JPH04292558A - 内燃機関のためのピストン - Google Patents
内燃機関のためのピストンInfo
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- JPH04292558A JPH04292558A JP156091A JP156091A JPH04292558A JP H04292558 A JPH04292558 A JP H04292558A JP 156091 A JP156091 A JP 156091A JP 156091 A JP156091 A JP 156091A JP H04292558 A JPH04292558 A JP H04292558A
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- piston
- radius
- expansion sleeve
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- combustion engine
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- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 5
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/0015—Multi-part pistons
- F02F3/0023—Multi-part pistons the parts being bolted or screwed together
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/02—Pistons having means for accommodating or controlling heat expansion
- F02F3/04—Pistons having means for accommodating or controlling heat expansion having expansion-controlling inserts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J1/00—Pistons; Trunk pistons; Plungers
- F16J1/005—Pistons; Trunk pistons; Plungers obtained by assembling several pieces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/04—Heavy metals
- F05C2201/0433—Iron group; Ferrous alloys, e.g. steel
- F05C2201/0448—Steel
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は請求項１の上位概念に記
載の内燃機関のためのピストンに関する。
載の内燃機関のためのピストンに関する。
【０００２】
【従来の技術】この種のピストンにあっては、膨脹スリ
ーブとピストンとの接触面上で膨脹スリーブとピストン
とが接触しており、該接触面はピストン長手方向軸線に
対して鉛直に延びている平面に向って極く僅かだけ傾斜
している。その際ピストン側の受容面の傾斜は、加工技
術的に有利な点を有している。つまりその大きさは良好
な加工を達成するのに必要な大きさと同程度の大きさで
ある。その際傾斜は、夫々リング状の球面区分によって
形成されており、同時にこの区分は、分離された移行半
径を介して夫々の膨脹スリーブのために設けられた孔の
壁内に移行している。この場合夫々に付属する膨脹スリ
ーブの接触面は、ピストン側の受容面が凹形に形成され
ているのに対応して凸形に形成されている。その際両接
触面の曲率は、夫々異なっていて、冷態時接触面間に、
外方に向って拡径されたリングギャップが発生するよう
になっている。リングギャップの大きさは、これが応力
のかかった状態ではもはや存在せず、かつ半径方向の接
触力がほぼ等しい大きさになるように設計されている。
ーブとピストンとの接触面上で膨脹スリーブとピストン
とが接触しており、該接触面はピストン長手方向軸線に
対して鉛直に延びている平面に向って極く僅かだけ傾斜
している。その際ピストン側の受容面の傾斜は、加工技
術的に有利な点を有している。つまりその大きさは良好
な加工を達成するのに必要な大きさと同程度の大きさで
ある。その際傾斜は、夫々リング状の球面区分によって
形成されており、同時にこの区分は、分離された移行半
径を介して夫々の膨脹スリーブのために設けられた孔の
壁内に移行している。この場合夫々に付属する膨脹スリ
ーブの接触面は、ピストン側の受容面が凹形に形成され
ているのに対応して凸形に形成されている。その際両接
触面の曲率は、夫々異なっていて、冷態時接触面間に、
外方に向って拡径されたリングギャップが発生するよう
になっている。リングギャップの大きさは、これが応力
のかかった状態ではもはや存在せず、かつ半径方向の接
触力がほぼ等しい大きさになるように設計されている。
【０００３】膨脹スリーブ側とピストン側との相互の接
触面をこのように構成することは、それ自体は公知であ
り、例へば西ドイツ国特許第２６４７２５０号明細書に
所定の実施例が公開されている。該明細書に基く接触領
域の構成の特異性は、接触面のための曲率半径の中心点
が、膨脹スリーブ上とピストンの内方とで膨脹ねじの軸
線上に共通に配置されていないことである。この特異性
は実際上殆んど実現不可能である。この両曲率半径の中
心点は、一般的に膨脹ねじ軸線得上に位置し、その際該
中心点は軸方向で互いに分離されているだけである。
触面をこのように構成することは、それ自体は公知であ
り、例へば西ドイツ国特許第２６４７２５０号明細書に
所定の実施例が公開されている。該明細書に基く接触領
域の構成の特異性は、接触面のための曲率半径の中心点
が、膨脹スリーブ上とピストンの内方とで膨脹ねじの軸
線上に共通に配置されていないことである。この特異性
は実際上殆んど実現不可能である。この両曲率半径の中
心点は、一般的に膨脹ねじ軸線得上に位置し、その際該
中心点は軸方向で互いに分離されているだけである。
【０００４】膨脹スリーブとピストンとの間のこの種の
接触面の構成にあっては、膨脹スリーブを受容するため
の孔の内方で使用可能なスペースが、半径方向で極端に
小さいという問題がある。このため接触面は、ピストン
の内方で半径方向に向って外方に夫々可能な限り幅広く
利用されるようになっていなければならない。そのため
充分に大きな移行半径が、膨脹スリーブを受容している
孔の円筒状の壁面内の凹形の受容面によって実現され得
ないようなことがしばしば発生する。このことが所定の
場合に特に高い負荷を発生せしめており、該負荷は、前
述の曲率半径の領域内でピストン材料の内方に割れを発
生せしめる恐れがある。
接触面の構成にあっては、膨脹スリーブを受容するため
の孔の内方で使用可能なスペースが、半径方向で極端に
小さいという問題がある。このため接触面は、ピストン
の内方で半径方向に向って外方に夫々可能な限り幅広く
利用されるようになっていなければならない。そのため
充分に大きな移行半径が、膨脹スリーブを受容している
孔の円筒状の壁面内の凹形の受容面によって実現され得
ないようなことがしばしば発生する。このことが所定の
場合に特に高い負荷を発生せしめており、該負荷は、前
述の曲率半径の領域内でピストン材料の内方に割れを発
生せしめる恐れがある。
【０００５】冒頭で述べた形式のピストンの場合に、膨
脹ねじを支持している膨脹スリーブの接触面を直径方向
で小さく構成することが、西ドイツ国特許出願公開公報
第１２７８７号明細書に公開されている。この構成にあ
っては、当該接触面がねじ軸線に対し鉛直に位置する平
面に向って可成り強く傾斜している。膨脹スリーブがピ
ストン内に装入された不動の中間部材上ではなしに、ピ
ストンの基本材料上に直接載置されているようなピスト
ンにあっては、このように傾斜した接触面とそれに接続
している移行半径との、寸法精度の仕上げは困難である
。それは、この面が夫々盲孔の端部に位置しているから
である。
脹ねじを支持している膨脹スリーブの接触面を直径方向
で小さく構成することが、西ドイツ国特許出願公開公報
第１２７８７号明細書に公開されている。この構成にあ
っては、当該接触面がねじ軸線に対し鉛直に位置する平
面に向って可成り強く傾斜している。膨脹スリーブがピ
ストン内に装入された不動の中間部材上ではなしに、ピ
ストンの基本材料上に直接載置されているようなピスト
ンにあっては、このように傾斜した接触面とそれに接続
している移行半径との、寸法精度の仕上げは困難である
。それは、この面が夫々盲孔の端部に位置しているから
である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
で述べた形式のピストンを可能な限り簡単な手段で製作
できるようにすることにある。
で述べた形式のピストンを可能な限り簡単な手段で製作
できるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題は、請求項１に
記載の特徴に基く接触面の構成によって解決することが
できた。
記載の特徴に基く接触面の構成によって解決することが
できた。
【０００８】有利な構成が請求項２に述べられている。
【０００９】
【発明の効果】本発明の解決策の基本的な利点は、膨脹
スリーブとピストンの対応支承部との間の接触面の傾斜
を全体でより大きくすることにより、膨脹スリーブを受
容している孔の直径が規定されている場合、膨脹スリー
ブとピストン側の対応支承部との間により大きな力の伝
達面を形成することができるという点である。これによ
って接触領域の半径方向の膨脹が、接触面の傾斜がより
小さい場合に較べて減少し、その結果、ピストン側の接
触面のより大きな移行半径のためのスペースを、膨脹ス
リーブを受容しているピストン孔の円筒状の壁内に設け
ることができるようになる。
スリーブとピストンの対応支承部との間の接触面の傾斜
を全体でより大きくすることにより、膨脹スリーブを受
容している孔の直径が規定されている場合、膨脹スリー
ブとピストン側の対応支承部との間により大きな力の伝
達面を形成することができるという点である。これによ
って接触領域の半径方向の膨脹が、接触面の傾斜がより
小さい場合に較べて減少し、その結果、ピストン側の接
触面のより大きな移行半径のためのスペースを、膨脹ス
リーブを受容しているピストン孔の円筒状の壁内に設け
ることができるようになる。
【００１０】曲がった受容面は、同時に円筒状の孔壁内
で接線状に延びている移行半径を構成しているので、移
行半径はこれを、理想的な大きさに形成することができ
る。
で接線状に延びている移行半径を構成しているので、移
行半径はこれを、理想的な大きさに形成することができ
る。
【００１１】
【実施例】本発明の実施例を図面に示し、次にこれを説
明する。
明する。
【００１２】符号１でピストンを表わし、符号２で膨脹
スリーブを表わしている。応力がかかった状態では、接
触は点Ａと点Ｂとの間で行われる。ピストン側の接触面
乃至膨脹スリーブ面の曲率半径Ｒ１及びＲ２は異なって
おり、その大きさは、応力のかかった状態で接触力が、
ＡとＢとの間の全接触面の内方でほぼ等しい大きさにな
るように設計されている。その際膨脹スリーブ２とピス
トン１との材料が異なっていれば、それに対応するよう
に考慮しておかなければならない。ＡとＢとの領域内で
半径方向に向って外方に拡径されているギャップにあっ
ては、膨脹スリーブ２の材料が、夫々ピストン１の弾性
係数よりもより大きな弾性係数を有している。その際例
へばピストン１は軽金属から成り、膨脹スリーブ２は鋼
材から成っていて宜い。
スリーブを表わしている。応力がかかった状態では、接
触は点Ａと点Ｂとの間で行われる。ピストン側の接触面
乃至膨脹スリーブ面の曲率半径Ｒ１及びＲ２は異なって
おり、その大きさは、応力のかかった状態で接触力が、
ＡとＢとの間の全接触面の内方でほぼ等しい大きさにな
るように設計されている。その際膨脹スリーブ２とピス
トン１との材料が異なっていれば、それに対応するよう
に考慮しておかなければならない。ＡとＢとの領域内で
半径方向に向って外方に拡径されているギャップにあっ
ては、膨脹スリーブ２の材料が、夫々ピストン１の弾性
係数よりもより大きな弾性係数を有している。その際例
へばピストン１は軽金属から成り、膨脹スリーブ２は鋼
材から成っていて宜い。
【００１３】曲ったピストン接触面のための曲率半径Ｒ
１の中心と、曲った膨脹スリーブの接触面のための曲率
半径Ｒ２の中心とは、夫々孔軸線の近傍に位置し、その
際曲率半径Ｒ１の長さとその中心の位置とは、ピストン
接触面の接線状の移行部が膨脹スリーブ受容孔の円筒状
の領域内に位置するように配置されている。
１の中心と、曲った膨脹スリーブの接触面のための曲率
半径Ｒ２の中心とは、夫々孔軸線の近傍に位置し、その
際曲率半径Ｒ１の長さとその中心の位置とは、ピストン
接触面の接線状の移行部が膨脹スリーブ受容孔の円筒状
の領域内に位置するように配置されている。
【図１】ピストンの受容孔内で支承されている膨脹スリ
ーブの部分断面図である。
ーブの部分断面図である。
１ ピストン
２ 膨脹スリーブ
Claims (2)
- 【請求項１】 内燃機関のためのピストンであって、
シャフト領域を形成している下方部分と、これに膨脹ね
じを介して結合されかつ底部とリング領域とを形成して
いる上方部分と、を備えており、この場合ピストン下方
部分内の膨脹ねじが、ピストン下方部分内の夫々の孔に
係合している膨脹スリーブ上に載置され、その材料は、
ピストン下方部分のそれに比して高い弾性係数を有して
おり、またこの場合膨脹スリーブとピストン下方部分と
の間の夫々の接触は、応力が作用していない状態では、
傾斜して互いに向い合って延びている面を介して行われ
ており、その際この状態で重なり合って位置している面
の間に、半径方向で外方に向って拡径されたリングギャ
ップが位置し、その大きさは、接触面が同一のバイアス
で応力を負荷された状態では、ギャップなしに互いに並
んで位置するように設計されている形式のものにおいて
、膨脹スリーブ（２）のためのピストン（１）の接触面
が、曲率半径Ｒ１を介して膨脹スリーブ（２）を含有す
る孔の套面内で接線状に移行し、該曲率半径Ｒ１の値は
、そこの孔の半径とピストン側の膨脹スリーブ接触部の
内周の半径との差よりも大きいことを特徴とする、内燃
機関のためのねじ結合されたピストン。 - 【請求項２】 ピストン側の接触面が、ピストン長手
方向軸線に対して鉛直に位置している平面に関し、その
内周上で１０°よりもより大きい傾斜を有していること
を特徴とする、請求項１記載のピストン。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4000846.0 | 1990-01-13 | ||
| DE19904000846 DE4000846A1 (de) | 1990-01-13 | 1990-01-13 | Verschraubter kolben fuer verbrennungsmotoren |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04292558A true JPH04292558A (ja) | 1992-10-16 |
| JP3065361B2 JP3065361B2 (ja) | 2000-07-17 |
Family
ID=6398028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3001560A Expired - Fee Related JP3065361B2 (ja) | 1990-01-13 | 1991-01-10 | 内燃機関のためのピストン |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3065361B2 (ja) |
| DE (1) | DE4000846A1 (ja) |
| FR (1) | FR2657120B1 (ja) |
| GB (1) | GB2239927B (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10222938A1 (de) * | 2002-05-24 | 2004-02-19 | Mahle Gmbh | Kolben für Verbrennungsmotoren |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2147816A (en) * | 1936-11-02 | 1939-02-21 | Thompson Prod Inc | Joint structure |
| GB518861A (en) * | 1938-10-19 | 1940-03-08 | Thompson Prod Inc | Improvements in and relating to joint structures |
| US2552004A (en) * | 1946-05-29 | 1951-05-08 | Wright Aeronautical Corp | Washer-capscrew combination |
| FR1552796A (ja) * | 1967-01-17 | 1969-01-10 | ||
| GB1467644A (en) * | 1974-12-13 | 1977-03-16 | Wellworthy Ltd | Pistons |
| DE2660387C2 (de) * | 1976-10-20 | 1983-03-10 | Mahle Gmbh, 7000 Stuttgart | Verschraubter Kolben für Verbrennungsmotoren |
-
1990
- 1990-01-13 DE DE19904000846 patent/DE4000846A1/de active Granted
-
1991
- 1991-01-10 GB GB9100541A patent/GB2239927B/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-01-10 JP JP3001560A patent/JP3065361B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1991-01-11 FR FR9100307A patent/FR2657120B1/fr not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2657120B1 (fr) | 1992-06-05 |
| DE4000846C2 (ja) | 1991-12-19 |
| GB2239927A (en) | 1991-07-17 |
| GB2239927B (en) | 1993-12-08 |
| DE4000846A1 (de) | 1991-07-18 |
| FR2657120A1 (fr) | 1991-07-19 |
| JP3065361B2 (ja) | 2000-07-17 |
| GB9100541D0 (en) | 1991-02-20 |
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Legal Events
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