JPS5930902B2 - 内燃機関用ピストン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ピストン内部に配置された締め付けねじによ
って互いに結合されたピストンヘッドとピストンスカー
トとを有する内燃機関用ピストンであって、ピストンヘ
ッドさピストンスカートとの間の室が前記締め付けねじ
に腐食作用を引起す冷却液体（例えば水）によって充填
されている形式のものに関する。

このような形式のピストンは、イギリス国特許第７１８
６１２号明細書から公知である。

このピストンをオイルによって冷却することには何ら問
題がない。

しかしより効果的な冷却作用を得るために冷却水が使用
されると、２つのピストン部分を互いに結合している締
め付けねじが腐蝕する。

このことは、ピストンヘッドが弛み延いては内燃機関に
著しい破損が生じるという危険をもたらす。

本発明の課題は、複数の部分から構成されていて水冷却
に適しかつ機械的及び熱的高負荷に耐えしかも耐用寿命
が長いピストンを提供することである。

この課題は本発明によれば、各締め付けねじが、ピスト
ンヘッドに固定された液密なスリーブ状筒体によって取
り囲まれており、該筒体がピストンヘッドへの取付は範
囲内では閉じられかつ、冷却媒体案内用室の範囲の外で
ピストンスカートの、クランク軸側下面に向って又はク
ランク軸に向って開かれており、更に該筒体のピストン
ヘッド側端部範囲の内側にはねじ山が設けられており、
このねじ山に、所属の締め付けねじのねじ山がねじ留め
られていることによって解決された。

上記のような手段によって、腐蝕作用を有する冷却媒体
の締め付けねじへの到達が阻止される。

従って締め付けねじは、大きな機械的負荷を吸収できる
が反対に腐蝕に対しては弱いような硬度の高い材料から
製作することができる。

さらにその冷却媒体からの保護性に基づいて締め付けね
じの作用点はピストンヘッドの、燃焼室側の面（即ち冷
却媒体が配置される部分）に極めて近く配設可能となる
。

本発明の１実施例によれば、スリーブ状筒体が、ピスト
ンヘッドに固定されていてかつ締め付けねじをねじ留め
るための内ねじ山を有しているねじ山付スリーブと、該
ねじ山付スリーブに接続されている円筒スリーブとから
成っており、前記ねじ山付スリーブと円筒スリーブとの
間にはシール部材が配置されている。

この構成によれば、筒体の各部分を、その都度の負荷に
適合された種々異なる材料から製作することができる。

ねじ山付スリーブがピストンヘッドに設けられたねじ山
内にねじ込まれて固定されていると有利である。

更に有利にはねじ山付スリーブがピストンヘッドのねじ
山をシールする弾性的なシールつばを備えているとよい
。

これによって各部分の簡単な構造及び簡単な組立てが可
能である。

またねじ山付スリーブは、ピストンヘッドの材料よりも
弾性係数の小さい材料から製作されていると有利である
。

さらにねじ山付スリーブは、ピストンヘッドの材料より
も熱伝導率の小さい金属性材料から製作されていること
が望ましい。

このことによってねじに対する伝熱が阻止される。

これによって加熱によるねじの伸長発生が減少し、従っ
てねじのかミ合い力の低下と延いてはピストンヘッドさ
ピストンスカートとの間の固定的結合の弛み発生等が防
がれる。

ねじ山付スリーブがチタン合金から製作されると有利で
ある。

チタン合金は小さい弾性係数並びに小さい熱伝導率とい
う上記の要求を充たす。

さらに本発明の１実施例によれば円筒スリーブの一方の
端部がねじ山付スリーブの自由端部内に差し込まれてお
り、その画部分の間のオーバーラツプの範囲にシール部
材が配置されている。

このスリーブ状筒体の２分割構造によってねじ山付スリ
ーブ内への内ねじ山の製造が容易に可能となる。

また円筒スリーブがフランジを有しており、該フランジ
を介して締め付けねじのナツトがピストンスカートに支
持されているとよい。

このような部分的構造によって、筒体がその長手方向に
作用する力から確実に解放され、何故ならば引張り力は
ねじ山付スリーブの、前記の両方のねじ山を有する部分
のみを介して伝達され、また締め付けねじのヘッドから
惹起される押し力はフランジを介してピストンスカート
に伝達されるからである。

さらに別の実施例では筒体が、冷却液体室を仕切ってピ
ストンスカートに結合されているウェブを貫通して延び
ており、またウェブとピストンヘッドとの間の接触面に
は、該筒体をリング状に取り囲む別のシール部材が設け
られている。

このことによって締め付けねじへの冷却液体の到達が一
層防止されている。

更に有利には円筒体のシｉル部材とウェブのシール部材
との間に、出口を有する捕集室が設けられているとよく
、これによって第１のシール部材を通流してしまった冷
却液体が第２のシール部材への負荷圧力を形成すること
はなく該冷却液体は即座に導出される。

捕集室が筒体の１部分をリング状に取り囲んでいると有
利である。

次に図示の実施例に基づき本発明の構成を詳しく説明す
る。

図示のピストンはピストンヘッド１と、中間部材２とピ
ストン保持部分３とから成るピストンスカートとを有し
ている。

クロスヘッド機関の場合ピストン保持部分は、例えば本
発明の実施例のようにピストンロッドの上方端部を形成
するこ♂になる。

プランジャピストン機関の場合ピストン保持部分はピス
トンピン用の支承部を有している。

ピストンヘッド１にはピストンリング５を収容する上方
のピストン胴部分４が成形されている。

さらにピストンは中央のピストン胴部分６と下方のピス
トン胴部分７とを有しており、前記ピストン胴部分６は
詳細には示されていない形式で中間部材２に結合されま
たピストン胴部分７はやはり詳細には示されていない公
知の形式でピストン保持部分３にねじ締められている。

ピストン保持部分３はピストン軸線Ａ−Ａの長手方向に
延びている孔８を有しており、この孔８内には比較的小
さい直径の管９が設けられている。

管９を通って冷却水がピストンヘッド１の下側の室１０
，１１に案内され、これらの室は開口３３によって連通
されている。

管９と孔８との間のリング状の室は前記冷却水の排出の
ために用いられる。

室１０．１１はその下方側で中間部材２きピストン保持
部分３とによって閉鎖されている。

冷却水の望ましくない流出を避けるために、一方ではピ
ストンヘッド１の上方ピストン胴部分４と中間部材２と
の間の突合せ継目にシール部材１２が、また他方では中
間部材２とピストン保持部分３との間の突合せ継目にシ
ール部材１３が設けられている。

有利には鍛造物として製作されたピストンヘッド１の下
方側にはリング状の付加部１４が成形されており、この
付加部の高さは鍛造のさいの製作を容易にするために短
く定められている。

ピストンヘッド１はこの付加部１４によって中間部材２
のリング状ウェブ１５上に支持されており、この中間部
材には開口３３が設けられている。

ウェブ１５にはピストン縦軸線Ａ−Ａに対して平行に延
びている複数の孔１６が設けられている。

各孔１６の縦軸線は、ピストン保持部分３内のそれぞれ
１つの別の孔１７の縦軸線と整合している。

付加部１４内には内ねじ山１８を備えた円形のおう所１
９が設けられており、このおう所の縦軸線はやは゛り孔
１６の縦軸線と整合している。

内ねじ山１８には相応する外ねじ山を備えたねじ山付ス
リーブ２０がねじ留められており、該ねじ山付スリーブ
のピストンヘッド１に面した端部は閉鎖され、反対側の
開放された端部は内側にくぼみ２１を有している。

ねじ山付スリーブ２０はチタン合金から製作されており
、要するにピストンヘッド１を形成する鍛造鉄と比較し
てより小さい弾性係数およびより小さい伝熱性を有する
材料から製作されている。

ねじ山付スリーブ２０はピストンヘッド１に対して、伝
熱を阻止するエアギャップを残す所までねじ入れられて
いると有利である。

ねじ山付スリーブ２０のくぼみ２１内には、円筒スリー
ブ２３の、外側くぼみ２２を備えた方の端部が差し込ま
れている。

付加部１４にしっかりと緊定されている弾性的つば３４
によって内ねじ山１８がシールされている。

２つのくぼみ２１゜２２の範囲でねじ山付スリーブ２０
と円筒スリーブ２３との間にシール部材２４が設けられ
ており、このシール部材によって両部会の軸方向運動が
互いに可能となっている。

孔１６，１７を貫通している円筒スリーブ２３の下方端
部は、フランジ２５を保持している。

円筒スリーブ２３を貫通して締め付けねじ２６が案内さ
れており、この締め付けねじの上方端部がねじ山付スリ
ーブ２０の内ねじ山２Ｔにねじ留められている。

締め付けねじ２６の下方端部にはナツト２８が載着され
ており、このナツトによってフランジ２５を介してピス
トン保持部分３と、ウェブ１５を有する中間部材２とが
ピストンヘッド１の付加部１４に対して緊締されるよう
になっている。

従ってねじ山付スリーブ２０と円筒スリーブ２３とは協
同で、冷却媒体に対する締め付けねじ２６用の液密なス
リーブ状筒体を形成している。

付加部１４とリング状ウェブ１５との間には、該ウェブ
のみぞ内に配置された別のシール部材２９が設けられて
おり、該シール部材はねじ山付スリーブ２０をリング状
に取り囲んでいる。

この場合シール部材２９は、熱的損傷を及ぼすような温
度にさられないようにピストンヘッド１かう離して配置
されている。

さらにスリーブ状筒体２０゜２３とシール部材２９との
間でウェブ１５内にはリング状の捕集室３０が設けられ
ており、シール部材２９を通って冷却水が侵入したよう
な場合その漏れ冷却水が該捕集室３０内に入るようにな
っている、捕集室２０の下方端部は出口３１を有してお
り、前記の漏れ冷却水は締め付けねじ２６と接触するこ
となしに該出口３１から下方に滴り落ちることができる
。

また締め付けねじ２６の外径がねじ山付スリーブ２０及
び円筒スリーブ２３の内径よりも小さく設定されている
ので、逃がし孔３２を備えた別のリング状中空室が前記
両部会の間に形成され、従ってナツト２８のねじ山を介
して入り込む空気の湿気の付着発生は絶え間ない換気作
用によって阻止される。

上記構成を有するピストンにおいて作動開始後ピストン
ヘッド１の温度が上昇すると、ピストンヘッドは凸面状
に上方にたわもうとする。

しかしこのような運動は付加部１４とウェブ１５との範
囲で、一定の締付は力を以って締め付けられている締め
付けねじ２８によって阻止されている。

この場合ねじ山付スリーブ２０の有する比較的小さい伝
熱性によって、締め付けねじ２６が比較的冷たいままに
滞まるように保証されている。

従ってねじ２６はほとんど熱膨張することなく、その締
付は力は十分に維持される。

この場合更にねじ山付スリーブ２０がピストンヘッドと
比較して小さい弾性係数を有しているこさによって、各
ねじ山１８．２７がその全長にわたって十分に均一な保
持力を保つことが保証されている。

また２つのくぼみ２１，２２の範囲内にシール部材２４
が配置されていることによって、円筒スリーブ２３の固
定的締め付は配置にもかかわらず、ねじ山付スリーブ２
０とウェブ１５に熱に起因して生じる伸長がそのシール
部材２４のシール作用に何ら悪影響を及ぼすことがない
ように保証されている。

前置されたシール部材２９および捕集室３０によってシ
ール部材２４にはいずれにせよ圧力下の冷却水が達する
ことはないので、締め付けねじ２６への冷却水の到達は
十分に阻止されている。

従って組み立て時に万が一シール部材２９が損傷した場
合でも締め付けねじ２６に腐蝕破損が生じることはない
、何故ならばいずれにせよシール部材２４によって締め
付けねじ２６への漏れ冷却水の侵入が阻止され得るから
である。

このように構成したことによって、防蝕剤を含む通常の
冷却水の代わりに何ら手を加えられていない冷却水また
は腐蝕作用を有するような別の冷却液が使用される場合
でも、ねじ結合部と延いてはピストンの破損発生が防が
れ得る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の１実施例を示す図である。 １・・・・・・ピストンヘッド、２・・・・・・中間部
材、３・・・・・・ピストン保持部分、４・・・・・・
ピストン胴部分、５・・°−・・ピストンリング、６，
７・・・・・・ピストン胴部分、８・・・・・・孔、９
・・・・・・管、１０，１１・・・・・・室、１２゜１
３・・・・・・シール部分、１４・・・・・・付加部、
１５・・・・・・ウェブ、１６，１７・・・・・−ＪＬ
−１８・・・・・・内ねじ山、１９・・・・・・おう所
、２０・・・・・・ねじ山付スリーブ、２Ｌ２２・・・
・・・くぼみ、２３・・・・・・円筒スリーブ、２４・
・・・・・シール部材、２５・・・・・・フランジ、２
６・・・・・・締め付けねじ、２７・・・・・・内ねじ
山、２８・・・・・・ナツト、２９・・・・・・シール
部材、３０・・・・・・捕集室、３１・・・・・・出口
、３２・・・・・・逃がし孔、３３・・・・・・開口、
３４・・・・・・つば。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ピストン内部に配置された締め付けねじによって互
   いに結合されたピストンヘッドとピストンスカートとを
   有する内燃機関用ピストンであって、ピストンヘッドと
   ピストンスカートとの間の室が前記締め付けねじに腐食
   作用を引起す冷却液体によって充填されている形式のも
   のにおいて、各締め付けねじ２６が、ピストンヘッド１
   に固定された液密なスリーブ状筒体によって取り囲まれ
   ており、該筒体がピストンヘッド１への取付は範囲では
   閉じられかつ、冷却媒体案内用室の範囲の外でピストン
   スカートの、クランク軸側下面に向って又はクランク軸
   に向って開かれており、更に該筒体のピストンヘッド側
   端部範囲の内側にはねじ山２７が設けられており、との
   ねじ山２７に、所属の締め付けねじ２６のねじ山がねじ
   留められていることを特徴とする、内燃機関用ピストン
   。 ２ スリーブ状筒体が、ピストンヘッド１に固定されて
   いてかつ締め付けねじ２６をねじ留めるための内ねじ山
   ２Ｔを有している山付スリーブ２０と、該ねじ山付スリ
   ーブに接続されている円筒スリーブ２３とから成ってお
   り、前記ねじ山付スリーブと円筒スリーブとの間にはシ
   ール部材２４が配置されている特許請求の範囲第１項記
   載のピストン。 ３ ねじ山付スリーブ２０がピストンヘッド１に設けら
   れたねじ山１８内にねじ込まれて固定されている特許請
   求の範囲第２項記載のピストン。 ４ ねじ山付スリーブ２０がピストンヘッド１のねじ山
   １Ｂをシールする弾性的なシールつば３４を備えている
   特許請求の範囲第２項記載のピストン。 ５ ねじ山付スリーブ２０が、ピストンヘッド１の材料
   よりも弾性係数の小さい材料から製作されている特許請
   求の範囲第３項記載のピストン。 ６ ねじ山付スリーブ２０が、ピストンヘッド１の材料
   よりも熱伝導率の小さい金属性材料から製作されている
   特許請求の範囲第２項記載のピストン。 ７ ねじ山付スリーブ２０がチタン合金から製作されて
   いる特許請求の範囲第６項記載のピストン。 ８ 円筒スリーブ２３の一力の端部がねじ山付スリーブ
   ２０の自由端部内に差し込まれており、その画部分の間
   のオーバーラツプの範囲にシール部材２４が配置されて
   いる特許請求の範囲第２項記載のピストン。 ９ スリーブ状筒体２０．２３の内径が締め付けねじ２
   ６の外径よりも大きく、かつ筒体が逃がし孔３２を有し
   ている特許請求の範囲第１項記載のピストン。