JPH0357173B2 - - Google Patents
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- JPH0357173B2 JPH0357173B2 JP56191920A JP19192081A JPH0357173B2 JP H0357173 B2 JPH0357173 B2 JP H0357173B2 JP 56191920 A JP56191920 A JP 56191920A JP 19192081 A JP19192081 A JP 19192081A JP H0357173 B2 JPH0357173 B2 JP H0357173B2
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Classifications
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Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Description
［産業上の利用分野］
本発明は、エンジン用ピストンに係り、更に詳
細にはリング溝にピストンリングが嵌め込まれた
エンジン用ピストンに係る。
［従来の技術］
自動車用エンジンの如きエンジンに於ては、エ
ンジンの性能に対する要求が高くなるにつれて、
ピストンの比強度や剛性が優れていることに加え
て、その摺動面が耐摩耗性に優れていることが強
く要請されるようになつてきた。ピストンの比強
度や耐摩耗性等を向上させる一つの手段として、
その要部を各種の無機質繊維等を強化材としアル
ミニウム合金の如き軽金属をマトリツクスとする
複合材料にて構成することが試られている。かか
る複合材料の一つとして、アルミナ質繊維を強化
材とし、アルミニウム、マグネシウム、又はそれ
らの合金をマトリツクスとする繊維強化金属複合
材料は既に知られており、かかる繊維強化金属複
合材料によれば、ピストンの比強度や耐摩耗性等
を向上させることができる。
［発明が解決しようとする課題］
しかし、ピストンの少なくともリング溝部を上
述の如き繊維強化金属複合材料にて構成した場合
には、強化繊維の種類やピストンリングの材質に
よつてはリング溝の壁面又はピストンリングの摩
耗量が著しく増大し、従つてピストンの性能を向
上させることによつてエンジンの高性能化を達成
することができない。
本願発明者等は、ピストン及びピストンリング
用の材料の組合せであつて、その一方の材料がア
ルミナ−シリカ繊維又はアルミナ繊維を強化材と
しアルミニウム合金の如き軽金属をマトリツクス
とする繊維強化金属複合材料であり、その他方の
材料が鋼である材料の組合せに於て、それら両方
の材料の摩耗量を共に最小限に抑えるためには、
それらの組成や材質の組合せとしては如何なるも
のが適切であるかについて種々の実験的研究を行
なつた結果、それぞれ特定の特徴を有するもので
なければならないことを見出した。
本発明は、本願発明者等が行なつた上述の如き
実験的研究の結果得られた知見に基き、リング溝
にピストンリングが嵌め込まれたエンジン用ピス
トンであつて、ピストンの少なくともリング溝部
がアルミナ−シリカ繊維を強化材としアルミニウ
ム合金の如き軽金属をマトリツクスとする繊維強
化金属複合材料にて構成され、ピストンリングが
鋼にて構成され、それら両方の部材の互いに他に
対する摺動面に於ける耐摩耗性が改善されたエン
ジン用ピストンを提供することを目的としてい
る。
［課題を解決するための手段］
かかる目的は、本発明によれば、リング溝にピ
ストンリングが嵌め込まれたエンジン用ピストン
にして、前記ピストンの少なくとも前記ピストン
リングに対する摺動面部は40〜65wt％のアルミ
ナと残部としてのシリカとよりなるアルミナ−シ
リカ繊維を強化材としアルミニウム、マグネシウ
ム、それらの合金よりなる群より選択された金属
をマトリツクスとする複合材料にて構成されてお
り、前記ピストンリングの少なくとも前記ピスト
ンに対する摺動面部は硬さHv（10Kg）が250以上
500以下の鋼にて構成されていることを特徴とす
るエンジン用ピストンによつて達成される。
尚ピストンが複数個のピストンリング及びリン
グ溝を有する場合には、少なくともトツプリング
及びトツプリング溝が上述の如く構成される。
［発明の作用］
アルミナ−シリカ繊維はアルミニウム合金等よ
りも硬いがアルミナ繊維ほど硬質ではないので、
ピストンリングの構成材料が鋼である場合にはそ
の硬さによつてはリング溝の壁面又はピストンリ
ングの何れかの摩耗量が高い値になる。また強化
繊維がアルミナ−シリカ繊維である場合であつて
も、そのアルミナ含有量によつてもリング溝の壁
面又はピストンリングの何れかの摩耗量が高い値
になる。
本発明によれば、ピストンの少なくともピスト
ンリングに対する摺動面部は40〜65wt％のアル
ミナと残部としてのシリカとよりなるアルミナ−
シリカ繊維を強化材としてアルミニウム、マグネ
シウム、それらの合金よりなる群より選択された
金属をマトリツクスとする複合材料にて構成さ
れ、ピストンリングの少なくともピストンに対す
る摺動面部は硬さHv（10Kg）が250以上500以下の
鋼にて構成されている。
後に説明する本願発明者等が行なつた実験的研
究の結果からも明らかである如く、この組成のア
ルミナ−シリカ繊維及び硬さHv（10Kg）が250以
上500以下の鋼の組合せによれば、ピストンのリ
ング溝の壁面及びピストンリング両方の摩耗量が
最小限に抑えられ、これによりピストンの耐久性
が改善され、エンジンの性能が向上される。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例
について詳細に説明する。
［実施例］
摩耗試験
まず、互いに当接して相対的に摺動する二つの
材料の組合せであつて、その一方の材料がアルミ
ナ−シリカ繊維等を強化繊維としアルミニウム合
金の如き軽金属をマトリツクスとする繊維強化金
属複合材料であり、その他方の材料が鋼である材
料の組合せに於て、それぞれの材料の組成や材質
が如何なるものであるのが適切であるかについて
本願発明者等が行なつた摩耗試験について説明す
る。
繊維径2.8μのアルミナ−シリカ繊維（55wt％
Al2O3、45wt％SiO2）をカサ密度0.16ｇ／cm3にて
無作為に配向した繊維成形体を強化材とし、アル
ミニウム合金（JIS規格AC8A）をマトリツクス
とする複合材料を製造し、大きさが16×６×10mm
であり、その一つの面（16mm×10mm）を試験面と
するブロツク試験片を作成した。また比較用とし
て、繊維径3.0μのアルミナ繊維（95wt％Al2O3、
5wt％SiO2）をカサ密度0.16ｇ／cm3にて無作為に
配向した繊維成形体を強化材とし、アルミニウム
合金（JIS規格AC8A）をマトリツクスとする複
合材料、及び繊維にて強化されていないアルミニ
ウム合金（JIS規格AC8A）のみよりなる上述の
ブロツク試験片と同一寸法のブロツク試験片を作
成した。
これらの試験片を順次摩擦摩耗試験機にセツト
し、相手部材である外径35mm、内径30mm、幅10mm
の鋼（JIS規格SUS420J2）製の円筒試験片の外
周面と接触させ、それら試験片の接触部に常温の
潤滑油（キヤツスルモータオイル5W−30）を供
給しつつ、押圧力60Kg、回転数160rpmにて円筒
試験片を１時間回転させる摩耗試験を行なつた。
尚この摩耗試験に於ては、熱処理により円筒試験
片の硬さHv（10Kg）を200、250、350、400、500、
600の６段階に設定し、以下の表１に示すブロツ
ク試験片と円筒試験片との組合せＡ〜Ｈについて
試験を行なつた。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to an engine piston, and more particularly to an engine piston in which a piston ring is fitted into a ring groove. [Prior Art] In engines such as automobile engines, as demands for engine performance become higher,
In addition to pistons having excellent specific strength and rigidity, there is a strong demand for their sliding surfaces to have excellent wear resistance. As a means to improve the specific strength and wear resistance of pistons,
Attempts have been made to construct the main part from a composite material in which various inorganic fibers are used as reinforcements and light metals such as aluminum alloys are used as a matrix. As one such composite material, a fiber-reinforced metal composite material in which alumina fiber is used as a reinforcing material and aluminum, magnesium, or an alloy thereof is used as a matrix is already known. According to such a fiber-reinforced metal composite material, The specific strength, wear resistance, etc. of the piston can be improved. [Problems to be Solved by the Invention] However, when at least the ring groove portion of the piston is made of a fiber-reinforced metal composite material as described above, depending on the type of reinforcing fibers and the material of the piston ring, the wall surface of the ring groove may Alternatively, the amount of wear on the piston rings increases significantly, making it impossible to achieve higher performance of the engine by improving the performance of the piston. The present inventors have proposed a combination of materials for pistons and piston rings, one of which is a fiber-reinforced metal composite material with alumina-silica fibers or alumina fibers as a reinforcement and a light metal such as an aluminum alloy as a matrix. In order to minimize the amount of wear of both materials in a combination of materials in which the other material is steel,
As a result of conducting various experimental studies on the appropriate combination of compositions and materials for these materials, it was found that each material must have specific characteristics. The present invention is based on the findings obtained as a result of the above-mentioned experimental research conducted by the inventors of the present invention, and is an engine piston in which a piston ring is fitted into a ring groove, wherein at least the ring groove portion of the piston is made of aluminium. - Constructed of a fiber-reinforced metal composite material with silica fiber as a reinforcement and a light metal such as an aluminum alloy as a matrix, the piston ring being constructed of steel, and the resistance of the sliding surfaces of both members relative to each other. The purpose of the present invention is to provide an engine piston with improved wear resistance. [Means for Solving the Problems] According to the present invention, the present invention provides an engine piston in which a piston ring is fitted into a ring groove, and at least the sliding surface portion of the piston with respect to the piston ring is 40 to 65 wt%. The piston ring is made of a composite material with alumina-silica fibers as a reinforcing material and a matrix of a metal selected from the group consisting of aluminum, magnesium, and alloys thereof. At least the sliding surface against the piston has a hardness of Hv (10Kg) of 250 or more.
This is achieved by an engine piston characterized in that it is constructed of steel of 500 or less. When the piston has a plurality of piston rings and ring grooves, at least the top ring and the top ring groove are configured as described above. [Operation of the invention] Alumina-silica fibers are harder than aluminum alloys, but not as hard as alumina fibers, so
When the constituent material of the piston ring is steel, the amount of wear on either the wall surface of the ring groove or the piston ring will be high depending on its hardness. Further, even when the reinforcing fibers are alumina-silica fibers, the amount of wear on either the ring groove wall surface or the piston ring becomes high depending on the alumina content. According to the present invention, at least the sliding surface portion of the piston with respect to the piston ring is made of alumina made of 40 to 65 wt% alumina and the balance silica.
It is made of a composite material with silica fiber as a reinforcement material and a metal selected from the group consisting of aluminum, magnesium, and their alloys as a matrix, and at least the sliding surface of the piston ring against the piston has a hardness of 250 Hv (10 kg). Constructed of over 500 steel. As is clear from the results of experimental research conducted by the inventors, which will be explained later, the combination of alumina-silica fiber with this composition and steel with a hardness Hv (10 kg) of 250 to 500, The amount of wear on both the piston ring groove wall and the piston ring is minimized, which improves piston durability and engine performance. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The invention will be explained in detail below by way of example embodiments with reference to the accompanying figures. [Example] Wear test First, it is a combination of two materials that come into contact with each other and slide relative to each other, one of which is a reinforcing fiber such as alumina-silica fiber and a light metal such as an aluminum alloy as a matrix. In a combination of materials in which one material is a fiber-reinforced metal composite material and the other material is steel, the inventors of the present application have conducted research on the appropriate composition and quality of each material. The abrasion test will be explained. Alumina-silica fiber (55wt%) with a fiber diameter of 2.8μ
Producing a composite material using a randomly oriented fiber molded body (Al 2 O 3 , 45 wt% SiO 2 ) with a bulk density of 0.16 g/cm 3 as a reinforcing material and an aluminum alloy (JIS standard AC8A) as a matrix, Size is 16 x 6 x 10mm
A block test piece was prepared using one surface (16 mm x 10 mm) as the test surface. For comparison, alumina fibers (95wt% Al 2 O 3 ,
5 wt% SiO 2 ) with a bulk density of 0.16 g/cm 3 as a reinforcement material and a matrix of aluminum alloy (JIS standard AC8A), and a composite material that is not reinforced with fibers. A block test piece made only of aluminum alloy (JIS standard AC8A) and having the same dimensions as the above-mentioned block test piece was prepared. These test pieces were sequentially set in a friction and wear tester, and the mating parts were 35 mm in outer diameter, 30 mm in inner diameter, and 10 mm in width.
The outer peripheral surface of a cylindrical test piece made of steel (JIS standard SUS420J2) was brought into contact with the outer circumferential surface of the test piece, and while supplying lubricating oil at room temperature (cathle motor oil 5W-30) to the contact area of the test piece, the pressing force was 60 kg and the rotation was performed. A wear test was conducted by rotating a cylindrical test piece for one hour at several 160 rpm.
In this wear test, the hardness of the cylindrical test piece was changed to 200, 250, 350, 400, 500, Hv (10Kg) by heat treatment.
600, and tests were conducted on combinations A to H of block test pieces and cylindrical test pieces shown in Table 1 below.
【表】【table】
【表】
上述の摩耗試験の結果を第１図に示す。尚第１
図に於て、上半分はブロツク試験片の摩耗量（摩
耗痕深さμ）を表しており、下半分は相手材であ
る円筒試験片の摩耗量（摩耗減量mg）を表してお
り、記号Ａ〜Ｈはそれぞれ上掲の表１に於ける試
験片の組合せＡ〜Ｈに対応している。
この第１図より、組合せＦ及びＨのブロツク試
験片の摩耗量は非常に大きいのに対し、組合せＡ
〜Ｅ及びＧのブロツク試験片の摩耗量は非常に小
さいことが解る。また相手材としての円筒試験片
の摩耗については、組合せＡの円筒試験片は組合
せＨの円筒試験片よりその摩耗量が大きいのに対
し、硬さHv（10Kg）が250〜600である組合せＢ〜
Ｆの円筒試験片の摩耗量は、組合せＨの場合と同
等若しくはそれよりも極く僅かに大きい程度であ
ることが解る。また組合せＧの円筒試験片の摩耗
量は組合せＢ〜Ｅの場合よりも大きいことが解
る。
また、40〜65wt％のアルミナと残部としての
シリカとよりなる種々の組成のアルミナ−シリカ
繊維を強化材とし、アルミニウム、マグネシウ
ム、マグネシウム合金をマトリツクスとする複合
材料にてブロツク試験片を作成し、上述の摩耗試
験と同様の摩耗試験を行なつたところ、第１図に
示された結果と実質的に同様の傾向を示す試験結
果を得た。
これらの摩耗試験の結果より、互いに当接して
相対的に摺動する二つの材料の組合せであつて、
その一方の材料がアルミナ−シリカ繊維を強化材
とし、アルミニウム合金の如き軽金属をマトリツ
クスとする複合材料であり、その材料の材料が鋼
である二つの部材の組合せに於ては、複合材料は
40〜65wt％のアルミナと残部としてのシリカと
よりなるアルミナ−シリカ繊維を強化材とし、ア
ルミニウム、マグネシウム、それらの合金よりな
る群より選択された金属をマトリツクスとする複
合材料であり、鋼はその硬さHv（10Kg）が250以
上500以下、特に350以上500以下の鋼であること
が好ましいことが解る。
具体的実施例
次に本発明によるエンジン用ピストンの具体的
実施例について説明する。
第２図は上述の実施例を示す解図的縦断面図、
第３図はその要部を示す解図的拡大部分縦断面
図、第４図はピストンリング（トツプリング）を
拡大して示す解図的部分縦断面図である。これら
の図に於て、１はピストンであり、アルミニウム
合金（JIS規格AC8A）にて構成されている。ピ
ストン１の側部外周面２には、燃焼ガスがピスト
ン１とシリンダブロツク３のシリンダ壁面との間
を経てエンジンの燃焼室より漏洩するのを防止す
るコンプレツシヨンリング４及び５を受入れる二
つのリング溝６及び７と、余分のオイルを掻落す
オイルリング８を受入れるリング溝９とが形成さ
れている。図示の実施例に於ては、ピストン１の
側部外周面２に沿うピストンヘツド１０よりトツ
プリング溝６の下面１１の下方までの部分は、繊
維径3μのアルミナ−シリカ繊維（55wt％Al2O3）、
45wt％SiO2）をカサ密度0.14ｇ／cm3にて無作為
に配向してなる繊維成形体を強化材とし、ピスト
ン１の他の部分を構成するアルミニウム合金
（JIS規格AC8A）をマトリツクスとする複合材料
１２にて構成されている。この複合材料１２はト
ツプリング４を受入れるトツプリング溝６の壁面
を郭定しており、またピストンの側部外周面２に
露出する部分にてトツプランド１３及びセカンド
ランド１４の一部を郭定している。
尚、かかるピストンはそれを鋳造するための鋳
型のモールドキヤビテイ底壁上に繊維成形体を載
置し、その鋳型に液密的に嵌合するプランジヤに
よりアルミニウム合金を加圧しつつ凝固させてピ
ストン予成形体とし、それを熱処理（T6処理）
した後所定の寸法に加工し、更にリング溝６，
７，９を形成することによつて製造されてよい。
上述の如きピストン１と互いに当接して相対的
に摺動するトツプリング４は、ステンレス鋼
（JIS規格SUS420J2、硬さHv（10Kg）＝420）にて
構成されている。特に図示の実施例は7゜のキース
トンリングとして構成されており、そのシリンダ
ブロツク３のシリンダ壁面との摺動面部にモリブ
デン溶射層１５が形成されたものである。
上述の如く構成されたピストンとピストンリン
グとを４気筒４サイクルデイーゼルエンジンに組
込み、下記の表２に示す試験条件にて摩耗試験を
行なつた。[Table] Figure 1 shows the results of the above wear test. The first
In the figure, the upper half represents the wear amount (wear scar depth μ) of the block test piece, and the lower half represents the wear amount (wear loss mg) of the mating cylindrical test piece. A to H correspond to test piece combinations A to H in Table 1 above, respectively. From this Figure 1, the wear amount of the block test pieces of combinations F and H is very large, whereas the wear amount of the block test pieces of combinations F and H is very large.
It can be seen that the amount of wear of the block test pieces E and G is very small. Regarding the wear of the cylindrical test piece as a mating material, the cylindrical test piece of combination A has a larger amount of wear than the cylindrical test piece of combination H, whereas the cylindrical test piece of combination B has a hardness Hv (10 kg) of 250 to 600. ~
It can be seen that the wear amount of the cylindrical test piece of F is the same as or only slightly larger than that of combination H. It can also be seen that the wear amount of the cylindrical test piece of combination G is larger than that of combinations B to E. In addition, block test pieces were prepared using composite materials with alumina-silica fibers of various compositions consisting of 40 to 65 wt% alumina and the balance silica as reinforcement materials, and aluminum, magnesium, and magnesium alloy as a matrix. When a wear test similar to the above-described wear test was conducted, test results showing substantially the same tendency as those shown in FIG. 1 were obtained. From the results of these wear tests, it was found that the combination of two materials that come into contact with each other and slide relative to each other,
When one of the materials is a composite material with alumina-silica fiber as a reinforcement and a light metal such as an aluminum alloy as a matrix, and the material of the material is steel, the composite material is
It is a composite material in which the reinforcing material is alumina-silica fiber consisting of 40 to 65 wt% alumina and the balance silica, and the matrix is a metal selected from the group consisting of aluminum, magnesium, and their alloys. It can be seen that steel with a hardness Hv (10 kg) of 250 or more and 500 or less, particularly 350 or more and 500 or less is preferable. Specific Examples Next, specific examples of the engine piston according to the present invention will be described. FIG. 2 is an illustrative longitudinal sectional view showing the above-mentioned embodiment;
FIG. 3 is an illustrative enlarged partial longitudinal sectional view showing the main parts thereof, and FIG. 4 is an illustrative partial longitudinal sectional view showing an enlarged piston ring (top ring). In these figures, 1 is a piston, which is made of aluminum alloy (JIS standard AC8A). The side outer circumferential surface 2 of the piston 1 has two compression rings 4 and 5 for receiving compression rings 4 and 5 that prevent combustion gases from leaking from the combustion chamber of the engine through the space between the piston 1 and the cylinder wall surface of the cylinder block 3. Ring grooves 6 and 7 and a ring groove 9 for receiving an oil ring 8 for scraping off excess oil are formed. In the illustrated embodiment, the portion from the piston head 10 along the side outer circumferential surface 2 of the piston 1 to below the lower surface 11 of the top ring groove 6 is made of alumina-silica fibers (55 wt% Al 2 O3 ),
A fiber molded body made of randomly oriented 45 wt% SiO 2 ) with a bulk density of 0.14 g/cm 3 is used as a reinforcing material, and an aluminum alloy (JIS standard AC8A) that constitutes the other parts of the piston 1 is used as a matrix. It is made of a composite material 12. This composite material 12 defines the wall surface of the top ring groove 6 that receives the top ring 4, and also defines a part of the top land 13 and second land 14 in the portion exposed to the side outer peripheral surface 2 of the piston. ing. The piston is made by placing a fiber molded body on the bottom wall of a mold cavity of a mold for casting the piston, and solidifying the aluminum alloy while pressurizing it with a plunger that fits in the mold in a liquid-tight manner. Preformed body and heat treated (T6 treatment)
After that, it is processed to the specified dimensions, and then the ring groove 6,
7 and 9. The top ring 4, which contacts and slides relative to the piston 1 as described above, is made of stainless steel (JIS standard SUS420J2, hardness Hv (10 kg) = 420). In particular, the illustrated embodiment is configured as a 7° keystone ring, and a molybdenum sprayed layer 15 is formed on the sliding surface of the cylinder block 3 with the cylinder wall surface. The piston and piston ring constructed as described above were assembled into a 4-cylinder, 4-stroke diesel engine, and a wear test was conducted under the test conditions shown in Table 2 below.
【表】
この摩耗試験の結果、トツプリング溝６の上面
１６及び下面１１の摩耗量は共に5.5μであり、ト
ツプリング４の下面１７の摩耗量は5.0μであるこ
とが解つた。この試験結果より、上述の実施例に
よるピストンとピストンリングとの組合せによれ
ば、現在汎用されているアルミニウム合金（JIS
規格AC8A）製のピストンと鋳鉄製のピストンリ
ング又は上下面がクロムめつきされた鋳鉄製ピス
トンリングとの組合せに比較して、リング溝の摩
耗量は１／４に低減され、またピストンリング上
下面の摩耗量はそれらの場合と同等に維持される
ことが解る。
更に上述の実機による摩耗試験と同様の摩耗試
験を複合材料中のアルミナ−シリカ繊維のアルミ
ナ組成を種々に変化させて行なつたところ、アル
ミナの組成値が65wt％以上の場合にはトツプリ
ング下面の摩耗量が増大し、またアルミナの組成
値が40wt％以下の場合にはトツプリング溝下面
の摩耗量が増大し、アルミナ−シリカ繊維にてア
ルミニウム合金を強化した効果を得ることができ
ないことが認められた。このことから、複合材料
の強化繊維としてアルミナ−シリカ繊維は40〜
65wt％のアルミナと残部としてのシリカとより
なるものが好ましいことが解る。
以上に於ては本発明を幾つかの実施例について
詳細に説明したが、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他の
種々の実施例が可能であることは当業者にとつて
明らかであろう。
［発明の効果］
以上の説明より明らかである如く、本発明によ
れば、ピストンのリング溝部及びピストンリング
がそれぞれ互いに両者の摩耗量を低減する点に於
て相性のよい特定の組成のアルミナ−シリカ繊維
にて強化された複合材料及び硬さHv（10Kg）が
250以上500以下の鋼にて構成されるので、ピスト
ンのリング溝の壁面及びピストンリング両方の摩
耗量を最小限に抑えることができ、これによりピ
ストンの耐久性を改善してエンジンの性能を向上
させることができる。[Table] As a result of this wear test, it was found that the amount of wear on the top surface 16 and bottom surface 11 of the top ring groove 6 was both 5.5μ, and the amount of wear on the bottom surface 17 of the top ring 4 was 5.0μ. From this test result, it was found that the combination of the piston and piston ring according to the above-mentioned example showed that the currently widely used aluminum alloy (JIS
Compared to a combination of a piston made of standard AC8A) and a cast iron piston ring, or a cast iron piston ring with chromium plated upper and lower surfaces, the amount of wear on the ring groove is reduced to 1/4, and the amount of wear on the piston ring is reduced to 1/4. It can be seen that the amount of wear on the lower surface is maintained at the same level as in those cases. Furthermore, when we conducted wear tests similar to the wear test using the actual machine described above while varying the alumina composition of the alumina-silica fibers in the composite material, we found that when the alumina composition value was 65wt% or more, the bottom surface of the top In addition, if the alumina composition value is less than 40wt%, the amount of wear on the bottom surface of the top spring groove will increase, and the effect of reinforcing the aluminum alloy with alumina-silica fibers may not be obtained. Admitted. From this, alumina-silica fibers are used as reinforcing fibers for composite materials.
It can be seen that a material consisting of 65 wt% alumina and the balance silica is preferred. Although the present invention has been described above in detail with reference to several embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various other embodiments are possible within the scope of the present invention. It will be clear to those skilled in the art that [Effects of the Invention] As is clear from the above description, according to the present invention, the ring groove of the piston and the piston ring are made of alumina of a specific composition that is compatible with each other in terms of reducing the amount of wear of both. Composite material reinforced with silica fiber and hardness Hv (10Kg)
Since it is made of steel with a hardness of 250 to 500, it is possible to minimize the amount of wear on both the piston ring groove wall and the piston ring, thereby improving the durability of the piston and improving engine performance. can be done.
第１図は本願発明者等が行なつた摩耗試験の結
果を示すグラフ、第２図は本発明によるエンジン
用ピストンの一つの実施例を示す解図的縦断面
図、第３図は第２図に示された実施例の要部を示
す解図的拡大部分縦断面図、第４図はピストンリ
ング（トツプリング）を拡大して示す解図的部分
縦断面図である。
１…ピストン、２…側部外周面、３…シリンダ
ブロツク、４…トツプリング、５…セカンドリン
グ、６…トツプリング溝、７…セカンドリング
溝、８…オイルリング、９…リング溝、１０…ピ
ストンヘツド、１１…トツプリング溝の下面、１
２…複合材料、１３…トツプランド、１４…セカ
ントランド、１５…モリブデン溶射層、１６…ト
ツプリング溝の上面、１７…トツプリングの下
面。
FIG. 1 is a graph showing the results of a wear test conducted by the inventors of the present application, FIG. FIG. 4 is an illustrative enlarged partial vertical sectional view showing the main parts of the embodiment shown in the figure, and FIG. 4 is an illustrative partial longitudinal sectional view showing an enlarged piston ring (top ring). DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Piston, 2...Side outer peripheral surface, 3...Cylinder block, 4...Top ring, 5...Second ring, 6...Top ring groove, 7...Second ring groove, 8...Oil ring, 9...Ring groove, 10... Piston head, 11... Bottom surface of top ring groove, 1
2... Composite material, 13... Top land, 14... Second land, 15... Molybdenum sprayed layer, 16... Top surface of top ring groove, 17... Bottom surface of top ring.
Claims (1)
ンジン用ピストンにして、前記ピストンの少なく
とも前記ピストンリングに対する摺動面部は40〜
65wt％のアルミナと残部としてのシリカとより
なるアルミナ−シリカ繊維を強化材としアルミニ
ウム、マグネシウム、それらの合金よりなる群よ
り選択された金属をマトリツクスとする複合材料
にて構成されており、前記ピストンリングの少な
くとも前記ピストンに対する摺動面部は硬さHv
（10Kg）が250以上500以下の鋼にて構成されてい
ることを特徴とするエンジン用ピストン。 ２ 特許請求の範囲第１項のエンジン用ピストン
に於て、前記鋼の硬さHv（10Kg）は350以上500以
下であることを特徴とするエンジン用ピストン。[Scope of Claims] 1. An engine piston in which a piston ring is fitted into a ring groove, in which at least a sliding surface portion of the piston with respect to the piston ring has a diameter of 40 to 40 mm.
The piston is made of a composite material made of alumina-silica fibers, which are made of 65wt% alumina and the balance is silica, as a reinforcing material, and a matrix of metals selected from the group consisting of aluminum, magnesium, and alloys thereof. At least the sliding surface of the ring relative to the piston has a hardness of Hv.
(10Kg) is made of steel with a weight of 250 or more and 500 or less. 2. The engine piston according to claim 1, wherein the steel has a hardness Hv (10 kg) of 350 or more and 500 or less.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19192081A JPS5893838A (en) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | Combination of member |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19192081A JPS5893838A (en) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | Combination of member |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5893838A JPS5893838A (en) | 1983-06-03 |
| JPH0357173B2 true JPH0357173B2 (en) | 1991-08-30 |
Family
ID=16282639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19192081A Granted JPS5893838A (en) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | Combination of member |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5893838A (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5312446A (en) * | 1976-07-21 | 1978-02-03 | Kanebo Ltd | Deodrant for soy protein |
| JPS5440209A (en) * | 1977-09-07 | 1979-03-29 | Nippon Dia Clevite Co | Method of producing porous body of aluminum and alloys thereof |
| JPS5550447A (en) * | 1978-10-05 | 1980-04-12 | Honda Motor Co Ltd | Manufacture of fiber-reinforced magnesium alloy member |
-
1981
- 1981-11-30 JP JP19192081A patent/JPS5893838A/en active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5312446A (en) * | 1976-07-21 | 1978-02-03 | Kanebo Ltd | Deodrant for soy protein |
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| JPS5550447A (en) * | 1978-10-05 | 1980-04-12 | Honda Motor Co Ltd | Manufacture of fiber-reinforced magnesium alloy member |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5893838A (en) | 1983-06-03 |
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