JP2550852Y2 - 断熱ピストン - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、金属材料から成るピ
ストンスカートと該ピストンスカートに形成した取付孔
に嵌合した取付部を有するセラミック材料から成るピス
トンヘッドから成る断熱ピストンに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図２に示すような断熱ピストンが
開示されている。図２は従来の断熱ピストンの一例を示
す断面図である。断熱ピストンは、例えば、シリンダブ
ロックの孔部に嵌合したシリンダライナで形成されたシ
リンダ内を往復運動するものである。該断熱ピストン
は、窒化ケイ素等のセラミックスから製作したピストン
ヘッド１と、該ピストンヘッドに取り付けたアルミニウ
ム、アルミニウム合金等の金属材料から製作したピスト
ンスカート２とから構成されている。

【０００３】上記断熱ピストンにおいて、ピストンヘッ
ド１には、上面に形成された凹部１９で構成される主室
１５が形成され、中央部に下方に突出する取付環状軸部
７を有している。また、ピストンヘッド１の下面には環
状の凹部２０が形成されている。ピストンスカート２は
上端壁部９を有し、該上端壁部９の中央部にはピストン
ヘッド１の環状軸部７が嵌合する取付孔８が形成されて
いる。更に、ピストンスカート２における上端壁部９の
上面には、断熱ガスケット５が嵌入する環状溝２２及び
該環状溝２２の内側にシールのためのガスケット、例え
ば、カーボンガスケット４が嵌入する環状溝２３が形成
されている。ピストンヘッド１の下面とピストンスカー
ト２の上端壁部９の上面との間には断熱プレート１８が
介在されている。また、ピストンスカート２の外周に
は、上部に外周溝２４が形成されると共に、その下部に
２個のピストンリング溝２１が形成されている。ピスト
ンスカート２に形成した外周溝２４には、第１圧力リン
グ（図示せず）が嵌入するピストンリング溝６が形成さ
れた断熱部材から成る部材１６が嵌入している。

【０００４】ピストンヘッド１とピストンスカート２と
を固定するには、ピストンスカート２の環状溝２２に断
熱ガスケット５を配置し、環状溝２３にカーボンガスケ
ット４を配置し、更に上端壁部９の上面に断熱プレート
１８を配置する。この状態で、ピストンスカート２の取
付孔８にピストンヘッド１の取付環状軸部７を嵌入す
る。次いで、ピストンスカート２の取付孔８の下部周囲
に形成した切込溝１７にジルコニアから成る断熱部材１
２及びニレジストから成る金属部材１３を配置し、該各
部材１２，１３とピストンヘッド１の取付環状軸部７の
外周との間に形成される環状溝にメタルフローによって
結合リング１１を嵌入し、ピストンスカート２にピスト
ンヘッド１を固定する。

【０００５】また、断熱ピストンについては、実開昭６
１−１４４２３９号公報に開示されたものがある。該断
熱ピストンは、上記断熱ピストンと同様にカーボンガス
ケットをピストンヘッドとピストンスカートとの間に介
在させたものであり、スカート部の上面中央に柱を一体
に形成する一方、ピストン冠部の下面中央に前記柱より
も大径の円筒部を形成し、ピストン冠部を前記スカート
部の外周側上面と前記柱の上面に重ね合わせてボルトに
より結合し、前記円筒部と前記柱との間の空部にカーボ
ンリングを嵌合したものである。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】上記のように、ピスト
ンヘッド１にピストンスカート２を取り付けた断熱ピス
トンにおいて、燃焼室内の排気ガス圧をシールするた
め、ピストンヘッド１の下面とピストンスカート２の上
端壁部９の上面との間にカーボンガスケット４が配置さ
れている。しかしながら、ピストンスカート２側でのカ
ーボンガスケット４の受け面は、ピストンスカート２を
構成する金属材料から形成されている。従って、燃焼室
の熱エネルギーは、ピストンヘッド１からカーボンガス
ケット４及びピストンスカート２を通ってピストンリン
グ溝６に嵌入したピストンリングへ伝導され、更に該ピ
ストンリングからシリンダを形成するシリンダライナ及
びシリンダブロックへと伝導されて外部に放熱され、断
熱性を低下している。

【０００７】また、前掲実開昭６１−１４４２３９号公
報に開示された断熱ピストンについても、同様な熱流が
発生して断熱性を低下させている。

【０００８】そこで、この考案の目的は、上記の課題を
解決することであり、燃焼室の熱エネルギーがピストン
ヘッドとピストンスカートとの間に配置されたシールの
ためのガスケットを通じて外部に放熱することを防止し
て断熱性を向上させた断熱ピストンを提供することであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この考案は、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。即ち、
この考案は、金属材料から成るピストンスカート、該ピ
ストンスカートに取り付けたセラミック材料から成るピ
ストンヘッド及び前記ピストンスカートの上面と前記ピ
ストンヘッドの下面との間に介在したシールのためのガ
スケットを有する断熱ピストンにおいて、前記ガスケッ
トの受け部分とピストンリング溝の形成部分を前記ピス
トンスカートの金属材料より熱伝導率が低く且つ該金属
材料の熱膨張率とほぼ等しい材料から成る部材で構成
し、該部材を前記ピストンスカートの鋳込みで前記ピス
トンスカートに固定した断熱ピストンに関する。

【００１０】また、この断熱ピストンにおいて、前記部
材を構成する材料は前記ピストンスカートを構成する金
属材料とほぼ同等の強度を有するニレジストである。

【００１１】

【作用】この考案による断熱ピストンは、上記のように
構成されており、次のように作用する。即ち、この断熱
ピストンは、ピストンヘッドとピストンスカートとの間
に配置したシールのためのガスケットを受ける受け部分
とピストンリング溝を形成した部分をピストンスカート
の金属材料より熱伝導率が低く且つ該金属材料の熱膨張
率とほぼ等しい材料から成る部材で構成し、該部材を前
記ピストンスカートの鋳込みで前記ピストンスカートに
固定したので、前記ガスケットは前記部材で良好に断熱
され、しかも前記受け部分と前記ピストンリング溝の形
成部分とに十分な強度を確保できる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して、この考案による断熱
ピストンの実施例を説明する。図１はこの考案による断
熱ピストンの一実施例を示す断面図である。図１におい
て、部品に付した符号は、図２に示した部品と同一の部
品には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【００１３】図１に示すように、この断熱ピストンは、
アルミニウム、アルミニウム合金等の金属材料から製作
されたピストンスカート２と、ピストンスカート２に取
り付けた窒化ケイ素等のセラミック材料から製作したピ
ストンヘッド１とから構成されている。ピストンスカー
ト２には、上端壁部９を構成する上部外周に環状溝部１
０が形成されている。この環状溝部１０には、断熱性の
部材３がピストンスカート２の鋳込み製造時に鋳込みに
よって固定されている。この部材３は、その上面には断
熱リング５を受ける環状凹部２２とシールのためのガス
ケットとしてのカーボンガスケット４を受ける受け部分
となる環状凹部２３とが形成され、また、その外周面に
は第１圧力リング（図示せず）を嵌入するピストンリン
グ溝６の形成部分が形成されている。また、ピストンス
カート２には、第２圧力リング（図示せず）を嵌入する
ピストンリング溝２１及び油かきリング（図示せず）を
嵌入するピストンリング溝２６が環状溝部１０の下方に
形成されている。

【００１４】この断熱ピストンにおいて、断熱性の部材
３は、ピストンスカート２を形成するアルミニウム、ア
ルミニウム合金等の金属材料よりも低熱伝導であり、鋳
込み後のピストンスカート２の上端壁部９に形成した環
状溝部１０との密着性を良好にするため、上記金属材料
と同等の熱膨張率を有し、しかも上記金属材料とほぼ同
等の強度を有する材料で製作されている。この部材３
は、例えば、ニッケルを含有するニレジストの金属材料
から製作されている。従って、この断熱ピストンの断熱
性は大幅に向上し、ピストンヘッド１から伝達された熱
エネルギーはカーボンガスケット４を通じて前記ピスト
ンリング溝に嵌入した第１圧力リングからシリンダライ
ナへの熱流が遮断され、熱エネルギーの外部への放熱が
防止され、冷却損失が低減され、第１圧力リングの嵌入
するピストンリング溝６の形成位置をハイトップ化で
き、無駄容積を低減することができ、従って、エンジン
性能を向上できる。

【００１５】

【考案の効果】この考案による断熱ピストンは、上記の
ように構成されており、次のような効果を有する。即
ち、この断熱ピストンは、金属材料から成るピストンス
カートの上面とピストンヘッドの下面との間に介在した
シールのためのガスケットを受ける受け部分とピストン
リング溝の形成部分を前記ピストンスカートの金属材料
より熱伝導率が低く且つ該金属材料の熱膨張率とほぼ等
しい材料から成る部材で製作し、該部材を前記ピストン
スカートの鋳込みで前記ピストンスカートに固定したの
で、前記ガスケットを受ける前記受け部分と前記ピスト
ンリング溝の前記形成部分とは一体的な断熱構造に構成
され、燃焼室の熱エネルギーは該燃焼室から前記ガスケ
ットを通じて前記ピストンリング溝へ流れる熱流が遮断
され、断熱性を大幅に向上できる。しかも、前記受け部
分と前記ピストンリング溝の前記形成部分とは一体的構
造であるから強度を大幅に増強できる。

【００１６】従って、この断熱ピストンは、断熱性を向
上できるので、前記ピストンリング溝に嵌入した第１圧
力リングからシリンダライナ及びシリンダブロックへと
伝達される熱量を低減できるから、冷却損失を大幅に低
減でき、また、強度を確保でき且つ断熱性を向上できる
から、第１圧力リングが嵌入するピストンに形成するピ
ストンリング溝の形成位置をハイトップ化に形成しても
破損することがなく、ピストンリング溝の形成位置をハ
イトップ化によって燃焼室の無駄容積を大幅に低減で
き、従って、エンジン性能を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案による断熱ピストンの一実施例を示す
断面図である。

【図２】従来の断熱ピストンの一例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ ピストンヘッド ２ ピストンスカート ３ 断熱部材 ４ カーボンガスケット ５ 断熱リング ６ ピストンリング溝 ９ 上端壁部 １０ 環状溝部 １１ 結合リング

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウム、アルミニウム合金等の金
   属材料から成るピストンスカート、該ピストンスカート
   に取り付けたセラミック材料から成るピストンヘッド及
   び前記ピストンスカートの上面と前記ピストンヘッドの
   下面との間に介在したシールのためのガスケットを有す
   る断熱ピストンにおいて、前記ガスケットの受け部分と
   ピストンリング溝の形成部分を前記ピストンスカートの
   金属材料より熱伝導率が低く且つ該金属材料の熱膨張率
   とほぼ等しい材料から成る部材で構成し、該部材を前記
   ピストンスカートの鋳込みで前記ピストンスカートに固
   定した断熱ピストン。
2. 【請求項２】 前記部材を構成する材料は、前記ピスト
   ンスカートを構成する金属材料とほぼ同等の強度を有す
   るニレジストである請求項１に記載の断熱ピストン。