JPH02176147A - 内燃機関のピストンの製造方法 - Google Patents
内燃機関のピストンの製造方法Info
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- JPH02176147A JPH02176147A JP63332600A JP33260088A JPH02176147A JP H02176147 A JPH02176147 A JP H02176147A JP 63332600 A JP63332600 A JP 63332600A JP 33260088 A JP33260088 A JP 33260088A JP H02176147 A JPH02176147 A JP H02176147A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は内燃機関のピストン及びその製造方法に係わり
、特に熱膨張を低く抑えるように構成されたピストン及
びその製造方法に関する。
、特に熱膨張を低く抑えるように構成されたピストン及
びその製造方法に関する。
［従来の技術］
一般に、内燃機関のピストンは、耐熱性、軽量性、強度
等を考慮されて、アルミ合金によって所定の形状に成形
されてい蟇。
等を考慮されて、アルミ合金によって所定の形状に成形
されてい蟇。
第９図に示すように、従来この種のピストン１は、ピス
トンクラウン部２とスカート部３とで成り、ピストンク
ラウン部２の側壁には、リング消４が形成されている。
トンクラウン部２とスカート部３とで成り、ピストンク
ラウン部２の側壁には、リング消４が形成されている。
そしてビン穴５において連結される連接棒（図示せず）
により、ライナ６及びシリンダヘッド７によって区画さ
れたシリンダ内を復動するようになっている。
により、ライナ６及びシリンダヘッド７によって区画さ
れたシリンダ内を復動するようになっている。
［発明が解決しようとする課題］
ところで、アルミ合金の線膨張係数αは約２０×１０−
’／”Ｃである。これに対し、ライナ６及びシリンダヘ
ッド７は鋳鉄で作られており、その線膨張係数αは約１
１ｘ１０−’／”Ｃである。また、エンジンの実働時、
ピストンクラウン部２のドッグランドは、その燃焼熱の
ために、３００℃程度の高温となる。
’／”Ｃである。これに対し、ライナ６及びシリンダヘ
ッド７は鋳鉄で作られており、その線膨張係数αは約１
１ｘ１０−’／”Ｃである。また、エンジンの実働時、
ピストンクラウン部２のドッグランドは、その燃焼熱の
ために、３００℃程度の高温となる。
この高温時において、ピストン１とライナ６及びシリン
ダヘッド７との熱膨張差は大きなものとなり、これによ
る干渉防止のため、第９図に示したように、ピストン上
死点において互いに隔てられるサイドクリアランスｔ１
及びドッグクリアランスｔ２が設けられている。これら
クリアランスｔ＋ 、ｔ２は、例えば１關程度の値にな
っているため、エンジン運転にとっては、デッドクリア
ランスと呼ばれる無駄容積となる。
ダヘッド７との熱膨張差は大きなものとなり、これによ
る干渉防止のため、第９図に示したように、ピストン上
死点において互いに隔てられるサイドクリアランスｔ１
及びドッグクリアランスｔ２が設けられている。これら
クリアランスｔ＋ 、ｔ２は、例えば１關程度の値にな
っているため、エンジン運転にとっては、デッドクリア
ランスと呼ばれる無駄容積となる。
この無駄容積が大きいと、エンジンの燃焼効率が低下し
、エンジンの出力向上を図る際の障害になっていた。す
なわち、ピストン１の機能を損なわずに、熱膨張を小さ
くすることが課題になっていた。
、エンジンの出力向上を図る際の障害になっていた。す
なわち、ピストン１の機能を損なわずに、熱膨張を小さ
くすることが課題になっていた。
この課題を解決するなめに、第１０図に示すように、ピ
ストンクラウン部２を繊維強化金属（ＦＲＭ）１１にて
形成するようにしたものが種々提案されている（例えば
「ピストン」、実開昭６０−８２５５０号公報）、シか
しながら、この提案においては、製造するに際しての品
質の信頼性に問題があった。
ストンクラウン部２を繊維強化金属（ＦＲＭ）１１にて
形成するようにしたものが種々提案されている（例えば
「ピストン」、実開昭６０−８２５５０号公報）、シか
しながら、この提案においては、製造するに際しての品
質の信頼性に問題があった。
すなわち、このようなＦＲＭｆＪＩ！のピストンは、ピ
ストン鋳型内忙、繊維集合体をセットして、アルミ溶湯
（ＪＩＳ ＡＣ８Ａ等）を流し込み、１０００ｋ（Ｊｆ
／ｃｆｆｌ程度の高圧で加圧し、いわゆる溶湯鍛造にて
成形するようになっている。この製造方法においては、
第１０図中に示したように、鋳造割れ（図中、矢印Ｃに
て示す）を生じる場合がある。これは、溶湯鍛造後の冷
却速度を比較的速くしていることと、アルミ溶湯（ＪＩ
Ｓ ＡＣ８Ａ）の靭性の低さ（伸びが少ないこと）とが
大きな原因である。速度を速めて冷却しているのは、繊
維材（ＳｉＣ等）がアルミ溶湯と触れる時間が長いと、
繊維材の劣化が著しいため、これを避けるようにしてい
るからである。
ストン鋳型内忙、繊維集合体をセットして、アルミ溶湯
（ＪＩＳ ＡＣ８Ａ等）を流し込み、１０００ｋ（Ｊｆ
／ｃｆｆｌ程度の高圧で加圧し、いわゆる溶湯鍛造にて
成形するようになっている。この製造方法においては、
第１０図中に示したように、鋳造割れ（図中、矢印Ｃに
て示す）を生じる場合がある。これは、溶湯鍛造後の冷
却速度を比較的速くしていることと、アルミ溶湯（ＪＩ
Ｓ ＡＣ８Ａ）の靭性の低さ（伸びが少ないこと）とが
大きな原因である。速度を速めて冷却しているのは、繊
維材（ＳｉＣ等）がアルミ溶湯と触れる時間が長いと、
繊維材の劣化が著しいため、これを避けるようにしてい
るからである。
特に、この鋳造割れ現象は、繊維材の含有率が高いほど
生じ易く、含有率を下げると防げるゲースがあるが、そ
の場合、熱膨張量ら大きくなり、本来の目的であるエン
ジンの燃焼効率の向上も達成できなくなってしまう。
生じ易く、含有率を下げると防げるゲースがあるが、そ
の場合、熱膨張量ら大きくなり、本来の目的であるエン
ジンの燃焼効率の向上も達成できなくなってしまう。
そこで本発明は、上記事情に鑑み、熱膨張を小さくする
ことでデッドクリアランスを低減すると共に、耐久信顆
性のあるピストン及びその製造方法を提供すべく創案さ
れたものである。
ことでデッドクリアランスを低減すると共に、耐久信顆
性のあるピストン及びその製造方法を提供すべく創案さ
れたものである。
［課題を解決するための手段］
本発明の第一は、純アルミ製のピストンクラウン部に、
この母材よりも小さい線膨張率を有したｍ雑材を混入さ
せた繊維強化層を形成し、上記クラウン部の下部に、ス
カート部と一体的に接合させるためのアルミ合金製の円
板を介設したものである。
この母材よりも小さい線膨張率を有したｍ雑材を混入さ
せた繊維強化層を形成し、上記クラウン部の下部に、ス
カート部と一体的に接合させるためのアルミ合金製の円
板を介設したものである。
本発明の第二は、上記第一の発明の内燃機関のピストン
を製造する方法であり、所定の線膨張率を有した繊維材
を、鋳型内忙セットして純アルミ溶湯を流し込んでピス
トンクラウン部を成形し、他方、アルミ合金にて円板を
成形した後、この円板を、クラウン部にロウ付けし、そ
の反対側をスカート部に電子ビーム溶接するものである
。
を製造する方法であり、所定の線膨張率を有した繊維材
を、鋳型内忙セットして純アルミ溶湯を流し込んでピス
トンクラウン部を成形し、他方、アルミ合金にて円板を
成形した後、この円板を、クラウン部にロウ付けし、そ
の反対側をスカート部に電子ビーム溶接するものである
。
［作 用］
上記構成によって、繊維強化層は、混入された繊維材の
特性により、ピストンの熱膨張を抑えると共に、その強
度を維持させる。また純アルミを母材としたことで、製
造時の熱歪みを適宜吸収する。円板は、ピストンクラウ
ン部とスカート部とを直接接合した場合の接合不良が生
じるのを未然に防ぐ。
特性により、ピストンの熱膨張を抑えると共に、その強
度を維持させる。また純アルミを母材としたことで、製
造時の熱歪みを適宜吸収する。円板は、ピストンクラウ
ン部とスカート部とを直接接合した場合の接合不良が生
じるのを未然に防ぐ。
また第二の発明の製造方法においては、純アルミ複合材
で成るピストンクラウン部と従来のアルミ合金製のスカ
ート部との一体的な接合を実現する。
で成るピストンクラウン部と従来のアルミ合金製のスカ
ート部との一体的な接合を実現する。
［実施例１
以下、本発明の実施例を、添付図面に従って説明する。
第１図および第２図は、第一の発明に係る内燃機関のピ
ストンの一実施例を示したものであり、従来と同様の構
成には同一符号を付し、説明を省略する。
ストンの一実施例を示したものであり、従来と同様の構
成には同一符号を付し、説明を省略する。
このピストン２１は、純アルミ製のピストンクラウン部
２２に、繊維材２３が混入されて成る繊維強化層２４を
形成し、その下部に、アルミ合金製の円板２５を設けた
ことを特長としている。
２２に、繊維材２３が混入されて成る繊維強化層２４を
形成し、その下部に、アルミ合金製の円板２５を設けた
ことを特長としている。
繊維材２３は、スカート部２６を成形するアルミ合金（
ＪＩＳ ＡＣ８＾）及び、母材たる純アルミよりも小さ
い線膨張率を有したセラミックスの連続繊維で成る。
ＪＩＳ ＡＣ８＾）及び、母材たる純アルミよりも小さ
い線膨張率を有したセラミックスの連続繊維で成る。
本実施例にあっては、この繊維材２３の束を、第３図に
示すように、縦方向及び横方向に互いに交差させて編ん
だ、織物２７として整形しである。
示すように、縦方向及び横方向に互いに交差させて編ん
だ、織物２７として整形しである。
この織物２７は、ピストンクラウン部２２に形成される
、燃焼室２８の深さよりも若干狭い幅ｄを有した帯状に
なっている。そしてこの織物２７が、径方向に順次重ね
るように設けられ、その間隙に、純アルミが充填されて
いる。すなわち、繊維材２３は、その配向が、軸方向と
径方向に整列されて混入されていることになる。また、
ピストンクラウン部２２の繊維含有率は、体積率で３０
〜５０％になるように形成されている。
、燃焼室２８の深さよりも若干狭い幅ｄを有した帯状に
なっている。そしてこの織物２７が、径方向に順次重ね
るように設けられ、その間隙に、純アルミが充填されて
いる。すなわち、繊維材２３は、その配向が、軸方向と
径方向に整列されて混入されていることになる。また、
ピストンクラウン部２２の繊維含有率は、体積率で３０
〜５０％になるように形成されている。
円板２５は、アルミニウム展伸材（ＡＮ −Ｍｎ合金）
で成形されており、繊維強化層２４の下面を被覆するよ
うに、円環状を呈して、スカート部２６との間に設けら
れている。従って、ピストンクラウン部２２は、実質的
には、繊維強化層２４と円板２５とで構成されているこ
とになるやそしてこれら、繊維強化層２４、円板２５及
びスカート部２６は、互いに密着状に接合されて、一体
的に形成されている。
で成形されており、繊維強化層２４の下面を被覆するよ
うに、円環状を呈して、スカート部２６との間に設けら
れている。従って、ピストンクラウン部２２は、実質的
には、繊維強化層２４と円板２５とで構成されているこ
とになるやそしてこれら、繊維強化層２４、円板２５及
びスカート部２６は、互いに密着状に接合されて、一体
的に形成されている。
次に本実施例の作用を説明する。
エンジンの運転時にあって、ピストンクラウン部２２は
、３００℃程度に昇温される。繊維強化層２４は、繊維
材２３の整列方向であるピストン２１の軸方向及び径方
向に、混入された繊維材２３の特性を発揮し、その熱膨
張量を減少させる。
、３００℃程度に昇温される。繊維強化層２４は、繊維
材２３の整列方向であるピストン２１の軸方向及び径方
向に、混入された繊維材２３の特性を発揮し、その熱膨
張量を減少させる。
従って、シリンダヘッド及びライナとのクリアランスを
、従来よりも小さくでき、デッドクリアランスを低減で
きる。すなわち、エンジンの燃焼効率の向上、出力向上
が達成される。そして、ピストンクラウン部２２を純ア
ルミで成形するようにしたので、鋳造割れの生じること
がない、これは、純アルミの伸び量（靭性のレベルを示
す）が、約５０％と、従来のアルミ合金（ＪＩＳ ＡＣ
８八等）が約１〜２％であるのと比べて、かなり大きく
、製造時の熱歪みを充分吸収できるからである。
、従来よりも小さくでき、デッドクリアランスを低減で
きる。すなわち、エンジンの燃焼効率の向上、出力向上
が達成される。そして、ピストンクラウン部２２を純ア
ルミで成形するようにしたので、鋳造割れの生じること
がない、これは、純アルミの伸び量（靭性のレベルを示
す）が、約５０％と、従来のアルミ合金（ＪＩＳ ＡＣ
８八等）が約１〜２％であるのと比べて、かなり大きく
、製造時の熱歪みを充分吸収できるからである。
また、伸びの大きいアルミ展伸材を円板２５としてイン
サートしたことにより、クラウン部２２との界面の、製
造時の熱歪みや、実働時のし−トサイクルによる熱歪み
に対して、十分熱歪みを吸収できる状態となり、耐久信
頼性の面でより優れたピストンが得られる。
サートしたことにより、クラウン部２２との界面の、製
造時の熱歪みや、実働時のし−トサイクルによる熱歪み
に対して、十分熱歪みを吸収できる状態となり、耐久信
頼性の面でより優れたピストンが得られる。
さらに、繊維強化層２４によって、燃焼室２８周りの強
度が高められると共に、サイドクリアランスｔ１を縮小
したことにより、ピストン２１のコールドスラップ音の
低減、オイル消費量の低減、及び排ガス中のパティキュ
レートの低減にも貢献できる。
度が高められると共に、サイドクリアランスｔ１を縮小
したことにより、ピストン２１のコールドスラップ音の
低減、オイル消費量の低減、及び排ガス中のパティキュ
レートの低減にも貢献できる。
なお、繊維材２３のセラミックスとしては、炭化ケイ素
やアルミナ等から選択すればよい、またカーボン（炭素
繊維）を使用してもよい。
やアルミナ等から選択すればよい、またカーボン（炭素
繊維）を使用してもよい。
次に、第二の発明に係わる内燃機関のピストンの製造方
法の一実施例を、上記実施例を製造する方法として説明
する。
法の一実施例を、上記実施例を製造する方法として説明
する。
先ず、径が１０μｍ程度の繊維材を、１０００〜３００
０本程度集めて束にし、これを縦横に編んで、帯状の織
物２７を形成する。（前出第３図参照）次に、この織物
２７を、所定幅ｄにして、心材３１に巻き付ける。〈第
４図参照） 巻き付けられた織物２７の外径が、ピストンクラウン部
２２の径と略等しくなると、バインダ或いはアルミワイ
ヤ３２で結束して固定する。（第５図参照） 次にこの結束された織物２７を、ピストンクラウン部の
鋳型３３にセットし、６５０〜７００℃程度の純アルミ
溶湯３４を、鋳型３３内に注ぐ、（第６図参照） 他方、円板２５をアルミニウム展伸材（ＡＪ！ −Ｍｎ
合金）にて、スカート部２６を従来同様のアルミ合金（
ＪＩＳ ＡＣ８Ａ）にて、それぞれ成形する。
０本程度集めて束にし、これを縦横に編んで、帯状の織
物２７を形成する。（前出第３図参照）次に、この織物
２７を、所定幅ｄにして、心材３１に巻き付ける。〈第
４図参照） 巻き付けられた織物２７の外径が、ピストンクラウン部
２２の径と略等しくなると、バインダ或いはアルミワイ
ヤ３２で結束して固定する。（第５図参照） 次にこの結束された織物２７を、ピストンクラウン部の
鋳型３３にセットし、６５０〜７００℃程度の純アルミ
溶湯３４を、鋳型３３内に注ぐ、（第６図参照） 他方、円板２５をアルミニウム展伸材（ＡＪ！ −Ｍｎ
合金）にて、スカート部２６を従来同様のアルミ合金（
ＪＩＳ ＡＣ８Ａ）にて、それぞれ成形する。
この際、スカート部２６には、円板２５との位置決めを
容易にするための突起３５を形成しておく。
容易にするための突起３５を形成しておく。
そしてこれら円板２５及びスカート部２６を、ピストン
クラウン部２２と一体的に接合させるべく、それぞれの
接合面３６．３７を付き合わせる。
クラウン部２２と一体的に接合させるべく、それぞれの
接合面３６．３７を付き合わせる。
（第７図参照）
そして、円板２５とピストンクラウン部２２とを、その
接合面３６において、「アルミろう付」にてロウ付けす
る。この「アルミろう付」は、ろう材（ＪＩＳ ＢＡ４
００３）を真空炉中で、６００”ｃニテ０つ付けして行
う。その後、この円板２５とスカート部２６とを、その
接合面３７において、「電子ビーム溶接」にて接合する
。この「電子ビーム溶接」は、溶込み深さが３０闇程度
の場合、溶接電流４１ｍＡ、溶接速度１ｍ／ｆｌｉｎ程
度で行う、（第８図参照） 接合完了後、機械加工により、燃焼斧２８、側面、ビン
穴５の仕上げ加工を行い、リング溝４を形成して、製品
化する。（前出第２図参照）このように、ピストンクラ
ウン部２２０円板２５、スカート部２６を、適切な方法
により互いに接合するようにしたので、繊維強化層２４
を有したピストンクラウン部２２を、一体的に備えたピ
ストン２１が実現される。
接合面３６において、「アルミろう付」にてロウ付けす
る。この「アルミろう付」は、ろう材（ＪＩＳ ＢＡ４
００３）を真空炉中で、６００”ｃニテ０つ付けして行
う。その後、この円板２５とスカート部２６とを、その
接合面３７において、「電子ビーム溶接」にて接合する
。この「電子ビーム溶接」は、溶込み深さが３０闇程度
の場合、溶接電流４１ｍＡ、溶接速度１ｍ／ｆｌｉｎ程
度で行う、（第８図参照） 接合完了後、機械加工により、燃焼斧２８、側面、ビン
穴５の仕上げ加工を行い、リング溝４を形成して、製品
化する。（前出第２図参照）このように、ピストンクラ
ウン部２２０円板２５、スカート部２６を、適切な方法
により互いに接合するようにしたので、繊維強化層２４
を有したピストンクラウン部２２を、一体的に備えたピ
ストン２１が実現される。
この接合に際し、もし、ピストンクラウン部２２と、ス
カート部２６とを、直接「電子ビーム溶接」すると、繊
維強化層２４の溶解によりガスが噴出し、溶接ビード中
にブローポールを生じ、接合不良となる。また「アルミ
ろう付」は、スカート部２６が低融点のア゛ルミ鋳物で
製造されているため、ロウ付は温度で熱変形や溶解を生
じ、ロウ付けできない０本第二の発明は、このような事
情を考慮して成されたものである。
カート部２６とを、直接「電子ビーム溶接」すると、繊
維強化層２４の溶解によりガスが噴出し、溶接ビード中
にブローポールを生じ、接合不良となる。また「アルミ
ろう付」は、スカート部２６が低融点のア゛ルミ鋳物で
製造されているため、ロウ付は温度で熱変形や溶解を生
じ、ロウ付けできない０本第二の発明は、このような事
情を考慮して成されたものである。
また、織物２５を巻き付けて結束するようにしたので、
高圧鍛造したときに、繊維の方向性が変化することがな
く、所望の配向を有した繊維強化層２４が成形できる。
高圧鍛造したときに、繊維の方向性が変化することがな
く、所望の配向を有した繊維強化層２４が成形できる。
すなわち、所望の熱膨張度が得られる。そして、織物２
５は、短繊維の集合体（グリフオーム）等に比べてセッ
ト作業における取り扱いが行い易く、作業性がよい。
５は、短繊維の集合体（グリフオーム）等に比べてセッ
ト作業における取り扱いが行い易く、作業性がよい。
これは、従来のＦＲＭ［のピストンの、製造上の課題を
考慮してなされているものである。すなわち、従来は、
高圧鍛造したときに、繊維の方向性（配向）が変化して
所望の熱膨張度が得られない、また、短繊維の集合体が
扱い難く、鋳造作業性が悪い、等の課題があった０本実
施例は、これらを解決するものである。
考慮してなされているものである。すなわち、従来は、
高圧鍛造したときに、繊維の方向性（配向）が変化して
所望の熱膨張度が得られない、また、短繊維の集合体が
扱い難く、鋳造作業性が悪い、等の課題があった０本実
施例は、これらを解決するものである。
なお、織物２５の編み方は、縦横に限らず、斜めにした
ものであってもよい。
ものであってもよい。
さらに本発明者らは、この方法によってピストンを製造
したが、径方向及び軸方向に安定した線＃張係数を有し
たものとなり、径方向では、室温〜３００℃換算で、７
Ｘ１０−’／’Ｃ程度となり、従来のアルミ合金（Ｊ
ＩＳ ＡＣ８Ａ）製のピストンの約１７３程度になった
、との結果を得ている。
したが、径方向及び軸方向に安定した線＃張係数を有し
たものとなり、径方向では、室温〜３００℃換算で、７
Ｘ１０−’／’Ｃ程度となり、従来のアルミ合金（Ｊ
ＩＳ ＡＣ８Ａ）製のピストンの約１７３程度になった
、との結果を得ている。
［発明の効果］
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を
発揮する。
発揮する。
（１）純アルミ製のピストンクラウン部に、小さい線膨
張率を有した繊維材を混入させた繊維強化層を形成し、
スカート部と一体的に接合させるためのアルミ合金製の
円板を介設したので、デッドクリアランスを低減でき、
内燃機関の燃焼効率向上、出力向上が達成されると共に
、品質の安定したピストンとすることができる。
張率を有した繊維材を混入させた繊維強化層を形成し、
スカート部と一体的に接合させるためのアルミ合金製の
円板を介設したので、デッドクリアランスを低減でき、
内燃機関の燃焼効率向上、出力向上が達成されると共に
、品質の安定したピストンとすることができる。
（２）繊維材を鋳型内忙セットして純アルミ溶湯を流し
込んでピストンクラウン部を成形し、アルミ合金にて円
板を成形した後、それぞれロウ付け、電子ビー、み溶接
するので、内燃機関の燃焼効率向上、出力向上が達成さ
れて、しかも品質の安定したピストンが実現できる。
込んでピストンクラウン部を成形し、アルミ合金にて円
板を成形した後、それぞれロウ付け、電子ビー、み溶接
するので、内燃機関の燃焼効率向上、出力向上が達成さ
れて、しかも品質の安定したピストンが実現できる。
第１図は第一の発明に係わる内燃機関のピストンの一実
施例を示した斜視図、第２図はその側断面図、第３図は
その繊維材を示した平面図、第４図乃至第８図は第二の
発明に係わる内燃機関のピストンの製造方法の一実施例
を示した説明図、第９図は従来の内燃機関のピストンを
示した側断面図、第１０図は池の従来の内燃機関のピス
トンを示した斜視図である。 図中、２１はピストン、２２はピストンクラウン部、２
３は繊維材、２４は繊維強化層、２５は円板、２６はス
カート部である。 第 図 ２５・・・円板２ 第 図
施例を示した斜視図、第２図はその側断面図、第３図は
その繊維材を示した平面図、第４図乃至第８図は第二の
発明に係わる内燃機関のピストンの製造方法の一実施例
を示した説明図、第９図は従来の内燃機関のピストンを
示した側断面図、第１０図は池の従来の内燃機関のピス
トンを示した斜視図である。 図中、２１はピストン、２２はピストンクラウン部、２
３は繊維材、２４は繊維強化層、２５は円板、２６はス
カート部である。 第 図 ２５・・・円板２ 第 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、純アルミ製のピストンクラウン部に、この母材より
も小さい線膨張率を有した繊維材を混入させた繊維強化
層を形成し、上記クラウン部の下部に、スカート部と一
体的に接合させるためのアルミ合金製の円板を介設した
ことを特徴とする内燃機関のピストン。 ２、所定の線膨張率を有した繊維材を、鋳型内忙セット
して純アルミ溶湯を流し込んでピストンクラウン部を成
形し、他方、アルミ合金にて円板を成形した後、該円板
を、上記クラウン部にロウ付けし、その反対側をスカー
ト部に電子ビーム溶接することを特徴とする内燃機関の
ピストンの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63332600A JP2718124B2 (ja) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | 内燃機関のピストンの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63332600A JP2718124B2 (ja) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | 内燃機関のピストンの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02176147A true JPH02176147A (ja) | 1990-07-09 |
| JP2718124B2 JP2718124B2 (ja) | 1998-02-25 |
Family
ID=18256759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63332600A Expired - Lifetime JP2718124B2 (ja) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | 内燃機関のピストンの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2718124B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5537970A (en) * | 1994-04-19 | 1996-07-23 | General Motors Corporation | Apparatus and method for determining piston dimension |
| CN102619640A (zh) * | 2012-04-10 | 2012-08-01 | 无锡工艺职业技术学院 | 陶瓷铠装内燃机活塞及其制造方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5982552A (ja) * | 1982-10-29 | 1984-05-12 | Toyota Motor Corp | 内燃機関用ピストン |
| JPS59155551A (ja) * | 1983-02-25 | 1984-09-04 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | セラミツクス組込型エンジンピストン及びその製造方法 |
| JPS60175751A (ja) * | 1984-02-20 | 1985-09-09 | Ngk Spark Plug Co Ltd | セラミツク組込型ピストン |
| JPS60240854A (ja) * | 1984-05-15 | 1985-11-29 | Toyota Motor Corp | 軽金属製内燃機関用ピストン |
| JPS6357344U (ja) * | 1986-09-30 | 1988-04-16 | ||
| JPS63138141A (ja) * | 1986-11-29 | 1988-06-10 | Kobe Steel Ltd | 内燃機関のピストンの製造方法 |
-
1988
- 1988-12-28 JP JP63332600A patent/JP2718124B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5982552A (ja) * | 1982-10-29 | 1984-05-12 | Toyota Motor Corp | 内燃機関用ピストン |
| JPS59155551A (ja) * | 1983-02-25 | 1984-09-04 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | セラミツクス組込型エンジンピストン及びその製造方法 |
| JPS60175751A (ja) * | 1984-02-20 | 1985-09-09 | Ngk Spark Plug Co Ltd | セラミツク組込型ピストン |
| JPS60240854A (ja) * | 1984-05-15 | 1985-11-29 | Toyota Motor Corp | 軽金属製内燃機関用ピストン |
| JPS6357344U (ja) * | 1986-09-30 | 1988-04-16 | ||
| JPS63138141A (ja) * | 1986-11-29 | 1988-06-10 | Kobe Steel Ltd | 内燃機関のピストンの製造方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5537970A (en) * | 1994-04-19 | 1996-07-23 | General Motors Corporation | Apparatus and method for determining piston dimension |
| CN102619640A (zh) * | 2012-04-10 | 2012-08-01 | 无锡工艺职业技术学院 | 陶瓷铠装内燃机活塞及其制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2718124B2 (ja) | 1998-02-25 |
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