特許 6236574 冷却通路カバー及び冷却通路カバーを備えたピストン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6236574

(24)【登録日】2017年11月2日

(45)【発行日】2017年11月22日

(54)【発明の名称】冷却通路カバー及び冷却通路カバーを備えたピストン

(51)【国際特許分類】

   F02F 3/22 20060101AFI20171113BHJP

【ＦＩ】

   F02F3/22 A

   F02F3/22 Z

【請求項の数】11

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2017-523493(P2017-523493)

(86)(22)【出願日】2015年10月27日

(86)【国際出願番号】EP2015074784

(87)【国際公開番号】WO2016066600

(87)【国際公開日】20160506

【審査請求日】2017年6月27日

(31)【優先権主張番号】102014015947.7

(32)【優先日】2014年10月30日

(33)【優先権主張国】DE

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】506292974

【氏名又は名称】マーレ インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＭＡＨＬＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ボッゼク ザシャ オリバー

(72)【発明者】

【氏名】シャルプ ライナー

(72)【発明者】

【氏名】リンケ ティモ

【審査官】 中川 康文

(56)【参考文献】

【文献】 特表平０４−５００５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第５５４６８９６（ＵＳ，Ａ）

【文献】 国際公開第０１／４４６４５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 欧州特許出願公開第１１９９４６１（ＥＰ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／００５６３６７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第６４０１５９５（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特表２００３−５１７１３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２７０６１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０９４６４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 独国特許出願公開第１０２００９０５６９２２（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｐ １／００−１１／２０

Ｆ０２Ｆ ３／００−３／２８

Ｆ１８Ｂ １７／００−１９／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関のピストン（１０）のための環状冷却通路カバー（３０，１３０）であって、前記環状冷却通路カバー（３０，１３０）は、弾性材料からなり、互いに反対を向いて位置する端面（３３，３４；１３３，１３４；１３５，１３６）を有し、互いに対向して位置する少なくとも２つの端部領域（４３，４４；１４３，１４４；１４５，１４６）は、ジョイントギャップ（３７；１３７，１３８）を形成し、冷却オイルのための少なくとも１つの供給要素（５０）は、入口領域（５１）及び出口領域（５２）を有し、前記少なくとも１つの供給要素（５０）は、冷却通路カバー（３０，１３０）内に設けられた開口（４１；１４１，１４２）内に受け入れられ、スナップフィットのラッチ結合によって前記冷却通路カバー（３０，１３０）上で保持され、
少なくとも１つの供給要素（５０）を受け入れる少なくとも１つの開口（４１；１４１，１４２）は、ジョイントギャップ（３７；１３７，１３８）に隣接して配置される端部領域（４４；１４４，１４５）に設けられることを特徴とし、
前記供給要素（５０）は、半径方向に外側に延び、前記冷却通路カバー（３０，１３０）の円周方向に延びる２つのスプリングタブ（５４，５５）を前記入口領域（５１）において有し、半径方向に弾性的であり、前記冷却通路カバー（３０，１３０）の円周方向に弾性的である２つのラッチング要素（５６，５７）を前記出口領域（５２）において有し、前記２つのラッチング要素（５６，５７）は、前記冷却通路カバー（３０，１３０）の一方の端面（３３；１３３，１３５）に押し付けられ、前記２つのスプリングタブ（５４，５５）は、前記冷却通路カバー（３０，１３０）の反対の端面（３４；１３４，１３６）に押し付けられ、このとき一つスプリングタブ（５４）は、隣接するジョイントギャップ（３７；１３７，１３８）を覆い、前記スプリングタブ（５４）上に配置される閉鎖要素（６１）は、ジョイントギャップ（３７；１３７，１３８）に噛み合い、後者を閉鎖することを特徴とする環状冷却通路カバー。

【請求項2】

互いに中心に対して反対に位置する２つのジョイントギャップ（１３７，１３８）、及び互いに中心に対して反対に位置するいずれの場合も供給要素（５０）を受け入れるための２つの開口（１４１，１４２）が設けられるように、２つの半円部品カバー（１３１，１３２）が設けられることを特徴とする、請求項１に記載の冷却通路カバー。

【請求項3】

前記ラッチング要素（５６，５７）は座面（５９）によって、前記スプリングタブ（５４，５５）は座面（５８）によって、前記冷却通路カバー（３０，１３０）の前記端面（３３，３４；１３３，１３５；１３４，１３６）に対して押し付けられ、前記座面（５９）のサイズは、前記座面（５８）の大きさの３０％から６０％であることを特徴とする、請求項１に記載の冷却通路カバー。

【請求項4】

前記閉鎖要素（６１）は、スプリングタブ（５４）の幅全体にわたって延び、前記ジョイントギャップ（３７；１３７，１３８）を完全に閉鎖することを特徴とする、請求項１に記載の冷却通路カバー。

【請求項5】

前記供給要素（５０）の前記入口領域（５１）は、漏斗形状に広げられるよう構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の冷却通路カバー。

【請求項6】

前記供給要素（５０）の前記出口領域（５２）は、直立管として構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の冷却通路カバー。

【請求項7】

前記供給要素（５０）は、円形の断面をもつ通路開口（５３）を有することを特徴とする、請求項１に記載の冷却通路カバー。

【請求項8】

前記供給要素（５０）は、前記冷却通路カバー（３０，１３０）の円周方向におけるその断面が、前記冷却通路カバー（３０，１３０）の半径方向における断面より大きいように構成されている通路開口（５３）を有することを特徴とする、請求項１に記載の冷却通路カバー。

【請求項9】

前記供給要素（５０）は、プラスチック及び／又は金属の材料からなることを特徴とする、請求項１に記載の冷却通路カバー。

【請求項10】

スプリングシートから作られることを特徴とする、請求項１に記載の冷却通路カバー。

【請求項11】

請求項１〜９のいずれか１項に記載の冷却通路カバー（３０）を有するピストン（１０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関のピストンのための環状冷却通路カバーに関し、前記環状冷却通路カバーは、弾性材料でできており、互いに反対側に位置する２つの端面を有し、互いに反対側に位置する少なくとも２つの端部領域は、ジョイントギャップを形成し、冷却オイルのための少なくとも１つの供給要素は、入口領域及び出口領域を有し、冷却通路カバーに設けられた開口内に受け入れられ、スナップフィットのラッチ結合によって冷却通路カバー上で保持される。本発明は、そのような冷却通路カバーを備えるピストンにさらに関する。

【背景技術】

【0002】

一般的なタイプの冷却通路カバーは、EP 1 238 191 B1から知られている。この既知の冷却通路カバーは、冷却通路カバー内に設けられた開口に受け入れられ、ラッチ結合によって又はスナップフィットによってそこに固定される、本来的に弾性的な供給要素を有する。装着のために、既知の供給要素は、冷却通路カバー内の開口を通ってそれを導くようにするために、内側に弾性的に変形される。これは、既知の供給要素が非常に小さく硬いラッチノーズ及び冷却通路カバーと非常に小さい接触面積しか有しないベアリング表面しか備えていないことを要求する。そのような冷却通路カバーを備えるピストンを信頼性高く動作させることは、エンジン動作の間のラッチングノーズ及びベアリング表面に発生する力のせいで、かつそのようにして起こるラッチングノーズ及びベアリング表面の領域における摩耗のせいで、信頼性を高く確保できない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

さらに一般的なタイプの冷却通路カバーは、少なくとも１つのジョイントギャップを有する。ジョイントギャップ又はジョイントギャップ群は、第一に、ピストン上に部品カバーを装着する間にここで起こる大きさ及び位置決めの公差を補償することができるようにするために必要である。第二に、少なくとも１つのジョイントギャップは、冷却通路からの冷却オイルの制御されない放出を起こし、その結果として、冷却オイルの冷却機能が下がる。

【0004】

したがって本発明の目的は、ピストンへの簡単な装着の場合に、冷却通路カバーが設けられたピストンの安全な運用が確保され、供給要素の質量が過剰に増えることを避け、よってエンジン運用中に働く慣性力が過剰に増えることを避けるような、汎用の冷却通路カバーを開発することにある。さらに冷却通路からの冷却オイルの制御されない放出は、なるべく完全に避けることができる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

この解決策は、少なくとも１つの供給要素を受け入れる少なくとも１つの開口は、ジョイントギャップに隣接して配置される端部領域に設けられること、前記少なくとも１つの供給要素は、半径方向に外側に延び、前記冷却通路カバーの円周方向に延びる２つのスプリングタブを前記入口領域において有し、半径方向に弾性的であり、前記冷却通路カバーの円周方向に弾性的である２つのラッチング要素を前記出口領域において有すること、及び前記２つのラッチング要素は、前記冷却通路カバーの一方の端面に押し付けられ、前記２つのスプリングタブは、前記冷却通路カバーの反対の端面に押し付けられ、このとき一つスプリングタブは、隣接するジョイントギャップを覆い、前記スプリングタブ上に配置される閉鎖要素は、ジョイントギャップに噛み合い、後者を閉鎖することにある。

【0006】

さらに、本発明の主題は、そのような冷却通路カバーを有する内燃機関のためのピストンにさらに関する。

【0007】

本発明によって提供されるバネ舌片及びラッチング要素は、小さい質量とあわせて、従来技術の場合よりも、より大きな接触で供給要素と冷却通路カバーとを接触させることができるという利点を有する。いずれの場合も、互いに半径方向で反対側にあり、冷却通路カバーの円周方向にある２つのスプリングタブ及びラッチング要素が提供されるので、エンジン運用の間に働く力は、供給要素に対称的に働く。よって従来技術と比較して、この領域におけるエンジン運用の間の摩耗は、かなり低減される。さらに、供給要素全体を本来的に弾性的であるように設計することはもはや必要ではなく、これにより本発明によるラッチング接続の強度は実質的に増加する。少なくとも１つのジョイントギャップは、信頼性高く閉鎖され、その結果、冷却通路からの冷却オイルの制御されない放出が避けられる。本発明による冷却通路カバーは、まず冷却通路カバーそのものがピストンの中に挿入され、その後、少なくとも１つの供給要素が、この目的のために設けられた少なくとも１つの開口内に固定されることによって、ピストン上に簡単に装着され得る。

【0008】

優位性のある改良点は、サブクレームに見出され得る。

【0009】

冷却通路カバーは、互いに直径方向に反対側に位置する２つのジョイントギャップ、及びいずれの場合も１つの供給要素を受け入れる互いに直径方向に反対側に位置する２つの開口が提供されるような２つの半円形部品カバーからなり得る。この種の冷却通路カバーは、特に簡単なやり方でピストンに挿入され得る。

【0010】

ある好ましい改良物は、ラッチング要素が、座面によって、スプリングタブが座面によって、冷却通路カバーの端面に押し付けられるということ、及びラッチング要素の座面の大きさは、スプリングタブの座面の大きさの３０％から６０％であるということにある。前記好ましい改良物は、上死点における最大加速は、下死点における最大加速のおよそ２倍の大きさであるので、本発明によるピストンの加速は、エンジン運用の間に上死点及び下死点において異なるという状況を考慮する。よってラッチング要素及びスプリングタブの座面の異なるサイズは、前記領域における摩耗の振る舞いを最適化する。

【0011】

冷却通路からの冷却オイルの制御されない放出を防止するために、閉鎖要素は、好ましくはスプリングタブの幅全体にわたって延び、それに割り当てられたジョイントギャップを完全に閉じる。

【0012】

供給要素の入口領域は、冷却オイルノズルによって射出される冷却オイルの入射を最適化するために、漏斗形状に広げられるように好適に設計されている。出口領域は、直立管として好ましく設計されていることによって、結果として、冷却通路内に流出する冷却オイルが最適に分配される。

【0013】

供給要素は、円形断面をもつ通路開口を有し得る。しかし通路開口の断面は、冷却オイルのための供給要素の受け入れ容積を増すために、冷却通路カバーの円周方向においては、冷却通路カバーの半径方向におけるよりも、より大きくなるようにも設計され得る。

【0014】

供給要素は、プラスチック材料及び／又は金属材料からなり得て、このとき、少なくとも１つのスプリングタブ又は少なくとも１つのラッチング要素だけが弾性的であるよう設計されなければならない。

【0015】

冷却通路カバーは、具体的には、バネ板から製造され得る。

【図面の簡単な説明】

【0016】

本発明の例示的実施形態は、正しい縮尺ではない概略的な図示である、添付の図面を参照して以下により詳細に記載される。

【図1】本発明によるピストンの例示的実施形態を断面で示す図であり、供給要素は、簡潔さのため図示されない。

【図2】図１のピストンのための冷却通路カバーの例示的実施形態を示す平面図であり、簡潔さのため供給要素は図示されない。

【図3】図１のピストンのための冷却通路カバーのさらなる例示的実施形態を平面図で示す図であり、供給要素は、簡潔さのため図示されない。

【図4】図２及び３の冷却通路カバーのための本発明による供給要素のある例示的実施形態を透視図法で示す図である。

【図5】図４の供給要素上の座面を示す図である。

【図6】図４の供給要素を平面図で示す図である。

【図7】図１のピストンにおいて、図２の冷却通路カバーに固定された図４の供給要素を装着された状態で示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

ピストン１０が図１に例として示される。ピストン１０は、スリッパーピストンとして設計され、中に燃焼凹部１３が作られるピストンクラウン１２を持つピストンヘッド１１を有する。ピストンヘッド１１は、トップランド１４及びピストンリング（不図示）を受け入れるためのリンググルーブを持つリングゾーン１５をさらに有する。ピストンには、リングゾーン１５と並ぶ、円周に沿った下向きに開放された冷却通路１６が設けられ、この冷却通路は冷却通路カバー３０によって閉じられている。それ自身知られているやり方で、ピストンは、ピストンピン（不図示）を受け入れるボスボア１９を備えるピストンボス１８を持つ、ピストンスカート１７をさらに有する。それ自身知られているやり方で、ピストンボス１８は、滑り面２１を介して互いに接続されており、前記滑り面２１は、カットアウト２２によってピストンヘッド１１から熱的に遮断されている。

【0018】

図２は、本発明に適する環状冷却通路カバー３０の第１例示的実施形態を示す。冷却通路カバー３０は、弾性材料からなり、例示的実施形態では弾性的なバネ板からなり、いずれの場合も端面３３，３４を有する。互いに反対に位置する２つの端部領域４３，４４は、ジョイントギャップ３７を形成する。本発明による供給要素５０を受け入れるための開口４１が冷却通路カバー３０内に設けられる。開口４１は、ジョイントギャップ３７について近接して構成される。

【0019】

図３は、本発明に適する冷却通路カバー１３０のさらなる例示的実施形態を示す。冷却通路カバー１３０は、２つの半円形部品カバー１３１，１３２からなり、これらは例示的実施形態では弾性的なバネ板から製造され、いずれの場合も、２つの端面１３３，１３４；１３５，１３６を有する。それぞれの場合において、部品カバー１３１，１３２の２つの互いに反対を向いて位置する端部領域１４３，１４４；１４５，１４６は、ジョイントギャップ１３７，１３８を形成する。いずれの場合も、本発明による供給要素５０を受け入れるための一つの開口１４１，１４２がそれぞれの部品カバー１３１，１３２に設けられる。それぞれの開口１４１，１４２は、ジョイントギャップ１３８，１３７について隣接して配置される。

【0020】

図４〜７は、本発明による供給要素５０の例示的実施形態を個別部品として（図３〜６）、及び装着された状態で（図７）示す。供給要素５０は、装着状態（図７参照）でピストン１０内の冷却通路１６から突出した入口領域５１を有する。供給要素５０は、装着状態（図７参照）でピストン１０内の冷却通路１６へと開放している出口領域５２をさらに有する。連続通路開口５３は、供給要素５０の中に設けられている。通路開口５３の断面は、ふつう円形である。しかし図５の破線によって示されるように、通路開口５３の断面は、スプリングタブ５４，５５の長手軸の垂直方向よりもスプリングタブ５４，５５の長手軸の方向において、より長くあり得る。例示的実施形態では、供給要素５０の入口領域５１は、その開放端に向けて漏斗形状に広がり、一方、出口領域５２は、直立管として設計されている。

【0021】

２つの互いに反対を向くスプリングタブ５４，５５は、出口領域５２の近傍において入口領域５１に配置され、前記スプリングタブは、矢印Ａの向きに弾性的であり、半径方向に外へ向けて延び、装着状態では、冷却通路カバー３０，１３０の円周方向に延びる（図５及び７を参照）よう設計される。スプリングタブ５４は、冷却通路カバー３０，１３０の円周方向において、スプリングタブ５５よりもより長い構造であり、出口領域５２に面する閉鎖要素６１をその表面上に有し、この閉鎖要素６１は、例示的実施形態において、スプリングタブ５４の長手方向の軸に対して横切るように、その幅全体にわたって延びる。装着された状態において、スプリングタブ５４は、ジョイントギャップ３７又は１３７又は１３８を覆い、閉鎖要素６１は、ジョイントギャップ３７又は１３７又は１３８に噛み合い、後者を信頼性高く閉鎖する（図７を参照）。

【0022】

矢印Ｂの向きに半径方向に弾性的である、２つの互いに反対を向くラッチング要素５６，５７が、出口領域５２の上側端に設けられ、前記ラッチング要素は、入口領域５１の向きに延び、ラッチング要素５６，５７の自由端は、冷却通路カバー３０，１３０の厚さに依存する、スプリングタブ５４，５５から所定の間隔を有する。特に図５からわかるように、いずれの場合も、スプリングタブ５４，５５は、１つの座面５８をそれぞれ有し、ラッチング要素５６，５７は、１つの座面５９をそれぞれ有し、これら座面５８，５９によって、装着状態では、スプリングタブは、冷却通路カバー３０又は１３０の端面３３又は３４及び１３３，１３５又は１３４，１３６に押し付けられる（図７参照）。ラッチング要素５６，５７のそれぞれの座面５９の大きさは、スプリングタブ５４，５５のそれぞれの座面５８の大きさのおよそ３０％から６０％である。

【0023】

装着のために、それ自体が知られるやり方で、冷却通路１６を閉じるために、冷却通路カバー３０，１３０がまずピストン１０に取り付けられる。例示的実施形態において、開口４１又は１４１及び１４２は、ピストンボス１８の外側壁に非常に近くふつうは配置される。これは、下から見ると、スプリングタブ５４，５５は、ピストンボス１８の外側壁を超えて突出することを意味する。装着するために、まず供給要素５０はピストンボス１８の外側壁を超えてピストンクラウンの向きに軸方向に移動される。スプリングタブ５４，５５がピストンボス１８の外側壁の横及びその上に存在するようになるとすぐに、供給要素５０が冷却通路カバー３０，１３０の開口４１又は１４１，１４２と同じ高さになるまで、スプリングタブ５４，５５の向きが冷却通路カバー３０の円周方向に合わせられるまで、ピストンクラウン１２に平行な平面内で相対的移動が起こり、いずれの場合もスプリングタブ５４は、ジョイントギャップ３７又は１３７，１３８を覆う。それから供給要素５０の出口領域５２は、開口４１又は１４１及び１４２を通して導かれ、それと同時に、スプリングタブ５４，５５が冷却通路カバー３０，１３０の端面３４又は１３４，１３６に押し付けられ、閉鎖要素６１がジョイントギャップ３７又は１３７及び１３８に噛み合うまで、ラッチング要素５６，５７は圧縮される。ラッチング要素５６，５７が開口４１又は１４１，１４２を完全に通ったら、それらはもとの位置に跳ね返る。これで冷却通路カバー３０，１３０は、スプリングタブ５４，５５の座面５８と、ラッチング要素５６，５７の座面５９との間に配置される。供給要素５０は、冷却通路カバー３０，１３０上で堅固に保持され、冷却通路カバー３０，１３０上のその座面５８，５９によって支持される（図７参照）。ジョイントギャップ３７又は１３７，１３８は、信頼性高く閉鎖され、その結果、冷却オイルの制御されない放出が防止される。

【要約】

本発明は、内燃機関のピストン（１０）のための環状冷却通路カバー（３０，１３０）に関し、環状冷却通路カバー（３０，１３０）は、弾性材料からなり、互いに反対を向いて位置する端面（３３，３４；１３３，１３４；１３５，１３６）を有する。互いに対向して位置する少なくとも２つの端部領域（４３，４４；１４３，１４４；１４５，１４６）は、ジョイントギャップ（３７；１３７，１３８）を形成し、冷却オイルのための少なくとも１つの供給要素（５０）は、入口領域（５１）及び出口領域（５２）を有し、前記少なくとも１つの供給要素（５０）は、冷却通路カバー（３０，１３０）内に設けられた開口（４１；１４１，１４２）内に受け入れられ、スナップフィットのラッチ結合によって前記冷却通路カバー（３０，１３０）上で保持される。本発明によれば、少なくとも１つの供給要素（５０）を受け入れる少なくとも１つの開口（４１；１４１，１４２）は、ジョイントギャップ（３７；１３７，１３８）に隣接して配置される端部領域（４４；１４４，１４５）に設けられ、少なくとも１つの供給要素（５０）は、半径方向に外側に延び、前記冷却通路カバー（３０，１３０）の円周方向に延びる２つのスプリングタブ（５４，５５）を前記入口領域（５１）において有し、半径方向に弾性的であり、前記冷却通路カバー（３０，１３０）の円周方向に弾性的である２つのラッチング要素（５６，５７）を前記出口領域（５２）において有し、前記２つのラッチング要素（５６，５７）は、前記冷却通路カバー（３０，１３０）の一方の端面（３３；１３３，１３５）に押し付けられ、前記２つのスプリングタブ（５４，５５）は、前記冷却通路カバー（３０，１３０）の反対の端面（３４；１３４，１３６）に押し付けられ、このとき一つスプリングタブ（５４）は、隣接するジョイントギャップ（３７；１３７，１３８）を覆い、前記スプリングタブ（５４）上に配置される閉鎖要素（６１）は、ジョイントギャップ（３７；１３７，１３８）に噛み合い、前記ギャップを閉鎖する。本発明は、この種の冷却通路カバーを備えるピストン（１０）にさらに関連する。
【選択図】図７

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】