JP2009520905A - 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、ピストン上側部分（１１）とピストン下側部分（１２）とが設けられており、ピストン上側部分（１１）がピストン下側部分（１２）に向けられた側に、雄ねじ山を備えたねじ山付ヘッド（３１）を有していて、ピストン下側部分（１２）がピストン上側部分（１１）に向けられた側に支持皿（３３）を有しており、該支持皿（３３）が、皿状体（３６）と、雌ねじ山を備えたねじ山体（３４）とを備えており、該支持皿（３３）のねじ山体（３４）にねじ山付ヘッド（３１）がねじ込ま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において本発明の構成では、皿状体（３６）が結合領域（３７）を介してピストン下側部分（１２）と結合されていて、この場合にピストン長手方向軸線（Ａ）で見てねじ山体（３４）の下端部（３８）が、結合領域（３７）の下端部（３９）よりも深くもしくは下に位置している。

Description

本発明は、内燃機関用の複数部分から成るピストンであって、ピストン上側部分とピストン下側部分とが設けられており、ピストン上側部分がピストン下側部分に向けられた側に、雄ねじ山を備えたねじ山付ヘッドを有していて、ピストン下側部分がピストン上側部分に向けられた側に支持皿を有しており、該支持皿が、皿状体と、雌ねじ山を備えたねじ山体とを備えており、該支持皿のねじ山体にねじ山付ヘッドがねじ込まれている形式のものに関する。

複数部分から成るピストンには、ピストン上側部分とピストン下側部分とを互いに異なった材料から構成することができる、という大きな利点がある。ピストン上側部分は通常、特に耐摩耗性で、特に耐熱性の、しかしながら重い材料から製造されており、これに対してピストン下側部分は通常重量を低減するために、耐摩耗性の低い軽金属材料から製造されている。この場合ピストン上側部分とピストン下側部分とは、例えばＥＰ１４８３４９３Ｂ１に開示されているように、互いに螺合によって結合されている。

冒頭に述べた形式のピストンは、ＤＥ１０２５７０２２Ａ１に記載されている。この公知のピストンは、ピストン上側部分に設けられたねじ山付ヘッドと、ピストン下側部分に設けられた支持皿とを有しており、この支持皿は、ねじ山付ヘッドに対応するねじ山体を備えていて、ねじ山付ヘッドと支持皿とは組立て時に互いに螺合させられる。この際にねじ山体を備えた支持皿はこの場合皿ばね状に湾曲させられ、その結果ねじ山付ヘッドには引張り応力が加えられ、この引張り応力によって、ピストン上側部分とピストン下側部分との間における持続的な組立て結合が生ぜしめられる。

この公知の構成における問題点は、引張り応力が、ピストン上側部分とピストン下側部分との螺合時にねじ山付孔を鉛直方向上側に向かって作用する引張り力によって拡大させてしまうほど大きくなるおそれがあるということである。これによって螺合結合部は最終的に不安定になる。これによってさらに、支持皿が変形又は破損したり、又は螺合結合部が互いに切り離されてしまうことがある。

本発明の課題は、冒頭に述べた形式のピストンを改良して、ピストン上側部分とピストン下側部分とが螺合結合部によって互いに安定的に結合され、しかも螺合結合部が損傷されないようにすることである。

この課題を解決するために本発明の構成では、皿状体が結合領域を介してピストン下側部分と結合されていて、この場合にピストン長手方向軸線で見てねじ山体の下端部が、結合領域の下端部よりも深くもしくは下に位置しているようにした。

支持皿とピストン下側部分との結合部を本発明にように構成することによって、ピストン上側部分とピストン下側部分との螺合による結合時に、ねじ山体の雌ねじ山は半径方向でねじ山付ヘッドに向かって運動させられる。これによってねじ山体は一種の支持もしくはクランプ作用をもってねじ山付ヘッドに向かって引っ張られ、その結果ねじ山体はねじ山付ヘッドに支持され、螺合結合部の強度が増し、付加的に安定化させられる。これによって、螺合結合部において生じる引張り力が吸収され、支持皿を介して外に導かれる。

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。

ねじ山体は全体として、必ずしもそうである必要はないが、皿状体とピストン下側部分とを結合する結合領域よりもピストン長手方向軸線で見て深くもしくは下に位置していることができる。具体的な構成は、個々の事例における必要性に依存している。重要なことは、ねじ山体の下端部が、結合領域の下端部よりも深くもしくは下に位置していることであり、これによって上に述べた支持効果もしくはクランプ効果が得られる。

本発明の別の構成では、ねじ山体が、雌ねじ山を備えた連続したねじ山付孔を有しているか、又は雌ねじ山を備えた盲孔を有している。

本発明の別の有利な構成では、ピストン下側部分が、内側の環状の支持エレメントを有していて、支持皿が内側の支持エレメントと結合されている。このようにしてピストンは、外側の環状の冷却通路と内側の環状の冷却通路とを備えることができる。

組み立てられた状態でピストン上側部分とピストン下側部分とが互いに支持し合うようにするために、本発明の別の有利な構成では、ピストン上側部分及びピストン下側部分が、内側の接触面を備えた内側の環状の支持エレメントと、外側の接触面を備えた外側の環状の支持エレメントとを有していて、組み立てられた状態においてそれぞれ内側の接触面と外側の接触面とが互いに接触している。

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、本発明によるピストンの１実施例を示す断面図であり、
図２は、図１に示された本発明によるピストンの実施例を、ピストン長手方向軸線を中心にして９０°回転させた断面図である。

図１及び図２には、本発明によるピストン１０の１実施例が断面図で示されており、この場合図２の図面は、図１の図面に対して９０°回動させられた図である。

本発明によるピストン１０は、ピストン上側部分１１とピストン下側部分１２とから成っている。ピストン上側部分１１は燃焼凹部１３と、環状の火炎ウェブ（Feuersteg）及び環状のリング部分１５を備えた側壁とを有している。ピストン下側部分１２はピストンスカート１６と、ピストンピン（図示せず）を受容するためのボス１７とボス支持部１８とを有しており、これらのボス支持部１８はピストンスカート１６と結合されている。ピストン上側部分１１及びピストン下側部分１２は、環状の外側の冷却通路１９と環状の内側の冷却通路２０とを形成している。

ピストン上側部分１１は、環状の内側の接触面２３を備えた環状の内側の支持エレメント２１と、環状の外側の接触面２４を備えた環状の外側の支持エレメント２２とを有している。ピストン下側部分１２もまた同様に、環状の内側の接触面２７を備えた環状の内側の支持エレメント２５と、環状の外側の接触面２８を備えた環状の外側の支持エレメント２６とを有している。

組み立てられた状態においてピストン上側部分１１とピストン下側部分１２とは互いに次のように、すなわちピストン上側部分１１の内側の支持エレメント２１内側の接触面とピストン下側部分１２の内側の支持エレメント２５の内側の接触面２７とが互いに接触し合うように、方向付けられている。同様に、ピストン上側部分１１の外側の支持エレメント２２の外側の接触面２４と、ピストン下側部分１２の外側の支持エレメント２６の外側の接触面２８とも互いに接触している。

ピストン上側部分１１のリング部分１５及び該リング部分１５に接続された外側の支持エレメント２２並びに内側の支持エレメント２１と、ピストン下側部分１２の外側の支持エレメント２６及び内側の支持エレメント２５とは、ピストン１０の環状の外側の冷却通路１９を形成しかつ画成している。

ピストン上側部分１１の、ピストン下側部分１２に向けられた下側には、図示の実施例ではねじ山付ヘッド３１がピストン長手方向軸線Ａ上において中心に一体成形されている。このねじ山付ヘッド３１は雄ねじ山を備えている。

ピストン下側部分１２はピストン上側部分１１に向けられた上側に、支持皿３３を備えている。この支持皿３３は中心に配置されたねじ山体３４を有しており、このねじ山体３４は、ピストン長手方向軸線Ａ上において中心に配置されたねじ山付孔３５を有しており、このねじ山付孔３５は雌ねじ山を備えている。ねじ山付ヘッド３１はねじ山付孔３５にねじ込まれており、その結果ピストン上側部分１１とピストン下側部分１２とはこれによって生ぜしめられた螺合部３２によって互いに堅く結合されており、そしてピストン上側部分１１とピストン下側部分１２とはそれぞれ対応する接触面２３，２７；２４，２８において互いに支持し合う。

支持皿３３はさらにリング状に環状の皿状体３６を有している。この皿状体３６は図示の実施例では、規定された結合領域３７を介して、ピストン下側部分１２の内側の支持エレメント２５の内側と結合されている。この場合ねじ山付ヘッド３１の下端部３８はピストン長手方向軸線Ａで見て、結合領域３７の下端部３９の下に配置されている。このような配置形式によって、ねじ山付ヘッド３１とねじ山体３４との螺合中に皿状体３６は、螺合に起因する引張り力に基づいて僅かに上方に向かって引っ張られる。これによってねじ山体３４の雌ねじ山は半径方向で僅かにねじ山付ヘッド３１に向かって移動させられる。皿状体３６は、選択された材料及び／又は構造上の構成、特にその厚さに基づいて、僅かではあるが弾性的であるので、ねじ山体３４はねじ山付ヘッド３１に向かって引っ張られて、一種の支持もしくはクランプ作用を生ぜしめる。これによってねじ山体３４はねじ山付ヘッド３１に支持され、螺合部は強化され、付加的に安定化される。その結果、螺合部において生じる引張り力は吸収されて、支持皿３３を介して導出される。

内側の支持エレメント２１；２５、支持皿３３及びねじ山付ヘッド３１は、環状の内側の冷却通路２０を形成しかつ画成している。

ピストン下側部分１２の内側の支持エレメント２５は図示の実施例では、冷却媒体のためのオーバフロー通路４１を備えており、このオーバフロー通路４１は環状の外側の冷却通路１９を内側の環状の冷却通路２０と接続している。皿状体３６は図示の実施例では、冷却媒体のための流出開口４２を備えている。当業者に知られているように、冷却媒体は外側から、環状の外側の冷却通路１９に供給される。オーバフロー通路４１を介して冷却媒体は、環状の外側の冷却通路１９から環状の内側の冷却通路２０に運ばれ、かつそこから流出開口４２を介して排出される。

本発明によるピストンの１実施例を示す断面図である。 図１に示された本発明によるピストンの実施例を、ピストン長手方向軸線を中心にして９０°回転させた断面図である。

Claims (6)

1. 内燃機関用の複数部分から成るピストン（１）であって、ピストン上側部分（１１）とピストン下側部分（１２）とが設けられており、ピストン上側部分（１１）がピストン下側部分（１２）に向けられた側に、雄ねじ山を備えたねじ山付ヘッド（３１）を有していて、ピストン下側部分（１２）がピストン上側部分（１１）に向けられた側に支持皿（３３）を有しており、該支持皿（３３）が、皿状体（３６）と、雌ねじ山を備えたねじ山体（３４）とを備えており、該支持皿（３３）のねじ山体（３４）にねじ山付ヘッド（３１）がねじ込まれている形式のものにおいて、皿状体（３６）が結合領域（３７）を介してピストン下側部分（１２）と結合されていて、この場合にピストン長手方向軸線（Ａ）で見てねじ山体（３４）の下端部（３８）が、結合領域（３７）の下端部（３９）よりも深くもしくは下に位置し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. ねじ山体（３４）がピストン長手方向軸線（Ａ）で見て結合領域（３７）よりも深くもしくは下に位置している、請求項１記載のピストン。
3. ねじ山体（３４）が、雌ねじ山を備えた連続したねじ山付孔（３５）を有している、請求項１又は２記載のピストン。
4. ねじ山体（３４）が、雌ねじ山を備えた盲孔を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載のピストン。
5. ピストン下側部分（２）が、内側の環状の支持エレメント（２５）を有していて、支持皿（３３）が内側の支持エレメント（２５）と結合されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のピストン。
6. ピストン上側部分（１１）及びピストン下側部分（１２）が、内側の接触面（２３；２７）を備えた内側の環状の支持エレメント（２１；２５）と、外側の接触面（２４；２８）を備えた外側の環状の支持エレメント（２２；２６）とを有していて、組み立てられた状態においてそれぞれ内側の接触面（２３；２７）と外側の接触面（２４；２８）とが互いに接触している、請求項１から５までのいずれか１項記載のピストン。

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