JPS6321024B2 - - Google Patents
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- JPS6321024B2 JPS6321024B2 JP55046474A JP4647480A JPS6321024B2 JP S6321024 B2 JPS6321024 B2 JP S6321024B2 JP 55046474 A JP55046474 A JP 55046474A JP 4647480 A JP4647480 A JP 4647480A JP S6321024 B2 JPS6321024 B2 JP S6321024B2
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- piston head
- ring
- head
- metal ring
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
- F02B23/0696—W-piston bowl, i.e. the combustion space having a central projection pointing towards the cylinder head and the surrounding wall being inclined towards the cylinder wall
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/0015—Multi-part pistons
- F02F3/003—Multi-part pistons the parts being connected by casting, brazing, welding or clamping
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/02—Light metals
- F05C2201/021—Aluminium
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- F05C2203/00—Non-metallic inorganic materials
- F05C2203/08—Ceramics; Oxides
- F05C2203/0804—Non-oxide ceramics
- F05C2203/083—Nitrides
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-
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- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2253/00—Other material characteristics; Treatment of material
- F05C2253/16—Fibres
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はセラミツク製ピストンヘツドを有するピ
ストンにおいて、製造時の鋳ぐるみ工程でのセラ
ミツクの割れおよび運転時のピストンヘツドの脱
落のないピストンヘツド部構造に関するものであ
る。
ストンにおいて、製造時の鋳ぐるみ工程でのセラ
ミツクの割れおよび運転時のピストンヘツドの脱
落のないピストンヘツド部構造に関するものであ
る。
近年、デイーゼルエンジン等の機関燃焼効率を
上げるための一方法として、ピストンヘツド部を
断熱性のセラミツク材料で形成することにより、
燃焼室からの熱の消散を防止し、未燃焼ガスの生
成を低下せしめたピストンが開発されている。こ
のようなピストンの１例として、セラミツク製ピ
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、このピストンは製造時
にピストン本体を形成すべき金属溶湯が凝固する
とき、セラミツク製ヘツ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、セラミツク製ピストンヘツドと金属
製ピストン本体の間に金属製リングを介装して、
金属溶湯の凝固に伴う締付力をこのリングで吸収
緩和する方法がある（例えば特願昭54−2810号）。
上げるための一方法として、ピストンヘツド部を
断熱性のセラミツク材料で形成することにより、
燃焼室からの熱の消散を防止し、未燃焼ガスの生
成を低下せしめたピストンが開発されている。こ
のようなピストンの１例として、セラミツク製ピ
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、このピストンは製造時
にピストン本体を形成すべき金属溶湯が凝固する
とき、セラミツク製ヘツ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、セラミツク製ピストンヘツドと金属
製ピストン本体の間に金属製リングを介装して、
金属溶湯の凝固に伴う締付力をこのリングで吸収
緩和する方法がある（例えば特願昭54−2810号）。
しかしながら、上記の方法ではセラミツクの割
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の
緊着性あるいはリングとセラミツク製ピストンヘ
ツドとの緊着性が不充分である。このため、リン
グと金属性ピストン本体の熱膨張率の差あるいは
金属のへたりにより、リングとピストンヘツドあ
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ツドがしばしば脱
落し、危険である。それ故、従来セラミツク製ヘ
ツドの付いたピストンを実用化することは実際上
困難であつた。
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の
緊着性あるいはリングとセラミツク製ピストンヘ
ツドとの緊着性が不充分である。このため、リン
グと金属性ピストン本体の熱膨張率の差あるいは
金属のへたりにより、リングとピストンヘツドあ
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ツドがしばしば脱
落し、危険である。それ故、従来セラミツク製ヘ
ツドの付いたピストンを実用化することは実際上
困難であつた。
本発明の目的は、セラミツク製ピストンヘツド
が脱落し易いという上記の問題を解決せんとする
ものであり、金属製リングとピストンヘツドもし
くは金属本体との緊着性を高め、それにより長時
間使用した後においてもピストンヘツド部の弛み
やガタツキが生じない信頼性の高いセラミツク製
ヘツド付きピストンヘツド部構造を提供すること
にある。
が脱落し易いという上記の問題を解決せんとする
ものであり、金属製リングとピストンヘツドもし
くは金属本体との緊着性を高め、それにより長時
間使用した後においてもピストンヘツド部の弛み
やガタツキが生じない信頼性の高いセラミツク製
ヘツド付きピストンヘツド部構造を提供すること
にある。
本発明のピストンヘツド部の構造は、外周面に
沿つて環状凹部を設けたセラミツク製ピストンヘ
ツドと、該ピストンヘツ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つて溝、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け防止手段を設けた金属製
リングとを嵌合し、この嵌合物の金属製リングの
外周面を覆うように、該嵌合物をピストン本体と
一体的に鋳ぐるんだことを特徴とする。
沿つて環状凹部を設けたセラミツク製ピストンヘ
ツドと、該ピストンヘツ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つて溝、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け防止手段を設けた金属製
リングとを嵌合し、この嵌合物の金属製リングの
外周面を覆うように、該嵌合物をピストン本体と
一体的に鋳ぐるんだことを特徴とする。
本発明におけるピストンヘツド部のセラミツク
材料としては、例えば窒化珪素、シリコンカーバ
イド、アルミナ、ガラスセラミツク等が使用でき
る。金属製リングの材料としては、熱膨張係数の
小さい各種金属、例えばアンバが使用できる。
材料としては、例えば窒化珪素、シリコンカーバ
イド、アルミナ、ガラスセラミツク等が使用でき
る。金属製リングの材料としては、熱膨張係数の
小さい各種金属、例えばアンバが使用できる。
以下、本発明を実施例に基づいてさらに説明す
る。
る。
実施例 １
第１図は本発明によるピストン１の断面図であ
り、デイーゼル機関等に使用するためのものであ
る。アルミ合金製ピストン本体２の頭面５には中
央に凹部６が形成されている。この凹部６には外
周をアンバ製金属リング１１で覆われた窒化珪素
製ピストンヘツド７が嵌合している。８はピスト
ンヘツド７の頭面の燃焼くぼみであり、１５はロ
ツクピンである。ロツクピン１５はピストン本体
２とピストンヘツド７との接合部においてピスト
ンヘツドが不要な回転を起すことを防止するため
に挿入されている。
り、デイーゼル機関等に使用するためのものであ
る。アルミ合金製ピストン本体２の頭面５には中
央に凹部６が形成されている。この凹部６には外
周をアンバ製金属リング１１で覆われた窒化珪素
製ピストンヘツド７が嵌合している。８はピスト
ンヘツド７の頭面の燃焼くぼみであり、１５はロ
ツクピンである。ロツクピン１５はピストン本体
２とピストンヘツド７との接合部においてピスト
ンヘツドが不要な回転を起すことを防止するため
に挿入されている。
セラミツク製ピストンヘツド７の外周面には環
状凹部３が形成されており、この凹部３が金属製
リング１１内周面の凸部９と係合して、これによ
りピストンヘツド７と金属製リング１１の嵌合が
外れないようになつている。リング１１の外周面
には周方向に段差４が形成され、これによりリン
グ１１、ひいてはピストンヘツド７がピストン本
体２から脱落することが防止されている。金属製
リング１１の平面図および正面図をそれぞれ第２
図および第３図に示す。金属製リング１１は第２
図に示す半円周状のものを一対にする等、リング
を適宜の数に分割して使用することにより、リン
グの内周面面の凸部をピストンヘツドの外周面の
凹部と嵌合させることができる。第１図のピスト
ンを製造するには、予めピストンヘツド７にリン
グ１１を嵌装し、これをピストン本体用の鋳型に
入れてアルミ合金で嵌合物の金属製リングの外周
面を覆うように、一体的に鋳ぐるみ、ピストン本
体２と緊着させる。鋳造で得た未加工ピストンの
外周等を加工してピストンを得る。
状凹部３が形成されており、この凹部３が金属製
リング１１内周面の凸部９と係合して、これによ
りピストンヘツド７と金属製リング１１の嵌合が
外れないようになつている。リング１１の外周面
には周方向に段差４が形成され、これによりリン
グ１１、ひいてはピストンヘツド７がピストン本
体２から脱落することが防止されている。金属製
リング１１の平面図および正面図をそれぞれ第２
図および第３図に示す。金属製リング１１は第２
図に示す半円周状のものを一対にする等、リング
を適宜の数に分割して使用することにより、リン
グの内周面面の凸部をピストンヘツドの外周面の
凹部と嵌合させることができる。第１図のピスト
ンを製造するには、予めピストンヘツド７にリン
グ１１を嵌装し、これをピストン本体用の鋳型に
入れてアルミ合金で嵌合物の金属製リングの外周
面を覆うように、一体的に鋳ぐるみ、ピストン本
体２と緊着させる。鋳造で得た未加工ピストンの
外周等を加工してピストンを得る。
第１図のピストンは、鋳ぐるみ時のアルミ合金
の収縮によるピストンヘツド７への締付力が金属
製リング１１の剛性力によつて緩和されるので、
セラミツク製ピストンヘツド７に割れが生ずるこ
とがない。また、このピストンをデイーゼルエン
ジン等の機関に組み付けて行なつた稼動試験にお
いて、ピストン本体２と金属製リング１１との間
に熱膨張の相違によつて多少のすき間が生じて
も、金属製リング１１の外周面に設けた段差４の
存在および金属製リング１１とピストンヘツド７
の係合により、ピストンヘツド７がピストン本体
２から脱落することは完全に防止された。
の収縮によるピストンヘツド７への締付力が金属
製リング１１の剛性力によつて緩和されるので、
セラミツク製ピストンヘツド７に割れが生ずるこ
とがない。また、このピストンをデイーゼルエン
ジン等の機関に組み付けて行なつた稼動試験にお
いて、ピストン本体２と金属製リング１１との間
に熱膨張の相違によつて多少のすき間が生じて
も、金属製リング１１の外周面に設けた段差４の
存在および金属製リング１１とピストンヘツド７
の係合により、ピストンヘツド７がピストン本体
２から脱落することは完全に防止された。
実施例 ２
実施例１のピストンにおいて、金属製リングの
外周面に段差４を設ける代りに、第４図に示すと
おり、外周面に溝４′を設けた金属製リング１
１′を使用してピストンを製造した。このピスト
ンも実施例１のピストン同様に製造時のピストン
ヘツド７の割れが発生せず、運転時のピストンヘ
ツド７の脱落も防止された。
外周面に段差４を設ける代りに、第４図に示すと
おり、外周面に溝４′を設けた金属製リング１
１′を使用してピストンを製造した。このピスト
ンも実施例１のピストン同様に製造時のピストン
ヘツド７の割れが発生せず、運転時のピストンヘ
ツド７の脱落も防止された。
実施例 ３
実施例１のピストンにおいて、金属製リングの
外周面に段差４を設ける代りに、第５図に示すと
おり外周面に複数個の環状凹凸４″を並設した金
属製リング１１″を使用してピストンを製造した。
このピストンも実施例１のピストン同様に、ピス
トンヘツド７の割れおよび脱落は完全に防止され
た。
外周面に段差４を設ける代りに、第５図に示すと
おり外周面に複数個の環状凹凸４″を並設した金
属製リング１１″を使用してピストンを製造した。
このピストンも実施例１のピストン同様に、ピス
トンヘツド７の割れおよび脱落は完全に防止され
た。
以上説明したとおり、本発明はピストン製造時
にピストンヘツドを形成するセラミツク部材が破
壊したり、長時間使用した時セラミツク製ピスト
ンヘツド緊着部が本体から離脱する問題を解決
し、セラミツク製ヘツドの付いたピストンの実用
化を可能にしたものである。本発明のヘツド部構
造を有するピストンを使用すれば、特殊な形状の
金属製リングによつて、セラミツク製のピストン
ヘツドとピストン本体の熱膨張率の差によつて起
るピストンヘツドの離脱を完全に防止することが
できる。また、ピストン頭面の断熱効果が向上
し、これによつてデイーゼルエンジン等の機関の
燃焼効率の向上を図ることができる。さらに、内
燃機関の保温性を高め、未燃焼ガスの生成を低下
させることができるので、公害対策にも大きく貢
献する。
にピストンヘツドを形成するセラミツク部材が破
壊したり、長時間使用した時セラミツク製ピスト
ンヘツド緊着部が本体から離脱する問題を解決
し、セラミツク製ヘツドの付いたピストンの実用
化を可能にしたものである。本発明のヘツド部構
造を有するピストンを使用すれば、特殊な形状の
金属製リングによつて、セラミツク製のピストン
ヘツドとピストン本体の熱膨張率の差によつて起
るピストンヘツドの離脱を完全に防止することが
できる。また、ピストン頭面の断熱効果が向上
し、これによつてデイーゼルエンジン等の機関の
燃焼効率の向上を図ることができる。さらに、内
燃機関の保温性を高め、未燃焼ガスの生成を低下
させることができるので、公害対策にも大きく貢
献する。
第１図は実施例１のピストンの全体断面図、第
２図は実施例１のピストンのリングの平面図、第
３図は実施例１のリングの正面図、第４図は実施
例２のリングの正面図、第５図は実施例３のリン
グの正面図を表わす。 １……ピストン、２……ピストン本体、３……
ピストンヘツド外周面の環状凹部、４……リング
１１外周面の段差、４′……リング１１′外周面の
溝、４″……リング１１″外周面の環状凹凸、５…
…ピストン本体の頭面、６……ピストン本体頭面
の凹部、７……ピストンヘツド、８……燃焼くぼ
み、９……リング内周面の凸部、１１，１１′，
１１″……リング、１５……ロツクピン。
２図は実施例１のピストンのリングの平面図、第
３図は実施例１のリングの正面図、第４図は実施
例２のリングの正面図、第５図は実施例３のリン
グの正面図を表わす。 １……ピストン、２……ピストン本体、３……
ピストンヘツド外周面の環状凹部、４……リング
１１外周面の段差、４′……リング１１′外周面の
溝、４″……リング１１″外周面の環状凹凸、５…
…ピストン本体の頭面、６……ピストン本体頭面
の凹部、７……ピストンヘツド、８……燃焼くぼ
み、９……リング内周面の凸部、１１，１１′，
１１″……リング、１５……ロツクピン。
Claims (1)
- １ 外周面に沿つて環状の凹部を設けたセラミツ
ク製ピストンヘツドと、該ピストンヘツドの外周
面の環状凹部に対応させた凸部を内周面に有し、
且つ外周面に沿つて溝、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
け防止手段を設けた分割型金属製リングとを嵌合
し、この嵌合物の金属製リングの外周面を覆うよ
うに、該嵌合物をピストン本体と一体的に鋳ぐる
んだことを特徴とするピストンヘツド部構造。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4647480A JPS56143328A (en) | 1980-04-09 | 1980-04-09 | Piston head structure |
| US06/460,022 US4506593A (en) | 1979-12-19 | 1983-01-21 | Piston head structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4647480A JPS56143328A (en) | 1980-04-09 | 1980-04-09 | Piston head structure |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56143328A JPS56143328A (en) | 1981-11-09 |
| JPS6321024B2 true JPS6321024B2 (ja) | 1988-05-02 |
Family
ID=12748182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4647480A Granted JPS56143328A (en) | 1979-12-19 | 1980-04-09 | Piston head structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56143328A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5883431U (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-06 | トヨタ自動車株式会社 | セラミツクヘツド鋳ぐるみピストン |
| JPS60175750A (ja) * | 1984-02-23 | 1985-09-09 | Ngk Insulators Ltd | セラミツクス鋳ぐるみピストン |
| JPS60180969A (ja) * | 1984-02-28 | 1985-09-14 | 日本碍子株式会社 | エンジン部品およびその製造法 |
| WO2015029117A1 (ja) | 2013-08-26 | 2015-03-05 | 日本碍子株式会社 | 内燃機関 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51162340U (ja) * | 1975-06-18 | 1976-12-24 | ||
| JPS5617706Y2 (ja) * | 1976-12-10 | 1981-04-24 | ||
| JPS53128409U (ja) * | 1977-03-18 | 1978-10-12 |
-
1980
- 1980-04-09 JP JP4647480A patent/JPS56143328A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56143328A (en) | 1981-11-09 |
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