JPS61228111A - セラミツクライニング材の固定方法 - Google Patents
セラミツクライニング材の固定方法Info
- Publication number
- JPS61228111A JPS61228111A JP6822085A JP6822085A JPS61228111A JP S61228111 A JPS61228111 A JP S61228111A JP 6822085 A JP6822085 A JP 6822085A JP 6822085 A JP6822085 A JP 6822085A JP S61228111 A JPS61228111 A JP S61228111A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ceramic lining
- lining material
- pin
- base material
- metal base
- 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
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2251/00—Material properties
- F05C2251/04—Thermal properties
- F05C2251/042—Expansivity
Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Ceramic Products (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、例えば低速２サイクルデイ一ゼル機関におい
て、ピストンの上面やシリンダヘッドの内面などにセラ
ミックライニング材を固定する方法に関するものである
。
て、ピストンの上面やシリンダヘッドの内面などにセラ
ミックライニング材を固定する方法に関するものである
。
従来の技術
上記したピストンの上面やシリンダヘッドの内面は高温
ガス雰囲気部（燃焼室）に露出しており、断熱性や耐熱
性などを考慮してセラミックライニング材が積層固定さ
れている。従来、セラミックライニング材の固定はボル
トによる螺子止めで行なっており、そしてボルトの頭部
を高温ガス雰囲気部に露出させていた。このような従来
の固定方法によると、金属性のボルトはクリープを生じ
、セラミックライニング材は浮き上って容易に破壊され
ることになる。またセラミックライニング材に直接に螺
子切りを行なわなければならず、該セラミックライニン
グ材の信頼性が低下することになる。別の固定方法とし
て接着も考えられているが、この場合に金属母材とセラ
ミックライニング材との線膨張係数が異なれば、熱膨張
差によって容易に剥離されることになる。このような問
題点を解決した別の固定方法として、その露出面が高温
ガスに直接触れない位置で金属母材とセラミックライニ
ング材とをピンにより固定し、このピンを、金属母材に
螺合する螺子棒部と、この螺子棒部に相対回転自在に結
合し且つセラミックライニング材にクリアランスを形成
して回転自在に嵌合した頭部とから構成して、前記クリ
アランスにより、金属母材とセラミックライニング材と
の熱膨張差を吸収する方法が考えられている。
ガス雰囲気部（燃焼室）に露出しており、断熱性や耐熱
性などを考慮してセラミックライニング材が積層固定さ
れている。従来、セラミックライニング材の固定はボル
トによる螺子止めで行なっており、そしてボルトの頭部
を高温ガス雰囲気部に露出させていた。このような従来
の固定方法によると、金属性のボルトはクリープを生じ
、セラミックライニング材は浮き上って容易に破壊され
ることになる。またセラミックライニング材に直接に螺
子切りを行なわなければならず、該セラミックライニン
グ材の信頼性が低下することになる。別の固定方法とし
て接着も考えられているが、この場合に金属母材とセラ
ミックライニング材との線膨張係数が異なれば、熱膨張
差によって容易に剥離されることになる。このような問
題点を解決した別の固定方法として、その露出面が高温
ガスに直接触れない位置で金属母材とセラミックライニ
ング材とをピンにより固定し、このピンを、金属母材に
螺合する螺子棒部と、この螺子棒部に相対回転自在に結
合し且つセラミックライニング材にクリアランスを形成
して回転自在に嵌合した頭部とから構成して、前記クリ
アランスにより、金属母材とセラミックライニング材と
の熱膨張差を吸収する方法が考えられている。
発明が解決しようとする問題点
上記したピン使用の固定方法によると、円周方向のクリ
アランスを設計通りに正確に保って取り付けることが困
難であり、部材温度が低い起動時や低負荷運転の際に、
セラミックライニング材が金属母材に対し相対移動した
り浮き上ったりする恐れがある。
アランスを設計通りに正確に保って取り付けることが困
難であり、部材温度が低い起動時や低負荷運転の際に、
セラミックライニング材が金属母材に対し相対移動した
り浮き上ったりする恐れがある。
本発明の目的とするところは、剥離や破壊を招くことな
く、しかも熱膨張差を確実に吸収し得、さらに設計通り
の取り付けを容易に行なえ、信頼性を高め得るセラミッ
クライニング材の固定方法を提供する点にある。
く、しかも熱膨張差を確実に吸収し得、さらに設計通り
の取り付けを容易に行なえ、信頼性を高め得るセラミッ
クライニング材の固定方法を提供する点にある。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決すべく本発明におけるセラミックライ
ニング材の固定方法は、高温ガス雰囲気部を形成する金
属母材の内面にセラミックライニング材を固定するに、
その露出面が高温ガスに直接触れない位置でピンにより
固定し、このピンは、前記金属母材に螺合する螺子棒部
と、多数のバネ環の圏を介してセラミックライニング材
に接し且つ各バネ環の間にクリアランスを形成して屈曲
ならびに滑り自在に嵌合した頭部とから構成して、金Ｂ
母材とセラミックライニング材との熱膨張差を前記屈曲
と滑りとクリアランスとで吸収するようにしている。
ニング材の固定方法は、高温ガス雰囲気部を形成する金
属母材の内面にセラミックライニング材を固定するに、
その露出面が高温ガスに直接触れない位置でピンにより
固定し、このピンは、前記金属母材に螺合する螺子棒部
と、多数のバネ環の圏を介してセラミックライニング材
に接し且つ各バネ環の間にクリアランスを形成して屈曲
ならびに滑り自在に嵌合した頭部とから構成して、金Ｂ
母材とセラミックライニング材との熱膨張差を前記屈曲
と滑りとクリアランスとで吸収するようにしている。
作用
かかる本発明構成によると、ピンによる固定であるので
、熱膨張差による剥離は生ぜず、またピンは、その露出
面が高温に直接触れない比較的低温部に配設し得る。さ
らにセラミックライニング材は直接に螺子切りを行なわ
なくてもよい。しかもセラミックライニング材と金属母
材との熱膨張差はクリアランスで吸収し得、その際のク
リアランスは、多くのバネ環間の微小クリアランスの合
計で形成されることになる。
、熱膨張差による剥離は生ぜず、またピンは、その露出
面が高温に直接触れない比較的低温部に配設し得る。さ
らにセラミックライニング材は直接に螺子切りを行なわ
なくてもよい。しかもセラミックライニング材と金属母
材との熱膨張差はクリアランスで吸収し得、その際のク
リアランスは、多くのバネ環間の微小クリアランスの合
計で形成されることになる。
実施例
以下に本発明の一実施例を第１図〜第３図に基づいて説
明する。１はシリンダライナ、２はピストン（金属母材
の一例）で、これらにより燃焼室（高温ガス雰囲気部）
３を形成する。前記ピストン２の内面（上面）にはセラ
ミックライニング材４が嵌め込み式で且つ緩衝材１８を
介して配設され、そしてセラミックライニング材４は、
その露出面が高温ガスに直接触れない位置に配設したピ
ン５、すなわち露出面をシリンダライナ１の内面に対向
するよう配設したピン５により固定しである。ここでピ
ン５は、前記ピストン２に形成した雌螺子部６に螺合す
る螺子棒部７と、この螺子棒部７の外方に位置する頭部
１９とから構成される。そして頭部１９は、前記螺子棒
部７より直径の細く且つ外方へ一体化した延長棒部８と
、この延長棒１＄８の先端に一体形成した廻り止め用舌
部９と、延長棒９８の外周と前記セラミックライニング
材４に：設けられた挿通孔１１との間に吹入された多層
のバネ環１ｏとから構成されている。前記螺子棒部７と
延長棒部８に亘っては、中央部に中空孔１２があけられ
、また延長棒部８には２個以上（実施例では４個）の切
り込み溝１３が設けられている。さらに螺子棒部７には
、前記延長棒部８の連設部に円錐状の凹部１４が設けら
れており、これにより螺子棒部７と延長棒部８とに適当
な曲げ弾性分布を付与するとともに、応力集中の緩和を
はかっている。前記バネ環１０は円筒形で多層をなし、
それぞれ１個所に長さ方法全長の切り目１５を有して断
面はＣ字形をなし、その長さは外周側のものよりも内周
側のものの方が長く、且つ内端が前記円錐状の凹部１４
の円錐面に達するまで深く挿入されている。それぞれの
バネ環１０は、自由状態では切り目１５が開ｋＶて挿入
空間の内径よりも大きくなり、且つ嵌入状態では直円で
ないように製作されているため、順次嵌入の後は、各バ
ネ環１０の間にバネ力によって保持された微小のクリア
ランスが存在することになる。前記廻り止め用舌部９は
通常２個が相対する位置に設けられ、その外周部は平面
部１６に形成され、螺子棒部７および多層のバネ環１０
を挿入後、第２図、第３図仮想線に示す如く、セラミッ
クライニング材４に予め加工された廻り止め用凹部１７
に曲げ込むことにより、廻り止めを行なうと同時に、バ
ネ環１０の抜は出しを防止する。
明する。１はシリンダライナ、２はピストン（金属母材
の一例）で、これらにより燃焼室（高温ガス雰囲気部）
３を形成する。前記ピストン２の内面（上面）にはセラ
ミックライニング材４が嵌め込み式で且つ緩衝材１８を
介して配設され、そしてセラミックライニング材４は、
その露出面が高温ガスに直接触れない位置に配設したピ
ン５、すなわち露出面をシリンダライナ１の内面に対向
するよう配設したピン５により固定しである。ここでピ
ン５は、前記ピストン２に形成した雌螺子部６に螺合す
る螺子棒部７と、この螺子棒部７の外方に位置する頭部
１９とから構成される。そして頭部１９は、前記螺子棒
部７より直径の細く且つ外方へ一体化した延長棒部８と
、この延長棒１＄８の先端に一体形成した廻り止め用舌
部９と、延長棒９８の外周と前記セラミックライニング
材４に：設けられた挿通孔１１との間に吹入された多層
のバネ環１ｏとから構成されている。前記螺子棒部７と
延長棒部８に亘っては、中央部に中空孔１２があけられ
、また延長棒部８には２個以上（実施例では４個）の切
り込み溝１３が設けられている。さらに螺子棒部７には
、前記延長棒部８の連設部に円錐状の凹部１４が設けら
れており、これにより螺子棒部７と延長棒部８とに適当
な曲げ弾性分布を付与するとともに、応力集中の緩和を
はかっている。前記バネ環１０は円筒形で多層をなし、
それぞれ１個所に長さ方法全長の切り目１５を有して断
面はＣ字形をなし、その長さは外周側のものよりも内周
側のものの方が長く、且つ内端が前記円錐状の凹部１４
の円錐面に達するまで深く挿入されている。それぞれの
バネ環１０は、自由状態では切り目１５が開ｋＶて挿入
空間の内径よりも大きくなり、且つ嵌入状態では直円で
ないように製作されているため、順次嵌入の後は、各バ
ネ環１０の間にバネ力によって保持された微小のクリア
ランスが存在することになる。前記廻り止め用舌部９は
通常２個が相対する位置に設けられ、その外周部は平面
部１６に形成され、螺子棒部７および多層のバネ環１０
を挿入後、第２図、第３図仮想線に示す如く、セラミッ
クライニング材４に予め加工された廻り止め用凹部１７
に曲げ込むことにより、廻り止めを行なうと同時に、バ
ネ環１０の抜は出しを防止する。
上記実施例において、ピン５による固定は、ピストン２
の上面に緩衝材１８を存在させた状態でセラミックライ
ニング材４を嵌め込み、そして挿通孔１１と雌螺子部６
とを合致させた状態で該ピン５を螺子込むことによって
行われ、その際に切り込み溝１３にドライバーなどの回
転操作具をセットすることによって螺子部の螺合が行わ
れる。各バネ環１０は、その切り目１５を周方向におい
て互にずらして嵌入し、嵌入機、廻り止め用舌部９をセ
ラミックライニング材４の廻り止め用の凹部１７に曲げ
込んで固定する。稼動中におけるピストン２とセラミッ
クライニング材４との熱膨張差は、延長棒部８の曲げ、
多層バネ環１０の曲げとすべり、多層バネ環１０間のバ
ネ力によって保持された微小クリアランスの合計クラリ
アランスによる頭部１９の変形によって吸収される。
の上面に緩衝材１８を存在させた状態でセラミックライ
ニング材４を嵌め込み、そして挿通孔１１と雌螺子部６
とを合致させた状態で該ピン５を螺子込むことによって
行われ、その際に切り込み溝１３にドライバーなどの回
転操作具をセットすることによって螺子部の螺合が行わ
れる。各バネ環１０は、その切り目１５を周方向におい
て互にずらして嵌入し、嵌入機、廻り止め用舌部９をセ
ラミックライニング材４の廻り止め用の凹部１７に曲げ
込んで固定する。稼動中におけるピストン２とセラミッ
クライニング材４との熱膨張差は、延長棒部８の曲げ、
多層バネ環１０の曲げとすべり、多層バネ環１０間のバ
ネ力によって保持された微小クリアランスの合計クラリ
アランスによる頭部１９の変形によって吸収される。
上記実施例で示すように凹部１７に廻り止め用舌片９を
曲げ込んで固定することにより、バネ環１０とピン５と
の抜は出しを防止しできると共に、廻り止めを行なうこ
とができる。
曲げ込んで固定することにより、バネ環１０とピン５と
の抜は出しを防止しできると共に、廻り止めを行なうこ
とができる。
セラミックライニング断熱構造をとる場合、耐熱性と断
熱性に優れたセラミックライニング材を用いる必要があ
る。しかし一般は、断熱性に優れたセラミックス（例え
ばジルコニア）は耐熱性に劣り、耐熱性に優れたセラミ
ックス（例えば窒化珪素）は断熱性に劣る。したがって
単層ライニングでは所要の特性を出すことができず、こ
れらセラミックスを組合わせる必要がある。しかし、こ
れらセラミックスも一般に線膨張係数が異なるため接着
が困難である。これに対して上述したピン固定方法を採
用することにより、線膨張係数の異なる多層のセラミッ
クスを相互に接着することなしに固定し得る。すなわち
第４図はピン５にてピストン２に固定されるセラミック
ライニング材４を耐熱衝撃性、耐食性に優れた材質のも
のとし、そしてピストン２とセラミックライニング材４
との間に介在したセラミックス２０を断熱性に優れた材
質のものとして、両者４．２０を非接着としている。ま
た第５図はシリンダヘッド（金属母材の一例）２１の内
面に前述と同様にしてセラミックライニング材４とセラ
ミックス２０とを配設しである。
熱性に優れたセラミックライニング材を用いる必要があ
る。しかし一般は、断熱性に優れたセラミックス（例え
ばジルコニア）は耐熱性に劣り、耐熱性に優れたセラミ
ックス（例えば窒化珪素）は断熱性に劣る。したがって
単層ライニングでは所要の特性を出すことができず、こ
れらセラミックスを組合わせる必要がある。しかし、こ
れらセラミックスも一般に線膨張係数が異なるため接着
が困難である。これに対して上述したピン固定方法を採
用することにより、線膨張係数の異なる多層のセラミッ
クスを相互に接着することなしに固定し得る。すなわち
第４図はピン５にてピストン２に固定されるセラミック
ライニング材４を耐熱衝撃性、耐食性に優れた材質のも
のとし、そしてピストン２とセラミックライニング材４
との間に介在したセラミックス２０を断熱性に優れた材
質のものとして、両者４．２０を非接着としている。ま
た第５図はシリンダヘッド（金属母材の一例）２１の内
面に前述と同様にしてセラミックライニング材４とセラ
ミックス２０とを配設しである。
この場合に下位のピン５はシリンダライナ１によって高
温ガスに直接触れない位置にでき、また上位のピン５は
排気弁２２を納めた排気弁筺２３があるので高温ガスに
直接触れない位置にできる。
温ガスに直接触れない位置にでき、また上位のピン５は
排気弁２２を納めた排気弁筺２３があるので高温ガスに
直接触れない位置にできる。
第４図、第５図に示す実施例によると、セラミックライ
ニング材４とセラミックス２０との線膨張係数が異なっ
ても直接接合を行なわないので、これら４，２０の信頼
性を高めることができる。
ニング材４とセラミックス２０との線膨張係数が異なっ
ても直接接合を行なわないので、これら４，２０の信頼
性を高めることができる。
なお二重形式を示したが、これはさらに多層であっても
よく、この場合には、いかなる特性をもつセラミックス
でも可能であるため、断熱効果を任意に制御することが
できる。また他の特性を与えることも可能である。
よく、この場合には、いかなる特性をもつセラミックス
でも可能であるため、断熱効果を任意に制御することが
できる。また他の特性を与えることも可能である。
発明の効果
上記構成の本発明によると次のような効果を期待できる
。
。
Ｏピンによる固定であるので、熱膨張差による剥離は生
じない。
じない。
Ｏピンは、その露出面が高温に直接触れない比較的低温
部に配設されることから、ピンの高温クリープによる変
形を特に考慮する必要がなく、セラミックライニング材
の破壊を防止できる。
部に配設されることから、ピンの高温クリープによる変
形を特に考慮する必要がなく、セラミックライニング材
の破壊を防止できる。
Ｏセラミックライニング材は直接に螺子切りを行なわな
くてもよく、このセラミックライニング材の信頼性を高
めることができ、さらに加工を簡単にできる。
くてもよく、このセラミックライニング材の信頼性を高
めることができ、さらに加工を簡単にできる。
Ｏセラミックライニング材と金属母材との熱膨張差はク
リアランスで吸収するため、セラミックライニング材に
余分な熱応力が付加されず、充分な強度を保証できて信
頼性を高めることができる。
リアランスで吸収するため、セラミックライニング材に
余分な熱応力が付加されず、充分な強度を保証できて信
頼性を高めることができる。
Ｏピンは、金属母材とセラミックライニング材との固定
と、熱膨張差吸収とに適当な大きさの曲げ弾性を持ち、
またセラミックライニング材とのクリアランスは、多く
のバネ層間の微小クリアランスの合計であるため、円周
方向クリアランスを設計通りに正確に保って取り付ける
ことを容易に行なうことができ、さらに部材温度が低い
起動時や低負荷運転状態においても、セラミックライニ
ング材が金属母材に対して相対移動したり浮き上ったり
することはない。
と、熱膨張差吸収とに適当な大きさの曲げ弾性を持ち、
またセラミックライニング材とのクリアランスは、多く
のバネ層間の微小クリアランスの合計であるため、円周
方向クリアランスを設計通りに正確に保って取り付ける
ことを容易に行なうことができ、さらに部材温度が低い
起動時や低負荷運転状態においても、セラミックライニ
ング材が金属母材に対して相対移動したり浮き上ったり
することはない。
第１図〜第３図は本発明の一実施例を示し、第１図は縦
断面図、第２図は要部の縦断面図（第３図におけるＡ−
Ａ矢視図）、第３図は同外面図、第４図、第５図は夫々
別の実施例を示す縦断面図である。 １・・・シリンダライナ、２・・・ピストン（金属母材
）３・・・燃焼室（高温ガス雰囲気部）、４・・・セラ
ミックライニング材、５・・・ピン、６・・・雌螺子部
、７・・・螺子棒部、８・・・延長棒部、９・・・廻り
止め用舌部、１０・・・バネ環、１１・・・挿通孔、１
２・・・中空孔、１３・・・切り込み溝、１４・・・凹
部、１５・・・切り目、１６・・・平面部、１１・・・
凹部、１８・・・緩衝材、１９・・・頭部、２０・・・
セラミックス、２１・・・シリンダヘッド〈金属母材）
、２２・・・排気弁、２３・・・排気弁筺 代理人 森 本 義 弘 第１図 ２−ｍ−ピストン ３−一一沸焼寛 ダーーーｔラミッ７ライニン７犠゛ ５−一一一σン ７−一一一螺！季一部 ルーーーーへ゛オー１ １デー−＝＊４ 第４図 第５図
断面図、第２図は要部の縦断面図（第３図におけるＡ−
Ａ矢視図）、第３図は同外面図、第４図、第５図は夫々
別の実施例を示す縦断面図である。 １・・・シリンダライナ、２・・・ピストン（金属母材
）３・・・燃焼室（高温ガス雰囲気部）、４・・・セラ
ミックライニング材、５・・・ピン、６・・・雌螺子部
、７・・・螺子棒部、８・・・延長棒部、９・・・廻り
止め用舌部、１０・・・バネ環、１１・・・挿通孔、１
２・・・中空孔、１３・・・切り込み溝、１４・・・凹
部、１５・・・切り目、１６・・・平面部、１１・・・
凹部、１８・・・緩衝材、１９・・・頭部、２０・・・
セラミックス、２１・・・シリンダヘッド〈金属母材）
、２２・・・排気弁、２３・・・排気弁筺 代理人 森 本 義 弘 第１図 ２−ｍ−ピストン ３−一一沸焼寛 ダーーーｔラミッ７ライニン７犠゛ ５−一一一σン ７−一一一螺！季一部 ルーーーーへ゛オー１ １デー−＝＊４ 第４図 第５図
Claims (1)
- １、高温ガス雰囲気部を形成する金属母材の内面にセラ
ミックライニング材を固定するに、その露出面が高温ガ
スに直接触れない位置でピンにより固定し、このピンは
、前記金属母材に螺合する螺子棒部と、多数のバネ環の
層を介してセラミックライニング材に接し且つ各バネ環
の間にクリアランスを形成して屈曲ならびに滑り自在に
嵌合した頭部とから構成して、金属母材とセラミックラ
イニング材との熱膨張差を前記屈曲と滑りとクリアラン
スとで吸収するようにしたことを特徴とするセラミック
ライニング材の固定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6822085A JPS61228111A (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | セラミツクライニング材の固定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6822085A JPS61228111A (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | セラミツクライニング材の固定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61228111A true JPS61228111A (ja) | 1986-10-11 |
Family
ID=13367503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6822085A Pending JPS61228111A (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | セラミツクライニング材の固定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61228111A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63302164A (ja) * | 1987-05-30 | 1988-12-09 | Isuzu Motors Ltd | 断熱ピストンの構造 |
| CN107605705A (zh) * | 2017-11-07 | 2018-01-19 | 蚌埠高科瑞力压缩机有限公司 | 一种压缩机用外环调节型活塞气缸装置 |
-
1985
- 1985-03-29 JP JP6822085A patent/JPS61228111A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63302164A (ja) * | 1987-05-30 | 1988-12-09 | Isuzu Motors Ltd | 断熱ピストンの構造 |
| JPH0555748B2 (ja) * | 1987-05-30 | 1993-08-17 | Isuzu Motors Ltd | |
| CN107605705A (zh) * | 2017-11-07 | 2018-01-19 | 蚌埠高科瑞力压缩机有限公司 | 一种压缩机用外环调节型活塞气缸装置 |
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