JP2008523290A - 内燃機関用の２部分から成るピストン - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関用の２部分から成るピストン（１）であって、ピストン上側部分（２）とピストン下側部分（６）とが設けられており、ピストン上側部分（２）の、ピストン頂部とは反対の下側に、ピストン軸線（１５）に対して同軸的に位置する円筒形の一体成形部（２４）が配置されていて、該一体成形部（２４）の、ピストン頂部とは反対側の端部に、互いに向かい合って位置していて半径方向外側に向かって突出した２つのフック状の突出部（２７）が設けられており、ピストン下側部分（６）がピストン頂部側に開口（１６）を有しており、該開口（１６）に、ピストン下側部分（６）へのピストン上側部分（２）の組付け時に、突出部（２７）を備えた円筒形の一体成形部（２４）が導入されて回動され、これによって、突出部（２７）が開口（１６）の縁部に後ろから係合する。

Description

本発明は、内燃機関用の２部分から成るピストンであって、ピストン頂部を形成するピストン上側部分と、該ピストン上側部分に結合されたピストン下側部分とが設けられており、該ピストン下側部分の、ピストン頂部とは反対の側に、ピストンスカートと、各１つのピン孔を備えていて互いに向かい合って位置する２つのピンボスとが配置されている形式のものに関する。

ＤＥ４２０３３８４Ｃ２に基づいて公知の、ピストン頂部とピストンスカートとの２部分から成るピストンでは、ピストンの両部分は差込み式固定装置（Bajonettverschluss）を用いて互いに結合されている。この場合ピストン頂部には、ピストンスカートに係合する頚部が一体成形されており、この頚部の端部には、半径方向外側に向かって突出した４つのロックノーズが設けられており、これらのロックノーズは結合位置において、半径方向内側に向かって突出するピストンスカートのロック突起の下に係合する。差込み式固定装置の回動位置をロックするために、各ロック突起の下面にはそれぞれ係止突起が形成されており、これらの係止突起はそれぞれ、対応するロックノーズの係止切欠き内に係合する。この公知の構成における欠点としては、差込み式固定装置の複雑さを挙げることができ、このような複雑な構成に基づいて、従来技術に基づいて公知の２部分から成るピストンは著しく高価になってしまう。

本発明の課題は、上に述べた公知のピストン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の構成では、冒頭に述べた形式のピストンにおいて、ピストン上側部分の、ピストン頂部とは反対の側に、ピストン軸線に対して同軸的に位置する円筒形の一体成形部が配置されていて、該一体成形部の、ピストン頂部とは反対側の端部に、互いに向かい合って位置していて半径方向外側に向かって突出したフック状の突出部が設けられており、ピストン下側部分がピストン頂部側において、ピストンスカート及びピンボスに結合された仕切り壁によって画成されており、該仕切り壁がピストン軸線に対して同軸的に開口を有しており、該開口の直径が、突出部の半径方向長さよりも小さく、仕切り壁における開口が、突出部の半径方向寸法よりも大きな半径方向寸法を備えた、半径方向において互いに向かい合って位置している２つの切欠きを有しており、さらに円筒形の一体成形部は、ピストン下側部分へのピストン上側部分の組付け時に切欠きへの突出部の導入とピストン上側部分の回動とによって突出部が開口の縁部に後ろから係合するような長さを有しているようにした。

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。

本発明の構成では、ピストン上側部分とピストン下側部分とを結合するのに、同軸的に配置された円筒形の一体成形部だけが必要であり、この一体成形部の端部には、互いに向かい合って位置していて半径方向外側に向かって突出したフック状の２つの突出部が設けられており、両突出部は、両ピストン部分の組付け時に、ピストン下側部分に加工された開口の縁部に後ろから係合するようになっている。

ピストン下側部分の弾性的に可撓性の領域に開口が配置されていて、この開口の、ピストン頂部とは反対側の縁部に係止突起が設けられていると、ピストン上側部分とピストン下側部分との間において持続的に堅固な係止結合部が得られる。

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、本発明によるターンロック固定装置を介してピストン下側部分と結合されたピストン上側部分を備えた、２部分から成るピストンを示す断面図であり、
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って断面して、ターンロック固定装置の一部である開口を示す平面図であり、
図３は、別の実施例によるターンロック固定装置を介してピストン上側部分とピストン下側部分とが互いに結合されている、２部分から成るピストンを示す断面図であり、
図４は、ターンロック固定装置の一部である、ピストン下側部分に設けられた開口の領域を拡大して示す図である。

図１は、２つの半部から成る断面図であって、その左半部はピストンピン軸線１２の方向における断面図であり、右半部は左半部に対して垂直な平面で断面された断面図である。この図１に示された２部分から成る冷却されるピストン１は、ピストン頂部１３を備えたピストン上側部分２と、ピストン下側部分６とから成っている。ピストン上側部分２は、ピストン頂部１３に成形された燃焼凹部３と、半径方向外側に位置していてリング部分５を備えたリング壁４とを有している。

ピストン下側部分６はボックス形のピストンスカート７と、このピストンスカート７に結合された２つのピンボス８とを有しており、両ピンボス８にはそれぞれ、図示されていないピストンピンを受容するためのピン孔９が設けられている。ピストン頂部側においてピストン下側部分６は、仕切り壁１４によって画成され、この仕切り壁１４はピストン軸線１５の近傍において、弾性的に可動性の薄壁の仕切り壁領域１４′を有しており、この仕切り壁領域１４′には、真ん中に開口１６が設けられており、この開口１６は、ピストン上側部分２をピストン下側部分６と結合するターンロック固定装置（Drehverschluss）のエレメントである。

ピストン頂部１３とは反対の下側において、半径方向外側にはピストン上側部分２に、外側の冷却通路１０，１０′が成形されており、この外側の冷却通路１０，１０′は、半径方向外側においてリング壁４によって画成され、半径方向内側において一部をピストン頂部１３によって、かつ一部を、ピストン頂部側において仕切り壁１４に設けられたリング状の支持リブ１７によって画成されており、この支持リブ１７はピストン上側部分２のためのリング状の載設部１８を形成している。

外側の冷却通路１０の、ピストン頂部とは反対の下側は、図１の断面図の左半部に示されているように、支持リブ１７に一体成形された円板形をした環状のカバー１９によって閉鎖されている。冷却通路１０′の下側を閉鎖するための別の可能性としては、図１の断面図の右半部に示されているように、リング状の皿ばね２０を支承することが可能であり、この皿ばね２０は予負荷されて、その半径方向内側で、支持リブ１７の半径方向外側に設けられた環状の載設部２１に接触し、かつ半径方向外側で切欠き２２に接触しており、この切欠き２２は、リング壁４の、ピストン頂部３とは反対側の端面２３に成形されている。カバー１９及び皿ばね２０は、図示されていないオイル供給兼排出開口を有しておりこれらのオイル供給兼排出開口を介して冷却オイルが冷却通路１０，１０′に供給され、かつ再びそこから排出される。

冷却通路１０を貫流するオイルの冷却作用を改善するために、冷却通路１０の上側は、断面図の左半部に示されているように冷却リブ２５を有している。さらに、冷却通路１０′を流れる冷却オイルの冷却作用を改善するために、冷却通路１０′の上側に複数の孔２６（図１の右半部参照）を設けることも可能である。

半径方向内側に向かって支持リブ１７には内側の冷却通路１１が接続しており、この冷却通路１１の上側はピストン頂部１３によって形成され、下側は仕切り壁領域１４′によって形成されている。半径方向外側において、内側の冷却通路１１は支持リブ１７によって画成され、かつ半径方向内側においては、ピストン軸線１５に対して同軸的に位置している円筒形の成形部２４によって画成されており、この成形部２４はピストン頂部１３の下側に一体成形されている。外側の冷却通路１０，１０′と内側の冷却通路１１との間には、図示されていない複数のオーバフロー通路が配置されており、これらのオーバフロー通路を介して冷却オイルは外側の冷却通路から内側の冷却通路に導かれる。内側の冷却通路１１における冷却オイルは開口１６を介してピストン内部に排出される。

円筒形の一体成形部２４の、ピストン頂部１３とは反対側の端部には、半径方向外側に向かって互いに反対側に突出しているフック状の２つの突出部が設けられており、両突出部は、フック状の一体成形部２７として円筒形の一体成形部２４に形成されていて、ピストン下側部分６にピストン上側部分２を固定するために、ターンロック固定装置の形式で開口１６の縁部に後ろから係合する。図１には、両一体成形部２７のうちの１つだけしか見えない。それというのは、図１の右半部は図１の左半部の断面に対して垂直に位置している断面を示しているからであり、従って図１の右半部では、突出部２７は視線方向で円筒形の一体成形部２４の後ろに配置されており、該一体成形部２４によって隠されている。以下において詳しく述べるように、内側の仕切り壁領域１４′の弾性は、このターンロック固定装置を固定するために働く。

図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である図２には、仕切り壁領域１４′に成形された開口１６が平面図で示されており、この開口１６は、図１にも示されているように、互いに向かい合っている２つの切欠き３０を有している。図２には、円筒形の一体成形部２４が断面されて示されており、この一体成形部２４の、ピストン頂部とは反対側の端部に配置されたフック状の一体成形部２７が、一部は平面図で、かつ一部は破線で示されている。図２においてフック状の一体成形部２７は、該一体成形部２７が開口１６の縁部に後ろから係合している位置を占めている。ピストン下側部分６へのピストン上側部分２の組付け時に両部分２，６は、互いに次のような位置、すなわちフック状の一体成形部２７が図２に示された位置に対して９０°だけ回動された相対位置を占めているので、フック状の一体成形部２７は切欠き３０を貫通することができる。これによってピストン上側部分２がピストン下側部分６の載設部１８に接触し、フック状の一体成形部２７が開口１６内に十分に導入されると、ピストン上側部分２は９０°だけ回動させられ、そしてフック状の一体成形部２７は図２に示されてポジションを占め、このポジションにおいて一体成形部２７は開口１６の縁部に後ろから係合し、これによってピストン上側部分２をピストン下側部分６と結合させる。

図３には、ターンロック固定装置の別の実施形態が示されており、このターンロック固定装置では、円筒形の一体成形部２４の、ピストン頂部１３とは反対側の端部に、互いに反対側に位置している２つの突出部２８′が設けられており、両突出部２８′は１つの嵌合ピン２８によって形成され、この嵌合ピン２８は、円筒形の一体成形部２４の球形の端部２４′における貫通孔内に配置されていて、両側においてこの貫通孔を越えて突出して突出部２８′を形成している。ピストン１が完全に組み立てられている場合、突出部２８′は開口１６の縁部に後ろから係合する。図３では、右半部は図３の左半部における断面に対して垂直に断面された図であるので、嵌合ピン２８は、図３の左半部では側面図で、かつ図３の右半部では横断面図で示されている。

図４の部分的な拡大断面図に示された開口１６の下縁部は、図４には示されていない突出部２７，２８′のためのガイドとして形成されている。開口１６の両側には切欠き３０が配置されており、この切欠き３０は、突出部２７，２８′の半径方向寸法よりも大きな半径方向寸法を有しているので、切欠き３０に突出部２７，２８′が向いている場合における、ピストン下側部分６に対するピストン上側部分２のいかなるポジションにおいても、突出部２７，２８′を備えた円筒形の一体成形部２４は問題なく開口１６内に導入されることができる。次いで、ピストン上側部分２が回動されるので、突出部２７，２８′は、半径方向において互いに向かい合って位置している２つの係止突起３１，３１′を、切欠き３０の両側に配置された係止突子３１，３１′によって克服することを強いられており、この場合内側の仕切り壁領域１４′は短時間ピストン頂部１３に向かって変向される。係止突起３１，３１′はこの場合ターンロック固定装置の解離を防止する防止装置として働く。

ピストン上側部分２がさらに回動させられると、突出部２７，２８′は、ガイド２９の、係止突起３１，３１′の間に位置する領域３２と接触し、この領域３２は、厚さＸの載設部３３を有しており、この載設部３３の厚さは、係止突起３１，３１′の軸方向における最大寸法よりも小さい。そして載設部３３によって、仕切り壁領域１４′は持続的にＸの値だけピストン頂部１３に向かって変向され、これにより円筒形の一体成形部２４ひいてはピストン上側部分２に対しては持続的な予負荷が加えられ、この予負荷によって、本発明によるターンロック固定装置の極めて良好な強度が得られる。

本発明によるターンロック固定装置を介してピストン下側部分と結合されたピストン上側部分を備えた、２部分から成るピストンを示す断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って断面して、ターンロック固定装置の一部である開口を示す平面図である。 別の実施例によるターンロック固定装置を介してピストン上側部分とピストン下側部分とが互いに結合されている、２部分から成るピストンを示す断面図である。 ターンロック固定装置の一部である、ピストン下側部分に設けられた開口の領域を拡大して示す図である。

符号の説明

１ ピストン
２ ピストン上側部分
３ 燃焼凹部
４ リング壁
５ リング部分
６ ピストン下側部分
７ ピストンスカート
８ ピンボス
９ ピン孔
１０，１０′ 外側の冷却通路
１１ 内側の冷却通路
１２ ピストンピン軸線
１３ ピストン頂部
１４ 仕切り壁
１４′ 仕切り壁領域
１５ ピストン軸線
１６ 開口
１７ 支持リブ
１８ 載設部
１９ カバー
２０ 皿ばね
２１ 載設部
２２ 切欠き
２３ リング壁４の端面
２４ 円筒形の一体成形部
２４′ 一体成形部２４の球形の端部
２５ 冷却リブ
２６ 孔
２７ 突出部、フック状の一体成形部
２８ 嵌合ピン
２９ ガイド
３０ 切欠き
３１，３１′ 係止突起
３２ ガイド２９の領域
３３ 載設部

Claims (4)

1. 内燃機関用の２部分から成るピストン（１）であって、
   ピストン頂部（１３）を形成するピストン上側部分（２）と、該ピストン上側部分（２）に結合されたピストン下側部分（６）とが設けられており、
   該ピストン下側部分（６）の、ピストン頂部とは反対の側に、ピストンスカート（７）と、各１つのピン孔（９）を備えていて互いに向かい合って位置する２つのピンボス（８）とが配置されている形式のものにおいて、
   ピストン上側部分（２）の、ピストン頂部とは反対の側に、ピストン軸線（１５）に対して同軸的に位置する円筒形の一体成形部（２４）が配置されていて、該一体成形部（２４）の、ピストン頂部とは反対側の端部に、互いに向かい合って位置していて半径方向外側に向かって突出したフック状の突出部（２７，２８′）が設けられており、
   ピストン下側部分（６）がピストン頂部側において、ピストンスカート（７）及びピンボス（８）に結合された仕切り壁（１４）によって画成されており、該仕切り壁（１４）がピストン軸線（１５）に対して同軸的に開口（１６）を有しており、該開口（１６）の直径が、突出部（２７，２８′）の半径方向長さよりも小さく、該仕切り壁（１４）における開口（１６）が、突出部（２７，２８′）の半径方向寸法よりも大きな半径方向寸法を備えた、半径方向において互いに向かい合って位置している２つの切欠き（３０）を有しており、
   さらに円筒形の一体成形部（２４）は、ピストン下側部分（６）へのピストン上側部分（２）の組付け時に切欠き（３０）への突出部（２７，２８′）の導入とピストン上側部分（２）の回動とによって突出部（２７，２８′）が開口（１６）の縁部に後ろから係合するような長さを有していることを特徴とする、内燃機関用の２部分から成るピストン。
2. 仕切り壁（１４）が半径方向内側に、ピストン軸線（１５）に対して同軸的に位置している弾性的に可撓性の仕切り壁領域（１４′）を有しており、該仕切り壁領域（１４′）に開口（１６）が配置されていて、仕切り壁領域（１４′）が、ピストン上側部分（２）とピストン下側部分（６）とよって形成された内側の冷却通路（１１）の、ピストン頂部とは反対の側を画成しており、開口（１６）の、ピストン頂部とは反対側の縁部が、切欠き（３０）の両側に係止突起（３１，３１′）を有していて、該係止突起（３１，３１′）の、切欠き（３０）とは反対の側に載設部（３３）を有していて、該載設部（３３）の厚さ（Ｘ）が、係止突起（３１，３１′）の軸方向における最大寸法よりも小さく設定されている、請求項１記載のピストン。
3. 突出部が、円筒形の一体成形部（２４）に配置されていて該円筒形の一体成形部（２４）と一体的なフック状の一体成形部（２７）として形成されている、請求項１又は２記載のピストン。
4. 円筒形の一体成形部（２４）の、ピストン頂部とは反対側の端部に、嵌合ピン（２８）が配置されていて、該嵌合ピン（２８）の端部が両側において、一体成形部（２４）を越えて半径方向に延びていることによって、突出部（２８′）を形成している、請求項１又は２記載のピストン。

Images