JPS61112767A - 組立形ピストン - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は内燃機関用のピストンに係り、特に高出力高回
転のディーゼルエンジンに好適な組立形ピストンに関す
る。

（従来技術） 従来から筒内圧が高く燃焼温度が高いディーゼルエンジ
ン用に組立形ピストンが開発されている。

従来の組立形ピストンにはピストンの頂部とスカート部
を別体とし、スカート部をアルミ合金で形成したもの（
実公昭５７−８２！７７号）や、ピストン頂部のクラウ
ン部を特殊鋼製の別体として、スカート部が一体のピス
トン本体をノジュラー鋳鉄で形成したもの（特公昭４８
−２８８２８号）がある。

しかしながら前者のスカート部別体形ではスカート部に
作用するスラスト力を受けるためにスカート部を厚肉に
形成する必要があり、ピストンの重量が増加するという
問題がある。ｔた後者のクラウン部側体形ではスカート
部がノジュラー鋳鉄製であるため高回転時に焼付きが発
生し易いという問題がある。

（発明の目的） 本発明は内燃機関の高出力高回転化のために高くなる傾
向にある筒内圧や燃焼温度に耐え得るとともに、軽量で
高回転化にも対応することができ、しかも高回転時に焼
付きが発生しにくい組立形ピストンを提供することを目
的としている。

（発明の構成） 本発明は、ピストンの燃焼室に面した部分とピストンピ
ンボス部からなるピストン本体を強度の強い材質で形成
し、ピストンの頂部周縁部とリング溝部からなるクラウ
ン部を耐熱性および耐摩耗性の高い材質で形成し、この
クラウン部を前記ピストン本体に固着して設け、ピスト
ンのスカート部を軽量で耐焼付性の高い材質で形成し、
このスカート部とピストン本体との間にスカート部に作
用するスラスト力を保持する保持部材を設け、保持部材
にスラスト力が伝達するようにスカート部をピストン本
体に取付けたことを特徴とする組立形ピストンである。

（実施例） 本発明を適用したディーゼルエンジン用のピストンのピ
ストンピン軸方向に沿った面の縦断面を示す２１図およ
びピストンピン軸方向に直交する面の縦断面を示す第２
図において、２は薄肉のノジュラー鋳鉄（ＦＣＤと称す
る。）製のピストン本体である。ピストン本体２は上面
部４、ピストンピンボス部６、下部リング溝部８を縦リ
プ１０１横リプ１２で連結した一体構造となっている。

、ト面部４は中央部が上方に突出したＦＣＤ製のもので
あり、主燃焼室１４に面して爆発時の高圧の筒内圧にも
耐え得る強度を有している。下部リング溝部８には第４
リング溝８ｄが形成されている。。

ピストンピンボス部６はピストンピン１６を嵌合させて
保持するように形成されている。

上面部４０半径方向外方にはクラウン部１８が固着され
ている。クラウン部１８はピストンの頂部周縁部２０、
上部リング溝部２２、からなり、内部に冷却油を流通さ
せる冷却室２４が形成されている。周縁部２０は主燃焼
室１４を囲むように形成され、周縁部２０と上面部４で
ピストンの頂部が形成されている。上部リング溝部２２
には第１リング溝８ａ、第２リング溝８ｂ％第８リング
溝８Ｃが形成されている。以上のクラウン部１８はクロ
ムとマンガンを含有する合金Ｍ（以下ＳＣＭ）製の一体
構造であり、主燃焼室１４を囲む周縁部２０の高温に耐
え得る材質を使用し、更に上部リング溝部２２には浸炭
焼入れが施されて耐摩耗性を向上させである。なお冷却
室２４に連通したオイル孔２４ａ（第２図）が形成され
ている。

クラウン部１８はピストン本体２との接合面、すなわち
縦リプ１０に沿った溶接部２５ｊ＋Ｐよび横リプ１２に
沿った溶接部２６を全周にわたって電子ビーム溶接して
ピストン本体２に固着されている。

下部リング溝部８の下方かつボス部６の外方にはスカー
ト部８０が設けられている。スカート部８０はボス部６
に当接する円筒部８２、シリンダ内面をｎ！Ｉ動する円
筒面状の摺動部８４（第２図）からなる一体構造に形成
されている。円筒部８２の内周面には環状溝８６が形成
されておシ、環状溝８６にサークリップ８８を嵌合させ
てスカート部８０をピストン本体２に取付けている。こ
の状態で円筒部８２の内側端面８２ａはボス部６の外側
端面６ａとはわずか遊離しており、突起８２ｂは下部リ
ング溝部８の段部８ｅに嵌合している。

以上のスカート部８０は軽量で耐焼付性が高く熱膨張率
の小さな例えば繊維入シ強化軽合金（以下Ｆ’ＲＩＩＩ
、称する）ローエックス等の７μミ合金（以下ＡＩと称
する。）で製せられている。

摺動部８４の内周面には保持部材４０が密接している。

保持部材４０は第８図に示すように両側のボス部６間に
アーチ状ＶＣ掛渡されており、ボス部６および下部リン
グ溝部８に連続して（第２図参照）一体に形成されてい
る。

次に作用を説明する。以上のような組立形ピストンでは
主燃焼室１４の爆発圧力はピストン本体２の上面部４か
ら縦リプ１０を通ってボス部６に伝わり、ピストンピン
１６で支持される０周縁部２０に伝達された熱はオイル
孔２４ａから冷却室２４内を流通する冷却油で冷却され
、周縁部２０から両リング溝部８．２２および保持部材
４０に伝：ｂる熱量は僅かである。また摺動部８４に作
用するスラスト力は保持部材４０からボス部６に伝わり
て支持される。スカー）８０は環状溝８６にサークリッ
プ３８を嵌合し、ピストンピン１６を介して、ピストン
本体２に取付られていて、本体のヌフスト受部４０に密
着して位置決めされている。

また製造工程において溶接部２６は第１図に示すように
リングｆＩｔａＣの底面に位置しているので、溶接部２
６の仕上げ程度が余り高くなくてもよい。

（発明の効果） 以上説明したように本発明による組立形ピストンは、主
燃焼室１４１Ｃ面した上面部４とピストンピンボス部６
等からなるピストン本体２を例えばＦＣＤ材のような強
度の強い材質で形成したので、高出力化によって高圧化
した筒内圧に耐えることができ、爆発による荷重をピス
トンピンボス部６に伝達してピストンピン１６で支持す
ることができる。

またピストンの頂部の縁部２０と上部リング溝部２２か
らなるクラウン部１８を例えばＳＣＭ材等のような耐熱
性および耐摩耗性の高い材質で形成し、このクラウン部
１８をピストン本体２に電子ビーム溶接で固着したので
、主燃焼室１４を囲み量も熱負荷が高い周縁部２０の耐
熱限度を従来ＯＦ　ＯＤ材（Ｄ４５０’Ｃカラ５５０°
Ｃに向上させることができ、と蔀リング溝部２２の耐摩
耗性も向上させることができる。しかも、ＳＣＭ材は焼
入性がよいので上部リング溝部２２には浸度焼入又は高
周波焼入が可能である。

ピストンのスカート部８０を例えばＡｌ材又はＦＲＭ材
のような軽量で耐焼付性の高い材質で形成し、このスカ
ート部８０とピストン本体２との間にスカート部８０の
摺動部３４に作用するスラスト力を保持する保持部材４
０を設け、保持部材４０にスラスト力が伝達するように
スカーを部８０をピストン本体２に取付けたので、スカ
ート部８０を薄肉にしても摺動部８４に作用するスラス
ト力は保持部材４０で保持することができ一′ピストン
全体を軽量化することができ、耐焼付性も高くピストン
本体２、クラウン部１８の熱変形も伝わらず高回転化に
最適である。

ヌカ−）　ｍ　ａ　ｏへの熱伝導は少いので、スカート
部の熱膨張が小さく、Ｖリンダと摺動部８４とのクリア
ツンスを小さくでき、スヲツデ音を低減できる。

（別の５！施例） （１）　　保持部材は第２図、第８図に示すようなもの
に限らず、第５図に示すように保持部材５０と下部リン
グ溝部８とを切離してピストン本体２、クラウン部１８
からの熱伝達を減少させて、保持部材５０および摺動部
８４（スカート部）の熱変形を防止することもできる。

また第６図に示すように保持部材６０の接触面６２を平
面状とし、摺動部８４に突起部６４を設けて、接触部を
平面加工として、第３図の場合と比較して加工の容易化
を計ってもよい。

さらに保持部材は必らずしもピストン本体２に一体のも
のに限らず、例えばスカート部３０に一体に設けてもよ
いし、ピストン本体２およびスカート部８００両者から
別体でもよい。

（２）　　スカート部は第１図、′Ｗ、２図に示すよう
に円筒状のものに限らず、円周方向に分割されたもので
もよい。分割形の場合は第７図、第８図に示すようにボ
ス部６にボルト７０でスラスト力が作用する面にのみス
カート部７２を固定してもよい。

この場合スラスト力はスカート部７２のボス部７４から
伝達される。

スカート部７２の詳細は第９図ないし第１２図に示すよ
うに、スカート部８０の内面にリプ８２を設け、リーマ
ボルト孔８４にリーマボルト８６を通して固定するよう
にしている。

以上の分割形スカート部の場合は従来の一体形ピストン
のヌカートのようにスラスト力が作用しない部分を偏心
加工する必要がなく、加工工数が減少する。ピストン製
造工程においては、第４図に示すようにピストン本体２
のボス部外周面６ｂを加工基準として確実にチャックで
き、従来の一体形ピストンのようにスカート部の内面を
加工基準とする場合よりもワークの固定が確実になシ加
工精度が向上する。

また第８図に示すようにスカート部８０の加工時には治
具９０にスカート部８０を例えば４個取付けて研削砥石
９２で精度よく加工でき、ピストン本体２に精度よく取
付けられる。

（３）第１図、第２図に於いて、ピアトン本体２とピス
トン・頂部周辺部２０をノジュフー鋳鉄で一体形に鋳込
み、スカート部８０と組合せることも容易に可能である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した組立形ピストンのピストンピ
ン軸方向に沿った面の縦断面図、第２図はピストンピン
軸方向に直交する面の縦断面図、第８図は第１図の１１
断面図、第４図はビス、トン本体とクラウン部の組立体
の加工状態を示す構造略図、第５図は保持部材の別の実
施例を示す縦断面図、第６図は同じく横゛断面図、第７
図はスカート部の別の実施例を示す縦断面図、第８図は
同じく斜視図、第９図は同じく縦断面図、第１０図は第
９図のＸ−Ｘ断面図、第１１図は第１０図のＭ矢視図、
第１２図は第１０図の■矢視図、第１８図はスカート部
の加工状態を示す構造略図である。 ２・・・ピストン本体、４・・・上面部、６・・・ピス
トンピンボス部、１８・・・クラウン部、２０・・・頂
部周縁部、２２・・・上部リング溝部、３０・・・スカ
ート部、３６・−・環状溝、８８・・・サークリップ、
４０・・・保持部材特許出願人　　　ヤンマーディーゼ
ル株式会社代理人　弁理士　　大　森　忠　巣ｙ・欠１
う−　′　： ＝゛　　　　□ 第３図 手続補正書く自発） 昭和６０年２月８日 昭和５９年　特　許　願　第２３２６６９号２、発明の
名称 組立形ピストン ３、補正をりる者 事件との関係　　　特許出願人 住　所　大阪市北区茶屋町１番３２号 名　称　（６７８）ヤンマーディ・−ピル株式会社代表
者　代表取締役　山　岡　淳　男 ４、代理人 住　所　　大阪市北区東天満２丁目９？ｆｉ４号千代田
ビル東館１０階（０５３０） ５、補正命令の［１付　　（発送日）昭和　年　月　日
６、補正の対象　　図面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ピストンの燃焼室に面した部分とピストンピンボス部か
   らなるピストン本体を強度の強い材質で形成し、ピスト
   ンの頂部周縁部とリング溝部からなるクラウン部を耐熱
   性および耐摩耗性の高い材質で形成し、このクラウン部
   を前記ピストン本体に固着して設け、ピストンのスカー
   ト部を軽量で耐焼付性の高い材質で形成し、このスカー
   ト部とピストン本体との間にスカート部に作用するスラ
   スト力を保持する保持部材を設け、保持部材にスラスト
   力が伝達するようにスカート部をピストン本体に取付け
   たことを特徴とする組立形ピストン。