(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃エンジンのピストンであって、
ピストン上部（１０）およびピストン下部（１１）と、
ピストンピン（１２）であって、前記ピストン下部（１１）に搭載され、かつ、前記ピストンを前記内燃エンジンのコネクティングロッド（１３）に対して連結する役割を果たすピストンピン（１２）と、
前記ピストンを冷却するためのオイルを冷却するために前記ピストン上部（１０）と前記ピストン下部（１１）との間に配置されたインナー冷却スペース（１５）であって、少なくとも一つの移送内腔（１７）を介して、前記ピストン上部（１０）とピストン下部（１１）との間に形成されたアウター冷却スペース（１６）に対して接続されたインナー冷却スペース（１５）と、
冷却オイル案内スリーブ（１９）であって、前記ピストン上部（１０）および前記ピストン下部（１１）の両方とは別個であってかつ前記コネクティングロッド（１３）の内腔（１８）を経て案内される冷却オイルを案内する役割を果たす冷却オイル案内スリーブ（１９）と、を具備し、
前記ピストン下部（１１）には少なくとも一つの内腔（２１）が導入され、これは、前記コネクティングロッド（１３）および前記冷却オイル案内スリーブ（１９）を経て案内される冷却オイルが前記アウター冷却スペース（１６）に直接供給できるように、前記冷却オイル案内スリーブ（１９）と相互作用することを特徴とするピストン。
【請求項２】
前記冷却オイル案内スリーブ（１９）内に少なくとも一つの内腔（２２）が導入され、そのそれぞれは、前記ピストン下部（１１）の前記内腔（２１）の一つと相互作用することを特徴とする請求項１に記載のピストン。
【請求項３】
前記ピストン下部（１１）は、半径方向内側に、前記冷却オイル案内スリーブ（１９）に隣接して、半径方向周囲溝（２５）を備え、その中に前記ピストン下部（１１）の前記あるいは各内腔（２１）が開口し、かつ、それは前記冷却オイル案内スリーブ（１９）の前記あるいは各内腔（２２）と相互作用することを特徴とする請求項２に記載のピストン。
【請求項４】
前記冷却オイル案内スリーブ（１９）は、半径方向外側に、半径方向周囲溝（２４）を備え、その中に、前記冷却オイル案内スリーブ（１９）の前記あるいは各内腔（２２）が開口し、かつ、それは前記ピストン下部（１１）の前記あるいは各内腔（２１）と相互作用することを特徴とする請求項２に記載のピストン。
【請求項５】
前記冷却オイル案内スリーブ（１９）の前記あるいは各内腔（２２）および前記ピストン下部（１１）の前記あるいは各内腔（２１）であって、そのそれぞれは、前記コネクティングロッド（１３）の上に配置された前記インナー冷却スペース（１５）をバイパスすることを前提として、前記アウター冷却スペース（１６）の方向に前記コネクティングロッド（１３）から出発する冷却オイルを案内する役割を果たす、前記冷却オイル案内スリーブ（１９）の前記あるいは各内腔（２２）および前記ピストン下部（１１）の前記あるいは各内腔（２１）は、軸方向および半径方向に前記アウター冷却スペース（１６）の方向に斜めに延在することを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項６】
前記コネクティングロッド（１３）を経て案内される冷却オイルの第１の部分量は、前記冷却オイル案内スリーブ（１９）および前記ピストン下部（１１）を介して前記アウター冷却スペース（１６）に直接供給することができ、かつ、前記コネクティングロッド（１３）を経て案内される冷却オイルの第２の部分量は、前記冷却オイル案内スリーブ（１９）に導入された内腔（２６）を介して前記インナー冷却スペース（１５）に直接供給できることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項７】
前記コネクティングロッド（１３）に配置された前記冷却オイル案内スリーブ（１９）の前記それぞれの内腔（２６）は軸方向に延在することを特徴とする請求項６に記載のピストン。
【請求項８】
前記冷却オイル案内スリーブ（１９）は、前記ピストン下部（１１）内に可動式に搭載されており、かつ、スプリング要素（２０）を介して密閉様式で前記コネクティングロッド（１３）のコネクティングロッドヘッド（１４）に対して永続的に圧接させられることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項９】
前記冷却オイル案内スリーブ（１９）は、前記冷却オイル案内スリーブ（１９）と前記コネクティングロッド（１３）の前記コネクティングロッドヘッド（１４）との間にギャップ（２７）が形成されるように、前記ピストン下部（１１）内に収容されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項１０】
前記冷却オイル案内スリーブ（１９）は、前記ピストン下部（１１）内に固定的に圧入されていることを特徴とする請求項９に記載のピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は請求項１のプレアンブルに記載の内燃エンジンのピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１から内燃エンジンのピストンが公知であり、これは、好ましくは、互いにネジ止めされたピストン上部およびピストン下部を備える。ピストン下部にはピストンピンが搭載されるが、ここで、ピストンピンは、内燃エンジンのコネクティングロッドに対してピストンを連結する役割を果たす。特許文献１に記載のピストンは油冷されるが、ピストン上部とピストン下部との間には一方ではオイルを冷却するためのインナー冷却スペースが、そして他方ではオイルを冷却するためのアウター冷却スペースが形成され、そしてインナー冷却スペースは、少なくとも一つの移送内腔を介して、アウター冷却スペースに接続される。インナー冷却スペース内に冷却オイルを導入するために、冷却オイル用の供給内腔が、この従来技術に基づいて、コネクティングロッドに組み込まれ、ここで、コネクティングロッドから出発する冷却オイルは、２部品冷却オイル案内スリーブの助けによって、インナー冷却スペース内に移送できる。特許文献１に基づく２部品冷却オイル案内スリーブの第１のネック状部品がピストンのピストン下部に変位不可能に固定される。冷却オイル案内スリーブのファンネル状可動部品は、スプリング要素（これは２部品冷却オイル案内スリーブの二つの部品間で作用する）がコネクティングロッドのコネクティングロッドヘッドに対して、スライド接触状態で、そのファンネル状部分を弾性的に押し付けるように、２部品冷却オイル案内スリーブのこの位置固定されたネック状部品と相互作用する。コネクティングロッドの内腔から出発する冷却オイルをインナー冷却スペース内へと移送するための、そうした多部品冷却オイル案内スリーブの使用には欠点がある。なぜなら、そうした多部品冷却オイル案内スリーブの組み立ては多大な労力を伴わなければ実施できないからである。それゆえ、そうした多部品冷却オイル案内スリーブを１部品冷却オイル案内スリーブで置き換えることが、既に経験から知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】独国特許発明第35 18 721号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記に鑑み、本発明の目的は、内燃エンジンの新規なタイプのピストンを創出することに基づく。この目的は請求項１に基づくピストンによって解決される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、ピストン下部には少なくとも一つの内腔が導入され、これは、コネクティングロッドおよび冷却オイル案内スリーブを経て案内される冷却オイルがアウター冷却スペースに直接供給できるように、冷却オイル案内スリーブと相互作用する。好ましくは、少なくとも一つの内腔は、この目的のために、冷却オイル案内スリーブ内に導入され、そのそれぞれは、ピストン下部の内腔の一つと相互作用する。
【０００６】
本発明によれば、ピストンを冷却するためのアウター冷却スペースに、コネクティングロッドおよび冷却オイル案内スリーブを介して案内される冷却オイルを、少なくとも部分的に、インナー冷却スペースをバイパスすることを前提として、直接供給することが初めて提案される。これによって、ピストンの熱的高負荷領域においてピストンの効果的な冷却が可能となる。
【０００７】
本発明の有利なさらなる展開によれば、ピストンのピストン下部は、半径方向内側に、冷却オイル案内スリーブに隣接して、半径方向周囲溝を備え、その中にピストン下部の上記あるいは各内腔が開口し、かつ、それは冷却オイル案内スリーブの上記あるいは各内腔と相互作用する。これに代えて、ピストンの冷却オイル案内スリーブは、半径方向外側に、半径方向周囲溝を備え、その中に、冷却オイル案内スリーブの上記あるいは各内腔が開口し、かつ、それはピストン下部の上記あるいは各内腔と相互作用する。
【０００８】
これら二つの代替策によって、ピストンの冷却オイル案内スリーブがピストン下部に回転可能に搭載される場合、アウター冷却スペースの方向への冷却オイル案内スリーブを直接経由したコネクティングロッドから出発する冷却オイルの確実な輸送が常に保証されることを確実にすることができる。
【０００９】
本発明の有利なさらなる展開によれば、コネクティングロッドを経て案内される冷却オイルの第１の部分量は、冷却オイル案内スリーブおよびピストン下部を介してアウター冷却スペースに直接供給することができ、コネクティングロッドを経て案内される冷却オイルの第２の部分量は、冷却オイル案内スリーブを介してインナー冷却スペースに直接供給できる。このために、冷却オイル案内スリーブには、さらなる内腔が導入され、これを介して、冷却オイルの第２の部分量をインナー冷却スペースに供給できる。この有利なさらなる展開によれば、冷却オイルの第１の部分量はアウター冷却スペースに直接供給され、かつ、冷却オイルの第２の量はインナー冷却スペースに直接供給される。これによって、ピストンの冷却の効率は、ピストンの熱的高負荷領域において、さらに改善できる。
【００１０】
本発明の好ましいさらなる展開は従属請求項および以下の説明から得られる。本発明の代表的な実施形態について、図面を用いて、詳しく説明するが、本発明はそれらに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の断面方向における本発明に基づくピストンを通る断面図である。
【図２】第２の断面方向における図１の本発明に基づくピストンを通る断面図である。
【図３】第３の断面方向における図１の本発明に基づくピストンを通る断面図である。
【図４】冷却オイル案内スリーブの領域における図１ないし図３のピストンの拡大図である。
【図５】代替的な冷却オイル案内スリーブの領域における代替的拡大図である。
【図６】さらなる代替的な冷却オイル案内スリーブの領域における、さらなる代替的拡大図である。
【図７】さらなる代替的な冷却オイル案内スリーブの領域における、さらなる代替的拡大図である。
【図８】さらなる代替的な冷却オイル案内スリーブの領域における、さらなる代替的拡大図である。
【図９】さらなる代替的な冷却オイル案内スリーブの領域における、さらなる代替的拡大図である。
【図１０】図９のＸ部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、内燃エンジンの、特に、たとえば船舶用ディーゼル内燃エンジンといった、ディーゼルエンジン、あるいはガスエンジン、あるいはディーゼル‐ガスエンジンとして具現化される内燃エンジンの、油冷ピストンに関する。そうしたピストンはまた、プランジャピストンとして説明される。
【００１３】
図１ないし図３はそれぞれ、異なる断面方向において本発明に基づく内燃エンジンのピストンを通る断面を示しており、ここで、ピストンはピストン上部１０およびピストン下部１１を備える。ピストン上部１０およびピストン下部１１は、好ましくは、軽合金、スチールあるいは球状黒鉛鋳鉄からなる。ピストン上部１０およびピストン下部１１は、上下に重なった状態で設けられており、かつ、好ましくは、引っ張りスクリューとして具現化された締結手段を介して互いに結合される。
【００１４】
ピストン下部１１の内腔内にピストンピン１２が搭載されるが、ピストンピン１２はピストンを内燃エンジンのコネクティングロッド１３に対して連結する役割を果たす。コネクティングロッド１３の、いわゆるコネクティングロッドヘッド１４は図２に示されている。
【００１５】
ピストン上部１０とピストン下部１１との間には、一方側にインナー冷却スペース１５が、そして他方側にアウター冷却スペース１６が、オイルを冷却するために形成されており、ここで、図２によれば、インナー冷却スペース１５はアウター冷却スペース１６に対して移送内腔１７を介して接続されている。
【００１６】
冷却オイル（これはピストンを冷却するための役割を果たす）は内腔１８を介してピストンに供給できるが、この内腔１８はコネクティングロッド１３およびコネクティングロッドヘッド１４を通って延在している。ここで、冷却オイル案内スリーブ１９がコネクティングロッド１３あるいはコネクティングロッド１３のコネクティングロッドヘッド１４と相互作用し、この冷却オイル案内スリーブ１９は、図１ないし図３の代表的実施形態においては、ピストン下部１１に可動式に搭載されており、かつ、図１ないし図３の代表的実施形態においては、スプリング要素２０を介してコネクティングロッド１３のコネクティングロッドヘッド１４に対して永続的密閉様式で圧接させられている。
【００１７】
図４は、冷却オイル案内スリーブ１９の領域における図１ないし図３のピストンの拡大図であり、冷却オイル案内スリーブ１９は、既に説明したように、スプリング要素２０を介してコネクティングロッドヘッド１３に対して圧接させられている。ここで、冷却オイル案内スリーブ１９は、単一部品冷却オイル案内スリーブとして具現化されている。スリーブ要素２０（これは、コネクティングロッド１３のコネクティングロッドヘッド１４に対して冷却オイル案内スリーブ１９を永続的に押し付ける）は、一方側では冷却オイル案内スリーブ１９上で支持され、そして他方側ではピストン下部１１に当接している。
【００１８】
本発明に関して、少なくとも一つの内腔２１がピストン下部１１内に導入されており、この内腔２１は、コネクティングロッド１３を介してピストンに供給される冷却オイルをコネクティングロッド１３および冷却オイル案内スリーブ１９から出発してアウター冷却スペース１６に直接供給できるように冷却オイル案内スリーブ１９と相互作用する。このために、少なくとも一つの内腔２２が冷却オイル案内スリーブ１９内に導入されており、そのそれぞれはピストン下部１１の内腔２１の一つと相互作用する。
【００１９】
ピストン下部１１の上記あるいは各内腔２１および冷却オイル案内スリーブ１９の上記あるいは各内腔２２（そのそれぞれは、インナー冷却スペース１５をバイパスすることを前提として、アウター冷却スペース１６の方向に直接、コネクティングロッド１３から出発する冷却オイルを案内する役割を果たす）は、コネクティングロッド１３の上に配置されて、軸方向および半径方向にアウター冷却スペースの方向に斜めに延在し、それは、続いて、図１ないし図４に基づいて斜め上方に延びる。
【００２０】
図１ないし図４の代表的実施形態においては、全ての冷却オイル（これは、ピストンを冷却するためにピストンロッド１３を介してピストンに供給される）は、初めに、直接、アウター冷却スペース１６に、そして続いて移送内腔１７を介してインナー冷却スペース１５に供給することができるが、ここで、冷却オイルは、図３に基づくと、インナー冷却スペース１５から、したがってピストン下部１１における少なくとも一つの内腔２３を介してピストンから排出することができる。図３によれば、これらの内腔２３が冷却オイル案内スリーブ１９の周囲を取り囲むように半径方向外側に配置されるように、冷却オイルを排出するための内腔２３がピストン下部１１内に導入される。
【００２１】
図１ないし図３において、冷却オイルの案内は、具体的に参照数字が付されていない矢印によって、そこに示される代表的実施形態に関して可視化されているが、ここで、冷却オイル（これはコネクティングロッド１３を介してピストンに供給される）は、コネクティングロッド１３から出発して冷却オイル案内スリーブ１９に流入し、冷却オイル案内スリーブ１９から出発して内腔２１および２２を介してアウター冷却スペース１６に供給され、アウター冷却スペース１６から出発して移送内腔１７を介してインナー冷却スペース１５に流入し、そしてインナー冷却スペース１５から出発して内腔２３を介してピストンから排出することが可能であることは、図１ないし図３から明らかである。
【００２２】
既に説明したように、図１ないし図４の代表的実施形態における冷却オイル案内スリーブ１９は、可動式にガイドされており、すなわち、ピストン下部１１内で少なくとも軸方向に変位可能にガイドされている。
【００２３】
ピストン下部１１における冷却オイル案内スリーブ１９がさらに回転方向にガイドされる場合、好ましくは、半径方向周囲溝２４が図５に示すように半径方向外側で冷却オイル案内スリーブ１９内に導入され、その中には、冷却オイル案内ガイド１９の全ての内腔２２が開口し、かつ、それは、ピストン下部１１の内腔２１と、すなわちピストン下部１１に対する冷却オイル案内スリーブ１９の各相対回転ポジションにおいて、アウター冷却スペース１６の方向への冷却オイル案内スリーブ１９から出発する冷却オイルの輸送が保証されるように相互作用する。
【００２４】
図６から明らかであるように、そうした周囲溝２９はまた、冷却オイル案内ガイド１９に隣接して半径方向内側にピストン下部１１内に導入することができるが、ここで、ピストン下部１１の全ての内腔２１は、ピストン下部１１のこの半径方向周囲溝２５内に開口し、かつ、この溝２５は冷却オイル案内スリーブ１９の内腔２２と相互作用する。
【００２５】
さらなる変形例が図８に示されているが、ここで、図８の変形例は、単に、冷却オイル案内スリーブ１９の具体的な形態に関して、すなわち、単に、冷却オイルを案内する役割を果たす冷却オイル案内スリーブ１９の内部スペースの輪郭に関して、図１ないし図４の例とは異なっている。したがって、図１と比較して、図８において冷却オイルの案内のために機能する冷却オイル案内スリーブの内部スペースは、より小さな容積および湾曲した案内面２８を有し、これは、冷却オイル案内スリーブ１９の内腔２２の方向にコネクティングロッド１３の内腔１８から出発する冷却オイルを案内する役割を果たす。
【００２６】
図７は本発明のさらなる変形例を示しており、図７のこの変形例においては、冷却オイル（これはコネクティングロッド１３の、そしてそのコネクティングロッドヘッド１４の内腔１８を介してピストンに供給される）は、アウター冷却スペース１６に直接供給できないだけでなく、さらにまたインナー冷却スペース１５にも、すなわち冷却オイル案内スリーブ１９内に導入されるさらなる内腔２６（これはコネクティングロッド１３の軸方向に延在する）を介して直接供給できない。
【００２７】
図７の変形例において、コネクティングロッド１３を経て案内される冷却オイルの第１の部分量は、したがって、冷却オイル案内スリーブ１９およびピストン下部１１を介して、すなわち内腔２１および２２を介して、アウター冷却スペース１６に直接供給することができ、コネクティングロッド１３を経て案内される冷却オイルの第２の部分量は、冷却オイル案内スリーブ１９を介して、すなわち内腔２６を介して、インナー冷却スペース１５に直接供給することができる。
【００２８】
図１ないし図８の代表的実施形態は全て、冷却オイル案内スリーブ１９がピストン下部１１内で可動式にガイドされ、かつ、スプリング要素２０を介してコネクティングロッド１３のコネクティングロッドヘッド１４に対して密閉様式で永続的に圧接させられるという点で共通する。
【００２９】
これとは対照的に、図９および図１０は本発明の変形例を示しており、ここで、冷却オイル案内スリーブ１９は、ピストン下部１１内に固定的に、すなわち冷却オイル案内スリーブ１９とピストン下部１１との間の押し込み嵌合によって収容されている。ここで、ギャップ２７が、図９および図１０の拡大部Ｘに基づいて、固定式の冷却オイル案内スリーブ１９とコネクティングロッド１３のコネクティングロッドヘッド１４との間に永続的に形成され、ギャップ２７は、０.１ｍｍないし５ｍｍの大きさのオーダーのギャップ寸法ｄを有することができる。
【００３０】
図１ないし図１０には示していないが、冷却オイル案内スリーブ１９はピストン下部１１の一体部分であってもよい。この場合、図９および図１０においては別個の冷却オイル案内スリーブ１９として具現化された冷却オイル案内スリーブ１９（これは押し込み嵌合によってピストン下部１１内の位置で同時変位可能にあるいは固定状態で保持される）は省略され、そして冷却オイル案内スリーブ１９の輪郭がピストン下部１１内に直接導入される。
【符号の説明】
【００３１】
１０  ピストン上部
１１  ピストン下部
１２  ピストンピン
１３  コネクティングロッド
１４  コネクティングロッドヘッド
１５  冷却スペース
１６  冷却スペース
１７  移送内腔
１８  内腔
１９  冷却オイル案内スリーブ
２０  スプリング要素
２１  内腔
２２  内腔
２３  内腔
２４  溝
２５  溝
２６  内腔
２７  ギャップ
２８  案内面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006380967.tif 000008
【図８】
0006380967.tif 000009
【図９】
0006380967.tif 000010
【図１０】
0006380967.tif 000011