JPS6047849A - 内燃機関用ピストン - 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、内燃機関に係り、更に詳細にはそのピストン
に係る。

内燃機関のピストンは、シリンダ及びシリンタヘッドと
共働して燃焼室を郭定するビス［・ン本体と、該ピスト
ン本体のピストンリング溝に嵌込まれた複数個のピスト
ンリングとを有しでＪ３す、ピストン本体は軽量化の要
請から一般にアルミニウム合金にて構成されており、ピ
ストンリングは耐摩耗性等に優れていることが要請され
ることから、一般にピストンリング用特殊鋳鉄や球状黒
’１４）　ｔ７ｊ鉄の如き鋳鉄にて構成されている。

最近の内燃機関の高出力化にｆｌ’い、ピストンは益々
苛酷な条件下に曝されるようになってきており、このｌ
こめビス１ヘンの酎だ１性及び耐摩耗性を向上させるべ
く、ピストン本体の一部、１ｊｆに最ら苛酷な熱負荷を
受り且摩耗し易いヘッド部の側部外周面やピストンリン
グ溝（１−ツブリング！Ｍ　）の壁面部を強化ｇｉ緒に
て複合強化することが試みられており、またコス１へ低
減及び耐久性向上などの要請からピストンリング（コン
プレッションリング）を鋼にて構成することが試みられ
Ｃいる。この場合強化ｍ　１ｆｆｃとしてはアルミニウ
ム合金との密着性及び高温での安定性に優れたアルミナ
′ＪｆｉＮｕ　Ｉｆｆが−般に使用され、またビス［〜
シリング構成材料としては耐熱性、耐摩耗性及びコスｊ
・の点がら一般に５ｉ−Ｃｒ鋼が使用されている。

しかしピストシリンダ溝の壁面部がアルミナ短繊維にて
複合強化されたアルミニウム合金にて構成されたピスト
ン本体とＳｉ　−ｃｒｆＪｊ４にて構成されたビストシ
リンダとを組合せて使用するど、特に内燃機関が苛酷な
条件（冷却水温１００℃以上、油温１３０℃以上）にて
運転された場合には、ピストンリングかピストシリンダ
溝の下壁（シリンダヘッドとは反対側の壁面）に同着す
る所謂゛リングスティックを生じることがあり、このた
めビス１ヘンリングの機能が充分に発揮されなくなって
７０−バイガス呈の増大、機関性ＯＬの低下、オイル消
費量の増大などの問題が生じることがある。Ｘ線分析の
結果リングスティックを生じたピストンリングの下面に
はアルミニウム合金が付着していることが確かめられて
おり、またピストンリングは内燃機関の燃焼室内に於け
る混合気の燃焼により生じた高温高圧のガスによりピス
トンリング溝の下面に強く押付けられまた高温度に加熱
されることから、これらの共鋤作用によりリングスティ
ックが惹起こされるものと推測される。

本願発明者等は、内燃機関用ピストンとして、ピストン
リング溝の壁面部がアルミナ短繊維１にて複合強化され
たアルミニウム合金にて構成されたピストン本体ど３ｉ
　−Ｃｒ鋼にて構成されたピストンリングとを組合せて
使用する場合に於（プる上述の如き種々の問題に鑑み、
種々の炭素鋼や特殊鋼にてピストンリングを構成しこれ
とピストンリング溝の壁面部がアルミナ短繊維にて複合
強化されたアルミニウム合金にて構成されたピストン本
体とを組合せて種々の実験的？ｉ７］兜を行った結果、
マルテンザイ１へ系ステンレス鋼、特に成る１ｊｊ定吊
以上の炭素を含有するマルテンリ゛イ１〜系ステンレス
鋼にてピストシリンダを構成すればリングスティックの
発生を防止し１ｑることを見出した。

本発明は、本願発明者等が行った種々の実験的研究の結
果得られた知見に基き、リングスティックを生じること
なく内燃機関を長期間にＥり正常な運転状態にて使用す
ることを可能にするピストンを提供することを目的とし
ている。

かかる目的は、本発明によれば、内燃機関用ピストンに
して、アルミニウム合金にて構成されピストンリング溝
の壁面部が８０ｗｔ％以上のフ・ルミナと残部のシリカ
とよりなるアルミナ短繊維にて複合強化されたピストン
本体と、炭素含有量が０５５ｗｔ％以上のマルデンザイ
ト系ステンレス鋼にて構成され前記ピストンリング溝内
に１■込まれたピストンリングとを有する内燃機関用ピ
ストンによって達成される。

本発明によれば、ピストンリング溝の壁面部がアルミナ
短繊維により複合強化されることによりピストンの耐熱
性及び耐摩耗性が向上され、またピストンリングがマル
テンサイ１〜系ステンレス鋼にて構成されることにより
その耐摩耗性が向上されるので、ピストンの耐久性を向
上さぜることができ、しかもその理由は明らかではない
がアルミニウム合金の凝着によるリングスティックの発
生を確実に防止することができ、これにより内燃機関を
艮ｉ１１間に及り正常な運転状態にて使用覆ることが可
能になる。

本願発明者等が行った実験的研究の結果によれは、アル
ミナ短繊維の繊維長や繊維径の如何に拘らずアルミナ短
繊維のかさ密度が０．０８　ｇ／ｃｃ以下である場合に
は、ピストン本体の耐熱性−唐ピストンリング溝壁面の
耐摩耗性を充分に向上さ１！ることができず、またアル
ミナ短繊維のかさ密度を０．３　ａ／ｃｃｕ上に増大さ
せてもビストシリング満壁面の耐摩耗性はそれほど向上
せず、またアルミナ短繊維のかぎ密度が０．３　ａ／ｃ
ｃ以上にイｉると相手材としてのピストンリングの摩耗
量が若しく　ｊ！ｄ大し、更にはアルミニウム合金とア
ルミプ短１１１ｉ雑との熱膨張係数の相ｊａににリアル
ミナ７．Ｇ　８賎帷にて複合強化された部分と複合強化
されでいない部分との境界部に熱疲労亀裂が発生Ｊるこ
とがあることが確認されている。従って本発明の一つの
ｔｌ細な特徴ににれば、アルミナ短繊岸（］のかさ密度
は０．０８〜０．３　４１／ＣＣに、好ましくは０゜０
８〜０．２５　ａ／ｃｃに設定される。

またアルミナ短繊維の製造に際しては、その製法上完全
には繊肩１の形態になりきらない所謂非繊維粒子の発生
が避けられず、この非繊維粒子は非常に硬＜　（Ｈｖ　
＜２５（１＞＝７００以上）、またその大きさも直径数
μの繊維に比して数十〜数百μと非常に大ぎなものであ
るため、かがる非繊維粒子、特に粒径１５０μ以上の非
繊維粒子が比較的多聞に含まれている場合には、ピスト
ンリング溝の（幾械加工が非常に困難であり、ｊた相手
部材どしてのピストンリングの摩耗用が増大したり、更
には非繊維粒子が７１へワックスより脱落することによ
りピストンリングの下面等にスノＪツフィックなどの異
常摩耗を発生させることがあることが実験的に確認され
ている。従って本発明の他の一つの詳細な特徴によれば
、ピストン本体を複合強化するために使用されるアルミ
ナ知械紐集合体中に含まれる粒径１５０μ以上の非繊維
粒子は７ｗｔ％以下に抑えられる。

一般にアルミナには種々の結晶構造のものがあり、これ
らのうちαアルミナが最も安定な構造であり、硬さや弾
性率も高いことが知られている。

例えば耐熱制として市販されているアルミノ９．ｉ７４
ＪＡ維は耐熱性や寸法安定性等の点からαアルミナ含有
率（アルミナ短繊維中の全アルミナの重ＨＨに対するα
アルミナの重量の割合）が（３Ｑｗｔ％以上であるもの
が多い。かかるαアルミナ及びαアルミナを含有するア
ルミナ短繊維の性質から判１ｔ１７　Ｊると、αアルミ
ナを含有するアルミナ短繊維にてアルミニウム合金が複
合強化される場合には、αアルミナ含有率が高くなれば
なるほど複合部の機械的強度や耐摩耗性などが向−Ｆづ
るが、相手部材の摩耗用が増大しまた加工性が低下りる
しのとｊｌを測される。しかし本願発明者等が行った実
験的研究の結果によれば、上記予悲に反し、αアルミナ
含有率が５〜（３Ｑｗｔ％、好ましくは１０〜５０ｗｔ
％の場合に複合部の耐摩耗性や加工性を向−１−さける
ことができ、しかも相手部材の摩耗用を低減し得ること
が認められた。従って本発明の更に他の一つの詳細な特
徴によれば、アルミナ短繊頼のαアルミナ含有率は上述
の範囲に選定される。

また本願発明者等が行った実験的研究の結果によれば、
ピストンリングをマルテンサイト系ステンレス鋼にて構
成ずればリングスティックの発生を回避することができ
るが、マルテンサイ１へ系ステンレス鋼の中でも炭素含
有■が０．５５ｗｔ％以上、好ましく　＋Ｊ：　０　、
６０　ｗｔ％以上のマルテンサイ１へ系ステンレス鋼で
なければリングスティックの発生を有効に防止づること
かできないことが確かめられている。また炭素含有Ｍが
多くなればなるほど炭素とクロムとが化合して炭化物を
形成し、それに相当づる■だ（プ基地組織に固溶Ｊるク
ロム量が減少するため、マルテンサイト系ステンレス鋼
の耐食性か低下覆る。更に炭素含有ｍが多くなるとステ
ンレス鋼が硬くなり過ぎるため、ピストンリングをピス
トン本体に組イ」りる際にピストンリングが折損し易（
なってしまう。

従って本発明の更に他の一つの詳細な特徴によれば、ピ
ストンリングを構成するマルテンサイト系ステンレス鋼
の炭素含有量は０．５５〜１．２ｗｔ％、好ましくは０
．６０〜０．８５ｗｔ％にｊ９定される。かかる要件に
適合するマルテンサイト系ステンレス鋼としてはＪＩＳ
規格ＳＵＳ／１２０Ｊ２（炭素含有量を上述の範囲に増
量修正）、、５ＵＳ４．４０Ｂ、５ＵＳ４４０Δ（炭素
含有量を上ｊホの範囲に増量修正）などがある。またこ
れらのマルテンサイト系ステンレス鋼にて４１４成され
たピストンリングは、基地が微細なマルテンサイｌ−絹
械となり硬度が１−１ｖ　（１ｋｇ）　＝　３　Ｂ　Ｏ
〜４５０どなるよう焼入れ及び焼き戻しの熱処理がｌＩ
Ｉ！ｉされた上で使用される。

以下に本Ｅ１発明者等が行った種々の実験的研究の結果
との関連に於て本発明を実施例について詳細に説明する
。

ピストンリング渦の壁面部がアルミ少短繊訂１にて複合
強化されたアルミニウム合金よりなるピストン本体と種
々の鋼にて１ｊ１ｔＪ成されたピストンリングとを組合
せてデｒ−ゼル（幾関に組込み、該デｒ−ゼル機関を試
験運転したところ、ピストンリングがマルテンサイト系
ステンレス鋼にて（ｒ４成されている場合にリングステ
ィックが発生しイ「いことがあり、マルテン」ノーイト
系ステンレス鋼の中でも炭素含有量の如何によりリング
スティックが発生づ゛る場合と発生しない揚台があるこ
とが認められたことから、炭素含有伍が異る種々のマル
テンザイト系ステンレス鋼にて第一の円柱試験片を形成
し、これとアルミナ短繊維にて複合強化されたアルミニ
ウム含金Ｊ：りなる第二の円柱試験片とをファンデアボ
ルフ１へ厚擦摩耗試験機に廿ツ１−シ、凝着が生じるか
否かの模擬試験を行った。

Ｊ、ず下記の表１に示された種々のマルテンザイ１−系
ステンレス鋼（但しＡＩは従来より使用されている比較
例どしての５ｉ−Ｃｒｒｌｌである）にて外径ｌＱｍｍ
、長さ１５ｍｍの円柱イホを形成し、該円柱体を１０５
０℃に４０分間加熱した後空気中にて急冷づることによ
り焼入れし、しかる後４８０〜５２０°Ｃに２時間加熱
し、水冷にて冷却させる焼戻し処理を行うことにより第
一の円柱試験片を作成した。

また平均繊維径３．１μ、αアルミナ含有率３０ｗｔ％
のアルミナ短繊維（９５，５ｗｔ％Ａｌ　２０ａ、４．
５ｗｔ％Ｓ！　０２　）の集合体をかさ密度０゜１５Ｍ
ｃｃにて外径８６１１１１１１、内径５３　ｍｍ、艮ざ
１０Ｑｎｌｎ＋の円筒体に無機質バインダとしてのシリ
カを用いて成形した。尚この場合、アルミナ９．ｉｉ　
ＬＩＪ　庁ｆｌ集合体はそれに含まれる粒径１５０μ以
−１−の非繊維粒子の総■が０．８ｗｔ％となるよう処
理され、またアルミナ短繊維は円筒体の軸線に垂直な平
面に沿う二次元ランダムにて配向された。次いでかくし
て形成された繊肩［成形体を６００°Ｃに予熱した後、
高圧鋳造装置の鋳型（湿度２７０℃）内に配置し、該鋳
型内にアルミニウム合金（ＪＩＳ規格△Ｃ８Ａ）の溶湯
く湯温７５０℃）を注湯し、該）８湯をプランジャによ
り１０００　Ｊ／　ａｎ’の１ｆノｊにて加圧して溶湯
を個々のアルミナシ、０繊１１ｆｌ１間に浸透させ、そ
の加圧状態を溶ｉ易が完全にｊ（λ固Ｊるまで保持した
。溶湯が完全に凝固したｆｆ２　ＧＡハ（内にり円桂状
の凝固体を取出し、該凝固体にり・ｊシ１幾械加工を施
すことにより外径８３ｍｍ、長さ１００ｍｍの第二の円
柱試験片を作成し、該試験片に対しＴ７の熱処理を施し
た。

次いて上述の如く作成された第−及び第二の円柱試験片
をそれらのｔｌ’ｉｌｌ線が直交Ｊ−るようファンテア
ボルフト摩１察産粍試験機にセットし、第一の円柱試験
片の側面を第二の円柱試験片の側面に対し３．７’５ｋ
（］の押圧力にて押圧し、それらの接触部に常温のｉｌ
′ｉｌ滑曲（ギｔ・ツスルモータＡイル５　Ｗ　−３０
）を供給しつつ周１度Ｑ、９　ｍ／Ｓｅｃにて第二の円
柱試験片を２０分間回転さける凝着試験を行った。その
試験結果を下記の表１の欄ｌに示す尚この表１に於て「
発生」とは凝着の前段階である第二の円柱試験片のマ］
−リツクス中のアルミニウムが第一の円柱試験片の表面
に移着する現象が発生したことを意味している。

明細書のＩＩ’　：：：’（１’４′＋７に変更なし）
また（〜ツブリング渦の壁面部がアルミナＸｊ繊卸にて
複合強化されたビスｊ〜ン本体と炭素含有量か種々の値
であるマルテンサイ１〜系ステンレス鋼にて構成された
１ヘツブリングとを右するピストンを順次ディービル機
関に組込み、実機による凝着試験を行った。

先ず上述の試験片による凝石試験の第二の円柱試験片の
作成に於て使用されたアルミナ短繊維集合体と同一のア
ルミチク１０繊紺集含体を１ＩＩｔ　ｔａ質バインダと
してシリカを用いて、外径９５ｍｍ、内径７５Ｉｌ＋ｎ
＋、高ざ２１ｍｍの円１＋Ｓｔ状の繊維成形体を作成し
た。尚この場合、アルミナ短繊屑１集合体はそれに含ま
れる粒径１５０μ以上の非繊維粒子の総量がＱ、８ｗｔ
％どなるよう処理され、またアルミナ短繊維は繊卸成形
体の筒状外周面に平行な実質的に二次元ランタムにて配
向された。次いで繊維成形体を６０．．０℃に予熱した
後、高圧鋳造装置の鋳型（温度２７０　’Ｃ）内に配置
し、該ｔｌ型内に７１−リックス金属としてのアルミニ
ウム合金（ＪＩＳ規格ＡＣ８△）の？容ン易くン月温７
５０℃）をン」二潟し、該溶渇をプランジャにて１００
０　ｋ（＋／’　Ｌｌｌｌ’の圧力に加圧することによ
り個々のフルミナ９．ｎ　０５紺間に溶渇を浸透さけ、
イの加圧状態を石高が完全に）；２を固づ−るまで維拍
しｌこ、、溶渇か完全に１疑固した後鋳５１１より凝固
体を取出し、該凝固体よりアルミノ−短繊維にて複合強
化されｌζアルミニウム含金Ｊ、りなる外径９３ｎ１…
、内径７５ｍｍ、高さ２　Ｉ　ｎ１ｍの円筒体を機械加
工によって切出した。次い−て円筒体をピスト・ン鋳造
用の鋳型内に配置し、該柄−型内にアルミニウム合金（
ＪＩＳ規格八Ｃへ△〉の？８渇（測湿７５０℃）を注泪
してピストン本体の素（Ａを形成し、該ピストン本体の
累月に対しＴ７の熱処理を施した後、機械加工によって
ピストンリングｆｌ＋’＋等を形成し、直径９０Ｉｌ＋
ｍ、長さ９９ｍｍのピストン本体を形成した。尚ビスｊ
〜ンヘッドより１−ツブリング溝の下壁までの距６１（
は１８．５ｍｍであり、１〜ツフ゛リングｉＭの最小中
量は２１１１ｍであり、トップリング溝の深さは４．５
ｍｎ＋てあり、１〜ツブリングＷ／ｉの」二壁の傾斜角
（ま７°であつｌ〔。

また１掲の表１に示されたマルテンリイ１〜系ステンレ
ス鋼Ａ２〜八〇及び３ｉ−Ｃｒ鋼ＡＩにて外径９０ｍｍ
、内径８２．６ｍｎ＋、最大厚さ２．２ｍｍ、上面の傾
斜角７°のＣ字形の１〜ツブリンク索月を形成し、該累
月を１０５０’Ｃに２０〜３０秒間加熱した後空気中に
て急冷して焼入れし、しかる後５８０　’Ｃに２０〜３
０秒間加熱して冷ム（１する焼戻し処理を行うこと（Ｓ
よりハーフギーストンをの１〜ツブリングを形成した。

第１図は、（二連の９【１く形成されたピストン本体休
及びトップリングを右づ゛るピストンを一部切欠いて示
す斜視図、第２図は第１図に示されたピストンの要部を
拡大して示づ一部分縦断面図である。これらの図に於て
、１はピストン本体を示してＪ３つ、該本体の側部外周
面２には燃焼ガスがピストン本体１とシリンダブロック
３のシリンダボア壁面４との間を経て燃焼空よりクラン
ク至へ漏洩することを防止１”る］ンブレツションリン
グ５を受入れる二つのリング溝７及び８と、余分のオイ
ルを掻き落すオイルリング９を受入れるリング溝１０と
が形成されている。図示の実施例に於ては、側部外周面
２に７０ってヘラ１一部１１より１へツブリング溝７の
下壁１２の下方Ｊ：ての部分かアルミナ’１．ｉ７８Ｍ
紺にて複合強化されている。複合強化部゛１３は１−ツ
ブリング５を受入れる１−ツブリング溝７の壁面を郭定
しており、また側部外周面２に盗゛Ａ出υる部分にてト
ップランド１４及びＵカントランｌ”　１　！’）の一
部を郭定している。尚セカンドリング０は従来よりピス
トンリンク４Ｍ成拐料として使用され−Ｃいるピストン
リンク゛用１’：ｉ　’ｊＡ鋳鉄にて形成されている。

上述の知り４１４成されＩｃピストンを順次ディーＬ′
ル機関に組込み、下記の表２に示された試験：Ｅ　（ｉ
にて実機による凝着試験を行った。

表　２ 使用型間：　４気筒４ザイクルデイーゼル（店開シリン
グボア径：　９０旧１ ストローク：　８６ｎｖ 圧縮比＋　２１．５ 総耕気′缶　：　２１８ε）ＣＣ 使用燃判：　軽油 機関回転１！ｌ：　４４００ｒｐｍ 機関負荷：　フルロード 冷却水温：　１０５℃ 試験時間：　５０時間 この凝着試験の結果を止揚の表１の欄■に示す。

尚表１の欄■に於て「発生」とはトップリング５がトッ
プリング溝７の下壁１２に固着しリングステｆツクが発
生じたことを示している。

表１の欄Ｉ及び■より、トップリングの４７”）或材斜
としては炭素含有量が０．５５ｗｔ％以上、好Ｊ：しく
は０．６０ｗｔ％以上のマルテンリーイト系ステンレス
鋼が好ましいことが解る。

尚、アルミナ短繊維のかさ密度が０．１１！＋／ｃｃ、
　０．　２１　（＋／ＣＣ，０，２６（］／ＣＣに修正
された点を除き上７１Ｌの各試験と同一の条件にて行わ
れた試験片及び実機による凝着試験、強化繊維として平
均繊維径３．１μ、αアルミナ含有率５０ｗｔ％、粒径
１５０μ以上の非繊維粒子の総量１〜ｖｔ％のアルミナ
短繊Ｍｔ（９５ｗｔ％Ａ　＋　２０３．５ｗｔ％Ｓｉ　
○２）が使用された点を除き上述の各試験ど同一の条件
にて行われた試験片及び実機ににる凝着試験−１及び７
１〜リツクス金属どしてＪＩＳ規梠ＡＣ８Ｐ、、ＡＣ４
，０が使用さた点を除き上述の各試験と同一の条件にて
行われた試験片及び実践による凝着試験に於ても、止揚
の表１に示された結果と同様の結果が１！′７られた。

上述の試験片及び実機による凝着試ハラ）の結果Ｊ、す
、アルミナπｊ　ｍ　Ｉｆｔの諸元に拘らず、トップリ
ング構成材料としては炭素会有伍が０．５５ｗｔ％、更
にはＱ、６０ｗｔ％以上のマルデンリ゛イ１〜系ステン
レス鋼が好ま］ノいことが解ったので、上述の要件に適
合するマルテンザイｌ−系ステンレス鋼にて円筒試験片
を形成し、αアルミナ含有率が種々の値であるアルミナ
短ｉｄ　ｌｉＦにて複合強化されたアルミニウム合金に
てブロック試験片を形成し、これらの試験片を順次ファ
ンデアボルフト摩擦摩耗試験機にセラ１〜して、トップ
リンクの下面及び１〜ツブリング１ｌｒｌｓの下壁の摩
耗ｍを最小限に抑えるためにはアルミナ短繊維のαアル
ミナ含有率が如何なる範囲のもの”が適切であるかにつ
いての摩耗試験を行った。

先ず止揚の表１のマルテンザイト系ステンレス鋼△６に
て外径３５ｎｖ、内径３１ｍｍ、長さ８．７ｍｍの円筒
体を形成し、該円筒体に対し前述の試験片による凝着試
験の場合と同一の熱処理を行うことにより円筒試験片を
作成した。

またαアルミナ含有率がそれぞれ２ＷＬ％、８ｗｔ％、
２Ｑｗｔ％、３４ｗｔ％、４３ｗｔ％、６１　ｗｔ％、
６１ｗｔ％、９３ｗｔ％である平均繊肩［径３，１μの
）７　ル　ミ　ブー　短櫃山眉［（９５，５ｗｔ％　Δ
　１　２　０３　、　４　。

５ｗｔ％Ｓｉ○２）の各集合体をかさ密度０．１５（］
／ＱＣにてＥ’Ｓ　ＯＸ　８０　Ｘ’２０ｍｍの直方体
に無機質バインダどしてのシリカを用いて成形した。尚
この場合、アルミナ短繊維集合体はそれに含まれる粒径
１５０μ以上の非繊維粒子の総量が０，６ｗｔ％どなる
よう処理され、またアルミナ短繊維は８０Ｘ８０ｍｍの
平面に沿う二次元ランダムにて配向された。次いてかく
して形成された繊肩（成形体を６００℃に予熱した後、
高圧鋳造装置の鋳型（ン晶度２７０℃）内に配置し、該
鋳型内にアルミニウム合金（ＪＩＳ規格八〇へへ）の溶
ン易（渇ｄ１＾７５０°Ｃ）を注渇し、該溶湯をブラン
シトに」、す１０００　ｋ！Ｉ／ωざの圧力に−で）■
圧しで溶湯を＋ｔ１．ｌ々のアルミナ短繊維間に浸透さ
け、その加圧状態を溶湯が完全に凝固するまＣ゛保持た
。溶湯が完全にル＾固した後鋳型内より凝固体を取出し
、該凝固体よりアルミナ短繊維にて強化されたアルミニ
ウｌＸ合金よりなる部分を機植加工にＪ：つＣ取出づこ
とにより１０．１６Ｘ　１５．７Ｘ６．３５ｍｍ（７／
ＬｚミーＪ−短繊維は１５．７Ｘ６．３５ｍｍの面に平
１うな二次元ランダム配向）のブロック試験片ｒ３Ｉ〜
ｒ３　Ｂを作成し、各ブロック試験片にり’Ｉ　シー１
’　７の熱処理を施した。

次いで上ｊホの如く作成された円筒試験片及びブロック
試験片を順次１−ＦＷ摩擦摩耗試験機にｅ・ノドし、円
筒試験片をブロック試験片に接触さし、それらの接触部
に常温の潤）１１抽くキャッスルＵ−タオイル５　Ｗ−
３０＞を供Ｈ；Ｈシつつ、接触面圧２０　ｋ（＋／　ｍ
ｍ２、滑り速度０．３　ｍｍ／　ｓｅｃにて１時間円筒
試験片を回転させる摩耗試験を行った。

この摩耗試験の結果を第３図及び第４図に示ず。

尚第３図及び第４図に於て、上半分はブロック試験片の
摩耗■（厚粍恨深さμ）を表しており、下半分は円筒試
験片の摩耗量く摩耗減量ｍｑ）を表している。また第４
図は第３図に示された試験結果に基きアルミナ短繊維の
αアルミナ含有率と円筒試験片及びブロック試験片の摩
粍貫との関係を示すグラフである。

これら第３図及び第４図、特に第４図にすαアルミナ含
有率が５ｗｔ％以上の場合に、特に１０〜７０ｗｔ％の
場合にブロック試験片の摩粍迅が小ざいことが解る。一
方円間試験片の摩耗量はアルミナ短繊維のαアルミナ含
有率が５〜６０ｗｔ％の場合に、特に１０〜５０ｗｔ％
稈邸の場合に小さいことが解る。従ってピストン本体の
トップリング溝の壁面部を複合強化するアルミナ短繊維
のαアルミナ含有率は５〜ｅｏｗｔ％、特に１０〜５Ｑ
ｗｔ％であることが好ましい。

以上に於ては種々の試験の結果との関連に於て本発明を
幾つかの実施例について説明したが、本発明はこれらの
実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて
種々の実施例が可能であることか当業者にとって明らか
であろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による内燃機関用ピストンの一つの実施
例を一部切欠いて示づ斜視図、第２図は第１図に示され
た実施例の要部を拡大して承り部分縦断面図、第３図及
び第４図は強化繊維としてのアルミナ短繊維のαアルミ
ナ含有率をパラメータとして行われた摩擦摩耗試験の結
果を示すグラフである。 １・・・ピストン本体、２・・・側部外周面、３・・・
シリングブロック、／ｌ・・・シリンタボア壁面、５・
・・Ｉ−ツブリング、６・・・セカンドリング、７・・
・トップリングｉ：４．８・・・セカンドリング溝、９
・・・オイルリング。 １０・・・リング溝、１１・・・ヘッド部、１２・・・
下壁。 １３・・・複合強化部 特許出願人　１〜ヨタ自動車株式会社 代　理　人　弁理士　明石　昌毅 第　１　図 業２図 （方　式）（自　発） 手続補正占 １１和５８年１０月１１日 １、事件の表示　昭和５８年特許願第１５６１１５号２
、発明の名称 内燃）幾関用ビストン ３．７ＩＩｉ正をする者 事件どの関係　特許出願人 住　所　愛知県脇田市１−ヨタ町１番地名　称　（３２
０）　トヨタ自動車株式会社４、代理人 居　所　の１０４東京都中央区新川１丁口５番１９＠茅
場町長岡ビル３階　電話５５１−４１７１６、補正の対
象　明細書第１４頁

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 く１）内燃機関用ピストンにして、アルミニウム合金に
   て構成されピストンリング溝の壁面部が８Ｑｗｔ％以上
   のアルミナと残部のシリカとよりなるアルミナ短繊維に
   て複合強化されたピストン本体と、炭素含有量が０．５
   ５ｗｔ％以」−のマルデン１ノイド系ステンレス鋼にて
   構成され前記ピストンリング溝に嵌込まれたピストンリ
   ングとを右する内燃機関用ビス（〜ン。 （２、特許請求の範囲第１項の内液：椴関用ピストンに
   於て、前記ビストシリング溝は１−ツブリング溝であり
   、前記ビストシリングはトップリングであることを特徴
   どする内燃機関用ピストン。