JPH0433397Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は内燃機関の断熱ピストンに関するもの
である。

［従来の技術］ 内燃機関において燃焼室の断熱化による燃焼効
率の向上を図るために、ピストンにセラミツクス
を使用したものとして、例えば実開昭55−6479号
公報に開示されるように、金属からなるスカート
部の上面に断熱シートを挾んでセラミツクスから
なるピストン冠部を重ね合せ、ボルトにより結合
したものが知られている。しかし、これはピスト
ン冠部の熱容量が大きく、スカート部との接触面
積が広いので、断熱化により燃焼室が高温になる
とスカート部の熱負荷も大きくなり、ピストンリ
ングの焼付きなどを起す恐れがある。

また、特開昭58−25552号公報に開示されるも
のでは、ピストンがピストン冠部と保持部材とス
カート部とから構成され、ピストン冠部と保持部
材との間の上下２段に分離された重合せ面に、内
外２個の平坦で幅の広いシール部材が介装され
る。２個のシール部材の間には、ピストン冠部の
下面に形成した環状溝からなる隙間が形成される
が、これらのシール部材では接触面積が広いの
で、ピストン冠部から保持部材への伝熱を抑える
に十分とはいえない。また、上述のピストンは形
状が複雑で成形が困難であり、ピストン冠部をス
カート部に結合するボルトの締付けによる応力集
中や熱応力が生じやすく、強度上に問題がある。

［考案が解決しようとする問題点］ 本考案の目的は、上述の問題に鑑み、製作が簡
単でピストン冠部の強度を損うことなく、スカー
ト部とピストン冠部との重合せ部に備えた断熱空
気層によりスカート部の熱負荷を低減する、内燃
機関の断熱ピストンを提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本考案の構成は金
属からなるスカート部の外周側上面と中央上面か
ら突出する柱とに、セラミツクスからなるピスト
ン冠部の外周側下面と中央下面に設けた円筒部の
端壁とを重ね合せて、スカート部とピストン冠部
の間に環状の断熱空気層を形成し、スカート部の
柱と円筒部の端壁との間に、断熱ガスケツトと上
面に環状溝を設けたスペーサリングとを上下に重
ね合せて挾み、ボルトとナツトにより締結したも
のである。

［作用］ ピストン冠部からスカート部への伝熱は断熱ガ
スケツトによつて抑えられる。スカート部の上面
と断熱ガスケツトとの間に挟まれたスペーサリン
グは、断熱ガスケツトとスカート部との接触面積
を減じ、またスペーサリングの内側の断熱空気層
が断熱ガスケツトとスカート部との間を断熱する
ことから、スカート部の熱負荷が大幅に軽減され
る。

［考案の実施例］ 第１図に示すように、本考案による断熱ピスト
ンは、チツ化ケイ素などのセラミツクスからなる
ピストン冠部１と、鋳鉄、アルミニウムなどから
なりかつピストンリングを装着する溝１８を有す
るスカート部２とから構成され、両者は互いに重
ね合されて、穴１５，１４を貫通するボルト３に
皿ばね５を介してナツト４を締付けて結合され
る。

ピストン冠部１は上面に渦流を促すくぼみ１２
を、下面に全体の肉厚を薄くし、かつ断熱空気層
９を形成する円筒部１６をそれぞれ設けられ、ピ
ストン冠部１の外周壁部は軸方向寸法を長くされ
る。ピストン冠部１の下端外周部に形成した段部
に、スカート部２の上端外周部に形成した突条１
０ないし浅い円筒部が嵌合される。さらに、スカ
ート部２の外周側上面に設けた環状溝と、ピスト
ン冠部１の外周側下面との間にシールリング８が
装着され、シールリング８により断熱空気層９が
密封される。

本考案によれば、スカート部２の中央上面から
突出する柱１３の上面と、ピストン冠部１の中央
下面に設けた円筒部１６の端壁との間に、スペー
サリング７が下側に、断熱ガスケツト６が上側に
して挟持される。スペーサリング７の材質として
は、熱伝導率の低いチタン、インコネルなどの金
属、またはチツ化ケイ素、PSZ（部分安定ジルコ
ニア）などのセラミツクスが用いられる。第３図
に示すように、断熱ガスケツト６との接触面積を
小さくするために、スペーサリング７の上面に複
数の環状溝２０を設ける。

断熱ガスケツト６としては、エラストマを含浸
した石綿を用いるか、ビードを備えた複数枚の金
属板の間にエラストマまたは耐熱性接着剤を塗布
して積層したものなどを用いる。

本考案によれば、ピストン冠部１として熱負荷
の最も高いくぼみ１２の反対側すなわち円筒部１
６の端壁に断熱ガスケツト６を当てたことによ
り、ピストン冠部１からスカート部２への伝熱が
抑えられ、加えて、スカート部２の上面と断熱ガ
スケツト６との間に、スペーサリング７を介装し
たことにより、断熱ガスケツト６との接触面積が
減じられ、かつスペーサリング７の内側に断熱空
気層１９が形成されるので、断熱効果が一層高め
られる。その結果、ピストン冠部１からスカート
部２への伝熱が抑えられ、スカート部２の温度が
油潤滑可能の値に維持される。

［考案の効果］ 本考案は上述のように、普通の金属からなるス
カート部の上面とセラミツクスからなるピストン
冠部の下面との間に、スペーサリングを下側に、
断熱ガスケツトを上側にして挾んだものであるか
ら、断熱ガスケツトとスペーサリングの製作や組
付が簡単であり、スペーサリングの内側に形成さ
れる断熱空気層と、スペーサリングの上面に設け
た環状溝とにより伝熱量が抑えられ、したがつ
て、環状溝に代るものをピストン冠部に設けなく
てよいので、強度低下や熱応力の集中を排除で
き、信頼性の高い断熱ピストンを提供することが
できる。

スカート部とピストン冠部との間に設けた断熱
空気層により、ピストン冠部とスカート部との重
合せ結合部の断熱効果が向上されるので、燃焼室
の温度を高くして熱サイクルの効率を高めること
ができ、またスカート部の熱負荷が軽くなるの
で、ピストンリングの焼付きを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る内燃機関の断熱ピストン
の正面断面図、第２図は同断熱ピストンにおける
スペーサリングの底面図、第３図は同要部を拡大
して示す正面断面図である。 １……ピストン冠部、２……スカート部、３…
…ボルト、４……ナツト、６……断熱ガスケツ
ト、７……スペーサリング、９，１９……断熱空
気層、１３……柱、１６……円筒部、２０……環
状溝。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 金属からなるスカート部の外周側上面と中央上
   面から突出する柱とに、セラミツクスからなるピ
   ストン冠部の外周側下面と中央下面に設けた円筒
   部の端壁とを重ね合せて、スカート部とピストン
   冠部の間に環状の断熱空気層を形成し、スカート
   部の柱と円筒部の端壁との間に、断熱ガスケツト
   と上面に環状溝を設けたスペーサリングとを上下
   に重ね合せて挾み、ボルトとナツトにより締結し
   たことを特徴とする断熱ピストン。