JPH0330606Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はレシプロエンジン用断熱ピストンに関
する。

〔従来の技術〕 第２〜３図は従来形の断熱ピストンの構成図で
ある。１はピストンクラウンで上部に燃焼室が形
成され耐熱合金、耐熱鋼または耐熱セラミツクス
材料などでつくられている。２はピストンボデイ
でアルミニユーム合金材料でつくられピストンリ
ング溝３、ピストンピンボス４が形成されてい
る。５は固定ナツトでピストンクラウン１とピス
トンボデイ２を機械的に締結している。６は断熱
円板でリング状の突起７を複数本有する円板状部
材で、ピストンクラウン１とピストンボデイ２の
間に１枚又は複数枚挟み込まれた形で固定ナツト
５によつて締結され、これらリング状突起の間に
は空気層８が形成されている。

次に前記実施例の作用について説明する。

エンジンの作動中、ピストンクラウン１に形成
された燃焼高温ガスからの熱はピストンクラウン
１に伝えられ高温となる。図示しない冷却手段に
て冷却されているアルミニユーム合金製のピスト
ンボデイ２は低温であり、ピストン溝３もその機
能が阻害されない程度の低温に保持されている
が、高温のピストンクラウン１から低温のピスト
ンボデイ２への熱の流路は、断熱円板６に形成さ
れた空気層８によつて遮断され、幅の狭い複数本
のリング状突起７部と固定ナツト５による締付部
のみに縮減されているため高い断熱構造が形成さ
れている。

このため熱焼室内の動作ガスからピストンを通
つて外部へ伝えられる損失熱量は通常のピストン
に比べて大幅に減少し、エンジンの高性能化が実
現される。一方本断熱ピストンでは、ピストンク
ラウン１に作用するガス圧力はクラウン１と当接
している断熱円板６がリング状突起７を介してア
ルミニユーム合金製のピストンボデイ２により支
えられ、またピストンの往復運動によつてクラウ
ン１に作用する上向きの慣性力は固定ナツト５に
よつてピストンボデイ２で支えられるようになつ
ている。

断熱円板６のリング状突起部７に作用する力は
固定ナツト５の締付けによる締付力、ピストンク
ラウン１の熱変形による押し下げ力、およびガス
圧力による押付力が合計されて伝えられ、部材に
生じる面圧Ｐは第３図に示すように、上方から一
様にリング状突起７の幅ｔによつて決まるP₁と
して伝えられる。また最下部の断熱円板はピスト
ンボデイ２により全面で支えられるが応力の流れ
が図中破線で示すように拡がつた分だけ面圧P₂
としては幾分小さくなつている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところがピストンの断熱性能を高めるには、突
起幅ｔをできるだけ小さくして熱抵抗を高める必
要があるが、幅ｔの縮小に伴なつて面圧P₁およ
びP₂が大きくなり、この値が材料の強度限界値
を越えると、当接面にへたりが生じ、ガタが大き
くなつて固定ナツト５の締付力がゆるんでしまう
と破損する。特にピストンクラウン１や断熱円板
６の材料に高温強度の強い耐熱合金や耐熱鋼又は
耐熱セラミツクス材などを用いてもアルミニユー
ム合金製のピストンボデイの強度の制限からP₂
を高めることができず、このため従来のものにお
いては、ｔをある限度以下に小さくすることがで
きず、十分な断熱性能を得ることができなかつ
た。

本考案の目的は、前記従来装置の欠点を解消
し、燃焼室を形成する耐熱材よりなるピストンク
ラウンとピストンリングを有するアルミニユーム
合金製ピストンボデイとをボルトで締結し、さら
に前記ピストンクラウンとピストンボデイとの間
にリング状突起を複数本有する円板を一枚又は複
数枚挿入しこれらの突起間に形成される空気層の
断熱性によつてピストンクラウンからピストンボ
デイへの熱の流れを抑止する構造をなすものにお
いて、断熱円板とアルミニユーム合金製ピストン
ボデイとの当接面のへたりによるピストンの破損
の危険性を高めることなく、断熱円板の熱抵抗を
高め断熱性能を向上させた断熱ピストンを提供す
るにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案の断熱ピストンは、燃焼室を形成する耐
熱材よりなるピストンクラウンと、ピストンリン
グがはめ込まれたアルミニユーム合金製ピストン
ボデイとの間に挿入された複数本のリング状突起
を有する１枚又は複数枚の断熱円板を有するもの
において、円板上に設けられたリング状の複数本
の突起の幅を、ピストンクラウンに接する側の突
起幅ｔに比べて、ピストンボデイに接する側の幅
が大きくなるようにし、円板が一枚又は複数枚重
ね合わさつた状態において上下に連らなる各円板
の突起の断面形状を包絡した形状が下方に拡がつ
た略台形の形状になつており、かつ上記台形の拡
がり角度を片側で45゜以下としたのが特徴である。

〔作用〕

上記のように断熱円板を形成したので、アルミ
ニユーム合金ピストンボデイと断熱円板との当接
面がへたりを生じてピストンが破損する心配がな
く断熱性能を向上させることができる。

〔実施例〕

以下第１〜２図を参照して本考案の一実施例に
ついて説明する。

第１図は断熱円板のリング状突起部を示し１は
ピストンクラウン、２はピストンボデイ、１６は
断熱円板でこの断熱円板はピストンクラウン１と
ピストンボデイ２の間に１枚又は複数枚挟み込ま
れた形で配置され固定ナツト５で締結されてい
る。１７はリング状突起で断熱円板１６上に複数
本リング状に設けられ、又突起形状はピストンク
ラウン１に接する側の突起の幅に比べてピストン
ボデイに接する側の幅の方が大きく、円板１６の
一枚又は複数枚の重ね合わさつた状態において、
第１図一点鎖線にて示されるように、上下に連ら
なる各円板のリング状突起１７の断面形状を包絡
した形状が、下方に拡がつた略台形の形状となり
幅ｔが下方に行く程大きくなつている。１８は空
気層で断熱円板１６上の突起１７と突起１７の間
に形成される。

次に前記実施例の作用について説明する。

上記の様に構成されているので、断熱円板１６
のリング突起１７に作用する各種締付力即ち固定
ナツトの締付力、ピストンクラウン１に熱変形に
よる押下げ力、およびガス圧力による押付力によ
つて生じる面圧Ｐは各断熱円板の突起幅ｔの構成
変化により上方からP₁，P₁′，P₁″…と順次小さく
なる。

またｔの拡がり角も片側で45゜以下となつてい
るため、第１図一点鎖線に示されるように円板の
肉厚部分における応力の流れも略台形形状に拡が
り、最下部のアルミニユーム合金製ピストンボデ
イ２との接合点においてのみ、破線のようにこれ
より拡がつた接触面となる。その結果ピストンボ
デイ２との接合点における面圧P₂はP₁に比べて
大幅に小さくできる。

第３図に示した従来のものにおけるP₂を本実
施例のP₂と同一にアルミニユーム合金材料の許
容面圧以下に保ち、かつ一番上部の面圧P₁を耐
熱材料高温強度の限度面圧となる突起幅とするこ
とにより断熱円板１６の熱抵抗を従来のものに比
べて大幅に高めることができる。

〔考案の効果〕

前述のとおり、本考案の断熱円板を用いた断熱
ピストンによれば、断熱円板とアルミニウム合金
製ピストンボデイとの当接面でのへたりによるガ
タの発生、固定ナツトの締結力の低下、さらには
ピストンの破損に至る危険性を高めることなく断
熱円板の熱抵抗を高めることができ、断熱ピスト
ンの断熱性能を向上させ熱焼室内の作動ガスから
ピストンを通つて外部へ伝えられる損失熱量を大
幅に低減させてエンジン性能を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る断熱ピストンの新型断熱
円板の要部説明図、第２図は断熱円板式断熱ピス
トンの断面図、第３図は従来型の断熱円板の説明
図である。 １……クラウン、２……ピストンボデイ、３…
…ピストンリング、１６……断熱円板、１７……
リング状突起、１８……空気層。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 耐熱合金、耐熱鋼、耐熱セラミツクス材料等の
   耐熱材料により構成され燃焼室を形成するピスト
   ンクラウンと、このピストンクラウンとピストン
   径の中央部で機械的に締結されたピストンリング
   を有するアルミニユーム合金製ピストンボデイ
   と、前記ピストンクラウンとピストンボデイとの
   間に複数本のリング状突起を有する断熱円板を１
   枚又は複数枚有しこれら突起間に形成される空気
   層の断熱性によつてピストンクラウンからピスト
   ンボデイへの熱の流れを抑止するものにおいて、
   上記円板に設けられたリング状の複数本の突起の
   幅がピストンクラウンに接する側の幅に比べてピ
   ストンボデイに接する側の幅の方が大きく、円板
   の１枚又は複数枚を重ね合わせた状態において上
   下連なる各円板の突起の断面状を包絡した形状が
   ピストンボデイ側に拡がつた略台形の形状となつ
   ていることを特徴とする断熱ピストン。