JPH0133656B2 - - Google Patents
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- JPH0133656B2 JPH0133656B2 JP58154507A JP15450783A JPH0133656B2 JP H0133656 B2 JPH0133656 B2 JP H0133656B2 JP 58154507 A JP58154507 A JP 58154507A JP 15450783 A JP15450783 A JP 15450783A JP H0133656 B2 JPH0133656 B2 JP H0133656B2
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- ceramic
- cylinder
- cylindrical
- thermal expansion
- piston
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/0015—Multi-part pistons
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F7/00—Casings, e.g. crankcases
- F02F7/0085—Materials for constructing engines or their parts
- F02F7/0087—Ceramic materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/02—Light metals
- F05C2201/021—Aluminium
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/04—Heavy metals
- F05C2201/0433—Iron group; Ferrous alloys, e.g. steel
- F05C2201/0448—Steel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
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- F05C2201/046—Stainless steel or inox, e.g. 18-8
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明はエンジンのピストン頭部をセラミツク
化したセラミツク組込型ピストンに関する。
化したセラミツク組込型ピストンに関する。
［従来の技術］
セラミツク焼結体とアルミニウム合金製のピス
トン本体との結合の媒体として、その接合面にア
ルフイン処理など表面処理を施した鉄製たがを用
いたピストンが種々提案されている（例えば特開
昭57−2445）。
トン本体との結合の媒体として、その接合面にア
ルフイン処理など表面処理を施した鉄製たがを用
いたピストンが種々提案されている（例えば特開
昭57−2445）。
［発明が解決しようとする課題］
しかるに、かかるピストンは、アルフイン処理
など表面処理をしているため工程が複雑であり、
また、アルミニウムと鉄との熱膨張差により接合
面の剥離を遅延させる効果はあつても熱膨張差自
体を少なくする効果はないため確実に剥離を防ぐ
ことは困難であり、自動車エンジンのごとく、長
時間メンテナンスフリーで使用するのに必要な程
度の耐久性は得られていない。
など表面処理をしているため工程が複雑であり、
また、アルミニウムと鉄との熱膨張差により接合
面の剥離を遅延させる効果はあつても熱膨張差自
体を少なくする効果はないため確実に剥離を防ぐ
ことは困難であり、自動車エンジンのごとく、長
時間メンテナンスフリーで使用するのに必要な程
度の耐久性は得られていない。
本発明の目的は、製造工程の複雑化を伴わず、
ピストン本体と該本体の凹部に嵌め込まれるセラ
ミツク円柱体との結合を強固にできるとともに優
れた耐久性が得られるセラミツク組込型ピストン
の提供にある。
ピストン本体と該本体の凹部に嵌め込まれるセラ
ミツク円柱体との結合を強固にできるとともに優
れた耐久性が得られるセラミツク組込型ピストン
の提供にある。
［課題を解決するための手段］
上記目的を達成するため、本発明は、アルミニ
ウム合金製のピストン本体の頭部に形成された円
柱状の凹部内に、該凹部の中心に向かつて、鉄系
合金製の円筒外筒および円筒内筒、セラミツク円
柱体の順に、同軸的に嵌め込まれて結合されると
ともに熱膨張率が漸減するセラミツク組込型ピス
トンであり、前記セラミツク円柱体と円筒内筒と
の接合を、（あ）前記セラミツク円柱体に近似す
る熱膨張係数を有するガラス層を焼付け、該ガラ
ス層を介して円筒内筒を銀ろう付けするガラスコ
ーテイング銀ろう付け法か、（い）チタン・モリ
ブデン・銅合金をセラミツク円柱体表面に蒸着
し、還元ガス雰囲気炉中でセラミツク円柱体と円
筒内筒を銀ろう付けするPVD法か、（う）有機溶
剤にTiH2粉末を加え、ペースト化したものを前
記セラミツク円柱体面に塗布し、還元ガス雰囲気
炉中で銀ろう付けする活性化金属法か、（え）前
記セラミツク円柱体を冷却し、円筒内筒を加熱
し、熱膨張および収縮によつて両者を固着させる
焼きバメ法かのいずれかにより行う構成を採用し
た。
ウム合金製のピストン本体の頭部に形成された円
柱状の凹部内に、該凹部の中心に向かつて、鉄系
合金製の円筒外筒および円筒内筒、セラミツク円
柱体の順に、同軸的に嵌め込まれて結合されると
ともに熱膨張率が漸減するセラミツク組込型ピス
トンであり、前記セラミツク円柱体と円筒内筒と
の接合を、（あ）前記セラミツク円柱体に近似す
る熱膨張係数を有するガラス層を焼付け、該ガラ
ス層を介して円筒内筒を銀ろう付けするガラスコ
ーテイング銀ろう付け法か、（い）チタン・モリ
ブデン・銅合金をセラミツク円柱体表面に蒸着
し、還元ガス雰囲気炉中でセラミツク円柱体と円
筒内筒を銀ろう付けするPVD法か、（う）有機溶
剤にTiH2粉末を加え、ペースト化したものを前
記セラミツク円柱体面に塗布し、還元ガス雰囲気
炉中で銀ろう付けする活性化金属法か、（え）前
記セラミツク円柱体を冷却し、円筒内筒を加熱
し、熱膨張および収縮によつて両者を固着させる
焼きバメ法かのいずれかにより行う構成を採用し
た。
［作用および発明の効果］
本発明のセラミツク組込型ピストンはつぎの作
用および効果を奏する。
用および効果を奏する。
(ア) セラミツク組込型ピストンは、アルミニウム
合金製のピストン本体の頭部に形成された円柱
状の凹部内に、凹部の中心に向かつて、鉄系合
金製の円筒外筒および円筒内筒、セラミツク円
柱体の順に、同軸的に嵌め込まれて結合される
とともに熱膨張率が漸減している（ピストン本
体と円筒外筒および円筒外筒と円筒内筒はそれ
ぞれ金属どうしであるので結合には問題がな
い）。
合金製のピストン本体の頭部に形成された円柱
状の凹部内に、凹部の中心に向かつて、鉄系合
金製の円筒外筒および円筒内筒、セラミツク円
柱体の順に、同軸的に嵌め込まれて結合される
とともに熱膨張率が漸減している（ピストン本
体と円筒外筒および円筒外筒と円筒内筒はそれ
ぞれ金属どうしであるので結合には問題がな
い）。
このため、ピストン頭部が使用時に高温に晒
されてアルミニウム合金が径方向および軸方向
に膨張しても熱膨張率を鉄系合金製の円筒外筒
および円筒内筒、セラミツク円柱体の順に漸減
させ、さらにそれらが同軸的に嵌め込まれてい
るので熱膨張差による応力が吸収できる。よつ
て、ピストンは優れた耐久性を具有し、長時間
メンテナンスフリーで使用可能である。
されてアルミニウム合金が径方向および軸方向
に膨張しても熱膨張率を鉄系合金製の円筒外筒
および円筒内筒、セラミツク円柱体の順に漸減
させ、さらにそれらが同軸的に嵌め込まれてい
るので熱膨張差による応力が吸収できる。よつ
て、ピストンは優れた耐久性を具有し、長時間
メンテナンスフリーで使用可能である。
(イ) セラミツク円柱体と円筒内筒との接合をガラ
スコーテイング銀ろう付け法か、PVD法か活
性化金属法か、焼きバメ法かのいずれかにより
行つている。このため、従来のように製造工程
が複雑にならない。
スコーテイング銀ろう付け法か、PVD法か活
性化金属法か、焼きバメ法かのいずれかにより
行つている。このため、従来のように製造工程
が複雑にならない。
［実施例］
つぎに本発明にかかるセラミツク組込型ピスト
ンの一実施例を第１図ないし第２図に基づき説明
する。
ンの一実施例を第１図ないし第２図に基づき説明
する。
セラミツク組込型ピストンは、頭部１１に断面
円状の底部１２を有する凹部１３が設けられたピ
ストン本体１と、前記凹部１３内に同軸的に嵌め
込まれるセラミツク円柱体２および鉄製たが３と
で構成される。また、セラミツク円柱体２および
鉄製たが３の先端面は前記頭部１１の端面と面一
となつている。
円状の底部１２を有する凹部１３が設けられたピ
ストン本体１と、前記凹部１３内に同軸的に嵌め
込まれるセラミツク円柱体２および鉄製たが３と
で構成される。また、セラミツク円柱体２および
鉄製たが３の先端面は前記頭部１１の端面と面一
となつている。
ピストン本体１はアルミダイキヤスト（熱膨張
係数；21×10-6／deg）で製造されている。
係数；21×10-6／deg）で製造されている。
セラミツク円柱体２は耐熱衝撃性の高い、ジル
コニアや窒化珪素などのセラミツク焼結体で形成
されている。
コニアや窒化珪素などのセラミツク焼結体で形成
されている。
鉄製たが３は、円筒内筒３１をフエライト系ス
テンレス鋼やマルテンサイト系ステンレス鋼（熱
膨張係数；11〜13×10-6／deg）とし、円筒外筒
３２をニレジストやオーステナイト系ステンレス
鋼や球状黒鉛鋳鉄（熱膨張係数；19〜20×10-6／
deg）としている。
テンレス鋼やマルテンサイト系ステンレス鋼（熱
膨張係数；11〜13×10-6／deg）とし、円筒外筒
３２をニレジストやオーステナイト系ステンレス
鋼や球状黒鉛鋳鉄（熱膨張係数；19〜20×10-6／
deg）としている。
つぎに、セラミツク組込型ピストンの製造方法
について説明する。
について説明する。
焼きバメ、ろう付け、一体的鋳造から選ばれ
るいずれかの手段で円筒外筒３２円筒内筒３１
とを接合して鉄製たが３を製造する。
るいずれかの手段で円筒外筒３２円筒内筒３１
とを接合して鉄製たが３を製造する。
続いて、つぎのいずれかの方法で鉄製たが３
とセラミツク円柱体２とを接合する。
とセラミツク円柱体２とを接合する。
(カ) セラミツク円柱体２と円筒内筒３１との接
合を、セラミツク円柱体２に近似する熱膨張
係数を有するガラス層４を焼付け、該ガラス
層４を介して円筒内筒３１を銀ろう付けす
る。
合を、セラミツク円柱体２に近似する熱膨張
係数を有するガラス層４を焼付け、該ガラス
層４を介して円筒内筒３１を銀ろう付けす
る。
(キ) Ti（1000オングストローム）−Mo（1000オ
ングストローム）−Cu（2000オングストロー
ム）合金を、300℃、10-6Torrでセラミツク
円柱体２表面に蒸着し、水素炉中でセラミツ
ク円柱体２と円筒内筒３１とを銀ろう付けす
る。
ングストローム）−Cu（2000オングストロー
ム）合金を、300℃、10-6Torrでセラミツク
円柱体２表面に蒸着し、水素炉中でセラミツ
ク円柱体２と円筒内筒３１とを銀ろう付けす
る。
(ク) 酢酸ブチルにTiH2粉末をを加えてペース
トとし、このペーストをセラミツク円柱体２
表面に塗布し、セラミツク円柱体２と円筒内
筒３１とを水素炉中で銀ろう付けする。
トとし、このペーストをセラミツク円柱体２
表面に塗布し、セラミツク円柱体２と円筒内
筒３１とを水素炉中で銀ろう付けする。
(ケ) セラミツク円柱体２を−70℃前後に冷却
し、円筒内筒３１を600℃前後に加熱し、熱
膨張および収縮によつて両者を固着させる。
し、円筒内筒３１を600℃前後に加熱し、熱
膨張および収縮によつて両者を固着させる。
さらに、セラミツク円柱体２に鉄製たが３が
外嵌された結合体５と、ピストン本体１との結
合を、鋳込み、圧入、焼きバメのいずれかによ
り行う。
外嵌された結合体５と、ピストン本体１との結
合を、鋳込み、圧入、焼きバメのいずれかによ
り行う。
つぎに、セラミツク組込型ピストンの作用およ
び効果について説明する。
び効果について説明する。
(か) まず、ピストン本体１と円筒外筒３２との
接合は、焼きバメ、ろう付け、一体的鋳造のい
ずれかで行われ円筒外筒３２と円筒内筒３１と
は鋳込み、圧入、焼きバメのいずれかで行われ
ている。これらの接合はそれぞれ金属どうしで
あるので問題がない。
接合は、焼きバメ、ろう付け、一体的鋳造のい
ずれかで行われ円筒外筒３２と円筒内筒３１と
は鋳込み、圧入、焼きバメのいずれかで行われ
ている。これらの接合はそれぞれ金属どうしで
あるので問題がない。
つぎに、セラミツク組込型ピストンは、アル
ミダイキヤスト製のピストン本体１の頭部１１
に形成された円柱状の凹部１３内に、凹部１３
の中心に向かつて、ピストン本体１（熱膨張係
数；21×10-6／deg）、鉄系合金製の円筒外筒３
２（熱膨張係数；19〜20×10-6／deg）および
円筒内筒３１（熱膨張係数；11〜13×10-6／
deg）、セラミツク円柱体２（ジルコニア製で
熱膨張係数が9.5〜11×10-6／deg）の順に、同
軸的に嵌め込まれて結合されるとともに熱膨張
率を少しずつ低くなるようにしている。このた
め、頭部１１が使用時に高温（通常頭部１１で
200℃〜400℃）に晒されてアルミニウム合金が
径方向および軸方向に膨張しても、熱膨張率が
漸減することと、同軸的に嵌め込まれているこ
とにより、応力が吸収できる。よつて、セラミ
ツク組込型ピストンは優れた耐久性を具有し、
長時間メンテナンスフリーで使用可能となる。
ミダイキヤスト製のピストン本体１の頭部１１
に形成された円柱状の凹部１３内に、凹部１３
の中心に向かつて、ピストン本体１（熱膨張係
数；21×10-6／deg）、鉄系合金製の円筒外筒３
２（熱膨張係数；19〜20×10-6／deg）および
円筒内筒３１（熱膨張係数；11〜13×10-6／
deg）、セラミツク円柱体２（ジルコニア製で
熱膨張係数が9.5〜11×10-6／deg）の順に、同
軸的に嵌め込まれて結合されるとともに熱膨張
率を少しずつ低くなるようにしている。このた
め、頭部１１が使用時に高温（通常頭部１１で
200℃〜400℃）に晒されてアルミニウム合金が
径方向および軸方向に膨張しても、熱膨張率が
漸減することと、同軸的に嵌め込まれているこ
とにより、応力が吸収できる。よつて、セラミ
ツク組込型ピストンは優れた耐久性を具有し、
長時間メンテナンスフリーで使用可能となる。
(き) セラミツク円柱体２と円筒内筒３１との接
合を、ガラス層４を介して銀ろう付けする方法
（ガラスコーテイング銀ろう付け法）か、Ti−
Mo−Cu合金をセラミツク円柱体２表面に蒸着
し、水素炉中で銀ろう付けする方法（PVD法）
か、TiH2ペーストをセラミツク円柱体２表面
に塗布し水素炉中で銀ろう付けする方法（活性
化金属法）か、セラミツク円柱体２を冷却し、
円筒内筒３１を加熱し固着させる方法（焼きバ
メ法）のうちいずれかで行つている。このた
め、製造工程は単純である。
合を、ガラス層４を介して銀ろう付けする方法
（ガラスコーテイング銀ろう付け法）か、Ti−
Mo−Cu合金をセラミツク円柱体２表面に蒸着
し、水素炉中で銀ろう付けする方法（PVD法）
か、TiH2ペーストをセラミツク円柱体２表面
に塗布し水素炉中で銀ろう付けする方法（活性
化金属法）か、セラミツク円柱体２を冷却し、
円筒内筒３１を加熱し固着させる方法（焼きバ
メ法）のうちいずれかで行つている。このた
め、製造工程は単純である。
第１図は本発明にかかるセラミツク組込型ピス
トンの一実施例を示す断面図、第２図はそのＡ−
Ａ断面図である。 図中、１……アルミニウム合金製のピストン本
体、２……セラミツク円柱体、３……鉄製たが、
４……ガラス層、１１……頭部、１２……底部、
１３……凹部、３１……円筒内筒、３２……円筒
外筒。
トンの一実施例を示す断面図、第２図はそのＡ−
Ａ断面図である。 図中、１……アルミニウム合金製のピストン本
体、２……セラミツク円柱体、３……鉄製たが、
４……ガラス層、１１……頭部、１２……底部、
１３……凹部、３１……円筒内筒、３２……円筒
外筒。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ アルミニウム合金製のピストン本体の頭部に
形成された円柱状の凹部内に、 該凹部の中心に向かつて、鉄系合金製の円筒外
筒および円筒内筒、セラミツク円柱体の順に、同
軸的に嵌め込まれて結合されるとともに熱膨張率
が漸減するセラミツク組込型ピストンであり、 前記セラミツク円柱体と円筒内筒との接合を、 (あ) 前記セラミツク円柱体に近似する熱膨張係
数を有するガラス層を焼付け、該ガラス層を介
して円筒内筒を銀ろう付けするガラスコーテイ
ング銀ろう付け法か、 (い) チタン・モリブデン・銅合金をセラミツク
円柱体表面に蒸着し、還元ガス雰囲気炉中でセ
ラミツク円柱体と円筒内筒を銀ろう付けする
PVD法か、 (う) 有機溶剤にTiH2粉末を加え、ペースト化
したものを前記セラミツク円柱体表面に塗布
し、還元ガス雰囲気炉中で銀ろう付けする活性
化金属法か、 (え) 前記セラミツク円柱体を冷却し、円筒内筒
を加熱し、熱膨張および収縮によつて両者を固
着させる焼きバメ法か のいずれかにより行うことを特徴とするセラミツ
ク組込型ピストン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15450783A JPS6045759A (ja) | 1983-08-23 | 1983-08-23 | セラミック組込型ピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15450783A JPS6045759A (ja) | 1983-08-23 | 1983-08-23 | セラミック組込型ピストン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6045759A JPS6045759A (ja) | 1985-03-12 |
| JPH0133656B2 true JPH0133656B2 (ja) | 1989-07-14 |
Family
ID=15585754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15450783A Granted JPS6045759A (ja) | 1983-08-23 | 1983-08-23 | セラミック組込型ピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6045759A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8882561B2 (en) | 2006-04-07 | 2014-11-11 | Mattel, Inc. | Multifunction removable memory device with ornamental housing |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5848364B2 (ja) * | 1979-07-17 | 1983-10-28 | 横浜ゴム株式会社 | 空気入りタイヤ |
| JPS5688933A (en) * | 1979-12-19 | 1981-07-18 | Toyota Motor Corp | Piston head part structure |
| JPS572445A (en) * | 1980-06-06 | 1982-01-07 | Aisin Seiki Co Ltd | Manufacture of ceramic incorporated type engine piston |
-
1983
- 1983-08-23 JP JP15450783A patent/JPS6045759A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8882561B2 (en) | 2006-04-07 | 2014-11-11 | Mattel, Inc. | Multifunction removable memory device with ornamental housing |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6045759A (ja) | 1985-03-12 |
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