JP3290671B2 - 四サイクル内燃機関用ピストン - Google Patents

四サイクル内燃機関用ピストン

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃焼室に近いスチール製
のピストンクラウンと、該燃焼室から離れた側の鋳鉄製
のスカートとを備え、該ピストンクラウンと該スカート
が１つの円に沿つて配置された軸線方向に延びるねじに
より一緒に保持され、該ピストンクラウンが環状の接触
面（即ち、ピストンクラウンに加わる軸方向荷重を受け
る支持面）を介してスカートと係合され、該スカート内
には連結棒の一端部のための軸受が配置され、該連結棒
を通して冷却液がピストンクラウンに供給され、該ピス
トンクラウンが、燃焼室に向けられかつ冷却液が供給さ
れる盲穴を有する、四サイクル往復動内燃機関用ピスト
ン、好ましくは、割出しピストン、すなわち回転ピスト
ンに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明か解決しようとする課題】この
種のピストンは１９７８年に発行された定期刊行物ＭＴ
Ｚ、Ｈｅｆｔ９、Ｓｅｉｔｅ３６４、Ｂｉｌｄ２１から
知られている。このピストンにおいては、ねじがピスト
ンクラウンの環状の接触面、すなわち、支持面を通して
延び、該環状の接触面、すなわち、支持面の内側のピス
トンクラウンの表面には、連結棒を通して潤滑液が供給
される凹陥部が形成されている。ピストンクラウン全体
にわたって配置された盲穴か該凹陥部から燃焼室に向か
って延び、そして該盲穴には、ピストンの垂直方向の往
復動により冷却液が供給される。この種の冷却は、飛沫
冷却として知られている。この種のピストンは、比較的
に低い着火圧力においては一般に満足な性能を発揮する
ことが判明しているが、着火圧力を２００バールよりも
高くするための開発が行われている。
【０００３】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、前述し
た種類のピストンを２００バールよりも高い着火圧力に
好適であるように改良することである。
【０００４】それ故に、本発明によれば、ねじが常にピ
ストンクラウンに形成された環状の接触面の外側に配置
され、盲穴もまた常に該接触面の外側に配置され、およ
び該各盲穴が、スカート内のダクトにより冷却液を供給
するために連結棒に接続されたスプレーノズルを収納
し、および環状の接触面と、該接触面と接触するスカー
トの面とのそれぞれが互いに平行になされている。環状
の接触面がねじの円からピストンの中心部に近い位置に
配置されている、すなわち、着火時にピストンクラウン
の頂面にわたって働く力が該接触面に働くように環状の
接触面をねじや穴等に妨げられないようにしたので、環
状の接触面と該接触面と接触するスカートの面とのそれ
ぞれが互いに平行に維持される構成と相俟って、燃焼中
に発生する力を該接触面を介して該スカートおよび連結
棒に均一に伝達することを保証する堅固で強靭なピスト
ンクラウンの構造体を有するピストンを得ることができ
る。盲穴がスプレーノズルを備えているので、最も高温
の該クラウンの部分が冷却の目標にされ、それにより効
率的な冷却を行なうことができる。
【０００５】
【実施例】本発明の一実施例を添付図面について以下に
さらに詳細に説明する。図１を参照すると、このピスト
ンは、主に、スチール製のクラウン１と、鋳鉄製、好ま
しくは、長球形の鋳物鉄製スカート２とを備えている。
このピストンは、四サイクルディーゼル機関用であり、
図１に単に図解的に示したシリンダ３０内で移動する。
シリンダ３０およびピストンクラウン１は燃焼室３１を
画成している。燃焼室３１中には、燃料噴射器（詳細に
図示していない）を通して燃料が噴射される。図１は、
クラウン１に対して半径方向に或る角度だけ傾斜して延
びる二つの燃料の流れ３２を示している。このピストン
は、割出しピストン、すなわち、回転ピストンであり、
すなわち、作動中、その長手方向の軸線３のまわりに、
小角度づつ段階的に回転し、各々の段階はスカート２内
に装着された連結棒４の枢動により開始される。連結棒
４の最上端部は、スカート２の相応した球形の凹部５内
に係合される球形頭部の形態に相応して形成されてい
る。ステップ機構（詳細に示していない）が球形頭部の
環状凹部７とスカート２の境界面８の間の室６内に収納
されており、そして周知の態様で連結棒４の枢動を、隋
性で回転する作用を伴う、ピストンの回転に変換する。
環状の球形の胴体９が図１の最下部に示した球形頭部の
側に設けられ、かつスカート２の肩部２‘と該スカート
２内の軸受、すなわち、推力リング１０との間のフラン
ジ９′を介して固定されている。一つの円に沿って配置
された下側首部を有する８個のねじ１２が推力リング１
０、フランジ９’およびスカート２を貰通して延び、そ
してこれらのボルトのねじを切った端部（図１の最上部
に示した）において、クラウン１の相応したねじを切っ
た盲穴１３内にねじ込まれている。
【０００６】クラウン１の中央領域には、丸天井のよう
な形状の室１４が画成されている。室１４は、スカート
２に向かって開口し、かつスカート２のトラフ状の室１
５と対向している。軸線３に対して垂直に延びる支持面
（環状の接触面）１６がクラウン１内の室１４とボルト
１２の組との間に配置され、そしてねじ１２の円、すな
わちクラウン１に形成された環状のみぞ１７へと連続的
に移行する支持面１６の半径方向外側の境界線以内に支
持面１６が配置されている。みぞ１７内には、ねじ１２
の平滑な部分が貫通して延びている。スカート２には、
みぞ１７の外側に、周囲みぞ２８が形成されている。周
囲みぞ２８中には、支持面１６から突出したクラウンの
壁部の最下端面がみぞ２８の肩部と接触しないように延
びている。その結果、力がクラウン１とスカート２の間
に支持面１６を介してのみ伝達される。
【０００７】図２から明らかであるように、クラウン１
のすべての２個のねじ穴１３の間には、２個の盲穴１８
が形成されている。盲穴１８は、支持面１６の外側に配
置され、そしてクラウン１中に上向きに延びている（図
1）。各々の盲穴１８はスプレーノズル１９を収納して
いる。スプレーノズル１９は、盲穴１８中で上向きに延
び、そしてスカート２内に固定されている。各々のスプ
レーノズル１９は冷却液用穴２０と連通している。冷却
液用穴２０は、ノズル１９からスカート２を通して斜め
下向きに延びている。冷却液は、連続した中央の穴２１
が形成された連結棒４を通して供給される。中央穴２１
の最上端部は室２２において終端している。冷却液用穴
２０は室２２を起点としている。盲穴１８はみぞ１７を
介して相互に連通し、そして６個の半径方向のみぞ２３
を介して室１４、１５と連通している（図3）。半径方
向のみぞ２３は、クラウンの支持面１６と接触したスカ
ートの接触面に形成されている。それ故に、ノズル１９
を通して盲穴１８中に注入された冷去液は半径方向のみ
ぞ２３を通して室１５中に流入する。
【０００８】４個の穴２４がその最も低い部分より上の
室１５からスカート２を通して斜め下向きに且つ外向き
に延びている。各々の穴２４はスカート２内で軸線方向
に配置された下向きに開口した盲穴２５において終端し
ている。それ故に、室１５内に集められた冷却液は穴２
４，２５を通してピストンより下のクランクケース中に
排出される。
【０００９】図１に示すように、軸線方向の盲穴２９が
ノズル１９より下に延び、そしてその最下端部におい
て、スカート２の外周面まで延びる半径方向の穴２９’
と接続されている。穴２９，２９’は、ピストン内に２
組設けられており（図３）、そして冷却液はこれらの穴
を通してピストンの滑動面に潤滑剤として供給される。
【００１０】連結棒１４の穴２１を通して供給された冷
却液は、通常、クランク軸を潤滑するために使用される
潤滑油である。ノズル１９は、燃焼室３１の熱により最
も強く加熱されるクラウン部分を特に、そして強く冷却
することができる。支持面１６を完全にねじの円の内側
に配置することにより、安定したクラウン構造、すなわ
ち、着火時にピストンクラウン１の頂面にわたって働く
力が支持面１６に働くように支持面１６をねじや穴等に
妨げられないようにしたので、環状の支持面１６と該支
持面１６と接触するスカート２の面とのそれぞれが互い
に平行に維持される構造と相俟って堅固で強靭なピスト
ンクラウンの構造が得られ、それにより着火圧力を２０
０バールよりも高くすることが可能になる。また、この
着火圧力を２００バールよりも高くするために、スカー
トにおけるガジオンピン軸受の球形構造が多少寄与して
いる。
【００１１】前述したように盲穴１８を軸線方向に配置
するかわりに、盲穴１８を傾斜させて配置し、例えば燃
焼室の中央部に向かって傾斜させて配置することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】ピストンおよびそれを囲繞するシリンダの部分
を図３の１−１線に沿って裁った軸方向断面図。
【図２】ピストンクラウンを図１のＡで示した方向に見
た図。
【図３】ピストンスカートの平面図。
【符号の説明】
１ ピストンクラウン ２ スカート ４ 連結棒 ５ 凹部 １２ ねじ １４、１５ 室 １６ 支持面（環状の接触面） １８ 盲穴 ２０ 冷却液用穴 ２３ 半径方向のみぞ ３０ シリンダ ３１ 燃焼室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16J 1/00 - 1/24 F02B 1/00 - 23/10 F02F 3/00 - 3/28 F01P 3/10

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃焼室に近いスチール製のピストンクラ
    ウンと、該燃焼室から離れた側の鋳鉄製のスカートとを
    備え、前記ピストンクラウンと前記スカートが１つの円
    に沿って配置された軸線方向に延びるねじにより一緒に
    保持され、前記ピストンクラウンが、該ピストンクラウ
    ンに形成された環状の接触面を介して該スカートと係合
    され、該スカート内には連結棒の一端部のための軸受が
    配置され、前記連結棒を通して冷却液が前記ピストンク
    ラウンに供給され、前記ピストンクラウンが、前記燃焼
    室に向けられかつ冷却液が供給される盲穴を有する、四
    サイクル往復動内燃機関用ピストンにおいて、 前記ねじが常に前記環状の接触面の完全に外側に配置さ
    れ、前記盲穴もまた常に該接触面の外側に配置され、前
    記各盲穴が、前記スカート内のダクトを通して冷却液を
    供給するように前記連結棒に接続されたスプレーノズル
    を収納し、および前記環状の接触面と、該接触面と接触
    する前記スカートの面とのそれぞれが互いに平行になさ
    れていることを特徴とする四サイクル往復動内燃機関用
    ピストン。
  2. 【請求項２】 前記盲穴から放出される冷却液を収納す
    る凹陥部が前記ピストンのスカートと前記ピストンクラ
    ウンの間の前記環状の接触面の内側に設けられたことを
    特徴とする請求項１に記載されたピストン。
  3. 【請求項３】 前記凹陥部が前記ピストンクラウンの環
    状の接触面と接触する前記スカートの表面内の半径方向
    のみぞを通して前記盲穴と連通していることを特徴とす
    る請求項２に記載されたピストン。
  4. 【請求項４】 前記スカート内に装着された前記連結棒
    の端部が球形頭部の形態になされていることを特徴とす
    る請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載され
    たピストン。
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FI103689B1 (fi) 1999-08-13
DK0439995T3 (da) 1993-06-21
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