JPS6318170A - 内燃機関のピストン - 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ｖ１造成形時にピストンリングがｔｅＥ合され
るリングキャリアを鋳込んで一体化した内燃機関のピス
トンに関し、特にリングキャリアへの熱伝導を阻止しピ
ストンリングの熱による異常摩耗を防止できる内燃機関
のピストンに関するものである。

［従来の技術］ 一般に内燃機関のピストンとして第７図に示すものがあ
る。

図示されるように、このピストンａはピストンａのトッ
プランド部すにジルコニア材料から成るリングキャリア
ＣをＩｆ　ｍ成形時に鋳込み、その後、機械加工によっ
てリング溝ｄを形成したもので、リングキャリアＣには
鋳込み前に、接着強度を高めるためのアルフィン処理が
施される。図の二点鎖線ｅは！８造吹き上り前の加工外
形を示す。ここで、リンクキす戸リアＣの鋳込位置は、
トップランド部すのできるだけ上方に位置するように設
定され、これによってピストンａ組付時に於けるデッド
ボリュームの削減を図っている。

また、ピストンとリングキャリアの他の接着方法として
特開昭５６−１４４８５６Ｑ公報に、分割型にリングキ
ャリアをセットし、アルミニウムのＦｊ’６Ａが凝固す
るまで型内に高圧を加える方法が紹介されている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、上記二つの提案は共にリングキャリアをピス
トンのトップランド上部に位置させようとした場合、ピ
ストンのキャビティからの熱伝導によってリングキャリ
アが高温化する割合が増加する。したがって、この熱に
よってピストンリングが異常摩耗される問題が生じる。

このため従来にあっては、リングキャリア付近のピスト
ン内にオイルギヤラリを設けることによって対処してい
た。しかし熱伝導度の大きさによっては、リングキャリ
アへの熱伝導を十分に抑えることができない場合が生じ
る。ゆえにピストンリングの耐久性の面で解決すべき問
題点として残されている。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記問題点を解決することを目的とし、本発明
はピストンに鋳込まれたリングキャリア内に、そのリン
グキトリアのリング溝への熱伝導を阻止する断熱層を形
成して内燃機関のピストンを構成するものである。

［作　用］ ピストンのキャビティからリングキャリアへの熱伝導が
断熱層によって阻止でき、これによりリングキャリアに
嵌合されるピストンリングの異常摩耗が抑えられる。ま
た鋳込時には、リングキャリアが溶湯温度まで速やかに
昇温されるのでピストンとリングキャリアとの接着が確
実になされる。

［実施例］ 以下に本発明の内燃機関のピストンの好適一実施例を添
付図面に基づいて説明する。

第１図に示す１はアルミニウムまたはその合金で形成さ
れるピストンである。ピストン１の頂部２には軸方向に
窪まされてキャビティ３が形成されている。ピストン１
のトップランド部４には、ニレジスト鋳鉄等の金属材料
から成るリングキトリア５が一体的に設けられ、このリ
ングキャリア５の外周側部５ａは、ピストン１の外周側
部１ａと同一の筒面を形成するようになっている。６は
、リングキャリア５の円周方向に沿って形成されたリン
グ溝で、このリング溝６にはピストンリング（図示せず
）が一体的に嵌合される。また、７はオイルギヤラリで
、ピストン１の冷却及びリングキャリア５への熱伝導を
抑えるためのものである。

さて、本発明の内燃機関のピストンの特長とするところ
は、リングキャリア５のリング溝６への熱伝導を阻止す
ることにあり、そのため、リングキャリア５内には断熱
層８が形成される。この断熱層８はアルミナファイバ等
のセラミックファイバが採用され、本実施例では、リン
グキトリア５内の特に入熱側となる部分に、即ちリング
キャリア５のキャビティ３側とピストン頂部２側どなる
部分を覆うように介設されている。

従って、ピストン１のキャビティ３の昇温と共にリング
キャリア５へ熱伝導される高温熱が断熱層８によって阻
止されるから、この熱はピストンリングのリング溝６へ
伝達されることが抑えられる。リングキャリア５の下部
側の熱はオイルギヤラリ７の冷却オイルに奪われる。こ
のためリングキャリア５の温度は一定に保たれピストン
リングの異常摩耗を防止することができる。また、これ
によってリングキャリア５をピストン１のトップランド
部４の、より上方に位置させることができ、デッドスペ
ースの削減に寄与できる。

次に、本発明の内燃機関のピストンの製造方法について
説明する。

第３図（イ）に示すようにまず、アルミナファイバ等の
セラミックファイバから一端部につば部１０を備えたリ
ング状の断熱層８を成形する。次にこの断熱層８の内周
面に半径方向の支持用ピン１１を取り付け、第３図（ロ
）に示すようにリングキトリア５の鋳造型１５にセット
づる。この鋳造型１５は上下２分割の上型１５ａと下型
１５ｂとからなり、上述の如く断面凸型のリングキャリ
ア５が鋳造できるように予め形彫りを施されている。こ
のｖＪ造型１５の分割面に上記支持用ピン１１を支持さ
せると、断熱層８は、Ｄ’Ｌ型１５のキャビティ１５ｃ
に浮いた状態でセットされる。

この後、鋳造型１５にニレジスト鋳鉄等の金属材料の溶
湯を、押し湯が十分になるまで注湯し凝固させると、第
３図（ハ）に示すように内部に断熱層８を備えたリング
キャリア５の鋳物吹き上品５ｂが出来る。こ札を第３図
（ニ）に示すように上記ピストン１のキャビティ３側及
び支持用ピン１１を、機関加工にて切削し所期の平滑面
を得る。

この後、第３図（ホ）に示すようにアルフィン処理槽に
浸漬してアルフィン処理を行い、ピストン１に鋳込まれ
るリングキャリア５が完成する。完成したリングキャリ
ア５を第２図に示すように上下に分割できる分割を２０
にセットする。分割型２０はその分割面に、上記リング
キャリア５の突出部９を上型２０ａと下型２０ｂで挟ん
で位置決めするためのリング部１０がそれぞれ形成され
ている。

さて、このような下型２０ｂにリングキャリア５をセッ
ト後、下型２０ｂに上型２０ａをセットする。この後、
第２図及び第３図（へ）にも示すように上型２０ａの湯
口から押し湯が十分になるまでアルミの溶湯を流し込む
。このときの流し込みの時間と速度は適正にする。なお
、上型２０ａ及び下型２０ｂの溶湯に接する部分にはセ
ラミックコーティング処理がなされる。ここで、溶湯の
温度を受けてアルフィン処理されたリングキャリア５の
温度が溶着温度まで速やかに昇温するため溶湯の流れ込
みが良くなって良質のピストン１の吹上り品が得られる
。次に第３図（ト）に示すようにリングキャリア５を鋳
込んだピストン１に最終加工を施してリングキャリア５
ヘリング満６を形成し同時にピストン１を所期の外形に
仕上る加工を施す。

リングキャリア５の鋳込前の完成品及び断熱層８として
は、他に第４図乃至第６図に示すような形状が採用され
る。

第４図に示すものは、第１図にて説明のリングキャリア
５の形状に沿うように断熱Ｓ８ａを形成し鋳込んでもの
で、このようにすることにより後に形成するリングキャ
リア５のリング溝６への熱伝導を更に阻止できる。

第５図に示すものは、リングキャリア５の内周面側とな
る部分をリングキャリア５から、その軸方向に沿って露
出させ、特にリングキャリア５の下側からの熱の回り込
みを抑えようとしたものである。

さらに第６図に示すものはリングキャリア５の内周面と
なる部分及び下面となる部分に波状の突起部１８を複数
形成したもので、このように形成されたリングキャリア
５の上面がピストン１の頂部２となる位置に鋳込まれる
。したがって、ピストンリング（トップリング）をピス
トン１の、より上方に位置させることができ、デッドボ
リュームの大巾な削減が可能になる。

［発明の効果］ 以上説明したことから明らかなように末完舅の内燃機関
のピストンによれば次の如き優れた効果を発揮できる。

リングキャリア内へこのリングキャリアのリング溝への
熱伝導を阻止する断熱層を形成したので、ピストンリン
グの異常摩耗を防止でき、またリングキャリアをピスト
ンの上方に位置させることができるのでデッドボリュー
ムを大巾に削減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の内燃機関のピストンの好適一実施例を
示す縦断面図、第２図はリングキャリアを鋳造型にセッ
トし鋳造の工程を示す概略図、第３図はピストンの成形
工程を示す工程図、第４図乃至第６図（よりングキャリ
ア及び断熱層の他の形状を示す要部詳細図、第７図は従
来例を示す概略図である。 図中、１はピストン、５はリングキャリア、６はリング
溝、８は断熱層である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ピストンに鋳込まれたリングキャリア内に、その
   リングキャリアのリング溝への熱伝導を阻止する断熱層
   を形成したことを特徴とする内燃機関のピストン。
2. （２）上記断熱層がアルミナファイバ等のセラミックフ
   ァイバから構成された上記特許請求の範囲第１項記載の
   内燃機関のピストン。
3. （３）上記リングキャリアがニレジスト鋳鉄等の金属材
   料から形成された上記特許請求の範囲第１項記載の内燃
   機関のピストン。