JP2015514182A - 内燃機関のピストン - Google Patents

Abstract

内燃機関のピストンであって、ピストン上部分１０及びピストン下部分１１を有し、下部分１１内に取り付けられて内燃機関の連接棒１３にピストンを接続するピストンピン１２を有し、上部分１０と下部分１１との間に構成された、ピストン冷却用冷却油のための内側冷却室１５であって、連通孔１７を介して上部分１０と下部分１１との間に構成された外側冷却室１６に連結される内側冷却室を有し、下部分１１内に移動可能に取り付けられたワンピースのスライドシュー１９であって、ばね要素２０を介して連接棒１３の連接棒ヘッド１４に押し付けられ、連接棒１３内のボア１８を通って案内される冷却油を内側冷却室１５へと輸送するスライドシューを備え、スライドシュー１９と下部分１１との間にはスライドシュー１９のための案内面２１が構成され、ばね要素２０は、ピストン又はスライドシューの軸方向にスライドシュー１９のための案内面２１に平行に延在する。

Description

本発明は、請求項１に記載の、内燃機関のピストンに関する。本発明はまた、そのような内燃機関のピストンのための、請求項８に記載のスライドシューに関する。

特許文献１より、望ましくは互いにねじで結合されたピストン上部分及びピストン下部分を有する内燃機関のピストンが知られている。ピストン下部分にはピストンピンが取り付けられており、このピストンピンによりピストンが内燃機関の連接棒に結合されている。特許文献１に記載のピストンは油冷却式であり、ピストン上部分とピストン下部分との間には一方では冷却油用の内側冷却室が、他方では冷却油用の外側冷却室が形成されており、内側冷却室と外側冷却室とは少なくとも一つの連通孔を介して連結されている。この従来技術においては、冷却油を内側冷却室に導くために冷却油用の供給孔が連接棒内に設けられており、冷却油は連接棒から、２部式の冷却油案内スリーブにより内側冷却室内に輸送可能である。特許文献１に記載された２部式冷却油案内スリーブのネック状の第１の部分は移動しないようにピストンのピストン下部分に固定されている。２部式冷却油案内スリーブの固定されたネック状部分と、冷却油案内スリーブの可動のろうと状部分とは、２部式冷却油案内スリーブの両方の部分の間で作用するばね要素により、冷却油案内スリーブのろうと状部分がすべり接触で連接棒の連接棒ヘッドに弾性的に押し付けられるように協働する。複数部分から成るこのような冷却油案内スリーブを用いて冷却油を連接棒内の孔から内側冷却室へと輸送することには、このような複数部分から成る冷却油案内スリーブの取り付けに多大な手間がかかるという短所がある。

実用においてはすでに、特許文献１より知られる複数部分から成る冷却油案内スリーブではなく、ワンピースのスライドシューを用いることが知られている。図１には、ピストン上部分１とピストン下部分２との間に形成された内側冷却室３の領域における内燃機関のピストンの部分が図示されており、ピストン下部分２には、ワンピースのスライドシュー４が移動可能に取り付けられている。このスライドシュー４はネック状端部５及びろうと状端部６を有しており、スライドシュー４は、図１には図示されない連接棒から内側冷却室３へと冷却油を輸送する。そのためにスライドシュー４内にはボア７が設けられており、このボア７は、スライドシュー７のネック状端部５及びろうと状端部６を貫通し、ろうと状端部６内でろうと状に広がっている。図１からはさらに、スライドシュー４とピストン下部分２との間、つまり、スライドシュー４のネック状端部５の領域においてスライドシュー４のろうと状端部６に隣接して、スライドシュー４のための案内面８が形成されていることがわかる。図１に図示されない連接棒にスライドシュー４を押し付けることができるばね要素９は、一方ではスライドシュー４に、他方ではピストン下部分２に支持されており、このばね要素９は、ピストン又はスライドシュー４の軸方向において案内面８と一列になるよう配置されている。

内燃機関用のそのようなピストンにおいていわゆるコンプレッションハイトは特性値であり、コンプレッションハイトは、ピストンピンの軸とピストンの上エッジとの間の距離に相当する。内燃機関の取付け高さはとりわけ、内燃機関の当該ピストン又は各ピストンのこのコンプレッションハイトにより決定される。内燃機関の取付け高さに影響する、内燃機関のピストンのさらなる特性値としては、ピストン上部分の領域に構成されたピストンボウルのいわゆるピストンボウル深さが挙げられる。それぞれのピストンが使用される、それぞれの内燃機関のシリンダ内の燃焼は、比較的深いピストンボウルを介して改善され得る。しかしながらピストンボウルの深さが深いほど、コンプレッションハイト及びそれにより内燃機関の取付け高さは高くなる。

これに鑑みて本発明の課題は、内燃機関の新規のピストン及びそのようなピストのための新規のスライドシューを提供することである。

この課題は請求項１に記載のピストンにより解決される。本発明によるとばね要素は、ピストン又はスライドシューの軸方向において少なくとも部分的に、ワンピースのスライドシューの案内面に対して平行に延在している。

本発明により、ピストンのコンプレッションハイトが同じ場合にピストンボウルをより深く実施すること、又は、ピストンボウル深さが同じ場合にそれぞれのピストンのコンプレッションハイトを減少させることが可能となる。

本発明の好適な発展形によるとワンピースのスライドシューのための案内面は、ばね要素を半径方向外側で少なくとも部分的に囲んでいる。そのような構成によりワンピースのスライドシューが特に好適に実施され、それにより、ピストンのコンプレッションハイト及び／又はピストンボウル深さの特に好適な影響が得られる。

望ましくはワンピースのスライドシューにはネック状端部及びろうと状端部が設けられており、ろうと状端部はばね要素を介して連接棒の連接棒ヘッドに押し付けられており、また、ろうと状端部から出発して少なくとも部分的に半径方向外側においてネック状端部の周りに突出部が、ネック状端部から半径方向に離れて延在している。スライドシューのための案内面は、突出部とピストン下部分との間に形成されている。ばね要素は、突出部とネック状端部との間に形成された空間内に延在している。ピストンのワンピースのスライドシューのこの実施形態は特に望ましい。

本発明のスライドシューは請求項８に定義されている。

本発明の望ましい発展形は従属請求項及び以下の詳細な説明から理解できる。本発明の実施例を図を用いて詳述するが、これに限定されるわけではない。

従来技術より知られている、ピストンのワンピースのスライドシューの領域の部分図である。 本発明のピストンの、ワンピースのスライドシューの領域の第１の部分図である。 本発明のピストンの、ワンピースのスライドシューの領域の第２の部分図である。 図２のスライドシューのみを図示した図である。

本発明は、内燃機関、とりわけディーゼルエンジン又はガスエンジン又はディーゼル・ガスエンジンとして実施された内燃機関、たとえば船舶ディーゼル内燃機関の油冷却式ピストンに関する。そのようなピストンはプランジャピストンとも呼ばれる。

図２及び図３はそれぞれ、本発明の内燃機関ピストンの部分図を示しており、ピストンはピストン上部分１０及びピストン下部分１１を有している。ピストン上部分１０及びピストン下部分１１は望ましくは軽金属、スチール、又はダクタイル鋳鉄で製造されている。ピストン上部分１０及びピストン下部分１１は互いに支持し合っており、望ましくは伸長ねじとして実施された固定手段を介して互いに固定されている。

ピストン下部分１１のボア内にはピストンピン１２が取り付けられており、ピストンピン１２により、ピストンは内燃機関の連接棒１３に結合される。図２には、連接棒１３のうちいわゆる連接棒ヘッド１４が図示されている。

ピストン上部分１０とピストン下部分１１との間には、冷却油のために一方では内側冷却室１５が、他方では外側冷却室１６が設けられており、図２に示すように内側冷却室１５は外側冷却室１６に連通孔１７を介して連結されている。冷却油は、連接棒１３及び連接棒ヘッド１４を通って延在するボア１８を介して内側冷却室に供給可能であり、冷却油は連接棒１３から、ピストン下部分１１内に移動可能に取り付けられているスライドシュー１９により内側冷却室１５内へ供給可能である。ピストン下部分１１内に移動可能に取り付けられたスライドシュー１９はワンピースのスライドシュー１９として実施されており、密閉するためにばね要素２０を介して連接棒１３の連接棒ヘッド１４に押し付けられている。ワンピースのスライドシュー１９とピストン下部分１１との間には案内面２１が形成されており、この案内面２１により、ピストン下部分１１内に移動可能に取り付けられたワンピースのスライドシュー１９が案内される。

本発明においてばね要素２０は、ピストン及びスライドシュー１９の軸方向において少なくとも部分的に、ワンピースのスライドシュー１９のための案内面２１に並行に延在している。それにより従来技術と比較してワンピースのスライドシューの取付け高さを小さくすることができる。スライドシュー１９の取付け高さがより低いことは、ピストンのいわゆるコンプレッションハイト、つまりピストンピン１２の軸とピストンの上エッジとの間の距離を減少させるのに利用することができる。それによりさらに、コンプレッションハイトが同じ場合には、内燃機関の燃焼に良い影響を与えるために、ピストン上部分１０により提供されるピストンボウル２２の深さを大きくすることができる。

ワンピースのスライドシュー１９のための案内面２１は、ばね要素２０の周りを半径方向外側において少なくとも部分的に囲んでいる。そのためばね要素２０は、ピストン又はスライドシュー１９の半径方向においてスライドシュー１９のための案内面２１の半径方向内側に位置している。

先述のようにスライドシュー１９は、連接棒１３から内側冷却室１５内へと冷却油を輸送し、そのためにボア２２がスライドシュー１９を軸方向に貫通している。

ワンピースのスライドシュー１９は、ネック状である第１の端部２３、及び、ろうと状である第２の端部２４を有しており、スライドシュー１９のろうと状端部２４は、ばね要素２０により、密閉するように連接棒１３の連接棒ヘッド１４に押し付けられている。ろうと状の第２の端部２４から出発して、ネック状端部２３の周りを半径方向外側において少なくとも部分的に囲むように突出部２５が延在しており、この突出部２５はネック状端部２３から半径方向に離れており、それにより、半径方向内側にあるネック状端部２３と半径方向外側にある突出部との間に空間２６が形成される。一方ではワンピースのスライドシュー１９に、他方ではピストン下部分１１に支持されているばね要素２０は、この空間２６内に延在している。スライドシュー１９のための案内面２１は、突出部２５とピストン下部分１１との間に形成されている。

本発明はさらに、図４に単独で図示されている、内燃機関のピストン用のスライドシュー１９に関する。不必要な繰り返しを避けるため、ワンピースのスライドシュー１９の詳細に関しては上述の実施形態を参照のこと。

図３からよく分かるように、ワンピースのスライドシュー１９のネック状端部２３には保持リング２７が係合しており、この保持リング２７により、ピストンの取付け又は取外しの際に連接棒１３が取外されるときでもスライドシュー１９がピストン下部分１１に保持される。

本発明により、ピストンのコンプレッションハイトが同じ場合、ピストンボウル２２の深さをより深く実施することができる。また、ピストンボウル２２の深さが同じ場合は、ピストンのコンプレッションハイトを小さくできる。さらに、この２つの効果を組み合わせて使用すること、つまり、一方ではピストンボウル深さをより深く、他方ではピストンのコンプレッションハイトをより小さくすることもできる。

１ ピストン上部分
２ ピストン下部分
３ 冷却室
４ スライドシュー
５ 端部
６ 端部
７ ボア
８ 案内面
９ ばね要素
１０ ピストン上部分
１１ ピストン下部分
１２ ピストンピン
１３ 連接棒
１４ 連接棒ヘッド
１５ 冷却室
１６ 冷却室
１７ 連通孔
１８ ボア
１９ スライドシュー
２０ ばね要素
２１ 案内面
２２ ボア
２３ 端部
２４ 端部
２５ 突出部
２６ 空間
２７ 保持リング

Claims (9)

1. 内燃機関のピストンであって、該ピストンが、ピストン上部分（１０）及びピストン下部分（１１）を有し、また、前記ピストン下部分（１１）内に取り付けられ、前記ピストンを内燃機関の連接棒（１３）に接続するピストンピン（１２）を有し、また、前記ピストン上部分（１０）と前記ピストン下部分（１１）との間に構成された、前記ピストンを冷却するための冷却油のための内側冷却室（１５）であって、少なくとも一つの連通孔（１７）を介して前記ピストン上部分（１０）とピストン下部分（１１）との間に構成された外側冷却室（１６）に連結されている内側冷却室（１５）を有し、また、前記ピストン下部分（１１）内に移動可能に取り付けられたワンピースのスライドシュー（１９）であって、ばね要素（２０）を介して前記連接棒（１３）の連接棒ヘッド（１４）に押し付けられていて、前記連接棒（１３）内のボア（１８）を通って案内される冷却油を前記内側冷却室（１５）に輸送するスライドシュー（１９）を有しており、前記ワンピースのスライドシュー（１９）とピストン下部分（１１）との間にワンピースのスライドシュー（１９）のための案内面（２１）が形成されているピストンにおいて、
   前記ばね要素（２０）が、前記ピストン又はスライドシューの軸方向において、少なくとも部分的に、前記ワンピースのスライドシュー（１９）のための前記案内面（２１）に平行に延在することを特徴とする、ピストン。
2. 前記ワンピースのスライドシュー（１９）のための前記案内面（２１）が、ばね要素（２０）を半径方向外側において少なくとも部分的に囲んでいることを特徴とする、請求項１に記載のピストン。
3. 前記ばね要素（２０）が、前記ピストン又はスライドシューの半径方向において前記ワンピースのスライドシュー（１９）のための前記案内面（２１）の半径方向内側に位置することを特徴とする、請求項１又は２に記載のピストン。
4. 前記ばね要素（２０）が、一方では前記ワンピースのスライドシュー（１９）に、他方では前記ピストン下部分（１１）に支持されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のピストン。
5. 前記ワンピースのスライドシュー（１９）がネック状端部（２３）及びろうと状端部（２４）を有しており、前記ろうと状端部（２４）が前記ばね要素（２０）を介して前記連接棒（１３）の前記連接棒ヘッド（１４）に押し付けられており、また、前記ろうと状端部（２４）から出発して少なくとも部分的に、半径方向外側において前記ネック状端部（２３）の周りに突出部（２５）が、前記ネック状端部（２３）から半径方向に離れて延在することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のピストン。
6. 前記スライドシュー（１９）のための前記案内面（２１）が、前記突出部（２５）と前記ピストン下部分（１１）との間に形成されていることを特徴とする、請求項５に記載のピストン。
7. 前記ばね要素（２０）が、前記突出部（２５）と前記ネック状端部（２３）との間に形成された空間（２６）内に延在することを特徴とする、請求項５又は６に記載のピストン。
8. 内燃機関の油冷却式ピストンのためのスライドシューであって、該スライドシューは、ばね要素（２０）を介して連接棒（１３）の連接棒ヘッド（１４）に押し付け可能であり、ワンピースとして実施された前記スライドシューと前記ピストン下部分との間に、前記ワンピースのスライドシューのための案内面（２１）が形成されているスライドシューにおいて、前記ばね要素（２０）が、前記スライドシューの軸方向において少なくとも部分的に、前記ワンピースのスライドシューの前記案内面（２１）に平行に延在することを特徴とする、請求項１に記載のスライドシュー。
9. 請求項２から７のいずれか一項に記載の特徴を有することを特徴とする、請求項８に記載のスライドシュー。

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