JPH0330608Y2 - - Google Patents
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- JPH0330608Y2 JPH0330608Y2 JP13394384U JP13394384U JPH0330608Y2 JP H0330608 Y2 JPH0330608 Y2 JP H0330608Y2 JP 13394384 U JP13394384 U JP 13394384U JP 13394384 U JP13394384 U JP 13394384U JP H0330608 Y2 JPH0330608 Y2 JP H0330608Y2
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- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 7
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 7
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 4
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 claims description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
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- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
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の断熱ピストンに関
する。
する。
第３〜４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。
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
のリング状突起部７と固定ナツト５による締結部
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。
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
のリング状突起部７と固定ナツト５による締結部
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。
このため燃焼室内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のリング状突起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。
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のリング状突起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。
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。
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の締小に伴なつて面圧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。
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の締小に伴なつて面圧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断熱円板を一枚又
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、ピストンクラウン、断熱円板とアルミ
ニユーム合金製ピストンボデイとの各当接面のへ
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。
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断熱円板を一枚又
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、ピストンクラウン、断熱円板とアルミ
ニユーム合金製ピストンボデイとの各当接面のへ
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。
本考案の断熱ピストンに使用される断熱円板に
おいて、複数枚の円板上に設けられたリング状の
突起の幅がピストンクラウンに接する最上層の突
起の幅に比べて、これより下層に位置する突起幅
がその部材の温度が漸次熱抵抗により低下してゆ
く度合に応じて、その温度での部材の高温許容面
圧以下の範囲内で漸次縮少され、かつアルミボデ
イに接する最下層の突起幅に比べて、これより上
層に位置する突起幅が漸次小さくなつて、中層部
に位置する突起幅が極小値をとる形状とすること
により、アルミニユーム合金製ピストンボデイ部
での面圧をアルミニユーム合金材の許容値以下に
保ちかつ上記上下方向の突起幅の縮小角ならびに
拡がり角は片角で45゜以下となるようにしたこと
を特徴である。
おいて、複数枚の円板上に設けられたリング状の
突起の幅がピストンクラウンに接する最上層の突
起の幅に比べて、これより下層に位置する突起幅
がその部材の温度が漸次熱抵抗により低下してゆ
く度合に応じて、その温度での部材の高温許容面
圧以下の範囲内で漸次縮少され、かつアルミボデ
イに接する最下層の突起幅に比べて、これより上
層に位置する突起幅が漸次小さくなつて、中層部
に位置する突起幅が極小値をとる形状とすること
により、アルミニユーム合金製ピストンボデイ部
での面圧をアルミニユーム合金材の許容値以下に
保ちかつ上記上下方向の突起幅の縮小角ならびに
拡がり角は片角で45゜以下となるようにしたこと
を特徴である。
以下第１〜３図を参照して、本考案の一実施例
について説明する。
について説明する。
で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
材料などでつくられる。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。ピストンクラ
ウン１とピストンボデイ２との間には、複数枚の
断熱円板１６が挟み込まれた形で固定ナツト５で
締結されている。なお第１図では（ｎ−１）枚の
断熱円板が挟まれている。断熱円板１６上には複
数本のリング状突起１７が設けられ、これらの複
数枚の円板１６上の突起１７は各々同一半径上に
位置しており、組込状態にて各突起が上下に連ら
なつた形になるように配置されている。突起１７
の幅ｔはピストンクラウン１に接する最上層の幅
t1に比べて、これより下層に位置する突起幅t2，
t3が漸次小さくなり、かつアルミニユーム合金製
ピストンボデイ２に接する最下層の突起幅ｔ（ｎ
−１）に比べてこれより上層に位置する突起幅ｔ
（ｎ−２）、ｔ（ｎ−３）が漸次少さくなつて、中
層部に位置する突起幅が極小値をとる形状となつ
ている。また上記突起幅ｔの上下方向の縮小角な
らびに拡がり角は片角で45゜以下となつている。
断熱円板１６上の突起１７と突起１７との間には
空気層１８が形成されている。
成され、耐熱合金、耐熱鋼または耐熱セラミツク
材料などでつくられる。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。ピストンクラ
ウン１とピストンボデイ２との間には、複数枚の
断熱円板１６が挟み込まれた形で固定ナツト５で
締結されている。なお第１図では（ｎ−１）枚の
断熱円板が挟まれている。断熱円板１６上には複
数本のリング状突起１７が設けられ、これらの複
数枚の円板１６上の突起１７は各々同一半径上に
位置しており、組込状態にて各突起が上下に連ら
なつた形になるように配置されている。突起１７
の幅ｔはピストンクラウン１に接する最上層の幅
t1に比べて、これより下層に位置する突起幅t2，
t3が漸次小さくなり、かつアルミニユーム合金製
ピストンボデイ２に接する最下層の突起幅ｔ（ｎ
−１）に比べてこれより上層に位置する突起幅ｔ
（ｎ−２）、ｔ（ｎ−３）が漸次少さくなつて、中
層部に位置する突起幅が極小値をとる形状となつ
ている。また上記突起幅ｔの上下方向の縮小角な
らびに拡がり角は片角で45゜以下となつている。
断熱円板１６上の突起１７と突起１７との間には
空気層１８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。
断熱円板１６のリング状突起１７に作用する固
定ナツト５の締付力、ピストンクラウン１の熱変
形による押下げ力、およびガス圧力による押付け
力によつて生ずる面圧Ｐは、各断面円板の突起幅
によつて異なり最上層から順にP1：P2：P3：
…：Po-1：Po＝（１／t1）：（１／t2）：（１／t3）：
…：（１／to-1）：（１／tn）となりｔに反比例す
る。
定ナツト５の締付力、ピストンクラウン１の熱変
形による押下げ力、およびガス圧力による押付け
力によつて生ずる面圧Ｐは、各断面円板の突起幅
によつて異なり最上層から順にP1：P2：P3：
…：Po-1：Po＝（１／t1）：（１／t2）：（１／t3）：
…：（１／to-1）：（１／tn）となりｔに反比例す
る。
突起１７の部材温度は、断熱円板１６の空気層
を利用した熱抵抗により上層から順次急激に低下
するため、第２図に示されるように、材料が許容
しうる面圧ｑは上層から順次大きく変化し（q1＜
q2＜q3…）Ｐがｑを上まわることはない。
を利用した熱抵抗により上層から順次急激に低下
するため、第２図に示されるように、材料が許容
しうる面圧ｑは上層から順次大きく変化し（q1＜
q2＜q3…）Ｐがｑを上まわることはない。
突起幅ｔの極小点より下層においては、突起幅
ｔは下層へゆくに従つて大きくなるため面圧Ｐも
再び順次小さくなつて、最下層部（ｎ−１）番目
ではピストンボデイ２との接合面の面圧Poはア
ルミニユーム合金の許容面圧〓ｎよりも小さくす
ることができる。
ｔは下層へゆくに従つて大きくなるため面圧Ｐも
再び順次小さくなつて、最下層部（ｎ−１）番目
ではピストンボデイ２との接合面の面圧Poはア
ルミニユーム合金の許容面圧〓ｎよりも小さくす
ることができる。
各突起幅ｔの上下方向の縮小、拡大角度は片角
で45゜以下としてあるため、第１図で二点鎖線に
て示されるように円板１６の肉厚部分における応
力の流れも、突起幅ｔの変化に対して連続してお
り、局所的に過大な応力が生じることがない。
で45゜以下としてあるため、第１図で二点鎖線に
て示されるように円板１６の肉厚部分における応
力の流れも、突起幅ｔの変化に対して連続してお
り、局所的に過大な応力が生じることがない。
本実施例では第４図に示した従来のものに比べ
て、各部に生じる面圧P1，P2，…Poを部材の各
温度レベルに応じた許容面圧ｑ以下に保つて、か
つ熱の流路幅ｔを中層部で大幅に減じているため
に、断熱円板１６の熱抵抗を大幅に高めることが
できる。
て、各部に生じる面圧P1，P2，…Poを部材の各
温度レベルに応じた許容面圧ｑ以下に保つて、か
つ熱の流路幅ｔを中層部で大幅に減じているため
に、断熱円板１６の熱抵抗を大幅に高めることが
できる。
前述のとおり本考案に係る断熱ピストン用の断
熱ピストンを使用することにより、ピストンクラ
ウン、断熱円板およびアルミニユーム合金製ピス
トンボデイ間の各当接面でのへたりによるガタの
発生、固定ナツトの締付力の低下さらにはピスト
ンの破損に至るといつた危険性を高めることな
く、断熱円板の熱抵抗を大幅に高めることがで
き、断熱ピストンの断熱性能を向上させ、燃焼室
内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して、エンジン性能の向
上をはかることができる。
熱ピストンを使用することにより、ピストンクラ
ウン、断熱円板およびアルミニユーム合金製ピス
トンボデイ間の各当接面でのへたりによるガタの
発生、固定ナツトの締付力の低下さらにはピスト
ンの破損に至るといつた危険性を高めることな
く、断熱円板の熱抵抗を大幅に高めることがで
き、断熱ピストンの断熱性能を向上させ、燃焼室
内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して、エンジン性能の向
上をはかることができる。
第１〜２図は本考案の実施例に関するもので第
１図は断熱円板リング状突起部の断面図、第２図
は突起の部材温度は空気層を利用した熱抵抗によ
り上層から順次低下するため材料が許容しうる面
圧ｑは上層から順次大きくなり圧力Ｐがｑを上ま
わることがない状況を示した線図、第３図は断熱
円板を用いた断熱ピストンの断面図、第４図は従
来の断熱円板における面圧Ｐに関する説明図であ
る。 １……ピストンクラウン、２……ピストンボデ
イ、１６……断熱円板、１７……突起、１８……
空気層、ｔ……突起の幅。
１図は断熱円板リング状突起部の断面図、第２図
は突起の部材温度は空気層を利用した熱抵抗によ
り上層から順次低下するため材料が許容しうる面
圧ｑは上層から順次大きくなり圧力Ｐがｑを上ま
わることがない状況を示した線図、第３図は断熱
円板を用いた断熱ピストンの断面図、第４図は従
来の断熱円板における面圧Ｐに関する説明図であ
る。 １……ピストンクラウン、２……ピストンボデ
イ、１６……断熱円板、１７……突起、１８……
空気層、ｔ……突起の幅。
Claims (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、
上記複数の断熱円板に設けられたリング状の複数
本の突起はピストンの半径方向の位置がほぼ同一
半径上に位置しており、かつ上記複数枚の断熱円
板に設けられたリング状の突起の幅がピストンク
ラウンに接する最上層の突起幅に比べて、これよ
り下層に位置する突起幅が漸次小さくなり、さら
にピストンボデイに接する最下層の突起幅に比べ
て、これより上層に位置する突起幅が漸次小さく
なつて、中層部に位置する突起の幅が他の突起の
それに対し極小値をとる形状となつており、かつ
上記上下方向の突起幅の縮小角ならびに拡がり角
は片角で45゜以下となつていることを特徴とする
断熱円板を有する断熱ピストン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13394384U JPH0330608Y2 (ja) | 1984-09-05 | 1984-09-05 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13394384U JPH0330608Y2 (ja) | 1984-09-05 | 1984-09-05 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6149045U JPS6149045U (ja) | 1986-04-02 |
| JPH0330608Y2 true JPH0330608Y2 (ja) | 1991-06-27 |
Family
ID=30692469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13394384U Expired JPH0330608Y2 (ja) | 1984-09-05 | 1984-09-05 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0330608Y2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63306259A (ja) * | 1987-06-08 | 1988-12-14 | Tech Res Assoc Highly Reliab Marine Propul Plant | セラミックスを用いた断熱構造 |
| KR100450441B1 (ko) * | 2001-10-30 | 2004-09-30 | 삼영기계주식회사 | 역류 방지 구조를 갖는 내연기관용 피스톤조립체 |
-
1984
- 1984-09-05 JP JP13394384U patent/JPH0330608Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6149045U (ja) | 1986-04-02 |
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