JPS59110848A - ピストンクラウン製造方法 - 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】 本発明は内燃機関のピストンクラウン並びにその製造方
法に関する。

内燃機関におけるピストン頂面はシリンダ内部での燃焼
？こよりピストンクラウン部へ熱が伝導サレる。ピスト
ンクラウン内面は通常、冷却油の循環流通により冷却さ
れるものでろり、ピストン頂面からの熱は冷却油によっ
て持ち去られて熱損失を来し、この結果機関の熱効率は
大幅に低下する。

さらにピストンクラクン部への伝熱は当該クラウン外周
部に嵌Ｍしたピストンリングにも伝わり、これを高温に
してシリンダ内部ナとの間における油１こよる潤滑を困
Ｍ１にし、焼付きの原因ともなる。

仁のため、ピストンクラウン上Ｓには熱伝導率の低い材
料を用い熱損失を防ぐ一力、ピストンタックン部のピス
トンリング嵌着部には熱伝導率の高い材料を用いてリン
グの冷却効果を高める試みηどが行われている◇またク
ラウン主体頂部に対して頂面部材を結合して両者間に空
間を形成したシ、　ｌ１ｒｒ熱材を充填してピストン頂
面からの熱転ＱＩｔ−防ぐ試みも行われている。

ＬかＬηがら、これらの手法はいずれも高価でおり、ま
た断熱充填材を用いる場合はこの充填材がもろく、熱膨
張係数も金属に比べ小さいため、充填材が金−から剥Ｍ
して隙間を生じ。

高い爆発力の下に高速往復動するピストンの動きでピス
トンクラウンは内部から損傷する難点がある。

オ発ＦＩＡは上記の点に鑑みなされたものであって、ピ
ストン頂面部に真空空間を設けることによって熱絶縁度
の高い安価なピストンを提供することを目的としている
。

以下、ｉ発明の実施例を図面を参照Ｌ７Ｚがら説明する
。

（１）はピストンを構成するクラウン主体、（３）はこ
のクラウン主体（１）の頂部に設けた凹部（２）を含め
クラウン主体（１）の頂面に適合し、且つ下面に複数個
の水門５（４）を形成した頂面部材である。

第１図、第２図はクラウン主体（１）の頂部１こ設けた
四部（２）内に頂面部材（３）を嵌合させた構成を示し
、第８図はクラウン主体（１）の四部（２）を含めクラ
ウン主体頂面全体を頂面部材（３）が覆う構成を示すが
、いずれもクラウン主体（１）と頂面部材（３）との結
合は真空作業室内で行い、結合周縁は一連ｔこ連続した
ものとする。

尚、本発明に於ける頂面部材（３）は好ましくは熱伝導
率が低く高温強度に優れた５ＵＥｔ系の耐熱材料を用い
るが、クラウン主体（１）には熱伝導率の高い安価η鋼
材を用いることができる。

然して、第４図は第１図及び第２図に示す構成のクラウ
ン主体（１）と頂面部材（３）とを電子ビーム溶接によ
って結合する作業要領を示す。

第４図（−）に示すようｔこ先ずり２ラン主体（１）の
凹部（２）に頂面部材（３）を嵌合する０両者結合部に
は微小ギャップ（５）が形成される〇 次いで、この状態で第４図（ｂ）　ｔコ示すよ５に真空
チャンバーに於いて回転チャック（６）に収付けて固定
し、真空チェンバー内を排気して真空にする。この排気
工程に於いて頂面部材下面に設けた四部（４）内も真空
とηる。

（−して所定の真空度（約５Ｘ１０　ｍｍ＋Ｈｇ　）に
達した段階で継手部に電子ビームを照ＩＩＪし、モータ
（７）によって回転チャック（６）を回転させて溶接を
行う。溶接実施後、真空チャンバーに吸気して製品を敗
出し、第４図（Ｃ）に示すように溶接部（８）に伐る余
盛部分その他をｌａ械加工１こより所定の寸法に仕上げ
る。

第５図は第８図に示す構成のクラウン主体（１）と頂面
部材（３）とを拡散溶接によって結合する作業要領を示
す。

第５図（ａ）に示すように、クラウン主体（１）上をと
頂面部材（３）を組合せる。この状態で拡散溶接チャン
バーに第５図（ｂ）　ｔこ示すようｔこ搬入して支持台
（９）、押し台（至）間１こセットＬ、チャンバー内を
排気して真空１こする。この時、頂面部材下面の四部（
４）内も接合面を介して排気され真空となる。

そして、これが所定の真空度（約ＩＱ　　ｍｍＨｇ）に
達してのち、クラウン主体（１）及び頂面部材（３）を
所定温度（約１１００℃）ｔこ加熱し１次いで油圧ラム
（ロ）を作動させて加圧（約２４／ｍｍ”）Ｌ。

所定時間（約６０分）をこの状態に保持経過すると、結
合面は全面的に溶接される。

この後、チャンバー内で冷却し、チャンバーに吸気して
製品を外部？ｃ敗出し２第５図（Ｃ）に示すように溶接
部外周（２）やその他を機械加工により所定の寸法１こ
仕上げる。

第６図は第１図及び第２図に示す構成のクラウン主体（
１）と頂面部材（３）ｔ−真空ろう付によって結合する
作業費Ｗ４を示す。

第６図（、）に示すよりにクラクン主体（１）と頂面部
材（３）とを所定関係位置にセントし、結合面ヲと対し
ろう材［相］を塗布、又は浸透可能に置く。この状態で
真空加熱炉１こ入れ、炉内を真空排気する。この排気に
よって凹所（４）も結合面の隙間を通じて真空とηる。

所定の真空度（約１ｏ　　ｍｍＨｇ　）に達して後、加
熱（約り００℃〜夏１００℃）すると、ろり材を介して
接合面は全面的にろう付結合される。

この後、炉内に於ける冷却及び吸気の後、製品を炉外ｔ
こ収用り、第６図（ｂ）に示すように溶接部σ◆やその
他を機械加工により所定寸法に仕上げる０ 本発明によるピストンクラウンは、上記の如と くクラウン主体、ピストン頂面を形成する頂面部材との
間１こ真空空間を形成することを＃ｉ欲とする。従って
高温にさらされるピストン頂面の温度は上昇するが、真
空空間によってピストンクラウンへの熱の伝導は極力軽
減きれて断熱効果を最高にして機関効率が向上できると
ともに。

ピストンリングの温度は上昇せず、焼付きなどの発生が
なく機関の保安上からも有利である等。

その利益は従来のものに比べ格段の遣いがある。

【図面の簡単な説明】

図面Ｖｉ本発明の実施例を示し、第１図はクラクン主体
頂面をこ対する頂面部材の嵌合構成のクラウン断面図、
第２図は開平面図、第８図はクラウン主体頂面を頂面部
材が覆う構成のクラウン断面図、第４図（、）　（ｂ）
　（ｃ）は電子ビーム溶接による作業要領説明図、第５
図（、）　（ｂ）　（、）は拡赦溶接による作業要領説
明図、第６図（ａ）（ｂ）はろう付による作業要領説明
図である。 （１）・・クラウン主体、（２）・・四部、（３）・・
頂面部材、（４）拳・凹部、（５）・・微小ギャップ、
（６）・・回転チャック、（７）・・モータ、　（８）
−・溶接部、（９）・・支持台、（至）・・押し台、（
ロ）・・油圧ラム、（２）命・溶接部外周、（至）・・
ろ９材、α荀・・溶接部。 特許出願人代理人氏名　　、ニー、 弁理士　　角　　１）　嘉　　宏　　−１□ 舘３図 屍１図 第６図　　　　舘５図 威ム図 第１頁の続き ０発　明　者　荒井吉部 神戸市中央区東用崎町３丁目１ 番１号川崎重工業株式会社神戸 工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）クラウン主体上に頂面部材を一体結合してなり、
   クラウン主体と頂面部材間に真空空間を形成したことを
   ４Ｉ徴とするピストンクラウン。
2. （２）前記頂面部材はクラクン主体と同一材料もしくけ
   熱伝導率の低い金網材料よシｌることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のピストンクラウン。
3. （３）クラウン主体と、該クラウン主体の頂面ｔこ適合
   し、且つ下面に複数個の小凹部を形成した頂面部材とを
   組合せて真空作業室内に保％Ｌ。 作業室内を所定の真空度ｔこして一体結合することｅＮ
   徴とするピストンクラウン製造方法。