JP2005534840A - 内燃機関のための冷却型ピストン - Google Patents

Abstract

内燃機関のための冷却型ピストンであって、ピストンヘッドにおいてリング部分の高さで環状に取り囲む冷却通路が設けられており、該冷却通路のピストンスカートに向かって開いた端部が、対応して成形され且つ周方向で見て少なくとも１回半径方向で分割された、冷却オイル流入部の設けられたばね部材によって閉鎖されている形式のものでは、冷却通路（２）内に環状のオイルガイドリング（３）が配置されており、該オイルガイドリングが冷却通路（２）を、冷却オイル流入部（５）から冷却オイル流出部（６）まで周方向で見て対称的に、異なる冷却通路容積の複数の区分（４）に分割していることによって、特にピストンの高温部分からの、場所に関連した改善された熱導出が達成されるのが望ましい。

Description

本発明は、内燃機関のための冷却型ピストンであって、ピストンヘッドの燃焼凹部と、リング部分の高さで環状に取り囲む冷却通路とが設けられており、この冷却通路のピストンスカートに向かって開いた端部が、対応して成形され且つ周方向で見て少なくとも１回半径方向で分割された、冷却オイル流入部及び冷却オイル流出部を備えた壁部材によって閉鎖されている形式のものに関する。

このようなピストンは、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９２６５６８号明細書に基づき公知であり、この公知のピストンでは壁部材が冷却通路を閉鎖しており、この場合、熱導出を改善するために、壁部材の周面に半径方向で配分されて配置された、軸方向で冷却通路に突入して延びる複数の横方向壁が設けられている。この場合、これらの横方向壁は冷却通路を一定の大きさの複数のシェーカ室若しくは区分に分割しており、これにより、冷却通路内の冷却オイルのある程度のレベルが保持されるようになる。

更に、ドイツ連邦共和国特許第２７２３６１９号明細書に基づき公知の、内燃機関のための複数部分から成る液体冷却型ピストンは、冷却通路の冷却オイル流入部にオイルガイドリングを有しており、このオイルガイドリングは、冷却通路に流入する冷却オイルをリップを介して冷却通路の円周に沿ってガイドする。

前記構成の欠点は一般に、冷却通路内の冷却オイルの滞留時間が満足のゆくまでは解決されておらず、前記の冷却通路構造を以て、高温のピストン領域から冷却媒体への発生温度に関連した熱導出若しくは規定された熱導出を実現することはできないという点にある。

本発明の課題は、特に高温のピストン領域からの、場所に関連した改良された熱導出を達成するために、冷却通路内でほぼ一様な温度配分延いてはピストンの最適な冷却作用が保証されるように、内燃機関のピストンのための冷却通路を構成することである。

この課題は、請求項１の特徴部に記載の構成によって解決される。

本発明の手段によって、有利には冷却通路に導入された低温の冷却オイルが、オイルガイドリングの第１の区分に冷却通路容積全体に対して極めて小さな容積で配分され、延いてはシェーカ作用によって、冷却されるべき壁面との密接な接触が生ぜしめられるということが達成される。従って、冷却オイルに導入される熱量は大きく、ピストンの冷却は著しい。冷却オイルの吸収されるべき熱量を、ピストンのリング部分においてできるだけ均等な温度配分が達成されるように制御するためには、本発明ではオイルガイドリングの後続の区分がそれぞれ冷却通路容積を拡大させ、これにより、冷却されるべき壁面における冷却オイルの滞留時間が相応に短縮される。冷却オイル流入部（低温の冷却オイル）と冷却オイル流出部（高温の冷却オイル）との間に生じる大きな温度差は防止され、延いてはピストンの燃焼凹部の領域における機械的な応力の発生の原因も防がれる。

本発明の更に有利な構成は、従属請求項に記載されている。

以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

ピストン１は、リング部分の高さに設けられた冷却通路２を有しており、この冷却通路２のピストンスカートに向かって開いた端部は、２分割されたばね部材８によって閉鎖されており、このばね部材８は、冷却オイル流入部５として役立つ開口を有している。周方向側にやはり符号５の付された冷却オイル流入部と冷却オイル流出部６とが設けられた環状のオイルガイドリング３は、ばね部材８に且つ図２に示したように外壁部分を以て切欠き１０に支持されるように、冷却通路２内に配置される。オイルガイドリング３の冷却オイル流入部５及び冷却オイル流出部６は、周方向で見て対向位置している。ばね部材８の軸方向のばね作用に基づいて、オイルガイドリング３は冷却通路内に位置固定されており、この場合、組込み中に冷却オイル流入部を整合させるために、ばね部材８の開口５と、オイルガイドリング３の開口５とを半径方向で位置調整することが必要とされている。冷却オイル流出部６は、この組込み位置において冷却オイル導出部６．１と整合しており、この冷却オイル導出部６．１は、オイルをピストン内部に導出する。択一的に、アルミニウム等の軽金属又は耐熱性のプラスチックから成るオイルガイドリングは、２分割されたばね部材８の少なくとも一方の部分に接着又はねじ締結されていてよい。ピストン１におけるばね部材８の支承は、例えばばね部材８の内周面に関しては支持部材を設け、外周面に関しては対応するカラー状の切欠きを設ける等の、自体公知の形式で行われる。ばね部材は、半径方向で分割することによって二分されており、これらの二分されたばね部材は、それぞれ予負荷されて冷却通路２の下側の閉鎖部を形成している。

オイルガイドリング３は、冷却オイル流入部と冷却オイル流出部との間で周面に対称的に配分された複数の段部９を有しており、これらの段部９の間には、それぞれ軸方向で見て冷却通路２内に異なる高さで配置された区分４が形成されている。冷却オイル流入部５から始まって、第１の区分４．１若しくは４．１′は冷却通路容積全体に関して最小容積を有している。即ち、当該段部９は冷却通路高さの約６０％に相当する高さｈを有している。区分４．２〜４．４若しくは４．２′〜４．４′の後続の各段部は、第１の区分に関してそれぞれ高さが更に約１０％ずつ増大している。段部９の配分延いては数は、異なる円弧角度α，β，γ，σ（図３、時計回り方向）及びα′，β′，γ′，σ′（図３、反時計回り方向）によって規定され、これらの円弧角度の立ち上がりは、冷却オイル流入部５から冷却オイル流出部６に向かってリニアに増大する。図３に示した実施例では、α＝α′＝３０円弧度、β＝β′＝４０円弧度、γ＝γ′＝５０円弧度及びσ＝σ′＝６０円弧度である。即ち、時計回り方向及び反時計回り方向で見て、冷却オイル流入部５と冷却オイル流出部６との間で段部間の面のなだらかな傾斜に基づき流れる冷却オイル流７は、場所に関連してほぼ同一熱量を壁面接触によって吸収する。この構成によって、有利には低温の冷却オイルが第１の区分４内で大きな熱量を高温の壁面との直接的な接触に基づいて、シェーカ作用無しでも吸収するということが達成される。引き続く熱の吸収は、冷却通路容積の区分の増大に基づいて低下され、今や熱伝達はピストンの往復運動に基づくシェーカ作用によってのみ達成される。この実施例では、冷却通路の第１の区分４．１，４．１′の２８ｍｍ^２の横断面が、第４の区分４．４，４．４′では１９８ｍｍ^２に拡大している。これにより、全体としてより良い熱配分が、特にピストンのリング部分及び凹縁部において得られる。

ピストン全体の側面図である。

図１に示したＺ部分の拡大図である。

本発明によるオイルガイドリングの平面図である。

オイルガイドリングの横断面図である。

オイルガイドリングの展開図である。

符号の説明

１ ピストン、 ２ 冷却通路、 ３ オイルガイドリング、 ４．１ 第１の区分、 ４．２ 第２の区分、 ４．３ 第３の区分、 ４．４ 第４の区分、 ５ 冷却オイル流入部、 ６ 冷却オイル流出部、 ６．１ 冷却オイル導出部、 ７ 冷却オイル、 ８ ばね部材、 ９ 段部、 １０ 切欠き

Claims (7)

1. 内燃機関のための冷却型ピストンであって、ピストンヘッドにおいてリング部分の高さで環状に取り囲む冷却通路が設けられており、該冷却通路のピストンスカートに向かって開いた端部が、対応して成形され且つ周方向で見て少なくとも１回半径方向で分割された、冷却オイル流入部の設けられたばね部材によって閉鎖されている形式のものにおいて、
   冷却通路（２）内に環状のオイルガイドリング（３）が配置されており、該オイルガイドリングが、冷却通路を周方向で見て冷却オイル流入部（５）から冷却オイル流出部（６）まで対称的に、異なる冷却通路容積の複数の区分（４）に分割していることを特徴とする、内燃機関のための冷却型ピストン。
2. 前記区分（４）が、それぞれ周方向で見てオイルガイドリング（３）に加工成形された段部（９）によって形成されており、各段部（９）が、冷却オイル流入部（５）から始まって冷却オイル流出部（６）まで、冷却通路容積の全冷却通路容積に対するパーセンテージを増大させている、請求項１記載の内燃機関のための冷却型ピストン。
3. 環状の区分（４）が、それぞれ円弧角度によって規定されており、該円弧角度の立ち上がりが、冷却オイル流入部（５）から冷却オイル流出部（６）に向かってリニアに増大している、請求項１又は２記載の内燃機関のための冷却型ピストン。
4. 各区分の立ち上がりが１０円弧度である、請求項３記載の内燃機関のための冷却型ピストン。
5. 冷却オイル流入部（５）と冷却オイル流出部（６）とが冷却通路（２）内に対向位置するように配置されており、第１の区分（４．１）が冷却オイル流入部（５）から３０度の円弧角度によって形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の内燃機関のための冷却型ピストン。
6. オイルガイドリング（３）が、ばね部材（８）の少なくとも一方に位置固定されている、請求項１記載の内燃機関のための冷却型ピストン。
7. オイルガイドリング（３）がアルミニウム又はプラスチック製である、請求項１記載の内燃機関のための冷却型ピストン。

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