JPS60156954A - エンジン・シリンダ−の構造 - 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ＩＭはエンジ／・シリンダーの構造に関するもので
ある。

最近、エンジン・シリンダーにセラミック全使用するこ
とがとみに試みられる様になった。

セラミックを使用するとシリンダーの耐久性と燃料効率
を大巾に改善することが予想されるためである。

しかしながらこれらのセラミックは、高価であると共に
加工や成形およびその焼成品の信頼性に関して多くの問
題が残されておシ、未だに実用化段階には到っていない
。

本発明は以上の様な状況に鑑みてなされたものであり、
熱衝類に強く、安価かつ信頼性に優れたセラミック輔エ
ンジン−７リンダーのｍｓな構造を提供せんとするもの
である。

本発明の％徴は、少くともシリンダー内面の摺動部を、
セラミック・リング体と金属リング体が互に交互に積層
された複合積層体で構成したことでア夛これによって、
エンジン作動時この金属リング体の部分が優先的に摩耗
し、セラミックリング間に凹所が形成され、この部分に
潤滑油が保油される様になる。無潤滑状榛では、ピスト
ンリングが摩耗してしまうが、上。己構成によって油膜
が形成され、賑耗が防がれる。

また、セラミック部分の縦断面での切口面は、金属のパ
ーライトの様な一種のシメラー組織を示し、セラミック
の晩さは＠着する金属によっである程度カバーされてく
る。史に切口の面でのセラミックは非猟に薄い層であＱ
ｌ　しかも熱伝導性の良い金属が密着接触しているため
に、急激な温度変化が起こっても熱はいち早く、この金
属に吸収され、熱ショックは吸収される。

このために耐熱９＃傑性が著しく向上することである。

また成形、加工、組立が容易であることである。

また金属リング体の外周側端にセラミック・リング体係
止用のツバを設け、これによってセラミック・リングの
左右へのズレを防ぐと共に、更にツバの外周に金属スリ
ーブをハメこんでおシ、これによって全体的な強度の補
強をはかったことである。

以上が本発明の特徴であムその要旨は、１）金属リング
体とセラミック・リング体が交互に積層された構造から
成る内筒と、該内筒を外側から補強するグ）筒金楓スリ
ーブから成るエンジン−シリンダーであって、該金属リ
ング体の外周側端に該セラミック・リング体係止用のツ
バが設けられてなることを特徴とするエンジン会シリン
ダーの構造。

２）上６［；係止用ツバの厚さがピストン・リング巾以
下にされてなることを特徴とする特許請求の範囲年１項
に記載のエンジンシリンダーの構造。

３）上Ｎ６外筒金属スリーブが嵌合（焼バメ、冷バメ）
あるいは溶融金輌の鋳造によって該内筒外周に結合され
てなることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項
に記載のエンジン・シリンダーの構造である。

１次に本発ＢＡ！ｌｔ造を図面によって説明する。

図１は、本発明構造の説明図であム　（１）は内筒、（
２）は内筒の外側に嵌合状態で結合させた外筒の金属ス
リーブである。

この外筒金属スリーブは、予じめ作られた金属スリーブ
を内筒に焼パメあるいは冷バメによって嵌合されて、あ
るいは、円筒の外側に溶融金属を鋳造して、一種の鋳包
みによっても形成されることができる。

従って内筒は、外筒金嬉の収縮力（嵌合力あるいは鋳造
金属の収縮力）によって常時圧縮、固定され、補強され
ている。

内ａ（１）は、セラミックリング体（３）と金属リング
体（４）が交互に重ね合されて形成されたものであｐ１
金属リング体（４）の外周側端には更にセラミックリン
グ体を係止するツバ（５）が設けられている。ツバ（５
）の巾はセラミック番リングの厚さよシも多少小さめに
作られており、セラミックと金属リングの密着がそ害さ
れない様になっている０ セラミック・リングは金属リング表面および係止用のツ
バの内面の両方と＠着して重ね合されておシ、外筒が嵌
合された状態では、上記ツバの部分を介して、半径方向
おるいは軸方向に嵌合収縮応力が作用し、常に圧縮の応
力をうけることになる。また軸方向には適当な方法、た
とえばボルトの様な緊締具で圧縮固定することもできる
。

いずれにせよ、内筒積層体（１）は、半径方向、軸方向
の収縮力を常時受けることになる。これによって（１）
は安定的に保持される。また同時にセラミック、金属リ
ングおよび外筒金属との接触面は、互に高度に密涜する
様になる。

果際のエンジンとして使用した場合、積層体（１）の内
表面は、激しい熱衝ｉと摩許雰囲気にさらされるが、熱
は　この金属層の部分を辿って波数吸収されると共に、
セラミックの個々のリングは互に物理的には縁の切れた
状態であるので、熱割れには十分耐えることができる。

またセラミックには外筒金属あるいは必要に応じて金暎
リング体の収縮力によって常時圧瑯力が作用しているの
で、これも熱割れには有利に作用する。

また万一セラミック部分に亀裂が発生しても中間の金属
がこれを保持しているので、内部に破片が進入すること
は避けられる。

耐摩耗性については　切口の２メラ一組織の部分のセラ
ミックの部分が分担し、金属のみの場合に比較して大巾
に向上する。面的なｄ粍についてはオールセラミックの
場合とそん色ない状態である。

またシリンダーの気密性の問題は、積層部は十分な気密
性を有していないが、外筒部が金属の連続体によって作
られているために、この部分での十分なシールが得られ
る。

また潤滑性に関しては、セラミックリング間の金属が優
先的に摩耗し、この部分に凹部が形成され、ここに潤滑
油が保油され、油膜が形成されるので、ピストンリング
の摩耗が防がれる。また予じめ上記凹部を形成させてお
くと保油潤滑性が更に良くなる。

複合積層体の部分のセラミックと金属の部分の寸法は、
セラミックでは、材質に応じて変ってくるが、アルミナ
を使用した場合、厚さは概ね１〜６髄、巾は２〜５１１
１１１金属は　ステンレス、アルミニウムを使った場合
厚さは０．０５〜１．　、５　知が適当であり、特にピ
ストンリングの巾よシも薄くする必要がある。

次に本発明を実施例について説明する。

実施例　１ 内筒積層体 内径７０制、外径８０ｗｘ、高さ１００ｍセラミック・
リング（アルミナ）の厚さ５．００１１＋＋５、接触面
が密層す不様に両面研摩。

０．２雷の鉄板をプレスでツバ付リング体に製作し、こ
れを、上記アルミナリングに約４００’Ｑで焼バメし、
これを互に重ね合せて内筒を作製。

外筒 厚さ２．００訃の金属スリーブ 上記外筒を上記内筒に約４００°Ｃで焼バメし外筒スリ
ーブの半径方向、軸方向の収縮力によって、円筒を圧縮
固定〇 次に、これに必要な機械加工を行い、空冷２サイクルエ
ンジンのシリンダーとして使用した。

現在使用して１，０００に走行するもエンジントラブル
は全く発生せず、エンジンとして十分使用できることを
確認した。通常アルミナは一熱割性が小過いために、こ
の様な用途には使用できないが、本発明構造にすると、
十分使用できる。高価な窒化物、炭化物等を使用しなく
ても十分使えることを確認できた。

しかも構造は、単に板を積層するだけで良いので、セラ
ミラクラ妙雑形状に一体成形する必要もなく、安価に作
ることができた。

実施例　２ アルミナ・リングは実施例１のものを使用し、これに０
５ｍ厚みの鉄板から作ったツバ付リングを嵌入（７、こ
れ金互に重ね合せて内筒を製作。

外筒は、←造金島から作ることにして、上記内筒の周り
にアルミ合金（シルミン）を鋳造して鋳包んだ。

セラミックと金属の複合積層体は外筒金属の凝固、冷却
時の収縮力によって圧縮固定された。

冷却後、必要な機械加工を行い、実施例工と同じ要領で
実機テストに供した。

走行時間は現在１千時間を越えるが、未だにエンジント
ラブルは起っていカい。

本発明は、以上詳記した様に、少くとも摺動部がセラミ
ックと金塊の積層体から成る新しい構造のシリンダーで
あり、経済的に安価でおると共に、成形、か工性、およ
び信頼性が共に著しく優れたものである。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明構造の説明図でおる。 （１）・・・・・内筒 （２）・・・・・外筒 （３）・・・・・・　セラミック・リング体（４）・・
・・・・金属リング体 （５）・・・・・・係止用ツバ ％許出願人　株式会社　ア　キ　タ 代表者　久　保　好　政

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）金属リング体と士うミック慟リング体が交互に積ノ
   ーされた構造から成る内筒と、該内筒を外側から補強す
   る外筒金属スリーブから成るエンジン・シリンダーであ
   って、該金属リング体の外周側端に該−ラミック・リン
   グ体係止用のツバが設けられてなることを％徴とするエ
   ンジン・シリンダーの構造。 ２）上記係止用ツバの厚さが、ピストン・リング巾以下
   にされてなることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   舊己載のエンジン番シリンダーの構造。 ３）上記外筒金属スリーブが嵌合（焼パメ、冷しバメ）
   あるいは溶融金属の鋳造によって該内筒外周に形成、結
   合されてなることを特徴とする特許請求の範囲第１項、
   第２項に記載のエンジン・シリンダーの構造