JP2006527326A - 内燃機関のためのピストン - Google Patents

Abstract

内燃機関のためのピストン（１）であって、ピストン基体（４）と該ピストン基体にねじ締結されたリングエレメント（６）とから成っていて、リングエレメント（６）はピストン基体（４）とともに環状の冷却通路（１４）を形成しており、該冷却通路は、ピンハブ（１２，１２´）の方向で、ピストン基体（４）の突出部（１５）によって閉じられている。突出部（１５）は弾性的に可撓性の皿ばねとして形成されていて、この皿ばねは、リングエレメント（６）をねじ込む際に変形し、これによりねじ結合部の強化に貢献する。

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の内燃機関のためのピストンに関する。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８４６１５２号明細書により内燃機関のためのピストンが公知である。このピストンはピンハブとボックス状のシャフトとを備えたピストン基体からなっている。ピストン基体の底面領域にはリング状の構成部分が溶接されている。その外面にはリング部分の一部が加工成形されていて、その上方部分は火炎ウエブとして形成されている。構成部分は、ピストン基体のピストン底面側の部分と一緒にリング状の冷却通路を形成している。この冷却通路は、ピストン基体に一体成形された、環状の壁によってハブ側に向かって閉じられている。この場合、リング状の構成部分は、それぞれ両端面を介してピストン基体に溶接されており、このことが先行技術により公知のピストンの製造を極めて時間と手間のかかるものにしている。

このような観点から出発して、本発明の根底を成す課題は、冷却通路を備えたピストンの製造プロセスを簡単にし、迅速にし、ひいては安価にすることにある。

この課題は、請求項１の特徴部に記載された特徴により解決される。本発明の有利な構成は請求項２以下に記載されている。この場合、ピストン基体とリングエレメントとの間に迅速かつ簡単に製造可能なねじ結合部が形成され、この結合部は、弾性的に形成された突出部をリングエレメントへと当て付ける機械的な応力により、大きな強度を得る。

次に図面につき本発明の実施例を説明する。

図１には内燃機関のためのピストン１が断面図で示されている。この断面図は２つの半部から成っていて、そのうち左半部はハブ孔３の長手方向軸線２に沿ったピストン１の断面を示していて、右半部はこれに対して９０°ずらされたピストン１の縦断面を示している。ピストン１はピストン基体４から成っていて、このピストン基体４にはピストン底面側のねじ山５を介してリングエレメント６がねじ込まれている。このリングエレメント６はピストン１の火炎ウエブ７とリング部分８とを支持している。ピストン基体４とリングエレメント６とは鋼から製造されている。

ピストン基体４は一体に形成されていて、ピストン底面９の領域に燃焼凹み１０を有している。それぞれ１つのハブ支持部１１，１１´を介してピストン底面９には、それぞれ１つのハブ孔３，３´を備えた２つのピンハブ１２，１２´が一体成形されている。ハブ孔３，３´の端面１６は、リングエレメント６に対してピストン軸線１７の方向に後方にずらされて配置されている。ピンハブ１２，１２´はシャフトエレメント１３，１３´を介して互いに結合されている。シャフトエレメント１３，１３´と、リングエレメント６を支持するピストン１の上方領域との間に、ピストン基体４が切欠１８を有している。この切欠１８はこの実施例では、ピストン基体４のシャフトエレメント１３，１３´の領域で部分的に環状に配置されている。リングエレメント６の支持体として、ピストン基体４を使用することもできる。ピストン基体４では、ピンハブ１２，１２´の端面１６はリング部分８に対して後方に配置されてはいない。この場合、切欠１８は、ピストンの全周にわたって、部分的にはシャフトエレメント１３，１３´とリングエレメント６との間に、部分的にはピンハブ１２，１２´とリングエレメント６との間に環状に配置されている。

ピストン基体４はピストン底面９の領域に、リングエレメント６と一緒に環状の冷却通路１４を形成している。冷却通路１４は部分的にはピストン基体４に、部分的にリングエレメント６に加工成形されている。ピンハブ１２の方向で、冷却通路１４はピストン基体４の突出部１５によってカバーされていて、この突出部１５は皿ばね状に形成されており、ピストン基体４を起点としてピストン底面９の方向に傾けられて配置されている。図１には冷却通路１４の流出開口２０も示されている。

図２には、図１のＡ−Ａ線に沿ったピストン１の横断面図が示されている。この断面図には、ピストン底面９の、ピンハブ１２，１２´に面した側が下方から示されている。図２には、ピストン１の冷却のために設けられた冷却流体のための、この選択された図では示されていない冷却通路１４の流入開口１９と流出開口２０とが示されている。シャフトエレメント１３，１３´と、これに結合されたピンハブ１２，１２´とは斜線で示されている。図２にはさらに、ピンハブ１２，１２´の後退された端面１６の領域で下方から見える突出部１５と、リングエレメント６の下端面２１とが示されている。

ピストン１を製造する際には、ねじ結合部を良好にシールするために、まず最初にねじ山５にセラミックのシール材を設けてから、リングエレメント６がねじ山５を介して、予め製造されたピストン基体４へとねじ込まれる。この場合、リングエレメント６の下端面２１は突出部１５の上面２５に接触する。この上面２５はこの実施例では扁平に、即ちプラトー状に形成されているが、これは屋根状もしくは皿状に形成されてもよく、またはボール形状であっても良い。突出部１５は、リングエレメント６をねじ込む際、リングエレメント６が突出部１５に圧力を加えた場合に弾性的に撓むように肉薄に形成されている。従ってリングエレメント６のねじ込み後、突出部１５はリングエレメント６を、リングエレメント６、ピストン基体４の底面側の領域との間のねじ結合部の強度の向上に貢献する機械的な応力のもとにおく。

本発明の有利な構成では、図３によればリングエレメント６の下端面２１に切欠２４が設けられている。この切欠２４はその内側に半径方向に向けられた面２２を、その外側に前記の面２２に続いている軸方向に向けられた面２３を有している。この場合、軸方向に位置する面２３は、リングエレメント６の下端面２１に半径方向で旋削加工され、図３に示したように、リングエレメント６をピストン１へとねじ込む際に、リングエレメント６の下端面２１の半径方向に向けられた面２２が、突出部１５の上面２５に最初に接触する際に、突出部１５の軸方向に向けられた外側の上方の制限面２６と切欠２４の軸方向に向けられた面２３との間に半径方向の遊び２７が生じるように形成される。このような半径方向の遊びの半径方向の幅はこの場合０μｍ〜３００μｍである。

突出部１５の弾性的な可撓性により、リングエレメント６をさらにねじ込む際には、突出部１５の上方領域が矢印２８の方向で、突出部１５の外側の制限面２６が切欠２４の軸方向に向けられた面２３に当接するまで動かされる。このことはねじ結合部の強度を向上するためにかつ、上方のピストン領域の強度を改善するために貢献する。

内燃機関のためのピストンの２つの半部の断面図であって、これらの半部は互いに９０°ずれている２つの縦断面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿ったピストンの横断面図である。 ピストン基体にねじ結合されるリングエレメントの下端面を示す図である。

符号の説明

１ ピストン、 ２ ハブ孔の長手方向軸線、 ３ ハブ孔、 ４ ピストン基体、 ５ ねじ山、 ６ リングエレメント、 ７ 火炎ウエブ、 ８ リング部分、 ９ ピストン底面、 １０ 燃焼凹み、 １１，１１´ ハブ支持部、 １２，１２´ ピンハブ、 １３，１３´ シャフトエレメント、 １４ 冷却通路、 １５ 突出部、 １６ 端面、 １７ ピストン長手方向軸線、 １８ 切欠、 １９ 流入開口、 ２０ 流出開口、 ２１ リングエレメント６の下端面、 ２２ 切欠２４の半径方向に向けられた面、 ２３ 切欠２４の軸方向に向けられた面、 ２４ 切欠、 ２５ 突出部１５の上面、 ２６ 突出部１５の外側の上方の制限面、 ２７ 半径方向の遊び、 ２８ 矢印

Claims (2)

1. 内燃機関のためのピストン（１）であって、
   −鍛造された鋼から成るピストン基体（４）が設けられており、該ピストン基体（４）はそれぞれ１つのハブ支持部（１１，１１´）を介してピストン底面（９）に結合された２つのピンハブ（１２，１２´）を有していて、該ピンハブは、ピストン底面（９）に一体成形された２つのシャフト部材（１３，１３´）を介して互いに結合されており、
   −リングエレメント（６）が設けられており、該リングエレメント（６）は、ピストン底面（９）の半径方向外側に位置する部分と、火炎ウエブ（７）と、リング部分（８）の少なくとも一部を支持しており、かつピストン基体（４）とともにリング状の冷却通路（１４）を形成しており、
   この場合ピンハブ（１２，１２´）の外側に位置する端面（１６）が、ピストンシリンダの周面に対して後退されていて、シャフトエレメント（１３，１３´）と、リングエレメント（６）を支持するピストン（１）の上方領域との間に切欠（１８）が加工成形され、これにより環状の突出部（１５）が形成されるようになっていて、該突出部（１５）はリングエレメント（６）と一緒に、冷却通路（１４）の半径方向外側かつ軸方向下側の制限面を形成している形式のものにおいて、
   −リングエレメント（６）がピストン基体（４）にねじ込まれており、
   −突出部（１５）が、リングエレメント（６）にねじ込む際に変形可能な弾性的に可撓性の支持リングの形状もしくは皿ばねの形状で形成されていることを特徴とする、内燃機関のためのピストン。
2. リングエレメント（６）の、ピンハブ（１２，１２´）に面した端面（２１）が、内側の半径方向に向けられた面（２２）と、該面に続く軸方向の、ピンハブ（１２，１２´）の方向に向けられた面（２３）とを備えた内側に向けられた切欠（２４）を有しており、突出部（１５）の、ピストン底面（９）に面した制限面（２５，２６）が、リングエレメント（６）のねじ込み後に切欠（２４）の前記面（２２，２３）に当接する、請求項１記載の内燃機関のためのピストン（１）。

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