JPH0436050A - 内燃機関用ピストン - Google Patents
内燃機関用ピストンInfo
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- JPH0436050A JPH0436050A JP2139254A JP13925490A JPH0436050A JP H0436050 A JPH0436050 A JP H0436050A JP 2139254 A JP2139254 A JP 2139254A JP 13925490 A JP13925490 A JP 13925490A JP H0436050 A JPH0436050 A JP H0436050A
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Classifications
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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
-
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- F02B23/0636—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 the combustion space having a substantially flat and horizontal bottom
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- F02B2023/0612—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 at least part of the interior volume or the wall of the combustion space being made of material different from the surrounding piston part, e.g. combustion space formed within a ceramic part fixed to a metal piston head the material having a high temperature and pressure resistance, e.g. ceramic
-
- 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
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-
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- F05C2251/00—Material properties
- F05C2251/04—Thermal properties
- F05C2251/042—Expansivity
-
- 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)
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】
本発明は内燃機関に使用されるピストンに関する。
従来の技術
近年、自動車用内燃機関はその高出力化に伴って、ピス
トンの熱負荷が増加する傾向にある。そのため、特に高
熱負荷状態となるピストン頂板をセラミックで形成して
、ピストンの耐熱性を向上することか一般的に知られて
いる。例えば、特開昭６１−２７５５４７号公報に開示
された技術は、セラミック製頂板にアルミニウム又はア
ルミ合金製リングを真空中で固相接合し、このリングを
アルミ合金製又は鋳鉄製のピストン本体にロウ付けや溶
接等で固定して、ピストン本体とセラミック製頂板とを
一体化している。
トンの熱負荷が増加する傾向にある。そのため、特に高
熱負荷状態となるピストン頂板をセラミックで形成して
、ピストンの耐熱性を向上することか一般的に知られて
いる。例えば、特開昭６１−２７５５４７号公報に開示
された技術は、セラミック製頂板にアルミニウム又はア
ルミ合金製リングを真空中で固相接合し、このリングを
アルミ合金製又は鋳鉄製のピストン本体にロウ付けや溶
接等で固定して、ピストン本体とセラミック製頂板とを
一体化している。
発明が解決しようとする課題
しかしながら、過給式のディーゼルエンジンのように、
とりわけ燃焼温度が高温となるエンジンにおいては、セ
ラミック製頂板とアルミ合金製ピストン本体との接合部
に、両者の熱膨張差による応力や爆発力及びピストンの
往復動による慣性力が集中して作用する。従って、上記
従来のピストンでは、未だ頂板とピストン本体との接合
部の強度が十分でなく、より一層強度及び耐久性に優れ
たピストンの提供が望まれていた。
とりわけ燃焼温度が高温となるエンジンにおいては、セ
ラミック製頂板とアルミ合金製ピストン本体との接合部
に、両者の熱膨張差による応力や爆発力及びピストンの
往復動による慣性力が集中して作用する。従って、上記
従来のピストンでは、未だ頂板とピストン本体との接合
部の強度が十分でなく、より一層強度及び耐久性に優れ
たピストンの提供が望まれていた。
本発明はかかる要望に応えるために成されたものである
。
。
課題を解決するための手段
即ち本発明の内燃機関用ピストンは、セラミック製頂板
下面に軟質金属製の環状体をろう付し、この環状体とセ
ラミック製頂板のアンダーカット部外周との間に環状に
アルミ合金を鋳包んでボス部を形成して、これら頂板、
ボス部および環状体によって頂部を形成する一方、アル
ミ合金製ピストン本体に係合穴を形成し、この係合穴に
上記ボス部を螺合して頂部とピストン本体とを一体化し
、さらに、環状体をピストン本体に溶接することにより
、頂部をピストン本体に固定してなることを特徴として
いる。
下面に軟質金属製の環状体をろう付し、この環状体とセ
ラミック製頂板のアンダーカット部外周との間に環状に
アルミ合金を鋳包んでボス部を形成して、これら頂板、
ボス部および環状体によって頂部を形成する一方、アル
ミ合金製ピストン本体に係合穴を形成し、この係合穴に
上記ボス部を螺合して頂部とピストン本体とを一体化し
、さらに、環状体をピストン本体に溶接することにより
、頂部をピストン本体に固定してなることを特徴として
いる。
作用
熱膨張率の異なる頂板とピストン本体との間に介装され
る軟質金属製の環状体により両者の熱応力の発生が低減
化する。又、螺合されるボス部とピストン本体とが同一
材質であるため、熱応力の発生が少ない。さらに、頂部
とピストン本体とが螺合一体化され、かつ、溶接で固定
されるため、両者の接合強度が格段に向上する。
る軟質金属製の環状体により両者の熱応力の発生が低減
化する。又、螺合されるボス部とピストン本体とが同一
材質であるため、熱応力の発生が少ない。さらに、頂部
とピストン本体とが螺合一体化され、かつ、溶接で固定
されるため、両者の接合強度が格段に向上する。
実施例
以下本発明の実施例を図面に基づき詳述する。
第１図はピストン本体の断面図であり、この図において
ｌはアルミ合金製ピストン本体である。
ｌはアルミ合金製ピストン本体である。
このピストン本体Ｊは、その頭部２に係合穴３を形成し
てあり、係合穴３にはねじ４を形成しである。一方、第
２図はピストン頂部５の断面図であり、この図において
６はセラミック製頂板である。
てあり、係合穴３にはねじ４を形成しである。一方、第
２図はピストン頂部５の断面図であり、この図において
６はセラミック製頂板である。
この頂板６にはキャビティ７を形成してあり、このキャ
ビティ７を形づくる部分の外周にアンダーカット部８を
形成しである。そして、このアンダーカット部８の外周
にアルミ合金を環状に鋳包んでホス部９を形成し、この
ボス部９におねじ１゜を形成しである。そして、このボ
ス部９の外周側の頂板下面ＩＩには軟質金属（例えば、
銅、アルミニウム）製の環状体１２をろう付けしである
。
ビティ７を形づくる部分の外周にアンダーカット部８を
形成しである。そして、このアンダーカット部８の外周
にアルミ合金を環状に鋳包んでホス部９を形成し、この
ボス部９におねじ１゜を形成しである。そして、このボ
ス部９の外周側の頂板下面ＩＩには軟質金属（例えば、
銅、アルミニウム）製の環状体１２をろう付けしである
。
尚、ろう付は作業は、軟質金属が銅の場合には活性金属
Ｔ１を含んだ銀ろう材でろう付けし、軟質金属がアルミ
ニウムの場合には頂板下面Ｉ＋を活性金属Ｔｉでメタラ
イズした後にアルミろう材でろう付けする。このように
形成した頂部５のボス部９をピストン本体ｌの係合穴３
に螺合することにより、第３図に示すように頂部５をピ
ストン本体１に一体化する。この第３図において、１３
は環状体１２とピストン本体ｌとの間に介装したスペー
サである。このスペーサ１３は、ピストン本体ｌの中心
位置Ｌ１に対してキャビティ７の中心位置り、が所定の
位置関係となるように調整する際に、環状体１２の下面
とピストン本体ｌとの間に生じる隙間を埋めるためのも
のであり、アルミニウム、銅、銀等の材料を薄板状に形
成したものである。そして、前記したように頂部５をピ
ストン本体ｌに螺着した後、さらに環状体１２をピスト
ン本体１に電子ビーム法で溶接して、ピストン１４を形
成しである。
Ｔ１を含んだ銀ろう材でろう付けし、軟質金属がアルミ
ニウムの場合には頂板下面Ｉ＋を活性金属Ｔｉでメタラ
イズした後にアルミろう材でろう付けする。このように
形成した頂部５のボス部９をピストン本体ｌの係合穴３
に螺合することにより、第３図に示すように頂部５をピ
ストン本体１に一体化する。この第３図において、１３
は環状体１２とピストン本体ｌとの間に介装したスペー
サである。このスペーサ１３は、ピストン本体ｌの中心
位置Ｌ１に対してキャビティ７の中心位置り、が所定の
位置関係となるように調整する際に、環状体１２の下面
とピストン本体ｌとの間に生じる隙間を埋めるためのも
のであり、アルミニウム、銅、銀等の材料を薄板状に形
成したものである。そして、前記したように頂部５をピ
ストン本体ｌに螺着した後、さらに環状体１２をピスト
ン本体１に電子ビーム法で溶接して、ピストン１４を形
成しである。
尚、セラミック製頂板６と環状体１２のろう付は作業は
高温真空中で行う。又、ピストン本体１は、金型（図示
せず）内にアルミナイズした耐摩環１５をセットした後
、重力鋳造法により鋳造する。さらに、環状体１２とピ
ストン本体１とを電子ビーム法で溶接する場合、環状体
】２を冷却しながら真空中で行う。そして、溶接後、ピ
ストン】４の溶接部の残留応力を取り除くために焼戻し
を行い、その後にピストン上面１６を基準にしてピスト
ン１４の仕上げ加工を行う。
高温真空中で行う。又、ピストン本体１は、金型（図示
せず）内にアルミナイズした耐摩環１５をセットした後
、重力鋳造法により鋳造する。さらに、環状体１２とピ
ストン本体１とを電子ビーム法で溶接する場合、環状体
】２を冷却しながら真空中で行う。そして、溶接後、ピ
ストン】４の溶接部の残留応力を取り除くために焼戻し
を行い、その後にピストン上面１６を基準にしてピスト
ン１４の仕上げ加工を行う。
以上の実施例構造によれば、螺合一体化されるボス部９
とピストン本体１が同じ材質であるため、螺合部に熱膨
張率の差に伴う熱応力の発生が少ない。又、熱膨張率の
違うセラミック製頂板６とアルミ合金製ピストン本体ｌ
とを軟質金属製の環状体１２を介して接合しであるため
、頂板６及びピストン本体ｌに生じる熱応力が低減する
。さらに、ピストン１４は、頂板６がアンダーカット部
８に鋳包んだボス部９を介してピストン本体１に螺着さ
れると共に、頂板下面１１にろう付けした環状体１２を
ピストン本体１に溶接することにより、頂板６がピスト
ン本体１に固定されるため、頂板６（頂部５）とピスト
ン本体１の接合強度が強く、ピストン１４の往復動に伴
う慣性力やエンジンの爆発力（シリンダ内圧力）及び熱
応力に対して、強度及び耐久性を格段に向上し得る。
とピストン本体１が同じ材質であるため、螺合部に熱膨
張率の差に伴う熱応力の発生が少ない。又、熱膨張率の
違うセラミック製頂板６とアルミ合金製ピストン本体ｌ
とを軟質金属製の環状体１２を介して接合しであるため
、頂板６及びピストン本体ｌに生じる熱応力が低減する
。さらに、ピストン１４は、頂板６がアンダーカット部
８に鋳包んだボス部９を介してピストン本体１に螺着さ
れると共に、頂板下面１１にろう付けした環状体１２を
ピストン本体１に溶接することにより、頂板６がピスト
ン本体１に固定されるため、頂板６（頂部５）とピスト
ン本体１の接合強度が強く、ピストン１４の往復動に伴
う慣性力やエンジンの爆発力（シリンダ内圧力）及び熱
応力に対して、強度及び耐久性を格段に向上し得る。
発明の詳細
な説明したように本発明の内燃機関用ピストンは、セラ
ミック製頂板下面に軟質金属製の環状体をろう付し、こ
の環状体とセラミック製頂板のアンダーカット部外周と
の間に環状にアルミ合金を鋳包んでボス部を形成して、
これら頂板、ボス部および環状体によって頂部を形成す
る一方、アルミ合金製ピストン本体に係合穴を形成し、
この係合穴に上記ボス部を螺合して頂部とピストン本体
とを一体化し、さらに、環状体をピストン本体に溶接す
ることにより、頂部をピストン本体に固定しであるため
、熱膨張率の異なる頂板とピストン本体に生じる熱応力
を低減化できると共に、頂部とピストン本体とを螺着及
び溶接により十分な強度でもって確実に固定でき、ピス
トンの往復動に伴う慣性力やエンジンの爆発力及び熱応
力ｌこ対して強度及び耐久性を格段に向上することがで
き、信頼性を一段と向上し得る。
ミック製頂板下面に軟質金属製の環状体をろう付し、こ
の環状体とセラミック製頂板のアンダーカット部外周と
の間に環状にアルミ合金を鋳包んでボス部を形成して、
これら頂板、ボス部および環状体によって頂部を形成す
る一方、アルミ合金製ピストン本体に係合穴を形成し、
この係合穴に上記ボス部を螺合して頂部とピストン本体
とを一体化し、さらに、環状体をピストン本体に溶接す
ることにより、頂部をピストン本体に固定しであるため
、熱膨張率の異なる頂板とピストン本体に生じる熱応力
を低減化できると共に、頂部とピストン本体とを螺着及
び溶接により十分な強度でもって確実に固定でき、ピス
トンの往復動に伴う慣性力やエンジンの爆発力及び熱応
力ｌこ対して強度及び耐久性を格段に向上することがで
き、信頼性を一段と向上し得る。
第１図は本発明の一実施例を示すピストン頂部の断面図
、第２図は同ピストン本体の断面図、第３図は同ピスト
ンの断面図である。 １・・ピストン本体、３・・・係合穴、５・・・頂部、
６・・・頂板、８・・・アンダーカット部、９−・・ボ
ス部、１１・・・頂板下面、１２・・・環状体、１４・
・・ピストン。 外′：５石 −ピストン＊Ａ＊ 一イ糸イ〉ブＸ 頂 昔ｐ 頂板 −７７升カット音Ｙ −ボＡ岬 １１−−−−一頂板下面 １２−−−−−Ｊマ１人淋 １４−−−−−ピストン
、第２図は同ピストン本体の断面図、第３図は同ピスト
ンの断面図である。 １・・ピストン本体、３・・・係合穴、５・・・頂部、
６・・・頂板、８・・・アンダーカット部、９−・・ボ
ス部、１１・・・頂板下面、１２・・・環状体、１４・
・・ピストン。 外′：５石 −ピストン＊Ａ＊ 一イ糸イ〉ブＸ 頂 昔ｐ 頂板 −７７升カット音Ｙ −ボＡ岬 １１−−−−一頂板下面 １２−−−−−Ｊマ１人淋 １４−−−−−ピストン
Claims (1)
- （１）セラミック製頂板下面に軟質金属製の環状体をろ
う付し、この環状体とセラミック製頂板のアンダーカッ
ト部外周との間に環状にアルミ合金を鋳包んでボス部を
形成して、これら頂板、ボス部および環状体によって頂
部を形成する一方、アルミ合金製ピストン本体に係合穴
を形成し、この係合穴に前記ボス部を螺合して頂部とピ
ストン本体とを一体化し、さらに、環状体をピストン本
体に溶接することにより、頂部をピストン本体に固定し
てなることを特徴とする内燃機関用ピストン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2139254A JPH0436050A (ja) | 1990-05-29 | 1990-05-29 | 内燃機関用ピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2139254A JPH0436050A (ja) | 1990-05-29 | 1990-05-29 | 内燃機関用ピストン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0436050A true JPH0436050A (ja) | 1992-02-06 |
Family
ID=15241025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2139254A Pending JPH0436050A (ja) | 1990-05-29 | 1990-05-29 | 内燃機関用ピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0436050A (ja) |
-
1990
- 1990-05-29 JP JP2139254A patent/JPH0436050A/ja active Pending
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