JP2014169695A

JP2014169695A - 燃焼機関のピストン

Info

Publication number: JP2014169695A
Application number: JP2014023132A
Authority: JP
Inventors: Shaer Talat; タラット・シェール; Hubert Pelzel; フーベルト・ペルツェル
Original assignee: MAN Diesel and Turbo SE
Current assignee: MAN Energy Solutions SE
Priority date: 2013-02-11
Filing date: 2014-02-10
Publication date: 2014-09-18
Anticipated expiration: 2034-02-10
Also published as: FI126963B; CN103982318B; CN103982318A; FI20145121A; JP6297852B2; DE102013002232A1; DE102013002232B4; KR20140101685A; KR102087200B1

Abstract

【課題】燃焼機関の新式のピストンを提供すること。
【解決手段】ピストン上部分（１０）及びピストン下部分（１１）と、ピストン下部分内に取り付けられていてピストンを燃焼機関の連接棒（１３）に接続しているピストンピン（１２）と、ピストン上部分とピストン下部分との間に形成された、ピストン冷却用の冷却油のための第１の、特に内側の冷却室（１５）であって、冷却室は、少なくとも一つの連通孔（１７）を介して、ピストン上部分とピストン下部分との間に形成された第２の、特に外側の冷却室に接続されている、第１の冷却室と、連接棒内の孔（１８）を通じて案内された冷却油を第１冷却室に向かう方向に案内する冷却油案内スリーブ（１９）と、を有し、冷却油案内スリーブがスリット入りのスリーブとして構成されており、冷却油案内スリーブは第１案内面（２２）でピストン下部分の支持面（２３）に対して弾性的に押し付けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１のおいて書きにかかる燃焼機関のピストンに関する。

特許文献１より、望ましくは互いにネジ止めされたピストン上部分及びピストン下部分を有する燃焼機関のピストンが知られている。ピストン下部分には、ピストンピンが支承されており、このピストンピンにより、ピストンが燃焼機関の連接棒に接続されている。特許文献１に記載のピストンは、油冷却され、その際、ピストン上部分とピストン下部分との間には、一方では冷却油用の内側冷却室、及び、他方では冷却油用の外側冷却室が形成されており、また、内側冷却室は、少なくとも一つの連通孔を介して外側冷却室に接続されている。この従来の技術においては、冷却油を内側冷却室に導入するために連接棒内に冷却油用の供給孔が組み込まれており、冷却油は、多部分から成る冷却油案内スリーブにより、連接棒から、内側冷却室内に輸送可能である。特許文献１に記載において、冷却油案内スリーブのネック状の第１の部分は、ピストンのピストン下部分に移動不能に取り付けられている。冷却油案内スリーブのネック状のこの固定部分は、冷却油案内スリーブの漏斗状の可動部分と協働して、冷却油案内スリーブのこれら２つの部分の間にはめられた弾性要素により、冷却油案内スリーブの漏斗状部分が連接棒の連接棒ヘッドに対して滑り接触で弾性的に押し付けられるようになっている。冷却油を連接棒内の孔から内側冷却室に輸送するため、にそのようなバネ式の冷却油案内スリーブを使用することは、そのような冷却油案内スリーブの取り付けのコストが比較的高くなるため、短所である。さらに、弾性要素が別個であるため、冷却油案内スリーブと連接棒との間に高い摩擦力が生じる。

独国特許第３５１８７２１号明細書

これに鑑みて、本発明の課題は、新式の燃焼機関のピストンを提供することである。

上記の課題は、請求項１に記載のピストンにより解決される。本発明において冷却油案内スリーブは、スリット入りスリーブとして形成されており、このスリット入りスリーブは、第１案内面でピストン下部分の支持面に対して弾性的に押し付けられる。

スリット入りスリーブとして形成されたピストンの冷却油案内スリーブは、ワンピースであるばかりでなく、この冷却油案内スリーブは、ピストン下部分に対して弾性的に押し付けられる。そのため、従来技術においては別個に必要であった弾性要素を使用せずにすむ。そのため本発明のピストンにかかる冷却油案内スリーブの領域における部品数は、少なくなる。さらに、冷却油案内スリーブを連接棒に押し付けるための別個の弾性要素を不使用にできることにより、冷却油案内スリーブと連接棒との間の摩擦力を低下させることができる。

本発明の好適な発展形によると、冷却油案内スリーブの第１の案内面と、この冷却油案内スリーブの第１の案内面が弾性的に押し付けられるピストン下部分の支持面とは、円錐台状に形成されており、そのために、冷却油案内スリーブは、さらに第２の案内面で連接棒の連接棒ヘッドの支持面に対して弾性的に押し付けられる。この構成の長所は、冷却油案内スリーブもまた弾性的に連接棒の連接棒ヘッドに対して押し付けられることである。これにより、冷却油案内スリーブと連接棒との間の密閉効果が保証され得る。

本発明のさらなる一つの好適な発展形によると、冷却油案内スリーブは、連接棒とは反対側の端部に突起を有しており、連接棒が取り外されているときには、この突起により冷却油案内スリーブがピストン下部分に保持される。この突起を形成することにより、別個の安全リングを使用せずにすむ。また、それにより、ピストンのコンポーネント数を減らして、ピストンの取り付けを容易にし得る。

本発明のさらなる一つの好適な発展形によると、冷却油案内スリーブから供給された冷却油を第１の冷却室に案内するために、ピストン下部分は、冷却油案内スリーブの第１の案内面が弾性的に押し付けられるピストン下部分の支持面に隣接し、それにより、冷却油案内スリーブに隣接しており、漏斗状に形成されている。ピストン下部分が冷却油案内スリーブに隣接して漏斗状に形成されていることにより、冷却油の第１冷却室への輸送が改善され得る。

本発明の望ましい発展形は、従属請求項及び以下の説明から見てとれる。図を参照しながら本発明の実施例を詳しく説明するが、これに限定されるわけではない。

本発明の第１のピストンの第１の切断方向における横断面図である。図１内のＩＩの部分の細部の図である。図１の本発明のピストンの第２の切断方向における横断面図である。図１のピストンの発展形の図である。本発明の第２のピストンの第１の切断方向における横断面図である。本発明の第３のピストンの第２の切断方向における横断面図である。図６内のＶＩＩの部分の細部の図である。

本発明は、燃焼機関の油冷却されたピストン、特に、ディーゼルエンジン又はガスエンジン又はディーゼル・ガス・エンジンとして実施された燃焼機関、たとえば船舶ディーゼル燃焼機関の、油冷却されたピストンに関する。そのようなピストンはプランジャとも呼ばれる。

図１から図３にはそれぞれ、本発明の第１の燃焼機関ピストンの、切断方向の異なる断面図が図示されており、ピストンは、ピストン上部分１０及びピストン下部分１１を有している。ピストンキャビティ１６を有するピストン上部分１０及びピストン下部分１１は、望ましくは、軽金属、鋼、又は、ノジュラー鋳鉄からできている。ピストン上部分１０及びピストン下部分１１は、互いに支持し合っていて、望ましくは、締めネジとして実施された取付手段を介して互いに取り付けられている。

ピストン下部分１１の孔には、ピストンピン１２が取り付けられており、このピストンピン１２によりピストンが燃焼機関の連接棒１３に接続されている。図２では、連接棒１３のいわゆる連接棒ヘッド１４が図示されている。

ピストン上部分１０とピストン下部分１１との間には、冷却油のために、一方では内側の第１の冷却室１５が、他方では図示されていない外側の第２の冷却室が形成されており、図２によると、内側の冷却室１５は、連通孔１７を介して外側冷却室に接続されている。

ピストンの冷却に用いられる冷却油は、連接棒１３及び連接棒ヘッド１４を通って延在する孔１８を介してピストンに供給可能である。このとき冷却油案内スリーブ１９は、連接棒１３、又は、連接棒１３の連接棒ヘッド１４と協働する。冷却油の流れは、矢印２０により視覚化されている。

本発明のピストン１０の冷却油案内スリーブ１９は、スリット入りスリーブとして形成されている。冷却油案内スリーブ１９のスリット２１は、ピストン又は冷却油案内スリーブ１９の軸方向に延在している。

取り外された状態における冷却油案内スリーブ１９の外径は、冷却油案内スリーブ１９がセットされるピストン下部分１１の凹所の内径より大きい。そのため、冷却油案内スリーブ１９をピストン下部分１１のこの凹所内にセットするために、冷却油案内スリーブ１９は、スリット２１のいわゆる供給口を減少させる間に圧縮され、冷却油案内スリーブ１９がピストン下部分１１内にセットされると、冷却油案内スリーブ１９の第１の案内面２２がピストン下部分１１の対応する支持面２３に対して弾性的に押し付けられる。

そのため冷却油案内スリーブ１９は、一体として又はワンピースとして形成されており、別個の弾性要素を伴わずにピストン下部分１１内に取り付けられる。

本発明の望ましい発展形によると、冷却油案内スリーブ１９の第１案内面２２及び冷却油案内スリーブ１９の第１案内面２２は、弾性的に押し付けられている、ピストン下部分１１の支持面２３は、円錐台状に形成されている。それにより、冷却油案内スリーブ１９がさらに第２案内面２４で、連接棒１３の連接棒ヘッド１４の支持面２５に対して弾性的に押し付けられることが確実になる。

冷却油案内スリーブ１９の第１案内面２２と、これに対応する、ピストン下部分１１の支持面２３とは、冷却油案内スリーブ１９の、連接棒１３を向く端部から、ピストン又は冷却油案内スリーブ１９の軸方向において見て、冷却油案内スリーブ１９の、連接棒１３とは反対側の端部２７に向かう方向において先細になっている。

すでに述べたように、ピストン下部分１１内の対応する凹所内に冷却油案内スリーブ１９が取り付けられた後、冷却油案内スリーブ１９は、第１案内面２２で、ピストン下部分の支持面２３に対して弾性的に押し付けられる。

特に、その後に連接棒１３を取り付けると、冷却油案内スリーブ１９は、さらに圧縮され、それにより、第１案内面２２及び支持面２３が円錐台状に形成されているために、冷却油案内スリーブ１９は第２案内面２４で、連接棒１３の連接棒ヘッド１４の、対応する支持面２５に対して弾性的に押し付けられる。それにより冷却油案内スリーブ１９が連接棒１３の連接棒ヘッド１４から持ち上がることが阻止され、連接棒１３の連接棒ヘッド１４と冷却油案内スリーブ１９との間の良好な密閉が常に確保される。

図２の細部からよくわかるように、冷却油案内スリーブ１９には、連接棒１３とは反対側の端部２７に突起２８があり、この突起により、冷却油案内スリーブ１９がピストン下部分１１内にセットされたとき、及び、連接棒１３が取り外されているときに、冷却油案内スリーブ１９は、ピストン下部分１１内に保持される。冷却油案内スリーブ１９の端２７にある突起２８の外径はそのために、支持面２３の先細の端部の領域において、ピストン下部分１１の支持面２３の内径より大きい。

図１から図３の実施例において、ピストン下部分１１は、冷却油案内スリーブ１９の第１案内面２２が弾性的に押し付けられているピストン下部分１１の支持面２３に隣接して、それにより冷却油案内スリーブ１９に隣接して、漏斗状に形成されている。そのために、冷却油案内スリーブ１９から供給された冷却油は、定義通りに第１冷却室１５に案内され得る。

図４に図示された、図１から図３のピストンの発展形においては、ピストン下部分１１のネック状部分２９内のその漏斗状輪郭の領域内にさらなる一つの冷却油案内スリーブ３０がセットされており、この冷却油案内スリーブ３０により、冷却油案内スリーブ１９及びピストン下部分１１の漏斗状部分から供給された冷却油がどの位置で第１冷却室１５に到達するかに影響を与えることができる。それにより第１冷却室１５内の冷却油の流れを定義通りに設定することができる。

図５には、本発明によるピストンの別の実施態様が図示されており、ピストン下部分１１は、スリット入り冷却油案内スリーブ１９の第１案内面２２が弾性的に押し付けられているピストン下部分１１の支持面２３に隣接し、それにより、冷却油案内スリーブ１９に隣接しており、円筒状に形成されている。ピストン下部分１１がそのように構成されることにより、取付空間の長所を実現し得る。さらに、そのようなピストン下部分１１の製造は、より簡単である。しかしながら、実施例１から実施例４に関して、冷却油案内スリーブ１９に隣接してピストン下部分１１が漏斗状に形成されていることには、第１冷却油室１５からの非所望の冷却油戻り流量を減少させ得る、という短所がある。

図１から図５の実施例において、冷却油案内スリーブ１９は、冷却油案内スリーブ１９の第１案内面２２でピストン下部分の対応する支持面２３に対して弾性的に押し付けられており、冷却油案内スリーブ１９の第１案内面２２は、それぞれ円錐台状に形成されている。それに対して、図６と図７に図示されたピストンの実施例では、冷却油案内スリーブ１９の第１案内面２２及び対応するピストン下部分１１の支持面２３は、それぞれ円筒状に形成されている。この実施例においても、ピストン下部分１１内にセットされた冷却油案内スリーブ１９は、ピストン下部分１１の支持面２３に対して弾性的に押し付けられており、連接棒１３が取り外されているとき、冷却油案内スリーブ１９のピストンロッド１４とは反対側の端部２７にある突起２８により、冷却油案内スリーブ１９は、ピストン下部分１１に保持される。図６及び図７の実施例におけるように、冷却油案内スリーブ１９の第１案内面２２及び対応するピストン下部分１１の支持面２３が円筒状に形成されている場合、連接棒１４が取り付けられた状態において冷却油案内スリーブ１９がより大きく圧縮されることはなく、そのため、その場合、冷却油案内スリーブ１９は、その案内面２４で、連接棒１３の連接棒ヘッド１４の対応する支持面２５に対して弾性的に押し付けられない。しかし、この場合においても、冷却油案内スリーブ１９がその案内面２４で、対応する連接棒１３の支持面２５に乗っているため、冷却油案内スリーブ１９と連接棒１３との間に十分な密閉効果が保証される。

対応するピストン下部分１１の支持面２２に対して、少なくとも第１案内面２２で弾性的に押し付けられている、スリット入り冷却油案内スリーブ１９を使用することにより、油冷却されるピストンの構造及び取付けを明らかに簡素化し得る。必要なコンポーネント数が減り、それにより必要な取付ステップも減る。さらに、冷却油案内スリーブ１９と連接棒１３の連接棒ヘッド１４との間の摩擦も減少させることができる。それにより、部品の寿命を長くすることができる。

本発明は、特に、ディーゼルエンジン又はガスエンジン又はディーゼル・ガス・エンジンなどあらゆる分野の大型エンジンのピストンであって外径が１００ｍｍから６００ｍｍの範囲にあるピストンに使用される。冷却油案内スリーブ１９の領域における連接棒１３の連接棒ヘッド１４と冷却下部分１１との間の距離は、０．５ｍｍから１０ｍｍの間である。冷却油案内スリーブ１９により、この距離が橋渡しされ、連接棒１３の連接棒ヘッド１４に対して確実に密閉される。

１０ピストン上部分
１１ピストン下部分
１２ピストンピン
１３連接棒
１４連接棒ヘッド
１５冷却室
１６ピストンキャビティ
１７連通孔
１８孔
１９冷却油案内スリーブ
２０冷却油の流れ
２１スリット
２２案内面
２３支持面
２４案内面
２５支持面
２６端
２７端
２８突起
２９ネック状部分
３０冷却油案内スリーブ

Claims

燃焼機関のピストンであって、
ピストン上部分（１０）及びピストン下部分（１１）と、
前記ピストン下部分（１１）内に取り付けられており、前記ピストンを燃焼機関の連接棒（１３）に接続しているピストンピン（１２）と、
前記ピストン上部分（１０）と前記ピストン下部分（１１）との間に形成された、ピストン冷却用の冷却油のための第１の、特に内側の冷却室（１５）であって、該冷却室（１５）が、少なくとも一つの連通孔（１７）を介して、前記ピストン上部分（１０）と前記ピストン下部分（１１）との間に形成された第２の、特に外側の冷却室に接続されている、冷却室（１５）と、
前記連接棒（１３）内の孔（１８）を通じて案内された冷却油を前記第１の冷却室（１５）に向かう方向に案内する冷却油案内スリーブ（１９）と、
を有する、ピストンにおいて、
前記冷却油案内スリーブ（１９）が、スリット入りのスリーブとして構成されており、前記冷却油案内スリーブ（１９）が、第１の案内面（２２）で前記ピストン下部分（１１）の支持面（２３）に対して弾性的に押し付けられていることを特徴とする、ピストン。
前記冷却油案内スリーブ（１９）において、スリット（２１）が、ピストン又は前記冷却油案内スリーブ（１９）の軸方向に延在することを特徴とする、請求項１に記載のピストン。
前記冷却油案内スリーブ（１９）の前記第１の案内面（２２）と、前記冷却油案内スリーブ（１９）の前記第１の案内面（２２）が弾性的に押し付けられている前記ピストン下部分（１１）の前記支持面（２３）とが、円錐台状に構成されており、そのために、前記冷却油案内スリーブ（１９）が、さらに第２の案内面（２４）で前記連接棒（１３）の連接棒ヘッド（１４）の支持面（２５）に対して弾性的に押し付けられることを特徴とする、請求項１又は２に記載のピストン。
前記冷却油案内スリーブ（１９）の前記第１の案内面（２２）と前記ピストン下部分（１１）の前記支持面（２３）とが、前記連接棒（１３）を向く端部（２６）から始まって、前記ピストン又は前記冷却油案内スリーブ（１９）の軸方向において前記連接棒（１３）とは反対側の端部（２７）に向かって、先細になっていることを特徴とする、請求項３に記載のピストン。
前記冷却油案内スリーブ（１９）の前記第１の案内面（２２）と、前記冷却油案内スリーブ（１９）の前記第１の案内面（２２）が弾性的に押し付けられる、前記ピストン下部分（１１）の前記支持面（２３）とが、円筒状に形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のピストン。
前記ピストン下部分（１１）が、前記冷却油案内スリーブ（１９）の前記第１の案内面（２２）が弾性的に押し付けられている前記ピストン下部分（１１）の前記支持面（２３）に隣接して、それにより、前記冷却油案内スリーブ（１９）に隣接しており、漏斗状に形成されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のピストン。
前記ピストン下部分（１１）の漏斗ネック状部分（２９）にさらなる冷却油案内スリーブ（３０）がセットされていることを特徴とする、請求項６に記載のピストン。
前記ピストン下部分（１１）が、前記冷却油案内スリーブ（１９）の前記第１の案内面（２２）が弾性的に押し付けられている前記ピストン下部分（１１）の前記支持面（２３）に隣接し、それにより、前記冷却油案内スリーブ（１９）に隣接しており、円筒状に形成されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のピストン。
前記冷却油案内スリーブ（１９）が、前記連接棒（１３）とは反対側の端部（２７）に突起（２８）を有しており、該突起（２８）により、連接棒（１３）が取り外されているときに前記冷却油案内スリーブ（１９）が前記ピストン下部分（１１）に保持されることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のピストン。
当該ピストンの外径が、１００ｍｍ〜６００ｍｍであり、
前記冷却油案内スリーブ（１９）の領域における、前記連接棒（１３）の連接棒ヘッド（１４）と前記ピストン下部分（１１）との間の間隔が、０．５ｍｍ〜１０ｍｍであることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のピストン。