JPS605765B2 - 内燃機関、殊にデイーゼル機関用のピストン - Google Patents

内燃機関、殊にデイーゼル機関用のピストン

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JPS605765B2
JPS605765B2 JP51112851A JP11285176A JPS605765B2 JP S605765 B2 JPS605765 B2 JP S605765B2 JP 51112851 A JP51112851 A JP 51112851A JP 11285176 A JP11285176 A JP 11285176A JP S605765 B2 JPS605765 B2 JP S605765B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、往復動ピストン内燃機関、殊にディーゼル機
関用のピストンであって、内燃機関のシリンダ内におけ
る燃焼に直接にさらされるピストンリング支持体とシリ
ンダ内において案内される楢勤シュ−とを有しており、
かつピストンリング支持体が少なくとも１つの圧力リン
グ及び少なくとも１つの油かきリングを備えており、か
つピストンリング支持体がピストン頂面からピストン基
部へ達している周壁を有していて、上記ピストン基部の
範囲で、ピストンピンブツシュ及びこのピストンピンブ
ッシュ内に軸受けされたピストンピンを介して、摺動シ
ュ−及び連接榛に枢着結合されており、かつピストンピ
ンブッシュへ冷却剤もし〈は潤滑剤を導く手段を有して
いる形式のものに関する。
殊に今日の往復動ピストン内燃機関、例えば燃料が燃焼
室内へ直接噴射されるディーゼル機関の構造においては
、燃料−空気混合物の良好な燃焼は、十分な燃焼空気が
燃焼室に良好に充填されること等とならんで「ピストン
頂面に凹型に加工された燃焼室がピストン頂面における
その燃焼室閉口の範囲において「燃焼室底面の範囲より
も著しく高温に加熱されるようにしたときに可能である
ことは周知である。
燃焼室におけるこのような温度分布は、ピストン頂面に
おける燃焼室関口範囲に、それも燃焼室とピストンの周
壁との間に、熱伝導を仰止する断熱部を設け、かつ燃焼
室の底面の範囲には冷却剤「例えば油を噴射して熱を放
出させることによってえられる。このような形式の内燃
機関のための公知のピストンはそのピストンヘッドに、
有利には回転対称の、ほぼ球状の燃焼室を有しており、
この燃焼室はこの燃焼室と所謂ピストンリング支持体を
支持する周壁との間に「燃焼室をピストンリング支持体
に対して熱絶縁する断熱部を有している。
この場合燃焼室形状に相応する挿入体として製作さてい
る上記断熱部はピストンもしくはその周壁に圧入により
取付けられており、かつ燃焼室閉口を絞る所謂灼熱部と
して製作されている。ピストンの、ピストンリング支持
体とは反対側の部分はピストン基部として製作されてお
り、このピストンピンブツシュ及びこのピストンピンブ
ツシュ内に軸受けされているピストンピンを介して摺動
シュ−及び連接榛に松着結合されている。このようなピ
ストンにおいて、有利には極めて短い周面を有している
にすぎないピストンリング支持体は、これをシリンダ壁
に対してシールする圧力リングを支持しており、この場
合ピストン自体はやはりピストンピンブツシュに松着結
合されている、垂直方向力を受ける摺動シューによりシ
リンダ壁に支持されている。燃料−空気混合物の燃焼に
よって発生する熱の放出は、主に、ピストン基部、ピス
トンピンブッシュおよび摺敷シューを介してシリンダへ
、かっここから内燃機関の冷却系へと行なわれている。
このような形式のピストンを用いた実験によれば、殊に
高負荷運転可能の内燃機関の場合には、熱を一層迅速に
放出させることが望ましいことが判明した（ドイツ連邦
共和国特許出願公告第１５６７０１３号明細書）。この
ような迅速な放熱の要求を充たすために、一同様なピス
トンにおいて、ピストンリング支持体とピストン基部と
の間に設けられたピストン周壁に冷却油を、クランク室
の範囲に配置されたノズルから噴射するようにすること
が公知になっている。
この場合、該ピストン周壁にリング溝状に加工された切
欠き緑によって、ノズルからピストンに向って噴射され
た冷却油噴流は２条に分けられ、その一方はピストンリ
ング支持体と周壁との間へ、また他方は周壁に沿ってピ
ストン基部へ導かれる。しかしこのピストンの場合にも
、冷却油噴流の一部がピストン基部へ導かれるものの、
やはりピストン全体が全体的に冷却されてしまい、ピス
トン燃焼室の高温にされるべき部分と所謂低温にされる
べき部分との間の先に述べた所期の温度分布がえられず
、さらに、ピストン基部およびピストンピンブッシュか
らの熱の放出がこのような冷却油流によっては十分迅速
に行われえない（ドイツ連邦共和国特許第２００７８０
１号明細書）。本発明の課題は、往復動ピストン内燃機
関用のピストン、殊にディーゼル機関用ピストンを改良
して、簡単な手段によりピストン燃焼室に、燃焼室開ロ
に高温範囲を生ぜしめに高温範囲を生ぜしめかつ燃焼室
底面およびピストンピソブツシュに所謂低温範囲を生ぜ
しめる所期の温度分布がえられるようにすることにある
。この課題は本発明によればはじめに述べた形式のピス
トンにおいて、摺動シューのピストンピンブッシュ側の
内周面がピストンピンプッシュの外周面へ向って延びて
いる、少なくとも１つの、冷却剤もしくは潤滑剤を案内
する案内面を有しており、該案内面の、摺動シュー内周
面における接続部が、ピストンピンブッシュを通る仮想
シリンダ平面の範囲にあり、かつ上記案内面の自由側の
端縁がピストンピンブッシュの外周及びピストンの上記
基部の底面の近くまで達していることによって、解決さ
れている。
このような手段によればピストン燃焼室に所期の温度分
布がえられ、これにより、燃料−空気混合物の完全燃焼
と共に、有害な排ガス放出量を低減することができる。
燃焼室底面からピストン基部へ、ざらに摺動シューへ、
されにここからシリンダを介して内燃機関の冷却系への
放熱により、たんにピストンリング支持体にはめられて
いるリングに対する熱負荷が軽減されるばかりでなく、
さらに、問題のピストン部分からの放熱が、この個所に
比較的大きな熱伝導面が存在する限り、迅速に行なわれ
る。さらに、熱の一部は噴射油により直接または間綾に
この冷却油へ放出され、これにより冷却作用は著しく増
大する。本発明のさらに別の利点は、冷却剤もしくは潤
滑剤（油）の噴流がピストンピンブッシュへ導かれるこ
とにより、該ピストンピンブッシュはたんに冷却される
だけでないこ確実に潤滑され、このことはピストン、ひ
いてはまた内燃機関の耐用寿命にとって著しく重要であ
る。本発明の有利な一実施例によれば、ピストンピンブ
ツシュに対して対称的にそれぞれ１つの案内面もしくは
案内リブが沼動シューの周面に設けられている。
案内面もしくは案内リブのこのような配置により、ピス
トンピンブッシュへ案内されるべき噴射冷却油は確実に
案内され、かつまた、この噴射もしくは冷却油を、冷却
さるべき部分の冷却後に補集し、かつ噴射油もしくは冷
却油の冷却系、例えば油溜めに戻すことができる。
噴射油もしくは冷却油を確実に、冷却もしくは潤滑さる
べき個所へ導き、かっここから再び排出するために、本
発明では、案内面もしくは案内リブの自由端緑はほぼピ
ストンピンブッシュのところにまで達している。
本発明の有利な一実施例によれば、各案内面もしくは案
内リブは摺動シューの周面に流動運動に有利な形式で設
けられており、ピストンがクランク室に向って連動する
運動過程においてもピストンピンブツシュへの噴射油も
しくは冷却油の供給が維持されている。
このような手段により、ピストン行程とは無関係にピス
トンは十分に冷却されると共に、ピストンの潤滑される
べき部分には必要な油が供孫舎される。
沼動シューを殊にその製作が簡単であるように構成する
ために、摺動シューは、例えば１つの案内面もしくは案
内リブしか用いない場合、この案内面もしくは案内リブ
がピストンピンブツシュ周面に皿形に湾曲して延びてい
るようにすることができる。
摺動シュ−のこのような構成は「その製作が簡単である
ことと共にピストンピンプツシユのピストンピンの軸方
向に位置しているシリンダ壁部分の遮蔽作用により噴射
油もしくは冷却油がこの壁面もしくは壁部分から隔てら
れるのみでなく、さらにまた噴射油もしくは冷却油が内
燃機関の冷却系もしくは潤滑系、例えば油溜め内へ戻さ
れるという利点を有している。
殊に直径の大きいピストン、例えば出力の大きい強力な
内燃機関のピストンにおいては、ピストンピンブッシュ
の範囲における案内面もしくは案内リブの存在にもかか
わらず、冷却油もしくは潤滑油の噴流はピストンピンブ
ッシュおよびピストン基部における、負荷を受ける面全
体には殆んど達せず「その結果これらの部分のある個所
は危険な温度に達することがある。
上記部分におけるこのような負荷を効果的に除くために
本発明の別の実施例によれば、ピストンピンブツシュに
枢着結合された情動シュ−に案内面が設けられており「
この案内面の自由端縁がほぼピストンピンブツシュのと
ころにまで達している。冷却剤もしくは潤滑剤が確実に
情動シューにおけるピストンピンの支承個所にも達する
ようにするために、本発明の一実施例によれば、摺動シ
ュ−案内面の基部が少くとも、摺動シューにおけるピス
トンピンの支承個所のところまで達している。
次に図示の実施例につき本発明を説明する。
内燃機関、例えばディーゼル機関用のピストン１‘ま主
に、ピストンリング支持体２として構成されたピストン
ヘッドと、これを支持し、かつピストンピンブッシュ４
を有するピストン基部５を備えた周壁３と、ピストンリ
ング支持体２をシリンダ６内で案内しかつピストンの作
業行程運動から生じる垂直方向力を受容しかつやはりピ
ストンピンブッシュに支承されている摺動シュ−７とか
ら構成されている。この場合極めて狭いかつピストンリ
ング支持体２をシリンダ６に対してシールするピストン
リング８を受容するのに必要なだけの周面を有している
にすぎないピストンヘッドは有利にはその中心に回転対
称形のかっこの場合構造を簡単にするために球形に構成
された燃焼室９を有し、その底面１０はピストン基部５
の範囲内へ達しており、かつ燃焼室９の他の残りの室ｌ
ｉはピストン１の周壁３に対して、図面にはたんに略示
されている遮熱部１２により熱絶縁されている。摺動シ
ュー７と同機にピストンピンブッシュ４内においてピス
トンピン竃３により保持されているピストン基部５は殊
にピストンピンのための支承孔１５を有する二又部富４
として製作することができ「また摺動シュー自体は腕状
または皿状の閉じた周壁１６を有しており、または端部
に楢勤ジョー（図示せず）を配置した星形腕状部村とし
て製作することができる。第１図および第２図に示され
ている摺動シュー７の構成では、摺動シュ−７は腕状で
あり、かつピストンピン亀３の縦軸線Ｚの範囲に少なく
とも１つの支承孔１７７１幹を有し「 これはピストン
ピンブツシユ母のピストンピン蔓３にはまっている連接
榛１９の端部に支持されている。
支承孔１＾ 竃８の他にざらに摺動シュー７‘まその内
周面２８とピストンピンブッシュ４との間に少なくとも
１つの案内面「有利には案内リブ２１を有しており「こ
れは摺動シューの内周に設けられており「かつその自由
端緑２２はピストンピンブッシュ年に向いている。この
案内リブ２１は糟勤シュ−７の内周面２９１こ次のよう
に配置されている。即ち案内リブ２１は「ノズル２３に
よりクランク室２４からピストン軍へ噴射された冷却剤
もしくは潤滑剤「例えば油２６を橘集しかつピストンピ
ンブツシュ４およびピストン基部に向いた案内リブの案
内面によりこの油をピストンピンブツシュ４の周囲に導
き案内することができるように、配置されている。この
捕集された油２５の上記の案内は「油の一部がピストン
ン基部裏の底面２６へ、また他の部分はピストンピンフ
ッシュ４内へ、ひいてはまたピストンピン１３へ達する
ことができるように行なわれる。これにより一方におい
ては燃焼室３の底面１い即ち燃焼室下方部分およびこれ
と共にピストン基部５が、また他方においては二又部１
４「ピストンピン１３およびピストンビンブッシュ４は
十分に油２５を供給され、ひいては冷却されかつ潤滑さ
れる。殊にこの潤滑剤もしくは冷却剤、即ち油２５が上
記部分の冷却および潤滑が行われた後再び供給源に戻さ
れるようにするために、図示の実施例ではピストンピン
ブッシュ４に対して対称的に第２の案内リブ２７が摺動
シュ−７の内周面２０１こ配置されており、このシュー
の自由機縁２８もまたピストンピンブッシュ４のところ
まで達しており、これにより、ピストンピンブツシュ４
から出た油２５は再び補集されかつ内燃機関のオイル系
、例えば油溜め内へ戻される。この第２の案内リブ２７
の傾斜角度はこの場合先に述べた第１の案内リブ２１の
傾斜角度と等しくすることができるが、しかしまた両案
内リブ２１，２７が異なる頬斜角度を有し、かつ場合に
よってはさらに別の、流動運動に有利な、例えば羽根状
の形状に製作することも可能である。また噴射された冷
却もしくは潤滑剤の油２５がピストンｊの冷却もしくは
潤滑されるべき部分に確実に達するようにするために「
ノズル２３から噴射された油２５の噴流はシリンダ６
の縦中心軸線×または図示されていない機関軸線に対し
て、ピストン１が上昇および下降するさいに油２５が第
１の案内リブ２１のほぼ全案内面にわたって案内される
ように、額斜している。これと同様に第２の案内リブ２
７もまた、これが橘集した油２５を、図示されていない
油溜めに戻すように配置されている。また案内リブ２１
，２７のこのような構成により、過度に多量にまたは過
度に片側にかたよって油２５がピストン基部５へ達し、
これにより、場合によってはピストン１のシール周面の
円形度が損なわれることが防止される。第’図および第
２図の実施例における摺動シュー７は碗状に構成されて
おり、かつその、シリンダ６に沿って案内されて摺動す
る周壁１６はピストンピンブッシュ４の周囲を円形に取
囲んでいる。
摺動シュー７のこの実施例では案内リブ２１，２７は、
ピストンピンブッシュ４に接することなく、ほぼ円弧状
にピストンピンブツシュ４へ向って延びている。しかし
また摺動シュー７を、ピストンピンブッシュ４を通る横
方向中心平面Ｙの範囲にある、自由端部に摺動ジョ−を
設けた星形腕状部村として構成し、かっこの星形腕状部
材を、円筒形摺動シュー７と同じく、ピストンピンに枢
着結合することも可能である。さらにまた案内リブ２１
，２７を皿形に構成し、かつこれらの皿形部材がピスト
ンピンブツシュ４全体をアーチ状に取囲み、かつこれら
の皿形部材がその、ピストンピンブッシュ４の周囲に延
びている底面に、ピストン基部５並びに連接棒１９の二
又部１４，３０のための切欠き２９を有しているように
することも可能である。単数もしくは複数の案内リブ２
１，２７の、摺動シュ−７の内周面２川こおける接続部
は、第１図および第２図の実施例におけると同様に、摺
動シュー７の横方向中心平面Ｙと内周壁２０との交叉個
所、またはそれにより下方、場合によってはそれより上
方に設けられる。第３図および第４図の実施例は、第１
図および第２図の実施例に対して、摺動シユー７に設け
られている少なくとも１つの、まずはじめに油２５を供
給される案内リブ２１が丘陵状の隆起部３１を有してい
る点で異なっている。油２５の噴流側に向いているこの
隆起部３１は高さを異にする範囲３２〜３５を有してお
り、これらの範囲のうち案内リブ２１の半径方向内側の
端縁２２に隣接した範囲３２はその後方に続く範囲３３
〜３５よりも高い位置にある。この場合「高い」とは案
内リブ２１の横断両面積が大きいことを意味する。この
もっとも高い範囲「即ち横断面３６から隆起部３１の横
断面は半径方向並びに鞄方向で、即ちピストンピン１３
の縦方向および横方向で減少し、最後に隆起の基部もし
くは範囲３５に達する。第４図に図示されている範囲３
３〜３５は円弧状に延びているが、しかしこれらの範囲
にさらに別の形、即ち隆起部３１の中Ｄ部ではないこ縁
部がもっとも高く隆起している凹状または羽根状の形を
付与することも可能である。案内リブ２１を外方に隆起
を有する羽根状に構成することも可能である。隆起部３
１の構成にとって重要なことは隆起部が油２５をピスト
ンピン１３の縦軸線Ｚに沿って分配する機能を有するこ
とである。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の２つの実施例を示すもので、第１図は内
部に藤方向で運動可能のピストンを有する内燃機関のシ
リンダの縦断面図、第２図は第１図の１一１線によるシ
リンダおよびピストンの横断面図、第３図は内部に軸方
向で運動可能のピストンを有し、かつ丘陵状の隆起部を
備えた少なくとも１つの案内面を有する内燃機関のシリ
ンダの縦断面図、第４図は第３図の０ーロ線によるシリ
ンダおよびピストンの横断面図である。 １……ピストン、２…・・・ピストンリング支持体、３
・・・・・・周壁、４・・・・・・ピストンピンブツシ
ユ、５・・・・・・ピストン基部、６…・・・シリング
、７……摺動シュー、８……ピストンリング、９……燃
焼室、１０……底面、１１…・・・室、１２肌…断熱部
、１３…・・・ピストンピン、１４・・・・・・二又部
、１５・・・…支承孔、１６…・・・周壁、１７……支
承孔、１８・・・・・・支承孔、１９・・・・・・連接
棒、２０……内周面、２１……案内リブ「 ２２……自
由端縁、２３……ノズル、２４……クランク室、２５…
…油、２６……底面、２７……案内リブ、２８……自由
端縁、２９……切欠き、３０…机二又部、３１…肌隆起
部、３２，３３，３４，３５……範囲。 月９」月９．２ Ｆｉ９．３ Ｆｉｇ．４

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 往復動ピストン内燃機関用のピストン１であって、
    内燃機関のシリンダ６内における燃焼に直接にさらされ
    るピストンリング支持体２とシリンダ内において案内さ
    れる摺動シユー７とを有しており、かつピストンリング
    支持体２が少なくとも１つの圧力リング及び少なくとも
    １つの油かきリングを備えており、かつピストンリング
    支持体２がピストン頂面からピストン基部５へ達してい
    る周壁３を有していて、上記ピストン基部５の範囲で、
    ピストンピンブツシユ４及びこのピストンピンブツシユ
    ４内に軸受けされたピストンピン１３を介して、摺動シ
    ユー７及び連接棒１９に枢着結合されており、かつピス
    トンピンブツシユ４へ冷却剤もしくは潤滑剤２５を導く
    手段を有している形式のものにおいて、摺動シユー７の
    ピストンピンブツシユ４側の内周面２０がピストンピン
    ブツシユ４の外周面へ向って延びている、少なくとも１
    つの、冷却剤もしくは潤滑剤２５を案内する案内面２１
    ，２７を有しており、該案内面２１，２７の、摺動シユ
    ー内周面２０における接続部が、ピストンピンブツシユ
    ４を通る摺動シユー横断面Ｙの範囲にあり、かつ上記案
    内面２１，２７の自由側の端縁２２，２８がピストンピ
    ンブツシユ４の外周及びピストン１の上記基部５の底面
    ２６の近くまで達していることを特徴とする、内燃機関
    用のピストン。 ２ ピストンピン１３の縦軸線Ｚに対して対称にそれぞ
    れ１つの案内面がピストン１に設けられており、かつこ
    の案内面がアーチ状案内リブ２１，２７として製作され
    ている特許請求の範囲第１項記載のピストン。 ３ 冷却剤もしくは潤滑剤２５をピストンピンブツシユ
    ４へ供給するための案内面を有する案内リブ２１および
    、該案内リブと向かい合っていて、上記冷却剤もしくは
    潤滑剤を排出してクランク室２４もしくは油溜めへ戻す
    ための案内面を有する案内リブ２７が設けられている特
    許請求の範囲第２項記載のピストン。 ４ 案内面を有する各案内リブ２１，２７が摺動シユー
    ７の、ピストンピンブツシユ４に向いている周壁１６に
    設けられている特許請求の範囲第２項記載載のピストン
    。 ５ 冷却剤もしくは潤滑剤を供給するための案内面を有
    する案内リブ２１が、ピストン１がクランク室２４内へ
    運動するさいに冷却剤もしくは潤滑剤の噴流をピストン
    ピン１３の縦軸線Ｚに沿って分配し案内するように、構
    成されている特許請求の範囲第２項記載のピストン。 ６ 少くとも、冷却剤もしくは潤滑剤をピストンピンブ
    ツシユ４に供給するための案内面を有する案内リブ２１
    が冷却剤もしくは潤滑剤噴流側に面した側に、該案内リ
    ブ２１の端縁２２から外方へ向って低減する丘陵状の隆
    起部３１を有している特許請求の範囲第５項記載のピス
    トン。 ７ 案内面を有する２つの案内リブ２１，２７が一体に
    製作されていてかつ円弧状にピストンピンブツシユ４上
    に湾曲しており、かつピストンピン１３を支承するため
    の支承孔１７，１８並びにピストン１の基部５の二又部
    分１４および連接棒１９の二又部３０のための切欠き２
    ９を有している特許請求の範囲第２項記載のピストン。 ８ 各案内リブ２１，２７の案内面のアーチ状湾曲が上
    記摺動シユー横断面Ｙが内周面２０と交叉する範囲から
    始まっている特許請求の範囲第２項記載のピストン。９
    冷却剤もしくは潤滑剤を供給するための案内面を有す
    る案内リブ２１が、外方に隆起を有する羽根状に構成さ
    れている特許請求の範囲第２項記載のピストン。
JP51112851A 1975-09-30 1976-09-20 内燃機関、殊にデイーゼル機関用のピストン Expired JPS605765B2 (ja)

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