JP2009520904A

JP2009520904A - 内燃機関用のピストン・コンロッド装置

Info

Publication number: JP2009520904A
Application number: JP2008546121A
Authority: JP
Inventors: フェーツァーエーバーハルト
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2005-12-23
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2009-05-28
Also published as: DE102005061898A1; WO2007071234A1; US7798116B2; US20090007881A1

Abstract

本発明は、内燃機関用のピストン・コンロッド装置（１０）であって、互いに向かい合って位置するボス支持部（１７，１１７，２１７，３１７，４１７，５１７）を有するピストン上側部分（１２）が設けられており、ボス支持部（１７，１１７，２１７，３１７，４１７，５１７）がボス（１８）とボス孔（１９）とを備えていて、かつ切欠き（２１）を画成しており、該切欠き（２１）内にコンロッド（２２）のコンロッド小端（２３，１２３）が配置されており、ピストンピンがコンロッド小端（２３，１２３）とボス孔（１９）とに支承さ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・コンロッド装置において本発明の構成では、少なくとも１つのボス支持部（１７，１１７，２１７，３１７，４１７，５１７）の、切欠き（２１）に向けられた面（２５，１２５，２２５，３２５，４２５，５２５）に、少なくとも１つのオイル案内面（２７，１２７，２２７，３２７，４２７，５２７）が設けられており、該オイル案内面（２７，１２７，２２７，３２７，４２７，５２７）が、ボス孔（１９）内に配置された少なくとも１つのオイル集合室（２８，１２８，２２８，３２８，４２８，５２８）に開口していて、少なくとも１つのオイル案内面（２７，１２７，２２７，３２７，４２７，５２７）がオイルを少なくとも１つのオイル集合室（２８，１２８，２２８，３２８，４２８，５２８）に案内するようになっている。

Description

本発明は、内燃機関用のピストン・コンロッド装置であって、互いに向かい合って位置するボス支持部を有するピストン上側部分が設けられており、ボス支持部がボスとボス孔とを備えていて、かつ切欠きを画成しており、該切欠き内にコンロッドのコンロッド小端が配置されており、ピストンピンがコンロッド小端とボス孔とに支承さ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・コンロッド装置では、ボス孔におけるピストンピン支承部の十分な潤滑を保証しなくてはならない。特にディーゼル機関では、高負荷下で時々、食い付きもしくは引っ掛かりの生じることがあり、このような現象は、ボス孔の十分な潤滑によって回避されることが望まれている。ＤＥ３６００７５０Ａ１には、コンロッド案内装置において案内面内に環状のオイル室を設けることが提案されており、このオイル室には、後退させられた下側のボス端面を介してクランク室からオイルが供給される。ＤＥ３６０９０１９Ｃ１に開示された構成では、ボス孔内に成形されたポケットにオイル供給部を用いてコンロッドを通してオイルが供給されるようになっている。ＤＥ３２１７５９５Ａ１にはコンロッドを貫くオイル供給部が開示されており、この場合コンロッド小端及びボス孔の壁に互いに対応するポケットが設けられており、これらのポケットにおいてオイルがコンロッド小端からボス孔内に搬送されるようになっている。ＤＥ４３４２０４４Ａ１に開示された、ピストン頂部の上側に凹設部を備えたピストン・コンロッド装置では、凹設部に機関運転中にオイルが集められ、このオイルは各ボスの内側における切欠きを通してそれぞれのボス孔に案内される。従来公知のこれらの解決策はしかしながら構造的に複雑かつ高価であり、種々様々な機関型式の種々異なったピストン・コンロッド装置に適合させるのが困難なことがある。

ゆえに本発明の課題は、構造的に単純な構成を有すると共に、ボス孔内におけるピストンピン支承部の十分な潤滑を可能にする、ピストン・コンロッド装置を提供することである。

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・コンロッド装置において、少なくとも１つのボス支持部の、切欠きに向けられた面に、少なくとも１つのオイル案内面が設けられており、該オイル案内面が、ボス孔内に配置された少なくとも１つのオイル集合室に開口していて、少なくとも１つのオイル案内面がオイルを少なくとも１つのオイル集合室に案内するようになっている。

本発明によるピストン・コンロッド装置では、コンロッドを貫通するオイル供給部は不要である。場合によってはいずれにせよ行われる切欠き内へのオイル供給で十分である。切欠き内に噴射されたオイルは、ピストン頂部の下側面において跳ね返り、少なくとも１つのオイル案内面を用いて所望のように、ボス孔におけるオイル集合室に導かれる。その結果ボス孔内におけるピストンピン支承部の効果的な潤滑が得られる。従って本発明によるピストン・コンロッド装置は摩耗が特に少なく、特に極端な状況においても、例えば冷機時始動運転又はピーク負荷時においても、特に良好な運転確実性及び信頼性を得ることができる。本発明によるピストン・コンロッド装置はさらに、種々様々なピストン型式もしくは機関型式に適合可能な特に単純な構成の点で傑出している。

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。

もちろん、ボス孔には自体公知の形式でボスブシュを設けることができる。この場合ボス支持部の、切欠きに向けられた面は部分的に、ボスブシュの端面によって形成される。このような場合には、オイル案内面が少なくともボスブシュの端面に設けられていて、場合によってはボス支持部の面内に延びていると、有利である。そしてこの場合少なくとも１つのオイル集合室は相応にそれぞれボスブシュに形成されている。

本発明の別の構成では、少なくとも１つのボス支持部の少なくとも１つの面に設けられたオイル案内面が、隆起部又は凹設部を形成している。この場合に重要なことは、オイルに規定の面が提供されていて、この面において、そこで作用する慣性力及び付着力に基づいてオイルが所望のようにボス孔ひいてはその中に設けられたオイル集合室へと移動させられるようになっていることである。

オイル案内面が隆起部として形成されている場合には、このオイル案内面の領域において、コンロッド小端の対応配置された端面に、後退させられた段部が設けられていると、オイル案内面のために十分なスペースを得ることができ、有利である。

ボス支持部は任意に、特に台形支持部（Trapezabstuetzung）として形成することも又はブロック支持部（Blockabstuetzung）として形成することもできる。このことにも本発明によるピストン・コンロッド装置の特別な柔軟性もしくは適合性が示されている。ボス支持部が台形支持部として形成されている場合には、コンロッド小端の端面が、ボス支持部の、対応配置された面の形状に合わせられていると有利である。

構造的な特徴はすべて、つまり隆起部及び凹設部、ブロック支持部及び台形支持部、ボス孔がボスブシュを備えている又は備えていないといった構造的な特徴はすべて、本発明の枠内においてもちろん任意に組み合わせることが可能である。つまり本発明によるピストン・コンロッド装置はそのすべての実施態様において、ブロック支持部及び台形支持部並びにボスブシュを備えた又は備えていない構成に対して、用いることができる。

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、汎用のピストン・コンロッド装置を示す断面図であって、ピストンピンの右半分だけを示す図であり、
図２ａは、本発明によるピストン・コンロッド装置の第１実施例を部分的に示す断面図であり、
図２ｂは、図２ａのＩＩｂ−ＩＩｂ線に沿った断面図であり、
図３は、本発明によるピストン・コンロッド装置の別の実施例を部分的に示す断面図であり、
図４ａは、本発明によるピストン・コンロッド装置の別の実施例を部分的に示す断面図であり、
図４ｂは、図４ａのＩＶｂ−ＩＶｂ線に沿った断面図であり、
図５ａは、本発明によるピストン・コンロッド装置の別の実施例を部分的に示す断面図であり、
図５ｂは、図５ａのＶｂ−Ｖｂ線に沿った断面図であり、
図６ａは、本発明によるピストン・コンロッド装置の別の実施例を部分的に示す断面図であり、
図６ｂは、図６ａのＶＩｂ−ＶＩｂ線に沿った断面図であり、
図７ａは、本発明によるピストン・コンロッド装置の別の実施例を部分的に示す断面図であり、
図７ｂは、図７ａのＶＩＩｂ−ＶＩＩｂ線に沿った断面図であり、
図７ｃは、図７ｂのＶＩＩｃ−ＶＩＩｃ線に沿った断面図である。

図１には全体図としてピストン・コンロッド装置１０が断面図で示されており、この場合ピストン１１は、ピストン上側部分１２を有しており、このピストン上側部分１２にはピストン頂部１３と周面に位置する環状のリング部分１４と火炎ウェブ１５とを備えている。さらにピストンスカート１６が示されている。ピストン頂部１３の下側には、互いに向かい合って位置する２つのボス支持部１７（図示の実施例では台形支持部）が、ボス孔１９を備えたボス１８を支持するために設けられている。ボス支持部１７はその面２５で、切欠き２１を画成しており、この切欠き２１にはコンロッド２２の小端２３が配置されている。ボス孔１９及び小端２３にはピストンピン２４が支承されている。以下においては本発明によるピストン・コンロッド装置１０の構成について記載する。

図２ａ，図２ｂには、本発明によるピストン・コンロッド装置の第１実施例がそれぞれ部分的に示されており、このピストン・コンロッド装置のボス孔１９にはそれぞれボスブッシュ２０が設けられている。このボス孔１９におけるピストンピン支承部の改善された潤滑を達成するために、各ボス支持部１７（図示の実施例ではブロック支持部）の、切欠き２１に向けられた面２５にはボス孔１９の両側に、各１つの隆起部２６が形成されている。図示の実施例ではこの隆起部２６は、ボスブッシュ２０の、面２５の一部を形成する端面に形成されている。隆起部２６はオイル案内面２７を有しており、このオイル案内面２７は図示の実施例では、ボス孔１９の方向に降下する斜めの面である。オイル案内面２７はオイル集合室２８に開口しており、このオイル集合開口２８は図示の実施例では、ボスブッシュ２０内に成形されたポケットとして形成されている。オイル案内面２７の領域には、コンロッド小端２３の対応配置された端面２９に、後退させられた段部３１が設けられている。オイルは自体公知の形式で、ピストン頂部１３の下側に向かって噴射される。オイルの一部はボス支持部１７の面２５に沿って下方に流れて、オイル案内面２７に達し、このオイル案内面２７は、該オイル案内面２７に沿って流れるオイルをオイル集合開口２８に導く。これによってボス孔１９におけるピストンピン支承部の潤滑が有効かつ確実になる。

図３には、本発明によるピストン・コンロッド装置の別の実施例が部分的に示されており、この場合同一部材には同一符号が使用されている。ボス孔１９は同様にそれぞれボスブシュ２０を備えている。ボス孔におけるピストンピン支承部を潤滑するために、各ボス支持部１１７（この実施例では台形支持部）の、切欠き２１に向けられた面１２５には、同様にボス孔１９の両側に各１つの隆起部１２６が形成されている。この実施例では隆起部１２６はボスブッシュ２０の、面１２５の一部を形成する端面に形成されている。隆起部１２６はオイル案内面１２７を有しており、このオイル案内面１２７はこの実施例では、ボス孔１９に向かって降下する斜めの平面である。オイル案内面１２７は、図２ａ，図２ｂに示されたオイル案内面２７よりも長い。そしてオイル案内面１２７はオイル集合室１２８に開口しており、このオイル集合室１２８はこの実施例において、ボスブッシュ２０内に成形されたポケットとして形成されている。オイル案内面１２７の領域には、コンロッド小端１２３の、対応配置された端面１２９に、後退させられた段部３１が設けられている。コンロッド小端１２３の端面１２９はまた、ボス支持部１１７の、対応配置された面１２５の形状に合わせられている。オイル供給は、図２ａ，図２ｂに示された実施例に対して記載されたのと同じ形式で行われる。

図４ａ，図４ｂには、本発明によるピストン・コンロッド装置の別の実施例がそれぞれ部分的に示されており、このピストン・コンロッド装置のボス孔１９はボスブシュを有していない。ボス孔１９におけるピストンピン支承部の改善された潤滑を達成するために、各ボス支持部２１７（この実施例ではブロック支持部）の、切欠き２１に向けられた面２２５に、ボス孔１９の両側に、各１つの隆起部２２６が形成されている。この実施例では隆起部２２６はもっぱら面２２５に形成されている。隆起部２２６はオイル案内面２２７を有しており、このオイル案内面２２７はこの実施例では、ボス孔１９に向かって降下する斜めの平面である。オイル案内面２２７はオイル集合室２２８に開口しており、このオイル集合室２２８はこの実施例では、ボス孔１９の壁内に成形されたポケットとして形成されている。オイル案内面２２７の領域には、コンロッド小端２３の、対応配置された端面２９に、後退させられた段部３１が設けられている。オイルは自体公知の形式でピストン頂部１３の下側面に向かって噴射される。オイルの一部はボス支持部２１７の面２２５に沿って下方に流れて、オイル案内面２２７に達し、このオイル案内面２２７は該オイル案内面２２７に沿って流れるオイルを、オイル集合室２２８に導く。これによってボス孔１９におけるピストンピン支承部の有効かつ確実な潤滑が達成される。

図５ａ，図５ｂには、本発明によるピストン・コンロッド装置の別の実施例がそれぞれ部分的に示されており、このピストン・コンロッド装置のボス孔１９も同様にボスブシュを有していない。ボス孔１９におけるピストンピン支承部の改善された潤滑を達成するために、各ボス支持部３１７（この実施例ではブロック支持部）の、切欠き２１に向けられた面３２５には、ボス孔１９の両側に、各１つの凹設部３３２が形成されている。この実施例では凹設部３３２はもっぱら面３２５に形成されている。凹設部３３２はオイル案内面３２７を有しており、このオイル案内面３２７はこの実施例では、ボス孔１９に向かって傾けられた凹面状の面である。オイル案内面３２７はオイル集合室３２８に開口しており、このオイル集合室３２８はこの実施例では、ボス孔１９の壁内に成形されたポケットとして形成されている。オイルは自体公知の形式でピストン頂部１３の下側面に向かって噴射される。オイルの一部はボス支持部３１７の面３２５に沿って下方に流れて、オイル案内面３２７に達し、このオイル案内面３２７は該オイル案内面３２７に沿って流れるオイルを、オイル集合室３２８に導く。これによってボス孔１９におけるピストンピン支承部の有効かつ確実な潤滑が達成される。

図６ａ，図６ｂには、本発明によるピストン・コンロッド装置の別の実施例がそれぞれ部分的に示されており、このピストン・コンロッド装置のボス孔１９も同様にボスブシュを有していない。ボス孔１９におけるピストンピン支承部の改善された潤滑を達成するために、各ボス支持部４１７（この実施例ではブロック支持部）の、切欠き２１に向けられた面４２５には、ボス孔１９の両側に、各２つの凹設部４３２が形成されている。この実施例では凹設部４３２はもっぱら面４２５に、ピストン頂部１３の下側面からボス孔１９にまで延びる通路の形で、形成されている。凹設部４３２は各１つのオイル集合室４２８に開口しており、このオイル集合室４２８はこの実施例では、ボス孔１９の壁内に成形されたポケットとして形成されている。同時に各ボス支持部４１７の面４２７には、各凹設部４３２の下に隆起部４２６が形成されている。これらの隆起部４２６はオイル案内面４２７を有しており、これらのオイル案内面４２７はこの実施例では、面４２５と同じ高さを有していて、ボス孔１９に向かって降下する斜めの平面である。オイル案内面４２７は同様にオイル集合室４２８に開口している。このオイル案内面４２７の領域には、コンロッド小端２３の対応配置された端面２９に、各１つの後退させられた段部３１が設けられている。オイルは自体公知の形式でピストン頂部１３の下側面に向かって噴射される。凹設部４３２には潤滑オイルが集められる。潤滑オイルの一部は直接、オイル集合室４２８に流れ込む。潤滑オイルの残りは、オイル案内面４２７に向かって案内され、そこからオイル集合室４２８に達する。凹設部４３２とオイル案内面４２７との組合せによって、ボス孔１９におけるピストンピン支承部の極めて効果的かつ有効な潤滑が達成される。

図７ａ，図７ｂ及び図７ｃには本発明によるピストン・コンロッド装置の別の実施例がそれぞれ部分的に示されており、このピストン・コンロッド装置のボス孔１９も同様にボスブシュを有していない。ボス孔１９におけるピストンピン支承部の改善された潤滑を達成するために、各ボス支持部５１７（この実施例ではブロック支持部）の、切欠き２１に向けられた面５２５には、ボス孔１９の両側に、同様に各２つの凹設部５３２が、ピストン頂部１３の下側面からボス孔１９にまで延びる通路の形で、形成されている。凹設部５２３は、ボス孔１９の壁内に成形されたポンプの形をした、各１つのオイル集合室５２８に開口している。図７ｃから分かるように、凹設部５２３は横断面で見て斜め外側に向かって延びるように形成されており、その結果ボス支持部５１７の支持面は可能な限り僅かしか損なわれない。同時に凹設部５２３に下ではボス１８に沿って、ボス孔１９を取り囲む隆起部５２６が形成されている。この隆起部５２６は凹設部５２３の下でオイル案内面５２７に開口しており、このオイル案内面５２７はこの実施例では、ボス孔１９に向かって降下する斜めの平面である。オイル案内面５２７もまた同様にオイル集合室５２８に開口している。オイルは自体公知の形式でピストン頂部１３の下側面に向かって噴射される。凹設部５３２には潤滑オイルが集められる。潤滑オイルの一部は直接、オイル集合室５２８に流れ込む。潤滑オイルの残りは、オイル案内面５２７に向かって案内され、そこからオイル集合室５２８に達する。凹設部５３２とオイル案内面５２７との組合せによって、ボス孔１９におけるピストンピン支承部の極めて効果的かつ有効な潤滑が達成される。

汎用のピストン・コンロッド装置を示す断面図であって、ピストンピンの右半分だけを示す図である。本発明によるピストン・コンロッド装置の第１実施例を部分的に示す断面図である。図２ａのＩＩｂ−ＩＩｂ線に沿った断面図である。本発明によるピストン・コンロッド装置の別の実施例を部分的に示す断面図である。本発明によるピストン・コンロッド装置の別の実施例を部分的に示す断面図である。図４ａのＩＶｂ−ＩＶｂ線に沿った断面図である。本発明によるピストン・コンロッド装置の別の実施例を部分的に示す断面図である。図５ａのＶｂ−Ｖｂ線に沿った断面図である。本発明によるピストン・コンロッド装置の別の実施例を部分的に示す断面図である。図６ａのＶＩｂ−ＶＩｂ線に沿った断面図である。本発明によるピストン・コンロッド装置の別の実施例を部分的に示す断面図である。図７ａのＶＩＩｂ−ＶＩＩｂ線に沿った断面図である。図７ｂのＶＩＩｃ−ＶＩＩｃ線に沿った断面図である。

Claims

内燃機関用のピストン・コンロッド装置（１０）であって、互いに向かい合って位置するボス支持部（１７，１１７，２１７，３１７，４１７，５１７）を有するピストン上側部分（１２）が設けられており、ボス支持部（１７，１１７，２１７，３１７，４１７，５１７）がボス（１８）とボス孔（１９）とを備えていて、かつ切欠き（２１）を画成しており、該切欠き（２１）内にコンロッド（２２）のコンロッド小端（２３，１２３）が配置されており、ピストンピンがコンロッド小端（２３，１２３）とボス孔（１９）とに支承されている形式のものにおいて、少なくとも１つのボス支持部（１７，１１７，２１７，３１７，４１７，５１７）の、切欠き（２１）に向けられた面（２５，１２５，２２５，３２５，４２５，５２５）に、少なくとも１つのオイル案内面（２７，１２７，２２７，３２７，４２７，５２７）が設けられており、該オイル案内面（２７，１２７，２２７，３２７，４２７，５２７）が、ボス孔（１９）内に配置された少なくとも１つのオイル集合室（２８，１２８，２２８，３２８，４２８，５２８）に開口していて、少なくとも１つのオイル案内面（２７，１２７，２２７，３２７，４２７，５２７）がオイルを少なくとも１つのオイル集合室（２８，１２８，２２８，３２８，４２８，５２８）に案内することを特徴とする、内燃機関用のピストン・コンロッド装置。
ボス支持部（１７，１１７，２１７，３１７，４１７，５１７）の少なくとも１つの面（２５，１２５，２２５，３２５，４２５，５２５）が部分的に、ボスブシュ（２０）の端面によって形成されており、オイル案内面（２７，１２７，２２７，３２７，４２７，５２７）が少なくともボスブシュ（２０）の端面に設けられており、少なくとも１つのオイル集合室（２８，１２８，２２８，３２８，４２８，５２８）がそれぞれボスブシュ（２０）に形成されている、請求項１記載のピストン・コンロッド装置。
少なくとも１つのボス支持部（１７，１１７，２１７，４１７）の少なくとも１つの面（２５，１２５，２２５，４２５）に設けられたオイル案内面（２７，１２７，２２７，４２７）が、隆起部（２６，１２６，２２６，４２６）を形成している、請求項１又は２記載のピストン・コンロッド装置。
隆起部（２６，１２６，２２６，４２６）として形成されたオイル案内面（２７，１２７，２２７，４２７）の領域において、コンロッド小端（２３，１２３）の対応配置された端面（２９，１２９）に、後退させられた段部（３１）が設けられている、請求項３記載のピストン・コンロッド装置。
ボス支持部（１７，１１７，２１７，３１７，４１７，５１７）の少なくとも１つの面（２５，１２５，２２５，３２５，４２５，５２５）に設けられたオイル案内面（２７，１２７，２２７，３２７，４２７，５２７）が、凹設部（３３２，４３２，５３２）を形成している、請求項１又は２記載のピストン・コンロッド装置。
凹設部（５３２）が横断面で見て、外方に向かって斜めに延びるように形成されている、請求項５記載のピストン・コンロッド装置。
各ボス支持部（１１７）が台形支持部として形成されており、コンロッド小端（１２３）の各端面（１２９）が、対応配置されたボス支持部（１１７）の面の形状に合わせられている、請求項１から６までのいずれか１項記載のピストン・コンロッド装置。
各ボス支持部（１７，２１７，３１７，４１７，５１７）がブロック支持部として形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のピストン・コンロッド装置。