特許 6238999 内燃機関用のピストン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6238999

(24)【登録日】2017年11月10日

(45)【発行日】2017年11月29日

(54)【発明の名称】内燃機関用のピストン

(51)【国際特許分類】

   F02F 3/00 20060101AFI20171120BHJP

   F16J 1/16 20060101ALI20171120BHJP

【ＦＩ】

   F02F3/00 Z

   F16J1/16

   F02F3/00 G

【請求項の数】4

【全頁数】6

(21)【出願番号】特願2015-543319(P2015-543319)

(86)(22)【出願日】2013年11月22日

(65)【公表番号】特表2016-501335(P2016-501335A)

(43)【公表日】2016年1月18日

(86)【国際出願番号】DE2013000688

(87)【国際公開番号】WO2014079406

(87)【国際公開日】20140530

【審査請求日】2016年11月18日

(31)【優先権主張番号】102012022913.5

(32)【優先日】2012年11月23日

(33)【優先権主張国】DE

(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】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100099483

【弁理士】

【氏名又は名称】久野 琢也

(72)【発明者】

【氏名】ヴォルフガング イスラー

【審査官】 櫻田 正紀

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−３０３９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−１８４２７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２３２２３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２４０５０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０７１１５８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｆ ３／００

Ｆ１６Ｊ １／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関用のピストン（１）であって、
半径方向外側でピストンヘッドから離反する方向にリング部（６）が続いている、ピストンヘッド（４）と、
それぞれ１つのピン穴（８）を有する、互いに反対側に位置しかつピストンヘッドから離反する方向に前記ピストンヘッド（４）に一体的に成形された２つのピンボス（７）と、
前記ピンボス（７）を互いに結合するピストンスカート（１２）と、
を備える、内燃機関用のピストンにおいて、
前記ピン穴（８）の、ピストンヘッドとは反対側の下側半部の、前記ピストン（１）の半径方向内側領域に、それぞれ１つの旋削部（１０，１０’）が成形加工されており、前記ピン穴（８）の、ピストンヘッド側の上側半部には、旋削部が成形加工されておらず、
前記旋削部（１０）は、ピン穴軸線（３）に対して平行に位置する円筒軸線を有して円筒形に形成されていて、断面で階段ステップの態様を有することを特徴とする、内燃機関用のピストン。

【請求項2】

内燃機関用のピストン（１）であって、
半径方向外側でピストンヘッドから離反する方向にリング部（６）が続いている、ピストンヘッド（４）と、
それぞれ１つのピン穴（８）を有する、互いに反対側に位置しかつピストンヘッドから離反する方向に前記ピストンヘッド（４）に一体的に成形された２つのピンボス（７）と、
前記ピンボス（７）を互いに結合するピストンスカート（１２）と、
を備える、内燃機関用のピストンにおいて、
前記ピン穴（８）の、ピストンヘッドとは反対側の下側半部の、前記ピストン（１）の半径方向内側領域に、それぞれ１つの旋削部（１０，１０’）が成形加工されており、前記ピン穴（８）の、ピストンヘッド側の上側半部には、旋削部が成形加工されておらず、
前記旋削部（１０）の各々は、前記ピンボス（７）の半径方向内側の端面（１１）にまで達する、円筒形で、該円筒の円筒軸線がピン穴軸線（３）に対して平行に位置する半径方向内側の領域（１３）と、円錐形に形成された領域（１４）とを有し、該円錐形に形成された領域（１４）の円錐面は、半径方向内向きに開いていることを特徴とする、内燃機関用のピストン。

【請求項3】

内燃機関用のピストン（１）であって、
半径方向外側でピストンヘッドから離反する方向にリング部（６）が続いている、ピストンヘッド（４）と、
それぞれ１つのピン穴（８）を有する、互いに反対側に位置しかつピストンヘッドから離反する方向に前記ピストンヘッド（４）に一体的に成形された２つのピンボス（７）と、
前記ピンボス（７）を互いに結合するピストンスカート（１２）と、
を備える、内燃機関用のピストンにおいて、
前記ピン穴（８）の、ピストンヘッドとは反対側の下側半部の、前記ピストン（１）の半径方向内側領域に、それぞれ１つの旋削部（１０，１０’）が成形加工されており、前記ピン穴（８）の、ピストンヘッド側の上側半部には、旋削部が成形加工されておらず、
前記旋削部（１０）の各々は、前記ピンボス（７）の半径方向内側の端面（１１）にまで達する、円筒形で、該円筒の円筒軸線がピン穴軸線（３）に対して平行に位置する半径方向内側の領域（１３）を有し、該円筒形の領域（１３）は、滑らかで連続的に延在する移行半径でもって、前記ピン穴（８）の表面に続いていることを特徴とする、内燃機関用のピストン。

【請求項4】

前記旋削部（１０，１０’）の、ピン穴軸線（３）の方向で測定される長さＬは、０．５ｍｍ〜３ｍｍであり、ピン穴軸線（３）に対して直交する方向で測定される深さＴは、０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍである、請求項１から３までのいずれか１項記載の内燃機関用のピストン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半径方向外側でピストンヘッドから離反する方向にリング部が続いている、ピストンヘッドと、それぞれ１つのピン穴を有する、互いに反対側に位置しかつピストンヘッドから離反する方向にピストンヘッドに一体的に成形された２つのピンボスと、ピンボスを互いに結合するピストンスカートと、を備える、内燃機関用のピストンに関する。

【0002】

冒頭で述べたようなピストンは、日本の特許出願の特開昭６２−１８４２７４号公報において公知である。公知のピストンは、ピン穴を有し、ピン穴に、半径方向内側で、ピン穴の内面の全周にわたって延在する旋削部（テーパ部）が成形加工されている。これにより、負荷下のピストンピンの変形時に、ピストンピンとピン穴の半径方向内側縁部との間の接触領域が拡大されるので、これにより、ピストンピン及びピストンがピン穴の半径方向内側縁部の領域で破損される恐れが低減される、ということが達成される。

【0003】

この場合の欠点は、これによりピン穴の天頂領域（ピン穴の、ピストン頂部側の上方の領域）に位置する、ピン穴とピン穴内に位置するピストンピンとの間の接触面積が減少されるので、ピン穴の天頂からピストンピンに及ぼされる、接触面積あたり圧力は、特にピストンが組み込まれている機関の圧縮行程及び作業（燃焼・膨張）行程において極めて大きくなり、このことは、ここではピン穴だけでなくピストンピンの高められた摩耗を招いてしまう。

【0004】

背景技術におけるこの欠点を回避することが、本発明の課題である。

【0005】

この課題は、ピン穴の、ピストンヘッドとは反対側の下側半部の半径方向内側領域に、それぞれ１つの旋削部が成形加工されていることによって解決される。これにより、ピン穴の天頂は、旋削部が存在しないまま維持されるので、ピン穴の天頂全体がピストンピンに接触し、従って、圧縮行程及び作業行程における接触面積あたり圧力も減少され、このことは、ピストンピンだけでなくピン穴の摩耗の低減をもたらす。

【0006】

本発明の好適な態様は、従属請求項の対象である。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】ピストン軸線及びピン穴軸線に沿った断面で、第１の態様による旋削部を有するピストンの半部を示す図である。

【図2】ピストン軸線上に位置し、ピン穴軸線に対して直交する平面に沿った断面で、ピストンの半部を示す図である。

【図3】第２の態様による旋削部を有する図１の部分Ａの拡大図である。

【0008】

図１には、ピストン軸線２及びピン穴軸線３により形成される平面に沿った断面図で、内燃機関用のピストン１の半部が示されている。ピストン１は、ピストンヘッド４と、半径方向外向きにピストンヘッド４に続くトップランド５と、ピストンヘッドから離反する方向にトップランド５に続くリング部６とを備える。

【0009】

更に、ピストン１は、ピストンヘッドから離反する方向にリング部６に続く、それぞれ１つのピン穴８を有するピンボス７を備える。ピン穴８の半径方向外側の領域に配置されたピン固定溝９も看取される。図１による断面平面の位置では、両ピンボス７を互いに結合するピストンスカート１２は、投影図でしか看取されない。

【0010】

半径方向内側で、ピン穴８の壁の天底の領域（ピストンヘッドとは反対側の下方領域）及び赤道の領域（天頂と天底との間の中間領域）に旋削部１０が成形加工されており、旋削部１０は、半径方向内側でピンボス７の端面１１にまで達していて、ピン穴８の下側半部に配置されている。図１による第１の態様では、旋削部１０は、円筒形に、ピン穴軸線３に対して平行に位置する円筒軸線を有して構成されていて、断面で階段ステップの態様を有する。

【0011】

図２には、ピストン軸線２上に位置し、ピン穴軸線３に対して直交する平面に沿った断面で、ピストンの半部が示されている。ピストンスカート１２、ピン穴８及びピン穴８の下側領域に配置された旋削部１０が看取される。この場合、旋削部１０は、０．５ｍｍ〜３ｍｍの長さＬと０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの深さＴとを有する。

【0012】

図３には、拡大された、図１の部分Ａが示されていて、旋削部１０’の第２の態様が看取される。旋削部１０’は、半径方向内側の、ピンボス７の半径方向内側の端面１１にまで達する、円筒形で、円筒軸線がピン穴軸線３に対して平行に位置する領域１３と、半径方向外側の、円錐形に形成された領域１４とを有し、円錐形の領域１４における円錐面は、半径方向内向きに開いている。

【0013】

ピストン１は、アルミニウム、鋳鉄又は鋼から成っていてよく、鋳造又は鍛造により製造することができる。旋削部１０，１０’は、旋盤により製作され、この場合、旋削工具の軸線が移動可能である。旋削部１０，１０’の製作時に、旋削工具の軸線は、先ずピン穴軸線３と同一であり、その後で、旋削部１０，１０’の成形中にピストンヘッドから離間する方向に距離Ｔだけ下方に移動させられる。

【0014】

これに対して択一的に、第１の旋削工具を用いたピン穴８の加工前後に、旋削部１０，１０’は、第２の旋削工具を用いて形成してよい。第２の旋削工具は、ピン穴軸線３に対して平行に位置し、ピン穴軸線３から間隔Ｔを有する軸線を中心に回転させられる。

【0015】

機関運転中、吸入行程の開始時に、ピストン１は、ピストンピンを介して連接棒により下向きに引っ張られ、この場合、ピストンの慣性質量により、比較的高い回転数で、連接棒からピストンピンに、ピストンピンが下向きに曲がるような力が及ぼされる。この場合、ピストンピンは、ピン穴８の内側下縁に接触し、このことは、ピン穴８の内側下縁付近においてピストンピンの破損及びピストン材料の亀裂をもたらす。

【0016】

ピン穴８がその内側下方領域で本発明による旋削部１０，１０’を有する場合、変形するピストンピンの内側部分は、吸入行程の開始時に、２つの縁部に載置し、２つの縁部では、ピストンピンからピン穴８の内側下方領域に及ぼされる圧力負荷が分散するので、これにより、ピストンピン及びピストンがピン穴の内側下方縁部の領域で破損される恐れが著しく低減される。

【0017】

更に旋削部１０，１０’は、旋削部を介するピン穴８への油のアクセスが容易になるので、これによりピストンピンの潤滑が改善される、という利点を提供する。

【0018】

本発明の更なる利点は、圧縮行程及び作業行程に際してピン穴の天頂を介して大きな圧力がピストンピンの上側部分に及ぼされる、という事実から得られる。この面積あたり圧力を可能な限り減少させ、ひいては天頂の領域におけるピン穴及びピストンピンの摩耗を可能な限り低減するために、ピン穴の天頂とピストンピンの上側部分との間の接触面は、可能な限り大きくするべきである。

【0019】

このような理由から、旋削部１０，１０’は、ピン穴８の下側半部に存在するので、ピン穴の天頂面全体がピストンピンに接触することができ、これにより、ピン穴８の天頂及びピストンピンの上側部分の摩耗の最少化が得られる。

【符号の説明】

【0020】

Ｌ 旋削部１０，１０’の長さ
Ｔ 旋削部１０，１０’の深さ
Ａ 部分
１ ピストン
２ ピストン軸線
３ ピン穴軸線
４ ピストンヘッド
５ トップランド
６ リング部
７ ピンボス
８ ピン穴
９ ピン固定溝
１０，１０’ 旋削部
１１ 端面
１２ ピストンスカート
１３ 旋削部１０’の前方領域
１４ 旋削部１０’の後方領域

【図1】

【図2】

【図3】