JPH0668257B2 - 断熱ピストンの構造 - Google Patents
断熱ピストンの構造Info
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- JPH0668257B2 JPH0668257B2 JP20564789A JP20564789A JPH0668257B2 JP H0668257 B2 JPH0668257 B2 JP H0668257B2 JP 20564789 A JP20564789 A JP 20564789A JP 20564789 A JP20564789 A JP 20564789A JP H0668257 B2 JPH0668257 B2 JP H0668257B2
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- JP
- Japan
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- heat insulating
- piston
- head base
- base portion
- ceramic material
- Prior art date
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- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2251/00—Material properties
- F05C2251/04—Thermal properties
- F05C2251/042—Expansivity
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2253/00—Other material characteristics; Treatment of material
- F05C2253/16—Fibres
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、断熱エンジンにおける断熱ピストンの構造
に関する。
に関する。
従来、第４図に示すような断熱ピストンの構造が開示さ
れている。第４図において、ピストンスカート部22の中
央に形成した取付孔31に、ヘッドベース部21の中央に設
けた取付ボス部28を嵌合し、両者をメタルフロー29によ
って固定している。この場合、ピストンの摺動面の上部
を構成するリング部24の内周面に段部32を形成し、該段
部32にヘッドベース部21の周囲部33を係止して、該リン
グ部24をピストンスカート部22にシール材27を介して押
圧状態に構成している。更に、ヘッドベース部21とリン
グ部24によって構成される筒上穴部に断熱層23が形成さ
れ、該断熱層23の燃焼室側の面にセラミック材から成る
薄板25が配置されている。なお、図中26は断熱空気層で
ある。
れている。第４図において、ピストンスカート部22の中
央に形成した取付孔31に、ヘッドベース部21の中央に設
けた取付ボス部28を嵌合し、両者をメタルフロー29によ
って固定している。この場合、ピストンの摺動面の上部
を構成するリング部24の内周面に段部32を形成し、該段
部32にヘッドベース部21の周囲部33を係止して、該リン
グ部24をピストンスカート部22にシール材27を介して押
圧状態に構成している。更に、ヘッドベース部21とリン
グ部24によって構成される筒上穴部に断熱層23が形成さ
れ、該断熱層23の燃焼室側の面にセラミック材から成る
薄板25が配置されている。なお、図中26は断熱空気層で
ある。
上記のような断熱ピストンの構造として、例えば、特開
昭63−302164号公報に開示されている。該断熱ピストン
の構造を第５図を参照して概説する。該断熱ピストン
は、中央に取付ボス部44を有するセラミック材と熱膨張
係数がほぼ等しい材料から成るピストンヘッド部41と、
中央に取付ボス部44が嵌合する中央取付孔52を備えた金
属製ピストンスカート部42とから構成されている。更
に、ピストンヘッド部41の取付ボス部44とピストンスカ
ート部42の中央取付孔52とは、金属リング51のメタルフ
ローによって固定されている。ピストンヘッド部41とピ
ストンスカート部42との中央部の当接部位には断熱ガス
ケットである断熱緩衝材48が押圧状態に介在している。
また、ピストンヘッド部41とピストンスカート部42との
間には、断熱空気層49が形成されている。更に、熱容量
を小さくするため極めて薄く形成したセラミック薄板45
が、燃焼室に面するようにピストンヘッド部41に断熱材
43を介して配置されていることである。セラミック薄板
45の外周部には、同様な材料で形成されたセラミックリ
ング46が嵌合しており、セラミック薄板45とセラミック
リング46とは、接触部でCVD（化学蒸着）によって接合
されている。セラミックリング46の内周面には段部56が
形成されており、ピストンヘッド部41の外周部がセラミ
ックリング46の段部56に当接するようにセラミックリン
グ46に嵌合している。セラミック薄板45、セラミックリ
ング46及びピストンヘッド部41によって形成される空間
部には、断熱材43が封入されている。この断熱材43は、
チタン酸カリウムウイスカー、ジルコニファイバー等の
材料から成る。ピストンヘド部41がピストンスカート部
42に押圧状態に取付けられることによって、ピストンヘ
ッド部41の外周部がセラミックリング46の段部56に押し
付けられ、セラミックリング46がピストンスカート部42
の周囲部に押圧される。また、セラミックリング46とピ
ストンスカード部42との間のシールのため、ガスケット
であるカーボンシール47が介在されている。
昭63−302164号公報に開示されている。該断熱ピストン
の構造を第５図を参照して概説する。該断熱ピストン
は、中央に取付ボス部44を有するセラミック材と熱膨張
係数がほぼ等しい材料から成るピストンヘッド部41と、
中央に取付ボス部44が嵌合する中央取付孔52を備えた金
属製ピストンスカート部42とから構成されている。更
に、ピストンヘッド部41の取付ボス部44とピストンスカ
ート部42の中央取付孔52とは、金属リング51のメタルフ
ローによって固定されている。ピストンヘッド部41とピ
ストンスカート部42との中央部の当接部位には断熱ガス
ケットである断熱緩衝材48が押圧状態に介在している。
また、ピストンヘッド部41とピストンスカート部42との
間には、断熱空気層49が形成されている。更に、熱容量
を小さくするため極めて薄く形成したセラミック薄板45
が、燃焼室に面するようにピストンヘッド部41に断熱材
43を介して配置されていることである。セラミック薄板
45の外周部には、同様な材料で形成されたセラミックリ
ング46が嵌合しており、セラミック薄板45とセラミック
リング46とは、接触部でCVD（化学蒸着）によって接合
されている。セラミックリング46の内周面には段部56が
形成されており、ピストンヘッド部41の外周部がセラミ
ックリング46の段部56に当接するようにセラミックリン
グ46に嵌合している。セラミック薄板45、セラミックリ
ング46及びピストンヘッド部41によって形成される空間
部には、断熱材43が封入されている。この断熱材43は、
チタン酸カリウムウイスカー、ジルコニファイバー等の
材料から成る。ピストンヘド部41がピストンスカート部
42に押圧状態に取付けられることによって、ピストンヘ
ッド部41の外周部がセラミックリング46の段部56に押し
付けられ、セラミックリング46がピストンスカート部42
の周囲部に押圧される。また、セラミックリング46とピ
ストンスカード部42との間のシールのため、ガスケット
であるカーボンシール47が介在されている。
ところで、セラミック材を断熱材又は断熱材として利用
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なことである。セラミッ
ク材が燃焼室側の高温に晒される状態であり、そのため
熱ショックを受け、セラミック材の強度上の問題があ
る。また、断熱のため壁面のセラミック材の厚さを厚く
すると、熱容量が大きくなり、吸入行程時に吸入空気が
燃焼室から多く受熱して高温になり、その熱が吸気に影
響し、吸入効率が低下して空気が吸入されなくなるとい
う現象が生じる反面、膨張行程では断熱性を向上させな
ければならないという問題がある。
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なことである。セラミッ
ク材が燃焼室側の高温に晒される状態であり、そのため
熱ショックを受け、セラミック材の強度上の問題があ
る。また、断熱のため壁面のセラミック材の厚さを厚く
すると、熱容量が大きくなり、吸入行程時に吸入空気が
燃焼室から多く受熱して高温になり、その熱が吸気に影
響し、吸入効率が低下して空気が吸入されなくなるとい
う現象が生じる反面、膨張行程では断熱性を向上させな
ければならないという問題がある。
そこで、上記問題を解決するため、前掲特開昭63−3021
64号公報に開示した断熱ピストンの構造は、上記のよう
に構成することによって、極めて高度の断熱性を得ると
共に、燃焼ガスに晒されて高温になる燃焼室側に面する
ピストンヘッドの表面部の熱容量を可及的に小さく構成
し、吸入効率及びサイクル効率を向上させ、しかも熱シ
ョックを受けても強度上の問題が生じることなく、耐熱
性、耐腐食性、耐変形性を向上させ、しかも安定した取
付状態を得ることができ、更に爆発時にピストンヘッド
に作用する圧力が好ましい状態で受け止めることができ
る構造に構成し、ピストンヘッドとピストンスカートと
の間のシール機能を向上させたものである。
64号公報に開示した断熱ピストンの構造は、上記のよう
に構成することによって、極めて高度の断熱性を得ると
共に、燃焼ガスに晒されて高温になる燃焼室側に面する
ピストンヘッドの表面部の熱容量を可及的に小さく構成
し、吸入効率及びサイクル効率を向上させ、しかも熱シ
ョックを受けても強度上の問題が生じることなく、耐熱
性、耐腐食性、耐変形性を向上させ、しかも安定した取
付状態を得ることができ、更に爆発時にピストンヘッド
に作用する圧力が好ましい状態で受け止めることができ
る構造に構成し、ピストンヘッドとピストンスカートと
の間のシール機能を向上させたものである。
しかしながら、上記断熱ピストンの構造において、ヘッ
ドベース部と燃焼室側に配置したセラミック薄板との間
に配置した断熱材として、ムライト、アルミナ、チタン
酸カリウム、ジルコニア等のウイスカー或いはファイバ
ーから構成し、そして、セラミック薄板及びセラミック
リングを窒化珪素から構成している。そのため、断熱材
と周囲のセラミック薄板及びセラミックリングとの材質
が異なるため、両者間の熱膨張差が発生し、しかも、両
者間の接合部をCVD（化学蒸着）或いはコーティング等
で接合した場合には、断熱材を保持する強度はなく、断
熱材とセラミック薄板及びセラミックリングとの接合部
が剥離、クラック等が発生する原因となり、不具合が発
生する。
ドベース部と燃焼室側に配置したセラミック薄板との間
に配置した断熱材として、ムライト、アルミナ、チタン
酸カリウム、ジルコニア等のウイスカー或いはファイバ
ーから構成し、そして、セラミック薄板及びセラミック
リングを窒化珪素から構成している。そのため、断熱材
と周囲のセラミック薄板及びセラミックリングとの材質
が異なるため、両者間の熱膨張差が発生し、しかも、両
者間の接合部をCVD（化学蒸着）或いはコーティング等
で接合した場合には、断熱材を保持する強度はなく、断
熱材とセラミック薄板及びセラミックリングとの接合部
が剥離、クラック等が発生する原因となり、不具合が発
生する。
この発明の目的は、上記の問題点を解決することであ
り、ピストンヘッド部に極めて高度の断熱性を得ると共
に、燃焼ガスに晒されて高温になる燃焼室側に面するピ
ストンヘッドの表面部の耐熱性を確保し且つ該表面部の
熱容量を可及的に小さく構成してガス温度への追従性を
向上して吸入効率を向上させるように、該表面部を窒化
珪素（Si3N4）、炭化珪素（SiC）等のセラミック材料で
薄膜に構成し、特に、該薄膜及びセラミック材料から成
るヘッドベース部に対して内部に収容した断熱材を同一
セラミック材料のウイスカー焼成材を用いて堅固に接合
し且つ強度を確保した断熱ピストンの構造を提供するこ
とである。
り、ピストンヘッド部に極めて高度の断熱性を得ると共
に、燃焼ガスに晒されて高温になる燃焼室側に面するピ
ストンヘッドの表面部の耐熱性を確保し且つ該表面部の
熱容量を可及的に小さく構成してガス温度への追従性を
向上して吸入効率を向上させるように、該表面部を窒化
珪素（Si3N4）、炭化珪素（SiC）等のセラミック材料で
薄膜に構成し、特に、該薄膜及びセラミック材料から成
るヘッドベース部に対して内部に収容した断熱材を同一
セラミック材料のウイスカー焼成材を用いて堅固に接合
し且つ強度を確保した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、この発明は、ピストンスカート
部に取付けたセラミック材から成るヘッドベース部、該
ヘッドベース部に接合した同一セラミック材のウイスカ
ー焼成材から成る断熱材、及び該断熱材の燃焼室側の面
及び摺動側の面に接合した同一セラミック材から成る薄
膜、から構成した断熱ピストンの構造に関する。
構成されている。即ち、この発明は、ピストンスカート
部に取付けたセラミック材から成るヘッドベース部、該
ヘッドベース部に接合した同一セラミック材のウイスカ
ー焼成材から成る断熱材、及び該断熱材の燃焼室側の面
及び摺動側の面に接合した同一セラミック材から成る薄
膜、から構成した断熱ピストンの構造に関する。
又は、この発明は、ピストンスカート部に取付け且つ摺
動面を備えたセラミック材から成るヘッドベース部、該
ヘッドベース部と一体構造で摺動面上部を形成する筒
体、該筒体で形成される筒状穴部に配置され且つ前記ヘ
ッドベース部の上面に接合した同一セラミック材のウイ
スカー焼成材から成る断熱材、及び該断熱材の燃焼室側
の面に接合した同一セラミック材から成る薄膜から構成
した断熱ピストンの構造に関する。
動面を備えたセラミック材から成るヘッドベース部、該
ヘッドベース部と一体構造で摺動面上部を形成する筒
体、該筒体で形成される筒状穴部に配置され且つ前記ヘ
ッドベース部の上面に接合した同一セラミック材のウイ
スカー焼成材から成る断熱材、及び該断熱材の燃焼室側
の面に接合した同一セラミック材から成る薄膜から構成
した断熱ピストンの構造に関する。
或いは、この発明は、ピストンスカート部に取付け且つ
摺動面を備えたセラミック材から成るヘッドベース部、
該ヘッドベース部と一体構造で摺動面上部を形成する筒
体、該筒体で形成される筒状穴部に配置され且つ前記筒
体の内周面に接合した同一セラミック材のウイスカー焼
成材から成る断熱材、及び該断熱材の燃焼室側の面に接
合した同一セラミック材から成る薄膜から構成した断熱
ピストンの構造に関する。
摺動面を備えたセラミック材から成るヘッドベース部、
該ヘッドベース部と一体構造で摺動面上部を形成する筒
体、該筒体で形成される筒状穴部に配置され且つ前記筒
体の内周面に接合した同一セラミック材のウイスカー焼
成材から成る断熱材、及び該断熱材の燃焼室側の面に接
合した同一セラミック材から成る薄膜から構成した断熱
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、ピストンスカート部に取付けたセラミック材から成
るヘッドベース部に接合した同一セラミック材のウイス
カー焼成材から成る断熱材、及び該断熱材の燃焼室側の
面及び摺動側の面に接合した同一セラミック材から成る
薄膜から構成するか、或いは、ヘッドベース部と一体構
造で摺動面上部を形成する筒体、該筒体で形成される筒
状穴部に配置され且つ前記筒体の内周面又は前記ヘッド
ベース部の上面に接合した同一セラミック材のウイスカ
ー焼成材から成る断熱材、及び該断熱材の燃焼室側の面
に接合した同一セラミック材から成る薄膜から構成した
ので、前記断熱材は前記ヘッドベース部及び断熱材外面
に配置した前記薄膜と同一のセラミック材料で構成され
ることになり、前記断熱材の両者に対する接合が堅固に
なり信頼性に富んだ強度を確保できる。更に、前記断熱
材による高度の断熱性を確保できると共に、燃焼ガスに
晒されて高温になるピストンヘッドの表面部に位置する
前記薄膜の厚さを可及的に薄く構成でき、該薄膜即ち表
面部の熱容量を可及的に小さく構成することができ、高
度の耐熱性、耐変形性、耐腐食性を得ることができ、吸
入効率を向上させることができる。
成されており、次のように作用する。即ち、この発明
は、ピストンスカート部に取付けたセラミック材から成
るヘッドベース部に接合した同一セラミック材のウイス
カー焼成材から成る断熱材、及び該断熱材の燃焼室側の
面及び摺動側の面に接合した同一セラミック材から成る
薄膜から構成するか、或いは、ヘッドベース部と一体構
造で摺動面上部を形成する筒体、該筒体で形成される筒
状穴部に配置され且つ前記筒体の内周面又は前記ヘッド
ベース部の上面に接合した同一セラミック材のウイスカ
ー焼成材から成る断熱材、及び該断熱材の燃焼室側の面
に接合した同一セラミック材から成る薄膜から構成した
ので、前記断熱材は前記ヘッドベース部及び断熱材外面
に配置した前記薄膜と同一のセラミック材料で構成され
ることになり、前記断熱材の両者に対する接合が堅固に
なり信頼性に富んだ強度を確保できる。更に、前記断熱
材による高度の断熱性を確保できると共に、燃焼ガスに
晒されて高温になるピストンヘッドの表面部に位置する
前記薄膜の厚さを可及的に薄く構成でき、該薄膜即ち表
面部の熱容量を可及的に小さく構成することができ、高
度の耐熱性、耐変形性、耐腐食性を得ることができ、吸
入効率を向上させることができる。
以下、図面を参照して、この発明による発熱ピストンの
構造の実施例を詳述する。
構造の実施例を詳述する。
第１図において、この発明の一実施例である断熱ピスト
ンの構造が示されている。断熱ピストンについては、主
として、ヘッドベース部１と金属製ピストンスカート部
２とから成る。このヘッドベース部１は、窒化珪素（Si
3N4）、炭化珪素（SiC）等のセラミック材料から構成さ
れ、中央部に取付ボス部８を有する。このヘッドベース
部１そのものには燃焼室が形成されておらず、ヘッドベ
ース部１の燃焼室側はフラットな形状に構成されてい
る。ピストンスカート部２には、中央部にヘッドベース
部１の取付ボス部８が嵌合する中央取付孔12が形成され
ている。このヘッドベース部１の取付ボス部８をピスト
ンスカート部の中央取付孔12に嵌合すると共に、更に、
取付ボス部８に形成した嵌合溝とピストンスカート部２
の中央取付孔12に形成した嵌合溝とに跨がって金属リン
グ９をメタルフローによって変形収容されることによっ
て、ヘッドベース部１はピストンスカート部２に対して
押圧状態に係止される。更に、ヘッドベース部１の外周
下端面とピストンスカート部２の外周上端面との当接部
位には、シール部材７が押圧状態に介在している。ま
た、ヘッドベース部１とピストンスカート部２との間に
は、断熱空気層６が形成されている。
ンの構造が示されている。断熱ピストンについては、主
として、ヘッドベース部１と金属製ピストンスカート部
２とから成る。このヘッドベース部１は、窒化珪素（Si
3N4）、炭化珪素（SiC）等のセラミック材料から構成さ
れ、中央部に取付ボス部８を有する。このヘッドベース
部１そのものには燃焼室が形成されておらず、ヘッドベ
ース部１の燃焼室側はフラットな形状に構成されてい
る。ピストンスカート部２には、中央部にヘッドベース
部１の取付ボス部８が嵌合する中央取付孔12が形成され
ている。このヘッドベース部１の取付ボス部８をピスト
ンスカート部の中央取付孔12に嵌合すると共に、更に、
取付ボス部８に形成した嵌合溝とピストンスカート部２
の中央取付孔12に形成した嵌合溝とに跨がって金属リン
グ９をメタルフローによって変形収容されることによっ
て、ヘッドベース部１はピストンスカート部２に対して
押圧状態に係止される。更に、ヘッドベース部１の外周
下端面とピストンスカート部２の外周上端面との当接部
位には、シール部材７が押圧状態に介在している。ま
た、ヘッドベース部１とピストンスカート部２との間に
は、断熱空気層６が形成されている。
この発明による断熱ピストンの構造は、上記のような構
成において、特に、次の構成に特徴を有する。即ち、こ
の断熱ピストンは、ヘッドベース部１に接合した同一セ
ラミック材のウイスカー焼成材から成る断熱層を構成す
る断熱材３、及び該断熱材３の燃焼室側の面10及び摺動
側の面11に接合した同一セラミック材から成る薄膜５を
有することである。断熱材３は、窒化珪素（Si3N4）、
炭化珪素（SiC）等のセラミック材料のウイスカー焼成
材から構成されており、該ウイスカー焼成材を同一セラ
ミック材料から成るヘッドベース部１の上面４に接合さ
れている。更に、断熱材３の外面に配置された薄膜５
は、同一材質の窒化珪素（Si3N4）、炭化珪素（SiC）等
のセラミック材料から成り、断熱材３の燃焼ガスに晒さ
れる側即ち燃焼室側の面10及びシリンダライナに対する
摺動側の面11に対して、CVD（化学蒸着）或いはコーテ
ィング等で断熱材３に接合することによって配置でき
る。それ故に、この薄膜５は、燃焼室に晒される面を構
成すると共にシリンダライナに対する摺動面を提供し、
しかも可及的に薄肉に構成できるので、燃焼ガスに晒さ
れる面の熱容量を小さくすることができ且つ耐熱性に富
んだものに構成できる。この断熱材３は、窒化珪素（Si
3N4）、炭化珪素（SiC）等のセラミック材料のウイスカ
ー焼成材から成り、断熱機能を果たすと共に、爆発時に
セラミック製の薄膜５に作用する圧力を受け止める構造
材として機能することができる。この断熱ピストンの構
造については、爆発による圧縮力を、断熱材３によって
均等に受ける必要があり、そのためにもヘッドベース部
１の上面４及び薄膜５は、平らな形状即ちフラットな形
状に構成されている。
成において、特に、次の構成に特徴を有する。即ち、こ
の断熱ピストンは、ヘッドベース部１に接合した同一セ
ラミック材のウイスカー焼成材から成る断熱層を構成す
る断熱材３、及び該断熱材３の燃焼室側の面10及び摺動
側の面11に接合した同一セラミック材から成る薄膜５を
有することである。断熱材３は、窒化珪素（Si3N4）、
炭化珪素（SiC）等のセラミック材料のウイスカー焼成
材から構成されており、該ウイスカー焼成材を同一セラ
ミック材料から成るヘッドベース部１の上面４に接合さ
れている。更に、断熱材３の外面に配置された薄膜５
は、同一材質の窒化珪素（Si3N4）、炭化珪素（SiC）等
のセラミック材料から成り、断熱材３の燃焼ガスに晒さ
れる側即ち燃焼室側の面10及びシリンダライナに対する
摺動側の面11に対して、CVD（化学蒸着）或いはコーテ
ィング等で断熱材３に接合することによって配置でき
る。それ故に、この薄膜５は、燃焼室に晒される面を構
成すると共にシリンダライナに対する摺動面を提供し、
しかも可及的に薄肉に構成できるので、燃焼ガスに晒さ
れる面の熱容量を小さくすることができ且つ耐熱性に富
んだものに構成できる。この断熱材３は、窒化珪素（Si
3N4）、炭化珪素（SiC）等のセラミック材料のウイスカ
ー焼成材から成り、断熱機能を果たすと共に、爆発時に
セラミック製の薄膜５に作用する圧力を受け止める構造
材として機能することができる。この断熱ピストンの構
造については、爆発による圧縮力を、断熱材３によって
均等に受ける必要があり、そのためにもヘッドベース部
１の上面４及び薄膜５は、平らな形状即ちフラットな形
状に構成されている。
次に、この発明による断熱ピストンの構造の別の実施例
を、第２図を参照して説明する。この端熱ピストンの構
造は、上記実施例と比較して、ヘッドベース部１の形状
が若干相違する以外は、同一の構成及び同一の機能を有
しているものであるので、同一の部品については同一の
符号を付し、重複する説明は省略する。ヘッドベース部
１は、上記と同様にピストンスカート部２に取付ける
が、ピストンヘッドの上端面まで延びる摺動面13を備え
ている。即ち、ヘッドベース部１は、周囲上端部に薄肉
の筒体15を一体構造に有しており、従って、燃焼室側の
面には周囲が筒体15即ち薄肉の壁部で構成される筒状穴
部14が形成されている。筒体15で形成される筒状穴部14
には、該筒体15を構成するセラミック材料と同一材質の
窒化珪素（Si3N4）、炭化水素（SiC）等のセラミック材
料のウイスカー焼成材から成る断熱材３が配置され断熱
層を構成している。この断熱材３は筒状穴部14の底面即
ちヘッドベース部１の上面４において接合され、断熱材
３の燃焼室側の面10には、該断熱材３を構成するセラミ
ック材料と同一材料、即ち、窒化珪素（Si3N4）、炭化
珪素（SiC）等のセラミック材料から成る成膜５がCVD
（化学蒸着）或いはコーティング等で接合されている。
を、第２図を参照して説明する。この端熱ピストンの構
造は、上記実施例と比較して、ヘッドベース部１の形状
が若干相違する以外は、同一の構成及び同一の機能を有
しているものであるので、同一の部品については同一の
符号を付し、重複する説明は省略する。ヘッドベース部
１は、上記と同様にピストンスカート部２に取付ける
が、ピストンヘッドの上端面まで延びる摺動面13を備え
ている。即ち、ヘッドベース部１は、周囲上端部に薄肉
の筒体15を一体構造に有しており、従って、燃焼室側の
面には周囲が筒体15即ち薄肉の壁部で構成される筒状穴
部14が形成されている。筒体15で形成される筒状穴部14
には、該筒体15を構成するセラミック材料と同一材質の
窒化珪素（Si3N4）、炭化水素（SiC）等のセラミック材
料のウイスカー焼成材から成る断熱材３が配置され断熱
層を構成している。この断熱材３は筒状穴部14の底面即
ちヘッドベース部１の上面４において接合され、断熱材
３の燃焼室側の面10には、該断熱材３を構成するセラミ
ック材料と同一材料、即ち、窒化珪素（Si3N4）、炭化
珪素（SiC）等のセラミック材料から成る成膜５がCVD
（化学蒸着）或いはコーティング等で接合されている。
更に、この発明による断熱ピストンの構造の他の実施例
を、第３図を参照して説明する。この断熱ピストンの構
造は、第２図に示す実施例と比較して、断熱材の接合部
位が若干相違する以外は、同一の構成及び同一の機能を
有しているものであるので、同一の部品については同一
の符号を付し、重複する説明は省略する。断熱材３はヘ
ッドベース部１に形成した筒体15の内周面即ち接合部16
で接合されている。即ち、ヘッドベース部１の外周下端
面とピストンスカート部２の外周上端面との間にシール
部材７が介在しているが、該シール部材７の良好なシー
ル状態を確保するため、ヘッドベース部１の中央の取付
ボス部８に下方への力が作用して、ヘッドベース部１の
上面４と断熱材３の下面18との間に隙間17が発生する。
この現象が発生したとしても、ヘッドベース部１の周囲
上端部の筒体15の内周面で断熱材３を接合することによ
って、接合部16が断熱材３の外周部位であるので、シー
ルのために付勢された力によって該接合部16の接合状態
を剥離する力は作用せず、該接合部16に対する悪影響は
発生せず、ヘッドベース部１と断熱材３との強固な接合
状態を維持でき、更に断熱材３の上面10にCVD（化学蒸
着）或いはコーティング等で接合した薄膜５との接合状
態にも悪影響を及ぼすことがない。
を、第３図を参照して説明する。この断熱ピストンの構
造は、第２図に示す実施例と比較して、断熱材の接合部
位が若干相違する以外は、同一の構成及び同一の機能を
有しているものであるので、同一の部品については同一
の符号を付し、重複する説明は省略する。断熱材３はヘ
ッドベース部１に形成した筒体15の内周面即ち接合部16
で接合されている。即ち、ヘッドベース部１の外周下端
面とピストンスカート部２の外周上端面との間にシール
部材７が介在しているが、該シール部材７の良好なシー
ル状態を確保するため、ヘッドベース部１の中央の取付
ボス部８に下方への力が作用して、ヘッドベース部１の
上面４と断熱材３の下面18との間に隙間17が発生する。
この現象が発生したとしても、ヘッドベース部１の周囲
上端部の筒体15の内周面で断熱材３を接合することによ
って、接合部16が断熱材３の外周部位であるので、シー
ルのために付勢された力によって該接合部16の接合状態
を剥離する力は作用せず、該接合部16に対する悪影響は
発生せず、ヘッドベース部１と断熱材３との強固な接合
状態を維持でき、更に断熱材３の上面10にCVD（化学蒸
着）或いはコーティング等で接合した薄膜５との接合状
態にも悪影響を及ぼすことがない。
この発明による断熱ピストンの構造は、以上のように構
成されているので、次のような特有の効果を奏する。即
ち、この断熱ピストンの構造は、ピストンスカート部に
取付けたセラミツク材から成るヘッドベース部、該ヘッ
ドベース部に接合した同一セラミック材のウイスカー焼
成材から成る断熱材、及び該断熱材の燃焼室側の面及び
摺動側の面に接合した同一セラミック材から成る薄膜か
ら構成したので、前記断熱材は前記ヘッドベース部及び
断熱材外面に配置した前記薄膜と同一のセラミック材料
で構成されることになり、前記断熱材の両者に対する接
合が堅固になり強度を確保できる。更に、前記断熱材に
よる高度の断熱性を確保できると共に、燃焼ガスに晒さ
れて高温になるピストンヘッドの表面部に位置する前記
薄膜の厚さを可及的に薄く構成でき、該薄膜即ち表面部
の熱容量を可及的に小さく構成することができ、高度の
耐熱性、耐変形性、耐腐食性を得ることができ、吸入効
率を向上させることができる。
成されているので、次のような特有の効果を奏する。即
ち、この断熱ピストンの構造は、ピストンスカート部に
取付けたセラミツク材から成るヘッドベース部、該ヘッ
ドベース部に接合した同一セラミック材のウイスカー焼
成材から成る断熱材、及び該断熱材の燃焼室側の面及び
摺動側の面に接合した同一セラミック材から成る薄膜か
ら構成したので、前記断熱材は前記ヘッドベース部及び
断熱材外面に配置した前記薄膜と同一のセラミック材料
で構成されることになり、前記断熱材の両者に対する接
合が堅固になり強度を確保できる。更に、前記断熱材に
よる高度の断熱性を確保できると共に、燃焼ガスに晒さ
れて高温になるピストンヘッドの表面部に位置する前記
薄膜の厚さを可及的に薄く構成でき、該薄膜即ち表面部
の熱容量を可及的に小さく構成することができ、高度の
耐熱性、耐変形性、耐腐食性を得ることができ、吸入効
率を向上させることができる。
或いは、この断熱ピストンの構造は、ピストンスカート
部に取付け且つ摺動面を備えたセラミック材から成るヘ
ッドベース部、該ヘッドベース部と一体構造で摺動面上
部を形成する筒体、該筒体で形成される筒状穴部に配置
され且つ前記ヘッドベース部の上面に接合した同一セラ
ミック材のウイスカー焼成材から成る断熱材、及び該断
熱材の燃焼室側の面に接合した同一セラミック材から成
る薄膜から構成したので、前記断熱材を前記ヘッドベー
ス部内に確実に且つ安定して収容できる。しかも、前記
ヘッドベース部の中央の取付ベース部に下方への力が作
用して、前記ヘッドベース部の上面と断熱材の下面との
間に隙間が発生したとしても、接合部位が外周部位であ
るので、接合に対する悪影響は発生せず、前記ヘッドベ
ース部と前記断熱材との強固な接合状態を維持でき、更
に、前記断熱材の上面に接合した前記薄膜との接合状態
にも悪影響を及ぼすことがない。
部に取付け且つ摺動面を備えたセラミック材から成るヘ
ッドベース部、該ヘッドベース部と一体構造で摺動面上
部を形成する筒体、該筒体で形成される筒状穴部に配置
され且つ前記ヘッドベース部の上面に接合した同一セラ
ミック材のウイスカー焼成材から成る断熱材、及び該断
熱材の燃焼室側の面に接合した同一セラミック材から成
る薄膜から構成したので、前記断熱材を前記ヘッドベー
ス部内に確実に且つ安定して収容できる。しかも、前記
ヘッドベース部の中央の取付ベース部に下方への力が作
用して、前記ヘッドベース部の上面と断熱材の下面との
間に隙間が発生したとしても、接合部位が外周部位であ
るので、接合に対する悪影響は発生せず、前記ヘッドベ
ース部と前記断熱材との強固な接合状態を維持でき、更
に、前記断熱材の上面に接合した前記薄膜との接合状態
にも悪影響を及ぼすことがない。
又は、この断熱ピストンの構造は、ピストンスカート部
に取付け且つ摺動面を備えたセラミック材から成るヘッ
ドベース部、該ヘッドベース部と一体構造で摺動面上部
を形成する筒体、該筒体で形成される筒状穴部に配置さ
れ且つ前記筒体の内周面に接合した同一セラミック材の
ウイスカー焼成材から成る断熱材、及び該断熱材の燃焼
室側の面に接合した同一セラミック材から成る薄膜から
構成したので、前記断熱材を前記ヘッドベース部内に且
つ安定して収容できる。しかも、前記断熱材を前記ヘッ
ドベース部に対して堅固に接合することができる。例え
ば、前記断熱材と前記ヘッドベース部との間に大きな引
張力が作用しない場合には、前記断熱材を前記ヘッドベ
ース部に形成した前記筒状穴部の底面に接合することが
できる。
に取付け且つ摺動面を備えたセラミック材から成るヘッ
ドベース部、該ヘッドベース部と一体構造で摺動面上部
を形成する筒体、該筒体で形成される筒状穴部に配置さ
れ且つ前記筒体の内周面に接合した同一セラミック材の
ウイスカー焼成材から成る断熱材、及び該断熱材の燃焼
室側の面に接合した同一セラミック材から成る薄膜から
構成したので、前記断熱材を前記ヘッドベース部内に且
つ安定して収容できる。しかも、前記断熱材を前記ヘッ
ドベース部に対して堅固に接合することができる。例え
ば、前記断熱材と前記ヘッドベース部との間に大きな引
張力が作用しない場合には、前記断熱材を前記ヘッドベ
ース部に形成した前記筒状穴部の底面に接合することが
できる。
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図はこの発明による断熱ピストンの
構造の別の実施例を示す断面図、第３図はこの発明によ
る断熱ピストンの構造の更に別の実施例を示す断面図、
第４図は従来の断熱ピストンの構造の一例を示す断面
図、及び第５図は従来の断熱ピストンの構造の別の例を
示す断面図である。 １……ヘッドベース部、２……ピストンスカート部、３
……断熱材、４……上面、５……薄膜、６……断熱空気
層、10……燃焼室側の面、11……摺動側の面、13……摺
動面、14……筒状穴部、15……筒体、16……接合部。
を示す断面図、第２図はこの発明による断熱ピストンの
構造の別の実施例を示す断面図、第３図はこの発明によ
る断熱ピストンの構造の更に別の実施例を示す断面図、
第４図は従来の断熱ピストンの構造の一例を示す断面
図、及び第５図は従来の断熱ピストンの構造の別の例を
示す断面図である。 １……ヘッドベース部、２……ピストンスカート部、３
……断熱材、４……上面、５……薄膜、６……断熱空気
層、10……燃焼室側の面、11……摺動側の面、13……摺
動面、14……筒状穴部、15……筒体、16……接合部。
Claims (3)
- 【請求項１】ピストンスカート部に取付けたセラミック
材から成るヘッドベース部、該ヘッドベース部に接合し
た同一セラミック材のウイスカー焼成材から成る断熱
材、及び該断熱材の燃焼室側の面及び摺動側の面に接合
した同一セラミック材から成る薄膜から構成した断熱ピ
ストンの構造。 - 【請求項２】ピストンスカート部に取付け且つ摺動面を
備えたセラミック材から成るヘッドベース部、該ヘッド
ベース部と一体構造で摺動面上部を形成する筒体、該筒
体で形成される筒状穴部に配置され且つ前記ヘッドベー
ス部の上面に接合した同一セラミック材のウイスカー焼
成材から成る断熱材、及び該断熱材の燃焼室側の面に接
合した同一セラミック材から成る薄膜から構成した断熱
ピストンの構造。 - 【請求項３】ピストンスカート部に取付け且つ摺動面を
備えたセラミック材から成るヘッドベース部、該ヘッド
ベース部と一体構造で摺動面上部を形成する筒体、該筒
体で形成される筒状穴部に配置され且つ前記筒体の内周
面に接合した同一セラミック材のウイスカー焼成材から
成る断熱材、及び該断熱材の燃焼室側の面に接合した同
一セラミック材から成る薄膜から構成した断熱ピストン
の構造。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20564789A JPH0668257B2 (ja) | 1989-08-10 | 1989-08-10 | 断熱ピストンの構造 |
| DE1990603774 DE69003774T2 (de) | 1989-08-10 | 1990-07-12 | Wärmeisolierter Kolben. |
| EP19900307647 EP0412660B1 (en) | 1989-08-10 | 1990-07-12 | Heat-insulating piston |
| DE1990307647 DE412660T1 (de) | 1989-08-10 | 1990-07-12 | Waermeisolierter kolben. |
| US07/853,858 US5282411A (en) | 1989-08-10 | 1992-03-19 | Heat-insulating piston with middle section of less dense but same material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20564789A JPH0668257B2 (ja) | 1989-08-10 | 1989-08-10 | 断熱ピストンの構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0370845A JPH0370845A (ja) | 1991-03-26 |
| JPH0668257B2 true JPH0668257B2 (ja) | 1994-08-31 |
Family
ID=16510357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20564789A Expired - Lifetime JPH0668257B2 (ja) | 1989-08-10 | 1989-08-10 | 断熱ピストンの構造 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0412660B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0668257B2 (ja) |
| DE (2) | DE69003774T2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4221240C2 (de) * | 1992-06-27 | 2003-01-30 | Mahle Gmbh | Gekühlter zweiteiliger Kolben |
| DE10306115B4 (de) * | 2003-02-14 | 2005-11-24 | Ks Kolbenschmidt Gmbh | Kolben für eine Brennkraftmaschine |
| DE102006045729A1 (de) * | 2006-09-27 | 2008-04-03 | Mahle International Gmbh | Kolben für einen Verbrennungsmotor und Verfahren zu seiner Herstellung |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE433376B (sv) * | 1979-10-22 | 1984-05-21 | Saab Scania Ab | Kolvmotor med vermeisolerat forbrenningsrum |
| JPS59101566A (ja) * | 1982-12-03 | 1984-06-12 | Ngk Insulators Ltd | エンジン部品 |
| DE3873184T2 (de) * | 1987-05-30 | 1993-03-04 | Isuzu Motors Ltd | Waermeisolierter brennkraftmaschinenaufbau. |
-
1989
- 1989-08-10 JP JP20564789A patent/JPH0668257B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-07-12 DE DE1990603774 patent/DE69003774T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-07-12 DE DE1990307647 patent/DE412660T1/de active Pending
- 1990-07-12 EP EP19900307647 patent/EP0412660B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE412660T1 (de) | 1991-07-25 |
| EP0412660A1 (en) | 1991-02-13 |
| EP0412660B1 (en) | 1993-10-06 |
| DE69003774T2 (de) | 1994-03-31 |
| DE69003774D1 (de) | 1993-11-11 |
| JPH0370845A (ja) | 1991-03-26 |
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