(57)【要約】内燃機関のための、複数部分から成る冷却されるピストン（２０）であって、鋼から成っているピストン上部分（１）が設けられており、該ピストン上部分（１）が、燃焼凹みとリング部分を備えたリング壁（４）とを有しており、ピストン下部分（２）が設けられており、該ピストン下部分（２）が、箱形のピストンスカート（９）と、当該ピストン（２０）をコンロッドに結合しているピストンピンを収容するためのボス（１２）と、ピストンスカート（９）に結合されたボスサポート（６）とを有しているピストン（２０）では、高い形状安定性と改善された冷却システムとを伴う安価な製作は、ピストン上部分（１）に加工成形された冷却通路（７）が、該冷却通路（７）の周上に分配してピストンクラウンに向けられた複数の孔（１４）を有しており、これらの孔（１４）間に存在するピストン材料が、複数のサポートリブ（８）を形成しており、該サポートリブ（８）が、半径方向でピストン長手方向軸線（Ｋ）に向かってそれぞれ、環状のリングリブ（５）の区分を形成しており、ピストン下部分（２）が、リング状に延びている、ボスサポート（６）に結合された支持リブ（１０）を有しており、かつピストン上部分（１）とピストン下部分（２）とが、リングリブ（５）および支持リブ（１０）によって解離不能に互いに結合されていることによって達成される。
2006500505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のための、複数部分から成る冷却されるピストン（２０）であって、鋼から鍛造されたピストン上部分（１）が設けられており、該ピストン上部分（１）が、ピストンクラウンにおける燃焼凹み（３）と、リング部分（１１）を備えたリング壁（４）とを有しており、ピストン下部分（２）が設けられており、該ピストン下部分（２）が、ピストンスカート（９）と、当該ピストン（２０）をコンロッドに結合しているピストンピンを収容するためのボス（１２）と、ピストンスカート（９）に結合されたボスサポート（６）とを有しており、冷却通路（７）が、ピストン上部分（１）およびピストン下部分（２）によって形成されていて、その横断面で見てピストン上部分（１）およびピストン下部分（２）によって制限もしくは画成されている形式のものにおいて、
−ピストン上部分（１）に成形された冷却通路（７）が、その周上に分配してピストンクラウンに向けられた複数の孔（１４）を有しており、これらの孔（１４）間に存在するピストン材料が、複数のサポートリブ（８）を形成しており、これらのサポートリブ（８）が、半径方向でピストン長手方向軸線（Ｋ）に向かってそれぞれ、環状のリングリブ（５）の区分を形成しており、
−ピストン下部分（２）が、リング状に延びている、ボスサポート（６）に結合された支持リブ（１０）を有しており、かつ
−ピストン上部分（１）とピストン下部分（２）とが、リングリブ（５）および支持リブ（１０）によって解離不能に結合されており、冷却通路を制限もしくは画成しているリング壁（４）が、その壁横断面を介して、ピストン下部分（２）と一緒にギャップ（１３）を形成していることを特徴とする、内燃機関のための、複数部分から成る冷却されるピストン。
【請求項２】
前記孔（１４）が、半径方向対称および／または非対称に冷却通路（７）の全周にわたって分配されている、請求項１記載のピストン。
【請求項３】
前記孔（１４）が、最大で冷却通路（７）の全高（Ｈ）の半分である深さ（ｈＢ）を有している、請求項１または２記載のピストン。
【請求項４】
前記孔（１４）の軸線の少なくとも一部が、ピストン長手方向軸線（Ｋ）に対して平行に延びている、請求項１から３までのいずれか１項記載のピストン。
【請求項５】
前記孔（１４）の軸線が、ピストン長手方向軸線（Ｋ）に対して鋭角を成して延びている、請求項４記載のピストン。
【請求項６】
前記孔（１４）が、円筒形または長穴形の形状を有している、請求項５記載のピストン。
【請求項７】
ギャップ（１３）内にシールエレメント（１５）が配置されている、請求項１記載のピストン。
【請求項８】
ピストン上部分（１）とピストン下部分（２）との解離不能な前記結合が、溶接結合またはろう接結合である、請求項１記載のピストン。
【請求項９】
ピストン上部分（１）が、耐酸化性および／または耐熱性の材料から成っており、ピストン下部分（２）が、析出硬化系フェライト−パーライト鋼または調質鋼から成っている、請求項１記載のピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のための、複数部分から成る冷却されるピストンであって、鋼から鍛造されたピストン上部分が設けられており、該ピストン上部分が、ピストンクラウンにおける燃焼凹み（燃焼キャビティ）と、リング部分を備えたリング壁とを有しており、ピストン下部分が設けられており、該ピストン下部分が、ピストンスカートと、当該ピストンをコンロッドに結合しているピストンピンを収容するためのボスと、ピストンスカートに結合されたボスサポートとを有しており、冷却通路が、ピストン上部分およびピストン下部分によって形成されていて、その横断面で見てピストン上部分およびピストン下部分によって制限もしくは画成されている形式のものに関する。
【０００２】
内燃機関のための、複数部分から成る冷却されるピストンは、日本国特開昭６１−１７５２５５号公報に基づき公知である。このピストンは、ピストンのリング部分の高さに、所定の数のリブを有しており、これらのリブ間には、燃焼室凹みからリング部分への熱搬送を最小限にするための断熱性のプレートが配置されている。
【０００３】
国際公開第００／７７３７９号パンフレットに基づいて、内燃機関のための別のピストンが公知である。このピストンは、冷却通路内の熱導出を改善するために、壁部を有している。この壁部は、半径方向に配置された、薄い板から成っている複数の横方向壁を備えている。
【０００４】
上述の前記構造は、現代のディーゼルエンジンにおいて生じるような高い点火圧力および温度に対する安定性に関してピストンを改善するのには、適していない。
【０００５】
したがって、本発明の課題は、十分な形状安定性と改善された冷却作用を伴う冷却システムとを備えて安価に製作可能である、複数部分から成る冷却されるピストンを提供することである。
【０００６】
この課題は、特に、ピストン上部分に成形された冷却通路が、その周上に分配してピストンクラウンに向けられた複数の孔を有しており、これらの孔間に存在するピストン材料が、複数のサポートリブを形成しており、該サポートリブが、半径方向でピストン長手方向軸線に向かってそれぞれ、環状のリングリブの区分を形成していることによって解決される。ピストン下部分は、リング状に延びている、ボスサポートに結合された支持リブを有している。ピストン上部分とピストン下部分とは、リングリブおよび支持リブによって解離不能に互いに結合されている。この場合、冷却通路を制限もしくは画成しているリング壁は、その壁横断面を介して、ピストン下部分と一緒にギャップを形成しており、該ギャップ内にはシールエレメントが配置されていてよい。
【０００７】
このように製作されたピストンでは、冷却通路は、より近くでピストンクラウンもしくは燃焼凹みの方向に成形されることができ、それにもかかわらず抜群の形状安定性を有している。さらに、前記サポートリブの配置によって、冷却通路内に一種のチャンバ形成、すなわちシェーカ室（Shaker-Raeume）の形成が行われる。このことによって、冷却オイルの滞留時間の延長と、ひいては冷却すべきピストン領域の、改善された熱導出もしくは熱放散とが達成される。
【０００８】
さらなる実施態様は従属請求項に記載してある。
【０００９】
以下に、本発明を実施例に基づき詳しく説明する。
【００１０】
本発明による、複数部分から成る冷却されるピストン２０は、鍛造されたピストン上部分１と、ピストン下部分２とから成っている。前記ピストン上部分１は、燃焼凹み３と、リング部分１１を有するリング壁４と、冷却通路７の（ピストンクラウンに向かう上側の）一部とを備えている。前記ピストン下部分２は、冷却通路７の（ピストンスカート９に向かう下側の）一部と、ピストンスカート９と、ボスサポート６とを、図５に示してあるように有している。実施例によれば、冷却通路７に複数の孔１４が設けられている。これらの孔１４は周上に対称に分配して配置されていて、ピストンクラウン方向に、すなわち、ピストン長手方向軸線Ｋに対して平行に、加工成形されている。孔の深さｈＢは、最大で冷却通路７の全高Ｈの半分である。これにより、妨害されない冷却オイル循環が保証された状態に保たれる。この構造によって、冷却オイルのためのシェーカ室が形成され、このシェーカ室は冷却作用を高める。図面には、それぞれのオイル流入部およびオイル流出部は示していない。
【００１１】
図３および図４に示してあるように、孔１４間にサポートリブ８として示した材料領域は、ピストン長手方向軸線Ｋに対して半径方向で、リングリブ５の区分に移行しており、これらの区分は全体としてリングリブ５を形成している。孔１４およびひいてはサポートリブ８は、図４に示してあるように、半径方向対称に冷却通路７の全周にわたって分配して配置されている。別の実施例（図示せず）では、前記分配は、次のように構成されていてよい。すなわち、ピストン２０の圧力−対抗圧力方向Ｄ，ＧＤに、この圧力−対抗圧力方向Ｄ，ＧＤに対して横方向よりも多数の孔１４およびひいてはサポートリブ８が配置されるように構成されていてよく、すなわち、冷却通路７において外周側の非対称な分配が行われるように構成されていてよい。したがって、冷却通路７における孔１４およびひいてはサポートリブ８の分配は、前記冷却通路７が、ピストン主軸線ＫＨによって形成された四分円Ｉ−ＩＶに応じて特徴付けられる場合、次のようになっていてよい。すなわち、１つの四分円内で対称な分配（図６）または非対称な分配（図示せず）が予定され、この分配が、前記１つの四分円に向かい合って位置する四分円（つまりＩ．，ＩＩＩ．；ＩＩ．，ＩＶ．）内に再び見られるようになっていてよい。このことによって、負荷事例では、ピストン２０に生じる温度負荷および応力負荷に、より良好に対処することができる。この場合、孔１４は、図４および図６に示してあるように円形孔によって実現することができるか、または長い方の側がピストン中央から半径方向外側へピストン壁に向かう方向に向けられている長穴形孔（図示せず）によって実現することができる。孔配置の前記それぞれの実施例によって、これらの孔が種々異なる間隔を有し、かつひいてはサポートリブ８として形成された材料が増大されることが達成される。燃焼凹み３からの熱導出にさらに影響を与えるために、孔１４の先端は丸く構成されていてよいか、または図１に示してあるように、角度を成して構成されていてよい。
【００１２】
孔１４の軸線は、図１に示してあるように、ピストン長手方向軸線Ｋに対して平行に配置されていてよくかつ／または、すなわちこのような配置と組み合わされて、前記ピストン長手方向軸線Ｋに対して鋭角を成して配置されていてよく、この場合、孔１４は燃焼凹み３の方向に向けられている。
【００１３】
ボスサポート６を起点として、図３に示してあるように、リング状に延びている支持リブ１０が形成されている。この支持リブ１０はその幾何学的な寸法の点で、リングリブ５と一致する。ピストン上部分１とピストン下部分２とは、支持リブ１０およびリングリブ５を介して溶接方法またはろう接方法によって、解離不能に互いに結合されている。この場合、次に、エンジン内で使用可能なピストンへの、ピストン２０の最終加工が、切削加工によって実施される。ピストン上部分１は、有利には、耐酸化性および／または耐熱性の材料から成っており、ピストン下部分２は、析出硬化系フェライト−パーライト鋼または調質鋼から成っている。
【００１４】
ピストン上部分１とピストン下部分２とが結合された状態で、両ピストン部分１，２間の、外側のピストン壁領域は、載設面を形成している。この載設面は、数１０分の１ミリメートル幅のギャップ１３によって特徴付けられている。このギャップ１３は開放した状態に保たれていてよいか、または耐温度性（例えば耐熱性）のシールリング（このシールリングは、両載設面のうちの一方の載設面、例えばピストン下部分２の載設面において両ピストン部分１，２が接合される前に、位置決めされる）によってシールされていてよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明によるピストンを、ピン方向に断面して横断面図で示す。
【図２】本発明によるピストンを、図１によるＩＩ−ＩＩ線に沿って断面して下方から示す。
【図３】本発明によるピストンを、ピストンピンに対して横方向に断面して横断面図で示す。
【図４】本発明によるピストンを、図１によるＩＶ−ＩＶ線に沿って断面して示す。
【図５】本発明によるピストンを斜視図で示す。
【図６】本発明によるピストンの別の実施例を、図１によるＩＶ−ＩＶ線に沿って断面して示す。
【符号の説明】
【００１６】
２０  複数部分から成る冷却されるピストン、  １  ピストン上部分、  ２  ピストン下部分、  ３  燃焼凹み、  ４  リング壁、  ５  リングリブ、  ６  ボスサポート、  ７  冷却通路、  ８  サポートリブ、  ９  ピストンスカート、  １０  支持リブ、  １１  リング部分、  １２  ハブ、  １３  ギャップ、  １４  孔、  １５  シール部材（シールエレメント）、  Ｋ  ピストン長手方向軸線、  ＫＨ  ピストン主軸線、  Ｈ  冷却通路高さ、  ｈＢ  孔の深さ、  Ｄ，ＧＤ  ピストンの圧力−対抗圧力方向
【図１】
2006500505.tif 000003
【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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【国際調査報告】
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2006500505.tif 000010
2006500505.tif 000011
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