JPS63255553A - 断熱ピストンの構造 - Google Patents
断熱ピストンの構造Info
- Publication number
- JPS63255553A JPS63255553A JP8792887A JP8792887A JPS63255553A JP S63255553 A JPS63255553 A JP S63255553A JP 8792887 A JP8792887 A JP 8792887A JP 8792887 A JP8792887 A JP 8792887A JP S63255553 A JPS63255553 A JP S63255553A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piston
- piston head
- heat insulating
- mounting boss
- skirt
- 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.)
- Granted
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
- F02F3/0015—Multi-part pistons
- F02F3/003—Multi-part pistons the parts being connected by casting, brazing, welding or clamping
-
- 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
- F02F3/10—Pistons having surface coverings
- F02F3/12—Pistons having surface coverings on piston heads
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)
- Compressor (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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、セラミックエンジン等の断熱エンジンにお
ける断熱ピストンの構造に関する。
ける断熱ピストンの構造に関する。
従来、セラミック材を断熱材又は耐熱材として利用した
断熱ピストン等のエンジン部材は、例えば、特開昭６０
−９３１６１号公報、特開昭６１−６６８４８号公報等
に開示されている。
断熱ピストン等のエンジン部材は、例えば、特開昭６０
−９３１６１号公報、特開昭６１−６６８４８号公報等
に開示されている。
まず、特開昭６０−９３１６１号公報に開示された断熱
ピストンの構造について、第３図を参照して概説する。
ピストンの構造について、第３図を参照して概説する。
第３図において、断熱ピストンの構造が符号３０によっ
て全体的に示されている。
て全体的に示されている。
この断熱ピストンの構造３０については、ピストンスカ
ート部を含むピストン本体３２の上端部に嵌合孔３３を
設け、その嵌合孔３３にクラウン３１に形成した突部３
４を嵌合し、ピストン本体３２の嵌合孔３３の周囲を加
熱加圧し、ピストン本体３２とクラウン３１とを接合し
たものである。
ート部を含むピストン本体３２の上端部に嵌合孔３３を
設け、その嵌合孔３３にクラウン３１に形成した突部３
４を嵌合し、ピストン本体３２の嵌合孔３３の周囲を加
熱加圧し、ピストン本体３２とクラウン３１とを接合し
たものである。
ピストン本体３２はアルミニウム、可鍛鋳鉄等によって
構成され、またクラウン３１は窒化珪素等のセラミック
スから構成されている。クラウン３１の突部３４には燃
焼室３７が形成され、またクラウン３１の外周部には突
条３５が形成されている。更に、突部３４と突条３５と
の間に形成された空部３８に配置されたセラミックスフ
ァイバ又はステンレスメソシュから成る断熱材３６は、
クラウン３１とピストン本体３２とによって挟持状態に
固定されている。
構成され、またクラウン３１は窒化珪素等のセラミック
スから構成されている。クラウン３１の突部３４には燃
焼室３７が形成され、またクラウン３１の外周部には突
条３５が形成されている。更に、突部３４と突条３５と
の間に形成された空部３８に配置されたセラミックスフ
ァイバ又はステンレスメソシュから成る断熱材３６は、
クラウン３１とピストン本体３２とによって挟持状態に
固定されている。
次に、特開昭６１−６６８４８号公報に開示された断熱
ピストンについて、第４図を参照して概説する。第４図
において、断熱ピストンが符号４０によって全体的に示
されている。この断熱ピストン４０は、セラミックス製
のピストン冠部４１及び金属製のスカート部４２から構
成され、互いにボルト４３及びナツト４４によって皿ば
ね４８を介して固定されている。ピストン冠部４１とス
カート部４２との間には、セラミックスから成るコーテ
ィング層４７及び断熱ガスケット４６が介在され、しか
も断熱空気層４９が形成されている。
ピストンについて、第４図を参照して概説する。第４図
において、断熱ピストンが符号４０によって全体的に示
されている。この断熱ピストン４０は、セラミックス製
のピストン冠部４１及び金属製のスカート部４２から構
成され、互いにボルト４３及びナツト４４によって皿ば
ね４８を介して固定されている。ピストン冠部４１とス
カート部４２との間には、セラミックスから成るコーテ
ィング層４７及び断熱ガスケット４６が介在され、しか
も断熱空気層４９が形成されている。
図中、符号４５はシールリングを示す。
しかしながら、上記のようなセラミックスを断熱材又は
耐熱材として利用するピストン等の断熱エンジン部材に
おいて断熱特性を十分に得ることは、極めて困難である
。例えば、ジルコニア系セラミック材等を断熱材として
利用した場合に、その熱伝導率は組成によって相違する
が、一般材料である窒化珪素系セラミック材等の熱伝導
率と比較して余り大きな差はないものである。一般に、
ピストン等のエンジン部材についての断熱材の特性は、
空気程度の熱伝導率があることが好ましく、物性材料と
して適しているのは、チタン酸カリウムの熱伝導率程度
を有するものである。
耐熱材として利用するピストン等の断熱エンジン部材に
おいて断熱特性を十分に得ることは、極めて困難である
。例えば、ジルコニア系セラミック材等を断熱材として
利用した場合に、その熱伝導率は組成によって相違する
が、一般材料である窒化珪素系セラミック材等の熱伝導
率と比較して余り大きな差はないものである。一般に、
ピストン等のエンジン部材についての断熱材の特性は、
空気程度の熱伝導率があることが好ましく、物性材料と
して適しているのは、チタン酸カリウムの熱伝導率程度
を有するものである。
ところで、前掲特開昭６０−９３１６１号公報に開示さ
れた断熱ピストンの構造については、クラウン３１とピ
ストン本体３２との結合部、言い換えれば、両者間に介
在した断熱材３６の結合部のシール機能が十分でなく、
また燃焼室側の断熱についてもその機能は十分とは言え
ず、しかもクラウン３１の熱容量を出来る限り小さく構
成するという技術的思想を有するも′のではなく、問題
点を有している。また、前掲特開昭６１−６６８４８号
公報に開示された断熱ピストンについても、上記と同様
な問題点を有している。
れた断熱ピストンの構造については、クラウン３１とピ
ストン本体３２との結合部、言い換えれば、両者間に介
在した断熱材３６の結合部のシール機能が十分でなく、
また燃焼室側の断熱についてもその機能は十分とは言え
ず、しかもクラウン３１の熱容量を出来る限り小さく構
成するという技術的思想を有するも′のではなく、問題
点を有している。また、前掲特開昭６１−６６８４８号
公報に開示された断熱ピストンについても、上記と同様
な問題点を有している。
この発明の目的は、上記の問題点を解消することであり
、ピストンクラウン即ちピストンヘッドとピストンスカ
ートとの間のシール機能及ヒ断熱機能を向上させると共
に、高温になる前記ピストンヘッドの熱容量を可及的に
小さく構成し、それによってエンジンの吸入効率を向上
させ、しがもセラミック材料の強度的欠点である変断面
を取り除いてスムースにすると共に、取付は時に発生す
る力の分散を考え、セラミック製のピストンヘッドを作
用力に沿った形状に構成し、更に前記ピストンヘッドに
設けた取付ボス部との境界部位を堅牢に構成した断熱エ
ンジン等における断熱ピストンの構造を提供することで
ある。
、ピストンクラウン即ちピストンヘッドとピストンスカ
ートとの間のシール機能及ヒ断熱機能を向上させると共
に、高温になる前記ピストンヘッドの熱容量を可及的に
小さく構成し、それによってエンジンの吸入効率を向上
させ、しがもセラミック材料の強度的欠点である変断面
を取り除いてスムースにすると共に、取付は時に発生す
る力の分散を考え、セラミック製のピストンヘッドを作
用力に沿った形状に構成し、更に前記ピストンヘッドに
設けた取付ボス部との境界部位を堅牢に構成した断熱エ
ンジン等における断熱ピストンの構造を提供することで
ある。
この発明は、上記の問題点を解消し、上記の目的を達成
するために、次のように構成されている。
するために、次のように構成されている。
即ち、この発明は、セラミック製のピストンヘッドの中
心部に取付ボス部を設け、前記取付ボス部をピストンス
カートの取付孔に嵌合係止して前記ピストンヘッドを前
記ピストンスカートに断熱シール材を介して結合すると
共に、前記ピストンヘッドを取付時に発生する作用力に
沿って前記取付ボス部から外周部に向けて傾斜した形状
に構成したことを特徴とする断熱ピストンの構造に関し
、更に具体的に詳述すると、前記ピストンヘッドの熱容
量を小さくするため前記ピストンヘッドの肉厚を可及的
に薄く構成し、また前記断熱シール材の外周部と内周部
とをチタン酸カリウム製シートとステンレススチール製
シートから構成し、前記外周部と前記内周部とを金属製
部材によって連結し、前記ピストンヘッドと前記ピスト
ンスカートとに間の空隙にセラミックフアイハを充填し
、更に前記断熱シール材の内周面が前記取付ボス部に当
接することによって前記断熱シール材が位置決めされて
いることを特徴とする断熱ピストンの構造に関する。
心部に取付ボス部を設け、前記取付ボス部をピストンス
カートの取付孔に嵌合係止して前記ピストンヘッドを前
記ピストンスカートに断熱シール材を介して結合すると
共に、前記ピストンヘッドを取付時に発生する作用力に
沿って前記取付ボス部から外周部に向けて傾斜した形状
に構成したことを特徴とする断熱ピストンの構造に関し
、更に具体的に詳述すると、前記ピストンヘッドの熱容
量を小さくするため前記ピストンヘッドの肉厚を可及的
に薄く構成し、また前記断熱シール材の外周部と内周部
とをチタン酸カリウム製シートとステンレススチール製
シートから構成し、前記外周部と前記内周部とを金属製
部材によって連結し、前記ピストンヘッドと前記ピスト
ンスカートとに間の空隙にセラミックフアイハを充填し
、更に前記断熱シール材の内周面が前記取付ボス部に当
接することによって前記断熱シール材が位置決めされて
いることを特徴とする断熱ピストンの構造に関する。
この発明による断熱ピストンの構造は、以上のように構
成されており、次のように作用する。即ち、この発明は
、セラミック類のピストンヘッドの中心部に取付ボス部
を設けて前記取付ボス部から外周部に向けて作用力に沿
って傾斜させ、前記取付ボス部をピストンスカートの取
付孔に嵌合係止し、前記ピストンヘッドを前記ピストン
スカートに断熱シール材を介して結合したので、セラミ
ック材料の強度的欠点である変断面を取り除くように前
記ピストンヘッドを作用力に沿った形状にスムースに構
成でき、取付は時に発生する力の分散を考え、更に前記
ピストンヘッドに設けた取付ボス部との境界部位を堅牢
に構成することができ、従って高温になる前記ピストン
クラウンの熱容量を可及的に小さく構成することができ
、エンジンの吸入効率を向上させ、しかも前記断熱シー
ル材は前記ピストンヘッドと前記ピストンスカートとの
間の結合部のガスシールを行うと共に高性能の断熱機能
を果たすことができ、また、前記取付ボス部にかかる力
の反力を小さくすることができ、従って前記ピストンヘ
ッドにかかる分力を小さくすることができる。しかるに
、ピストンヘッドを平板に形成し、その中央部に取付ボ
ス部を形成し、ピストンヘッドをピストンスカートの中
央部で固定すると、ピストンヘッド部と取付ボス部との
下側境界部、即ちＲ部に引張り応力が作用し、その引張
り応力が大きいと破壊する恐れがある。そこで、この発
明による断熱ピストンの構造では、セラミック類のピス
トンヘッドの中心部に取付ボス部を設けて前記取付ボス
部から外周部に向けて傾斜させて作用力に沿った形状に
構成し、言い換えれば、中心部に位置する前記取付ボス
部とエンジンの燃焼室に面する前記ピストンヘッドとを
緩やかな曲面、即ち緩やかなＲ部で結び、前記ピストン
ヘッドと前記ピストンスカートとの取付けによって生じ
る引張り応力が前記Ｒ部に集中しないように構成し、し
かも前記取付ボス部を前記ピストンヘッドに取付けるの
に、所定の取付力によって係止されている場合、その取
付力と同等の反力が前記断熱シール材のシール部に作用
し、また前記取付ボス部で見ると、取付力の作用力に対
し、壁面Ｇ部でその反力を負担していることになる。従
って、Ｇ部の壁面は傾斜角度が約１０°以上傾斜してい
る方がよく、セラミック類の前記ピストンヘッド自体が
傾斜角を持っていれば、前記取付ボス部の周囲には曲げ
力は作用せず、引張り力となり且つ応力は分散されるこ
とになり、従って、取付は時に、前記取付ボス部に付加
される力の反力ができるだけ小さくなり、且つＧ部即ち
平板部の分力が小さくなるように、この発明による断熱
ピストンの構造における前記ピストンヘッドの形状は形
成されたものである。しかも、前記ピストンヘッドの中
心部付近に前記取付ボス部が位置し、前記取付ボス部の
取付力によって、前記ピストンヘッドの外周部を前記ピ
ストンスカートの方向へ押圧し、前記断熱シール材の外
周部のシール性を高め、更に前記ピストンヘッドの慣性
力を抑止するという効果がある。
成されており、次のように作用する。即ち、この発明は
、セラミック類のピストンヘッドの中心部に取付ボス部
を設けて前記取付ボス部から外周部に向けて作用力に沿
って傾斜させ、前記取付ボス部をピストンスカートの取
付孔に嵌合係止し、前記ピストンヘッドを前記ピストン
スカートに断熱シール材を介して結合したので、セラミ
ック材料の強度的欠点である変断面を取り除くように前
記ピストンヘッドを作用力に沿った形状にスムースに構
成でき、取付は時に発生する力の分散を考え、更に前記
ピストンヘッドに設けた取付ボス部との境界部位を堅牢
に構成することができ、従って高温になる前記ピストン
クラウンの熱容量を可及的に小さく構成することができ
、エンジンの吸入効率を向上させ、しかも前記断熱シー
ル材は前記ピストンヘッドと前記ピストンスカートとの
間の結合部のガスシールを行うと共に高性能の断熱機能
を果たすことができ、また、前記取付ボス部にかかる力
の反力を小さくすることができ、従って前記ピストンヘ
ッドにかかる分力を小さくすることができる。しかるに
、ピストンヘッドを平板に形成し、その中央部に取付ボ
ス部を形成し、ピストンヘッドをピストンスカートの中
央部で固定すると、ピストンヘッド部と取付ボス部との
下側境界部、即ちＲ部に引張り応力が作用し、その引張
り応力が大きいと破壊する恐れがある。そこで、この発
明による断熱ピストンの構造では、セラミック類のピス
トンヘッドの中心部に取付ボス部を設けて前記取付ボス
部から外周部に向けて傾斜させて作用力に沿った形状に
構成し、言い換えれば、中心部に位置する前記取付ボス
部とエンジンの燃焼室に面する前記ピストンヘッドとを
緩やかな曲面、即ち緩やかなＲ部で結び、前記ピストン
ヘッドと前記ピストンスカートとの取付けによって生じ
る引張り応力が前記Ｒ部に集中しないように構成し、し
かも前記取付ボス部を前記ピストンヘッドに取付けるの
に、所定の取付力によって係止されている場合、その取
付力と同等の反力が前記断熱シール材のシール部に作用
し、また前記取付ボス部で見ると、取付力の作用力に対
し、壁面Ｇ部でその反力を負担していることになる。従
って、Ｇ部の壁面は傾斜角度が約１０°以上傾斜してい
る方がよく、セラミック類の前記ピストンヘッド自体が
傾斜角を持っていれば、前記取付ボス部の周囲には曲げ
力は作用せず、引張り力となり且つ応力は分散されるこ
とになり、従って、取付は時に、前記取付ボス部に付加
される力の反力ができるだけ小さくなり、且つＧ部即ち
平板部の分力が小さくなるように、この発明による断熱
ピストンの構造における前記ピストンヘッドの形状は形
成されたものである。しかも、前記ピストンヘッドの中
心部付近に前記取付ボス部が位置し、前記取付ボス部の
取付力によって、前記ピストンヘッドの外周部を前記ピ
ストンスカートの方向へ押圧し、前記断熱シール材の外
周部のシール性を高め、更に前記ピストンヘッドの慣性
力を抑止するという効果がある。
以下、図面を参照して、この発明による断熱ピストンの
構造の一実施例を詳述する。
構造の一実施例を詳述する。
第１図において、この発明の実施例である断熱ピストン
の構造が符号１０によって全体的に示されている。断熱
ピストンの構造１０については、窒化珪素系等のセラミ
ック製ピストンクラウン即ちピストンヘッド１と金属製
ピストンスカート２とから成る。ピストンヘッド１の中
央部には取付ボス部４が設けられており、またピストン
ヘッド１の外周部は、はぼ平板状に形成されている。更
に、ピストンヘッド１の熱容量を小さくするため、燃焼
室５に面するピストンヘッド１の肉厚は可及的に薄く形
成されている。この発明の目的は、上記のように、セラ
ミック材料の強度的欠点である変断面を取り除いてスム
ースにすると共に、取付は時に発生する力の分散を考え
、セラミック類のピストンヘッドｌを作用力に沿った形
状に構成することであり、ピストンヘッド１の中心部付
近に取付ボス部４が位置し、取付ボス部４によって、断
熱シール材８の外周部のシール性を高め、更にピストン
ヘッド１の慣性力を抑止するという効果がある。図にお
いて、取付ボス部４をピストンヘッド２に取付けるのに
、取付力Ｆによって係止されている場合、その取付力Ｆ
と同等の反力Ｆ′が断熱シール材８の外周部のシール部
１８に作用し、また取付ボス部４で見ると、取付力Ｆの
作用力に対し、壁面Ｇ部でその反力を負担していること
になる。従って、Ｇ部の壁面は傾斜している方がよく、
傾斜角度は約１０６以上必要である。セラミツク製のピ
ストンヘッド２自体が傾斜角を持っていれば、取付ボス
部４の周囲には曲げ力は作用せず、引張り力Ｆ１となり
且つ応力は分散されることになる。また、ピストンヘッ
ド１の燃焼室５側の面を外周部から中央部に向う緩やか
な凹状面３に形成すると共に、反対側の面を外周部６か
ら中央部の取付ボス部４に向う緩やかな曲面１９に形成
し、取付ボス部４をピストンスカート２の取付孔９に嵌
合し且つリング１５によって互いに係止し、ピストンヘ
ッド１とピストンスカート２とを断熱シール材８を介し
て結合している。ピストンへラド１に設けられた取付ボ
ス部４の先端部には、係止用のリング１５が嵌合する嵌
合溝１６が形成されている。また、金属製ピストンスカ
ート２には、ピストンリングｔｌｌ１３が形成されてい
る。これらのピストンリング溝１３には、圧力リング、
オイルリング等のピストンリング（図示省略）が嵌込ま
れるように構成されている。また、ピストンスカート２
の中央部には、取付ボス部４を取付けるための取付孔９
が形成されている。この取付ＪＬ ９４こはリング１５
が嵌合する嵌合溝１７が形成されている。このような構
成において、ピストンヘッド１とピストンスカート２と
の中央部を嵌合状態に結合し、ピストンヘッド１とピス
トンスカート２との対向面のシール部１８をシールする
ため断熱シール材８を介在させる。即ち、ピストンヘッ
ド１の中央部の取付ボス部４をピストンスカート２の中
央部の取付孔９に嵌合し、次いで、取付ボス部４に形成
した嵌合ｓ１６と取付孔９に形成した嵌合溝１７とに跨
がってリング１５を嵌合し、ピストンヘッド１とピスト
ンスカート２とを係止状態に結合する。しかも、ピスト
ンヘッド１とピストンスカート２との間には断熱シール
材８が介在されており、ピストンヘッド１からピストン
スカート２への熱の伝導を防止即ち断熱している。
の構造が符号１０によって全体的に示されている。断熱
ピストンの構造１０については、窒化珪素系等のセラミ
ック製ピストンクラウン即ちピストンヘッド１と金属製
ピストンスカート２とから成る。ピストンヘッド１の中
央部には取付ボス部４が設けられており、またピストン
ヘッド１の外周部は、はぼ平板状に形成されている。更
に、ピストンヘッド１の熱容量を小さくするため、燃焼
室５に面するピストンヘッド１の肉厚は可及的に薄く形
成されている。この発明の目的は、上記のように、セラ
ミック材料の強度的欠点である変断面を取り除いてスム
ースにすると共に、取付は時に発生する力の分散を考え
、セラミック類のピストンヘッドｌを作用力に沿った形
状に構成することであり、ピストンヘッド１の中心部付
近に取付ボス部４が位置し、取付ボス部４によって、断
熱シール材８の外周部のシール性を高め、更にピストン
ヘッド１の慣性力を抑止するという効果がある。図にお
いて、取付ボス部４をピストンヘッド２に取付けるのに
、取付力Ｆによって係止されている場合、その取付力Ｆ
と同等の反力Ｆ′が断熱シール材８の外周部のシール部
１８に作用し、また取付ボス部４で見ると、取付力Ｆの
作用力に対し、壁面Ｇ部でその反力を負担していること
になる。従って、Ｇ部の壁面は傾斜している方がよく、
傾斜角度は約１０６以上必要である。セラミツク製のピ
ストンヘッド２自体が傾斜角を持っていれば、取付ボス
部４の周囲には曲げ力は作用せず、引張り力Ｆ１となり
且つ応力は分散されることになる。また、ピストンヘッ
ド１の燃焼室５側の面を外周部から中央部に向う緩やか
な凹状面３に形成すると共に、反対側の面を外周部６か
ら中央部の取付ボス部４に向う緩やかな曲面１９に形成
し、取付ボス部４をピストンスカート２の取付孔９に嵌
合し且つリング１５によって互いに係止し、ピストンヘ
ッド１とピストンスカート２とを断熱シール材８を介し
て結合している。ピストンへラド１に設けられた取付ボ
ス部４の先端部には、係止用のリング１５が嵌合する嵌
合溝１６が形成されている。また、金属製ピストンスカ
ート２には、ピストンリングｔｌｌ１３が形成されてい
る。これらのピストンリング溝１３には、圧力リング、
オイルリング等のピストンリング（図示省略）が嵌込ま
れるように構成されている。また、ピストンスカート２
の中央部には、取付ボス部４を取付けるための取付孔９
が形成されている。この取付ＪＬ ９４こはリング１５
が嵌合する嵌合溝１７が形成されている。このような構
成において、ピストンヘッド１とピストンスカート２と
の中央部を嵌合状態に結合し、ピストンヘッド１とピス
トンスカート２との対向面のシール部１８をシールする
ため断熱シール材８を介在させる。即ち、ピストンヘッ
ド１の中央部の取付ボス部４をピストンスカート２の中
央部の取付孔９に嵌合し、次いで、取付ボス部４に形成
した嵌合ｓ１６と取付孔９に形成した嵌合溝１７とに跨
がってリング１５を嵌合し、ピストンヘッド１とピスト
ンスカート２とを係止状態に結合する。しかも、ピスト
ンヘッド１とピストンスカート２との間には断熱シール
材８が介在されており、ピストンヘッド１からピストン
スカート２への熱の伝導を防止即ち断熱している。
この断熱シール材８の構造については、次のように構成
されている。この断熱シール材８は、第２図に示すよう
に、外周部６、内周部１４、及び外周部６と内周部１４
とを連結するステンレススチール等の金属製ディスク２
０から構成されている。断熱シール材８の外周部６の構
造については、少なくともチタン酸カリウム製シート２
２とステンレススチール製シート２３とを交互に配置し
、しかもこれらのシートの重合体の外周面はステンレス
スチール等の金属製ケース２４によって被覆した構造に
構成されている。また、断熱シール材８の内周部１４の
構造については、外周部６と同様に、少なくともチタン
酸カリウム製シートとステンレススチール製シートとが
交互に配置され、しかもこれらのシートの重合体の外面
はステンレススチール等の金属製ケースによって被覆し
た構造に構成されている。更に、ピストンヘッド１とピ
ストンスカート２とによって形成された空隙７には、ア
ルミナファイバ２１が充填されている。
されている。この断熱シール材８は、第２図に示すよう
に、外周部６、内周部１４、及び外周部６と内周部１４
とを連結するステンレススチール等の金属製ディスク２
０から構成されている。断熱シール材８の外周部６の構
造については、少なくともチタン酸カリウム製シート２
２とステンレススチール製シート２３とを交互に配置し
、しかもこれらのシートの重合体の外周面はステンレス
スチール等の金属製ケース２４によって被覆した構造に
構成されている。また、断熱シール材８の内周部１４の
構造については、外周部６と同様に、少なくともチタン
酸カリウム製シートとステンレススチール製シートとが
交互に配置され、しかもこれらのシートの重合体の外面
はステンレススチール等の金属製ケースによって被覆し
た構造に構成されている。更に、ピストンヘッド１とピ
ストンスカート２とによって形成された空隙７には、ア
ルミナファイバ２１が充填されている。
また、断熱シール材８の内周部１４には、中央孔２５が
形成されている。この中央孔２５の内周面が取付ボス部
４の曲面１９に当接することによって、断熱シール材８
はピストンヘッド１に対して位置決めされている。断熱
シール材８の外周部６は、ピストンヘッド１とピストン
スカート２との間のシール部１８において締付状態に挟
持される。
形成されている。この中央孔２５の内周面が取付ボス部
４の曲面１９に当接することによって、断熱シール材８
はピストンヘッド１に対して位置決めされている。断熱
シール材８の外周部６は、ピストンヘッド１とピストン
スカート２との間のシール部１８において締付状態に挟
持される。
また、ピストンヘッド１の取付ボス部４とピストンスカ
ート２の取付孔９の近傍即ち嵌合部付近において締付状
態に挟持される。断熱シール材８を構成するチタン酸カ
リウムについては、例えば、ウィスカー状チタン酸カリ
ウム（Ｋ２ Ｔｉ６０＋ｆｆ、融点１３７０℃、比重３
．２、熱伝導率０．０００１２ ｃａｌ／ｃｍｓｅｃ’
Ｃ）をステンレススチール製シートの間に配置するよう
に構成することもできるものである。
ート２の取付孔９の近傍即ち嵌合部付近において締付状
態に挟持される。断熱シール材８を構成するチタン酸カ
リウムについては、例えば、ウィスカー状チタン酸カリ
ウム（Ｋ２ Ｔｉ６０＋ｆｆ、融点１３７０℃、比重３
．２、熱伝導率０．０００１２ ｃａｌ／ｃｍｓｅｃ’
Ｃ）をステンレススチール製シートの間に配置するよう
に構成することもできるものである。
更に、断熱シール材８には、場合によっては、カーボン
をシール部のみに少量混合し、シール機能を向上させる
こともできる。
をシール部のみに少量混合し、シール機能を向上させる
こともできる。
コノ発明による断熱エンジン等における断熱ピストンの
構造１０は、上記のような構成であり、ピストンスカー
ト２にピストンクラウン１を結合するには、例えば、次
のようにして行うことができる。まず、ピストンヘッド
１の取付ボス部４に断熱シール材８を嵌合するか、又は
ピストンスカート２の上面に断熱シール材８を載置する
と共に、ピストンスカート２の嵌合溝１７にリング１５
を嵌合する。次いで、ピストンヘッドｌの取付ボス部４
をピストンスカート２の取付孔９に嵌合すると共に、断
熱シール材８の外周部を介してピストンヘッド１の外周
部をピストンスカート２の外周部と重ね合わせ状態に配
置する。次いで、ピストンヘッド１の取付ボス部４をピ
ストンスカート２の取付孔９に対して矢印Ｆ方向に更に
押し込み、取付ボス部４に形成した嵌合溝１６にリング
１５を嵌合させる。この取付工程において、リング１５
を高周波によって金属硬度を低下させておき、しかもリ
ング１５をピストンスカート２に押圧した状態に支持し
、次いでプレスによってピストンヘッドｌの取付ボス部
４をピストンスカート２の取付孔９に押し込むことによ
って達成することができる。従って、リング１５は、取
付ボス部４の嵌合溝１６と取付孔９の嵌合溝１７とに跨
がって設置され、ピストンヘッド１とピストンスカート
２とを係止状態に結合する。
構造１０は、上記のような構成であり、ピストンスカー
ト２にピストンクラウン１を結合するには、例えば、次
のようにして行うことができる。まず、ピストンヘッド
１の取付ボス部４に断熱シール材８を嵌合するか、又は
ピストンスカート２の上面に断熱シール材８を載置する
と共に、ピストンスカート２の嵌合溝１７にリング１５
を嵌合する。次いで、ピストンヘッドｌの取付ボス部４
をピストンスカート２の取付孔９に嵌合すると共に、断
熱シール材８の外周部を介してピストンヘッド１の外周
部をピストンスカート２の外周部と重ね合わせ状態に配
置する。次いで、ピストンヘッド１の取付ボス部４をピ
ストンスカート２の取付孔９に対して矢印Ｆ方向に更に
押し込み、取付ボス部４に形成した嵌合溝１６にリング
１５を嵌合させる。この取付工程において、リング１５
を高周波によって金属硬度を低下させておき、しかもリ
ング１５をピストンスカート２に押圧した状態に支持し
、次いでプレスによってピストンヘッドｌの取付ボス部
４をピストンスカート２の取付孔９に押し込むことによ
って達成することができる。従って、リング１５は、取
付ボス部４の嵌合溝１６と取付孔９の嵌合溝１７とに跨
がって設置され、ピストンヘッド１とピストンスカート
２とを係止状態に結合する。
１に
の発明による断熱ピストンの構造は、以上のように構成
されているので、次のような特有の効果を奏する。即ち
、この発明は、セラミ・ツク製のピストンヘッドの中心
部に取付ボス部を設け、前記取付ボス部をピストンスカ
ートの取付孔に嵌合係止して前記ピストンヘッドを前記
ピストンスカートに断熱シール材を介して結合すると共
に、前記ピストンヘッドを取付時に発生する作用力に沿
って前記取付ボス部から外周部に向けて傾斜した形状に
構成したので、高温ガスが接触して高温になる前記ピス
トンヘッドの熱容量を可及的に小さく構成するため前記
ピストンヘッドの肉厚を薄く構成することができ、エン
ジンの吸入効率を向上させることができる。例えば、断
熱エンジンにおいて、高温ガスが接触する部分即ちピス
トンへ・ノドの熱容量が小さいので、前記エンジンの爆
発工程及び排気工程においては燃焼室内に熱エネルギー
が残存することなく、はとんどの熱エネルギーを排気ボ
ートを経て下流に設けられているエネルギー回収装置に
送り込むことができ、また前記エンジンの吸入工程にお
いては高温ガスが接触する部分即ち前記ピストンヘッド
は所望な程度の温度まで直ちに冷却され、吸入効率が低
下するような現象が生じることがない。しかも、上記機
能を達成するのにセラミック製の前記ピストンヘッドの
肉厚を薄く構成しても、前記取付ボス部を前記ピストン
ヘッドに取付けるのに所定の取付力によって係止されて
いる場合、その取付力と同等の反力が前記断熱シール材
のシール部に作用し、また前記取付ボス部で見ると、取
付力の作用力に対し、傾斜角度が約１０″以上傾斜して
いる壁面Ｇ部でその反力を負担しており、セラミック製
の前記ピストンヘッド自体が傾斜角を持っているので、
前記取付ボス部の周囲には曲げ力は作用せず、引張り力
となり且つ応力は分散されることになり、前記ピストン
ヘッドと前記取付ボス部との結合部が破壊するような現
象は生じることがない。更に、前記断熱シール材の外周
部と内周部は少なくともチタン酸カリウム製シートとス
テンレススチール製シートから構成し、前記外周部と前
記内周部とを金属製ディスクによって連結し、しかも前
記ピストンヘッドと前記ピストンスカートとによって形
成された空隙にセラミックファイバを充填したので、前
記エンジンの前記燃焼室に対して高性能の断熱機能を果
たし、前記燃焼室からピストンを通じての熱エネルギー
の流出はなく、熱エネルギーを前記燃焼室に閉じ込める
ことができ、上記エネルギー回収装置によって、熱エネ
ルギーを有効に最大限に回収することができる。また、
一般的に、肉厚が非常に薄く且つ剛性の弱いピストンヘ
ッドについては、十分な軸方向のシール圧力を得ること
は困難であるが、この発明による断熱ピストンの構造に
ついては、前記ピストンヘッドを凹状面即ち傘状に形成
し、前記ピストンヘッドと前記ピストンスカートとの外
周部即ちシール部において、前記ピストンヘッドは前記
ピストンスカートに対して軸方向に押圧状態に設定され
、それによって前記断熱シール材の外周部及び内周部は
前記ピストンヘッドと前記ピストンスカートとの間にお
いて締付状態に挟持され、しかも前記断熱シ−ル材は円
周方向にシール機能を発生させることができる。更に、
前記断熱シール材はその内周面が前記取付ボス部に当接
状態に位置決めされるので、前記断熱シール材は前記ピ
ストンヘッド及び前記ピストンスカートに対して確実に
且つ堅固に、しかも所定の位置に固定される。
されているので、次のような特有の効果を奏する。即ち
、この発明は、セラミ・ツク製のピストンヘッドの中心
部に取付ボス部を設け、前記取付ボス部をピストンスカ
ートの取付孔に嵌合係止して前記ピストンヘッドを前記
ピストンスカートに断熱シール材を介して結合すると共
に、前記ピストンヘッドを取付時に発生する作用力に沿
って前記取付ボス部から外周部に向けて傾斜した形状に
構成したので、高温ガスが接触して高温になる前記ピス
トンヘッドの熱容量を可及的に小さく構成するため前記
ピストンヘッドの肉厚を薄く構成することができ、エン
ジンの吸入効率を向上させることができる。例えば、断
熱エンジンにおいて、高温ガスが接触する部分即ちピス
トンへ・ノドの熱容量が小さいので、前記エンジンの爆
発工程及び排気工程においては燃焼室内に熱エネルギー
が残存することなく、はとんどの熱エネルギーを排気ボ
ートを経て下流に設けられているエネルギー回収装置に
送り込むことができ、また前記エンジンの吸入工程にお
いては高温ガスが接触する部分即ち前記ピストンヘッド
は所望な程度の温度まで直ちに冷却され、吸入効率が低
下するような現象が生じることがない。しかも、上記機
能を達成するのにセラミック製の前記ピストンヘッドの
肉厚を薄く構成しても、前記取付ボス部を前記ピストン
ヘッドに取付けるのに所定の取付力によって係止されて
いる場合、その取付力と同等の反力が前記断熱シール材
のシール部に作用し、また前記取付ボス部で見ると、取
付力の作用力に対し、傾斜角度が約１０″以上傾斜して
いる壁面Ｇ部でその反力を負担しており、セラミック製
の前記ピストンヘッド自体が傾斜角を持っているので、
前記取付ボス部の周囲には曲げ力は作用せず、引張り力
となり且つ応力は分散されることになり、前記ピストン
ヘッドと前記取付ボス部との結合部が破壊するような現
象は生じることがない。更に、前記断熱シール材の外周
部と内周部は少なくともチタン酸カリウム製シートとス
テンレススチール製シートから構成し、前記外周部と前
記内周部とを金属製ディスクによって連結し、しかも前
記ピストンヘッドと前記ピストンスカートとによって形
成された空隙にセラミックファイバを充填したので、前
記エンジンの前記燃焼室に対して高性能の断熱機能を果
たし、前記燃焼室からピストンを通じての熱エネルギー
の流出はなく、熱エネルギーを前記燃焼室に閉じ込める
ことができ、上記エネルギー回収装置によって、熱エネ
ルギーを有効に最大限に回収することができる。また、
一般的に、肉厚が非常に薄く且つ剛性の弱いピストンヘ
ッドについては、十分な軸方向のシール圧力を得ること
は困難であるが、この発明による断熱ピストンの構造に
ついては、前記ピストンヘッドを凹状面即ち傘状に形成
し、前記ピストンヘッドと前記ピストンスカートとの外
周部即ちシール部において、前記ピストンヘッドは前記
ピストンスカートに対して軸方向に押圧状態に設定され
、それによって前記断熱シール材の外周部及び内周部は
前記ピストンヘッドと前記ピストンスカートとの間にお
いて締付状態に挟持され、しかも前記断熱シ−ル材は円
周方向にシール機能を発生させることができる。更に、
前記断熱シール材はその内周面が前記取付ボス部に当接
状態に位置決めされるので、前記断熱シール材は前記ピ
ストンヘッド及び前記ピストンスカートに対して確実に
且つ堅固に、しかも所定の位置に固定される。
第１図はこの発明による断熱ピストンの構造の一実施例
を示す断面図、第２図は第１図の符号Ａにおける部分を
示す詳細な断面図、第３図は従来の断熱ピストンの構造
を示す断面図、及び第４図は従来の別の断熱ピストンを
示す断面図である。 １−一−−−−ピストンヘッド、２−−−−−−ピスト
ンスカート、３−−−−−−凹状面、４−−−取付ボス
部、５−一−−−燃焼室、６−・−外周部、７−−−−
−−空隙、８・−−−−−一断熱シール材、９−−−−
−一取付孔、１０−−−−一断熱ピストンの構造、１４
−−−−−−一内周部、１５−−−−−リング、１６゜
１７−−−−−嵌合溝、１８−−−−−シール部、１９
−−−−−一曲面、２０−−−−一金属製ディスク、２
１−−−−−−−アルミナファイバ、２２−−−−−チ
タン酸カリウム製シート、２３−−−−−−ステンレス
スチール製シート、２４−−−−−−金属製ケース、２
５−−−−−中央孔。 特許出願人 いすソ゛自動車株式会社代理人 弁理
士 尾 仲 −末 弟 １ 図 第 ３ 図 第 ４ 図
を示す断面図、第２図は第１図の符号Ａにおける部分を
示す詳細な断面図、第３図は従来の断熱ピストンの構造
を示す断面図、及び第４図は従来の別の断熱ピストンを
示す断面図である。 １−一−−−−ピストンヘッド、２−−−−−−ピスト
ンスカート、３−−−−−−凹状面、４−−−取付ボス
部、５−一−−−燃焼室、６−・−外周部、７−−−−
−−空隙、８・−−−−−一断熱シール材、９−−−−
−一取付孔、１０−−−−一断熱ピストンの構造、１４
−−−−−−一内周部、１５−−−−−リング、１６゜
１７−−−−−嵌合溝、１８−−−−−シール部、１９
−−−−−一曲面、２０−−−−一金属製ディスク、２
１−−−−−−−アルミナファイバ、２２−−−−−チ
タン酸カリウム製シート、２３−−−−−−ステンレス
スチール製シート、２４−−−−−−金属製ケース、２
５−−−−−中央孔。 特許出願人 いすソ゛自動車株式会社代理人 弁理
士 尾 仲 −末 弟 １ 図 第 ３ 図 第 ４ 図
Claims (5)
- （１）セラミック製のピストンヘッドの中心部に取付ボ
ス部を設け、前記取付ボス部をピストンスカートの取付
孔に嵌合係止して前記ピストンヘッドを前記ピストンス
カートに断熱シール材を介して結合すると共に、前記ピ
ストンヘッドを取付時に発生する作用力に沿って前記取
付ボス部から外周部に向けて傾斜した形状に構成したこ
とを特徴とする断熱ピストンの構造。 - （２）前記ピストンヘッドの熱容量を小さくするため前
記ピストンヘッドの肉厚を可及的に薄く構成したことを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の断熱ピストン
の構造。 - （３）前記断熱シール材の外周部と内周部は少なくとも
チタン酸カリウム製シートとステンレススチール製シー
トから構成し、前記外周部と前記内周部とを金属製部材
によって連結したことを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載の断熱ピストンの構造。 - （４）前記ピストンヘッドと前記ピストンスカートとの
間の空隙にセラミックファイバを充填したことを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載の断熱ピストンの構造
。 - （５）前記断熱シール材はその内周面が前記取付ボス部
に当接して位置決めされていることを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の断熱ピストンの構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62087928A JP2586039B2 (ja) | 1987-04-11 | 1987-04-11 | 断熱ピストンの構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62087928A JP2586039B2 (ja) | 1987-04-11 | 1987-04-11 | 断熱ピストンの構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63255553A true JPS63255553A (ja) | 1988-10-21 |
| JP2586039B2 JP2586039B2 (ja) | 1997-02-26 |
Family
ID=13928577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62087928A Expired - Fee Related JP2586039B2 (ja) | 1987-04-11 | 1987-04-11 | 断熱ピストンの構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2586039B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6695003B2 (en) | 2000-10-31 | 2004-02-24 | International Business Machines Corporation | Gas isolation box |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6075744A (ja) * | 1983-10-03 | 1985-04-30 | Hitachi Zosen Corp | セラミツクライニング材の固定方法 |
| JPS6093161A (ja) * | 1983-10-26 | 1985-05-24 | Isuzu Motors Ltd | 断熱ピストンの構造 |
| JPS6194263A (ja) * | 1984-10-15 | 1986-05-13 | Hitachi Ltd | 積層形可撓性デイスク装置 |
| JPS61181845U (ja) * | 1985-05-01 | 1986-11-13 |
-
1987
- 1987-04-11 JP JP62087928A patent/JP2586039B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6075744A (ja) * | 1983-10-03 | 1985-04-30 | Hitachi Zosen Corp | セラミツクライニング材の固定方法 |
| JPS6093161A (ja) * | 1983-10-26 | 1985-05-24 | Isuzu Motors Ltd | 断熱ピストンの構造 |
| JPS6194263A (ja) * | 1984-10-15 | 1986-05-13 | Hitachi Ltd | 積層形可撓性デイスク装置 |
| JPS61181845U (ja) * | 1985-05-01 | 1986-11-13 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6695003B2 (en) | 2000-10-31 | 2004-02-24 | International Business Machines Corporation | Gas isolation box |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2586039B2 (ja) | 1997-02-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4325647A (en) | Element and method for connecting ceramic and metallic parts | |
| US4242948A (en) | Insulated composite piston | |
| CA1330643C (en) | Heat-insulating piston structure | |
| JPH01155064A (ja) | 断熱エンジンの構造 | |
| US5282411A (en) | Heat-insulating piston with middle section of less dense but same material | |
| GB1577685A (en) | Insulated composite piston | |
| JP2586039B2 (ja) | 断熱ピストンの構造 | |
| JPS61272452A (ja) | 内燃機関用ピストン | |
| JP2560422B2 (ja) | 断熱ピストンの構造 | |
| JPS63314354A (ja) | 断熱ピストンの構造 | |
| JPH0745851B2 (ja) | 断熱ピストンの構造 | |
| JPH0372830B2 (ja) | ||
| JPH0435563Y2 (ja) | ||
| JPH0555748B2 (ja) | ||
| JPS63255552A (ja) | 断熱ピストンの構造 | |
| JP3109156B2 (ja) | 断熱ピストン | |
| JP2917597B2 (ja) | 断熱ピストン | |
| JPH01170745A (ja) | 内燃機関用ピストン | |
| JP2870069B2 (ja) | 断熱エンジンの構造 | |
| JPH0370845A (ja) | 断熱ピストンの構造 | |
| JPS63235648A (ja) | エンジンの断熱ピストン構造 | |
| JPS6044506B2 (ja) | 内燃機関のシリンダライナ | |
| JPH0433397Y2 (ja) | ||
| JPS63302124A (ja) | 断熱エンジンの構造 | |
| JPH0526111A (ja) | 断熱ピストン |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |