JP2007502927A - 内燃機関用の複数部分から成るピストン - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関用の複数部分から成るピストン（１）であって、上側部分（２）と、該上側部分にねじ結合部を介して結合される下側部分（３）とが設けられている形式のものに関する。このような形式のピストン（１）において本発明の構成では、ねじ結合部が、ピストン上側部分（２）の下側に設けられていて雄ねじ山（２５）を備えた管状の結合付加部（２４）と、外側に位置するねじ山（２９）及び内側に位置するねじ山（２８）を備えた中間スリーブ（２７）と、ピストン（１）の下側部分（３）に一体成形されていて雌ねじ山（２６）を備えた支持リブ（１２）とから成っており、上側部分（２）が結合付加部（２４）と中間スリーブ（２７）と支持リブ（１２）とを介して下側部分（３）とねじ結合可能であり、中間スリーブ（２７）が圧縮体として働き、かつ結合付加部（２４）が伸長体として働き、これによってねじ結合部の固定のために必要な機械的な応力が生ぜしめられるようになっている。

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式の内燃機関用の複数部分から成るピストンに関する。

ドイツ連邦共和国特許第９６９８３８号明細書に基づいて公知の、内燃機関用の複数部分から成るピストンは、ピストン本体（Kolbenhauptkoerper）と、このピストン本体に伸長ねじ（Dehnschraube）を用いて結合されたピストンクラウン部分（Bodenteil）とから成っている。このような構成においてピストンの速い往復動時にも確実なねじ結合を保証するために、公知のピストンでは本体にクラウン部分を取り付けるために多数の伸長ねじを必要とする。従って公知のピストンでは、その組立て作業にかなりの面倒な手間と時間がかかってしまう。

ゆえに本発明の課題は、上に述べた従来技術における欠点を排除することである。

この課題を解決するために本発明によるピストンは、請求項１の特徴部に記載のように構成されている。また本発明の別の有利な構成は請求項２以下に記載されている。

本発明によるピストンの利点である迅速かつ簡単でしかも確実な組立ては、次のことによって達成される。すなわち本発明によるピストンでは、まず初めに中間スリーブがピストンの下側部分のリング状の支持リブにねじ込まれ、その後でピストンの上側部分全体が中間スリーブにねじ込まれる。この場合中間スリーブは、ねじ結合部を固定するために役立つ機械的な応力を生ぜしめる圧縮体（Stauchkoerper）として働く。

次に図面を参照しながら、本発明の実施例を説明する。

図１は、中間スリーブを介して螺合されている上側部分と下側部分とを備えた２部分から成るピストンを示す断面図であり、
図２は、本発明による中間スリーブを備えたピストンを部分的に拡大して示す断面図である。

図１には、複数部分から成る冷却されるピストン１が示されており、このピストン１は、上側部分２と下側部分３とから成っている。上側部分２及び下側部分３は鋼から製造されている。上側部分２によってピストン頂部４が形成され、このピストン頂部４の内側領域は燃焼トラフ５を有している。ピストン頂部４の外縁部にはリング壁６が一体成形されており、このリング壁６の外面はピストン頂部側にトップランド７を形成していて、このトップランド７には、図示されていないピストンリングを受容するためのリング溝を備えたリング部分８が接続している。

下側部分３の、ピストン頂部４とは反対の側には、各１つのピン孔１８,１８′を備えた２つのピンボス１７,１７′が配置されており、ピン孔１８,１８′の端面１９,１９′は、リング壁６に対してピストン長手方向軸線２０の方向に後退させられて配置されている。ピストン１の下側部分３及びピンボス１７,１７′には、ピストンスカートエレメント２１が結合されている。

ピストン１の上側部分２と下側部分３とは、一方では内側の接触部９を介して互いに結合され、かつ他方では、この内側の接触部９に対して同心的に配置された外側の接触部１０を介して互いに結合されている。内側の接触部９は、上側部分２の、燃焼トラフ５とは反対の側に配置された接触面１１と、下側部分３のリング状の支持リブ１２のピストン頂部側に配置された接触面１３とによって形成される。外側の接触部１０は、リング壁６の下側を画成する接触面１４と、下側部分３のリング状の支持ウェブ１５のピストン頂部側に配置された接触面１６とによって形成される。

ピストン１の上側部分２と下側部分３とによって、ピストン頂部４の縁部領域に配置された冷却通路２２が形成され、この冷却通路９の半径方向外側の画成部はリング壁６によって形成され、冷却通路９の半径方向内側の画成部は、一部が支持リブ１２によってかつ一部が燃焼トラフ５を画成するピストン頂部４によって形成され、そして冷却通路９の軸方向下側の画成部は、ピストン１の下側部分３によって形成される。図示されていない流入開口及び流出開口を介して、冷却オイルが冷却通路２２に対して流入・流出される。

上側部分２と下側部分３とを組み立てる際に、両部分２,３は互いに同軸的に方向付けられるが、これは次のことによって達成される。すなわちこの場合支持ウェブ１５が断面図で見て階段状に形成され、リング壁６の下側の端面はその内側に円筒形の凹設部２３を有していて、この凹設部２３の内側形状が支持ウェブ１５の外側形状に相当しており、これによってピストン１の上側部分２と下側部分３との組立て時に支持ウェブ１５を凹設部２３内に導入すること、ひいては上側部分２と下側部分３とを同軸的に方向付けることができる。

ピストン頂部４は燃焼トラフ５とは反対の側に、ピストン長手方向軸線２０に対して同軸的に配置された管状の結合付加部２４を有しており、この結合付加部２４の長さは、ピストン頂部４とピンボス１７,１７′との間の間隔を上回らない。結合付加部２４の、ピストン頂部４とは反対側の端部の外側には、雄ねじ山２５が設けられている。さらに支持リブ１２の内側はピストン頂部４の近傍に雌ねじ山２６を有している。この場合支持リブ１２の半径及び結合付加部２４の半径は次のように、すなわち支持リブ１２の雌ねじ山２６の直径が結合付加部２４の雄ねじ山２５の直径よりも大きいように、選択されている。さらに雄ねじ山２５とピンボス１７,１７′との間の軸方向間隔は、雌ねじ山２６とピンボス１７,１７′との間の軸方向間隔よりも小さい。

上側部分２と下側部分３とを両ねじ山２５,２６を介して互いに螺合させるためには、従って管状の中間スリーブ２７が必要であり、この中間スリーブ２７の長さは、雄ねじ山２５と雌ねじ山２６それぞれとピンボス１７,１７′との間の間隔の差に相当しており、中間スリーブ２７は少なくとも端部に、内側に位置するねじ山２８と外側に位置するねじ山２９をと有しており、しかも内側に位置するねじ山２８は結合付加部２４の雄ねじ山２５に、かつ外側に位置するねじ山２９は支持リブ１２の雌ねじ山２６にぴったりと係合するようになっている。中間スリーブ２７がねじ山結合部２５,２６,２８,２９の領域においてしか結合付加部２４及び支持リブ１２と接触していないことによって、ピストン１の上側部分２及び下側部分３の組立て時に結合付加部２４は延伸され、かつ中間スリーブ２７は圧縮され、この延伸及び圧縮による変形によってピストン１の上側部分２と下側部分３との間におけるねじ山結合部に対して、これらの結合部における固定のために働く機械的な応力が確実に加えられる。ねじ山結合部の固定のために働く、結合付加部２４及び中間スリーブ２７の変形を十分な大きさにするために、結合付加部２４及び中間スリーブ２７の壁厚は相応に適宜に寸法設定される。

図示の実施例では、結合付加部２４はピンボス１７,１７′に向けられた端部に、雄ねじ山２５を備えたねじフランジ３０を有しており、内側に位置するねじ山２８は、中間スリーブ２７の内側全体に配置されており、中間スリーブ２７の、ピストン頂部４に向けられた端部もまた同様に、外側に位置するねじ山２９を備えたねじフランジ３１を有している。これによって、中間スリーブ２７及び結合付加部２４の変形のために必要な上に述べた条件が満たされる。

図２には、中間スリーブ２７を介して行われる、ピストン１の上側部分２と下側部分３との間におけるねじ結合部が拡大して示されている。そのために結合付加部２４はピストン頂部４とは反対側の端部に、ねじフランジ３０を有しており、このねじフランジ３０は半径方向外側に位置する周面に雄ねじ山２５を有している。中間スリーブ２７は、半径方向内側に位置する面全体にねじ山２８を有しており、このねじ山２８にはねじフランジ３０の雄ねじ山２５が螺合する。中間スリーブ２７はピストン頂部４に向けられた端部に同様にねじフランジ３１を有しており、このねじフランジ３１は半径方向外側に位置する周面にねじ山２９を有しており、このねじ山２９は、支持リブ１２の、上側部分２に隣接していて半径方向内側に位置する面に配置された、雌ねじ山２６に螺合する。この場合中間スリーブ２７のピストン頂部側の端面３２は、支持リブ１２における接触面１３と共に、ピストン１の上側部分２のための平らな支持面もしくは接触面を形成している。

ピストン１の組立ては次のようにして簡単に行うことができる。すなわちこの場合図示の実施例では、まず初めに中間スリーブ２７が下側部分３のリング状の支持リブ１２にねじ込まれ、次いでピストン１の上側部分２が結合付加部２４の雄ねじ山２５を介して、中間スリーブ２７の内側に位置するねじ山２８にねじ込まれる。上側部分２と下側部分３とを螺合によって結合する場合に、まず初めに上側部分２の下側の接触面１１が、支持リブ１２と中間スリーブ２７とによって形成された接触面１３,３２に接触し、その後で下側部分３に対して上側部分２をさらにしっかりとねじ込むことによって、結合付加部２４は矢印３３の方向で延伸され、中間スリーブ２７は矢印３４の方向で圧縮される。このような変形によって特に、結合付加部２４と中間スリーブ２７との間におけるねじ山結合部２５,２８に対して機械的な応力が加えられ、この応力はこれらのねじ山結合部２５,２８を固定するために役立つ。

中間スリーブを介して螺合されている上側部分と下側部分とを備えた２部分から成るピストンを示す断面図である。 本発明による中間スリーブを備えたピストンを部分的に拡大して示す断面図である。

符号の説明

１ ピストン、 ２ ピストン１の上側部分、 ３ ピストン１の下側部分、 ４ ピストン頂部、 ５ 燃焼トラフ、 ６ リング壁、 ７ トップランド、 ８ リング部分、 ９ 内側の接触部、 １０ 外側の接触部、 １１ 接触面、 １２ 支持リブ、 １３，１４ 接触面、 １５ 支持ウェブ、 １６ 接触面、 １７，１７′ ピンボス、 １８，１８′ ピン孔、 １９，１９′ ピン孔１８，１８′の端面、 ２０ ピストン長手方向軸線、 ２１ ピストンスカートエレメント、 ２２ 冷却通路、 ２３ 凹設部、 ２４ 結合付加部、 ２５ 雄ねじ山、 ２６ 雌ねじ山、 ２７ 中間スリーブ、 ２８，２９ 中間スリーブ２７のねじ山、 ３０，３１ ねじフランジ、 ３２ 中間スリーブ２７の端面、 ３３，３４ 矢印

Claims (5)

1. 内燃機関用の複数部分から成るピストン（１）であって、
   ピストン頂部（４）を有する上側部分（２）が設けられていて、該上側部分（２）にリング部分（８）を備えたリング壁（６）が一体成形されており、
   ピストン（１）にはさらに、ねじ結合部（１２，２４〜３１）を介して上側部分（２）と結合されている下側部分（３）が設けられていて、該下側部分（３）が上側部分（２）とは反対側の下側に、ピン孔（１８，１８′）を備えたピンボス（１７,１７′）を有し、かつ該ピンボス（１７,１７′）に結合されたピストンスカートエレメント（２１）を有している形式のものにおいて、
   ねじ結合部が以下に記載のエレメント、すなわち：
   ピストン頂部（４）の下側に設けられていてほぼ管状の結合付加部（２４）と、下側部分（３）のピストン頂部側に一体成形された支持リブ（１２）と、ほぼ管状の中間スリーブ（２７）とから成っており、
   結合付加部（２４）が、ピストン長手方向軸線（２０）に対して同軸的に配置されていて、軸方向においてピストン頂部（４）とは反対側の端部に、雄ねじ山（２５）を有していて、該雄ねじ山（２５）が結合付加部（２４）の、半径方向外側に位置する周面に配置されており、
   支持リブ（１２）が軸方向で見てピストン頂部側の端部に雌ねじ山（２６）を有していて、該雌ねじ山（２６）が半径方向内側に位置する面に配置されており、
   中間スリーブ（２７）が、内側に位置するねじ山（２８）と外側に位置するねじ山（２９）とを備えており、このようなねじ山（２８,２９）を備えた中間スリーブ（２７）を用いて、上側部分（２）が結合付加部（２４）及び支持リブ（１２）を介して下側部分（３）と結合可能であり、しかもこの結合時に中間スリーブ（２７）は、結合付加部（２４）が延伸しかつ中間スリーブ（２７）が圧縮するように、形成されている
   ことを特徴とする、内燃機関用の複数部分から成るピストン。
2. 外側に位置するねじ山（２９）が、中間スリーブ（２７）の半径方向外側に位置する周面においてピストン頂部側の端部に配置されていて、支持リブ（１２）の雌ねじ山（２６）と螺合し、内側の位置するねじ山（２８）が、中間スリーブ（２７）の半径方向内側に位置する面に配置されていて、結合付加部（２４）の雄ねじ山（２５）に螺合するようになっている、請求項１記載のピストン。
3. 支持リブ（１２）の雌ねじ山（２６）とピストン頂部（４）との間における軸方向間隔が、結合付加部（２４）の雄ねじ山（２５）とピストン頂部（４）との間における軸方向間隔よりも小さく、雌ねじ山（２６）の直径が雄ねじ山（２５）の直径よりも大きい、請求項２記載のピストン。
4. 結合付加部（２４）及び中間スリーブ（２７）の壁厚は次のように、すなわち結合付加部（２４）及び中間スリーブ（２７）を介した上側部分（２）と下側部分（３）とのねじ結合時に結合付加部（２４）が延伸可能で、かつ中間スリーブ（２７）が圧縮可能であるように、寸法設定されており、この延伸及び圧縮によって、ねじ結合部（１２,２４〜３１）の固定のために働く機械的な応力が生ぜしめられるようになっている、請求項１から３までのいずれか１項記載のピストン。
5. 結合付加部（２４）がピストン頂部（４）とは反対側の端部に、雄ねじ山（２５）を備えたねじフランジ（３０）を有しており、内側に位置するねじ山（２８）が中間スリーブ（２７）の内側全体に配置されており、かつ中間スリーブ（２７）がピストン頂部（４）に向けられた端部に、外側に位置するねじ山（２９）を備えたねじフランジ（３１）を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載のピストン。

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