JPS61116055A - 機関用組立式ピストン - Google Patents
機関用組立式ピストンInfo
- Publication number
- JPS61116055A JPS61116055A JP23588684A JP23588684A JPS61116055A JP S61116055 A JPS61116055 A JP S61116055A JP 23588684 A JP23588684 A JP 23588684A JP 23588684 A JP23588684 A JP 23588684A JP S61116055 A JPS61116055 A JP S61116055A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cylindrical member
- head part
- main body
- head
- piston
- 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
- F02F3/0015—Multi-part pistons
- F02F3/003—Multi-part pistons the parts being connected by casting, brazing, welding or clamping
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Ceramic Products (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は車輌用は勿論、広く一般の内燃機関に用いられ
る機関用組立式ピストンの構造に関するものである。
る機関用組立式ピストンの構造に関するものである。
機関用ピストンは一般にアルミ材の一体成形により製作
されるが、最近、熱効率の上昇による燃費の節約を図る
ため、燃焼室に面するヘッド部と本体部とを別体に形成
し、ヘッド部を熱遮断特性のよい材料、例えばＳｉＮ４
． Ｓｉｎ、 ＺｒＯ２、。
されるが、最近、熱効率の上昇による燃費の節約を図る
ため、燃焼室に面するヘッド部と本体部とを別体に形成
し、ヘッド部を熱遮断特性のよい材料、例えばＳｉＮ４
． Ｓｉｎ、 ＺｒＯ２、。
Ａ９．２０３等のファインセラミックス素材で形成し、
これと本体部とを一体的に機械的に結合する組立式ピス
トンへの要求が高まっている。特にディーゼルエンジン
用のピストンとしての利用価値については熱特性の向上
が定説となっており、直噴タイプのディーゼルエンジン
用ピストンについては深穴やキャビティ部を有するもの
覧利用価値の大きいことが予想されている。
これと本体部とを一体的に機械的に結合する組立式ピス
トンへの要求が高まっている。特にディーゼルエンジン
用のピストンとしての利用価値については熱特性の向上
が定説となっており、直噴タイプのディーゼルエンジン
用ピストンについては深穴やキャビティ部を有するもの
覧利用価値の大きいことが予想されている。
しかるに従来の組立式ピストンではヘッド部を本体部に
固定するのに鉄系鋳物の本体部に熱膨張係数類似のＺｒ
Ｏ２またはＳｉＣからなるヘッド部を固定するのに、単
にボルトによってピストン中央部で締結するか、または
本体部の鋳造時にヘッド部の一部を本体部のアルミ材中
に一体に鋳込むなどの方法をとっていた。そしてこの固
定方法では機関の運転の繰返しに伴ない、ヘッド部と本
体部間に熱膨張差による荷重、変形の繰返しがか＼って
両者の固定が緩み、機関の運転に支障をきたす恐れがあ
った。
固定するのに鉄系鋳物の本体部に熱膨張係数類似のＺｒ
Ｏ２またはＳｉＣからなるヘッド部を固定するのに、単
にボルトによってピストン中央部で締結するか、または
本体部の鋳造時にヘッド部の一部を本体部のアルミ材中
に一体に鋳込むなどの方法をとっていた。そしてこの固
定方法では機関の運転の繰返しに伴ない、ヘッド部と本
体部間に熱膨張差による荷重、変形の繰返しがか＼って
両者の固定が緩み、機関の運転に支障をきたす恐れがあ
った。
特に後者の方法で本体部とヘッド部の熱膨張係数の大き
い場合には冷却時における本体部から過大な収縮力を受
けてヘッド部に亀裂を生ずるという問題を内包し、中間
部材で結合するのが常法であった。
い場合には冷却時における本体部から過大な収縮力を受
けてヘッド部に亀裂を生ずるという問題を内包し、中間
部材で結合するのが常法であった。
本発明はこれらの問題点に鑑み、セラミック材からなる
ヘッド部とアルミ合金等の軽金属本体部から組立てられ
て軽量化され、かつ対振動特性に優れた組立式ピストン
の提供を目的とするものである。
ヘッド部とアルミ合金等の軽金属本体部から組立てられ
て軽量化され、かつ対振動特性に優れた組立式ピストン
の提供を目的とするものである。
本発明はピストンを軽合金で形成され上端部が開口した
本体部とセラミック材からなるヘッド部との二体構成と
し、本体部の内周壁との間に隙間が形成される寸法であ
って、下端のフランジを鋳包むことによって本体部内に
固定された筒体に、ヘッド部を焼きばめることにした。
本体部とセラミック材からなるヘッド部との二体構成と
し、本体部の内周壁との間に隙間が形成される寸法であ
って、下端のフランジを鋳包むことによって本体部内に
固定された筒体に、ヘッド部を焼きばめることにした。
〔作用〕
本発明におけるフランジ付筒体は若干肉厚の鉄系金属で
構成されているため、高剛性を有しながらも、焼きばめ
により圧入嵌合されたヘッド部に対して、常時、圧縮力
としての大きな予荷重（プリロード）を与えている。ま
た本体上端部にはヘッド部との間にシムが挿入されてい
るので筒体自体が上端方向に弾性変形する余地があり、
ヘッド部に対する締付力を増している。そのためこれら
の効果により筒体が結合中間体としての作用を果してい
ると同時に、従来のようなピストンヘッドを欠いている
本体部の剛性不足を補っている。
構成されているため、高剛性を有しながらも、焼きばめ
により圧入嵌合されたヘッド部に対して、常時、圧縮力
としての大きな予荷重（プリロード）を与えている。ま
た本体上端部にはヘッド部との間にシムが挿入されてい
るので筒体自体が上端方向に弾性変形する余地があり、
ヘッド部に対する締付力を増している。そのためこれら
の効果により筒体が結合中間体としての作用を果してい
ると同時に、従来のようなピストンヘッドを欠いている
本体部の剛性不足を補っている。
また本発明においては筒体のフランジに冷却油飛沫の通
路を設けることにより鉄系材料である筒体の熱膨張を緩
和することができる。
路を設けることにより鉄系材料である筒体の熱膨張を緩
和することができる。
以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。
第１図は本体部ｌに鋳包まれた鉄製のフランジ付き筒体
２（内径＝Ｄ、厚さ二Ｔ１幅：Ｈ）に、厚さΔ２ｔのシ
ム３を介して上方からヘッド部４を嵌入しようとしてい
る状態の断面図を表わしている。なお本体部１と筒体２
との間にはスパンの大きな間螺部５が設けられである。
２（内径＝Ｄ、厚さ二Ｔ１幅：Ｈ）に、厚さΔ２ｔのシ
ム３を介して上方からヘッド部４を嵌入しようとしてい
る状態の断面図を表わしている。なお本体部１と筒体２
との間にはスパンの大きな間螺部５が設けられである。
ヘッド部４は材質がＳｉ：＋Ｎ４Ｔ ＳｉＣ，Ｚｒ０ｚ
、Ａ９．２０３等の軽量なファインセラミックスの中
から選択され、筒体２と嵌合するように下面が凸形の形
状を有し、さらに直噴式ディーゼルエンジン向きのキャ
ビティ４ａを設けである。
、Ａ９．２０３等の軽量なファインセラミックスの中
から選択され、筒体２と嵌合するように下面が凸形の形
状を有し、さらに直噴式ディーゼルエンジン向きのキャ
ビティ４ａを設けである。
ヘッド部４を焼きばめるには筒体２を加熱する必要があ
るので本体部１の溶融を防止するため、セラミック遮蔽
材６，７で本体部１を遮蔽する。次に加熱バーナ８を内
挿セットして、ストロークＳだけ上下させ、ガス路９を
通って、周辺に設けた複数のノズルＩＯからガスを噴出
燃焼させ、八−す焔１１によって筒体２を均一に加熱す
る。
るので本体部１の溶融を防止するため、セラミック遮蔽
材６，７で本体部１を遮蔽する。次に加熱バーナ８を内
挿セットして、ストロークＳだけ上下させ、ガス路９を
通って、周辺に設けた複数のノズルＩＯからガスを噴出
燃焼させ、八−す焔１１によって筒体２を均一に加熱す
る。
このようにして所定の温度域に達した時点で、ヘッド部
４を筒体２内に嵌合すると、該筒体２内に残留応力が生
じ、ヘッド部４を締付けて本体部１に固定する。
４を筒体２内に嵌合すると、該筒体２内に残留応力が生
じ、ヘッド部４を締付けて本体部１に固定する。
第２図は上記のようにして組立てられたピストンの断面
図を表わし、ヘッド部４が比較的肉厚Ｔの薄い、例えば
バネ鋼製の筒体２で固定されているため、焼きばめ後の
熱収縮と同時に上端部の弾性変形により常時しめつけら
れている。従って例えば特開昭５９−１２３６４３号に
開示されているような、肉厚のピストンリング用スリー
ブとの焼きばめ態様とは異なり、広い使用温度域で嵌合
締結力を生ずる構成となっている。なおシム３は粗面の
欠陥部を補う効果を有している。なお又、筒体２の上端
部は下方基部に比較して冷え難く、より高温状態に保ち
得る利点を生かしてヘッド部４の当該嵌合部を微少逆テ
ーパ状に構成して、より離脱不可能に構成させることの
できるものである。
図を表わし、ヘッド部４が比較的肉厚Ｔの薄い、例えば
バネ鋼製の筒体２で固定されているため、焼きばめ後の
熱収縮と同時に上端部の弾性変形により常時しめつけら
れている。従って例えば特開昭５９−１２３６４３号に
開示されているような、肉厚のピストンリング用スリー
ブとの焼きばめ態様とは異なり、広い使用温度域で嵌合
締結力を生ずる構成となっている。なおシム３は粗面の
欠陥部を補う効果を有している。なお又、筒体２の上端
部は下方基部に比較して冷え難く、より高温状態に保ち
得る利点を生かしてヘッド部４の当該嵌合部を微少逆テ
ーパ状に構成して、より離脱不可能に構成させることの
できるものである。
次に組立てたピストンの裏側から適当な工具を用いて、
筒体２のフランジ１２に、冷却油飛沫１３を通過させる
ための貫通孔１４を加工するが、干渉して加工しにくい
部位は焼きばめ前に加工してもよい。第３図は第２図中
Ｇ−Ｇ方向の断面図を表わし、貫通孔１４．１４・・・
が設けられることにより支持部１５のスパンＳが小さく
、筒体２が弾性変形しやすくなっていて、ヘッド部４の
ガタつきや脱落を防止することができる。
筒体２のフランジ１２に、冷却油飛沫１３を通過させる
ための貫通孔１４を加工するが、干渉して加工しにくい
部位は焼きばめ前に加工してもよい。第３図は第２図中
Ｇ−Ｇ方向の断面図を表わし、貫通孔１４．１４・・・
が設けられることにより支持部１５のスパンＳが小さく
、筒体２が弾性変形しやすくなっていて、ヘッド部４の
ガタつきや脱落を防止することができる。
上記のように構成された本発明ピストンは次の効果を有
する。
する。
まずセラミック酸のヘッド部を有しているため熱伝導性
が低くアルミニウムの本体部が放熱型となるに対してヘ
ッド部が蓄熱型となり、ピストン上面近傍の温度条件が
金属ピストンに比べて完全燃焼に好都合であり、熱効率
が向丘する。
が低くアルミニウムの本体部が放熱型となるに対してヘ
ッド部が蓄熱型となり、ピストン上面近傍の温度条件が
金属ピストンに比べて完全燃焼に好都合であり、熱効率
が向丘する。
次にヘッド部と本体部との固定において、ピストン軸方
向には筒体がヘッド部周縁を弾力的に押圧して熱膨張差
を吸収し、ゆるみを生ずることがなく、またフランジは
高剛性であるが支持部分のスパンが小さいので、半径方
向の熱膨張差を無理なく吸収することができる。さらに
間隙部内での冷却油飛散によりピストン全体に亙る温度
差を最少にしているので使用温度域内での耐久性と締結
力とを万全に期することができる。
向には筒体がヘッド部周縁を弾力的に押圧して熱膨張差
を吸収し、ゆるみを生ずることがなく、またフランジは
高剛性であるが支持部分のスパンが小さいので、半径方
向の熱膨張差を無理なく吸収することができる。さらに
間隙部内での冷却油飛散によりピストン全体に亙る温度
差を最少にしているので使用温度域内での耐久性と締結
力とを万全に期することができる。
このように本発明ピストンは別途に加工したファインセ
ラミック酸のヘッド部を軽合金本体部に焼きばめた単純
な構成なので作業性、加工性がよく、また締結用中間体
として使用する筒体の重量も最少で済むので鋳鉄製の本
体を用いたものに比較して慣を主荷重が大巾に減少し、
かつ上記の如く熱膨張によるゆるみや変形がないので振
動特性が改善され、実用上信頼性の極めて高い製品とな
る。
ラミック酸のヘッド部を軽合金本体部に焼きばめた単純
な構成なので作業性、加工性がよく、また締結用中間体
として使用する筒体の重量も最少で済むので鋳鉄製の本
体を用いたものに比較して慣を主荷重が大巾に減少し、
かつ上記の如く熱膨張によるゆるみや変形がないので振
動特性が改善され、実用上信頼性の極めて高い製品とな
る。
第１図は本発明を構成するピストン本体部とヘッド部の
断面図を表わし、 第２図は本発明ピストンの縦断面図を表わし、 第３図は第２図中Ｇ−Ｇ方向の横断面図を表わす。 図中、 １・・・本体部０ ２・・・筒体３・・・シ
ム ４・・・ヘット部４ａ・・・キャ
ビティ ５・・・間隙部１３．７・・・セラ
ミック遮蔽材 ８・・・加熱バーナ９・・・ガス路
１０・・・ノズル１１・・・バーナｉ
１２・・・フランジ１３・・・冷却油飛
沫 １４・・・貫通孔Ｘ５・・・支持部 特許出願人 トヨタ自動車株式会社 牙１図
断面図を表わし、 第２図は本発明ピストンの縦断面図を表わし、 第３図は第２図中Ｇ−Ｇ方向の横断面図を表わす。 図中、 １・・・本体部０ ２・・・筒体３・・・シ
ム ４・・・ヘット部４ａ・・・キャ
ビティ ５・・・間隙部１３．７・・・セラ
ミック遮蔽材 ８・・・加熱バーナ９・・・ガス路
１０・・・ノズル１１・・・バーナｉ
１２・・・フランジ１３・・・冷却油飛
沫 １４・・・貫通孔Ｘ５・・・支持部 特許出願人 トヨタ自動車株式会社 牙１図
Claims (1)
- （１）軽合金で形成され上端部が開口した本体部と、セ
ラミック材で形成されたヘッド部との二体構成とし、本
体部の内周壁との間に隙間が形成される外径寸法であっ
て下端のフランジを鋳包むことによって本体部内に固定
された筒体に、ヘッド部を焼きばめたことを特徴とする
機関用組立式ピストン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23588684A JPS61116055A (ja) | 1984-11-08 | 1984-11-08 | 機関用組立式ピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23588684A JPS61116055A (ja) | 1984-11-08 | 1984-11-08 | 機関用組立式ピストン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61116055A true JPS61116055A (ja) | 1986-06-03 |
Family
ID=16992696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23588684A Pending JPS61116055A (ja) | 1984-11-08 | 1984-11-08 | 機関用組立式ピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61116055A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008248841A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Mitsubishi Motors Corp | 内燃機関のピストン |
| JP2009517215A (ja) * | 2005-11-29 | 2009-04-30 | ビート フォグ ノズル インク | 噴霧ノズル |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60180969A (ja) * | 1984-02-28 | 1985-09-14 | 日本碍子株式会社 | エンジン部品およびその製造法 |
-
1984
- 1984-11-08 JP JP23588684A patent/JPS61116055A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60180969A (ja) * | 1984-02-28 | 1985-09-14 | 日本碍子株式会社 | エンジン部品およびその製造法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009517215A (ja) * | 2005-11-29 | 2009-04-30 | ビート フォグ ノズル インク | 噴霧ノズル |
| US9421557B2 (en) | 2005-11-29 | 2016-08-23 | Bete Fog Nozzle, Inc. | Spray nozzles |
| JP2008248841A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Mitsubishi Motors Corp | 内燃機関のピストン |
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