JPH02125952A - 内燃機関用ピストン - Google Patents
内燃機関用ピストンInfo
- Publication number
- JPH02125952A JPH02125952A JP27860588A JP27860588A JPH02125952A JP H02125952 A JPH02125952 A JP H02125952A JP 27860588 A JP27860588 A JP 27860588A JP 27860588 A JP27860588 A JP 27860588A JP H02125952 A JPH02125952 A JP H02125952A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piston
- piston body
- ring
- ring groove
- internal combustion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
-
- 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
- F05C2201/02—Light metals
- F05C2201/021—Aluminium
-
- 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
- F05C2201/04—Heavy metals
- F05C2201/0469—Other heavy metals
- F05C2201/0475—Copper or alloys thereof
-
- 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
- F05C2201/90—Alloys not otherwise provided for
- F05C2201/903—Aluminium alloy, e.g. AlCuMgPb F34,37
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】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は、内燃機関用ピストンに係り、特にトップリン
グ溝構造の改良に関する。
グ溝構造の改良に関する。
（従来の技術）
内燃機関用ピストンのピストン本体は、普通、アルミニ
ウム合金が用いられる。そしてこのピストン本体の外周
面上端部には、コンプレッションリングとしてトップリ
ングが最上端に、セカンドリングがその下部の中段にそ
れぞれ嵌るされ、かつ最下段にはオイルリングか嵌着さ
れる。それぞれのリングを嵌着するために、ピストン本
体の外周面にはリング溝が設けられ、各リングはこのリ
ング溝にその一部が嵌着され、残り部分はピストン本体
外周面から突出し、かつシリンダ内周面に摺接するよう
になっている。
ウム合金が用いられる。そしてこのピストン本体の外周
面上端部には、コンプレッションリングとしてトップリ
ングが最上端に、セカンドリングがその下部の中段にそ
れぞれ嵌るされ、かつ最下段にはオイルリングか嵌着さ
れる。それぞれのリングを嵌着するために、ピストン本
体の外周面にはリング溝が設けられ、各リングはこのリ
ング溝にその一部が嵌着され、残り部分はピストン本体
外周面から突出し、かつシリンダ内周面に摺接するよう
になっている。
（発明が解決しようとする課題）
ところで、上記トップリングをｌ＆ Ｑするトップリン
グ溝は、以下に述べる理由により、摩耗し易い。すなわ
ち、燃焼室に近いので極めて温度が高い状態にあること
、トップリングを介して燃焼圧力を受けること、トップ
リングが慣性力で上Ｆ動するので叩かれること、エンジ
オイルの供給量が少ないことなどである。
グ溝は、以下に述べる理由により、摩耗し易い。すなわ
ち、燃焼室に近いので極めて温度が高い状態にあること
、トップリングを介して燃焼圧力を受けること、トップ
リングが慣性力で上Ｆ動するので叩かれること、エンジ
オイルの供給量が少ないことなどである。
このような事情から、熱負荷の高いエンジンでは、トッ
プリング溝の摩耗低減を図るために、高ニツケル鋳鉄の
ニレジストをピストン本体外周面にｒめ設けた溝部に鋳
包む手段を採用する。上記ニレジストは、耐摩耗性が非
常に良好であるとともに、熱膨張係数かアルミニウム合
金＋４と同様、比較的大きく、運転時の熱膨張による母
材との剥離が牛し難いなどの利点がある。
プリング溝の摩耗低減を図るために、高ニツケル鋳鉄の
ニレジストをピストン本体外周面にｒめ設けた溝部に鋳
包む手段を採用する。上記ニレジストは、耐摩耗性が非
常に良好であるとともに、熱膨張係数かアルミニウム合
金＋４と同様、比較的大きく、運転時の熱膨張による母
材との剥離が牛し難いなどの利点がある。
しかしながらその反面、比重が大きくピストン重量が増
大する。熱伝動率が小さくトップリングからシリンダへ
の熱流を阻害するためピストン温度か上昇する。材料費
が高く、鋳造時母材との接着強度を上げるための処理費
を含めたコストが高くなる。母材との接着強度確保のた
め焼き戻しをなすが、このためピストン強度が低ドする
。燃焼室無駄容積低減のためトップリング位置を瑣面に
近ずける際に強度上制限が生じる１等々の不具合がある
。
大する。熱伝動率が小さくトップリングからシリンダへ
の熱流を阻害するためピストン温度か上昇する。材料費
が高く、鋳造時母材との接着強度を上げるための処理費
を含めたコストが高くなる。母材との接着強度確保のた
め焼き戻しをなすが、このためピストン強度が低ドする
。燃焼室無駄容積低減のためトップリング位置を瑣面に
近ずける際に強度上制限が生じる１等々の不具合がある
。
この他、リング溝摩耗低減を図るため、繊維強化金属（
ＦＲＭ）を用いた例、Ｎ１発泡体を用いた例などがある
か、これらは副価な高圧鋳造手段を採用する必要がある
とともに、ピストンの形状に制約を受ける不具合もある
。
ＦＲＭ）を用いた例、Ｎ１発泡体を用いた例などがある
か、これらは副価な高圧鋳造手段を採用する必要がある
とともに、ピストンの形状に制約を受ける不具合もある
。
たとえば、特開昭６１−４１７’３１号公報には、ピス
トンの製造方法として、アルミニウム合金製のピストン
本体のリング溝に相当する外周面に、モリブデンを含ん
でなるアルミニウム合金を密イ５被覆し、その後、レー
ザ、ＴＩＧアーク、プラズマアークなどの高密度熱エネ
ルギーを加えて該密着被覆層とピストン本体とを合金化
させ、この合金化層に機械加［−によりリング溝を形成
する方法が開示されている。
トンの製造方法として、アルミニウム合金製のピストン
本体のリング溝に相当する外周面に、モリブデンを含ん
でなるアルミニウム合金を密イ５被覆し、その後、レー
ザ、ＴＩＧアーク、プラズマアークなどの高密度熱エネ
ルギーを加えて該密着被覆層とピストン本体とを合金化
させ、この合金化層に機械加［−によりリング溝を形成
する方法が開示されている。
上記ピストン本体を形成するアルミニウム合金に他の合
金祠料を密むさせ、かつ熱エネルギーを照射して局部的
に溶融拡散させると、周囲の冷たい部分に熱が急速に流
れて冷却されるため、アルミニウム合金と上記合金材料
との金属間化合物が細か（析出し、非常に硬い合金層か
形成される。
金祠料を密むさせ、かつ熱エネルギーを照射して局部的
に溶融拡散させると、周囲の冷たい部分に熱が急速に流
れて冷却されるため、アルミニウム合金と上記合金材料
との金属間化合物が細か（析出し、非常に硬い合金層か
形成される。
上記先行技術はこのような原理から導き出されたもので
あろうが、先行技術において得られる硬度よりさらに高
い硬度および理想の耐摩耗性を得るべく、他の合金祠料
を選択し、かつその含有率を変えるとともに合金化に最
適な熱エネルギーを種々試みた。
あろうが、先行技術において得られる硬度よりさらに高
い硬度および理想の耐摩耗性を得るべく、他の合金祠料
を選択し、かつその含有率を変えるとともに合金化に最
適な熱エネルギーを種々試みた。
本発明は、上記−１１情に着１」シてなされたものであ
り、ピストン本体を形成するアルミニウム合金に対して
最大の硬度を得る合金祠料として、金属間化合物の析出
形態等の点から銅を選択するとともに熱エネルギとして
電子ビームを用いることとし、かつ銅含有量（重量％）
は、耐摩耗性能の諸条件を全て満足する範囲を選択した
内燃機関のピストンを提供することを目的とする。
り、ピストン本体を形成するアルミニウム合金に対して
最大の硬度を得る合金祠料として、金属間化合物の析出
形態等の点から銅を選択するとともに熱エネルギとして
電子ビームを用いることとし、かつ銅含有量（重量％）
は、耐摩耗性能の諸条件を全て満足する範囲を選択した
内燃機関のピストンを提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段および作用）本発明は、ア
ルミニウム合金よりなるピストン本体の外周面に沿って
リング溝を具備してなり、上記リング溝は、ピストン本
体外周面に沿って設けた？Ｆｉに銅線材を挿嵌して電工
ビームを照射し、これを溶融拡散させて１１１られるア
ルミニウム−銅合金層である溶融拡散層を溝加工してな
り、上記銅の含有量（重量％）は１０〜３５％としたこ
とを特徴とする内燃機関用ピストンである。
ルミニウム合金よりなるピストン本体の外周面に沿って
リング溝を具備してなり、上記リング溝は、ピストン本
体外周面に沿って設けた？Ｆｉに銅線材を挿嵌して電工
ビームを照射し、これを溶融拡散させて１１１られるア
ルミニウム−銅合金層である溶融拡散層を溝加工してな
り、上記銅の含有量（重量％）は１０〜３５％としたこ
とを特徴とする内燃機関用ピストンである。
（実施例）
以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて説明する。
第１図中１は内燃機関用ピストンのピストン本体であり
、たとえば高シリコンアルミニウム合金（ＡＣ８Ａ＋４
’）であるアルミニウム合金が用いられる。このピスト
ン本体１の外周面上端部には、後述するようにして得ら
れるトップリング溝２にコンプレッションリングとして
トップリング３が嵌着する。その下部には、セカンドリ
ング４を嵌着するセカンドリング溝５が設けられ、さら
にその下部には図示しないオイルリングが嵌着される。
、たとえば高シリコンアルミニウム合金（ＡＣ８Ａ＋４
’）であるアルミニウム合金が用いられる。このピスト
ン本体１の外周面上端部には、後述するようにして得ら
れるトップリング溝２にコンプレッションリングとして
トップリング３が嵌着する。その下部には、セカンドリ
ング４を嵌着するセカンドリング溝５が設けられ、さら
にその下部には図示しないオイルリングが嵌着される。
それぞれのリング３，４は、これらリング溝２．５にそ
の一部が嵌着され、残り部分はピストン本体１外周面か
ら突出し、かつシリンダ６内周面に摺接するようになっ
ている。
の一部が嵌着され、残り部分はピストン本体１外周面か
ら突出し、かつシリンダ６内周面に摺接するようになっ
ている。
上記トップリング３を［６するトップリング溝２は、第
２図および第３図に示すようにして得られる。すなわち
、はじめ第２図（Ａ）で示すように、ピストン本体１の
トップリング溝位置に溝７を設け、ここに銅線月８を挿
嵌巻装する。この状態てピストン本体１の周辺雰囲気を
真空とし、かつ同図ＣＢ）に示すように電子ビームを照
射する。
２図および第３図に示すようにして得られる。すなわち
、はじめ第２図（Ａ）で示すように、ピストン本体１の
トップリング溝位置に溝７を設け、ここに銅線月８を挿
嵌巻装する。この状態てピストン本体１の周辺雰囲気を
真空とし、かつ同図ＣＢ）に示すように電子ビームを照
射する。
この電子ビームは、銅線材８およびその周囲の母＋４で
あるアルミニウム合金を溶融し、特に銅組織を拡散させ
る。このとき第３図に示すように、ピストン本体１を何
等かの手段で保持し、かつ周方向に所定速度でゆっくり
回転する。電ｒビームが通過した部分は母Ｈにより急速
に冷却され、アルミニウムと銅の金属間化合物か微細に
、かつ急速に拡散分／ｌｉシてなる溶融拡散層９か形成
される。
あるアルミニウム合金を溶融し、特に銅組織を拡散させ
る。このとき第３図に示すように、ピストン本体１を何
等かの手段で保持し、かつ周方向に所定速度でゆっくり
回転する。電ｒビームが通過した部分は母Ｈにより急速
に冷却され、アルミニウムと銅の金属間化合物か微細に
、かつ急速に拡散分／ｌｉシてなる溶融拡散層９か形成
される。
この溶融拡散層９の断面形状は、電子ビームの偏向を制
御することにより、所望の断面形状が得られる。最後に
第２図（Ｃ）に示すように、ピストン本体１の周面から
盛上がった部分を研削して同−而に吐土げるとともに満
加圧をなす。結局、上記トンブリング３を眠希するため
のトップリングｌＩが２を１′ノる。
御することにより、所望の断面形状が得られる。最後に
第２図（Ｃ）に示すように、ピストン本体１の周面から
盛上がった部分を研削して同−而に吐土げるとともに満
加圧をなす。結局、上記トンブリング３を眠希するため
のトップリングｌＩが２を１′ノる。
なお、電子ビームに似た特徴をもつレーザビムか人気中
で使用できるのにλ・１して、電子ビームは雰囲気を真
空にする必要かあるか、偏向を自由に制御することは１
１能であり、 加熱パターンを任意に選択でき、かつエ
ネルギ効率かよく、ランニングコストが低い等の利点が
ある。
で使用できるのにλ・１して、電子ビームは雰囲気を真
空にする必要かあるか、偏向を自由に制御することは１
１能であり、 加熱パターンを任意に選択でき、かつエ
ネルギ効率かよく、ランニングコストが低い等の利点が
ある。
上記溶融拡散層９の金属組織を、たとえばアルミニウム
合金のみの金属組織と比較すると、」二足溶融拡散層９
におけるアルミニウムと銅の金属間化合物か微細に、か
つ均一に分布していることがわかる。
合金のみの金属組織と比較すると、」二足溶融拡散層９
におけるアルミニウムと銅の金属間化合物か微細に、か
つ均一に分布していることがわかる。
また、上記溶融拡散層９の銅含有量（重量％）と硬さ（
ビッカース硬さ）との関係を試験すると、第４図に示す
ように、銅含有量に比例して硬さが増大し、必要な硬さ
が得られる。そしてさらに種々の試験を行なった結果、
高温軟化現象が発生し難く１合金層と母相との境界部強
度が大であり、ヤング率が向上し、比重が小さくなって
軽量化に役立ち、熱膨張係数や熱伝動率が適切である銅
含有量（重量％）は、１０〜３５％の範囲であることが
判明した。
ビッカース硬さ）との関係を試験すると、第４図に示す
ように、銅含有量に比例して硬さが増大し、必要な硬さ
が得られる。そしてさらに種々の試験を行なった結果、
高温軟化現象が発生し難く１合金層と母相との境界部強
度が大であり、ヤング率が向上し、比重が小さくなって
軽量化に役立ち、熱膨張係数や熱伝動率が適切である銅
含有量（重量％）は、１０〜３５％の範囲であることが
判明した。
たたし、このトップリング満２に脈石するトップリング
３の材料（球状黒鉛鋳鉄）との関係−〇、ある程腹の硬
さ（略１５０ＨＶ）を保持しないと耐摩耗性を確保し難
くなる。逆に、ある程度以上の硬さ（略２１０ＨＶ以上
）があると、脆くなり割れ易くなってしまう。このよう
な条件についても種々の試験を行なった結果、さらに好
ましい銅含有量（重量％）は、１８〜２７９６であるこ
とが判明した。
３の材料（球状黒鉛鋳鉄）との関係−〇、ある程腹の硬
さ（略１５０ＨＶ）を保持しないと耐摩耗性を確保し難
くなる。逆に、ある程度以上の硬さ（略２１０ＨＶ以上
）があると、脆くなり割れ易くなってしまう。このよう
な条件についても種々の試験を行なった結果、さらに好
ましい銅含有量（重量％）は、１８〜２７９６であるこ
とが判明した。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、アルミニウム合金
のビス］・ン本体に対し銅の電子ビーム溶融拡散を適用
してリング溝を得ることにより、リング溝の硬度が上昇
して大幅な耐摩耗性向上を得るとともに、従来のニレジ
ストと比較するとピストン重量が軽くなり、ピストン温
度か低下し、ピストン強度か向上するとともにトップリ
ング位置の自由度か人になり、コストの低減化を得るな
どの種々の効果を奏する。
のビス］・ン本体に対し銅の電子ビーム溶融拡散を適用
してリング溝を得ることにより、リング溝の硬度が上昇
して大幅な耐摩耗性向上を得るとともに、従来のニレジ
ストと比較するとピストン重量が軽くなり、ピストン温
度か低下し、ピストン強度か向上するとともにトップリ
ング位置の自由度か人になり、コストの低減化を得るな
どの種々の効果を奏する。
図面は本発明の一実施例を示し、第１図はピストン本体
およびシリンダ要部の縦断面図、第２図（Ａ）ないしく
Ｃ）はリング溝の形成手段を順に説明する図、第３図は
その一手段の斜視図、第４図はリング溝の硬さと銅含有
量との特性図である。 １・・・ピストン本体、７・・・溝、８・・・銅線材、
９・・・溶融拡散層、２・・・（トップ）リング溝。
およびシリンダ要部の縦断面図、第２図（Ａ）ないしく
Ｃ）はリング溝の形成手段を順に説明する図、第３図は
その一手段の斜視図、第４図はリング溝の硬さと銅含有
量との特性図である。 １・・・ピストン本体、７・・・溝、８・・・銅線材、
９・・・溶融拡散層、２・・・（トップ）リング溝。
Claims (1)
- アルミニウム合金よりなるピストン本体と、このピスト
ン本体の外周面に沿って設けた溝に銅線材を挿嵌して電
子ビームを照射し、これらを溶融拡散させて得られるア
ルミニウム−銅合金層である溶融拡散層を溝加工してな
るリング溝とを具備し、上記リング溝における銅の含有
量（重量％）を、１０〜３５％としたことを特徴とする
内燃機関用ピストン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27860588A JPH02125952A (ja) | 1988-11-04 | 1988-11-04 | 内燃機関用ピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27860588A JPH02125952A (ja) | 1988-11-04 | 1988-11-04 | 内燃機関用ピストン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02125952A true JPH02125952A (ja) | 1990-05-14 |
Family
ID=17599603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27860588A Pending JPH02125952A (ja) | 1988-11-04 | 1988-11-04 | 内燃機関用ピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02125952A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5653021A (en) * | 1995-03-13 | 1997-08-05 | Nissan Motor Co., Ltd. | Production process of a piston |
| US5671710A (en) * | 1994-09-26 | 1997-09-30 | Unisia Jecs Corporation | Pistons for internal combustion engines and method of manufacturing same |
| WO1998027328A1 (fr) * | 1996-11-05 | 1998-06-25 | Unisia Jecs Corporation | Piston pour moteur a combustion interne et procede de fabrication |
-
1988
- 1988-11-04 JP JP27860588A patent/JPH02125952A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5671710A (en) * | 1994-09-26 | 1997-09-30 | Unisia Jecs Corporation | Pistons for internal combustion engines and method of manufacturing same |
| US5653021A (en) * | 1995-03-13 | 1997-08-05 | Nissan Motor Co., Ltd. | Production process of a piston |
| WO1998027328A1 (fr) * | 1996-11-05 | 1998-06-25 | Unisia Jecs Corporation | Piston pour moteur a combustion interne et procede de fabrication |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7757652B2 (en) | Component for insert casting, cylinder block, and method for manufacturing cylinder liner | |
| US7513236B2 (en) | Insert casting component, cylinder block, method for forming coating on insert casting component, and method for manufacturing cylinder block | |
| EP0713972B1 (en) | Swash plate for a swash plate type compressor | |
| US5137792A (en) | Sliding or frictional laminate having functional layer in the form of a solid dispersion | |
| US4204031A (en) | Iron-base sintered alloy for valve seat and its manufacture | |
| JPH0258444B2 (ja) | ||
| US3802927A (en) | Apex seal for rotary piston engine and method of producing same | |
| EP0092683A1 (en) | Method for forming a valve seat on an endothermic engine cylinder head, and the engine with valve seats formed by this method | |
| JPH02125952A (ja) | 内燃機関用ピストン | |
| JP2006516313A (ja) | 弁座及び弁座を製造する方法 | |
| US6063509A (en) | Reinforcing component of which the basic material is austenitic cast iron | |
| JP2785927B2 (ja) | ブレーキ用摺動部材 | |
| JPS6324072B2 (ja) | ||
| JPS5980712A (ja) | 金属表面の処理方法 | |
| JPH0569980B2 (ja) | ||
| JPH03238157A (ja) | 鋳鉄製シリンダブロックの製造方法 | |
| JP3456224B2 (ja) | アルミニウム合金製部材の製造方法 | |
| JPH0470384B2 (ja) | ||
| JPS6196058A (ja) | 動弁系摺動部材とその製造方法 | |
| JP3147426B2 (ja) | 鋳鉄部品の表面改質方法 | |
| JPH09287661A (ja) | 内燃機関用ピストン | |
| JPH0121163Y2 (ja) | ||
| JPH09112341A (ja) | 内燃機関用ピストン及びその製造方法 | |
| JPH05195863A (ja) | Ａｌ合金製シリンダーヘッド弁間部の表面改質方法 | |
| JPS61252855A (ja) | ピストン及びその製造方法 |