JPS6025620B2 - 内燃機関用のねじ結合されたピストン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、スカート部を有するピストン下半部と、この
ピストン下半部に多数の伸びボルトを介して結合されて
いる、ピストンヘッド及びピストンリング部を有するピ
ストン上半部とから成る内燃機関用のねじ結合されたピ
ストンであって、各伸びボルトは、ピストン下半部内に
おいて、ピストン下半都内に形成されたボルト孔内にそ
れぞれ支えられた各１つの伸びスリーブを貫通して、こ
の伸びスリーブの外方端部上にナットにつて固定されて
おり、ボルト孔内における伸びスリーブの支持が伸びス
リーブ端部との面形のりング端面とこのリング端面に対
応するピストン下半部内のおう面形のりング支持面とに
よってなされており、リング端面のとつ面形の曲率半径
がリング状支持面のおう面形の曲率半径よりも小さい形
式のものに関する。

このような構造形式のピストンの場合、ピストン上半部
とピストン下半部とを締結する各伸びボルトはピストン
上半都内で支えられるボルト頭とピストン下半都内で支
えられるナットとの間に自由な鞠部を有しており、この
鞠部はナットを介して及ぼされる力を受けて伸じを生ず
るように直径を小さくされている。

この伸びは、ボルトで締結されたピストン部分にわたみ
が生じてもボルトを常に引張り応力下に保つために必要
である。また、伸びスリーブは、ピストンの使用中にも
ピストン上半部とピストン下半部との確実な結合を保証
するのに必要な一定の初張力を伸びボルトに付与するた
めに使われる。この伸びスリーブはまた伸びボルトの伸
び長さ付加的に延長されるのに役立てられる。従来の技
術 従来のその種の公知例の場合、伸びスリーブの内方端部
、即ちピストン下半部内のボルト孔内で支持される端部
に形成されたとつ面形のりング端面の曲率の中心と、ボ
ルト孔内の肩部から成るピストン下半部内のおう面形の
りング状支持面の曲率の中心とがいずれもボルト孔の縦
軸線上に位置している。

この場合、伸びスリーブのリング端面の曲率半径がピス
トン下半部内のリング状支持面の曲率半径よりも小さく
されているのは、伸びボルトをナットで締め付けた際に
伸びスリーブのリング端面を介してピストン下半部内の
支持面の外周部に過負荷が発生しないようにするためで
ある。というのは、この外周部に多くの場合き裂の生ず
る危険性があることが実地において明らかになったから
である。このよな過負荷は、伸びスリーブのリング端面
およびピストン下半部内のリング状支持面がいずれも平
らであった旧来の例に極めて発生し易かった。というの
は、平らにした場合製作精度上の理由から面全域にわた
った一様な相互接触を保証することができないからであ
った。それどころか、強い負荷が接触面のどの部位に作
用するかも不確かである。これに対して、互いに接触面
をとつ面とおう面にし、しかも伸びスリーブのとつ面お
曲率半径をピストン下半部内のおう面お曲率半径よりも
小〈すらならば、伸びスリーブのリング端面は先ずピス
トン下半部内のリング状支持面の内周部に接触し、伸び
ボルトによる締付けにつてはじめて面全体にわたって接
触するようになる。したがって、ピストン下半部のりン
グ状支持面の外周部にき裂を招くうな過負荷の発生は避
けられる。発明を解決しようとする問題点 しかしながらこの公知例においても、特定の場合におい
てはピストン下半部内の支持面の内周部、具体的にはボ
ルト孔内の肩部の内縁部に過負荷が生ずる危険性がある
。

即ち、伸びスリーブを貫通している伸びボルトを締め付
けた際、伸びスリーブのとつ面状のりング端面を介して
ボルト孔内の肩部の内縁部が過負荷を受けて隣性変形す
る危険がある。本発明の目的はこのような難点を解決す
ることである。

問題点を解決するための手段この目的は本発明は次のよ
うにして達成した。

即ち、伸びスリーブのリング端面のとつ面形の曲率の中
心がボルト孔の縦軸線の側方に位置していて、ピストン
下半部内のリング状支持面のおう面形の曲率の中心はボ
ルト孔の縦軸線上に位置しているのである。発明の効果 このような構成によれば、伸びボルトを介して締め付け
る前では、伸びスリーブのとつ面形のりング端面とピス
トン下半部内のおう面形のりング状支持面とがそれぞれ
中央部において互いに線接触をすることになる。

伸びボルトの締め付けに判って、この線接触はリング端
面およびおよび支持面の全域に及ぶ面接触を呈する至る
。このようにしてリング状支持面の外周部も内周部も不
都合ら過負荷を受けことはなくなる。とりわけ、公知例
の場合には伸びスリーブのとつ面形のりング端面の内周
部が最初からリング状支持面の内周部に接触する結果そ
の後の伸びボルトによる締付けに伴ってボルト孔の内縁
部が塑性変形を生ずる過負荷のおそれがあったが、この
ようなおそれは全くなくなる。即ち、本発明によれば最
初の伸びスリーブのとつ面形のりング端面の中央部がリ
ング状支持面の中央部に接触し、伸びボルトによる締付
けに伴ってこの中央部の線接触が内周部並じに外周部へ
面接触としてひろがることになる。この場合締付け力は
主として中央部へ働く。このようにして、リング支持面
の内周部に過負荷が及ぶことはない。ところで、所定の
大きさの接触面によっては所定の支持力しかピストン下
半部内で受け止めることができない。

したがって、それ以上の力が伸びボルトを介して加えら
れるとピストンの使用中に接触面が損傷するおそれがあ
る。しかし、場合によっては、一様な直径のボルト孔内
に設けられる支持面が許容するよりも強い力が伸びボル
トを介して加えられることもある。このような場合にも
十分対処できるように、本発明の一実施態様によれば、
伸びスリーブのとつ面形のりング端面が、伸びスリーブ
自体にではなくて、端部に取りはずし式に差し隊められ
る縦割りに分割されたヘッド片に形成されている。この
ようにすれば、ピストン下半部のボルト孔を伸びスリー
ブのヘッド片の範囲でのみ拡大して相応に支持面も大き
くし、他の範囲では比較的小さい内径のままにしておく
ことが可能になる。この場合、伸びスリーブを挿入する
前に伸びスリーブよりも大きな直径のヘッド片の各半割
部を個別に挿入し、次いで伸びスリーブを挿入してボル
ト孔拡大部においてヘッド片の各半割部を端部上に差し
隊めるならば、合体された各半割部によって相応に大き
なリング端面を得ることができる。こようなりング端面
の構成は、ピストン下半都内に内径の大きなボルト孔を
貫通させる余地がない場合に特に有意義である。次に図
示の実施例につき本発明を具体的に説明する：図面には
本発明によるねじ結合された、いわゆる別体型のピスト
ンの内、スカート部を有する方のピストン下半部１内の
ボルト孔部が１つだけ縦断面図で示されている。

図示されていないが、実際にはこのような多くのボルト
孔がピストン下半部１内に周万向で分配されている。図
示の部分以外のピストン各部は周知の構造形式のもので
ある。ボルト孔２はピストン下半部１の内側部分を貫通
し、図示合ように伸びボルト３のナット側の内径を大き
くされ、ピストンヘッド並じにピストンリング部をなす
ピストン上半部（図示せず）の内側部分に形成された相
応のボルト孔と同列をなしている。

このボルト孔２内に伸びスリーブ４を介して伸びボルト
３が挿入されてナットによって伸びスリーブ４の下端部
に保持されている。伸びスリーブ４の内方端部における
とつ面形のりング端面の曲率半径がＲ２で示されてり、
ピストン下半部１内におけるおう面形のりング状支持面
、要するにボルト孔の肩部から成るリング状支持面の曲
率半径がＲＩで示されている。曲率半径ＲＩを有する曲
率の中心ＭＩがボルト孔２の縦軸線上に位置しているの
に対して、曲率半径Ｒ２を有する曲率の中心Ｍ２の位置
はボルト孔２の縦軸線の側方へずらされている。符号Ａ
は、ナットによる締付け前に先ず最初に伸びスリーブ４
のとつ面形のりング端面とピストン下半部内のおう面形
のりング状支持面との間に生ずることになる接触点を示
している。伸びボルト３およびナットによる締付けに伴
って、この最初の接触点Ａから始まって、リング端面を
リング状支持面との線接触が接触点Ａの両側へ、換言す
ればリング状支持面の内周側および外周側へ広がって全
面接触を呈するに至る。この場合全面接触状態において
め縦付け力は主として最初の接触点Ａが位置するりング
状支持面の中央部へ働く。このようにして、ピストン上
半部とピストン下半部との結合のために伸びボルトを介
して綿付け力が加えられても、ピストン下半部内のリン
グ状支持面の外周部はもとより特に内周部、要するにボ
ルト孔の内縁部が不都合な過負荷を受けるおそれはなく
なる。伸びスリーブ４のリング端面のとつ面形およびピ
ストン下半都内のリング状支持面のおう面形について詳
述するならば次の通りである。

最初の接触点Ａに接する伸びスリーブ４のとっ面形のり
ング端面に曲率半径Ｒ２を有しており、換言すれば、軸
対称をなしているとつ面形のりング面は、ピストン下半
部内のおう面形のりング状支持面の曲率半径ＲＩよりも
小さな値の曲率半径Ｒ２を有する曲率をなしている。

リング状支持面の曲率の中央ＭＩがボルト孔の縦軸線上
に位置していることによって、このリング状支持面は事
実上中央ＭＩを球の中心とする１つの球面上に位置する
。これに対して伸びスリーブ４のリング端面は、縦軸線
上の一点を球の中心とする１つの球面上には位置しない
。即ち、このリング端面は、周方向に全域にわたってそ
のとつ面形の曲率の中心Ｍ２がリング端面軸線、つまり
ボルト孔縦軸線の側方に位置していることによって、い
わば１つの円環面上に位置する。図示の実施例において
は、伸びスリーブ４の内方端部に縦割りの２つの半割部
５′，５″から成るヘッド片５が差し隊められており、
このヘッド片５の、伸びスリーブ４よりも外径の大きい
端面が、前述のとつ面形のりング端面をなしている。

ボルト孔２はこのヘッド片５が位置する区域において拡
大されており、従ってヘッド片５のリング端面に相応し
て拡大されたおう面形のりング状支持面、即ちより大き
な支持力を有する支持面がピストン下半部１内に得られ
る。ヘッド片５は先ずその半割部５′，５″を個個にボ
ルト孔２内へ順次挿入し、次いで伸びスリーブ４を挿入
して伸びスリーブ端部の円筒状の案内部に差し緩める。
このようにして、比較的狭いボルト孔のままでも伸びス
リーブ先端部およびピストン下半都内に比較的大きな支
持部を設けることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の−実施例を示すもので、ピストン下半部
内のボルト孔部分の縦断面図である。 １・・・・・・ピストン下半部、２・…・・ボルト孔、
３・・・・・・伸びボルト、４・・・・・・伸びスリー
ブ、５・・・・・・ヘッド片、５′，５へ・・・・・ヘ
ルド片の半割部、Ａ・・・・・・接触点、Ｍ１，Ｍ２…
・・・曲率の中心、Ｒ１，Ｒ２・・・・・・曲率半径。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ スカート部を有しているピストン下半部と、該ピス
   トン下半部に多数お伸じボルトを介して結合されている
   、ピストンヘツド及びピストンリング部を形成している
   ピストン上半部とから成る、内燃機関用のピストンであ
   つて、各伸びボルトは、ピストン下半部内において、ピ
   ストン下半部内に形成されたボルト孔内にそれぞれ支え
   られた各１つの伸びスリーブを貫通して、この伸びスリ
   ーブの外方端部上にナツトによつて固定されており、ボ
   ルト孔内における伸びスリーブの支持が伸びスリーブ端
   部のとつ面形のリング端面とこのリング端面に対応する
   ピストン下半部内のおう面形のリング状支持面とによつ
   てなされており、リング端面の軸対称のとつ面形の曲率
   半径がリング状支持面の軸対称のおう面形の曲率半径よ
   りも小い形式のものにおいて、伸びスリーブ４のリング
   端面のとつ面形の曲率の中心Ｍ２がボルト孔２の縦軸線
   の側方に位置し、ピストン下半部１内のリング状支持面
   のおう面形の曲率の中心Ｍ１がボツト孔２の縦軸線上に
   位置していることを特徴とする内燃機関用のねじ結合さ
   れたピストン。