JPS60101247A - 内燃機関用組合せピストン - Google Patents

内燃機関用組合せピストン

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Publication number
JPS60101247A
JPS60101247A JP20747483A JP20747483A JPS60101247A JP S60101247 A JPS60101247 A JP S60101247A JP 20747483 A JP20747483 A JP 20747483A JP 20747483 A JP20747483 A JP 20747483A JP S60101247 A JPS60101247 A JP S60101247A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piston
top member
memory alloy
piston body
shape memory
Prior art date
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Pending
Application number
JP20747483A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasushi Hoshi
靖 星
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.)
Riken Corp
Original Assignee
Riken Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Riken Corp filed Critical Riken Corp
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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 
    • F02F3/10Pistons  having surface coverings
    • F02F3/12Pistons  having surface coverings on piston heads
    • 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
    • F02F7/00Casings, e.g. crankcases
    • F02F7/0085Materials for constructing engines or their parts
    • F02F7/0087Ceramic materials

Landscapes

  • 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)

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】 この発明は内燃機関用ピストンに関し、更に詳しくはセ
ラミックス部材をピストントップ部に有する組合せピス
トンに関する。
内燃機関の熱効率を向上させることを目的として、金属
製ピストンのトップ部を断熱性の良好なセラミックス材
で構成する試みがなされている。
従来のこの種のピストンとしては、ピストンのトップ部
にセラミックス材を溶射して該トップ部にセラミックス
溶射層を形成したもの、セラミックス部材をピストント
ップ部に鋳包んだもの、金属製ピストン本体とセラミッ
クス製ピストントップ部材とを焼ばめによりあるいはボ
ルト等により固着させたもの等が提案されている。
しかしながら、セラミックス溶射層を形成する方法によ
る場合には、溶射層と基材との密着強度が充分でなく、
機関の運転中に溶射層に剥離が生じ易く、また、セラミ
ックス部材を鋳包んだり焼ばめしたりして金再製ピスト
ン本体とセラミックス製ピストントップ部材とを固着す
る方法による場合には、セラミックスと金属との熱膨張
係数の差が大であるために機関の運転時に該固着状態に
緩み等が生じて破損や脱落を生じ易い等の難点がある。
本発明は、上記に艦み、機関の運転時においても破損や
脱落を生じることのないように七ラミツクス製ピストン
トップ部材を金属製ピストン木材に固定保持させた内燃
機関用組合せピストンを提供することを目的としてなさ
れたもので、金属製ピストン本体にセラミックス製ピス
トントップ部材を組合せて成る組合せピストンにおいて
、該ピストン本体とセラミックス製ピストントップ部材
とが入子式に嵌合され、該ピストン本体とセラミック製
ピストントップ部材との嵌合面に相対向して形成されて
いる溝により形成される空間に形状記憶合金部材が装着
されていて、該ピストン本体とセラミック製ピストント
ップとがMJl記憶合金部材によって一体に固定保持さ
れている内燃機関用組合せピストンに係る。
以下、図示の実施例により本発明の詳細な説明する。内
燃機関用組合せピストン(1)は金属製ピストン本体(
3)とセラミックス製ピストントップ部tfA(りとの
組合せ構造をなし、該ピストン本体(3)のヘッド部に
は四部(≠)が、ピストントップ部材(,2)の底部に
は凸部(夕)が形成され該凹部と凸部とが入子式に嵌合
されて組合されている。
ここで、ピストン本体(3)とセラミックス製ピストン
トップ部材(2)との嵌合面(乙)、(7)には、その
相対向する位置にそれぞれ溝(了)。
(り)が形成されていて、該溝(ど)、(!;’)の両
者によって構成される空間(/の内にルビ状記憶合金部
材(//)が装着され、ピストン本体とセラミックス製
ピストントップ部材とが該形状記憶合金部材(//)に
よって係止され一体に組合されている。
本発明の組合せピストンでは、ピストン本体とセラミッ
クス製ピストントップ部材とが所望のクリアランスをも
って入子式に嵌合され、両嵌合面に相対向して形成され
ている溝により構成された空間内に形状記憶合金部材を
その形状記憶特性を利用して拡張させて介在させること
によって一体に組合されている。
したがって、機関の運転時に熱負荷がかかってもセラミ
ックス製ピストントップ部材が破損したり脱落したりす
る事故の発生が防止される。
第λ図〜第j図により本発明の組合せピストンの製造方
法について説明する。
まず、互に入子式に嵌合組合される金属製ピストン本体
(3)とセラミックス製ピストントップ部材(2)を製
作する。
ピストン本体(J) k′iその頭部に円柱状の凹部(
4I−)を有するものとする。また、該凹部(弘)の側
壁面(乙)に周方向に延在する溝U)を設ける。
ピストントップ部材(2)はその頭部を前記ピストン本
体の外径と同径の7ラング部とし底部には前記ピストン
本体の円柱状凹部(≠)に嵌合される円柱状の凸部U>
を形成し、該凸部(j>の外周面(7)には嵌合状態で
前記溝(K)に対向する位置に溝(り)が形成される。
(//)は形状記憶合金部材であり、例えばN1−’I
i糸等の形状記憶合金より成る線材をコイル状に成形し
たもので、この成形は使用する形状記憶合金の記憶回復
温度以上の温度においておこなう。また、コイル(/2
)は、その外径が前記ピストン本体とピストントップ部
材の各溝が対向して構成する断面円形空間の該断面円形
の直径に等しいかあるいはや一大なる外径をなして形成
され、この形状が記憶された状態とされる。
次に、前記コイル(/λ)は記憶回復温度より低温にお
いてその外径が前記断面円形の半径程度にまで縮径する
程度に2次変形され(第6図参照)、ピストン本体の溝
(K)に装着され、次いで該ピストン本体にピストント
ップ部材を嵌合する。
ピストン本体の溝中に装着された前記2次成形コイル状
記憶合金部材(/、2)は前記断面円形内で該合金の記
憶回復温度に昇温されることにより記−憶状態を回復し
、その径を拡張し、ピストン本体とピストントップ部材
とに係合する状態となり、ピストン本体とピストントッ
プ部材とを固定結合する。
上記例ではピストン本体とセラミックス製ピストントッ
プ部材との嵌合面部分に断面が円形状の空間(/θ)を
形成し、該空間にコイル状に成形した形状記憶合金部材
(/2)を装着した例について述べたが、嵌合面間に形
成する空間の形状および形状記憶合金部材の形状はこれ
に限らず、他の形状とすることもでき、形状記憶合金部
材の成形および処理条件は、採用する合金に適合する条
件が適宜選択される。
上述の通りで、本発明の組合せピストンでは金属製ピス
トン本体とセラミックス製ピストントップ部材とは、形
状記憶合金部材の記憶形状復元現象を利用することによ
って形状記憶合金部材で係止され結合保持されているの
で、その結合状態に無理が生ぜず安定した結合状態が得
られ運転時に破損・脱落が発生することがない。
実施例: 外径7.2.3mrntf+の鋳鉄製ピストン本体の頭
部に内径z、!りmmヂ、深さ7 rn mの円柱状凹
部を形成し、該凹部の側壁面に断面が半径/、2!rn
mの半円形状をなす周溝を形成した。また、7ラング部
の外径が’;’2.jm+++5j、厚さが3 m m
で底部に外径がt2.りm m rf+ 、高さが7 
m mの円柱状の凸部を有し、該凸部の外周壁に断面が
半径2. j m mの半円形状をなす周溝を有する部
分安定化ジルコニア製のピストントップ部材を製作した
なお、上記ピストン本体とピストントップ部材は入子式
に嵌合された状態で各溝が対向して、嵌合面に半径1j
rnrnの円形断面の空間が周方向に構成されるように
形成されている。
Ni−Ti系の公知の形状記憶合金でなる0−fmm4
の線材を外形夕mm歪のフィル状に成形し、この状態で
所定の熱処理を施し形状を記憶させた。
次いで、前記コイルをその外径が、2.J−mm歪のコ
イル径になるように再加工してピストン本体の周溝内に
装着した後、該ピストン本体にピストントップ部材を嵌
合させた。
しかる後、ピストン本体とピストントップ部材とを前記
形状記憶合金の形状記憶回復温度に昇温した。このよう
にすることにより、ピストン本体とピストントップ部材
との嵌合部の空間に挿入されている形状記憶合金製フィ
ルは、その記憶形状を復元し第1図に示す如くピストン
本体とピストントップ部材とに密接して両部材を一体に
固定保持する状態となった。
上記の如くして得られた組合せピストンを実用の内燃機
関に装着して試験運転を行った。
機関の回転速度、2..20Or、P、m、負荷/、1
〜/、りkg、mでの50時間運転後に機関を分解して
ピストンの状態を調べたがピストントップ部材には何等
の破損も生じておらずピストン本体に良好の固定保持さ
れていた。
上述の通りで、本発明の組合せピストンでは金属製ピス
トン本体とセラミックス製ピストントップ部材とが形状
記憶合金部材の記憶形状復元現象を利用することによっ
て係止結合されているので、その結合状態には機関の作
動時においても無理が生ぜず安定した結合状態が維持さ
れ、破損・脱落等のトラブルが発生することがない。
44、図面の簡単な説明 第1図は本発明の組合せピストンの実施例を示す断面図
。第2図は金属製ピストン本体の実施例を示す断面図。
第3図はセラミックス製ピストントップ部材の断面図。
第4を図は金属製ピストン本体とセラミックス製ピスト
ントップ部材との嵌合部を示す断面図。第5図は形状記
憶合金部材の形状記憶状態の例を示し、第4図は該合金
部材の装着前の形状を示す。
図中: /−−−一組合せピストン 2−−−−セラミックス製ピストントップ部材 3−一一一金属製ピストン本体 弘−一一一門部 j−一一一凸部 t−一一一低合面 7−−−一嵌合面 g−−一一溝 ターーー溝 /の一一一空間 / /−−−一形状記憶合金部材 出願人 株式会社 リ ケ ン 手続補正書 昭和59年2月7日 特許庁長官 若杉和夫 殿 A 事件の表示 昭和jr年特許願第207≠7I1.号コ 発明の名称
 内燃機関用組合せピストン3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 〒10.2東京都千代田区九段北/丁目73番j
号名称 株式会社 リ ケ ン 弘 補正命令の日付 昭和jり年り月//日左 補正の
対象 明細書全文(

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 金属製ピストン本体にセラミック製ピストントップ部材
    を組合せて成る組合せピストンにおいて、該ピストン本
    体とセラミック製ピストントップ部材とが入子式に嵌合
    され、該ピストン本体とセラミック製ピストントップ部
    材との嵌合面に相対向して形成されている溝により形成
    された空間に形状記憶合金部材が装着されていて、該ピ
    ストン本体とセラミック製ピストントップ部材とが該形
    状記憶合金部材によって一体に固定保持されている内燃
    機関用組合せピストン。
JP20747483A 1983-11-07 1983-11-07 内燃機関用組合せピストン Pending JPS60101247A (ja)

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JP20747483A JPS60101247A (ja) 1983-11-07 1983-11-07 内燃機関用組合せピストン

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JP20747483A JPS60101247A (ja) 1983-11-07 1983-11-07 内燃機関用組合せピストン

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ID=16540348

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JP20747483A Pending JPS60101247A (ja) 1983-11-07 1983-11-07 内燃機関用組合せピストン

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7954822B2 (en) * 2004-01-09 2011-06-07 Nippon Piston Ring Co., Ltd. Wire material for coil expander and coil expander

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7954822B2 (en) * 2004-01-09 2011-06-07 Nippon Piston Ring Co., Ltd. Wire material for coil expander and coil expander

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