JPH0633832A - 複合構造のピストン - Google Patents
複合構造のピストンInfo
- Publication number
- JPH0633832A JPH0633832A JP21375292A JP21375292A JPH0633832A JP H0633832 A JPH0633832 A JP H0633832A JP 21375292 A JP21375292 A JP 21375292A JP 21375292 A JP21375292 A JP 21375292A JP H0633832 A JPH0633832 A JP H0633832A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aluminum
- piston
- composite structure
- aluminum nitride
- cylinder liner
- 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
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】シリンダライナにセラミックスを用いた遮熱エ
ンジンのピストンスカートにアルミ系の複合素材を用い
て適切なピストンを得る。 【構成】ピストンスカート２の素材に窒化アルミとアル
ミとの５０：５０の混合比の複合素材を用い、その摺動
する外周壁やピストン溝部はアルミを腐食させて窒化ア
ルミを露出させて構成する。この構成によりピストン自
体は金属のアルミのため高靱性が得られ、摺動面は露出
した窒化アルミにより潤滑性がよいピストンが得られ
る。
ンジンのピストンスカートにアルミ系の複合素材を用い
て適切なピストンを得る。 【構成】ピストンスカート２の素材に窒化アルミとアル
ミとの５０：５０の混合比の複合素材を用い、その摺動
する外周壁やピストン溝部はアルミを腐食させて窒化ア
ルミを露出させて構成する。この構成によりピストン自
体は金属のアルミのため高靱性が得られ、摺動面は露出
した窒化アルミにより潤滑性がよいピストンが得られ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は遮熱エンジンに用いられ
る混合構造のピストンに関する。
る混合構造のピストンに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、エンジンの燃焼室やその関連部分
にセラミックスなどの耐熱性や遮熱性に優れた素材が用
いられた遮熱エンジンが開発され、冷却機構を省いて熱
効率の向上や、軽量化が図られている。
にセラミックスなどの耐熱性や遮熱性に優れた素材が用
いられた遮熱エンジンが開発され、冷却機構を省いて熱
効率の向上や、軽量化が図られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この種の遮熱エンジン
ではピストンとシリンダライナとの摺動は極めて重要な
意味を持つものである。例えばシリンダライナの素材に
窒化珪素を用い、ピストンとして鋳鉄、または鉄系の金
属を採用してエンジンを作動させると、金属とセラミッ
クスのシリンダライナとの間に潤滑油が存在して流体潤
滑が行われるような温度条件と荷重が得られていればよ
いが、遮熱エンジンの負荷が大きく、高温度になると金
属は凝着反応によりシリンダライナ側に移り、セラミッ
クスの表面はピストンの金属による被膜により覆われて
しまう不都合が生ずる。
ではピストンとシリンダライナとの摺動は極めて重要な
意味を持つものである。例えばシリンダライナの素材に
窒化珪素を用い、ピストンとして鋳鉄、または鉄系の金
属を採用してエンジンを作動させると、金属とセラミッ
クスのシリンダライナとの間に潤滑油が存在して流体潤
滑が行われるような温度条件と荷重が得られていればよ
いが、遮熱エンジンの負荷が大きく、高温度になると金
属は凝着反応によりシリンダライナ側に移り、セラミッ
クスの表面はピストンの金属による被膜により覆われて
しまう不都合が生ずる。
【０００４】また、軽量で剛性、靱性、耐熱性の優れた
ピストンスカート部を形成させるには、セラミックスの
窒化珪素では不満足であり、金属の持つ靱性が必要であ
る。
ピストンスカート部を形成させるには、セラミックスの
窒化珪素では不満足であり、金属の持つ靱性が必要であ
る。
【０００５】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであり、その目的はピストンとして、窒化アルミニ
ウムとアルミニウムとを複合構造として遮熱エンジンに
適切な複合構造のピストンを提供しようとするものであ
る。
ものであり、その目的はピストンとして、窒化アルミニ
ウムとアルミニウムとを複合構造として遮熱エンジンに
適切な複合構造のピストンを提供しようとするものであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明によれば、シリンダライナにセラミックスを
用いた遮熱エンジンに使用する複合構造のピストンにお
いて、ピストンスカート部の素材に窒化アルミニウムと
アルミニウムとの混合素材を用いるとともに、該ピスト
ンスカート部のシリンダライナと摺動する外周壁とピス
トン溝部の外面とは混合素材のアルミニウムを除去して
窒化アルミニウムを露出せしめた複合構造のピストンが
提供される。主たる摺動面は窒化アルミニウムにより構
成し、アルミニウム除去部は酸化反応によりＡｌ2 Ｏ3
を充満すれば平滑で、凝着の起り難い摺動面を構成する
ことが出来る。
めに本発明によれば、シリンダライナにセラミックスを
用いた遮熱エンジンに使用する複合構造のピストンにお
いて、ピストンスカート部の素材に窒化アルミニウムと
アルミニウムとの混合素材を用いるとともに、該ピスト
ンスカート部のシリンダライナと摺動する外周壁とピス
トン溝部の外面とは混合素材のアルミニウムを除去して
窒化アルミニウムを露出せしめた複合構造のピストンが
提供される。主たる摺動面は窒化アルミニウムにより構
成し、アルミニウム除去部は酸化反応によりＡｌ2 Ｏ3
を充満すれば平滑で、凝着の起り難い摺動面を構成する
ことが出来る。
【０００７】
【作用】ピストンスカートの素材として窒化アルミニウ
ムとアルミニウムとを混合した素材を用い、シリンダと
の摺動面やピストン溝部は、その表面を腐食法によりア
ルミニウムを除去したので窒化アルミニウムが露出さ
れ、高温度にてもアルミニウムのシリンダへの凝着が防
止され、強度が大で、潤滑性のよいピストンが得られ
る。
ムとアルミニウムとを混合した素材を用い、シリンダと
の摺動面やピストン溝部は、その表面を腐食法によりア
ルミニウムを除去したので窒化アルミニウムが露出さ
れ、高温度にてもアルミニウムのシリンダへの凝着が防
止され、強度が大で、潤滑性のよいピストンが得られ
る。
【０００８】
【実施例】つぎに本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【０００９】図１は本発明にかかる複合構造のピストン
の一実施例を示す断面図であり、図２は図１の円内の部
分を拡大した説明図である。
の一実施例を示す断面図であり、図２は図１の円内の部
分を拡大した説明図である。
【００１０】これらの図面において、１はピストンヘッ
ドで、窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）からなり、セラミックス
が用いられたシリンダライナに対応するピストン１０の
頂部となるもので、ピストンスカート２とは結合リング
１１により連結されている。
ドで、窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）からなり、セラミックス
が用いられたシリンダライナに対応するピストン１０の
頂部となるもので、ピストンスカート２とは結合リング
１１により連結されている。
【００１１】ピストンスカート２は、例えば窒化アルミ
ニウム（窒化アルミ、ＡｌＮ）と、アルミニウム（アル
ミ、Ａｌ）との混合比が５０：５０の複合材により形成
され、その強度は６００ＭＰａ，ＫICは３０以上となっ
て理想的な強度に近いものである。そして、シリンダラ
イナに対面する外壁面２１とピストン溝部２２の表面
は、アルミ材があると対面の摺動するセラミックスに凝
着する虞があるので、アルミを腐食させる所定の酸性液
を用いて約５０μの厚さを腐食させ、アルミニウム面の
酸化処理にて酸化アルミの被膜を形成させ、多孔質の窒
化アルミ材と酸化アルミとの複合面を構成させる。
ニウム（窒化アルミ、ＡｌＮ）と、アルミニウム（アル
ミ、Ａｌ）との混合比が５０：５０の複合材により形成
され、その強度は６００ＭＰａ，ＫICは３０以上となっ
て理想的な強度に近いものである。そして、シリンダラ
イナに対面する外壁面２１とピストン溝部２２の表面
は、アルミ材があると対面の摺動するセラミックスに凝
着する虞があるので、アルミを腐食させる所定の酸性液
を用いて約５０μの厚さを腐食させ、アルミニウム面の
酸化処理にて酸化アルミの被膜を形成させ、多孔質の窒
化アルミ材と酸化アルミとの複合面を構成させる。
【００１２】つぎにこのように構成された本実施例の作
動を説明すると、窒化アルミとアルミの混合比が５０：
５０の複合材は上述のように強度が大であり、ピストン
リングやシリンダライナなどに接触する外面は腐食によ
り素材のアルミを５０μ程度除去して緻密ではあるが多
孔質の窒化アルミを露出させたので、内側には金属のア
ルミの高靱性が備えられて強度が大となり、また外面は
多孔質にてオイル含浸性が良好となって耐摩耗性のピス
トンが得られることになる。
動を説明すると、窒化アルミとアルミの混合比が５０：
５０の複合材は上述のように強度が大であり、ピストン
リングやシリンダライナなどに接触する外面は腐食によ
り素材のアルミを５０μ程度除去して緻密ではあるが多
孔質の窒化アルミを露出させたので、内側には金属のア
ルミの高靱性が備えられて強度が大となり、また外面は
多孔質にてオイル含浸性が良好となって耐摩耗性のピス
トンが得られることになる。
【００１３】一方、アルミニウム面を酸化させてＡｌ2
Ｏ3 とすることにより、ピストンの摺動面は凝着の極め
て少ないセラミック複合面とすることが出来、摺動上極
めて好都合な構成材とすることが出来る。
Ｏ3 とすることにより、ピストンの摺動面は凝着の極め
て少ないセラミック複合面とすることが出来、摺動上極
めて好都合な構成材とすることが出来る。
【００１４】以上、本発明を上述の実施例を用いて説明
したが、本発明の主旨の範囲内で、例えば表面に露出さ
せた窒化アルミの多孔質の部分に固体潤滑材を含浸させ
てシリンダライナとの円滑な摺動を図るように種々の変
形が可能であり、これらの変形を本発明の範囲から排除
するものではない。
したが、本発明の主旨の範囲内で、例えば表面に露出さ
せた窒化アルミの多孔質の部分に固体潤滑材を含浸させ
てシリンダライナとの円滑な摺動を図るように種々の変
形が可能であり、これらの変形を本発明の範囲から排除
するものではない。
【００１５】
【発明の効果】上述の実施例のように本発明によれば、
遮熱エンジンに用いるピストンのスカート部は窒化アル
ミとアルミとの混合材を用い、そのピストン溝部とシリ
ンダライナと摺動する外壁部はアルミを腐食させて表面
に窒化アルミを露出させたので、内側は高靱性の金属の
アルミ素材が存在し、摺動面は緻密であり多孔性の窒化
アルミが露出のため、オイル含浸性がよく、したがって
強度が大で耐摩耗性に富んだピストンが得られる効果が
ある。
遮熱エンジンに用いるピストンのスカート部は窒化アル
ミとアルミとの混合材を用い、そのピストン溝部とシリ
ンダライナと摺動する外壁部はアルミを腐食させて表面
に窒化アルミを露出させたので、内側は高靱性の金属の
アルミ素材が存在し、摺動面は緻密であり多孔性の窒化
アルミが露出のため、オイル含浸性がよく、したがって
強度が大で耐摩耗性に富んだピストンが得られる効果が
ある。
【図１】本発明にかかる複合構造のピストンの一実施例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図２】図１の円内の部分を拡大した説明図である。
２…ピストンスカート ２１…外壁面 ２２…ピストン溝部
Claims (4)
- 【請求項１】シリンダライナにセラミックスを用いた遮
熱エンジンに使用する複合構造のピストンにおいて、ピ
ストンスカート部の素材に窒化アルミニウムとアルミニ
ウムとの混合素材を用いるとともに、該ピストンスカー
ト部のシリンダライナと摺動する外周壁とピストン溝部
の外面とは混合素材のアルミニウムを除去して窒化アル
ミニウムを露出せしめたことを特徴とする複合構造のピ
ストン。 - 【請求項２】前記のアルミニウムの除去は酸性液を用い
て表面のアルミニウムの５０μの層を腐食させたことを
特徴とする請求項１記載の複合構造のピストン。 - 【請求項３】前記の混合素材の混合比は窒化アルミニウ
ムとアルミニウムとの５０％ずつを用いて構成させたこ
とを特徴とする請求項１記載の複合構造のピストン。 - 【請求項４】前記アルミニウムの除去後アルミニウム面
を酸化処理し、Ａｌ2 Ｏ3 被膜を構成することを特徴と
する請求項１記載の複合構造のピストン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21375292A JPH0633832A (ja) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | 複合構造のピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21375292A JPH0633832A (ja) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | 複合構造のピストン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0633832A true JPH0633832A (ja) | 1994-02-08 |
Family
ID=16644442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21375292A Pending JPH0633832A (ja) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | 複合構造のピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0633832A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10202184C1 (de) * | 2002-01-22 | 2003-05-28 | Federal Mogul Nuernberg Gmbh | Lasernitrieren von Aluminiumbasis-Verbundwerkstoffen |
-
1992
- 1992-07-17 JP JP21375292A patent/JPH0633832A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10202184C1 (de) * | 2002-01-22 | 2003-05-28 | Federal Mogul Nuernberg Gmbh | Lasernitrieren von Aluminiumbasis-Verbundwerkstoffen |
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