JPH0121167Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の技術分野］ 本考案は内燃機関のピストン構造に係り、特に
断熱構造を有する内燃機関のピストン構造に関す
る。

［考案の技術的背景とその問題点］ 一般にピストンはアルミや鋳鉄等によつて形成
されているが、その材質故に高温な燃焼室側から
の断熱が難しく、燃焼室からの熱伝達によりピス
トン自体の強度が低下したり、ピストンリングが
膨張してピストンリングステイツク（潤滑が困難
となりシリンダライナとの間で焼付きを生ずるこ
と）の状態に至つたり、また燃焼室温度が低下し
て排ガスが悪化する等の問題があつた。

そこで従来にあつては、第１図又は第２図に示
すように、燃焼室ａが形成され或いは燃焼室ａに
臨むピストンヘツドｂにセラミツクス製の断熱部
材ｃを装着して、ピストン本体ｄへの熱伝達を抑
制する構造としたピストンが案出されている。

しかしながら第１図に示すピストンにあつて
は、断熱部材ｃに孔明け加工を施し通しボルトｅ
…でピストン本体ｄに取り付けるようにしていた
ため、セラミツクス材で成る断熱部材ｃに亀裂等
損傷が発生し易かつた。第２図に示すピストン
は、特開昭56−118538号公報において開示された
ものである。該発明は、断熱部材ｃの周縁に金属
製のカバｆを装着し、該カバｆとピストン本体ｄ
に固定した金属部材ｇ…とを溶接することにより
断熱部材ｃを装着するものである。しかし該発明
にあつては断熱部材ｃの損傷は抑制できるけれど
も、その取付に際しカバｆと断熱部材ｃとをサブ
アツセンブリする作業や溶接作業が必要となり、
生産性に問題があると考えられる。

尚、関連する技術として、「セラミツク組込み
型ピストン」（実開昭53−127009号公報）及び
「ピストンヘツド」（実開昭53−150311号公報）が
提案されている。

［考案の目的］ 本考案は上述したような問題点に鑑みて創案さ
れたものであり、その目的はピストンの温度上昇
を抑制できると共に取付構造上断熱部材たるセラ
ミツクス製ヘツドの強化劣化を招くことなく、簡
易・迅速に装着でき、生産性を向上できる内燃機
関のピストン構造を提供するにある。

［課題を解決するための手段］ 本考案は金属製ピストンの頭部にヘツド収容室
を凹設すると共に収容室の上部周壁に雌ねじを形
成し、該収容室内に円周方向に沿い半径方向に所
定の間隔を有して収容されたセラミツクス製ヘツ
ドの上部に、上記雌ねじと螺合して、上記ヘツド
を上記収容室底面に着座させつつ上記間隔を断熱
室として区画するリング部材を嵌合させる縮径さ
れた係合部を形成し、上記底面に上記断熱室と外
部と連通させる空気抜孔を形成して内燃機関のピ
ストンを構成したものである。

［作用］ セラミツクス製ヘツド周りに形成された断熱空
間は、優れた断熱性を有するセラミツクス製ヘツ
ドからの熱伝導さらに小さくし金属製ピストンの
熱膨張を抑制してピストンリングステイクを防止
し、ヘツド収容室底面に断熱室と外部とを連通す
る空気抜き孔は、断熱室内の空気が高温になると
その高温の空気を自動的に外部に排出して断熱室
の空気の昇温を防止し一定の断熱性能を維持させ
る。

［考案の実施例］ 以下に、本考案の好適一実施例を添付図面に従
つて詳述する。

第３図及び第４図に示すように、円柱体状に形
成される金属製ピストン１のシリンダヘツド側に
臨む頭部１ａには、断面円形の凹部様に陥没させ
てヘツド収容室２が形成される。このヘツド収容
室２には、その内周側壁に上方開口端から底壁に
向けて雌ネジ部３が形成される。

このヘツド収容室２には、該収容室２内に収納
されるべくその内径よりも比較的径小な外径で形
成され、その内方に燃焼室４が凹設された厚肉円
盤状のヘツド５が設けられる。ヘツド５に区画さ
れ収容室２に形成された所定間隔は、断熱室６と
成つている。ヘツド５は断熱性良好なセラミツク
ス材で形成され、熱伝達を断つて燃焼室４を高温
に維持しつつピストン１の温度上昇を抑制するよ
うに機能する。このヘツド５には、その外側部周
壁の上方部が段違いに縮径されて周方向に沿つて
係合部５ａが形成される。

このようにしてヘツド５に形成された係合部５
ａと、この係合部５ａに相対向する雌ネジ部３と
の間には、係合部５ａに係合してヘツド５をピス
トン１の頭部１ａに取り付けるためのリング部材
７が設けられる。このリング部材７は、ヘツド５
の係合部５ａに係合すべくその内径がヘツド５の
最大外径よりも小さく形成されると共に、その外
周側部には上記雌ネジ部３に螺合される雄ネジ部
７ａが形成される。またこのリング部材７のシリ
ンダヘツド側に臨む上面には周方向に沿つて所定
の間隔を隔てて溝８…が形成される。この溝８…
はリング部材７を回転させて螺合させるための工
具を装着するためのものである。

上記断熱室６は、セラミツクス製ヘツド５の断
熱性に加えて、更に燃焼室４からの熱伝達を効果
的に遮断するものである。この断熱室６は真空で
あることが望ましいが、アルミ、鋳鉄等で成るピ
ストン１、通常鋼製のリング部材７、セラミツク
ス製ヘツド５夫々の熱膨脹率が異なるため相互間
に微細なクリアランスが生じ、殊に圧縮行程にお
いて圧縮空気が断熱室６内にリークする可能性が
考えられる。この場合リークしてくる空気が断熱
室６に充満して高温高圧となり温度伝達係数が高
くなると断熱室６の断熱性が損なわれる虞れがあ
る。そこで断熱室６にはピストン１に貫通形成さ
れ低温低圧なクランク室側へ連通される空気抜孔
９…が連結される。この空気抜孔９…により断熱
室６内の高温高圧化を抑制でき、断熱室６にその
機能を充分に発揮させることができる。尚、１０
は環状のガスケツトである。

次に本考案の作用について述べる。

第３図及び第４図に示すように、ピストンを組
み立てるに際しては、予めヘツド収容室２が形成
されたピストン１の頭部１ａにヘツド５を収納す
る。次にガスケツト１０を係合部５ａに装着した
後、工具等を溝８…に挿入してリング部材７を順
次回転させてヘツド５の係合部５ａに係合すべく
ピストン１に螺合させてゆく。その結果ヘツド５
はピストン１に固定される。

以上の作業によつてピストンの組付作業を完了
させることができ、その生産性の向上を図り得
る。また本考案にあつては、セラミツクス製ヘツ
ド５に孔明け加工等その強度を劣化させる加工作
業を廃止できるのでその耐久性を充分に確保でき
る。尚、図示するように断熱室６は空気抜孔９…
により室内空気の高温高圧化が抑制されその機能
を充分に発揮でき、セラミツクス製ヘツド５と相
俟つて断熱性の向上を達成できる。

［変形実施例］ 第５図〜第７図には、上記実施例の変形例が示
されている。第５図及び第６図に示すものは、上
記溝をキリ孔１１…に代替させたものである。

第７図に示すものは、上記ヘツド収容室の内周
側壁に雌ネジ部を形成したことに替えてピストン
１の頭部１ａの外周側壁に段違いに縮径させて雄
ネジ部１２を形成すると共に、上記リング部材７
を径方向に拡張してその周側部下面に環状鍔部１
３を形成し、これに雌ネジ部１４を形成して構成
したものである。これら変形実施例にあつても上
記実施例と同様な効果を奏する。

［考案の効果］ 以上要するに本考案によれば次のような優れた
効果を発揮する。

(1) 取付構造上セラミツクス製ヘツドの強度劣化
を招くことなく簡易・迅速に装着でき、生産性
の向上を達成できる。

(2) 空気抜孔を備えた断熱室により、セラミツク
ス製ヘツドと相俟つて、断熱性を向上させ得
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来例を示す側断面図、第
３図は本考案の好適一実施例を示す平面図、第４
図は第３図の−線矢視断面図、第５図は変形
実施例を示す平面図、第６図は第５図の−線
矢視断面図、第７図は他の変形実施例を示す側断
面図である。 図中、１はピストン、１ａはその頭部、２はヘ
ツド収容室、５はヘツド、５ａはその係合部、６
は断熱室、７はリング部材である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 金属製ピストンの頭部にヘツド収容室を凹設す
   ると共に収容室の上部周壁に雌ねじを形成し、該
   収容室内に円周方向に沿い半径方向に所定の間隔
   を有して収容されたセラミツクス製ヘツドの上部
   に、上記雌ねじと螺合して、上記ヘツドを上記収
   容室底面に着座させつつ上記間隔を断熱室として
   区画するリング部材を嵌合させる縮径された係合
   部を形成し、上記底面に上記断熱室と外部と連通
   させる空気抜孔を形成したことを特徴とする内燃
   機関のピストン構造。