(57)【要約】冷却通路（４）を備えた内燃機関のピストン（１）のためのオイル入口部材（２）において、オイル入口部材への流入に際して冷却オイルジェットの良好なオイルジェット束が得られ、また冷却通路への流出に際して良好な分配が達成されるようなものを提供する。このためにオイル入口部材（２）の内側の壁面（３）が、一葉回転双曲面の関数、または曲面を制限したトーラスに従って形成されており、壁面の形状付与が、オイル入口部材の流入横断面（Ｂ，Ｄ）に関する、冷却オイルジェット（７）の、オイル噴射ノズル（６）によって形成されるジェット位置に応じて特定されるようになっている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却通路を備えた内燃機関のピストンのためのオイル入口部材であって、
実質的に円形リング状の冷却通路カバーが設けられており、該カバーに、オイル入口部材が取り付けられており、冷却通路が、機関ケーシングと堅固に結合されたオイル噴射ノズルによって、オイル入口部材を介して、クランク室からピストンスカートの自由な内室を通って自由な冷却オイルジェットで負荷されるようになっている形式のものにおいて、
オイル入口部材（２）の内側の壁面（３）が、一葉回転双曲面の関数、または曲面を制限したトーラスに従って形成されており、壁面の形状付与が、オイル入口部材の流入横断面（Ｂ，Ｄ）に関する、冷却オイルジェット（７）の、オイル噴射ノズル（６）によって形成されるジェット位置に応じて特定されるようになっていることを特徴とする、冷却通路を備えた内燃機関のピストンのためのオイル入口部材。
【請求項２】
流入横断面（Ｂ）に対して冷却オイルジェットが実質的に垂直のジェット位置を有している条件下で、オイル入口部材（２）の内側の壁面（３）が、直角座標系（ｘ，ｙ）において、ｙ軸を中心とする双曲線関数
【数１】
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の回転によって形成され、ａ＝６ｍｍ、ｂ＝５ｍｍであり、流入横断面（Ｂ）が、ｘ軸に対してｙＢ＝ｃ＝８の間隔の平行断面によって形成されている、請求項１記載のオイル入口部材。
【請求項３】
ピストンのあらゆるストローク位置でオイル入口部材（２）の流入横断面（Ｄ）の内側に位置するジェットを備えた自由な冷却オイルジェット（７）が、流入横断面に対して斜めのジェット位置を有している条件下で、オイル入口部材（２）の内側の壁面（３）が、直角座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において、ｙ軸から間隔ｒ＝２０ｍｍで、半径Ｒを有する円のｙ軸を中心とする回転によって形成されるトロイド形状を有しており、ｙ軸が、円面に対して平行でかつ円と交差しないようになっており、ｒ＝２０ｍｍ、Ｒ＝１３ｍｍであり、オイル入口部材の全高ｈが１２ｍｍである、請求項１記載のオイル入口部材。
【請求項４】
オイル入口部材（２）の流入横断面（Ａ，Ｃ）が、実質的に冷却通路（４）の円形リング状のカバー（５）の平面上に配置されている、請求項１記載のオイル入口部材。
【請求項５】
関数の定数ａによって特定される横断面（Ａ）が、ピストンの上死点（ＯＴ）におけるオイルジェット横断面に実質的に相当する、請求項２記載のオイル入口部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却通路を備えた内燃機関のピストンのためのオイル入口部材であって、実質的に円形リング状の冷却通路カバーが設けられており、カバーにオイル入口部材が取り付けられており、冷却通路が、機関ケーシングと堅固に結合されたオイル噴射ノズルによって、オイル入口部材を介して、クランク室からピストンスカートの自由な内室を通って自由な冷却オイルジェットで負荷されるようになっている形式のものに関する。
【０００２】
このような形式の、オイル入口部材を備えた冷却式のピストンは、米国特許第３２２１７１８号明細書、特開昭５９−２７１０９号公報、ドイツ連邦共和国特許第３７３３９６４号明細書、国際出願番号ＰＣＴ／ＤＥ９４／０１３７５から公知である。冷却オイル用の捕集ホッパとして使用されるオイル入口部材は内壁を有しており、冷却オイルは機関ケーシングと結合されたオイル噴射ノズルから供給される。オイル入口部材の内壁は、ピストンの自由な内室から冷却通路に向かってみて、ホッパ状、円筒状もしくは楕円状に形成されているか、またはベンチュリ−ノズル構成に従って形成されている。このような形式で捕集される冷却オイルの、冷却通路における良好な分配を達成するために、部分的に追加的なジェット分配器が冷却通路の壁に挿入されており、ジェット分配器はオイル入口部材の流出面に対向して位置している。このような構成によって、オイル噴射ノズルから拡散されるオイルジェットの捕集と冷却通路への供給とが達成されるよう所望され、このような構成は垂直のオイルジェット位置、つまりオイル入口部材の流入面に向かって垂直方向のオイルジェット位置に制限されるのではなく、斜めのオイルジェット位置も含まれており、ここではピストンのストローク高さに応じて冷却通路に到達するオイル量が特定される。特に後者の構成では、冷却通路の持続的なオイル充填の達成度において不足が生じ、オイル充填度の不足は入口部材に冷却オイルが流入する際の不都合な障害特性および摩擦特性に起因している。
【０００３】
すなわち実際に、冷却通路における実際のオイル充填度を測定することによって、捕集ホッパとして前述の形式で成形されたオイル入口部材では、充填度が４０％を下回ることが認められ、したがってドイツ連邦共和国特許第３７０２２７２号明細書に記載したように、撹拌作用によるピストンの十分な冷却は得られない。特に良好な冷却効果のために、冷却通路に、持続的に供給する必要のある特定の循環オイル量が必要であり、このようなオイル量によってオイル入口部材に関して適当に調和されたオイル流出が生じる場合に冷却通路のほぼ一定の部分充填が実現される。
【０００４】
したがって本発明の課題は、冒頭で述べたような形式の、冷却通路を備えた内燃機関のピストンのためのオイル入口部材を改良して、オイル入口部材への流入に際して冷却オイルジェットの良好なオイルジェット束が得られ、また冷却通路への流出に際して良好な分配が達成されるようなものを提供することである。
【０００５】
この課題は、請求項１の特徴部に記載した構成手段を有する装置によって解決される。
【０００６】
本発明のように構成されていると、オイル入口部材の開口横断面に対して実質的に垂直方向で到達する自由な冷却オイルジェットを完全に冷却通路に導入することができる。自由な冷却オイルジェットが斜めのジェット位置を有している場合、有利には、冷却通路への冷却オイルジェットの大部分の導入が達成される。なぜならば入口部材の壁に到達するオイルジェットの接線方向の変向に基づいて、比較的僅かな摩擦抵抗しか形成されないからである。斜めに向けられた冷却オイルジェットは、オイル噴射ノズルが構造的な理由から入口部材の開口横断面の面の法線（垂線）に対して、もしくはピストン長手軸線に対して特定の角度で傾斜配置しなければならないような機関の場合に使用される。冷却オイルジェットの傾斜付けによって、冷却オイルジェットは、ピストンのストローク運動に起因して、入口部材の内壁の様々な箇所に到達する。
【０００７】
このような条件が存在するにもかかわらず、垂直のジェット位置でも斜めのジェット位置でも冷却オイル流入に際して最適なジェット束が達成され、また入口部材からの流出に際して極めて良好なオイル分配が達成される。この場合補助的な作用として、入口部材の大きさおよび形状付与によって、より良好な冷却オイル分配のために動圧が形成される。
【０００８】
有利な実施形態は、従属請求項に記載した。
【０００９】
次に図面につき本発明の実施例を詳しく説明する。
【００１０】
燃焼凹部９の設けられたピストン１は冷却通路４を備えており、冷却通路４は２部分から成る皿ばねの構成をしたカバー５によって下側で閉鎖されている。カバー５には、冷却オイルジェット７のためのホッパとして形成されたオイル入口部材２が設けられており、オイル入口部材２は、金属またはプラスチックから形成することができ、かつろう接、溶接、もしくは接着によって、または固定リングもしくは緊締エレメントによって、またはドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９６０９１３号明細書から公知のように冷却通路カバーにおける係止結合によってオイル密に取り付けることができる。図１に示したように、機関ケーシングと堅固に結合されたオイル噴射ノズル６によって、クランク室からピストンスカートの自由な内室を通って、オイル入口部材２を介して、冷却通路４に自由な冷却オイルジェット７が供給され、この場合オイル流入部として流入横断面Ｂまたは流入横断面Ｄ（図３）が作用する。
【００１１】
オイル入口部材２は内壁３を備えており、内壁３の形状は、オイル入口部材の流入横断面Ｂ，Ｄに関して、冷却オイルジェット７の、オイル噴射ノズル６によって形成されるジェット位置に応じて特定されている。図１に示したように、冷却オイルジェットが開口横断面Ｂに対して実質的に垂直方向のジェット位置を有している場合、オイル入口部材２の内側の壁面３は、直角座標系（ｘ，ｙ，ｚ）でｙ軸を中心とする双曲線関数
【００１２】
【数１】
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の回転によって形成される形状を有しており、ここではａ＝６ｍｍ、ｂ＝５ｍｍであり、流入横断面Ｂはｘ軸に対してｙＢ＝ｃ＝８ｍｍの間隔の平行断面によって形成されている。別の実施例ではａ＝ｂ＝５ｍｍであってよい。
【００１３】
自由な冷却オイルジェット７が開口横断面Ｂに対して斜めのジェット位置を有している場合、ピストンのあらゆるストローク位置において流入横断面Ｄの内側に位置するジェットでは、オイル入口部材の内側の壁面はトロイド形状に従って形成されており、このトロイド形状は、直角座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において、ｙ軸を中心とする、ｙ軸から間隔ｒ＝２０ｍｍで半径Ｒ＝１３ｍｍの円の回転によって形成されており、ｙ軸はこの円面に対して平行で円と交差しない。オイル入口部材の全高ｈ＝ａ＋ｂは１２ｍｍであり、ここではａ＝ｂであり、２部分から成る皿ばね５は最小の横断面Ｃの高さ位置で配置されている。別の実施例では、ａ＝５ｍｍ、ｂ＝６ｍｍであってよく、その結果オイル流入面Ｄおよび特定の時間区分のためのオイル供給量は、あとで説明するように、最大値に達する。
【００１４】
オイル入口部材の寸法設定によって、流入横断面Ｂ，Ｄから横断面Ａ，Ｃまでの容積が次のような大きさを有している、つまり０°から３６０°までのクランク角の時間区分に関するオイル供給量がオイル入口部材を通過するような大きさを有している、ということが保証される。さらに関数の定数ａによって特定される横断面Ａは、ピストンの上死点ＯＴにおけるオイルジェット横断面にほぼ相当し、この場合前述の構成手段によって冷却通路への流出に際して極めて効果的なオイル分配が達成される。
【００１５】
オイル入口部材２の横断面Ａ，Ｃ、つまりオイル入口部材２の最小横断面は、実質的に冷却通路４の円形リング状のカバー５の平面上に配置されているので、冷却通路の内側で突出部が形成され、突出部によって、出口の大きさに関して（突出部および流出開口の大きさは記載していない）、循環から流出までのための、冷却通路における所定の部分冷却オイル量が変化されることはない。
【００１６】
オイル入口部材２の製作は、コンピュータ制御されたプログラムによる旋削加工として行われる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のピストンの部分断面図である。
【００１８】
【図２】内側の壁面の１実施例を示す図である。
【００１９】
【図３】内側の壁面の別の１実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  ピストン、  ２  オイル入口部材、  ３  内壁、  ４  冷却通路、  ５  カバー、  ６  オイル噴射ノズル、  ７  冷却オイルジェット、  ８  機関ケーシング、  ９  燃焼凹部、  Ａ，Ｃ  横断面、  Ｂ，Ｄ  流入横断面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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