JPH11247713A - 内燃機関用ピストン - Google Patents

内燃機関用ピストン

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JPH11247713A
JPH11247713A JP10061997A JP6199798A JPH11247713A JP H11247713 A JPH11247713 A JP H11247713A JP 10061997 A JP10061997 A JP 10061997A JP 6199798 A JP6199798 A JP 6199798A JP H11247713 A JPH11247713 A JP H11247713A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piston
piston head
rivet
head
internal combustion
Prior art date
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Pending
Application number
JP10061997A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazunori Hatanaka
一憲 畠中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hino Motors Ltd
Original Assignee
Hino Motors Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hino Motors Ltd filed Critical Hino Motors Ltd
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Publication of JPH11247713A publication Critical patent/JPH11247713A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/02Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
    • F02B23/06Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
    • F02B23/0672Omega-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 center axis
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • 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】 【課題】 内燃機関用ピストンのピストン本体とピスト
ンヘッドとを高い結合強度で容易に組み立てることがで
きる。 【解決手段】 ピストン10は、ピストン本体12とこ
のピストン本体12の上に固定して取付けられ耐熱性の
ピストンヘッド14とから成り、リベット16は、ピス
トン本体12とピストンヘッド14との中心を軸線方向
に延びてこのピストン本体12とピストンヘッド14と
を結合し、リベット16の一端16aは、ピストンヘッ
ド14の燃焼室18の底面18aを形成している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用ピスト
ンに関し、特に2つの部品を結合して形成されたツーピ
ース結合ピストンの改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】内燃機関用ピストンは、上面に形成され
た燃焼室と、周面に形成されてシリンダ本体の内面に摺
動するピストンリングが係入するリング溝と、燃焼室の
熱を吸収する冷却油が貫流する中空冷却孔とを有する。
【0003】アルミニウム(Al)、球状黒鉛鋳鉄(F
CD)等の耐熱性金属材料から一体にピストンを成形す
ると、複雑な形状のものを形成することが難しく、特に
中空冷却孔を加工することが難しく、このためこの中空
冷却孔は、中空耐摩環を鋳ぐるみ成形して形成されてる
が、これはピストンの生産性を低くする。
【0004】近年、一体物のピストンのこのような欠点
を回避するために、燃焼室を有するピストンヘッドとこ
のピストンヘッドが結合されたピストン本体とから成る
ツーピース結合ピストンが提案されている(実開昭60
−125337号公報、実開昭61−141447号公
報、実開昭60−147739号公報、実開昭61−1
2955号公報参照)。これらのツーピース結合ピスト
ンは、ピストン本体とピストンヘッドとをボルト・ナッ
トで結合して形成されていたり(実開昭60−1253
37号公報、実開昭60−147739号公報、実開昭
61−12955号公報参照)、ピストンヘッドの外周
面にピストン本体の環状部を嵌合し、この環状部とピス
トンヘッドとを放射方向に水平に貫通する複数のリベッ
トで結合して形成されていたりしている(実開昭61−
141447号公報参照)。
【0005】しかし、ピストン本体とピストンヘッドと
をボルト・ナットで結合して形成されたピストンは、長
期に渡って大きな結合強度を得ることが難しいため、実
用性に乏しく、特に、ピストン本体とピストンヘッドと
が熱膨張係数が異なる異質の材料から形成されている場
合にその傾向が大きかった。また、ボルト又はナットが
ピストンヘッドの燃焼室に不規則に突出し、この突出部
が燃焼室内での燃焼ガスの動きに悪影響を与えることが
あった。
【0006】更に、ピストン本体とピストンヘッドとを
放射方向に水平に貫通する複数のリベットで結合して形
成されたピストンは、ピストン本体の環状部とピストン
ヘッドとの嵌合部分の高い精度が要求されため、これら
の部品の生産性が低い上に組み立てが面倒であり、また
ピストン本体とピストンヘッドの形状が制約されるた
め、燃焼室、リング溝、中空冷却孔の形成も制約され、
冷却性能上の設計の自由度が低下する欠点があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、高い結合強度で容易に組み立てることがで
きる内燃機関用ピストンを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の課題解決
手段は、金属製のピストン本体と、このピストン本体の
上に固定して取付けられ耐熱性のピストンヘッドとから
成り、ピストン本体とピストンヘッドとはリベットによ
って相互に結合されている内燃機関用ピストンにおい
て、リベットは、ピストン本体とピストンヘッドとの中
心を軸線方向に延びており、リベットの一端は、ピスト
ンヘッドの燃焼室の底面を形成していることを特徴とす
る内燃機関用ピストンを提供することにある。
【0009】本発明の第2の課題解決手段は、第1の課
題解決手段による内燃機関用ピストンであって、リベッ
トは、ピストン本体又はピストンヘッドに一体に形成さ
れていることを特徴とする内燃機関用ピストンを提供す
ることにある。
【0010】このように、ピストンがリベットによって
結合されたピストン本体とピストンヘッドとから成って
るので、冷却油が貫流する中空冷却孔をピストン本体と
ピストンヘッドとの接合面で容易に形成することがで
き、またピストン本体とピストンヘッドとの接合部分の
寸法精度及び組立精度が低くてよいので生産性が向上す
るが、特に、ピストン本体とピストンとがリベットによ
って結合していると、ピストン本体とピストンヘッドと
を長期に渡って高い結合強度で結合することができるの
で実用性が向上し、特にリベットがピストン本体又はピ
ストンヘッドに一体に形成されていると、両者の結合強
度が一層向上するので、加工及び組立が一層容易とな
る。また、リベットの一端は、ピストンヘッドの燃焼室
の底面を形成しているので、燃焼室内での燃焼ガスの動
きに悪影響を与えることがなく、良好な燃焼効率を得る
ことができる。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して詳細に述べると、図1は本発明に係る内燃機関用ピ
ストン10を示し、この内燃機関用ピストン10は、ピ
ストン本体12と、このピストン本体12の上に固定し
て取付けられ耐熱性のピストンヘッド14とから成り、
このピストン本体12とピストンヘッド14とは、リベ
ット16によって相互に結合されている。
【0012】ピストン本体12は、アルミニウム(A
l)、球状黒鉛鋳鉄(FCD)等の金属材料から作ら
れ、またピストンヘッド14は、Al、FCDの外にセ
ラミックスから作ることができる。特に、ピストン本体
12とピストンヘッド14とは、Al又はFCDの同材
料から作ることができるのはもちろん、ピストン本体1
2がAlでピストンヘッド14がFCDで作られ、又は
ピストン本体12がFCDでピストンヘッド14がセラ
ミックスで作られるというように異質の材料から作られ
ることもできる。
【0013】燃焼室18は、ピストンヘッド14の中央
部分に形成されており、リング溝20は、ピストンヘッ
ド14の外周面に形成され、また中空冷却孔22は、ピ
ストンヘッド14内でピストン本体12との接合面に開
口するように形成されている。従って、中空冷却孔22
は、鋳ぐるみによることなくピストンヘッド14内に形
成することができる。図示の形態では、ピストン本体1
2は、その上方に小径部12aを有し、またピストンヘ
ッド14は、その下方にピストン本体12の小径部12
aに嵌合する環状部14aを有するが、これらの小径部
12a、環状部14aは、高い精度で嵌合することは要
求されることはない。またピストン本体12の外径とピ
ストンヘッド14の外径とは必ずしも一致している必要
はなく、ピストンヘッド14の外径がピストン本体12
の外径よりも小さくて両者の結合部分に段部が形成され
ていてもよい。
【0014】リベット16は、図1に示すように、ピス
トン本体12とピストンヘッド14との中心を軸線方向
に延びており、このリベット16の一端16aは、ピス
トンヘッド14の燃焼室18の底面18aを形成してい
る。図示の形態では、リベット16は、ピストン本体1
2と一体に形成されており、このリベット16は、図2
に示すように、ピストンヘッド14を貫通してその未変
形の一端16bを打鋲と同様の方法で燃焼室18の底面
18aの一部を形成するように変形している。尚、この
変形作業は、一端16bを叩いてピストン本体12をピ
ストンヘッド14に結合した後、頭部16aの変形部分
を燃焼室18の底面18aを形成する符号16aで示す
ように加工してもよい。
【0015】図1に示すように、ピストン本体12とピ
ストンヘッド14との間に、セラミックスファイバの如
き断熱シート24を介在させることができ、このように
すると、ピストンヘッド14の熱がピストン本体12に
直接伝達されることがなく、ピストンの熱歪みが低減す
るので好ましい。
【0016】また、図1に示すように、冷却油が貫流す
る中空冷却孔22は、ピストンヘッド14内であるが、
ピストン本体12の上面に接合するピストンヘッド14
の下面(接合面)に開口するように形成することができ
るので、鋳ぐるみによることなく中空冷却孔22を有す
るピストンヘッド14を成形することができる。
【0017】特に、ピストン本体12とピストンヘッド
14とが中央を軸線方向に延びるリベット16によって
結合されていると、1本のリベット16のみでピストン
本体12とピストンヘッド14とを高い結合強度で結合
することができ、従ってピストン本体12とピストンヘ
ッド14とを簡単な作業で容易に組立ることができる。
特に、リベット16がピストン本体12又はピストンヘ
ッド14に一体に形成されていると、両者の結合強度が
一層向上し、従ってピストン本体12とピストンヘッド
14との接合部分の寸法精度及び組立精度が低くてよい
ことが解る。
【0018】また、リベット16の一端16aがピスト
ンヘッド14の燃焼室18の底面18aを形成してお
り、これは、燃焼室18内での燃焼ガスの動きに悪影響
を与えることがなく、良好な燃焼効率を得るのを可能に
する。
【0019】内燃機関の吸入時にピストン10にかかる
引張り荷重は比較的小さいため、ピストンヘッド14の
燃焼室18の回りの壁が負圧によって引張られる程度が
それほど問題となることはなく、ピストン10に高い荷
重がかかるのは、内燃機関の爆発時の圧縮方向のみであ
り、従ってリベット16がピストン本体12とピストン
ヘッド14との中央にのみ設けられていても支障はな
い。
【0020】尚、ピストン本体12とピストンヘッド1
4とが熱膨張係数の異なる異質の材料から作られていて
両者の外径が変化しても、ピストン本体12とシリンダ
本体との間の隙間がこの変化を吸収するので、支障はな
い。
【0021】上記の実施の形態では、リベット16がピ
ストン本体12と一体であったが、図3に示すように、
逆にピストンヘッド14と一体でもよく、また図4に示
すように、ピストン本体12及びピストンヘッド14と
のいずれとも別体の独立したものであってもよい。更
に、図5に示すように、中空冷却孔22は、ピストンヘ
ッド14側の孔部分22Aとピストン本体12側の孔部
分22Bとの上下に相対して跨がって形成してもよい。
図4から解るように、ピストン本体12の小径部12a
及びこれに嵌合するピストンヘッド14の環状部14a
を設けることなく、これらを相互に平面接触して結合し
てもよい。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、上記のように、ピスト
ン本体とピストンヘッドとは、その中央を軸線方向に延
びるリベットによって結合されているので、1本のリベ
ットのみでピストン本体とピストンヘッドとを長期に渡
って高い結合強度で結合することができるので実用性が
向上し、またピストン本体とピストンヘッドとを簡単な
作業で容易に組立ることができる上に、ピストン本体と
ピストンヘッドとの寸法精度及び組立精度が低くてもよ
く、生産性が向上する実益がある。
【0023】特に、リベットがピストン本体又はピスト
ンヘッドに一体に形成されていると、両者の結合強度が
一層向上する上に、リベットを一端から叩くだけでよ
く、生産性が向上する。
【0024】また、リベットの一端がピストンヘッドの
燃焼室の底面を形成しているので、リベットが燃焼室内
での燃焼ガスの動きに悪影響を与えることがなく、良好
な燃焼効率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る内燃機関用ピストンの断面図であ
る。
【図2】図1のピストンのリベット結合部分の拡大断面
図である。
【図3】ピストンヘッドに一体のリベットを用いてピス
トン本体とピストンヘッドとを結合する状態の拡大断面
図である。
【図4】ピストン本体及びピストンヘッドとは別体のリ
ベットを用いてピストン本体とピストンヘッドとを結合
する状態の拡大断面図である。
【図5】中空冷却孔の異なる形態を示す拡大断面図であ
る。
【符号の説明】
10 内燃機関用ピストン 12 ピストン本体 12a 小径部 14 ピストンヘッド 14a 環状部 16 リベット 16a リベット16の一端 16b リベット16の未変形の一端 18 燃焼室 18a 底面 20 リング溝 22 中空冷却孔 22A ピストンヘッド14側の孔部分 22B ピストン本体12側の孔部分 24 断熱シート

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属製のピストン本体と、前記ピストン
    本体の上に固定して取付けられ耐熱性のピストンヘッド
    とから成り、前記ピストン本体とピストンヘッドとはリ
    ベットによって相互に結合されている内燃機関用ピスト
    ンにおいて、前記リベットは、前記ピストン本体とピス
    トンヘッドとの中心を軸線方向に延びており、前記リベ
    ットの一端は、前記ピストンヘッドの燃焼室の底面を形
    成していることを特徴とする内燃機関用ピストン。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の内燃機関用ピストンで
    あって、前記リベットは、前記ピストン本体又はピスト
    ンヘッドに一体に形成されていることを特徴とする内燃
    機関用ピストン。
JP10061997A 1998-02-27 1998-02-27 内燃機関用ピストン Pending JPH11247713A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004030218A1 (de) * 2004-06-22 2006-01-19 Mahle Gmbh Gebauter Kolben für einen Verbrennungsmotor
CN109210192A (zh) * 2018-09-13 2019-01-15 湖南江滨机器(集团)有限责任公司 一种全钢活塞及其制作方法

Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004030218A1 (de) * 2004-06-22 2006-01-19 Mahle Gmbh Gebauter Kolben für einen Verbrennungsmotor
US7584694B2 (en) 2004-06-22 2009-09-08 Mahle Gmbh Composite piston for an internal combustion engine
CN109210192A (zh) * 2018-09-13 2019-01-15 湖南江滨机器(集团)有限责任公司 一种全钢活塞及其制作方法

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