JP4209385B2 - 内燃機関のためのピストン - Google Patents

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Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載の内燃機関のためのピストンに関する。
このような形式のピストンが、例えばドイツ連邦共和国特許第２６４７２５０号明細書又はドイツ連邦共和国特許第４０００８４６号明細書につき公知である。これらのピストンでは、膨張スリーブとピストンとが接触する、膨張スリーブの載着面とピストンの載着面とが、ピストン長手方向軸線に対して通常に延びる平面に対して極わずかにだけ傾斜している。この場合に、ピストン側の収容面の傾斜は加工技術的な利点のみを有しており、それ故、良好な加工を達成するために不可欠な程度だけ大きくなっている。この場合、傾斜はそれぞれ環状の球欠区分によって得られる。この区分は、別の移行半径を介して、それぞれの膨張スリーブのために設けられた孔の壁に移行している。それぞれの所属の膨張スリーブの載着面は、ピストン側の収容面が凹状に形成されている場合には、対応して凸状に形成されている。この場合に両方の載着面の湾曲は、冷間状態において外側方向に広がる環状ギャップが載着面の間に生じる場合には異なっている。環状ギャップの大きさは、等しいプレロード下で緊締された状態ではギャップなしに接触しているように設計されている。
ドイツ連邦共和国特許第２６４７２５０号明細書では、孔の内側領域、すなわち具体的には膨張スリーブのための載着面の内側の縁部の過負荷を阻止するためには、膨張スリーブの円形凸状の載着面の曲率半径の中心を、ピストン下部の凹状の対応面の曲率半径とは異なり、膨張スリーブの長手方向軸線の隣に設けることが提案される。これにより、膨張スリーブとピストン下部との間の第１の接触部は、半径方向で見て、膨張スリーブとピストン下部との間の載着面の中央範囲で得られる。ねじを締め付けた場合には、互いに向かい合った載着面は、中央の第１の接触線を起点として完全な接触を得る。
ドイツ連邦共和国特許第４０００８４６号明細書による構成では、膨張スリーブのためのピストンの載着面が曲率半径Ｒ１を介して接線状に、膨張スリーブを有する孔の周面に移行している。この曲率半径Ｒ１の値は、孔の半径と、ピストン側の膨張スリーブ載着面の内周の半径との差よりも大きくなっている。このことにより、膨張スリーブとピストンの対応支承部との間の載着面の全体としてより大きい傾斜により、膨張スリーブと、ピストン側の対応支承部との間のより大きい力伝達面が、膨張スリーブを収容する孔の所定の直径時に得られる。
この構成により、緊締された状態において、載着面の所定の範囲の間の接触力はほぼ等しい大きさになるが、しかしながら、この範囲は、膨張スリーブの収容孔の縁部のまだ極めて近傍に位置しており、これにより、ピストンの過負荷に基づく応力亀裂の危険が排除されていない。
そこで本発明の課題は、冒頭で述べた形式のピストンを改良して、簡単に製造可能であり、従来技術に比べて改良された、結合するピストン部材からピストンへの改良された力導入を可能にするものを提供することである。
この課題は、請求項１に記載の特徴により解決される。
基本的な利点は、押圧部材とピストンの対応支承部との間の載着面の正確に規定された接触範囲にある。これにより、ピストン下部への力導入が、ピストンに亀裂又は変形が生じることなしに可能になる。特に膨張ねじの締め付け時には、押圧部材と載着面との間のギャップが、ピストン直径で測定して半径方向外側から内側へ閉じられ、これにより、ピストン下部に存在する、押圧部材を収容するための孔が負荷解除されている。これにより、塑性変形はほぼ排除されている。同様に、押圧部材収容のための孔の、楕円状の部分から円筒状の部分への載着面の移行範囲が、接触力の減じられたてこ作用により決定的に負荷解除される。
次に本発明の実施例を図面につき説明する。
ピストン下部１が、孔軸線若しくは膨張ねじ軸線３を備えた孔４を有している。この孔４には、球の形に成形された、半径ｒｋを備えた載着面６を有する押圧部材２が配置されている。孔自体は半径ａを有しており、空間座標ｚの方向で見て終端範囲に、請求項１に記載の式による、大きい半軸線ｃを有する長く延びた回転楕円の形に形成されている。この場合、長く延びた回転楕円体の座標軸ｚは、押圧部材２を収容するための孔の軸線３と一致している。これにより、載着面の、サイズに適った設計に対応して、緊締されていない状態では、押圧部材２の球状の載着面６と、ピストン１に設けられた孔の楕円形の載着面５とは符号７により示した点で接触する。これらの点７は、半径方向外側へ向かって孔直径の極めて近傍に位置している。膨張ねじの締め付けにより、これらの点７は、ギャップが閉じられた状態になるまで、楕円状の載着面５に沿って半径方向内側へ移動する。これにより、ピストン下部への最適な力導入が、ピストンにおける亀裂形成又は塑性変形なしに得られる。
ピストンの収容孔内に到達した押圧部材を示す横断面図である。
ピストン下部の本発明による載着面の装置／構成を示す図である。
図１による載着面の詳細な横断面図である。

Claims (1)

  1. 内燃機関のためのピストンであって、軸範囲を形成する下部と、該下部に膨張ねじを介して結合された、ピストンクラウンと環状範囲とを形成するピストン上部とが設けられており、ピストン下部内に設けられた膨張ねじが、ピストン下部に設けられたそれぞれの孔に係合する押圧部材に位置しており、押圧部材とピストン下部との間のそれぞれの接触が、互いに傾斜されて延びる面を介して得られるようになっている形式のものにおいて、
    押圧部材（２）のためのピストン下部（１）の載着面が、一般的な式ｘ２／ａ２＋ｙ２／ａ２＋ｚ２／ｃ２＝１の長く延びた回転楕円体の面に従っており、ｘ，ｙ及びｚが、空間軸線を規定しており、かつａ及びｃが、ａ＜ｃにより半軸線を規定しており、
    長く延びた回転楕円体の空間軸線ｚが、押圧部材（２）を収容するためのそれぞれの孔の軸線と一致しており、かつ押圧部材（２）の載着面が、一般的な式ｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝ｒｋ ２ の球の面に従っており、ｒｋ＜ａであることを特徴とする、内燃機関のためのピストン。
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