JPH0324856Y2 - - Google Patents

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JPH0324856Y2
JPH0324856Y2 JP1984063319U JP6331984U JPH0324856Y2 JP H0324856 Y2 JPH0324856 Y2 JP H0324856Y2 JP 1984063319 U JP1984063319 U JP 1984063319U JP 6331984 U JP6331984 U JP 6331984U JP H0324856 Y2 JPH0324856 Y2 JP H0324856Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本考案は内燃機関用ピストン、特にセラミツク
製ピストンリングを用いたピストンの構造に関す
る。
[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a piston for an internal combustion engine, and particularly to a piston structure using a ceramic piston ring.

(従来の技術) 近年、自動車等の内燃機関等に於て、燃焼効率
を上げるべくピストンの一部又は全部をセラミツ
ク材料に代替して断熱化を図り燃焼室温度の高温
化を可能としたピストンが開発され実用化される
ようになつた。斯かるピストンを用いたエンジン
は、燃焼室温度を高く維持出来るので、燃焼効率
が良く、出力が大であり、且つ排出されるハイド
ロカーボン濃度及び燃費が低く、従つて、排ガス
規制や省資源化が叫ばれる昨今においては極めて
意義深く、これからもその必用性は益々増大する
こと必至である。然し乍ら、個々には次のような
改良されるべき点が残存していることは否めな
い。
(Prior art) In recent years, in internal combustion engines such as automobiles, in order to increase combustion efficiency, some or all of the pistons have been replaced with ceramic materials to insulate them and make it possible to raise the temperature of the combustion chamber. was developed and put into practical use. Engines using such pistons can maintain a high combustion chamber temperature, resulting in good combustion efficiency and high output, as well as low concentrations of hydrocarbons and low fuel consumption, which contributes to exhaust gas regulations and resource conservation. It is extremely significant these days, and its necessity is bound to increase even more in the future. However, it cannot be denied that there are still some points that need to be improved, such as the following.

(考案が解決しようとする問題点) 即ち、上記ピストンに装着されるピストンリン
グは、一般に金属製である為、燃焼室温度の高
温化と共に高温クリープが発生し、ピストンリン
グの重要な機能であるシーリングのための張力が
これによつて劣化し、シーリング機能が減退す
る。亦、セラミツク製ピストンシリンダの場合、
熱膨張係数が異なる為、高温時に適正なスキマを
設定すると、低温時の合口スキマが大となり、亦
低温時に適正なスキマを設定すると合口スキマが
なくなり、前者の場合、ブローバイガス量が大
となり、リング周辺のオイルを固着させ所謂リン
グスチツクを生起し、且つクランクケース通して
オイルパン内オイルの温度上昇及び劣化を来た
し、一方、後者の場合、ピストンリングとシリ
ンダとが圧接され、作動中に折損等が生じる…
等々である。
(Problem to be solved by the invention) That is, since the piston ring attached to the piston is generally made of metal, high temperature creep occurs as the temperature of the combustion chamber increases, which is an important function of the piston ring. The tension for sealing is thereby degraded and the sealing function is reduced. In addition, in the case of ceramic piston cylinders,
Since the coefficients of thermal expansion are different, setting an appropriate gap at high temperatures will increase the gap at low temperatures, and setting an appropriate gap at low temperatures will eliminate the gap, and in the former case, the amount of blow-by gas will increase. This causes the oil around the ring to stick, causing a so-called ring stick, and causing the temperature of the oil in the oil pan to rise and deteriorate through the crankcase.On the other hand, in the latter case, the piston ring and cylinder are pressed together and may break during operation. etc. will occur...
etc.

このような問題点を解消する為には、ピストン
リングをセラミツクスによつて製作することが有
効であるが、ピストンに対しリングを装着する
際、リングの合口を拡開してなされる為、金属に
比べヤング率が2〜3倍と大であるセラミツク製
ピストンリングでは装着時に応力が大となつて折
損率が高く、従つてピストンリングをセラミツク
化するには困難があつた。
In order to solve these problems, it is effective to manufacture piston rings from ceramics, but since the abutment of the ring is widened when attaching the ring to the piston, metal Ceramic piston rings, which have a Young's modulus 2 to 3 times higher than those of conventional piston rings, have a high stress during installation and have a high probability of breakage, so it has been difficult to use ceramic piston rings.

(問題点を解決するための手段) 本考案は上記に鑑みなされたもので、ピストン
を、本体、ピストンリング及びスカート部材の3
分割体で構成することによつて、セラミツク製ピ
ストンリングの合口を拡開することなく装着を可
能とし、これによつて上記問題点を一掃せんとす
るものである。
(Means for solving the problem) The present invention was made in view of the above, and the piston is divided into three parts: the main body, the piston ring, and the skirt member.
By constructing the piston ring as a split body, it is possible to install the ceramic piston ring without widening the abutment, thereby eliminating the above-mentioned problems.

(実施例) 本考案は添付図面に基づき具体的に詳述する
と、第1図は本考案のピストンの構造の一例を示
す部分切欠斜視図であり、ピストンヘツド11及
び該ヘツド11に同心的に連なつた胴部12を含
むセラミツク又は金属より成るピストン本体1
と、該ピストン本体1の外周にホルダーリング3
を介して胴部12側から環装されたセラミツク製
ピストンリング2と、該ピストンリング2の環装
部に連なりピストン本体1の胴部12に套嵌され
たピストンスカート部材4と、該スカート部材4
及びピストン本体1の胴部12を関着一体とした
ピストンピン5とより成り、前記本体1の胴部1
2に上記複数のピストンリング2と組し該リング
2…を所定の間隔に保持したホルダーリング3を
前記ピストンヘッド11に隣接状態で外嵌すると
共に、同じく胴部12に前記ピストンスカート部
材4を、上記ホルダーリング3に連ねて套嵌し、
且つこれらを相互に一体として構成されている内
燃機関用ピストンにある。ピストン本体1は、上
記ピストンヘツド11及び筒状の胴部12以外
に、頂面に凹設された燃焼室13及び胴部12に
掘設された断熱室14を含み、セラミツク材料の
焼結成型により一体的に製せられたものである。
亦、ピストンリング2…は同じくセラミツクスに
より製せられたもので、図例では2本のピストン
リング2,2が、ホルダーリング3によつて所定
の間隔をもつて装着されている。このホルダーリ
ング3は既述の如く、ピストンリング2,2を所
定の間隔に維持する為のもので、図示の如く上下
にピストンリング2,2を嵌装し得る小径部3
1,31を有し、この小径部31,31にピスト
ンリング2,2を嵌装した上で、前記本体1の胴
部12に外嵌し得るようにした構造のものが最も
望ましいが、第2図(第1図線部に対応する他
の実施例の拡大図)に示す如く胴部12に凹設さ
れた周溝121に嵌装されたカラー状のリング
3′によつてピストンリング2,2を保持するも
のも除外するものではなく、その材質は金属或い
はセラミツクスいずれも採用可能である。但し、
第2図のリング3′は周溝121に嵌装されるも
のであるから拡開が可能である金属で製作すべき
ことは当然である。更に、ピストンスカート部材
4は、鉄、アルミニウム等の金属或いはセラミツ
クスによつて筒状に成型されたもので、その上部
にはオイルスクレーパーリング41が装着されて
いる。
(Example) The present invention will be described in detail based on the accompanying drawings. Fig. 1 is a partially cutaway perspective view showing an example of the structure of the piston of the present invention, and shows a piston head 11 and a piston concentrically attached to the head 11. Piston body 1 made of ceramic or metal, including a continuous body 12
and a holder ring 3 on the outer periphery of the piston body 1.
A ceramic piston ring 2 is surrounded from the body 12 side through a piston ring 2, a piston skirt member 4 is connected to the surrounding part of the piston ring 2 and is fitted onto the body 12 of the piston body 1, and the skirt member 4
and a piston pin 5 which is integrally connected to the body 12 of the piston body 1.
2, a holder ring 3 assembled with the plurality of piston rings 2 and holding the rings 2 at a predetermined interval is externally fitted adjacent to the piston head 11, and the piston skirt member 4 is also fitted onto the body 12. , is connected to and fitted on the holder ring 3,
Moreover, there is a piston for an internal combustion engine in which these components are mutually integrated. The piston body 1 includes, in addition to the piston head 11 and the cylindrical body 12, a combustion chamber 13 recessed in the top surface and a heat insulating chamber 14 dug in the body 12, and is made of a sintered mold made of ceramic material. It is integrally manufactured by.
In addition, the piston rings 2 are also made of ceramics, and in the illustrated example, two piston rings 2 are mounted at a predetermined distance by a holder ring 3. As mentioned above, this holder ring 3 is for maintaining the piston rings 2, 2 at a predetermined distance, and as shown in the figure, there are small diameter parts 3 into which the piston rings 2, 2 can be fitted on the upper and lower sides.
1, 31, and the piston rings 2, 2 are fitted into the small diameter portions 31, 31, and the structure is such that the piston rings 2, 2 can be fitted onto the body 12 of the main body 1. As shown in Figure 2 (an enlarged view of another embodiment corresponding to the lined portion in Figure 1), the piston ring 2 , 2 is not excluded, and the material thereof may be either metal or ceramics. however,
Since the ring 3' shown in FIG. 2 is fitted into the circumferential groove 121, it is natural that it should be made of expandable metal. Further, the piston skirt member 4 is formed into a cylindrical shape from metal such as iron, aluminum, or ceramics, and an oil scraper ring 41 is attached to the upper part of the piston skirt member 4.

(作用) 上記各部材を用いて1個のピストンPを組み立
てる要領を略述すれば、先づホルダーリング3の
小径部31,31にピストンリング2,2を嵌装
し、本体1の胴部12に外嵌してピストンヘツド
11に隣接させる。この時、ホルダーリング3と
胴部12とはセラミツク接着剤等で相互に接着さ
せることが望ましい。次いで、ピストンスカート
部材4をその上端部が上記ホルダーリング3に連
なるよう胴部12に套嵌し、該スカート部材4と
本体1の胴部12とをピストンピン5によつて関
着一体とし、これによつて上記各部材が所定位置
に定まつた1個のピストンPが組み立てられる。
(Function) To briefly describe the procedure for assembling one piston P using each of the above-mentioned members, first, the piston rings 2, 2 are fitted into the small diameter parts 31, 31 of the holder ring 3, and the 12 and adjacent to the piston head 11. At this time, it is preferable that the holder ring 3 and the body part 12 be bonded to each other using a ceramic adhesive or the like. Next, the piston skirt member 4 is fitted onto the body 12 so that its upper end is connected to the holder ring 3, and the skirt member 4 and the body 12 of the main body 1 are joined together by the piston pin 5. As a result, one piston P in which each of the above-mentioned members is fixed at a predetermined position is assembled.

尚、図における符号51,51はピストンピン
5を所定位置に保持する為のピストンピンクリツ
プであり、亦、6はクランク(不図示)に連結さ
れるコンロツドであり、これらの構造は従来のこ
の種のピストンと何等異なるものではない。
In addition, reference numerals 51 and 51 in the figure are piston pin clips for holding the piston pin 5 in a predetermined position, and 6 is a connecting rod connected to a crank (not shown), and these structures are different from the conventional one. It is no different from a type of piston.

(考案の効果) 叙述の如く、上記ピストンPにおいては、ピス
トンリング2,2が耐熱性・断熱性に優れたセラ
ミツクスにより成るから、燃焼室温度を高く維持
しても高温クリープの発生する懸念がなく、ピス
トンリングのシーリング機能が充分に発揮され
る。亦、セラミツク製ピストンシリンダにこれを
応用しても、シリンダとピストンリングとは同じ
セラミツク製であるから、両者の熱膨張係数を同
一にすることは容易であり、従つて両者の合口ス
キマを正しく設定しておけば、作動中もこの合口
スキマを適正に保つことが出来、ブローバイガス
による前記のトラブルやピストンリングとシリン
ダの圧接による折損等の発生が有効に防止され
る。しかもピストンリング2,2は拡開すること
なく装着されるから、装着時の応力は何等付与さ
れず、折損等のトラブルを惹起することなく極め
て簡易に装着され、セラミツク製ピストンリング
を用いることによる、ブローバイガス量の低減、
リングスチツクの防止、オイル劣化、オイル消費
量低減などの特質がピストンPにおいて遺憾なく
発揮されることになるのである。更にピストンス
カート部材4は、ピストン本体1の胴部12に套
嵌された後ピストンピン5により該胴部12に関
着一体とされるから、ピストンリング2の拡開を
伴わないピストンP組立が確実且つ極めて容易に
なされる。
(Effect of the invention) As described above, in the piston P, the piston rings 2, 2 are made of ceramics with excellent heat resistance and heat insulation, so there is no concern that high temperature creep will occur even if the combustion chamber temperature is maintained high. The sealing function of the piston ring is fully demonstrated. Furthermore, even if this is applied to a ceramic piston cylinder, since the cylinder and piston ring are made of the same ceramic, it is easy to make the thermal expansion coefficients of both the same, and therefore the gap between the two can be adjusted correctly. By setting this, the abutment gap can be maintained properly during operation, effectively preventing the above-mentioned troubles caused by blow-by gas and breakage due to pressure contact between the piston ring and cylinder. Moreover, since the piston rings 2, 2 are installed without expanding, no stress is applied during installation, and the installation is extremely simple without causing troubles such as breakage. , reduction of blow-by gas amount,
The characteristics of preventing ring stick, preventing oil deterioration, and reducing oil consumption are fully exhibited in the piston P. Further, since the piston skirt member 4 is fitted into the body 12 of the piston body 1 and is integrally connected to the body 12 by the piston pin 5, the piston P can be assembled without expanding the piston ring 2. This is done reliably and extremely easily.

斯かるピストンの構造は、燃焼効率及び出力の
アツプ、ハイドロカーボン濃度及び燃費の低減化
に極めて有効であり、その実益は頗る大である。
Such a piston structure is extremely effective in increasing combustion efficiency and output, and reducing hydrocarbon concentration and fuel consumption, and its practical benefits are enormous.

尚、図例のピストンPは本考案の一例を示した
に過ぎず、本考案を逸脱しない限り他の態様も包
含することは云うまでもない。例えば、ピストン
リング2を2本としたが、ピストンの規模に応じ
てこれを3本以上とすることも可能であり、この
場合、図例のホルダーリング3は2つ割り若しく
は3つ割りにして用いるべきことは容易に理解さ
れよう。亦、本体1の胴部12に堀設された断熱
室14は文字通り有効な断熱性を保証するもので
あり、胴部12の軸心の廻りに連続したリング状
の空洞或いは不連続な独立した複数の空洞によつ
てこれを構成する等、必要とされる断熱性に応じ
て掘設されるものである。
It should be noted that the illustrated piston P is merely an example of the present invention, and it goes without saying that other embodiments may be included as long as they do not depart from the scope of the present invention. For example, although two piston rings 2 are used, it is also possible to have three or more rings depending on the size of the piston. In this case, the holder ring 3 shown in the illustration can be divided into two or three parts. It is easy to understand what should be used. In addition, the heat insulation chamber 14 provided in the body 12 of the main body 1 literally guarantees effective heat insulation, and may be a continuous ring-shaped cavity around the axis of the body 12 or a discontinuous independent cavity. It is constructed with a plurality of cavities and is excavated according to the required insulation properties.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本考案のピストンの構造の一例を示す
部分切欠斜視図、第2図は第1図線部に対応す
る他の実施例の拡大図である。 符号の説明、1……ピストン本体、11……ピ
ストンヘツド、12……胴部、2……セラミツク
製ピストンリング、3……ホルダーリング、4…
…ピストンスカート部材。
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing an example of the structure of the piston of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of another embodiment corresponding to the line in FIG. 1. Explanation of symbols: 1... Piston body, 11... Piston head, 12... Body, 2... Ceramic piston ring, 3... Holder ring, 4...
...Piston skirt member.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] ピストンヘツド及び該ヘツドに同心一体的に連
なつた胴部を含むピストン本体の外周にホルダー
リングを介して胴部側からセラミツク製ピストン
リングを環装し、該ピストンリングの環装部に連
なりピストン本体の胴部に套嵌されたスカート部
材と上記ピストン本体の胴部とをピストンピンに
よつて関着一体としたことを特徴とする内燃機関
用ピストン。
A ceramic piston ring is encircled from the body side via a holder ring around the outer periphery of the piston body, which includes a piston head and a body concentrically connected to the head, and the piston ring is connected to the surrounding part of the piston ring. A piston for an internal combustion engine, characterized in that a skirt member fitted onto the body of the main body and the body of the piston body are integrally connected by a piston pin.
JP1984063319U 1984-04-27 1984-04-27 Piston for internal combustion engine Granted JPS60173655U (en)

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JPS60173655U JPS60173655U (en) 1985-11-18
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JPS5882457U (en) * 1981-11-26 1983-06-03 トヨタ自動車株式会社 piston ring
JPS58175148U (en) * 1982-05-18 1983-11-22 日産ディーゼル工業株式会社 Internal combustion engine piston ring device
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