JP3189489U - 内燃機関のためのピストン - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関のピストンであって、閉鎖エレメントが、ピストン行程時に閉鎖エレメントに作用する力に対して確実に位置固定されているようにしたピストンを提供する。
【解決手段】環状に延びる外側のクーリングチャンネル１９と、内側の冷却室２１とを備えた内燃機関用のピストン１０であって、冷却室２１の冷却室底部２２は、開口を有し、開口は、別個の閉鎖エレメント３３により閉じられており、閉鎖エレメント３３は、少なくとも１つの冷却オイル開口３５を有し、前記閉鎖エレメント３３は外縁部に配置された少なくとも２つの係止エレメント３７により、冷却室底部２２の開口の領域に設けられた少なくとも１つの係止溝３４内に緊締されて保持されている。
【選択図】図１

Description

本考案は、内燃機関用のピストンであって、環状に延びる外側のクーリングチャンネルと、内側の冷却室とを有し、該冷却室の冷却室底部が開口を有し、該開口が別個の閉鎖エレメントにより閉鎖されており、該閉鎖エレメントが、少なくとも１つの冷却オイル開口を有し、閉鎖エレメントは、外縁部に配置された少なくとも２つの係止エレメントにより、冷却室底部の開口の領域に設けられた係止溝内に緊締されて保持されている、内燃機関用のピストンに関する。

上述のピストンは、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００８０５５９０８号明細書に開示されている。公知の閉鎖エレメントは、冷却室底部の開口を閉じて、冷却オイルが内側の冷却室からピストンピンの方向に制御されて流出することができるようにし、これによって、ピストンピンを潤滑することができる。この場合に問題となるのは、公知の閉鎖エレメントが、エンジン運転中に、ピストン行程時に該閉鎖エレメントに作用する力に基づいてその座に常に確実に保持されていないことにある。

本考案の課題は、冒頭で述べた形式のピストンを改良して、閉鎖エレメントが、ピストン行程時に閉鎖エレメントに作用する力に対して確実に位置固定されているようにすることである。

この課題を解決した本考案による構成では、閉鎖エレメントが少なくとも２つのばねタブを有し、これらのばねタブがピストン内部に設けられた当付け面にそれぞれ支持されて、閉鎖エレメントが軸方向のプリロードをうけながら係止溝内に保持されているようになっている。

本考案による構成は、ピストン頂部の開口を、ピストン行程時に作用する力に抗して確実かつ効果的に閉じることを可能にする。閉鎖エレメントのばたつきは阻止される。このことは、組み立てられた状態でばねタブと係止エレメントとの間でばねプリロードが作用することにより生じる。ばねプリロードは、軸方向に作用し、閉鎖エレメントを、ピストン行程時に作用する力に抗してその座に安定させる。ばねプリロードは、自体公知の形式で、閉鎖エレメント全体の厚さもしくは閉鎖エレメントの個別の領域の厚さおよび／または閉鎖エレメントに成形されたビードもしくは溝（Sicken）を介して調節され得る。

有利な実施の態様は、従属請求項に記載されている。

有利な実施の形態では、ばねタブが、ボス結合部の領域に設けられた当付け面にそれぞれ支持されている。この領域では、ボスに形成された面領域が当付け面として働く。この場合、少なくとも１つの係止溝が同じくボス結合部の領域に設けられていて、これにより最適なばねプリロードを達成することができると有利である。

少なくとも２つの係止エレメントおよび／または少なくとも２つのばねタブは、有利には正反対の側に位置している。この配置により、有利な力配分が保証されている。

係止エレメントは、有利には係止舌片として形成されている。これらの係止舌片は、極めてフレキシブルかつばね弾性的である。

閉鎖エレメントは、有利には２つ以上の冷却オイル開口を有している。これにより極めて正確に調量された量のオイルが内側の冷却室からピストン頂部の方向に流出することができる。閉鎖エレメントは、任意の材料から製造されていてよい。この場合、鋼製ばね金属薄板が良好に適していることが判った。

閉鎖エレメントの少なくとも１つの冷却オイル開口は、通常は円形の開口として、または閉鎖エレメントの縁部から内方に向かって延びるスリットとして形成されていてよい。

係止エレメントおよび／またはばねタブは、半径方向内側に延びるスリットにより画定されていてよい。これらのスリットは、閉鎖エレメントの縁部から内側に向かって延び、同様に冷却オイル開口としても働く。同時に、係止エレメントもしくはばねタブのフレキシビリティが高められる。

さらに、ピストン内部と閉鎖エレメントとの間でばねタブの領域に、狭い間隙が設けられていてよい。この間隙は同様に冷却オイルの流れのコントロールのために働くことができる。

冷却室底部の開口および閉鎖エレメントは、通常、主に円形に形成されている。冷却室底部の開口が楕円形または長孔として形成されている場合、閉鎖エレメントは有利にはこの開口に対応する形状を有している。

本考案によるピストンは、一体的な、つまり一部分から成るピストンとして形成されていてよい。ピストンはピストン上側部分および／またはピストン下側部分から製造されていてよい。これらのピストン上側部分およびピストン下側部分は、鋳造部分または鍛造部分であってよく、たとえば鋼材料から製造されていてよい。接合方法として、たとえば摩擦溶接が提供されている。

本考案の実施の形態を以下に添付の図面につき詳しく説明する。図面は概略的であり縮尺通りではない。

本考案によるピストンの実施の形態を示す断面図である。 図１に示したピストンを９０°回転させた位置で示す断面図である。 図１に示したピストンを下から見た図である。 図１に示したピストン用の閉鎖エレメントである。 図４に示した閉鎖エレメントを備えた図１に示したピストンを部分的な断面で示す斜視図である。 図５に示した閉鎖エレメントの部分的な拡大図である。

図１から図３は、本考案によるピストン１０の１つの実施の形態を示している。ピストン１０は、本実施の形態では、鋼材料から鍛造されている。本考案によるピストン１０は、本実施の形態では、複数の部分から成るピストンであり、ピストン上側部分１１とピストン下側部分１２とから組み立てられている。ピストン上側部分１１は、燃焼キャビティ１３の壁領域１３ａと、環状に延びるトップランド（Feuersteg）１４と、ピストンリングを収容するための複数のリング溝を備えた環状に延びるリング溝部分１５とを形成している。ピストン下側部分１２は、ピストンボス１７と、ボス結合部１８とを備えたピストンスカート１６を有している。ピストンボス１７は、ピストンピンを収容するためのボス孔１７ａを備えている。ピストン下側部分は、さらに燃焼キャビティ１３の底部領域１３ｂを形成する。ピストン上側部分１１とピストン下側部分１２とは、環状に延びる外側のクーリングチャンネル１９を形成している。ピストン下側部分１２は、さらに中心の内側冷却室２１を有している。冷却室２１の冷却室底部２２は、本実施の形態ではほぼ長孔形状の開口２３（図２および図３を参照）を備えている。ピストン上側部分１１およびピストン下側部分１２は、外側の接合シーム２４および内側の接合シーム２５を介して、たとえば溶接法またはろう接法により互いに結合されている。冷却オイル通路２６は、ピストン下側部分１２に設けられており、クーリングチャンネル１９を冷却室２１に接続している。冷却オイル通路２６は、クーリングチャンネル１９を起点として冷却室２１の方向に角度を成して下方に向かって延びている。

図４〜図６は、冷却室底部２２の開口２３が閉鎖エレメント３３により閉じられていて、該閉鎖エレメント３３が、開口２３を確実に閉じることができるように、当該開口２３に対してほぼ対応するように形成されていることを詳細に示している。閉鎖エレメント３３は、本実施の形態では、約０．８ｍｍの厚さのばね金属薄板であり、開口２３内に緊締されて保持されている。このためには、ピストン下側部分１２のピストン内部の開口２３の領域に、中心に配置された互いに向かい合う２つの係止溝３４が設けられている。代わりに、環状に延びる単独の係止溝が設けられていてもよい。

特に図４から判るように、閉鎖エレメント３３は、本実施の形態では、中心開口４１ａを備えたほぼ長方形の基体４１を有している。基体４１の形状は、冷却室底部２２の開口２３に対応していて、これによりこの開口２３を確実に閉じることができる。基体４１の長手方向側には、ばね弾性的なそれぞれ２つの係止エレメント３７が設けられている。これらの係止エレメント３７は、対になって正反対の側に配置されている。本実施の形態では係止舌片として形成された係止エレメント３７は、半径方向内方に向かって延びるスリット３５によって互いに分離されている。これらのスリットはそれぞれ丸み部３６に通じている。基体４１の両方の横方向側には、それぞれ１つのばねタブ（Federlappe）３８が設けられている。これらのばねタブ３８は、基体４１への移行領域で半径方向内方に向かって延びる、丸み部３６に通じるスリット３５によって画定されている。スリット３５および丸み部３６は、中心開口４１と共に冷却オイル開口として働く。冷却オイル開口は、運転中に、内部の冷却室２１からピストンピンの方向に向かう冷却オイルの流出を可能にする。スリット３５および丸み部３６は、本実施の形態では、閉鎖エレメント３３から打ち抜かれている。

組み立てのために、閉鎖エレメント３３はボス孔１７の方向から冷却室底部２２の開口２３内へと押し込まれる。この場合、まずばねタブ３８がピストン１０の内室の当付け面３９に当て付けられる。当付け面３９は、ボス結合部１８の領域で係止溝３４の下方に形成されている。

組み立てのさらなる過程において、閉鎖エレメント３３はさらに冷却室２１の方向に押し込まれるので、ばねタブ３８はプリロードをかけられる。係止エレメント３７が係止溝３４に到達すると、係止エレメント３７はまずばね弾性的に撓み、次いでばねプリロードを維持しながら係止溝３４内に係合する。閉鎖エレメント３３の基体４１は、冷却室底部２２の開口２３を実質的に完全に覆う。所望の場合には、狭い間隙４２が基体４１とピストン内部との間に残り、この間隙は別の冷却オイル開口として機能してよい（図３を参照）。

結果として、組み付けられた状態で、ばねタブ３８と、閉鎖エレメント３３の係止エレメント３７との間でばねプリロードが作用する。このばねプリロードは、軸方向に作用し、閉鎖エレメント３３を、ピストン行程時に作用する力に対してその座に安定させる。ばねプリロードは、自体公知の形式で閉鎖エレメント３３全体の厚さに基づいて、もしくは閉鎖レメント３３の個別の領域の厚さに基づいてかつ／または閉鎖エレメント３３内に加工されたビード（図示せず）に基づいて調節され得る。

Claims (13)

1. 環状に延びる外側のクーリングチャンネル（１９）と、内側の冷却室（２１）とを備えた内燃機関用のピストン（１０）であって、
   前記冷却室（２１）の冷却室底部（２２）は、開口（２３）を有し、該開口（２３）は、別個の閉鎖エレメント（３３）により閉じられており、該閉鎖エレメント（３３）は、少なくとも１つの冷却オイル開口（３５）を有し、前記閉鎖エレメント（３３）は外縁部に配置された少なくとも２つの係止エレメント（３７）により、前記冷却室底部（２２）の前記開口（２３）の領域に設けられた少なくとも１つの係止溝（３４）内に緊締されて保持されている、内燃機関用のピストン（１０）において、
   前記閉鎖エレメント（３３）は、少なくとも２つのばねタブ（３８）を有し、該ばねタブ（３８）は、ピストン内部に設けられた当付け面（３９）にそれぞれ支持されて、前記閉鎖エレメント（３３）が軸方向のプリロードをうけながら前記係止溝（３４）内に保持されていることを特徴とする、内燃機関用のピストン。
2. 前記ばねタブ（３８）は、ボス結合部（１８）の領域に設けられた当付け面（３９）にそれぞれ支持されている、請求項１記載のピストン。
3. 前記少なくとも１つの係止溝（３４）は、前記ボス結合部（１８）の領域に設けられている、請求項１記載のピストン。
4. 前記少なくとも２つの係止エレメント（３７）および／または前記少なくとも２つのばねタブ（３８）は、互いに正反対の側に位置している、請求項１記載のピストン。
5. 前記係止エレメント（３７）は、係止舌片として形成されている、請求項１記載のピストン。
6. 前記閉鎖エレメント（３３）は、２つ以上の冷却オイル開口（３５）を有している、請求項１記載のピストン。
7. 前記閉鎖エレメント（３３）の前記少なくとも１つの冷却オイル開口（３５）は、該閉鎖エレメント（３３）の縁部から半径方向内方に向かって延びるスリットとして形成されている、請求項１記載のピストン。
8. 前記係止エレメント（３４）および／または前記ばねタブ（３８）は、前記閉鎖エレメント（３３）の縁部から半径方向内方に向かって延びるスリットによりそれぞれ画定されている、請求項１記載のピストン。
9. 前記ピストン内部と前記閉鎖エレメント（３３）との間で、前記ばねタブ（３８）の領域に、狭い間隙（４２）が設けられている、請求項１記載のピストン。
10. 前記冷却室底部（２２）の前記開口（２３）と、前記閉鎖エレメント（３３）とはほぼ円形に形成されている、請求項１記載のピストン。
11. 前記冷却室底部（２２）の前記開口（２３）は、楕円形に、または長孔として形成され、前記閉鎖エレメント（３３）は該開口（２３）に対応するように形成されている、請求項１記載のピストン。
12. 前記閉鎖エレメント（３３）は、鋼製ばね金属薄板から製造されている、請求項１記載のピストン。
13. 当該ピストンは、ピストン上側部分（１１）とピストン下側部分（１２）とを備えた２部分から成るピストンとして形成されている、請求項１記載のピストン。

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