JPH086638B2 - 内燃機関の、油冷却された多部分から成るプランジャピストン - Google Patents
内燃機関の、油冷却された多部分から成るプランジャピストンInfo
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- JPH086638B2 JPH086638B2 JP61117678A JP11767886A JPH086638B2 JP H086638 B2 JPH086638 B2 JP H086638B2 JP 61117678 A JP61117678 A JP 61117678A JP 11767886 A JP11767886 A JP 11767886A JP H086638 B2 JPH086638 B2 JP H086638B2
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- F02F3/16—Pistons having cooling means
- F02F3/20—Pistons having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston
- F02F3/22—Pistons having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston the fluid being liquid
- F02F3/225—Pistons having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston the fluid being liquid the liquid being directed into blind holes
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
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- F01M1/08—Lubricating systems characterised by the provision therein of lubricant jetting means
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はピストン下部分と、ピストン底及びリング溝
に嵌められたピストンリングを備えた外壁から成るピス
トン上部分とから構成されており、ピストン下部分を横
方向に貫く支承孔に支承されたピストンピンを介して、
内燃機関のクランク軸と結合された連接棒に枢着されて
おり、ピストン上部分がピストン底から段部を成す接触
面でピストン下部分の上部に一体成形されたリング状の
支持つばに支えられておりかつ円筒形のセンタリング面
を介してピストン下部分に対し、そこに設けられたセン
タリング面によつてセンタリングされかつ複数のねじで
ピストン下部分と結合されており、さらにピストン下部
分の上側にピストン下部分と同様にピストン縦軸線に対
して同軸的な中央の冷却油流出孔によつて貫かれた突起
が配置されており、この突起が上縁で内部の冷却室にお
ける冷却油充填状態を制限しており、冷却室が下部分に
おいては支持つばと突起の外面との間を延びるピストン
下部分における凹所によつて制限されておりかつ上部分
においてはピストン上部分における凹所で制限されてお
り、ピストン上部分における斜めの連通孔を介して外側
の冷却室と接続されており、この冷却室がピストン上方
部分とピストン下方部分との両方に延在している油冷却
されたプランジヤピストンに関する。
に嵌められたピストンリングを備えた外壁から成るピス
トン上部分とから構成されており、ピストン下部分を横
方向に貫く支承孔に支承されたピストンピンを介して、
内燃機関のクランク軸と結合された連接棒に枢着されて
おり、ピストン上部分がピストン底から段部を成す接触
面でピストン下部分の上部に一体成形されたリング状の
支持つばに支えられておりかつ円筒形のセンタリング面
を介してピストン下部分に対し、そこに設けられたセン
タリング面によつてセンタリングされかつ複数のねじで
ピストン下部分と結合されており、さらにピストン下部
分の上側にピストン下部分と同様にピストン縦軸線に対
して同軸的な中央の冷却油流出孔によつて貫かれた突起
が配置されており、この突起が上縁で内部の冷却室にお
ける冷却油充填状態を制限しており、冷却室が下部分に
おいては支持つばと突起の外面との間を延びるピストン
下部分における凹所によつて制限されておりかつ上部分
においてはピストン上部分における凹所で制限されてお
り、ピストン上部分における斜めの連通孔を介して外側
の冷却室と接続されており、この冷却室がピストン上方
部分とピストン下方部分との両方に延在している油冷却
されたプランジヤピストンに関する。
従来技術 このような油冷却されたプランジヤピストンは西ドイ
ツ国特許出願公開第1526598号明細書によつて公知であ
る。このようなピストンは高い点火圧を克服するために
はあまり適していない。何故ならば、点火圧の作用を受
けてピストン下部分が変形する度合が比較的に大きく、
ピストンの喰付きが惹起されるからである。ピストン下
部分のこの変形はそこでピストン上部が支えられている
こと、つまりリング状の支持つばと付加的にピストン上
部分外壁を介して支えられていることに起因する。この
場合、支持つばとピストン上部外壁はそれぞれ適当な接
触面でピストン下部分に支えられている。ピストン上部
分は２つのリング状の接触面を介してピストン下部分に
支えられているので、実地においては両方の接触面を規
定された力で負荷することは不可能である。それは回避
することのできない製作誤差によつて両方の接触面の一
方又は他方が大きな力で負荷されてしまうからである。
ピストン上部自体は多くの個所で薄壁に構成されている
ので、ピストン上部分が燃焼温度と点火圧を受けて変形
する程度は無視できる程小さくはなく、ついにはピスト
ン上部外壁面とシリンダ孔壁との間に比較的に大きな遊
びが必要とされる。しかしピストン下部分が変形すると
いう欠点は、ピストン下部分を適当な大きさ楕円柱と膨
出性を与えて構成し、点火圧の作用に起因する変形を吸
収できるように構成することで対処できる。しかし、こ
のように構成されたピストン下部分において発生する変
形は潤滑油の消費量に不都合に作用する。何故ならばピ
ストン下部分の外周面は非円形の形状を有するので、シ
リンダ孔壁の特定の個所で多くの潤滑油が必要になると
考えられるからである。このような問題は本発明が対象
としているような公知のピストンにおいては、複数の油
掻取リングを設けることで考慮されているが、これらの
油掻取リングの機能は経験によれば高い摩耗によつて十
分に発揮されない。そのうえ、油掻取リングは潤滑油が
多く存在しすぎる個所で潤滑油を十分に所望される膜厚
さに掻取ることができない。さらにこのような公知のピ
ストンにおいて採用されている外方から内方へ冷却油を
導く形式は不経済であることが証明されている。何故な
らばこの場合には冷却油を供給するために複雑に構成さ
れたピストンピンが必要であるからである。このような
横及び縦孔により貫かれたピストンピンは支持能力が小
さいために小さな点火圧から平均的な点火圧を克服する
ためにしか適さない。
ツ国特許出願公開第1526598号明細書によつて公知であ
る。このようなピストンは高い点火圧を克服するために
はあまり適していない。何故ならば、点火圧の作用を受
けてピストン下部分が変形する度合が比較的に大きく、
ピストンの喰付きが惹起されるからである。ピストン下
部分のこの変形はそこでピストン上部が支えられている
こと、つまりリング状の支持つばと付加的にピストン上
部分外壁を介して支えられていることに起因する。この
場合、支持つばとピストン上部外壁はそれぞれ適当な接
触面でピストン下部分に支えられている。ピストン上部
分は２つのリング状の接触面を介してピストン下部分に
支えられているので、実地においては両方の接触面を規
定された力で負荷することは不可能である。それは回避
することのできない製作誤差によつて両方の接触面の一
方又は他方が大きな力で負荷されてしまうからである。
ピストン上部自体は多くの個所で薄壁に構成されている
ので、ピストン上部分が燃焼温度と点火圧を受けて変形
する程度は無視できる程小さくはなく、ついにはピスト
ン上部外壁面とシリンダ孔壁との間に比較的に大きな遊
びが必要とされる。しかしピストン下部分が変形すると
いう欠点は、ピストン下部分を適当な大きさ楕円柱と膨
出性を与えて構成し、点火圧の作用に起因する変形を吸
収できるように構成することで対処できる。しかし、こ
のように構成されたピストン下部分において発生する変
形は潤滑油の消費量に不都合に作用する。何故ならばピ
ストン下部分の外周面は非円形の形状を有するので、シ
リンダ孔壁の特定の個所で多くの潤滑油が必要になると
考えられるからである。このような問題は本発明が対象
としているような公知のピストンにおいては、複数の油
掻取リングを設けることで考慮されているが、これらの
油掻取リングの機能は経験によれば高い摩耗によつて十
分に発揮されない。そのうえ、油掻取リングは潤滑油が
多く存在しすぎる個所で潤滑油を十分に所望される膜厚
さに掻取ることができない。さらにこのような公知のピ
ストンにおいて採用されている外方から内方へ冷却油を
導く形式は不経済であることが証明されている。何故な
らばこの場合には冷却油を供給するために複雑に構成さ
れたピストンピンが必要であるからである。このような
横及び縦孔により貫かれたピストンピンは支持能力が小
さいために小さな点火圧から平均的な点火圧を克服する
ためにしか適さない。
さらに西ドイツ国特許第2821176号明細書によれば、
ピストン下部分が軽金属から成り、ピストン上部分が熱
伝達率の小さいが耐熱性の大きい金属、例えば鋼から成
つている燃焼機関用の油冷却されたプランジヤピストン
が公知である。
ピストン下部分が軽金属から成り、ピストン上部分が熱
伝達率の小さいが耐熱性の大きい金属、例えば鋼から成
つている燃焼機関用の油冷却されたプランジヤピストン
が公知である。
発明が解決しようとする課題 本発明が解決しようとする課題は冒頭に述べた形式の
プランジヤピストンを改良して、プランジヤピストンが
経済的に製作可能でかつ125から160バールの点火圧を伝
達するために適しており、しかもこの点火圧を受けてプ
ランジヤピストンの形が僅かにしか変化せず、特にピス
トン上部におけるピストンリング部分が円筒形の形を維
持し、ピストン下部分の下方範囲がその上方範囲に対し
て楕円化することがほぼ回避され、しかも製作されるプ
ランジヤピストンにおいて冷却油の作用、特に使用され
る油量の減少に関してより良好な冷却油の誘引が得られ
るようにすることである。
プランジヤピストンを改良して、プランジヤピストンが
経済的に製作可能でかつ125から160バールの点火圧を伝
達するために適しており、しかもこの点火圧を受けてプ
ランジヤピストンの形が僅かにしか変化せず、特にピス
トン上部におけるピストンリング部分が円筒形の形を維
持し、ピストン下部分の下方範囲がその上方範囲に対し
て楕円化することがほぼ回避され、しかも製作されるプ
ランジヤピストンにおいて冷却油の作用、特に使用され
る油量の減少に関してより良好な冷却油の誘引が得られ
るようにすることである。
発明の課題を解決するための手段 本発明の課題は、ピストン底及びリング溝に嵌められ
たピストンリングを備えた外壁から成るピストン上部分
と、ピストン下部分とから構成されており、ピストン下
部分を横方向に貫く支承孔に支承されたピストンピンを
介して、内燃機関のクランク軸に結合された連接棒に枢
着されており、ピストン上部分がピストン底から段部を
形成する接触面で、ピストン下部分の上部に一体成形さ
れたリング状の支持つばの端面に支えられておりかつ複
数の締付けねじで支持つばに結合されており、ピストン
下部分にピストン縦軸線に対して同軸的な冷却油流出孔
が配置されており、この冷却油流出孔が、連通孔によっ
て支持つばの反対側に配置された外側の冷却室と接続さ
れた内側の冷却室に開口しており、この外側の冷却室が
ピストン上部分とピストン下部分との両方に延在してい
る形式の油冷却されたプランジャピストンにおいて、 （イ） ピストン上部分がほぼ内実で、外側の冷却室の
範囲にだけ袋孔を備えた板として一体に球状黒鉛鋳鉄も
しくは鋼材料から製作されているのに対し、ピストン下
部分がピストン上部分に向いた上面における冷却油流出
孔を除いてほぼ閉じられた形を有しかつその他の個所で
は内実に一体に構成されかつアルミニウムもしくはアル
ミニウム合金から加圧鋳造することによって又は素材を
熱間プレスすることによって製作されており、 （ロ） ピストン上部分がたわみ中立ゾーンだけにおい
てリング状の接触面でピストン下部分の支持つばに支え
られており、 （ハ） ピストン下部分の範囲における外側の冷却室が
リング状の油受け凹所によって延長され、この油受け凹
所がほぼ連接棒ヘッドの平面まで下げられており、半径
方向外側において、比較的に薄い、機関運転において点
火圧の影響を受けない外壁部分によって制限されてお
り、この外壁部分がリング間隙によってピストン上部分
の外壁から分離されていることによって解決された。本
発明の有利な実施態様は特許請求の範囲第２項以下に記
載されている。
たピストンリングを備えた外壁から成るピストン上部分
と、ピストン下部分とから構成されており、ピストン下
部分を横方向に貫く支承孔に支承されたピストンピンを
介して、内燃機関のクランク軸に結合された連接棒に枢
着されており、ピストン上部分がピストン底から段部を
形成する接触面で、ピストン下部分の上部に一体成形さ
れたリング状の支持つばの端面に支えられておりかつ複
数の締付けねじで支持つばに結合されており、ピストン
下部分にピストン縦軸線に対して同軸的な冷却油流出孔
が配置されており、この冷却油流出孔が、連通孔によっ
て支持つばの反対側に配置された外側の冷却室と接続さ
れた内側の冷却室に開口しており、この外側の冷却室が
ピストン上部分とピストン下部分との両方に延在してい
る形式の油冷却されたプランジャピストンにおいて、 （イ） ピストン上部分がほぼ内実で、外側の冷却室の
範囲にだけ袋孔を備えた板として一体に球状黒鉛鋳鉄も
しくは鋼材料から製作されているのに対し、ピストン下
部分がピストン上部分に向いた上面における冷却油流出
孔を除いてほぼ閉じられた形を有しかつその他の個所で
は内実に一体に構成されかつアルミニウムもしくはアル
ミニウム合金から加圧鋳造することによって又は素材を
熱間プレスすることによって製作されており、 （ロ） ピストン上部分がたわみ中立ゾーンだけにおい
てリング状の接触面でピストン下部分の支持つばに支え
られており、 （ハ） ピストン下部分の範囲における外側の冷却室が
リング状の油受け凹所によって延長され、この油受け凹
所がほぼ連接棒ヘッドの平面まで下げられており、半径
方向外側において、比較的に薄い、機関運転において点
火圧の影響を受けない外壁部分によって制限されてお
り、この外壁部分がリング間隙によってピストン上部分
の外壁から分離されていることによって解決された。本
発明の有利な実施態様は特許請求の範囲第２項以下に記
載されている。
発明の効果 ピストン上部分が球状黒鉛鋳鉄若しくは鋼材料から極
めて内実の板の形で製作され、これに対してピストン下
部分がアルミニユームから加圧鋳造することにより又は
素材を熱間プレスすることにより製作されることによつ
て、プランジヤピストンは比較的に経済的に製作できる
ようになる。しかしながらプランジヤピストンはそれに
与えられた構造的特徴によつて、ピストン下部分がアル
ミニユームから成つているにも拘らず、稼働中にプラン
ジヤピストンに作用する高い負荷を受け止めることがで
きる。何故ならばそれはピストン上部分とピストン下部
分との両方がそれぞれ単独に剛性的なブロツクを形成
し、ピストン上部分が特殊な形式でピストン下部分に支
えられているからである。すなわち、ピストン上部分は
ピストン下部分に、ピストン上部分に作用する点火圧が
良好な形式でピストン下部分にかつそこからピストンと
それに接続された連接棒とを介してクランク軸に伝達さ
れるように支えられている。つまり、点火圧は直接的に
連接棒ヘツドに導かれ、ピストン下部分の外周部は実地
においてはこの点火圧を受けず、変形させられることは
ない。本発明による形式で冷却油が誘引されることによ
つて、プランジヤピストンにおいては極めて良好な冷却
作用が達成される。内側と外側の冷却室の間の連通孔が
有利な形式で分配されていることによつて、特に連通孔
が適当な集合と大きさと傾きで種々異なる間隔を有して
いることによつて、ピストン上部分に作用する不均一な
温度分布は、ピストン底の不均一な半径方向の変形が回
避されるようにコントロールされる。これはピストン上
部分がたわみ中立ゾーンの範囲において支えられている
ことと相俟つて、ピストン上部分の外壁が熱的及び機械
的な負荷の作用のもとでもほぼ円筒形である形状を維持
するために寄与する。さらにピストン上部分外壁が本発
明によつて与えられた間隙に基づいてピストン下部分の
上方範囲に接触しないことによつて、ピストン上部分か
らピストン下部分の上方範囲にはピストン下部分に不都
合に作用する力は伝達されない。従つてピストン下部分
は良好な運転値のために与えられた形を維持する。
めて内実の板の形で製作され、これに対してピストン下
部分がアルミニユームから加圧鋳造することにより又は
素材を熱間プレスすることにより製作されることによつ
て、プランジヤピストンは比較的に経済的に製作できる
ようになる。しかしながらプランジヤピストンはそれに
与えられた構造的特徴によつて、ピストン下部分がアル
ミニユームから成つているにも拘らず、稼働中にプラン
ジヤピストンに作用する高い負荷を受け止めることがで
きる。何故ならばそれはピストン上部分とピストン下部
分との両方がそれぞれ単独に剛性的なブロツクを形成
し、ピストン上部分が特殊な形式でピストン下部分に支
えられているからである。すなわち、ピストン上部分は
ピストン下部分に、ピストン上部分に作用する点火圧が
良好な形式でピストン下部分にかつそこからピストンと
それに接続された連接棒とを介してクランク軸に伝達さ
れるように支えられている。つまり、点火圧は直接的に
連接棒ヘツドに導かれ、ピストン下部分の外周部は実地
においてはこの点火圧を受けず、変形させられることは
ない。本発明による形式で冷却油が誘引されることによ
つて、プランジヤピストンにおいては極めて良好な冷却
作用が達成される。内側と外側の冷却室の間の連通孔が
有利な形式で分配されていることによつて、特に連通孔
が適当な集合と大きさと傾きで種々異なる間隔を有して
いることによつて、ピストン上部分に作用する不均一な
温度分布は、ピストン底の不均一な半径方向の変形が回
避されるようにコントロールされる。これはピストン上
部分がたわみ中立ゾーンの範囲において支えられている
ことと相俟つて、ピストン上部分の外壁が熱的及び機械
的な負荷の作用のもとでもほぼ円筒形である形状を維持
するために寄与する。さらにピストン上部分外壁が本発
明によつて与えられた間隙に基づいてピストン下部分の
上方範囲に接触しないことによつて、ピストン上部分か
らピストン下部分の上方範囲にはピストン下部分に不都
合に作用する力は伝達されない。従つてピストン下部分
は良好な運転値のために与えられた形を維持する。
次に図面について本発明を説明する： 図面においては図示された各プランジヤピストンの互
いに相当する部分又は同じ部分には同じ符号が付けられ
ている。
いに相当する部分又は同じ部分には同じ符号が付けられ
ている。
図示された油冷却されたプランジヤピストンは全体と
して符号１で示されたピストン下部分と全体として符号
２で示されたピストン上部分とから成つている。一体で
ある内実のピストン上部分２はピストン底３と円筒状の
外面５及びピストンリング６が嵌め込まれる複数のリン
グ溝を有する外壁４とから成つている。ピストン上部分
２の外壁４はピストン底３に接続する肉厚の壁部分７
と、この壁部分７の下縁８に接続する薄肉の壁部分９と
から構成されている。下縁８から出発して外壁４の肉厚
の壁部分７には円筒状の、ピストン縦軸に対して同軸的
に配置されたセンタリング面11とピストン縦軸に対して
直角である接触面12とが形成されている。ピストン上部
分２はもつぱらこの接触面12を介してピストン下部分１
にかつピストン下部分１の上側に配置されたリング状の
支持つば14の外側の端面13の上に支えられている。ピス
トン下部分１に対するピストン上部分２のセンタリング
は、もつぱら円筒形のセンタリング面11を介して行なわ
れる。このセンタリング面11は支持つば14の外に形成さ
れた円筒形のセンタリング面15を取囲んでいる。符号16
ではピストン下部分１の上方の端部を形成する、比較的
に内実に構成された保持ヘツドが示されている。ピスト
ン上部分２はピストン下部分１に４つの締付けねじ17で
固定されている。これらの締付けねじの長さと配置関係
は第５図と第６図とに示されている。
して符号１で示されたピストン下部分と全体として符号
２で示されたピストン上部分とから成つている。一体で
ある内実のピストン上部分２はピストン底３と円筒状の
外面５及びピストンリング６が嵌め込まれる複数のリン
グ溝を有する外壁４とから成つている。ピストン上部分
２の外壁４はピストン底３に接続する肉厚の壁部分７
と、この壁部分７の下縁８に接続する薄肉の壁部分９と
から構成されている。下縁８から出発して外壁４の肉厚
の壁部分７には円筒状の、ピストン縦軸に対して同軸的
に配置されたセンタリング面11とピストン縦軸に対して
直角である接触面12とが形成されている。ピストン上部
分２はもつぱらこの接触面12を介してピストン下部分１
にかつピストン下部分１の上側に配置されたリング状の
支持つば14の外側の端面13の上に支えられている。ピス
トン下部分１に対するピストン上部分２のセンタリング
は、もつぱら円筒形のセンタリング面11を介して行なわ
れる。このセンタリング面11は支持つば14の外に形成さ
れた円筒形のセンタリング面15を取囲んでいる。符号16
ではピストン下部分１の上方の端部を形成する、比較的
に内実に構成された保持ヘツドが示されている。ピスト
ン上部分２はピストン下部分１に４つの締付けねじ17で
固定されている。これらの締付けねじの長さと配置関係
は第５図と第６図とに示されている。
符号18ではピストン下部分１内を横方向に貫通する支
承孔19内で２つの安全リング20によつて軸方向に確保さ
れたピストンピンが示されている。このピストンピン18
の上には支承スリーブ21が固定されている。この支承ス
リーブの位置はピストン縦軸に対して平行な面22,23の
間でピストン下部分１の内室24において固定されてい
る。ピストンピン18とその上にある支承スリーブ21とを
介してプランジヤピストンは、図示されていない内燃機
関のクランク軸と結合された連接棒25と連接棒ヘツド26
の範囲で枢着される。この場合にはこの接続は連接棒ヘ
ツド26を横方向に貫く、支承スリーブ21を取囲む受容孔
27を介して行なわれる。
承孔19内で２つの安全リング20によつて軸方向に確保さ
れたピストンピンが示されている。このピストンピン18
の上には支承スリーブ21が固定されている。この支承ス
リーブの位置はピストン縦軸に対して平行な面22,23の
間でピストン下部分１の内室24において固定されてい
る。ピストンピン18とその上にある支承スリーブ21とを
介してプランジヤピストンは、図示されていない内燃機
関のクランク軸と結合された連接棒25と連接棒ヘツド26
の範囲で枢着される。この場合にはこの接続は連接棒ヘ
ツド26を横方向に貫く、支承スリーブ21を取囲む受容孔
27を介して行なわれる。
符号28では保持ヘツド16の上側に配置された突起28が
示されている。この突起28は全体としてピストン下方部
分１と一体に構成されている。突起28はピストン縦軸に
対して同軸的に配置された中央の冷却油流出孔29によつ
て貫かれている。この冷却油流出孔29はさらに保持ヘツ
ド16を貫き、ピストン下部分１の内室24内に開口してい
る。冷却油流出孔29は第１図、第２図、第３図の実施例
のように冷却油流入範囲において円錐状又はトランペツ
ト状に拡大された、ピストン下部分１に設けられた孔と
して構成することができる。円錐状又はトランペツト状
の拡大部は連接棒から流出する冷却油流の良好な偏向を
保証する。この構成と二者択一的に冷却油流出孔29は第
３図と第４図に示された実施例の場合のように、冷却油
案内スリーブ30の貫通孔によつて構成することもでき
る。この冷却油案内スリーブ30は突起28を備えた保持ヘ
ツド16を貫く受容孔31に挿入され、下方の拡大する部分
で弾性的に連接棒ヘツド26に滑り接触で支えられてい
る。突起28は全体として符号33で示された内側の冷却室
内に突入しており、そこで上縁32で冷却油充填状態を制
限している。内側の冷却室33は下方範囲において支持つ
ば14と保持ヘツド16の上側の突起28との間をリング状に
延びている。内側の冷却室33は上方範囲においてはピス
トン上方部分における凹所で制限されている。内側の冷
却室33はピストン上方部分２に構成された斜めの連通孔
34を介して全体として符号35で示された外側の冷却室と
接続されている。外側の冷却室はピストン上方部分２と
ピストン下方部分１との両方に形成されており、ピスト
ン下方部分１においては保持ヘツド16の周囲を延びてい
る。
示されている。この突起28は全体としてピストン下方部
分１と一体に構成されている。突起28はピストン縦軸に
対して同軸的に配置された中央の冷却油流出孔29によつ
て貫かれている。この冷却油流出孔29はさらに保持ヘツ
ド16を貫き、ピストン下部分１の内室24内に開口してい
る。冷却油流出孔29は第１図、第２図、第３図の実施例
のように冷却油流入範囲において円錐状又はトランペツ
ト状に拡大された、ピストン下部分１に設けられた孔と
して構成することができる。円錐状又はトランペツト状
の拡大部は連接棒から流出する冷却油流の良好な偏向を
保証する。この構成と二者択一的に冷却油流出孔29は第
３図と第４図に示された実施例の場合のように、冷却油
案内スリーブ30の貫通孔によつて構成することもでき
る。この冷却油案内スリーブ30は突起28を備えた保持ヘ
ツド16を貫く受容孔31に挿入され、下方の拡大する部分
で弾性的に連接棒ヘツド26に滑り接触で支えられてい
る。突起28は全体として符号33で示された内側の冷却室
内に突入しており、そこで上縁32で冷却油充填状態を制
限している。内側の冷却室33は下方範囲において支持つ
ば14と保持ヘツド16の上側の突起28との間をリング状に
延びている。内側の冷却室33は上方範囲においてはピス
トン上方部分における凹所で制限されている。内側の冷
却室33はピストン上方部分２に構成された斜めの連通孔
34を介して全体として符号35で示された外側の冷却室と
接続されている。外側の冷却室はピストン上方部分２と
ピストン下方部分１との両方に形成されており、ピスト
ン下方部分１においては保持ヘツド16の周囲を延びてい
る。
内実のピストン上部分２は一体にかつ球状黒鉛鋳鉄又
は鋼材料から製作されている。これに対してピストン下
部分１は同様に一体であるがアルミニユーム若しくはア
ルミニユーム合金から加圧鋳造することによつて又は素
材を熱間プレスすることによつて製作されている。アン
ダカツト部が避けられない限りにおいてはこのアンダカ
ツトは後から切削加工で設けられる。ピストン下部分１
が熱間プレス又は加圧鋳造で製造されることに基づいて
ピストン下部分１は鋳造だけで製作されたピストン下部
分に比べて著しく大きな支持能力を有するようになるの
で、大きな力を受け止めかつ伝達するために適するよう
になる。
は鋼材料から製作されている。これに対してピストン下
部分１は同様に一体であるがアルミニユーム若しくはア
ルミニユーム合金から加圧鋳造することによつて又は素
材を熱間プレスすることによつて製作されている。アン
ダカツト部が避けられない限りにおいてはこのアンダカ
ツトは後から切削加工で設けられる。ピストン下部分１
が熱間プレス又は加圧鋳造で製造されることに基づいて
ピストン下部分１は鋳造だけで製作されたピストン下部
分に比べて著しく大きな支持能力を有するようになるの
で、大きな力を受け止めかつ伝達するために適するよう
になる。
プランジヤピストンはシェーカー冷却のために構成さ
れている。この場合にはプランジヤピストンへの冷却油
の供給は連接棒25から行なわれる。この連接棒25は冷却
油が圧力下でクランク軸内部の通路から導入される内部
の通路を有している。図面においては連接棒内部の通路
のうち、供給孔36、支承スリーブ21の周囲のリング通路
37と連接棒ヘツド26における噴射孔38しか示されていな
い。噴射孔38は連接棒縦軸に対して同軸的に延びてい
る。噴射孔38から冷却油流の形で噴射された冷却油はま
ず冷却油流出孔29に達し、これを通つて内側の冷却室33
に導入される。そこから冷却油は機関運転中にピストン
運動に基づいて連通孔34を通つて外側の冷却室35に達
し、そこからこの冷却室35の下方範囲に配置された流出
通路39を介して内燃機関の駆動機構室に戻される。
れている。この場合にはプランジヤピストンへの冷却油
の供給は連接棒25から行なわれる。この連接棒25は冷却
油が圧力下でクランク軸内部の通路から導入される内部
の通路を有している。図面においては連接棒内部の通路
のうち、供給孔36、支承スリーブ21の周囲のリング通路
37と連接棒ヘツド26における噴射孔38しか示されていな
い。噴射孔38は連接棒縦軸に対して同軸的に延びてい
る。噴射孔38から冷却油流の形で噴射された冷却油はま
ず冷却油流出孔29に達し、これを通つて内側の冷却室33
に導入される。そこから冷却油は機関運転中にピストン
運動に基づいて連通孔34を通つて外側の冷却室35に達
し、そこからこの冷却室35の下方範囲に配置された流出
通路39を介して内燃機関の駆動機構室に戻される。
内側の冷却室33は上部においてはドーム状の中空室で
形成されている。この中空室は半径方向外側ではピスト
ン上部分２の外壁４の肉厚の壁部分７の内壁40を適当な
形に彎曲することによつてかつ前記内壁40に続いてはピ
ストン底３の内面41の適当な彎曲によつて形成されてい
る。ピストン縦軸に対して同軸的にピストン底の内面に
は隆起部42が設けられており、この隆起部42は噴出する
冷却油を冷却室33内に良好に分配するために役立つ。
形成されている。この中空室は半径方向外側ではピスト
ン上部分２の外壁４の肉厚の壁部分７の内壁40を適当な
形に彎曲することによつてかつ前記内壁40に続いてはピ
ストン底３の内面41の適当な彎曲によつて形成されてい
る。ピストン縦軸に対して同軸的にピストン底の内面に
は隆起部42が設けられており、この隆起部42は噴出する
冷却油を冷却室33内に良好に分配するために役立つ。
下部においては内側の冷却室33は半円形の横断面を有
するリング状の凹所43で制限されている。リング状の凹
所43の壁44は凹所を形成した後でプレス工具が走出する
ことを妨げないように形成されている。
するリング状の凹所43で制限されている。リング状の凹
所43の壁44は凹所を形成した後でプレス工具が走出する
ことを妨げないように形成されている。
外側の冷却室35はピストン上部分２の範囲においては
一方では周方向に分配された複数の、ピストン縦軸に対
して軽く傾斜させられて外壁４の肉厚の壁部分７の下縁
８からこの壁部分７に加工された袋孔45によつて形成さ
れ、他方ではリング状の室46によつて形成されている。
このリング状の室46には袋孔45が開口している。各袋孔
45には連通孔34の１つが開口している。この連通孔34は
肉厚の壁部分７の内面40の範囲で内側の冷却室33から分
岐し、斜め上向きに所属の袋孔45に閉じられた端部の近
くで開口している。リング状の室46は半径方向外方では
ピストン下部分２の外壁４の薄肉の下方の壁部分９の内
面47により、半径方向内方では支持つば14の外面48によ
り、上方ではピストン上部分２の外壁４の肉厚の壁部分
７の下縁８により制限されている。このように制限され
た室46に続いて外側の冷却室35は下方に向かつてピスト
ン下部分１内をリング状の油受け凹所49として存在して
いる。この油受け凹所49は連接棒ヘツド26の平面まで達
し、半径方向外側においては薄壁の、機関運転時に点火
圧の影響をほとんど受けない外壁部分50によつて制限さ
れている。
一方では周方向に分配された複数の、ピストン縦軸に対
して軽く傾斜させられて外壁４の肉厚の壁部分７の下縁
８からこの壁部分７に加工された袋孔45によつて形成さ
れ、他方ではリング状の室46によつて形成されている。
このリング状の室46には袋孔45が開口している。各袋孔
45には連通孔34の１つが開口している。この連通孔34は
肉厚の壁部分７の内面40の範囲で内側の冷却室33から分
岐し、斜め上向きに所属の袋孔45に閉じられた端部の近
くで開口している。リング状の室46は半径方向外方では
ピストン下部分２の外壁４の薄肉の下方の壁部分９の内
面47により、半径方向内方では支持つば14の外面48によ
り、上方ではピストン上部分２の外壁４の肉厚の壁部分
７の下縁８により制限されている。このように制限され
た室46に続いて外側の冷却室35は下方に向かつてピスト
ン下部分１内をリング状の油受け凹所49として存在して
いる。この油受け凹所49は連接棒ヘツド26の平面まで達
し、半径方向外側においては薄壁の、機関運転時に点火
圧の影響をほとんど受けない外壁部分50によつて制限さ
れている。
薄壁の外壁部分50が点火圧の影響を受けない理由はピ
ストン上部分２の外壁４とピストン下部分１における外
壁部分50との構成高さが、ピストン上部分２とピストン
下部分１とを互いに結合した後でピストン上部分２の外
壁４の平らな下縁51とピストン下部分１の外壁部分50の
平らな上縁52との間にリング間隙53が形成されるように
選ばれているからである。ピストン上部分２は外側だけ
でリング状のセンタリング面11だけを介してピストン下
部分に対してセンタリングされ、しかもリング状の接触
面12だけでピストン下部分１に、しかもその曲げ中立ゾ
ーンにおいて支持つば14の端面13によつて支持され、さ
らにリング間隙53のためにピストン上部分２とピストン
下部分１との外側部分の間に結合が与えられていないの
で、機関運転中にピストン上部分２から外壁部分の形に
不都合な影響を及ぼす力が伝達されない。この場合には
外側の支持が行なわれておらず、ピストン下部分１が外
側の冷却室によつて申分なく冷却されているのでプラン
ジヤピストンの外側範囲は比較的に僅かにしか加熱され
ない。これによつて温度の作用に基いてピストン外側範
囲が軸方向に種々異なる変形に晒されることは回避され
る。しかもこの場合にはピストン上部分２の外面４によ
つて形成されたプランジヤピストンの外面とピストン下
部分１の外面54との間の間隙は従来のピストンに比較し
て小さく構成することができる。これはピストンの運動
に好ましい結果をもたらす。何故ならばこの場合にはピ
ストンの傾動は小さな角度に制限されたままになるから
である。この結果として潤滑油の消費量の減少も得られ
る。
ストン上部分２の外壁４とピストン下部分１における外
壁部分50との構成高さが、ピストン上部分２とピストン
下部分１とを互いに結合した後でピストン上部分２の外
壁４の平らな下縁51とピストン下部分１の外壁部分50の
平らな上縁52との間にリング間隙53が形成されるように
選ばれているからである。ピストン上部分２は外側だけ
でリング状のセンタリング面11だけを介してピストン下
部分に対してセンタリングされ、しかもリング状の接触
面12だけでピストン下部分１に、しかもその曲げ中立ゾ
ーンにおいて支持つば14の端面13によつて支持され、さ
らにリング間隙53のためにピストン上部分２とピストン
下部分１との外側部分の間に結合が与えられていないの
で、機関運転中にピストン上部分２から外壁部分の形に
不都合な影響を及ぼす力が伝達されない。この場合には
外側の支持が行なわれておらず、ピストン下部分１が外
側の冷却室によつて申分なく冷却されているのでプラン
ジヤピストンの外側範囲は比較的に僅かにしか加熱され
ない。これによつて温度の作用に基いてピストン外側範
囲が軸方向に種々異なる変形に晒されることは回避され
る。しかもこの場合にはピストン上部分２の外面４によ
つて形成されたプランジヤピストンの外面とピストン下
部分１の外面54との間の間隙は従来のピストンに比較し
て小さく構成することができる。これはピストンの運動
に好ましい結果をもたらす。何故ならばこの場合にはピ
ストンの傾動は小さな角度に制限されたままになるから
である。この結果として潤滑油の消費量の減少も得られ
る。
さらにピストン上部分が外側で支持つば14にセンタリ
ングされていることによつて、機関運転に際して次のよ
うな利点が得られる。ピストン下部分１が製作されてい
るアルミニユーム材料はピストン上部分２が製作されて
いる材料よりも大きな膨張係数を有しているので、ピス
トン上部分２の支持機構はピストン上部分２よりも大き
く膨張する。つまり、ピストンが加熱されると、ピスト
ン上部分２とピストン下部分１との間の結合は伝力結合
となり、機関運転中にはピストン下部分１とピストン上
部分２との接触面の間に相対運動が生じることは実際に
はなくなる。
ングされていることによつて、機関運転に際して次のよ
うな利点が得られる。ピストン下部分１が製作されてい
るアルミニユーム材料はピストン上部分２が製作されて
いる材料よりも大きな膨張係数を有しているので、ピス
トン上部分２の支持機構はピストン上部分２よりも大き
く膨張する。つまり、ピストンが加熱されると、ピスト
ン上部分２とピストン下部分１との間の結合は伝力結合
となり、機関運転中にはピストン下部分１とピストン上
部分２との接触面の間に相対運動が生じることは実際に
はなくなる。
次に本発明のプランジヤピストンがその折々、つまり
プランジヤピストンがどのような点火圧で負荷されるか
に応じて本発明のプランジヤピストンを構成することが
できる種々の構造を説明する。
プランジヤピストンがどのような点火圧で負荷されるか
に応じて本発明のプランジヤピストンを構成することが
できる種々の構造を説明する。
特にプランジヤピストンが極めて高い点火圧、例えば
150バールの点火圧を克服できるようにする場合にはピ
ストン下部分１を付加的に補強すること、しかもリング
状の凹所43内に配置され、この凹所43を半径方向で貫く
補強リブ55で補強することが有利である。このような構
成は第３図と第４図のプランジヤピストンに示されてい
る。
150バールの点火圧を克服できるようにする場合にはピ
ストン下部分１を付加的に補強すること、しかもリング
状の凹所43内に配置され、この凹所43を半径方向で貫く
補強リブ55で補強することが有利である。このような構
成は第３図と第４図のプランジヤピストンに示されてい
る。
プランジヤピストンが、例えば120バールの点火圧し
か克服する必要のない内燃機関に使用される本発明によ
るプランジヤピストンの場合には、油受け凹所59から分
岐する流出通路39をピストン縦軸に対して軸平行にピス
トン下部分１を通つて延びる孔56によつて形成すること
が有利である。これは第３図と第４図とに示された実施
例の場合である。孔56は部分的にピストンピン18の周囲
に配置されるようにピストン下部分１に形成されかつピ
ストンピンを潤滑する油を受容する潤滑溝57に接線方向
で開口している。さらに孔56内に小管58が挿込まれてお
り、この小管58が所定長さだけ油受け凹所49内に突入し
ており、油受け凹所49内に所定の冷却油充填高さを維持
している。この構成は第３図と第４図の実施例にも設け
られている。
か克服する必要のない内燃機関に使用される本発明によ
るプランジヤピストンの場合には、油受け凹所59から分
岐する流出通路39をピストン縦軸に対して軸平行にピス
トン下部分１を通つて延びる孔56によつて形成すること
が有利である。これは第３図と第４図とに示された実施
例の場合である。孔56は部分的にピストンピン18の周囲
に配置されるようにピストン下部分１に形成されかつピ
ストンピンを潤滑する油を受容する潤滑溝57に接線方向
で開口している。さらに孔56内に小管58が挿込まれてお
り、この小管58が所定長さだけ油受け凹所49内に突入し
ており、油受け凹所49内に所定の冷却油充填高さを維持
している。この構成は第３図と第４図の実施例にも設け
られている。
本発明の特徴及びその組合わせによつて、例えば160
バールにも達する比較的に高い点火圧の場合にもプラン
ジヤピストンの申し分のない機能が保証されるようにな
る。特にピストン上部分とピストン下部分が内実に構成
され、ピストン上部分が曲げ中立ゾーンでピストン下部
分２に支えられていることによつて機関運転時にプラン
ジヤピストンに作用する点火圧はできるだけ良好な状態
で支持つば14とピストンピン18とを介して連接棒25に導
入される。しかもこの導入はピストン上部分２の外壁４
とピストン下部分１の外面54の円筒性と同軸性が維持さ
れるように行なわれる。又、本発明による形式で冷却油
が供給されることによつて、ピストン上部分の極めて強
力な冷却が達成されるだけではなく、ピストン下部分
の、ピストン上部分に近隣する上方範囲の強力な冷却も
保証される。従つて機関運転中に生じる熱がピストン上
部分２の形とピストン下部分１の形に不都合な影響を及
ぼすことは、プランジヤピストンにおける冷却媒体の誘
導形式によつても著しく回避される。
バールにも達する比較的に高い点火圧の場合にもプラン
ジヤピストンの申し分のない機能が保証されるようにな
る。特にピストン上部分とピストン下部分が内実に構成
され、ピストン上部分が曲げ中立ゾーンでピストン下部
分２に支えられていることによつて機関運転時にプラン
ジヤピストンに作用する点火圧はできるだけ良好な状態
で支持つば14とピストンピン18とを介して連接棒25に導
入される。しかもこの導入はピストン上部分２の外壁４
とピストン下部分１の外面54の円筒性と同軸性が維持さ
れるように行なわれる。又、本発明による形式で冷却油
が供給されることによつて、ピストン上部分の極めて強
力な冷却が達成されるだけではなく、ピストン下部分
の、ピストン上部分に近隣する上方範囲の強力な冷却も
保証される。従つて機関運転中に生じる熱がピストン上
部分２の形とピストン下部分１の形に不都合な影響を及
ぼすことは、プランジヤピストンにおける冷却媒体の誘
導形式によつても著しく回避される。
図面は本発明の２つの実施例を示すものであつて、第１
図は本発明のプランジヤピストンをピストンピン軸線に
対して直角に断面した横断面図、第２図は第１図のプラ
ンジヤピストンをピストンピン軸線に沿つて断面した断
面図、第３図は本発明のプランジヤピストンの別の実施
例をピストンピン軸線に対して直角に断面した断面図、
第４図は第３図のプランジヤピストンのピストンピン軸
線を通る断面図、第５図は第１図のプランジヤピストン
を第１図のＶ−Ｖ線に沿つて断面した図、第６図は第４
図のプランジヤピストンを第４図のVI−VI線に沿つた断
面図である。 １……ピストン下部分、２……ピストン上部分、３……
ピストン底、４……外壁、５……外面、６……ピストン
リング、７……壁部分、８……下縁、９……壁部分、10
……アンダカツト部、11……センタリング面、12……接
触面、13……端面、14……支持つば、15……センタリン
グ面、16……保持ヘツド、17……締付けねじ、18……ピ
ストンピン、19……支承孔、20……安全リング、21……
支承スリーブ、22,23……面、24……内室、25……連接
棒、26……連接棒ヘツド、28……突起、29……冷却油流
出孔、30……冷却油案内スリーブ、31……受容孔、32…
…上縁、33……冷却室、34……連通孔、35……冷却室、
36……供給孔、37……リング通路、38……噴出孔、39…
…流出通路、40……内壁、41……内面、42……隆起部、
43……凹所、44……壁、45……袋孔、46……室、47……
内面、48……外面、49……油受け凹所、50……外壁部
分、51……下縁、52……上縁、53……リング間隙、54…
…外面、55……補強リブ、56……孔、57……潤滑油、58
……小管
図は本発明のプランジヤピストンをピストンピン軸線に
対して直角に断面した横断面図、第２図は第１図のプラ
ンジヤピストンをピストンピン軸線に沿つて断面した断
面図、第３図は本発明のプランジヤピストンの別の実施
例をピストンピン軸線に対して直角に断面した断面図、
第４図は第３図のプランジヤピストンのピストンピン軸
線を通る断面図、第５図は第１図のプランジヤピストン
を第１図のＶ−Ｖ線に沿つて断面した図、第６図は第４
図のプランジヤピストンを第４図のVI−VI線に沿つた断
面図である。 １……ピストン下部分、２……ピストン上部分、３……
ピストン底、４……外壁、５……外面、６……ピストン
リング、７……壁部分、８……下縁、９……壁部分、10
……アンダカツト部、11……センタリング面、12……接
触面、13……端面、14……支持つば、15……センタリン
グ面、16……保持ヘツド、17……締付けねじ、18……ピ
ストンピン、19……支承孔、20……安全リング、21……
支承スリーブ、22,23……面、24……内室、25……連接
棒、26……連接棒ヘツド、28……突起、29……冷却油流
出孔、30……冷却油案内スリーブ、31……受容孔、32…
…上縁、33……冷却室、34……連通孔、35……冷却室、
36……供給孔、37……リング通路、38……噴出孔、39…
…流出通路、40……内壁、41……内面、42……隆起部、
43……凹所、44……壁、45……袋孔、46……室、47……
内面、48……外面、49……油受け凹所、50……外壁部
分、51……下縁、52……上縁、53……リング間隙、54…
…外面、55……補強リブ、56……孔、57……潤滑油、58
……小管
フロントページの続き (72)発明者 ホルスト・リントナー ドイツ連邦共和国フイツシユアツハ・エル レンシユトラーセ19 (56)参考文献 特開 昭59−147849（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−181248（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭51−79239（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭56−33575（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭54−16975（ＪＰ，Ｙ２)
Claims (6)
- 【請求項１】ピストン底及びリング溝に嵌められたピス
トンリングを備えた外壁から成るピストン上部分と、ピ
ストン下部分とから構成されており、ピストン下部分を
横方向に貫く支承孔に支承されたピストンピンを介し
て、内燃機関のクランク軸に結合された連接棒に枢着さ
れており、ピストン上部分がピストン底から段部を形成
する接触面で、ピストン下部分の上部に一体成形された
リング状の支持つばの端面に支えられておりかつ複数の
締付けねじで支持つばに結合されており、ピストン下部
分にピストン縦軸線に対して同軸的な冷却油流出孔が配
置されており、この冷却油流出孔が、連通孔によって支
持つばの反対側に配置された外側の冷却室と接続された
内側の冷却室に開口しており、この外側の冷却室がピス
トン上部分とピストン下部分との両方に延在している形
式の油冷却されたプランジャピストンにおいて、 （イ） ピストン上部分（２）がほぼ内実で、外側の冷
却室（35）の範囲にだけ袋孔（45）を備えた板として一
体に球状黒鉛鋳鉄もしくは鋼材料から製作されているの
に対し、ピストン下部分（１）がピストン上部分（２）
に向いた上面における冷却油流出孔（29）を除いてほぼ
閉じられた形を有しかつその他の個所では内実に一体に
構成されかつアルミニウムもしくはアルミニウム合金か
ら加圧鋳造することによって又は素材を熱間プレスする
ことによって製作されており、 （ロ） ピストン上部分（２）がたわみ中立ゾーンだけ
においてリング状の接触面（12）でピストン下部分
（１）の支持つば（14）に支えられており、 （ハ） ピストン下部分（１）の範囲における外側の冷
却室（35）がリング状の油受け凹所（49）によって延長
され、この油受け凹所（49）がほぼ連接棒ヘッド（26）
の平面まで下げられており、半径方向外側において、比
較的に薄い、機関運転において点火圧の影響を受けない
外壁部分（50）によって制限されており、この外壁部分
（50）がリング間隙（53）によってピストン上部分の外
壁（４）から分離されていることを特徴とする、内燃機
関の、油冷却された多部分から成るプランジャピスト
ン。 - 【請求項２】内側の冷却室（33）の下部分を形成するリ
ング状の凹所（43）内にこれを半径方向で貫く複数の補
強リブ（55）が配置されている、特許請求の範囲第１項
記載のプランジャピストン。 - 【請求項３】油受け凹所（49）から分岐する流出通路
（39）がピストン下部分（１）の連接棒ヘッド（26）を
取囲む内室（24）に開口している、特許請求の範囲第１
項記載のプランジャピストン。 - 【請求項４】油受け凹所（49）から分岐する流出通路
（39）がピストン縦軸線に対して軸平行にピストン下部
分（１）内を延びる孔（56）によって形成されている、
特許請求の範囲第１項記載のプランジャピストン。 - 【請求項５】孔（56）がピストン下部分（１）に部分的
にピストンピン（18）の周囲に形成されかつピストンピ
ン（18）を潤滑するための油を受容する潤滑溝（57）に
接線方向で交わる、特許請求の範囲第４項記載のプラン
ジャピストン。 - 【請求項６】孔（56）に、所定の長さだけ油受け凹所
（49）内に突入し、そこで所定の冷却油充填高さを維持
するために役立つ小管（58）が挿入されている、特許請
求の範囲第５項記載のプランジャピストン。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19853518721 DE3518721C3 (de) | 1985-05-24 | 1985-05-24 | Ölgekühlter, mehrteiliger Tauchkolben einer Brennkraftmaschine |
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