JPS6313405Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、ピストンの残余部分の材料よりも耐
摩耗性の大きい材料のピストンリングインサート
およびクラウンインサートのようなインサートを
有する内燃機関用のピストンに関する。

従来の技術 ピストンがアルミニウムまたはアルミニウム合
金のような軽金属でつくられている場合、ピスト
ンリングは軽金属に直接形成されたピストンリン
グ溝中に適合させることはできない。何故なら
ば、ピストンリングは軽金属よりも早期に摩耗す
る鉄系材料から成つているからである。従つてピ
ストンに、ピストンのスカートと同一平面を有し
かつオーステナイト鋳鉄のような鉄系材料からつ
くられている環状ピストンリングインサートを包
含させるのが普通である。このインサート中にピ
ストンリング溝が形成される。ピストンの残余部
分よりも硬い材料からなるインサートはピストン
リングからの摩耗に良好に耐えうる。

一般に、かかるインサートはクラウンのレベル
以下に位置定めされているので、溝保有表面以外
は、これらのインサートはピストンの残余部分の
材料によつて取囲まれている。こうして、ピスト
ンリングインサートはピストン本体中に強固に保
持されている。

特開昭54−163210号公報には、ヘツド部と本体
部とから分割形成されたピストンが開示されてい
る。ヘツド部はセラミツク材より成つていて、本
体部は軽金属又は軽合金より成つており、これら
２つの部分は各周部に設けたねじ手段を螺合させ
ることによつてピストン軸方向に固定され、ま
た、まわり止め手段によつて相対回動が阻止され
るようになつている。しかしながらこのようなね
じ結合部や係止部を設けると確かにしつかりとし
た固定は得られるが、ヘツド部と本体部との材料
が異なり、ひいては熱伝導率が異なるために、前
記ねじ結合部と係止部で熱の集中箇所が形成さ
れ、この箇所で破壊が生じやすいという欠点があ
る。また、この公知例のものでは、ピストン本体
とは異なる材料より成るヘツド部にピストンリン
グ溝は設けられていない。

ピストンリング溝はできるだけクラウンに接近
して配置することが望ましい。何故ならば、この
ようにすると、ピストンリングができるだけクラ
ウンの近くに配置され、これによつて、ピストン
リングの上方でしかもクラウンのレベルの下方で
スカートのまわりに延びる“デツドスペース”が
最小に減少され、ひいては、このデツドスペース
にたまる燃料／空気の混合物の容積が減少される
という利点が得られるからである。このデツドス
ペース内の混合物の不完全燃焼がエンジンの効率
を低下させる原因となつている。

これを達成するためには、ピストンリングイン
サートをできるだけクラウンの近くに配置するこ
とが必要である。これは、クラウンのまわりに延
びるＬ字状の切り込み中にインサートを持たせ、
インサートの１つの表面がクラウンの表面の周辺
部分を形成するようにすることによつて得られる
が、このようにすれば、インサートはもはやピス
トンの残余部分によつて取囲まれないので、ピス
トンリングインサートがピストンの残余部分から
軸方向に離れる、つまりピストンの端から滑落す
るのを阻止する問題が存在する。

この問題を克服するための１つの従来の提案
は、インサートをクラウン端部においてクラウン
から遠い端部におけるよりも半径方向に狭くし、
このように構成したインサートを、半径方向の表
面がピストン軸に対してほぼ垂直な面内にありか
つ軸方向の表面が半径方向の表面と90゜よりも小
さい角度を成す、クラウン周囲に設けた切り込み
内に挿入することであつた。こうして、インサー
トと軸方向におけるピストンの残余部分との間
に、インサートの滑落を阻止する確実な機械的イ
ンタロツクが得られる。

考案が解決しようとする問題点 しかしながらこのようにすれば、インサートの
横断面が上方から下方に次第に幅広くなつている
ので、クラウンからピストン材料だけを通して軸
方向下方へ伝導される熱伝達のための経路が次第
に狭くなり、また、クラウンからインサート材料
だけを通して軸方向下方へ伝達される熱伝導のた
めの経路が次第に広くなるために、クラウン上に
過熱部が形成され、この過熱部によつて、Ｌ字形
の切り込みの軸方向に延びる表面とクラウン表面
との間に形成される狭い環状縁部が破壊されるこ
とがある。

ピストンクラウンから軸方向下方への理想的な
熱伝導状態は、一般に、インサートの半径方向お
よび軸方向の表面が互いに垂直である場合に得ら
れる。このような配置においてはインサートとピ
ストンとの間の確実な機械的インタロツクは得ら
れないが、インサートはインサートとピストンと
の間の境界面において存在すると考えられる冶金
学的結合によつて適当な位置に保たれる。しか
し、最近の経験で、この結合は（もし存在する場
合に）インサートの滑落を阻止するのには不十分
であることが判明した。

また、実開昭55−62833号明細書によれば、ピ
ストン本体のヘツド部の外周に鋳鉄製環体を嵌着
し、この環体の外周面にリング溝の形成されたも
のが開示されている。環体はその内周面に凹凸面
が設けられていて、これによつてピストン本体と
鋳込み結合されるようになつているが、このよう
な結合ではピストン本体と環体との相対回動は阻
止できないだけでなく、凹凸部で、破壊の原因と
なる熱の集中箇所が形成される。

また、実開昭55−158248号公報には、ピストン
頂部付近の周辺部にリング部材が鋳包み鋳造され
たピストンが開示されている。このリング部材の
内周面には円周方向に連続若しくは不連続の突条
若しくは凹溝が設けられており、これによつて軸
方向の相対移動を阻止するようになつているが、
この場合も、相対回動は阻止されるようになつて
はおらず、しかも突条、若しくは溝の横断面は方
形であるために、この箇所でやはり熱が集中しや
すいという欠点がある。

さらに、軽金属ピストンは、デイーゼルエンジ
ンのような特定の用途に対してはクラウン中に燃
焼ボウルを備えている。ボウルへの入口における
ボウルの上端とピストンのクラウン表面との間の
縁は薄いために、燃焼室内で遭遇する不利な条件
を受ける。これらの不利な条件下で、アルミニウ
ムまたはアルミニウム合金の縁は亀裂の入る傾向
があり、これは明らかに望ましくない。

この問題を克服するために、クラウン中に、燃
焼室内の条件に対して、ピストンのアルミニウム
またはアルミニウム合金よりも耐摩耗性の大きい
材料のインサートを包含させることが提案されて
いる。かかるインサートはボウルとクラウン表面
との間の縁がインサートによつて形成されるよう
に位置定めされている。クラウン中へかかるイン
サートを確保するための従来の提案によれば、ね
じ締め結合若しくは本体と一体をなす部分に溶接
された止め輪を使用していた。

これらの提案の双方は欠点を有する。ねじ締め
結合は、ピストンおよびインサートが一般に異な
る膨張係数を有しかつアルミニウムまたはアルミ
ニウム合金のねじ山は比較的摩耗しやすいので困
難である。溶接された止め輪を使用する場合に
は、鉄のインサートをアルミニウムまたはアルミ
ニウム合金の本体中へ鋳込み、次いで止め輪を鉄
のインサートに溶接することが必要である。鉄イ
ンサートの鋳造は面倒であり、またクラウンイン
サートの溶接リングによる圧縮を確実にするのが
困難である。

問題点を解決するための手段 前記問題点を解決した本考案によれば、インサ
ート表面の少なくとも１部に、このインサート表
面の周方向に延びる多数の第１の溝と、ピストン
軸線方向に延びる多数の第２の溝とが設けられて
いて、これら第１及び第２の溝が互いに交差して
格子状を成しており、前記第１及び第２の溝が半
円若しくはこれよりもやや小さい円弧状の横断面
を有しており、これら第１及び第２の溝部に、鋳
込み時に突入してこれらの溝と係合する第１及び
第２の突出部がピストン本体表面に形成されてい
る。

実施例 次に図面に示した実施例について本考案の構成
を具体的に説明する。

まず第１図に関し、ピストンはアルミニウムの
ような軽金属またはアルミニウム合金から鋳造さ
れ、クラウン１０およびスカート１１が形成され
ている。ピストンは、オーステナイト鋳鉄のよう
な鉄系材料からなるピストンリングインサート１
２を有している。インサート１２は最終状態で、
Ｌ字形横断面のピストンリング（図示せず）を受
容するためのピストンリング溝１３を有してい
る。このピストンリングは、ピストンリング溝１
３内へ延びる水平方向のアームと上方へ延びて実
質的にクラウンと同一平面に終る垂直方向のアー
ムとを有している。

第２図〜第５図に関し、ピストンリングインサ
ート１２は、総寸法がインサートの所望の最終寸
法（第３図に鎖線で示されている）よりも大きい
ほぼ長方形の横断面（第３図参照）を有して鋳造
されている。インサート１２は軸方向に間隔を保
つて、互いに平行に半径方向に延びる上側および
下側表面１４，１５と、半径方向に間隔を保つ
て、互いに平行に軸方向に延びる内側および外側
表面１６，１７とを有している。第３図、第４図
および第５図で分るように、半径方向に延びる下
側表面１５および軸方向に延びる内側表面１６
は、各表面に、互いに平行であるが間隔を有する
周方向に延びる溝１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９
ｂを備えており、これらの溝は、半径方向で下側
表面１５に沿つて延び、かつ、軸方向で内側表面
１６に沿つて延びる互いに角度間隔を有する複数
の溝２０と交差し、これによつて格子状を成して
いる。角度間隔を有し、ピストン軸を包含する１
つの平面内にある溝２０の端は、軸方向で上方の
溝１９ａおよび半径方向で外側の溝１８ａで終つ
ているので、これらの溝２０はインサート表面の
軸方向で上方及び半径方向で外側の縁にまで延び
ていない。

溝１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂ，２０は、
鋳造によるか機械加工によるか、あるいは鋳造に
引続く機械加工によつて形成してもよい。また、
若干の溝は鋳造によつて形成し、他の溝は機械加
工してもよい。溝１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９
ｂ，２０は、ほぼ半円若しくはこれよりもやや小
さい円弧状の横断面を有し、その深さは、たとえ
ばピストンリングインサート１２が直径120mmで
ある場合に約0.5mmである。半円形横断面を有す
る溝１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂ，２０の両
端部、つまり、横断面で見て直線状に延びるイン
サート表面から半円形の溝内へ移行する移行部
が、やや丸味をおびて形成されていれば（第３図
及び第４図参照）、この箇所で、ピストンヘツド
から下方へ導かれる熱の集中を妨げるのによりよ
い効果が得られる。

第２図〜第５図に示した形のインサート１２を
ピストン鋳型に入れ、鋳型中へ溶融せる軽金属を
流し込む。溶融せる材料が凝固する際にダイカス
ト技術で金属に圧力を加え、鋳造ピストン中のボ
イドを減少する。とくに、加圧下の溶融した金属
は溝中へ押込まれ、溝の間の格子状組織様相互連
結は溶融した金属がすべての溝に入るのを確実に
する傾向がある。金属が凝固したとき、鋳造ピス
トン本体およびインサートは鋳型から取除かれ
る。溝２０はピストンの外側表面の直前で終つて
いるので、溶融した金属は溝２０を経てこれらの
表面に到達しない。

鋳型およびインサート１２は、ピストン本体を
鋳込む際にクラウンのまわりに延びるＬ字形の切
り込み２１が形成されるように配置されている。
切り込み２１はインサートの下側表面１５と協働
する半径方向に延びる表面２２と、インサートの
内側表面１６と協働する軸方向に延びる表面２３
とを有している（第１図参照）。ピストン金属の
突出ビードは溝１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９
ｂ，２０中へ延びて、ピストン本体とインサート
１２との間の機械的インタロツクを生じる。こう
して、突出部と溝は格子状のかみ合い組織を形成
する。

鋳造後、ピストン本体とインサートは、鋳放し
ピストンをその軸を中心に回転させ、工具をピス
トンに沿つて軸方向にトラバースさせることによ
つて仕上機械加工される。インサート１２にはピ
ストンリング溝１３が機械加工によつて形成さ
れ、半径方向に延びる上部インサート表面１４が
クラウン１０と同一平面をなすように機械加工さ
れる。従つてこの表面１４はクラウン表面の周辺
部分を形成する。

かかる機械加工の間インサート１２がピストン
残余部分に対し相対的に回転する傾向は、溝２０
と切り込み２１の表面における協働突出部との間
のインタロツクによつて阻止される。１つの例に
おいて、このインタロツクは20トンの回転トルク
に耐えうることが判明した。ピストンを内燃機関
のシリング中へ挿入する場合、インサート１２が
ピストンから軸方向にはね返る傾向は、環状に延
びる溝１９ａ，１９ｂとそれと協働する切り込み
２１の表面に設けられた突出部との間の係合によ
つて阻止される。１つの例において、この係合は
９トンの引張りに耐えうることが判明した。

インサート１２の横断面がほぼ長方形であるこ
とによつて、熱が集中する“過熱箇所”を形成す
ることなしにクラウン１０から下方への十分な熱
伝導が得られる。さらに、最上方のピストンリン
グがクラウン１０に密接する位置に配置されてい
ることによつて、ピストンのスカートのまわりに
おける燃料／空気の混合物を減少させ、こうして
エンジンの出力を増加する。８馬力までの増加が
達成された。

回動を阻止する溝２０は、インサートの半径方
向の下側表面１５に設けられた円周方向の溝１８
ａ，１８ｂと同様に省くことができる。インサー
トの半径方向の内側表面１６に設けられた溝１９
ａ，１９ｂは連続的である必要はなく；これらは
角度間隔を有するセクシヨンであつてもよい。こ
のような溝１つだけが設けられていてもよい。

１つの溝または溝の組およびインタロツク突出
部は、インサート１２の回動および軸方向の運動
の双方を阻止しうる。このような溝はインサート
の軸方向の内側表面１６上に設けられていて、こ
の表面の下縁と上縁との間で互いに平行に延びて
いる。

第６Ａ図及び第６Ｂ図は、インサート１２の２
つの異なる実施例の横断面を示し、第１図から第
５図および第６Ａ図、第６Ｂ図に共通の部分には
同じ参照符号が与えられておりかつ詳述されてい
ない。

第６Ａ図において、インサート１２ａは下側表
面１５が半径方向に上側表面１４よりも大きい寸
法を有するほぼ台形の横断面を有している。イン
サート１２ａは、第１図〜第５図の実施例と同じ
配置の溝１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂ，２０
を有する。インサートの台形横断面は、ピストン
中へ鋳込んだ場合、インサートの形がピストンの
残余部分に対し軸方向に相対的にインサートの動
かないのを確保するのを保証する。

第６Ｂ図において、インサート１２ｂは第６Ａ
図のインサート１２ａと類似の台形横断面を有し
ている。下部表面１５は溝を有していないが、内
側表面１６には溝１９ａ，１９ｂ，２０が設けら
れており、この場合には回動を阻止する溝２０の
４つだけがインサート１２ｂのまわりに等間隔に
設けられている。

第７図〜第９図に関して、ピストン２１０はア
ルミニウムのような軽金属またはアルミニウム合
金から鋳造され、クラウン２１１およびスカート
（その部分は２１２で示されている）が形成され
ている。クラウン２１１には燃焼ボウル２１３が
形成され、その直径は入口２１４から最大値に増
加し、次いでボウル２１３の底に向つて減小す
る。

ボウル２１３への入口のまわりには、オーステ
ナイト鋳鉄のような鉄系材料のインサート２１５
が設けられている。インサート２１５は形が環状
であつて、軸方向の上側および下側表面２１６，
２１７を備え、半径方向の内側および外側表面２
１８，２１９を備えている。上側表面２１６はク
ラウン２１１の端面２２０と同一平面をなし、内
側表面２１８は燃焼ボウル２１３の表面の一部を
形成する。さらに、上側表面２１６および内側表
面２１８はその間に、燃焼ボウル２１３への入口
のまわりに延びる縁２２１を形成する。

インサート２１５は鉄系材料から鋳造され、そ
の総寸法はインサートの所望の最終寸法よりも大
きい。第８図および第９図に認められるように、
下側表面２１７および外側表面２１９は、下側表
面２１７上の周方向の溝２２２および外側表面２
１９上の２つの互いに平行であるが間隔を有する
周方向の溝２２３ａ，２２３ｂを備えている。さ
らに、これらの溝２２２，２２３ａ，２２３ｂ
は、下側表面２１７に沿つて半径方向に延び、か
つ、外側表面２１９に沿つて軸方向に延びる、つ
まりピストン軸を包含する平面内にある複数の角
度間隔を有する溝２２４と交差し、格子状組織を
形成している。これらの角度間隔を有する溝２２
４の端は軸方向で上部、半径方向に内側の周方向
の溝２２３ａ，２２２に終るので、これらはこれ
ら表面の縁にまで延びていない。

溝２２２，２２３ａ，２２３ｂ，２２４は、鋳
造または機械加工によるかあるいは鋳造に引続く
機械加工によつて形成されていてもよい。また、
若干の溝が鋳造され、他方が機械加工されていて
もよい。溝はほぼ半円形横断面を有し、その深さ
はたとえば0.5mmである。

第８図および第９図に示した形のインサート２
１５がピストン鋳型中に入れられ、型中へ溶融し
た軽金属が流し込まれる。溶融した金属が凝固す
る際に、ダイカスト技術で金属に圧力を加えて鋳
鉄中のボイドを減小させることができる。とくに
加圧下において溶融した金属は溝中へ押込まれ、
溝の間の格子状相互連結が、溶融した金属がすべ
ての溝に入るのを確実にする傾向がある。金属が
凝固すると、鋳造ピストン本体およびインサート
が型から取除かれる。角度間隔を有する溝２２４
はピストンの外側表面の近くに終るので、溶融し
た金属は溝２２４を経てこれら表面に到達しな
い。

鋳型およびインサート２１４は、ピストン本体
を鋳込む際にピストンボウル２１３および燃焼ボ
ウル２１３への入口のまわりに延びるＬ字形の切
り込み２２５が形成されるように配置されてい
る。切り込み２２５はインサート下部表面２１７
と協働する半径方向に延びる面２２６およびイン
サート内側表面２１９と協働する軸方向に延びる
面２２７を有している（第７図および第８図）。
ピストン金属の突出ビードは溝２２２，２２３
ａ，２２３ｂ，２２４中へ延びて、ピストン本体
とインサートとの間の機械的インタロツクを形成
する。こうして溝と突出部がインタロツク格子状
組織を形成する。

鋳造後、ピストンおよびインサートは鋳放しピ
ストンを軸を中心に回転し、工具をボウル２１３
の内面に沿つて軸方向に移動させ、かつクラウン
２１１の端面２２０を横切つて工具を半径方向に
移動させることによつて機械仕上加工される。か
かる機械加工の間インサート２１５がピストンの
残余部分に対し相対的に回転する傾向は、溝２２
４と、それと協働する切り込み２２５の表面にお
ける突出部との間のインタロツクによつて阻止さ
れる。

ピストンを内燃機関のシリンダ中へ挿入する場
合、インサート２１５がピストンから軸方向には
ね返る傾向は、環状の溝２２３ａ，２２３ｂとそ
れと協働する切り込み２２５の突出部との間の係
合によつて阻止される。また、インサートが半径
方向または軸方向に移動する傾向も、ピストンお
よびインサートの境界面における冶金学的結合に
よつて阻止されている。燃焼ボウル２１３の入口
のまわりの縁２２１はインサートの材料でつくら
れているので、ピストン材料でつくられているか
かる縁と比べて亀裂する傾向は少ない。さらに、
インサートのほぼ長方形の横断面は過熱箇所を形
成することなしに、クラウンから下方への十分は
熱伝導を許容する。

次に第１０図および第１１図に関し、第３のピ
ストン５０はクラウン５１およびスカート（その
部分は５２で示されている）を有している。クラ
ウン５１は、その直径が入口から最大値に増大
し、次いでボウルの底に向つて減小する燃焼ボウ
ル５３を含有する。燃焼ボウル５３は、オーステ
ナイト鋳鉄のような鉄系材料からなるカツプ状イ
ンサート５４によつて形成されている。インサー
ト５４は、その完成した状態で、ボウル５３への
入口のまわりに延びる縁５５を形成する。

クラウンインサート５４は、インサートの所望
の最終寸法よりも大きい寸法を有するように鋳造
されている。インサートは平らな上側表面５７お
よび内側および外側表面５８，５９を有する。縁
５５は上側表面５７と内側表面５８との間に形成
されている。上側表面５７は、完成されたピスト
ン中では、クラウン５１の表面と同一平面をなし
ている。インサート５４の外側表面５９は、３つ
の平行であるが間隔を有する周方向に延びる第１
の溝６１ａ，６１ｂ，６１ｃを備え、これらの溝
は最下部および最上部の周方向の溝６１ａ，６１
ｃの間に延びる複数の角度間隔を有する第２の溝
６２と交差して格子状組織を形成している。これ
らの第２の溝６２はピストン軸を含む平面内にあ
る。これら角度間隔を有する第２の溝６２の端
は、最上部および最下部の周方向の第１の溝６１
ａ，６１ｃに終るので、これらはインサート５４
の上側表面に延びていない。

溝６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６２は鋳造または
機械加工によるか、あるいは鋳造に続く機械加工
によつて形成されていてもよい。溝はほぼ半円形
横断面を有し、その深さはたとえば0.5mmである。

第１０図および第１１図に示した形のインサー
トは、ピストン鋳型上へ置き、型中へ溶融した軽
金属を流し込む。溶融した金属が凝固する際に、
ダイカスト技術で金属に圧力を加えて鋳造ピスト
ン中のボイドを減小させることができる。とくに
加圧下で溶融金属は溝中へ押込まれ、溝間の格子
状組織様の相互連結が、溶融金属がすべての溝に
入るのを確実にする傾向がある。溶融した材料が
凝固すると、鋳造ピストンおよびインサートは型
から取除かれる。互いに角度間隔を有する溝６２
はピストンの外側表面の近くに終つているので、
溶融した金属が溝６２を経てこの表面に到達する
ことはない。

こうして鋳造ピストンには凹部６５が形成さ
れ、この中へインサート５４が収容される。凹部
６５はインサート５３の外側表面５９の形に一致
する形を有しかつこの表面上のピストン金属の突
出ビードが溝６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６２中へ
延びて、ピストン本体とインサートとの間の機械
的インタロツクを提供する。こうして突出部と溝
とがインタロツク格子状組織を形成する。

鋳造後、ピストンおよびインサートは鋳放しピ
ストンをその軸を中心に回転させ、インサート５
４の内面に沿つて工具を軸方向に移動させかつピ
ストンのクラウン端に沿つて工具を半径方向に移
動させることによつて仕上機械加工され、従つて
インサートの上側表面５７はクラウンと同一平面
をなす。かかる機械加工の際にインサート５４が
ピストンの残余部分に対し相対的に回動する傾向
は、第２の溝６２と、これと協働する、ピストン
の凹部６５表面における突出部との間のインタロ
ツクによつて阻止されている。 ピストンをデイ
ーゼルエンジンのような内燃機関のシリンダ中へ
挿入した場合、インサートがピストンから軸方向
にはね返る傾向は、環状の第１の溝６１ａ，６１
ｂ，６１ｃと、凹部６５表面における協働突出部
との間のインタロツクによつて阻止される。イン
サート５４の横断面はほぼ一定であつて、各溝の
深さは約0.5mmと浅く形成されているので、過熱
箇所を形成することなしに、クラウンから下方へ
の十分な熱伝導を許容する。

以下に述べることは、図面に関して上述した本
考案によるピストンのすべての実施例に関するも
のである。

インサート１２，２１４，５４にはピストンの
鋳造時に形成される溝と係合する突出部が形成さ
れているもよいことは明らかである。

第１図〜第６Ａ図および第７図〜第９図の実施
例において、インサート１２，２１５の下側表面
１５，２１７における周方向の溝は省略されてい
てもよい。

任意の実施例において、溝は連続的である必要
はなく、溝は間隔を有するセクシヨンであつても
よい。１つの溝と突出部または複数の溝とインタ
ロツク突出部との組み合わせは、インサート１
２，２１５，５４とピストン本体との相対的な回
動および軸方向の運動の双方を阻止しうる。

インサートがオーステナイト鋳鉄以外の材料で
つくられている場合、選択される材料は、ピスト
ンの運転温度において、ピストン自体の材料の膨
張係数に匹敵する膨張係数を有すべきである。

上述したすべての実施例において、協働するピ
ストンとインサート表面との間につくられた冶金
学的結合、ならびに溝と突出部との間のインタロ
ツクが存在する。インサートからピストン本体へ
の熱伝導を最小にすることが必要な場合には、冶
金学的結合を省略し、インサートをピストン本体
に、インタロツク溝および突出部によつてのみ固
定する。

効 果 インサート表面に周方向に延びる多数の溝と軸
方向に延びる多数の溝とが設けられていて、これ
らの溝が互いに交差して格子状を成していること
によつて、インサートとピストン本体とは鋳込み
結合時にインサート表面の全面にわたつて軸方向
及び回転方向で相対的により一層強固に結合され
る。また、軸方向に延びる溝が設けられているた
めに、この軸方向に延びる溝の箇所では、ピスト
ンクラウンから下方へ導かれる熱の伝導経路はま
つたくゆがめられることなくスムーズな熱の伝導
が得られ、しかも、軸方向の溝も周方向の溝も、
その横断面が半円若しくはこのよりもやや小さい
円弧状に形成されているために、周方向に延びる
溝の箇所において、前記下方に導かれる熱の伝導
経路は、小さい円弧状に沿つて漸次ゆるやかにそ
らされ、この箇所で熱が極端に集中することもな
い。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本考案の実施例を示すもので、第１
図は内燃機関用ピストンの第１の実施例の一部
の、溝部分に沿つた垂直断面図、第２図は第１図
のピストンに包含させるためのピストンリングイ
ンサートを下方から見た斜視図、第３図は第４図
のＸ−Ｘ線に沿つた断面図、第４図は第２図〜第
４図のインサートを第３図の矢印Ｂ方向で見た
図、第５図は第２図〜第４図のインサートを第３
図の矢印Ａ方向で見た図、第６Ａ図及び第６Ｂ図
は第１図〜第５図のインサートの２つの実施例の
横断面図を示し、第６Ａ図はその１実施例の横断
面図、第６Ｂ図は別の実施例の横断面図、第７図
は第２の実施例の内燃機関用ピストンのクラウン
端部の横断面図、第８図は第７図のピストンの１
点鎖線で囲んだ部分の拡大図、第９図は第７図
の矢印Ａ方向に見た図、第１０図は第３の実施例
の内燃機関用ピストンのクラウン端部の概略的な
横断面図、第１１図は第１０図のピストンのイン
サートを下方から見た図である。 １０……ピストンクラウン、１１……スカー
ト、１２……インサート、１３……ピストンリン
グ溝、１４……インサートの半径方向に延びる上
部表面、１５……その下部表面、１６……インサ
ートの軸方向に延びる内側表面、１７……その外
側表面、１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂ……周
方向の溝、２０……角度間隔を有する溝、２１…
…Ｌ字形の切り込み、５０……ピストン、５１…
…クラウン、５２……スカート、５３……燃焼ボ
ウル、５４……インサート、５５……縁、５７…
…上側表面、５８……内側表面、５９……外側表
面、６１ａ，６１ｂ，６１ｃ……周方向の溝、６
２……角度間隔を有する溝、６５……押込み部、
２１０……ピストン、２１１……クラウン、２１
２……クラウン、２１３……ボウル、２１４……
入口、２１５……インサート、２１６……インサ
ートの上側表面、２１７……インサートの下側表
面、２１８……インサートの内側表面、２１９…
…インサートの外側表面、２２０……クラウンの
端面、２２１……縁、２２２，２２３ａ，２２３
ｂ……円周方向の溝、２２４……角度間隔を有す
る溝、２２５……Ｌ字形の切り込み、２２６……
半径方向に延びる面、２２７……軸方向に延びる
面。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 軽金属性ピストン本体とこの軽金属性ピスト
   ン本体の材料よりも耐摩耗性の大きい材料のイ
   ンサートとを有する、内燃機関用のピストンで
   あつて、前記インサートが、ピストンクラウン
   の少なくとも１部を形成するクラウン表面と、
   ピストン軸線に対してほぼ平行に延びるインサ
   ート表面とを有していて、ピストン本体に鋳込
   み結合されている形式のものにおいて、前記イ
   ンサート表面１６；２１；９；５９の少なくと
   も１部に、このインサート表面の周方向に延び
   る多数の第１の溝１９ａ，１９ｂ；２２３ａ，
   ２２３ｂ；６１ａ，６１ｂと、ピストン軸線方
   向に延びる多数の第２の溝２０；２２４；６５
   とが設けられていて、これら第１及び第２の溝
   が互いに交差して格子状を成しており、前記第
   １及び第２の溝１９ａ，１９ｂ，２０が半円若
   しくはこれよりもやや小さい円弧状の横断面を
   有しており、これら第１及び第２の溝に、鋳込
   み時に突入してこれらの溝と係合する第１及び
   第２の突出部がピストン本体表面２３；２２
   ７；６５に形成されていることを特徴とする、
   インサートを有するピストン。 ２ インサート１２が半径方向に間隔を有する内
   側および外側表面と軸方向に間隔を有する上側
   および下側表面とを有する環状インサートであ
   つて、外側表面１７はそれに形成されたピスト
   ンリング溝１３を有し、内側および下側表面は
   ピストン本体のクラウンの外周部に延びるＬ字
   形横断面の切り込みの協働表面２２，２３と係
   合し、インサート１２の内側表面が前記インサ
   ート表面１６を形成していて、ピストン本体の
   前記協働表面の一方２３が前記ピストン本体表
   面を形成しており、インサート１２の前記下側
   表面１５にも周方向及び半径方向に延びる溝１
   ８ａ；１９ａ；２０が設けられていて、また、
   これらの溝に突入する突出部が前記協働表面の
   他方２２に設けられている、実用新案登録請求
   の範囲第１項記載のピストン。 ３ ピストンが燃焼ボウル２１３；５３を有して
   おり、該燃焼ボウルの内周部にインサート２１
   ５；５４が配置されていて、該インサートの内
   周縁部が前記燃焼ボウルへの入口の周縁２２
   １；１５５を形成している、実用新案登録請求
   の範囲第１項記載のピストン。 ４ インサート２１５が、ピストン本体の燃焼ボ
   ウル内周部に形成されたＬ字形横断面の切り込
   み２２５中に配置された環状のインサートであ
   つて、前記ピストン本体表面を形成する切り込
   み２２５および該切り込みに係合するインサー
   ト表面２１７，２１９に、突出部並びに溝２２
   ３ａ，２２３ｂ，２２４が形成されている、実
   用新案登録請求の範囲第３項のピストン。 ５ インサート５４が、ほぼカツプ状に成形され
   ていて、インサートの内側表面５８が燃焼ボウ
   ルを形成しており、インサートの外側表面５９
   上および協働するピストン本体表面上に溝６１
   ａ，６１ｂ，６１ｃ，６２並びに突出部が形成
   されている、実用新案登録請求の範囲第３項記
   載のピストン。