JPS6350451Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はセラミツク製ピストンヘツドをピスト
ン本体と一体的に鋳ぐるんだセラミツクピストン
に関する。

セラミツクは耐熱性、断熱性などに優れている
ので内燃機関のピストンを形成するのに適してい
る。ピストンヘツド部をセラミツクで作り、これ
をピストン本体に接合してセラミツクピストンが
得られている。この接合方法には種々の方式があ
るが、本考案によるセラミツクピストンはセラミ
ツク製ピストンヘツドをピストン本体と一体的に
鋳ぐるんで得られるものである。鋳ぐるみ時にセ
ラミツク製ヘツドは金属溶湯の凝固による締付力
を受けて割れることがあるために締付力を受ける
ヘツド外周部に金属製リングを介装し、セラミツ
クの割れを防止する提案がなされている。この金
属製リングはセラミツク製ピストンヘツド部とピ
ストン本体間の抜け防止のために段付形状とされ
るために単一リングではセラミツク製ピストンヘ
ツド部の段付突起に嵌合できず、そのために一対
の半割リングで形成される。従来は鋳ぐるみ時に
これら半割リング間の設置位置のずれや傾斜して
注湯する際に生じるずれなどのために溶融金属が
このリングの隙間に入り込み、セラミツク部分の
破壊を引起すことがあつた。又、リングが２分割
形状のために、注湯位置によつては凝固速度の違
いによりリングにかかる締付力が不均一となり、
セラミツク製ヘツド部の反りや変形が起ることも
あつた。

従来はこれら半割リング対を金属線で縛つて鋳
ぐるむことによつて上記問題点を解決しようとし
ていたが、この方法によつても満足のいく解決は
得られないばかりでなく、金属線の結び部分の湯
まわり不良が起り、得られたセラミツクピストン
に耐久性が悪化する結果となつていた。又、半割
リングを接着剤によつて接合しようとしても、鋳
ぐるみ前のセラミツク製ヘツドの予熱時（350〜
450℃）にその能力が半減してしまい、効果的で
はない。

本考案は上述の問題点に鑑みなされたもので、
鋳ぐるみ時の溶融金属の凝固による締付力を緩和
する半割リングの合せ面のずれを防止し、よつて
得られたセラミツクピストンの割れや変形等を防
止して製品歩留の向上を得ることを目的とする。

本考案によるセラミツクピストンは、下方に向
かつて延びる突起を設けたセラミツク製ピストン
ヘツド部を、該突起の外周に金属製リングを介装
してピストン本体と一体的に鋳ぐるんだセラミツ
クピストンにおいて、前記金属製リングは一対の
半割リングからなり、該半割リングの合せ面に凹
凸状嵌合手段を形成したことを特徴とするもので
ある。

以下本考案の実施例について図面を参照して説
明する。

第１図は本考案が適用されるセラミツクピスト
ン100の１例を示す部分断面正面図で、１は室化
硅素、炭化硅素等から作られるセラミツク製ピス
トンヘツド部、２はアンバー等の熱膨脹係数の小
さい金属性擁護リング、３はアルミ合金製ピスト
ン本体である。ピストンヘツド部１は燃焼室に対
面して配置される円板状部分４と円板状部分４の
下方にこれと同心状に突出したこれより小径の円
柱状突起部分５とから形成される。このピストン
ヘツド部１がピストン本体３の鋳型の中でピスト
ン本体３と一体的に鋳ぐるまれる。ピストンヘツ
ド部１とピストン本体３との軸方向の抜け防止の
ために、ピストンヘツド部１の円柱状部分５の外
周には環状凹部６が形成され、これら間の回り防
止のために円柱状部分５の底に溝７が形成され
る。

前述したように、セラミツク製ヘツド部１をピ
ストン本体３に直接鋳ぐるむと、円柱状部分５が
溶融金属５の凝固の際に締付力を受けて破壊され
ることがある。この破壊を防止するために、擁護
リング２が介装される。従つて、この擁護リング
２は前述したような熱膨脹係数の小さい金属で作
られ、溶融金属の凝固の際の締付力が擁護リング
２の剛性によつて緩和される。従つて、擁護リン
グの内周形状はセラミツク製ピストンヘツド部１
の円柱状突起部分５の環状凹部６を含む外周形状
に対応し、擁護リング２の外周には環状凹部８が
ピストン本体３との抜け防止のために形成され
る。このような形状の擁護リング２をピストンヘ
ツド部１に装着するために、擁護リング２はほぼ
半円周体の２個の半割リングの対体として形成さ
れる。これらの２個の半割リングはセラミツク製
ピストンヘツド部１の環状凹部６に嵌合されてそ
こに保持されるが、この保持力は十分なものでな
く、２個の半割リングの合せ面にずれが発生す
る。

第２図は擁護リング２の平面図であり、２個の
半円周状半割リング２ａ，２ｂからなつている。
半割リング２ａ，２ｂの合せ面９にはそれぞれ突
起１０と穴１１が形成され、これらの突起１０と
穴１１の嵌合により、２個の半割リング２ａ，２
ｂが相互に固着され、合せ面のずれが起きないよ
うにされる。

第３図から第６図はこれら突起１０と穴１１と
の嵌合手段の変化例を示すもので、第３図におい
ては突起１０は半割リング２ａの端面から矩形断
面状に突出し、穴１１はこれと嵌合するために同
様の矩形状に形成される。第４図においては、半
割リング２ａの突起１０はその中央部に垂直方向
に延び、半割リング２ｂには突起１０を包む溝１
２が形成される。第５図においては相互に補完し
合う段付１３が形成される。第６図に示す例にお
いては半割リング２ａ，２ｂの端面の双方に穴１
１が設けられ、ピン１４の挿入によつて相互に結
合されるようになつている。以上の説明から明白
なように、一対の半割リングの合せ面はこの合せ
面に設けた嵌合手段によつて相互にずれるのが防
止されている。

第７図は１対の半割リング２ａ，２ｂに本考案
による合せ面の嵌合手段がない場合のセラミツク
製ピストンヘツド部１の変形を示すものであり、
矢印Ｆで示されるようは半径方向内向きの締付け
力が加えられると、この力の大きさはどの位置に
おいても同じだとすれば、半割リング２ａ，２ｂ
の接合面においてはこれらは相互に固着されてい
ないために相互にずれながら接合線を結ぶ軸線方
向にこの直角方向よりより大きく変形しようとす
る。そのためにピストンヘツド頂部は図に示され
るように反りを生ずることもある。本考案によれ
ば、半割リングはその接合面において相互に嵌着
されるので、周囲から半径方向の力がかかつたと
きに、半割リング対体は単一のリングと同様の力
を受けて円周方向に一様の反力を生じ、それによ
つてセラミツクヘツド部１の変形の原因が取除か
れることになる。

以上説明したように、本発明によれば鋳ぐるみ
時の半割リングの設置位置のずれが防止され、締
付力の不均一分布によるセラミツクヘツドの変形
が半減され、セラミツク部の割れが減少し、製品
歩留の向上及び性能の向上が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案が適用されるセラミツクピスト
ンの部分断面正面図、第２図は本考案による擁護
リングの正面図、第３図から第６図は半割リング
嵌合手段の変化例を示す略図、第７図は締付力の
不均一分布による変形を説明するための略図であ
る。 １……セラミツク製ピストンヘツド部、２……
リング、３……ピストン本体、４……円板状部
分、５……円柱状部分、９……合せ面、１０……
突起、１１……穴。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 下方に向かつて延びる突起を設けたセラミツク
   製ピストンヘツド部を、該突起の外周に金属製リ
   ングを介装してピストン本体と一体的に鋳ぐるん
   だセラミツクピストンにおいて、前記金属製リン
   グは一対の半割リングからなり、該半割リングの
   合せ面に凹凸状嵌合手段を形成したことを特徴と
   するセラミツクピストン。