
ドを金属製ピストン本体に係合固着することができた。
トンは、セラミックヘッドの側部と金属製ピストン本体
との側部の凹凸部を互いに嵌め合せ、円周方向に回転す
ることにより、極めて簡単にかつ強固にセラミックヘッ
ドを金属製ピストン本体に係合固着することができた。
さらにセラミックヘッドと金属製ピストン本体との間に
は緩みが生じないので機関として動作中にセラミック部
に局所的な応力が発生せず、セラミック部から破壊する
こともなくなった。
は緩みが生じないので機関として動作中にセラミック部
に局所的な応力が発生せず、セラミック部から破壊する
こともなくなった。
このように本発明のピストンは、従来のピストンに比べ
簡単にでき不良が少ないので産業上有用である。
簡単にでき不良が少ないので産業上有用である。
第１図〜第６図は本発明の内燃機関用ピストンの実施例
を示す断面図であり、 第１図は第２図の１−１矢視断面図、 第２図は第１図のＩＩ−ＴＩ矢視断面図、第３図は第４
図のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図、第４図は第３図のＩＶ
−ＩＶ矢視断面図、第５図は第６図のＶ−Ｖ矢視断面
図、 第６図は第５図のνＩ −Ｖｌ矢視断面図である。 １・・セラミックヘッド ２・・金属製ピストン本体 ＩＡ・セラミックヘッドの凹凸部 ２人・金属製ピストン本体の凹凸部 ３・・緩衝材 ４・・回り止め ５・・回り止めの収納部 ６・・回り止め用ネジ ０ 萌 １ 図 第２図 第 ３ 図 第４図
を示す断面図であり、 第１図は第２図の１−１矢視断面図、 第２図は第１図のＩＩ−ＴＩ矢視断面図、第３図は第４
図のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図、第４図は第３図のＩＶ
−ＩＶ矢視断面図、第５図は第６図のＶ−Ｖ矢視断面
図、 第６図は第５図のνＩ −Ｖｌ矢視断面図である。 １・・セラミックヘッド ２・・金属製ピストン本体 ＩＡ・セラミックヘッドの凹凸部 ２人・金属製ピストン本体の凹凸部 ３・・緩衝材 ４・・回り止め ５・・回り止めの収納部 ６・・回り止め用ネジ ０ 萌 １ 図 第２図 第 ３ 図 第４図
Claims (6)
- （１）金属製ピストン本体の頂部にセラミ・ツクよりな
るピストンヘッドの少なくとも一部を嵌合固着してなる
内燃機関用ピストンにおいて、該金属製ピストン本体の
側部に設けた凹凸部と該ピストンヘッドの側部に設けた
凹凸部を利用して該ピストンヘッドと該金属製ピストン
本体を嵌め合わせ、かつ円周方向に回転することにより
係合固着したことを特徴とする内燃機関用ピストン。 - （２）該ピストンヘッドと該金属製ピストン本体を嵌め
合わせ、かつ円周方向に回転した後、両者を回り止めに
より拘束した特許請求の範囲第１項記載の内燃機関用ピ
ストン。 - （３）該ピストンヘッドの底部と該金属製ピストン本体
との間に緩衝材を設けた特許請求の範囲第１項または第
２項記載の内燃機関用ピストン。 - （４）該ピストンヘッドの側部と該金属製ピストン本体
との間に緩衝材を設けた特許請求の範囲第１項または第
２項記載の内燃機関用ピストン。 - （５）緩衝材がセラミックファイバーである特許請求の
範囲第３項または第４項記載の内燃機関用ピストン。 - （６）該ピストンヘッドが該金属製ピストン本体に収容
される部分と該金属製ピストン本体の上部を覆う部分と
よりなる特許請求の範囲第１項ないし第５項いずれかに
記載の内燃機関用ピストン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3126484A JPS60175749A (ja) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | 内燃機関用ピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3126484A JPS60175749A (ja) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | 内燃機関用ピストン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60175749A true JPS60175749A (ja) | 1985-09-09 |
Family
ID=12326479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3126484A Pending JPS60175749A (ja) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | 内燃機関用ピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60175749A (ja) |
Cited By (3)
| 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 |
| WO2012090872A1 (ja) * | 2010-12-27 | 2012-07-05 | 三菱自動車工業株式会社 | ピストン |
| JP2012137061A (ja) * | 2010-12-27 | 2012-07-19 | Mitsubishi Motors Corp | ピストン |
-
1984
- 1984-02-20 JP JP3126484A patent/JPS60175749A/ja active Pending
Cited By (5)
| 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 |
| WO2012090872A1 (ja) * | 2010-12-27 | 2012-07-05 | 三菱自動車工業株式会社 | ピストン |
| JP2012137061A (ja) * | 2010-12-27 | 2012-07-19 | Mitsubishi Motors Corp | ピストン |
| JP5772834B2 (ja) * | 2010-12-27 | 2015-09-02 | 三菱自動車工業株式会社 | ピストン |
| US9546733B2 (en) | 2010-12-27 | 2017-01-17 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Piston |
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