(57)【要約】  本発明は、内燃エンジン用のピストン（１）に関し、ピストン（１）は、ピストン（１）の内部空間を画定し、スカート底部（６）を有するスカート（２）と、スカート底部（６）の下に配置されて、エンジン内に配置された通過検出器（１１）と協働するターゲット（１０）と、を備える。ターゲット（１０）は、ピストン（１）の内部空間内に少なくとも部分的に保持された保持体（１４）によって支持されている。本発明は同様に、そのようなピストンを含むエンジンに関する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃エンジン用のピストン（１）であって、
前記ピストン（１）の内部空間を画定しており、スカート底部（６）を有するスカート（２）と、
前記スカート底部（６）の下に配置されて、前記エンジン内に配置された通過検出器（１１）と協働するターゲット（１０）であって、前記ピストン（１）の前記内部空間内に少なくとも部分的に保持された保持体（１４）によって支持されているターゲット（１０）と、を備える、ピストン（１）。
【請求項２】
ピストンピン（８）を備え、前記保持体（１４）が前記ピストンピン（８）によって保持されている、請求項１に記載のピストン（１）。
【請求項３】
前記保持体（１４）が可撓性アーム（１５）を備える、請求項１または２に記載のピストン（１）。
【請求項４】
前記可撓性アーム（１５）が、コネクティングロッドの脚部の通過を可能にする穴を備える、請求項３に記載のピストン（１）。
【請求項５】
前記可撓性アーム（１５）が、前記スカート（２）の内面と、径方向で互いに対向する２つの支持ゾーンにおいて強制的な接触状態にある、請求項３または４に記載のピストン（１）。
【請求項６】
前記保持体（１４）が、前記スカート底部（６）にクリップ留めされている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のピストン（１）。
【請求項７】
前記保持体（１４）および前記スカート底部（６）がそれぞれ、前記保持体（１４）と前記スカート底部（６）のクリップ留めを可能にするために係合する、溝（１６ｂ）および／または差込み部（１６ａ）を備える、請求項６に記載のピストン（１）。
【請求項８】
前記スカート底部（６）には、前記ターゲット（１０）を受けるための少なくとも１つのノッチ（１６）が設けられている、請求項１〜７のいずれか一項に記載のピストン（１）。
【請求項９】
前記ターゲット（１０）が、磁性体または金属体である、請求項１〜８のいずれか一項に記載のピストン（１）。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載のピストン（１）と、少なくとも１つのシリンダ（３）を画定しており、前記シリンダ（３）の下に少なくとも１つのボア開口部を有するシリンダハウジングと、前記ボア内に挿入された、通過検出器（１１）を備える測定装置（１２）と、を備える内燃エンジンであって、前記ピストン（１）が低死点位置の近傍にあるときに、前記ターゲット（１０）が前記通過検出器（１１）に対向して配置される、内燃エンジン。
【請求項１１】
前記ボアが、前記エンジンのクランクシャフト軸線に垂直である、請求項１０に記載の内燃エンジン。
【請求項１２】
前記通過検出器（１１）がホール効果センサを含む、請求項１０または１１に記載の内燃エンジン。
【請求項１３】
前記エンジンが可変圧縮比を有する、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の内燃エンジン。
【請求項１４】
前記通過検出器（１１）が、前記シリンダ（３）内の前記スカート（２）が滑動するゾーンの外側の検出領域内に配置されている、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の内燃エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃エンジン用のピストンに関する。より具体的には、本発明は、エンジンのシリンダハウジング内に配置された通過検出器と協働するように設計されたターゲットを備えるピストンに関する。このタイプのピストンは、可変圧縮比を有するエンジンの分野で使用できる。
【背景技術】
【０００２】
はじめに、内燃エンジンは一般に、シリンダ内でピストンをガイドするためのスカートを有する燃焼ピストンを含み、コネクティングロッドが、その脚部側においてピストンピンに関連付けられ、その頭部側においてクランクシャフトベアリングに関連付けられていることを想起されたい。これら２つのベアリングは通常、平行軸線を有する。ロッドの機能は、クランクシャフトが回転する際に、ピストンの並進運動を「上死点」から「下死点」に伝達することである。
【０００３】
エンジンの圧縮率をその負荷に適合させると、エンジンの燃料効率の大幅な向上が可能になることが一般に認められている。例えば、無負荷における約１２の値から全負荷における約８の値の間で圧縮比を変化させることが望ましい場合がある。
【０００４】
しばしば圧縮率と呼ばれる、内燃エンジンの圧縮比は、ピストンが下死点にあるときの燃焼室の容積とピストンが上死点にあるときの燃焼室の容積との比に対応することも想起すべきである。
【０００５】
内燃エンジンの圧縮比および／または排気量を調節するためのいくつかのソリューションが現況技術において知られている。
【０００６】
この調節を可能にするために実装されたソリューションが何であれ、エンジンを効果的に制御するために、例えばコンピュータのレベルで、圧縮比を可能な限り直接測定することが多くの場合必要である。この情報は、例えば、エンジン燃焼室内の点火プラグをオンにしなければならない精密な時間または角度オフセットを決定するために使用できる。
【０００７】
したがって、非接触位置センサを使用するソリューションが知られており、センサはシリンダハウジングに固定して配置され、ピストンまたはコネクティングロッドに固定して配置されたターゲットの近接度を識別する。センサはホール効果センサとすることができ、その場合、ターゲットは磁気素子または金属塊を含む。センサによって送信された信号を分析することができ、その最大値が、ターゲットがセンサに可能な限り接近して配置された時間を示す。数値モデルまたは事前に確立されたテーブルを使用して、例えば、センサによって提供される情報をクランクシャフトの角度位置と組み合わせることにより、圧縮比を決定できる。これらのソリューションは、特に独国特許第１０２０１５２１７１５２号明細書、米国特許第４４０７１５５号明細書、独国特許第１０２００９０１３３２３号明細書、または特開２０１２２０７６４２号公報によって知られている。
【０００８】
様々な可動部品（クランクシャフト、ピストン、コネクティングロッドなど）が動いている、シリンダハウジングによって画定されるスペースは、特に限定されている。この容積内に配置される追加要素（ターゲット、センサなど）は、高い信頼性を伴って、それらの機能を確保しながら、エンジンの動作を妨げないように精密に配置および構成される必要がある。特に、シリンダの幾何学的配置を変更する追加要素の一体化、および／またはこれらのシリンダに取り付けられ得るライナを損傷する可能性のあるいかなる機械加工も避ける必要がある。
【発明の概要】
【０００９】
これらの目的のうちの１つを達成するために、本発明は、内燃エンジン用のピストンを提案し、ピストンは、ピストンの内部空間を画定し、スカート底部を有するスカートと、スカート底部の下に配置されて、エンジン内に配置された通過検出器と協働するターゲットとを備える。
【００１０】
本発明によると、ターゲットは、ピストンの内部空間内に少なくとも部分的に保持された保持体によって支持されている。
【００１１】
本発明の他の有利かつ非制限的な特徴によると、単独でまたは技術的に実行可能な任意の組み合わせで以下を含む。
・ピストンはピストンピンを有し、保持体はピストンピンによって保持されている。
・保持体は可撓性アームを含む。
・可撓性アームは、コネクティングロッドの脚部の通過を可能にする穴を含む。
・可撓性アームは、直径方向に互いに対向する２つの支持ゾーンにおいて、スカートの内面と強制的な接触状態にある。
・保持体はスカート底部にクリップ留めされている。
・保持体およびスカート底部にはそれぞれ、溝および／または係合する差込み部が装備されていて、それらをクリップ留めすることができる。
・スカート底部には、ターゲットを受けるための少なくとも１つのノッチが設けられている。
・ターゲットは、磁性体または金属体である。
【００１２】
別の態様では、本発明は内燃エンジンを提案し、内燃エンジンは、本発明のピストンと、少なくとも１つのシリンダを画定し、シリンダの下に少なくとも１つのボア開口部を有するシリンダハウジングと、ボアの中に挿入された、通過検出器を備える測定装置と、を備え、ピストンが低死点位置の近傍にあるときに、ターゲットが通過検出器に対向して配置される。
【００１３】
本発明の他の有利かつ非制限的な特徴によると、単独でまたは技術的に実行可能な任意の組み合わせで以下を含む。
・ボアはエンジンのクランクシャフトの軸線に垂直である。
・通過検出器はホール効果センサを含む。
・エンジンは可変圧縮比を有する。
・通過検出器は、シリンダ内でスカートによって掃引されるゾーンの外側の検出ゾーン内に配置される。
【００１４】
本発明の他の特徴および利点が、添付の図面を参照して、以下の本発明の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】内燃エンジン用の本発明によるピストンを示す。
【図２】図１のピストン１を含む内燃エンジンを示す。
【図３】ピストン上のターゲットを保持する本体の第１の実施形態を示す。
【図４ａ】保持体の一実施形態を表す。
【図４ｂ】保持体の一実施形態を表す。
【図４ｃ】保持体の一実施形態を表す。
【図５】保持体の一実施形態を表す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明による、内燃エンジン用の燃焼ピストン１を示す。図２は、図１のピストン１を有する内燃エンジンを示す。
【００１７】
ピストン１は、ピストン１の内部空間を画定し、エンジンのシリンダ３内においてピストン１の並進移動をガイドすることを可能にするスカート２を含む。ピストン１はまた、極めて通常の方法で、セグメントを支持するためのキャップ４および溝５を有する。本出願では、キャップ４の反対側にあるスカート２の自由端（その縁部）は、「スカート底部６」と呼ばれる。スカート２は、図１の例に示すように、円形の縁部もしくはセクション、または円形の一部を有し得る。スカートには２つの強化ボス７ａ、７ｂが装備されており、ピストンピン８を保持してコネクティングロッド９の脚部を収容することが可能である。
【００１８】
本発明にしたがうピストン１はまた、スカート底部６の下に配置された、すなわち、スカート６の縁部に直接接触して配置された、ターゲット１０を支持している。ターゲット１０は、金属体および／または磁性体を含んでもよく、または一般には、エンジン内に配置された通過検出器１１の近傍における通過が識別され得る任意の材料から作製されてもよい。この検出器１１は、ホール効果センサを含んでもよい。
【００１９】
もちろん、ターゲット１０は、動作サイクルの繰り返し中に上死点から下死点へのピストン１の運動を妨げないように、スカート底部６の下に配置されている。そのため、ターゲット１０は、スカート６から僅かに後退させ、部分的にピストン１の内部空間内に配置され得る。
【００２０】
図２に示すように、スカート底部６の下にターゲット１０を位置決めすることは、検出器１１を燃焼シリンダ３の真下に配置できるという点で特に有利である。より具体的には、シリンダ３を画定するシリンダハウジングは、シリンダ３の下に開口するボアを有し、その中に、通過検出器１１を有する測定装置１２を挿入することができる。
【００２１】
この構成により、ピストン１が低死点位置またはそれに近い位置にあるときに、ターゲット１０を通過検出器１１に対向させて配置することが可能になる。これにより、ターゲット１０がピストン１自体によって支持されていた場合に必要であった、ボア開口部を直接、シリンダ３の中に設けることが回避される。そのような機械加工は、特にシリンダ３が、鋳造時に一体化されたまたは挿入されたライナを有する場合に、シリンダ３の内面を損傷しエンジン性能に影響を及ぼす可能性がある。換言すれば、通過検出器１１が配置される検出ゾーンは、シリンダライナ３のスカートが滑動するゾーンの外側にある。
【００２２】
加えて、この構成により、エンジンの動作を妨げることなく、非常に直接的な、したがって正確なピストン１の位置の測定値を取得することができ、これは、ターゲット１０がコネクティングロッド９によって支持されて取得する場合には、より困難であったであろう。
【００２３】
好適には、その機械加工を容易にするために、シリンダハウジング内に形成されたボアは、クランクシャフトの主軸１３に垂直であり得る。
【００２４】
ターゲット１０をスカート底部６の下に配置することは、検出器１１をシリンダ３の下に配置することと組み合わされて非常に有利に思われる。しかし、この構成では、ターゲット１０は、その動作または幾何学的配置に影響を与えないように、ピストン１に剛性的に固定されなければならないことが要求される。ねじ込み、接着、または鋳造時点でのピストン１への挿入によってターゲット１０を直接組み立てる場合には、これを実現することが難しい場合がある。次に、本発明は、ピストン１の内部空間内に少なくとも部分的に保持された保持体１４によって支持されるターゲット１０を巧妙に提供する。
【００２５】
図３は、保持体１４の第１の実施形態を表す。この実装形態のモードでは、保持体１４は可撓性アーム１５を含み、その一端にはターゲット１０、またはそのようなターゲット１０の支持体が取り付けられている。エンドピース１１を可撓性アーム１５の他端に配置して、保持体１４に対称的な外観を与え、ピストン１への保持体１４の組み立てを容易にすることができる。
【００２６】
図１に示すように、この実施形態では、保持体１４は、可撓性アーム１５をピストンピン８によって支持させ、直径方向に互いに対向する２つの支持ゾーンをスカート底部６に形成することによりピストン１に組み立てられる。可撓性アーム１５は、コネクティングロッド９の脚部の通過を可能にする中央穴を装備することができる。可撓性アーム１５の端部は、ターゲット１０をスカート底部６の下に配置するように、支持ゾーンにおいてスカート２の内面上で強制的に支持されている。ターゲット１０の位置を調節することを可能にするために、かつ保持体１４のいかなる動きをも阻止することを可能にするために、スカート底部６には少なくとも１つのノッチ１６が取り付けられてもよく、ノッチ１６内にターゲット１０および／またはエンドピース１１を配置することができる。
【００２７】
図４ａ、図４ｂおよび図４ｃは、保持体１４の他の実施形態を示す。図４ａでは、可撓性アーム１５は中央ワッシャ１５ａを装備し、保持力がピストンピンによって吸収されることが可能になっている。
【００２８】
図４ｂおよび図４ｃでは、保持体１４は非対称形状を有し、それぞれ中央ワッシャ１５ａがあるもの、およびないものである。これら実装形態のモードでは、保持体１４は、スカート６の内面の単一の支持ゾーンで支持される。
【００２９】
図５は本発明の特に有効な一実施形態を示す。この実施形態では、可撓性アーム１５およびスカート６は、少なくとも支持ゾーンにおいて一緒にクリップ留めされている。この目的のために、可撓性アーム１５の少なくとも一端、およびスカート底部６におけるスカートの内面にはそれぞれ、溝１６ｂおよび／または差込み部１６ａが設けられ、それらの形状が互いに係合して、このクリップ留めを可能にしている。したがって、保持体１４は、所定の位置に保持されたピストンピンの存在を必要とせず、その組み立てを容易にするのに役立っている。
【００３０】
この実施形態では、これまでに説明した全ての制御モードと同様に、保持部品１４のいかなる動きをも阻止するために、ノッチ１６をスカート底部６に設けることができる。可撓性アーム１５は、コネクティングロッドの脚部が自由に通過するように穴を含むことができる。この最後の実施形態では、保持はクリップ留め機構によって確保されるので、保持体１４がピストンの内面に対して強制的に支持されることを確実にするためにアーム１５が可撓性である必要はない。
【００３１】
もちろん、本発明は記載された実施形態に限定されず、特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲内で代替実施形態を提供することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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