JP2009533589A - ２つのピストンリング溝を有し、１つのピストンリング溝にピストンリング支持体が設けられている、内燃機関のためのピストン - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関のためのピストン（１）であって、複数のピストンリング溝を備えたピストンリング領域（４）を有するピストン上部（２）とピストン下部（３）とから成っている形式のものに関する。本発明によれば、前記ピストンリング領域（４）が２つのピストンリング溝（５，６）だけを有していて、少なくとも上側のピストンリング溝（６）内にピストンリング支持体（７）が設けられている。

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載した形式の、内燃機関のためのピストンであって、複数のピストンリング溝を備えたピストンリング領域を有するピストン上部とピストン下部とから成っている形式のものに関する。

内燃機関用のピストンにおいては、基本的に、ピストン上部（ピストンクラウン又はピストンヘッドとも称呼される）がピストンリング領域を有していることが公知である。このようなリング領域は、一般的に３つのピストンリング溝を有しており、これらのピストンリング溝はピストンの軸方向の運動方向で相前後して配置されている。これら３つのピストンリング溝内に、気密・及びオイルスクレーパリングが挿入されており、この気密・及びオイルスクレーパリングは、燃焼室を、ピストンの下部領域（この下部領域内でエンジンオイルが循環している）に対して分離するようになっている。３つのピストンリング溝が設けられている場合、調整時に切削加工によって３つのピストンリング溝をピストン上部内に設けるために高価な製造費用を必要とする、という欠点がある。しかも、異なる形状を有する常に３つのピストンリングを貯蔵しておき、かつ組み立てる必要があるので、高価な組立費用を必要とし、及びひいては部品の種類が増えることになる。また、３つのピストンリングを有するこのようなピストンを内燃機関のシリンダ内に挿入する際に、高い摩擦トルクが発生するので、燃料消費が増大して不都合である。しかも３つのピストンリングによって、重量の増大を招くと共に需要スペースも大きくなる。効率を高め、かつ可変な弁制御を行うためには、ピストンリングの高さを大きくする必要があり、この場合、所定の圧縮ストロークにおいてスペースは不十分となる。

そこで本発明の課題は、従来技術に対して著しく改善され、特に摩擦損失を少なくし、最適な耐疲労性並びに重量削減及びコスト削減が得られるような、内燃機関用のピストンを提供することである。

この課題は、請求項１の特徴部に記載した構成によって解決された。

本発明によれば、ストンリング領域が正確に２つのピストンリング溝だけを有していて、少なくとも上側のピストンリング溝内にピストンリング支持体が設けられている。２つのピストンリング溝だけを設け、またこれら２つのピストンリング溝内に挿入された気密リング若しくはオイルスクレーパリングによって、摩擦損失は減少される。何故ならば、内燃機関のシリンダ内壁に沿って摺動する、オイルスクレーパリングの面が減少されているからである。しかも、従来技術のものに対してピストンリングが１つ少ないので、ピストン全体の重量の低減も得られる。

同じ理由により、コストの節減、並びに組立作業の改善が得られる。安瀬ならば、２つのオイルスクレーパリングだけが組み込まれていて、そのために必要なピストンリング溝を設けるだけでよいからである。

内燃機関の燃焼室に向いた側の上側のピストンリング溝は、ピストンリング支持体を有しており、このピストンリング支持体は、ピストン上部の材料と同じ材料か又は異なる材料より成っていてよい。ピストンを鋳造する際に設けられる、前もって製作されたピストンリング支持体によって、鋳造済みのピストンリング溝が提供され、それによって、ピストンランド（Feuersteg）の領域内に作用する力及び温度を良好に吸収するために、ピストンリング溝のための受容領域はピストン上部の材料に対してより高い強度を有することができる。

ピストン上部が軽量化構造材料より成っている場合、特に有利な形式で、ピストンリング支持体は鋼材料又はニレジスト（Niresist）より成っている。

本発明の実施態様によれば、下側のピストンリング溝内にもピストンリング支持体が設けられている。これによって、２つのピストンリング溝はそれぞれ１つのピストンリング支持体を有することになり、それによって強度が高められ、製造コストが低減され、しかもピストンリング溝を形成するための切削加工も省くことができる。勿論、この場合、ピストンの鋳造前に、ピストンリング支持体を別個に製作して、鋳型内に挿入し、次いで鋳型に鋳造溶融物を満たすことによってピストンリング支持体を包囲する作業が必要となる。

本発明の別の実施態様によれば、上側のピストンリング溝の少なくとも１つの前記ピストンリング支持体、特に２つのピストンリング支持体も、ピストン上部の材料によって完全に包囲されている。これによって強度が高められるという利点が得られる。何故奈良が、ピストンリング支持体は完全に（ピストンリング溝が配置されている、外方に向いた面は除いて）、ピストン上部の材料によって包囲されていて、それによって十分に支えられるからである。

本発明の実施態様によれば、少なくとも１つのアルフィン処理（alfinieren）されている。このような、ピストンリング支持体がピストン上部の材料によって包囲される領域内における、ピストンリング支持体に施されたアルフィン層によって、ピストンリング支持体と、このピストンリング支持体を包囲するピストン上部の材料との間の結合が改善され、それによって強度が付加的に高められる、という利点がある。これは特に、本発明の別の実施態様に従って、ピストン上部、特にピストン全体が、軽金属材料より成っていて、ピストンリング支持体が鋼材料より成っていれば、有利である。

これによって、少なくともピストン上部、特にピストン全体を軽金属材料（例えばアルミニウム）より製作し、これに対してピストンリング支持体が鋼材料より製作することができる。選択的に、同じ材料組み合わせ（ピストン上部及びピストンリング支持体が鋼より成っているか、又はピストン上部及びピストンリング支持体がアルミニウムより成っている）も排除されない。

これによって本発明は、２つだけのピストンリング溝を有する、軽金属材料より成る、ディーゼル又はオットー内燃機関用のピストンが提供され、この場合、少なくとも上側のピストンリング溝だけがリング支持体を備えており、これによって有利な形式で、摩擦損失の低減、重量の節減、材料及び製造コストに基づくコストの削減、耐疲労性の向上及び需要スペースの低減が得られる。

本発明の１実施例が図１及び図２に示されている。図面では、ピストンが符号１で示されている。ピストン１は、ピストン上部２とピストン下部３とから成っており、このピストン上部２とピストン下部３とは、互いに別個に製造され、次いで組み合わせられるか、又は２つが一緒に一体的な１つの構成部分（ピストン中間製品）を形成する。ピストン上部２はピストンリング領域４を有しており、この場合、ピストン１の構成に応じてピストンリング領域４内に同軸的に燃焼凹部を設けることができるが、これは必ずしもそうでなくてもよい。ピストン下部３は、公知の形式でピストン・スカートを有しており、このピストン・スカートによって、ピストン１は内燃機関のシリンダ内でガイドされる。またピストン・スカートはピストンピン穴を有しており、このピストンピン穴内にコンロッドと結合するためにピストンピンが挿入可能である。

本発明に従って、ピストンリング領域４は正確に２つのピストンリング溝、つまり下側のピストンリング溝５と上側のピストンリング溝６とを有しており、この場合、少なくとも上側のピストンリング溝６がピストンリング支持体７を有している。ピストンリング支持体７は、有利な形式で一体的な構成部分であって、この一体的な構成部分は、ピストン中間製品を鋳造する際に鋳型内に入れられ、所望の位置で位置固定され、次いで鋳型が流し込み溶融物で満たされ、ピストンリング支持体７を完全に流し込み溶融物によって包み込む。ピストンリング支持体７が鋼材料より成っていて、流し込み溶融物が軽金属材料より成っていれば、有利な形式でピストンリング支持体７は鋳型内に入れられる前にアルフィン処理される（alfinieren）。同じ形式で、ピストンリング支持体は下側のピストンリング溝５のためにも使用することができる。上側のピストンリング溝６だけがピストンリング支持体７を有している場合は、下側のピストンリング溝５はピストン中間製品の鋳造後に切削加工によって形成される。次いで公知の形式で、ピストン中間製品を完成されたピストン１のための所望の寸法にするために、仕上げ加工される。

本発明の１実施例によるピストンの概略的な縦断面図である。 図１に示したピストンの別の縦断面図である。

符号の説明

１ ピストン、 ２ ピストン上部、 ３ ピストン下部、 ４ ピストンリング領域、 ５ 下側のピストンリング溝、 ６ 上側のピストンリング溝、 ７ ピストンリング支持体、 ８ ピストンストローク軸線、９ ピストンピン軸線

Claims (5)

1. 内燃機関のためのピストン（１）であって、複数のピストンリング溝を備えたピストンリング領域（４）を有するピストン上部（２）とピストン下部（３）とから成っている形式のものにおいて、
   前記ピストンリング領域（４）が２つのピストンリング溝（５，６）だけを有していて、少なくとも上側のピストンリング溝（６）内にピストンリング支持体（７）が設けられていることを特徴とする、内燃機関のピストン（１）。
2. 下側のピストンリング溝（５）内にもピストンリング支持体が設けられている、請求項１記載のピストン（１）。
3. 少なくとも１つの前記ピストンリング支持体（７）が、ピストン上部（２）の材料によって包囲されている、請求項１又は２記載のピストン（１）。
4. 少なくとも１つのピストンリング支持体（７）がアルフィン処理されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のピストン（１）。
5. 少なくとも前記ピストン上部（２）が軽金属材料より成っている、請求項１から４までのいずれか１項記載のピストン（１）。

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