JPH0668258B2 - 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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- JPH0668258B2 JPH0668258B2 JP1235639A JP23563989A JPH0668258B2 JP H0668258 B2 JPH0668258 B2 JP H0668258B2 JP 1235639 A JP1235639 A JP 1235639A JP 23563989 A JP23563989 A JP 23563989A JP H0668258 B2 JPH0668258 B2 JP H0668258B2
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- piston
- heat
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- 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
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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
- 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
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- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
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、断熱ピストンの構造として、特開昭63−302164号
公報に開示されたものがある。該断熱ピストンの構造を
第６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、例えば、特開平１−108171号公報に示すように、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、ジルコニアファイバー等の材料から成る。
ピストンヘッド部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とピストンスカート
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。
公報に開示されたものがある。該断熱ピストンの構造を
第６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、例えば、特開平１−108171号公報に示すように、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、ジルコニアファイバー等の材料から成る。
ピストンヘッド部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とピストンスカート
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、吸入効果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。
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、吸入効果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。
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
に作用する圧力を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
に作用する圧力を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
が異なり、熱膨張係数が異なるため熱膨張差が発生し、
ピストンヘッドの表面となるセラミック薄板と断熱材と
の間に隙間が発生し、燃焼時の爆発力に対して強度的に
不利となる。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
が異なり、熱膨張係数が異なるため熱膨張差が発生し、
ピストンヘッドの表面となるセラミック薄板と断熱材と
の間に隙間が発生し、燃焼時の爆発力に対して強度的に
不利となる。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部を確保し且つ表面部の熱
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
膜部材に構成し、特に、摺動面を構成するセラミック材
料から成る筒部材の段部とヘッドベース部の周囲部との
間に金属製耐熱部材を挿入し、断熱部材を薄膜部材に押
し付け、それによって薄膜部材と断熱部材との間の隙間
の発生を防止し、燃焼時の爆発力に対して薄膜部材のプ
レートに曲げ応力の発生を防止し、薄膜部材と筒部材と
の間での剥離、クラック等の発生を防止して強度を向上
させた断熱ピストン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部を確保し且つ表面部の熱
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
膜部材に構成し、特に、摺動面を構成するセラミック材
料から成る筒部材の段部とヘッドベース部の周囲部との
間に金属製耐熱部材を挿入し、断熱部材を薄膜部材に押
し付け、それによって薄膜部材と断熱部材との間の隙間
の発生を防止し、燃焼時の爆発力に対して薄膜部材のプ
レートに曲げ応力の発生を防止し、薄膜部材と筒部材と
の間での剥離、クラック等の発生を防止して強度を向上
させた断熱ピストン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
部材の外周上端面に下端面を当接した筒部材、該筒部材
の内周段部に周囲部を当接し且つ前記ピストンスカート
部材に固定したヘッドベース部材、該ヘッドベース部材
上に配置した断熱部材及び該断熱部材に配置され且つ周
囲部を前記筒部材に接合したセラミック製薄膜部材から
成る断熱ピストンにおいて、前記筒部材の前記内周段部
と前記ヘッドベース部材の前記周囲部との間に金属製耐
熱部材を配置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
部材の外周上端面に下端面を当接した筒部材、該筒部材
の内周段部に周囲部を当接し且つ前記ピストンスカート
部材に固定したヘッドベース部材、該ヘッドベース部材
上に配置した断熱部材及び該断熱部材に配置され且つ周
囲部を前記筒部材に接合したセラミック製薄膜部材から
成る断熱ピストンにおいて、前記筒部材の前記内周段部
と前記ヘッドベース部材の前記周囲部との間に金属製耐
熱部材を配置した断熱ピストンの構造に関する。
或いは、この断熱ピストンの構造において、前記筒部材
の前記内周段部と前記ヘッドベース部材の前記周囲部と
の間に溝を形成し、該溝に前記耐熱部材を軟化圧入した
ものである。
の前記内周段部と前記ヘッドベース部材の前記周囲部と
の間に溝を形成し、該溝に前記耐熱部材を軟化圧入した
ものである。
また、この断熱ピストンの構造において、前記筒部材の
前記内周段部と前記ヘッドベース部材の前記周囲部との
間に前記耐熱部材を圧入したものである。
前記内周段部と前記ヘッドベース部材の前記周囲部との
間に前記耐熱部材を圧入したものである。
〔作用〕 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、筒部材の内周段部とヘッドベース部材の周囲部との
間に金属製耐熱部材を配置したので、前記ヘッドベース
部材を通じて前記断熱部材を前記セラミック製薄膜部材
に強力に接触状態に当接させることができ、しかも前記
ヘッドベース部材と前記断熱部材の周囲部との密着状態
を堅固に維持でき、従って燃焼ガスに晒される面となる
前記薄膜部材と前記断熱部材との密着状態を良好に維持
でき、前記薄膜部材に爆発力に対して曲げ応力が加わら
ず、信頼性に富んだ強度を確保できる。
成されており、次のように作用する。即ち、この発明
は、筒部材の内周段部とヘッドベース部材の周囲部との
間に金属製耐熱部材を配置したので、前記ヘッドベース
部材を通じて前記断熱部材を前記セラミック製薄膜部材
に強力に接触状態に当接させることができ、しかも前記
ヘッドベース部材と前記断熱部材の周囲部との密着状態
を堅固に維持でき、従って燃焼ガスに晒される面となる
前記薄膜部材と前記断熱部材との密着状態を良好に維持
でき、前記薄膜部材に爆発力に対して曲げ応力が加わら
ず、信頼性に富んだ強度を確保できる。
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。この断熱ピストンは、主とし
て、ピストンスカート部材２、該ピストンスカート部材
２に一部当接する筒部材４、ピストンスカート部材２に
固定しヘッドベース部材１、該ヘッドベース部材１上に
配置した断熱部材３、該断熱部材３上に配置され且つ周
囲部を筒部材４に接合した薄膜部材５、及び筒部材４と
ヘッドベース部材１との間に配置した金属製耐熱部材10
から構成されている。この断熱ピストンにおいて、ピス
トンスカート部材２は金属材料から形成され、また、ピ
ストンスカート部材２の外周上端面に下端面を当接した
筒部材４、及び該筒部材４の内周段部12に周囲部を押圧
当接してピストンスカート部材２に固定したヘッドベー
ス部材１は窒化珪素（Si3N4）、炭化珪素（SiC）等のセ
ラミック材料から形成されている。また、ヘッドベース
部材１上に配置した断熱部材３は、ムライト質ファイバ
ー、窒化珪素（Si3N4）、炭化窒素（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いる。また、
断熱部材３上に配置され且つ周囲部を筒部材４に接合し
た薄膜部材５は窒化珪素（Si3N4）、炭化珪素（SiC）等
のセラミック材料から構成されている。更に、筒部材４
の内周段部12とヘッドベース部材１の周囲部13との間に
配置した金属製耐熱部材10は、ニッケル合金等の耐熱合
金から形成されている。
ンの構造が示されている。この断熱ピストンは、主とし
て、ピストンスカート部材２、該ピストンスカート部材
２に一部当接する筒部材４、ピストンスカート部材２に
固定しヘッドベース部材１、該ヘッドベース部材１上に
配置した断熱部材３、該断熱部材３上に配置され且つ周
囲部を筒部材４に接合した薄膜部材５、及び筒部材４と
ヘッドベース部材１との間に配置した金属製耐熱部材10
から構成されている。この断熱ピストンにおいて、ピス
トンスカート部材２は金属材料から形成され、また、ピ
ストンスカート部材２の外周上端面に下端面を当接した
筒部材４、及び該筒部材４の内周段部12に周囲部を押圧
当接してピストンスカート部材２に固定したヘッドベー
ス部材１は窒化珪素（Si3N4）、炭化珪素（SiC）等のセ
ラミック材料から形成されている。また、ヘッドベース
部材１上に配置した断熱部材３は、ムライト質ファイバ
ー、窒化珪素（Si3N4）、炭化窒素（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いる。また、
断熱部材３上に配置され且つ周囲部を筒部材４に接合し
た薄膜部材５は窒化珪素（Si3N4）、炭化珪素（SiC）等
のセラミック材料から構成されている。更に、筒部材４
の内周段部12とヘッドベース部材１の周囲部13との間に
配置した金属製耐熱部材10は、ニッケル合金等の耐熱合
金から形成されている。
このヘッドベース部材１そのものには燃焼室が形成され
ておらず、ヘッドベース部材１の燃焼室側はフラットな
形状に構成されている。ヘッドベース部材１とピストン
スカート部材２とは、ピストンスカート部材２の中央に
形成した取付孔11に、ヘッドベース部材１の中央に設け
た取付ボス部８を嵌合し、両者に形成された溝部に金属
リング９をメタルフローによって配置することによって
両者を固定している。この場合、ピストンの摺動面の上
部を構成する筒部材４に内周段部12を形成し、該内周段
部12にヘッドベース部材１の周囲部13を係止して、しか
も、筒部材４の外周上端面とピストンスカート部材２の
下端面との間にシール部材７を介して押圧状態で当接さ
せている。更に、断熱部材３は、ヘッドベース部１と筒
部材４によって構成される筒状穴部に配置されている。
また、ヘッドベース部材１の下面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。
ておらず、ヘッドベース部材１の燃焼室側はフラットな
形状に構成されている。ヘッドベース部材１とピストン
スカート部材２とは、ピストンスカート部材２の中央に
形成した取付孔11に、ヘッドベース部材１の中央に設け
た取付ボス部８を嵌合し、両者に形成された溝部に金属
リング９をメタルフローによって配置することによって
両者を固定している。この場合、ピストンの摺動面の上
部を構成する筒部材４に内周段部12を形成し、該内周段
部12にヘッドベース部材１の周囲部13を係止して、しか
も、筒部材４の外周上端面とピストンスカート部材２の
下端面との間にシール部材７を介して押圧状態で当接さ
せている。更に、断熱部材３は、ヘッドベース部１と筒
部材４によって構成される筒状穴部に配置されている。
また、ヘッドベース部材１の下面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。
また、この断熱ピストンの構造において、断熱部材３の
外面に配置された薄膜部材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、断熱部材３の燃焼ガスに晒される側即ち燃焼室側の
面に対して、CVD（化学蒸着）或いはコーティング等で
断熱部材３に接合することによって配置できる。それ故
に、この薄膜部材５は、燃焼室に晒される面を提供し、
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。この断熱部材３は、断熱機能を
果たすと共に、爆発時にセラミック製の薄膜部材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、断熱部材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材１の上面及び薄膜部
材５は、平らな形状即ちフラットな形状に構成されてい
る。
外面に配置された薄膜部材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、断熱部材３の燃焼ガスに晒される側即ち燃焼室側の
面に対して、CVD（化学蒸着）或いはコーティング等で
断熱部材３に接合することによって配置できる。それ故
に、この薄膜部材５は、燃焼室に晒される面を提供し、
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。この断熱部材３は、断熱機能を
果たすと共に、爆発時にセラミック製の薄膜部材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、断熱部材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材１の上面及び薄膜部
材５は、平らな形状即ちフラットな形状に構成されてい
る。
特に、この段熱ピストンにおいて、金属製耐熱部材10を
筒部材４の内周段部12とヘッドベース部材１の周囲部13
との間の空所に挿入するには、筒部材４と薄膜部材５と
を周囲部の接合部24で互いに接合した後に、ヘッドベー
ス部材１とピストンカート部材２とを固定するのに先立
って、後述のように、筒部材４の内周段部12に形成した
溝15とヘッドベース部材１の周囲部13に形成した溝14と
で形成される空所に、金属製耐熱部材10を軟化圧入する
か、又は筒部材４の内周段部12とヘッドベース部材１の
周囲部13との間に形成される空所に金属製耐熱部材10を
圧入することで達成することができる。金属製耐熱部材
10を筒部材４の内周段部12とヘッドベース部材１の周囲
部13との間の空所に挿入することによって、ヘッドベー
ス部材１を通じて断熱部材３を薄膜部材５に接触状態に
当接させることができ、薄膜部材５と断熱部材３との間
に隙間が発生するのを防止できる。
筒部材４の内周段部12とヘッドベース部材１の周囲部13
との間の空所に挿入するには、筒部材４と薄膜部材５と
を周囲部の接合部24で互いに接合した後に、ヘッドベー
ス部材１とピストンカート部材２とを固定するのに先立
って、後述のように、筒部材４の内周段部12に形成した
溝15とヘッドベース部材１の周囲部13に形成した溝14と
で形成される空所に、金属製耐熱部材10を軟化圧入する
か、又は筒部材４の内周段部12とヘッドベース部材１の
周囲部13との間に形成される空所に金属製耐熱部材10を
圧入することで達成することができる。金属製耐熱部材
10を筒部材４の内周段部12とヘッドベース部材１の周囲
部13との間の空所に挿入することによって、ヘッドベー
ス部材１を通じて断熱部材３を薄膜部材５に接触状態に
当接させることができ、薄膜部材５と断熱部材３との間
に隙間が発生するのを防止できる。
例えば、この断熱ピストンの構造において、第２図に示
すように、筒部材４の内周段部12に溝15を形成し、ま
た、ヘッドベース部材１の周囲部13に溝14を形成し、各
溝14,15によって金属製耐熱部材10の空所即ち収容部16
を形成している。この収容部16に金属製耐熱部材10を配
置するには、まず、第２図に示すように、収容部16の一
部に金属製耐熱部材10を配置し、次いで、耐熱合金を高
周波加熱装置によって局部的に加熱し、該耐熱合金を軟
化させて、第３図に矢印Ｂで示すように、治具17を用い
て押し付け、耐熱合金を収容部16に完全に押し込み、硬
化させて配置する。
すように、筒部材４の内周段部12に溝15を形成し、ま
た、ヘッドベース部材１の周囲部13に溝14を形成し、各
溝14,15によって金属製耐熱部材10の空所即ち収容部16
を形成している。この収容部16に金属製耐熱部材10を配
置するには、まず、第２図に示すように、収容部16の一
部に金属製耐熱部材10を配置し、次いで、耐熱合金を高
周波加熱装置によって局部的に加熱し、該耐熱合金を軟
化させて、第３図に矢印Ｂで示すように、治具17を用い
て押し付け、耐熱合金を収容部16に完全に押し込み、硬
化させて配置する。
或いは、筒部材４の内周段部12とヘッドベース部材１の
周囲部13との間の空所に金属製耐熱部材10を配置するに
は、第４図に示すように、筒部材４の内周段部12とヘッ
ドベース部材１の周囲部13との間の空所の厚さに合わせ
て金属製耐熱部材10を製作し、該耐熱部材10をヘッドベ
ース部材１の下面21に載置し、テーパ面23を有する押し
治具22を耐熱部材10の側面に当接状態に配置する。そこ
で、該押し治具22のテーパ面23に摺動接触するテーパ面
20を有する押圧治具18を矢印Ｃ方向に押圧することによ
って、押し治具22は矢印Ｄ方向に移動し、第５図に示す
ように、耐熱部材10を筒部材４の内周段部12とヘッドベ
ース部材１の周囲部13との間の空所に圧入することがで
きる。
周囲部13との間の空所に金属製耐熱部材10を配置するに
は、第４図に示すように、筒部材４の内周段部12とヘッ
ドベース部材１の周囲部13との間の空所の厚さに合わせ
て金属製耐熱部材10を製作し、該耐熱部材10をヘッドベ
ース部材１の下面21に載置し、テーパ面23を有する押し
治具22を耐熱部材10の側面に当接状態に配置する。そこ
で、該押し治具22のテーパ面23に摺動接触するテーパ面
20を有する押圧治具18を矢印Ｃ方向に押圧することによ
って、押し治具22は矢印Ｄ方向に移動し、第５図に示す
ように、耐熱部材10を筒部材４の内周段部12とヘッドベ
ース部材１の周囲部13との間の空所に圧入することがで
きる。
この発明による発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有する。即
ち、この断熱ピストンの構造は、ピストンスカート部材
の外周上端面に下端面を当接した筒部材、該筒部材の内
周段部に周囲部を当接し且つ前記ピストンスカート部材
に固定したヘッドベース部材、該ヘッドベース部材上に
配置した断熱部材及び該断熱部材上に配置され且つ周囲
部を前記筒部材に接合したセラミック製薄膜部材から成
る断熱ピストンにおいて、前記筒部材の前記内周段部と
前記ヘッドベース部材の前記周囲部との間に金属製耐熱
部材を配置したので、前記ヘッドペース部材を通じて前
記断熱部材を前記セラミック製薄膜部材に強力に接触状
態に当接させることができ、しかも前記ヘッドベース部
材と前記断熱部材の周囲部との密着状態を堅固に維持で
き、従って、燃焼ガスに晒される面となる前記薄膜部材
と前記断熱部材との密着状態を良好に維持でき、前記薄
膜部材に爆発力に対して曲げ応力が加わらず、信頼性に
富んだ強度を確保できる。
成されているので、次のような特有の効果を有する。即
ち、この断熱ピストンの構造は、ピストンスカート部材
の外周上端面に下端面を当接した筒部材、該筒部材の内
周段部に周囲部を当接し且つ前記ピストンスカート部材
に固定したヘッドベース部材、該ヘッドベース部材上に
配置した断熱部材及び該断熱部材上に配置され且つ周囲
部を前記筒部材に接合したセラミック製薄膜部材から成
る断熱ピストンにおいて、前記筒部材の前記内周段部と
前記ヘッドベース部材の前記周囲部との間に金属製耐熱
部材を配置したので、前記ヘッドペース部材を通じて前
記断熱部材を前記セラミック製薄膜部材に強力に接触状
態に当接させることができ、しかも前記ヘッドベース部
材と前記断熱部材の周囲部との密着状態を堅固に維持で
き、従って、燃焼ガスに晒される面となる前記薄膜部材
と前記断熱部材との密着状態を良好に維持でき、前記薄
膜部材に爆発力に対して曲げ応力が加わらず、信頼性に
富んだ強度を確保できる。
更に、前記断熱部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部材の厚さを可及的に薄く構
成でき、前記表面部の熱容量を可及的に小さく構成する
ことができ、吸入効率を向上させることができると共
に、高度の耐熱性、耐変形性、耐腐食性を得ることがで
きる。
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部材の厚さを可及的に薄く構
成でき、前記表面部の熱容量を可及的に小さく構成する
ことができ、吸入効率を向上させることができると共
に、高度の耐熱性、耐変形性、耐腐食性を得ることがで
きる。
また、この断熱ピストンの構造において、前記筒部材の
前記内周段部と前記ヘッドベース部材の前記周囲部との
間に形成された前記空所が前記筒部材の前記内周段部に
形成された溝と前記ヘッドベース部材の前記周囲部に形
成された溝から構成されており、前記金属製耐熱部材を
前記内周段部と前記周囲部との間に挿入するには、前記
筒部材と前記薄膜部材とを接合した後に、前記金属製耐
熱部材を前記溝内に軟化圧入し、しかも前記金属製耐熱
部材を簡単に前記溝内に安定して且つ堅固に固定するこ
とができる。
前記内周段部と前記ヘッドベース部材の前記周囲部との
間に形成された前記空所が前記筒部材の前記内周段部に
形成された溝と前記ヘッドベース部材の前記周囲部に形
成された溝から構成されており、前記金属製耐熱部材を
前記内周段部と前記周囲部との間に挿入するには、前記
筒部材と前記薄膜部材とを接合した後に、前記金属製耐
熱部材を前記溝内に軟化圧入し、しかも前記金属製耐熱
部材を簡単に前記溝内に安定して且つ堅固に固定するこ
とができる。
或いは、この断熱ピストンの構造において、前記金属製
耐熱部材を前記内周段部と前記周囲部との間に挿入する
には、前記筒部材と前記薄膜部材とを接合した後に、前
記筒部材の前記内周段部と前記ヘッドベース部材の前記
周囲部との間に形成された前記空所に前記金属製耐熱部
材を圧入し、しかも前記金属製耐熱部材を前記空所に確
実に且つ十分に挿入でき、固定状態が安定し且つ堅固に
位置させることができる。
耐熱部材を前記内周段部と前記周囲部との間に挿入する
には、前記筒部材と前記薄膜部材とを接合した後に、前
記筒部材の前記内周段部と前記ヘッドベース部材の前記
周囲部との間に形成された前記空所に前記金属製耐熱部
材を圧入し、しかも前記金属製耐熱部材を前記空所に確
実に且つ十分に挿入でき、固定状態が安定し且つ堅固に
位置させることができる。
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図は耐熱部材の挿入前の一例を示す
第１図の符号Ａ部分の拡大図、第３図は第２図の挿入後
の状態を示す拡大図、第４図は耐熱部材の挿入前の別の
例を示す第１図の符号Ａ部分の拡大図、第５図は第４図
の挿入後の状態を示す拡大図、及び第６図は従来の断熱
ピストンの構造の一例を示す断面図である。 １……ヘッドベース部材、２……ピストンスカート部
材、３……断熱部材、４……筒部材、５……薄膜部材、
10……金属製耐熱部材、12……内周段部、13……周囲
部、14,15……溝、16……収容部。
を示す断面図、第２図は耐熱部材の挿入前の一例を示す
第１図の符号Ａ部分の拡大図、第３図は第２図の挿入後
の状態を示す拡大図、第４図は耐熱部材の挿入前の別の
例を示す第１図の符号Ａ部分の拡大図、第５図は第４図
の挿入後の状態を示す拡大図、及び第６図は従来の断熱
ピストンの構造の一例を示す断面図である。 １……ヘッドベース部材、２……ピストンスカート部
材、３……断熱部材、４……筒部材、５……薄膜部材、
10……金属製耐熱部材、12……内周段部、13……周囲
部、14,15……溝、16……収容部。
Claims (3)
- 【請求項１】ピストンスカート部材の外周上端面に下端
面を当接した筒部材、該筒部材の内周段部に周囲部を当
接し且つ前記ピストンスカート部材に固定したヘッドベ
ース部材、該ヘッドベース部材上に配置した断熱部材及
び該断熱部材上に配置され且つ周囲部を前記筒部材に接
合したセラミック製薄膜部材から成る断熱ピストンにお
いて、前記筒部材の前記内周段部と前記ヘッドベース部
材の前記周囲部との間に金属製耐熱部材を配置した断熱
ピストンの構造。 - 【請求項２】前記筒部材の前記内周段部と前記ヘッドベ
ース部材の前記周囲部との間に溝を形成し、該溝に前記
耐熱部材を軟化圧入した請求項１に記載の断熱ピストン
の構造。 - 【請求項３】前記筒部材の前記内周段部と前記ヘッドベ
ース部材の前記周囲部との間に、前記耐熱部材を圧入し
た請求項１に記載の断熱ピストンの構造。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1235639A JPH0668258B2 (ja) | 1989-09-13 | 1989-09-13 | 断熱ピストンの構造 |
| US07/571,359 US5018489A (en) | 1989-09-13 | 1990-08-23 | Heat-insulating piston |
| DE199090309426T DE417931T1 (de) | 1989-09-13 | 1990-08-29 | Waermeisolierter kolben. |
| DE9090309426T DE69000765T2 (de) | 1989-09-13 | 1990-08-29 | Waermeisolierter kolben. |
| EP90309426A EP0417931B1 (en) | 1989-09-13 | 1990-08-29 | Heat-insulating piston |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1235639A JPH0668258B2 (ja) | 1989-09-13 | 1989-09-13 | 断熱ピストンの構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03100356A JPH03100356A (ja) | 1991-04-25 |
| JPH0668258B2 true JPH0668258B2 (ja) | 1994-08-31 |
Family
ID=16989003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1235639A Expired - Lifetime JPH0668258B2 (ja) | 1989-09-13 | 1989-09-13 | 断熱ピストンの構造 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5018489A (ja) |
| EP (1) | EP0417931B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0668258B2 (ja) |
| DE (2) | DE69000765T2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201288658Y (zh) * | 2008-11-20 | 2009-08-12 | 浙江荣鹏气动工具有限公司 | 耐磨柱塞杆 |
| US20130104846A1 (en) * | 2011-08-12 | 2013-05-02 | Mcalister Technologies, Llc | Combustion chamber inserts and associated methods of use and manufacture |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61500838A (ja) * | 1983-12-27 | 1986-05-01 | フオ−ド モ−タ− カンパニ− | 合成ピストン製作方法並びに装置 |
| US4552057A (en) * | 1983-12-30 | 1985-11-12 | Gte Products Corporation | Thermally insulated piston |
| JPS60190651A (ja) * | 1984-03-12 | 1985-09-28 | Ngk Insulators Ltd | エンジン用ピストンおよびその製造法 |
| BR8500556A (pt) * | 1985-02-07 | 1986-09-09 | Metal Leve S/A. Industria E Comercio | Processo de fabricacao de embolo e embolo para motores de combustao interna |
| GB8622538D0 (en) * | 1986-09-18 | 1986-10-22 | Ae Plc | Pistons |
| JPS63302164A (ja) * | 1987-05-30 | 1988-12-09 | Isuzu Motors Ltd | 断熱ピストンの構造 |
| US4848291A (en) * | 1987-05-30 | 1989-07-18 | Isuzu Motors Limited | Heat-insulating piston structure |
| JP2629208B2 (ja) * | 1987-10-22 | 1997-07-09 | いすゞ自動車株式会社 | セラミック部材接合法 |
| JP2526947B2 (ja) * | 1987-12-14 | 1996-08-21 | いすゞ自動車株式会社 | 断熱エンジンの構造 |
-
1989
- 1989-09-13 JP JP1235639A patent/JPH0668258B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-08-23 US US07/571,359 patent/US5018489A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-08-29 EP EP90309426A patent/EP0417931B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-08-29 DE DE9090309426T patent/DE69000765T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-08-29 DE DE199090309426T patent/DE417931T1/de active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03100356A (ja) | 1991-04-25 |
| US5018489A (en) | 1991-05-28 |
| EP0417931A1 (en) | 1991-03-20 |
| DE69000765T2 (de) | 1993-05-27 |
| EP0417931B1 (en) | 1993-01-13 |
| DE417931T1 (de) | 1991-10-17 |
| DE69000765D1 (de) | 1993-02-25 |
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