JPS60173346A - 内燃機関用ピストン - Google Patents

内燃機関用ピストン

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JPS60173346A
JPS60173346A JP59029047A JP2904784A JPS60173346A JP S60173346 A JPS60173346 A JP S60173346A JP 59029047 A JP59029047 A JP 59029047A JP 2904784 A JP2904784 A JP 2904784A JP S60173346 A JPS60173346 A JP S60173346A
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JP
Japan
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cavity
piston
fibers
top ring
ring groove
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Pending
Application number
JP59029047A
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English (en)
Inventor
Hiroaki Kishi
宏昭 岸
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Hino Motors Ltd
Original Assignee
Hino Motors Ltd
Hino Jidosha Kogyo KK
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00Pistons 
    • F02F3/10Pistons  having surface coverings
    • F02F3/12Pistons  having surface coverings on piston heads
    • 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
    • F02B23/0696W-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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F7/0085Materials for constructing engines or their parts
    • F02F7/0087Ceramic materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J9/00Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
    • F16J9/12Details
    • F16J9/22Rings for preventing wear of grooves or like seatings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B2023/0612Other 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
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    • F05C2253/16Fibres
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ceramic Engineering (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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上値し千り刀j99ブ一 本弁明は内燃機関用ピストンに係り、とくに頂面に燃焼
室を構成するキャビディを備えるとともに、外周面にリ
ング溝が形成されCいる内燃機関用ビス1ヘンに関する
従来技術 内燃(段間のシリンダ内に配されているピストンは重要
な部品であって、その頂面側が燃焼爆発の際に受ける圧
力によって直線運動を行ない、この運動を]ンロツドを
介してクランクシャフトに伝達するとともに回転運動に
変換し、出力を取出すようになっている。従ってビス1
ヘンはその頂面がとくに高い負荷を受Cjることになる
。さらにこのようなピストンにおいて、その頂面に燃焼
室を構成するキャビティを備えた場合には、このA−ヤ
ビディの間口縁部が高い熱負荷にさらされることになり
、熱疲労に伴なう亀裂を発生し易い。またピストンの外
周1n1に形成されているリング溝の内、とくに1〜ツ
ブリング渦はその環境条イ41によって他のリング溝よ
りも摩耗し易く、このために高い耐lI粍性が要求され
るよう【こなっている。
ところでピストンの強度を高め、そのイΔ頼性を向上さ
ける1つの方法としC1特開1147 b 3−416
22号や待聞昭58−93948号に示されるように、
局部的に繊維を複合することか提案され−Cいる。例え
ば熱疲労に伴なう亀裂を生ずるキャヒアイの開口縁部や
、あるいはトップリング溝等の部分に無機繊維や金属繊
維を複合覆ることが試みられている。ところがただ単に
これらの部分に繊維を複合しても充分に強度を上げるこ
とができないばかりか、そのコン1〜を上背させる原因
になっていた。これは、例えば主11ビテイの周りに複
合される繊維がその周方向の引張りあるいは圧縮を受り
て亀裂を防止するようにしり((プればならないのに対
して、1〜ツブリング溝については、その上下の摺動面
の耐摩耗性を向上ざi!なければならないからであって
、同一の繊維を複合させても両者をともに満足リ−るこ
とができなかったがらで・ある。
発明の目的 本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであっ
て、少なくともキャビティの縁部と1−ツブリング漏と
を効果的に繊維によって複合強化するようにした内燃(
次間用ビス1ヘンを提供することを目的と(るものであ
る。
発明の構成 本発明は、頂面に燃焼室を構成づるキャビディを備える
とともに、外周面にリング溝が形成されている内燃機関
用ピストンにおいて、少なくとも前記キャビティの縁部
と1−ツブリングiMとを繊維によって複合強化すると
ともに、前記キャビティの縁部に複合される繊維をこの
キヤビテイの周方向に配向させ、これに対して前記1〜
ツブリング渦に複合される繊維をほぼランダムに配列さ
せるようにしIこことを1も黴とする内燃機関用ピスト
ンに関するものである。
τ吏扱 以下本発明を図示の一実施例によって説明Jる。
第1図および第2図はA(発明の一実施例に係る直噴型
ディーゼルエンジン用のピストン1を示1ものであって
、このピストン1の頂面には燃焼室を構成するキA・ビ
ティ2が形成されている。またこのピストン1の外周面
には3つのリング溝3.4、bがそれぞれ形成されてお
り、これらのリング溝3.4.5にそれぞれビス1ヘン
リングが装着された状態において、ピストン1はエンジ
ンのシリンダ内に1ト1動可能に組込まれるようになっ
ている。
またこのピストン1のスカート部6には一対のボス7が
勾に対向して形成されており、これらのボス7にはそれ
ぞれビン孔8が形成されている。このビン孔8に挿通さ
れるピストンビンを介して、図外の」ンロツドがこのビ
ス]〜ン1と連結されるようになっており、このコンロ
ッドを介してピストン1の摺動運動がクランクシャツ1
〜に伝達されて回転運動に変換されることにイfる。
そし−にのピストン1の上記キャビティ2の聞1」縁部
と、そしてトップリング溝3とには、セラミック繊維成
形体9.10がそれぞれ複合強化されている。キャビテ
ィ2の縁部を強化しているセラミック繊維成形体9は、
比較的長い繊維から構成されるとと−しに、どくに第3
図に示1ようにキャビティ2の円周方向に高い配向性を
持って配り11されている。このようにキャビティ2の
開口縁部を、その周方向に配列されたセラミック繊1f
lf成形体9によって複合するのは、このキャビディ2
のとくに開口緑部が燃焼による高い負荷を受()ること
により、キトビティ2の周方向の引張り応力と圧縮応力
とが発生するからであって、この引張り応力および圧縮
応力にJ、ってキャビティ2の聞1」縁部に亀裂が発生
し易くなる。従ってこの引張りや圧縮の方向に高い配置
白石をイjづるセラミック繊維成形体9によってこのキ
ャビティ2を補強することにより、上記の熱亀裂を効果
的に防止リ−ることが可能になる。
これに対して1〜ツブリング満33の部分については、
第3図へ・第5図に示すように、この部分のセラミック
繊維成形体10は比較的り10い繊維から構成されると
とbに、tJばランタムに配向きけるようにしている。
ずなわらとくに第4図および第5図に示づように、この
セラミック繊維成形体10を形成するじラミック繊維は
、ピストン1の中心に対して同心円どなるよう【1円筒
面十においてランダ゛ムに^己向−づるJ、うになっC
おり、これにJ二つ−Cトップリング溝3の上下の摺動
面の耐摩耗性を高めるようにしている。そしにれらのし
ラミック繊維成形イA9.10はHに予め一体に連結さ
れノこ状態において、上記ピストン1に鋳込まれて複合
されるようになっている。
このJ:うにピストン1にしラミック繊維成形体9、i
o@g込む場合には、まずキャビティ2の周りを強化づ
るCラミック繊維成形体9を第3図に示すように成形づ
る。またこの成形体9と(、土切に、(〜ツブリング溝
3を複合強化Jるための成形体10を短い4G iff
によって成形する。そして両者をその接合部において互
に結合して一体とザる。
この場合においで、両者の互に接合される面の付近にお
いて、2つの成形体9.10を構成りる繊維をntこ荒
しておくことによって、両者を容易に一体化することか
できるようになる。まlここの成形の際に、水等によっ
て繊維成形体を混合させて型に流し込んで成彫り−るよ
うにしてもJ:い。そして2つの成形体9.10を互に
一体に結合したならば、これらの成形体9.10をピス
トンを鋳造する鋳型内に配置し、この状態に、I−3い
て、ピストンを構成づる金属母材、例えはアルミニウム
合金の溶湯を流込めばよい。これによってピストン1が
鋳造されるとと−b1こ、その二t: tヒティ2の1
用口縁部とトップリング溝3とがそれぞれセラミック繊
維成形体9.10によって複合強化されることになる。
以上本発明を図示の一実施例につき述べたが、本発明は
上記実施例によって限定されることなく、本発明の技術
的思想に基づいて各種の変更が可能である。例えば上記
実施例にj−3りる内燃機関用ビス]・ンは、ぞれそれ
キャビディ2の間口縁部とトップリング溝3とかしラミ
ック繊維から成る成型体9.10によって複合強化され
るようになっているが、セラミック繊維に代えて金属繊
維その他の繊維1こよって複合強化するようにし−でも
よい。
発明の9)J果 以上のように本発明は、少1.J:くともキ17ヒデイ
の縁部と1−ツブリングih1とを繊維によっC複合強
化するとともに、キャビアイの縁allに複合される繊
維をこのキャビティの周方向に配向させ、これに対して
トップリング溝に複合され−Cいる繊維をほぼランダム
に配列させるJ:うにしたものである。
従・)で本発明によれC(K、−1ヤヒテイの縁部の熱
亀裂を防止するととも【こ、1〜ツブリング漏の耐厚耗
性を向上させるようにした内燃杼、隻関用ピストンを得
ることがでさるようになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る内燃機関用ピストンを
示す一部を破断した平面図、第2図は第1図における■
〜■線断面図、第3図はこのピストンに複合強化されて
いるセラミック繊維成形体の分解斜視図、第4図は1〜
ツブリング溝に複合強化されているCラミック繊維成形
体の要部縦断面図、第5図&Jl第4図にa3IブるV
=V線所線図面図ある。 なお図面に用いlc符号において、 1・・・・・ピストン 2・・・・・キャじティ 3・・・・・トップリング溝 8.9・・・しラミック繊維成形体 である。 出願人 [」野自動車工業株式会ネ1

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 頂面に燃焼室を構成するキ1zビデイを備えるとともに
    、外周面にリング)tが形成されている内燃機関用ピス
    トンにおいて、少なくとも前記キャビディの縁部と1〜
    ツブリング溝とを繊維にまって複合強化するとともに、
    前記キャビティの縁部に複合される繊維をこのキャビデ
    ィの周方向に配向させ、これに対して前記トップリング
    溝に複合される繊維をほぼランダムに配列さLるように
    したことを特許とり゛る内燃機関用ピストン。
JP59029047A 1984-02-18 1984-02-18 内燃機関用ピストン Pending JPS60173346A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4833977A (en) * 1986-05-07 1989-05-30 Volkswagen Ag Piston for internal combustion engine
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JPS59201953A (ja) * 1983-04-28 1984-11-15 Izumi Jidosha Kogyo Kk 内燃機関用ピストン

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