JP3717927B2 - 高負荷される内燃機関のための軽金属ピストン - Google Patents

Description

本発明は請求の範囲第１項の上位概念に記載の高負荷される内燃機関のための軽金属ピストンに関する。
実地により公知のこの種の軽金属ピストンでは、点火圧力により生じる機械的な負荷を排除すべく種々の手段が講じられており、これにより、一面においては特にピストンピンボスの亀裂を生ぜしめるおそれのある、ピストンピンのたわみを軽減することができ、他面においては燃焼室凹所を亀裂から保護することができる。このことのために、この種の軽金属ピストンは例えばピストンピンボスの孔内にブッシュを備え、燃焼室凹所が付加的な補強手段を備えている。
ドイツ連邦共和国特許第３６０９０１９号明細書によれば、ボスの亀裂の回避のために、ある程度の長さにわたりボス孔長手方向で延びているポケット状の切欠を両側のボス孔内へその内端から形成することが公知である。これらの切欠とボス孔のピストン外側の端部との間の接続は適当な溝をボス孔に設けることにより保証される。
本発明の課題は、ピストンピンボス内の応力を不必要に高めることなく燃焼室凹所の縁の応力が低く保たれるようなピストンを構造的に簡単に製作することにある。
この課題は、請求の範囲第１項の特徴概念に記載の特徴を備えた軽金属ピストンにより解決された。
本発明の有利な構成がその他の請求項に記載されている。
次に、図面に示された有利な実施例に基づき本発明を詳しく説明する。
第１図は本発明に基づく軽金属ピストンを、部分的に断面して示す側面図である。
第２図は第１図のＩＩ−ＩＩ線に沿った平面図である。
内燃機関、特に自動車用の高負荷されるディーゼル機関のための軽金属ピストン１は、ピストンヘッド２とピストンスカート３とから一体に形成されている。ピストンヘッド２のピストン天井４には補強されていない燃焼室凹所５並びにリング溝６が形成されている。その場合、最も上のリング溝６はリング支持体７により補強されている。ピストンスカート３にはピストンピンボス８が一体に形成されており、このピストンピンボスはピストンピン（図示せず）を収容するための孔９を備えている。各孔９はその内端１０のところの部分範囲Ｘ内では内端へ向かって拡張して（縁曲げされて）いる。この場合、拡張部の湾曲部は多角形として形成されることができる。この拡張部からボスの端面への移行部の曲率半径は３ｍｍであり、その場合、直径８０ｍｍのピストンではピストンピン長手方向の丸みの軸方向長さは１ｍｍである。さらに、孔９は部分範囲Ｚ内では成形孔１１として形成されており、この成形孔１１は、外から内へ向かって延びる支持領域−これは外側でピストンピンの安全リングのための溝により制限されている−に相応する部分範囲Ｚ内では内から外へ向かって円錐状に、例えばトランペット状に拡張されている。（図面では誇張されて示されている）この拡張は５分の角度αで行われている。２ないし１０分の角度で運動すべきこの拡張は段状に行われてもよく、この場合、拡張は、成形孔１１の、内側に位置する部分範囲Ｚ内では、成形孔１１の、外側に位置する範囲の角度に比して小さい角度を有していなければならない。
部分範囲Ｚ内で外向きに円錐状に拡張されたこの成形孔１１と、孔の部分範囲Ｘ内の内端１０のところに設けられた拡張（縁曲げ）部との間に、孔９は円筒形に延びる範囲Ｙを有している。
さらに、孔９内には各ピストンピンボス８の片側に、即ち、対圧側の方向で、孔９の、内端１０を起点として延びる斜めのポケット状の切欠（ポケット１２）が形成されている。この切欠はその高さ位置に関してピストンピン長手方向軸線に対して非対称的に位置しており、孔９の内端１０においてその最大の深さを有しており、かつ孔９の長さのほぼ２／３の後に成形孔１１の表面で終わっている。斜めのポケット１２と、孔９のピストン外側の端部との間の接続が、ピストンピン長手方向軸線内で延びる溝１３により生ぜしめられている。
このような構成により、高い点火圧に基づく著しい応力に関して燃焼室凹所の縁、支持部及びピストンピンボスのために最適な妥協を示す軽金属ピストンが、その特徴の組合わせにより構造的に簡単に形成される。

Claims (8)

1. 高負荷される内燃機関のための軽金属ピストンであって、燃焼室凹所を備えたピストン天井と、リング溝部を有するピストンヘッドと、ピストンピンボスを一体に備えたピストンスカートとから成っており、
   ａ） ピストン天井（４）内の燃焼室凹所（５）が補強されておらず、
   ｂ） 各ピストンピンボス（８）の孔（９）が、少なくともボス孔全長の、その内端（１０）のところの部分範囲Ｘ内では内端へ向かって拡張（縁曲げ）されており、
   ｃ） 各ピストンピンボス（８）の孔（９）が、ボス孔全長の、外から内へ延びていて支持領域に相応する部分範囲Ｚ内では、内から外へほぼ円錐状に拡張されており、
   ｄ） ピストンピンボス（８）の孔（９）の前記部分範囲Ｘと前記部分範囲Ｚとはそれぞれ互いに異なる拡張部を有していて、
   ｅ） 上記部分範囲Ｚと部分範囲Ｘとの間で孔（９）が円筒形の範囲Ｙを備えている形式のものにおいて、
   ｆ） 各ピストンピンボス（８）の孔（９）が成形孔（１１）として形成されており、
   ｇ） 内端（１０）のところの部分範囲Ｘにおける拡張部の湾曲部が多角形として形成されていて、
   ｈ） ピストンピンボス（８）の孔（９）の拡張部が部分範囲Ｚの内側で、外側に位置する拡張部に比して小さい角度を有しており、
   ｉ） 各ピストンピンボス（８）の孔（９）が片側に、その内端を起点として延びる斜めのポケット（１２）を備えており、該ポケット（１２）が対圧方向側に設けられており、
   ｊ） 燃焼時に発生する点火圧が１２０バールより大きいことを特徴とする、高負荷される内燃機関のための軽金属ピストン。
2. ピストンピンボス（８）の孔（９）が、部分範囲Ｚ内では内から外へトランペット状に拡張されている、請求項１記載の軽金属ピストン。
3. ピストンピンボス（８）の孔（９）が、部分範囲Ｚ内で２ないし１０分の角度（α）で拡張されている、請求項１又は２記載の軽金属ピストン。
4. ピストンピンボス（８）の孔（９）の拡張が部分範囲Ｚ内では段状に行われている、請求項１から３までのいずれか１項記載の軽金属ピストン。
5. 部分範囲Ｚ内に位置する内側の拡張部が２〜４分の角度を有しており、かつ外側の拡張部が５〜１０分の角度を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の軽金属ピストン。
6. 斜めのポケット（１２）の最大の深さが、ピストンピンボス（８）の内端（１０）のところに位置している、請求項１から５までのいずれか１項記載の軽金属ピストン。
7. 斜めのポケット（１２）が、ピストンピン長手方向軸線に対して平行な平面に対して２〜５度の角度を成して成形されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の軽金属ピストン。
8. 斜めのポケット（１２）が、その高さ位置に関してピストンピン長手方向軸線に対して非対称的に配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の軽金属ピストン。

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