(57)【要約】  本発明は、それぞれ１つのピストン・ピン穴（３）を有する、内燃機関のためのピストン（２）のためのピストン・ボス部（１）に関する。本発明によれば、前記穴中央（７）の領域（１５）で天頂側に楕円性を有しており、この場合、ピストン・ピン穴（３）の天頂側の前記楕円性が、穴中央（７）から出発して半径方向外方及び半径方向内方に向かって次第に増大しており、また天底側の楕円性が前記穴中央（７）から出発して半径方向内方に向かって次第に増大している。これによって、ピストン・ピン穴（３）の形状は、ピストン・ピンの負荷に基づく変形に合わせられている。またこれによって、穴中央（７）の領域におけるピストン・ピンの潤滑が改善される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のためのピストン（２）のピストン・ボス部（１，２１）であって、円筒形に構成されたピストン・ピン（１７，１８，１９）を支承するためのそれぞれ１つのピストン・ピン穴（３，２２）を備えている形式のものにおいて、
前記ピストン・ピン穴（３，２２）が穴中央（７）の領域（１５，１５′）で天頂側に楕円性を有しており、ピストン・ピン穴（３，２２）の天頂側の前記楕円性が、前記穴中央（７）から出発して半径方向外方及び半径方向内方に向かって次第に増大しており、また天底側の楕円性が前記穴中央（７）から出発して半径方向内方に向かって次第に増大していることを特徴とする、内燃機関のためのピストンのピストン・ボス部（１，２１）。
【請求項２】
前記ピストン・ピン穴（３）の天頂側の楕円性が穴中央（７）から出発して半径方向外方及び半径方向内方に線状に増大しており、また天底側の楕円性が半径方向内方に向かって線状に増大している、請求項１記載のピストン・ボス部（１）。
【請求項３】
ピストン・ピン穴（２２）の天頂（４′）及び天底（８′）が、穴軸線（２３）に沿った断面で見てアーチ状に構成されている、請求項１記載のピストン・ボス部（２１）。
【請求項４】
ピストン・ピン穴（２２）の天頂（４′）及び天底（８′）が、穴軸線（２３）に沿った断面で見て多角形を成している、請求項１記載のピストン・ボス部（２１）。
【請求項５】
天頂側の楕円性及び天底側の楕円性がそれぞれ異なる大きさで増大している、請求項１から４までのいずれか１項記載のピストン・ボス部（１，２１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒形状のピストン・ピンを支承するためのピストン・ピン穴を備えた、内燃機関のためのピストンのピストン・ボス部に関する。
【０００２】
ドイツ連邦共和国特許公開第４４４１１５０号明細書によれば、内燃機関のためのピストンのピストン・ボス部が公知である。この公知のピストン・ボス部は、それぞれ１つのピストン・ピン穴を有していて、このピストン・ピン穴の天頂側の楕円性及び天底側の楕円性は穴中央から出発して半径方向内方に向かって次第に増大している。この場合、穴中央は円筒形に構成されているので、穴中央の領域におけるピストン・ピンの潤滑は不十分であり、特に常温始動時において、ピストン・ピン穴及びピストン・ピンが損傷を被る危険性がある、という欠点がある。
【０００３】
ＰＣＴ出願としての国際公開第２００４／００８００６号明細書によれば、ピストン・ボス部のピストン・ピン穴は、半径方向外方に向かって天頂側で楕円性を有するものが公知である。しかしながら、ピストン・ピン穴の穴中央も、また半径方向内方に位置する天底領域も、楕円形の横断面形状を有しているので、ピストン・ピンの穴中央の領域において潤滑の問題があり、しかもピストン・ピンに引張負荷が作用すると（この引張負荷時にピストン・ピンの中央部分がピストンヘッドとは反対側の方向で変形にさらされる）、ピストン・ピンがピストン・ピン穴の内側の天底領域に押し付けられ、それによってピストン・ピン穴の領域が損傷し、特に常温始動時にピストン・ボス部が摩耗するという欠点がある。
【０００４】
本発明の課題は、このような従来技術における欠点を避けることである。
【０００５】
この課題を解決した本発明によれば、ピストン・ピン穴が穴中央の領域で天頂側に楕円性を有しており、ピストン・ピン穴の天頂側の前記楕円性が、穴中央から出発して半径方向外方及び半径方向内方に向かって次第に増大しており、また天底側の楕円性が前記穴中央から出発して半径方向内方に向かって次第に増大している。この場合、ピストン・ピン穴の形状は、ピストン及びピストン・ピンの温度及び負荷に基づく変形に適合されている。しかも、負荷されていない、ひいては変形されていないピストン・ピンにおいて、天頂の残りの楕円性に基づいてピン中央の、ピストン・ピンとピストン・ピン穴との間に、ギャップが形成され、このギャップ内に潤滑油が収集され、この潤滑油によって、特に常温始動時にピストン・ピンの良好な潤滑が保証されるようになっている。
【０００６】
本発明の有利な実施態様は従属請求項に記載されている。
【０００７】
本発明のいくつかの実施例を以下に図面を用いて説明する。
【０００８】
図１は、ピストン・ピン穴を備えたピストン・ボス部の実施例の断面図であって、この場合、ピストン・ピン穴の天頂の楕円性が穴中央から半径方向内方及び外方に向かって線状（リニア状；linear）に増大し、かつピストン・ピン穴の天底の楕円性が半径方向内方に向かって線状に増大している。
【０００９】
図２は、ピストン・ピン穴を備えたピストン・ボス部の実施例の断面図であって、この場合、ピストン・ピン穴の天頂の楕円性が、穴中央から半径方向内方及び外方に向かって、かつピストン・ピン穴の天底の楕円性が半径方向内方に向かって増大しており、天頂もまた天底も断面図で見てそれぞれアーチ状に構成されているか、若しくは多角形ラインの形状を有している。
【００１０】
図１には、ピストン・ピン穴３を備えた内燃機関のためのピストン２のピストン・ボス部１の断面図が示されている。ピストン・ピン穴３の天頂４は、半径方向外側に位置する領域５と、半径方向内側に位置する領域６とを有している。穴中央７から出発して、前記領域５の楕円性は、半径方向外方に向かって線状に増大し、領域６の楕円性は半径方向内方に向かって線状に増大する。穴中央７の領域で、ピストン・ピン穴３の天頂４は、残りの楕円性（Restovalitaet）を有している。
【００１１】
ピストン・ピン穴３の天底８は、穴中央７から出発して、半径方向外側に位置する領域９を有しており、該領域９は、ピストン・ピン穴３の横断面で見て半円形に構成されている。しかも天底８は、半径方向内方に位置する領域１０を有しており、この領域１０の楕円性は穴中央７から出発して半径方向内方に線状に増大している。この場合、ピストン・ピン穴３の前記領域５，６及び１０の楕円性は、それぞれ異なる大きさで増大していてよい。
【００１２】
ピストン・ピン穴３の前記領域５，６及び１０の楕円性は、図１では著しく誇張して図示されているが、ピストン・ボス部１の半径方向外側の端面１１及び半径方向内側の端面１２において、円形に対する楕円形の長軸の増大寸法は１０μｍ乃至５０μｍである。ピストンの形状及び大きさに基づいて、円形に対する楕円形の長軸の増大は、５０μｍよりも大きいか、又は１０μｍよりも小さくてもよい。
【００１３】
符号１３で、ピストン・ボス部１の外側の端面１１の平面図が示されており、この平面図で、ピストン・ピン穴３の天頂４の半径方向外側に位置する領域の最大楕円性を有するピストン・ピン穴３の上縁部１４と、天頂側の残りの楕円性を有する穴中央７の領域１５内におけるピン穴３と、ピン穴３の半径方向外側に位置する半円形状の天底９と、ピン穴３の半径方向内側に位置する、最大の天底側の楕円性を有する破線で示された下縁部１６とが示されている。
【００１４】
図１で一点鎖線でピストン・ピン穴３内に配置されたピストン・ピンが示されており、ピストン２が種々異なる負荷を受けた場合の、前記ピストン・ピンの変形が著しく誇張して示されている。従って、線１７，１７′は、爆発行程中のピストン２の最大圧力負荷時において変形されたピストン・ピンを示しており、この場合、ピン中央は、ピストンヘッドに向かって変形される。線１８，１８′は次のような状態におけるピストン・ピンを示している。つまり、ピストン・ピンが吸い込み行程中にピストン２の質量慣性に基づいて、コンロッドから出発する引張負荷にさらされて、その中央がピストンヘッドとは反対側に向かって変形されている状態のピストン・ピンを示している。線１９，１９′は、負荷されていない状態のピストン・ピンを示している。この場合、ピストン・ピン穴３の形状は、ピストン・ピンのその都度の負荷に応じた変形に適合されている。ピストン・ピンが、爆発行程時に発生する圧力負荷に基づいて線１７，１７′に従って変形すると、ピストン・ピンは、天頂領域６の半径方向内方に向かって次第に大きくなる楕円性に合致し、それによって、ピストン・ピン穴３の半径方向内側に位置する天頂側の縁部２０から発する材料応力が、特にディーゼルエンジンにおける非常に高い圧力負荷と相俟って、ピストンヘッド及びピストンヘッド内に配置された燃焼室の損傷を引き起こすことは避けられる。
【００１５】
コンロッドから発する引張負荷がピストン・ピンに作用することによって、ピストン・ピンが線１８，１８′に従って変形すると、ピストン・ピンは、半径方向内側に位置する天底領域１０の、穴中央７から出発して次第に大きくなる楕円性に合致する。それによって、この場合、ピストンヘッドから、ピストン・ピン穴の天底領域の半径方向内側に位置する縁部１６に材料応力（ピストン・ピン穴の内側領域の損傷を引き起こす）が作用することは避けられる。この場合、ピストン・ピンとピストン・ピン穴３との間の直接的な接触は避けられるので、ピストン・ピンとピストン・ピン穴との間に、常に十分に大きいギャップが維持され、このギャップ内に潤滑油が収集されて、ピストン・ピンの十分な潤滑を行うことができる。
【００１６】
穴中央７内に存在する、ピストン・ピン穴３の天頂４の残りの楕円性は次のような利点を提供する。つまり、負荷されていないピストン・ピン１９，１９′とピストン・ピン穴３の天頂４との間にギャップが形成され、このギャップ内に潤滑油が収集され、特に常温始動時に、ピストン・ピンが変形されると（線１７，１７′で示されているように）、ピストン・ピンの良好な潤滑が保証される。
【００１７】
図２は、ピストン・ピン穴２２を備えたピストン・ボス部２１の実施例が断面図で示されており、この場合、ピストン・ピン穴の天頂４′の楕円性が穴中央７から出発して半径方向で内方に向かって、及び半径方向で外方に向かって次第に大きくなり、またピストン・ピン穴２２の天底８′の楕円性は半径方向内方に次第に大きくなっていて、この場合、天頂４′も天底８′も、穴軸線２３に沿った断面で見てそれぞれアーチ状に構成されているか、若しくは多角形ラインの形状を有している。
【００１８】
爆発行程中のピストン２に作用する高い圧力負荷において、及び線１７，１７′に従ったピストン・ピンの変形において、図１に示したピストン・ピン穴３の先の尖った天頂領域１５は、穴軸線２３に沿った断面で見てアーチ状の、ピストン・ピン穴２２の天頂領域１５′（図２参照）と同様に、強い力でピストン・ピンの上部領域に押し付けられるので、前記領域１５，１５′内にピストン材料の塑性変形が得られ、それによって、ピストン・ピンとピストン・ピン穴３，２２とは互いに形状が合致し合う。図１に示したピストン・ピン穴の実施例において接触領域１５は、点状に形成されているので、ピストン・ピンに対するピストン・ピン穴３の天頂４の接触圧力が得られる。図２に示したピストン・ピン穴２２は、中央領域１５′がアーチ状に形成されているか、又は多角形ラインの形状で形成されているので、変形された領域１５′において得られる接触面は増大し、それによって、ピストン・ボス部２１の領域１５′及びピストン・ピン接触圧力は減少し、ひいては、中央領域１５′内のピストン・ボス部２１の損傷の危険性は減少される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ストン・ピン穴の天頂の楕円性が穴中央から半径方向内方及び外方に向かって線状に増大し、かつピストン・ピン穴の天底の楕円性が半径方向内方に向かって線状に増大している状態の、ピストン・ピン穴を備えたピストン・ボス部の実施例の断面図、並びにピストン・ボス部１の外側の端面１１の平面図である。
【図２】ピストン・ピン穴の天頂の楕円性が穴中央から半径方向内方及び外方に向かって、かつピストン・ピン穴の天底の楕円性が半径方向内方に向かって、天頂もまた天底も断面図で見てそれぞれアーチ状に構成されているか、若しくは多角形ラインの形状を有するように、増大している状態の、ピストン・ピン穴を備えたピストン・ボス部の実施例の断面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  ピストン・ボス部、  ２  ピストン、  ３  ピストン・ピン穴、  ４，４′  ピストン・ピン穴の天頂、  ５  ピストン・ピン穴の半径方向外側の領域、  ６  ピストン・ピン穴の半径方向内側の領域、  ７  穴中央、  ８，８′  ピストン・ピン穴３の天底、  ９  ピストン・ピン穴３の天底の半径方向外側の領域、  １０  ピストン・ピン穴３の天底の半径方向内側の領域、  １１  ピストン・ボス部１の半径方向外側の端面、  １２  ピストン・ボス部１の半径方向内側の端面、  １３  ピストン・ボス部１の半径方向外側の端面の平面図、  １４  ピストン・ピン穴３の天頂の半径方向外側の上縁部、  １５，１５′  ピストン・ピン穴３の天頂の中央領域、  １６  ピストン・ピン穴３の天底の半径方向内側の下縁部、  １７，１７′  爆発行程時の変形後のピストン・ピン、  １８，１８′  引張負荷時の変形後のピストン・ピン、  １９，１９′  負荷されていない状態のピストン・ボス部、  ２０  ピストン・ピン穴３の天頂の半径方向内側の縁部、  ２１  ピストン・ボス部、  ２２  ピストン・ピン穴、  ２３  穴軸線
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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