JPS5895674A - セラミツクス製部材と金属製部材との接合部構造 - Google Patents

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】 本発明鉱セラ電ツクス製部材と金属製部材との接合部構
造に係）、特にセラミックス製部材に鋳ぐるみ法によっ
て金属製部材を接合してなる接合部の構造に関するもの
である。

近年セラミックスは優れた耐熱性、耐食性等の特性から
大いに注目を集めておシ、各種の機械部品に適用されつ
つある。

このようなものの１つに１セ２電ツクス製ピストンヘツ
ドを金属で鋳ぐるんで形成したピストンがある。しかし
ながら、このピストン拡製造時にピストン本体を形成す
べき金属溶湯が凝固するとき、七う建ツクス製ヘッドが
締付力を受けて割れてしまうという問題がある。この問
題に対処する方法として、セラきツクス製ピストンヘッ
ドと金属製ピストン本体の間に金属製リングを介装して
、金属溶湯０１１ＷＡＫ停う締付力をこのリングで吸収
緩和する方法がある（ｉｔ’ｌｌえば特願ｗｓ５４−２
１！１０号）。

しかしながら、上記の方法ではセラミックスの割れは防
止できるものの、平滑な外周面を有するリングを使用す
るため、リングとピストン本体と０１ｌｌ！着性あるい
はり／グ′とセラミックス製ピストンヘッドとの緊着性
が不充分である。このため、リングと金属製ピストン本
体の熱＊＊率の差あるいは金属のへた夛によシ、リング
とピストンヘッドあるいはピストン本体との間にすき間
が生じて、長期間使用しているとピストンヘッドがしば
しば脱落するという問題がある。

これを解決するものとして次のものが本出願人よｐ既に
出願されている（以下「先願」という）。

即ち、外周面に沿って涙状凹部を設けたセラミックス製
ピストンヘッドと、該ピストンヘッドの環状凹部に対応
させた凸部を内周面に有し且つ外周面に沿って溝、凹凸
、またはピストン本体側の径を大きくした段もしくはテ
ーパー等の抜叶防止手段を設は丸金属製リングとを嵌会
し、この嵌合物をピストン本体と一体的に鋳ぐるんだこ
とを４Ｉ徽トスるピストンヘッド部構造、である。

５１１１図はこの先願に係るピストン１の断面図でＴｏ
ｐ１ディーゼル機関等に１！！用す゛るためのものであ
る。アル電合金製ピストン本体２０頭面３には中央に凹
部４が形成されている。この凹部４には外周をアンパ製
金属リング５で覆われた窒化珪素製ピストンヘッド６が
嵌合している。第１図のピストンを製造するには、予め
ピストンヘッド６にリング５を嵌鋏し、これをピストン
本体用の鉤部に入れてアル（合金で一体的に鋳ぐるみ、
ピストン本体２と緊着させる。鋳造で得九未加エピスト
ンの外周等を加工してピストン１を得る。

このように構成された先願のピストンｌによれば、鋳ぐ
るみ時のアル電合金の収縮によるピストンヘッド６への
締付力が金属製す／グ６の剛性力によって緩和されるの
で、セ２ζツクス製ピストンヘッド６に割れが生ずるこ
とがなく、またリング５０段部５１の保合作用によ）ヘ
ッド６の脱落−防止される。

しかるにこの先願のものにおいては、セツンツクスとア
ル電エクム合金と０熱膨張率に差があることから、鋳ぐ
るみ工程の冷却過＠における収縮によ〕、ピストン本体
２０１１１面３と、ピストンヘッド６との関に間ｇ９７
が生ずる慮れがある。この部分に間［Ｉ７を生ずれば、
混合気が該関ｌ［７に流入し圧縮比Ｏ低下等の可能性も
生ずる。

またこのような鋳ぐるみ工程の冷却過程において、接合
面に間隙が生ずることは、ピストンに限らず、鋳ぐるみ
法によって接合されるセラミックス製部材と金属ｍ１ｉ
ｉ材との接合部に一般的に生じ得る問題点である。

本発明の目的は、このような従来技術Ｑ問題点を岬消し
、鋳ぐるみ工程の冷却過程において、接合される部材間
に外部に通じた間隙の生じることが防止される、七？＜
ツクス脚部材と金属製部材との接合部構造を提供するに
ある。

本発明は、七２ζツクス製部材と金属製部材とが接合さ
れてなシ、セラミックス製部′＃Ｏ接合面の中央部は凸
部とされ金属製部材Ｏ接合面の中央部紘該凸部に対応し
た形状０ｒｊＡｌｌとされたセラミックス製部材と金属
製部材とＯＳ舎部構造において、両部材の接合面緻部紘
七ツ電ツクス製部材儒に傾斜した傾斜面とされているこ
とを特徴とするセラきツクス製部材と金属製部材とＯＶ
ａ合部構造１によって仁の目的を達成するものである。

以下図面を参照して実施例を説明する。

第２図は本発明の実施例に係るピストン１１の断面図で
ある。

このビスシン１１ｄ３１１１図の従来例と同様に、ピス
トン本体１２、セラミックス属のピストンヘッド１６、
咳ヘッド１６の凸部伺周函に配設された金属製リングｔ
Ｓを有している。

しかしてピストン本体１２とヘッド１＠との接金ｗＯ周
縁部は傾斜ｉ［１−とされ、との傾斜面！―轄リすグｌ
５ＯＲ部１１１Ｌを指向している。

第意図のピストン１１は、次のようにして製造され丸も
のである。まず、第鵞１ｍＫ示１れるようにピストン本
体１２との接金面周縁ＩＩＫ傾斜面が形成され九セフ々
ツクス製（本実施例において拡窒化珪素製）のピストン
ヘッド１６を製作する。

このヘッド１６Ｃ）凸部１６＆の稠周部に、２つ割りに
された金属製りング１５を嵌装する。これを６００℃に
予熱後、湯温７００℃のアル１＝ウム合金により鋳ぐる
みし、ピストン本体１２と緊着させる。鋳造で得たもの
を研削等仕上加工する。

このようにして得られるピストン１１においては、鋳ぐ
るみ工程の冷却過程に際して生ずるアルミニク五合金の
大なる収縮は、傾斜面１Ｂに沿い、段部１５ａに向うよ
うになる。そのため冷却によってピストン本体１２とヘ
ッド１６との間の傾斜面１８の部分には間隙が生ずるこ
とがない。１＊ζＯ♂ストン１１を加熱しても、ピスト
ン本体１２０１１！ＩＩは傾斜１ｉｉ１Ｂにａうように
なシ、そのためピストン１１を繰り返し加熱、冷却して
も傾斜面１８０部分に間隙が生ずることはない。

１ｋか本実施例においては、傾斜＠１Ｂはリング１５０
段部１５亀を指向している。鋳ぐるみ後の冷却に際して
は、通常この段部１５ａが収縮の拘束点となることから
、傾斜面１８が該段部１５１を指向していることによっ
て、ｅストン本体１２の収縮社確実に傾斜面１８１沿う
ようになる。

また、ピストン本体１２とヘッド１６との間には空ｉ１
１？が存在するが、これは外部には通じていないから、
前述のような混合気流人等の不具合は生じない。

第５図は本発明の他の実施例に係るロッカーアーム２１
の断面図でらる。

このロッカーアーム２１は、セラミックス製のロッカー
／譬ツド２２に、ロッカーアーム本体２５を鋳ぐるんで
製造されたものである。このパッド２２はアーム本体２
Ｓとの接合面に凸部２２１が設けられ、この凸部２２１
の先端部は拡大部２２ｂとされている。

しかして／ｆラッド２とアーム本体２３との接合面周縁
部はΔラド２２儒に傾斜した傾斜面２４とされている。

この傾斜面２４はパッド凸部２２ａの段部２２ｏｔ指向
している。

本実施例においても、鋳ぐるみ□ 工程の冷却過程におけるアー 五本体意３の収縮は傾斜Ｎ２４に沿うようにな〕、傾斜
面２４０部分マ゛杜アーム本体２３とパッド２２との間
ｔＣ間蒙祉生じない。

上記実施例においては、セ２？ツクスとして窒化珪素が
採用されているが、これ紘炭化珪素、ｔイアロン、アル
ｉす等各種のものが採用されうる。

本発明社、ピストン、ロッカーアーム以外の金属製部材
とセラミックス製部材との接合部にも適用可能である。

このような４のとして例えばターボロータシャフト、ガ
スタービンシャフト等が挙げられる。

以上の通ｐ本発町のセラミックス製部材と金属製部材と
の接合部構造によれば間隙の生じない接金が可能とされ
る。そＯため接合部の強度が着しく向上され、４１に接
合面と喬直方向の耐圧力が格段に向上される。

４、ｌ１１ｍ０簡単なＩＩ！明 ＩＥ１図は従来例に係るピストンの断面図、第２閣は本
発明Ｏ実施例に係るピストンの断面図、第３図は同じく
実施例に係る騨ツカーアームの断面図である。

ｌ…ピストン、　　　　　ト・・ピストン本体、３・・
・ｉ［Ｉｉ％　　　　　　　　４・・・凹部、ト・・リ
ング、　　　　　　６・・・ピストンヘッド、７・・・
隙間、　　　　　　　１１・・・ピストン、！２・・・
ピストン本体、　　１５・・・リング、１６・・・ピス
トンヘッド、１＠ａ・・・凸部、１８・・・傾斜面、　
　　　　！１・・・ロッカーアーム、２！２・・・ｏ　
ツー）ｙ−パッド、２ト・・ロッカーアーム本体、２４
・・・傾斜面。

代理人　　鵜　　沼　　辰　　之 （ほか！４） 第１図 ６ 第２図 第３図 印

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　セラミックス製部材と金属製部材とが接合さ
   れてなシ、セラ建ツクス製部材の接合面の中央部は凸部
   とされ金属製部材の接合面の中央部Ｆｉ該凸部に対応し
   た形状の凹部とされたセラきツクス製部材と金属製部材
   との接合部構造において、両部材の接合ＩＩｉ縁部縁部
   クセフォックス製部材側斜した傾斜面とされていること
   を特徴とするセラミックス製部材と金属製部材との接合
   部構造。 偉）　前記七フィックス製部材の凸部先端部は拡大部と
   され、前記傾斜面は該拡大部又はその近傍を指向してい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のセラミ
   ックス製部材と金属製部材との接合部構造。 （３）　　前記セラミックス製部材の凸部側周面と、金
   属製部材の凹部側局面と、の関には該凸部先端方向が拡
   大部とされた金属製の介在部材が配設され、前記傾斜１
   ｉｌｉは腋介在部材の、拡大部又はその近傍を指向して
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のセラ
   ミックス製部材と金属製部材との接合部構造。