JPH01208553A - 内燃機関用ピストン - Google Patents

内燃機関用ピストン

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Publication number
JPH01208553A
JPH01208553A JP30170988A JP30170988A JPH01208553A JP H01208553 A JPH01208553 A JP H01208553A JP 30170988 A JP30170988 A JP 30170988A JP 30170988 A JP30170988 A JP 30170988A JP H01208553 A JPH01208553 A JP H01208553A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fiber
piston
reinforced composite
matrix
ring groove
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
Application number
JP30170988A
Other languages
English (en)
Inventor
Keisuke Ban
伴 恵介
Kenji Takeda
武田 健志
Yasuo Ohashi
大橋 泰雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP30170988A priority Critical patent/JPH01208553A/ja
Publication of JPH01208553A publication Critical patent/JPH01208553A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00Pistons 
    • F02F3/0015Multi-part pistons
    • F02F3/003Multi-part pistons the parts being connected by casting, brazing, welding or clamping

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (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。

Description

【発明の詳細な説明】 A0発明の目的 (1)産業上の利用分野 本発明は内燃機関用ピストンに関する。
(2)従来の技術 この種ピストンめ軽量化を図るためには、ピストンをア
ルミニウム合金、マグネシウム合金等の軽合金をマトリ
ックスとして鋳造成形するのが望ましいが、ヘッド面の
外周領域、トップランド部およびリング地帯は高温下に
曝されるため、それらの高温強度を向上させなければな
らない。
そこで、この種ピストンの高温強度向上の目的で、それ
を繊維強化するようにしたものは既に提案されている。
(3)  発明が解決しようとする課題上記のよもにピ
ストンを繊維強化する場合において、リング地帯からヘ
ッド面までの全範囲を円盤状繊維強化複合体より構成す
ると、繊維強化複合体の熱伝導性がマトリックス単体層
に比べて低いのでピストンの放熱性が比較的悪(なり、
またリング地帯における溝部の広がりを防止するためそ
の部分のみを環状繊維強化複合体より構成すると、鋳型
のコストが高(なるだけでなく鋳造作業が面倒で、その
上、マトリックス単体層よりなるトップランド部と、繊
維強化複合体との熱膨張差に起因してトップランド部の
上縁部分が半径方向に出張るといった不具合がある。
本発明は上記のような種々の不具合を解消することがで
き、しかもピストン鋳造後のリング溝部の溝加工が容易
な、内燃機関用ピストンを提供することを目的とする。
B8発明の構成 (1)課題を解決するための手段 そして上記目的を達成するために本発明は、軽合金をマ
トリックスとして鋳造成形される、内燃機関用ピストン
であって、ヘッド面の外周領域、トップランド部および
コンプレッションリング溝部全体を含むヘッド外周部を
、下端をコンプレッションリング溝部とオイルリング溝
部との中間部に位置させる環状の繊維強化複合体により
形成すると共に、この繊維強化複合体を、繊維成形体と
該繊維成形体に前記鋳造時に充填複合する前記マトリッ
クスとより構成し、前記外周領域により囲繞される前記
ヘッド面の内方領域を含むピストン本体を前記マトリッ
クスにより形成して、前記内方領域を前記繊維強化複合
体より露出させたことを特徴とする。
上記繊維成形体は、金属繊維、炭化ケイ素ウィスカ、シ
リカ系、アルミナ系、シリカ−アルミナ系等の各種強化
繊維を用いて成形される。
(2)作用 上記構成によれば、ヘッド面の外周領域、トップランド
部およびコンブレッジロンリング溝部全体を含むヘッド
外周部の高温強度を著しく向上させることができ、しか
もトップランド部とコンブレッジロンリング溝部との熱
膨張差は殆ど生じない、その上、ヘッド面の前記内方領
域を前記繊維強化複合体より露出させたことから、該複
合体の熱伝導性がマトリックス金属に比べ低くてもピス
トンヘッド部の放熱性が損なわれる惧れはない。
さらに繊維成形体はヘッド面の外周領域にも配設される
から、鋳型内へのセットが容易である。
またリング溝部のうち特に熱負荷の大きいコンプレッシ
ョンリング溝部全体を繊維強化複合部によって一様に補
強することができ、しかも該コンプレッションリング溝
部をピストンの鋳造成形後に切削加工する際に加工刃が
常に繊維強化複合体のみを切削することになって、その
加工条件が該コンプレッションリング溝部の全域に亘っ
て変化しないから、該コンブレッジロンリング溝部を構
成する繊維強化複合体が高硬度であるも、その溝加工が
容易に行われる。
さらに前記繊維強化複合体中のマトリックス金属部と、
該繊維強化複合体に接合するマトリックス単体層とは同
一材料で、しかも境界面を有することなく連続している
から、その繊維強化複合体に代えてニレジスト等の強化
用金属を鋳包み或いはねじ込むようにしたもの(このも
のでは該強化用金属とマトリックス金属との間に、その
間の熱伝導を阻害し且つその間の境界強度を低下させる
原因となる境界面が不可避的に存在)に比べて、ピスト
ンヘッド部からコンブレッジロンリング溝部を経てコン
ブレラシランリング側へ逃がすべき熱の流れがスムーズ
であり、その上、強化部としての繊維強化複合体と、マ
トリックス単体層との間の熱膨張差に伴う境界強度低下
を可及的に抑えることができる。
さらにまたリング地帯のうちコンプレッションリング溝
部だけが繊維強化され、オイルリング溝部は繊維強化の
対象から外されているから、それだけオイルリング溝部
の溝加工や、該オイルリング溝部に開口する油孔の孔加
工が頗る簡単となり、しかも該オイルリング溝部と、そ
こを流動するオイルとの間の熱伝達を繊維強化複合体に
邪魔されることなくスムーズに行わせることができる。
(3)実施例 以下、図面により本発明の一実施例について説明する。
第1図において、ピストン1は、ヘッド面Aの外周領域
a3、トップランド部3およびコンプレッションリング
溝部2全体を含むヘッド外周部laと、前記外周領域a
、により囲繞されるヘッド面Aの内方領域a2を含むピ
ストン本体1bとを備えている。
ヘッド外周部1aは、環状繊維成形体Fと、その繊維成
形体Fにピストン鋳造時に充填複合するマグネシウム合
金等の軽合金のマトリックスMとよりなる環状繊維強化
複合体4より構成され、その複合体4の下端はコンプレ
ッションリング溝部2とオイルリング溝部5との中間部
、従ってその両リング溝部2.5の外側に位置している
。而してリング地帯Rのうちオイルリング溝部5は繊維
強化されず、マトリックスMのみより構成される。
ピストン本体1bは前記マトリックスMより構成され、
ヘッド面への内方領域a2は繊維強化複合体4より露出
している。
このようなピストンlは、鋳型に前記繊維成形体を設置
して高圧凝固鋳造法を適用することにより製造される。
オイルリング溝部5の底部とピンボス6に形成されたビ
ン孔7との間に一対(図には一方のみ示す、)の給油孔
8が形成され、各給油孔8を介してオイルリングにより
シリンダ内周面から掻取られた潤滑油の一部がビン孔7
の内周面に導かれる。
ピン孔7内周面の過剰の潤滑油はピン孔7内周面に開口
する一対(図には一方のみ示す、)の排油孔9を経てピ
ンボス6の下方へ排出される。
ビン孔7の内周面には耐摩耗性被膜lOが形成されてい
る。その被膜10は、モリブデン、タングステン等を用
いたイオンブレーティングまたは爆裂溶射、その他硬質
クロムメツキ、分散ニッケルメッキ等により5〜30μ
の厚さに形成される。
このようにビン孔7内周面に耐摩耗性波115110を
形成すると、硬質化合物分を含む摩耗粉が潤滑油と共に
給油孔8を経てビン孔7に導入されても、摩耗粉による
ビン孔7内周面の傷および摩耗の発生を防止することが
できる。
第2図〜第4図はビン孔7内局面に各給油孔8の開口部
8aおよび各排油孔9の開孔部9aを通る1本の環状溝
11を形成したものである。
これによれば、環状溝11内に摩耗粉を滞留させ、また
は排油孔9を通じて過剰の潤滑油と共にピンボス6の下
方に排出させることが可能となり、摩耗粉によるビン孔
7内周面の傷および摩耗の防止に一層、効果がある。
C0発明の効果 以上のように本発明によれば、軽合金をマトリックスと
して鋳造成形される、内燃機関用ピストンであって、ヘ
ッド面の外周領域、トップランド部およびコンプレッシ
ョンリング溝部全体を含むヘッド外周部を、下端をコン
プレッションリング溝部とオイルリング溝部との中間部
に位置させる環状の繊維強化複合体により形成すると共
に、この繊維強化複合体を、繊維成形体と該繊維成形体
に前記鋳造時に充填複合する前記マトリックスとより構
成し、前記外周領域により囲繞される前記ヘッド面の内
方領域を含むピストン本体を前記マトリックスにより形
成して、前記内方領域を前記繊維強化複合体より露出さ
せたので、ヘッド面の外周領域、トップランド部および
コンプレッションリング溝部全体を含むヘッド外周部の
高温強度全署しく向上させることができ、しかもトップ
ランド部とコンプレッションリング溝部との熱膨脹差が
殆ど生じないことから、トップランド部が半径方向に出
張るといった不具合を生じる惧れもない、その上、ヘッ
ド面の前記内方領域を前記繊維強化複合体より露出させ
たことから、該複合体の熱伝導性がマトリックス金属に
比べ低(でもピストンヘッド部の放熱性が損なわれる惧
れはない。
さらに繊維成形体はヘッド面の外周領域にも配設される
から、鋳型内へのセットが容易でピストンの鋳造コスト
の低減およびその鋳造作業の能率向上に寄与し得る。
またリング溝部のうち特に熱負荷の大きいコンプレッシ
ョンリング溝部全体を繊維強化複合部によって一様に補
強することができるから、該コンプレッションリング溝
部の耐熱性、耐摩耗性を全体的に向上させることができ
、しかも該コンプレッションリング溝部をピストンの鋳
造成形後に切削加工する際に加工刃が常に繊維強化複合
体のみを切削することになって、その加工条件が該コン
プレッションリング溝部の全域に亘って変化せず、従っ
て、該コンプレッションリング溝部を構成する繊維強化
複合体が高硬度であるも、その溝加工が容易的確に行わ
れ、加工コストの低減に寄与し得る。
さらに前記繊維強化複合体中のマトリックス金属部と、
該繊維強化複合体に接合するマトリックス単体層とは同
一材料で、しかも境界面を有することな(連続している
から、その繊維強化複合体に代えてニレジスト等の強化
用金属を鋳包み或いはねじ込むようにしたもの(このも
のでは該強化用金属とマトリックス金属との間に、その
間の熱伝導を阻害し且つその間の境界強度を低下させる
原因となる境界面が不可避的に存在)に比べて、ピスト
ンヘッド部からコンプレッションリング溝部を経てコン
プレッションリング側へ逃がすべき熱の流れがスムーズ
であって、それだけピストンヘッド部の、熱に弱いマト
リックス単体層部(前記内方領域)の熱負荷を軽減する
ことができ、しかも強化部としての繊維強化複合体と、
マトリックス単体層との間の熱膨張差に伴う境界強度低
下を可及的に抑えることができ、しかもまた上記繊維強
化複合体は軽合金をマトリックスとすることから、上記
ニレジスト等の強化用金属を補強材として用いるものに
比べて軽量化及びコストダウンを達成し得る。
さらにまたリング地帯のうちコンプレッションリング溝
部だけが繊維強化され、オイルリング溝部は繊維強化の
対象から外されているから、それだけオイルリング溝部
の溝加工や、該オイルリング溝部に開口する油孔の孔加
工が簡単となってコストダウンに寄与することができ、
しかも該オイルリング溝部と、そこを流動するオイルと
の間の熱伝達を繊維強化複合体に邪魔されることな(ス
ムーズに行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の要部を示す部分縦断正面図
、第2図ないし第4図は本発明の変形例を示すもので、
第2図は要部を示す部分縦断正面図、第3図は第2図■
−■線断面図、第4図は第2図IV−IV線断面図であ
る。 A・・・ヘッド面、a、・・・外周領域、a、・・・内
方領域、F・・・環状繊維成形体、M・・・マトリック
スト・・ピストン、1a・・・ヘッド外周部、lb・・
・ピストン本体、2・・・コンブレラシランリング溝部
、3・・・トップランド部、4・・・繊維強化複合体、
5・・・オイルリング溝部 特許出願人  本田技研工業株式会社 代理人 弁理士  落  合     健岡     
  1)  中   隆   秀第2図       
第1図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 軽合金をマトリックスとして鋳造成形される、内燃機関
    用ピストンであって、ヘッド面の外周領域、トップラン
    ド部およびコンプレッションリング溝部全体を含むヘッ
    ド外周部を、下端をコンプレッションリング溝部とオイ
    ルリング溝部との中間部に位置させる環状の繊維強化複
    合体により形成すると共に、この繊維強化複合体を、繊
    維成形体と該繊維成形体に前記鋳造時に充填複合する前
    記マトリックスとより構成し、前記外周領域により囲繞
    される前記ヘッド面の内方領域を含むピストン本体を前
    記マトリックスにより形成して、前記内方領域を前記繊
    維強化複合体より露出させてなる、内燃機関用ピストン
JP30170988A 1988-11-29 1988-11-29 内燃機関用ピストン Pending JPH01208553A (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5891350A (ja) * 1982-10-07 1983-05-31 Honda Motor Co Ltd 内燃機関用ピストン
JPS638304A (ja) * 1986-06-30 1988-01-14 Kumiai Chem Ind Co Ltd 開花促進剤

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5891350A (ja) * 1982-10-07 1983-05-31 Honda Motor Co Ltd 内燃機関用ピストン
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