JP2988372B2 - Piston test equipment for internal combustion engines - Google Patents
Piston test equipment for internal combustion enginesInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関に使用さ
れるピストンの試験装置に関し、実際の内燃機関の駆動
時に近い条件下でピストンの金属疲労を確認する内燃機
関用ピストンの試験装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a test apparatus for a piston used in an internal combustion engine, and more particularly to a test apparatus for a piston for an internal combustion engine for checking metal fatigue of a piston under conditions close to the time of actual operation of the internal combustion engine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】内燃機関の駆動時には、燃焼による燃焼
ガス圧力とピストンの往復運動による慣性力とがピスト
ンに作用する。これらの力は、特にピストンピンやピス
トンピンを支持するピンボス部に応力集中し、ピストン
ピンやピンボス部に曲げやせん断力を発生させる。これ
らの力を受けるピストンは、一般的に高温強度があり、
耐摩耗性に優れたアルミニウム合金で鋳造される場合が
多い。しかし、アルミニウム鋳物のピストンは、製造時
の冷却過程等の影響によって、各ピストン毎に少なから
ず強度のバラツキが発生し、各ピストンの強度を均一化
することが困難である。強度のバラツキとは、例えば、
同様に鋳造した複数のアルミニウム鋳物のピストンに対
して、同一条件下で同じ外力をそれぞれ加えた場合、こ
れらのピストンの中には、クラックが発生するピストン
もあれば、クラックが発生しないピストンもあるという
ことである。2. Description of the Related Art When an internal combustion engine is driven, a combustion gas pressure due to combustion and an inertial force due to reciprocation of the piston act on the piston. These forces concentrate stress on the piston pin and the pin boss supporting the piston pin, and generate a bending or shearing force on the piston pin or the pin boss. A piston that receives these forces generally has high-temperature strength,
It is often cast with an aluminum alloy having excellent wear resistance. However, due to the effects of the cooling process and the like at the time of manufacturing, the piston made of aluminum casting has a considerable variation in the strength of each piston, and it is difficult to make the strength of each piston uniform. The variation in the strength is, for example,
When the same external force is applied to a plurality of similarly cast aluminum casting pistons under the same conditions, some of these pistons have cracks, while others do not. That's what it means.
【０００３】しかしながら、ピストンの強度にバラツキ
が発生しても、ピストンが内燃機関に組み込まれた場合
には、ピストン、特にピンボス部が燃焼ガス圧力及び慣
性力の力に耐える必要がある。したがって、ピンボス部
が十分な強度と剛性を持つように考慮するとともに、ピ
ストンの強度のバラツキを考慮してピストンの設計強度
を予め高く設定してピストンの設計を行わなければなら
ない。このときの設計強度をピストンの下限疲労強度と
呼び、この下限疲労強度の設定が正しいかどうかを確認
するために、実際の内燃機関の駆動時に近い条件下で、
複数のピストンの金属疲労、特にピンボス部に関する耐
久性の試験を行う。この試験をピストン高温疲労試験と
いう。ピストン高温疲労試験を行うためには、実際の内
燃機関の駆動時に近い条件下で試験を行わなければなら
ない、すなわち、次のことがらを満足した状態で試験を
行わなければならない。[0003] However, even if the strength of the piston varies, if the piston is incorporated in an internal combustion engine, the piston, especially the pin boss, must withstand the pressure of the combustion gas and the inertia. Therefore, the pin boss must be designed to have sufficient strength and rigidity, and the piston must be designed with the design strength of the piston set high in advance in consideration of the variation in the strength of the piston. The design strength at this time is called the lower limit fatigue strength of the piston, and in order to confirm whether the setting of this lower limit fatigue strength is correct, under conditions close to the actual operation of the internal combustion engine,
A test of metal fatigue of a plurality of pistons, especially durability of a pin boss portion is performed. This test is called a piston high temperature fatigue test. In order to perform the piston high temperature fatigue test, the test must be performed under conditions close to the time of actual operation of the internal combustion engine, that is, the test must be performed in a state that satisfies the following conditions.
【０００４】１．ピストンの頂面に燃焼圧相当の負荷
を、ピストンの下面に慣性力相当の負荷をそれぞれ加え
ること。 ２．ピストンが内燃機関に組み込まれているときには、
ピストンピンとピンボス部との間には油膜が介在してい
る。この間に油膜が介在していないと、ピンボス部に作
用する応力分布が内燃機関の駆動状態と異なるので、ピ
ストンピンとピンボス部との間に油膜を介在すること。 ３．内燃機関が駆動している状態では、ピストンは高温
（約２００度）となる。アルミニウム合金は温度によっ
て疲労強度が変化するので、ピンボス部の温度を内燃機
関が駆動している状態の温度と略同様にすること。 以上のことを満足した状態で、ピストンの高温疲労試験
が行われる。[0004] 1. Applying a load equivalent to the combustion pressure to the top surface of the piston and applying a load equivalent to the inertial force to the lower surface of the piston. 2. When the piston is built into the internal combustion engine,
An oil film is interposed between the piston pin and the pin boss. If an oil film is not interposed between them, the distribution of stress acting on the pin boss portion is different from the driving state of the internal combustion engine. Therefore, an oil film should be interposed between the piston pin and the pin boss portion. 3. When the internal combustion engine is operating, the temperature of the piston is high (about 200 degrees). Since the fatigue strength of an aluminum alloy changes depending on the temperature, the temperature of the pin boss portion should be substantially the same as the temperature when the internal combustion engine is driven. With the above conditions satisfied, a high temperature fatigue test of the piston is performed.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
試験装置では、一回の試験につきピストンを一個しか試
験することができないという問題点がある。したがっ
て、複数個のピストンを試験するためには、一つ目のピ
ストンの試験が終了した後、二つ目のピストンの試験を
行い、次々とピストンの試験を行わなければならなかっ
た。このような試験は、ピストンの耐久性を試験するも
のであるので、ピストン一個につき長時間を有する。ピ
ストンを一個試験するだけで長時間を必要とするので、
複数個試験するとさらに長時間必要となり、試験結果を
短時間で得ることは困難である。例えば、ピストンを一
個試験するために略１００時間必要であるすると、ピス
トンを五個試験する場合には略５００時間も必要となる
ので、試験時間の短縮が望まれている。However, the above-described test apparatus has a problem that only one piston can be tested per test. Therefore, in order to test a plurality of pistons, after the test of the first piston is completed, the test of the second piston must be performed, and the test of the pistons must be performed one after another. Since such a test tests the durability of the piston, it has a long time per piston. Since it takes a long time just to test one piston,
When a plurality of tests are performed, a longer time is required, and it is difficult to obtain test results in a shorter time. For example, if it takes about 100 hours to test one piston, it takes about 500 hours to test five pistons. Therefore, it is desired to reduce the test time.
【０００６】また、毎回、同一条件下で試験を行わなけ
ればならないが、高温状態下で試験を行うので、ピスト
ンに負荷を作用させるための油の周波数応答性が不安定
になるおそれがあり、毎回、同一条件の試験状態を再現
することが困難であるという問題点がある。毎回、同一
条件の試験状態を再現できなくなると、試験状態による
バラツキが試験結果に影響を及ぼし、ピストンの高温疲
労強度の正確な確認が困難になる。In addition, the test must be performed under the same conditions each time. However, since the test is performed in a high temperature state, the frequency response of oil for applying a load to the piston may be unstable. There is a problem that it is difficult to reproduce a test condition under the same conditions every time. If the test conditions under the same conditions cannot be reproduced each time, variations in the test conditions affect the test results, making it difficult to accurately confirm the high-temperature fatigue strength of the piston.
【０００７】よって、本発明の目的は、ピストンの高温
疲労強度を正確に測定できる装置を提供するとともに、
前述の問題点を解決し、試験時間を短縮でき、かつ、同
一条件下の元で複数のピストンの試験を行うことができ
る内燃機関用ピストンの試験装置を提供することにあ
る。Therefore, an object of the present invention is to provide an apparatus capable of accurately measuring the high temperature fatigue strength of a piston,
An object of the present invention is to provide a piston testing device for an internal combustion engine that can solve the above-mentioned problems, can shorten the test time, and can test a plurality of pistons under the same conditions.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、内燃
機関に使用されるピストンの疲労強度を確認するための
装置であって、ピストンを内部に挿嵌し該ピストンの上
部側及び下部側に第１及び第２の油室を有する複数の試
験体と、ピストンを試験体の内部に支持する支持部材
と、各第１の油室にそれぞれ連通し、各経路長さが互い
に略等しい第１の圧油供給路と、各第２の油室にそれぞ
れ連通する第２の圧油供給路と、常時略一定圧力の圧油
を各第２の圧油供給路を介して各第２の油室にそれぞれ
供給するとともに、この圧油よりも高圧力の圧油を各第
１の圧油供給路を介して所定のサイクルで各第１の油室
にそれぞれ供給する圧油供給源とを備えた構成である。A first aspect of the present invention is an apparatus for confirming the fatigue strength of a piston used in an internal combustion engine, wherein the piston is inserted inside the piston and the upper and lower parts of the piston are inserted. A plurality of test pieces having first and second oil chambers on the sides, a support member for supporting the piston inside the test piece, and each of the first oil chambers, each of which has a path length substantially equal to each other. A first pressure oil supply path, a second pressure oil supply path communicating with each of the second oil chambers, and a pressure oil at a substantially constant pressure at all times through each second pressure oil supply path. And a pressure oil supply source for supplying pressure oil having a higher pressure than the pressure oil to each of the first oil chambers in a predetermined cycle through each of the first pressure oil supply paths. It is a configuration provided with.
【０００９】請求項２の発明は、請求項１記載の内燃機
関用ピストンの試験装置において、各試験体を共に格納
するとともに、各試験体の温度を内燃機関の駆動時にお
けるピストン温度相当の温度に維持する恒温槽を具備し
た構成である。According to a second aspect of the present invention, in the test apparatus for a piston for an internal combustion engine according to the first aspect, each test piece is stored together, and the temperature of each test piece is set to a temperature corresponding to the piston temperature when the internal combustion engine is driven. It is a configuration provided with a constant temperature bath for maintaining the temperature.
【００１０】請求項３の発明は、請求項１または２記載
の内燃機関用ピストンの試験装置において、第１の油室
に供給される圧油を、内燃機関の駆動時における燃焼圧
相当の圧力とし、第２の油室に供給される圧油を、内燃
機関の駆動時にピストンに作用する慣性力相当の圧力と
して構成である。According to a third aspect of the present invention, in the test apparatus for a piston for an internal combustion engine according to the first or second aspect, the pressure oil supplied to the first oil chamber is supplied to a pressure corresponding to a combustion pressure when the internal combustion engine is driven. The pressure oil supplied to the second oil chamber is configured as a pressure corresponding to an inertial force acting on a piston when the internal combustion engine is driven.
【００１１】請求項４の発明は、請求項１，２または３
記載の内燃機関用ピストンの試験装置において、各試験
体を一つの円の円周上にそれぞれ配置するとともに、各
第１の圧油供給路の圧油供給側端部を円の中心で互いに
連結した構成である。[0011] The invention of claim 4 is the invention of claim 1, 2, or 3.
In the test apparatus for a piston for an internal combustion engine described above, the test pieces are arranged on the circumference of one circle, and the ends of the first pressure oil supply paths on the pressure oil supply side are connected to each other at the center of the circle. This is the configuration.
【００１２】[0012]
【実施例】まず、内燃機関に用いられるピストンの高温
疲労試験を行う試験装置の概略を図１を用いて説明す
る。同図において、試験装置は、試験されるピストン５
０が挿嵌され、このピストン５０の上部側及び下部側に
それぞれ形成される第１及び第２の油室５１，５２を有
するシリンダ５３と、ピストン５０をシリンダ内部に支
持する支持部材５４と、第１及び第２の油室５１，５２
にそれぞれ連通する第１及び第２の圧油供給路５５，５
６と、圧油を第１及び第２の油室５１，５２にそれぞれ
供給する第１及び第２の圧油供給源５７，５８と、シリ
ンダ５３を格納するとともに、シリンダ５３の温度を内
燃機関の駆動時における内燃機関のピストン温度相当の
温度に維持する恒温槽５９とから主に構成されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, an outline of a test apparatus for performing a high-temperature fatigue test of a piston used in an internal combustion engine will be described with reference to FIG. In the figure, the test device is a piston 5 to be tested.
A piston 53 having first and second oil chambers 51 and 52 formed on the upper and lower sides of the piston 50, a support member 54 for supporting the piston 50 inside the cylinder, First and second oil chambers 51, 52
And second pressure oil supply passages 55, 5 communicating with
6, the first and second pressure oil supply sources 57 and 58 for supplying the pressure oil to the first and second oil chambers 51 and 52, respectively, and the cylinder 53 are housed. And a thermostatic chamber 59 for maintaining the temperature of the internal combustion engine at a temperature equivalent to the temperature of the piston at the time of driving.
【００１３】そして、試験装置によれば、第２の圧油供
給源５８により慣性力相当の圧油を第２の油室５２に供
給し、第１の圧油供給源５７により燃焼圧相当の圧油を
所定の周波数で第１の油室５１に供給して、ピストン５
０に負荷を与えてピストン５０の高温疲労強度を確認す
る。According to the test apparatus, pressure oil equivalent to inertial force is supplied to the second oil chamber 52 by the second pressure oil supply source 58, and combustion oil equivalent to the combustion pressure is supplied by the first pressure oil supply source 57. The pressurized oil is supplied to the first oil chamber 51 at a predetermined frequency,
By applying a load to 0, the high temperature fatigue strength of the piston 50 is confirmed.
【００１４】以下、本発明の一実施例を図面を参照して
説明する。図１に内燃機関に用いられるピストンの高温
疲労試験を行う試験装置の概略構成図を示す。同図にお
いて、符号１は試験装置を示す。この試験装置１は、高
温疲労を試験される複数のピストン１６（図３参照）を
格納する試験治具２と、内燃機関の駆動時における燃焼
圧相当の圧油を試験治具２に供給する増圧装置３と、増
圧装置３による試験治具２への圧力を制御する圧力制御
装置４と、増圧装置３に圧油を供給する第１の油圧ポン
プ５と、内燃機関の駆動時にピストンに作用する慣性力
相当の圧油を試験治具２に供給する第２の油圧ポンプ６
と、試験治具２の温度を内燃機関の駆動時における内燃
機関のピストン温度相当の温度に維持する恒温槽７と、
恒温槽７内の温度を制御する温度制御装置８と、停電が
発生した場合でも各装置への電力供給する無停電電源装
置９とから主に構成されている。増圧装置３、第１の油
圧ポンプ５及び第２の油圧ポンプ６によって圧油供給源
が構成されている。試験治具２と増圧装置３とは、圧油
供給路１０によって互いに接続されている。試験治具２
と第２の油圧ポンプ６とは、圧油供給路１１によって互
いに接続されている。増圧装置３と第１の油圧ポンプ５
は、圧油供給路１２によって互いに接続されている。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a test apparatus for performing a high-temperature fatigue test of a piston used in an internal combustion engine. In the figure, reference numeral 1 indicates a test apparatus. The test apparatus 1 supplies a test jig 2 for storing a plurality of pistons 16 (see FIG. 3) to be tested for high-temperature fatigue, and pressure oil corresponding to a combustion pressure when the internal combustion engine is driven to the test jig 2. A pressure intensifier 3; a pressure controller 4 for controlling the pressure applied to the test jig 2 by the pressure intensifier 3; a first hydraulic pump 5 for supplying pressure oil to the pressure intensifier 3; A second hydraulic pump 6 for supplying pressure oil equivalent to the inertia force acting on the piston to the test jig 2
A constant temperature bath 7 for maintaining the temperature of the test jig 2 at a temperature corresponding to the piston temperature of the internal combustion engine when the internal combustion engine is driven;
It mainly comprises a temperature control device 8 for controlling the temperature in the thermostat 7, and an uninterruptible power supply 9 for supplying power to each device even when a power failure occurs. The pressure booster 3, the first hydraulic pump 5 and the second hydraulic pump 6 constitute a pressure oil supply source. The test jig 2 and the pressure intensifier 3 are connected to each other by a pressure oil supply path 10. Test jig 2
The second hydraulic pump 6 and the second hydraulic pump 6 are connected to each other by a pressure oil supply path 11. Pressure intensifier 3 and first hydraulic pump 5
Are connected to each other by a pressure oil supply path 12.
【００１５】図２，３に示すように、試験治具２は、高
温疲労強度を試験されるピストン１６を格納する５つの
試験体２０と、これらの試験体２０がそれぞれ載置され
る試験体取付けマニホールド２１とから構成されてい
る。なお、図３において、試験体２０を一つだけ図示
し、他の試験体２０の図示を省略する。各試験体２０は
それぞれ同様の構造であるので、一つの試験体２０につ
いて説明する。試験体２０は、ピストン１６がそれぞれ
挿嵌される円筒形状のシリンダ２２と、このシリンダ２
２の前後にボルトによって一体的にそれぞれ固定される
前後プレート２３，２４と、ピストン１６を後プレート
２４に支持する支持部材２５とからなる。試験体２０の
内部には、シリンダ２２の内面とピストン１６の上面と
前プレート２３の内面とで囲われる第１の油室２６と、
シリンダ２２の内面とピストン１６の下面と後プレート
２４の内面とで囲われる第２の油室２７とが形成されて
いる。前後プレート２３，２４の内部には、第１の油室
２６及び第２の油室２７に連通する油路２３ａ，２４ａ
がそれぞれ形成されている。As shown in FIGS. 2 and 3, the test jig 2 includes five specimens 20 for storing pistons 16 to be tested for high-temperature fatigue strength, and specimens on which these specimens 20 are respectively mounted. And a mounting manifold 21. In FIG. 3, only one test body 20 is shown, and illustration of the other test bodies 20 is omitted. Since each test body 20 has the same structure, only one test body 20 will be described. The test body 20 includes a cylindrical cylinder 22 into which the piston 16 is inserted, and a cylinder 2
2 includes front and rear plates 23 and 24 integrally fixed by bolts before and after, respectively, and a support member 25 for supporting the piston 16 on the rear plate 24. Inside the test body 20, a first oil chamber 26 surrounded by the inner surface of the cylinder 22, the upper surface of the piston 16, and the inner surface of the front plate 23;
A second oil chamber 27 surrounded by the inner surface of the cylinder 22, the lower surface of the piston 16, and the inner surface of the rear plate 24 is formed. Inside the front and rear plates 23 and 24, oil passages 23a and 24a communicating with the first oil chamber 26 and the second oil chamber 27 are provided.
Are formed respectively.
【００１６】ピストン１６は、内燃機関に用いられるピ
ストンと同様のものが用いられている。すなわち、ピス
トン１６の周部には、二つのコンプレッションリング１
６ａ及びオイルリング１６ｂがそれぞれ配設され、ピス
トン１６の内部には、ピストンピン１７が挿嵌されるピ
ンボス部１６ｃが形成されている。ピストンピン１７に
は、コネクティングロッドに相当する支持部材２５の一
端が支持されている。支持部材２５の一端は、シリンダ
２２の軸線に対して略４度傾いている。支持部材２５の
他端には、ネジ部２５ａが形成されており、この他端は
ナット２８によって後プレート２４に締結されている。
従来の技術の欄でも説明したように、ピストン１６に
は、燃焼による燃焼ガス圧力とピストン１６の往復運動
による慣性力とが作用する。これらの力のうち燃焼ガス
圧力は強大であり、この圧力による応力は、特にピンボ
ス部１６ｃに集中する。また、燃焼ガス圧力のピストン
１６への作用は瞬間的に行われるので、瞬間的にはピス
トン１６は固定された状態とみなすことができる。よっ
て、ピストン１６を固定した状態としても、内燃機関に
組み込まれたピストンと実質的に同一状態であるとみな
せる。この固定位置は、内燃機関に組み込まれたピスト
ンが上死点から僅かに下降した位置、すなわち、支持部
材２５の一端がシリンダ２２の軸線に対して略４度傾い
ている位置である。The piston 16 is the same as the piston used in the internal combustion engine. That is, two compression rings 1 are provided around the piston 16.
6a and an oil ring 16b are provided respectively, and a pin boss portion 16c into which the piston pin 17 is inserted is formed inside the piston 16. One end of a support member 25 corresponding to a connecting rod is supported by the piston pin 17. One end of the support member 25 is inclined approximately 4 degrees with respect to the axis of the cylinder 22. A screw portion 25 a is formed at the other end of the support member 25, and the other end is fastened to the rear plate 24 by a nut 28.
As described in the section of the related art, the combustion gas pressure due to combustion and the inertial force due to the reciprocating motion of the piston 16 act on the piston 16. Of these forces, the pressure of the combustion gas is strong, and the stress due to this pressure is particularly concentrated on the pin boss portion 16c. Further, since the action of the combustion gas pressure on the piston 16 is performed instantaneously, the piston 16 can be regarded as being in a fixed state instantaneously. Therefore, even when the piston 16 is fixed, it can be regarded as substantially the same state as the piston incorporated in the internal combustion engine. This fixed position is a position where the piston incorporated in the internal combustion engine is slightly lowered from the top dead center, that is, a position where one end of the support member 25 is inclined by about 4 degrees with respect to the axis of the cylinder 22.
【００１７】ピストン１６は、コンプレッションリング
１６ａ，１６ａの取付用及びオイルリング１６ｂの取付
用の溝を省略した形状としても良い。この場合にはピス
トン１６の周部にリング状のオイルシールを取り付け
る。このようにピストン１６を形成しても同様の試験を
行うことができる。The piston 16 may have a shape in which grooves for mounting the compression rings 16a, 16a and for mounting the oil ring 16b are omitted. In this case, a ring-shaped oil seal is attached around the piston 16. A similar test can be performed even when the piston 16 is formed as described above.
【００１８】試験体取付けマニホールド２１の下面に
は、圧油供給路１０，１１の各一端が継手２５，２６を
介してそれぞれ接続されている。試験体取付けマニホー
ルド２１の上面には、各試験体２０が継手２５からの距
離が略等しくなるように継手２５を中心として扇状にそ
れぞれ配設され、ボルトによってそれぞれ固定されてい
る。試験体取付けマニホールド２１の内部には、各試験
体２０の第１の油室２６及び第２の油室２７にそれぞれ
連通する第１の圧油供給路３０及び第２の圧油供給路３
１が形成されている。図３のIV−IV断面を示す図４にお
いて、各第１の圧油供給路３０は、継手２５から各試験
体２０にそれぞれ対応して放射状にそれぞれ形成されて
いる。各第１の圧油供給路３０の途中部分には、各試験
体２０の油路２３ａに連通する接続油路３０ａがそれぞ
れ設けられている。図３のＶ−Ｖ断面を示す図５におい
て、第２の圧油供給路３１は、試験体取付けマニホール
ド２１との継手２６を通る略コ字状に形成されている。
第２の圧油供給路３１の途中部分にも、各試験体２０の
油路２４ａに連通する接続油路３１ａがそれぞれ設けら
れている。各第１の圧油供給路３０の試験体取付けマニ
ホールド２１の周壁に開口する開口部及び第２の圧油供
給路３１の試験体取付けマニホールド２１の周壁に開口
する開口部は、油漏れ防止のためにそれぞれ閉塞されて
いる。One end of each of the pressure oil supply passages 10 and 11 is connected to the lower surface of the specimen mounting manifold 21 through joints 25 and 26, respectively. On the upper surface of the test piece mounting manifold 21, the test pieces 20 are arranged in a fan shape around the joint 25 so that the distances from the joint 25 are substantially equal, and are fixed by bolts. A first pressure oil supply path 30 and a second pressure oil supply path 3 communicating with the first oil chamber 26 and the second oil chamber 27 of each test piece 20 are provided inside the test piece mounting manifold 21.
1 is formed. In FIG. 4 showing the IV-IV cross section of FIG. 3, each first pressure oil supply passage 30 is formed radially from the joint 25 to each of the test pieces 20. A connection oil passage 30 a communicating with the oil passage 23 a of each test body 20 is provided in a middle part of each first pressure oil supply passage 30. In FIG. 5 showing a VV cross section of FIG. 3, the second pressure oil supply passage 31 is formed in a substantially U-shape passing through a joint 26 with the specimen mounting manifold 21.
A connection oil passage 31a communicating with the oil passage 24a of each test piece 20 is also provided at an intermediate portion of the second pressure oil supply passage 31. An opening opening on the peripheral wall of the test piece mounting manifold 21 of each first pressure oil supply path 30 and an opening opening on the peripheral wall of the test piece mounting manifold 21 of the second pressure oil supply path 31 are for preventing oil leakage. For each is closed.
【００１９】圧油供給路１０の他端は、増圧装置３に接
続されている。増圧装置３は、注射器と同様の構成であ
り、第１の油圧ポンプ５からの圧油が注射器のピストン
を押圧する。注射器のシリンダ部分には、圧油供給路１
０に送出される圧油が貯溜されており、注射器のピスト
ンの移動に伴って送出される。よって、第１の油圧ポン
プ５内の圧油と圧油供給路１０内の圧油とは互いに遮断
された別の油であり、二つの油圧回路から構成されてい
る。注射器のピストンの動作は、圧力制御装置４からの
信号に基づいて、注射器のピストンに付属しているアク
チュエータがピストンを移動させることにより行われ、
このピストンの移動量によって圧油供給路１０内の油圧
が決定され、ピストンの移動周期によって圧油供給路１
０への油圧供給サイクル、例えば、３０Ｈｚが決定され
る。圧油供給路１１の他端は、第２の油圧ポンプ６に接
続されている。第２の油圧ポンプ６は、試験治具２に対
して圧油を常時供給する。The other end of the pressure oil supply path 10 is connected to the pressure increasing device 3. The pressure intensifier 3 has the same configuration as the syringe, and the pressure oil from the first hydraulic pump 5 presses the piston of the syringe. A pressure oil supply line 1
The pressurized oil delivered to 0 is stored and is delivered as the piston of the syringe moves. Therefore, the pressure oil in the first hydraulic pump 5 and the pressure oil in the pressure oil supply passage 10 are different oils that are mutually cut off, and are composed of two hydraulic circuits. The operation of the syringe piston is performed by an actuator attached to the syringe piston moving the piston based on a signal from the pressure control device 4,
The hydraulic pressure in the pressure oil supply passage 10 is determined by the amount of movement of the piston, and the pressure oil supply passage 1 is determined by the movement period of the piston.
A hydraulic supply cycle to zero, for example, 30 Hz, is determined. The other end of the pressure oil supply path 11 is connected to the second hydraulic pump 6. The second hydraulic pump 6 constantly supplies pressure oil to the test jig 2.
【００２０】ここで、この試験装置１に使用される油に
ついて説明する。試験時には、試験治具２は、恒温槽１
１内において高温となるので、試験治具２内を流れる油
も高温となる。一般的に油温が高温となると、粘度が低
下して圧力伝達の応答性が低下する。そこで、本実施例
では、試験治具２内の第１及び第２の油室２６，２７及
びこれらの油室２６，２７に連通する油供給路２３ａ，
２４ａ，３０，３１，１０，１１に、高温状態下でも粘
度等の特性が変化しにくく、かつ、難燃性を有するシリ
コン油を使用している。第１のポンプ５から増圧装置３
までの間に使用される油は、高温になることはないの
で、この油には一般的な作動油を使用している。Here, the oil used in the test apparatus 1 will be described. During the test, the test jig 2 is
Since the temperature in the test jig 2 is high, the oil flowing in the test jig 2 also has a high temperature. Generally, when the oil temperature becomes high, the viscosity decreases and the responsiveness of pressure transmission decreases. Therefore, in the present embodiment, the first and second oil chambers 26 and 27 in the test jig 2 and the oil supply passages 23 a and
24a, 30, 31, 10, 11 are made of a silicone oil which does not easily change in properties such as viscosity even under a high temperature state and has flame retardancy. From the first pump 5 to the pressure intensifier 3
Since the oil used during this period does not become hot, a general hydraulic oil is used for this oil.
【００２１】次に、試験装置２の試験動作について説明
する。まず、各試験体２０を分解して、高温疲労強度を
試験される五つのピストン１６を各シリンダ２２内にそ
れぞれ格納するとともに固定する。各試験体２０をそれ
ぞれ組立て、試験体取付けマニホールド２１にそれぞれ
固定し、試験治具２を組み立てる。試験治具２を恒温槽
７に格納するとともに恒温槽７に固定する。Next, the test operation of the test apparatus 2 will be described. First, each test body 20 is disassembled, and five pistons 16 to be tested for high-temperature fatigue strength are stored and fixed in each cylinder 22, respectively. The test pieces 20 are assembled and fixed to the test piece mounting manifold 21, respectively, and the test jig 2 is assembled. The test jig 2 is stored in the thermostat 7 and fixed to the thermostat 7.
【００２２】試験治具２の固定完了後、温度制御装置８
によって、恒温槽７内の温度設定が行われる。内燃機関
の駆動時のピストン温度は、内燃機関の駆動時の測定デ
ータから略２００度であることが判明しており、このデ
ータに基づいて恒温槽７内の温度は略２００度に設定さ
れる。恒温槽７内の温度を略２００度まで昇温させるこ
とは、ピストン１６の温度を内燃機関の駆動時の温度と
略同じ状態に保持するためである。After the fixing of the test jig 2 is completed, the temperature controller 8
Thereby, the temperature in the thermostat 7 is set. It is known from the measurement data at the time of driving the internal combustion engine that the piston temperature at the time of driving the internal combustion engine is approximately 200 degrees, and the temperature in the constant temperature bath 7 is set to approximately 200 degrees based on this data. . Raising the temperature in the thermostatic bath 7 to approximately 200 degrees is to maintain the temperature of the piston 16 at approximately the same temperature as when the internal combustion engine is driven.
【００２３】試験治具２の温度を昇温させつつ、第２の
油圧ポンプ６によって、第２の油室２７に、ピストン１
６に作用する慣性力相当、例えば、１５〜２０Ｋｇ／ｃ
ｍ2の圧油を供給する。この圧油は第２の油室２７に常
時供給される。第２の油室２７に圧油を常時供給するこ
とにより、第１の油室２６に供給する燃焼圧相当の圧油
はその分だけ高めに設定し供給する必要がある。そこ
で、増圧装置３によって、第１の油室２６に、本来なら
ば燃焼圧相当の圧油、例えば、８０Ｋｇ／ｃｍ2の圧油
を供給する場合に、慣性力相当の圧油を補正する目的
で、９５〜１００Ｋｇ／ｃｍ2の圧油を供給する。この
第１の油室２６への圧油の圧力設定を、圧力制御装置４
によって行う。このときの第１の油室２６に圧油を供給
するサイクルは３０Ｈｚであり、このサイクルで略１０
０時間連続してピストン１６に負荷を与える。略１００
時間経過後、各試験体２０をそれぞれ分解して、各試験
体２０からピストン１６をそれぞれ取り出す。これらの
ピストン１６について、ピンボス部１６ｃ等の疲労強度
を確認する。While raising the temperature of the test jig 2, the piston 1 is moved into the second oil chamber 27 by the second hydraulic pump 6.
6, equivalent to the inertial force acting on No. 6, for example, 15 to 20 kg / c.
Supply m 2 pressure oil. This pressure oil is always supplied to the second oil chamber 27. By constantly supplying the pressure oil to the second oil chamber 27, the pressure oil corresponding to the combustion pressure to be supplied to the first oil chamber 26 needs to be set higher and supplied accordingly. Therefore, when the pressure oil equivalent to the combustion pressure, for example, the pressure oil equivalent to 80 kg / cm 2 is supplied to the first oil chamber 26 by the pressure increasing device 3, the pressure oil equivalent to the inertial force is corrected. For the purpose, 95-100 kg / cm 2 of pressure oil is supplied. The pressure setting of the pressure oil in the first oil chamber 26 is performed by the pressure control device 4.
Done by At this time, the cycle of supplying the pressurized oil to the first oil chamber 26 is 30 Hz.
A load is applied to the piston 16 continuously for 0 hours. About 100
After a lapse of time, each test body 20 is disassembled, and the piston 16 is taken out from each test body 20. For these pistons 16, the fatigue strength of the pin boss portion 16c and the like is confirmed.
【００２４】前述の実施例では、恒温槽７内で各試験体
２０の温度を内燃機関の駆動時のピストンの温度相当に
昇温して試験を行ったが、常温で試験を行っても良い。
常温で試験を行う場合には、油室２６，２７への圧油を
高めて、温度によるピストンの強度変化を補正する必要
がある。In the above-described embodiment, the test was performed by raising the temperature of each test body 20 in the thermostatic chamber 7 to the temperature of the piston when the internal combustion engine was driven. However, the test may be performed at room temperature. .
When the test is performed at normal temperature, it is necessary to increase the pressure oil to the oil chambers 26 and 27 to correct the change in the strength of the piston due to the temperature.
【００２５】[0025]
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、ピストンが挿嵌される試験体を複数個設けたの
で、一回の試験で複数個のピストンが同時に試験され、
試験時間を短縮することができる。また、各試験体の内
部のピストンの上部側に形成される第１の油室に連通す
る各第１の圧油供給路の長さを互いに略等しくしたの
で、試験時の各第１の圧油供給路の脈動流の発生が防止
され、安定した圧油の周波数応答性を得ることができる
とともに、各第１の油室に均一な圧油を供給することが
できる。さらに、複数個のピストンが同一条件下で試験
されるので、試験状態による試験結果のバラツキを解消
することができ、ピストンの高温疲労強度の正確な確認
を行うことができる。As described above, according to the first aspect of the present invention, since a plurality of test bodies into which pistons are inserted are provided, a plurality of pistons are simultaneously tested in one test.
Testing time can be reduced. Further, since the lengths of the first pressure oil supply passages communicating with the first oil chamber formed on the upper side of the piston inside each test piece are made substantially equal to each other, each first pressure oil supply path at the time of the test is made equal. Generation of pulsating flow in the oil supply path is prevented, stable frequency response of pressure oil can be obtained, and uniform pressure oil can be supplied to each first oil chamber. Furthermore, since a plurality of pistons are tested under the same conditions, variations in the test results depending on the test conditions can be eliminated, and accurate confirmation of the high-temperature fatigue strength of the piston can be performed.
【００２６】請求項２の発明によれば、各試験体を共に
格納するとともに、各試験体の温度を内燃機関の駆動時
におけるピストン温度相当の温度に維持する恒温槽を具
備したので、実際の内燃機関の駆動時に近い条件下、す
なわち、ピストンの温度が高温である状態でピストン高
温疲労試験が行われる。したがって、実際の内燃機関の
駆動時に近い条件下でピストンの高温疲労強度の確認を
行うことができる。According to the second aspect of the present invention, since each of the test specimens is stored together, and the temperature of each test specimen is maintained at a temperature corresponding to the piston temperature when the internal combustion engine is driven, the actual temperature chamber is provided. The piston high-temperature fatigue test is performed under conditions close to when the internal combustion engine is driven, that is, in a state where the temperature of the piston is high. Therefore, it is possible to confirm the high-temperature fatigue strength of the piston under conditions close to the time of actual driving of the internal combustion engine.
【００２７】請求項３の発明によれば、第１の油室に供
給される圧油を、内燃機関の駆動時における燃焼圧相当
の圧力とし、第２の油室に供給される圧油を、内燃機関
の駆動時にピストンに作用する慣性力相当の圧力とした
ので、実際の内燃機関の駆動時に近い条件下、すなわ
ち、ピストンの頂面に燃焼圧相当の負荷を、ピストンの
下面に慣性力相当の負荷をそれぞれ加えてピストンの高
温疲労試験が行われる。したがって、実際の内燃機関の
駆動時に近い条件下でピストンの高温疲労強度の確認を
行うことができる。According to the third aspect of the present invention, the pressure oil supplied to the first oil chamber is set to a pressure corresponding to a combustion pressure when the internal combustion engine is driven, and the pressure oil supplied to the second oil chamber is supplied to the first oil chamber. Since the pressure is equivalent to the inertial force acting on the piston when the internal combustion engine is driven, a condition close to the actual operation of the internal combustion engine, that is, the load equivalent to the combustion pressure is applied to the top surface of the piston, and the inertial force is applied to the lower surface of the piston. A high temperature fatigue test of the piston is performed with each application of a considerable load. Therefore, it is possible to confirm the high-temperature fatigue strength of the piston under conditions close to the time of actual driving of the internal combustion engine.
【００２８】請求項４の発明によれば、各試験体を一つ
の円の円周上にそれぞれ配置するとともに、各第１の圧
油供給路の圧油供給側端部を円の中心で互いに連結し、
この連結部と圧油供給源とを共通の圧油供給路で連通し
たので、圧油供給源から各試験体までの各第１の圧油供
給路の長さ及び容量が互いに略同じになり、試験時に各
第１の油室に均一な圧油を供給することができる。According to the fourth aspect of the present invention, the test pieces are arranged on the circumference of one circle, and the ends of the first pressure oil supply passages on the pressure oil supply side are mutually centered on the circle. Concatenate,
Since the connecting portion and the pressure oil supply source are communicated by the common pressure oil supply path, the length and capacity of each first pressure oil supply path from the pressure oil supply source to each test piece are substantially the same. During the test, uniform pressure oil can be supplied to each first oil chamber.
【図１】内燃機関用ピストンの試験装置を説明するため
の装置の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an apparatus for describing a test apparatus for a piston for an internal combustion engine.
【図２】本発明の内燃機関用ピストンの試験装置の概略
構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a test device for a piston for an internal combustion engine according to the present invention.
【図３】図１に示す試験治具の拡大平面図である。FIG. 3 is an enlarged plan view of the test jig shown in FIG.
【図４】試験体の拡大縦断面図である。FIG. 4 is an enlarged vertical sectional view of a test body.
【図５】図３のIV断面の拡大図である。FIG. 5 is an enlarged view of a section IV in FIG. 3;
【図６】図３のＶ断面の拡大図である。FIG. 6 is an enlarged view of a V section in FIG. 3;
１ 試験装置 ２ 試験治具 ３ 増圧装置 ５ 第１のポンプ ６ 第２のポンプ ７ 恒温槽 １０，１１，１２ 圧油供給路 １６ ピストン ２０ 試験体 ２１ 試験体取付けマニホールド ２３ａ、２４ａ 油路 ２５ 支持部材 ２６ 第１の油室 ２７ 第２の油室 ３０ 第１の圧油供給路 ３１ 第２の圧油供給路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Test apparatus 2 Test jig 3 Pressure booster 5 1st pump 6 2nd pump 7 Thermostat 10, 11, 12 Pressure oil supply path 16 Piston 20 Specimen 21 Specimen mounting manifold 23a, 24a Oil path 25 Support Member 26 First oil chamber 27 Second oil chamber 30 First pressure oil supply path 31 Second pressure oil supply path
Claims (4)
を確認するための装置であって、 上記ピストンを内部に挿嵌し該ピストンの上部側及び下
部側に第１及び第２の油室を有する複数の試験体と、 上記ピストンを上記試験体の内部に支持する支持部材
と、 上記各第１の油室にそれぞれ連通し、各経路長さが互い
に略等しい第１の圧油供給路と、 上記各第２の油室にそれぞれ連通する第２の圧油供給路
と、 常時略一定圧力の圧油を上記各第２の圧油供給路を介し
て上記各第２の油室にそれぞれ供給するとともに、この
圧油よりも高圧力の圧油を上記各第１の圧油供給路を介
して所定のサイクルで上記各第１の油室にそれぞれ供給
する圧油供給源と、 を備えたことを特徴とする内燃機関用ピストンの試験装
置。1. A device for checking the fatigue strength of a piston used in an internal combustion engine, wherein said piston is inserted and fitted inside and first and second oil chambers are provided on an upper side and a lower side of said piston. A plurality of test pieces, a support member that supports the piston inside the test piece, and a first pressure oil supply path that communicates with each of the first oil chambers and has path lengths substantially equal to each other. A second pressure oil supply path communicating with each of the second oil chambers; and a pressure oil having a substantially constant pressure at all times is supplied to the second oil chambers via the second pressure oil supply paths. And a pressure oil supply source for supplying pressure oil having a higher pressure than the pressure oil to the first oil chambers in a predetermined cycle through the first pressure oil supply passages. A testing device for a piston for an internal combustion engine, comprising:
記各試験体の温度を上記内燃機関の駆動時におけるピス
トン温度相当の温度に維持する恒温槽を具備したことを
特徴とする請求項１記載の内燃機関用ピストンの試験装
置。2. A constant temperature bath for storing each of the test pieces together and maintaining a temperature of each of the test pieces at a temperature corresponding to a piston temperature when the internal combustion engine is driven. A testing device for a piston for an internal combustion engine according to the above.
内燃機関の駆動時における燃焼圧相当の圧力であり、上
記第２の油室に供給される圧油が、上記内燃機関の駆動
時に上記ピストンに作用する慣性力相当の圧力であるこ
とを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関用ピス
トンの試験装置。3. The pressure oil supplied to the first oil chamber is a pressure corresponding to a combustion pressure when the internal combustion engine is driven, and the pressure oil supplied to the second oil chamber is the pressure oil supplied to the second oil chamber. 3. The piston testing device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the pressure is a pressure corresponding to an inertial force acting on the piston when the engine is driven.
れ配置するとともに、上記各第１の圧油供給路の圧油供
給側端部を上記円の中心で互いに連結し、この連結部と
上記圧油供給源とを共通の油路で連通したことを特徴と
する請求項１，２または３記載の内燃機関用ピストンの
試験装置。4. Each of the test specimens is arranged on the circumference of one circle, and the pressure oil supply side ends of the first pressure oil supply paths are connected to each other at the center of the circle. 4. A piston testing device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the connecting portion and the pressure oil supply source are communicated by a common oil passage.
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|---|---|---|---|
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