(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関用のクーリングチャンネル付きピストン（１，１００）であって、
上側部分（２，１０２）と、
下側部分（３，１０３）と、
を備え、両前記部分（２，３；１０２，１０３）は、溶接シーム（１１）として構成される素材結合による接合部を介して互いに結合されており、両前記部分（２，３；１０２，１０３）は、環状に取り巻くクーリングチャンネル（６）を形成し、前記クーリングチャンネル（６）は、リング域（４）のほぼ背後に配置されており、前記リング域（４）の下縁部（１６）と下側部分（３，１０３）の上縁部（１７）との間に間隙幾何学形状（１３，１１３）が設けられている、
クーリングチャンネル付きピストン（１，１００）において、
前記間隙幾何学形状（１３，１１３）は、少なくとも１つの滑動面（１９）を有し、前記滑動面（１９）は、前記クーリングチャンネル付きピストン（１，１００）の前記リング域（４）の下縁部（１６）及び／又は前記クーリングチャンネル付きピストン（１，１００）の下側部分（３，１０３）の対応する前記上縁部（１７）に配置されており、上側部分（２，１０２）と下側部分（３，１０３）とを離間させている、前記間隙幾何学形状（１３，１１３）内の間隙（１５）が、下側の間隙寸法（Ｘ２，Ｘ４）より大きい上側の間隙寸法（Ｘ１，Ｘ３）を有する、
ことを特徴とする、クーリングチャンネル付きピストン（１，１００）。
【請求項２】
前記クーリングチャンネル付きピストン（１，１００）の前記リング域（４）の前記下縁部（１６）及び／又は前記クーリングチャンネル付きピストン（１，１００）の下側部分（３，１０３）の対応する前記上縁部（１７）は、ピストン行程軸線（５）に対して斜めの延びを示す、請求項１に記載のクーリングチャンネル付きピストン（１，１００）。
【請求項３】
前記クーリングチャンネル付きピストン（１，１００）の前記リング域（４）の前記下縁部（１６）及び／又は前記クーリングチャンネル付きピストン（１，１００）の下側部分（３，１０３）の対応する前記上縁部（１７）は、曲線状の延びを示す、請求項１に記載のクーリングチャンネル付きピストン（１，１００）。
【請求項４】
前記リング域（４）の、前記クーリングチャンネル（６）に面した側に、突出部（１８）が設けられている、請求項１から３までのいずれか１項に記載のクーリングチャンネル付きピストン（１００）。
【請求項５】
前記突出部（１８）は、曲線状の延びを示す、請求項４に記載のクーリングチャンネル付きピストン（１００）。
【請求項６】
前記突出部（１８）は、冷却媒体のための案内輪郭を形成する、請求項４又は５に記載のクーリングチャンネル付きピストン（１００）。
【請求項７】
前記間隙幾何学形状（１３，１１３）の少なくとも１つの前記間隙（１５）は、前記ピストン行程軸線（５）に対して平行又は前記ピストン行程軸線（５）に対して略平行に方向付けられた少なくとも１つの部分を有する、請求項１から６までのいずれか１項に記載のクーリングチャンネル付きピストン（１，１００）。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか１項に記載の内燃機関用のクーリングチャンネル付きピストン（１，１００）を運転する方法であって、冷却媒体を、案内輪郭により該案内輪郭を有する前記間隙幾何学形状（１３，１１３）を迂回するように案内することを特徴とする、内燃機関用のクーリングチャンネル付きピストン（１，１００）を運転する方法。
【請求項９】
冷却媒体のための案内輪郭として突出部（１８）を形成し、前記クーリングチャンネル付きピストン（１００）の上昇中の冷却媒体の所定の流れ方向（Ｚ１）と、前記クーリングチャンネル付きピストン（１００）の下降中の冷却媒体の所定の流れ方向（Ｚ２）とを生じさせる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１から７までのいずれか１項に記載の内燃機関用のクーリングチャンネル付きピストン（１，１００）を運転する方法であって、力の作用による前記クーリングチャンネル付きピストン（１，１００）の上側部分（２，１０２）と下側部分（３，１０３）との接触時、前記上側部分（２，１０２）及び／又は下側部分（３，１０３）に配置される少なくとも１つの滑動面（１９）が、上側部分（２，１０２）及び下側部分（３，１０３）相互の滑動を生じさせることを特徴とする、内燃機関用のクーリングチャンネル付きピストン（１，１００）を運転する方法。
【請求項１１】
上側部分（２，１０２）と下側部分（３，１０３）とは、曲線状の滑動面（１９）に沿って滑動する、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の独立請求項のそれぞれの上位概念部に記載の特徴を有する、素材結合（ｓｔｏｆｆｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ：分子間力等の化学結合による束縛）により接合されるクーリングチャンネルにおける間隙幾何学形状を備える内燃機関用のクーリングチャンネル付きピストンと、クーリングチャンネル付きピストンを運転する複数の方法とに関する。
【０００２】
このクーリングチャンネル付きピストンは、ピストン上側部分とピストン下側部分とを備え、これらの両部分は、素材結合、特に溶接結合を介して互いに結合される。結合後、これらの両部分は、環状に取り巻く環状のクーリングチャンネルを形成し、クーリングチャンネルは、リング域のほぼ背後に配置されている。任意選択的にクーリングチャンネル付きピストンは、クーリングチャンバと、クーリングチャンネルとクーリングチャンバとの間の移送通路と、クーリングポケットとを有していてもよい。本明細書の思想を実施する上で、クーリングチャンバ、移送通路及びクーリングポケットは、必須でない。
【０００３】
上側部分と下側部分との摩擦溶接結合は、特に好適である。その他の結合形態あるいは接合方法、例えば電子ビーム溶接、接着、クランプ、ねじ止め等も、同じく使用可能である。
【０００４】
国際公開第２００６／０３４８６２号において、上側部分と下側部分とからなるクーリングチャンネル付きピストンが公知である。これらの両部分は、摩擦溶接結合を用いて永続的に接合されて組み立てられている。環状のクーリングチャンネルは、上側部分と下側部分とにより形成されており（両部分のうちの一方のみにより形成されてもよい）、リング域のほぼ背後に存在している。
【０００５】
リング域は、上側部分において下側部分に向かって、周囲を取り巻くように延びるリング壁で終端している。リング壁は、間隙幾何学形状を介して、下側部分の、同じく周囲を取り巻くように延びる対応する突き合わせ面に支持され得る。
【０００６】
この従来技術において、図１乃至４には、相応の間隙幾何学形状が１つずつ示されている。
【０００７】
この間隙幾何学形状を介して、内燃機関内でのクーリングチャンネル付きピストンの運転中、上側部分の外側領域が、リング域の下方で、下側部分の、対応する上向きの領域に、特にスカート領域において支持されることが保証され得る。同時にこの間隙幾何学形状により、内燃機関内でのクーリングチャンネル付きピストンの運転中、環状のクーリングチャンネル内に存在し、そこで循環され、かつ交換される冷却媒体が、この間隙幾何学形状を介して漏れ出ないことが保証され得る。
【０００８】
しかし、国際公開第２００６／０３４８６２号に記載されているようなこれらの間隙幾何学形状は、重大な欠点を有している。
【０００９】
間隙領域の、環状のクーリングチャンネルに向かって延在する部分は、上側部分と下側部分とが永続的に互いに、特に摩擦溶接を用いて接合されて組み立てられているとき、もはやコントロールされ得ず、しかも、もはや後加工され得ない。それというのも、この領域には、接合後、もはやアクセス不能であるからである。しかし、製造に基づいて（又は、場合によってはクーリングチャンネル付きピストンの運転中にも）、この間隙領域、又はそれどころか間隙領域全体が小さすぎるということになれば、上側部分は、ガスの力による負荷が働いたとき、下側部分上に支持されてしまう。これにより応力が発生し、接合部、特に摩擦溶接結合部にき裂を生じさせることになりかねない。他方において、間隙が大きすぎれば、望ましくない量の冷却媒体が、この間隙を通して外部に、シリンダ壁に向かって流れてしまう。
【００１０】
それゆえ、本発明の課題は、前述の欠点を有しないクーリングチャンネル付きピストンと、相応のクーリングチャンネル付きピストンを運転する複数の方法とを提供することである。
【００１１】
この課題は、独立請求項に記載の特徴を有するクーリングチャンネル付きピストン及び複数の方法により解決される。
【００１２】
本発明に係る内燃機関用のクーリングチャンネル付きピストンは、上側部分と、下側部分と、を備え、両部分は、素材結合による接合部を介して互いに結合されており、両部分は、環状に取り巻くクーリングチャンネルを形成し、クーリングチャンネルは、リング域のほぼ背後に配置されており、リング域の下縁部と下側部分の上縁部との間に間隙幾何学形状が設けられており、間隙幾何学形状は、少なくとも１つの滑動面を有し、滑動面は、クーリングチャンネル付きピストンのリング域の下縁部及び／又はクーリングチャンネル付きピストンの下側部分の対応する上縁部に配置されているようにした。
【００１３】
間隙幾何学形状における少なくとも１つの間隙により、クーリングチャンネル付きピストンの上側部分と下側部分との間の素材結合による接合部への力の導入は、回避される。それにもなお接触が生じるときは、クーリングチャンネル付きピストンの損傷を阻止する対策が講じられている。これにより、例えば、内燃機関内でのクーリングチャンネル付きピストンの運転時の、素材結合による接合部における応力き裂は、防止される。素材結合による接合部は、溶接シームとして構成されていることができる。上側部分と下側部分とにそれぞれ異なる素材が使用されるとき、少なくとも１つの間隙は、素材がそれぞれ異なる膨張を示したときの伸縮目地として機能し得る。少なくとも１つの間隙は、クーリングチャンネル付きピストンの上側部分と下側部分とが、製造後、好ましくは、内燃機関の運転中にも、下側部分の上縁部とリング域の下縁部との間の領域において接触しないように設計されている。
【００１４】
しかし、クーリングチャンネル付きピストンのリング域の下縁部とクーリングチャンネル付きピストンの下側部分の対応する上縁部との間のコンタクトあるいは接触に至らしめる、ピストン行程軸線に対して平行又は略平行な力の作用が生じたときは、少なくとも１つの滑動面が設けられている。この少なくとも１つの滑動面は、この少なくとも１つの滑動面に沿った滑動相手の滑動を可能にする。指向性の力の作用は、滑動面を有する少なくとも１つの要素の変形に至る。力作用の強度及び使用される素材並びに滑動相手の幾何学形状に応じて、少なくとも１つの滑動面を有する要素の変形は、可逆であり得る。少なくとも１つの滑動面を有するこの要素は、クーリングチャンネル付きピストンの上側部分及び／又は下側部分に配置されていることができる。少なくとも１つの滑動面を有する要素の変形は、好ましくは、ピストン行程軸線に向かう又はピストン行程軸線とは逆方向に向かう要素の変位により実施される。変位は、少なくとも１つの滑動面を有する１つより多くの要素が行ってもよい。複数の要素は、例えば逆方向にそれぞれの要素相互の変位により逃げるあるいは互いに沿うように滑動することができる。これにより、クーリングチャンネル付きピストンの上側部分と下側部分との間の素材結合部における応力き裂は、回避される。また、これにより、力の作用が過昇したときの、リング域を有する領域の適切な変形、例えば変位による変形が達成される。この領域は、ピストン行程軸線に向かってか、又はピストン行程軸線から離れるようにシリンダ壁に向かって逃げることができる。両ケースとも、内燃機関のさらなる運転を可能とする十分なスペースが設けられている。
【００１５】
さらに間隙幾何学形状は、可変の間隙寸法を有する間隙を有している。この間隙寸法は、クーリングチャンネル付きピストンが使用される内燃機関への要求あるいは内燃機関の仕様に応じて可変である。これには、例えば内燃機関の出力や行程容積が挙げられる。素材選択も、設定すべき間隙寸法に対する影響を有している。本発明に係るクーリングチャンネル付きピストンを有する内燃機関のそれぞれ異なる使用範囲も、設定すべき間隙寸法に対する影響を有している。これには、内燃機関が運転されることになる様々な気候条件が挙げられる。相応のクーリングチャンネル付きピストンを有する内燃機関を、定置型の機械、例えばエネルギを発生するための定置型の機械として、又は、例えば乗用自動車、貨物自動車、機関車、動力車若しくは船舶等の様々な車両において、それぞれの運転パラメータを考慮して使用することも、設定すべき間隙寸法に対する影響を有することがある。好適な間隙寸法の選択により、上側部分と下側部分とが、間隙幾何学形状の領域で、内燃機関の運転中、好ましくは接触しないことが保証される。
【００１６】
さらに本発明において、クーリングチャンネル付きピストンのリング域の下縁部及び／又はクーリングチャンネル付きピストンの下側部分の対応する上縁部は、ピストン行程軸線に対して斜めの延びを示すようにしてもよい。力が、リング域を有する領域に、ピストン行程軸線に対して平行又はピストン行程軸線に対して略平行に作用することにより、クーリングチャンネル付きピストンのリング域の下縁部と、クーリングチャンネル付きピストンの下側部分の対応する上縁部とが、互いに接触すると、少なくとも１つのコンタクト面を斜めに形成したことで、コンタクト面が滑動するに至る。このとき、コンタクト面あるいは滑動面は、好ましくは逆方向に滑動する。一方のコンタクト面あるいは滑動面を剛に不動とし、対応するコンタクト面あるいは滑動面だけが、力の作用を受けて動くようにしてもよい。これにより、クーリングチャンネル付きピストンの、内燃機関の機能不全に至らしめる損傷は、効果的に防止される。
【００１７】
これとは異なり、本発明において、クーリングチャンネル付きピストンのリング域の下縁部及び／又はクーリングチャンネル付きピストンの下側部分の対応する上縁部は、曲線状の延びを示すようにしてもよい。リング域の下縁部と下側部分の上縁部との接触が生じた場合、リング域の下縁部の曲線状の延びは、この領域におけるクーリングチャンネル付きピストンの下側部分への力の導入を防止する。リング域の下縁部は、下縁部の曲線状の延びにしたがって、下側部分の、下縁部に面した上縁部に沿って滑動する。例えば上側部分の、リング域を有する領域は、ピストン行程軸線に向かって逃げる。これにより、クーリングチャンネル付きピストンが内燃機関のシリンダ内で噛んでしまうことは、効果的に防止される。内燃機関の運転は、引き続き可能である。
【００１８】
さらに本発明において、リング域の、クーリングチャンネルに面した側に、突出部が設けられているようにしてもよい。この突出部は、クーリングチャンネル内に突入し、取り巻くように延びる隆起部を形成する。この隆起部は、隆起部とは反対側に位置するリング域を補強する。突出部の幾何学的な構成次第で、突出部は、有利には、クーリングチャンネル内で冷却媒体を案内するためにも用いられる。例として、取り巻くように延びる突出部を通る断面図で見て三角形に構成される幾何学形状を挙げることができる。突出部を三角形に構成した場合、三角形の頂点は、ピストン行程軸線に向く。また、断面多面体状に突出部を構成することも可能である。同様に突出部は、断面で見て曲線状の延びを呈していてもよく、上り勾配の側面と下り勾配の側面とを１つずつ設けてもよい。
【００１９】
さらに本発明において、突出部は、曲線状の延びを示すようにしてもよい。突出部の曲線状の延びは、他方、クーリングチャンネル付きピストンの下側部分への許容できない力の導入を防止すべく、下側部分の、好ましくは面取りした上縁部上での、指向性の滑動を可能にする。突出部を曲線状に構成したことは、クーリングチャンネル付きピストンの上側部分に許容できない力の導入がなされたときに、上側部分の、リング域を有する領域が逃げ、しかもこれが制御されてなされることを可能にする。リング域を有する部分は、この場合、シリンダ壁に向かって逃げる。しかし、この変形によりシリンダ内でピストンが噛んでしまうことを防止する十分なスペースが設けられている。
【００２０】
さらに本発明において、突出部は、冷却媒体のための案内輪郭を形成するようにしてもよい。これにより、クーリングチャンネル付きピストンの昇降時の、間隙幾何学形状を通る冷却媒体の貫流が、効果的に防止される。冷却媒体は、クーリングポケットから到来して間隙幾何学形状を通り過ぎるように案内される。反対方向から到来しても、冷却媒体は、間隙幾何学形状を通り過ぎるように案内される。案内輪郭は、断面で見て曲線状の延びを呈することができ、この場合、冷却媒体は、クーリングチャンネル付きピストンの昇降時、それぞれ別の方向、好ましくは、ピストン行程軸線に対して斜めの方向に変向される。案内輪郭は、例えば別体の要素、例えば金属薄板として構成されていてもよい。これとは異なり、案内輪郭は、クーリングチャンネル付きピストンの上側部分及び／又は下側部分と一体に構成されていてもよい。
【００２１】
さらに本発明において、上側部分と下側部分とを離間させている、間隙幾何学形状内の間隙が、下側の間隙寸法より大きい上側の間隙寸法を有するようにしてもよい。これにより、リング域の下縁部と下側部分の上縁部との接触を予防すべく、予測される主要な力方向でピストン行程軸線に沿ってより大きな間隙寸法が保たれる。
【００２２】
さらに本発明において、間隙幾何学形状の少なくとも１つの間隙は、ピストン行程軸線に対して平行又はピストン行程軸線に対して略平行に方向付けられた少なくとも１つの部分を有するようにしてもよい。この部分の垂直又は略垂直の方向付けにより、間隙幾何学形状を通る冷却媒体の貫流は、効果的に防止される。
【００２３】
本発明に係る、内燃機関用のクーリングチャンネル付きピストンを運転する方法では、冷却媒体を、案内輪郭を有する間隙幾何学形状によりこれを迂回するように案内するようにした。これにより、内燃機関の運転中の、間隙幾何学形状を通る冷却媒体の貫流は、防止される。この方法は、冷却媒体の大部分が熱交換に供されるように、冷却媒体をクーリングチャンネル内に保つことを可能にする。
【００２４】
さらに本発明において、冷却媒体のための案内輪郭として突出部を形成し、クーリングチャンネル付きピストンの上昇中の冷却媒体の所定の流れ方向と、クーリングチャンネル付きピストンの下降中の冷却媒体の所定の流れ方向とを生じさせるようにしてもよい。これにより、適切な流動がクーリングチャンネル内に引き起こされる。上昇する冷却媒体は、燃焼室くぼみにおいて燃焼プロセスからの主熱量を受容すべく、より迅速に燃焼室くぼみに向かって案内される。クーリングチャンネル付きピストンが、任意選択的なクーリングポケットを有している場合、上昇する冷却媒体は、やはりより迅速にクーリングポケットに向かって供給される。温められた冷却媒体は、他方、より迅速に熱交換領域から導出される。
【００２５】
本発明に係る、クーリングチャンネル付きピストン、特に内燃機関用のクーリングチャンネル付きピストンを運転する方法では、力の作用によるクーリングチャンネル付きピストンの上側部分と下側部分との接触時、上側部分及び／又は下側部分に配置される少なくとも１つの滑動面が、上側部分及び下側部分相互の滑動を生じさせるようにした。
【００２６】
リング域の下縁部の幾何学的な形成は、下側部分の上縁部との接触時、下側部分への許容できない力の導入を阻止する。リング域の下縁部を曲線状に形成したことで、この下縁部は、下側部分の上縁部との接触時、狙い通りピストン行程軸線に向かって又はシリンダ壁に向かって逃げる。このことは、曲線の延びの構成に応じた優先方向による。両ケースとも、内燃機関のさらなる運転が可能である。
【００２７】
本発明により、内燃機関用のクーリングチャンネル付きピストンを運転する方法において、上側部分と下側部分とは、曲線状の滑動面に沿って滑動するようにしてもよい。下側部分の上縁部と協働するように、リング域の下縁部を曲線状に形成したことは、過負荷時の、クーリングチャンネル付きピストンを有する内燃機関の機能不全を防止する。間隙幾何学形状のこの有利な幾何学的な構成により、力が、ピストン行程軸線に対して平行又はピストン行程軸線に対して略平行な方向で、リング域の下縁部の領域において下側部分に許容できない形で導入されてしまうことは、回避される。力の導入は、上側部分の、リング域を有する領域の変形に至らしめることがあっても、内燃機関の機能不全に至らしめることはない。
【００２８】
導入部で述べた欠点を回避するには、間隙の全体的な延び又は少なくともその一部領域が、クーリングチャンネルに向かって水平に（すなわち、ピストン行程軸線に対して直角に）構成されることが必須である。これとは異なり、冷却媒体は、クーリングチャンネル付きピストンの昇降時、クーリングチャンネル付きピストンに対策を講じることあるいは幾何学形状を設けることで、間隙内に到達することが防止されてもよい。
【００２９】
間隙が、クーリングチャンネルから出発してクーリングチャンネル付きピストンの外側に向かって上から下にあるいは下から上に延びていると、冷却媒体は、上昇あるいは下降中、加速され（シェーカー作用）、これにより高い速度でクーリングチャンネルから間隙を介してリング域あるいはスカートに向かって、つまり、外部へ放出される。
【００３０】
さらにリング域は、ガスの力による過度に高い負荷（例えばノッキング時）が加わり、その際に、上側部分及び下側部分の向かい合う両輪郭が突合するときに、相応に逃げる可能性を有し、そのために形成され、好適でなければならない。これにより、このとき、接合部の溶接域における応力ピークを防止することができる。
【００３１】
本発明の実施の形態を図面に示し、以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】間隙幾何学形状を有するピストンを示す図である。
【図２】図２Ａ及び２Ｂは、図１にＩＩで示した部分の要部拡大図である。
【図３】間隙幾何学形状を有するピストンの別の実施の形態を示す図である。
【図４】図３にＩＶで示した部分の要部拡大図である。
【００３３】
以下の図面の説明中、上、下、上方、下方、左、右、前、後等の概念は、専ら、装置及びその他要素の、それぞれの図において選択した例示的な図示及び位置に関するものであり、これらの概念は、限定的に解すべきものではない。すなわち、異なる位置及び／又は鏡面対象の設計等により、これらの関係は変化することがある。
【００３４】
同じ要素は、全図において同じ符号を有する。
【００３５】
図１は、クーリングチャンネル付きピストン１を示しており、図３は、クーリングチャンネル付きピストン１００を示している。クーリングチャンネル付きピストン１は、上側部分２及び下側部分３を有している。クーリングチャンネル付きピストン１００は、上側部分１０２及び下側部分１０３を有している。両クーリングチャンネル付きピストン１，１００は、図示しないピストンリングを収容するリング域４を有している。中央のピストン行程軸線５に向かってリング域４に隣接して、冷却媒体、好ましくはオイルを収容するクーリングチャンネル６が存在している。ピストン上側部分２，１０２とピストン下側部分３，１０３とは、摩擦溶接結合を介して互いに結合される。
【００３６】
結合後、これらの両部分２，３；１０２，１０３は、取り巻くように延びる環状のクーリングチャンネル６を形成する。クーリングチャンネル６は、リング域４のほぼ背後に配置されている。クーリングチャンネル６には、燃焼室くぼみ７に向かってクーリングポケット８が接続している。これらのクーリングポケット８は、任意選択的であり、存在していてもよいという性質のものであって、存在していなければならないわけではない。これらのクーリングポケット８は、クーリングチャンネル付きピストン１，１００の昇降時、冷却媒体で濡らされる。燃焼室くぼみ７の中央部の下方には、クーリングチャンネル６と連通しているクーリングチャンバ９が存在している。クーリングチャンネル６とクーリングチャンバ９との間の接続は、複数の移送通路１０を介して行われる。これらの移送通路１０は、存在していてもよいという性質のものであって、存在していなければならないわけではない。クーリングチャンネル６を移送通路１０なし及び／又はクーリングポケット８なしに構成することも可能である。クーリングチャンバ９も、任意選択的であり、それゆえ、存在していてもよいという性質のものであって、存在していなければならないわけではない。溶接シーム１１が、クーリングチャンネル付きピストン１，１００の上側部分２，１０２を下側部分３，１０３に結合している。クーリングチャンバ９の下方には、図示しないピンを収容するピン孔１２が配置されている。
【００３７】
リング域４の下方の、クーリングチャンネル付きピストン１の上側部分２と下側部分３とが突合する領域に、間隙幾何学形状１３が配置されている。クーリングチャンネル付きピストン１００の上側部分１０２と下側部分１０３との間には、リング域４の下方に、間隙幾何学形状１１３が設けられている。間隙幾何学形状１３，１１３の下方には、スカート／ボス領域１４が接続している。間隙幾何学形状１３，１１３は、少なくとも１つの滑動面１９を有している。滑動面１９は、クーリングチャンネル付きピストン１，１００のリング域４の下縁部１６及び／又はクーリングチャンネル付きピストン１，１００の下側部分３，１０３の対応する上縁部１７に配置されている。クーリングチャンネル付きピストン１，１００のリング域４の下縁部１６及び／又はクーリングチャンネル付きピストン１，１００の下側部分３，１０３の対応する上縁部１７は、ピストン行程軸線５に対して斜めの延び又は曲線状の延びを示していることができる。
【００３８】
クーリングチャンネル付きピストン１，１００のリング域４の下縁部１６及び／又はクーリングチャンネル付きピストン１，１００の下側部分３，１０３の対応する上縁部１７相互の滑動を許容するあらゆる幾何学的な形状が、同じく可能である。
【００３９】
以下に、間隙幾何学形状１３，１１３の本発明による構成について、詳しく説明する。図２Ａ及び２Ｂは、間隙幾何学形状１３を、図１にＩＩで示した部分の要部拡大図として示している。図４は、間隙幾何学形状１１３を、図３にＩＶで示した部分の要部拡大図として示している。
【００４０】
導入部で述べた欠点を回避すべく、あるいは相応の利点を達成すべく、図１、２Ａ及び２Ｂには、第１の間隙幾何学形状１３が、図３及び４には、別の間隙幾何学形状１１３が示してある。上側部分２，１０２のリング域４の下方及び下側部分３，１０３のスカート／ボス領域１４の上方に存在するこれらの間隙幾何学形状１３，１１３は、クーリングチャンネル付きピストン１，１００のあらゆる運転状態（例えばコールドスタート時、最高負荷下及び通常状態中）において所定の間隙寸法Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４を形成する点において共通している（例えば図２Ａ及び４）。上側の間隙寸法Ｘ１，Ｘ３は、それぞれ、例えば下側の間隙寸法Ｘ２，Ｘ４より大きく設計されている。その際、間隙領域の幾何学形状１３，１１３及び間隔、すなわち間隙開口は、クーリングチャンネル付きピストン１，１００の昇降に基づいて、冷却媒体が間隙領域内に到達することが阻止されるように、あるいは間隙領域が、冷却媒体が全く漏れ出ることができないか、又はできる限り最小の、まだ許容できる量の冷却媒体しか漏れ出ることができない小ささであるように、選択されている。
【００４１】
さらに間隙幾何学形状１３，１１３及び間隔は、上側部分２，１０２が許容できない形で下側部分３，１０３上に支持されてしまうことを回避すべく、向かい合う領域（リング域４の下縁部１６及び／又は下側部分３，１０３の上縁部１７）が突合時に逃げることができるように選択されている。この状況は、図２Ｂに示してある。図２Ｂでは、リング域４の下縁部１６が下側部分３の上縁部１７に当接している。これにより間隙寸法Ｘ１は、もはや存在しておらず、それゆえ記入もされていない。間隙寸法Ｘ２は、図２Ａに示した寸法から、図２Ｂに示した寸法へ減少している。Ｙは、許容できないほど高い負荷がかかったときの、リング域４の下縁部１６の移動方向と、下側部分３の上縁部１７の移動方向とを示している。ここから結果として生じるクーリングチャンネル付きピストン１の損傷及びこれに伴う内燃機関の機能不全を阻止すべく、リング域４の下縁部１６は、曲線状に構成されている。このように曲線状に構成されていることで、リング域４の下縁部１６は、下側部分３の上縁部１７上を滑動する。リング域４の領域におけるこの制御された変形は、相応に構成されたクーリングチャンネル付きピストン１が使用されている内燃機関の機能不全を防止する。しかし、内燃機関が正規の運転状態にあれば、クーリングチャンネル付きピストン１のリング域４の下縁部１６の領域における前述の変形には至らない。しかし、この安全対策が講じられていることで、クーリングチャンネル付きピストン１を有する内燃機関が非正規の運転状態となっても、この内燃機関の機能不全には至らないことが保証されている。
【００４２】
図４に示した間隙幾何学形状１１３の、リング域４の下縁部１６の領域に形成される突出部１８も、曲線状の延びを示している。クーリングチャンネル付きピストン１００を有する内燃機関の正規の運転中に見込まれていなかった相応の負荷が生じたとき、突出部１８は、下側部分１０３の上縁部１７の面取りした領域上を滑動する。これによっても、クーリングチャンネル付きピストン１００を有して運転される内燃機関の機能不全は、効果的に防止される。これにより、下側部分１０３への上側部分１０２の許容できない支持は、阻止される。
【００４３】
最後に、内燃機関の正規の運転状態のために、幾何学形状１３，１１３は、図２Ａ及び４において、上側部分２，１０２と下側部分３，１０３とが間隙幾何学形状１３，１１３の領域で互いに支持され得ることが阻止されるように選択されている。これにより図２Ａ及び４は、通常状態における間隙幾何学形状１３，１１３を示している。
【００４４】
同時に間隙幾何学形状１３，１１３は、確かに、クーリングチャンネル付きピストンの支配的な運転条件下では、間隙１５が（それが最小のものであっても）維持されるものの、同時に、冷却媒体が間隙領域内に浸入し、ピストンスカートに向かって到達し得ることは阻止されるように選択されている。このことは、適切な幾何学形状と、このことから結果として生じる、内燃機関内でのクーリングチャンネル付きピストン１００の昇降中の冷却媒体の適切な案内とにより実現される。
【００４５】
Ｚは、クーリングチャンネル付きピストン１００の昇降中の冷却媒体の移動方向を示している。リング域４のクーリングチャンネル側に配置されている突出部１８により、冷却媒体の流れは、間隙１５あるいは間隙幾何学形状１１３を貫流できないように変向される。Ｚ１は、クーリングチャンネル付きピストン１００の上昇中の冷却媒体の流れ方向を示している。Ｚ２は、クーリングチャンネル付きピストン１００の下降中の冷却媒体の流れ方向を示している。これにより突出部１８は、内燃機関の運転中、間隙幾何学形状１１３に設けられて冷却媒体を案内する案内輪郭をなしている。
【符号の説明】
【００４６】
１      クーリングチャンネル付きピストン
１００  クーリングチャンネル付きピストン
２      上側部分
１０２  上側部分
３      下側部分
１０３  下側部分
４      リング域
５      ピストン行程軸線
６      クーリングチャンネル
７      燃焼室くぼみ
８      クーリングポケット
９      クーリングチャンバ
１０    移送通路
１１    溶接シーム
１２    ピン孔
１３    間隙幾何学形状
１１３  間隙幾何学形状
１４    スカート／ボス領域
１５    間隙
１６    下縁部
１７    上縁部
１８    突出部
１９    滑動面
Ｘ１    上側の間隙寸法
Ｘ２    下側の間隙寸法
Ｘ３    上側の間隙寸法
Ｘ４    下側の間隙寸法
Ｙ      移動方向
Ｚ１    クーリングチャンネル付きピストンの上昇中の冷却媒体の流れ方向
Ｚ２    クーリングチャンネル付きピストンの下降中の冷却媒体の流れ方向
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
0006359129.tif 000004
【図３】
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【図４】
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