JPS643794Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS643794Y2 JPS643794Y2 JP5811783U JP5811783U JPS643794Y2 JP S643794 Y2 JPS643794 Y2 JP S643794Y2 JP 5811783 U JP5811783 U JP 5811783U JP 5811783 U JP5811783 U JP 5811783U JP S643794 Y2 JPS643794 Y2 JP S643794Y2
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- Japan
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- ceramic
- piston
- ring member
- glass layer
- piston body
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- Expired
Links
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Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
本考案は内燃機関に用いるアルミニウム合金製
ピストン本体にセラミツク部材を嵌合して成るセ
ラミツク内蔵ピストンに関する。
ピストン本体にセラミツク部材を嵌合して成るセ
ラミツク内蔵ピストンに関する。
周知のように、内燃機関特にデイーゼル機関に
おいて、燃焼室部分の断熱化によつて熱効率を向
上して燃費低減し、かつ耐久性の向上のために窒
化物、炭化物系焼結体及びジルコニア燃結体等の
セラミツクが金属製ピストン本体の頭部に嵌合せ
しめることが種々提案されている。このセラミツ
ク部材とアルミニウム合金製ピストン本体の接合
方法としては両者を接着剤及びボルト、ねじによ
る締着、或は熱膨脹差を利用する焼嵌法、さらに
鋳込み成形法等が案出されているが、セラミツク
が破損したり特に高温時における接合強度が劣化
していずれも実用上の耐久性を有することができ
なかつた。
おいて、燃焼室部分の断熱化によつて熱効率を向
上して燃費低減し、かつ耐久性の向上のために窒
化物、炭化物系焼結体及びジルコニア燃結体等の
セラミツクが金属製ピストン本体の頭部に嵌合せ
しめることが種々提案されている。このセラミツ
ク部材とアルミニウム合金製ピストン本体の接合
方法としては両者を接着剤及びボルト、ねじによ
る締着、或は熱膨脹差を利用する焼嵌法、さらに
鋳込み成形法等が案出されているが、セラミツク
が破損したり特に高温時における接合強度が劣化
していずれも実用上の耐久性を有することができ
なかつた。
本考案はこれら課題を解決するためになされた
もので、高温の接合強度を向上して優れた耐久性
を有するセラミツク内蔵ピストンの提供を目的と
するものである。
もので、高温の接合強度を向上して優れた耐久性
を有するセラミツク内蔵ピストンの提供を目的と
するものである。
以下本考案を図面の実施例によつて説明する。
第１図及び第２図は本考案の一実施例のセラミ
ツク内蔵ピストンを示したものであり、１はアル
ミニウム合金から成るピストン本体で該ピストン
本体にはピストンリング溝２及びピストンピンの
嵌合孔３が設けられている。４は前記ピストン本
体の頭部に設けられた凹部であり、該凹部の内周
には雌ねじ５が螺刻されている。６はSi3N4，
AlN，SIALON，SiC，ジルコニア焼結体等のセ
ラミツク部材であり、径小の段座７を有する円板
状をなし、またその一端には必要に応じて図示の
如きクラウン８が設けられている。このセラミツ
ク部材の周側９及び前記段座７の表面にはセラミ
ツク部材の熱膨脹係数に近似する2.0〜10.0×
10-6／℃の範囲のガラス層１０が焼付けられてい
る。このガラスとしてはホウ珪酸系ガラスが望ま
しく、例えば主成分B2O320〜35重量％、SiO280
〜65重量％、その他成分Al2O3，ZnO，MgO、
BaO，P2O5，Na2O，K2O，Li2O，SnO2等が適
宜配合されたガラス材である。また好ましくはガ
ラス材100重量部に対して塗布性を向上するため
粘土，カオリン等の結合剤１〜20重量部、粘度調
整剤として酸化ホウ素０〜50重量部及び熱膨脹係
数の調節、耐熱性の向上のためAl2O3，Si3N4，
AlN，SiC，β−スポジウメン，FeB，NiB0〜
20重量部を添加混合したものが有用である。１１
は前記セラミツク部材６の段座７に係止するフラ
ンジ１２を配しガラス層１０との間に嵌合する耐
熱性金属例えばステンレス、鋳鉄等から成るリン
グ部材であり、このリング部材は前記ガラス層１
０を介して銀鑞１４にて鑞接されている。また前
記リング部材の周側には雄ねじ１３が設けられて
上記ピストン本体１の凹部ねじ５と螺着され、必
要に応じて螺着部分には耐熱接着剤の塗布又はビ
ス等の公知の抜け止め機構（図示省略）が設けら
れてもよい。なおセラミツク部材６の径小の段座
７及びリング部材１１のフランジ１２については
本考案では熱間の接合強度を有するための必須の
構成要件ではなく、かかる部分はなくてもよい。
ツク内蔵ピストンを示したものであり、１はアル
ミニウム合金から成るピストン本体で該ピストン
本体にはピストンリング溝２及びピストンピンの
嵌合孔３が設けられている。４は前記ピストン本
体の頭部に設けられた凹部であり、該凹部の内周
には雌ねじ５が螺刻されている。６はSi3N4，
AlN，SIALON，SiC，ジルコニア焼結体等のセ
ラミツク部材であり、径小の段座７を有する円板
状をなし、またその一端には必要に応じて図示の
如きクラウン８が設けられている。このセラミツ
ク部材の周側９及び前記段座７の表面にはセラミ
ツク部材の熱膨脹係数に近似する2.0〜10.0×
10-6／℃の範囲のガラス層１０が焼付けられてい
る。このガラスとしてはホウ珪酸系ガラスが望ま
しく、例えば主成分B2O320〜35重量％、SiO280
〜65重量％、その他成分Al2O3，ZnO，MgO、
BaO，P2O5，Na2O，K2O，Li2O，SnO2等が適
宜配合されたガラス材である。また好ましくはガ
ラス材100重量部に対して塗布性を向上するため
粘土，カオリン等の結合剤１〜20重量部、粘度調
整剤として酸化ホウ素０〜50重量部及び熱膨脹係
数の調節、耐熱性の向上のためAl2O3，Si3N4，
AlN，SiC，β−スポジウメン，FeB，NiB0〜
20重量部を添加混合したものが有用である。１１
は前記セラミツク部材６の段座７に係止するフラ
ンジ１２を配しガラス層１０との間に嵌合する耐
熱性金属例えばステンレス、鋳鉄等から成るリン
グ部材であり、このリング部材は前記ガラス層１
０を介して銀鑞１４にて鑞接されている。また前
記リング部材の周側には雄ねじ１３が設けられて
上記ピストン本体１の凹部ねじ５と螺着され、必
要に応じて螺着部分には耐熱接着剤の塗布又はビ
ス等の公知の抜け止め機構（図示省略）が設けら
れてもよい。なおセラミツク部材６の径小の段座
７及びリング部材１１のフランジ１２については
本考案では熱間の接合強度を有するための必須の
構成要件ではなく、かかる部分はなくてもよい。
本考案のピストンは次のようにして製造され
る。すなわち第２図に示すように、セラミツク部
材６とリング部材１１との嵌合する該セラミツク
部材の段座７及び周側９の表面に予め上述のガラ
ス材をスプレー、デイツピング法などで厚さ30〜
500μに均一に塗布した後、850〜1000℃の非酸化
性雰囲気中で焼付けられてガラス層１０を形成す
る。次にこのセラミツク部材６はガラス層１０を
介してリング部材１１と挿嵌し、これを非酸化性
雰囲気中の鑞付温度（約700〜800℃）で銀鑞付け
する。（第２図ハ）このアセンブリーをピストン
本体１の凹部と螺着、焼嵌等によつて嵌着されて
ピストンが形成される。かかる製作されたピスト
ンはセラミツク部材がガラス層と濡れ性がよく、
リング部材と銀鑞付けされているためにセラミツ
ク部材に適度の圧縮応力を付加し、かつガラス自
体が緩衝材の役目をなしていることから、高温に
おける接合強度を有し機関に装着してフルロード
における耐久テストを実施した結果も異常が生じ
なかつた。またリング部材とアルミニウム合金製
ピストン本体の間では金属同志の嵌着のため接合
性に問題はない。
る。すなわち第２図に示すように、セラミツク部
材６とリング部材１１との嵌合する該セラミツク
部材の段座７及び周側９の表面に予め上述のガラ
ス材をスプレー、デイツピング法などで厚さ30〜
500μに均一に塗布した後、850〜1000℃の非酸化
性雰囲気中で焼付けられてガラス層１０を形成す
る。次にこのセラミツク部材６はガラス層１０を
介してリング部材１１と挿嵌し、これを非酸化性
雰囲気中の鑞付温度（約700〜800℃）で銀鑞付け
する。（第２図ハ）このアセンブリーをピストン
本体１の凹部と螺着、焼嵌等によつて嵌着されて
ピストンが形成される。かかる製作されたピスト
ンはセラミツク部材がガラス層と濡れ性がよく、
リング部材と銀鑞付けされているためにセラミツ
ク部材に適度の圧縮応力を付加し、かつガラス自
体が緩衝材の役目をなしていることから、高温に
おける接合強度を有し機関に装着してフルロード
における耐久テストを実施した結果も異常が生じ
なかつた。またリング部材とアルミニウム合金製
ピストン本体の間では金属同志の嵌着のため接合
性に問題はない。
第３図は本考案の他の実施例を示したピストン
であり、このピストンはセラミツク部材６と金属
部材１１が第２図と同様に、セラミツク部材６の
嵌合表面にガラス層１０を形成し、このガラス層
１０を介して金属リング部材１１との間に銀鑞付
けされる。このアセンブリーをピストン本体２１
の頭部に位置するように鋳込み型内に配し、常法
によりアルミニウム合金湯を注入して鋳込み成形
されてリング部材が嵌着される。なおリング部材
１１を強固に保持するためにピストン本体２１は
前記リング部材のフランジ端面を喰い込むように
埋設せしめることが好ましい。
であり、このピストンはセラミツク部材６と金属
部材１１が第２図と同様に、セラミツク部材６の
嵌合表面にガラス層１０を形成し、このガラス層
１０を介して金属リング部材１１との間に銀鑞付
けされる。このアセンブリーをピストン本体２１
の頭部に位置するように鋳込み型内に配し、常法
によりアルミニウム合金湯を注入して鋳込み成形
されてリング部材が嵌着される。なおリング部材
１１を強固に保持するためにピストン本体２１は
前記リング部材のフランジ端面を喰い込むように
埋設せしめることが好ましい。
以上の如く、本考案のセラミツク内蔵ピストン
はセラミツク部材の嵌合表面に濡れ性のよいガラ
ス層を介してリング部材との間に銀鑞付けし、こ
のリング部材をアルミニウム合金のピストン本体
に嵌着させたものであるため、高温におけるセラ
ミツク部材の接合強度を保持し、また銀鑞付けに
よる適度の圧縮応力をセラミツク部材に付加する
と共にガラスによる緩衝材の作用を兼ね備えるこ
とからセラミツク部材が破損することなく優れた
耐久性を有することができる。
はセラミツク部材の嵌合表面に濡れ性のよいガラ
ス層を介してリング部材との間に銀鑞付けし、こ
のリング部材をアルミニウム合金のピストン本体
に嵌着させたものであるため、高温におけるセラ
ミツク部材の接合強度を保持し、また銀鑞付けに
よる適度の圧縮応力をセラミツク部材に付加する
と共にガラスによる緩衝材の作用を兼ね備えるこ
とからセラミツク部材が破損することなく優れた
耐久性を有することができる。
第１図は本考案の一実施例を示すセラミツク内
蔵ピストン断面図、第２図は第１図に示すセラミ
ツク部材とリング部材の製作状態を示したもの
で、第２図イはセラミツク部材、第２図ロはリン
グ部材、第２図ハはセラミツク部材とリング部材
の組付状態のそれぞれ断面図、第３図は本考案の
他の実施例を示すセラミツク内蔵ピストンの断面
図である。 １，２１……アルミニウム合金製ピストン本
体、４……凹部、６……セラミツク部材、１０…
…ガラス層、１１……リング部材。
蔵ピストン断面図、第２図は第１図に示すセラミ
ツク部材とリング部材の製作状態を示したもの
で、第２図イはセラミツク部材、第２図ロはリン
グ部材、第２図ハはセラミツク部材とリング部材
の組付状態のそれぞれ断面図、第３図は本考案の
他の実施例を示すセラミツク内蔵ピストンの断面
図である。 １，２１……アルミニウム合金製ピストン本
体、４……凹部、６……セラミツク部材、１０…
…ガラス層、１１……リング部材。
Claims (1)
- アルミニウム合金製ピストン本体の頭部にセラ
ミツク部材を嵌合して成るピストンにおいて、前
記セラミツク部材の嵌合表面に熱膨脹係数が2.0
×10.0×10-6／℃のガラス層を形成し、このガラ
ス層を介して耐熱金属のリング部材の内孔と銀鑞
付けし、これを前記ピストン本体の頭部に形成し
た凹部に嵌着するか又は頭部に一体に鋳込んだこ
とを特徴とするセラミツク内蔵ピストン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5811783U JPS59163150U (ja) | 1983-04-19 | 1983-04-19 | セラミツク内蔵ピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5811783U JPS59163150U (ja) | 1983-04-19 | 1983-04-19 | セラミツク内蔵ピストン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59163150U JPS59163150U (ja) | 1984-11-01 |
| JPS643794Y2 true JPS643794Y2 (ja) | 1989-02-01 |
Family
ID=30188399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5811783U Granted JPS59163150U (ja) | 1983-04-19 | 1983-04-19 | セラミツク内蔵ピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59163150U (ja) |
-
1983
- 1983-04-19 JP JP5811783U patent/JPS59163150U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59163150U (ja) | 1984-11-01 |
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