JP2003214253A - ピストン冷却フィン - Google Patents
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- F02B75/18—Multi-cylinder engines
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ピストン冷却フィンを提供する。
【解決手段】 現代の内燃機関は、機関の燃焼室内にお
いて高い温度と圧力を生ずるが、これはエンジンのピス
トンに非常に大きな応力を生ずる。これらの温度および
圧力は、ピストンを変形又は摩耗させ、そして通常より
早く損傷させることがある。ピストンに対するこれらの
有害な影響を克服する主たる手段の一つは、ピストンか
らの熱排出効率を増大することである。ピストンから引
き出される熱の量を増大する一方法は、オイルのような
冷却媒体がその内側表面に接触してそこから熱を引き出
すことができるように、ピストンのクラウン部の内側表
面の表面積を増大することである。ピストンの下側に環
状フィンを取り付け、又は形成すると、オイルが接触す
る表面積が増大し、そして熱が排出されるピストン位置
の正確な目標決めが可能となる。このような環状フィン
は、鍛造ピストン、鋳造ピストン、組合せピストン又は
機械的結合ピストンを含むいずれの型のピストンにも使
用するために、短時間でかつ容易に取り付け又は形成す
ることができる。
いて高い温度と圧力を生ずるが、これはエンジンのピス
トンに非常に大きな応力を生ずる。これらの温度および
圧力は、ピストンを変形又は摩耗させ、そして通常より
早く損傷させることがある。ピストンに対するこれらの
有害な影響を克服する主たる手段の一つは、ピストンか
らの熱排出効率を増大することである。ピストンから引
き出される熱の量を増大する一方法は、オイルのような
冷却媒体がその内側表面に接触してそこから熱を引き出
すことができるように、ピストンのクラウン部の内側表
面の表面積を増大することである。ピストンの下側に環
状フィンを取り付け、又は形成すると、オイルが接触す
る表面積が増大し、そして熱が排出されるピストン位置
の正確な目標決めが可能となる。このような環状フィン
は、鍛造ピストン、鋳造ピストン、組合せピストン又は
機械的結合ピストンを含むいずれの型のピストンにも使
用するために、短時間でかつ容易に取り付け又は形成す
ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般にエンジンに
関し、より詳しくはピストンの冷却空所の中にフィンを
配置することによるピストンの冷却に関する。
関し、より詳しくはピストンの冷却空所の中にフィンを
配置することによるピストンの冷却に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の製造者は、エンジンの物理的
な大きさを減少し、そして単位シリンダ当たりのパワー
出力を増大するために絶えず努力をしている。そうする
中で、製造者は排出物を削減しつつ、燃料経済性、効率
および使用寿命を増大することに努めている。効率を改
善し、かつ大きさを削減する一つの方法は、これまで燃
焼室内の温度と圧力を増大することであった。しかしな
がら、そのように燃焼室内の温度および圧力を増大する
と、ピストンを変形または摩耗させ、そして早期に損傷
せしめることもある高い応力がピストンに生ずる。
な大きさを減少し、そして単位シリンダ当たりのパワー
出力を増大するために絶えず努力をしている。そうする
中で、製造者は排出物を削減しつつ、燃料経済性、効率
および使用寿命を増大することに努めている。効率を改
善し、かつ大きさを削減する一つの方法は、これまで燃
焼室内の温度と圧力を増大することであった。しかしな
がら、そのように燃焼室内の温度および圧力を増大する
と、ピストンを変形または摩耗させ、そして早期に損傷
せしめることもある高い応力がピストンに生ずる。
【０００３】ピストンに対するこの有害な影響を克服す
る主要な手段の一つは、ピストンからの熱排除効率を増
大することである。例えば、多くの高出力エンジンは、
ピストンの下側に向かって冷却媒体を噴霧することによ
るピストン下側の冷却を採用している。冷却媒体はピス
トンから熱の一部を吸収し、ピストンからパンへ落下
し、冷却され、そしてピストンを再び冷却するために再
循環される。ピストン下側の効率的冷却を確保するため
に、噴霧は正確に方向付けされ、ピストン下側との接触
に最良に維持され、そしてそこから熱を吸収しなければ
ならない。
る主要な手段の一つは、ピストンからの熱排除効率を増
大することである。例えば、多くの高出力エンジンは、
ピストンの下側に向かって冷却媒体を噴霧することによ
るピストン下側の冷却を採用している。冷却媒体はピス
トンから熱の一部を吸収し、ピストンからパンへ落下
し、冷却され、そしてピストンを再び冷却するために再
循環される。ピストン下側の効率的冷却を確保するため
に、噴霧は正確に方向付けされ、ピストン下側との接触
に最良に維持され、そしてそこから熱を吸収しなければ
ならない。
【０００４】オイルとピストン内部の接触を増大する方
法は、ピストン内部の表面積を増大することにより、オ
イルが接触して熱を吸収する面積をより多く提供するこ
とである。１９５０年９月２６にＧ．Ａ．Ｈｏｌｔ等に
対して発行された米国特許（特許文献１参照）は、ピス
トンスカートの内壁から内向きに突出する一連のリブを
示している。これらのリブは、オイルがピストンの往復
運動によって揺動するので、オイルに接触するピストン
の熱放散面積を増大する。しかしながら、Ｈｏｌｔ特許
に記載された複雑なピストンデザインは、鍛造工程又は
機械加工工程によって製造するには非常に困難である。
従って、Ｈｏｌｔ特許に開示されたピストンは、鋳造工
程での使用のみに対して実際的である。しかしながら、
鋳造工程は、鋳造製品に不純物を含ませる。これらの不
純物は製品の密度を減じ、そしてそのため高温高圧時に
おける製品の変形抵抗性を減ずる。
法は、ピストン内部の表面積を増大することにより、オ
イルが接触して熱を吸収する面積をより多く提供するこ
とである。１９５０年９月２６にＧ．Ａ．Ｈｏｌｔ等に
対して発行された米国特許（特許文献１参照）は、ピス
トンスカートの内壁から内向きに突出する一連のリブを
示している。これらのリブは、オイルがピストンの往復
運動によって揺動するので、オイルに接触するピストン
の熱放散面積を増大する。しかしながら、Ｈｏｌｔ特許
に記載された複雑なピストンデザインは、鍛造工程又は
機械加工工程によって製造するには非常に困難である。
従って、Ｈｏｌｔ特許に開示されたピストンは、鋳造工
程での使用のみに対して実際的である。しかしながら、
鋳造工程は、鋳造製品に不純物を含ませる。これらの不
純物は製品の密度を減じ、そしてそのため高温高圧時に
おける製品の変形抵抗性を減ずる。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第２，５２３，６９９号明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の問題
の一つ又はそれ以上を克服することに向けられている。
の一つ又はそれ以上を克服することに向けられている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本出願の一形態におい
て、ピストンは椀部と外周部分とを有する上部分を有し
ている。椀部は、外周部分に取り付けられ、かつそれか
ら半径方向内向きに延びた環状椀部を有している。環状
椀部と外周部分とは各々内側表面を有している。ピスト
ンは、その上部分の外周部分から軸方向に延びる外側環
状壁を有している。その外側環状壁は内側表面を有して
いる。環状椀部の内側表面、外周部分の内側表面、およ
び外側環状壁の内側表面が、冷却ギャラリを画成してい
る。ピストンは、その冷却ギャラリから延びる少なくと
も一つの環状フィンを有している。
て、ピストンは椀部と外周部分とを有する上部分を有し
ている。椀部は、外周部分に取り付けられ、かつそれか
ら半径方向内向きに延びた環状椀部を有している。環状
椀部と外周部分とは各々内側表面を有している。ピスト
ンは、その上部分の外周部分から軸方向に延びる外側環
状壁を有している。その外側環状壁は内側表面を有して
いる。環状椀部の内側表面、外周部分の内側表面、およ
び外側環状壁の内側表面が、冷却ギャラリを画成してい
る。ピストンは、その冷却ギャラリから延びる少なくと
も一つの環状フィンを有している。
【０００８】本出願の他の形態において、ピストンを作
り出す方法は、上述の上部分と外側環状壁とを有するピ
ストンを提供することと、その冷却ギャラリに少なくと
も一つの環状フィンを導入することとを含んでいる。
り出す方法は、上述の上部分と外側環状壁とを有するピ
ストンを提供することと、その冷却ギャラリに少なくと
も一つの環状フィンを導入することとを含んでいる。
【０００９】
【発明の実施の形態】図面を参照するに、内燃機関１０
が示されている。エンジン１０は、シリンダブロック１
２、ブロック１２に取り付けられたシリンダヘッド１
４、ヘッド１４に取り付けられたバルブカバー１６およ
び冷却装置（図示せず）を含んでいる。これらの構成部
品は、広く実施されているデザインのものである。
が示されている。エンジン１０は、シリンダブロック１
２、ブロック１２に取り付けられたシリンダヘッド１
４、ヘッド１４に取り付けられたバルブカバー１６およ
び冷却装置（図示せず）を含んでいる。これらの構成部
品は、広く実施されているデザインのものである。
【００１０】さて図１を参照するに、ブロック１２は、
上部取付面１８、底部取付面２０、および上部取付面１
８と底部取付面２０との間に位置する複数のシリンダ孔
２２を含む。図１に示された実施形態において、６個の
シリンダ孔２２が一列に並んで、等しい間隔で離れ、そ
して上部取付面１８に対して垂直に配置されている。し
かしながら、シリンダブロック１２は、Ｖ形又は放射状
のような他のいかなる従来型デザインでも良く、任意の
数の孔２２を有しても良い。図２に示されるように、各
孔２２はシリンダ壁２４を画成している。図２に示され
たエンジンにおいて、シリンダライナが孔２２の中に配
置されてシリンダ壁２４を形成している。しかしなが
ら、本出願に記載された装置および方法は、シリンダラ
イナを含まないエンジンにも使用され得る。シリンダブ
ロック１２は、オイル（図示せず）のような潤滑および
／又は冷却媒体の流れを可能とする複数の相互連結され
た通路（図示せず）を有している。複数の冷却材指向ノ
ズル２６がブロック１２に固定され冷却ギャラリに接続
されている。ブロック１２は、図１に示された、ブロッ
ク１２に接続されたオイルパン２８をも有している。
上部取付面１８、底部取付面２０、および上部取付面１
８と底部取付面２０との間に位置する複数のシリンダ孔
２２を含む。図１に示された実施形態において、６個の
シリンダ孔２２が一列に並んで、等しい間隔で離れ、そ
して上部取付面１８に対して垂直に配置されている。し
かしながら、シリンダブロック１２は、Ｖ形又は放射状
のような他のいかなる従来型デザインでも良く、任意の
数の孔２２を有しても良い。図２に示されるように、各
孔２２はシリンダ壁２４を画成している。図２に示され
たエンジンにおいて、シリンダライナが孔２２の中に配
置されてシリンダ壁２４を形成している。しかしなが
ら、本出願に記載された装置および方法は、シリンダラ
イナを含まないエンジンにも使用され得る。シリンダブ
ロック１２は、オイル（図示せず）のような潤滑および
／又は冷却媒体の流れを可能とする複数の相互連結され
た通路（図示せず）を有している。複数の冷却材指向ノ
ズル２６がブロック１２に固定され冷却ギャラリに接続
されている。ブロック１２は、図１に示された、ブロッ
ク１２に接続されたオイルパン２８をも有している。
【００１１】図２を参照するに、ピストン３４はシリン
ダブロック１２のシリンダ壁２４の中に摺動可能に置か
れている。ピストン３４、シリンダ壁２４、およびシリ
ンダヘッド１４が燃焼領域３６を画成している。ピスト
ン３４は、上部分３８とピン部分４０とを有する概ね円
筒形の構造物である。図２において、ピストン３４は一
体部材として示されている。しかしながら、ピストン３
４は、屈曲ピストンや組合せピストンを含む任意の従来
式ピストン型であっても良い。
ダブロック１２のシリンダ壁２４の中に摺動可能に置か
れている。ピストン３４、シリンダ壁２４、およびシリ
ンダヘッド１４が燃焼領域３６を画成している。ピスト
ン３４は、上部分３８とピン部分４０とを有する概ね円
筒形の構造物である。図２において、ピストン３４は一
体部材として示されている。しかしながら、ピストン３
４は、屈曲ピストンや組合せピストンを含む任意の従来
式ピストン型であっても良い。
【００１２】さて図３を参照するに、上部分３８はさら
に、椀部４２、外周部分４４、および外側環状壁４６に
よって画成されている。椀部４２は、外周部分４４に接
続された環状椀部４８によって画成されている。環状椀
部は外周部分４４から半径方向内向きに延び、そして頂
点を形成する円錐部５０に接続している。環状椀部４８
は、燃焼領域３６から離れた内側表面５２を有してい
る。図３に示されたピストン３４において、外周部分４
４、環状椀部４８、および円錐部５０は一体として形成
されている。図２に示されるように、円錐部５０の頂点
からシリンダヘッド１４までの距離は、外周部分４４か
らシリンダヘッド１４までの距離よりも一般に大きい。
に、椀部４２、外周部分４４、および外側環状壁４６に
よって画成されている。椀部４２は、外周部分４４に接
続された環状椀部４８によって画成されている。環状椀
部は外周部分４４から半径方向内向きに延び、そして頂
点を形成する円錐部５０に接続している。環状椀部４８
は、燃焼領域３６から離れた内側表面５２を有してい
る。図３に示されたピストン３４において、外周部分４
４、環状椀部４８、および円錐部５０は一体として形成
されている。図２に示されるように、円錐部５０の頂点
からシリンダヘッド１４までの距離は、外周部分４４か
らシリンダヘッド１４までの距離よりも一般に大きい。
【００１３】再び図３を参照するに、外周部分４４はシ
リンダ壁２４に向かって椀部４２から放射状に延びてい
る。外側環状壁４６はピン部分４０に向かって外周部分
４４から軸方向に延びている。外側環状壁４６は内側表
面５４と外側表面５６とを有している。外周部分４４
は、燃焼領域３６から離れた内側表面５８を有してい
る。外周部分の内側表面５８は、環状椀部４８の内側表
面５２と外側環状壁４６の内側表面５４とに接続し、か
つ一体になっている。外周部分４４の内側表面５８、環
状椀部４８の内側表面５２および外側環状壁４６の内側
表面５４は、クラウン部内部表面５９を画成している。
外側表面５６はシール部６０を有しており、そこではピ
ストン３４とシリンダ壁２４との間でシーリングを行
う、複数のピストンリング６２のような任意の従来型手
段が形成されることができる。
リンダ壁２４に向かって椀部４２から放射状に延びてい
る。外側環状壁４６はピン部分４０に向かって外周部分
４４から軸方向に延びている。外側環状壁４６は内側表
面５４と外側表面５６とを有している。外周部分４４
は、燃焼領域３６から離れた内側表面５８を有してい
る。外周部分の内側表面５８は、環状椀部４８の内側表
面５２と外側環状壁４６の内側表面５４とに接続し、か
つ一体になっている。外周部分４４の内側表面５８、環
状椀部４８の内側表面５２および外側環状壁４６の内側
表面５４は、クラウン部内部表面５９を画成している。
外側表面５６はシール部６０を有しており、そこではピ
ストン３４とシリンダ壁２４との間でシーリングを行
う、複数のピストンリング６２のような任意の従来型手
段が形成されることができる。
【００１４】本出願に記載され、図４に示されたピスト
ン３４の一実施形態において、環状溝６４は、クラウン
部内部表面５９に位置している。環状溝６４は内壁６６
と外壁６８とを有している。内壁６６と外壁６８の一方
又は両方は、そこに形成されたねじ７０を有するものと
する。図５に示されるように、環状フィン７２が、環状
溝６４の内壁６６と外壁６８の一方又は両方に取り付け
られる。環状フィン７２は、内側表面７４、外側表面７
６、第１端縁７８および第２端縁８０を有している。内
側表面７４および外表面７６の一方又は両方は、そこに
形成されたねじ８２を有するものとする。直径、厚さ、
および長さを含む環状フィン７２の位置および寸法は、
予め定められている。図６に示された本出願のピストン
３４の他の実施形態において、環状フィン７２はクラウ
ン部内部表面５９と一体的に形成されている。図６に陰
として示されたピストンの他の実施形態において、複数
の環状フィン７２がクラウン部内部表面５９に取り付け
られ、あるいは一体化されるであろう。
ン３４の一実施形態において、環状溝６４は、クラウン
部内部表面５９に位置している。環状溝６４は内壁６６
と外壁６８とを有している。内壁６６と外壁６８の一方
又は両方は、そこに形成されたねじ７０を有するものと
する。図５に示されるように、環状フィン７２が、環状
溝６４の内壁６６と外壁６８の一方又は両方に取り付け
られる。環状フィン７２は、内側表面７４、外側表面７
６、第１端縁７８および第２端縁８０を有している。内
側表面７４および外表面７６の一方又は両方は、そこに
形成されたねじ８２を有するものとする。直径、厚さ、
および長さを含む環状フィン７２の位置および寸法は、
予め定められている。図６に示された本出願のピストン
３４の他の実施形態において、環状フィン７２はクラウ
ン部内部表面５９と一体的に形成されている。図６に陰
として示されたピストンの他の実施形態において、複数
の環状フィン７２がクラウン部内部表面５９に取り付け
られ、あるいは一体化されるであろう。
【００１５】図５に示された本出願のピストン３４の一
実施形態において、バッフル板８４が環状椀部４８の内
側表面５２のリップ部８６と外側環状壁４６の内側表面
５４の下端縁部８８との間に接続されている。バッフル
板８４は、貫通する受け入れ開口９０と、図３に示され
た、貫通するドレン開口９２とを有している。バッフル
板８４、クラウン部内部表面５９、環状フィン７２の内
側表面７４、環状フィン７２の第１端縁７８および環状
フィン７２の外側表面７6が、冷却ギャラリ９４を画成
している。図７に示される、装置の他の実施形態におい
て、バッフル板は存在しない。図７に一つの連続した部
材として示されているが、環状フィン７２は図８に示さ
れるように、複数のフィンセグメント９６から画成され
ても良い。
実施形態において、バッフル板８４が環状椀部４８の内
側表面５２のリップ部８６と外側環状壁４６の内側表面
５４の下端縁部８８との間に接続されている。バッフル
板８４は、貫通する受け入れ開口９０と、図３に示され
た、貫通するドレン開口９２とを有している。バッフル
板８４、クラウン部内部表面５９、環状フィン７２の内
側表面７４、環状フィン７２の第１端縁７８および環状
フィン７２の外側表面７6が、冷却ギャラリ９４を画成
している。図７に示される、装置の他の実施形態におい
て、バッフル板は存在しない。図７に一つの連続した部
材として示されているが、環状フィン７２は図８に示さ
れるように、複数のフィンセグメント９６から画成され
ても良い。
【００１６】（産業上の利用可能性）環状フィン７２の
位置と寸法は、種々の因子を検討して決定される。一つ
の主要な因子は、熱が放散される必要のあるピストン３
４内の位置である。例えば、ピストン３４の環状椀部４
８の温度を低下させる必要がある場合、環状フィン７２
の直径は、適当な温度低下を達成する環状椀部４８の内
側表面５２の領域に環状フィン７２が確実に接するよう
に選定されよう。環状フィン７２の寸法に影響を及ぼす
他の因子は、ピストン３４から排出されるべき熱の量で
ある。より大きい表面積を備えた環状フィン７２は、ピ
ストン３４からより多くの熱を引き出す。さらに、薄い
環状フィン７２は、厚いものよりもより多くの熱を放散
する。環状フィン７２を導入することによってピストン
３４に作用する応力の値は、環状フィンの位置および寸
法に影響を及ぼす別の因子である。ピストン３４それ自
体の物理的な寸法が又、環状フィン７２の大きさおよび
位置に影響を及ぼす。もしピストンがバッフル板８４を
含んでいれば、環状フィン７２の最適な寸法は、囲まれ
た冷却ギャラリ９４の大きさに依存する。環状フィン７
２の大きさおよびそれがクラウン部内部表面５９から突
き出す角度は、クラウン部内部表面５９の他の部分への
冷却媒体の流れを環状フィン７２が過度に妨げ、それに
よってピストン３４の冷却に決定的な影響を与えないこ
とを確実にするように修正される。
位置と寸法は、種々の因子を検討して決定される。一つ
の主要な因子は、熱が放散される必要のあるピストン３
４内の位置である。例えば、ピストン３４の環状椀部４
８の温度を低下させる必要がある場合、環状フィン７２
の直径は、適当な温度低下を達成する環状椀部４８の内
側表面５２の領域に環状フィン７２が確実に接するよう
に選定されよう。環状フィン７２の寸法に影響を及ぼす
他の因子は、ピストン３４から排出されるべき熱の量で
ある。より大きい表面積を備えた環状フィン７２は、ピ
ストン３４からより多くの熱を引き出す。さらに、薄い
環状フィン７２は、厚いものよりもより多くの熱を放散
する。環状フィン７２を導入することによってピストン
３４に作用する応力の値は、環状フィンの位置および寸
法に影響を及ぼす別の因子である。ピストン３４それ自
体の物理的な寸法が又、環状フィン７２の大きさおよび
位置に影響を及ぼす。もしピストンがバッフル板８４を
含んでいれば、環状フィン７２の最適な寸法は、囲まれ
た冷却ギャラリ９４の大きさに依存する。環状フィン７
２の大きさおよびそれがクラウン部内部表面５９から突
き出す角度は、クラウン部内部表面５９の他の部分への
冷却媒体の流れを環状フィン７２が過度に妨げ、それに
よってピストン３４の冷却に決定的な影響を与えないこ
とを確実にするように修正される。
【００１７】ピストン３４のクラウン部内部表面５９に
環状フィン７２を取り付ける一つの方法は、環状溝６４
の中に環状フィン７２の第２端縁８０を挿入し、環状フ
ィン７２の内側表面７４および外側表面７6と環状溝６
４の内壁６６と外壁６８との間に圧入結合を形成するこ
とを含んでいる。環状フィン７２の表面にねじ８２を有
し、又は環状溝６４内にねじ７０を有するピストン３４
を実施するために他の方法が用いられる。この方法にお
いて、環状フィン７２の第２端縁８０は、環状溝６４の
中に置かれ、そしてフィン７２が溝６４内にねじ込ま
れ、このようにして環状フィン７２をピストン３４に接
続する。環状溝６４は、どのようなピストン３４のクラ
ウン部内部表面５９にも容易かつ迅速に機械加工され得
るので、これらの方法は共に、鋳造型、鍛造型、組合せ
型および機械式結合型を含むどのようなタイプのピスト
ンにも使用できる。
環状フィン７２を取り付ける一つの方法は、環状溝６４
の中に環状フィン７２の第２端縁８０を挿入し、環状フ
ィン７２の内側表面７４および外側表面７6と環状溝６
４の内壁６６と外壁６８との間に圧入結合を形成するこ
とを含んでいる。環状フィン７２の表面にねじ８２を有
し、又は環状溝６４内にねじ７０を有するピストン３４
を実施するために他の方法が用いられる。この方法にお
いて、環状フィン７２の第２端縁８０は、環状溝６４の
中に置かれ、そしてフィン７２が溝６４内にねじ込ま
れ、このようにして環状フィン７２をピストン３４に接
続する。環状溝６４は、どのようなピストン３４のクラ
ウン部内部表面５９にも容易かつ迅速に機械加工され得
るので、これらの方法は共に、鋳造型、鍛造型、組合せ
型および機械式結合型を含むどのようなタイプのピスト
ンにも使用できる。
【００１８】図５に示されている、本出願の別の方法
は、ピストン３４の一体部品として環状フィン７２を形
成することからなっている。ピストン３４に機械加工を
施し、そしてクラウン部内部表面５９を作り出す過程に
おいて、内側表面７４、外側表面７6および第１端縁７
８を含み、クラウン部内部表面５９から延びており、そ
してピストン３４と一体の環状フィン７２が形成され
る。この方法は、鍛造ピストン３４のクラウン部内部表
面５９を生成するために現在使用されている機械加工方
法を単に変えるだけで、鍛造ピストンに実施できる。
は、ピストン３４の一体部品として環状フィン７２を形
成することからなっている。ピストン３４に機械加工を
施し、そしてクラウン部内部表面５９を作り出す過程に
おいて、内側表面７４、外側表面７6および第１端縁７
８を含み、クラウン部内部表面５９から延びており、そ
してピストン３４と一体の環状フィン７２が形成され
る。この方法は、鍛造ピストン３４のクラウン部内部表
面５９を生成するために現在使用されている機械加工方
法を単に変えるだけで、鍛造ピストンに実施できる。
【００１９】環状フィン７２は、摩擦圧接（ｉｎｅｒｔ
ｉａｌ ｗｅｌｄｉｎｇ）を含む方法によってもピスト
ン３４と一体にされ得る。このような方法では、環状フ
ィン７２、ピストン３４の一方、又は両方が高速度で回
転される。両方が回転される場合、これらは反対方向に
回転されるのが一般である。次に環状フィン７２とピス
トン３４とが急速に接近され、環状フィン７２が所定の
位置でクラウン部内部表面５９に接触する。環状フィン
７２とピストン３４との摩擦によって発生された熱がこ
れらを接合し、ピストン３４と一体のフィン７２を作
る。
ｉａｌ ｗｅｌｄｉｎｇ）を含む方法によってもピスト
ン３４と一体にされ得る。このような方法では、環状フ
ィン７２、ピストン３４の一方、又は両方が高速度で回
転される。両方が回転される場合、これらは反対方向に
回転されるのが一般である。次に環状フィン７２とピス
トン３４とが急速に接近され、環状フィン７２が所定の
位置でクラウン部内部表面５９に接触する。環状フィン
７２とピストン３４との摩擦によって発生された熱がこ
れらを接合し、ピストン３４と一体のフィン７２を作
る。
【００２０】ピストン３４のクラウン部内部表面５９に
環状フィン７２を付けることは、最高の温度および圧力
に曝されるピストン３４の部分の熱減少をもたらす。オ
イルのような冷却媒体が、エンジン１０の冷却通路を通
って流れる。冷却媒体が、冷却材指向ノズル２６によっ
てピストン３４のクラウン部内部表面５９へ噴霧され
る。ピストン３４がバッフル板８４を有する場合、冷却
媒体は受け入れ開口９０を通って冷却ギャラリ９４に入
り、クラウン部内部表面５９と環状フィン７２とに接触
する。冷却媒体は、クラウン部内部表面５９と環状フィ
ン７２から熱を吸収する。冷却媒体がピストン３４に接
触する表面積が環状フィン７２により増大するので、こ
の熱吸収は、環状フィン７２を有さないピストン３４に
おけるものよりも大きい。加えて、クラウン部内部表面
５９における環状フィン７２の位置が、環状フィン７２
をしてピストン３４の特定領域から熱を引き出させる。
バッフル板８４が冷却媒体を冷却ギャラリ９４の中に留
め、ピストン３４の往復運動により、オイルが環状フィ
ン７２とクラウン部内部表面５９とに繰り返し接触する
ときに、クラウン部内部表面５９からより多くの熱を冷
却媒体に吸収させる。冷却媒体はドレン開口９２を通っ
て冷却ギャラリ９４から出る。冷却ギャラリ９４を出た
後に、冷却媒体はオイルパン２８に入り、そしてエンジ
ン１０を通って再循環され、エンジン冷却装置によって
通常の態様で冷却される。
環状フィン７２を付けることは、最高の温度および圧力
に曝されるピストン３４の部分の熱減少をもたらす。オ
イルのような冷却媒体が、エンジン１０の冷却通路を通
って流れる。冷却媒体が、冷却材指向ノズル２６によっ
てピストン３４のクラウン部内部表面５９へ噴霧され
る。ピストン３４がバッフル板８４を有する場合、冷却
媒体は受け入れ開口９０を通って冷却ギャラリ９４に入
り、クラウン部内部表面５９と環状フィン７２とに接触
する。冷却媒体は、クラウン部内部表面５９と環状フィ
ン７２から熱を吸収する。冷却媒体がピストン３４に接
触する表面積が環状フィン７２により増大するので、こ
の熱吸収は、環状フィン７２を有さないピストン３４に
おけるものよりも大きい。加えて、クラウン部内部表面
５９における環状フィン７２の位置が、環状フィン７２
をしてピストン３４の特定領域から熱を引き出させる。
バッフル板８４が冷却媒体を冷却ギャラリ９４の中に留
め、ピストン３４の往復運動により、オイルが環状フィ
ン７２とクラウン部内部表面５９とに繰り返し接触する
ときに、クラウン部内部表面５９からより多くの熱を冷
却媒体に吸収させる。冷却媒体はドレン開口９２を通っ
て冷却ギャラリ９４から出る。冷却ギャラリ９４を出た
後に、冷却媒体はオイルパン２８に入り、そしてエンジ
ン１０を通って再循環され、エンジン冷却装置によって
通常の態様で冷却される。
【００２１】ピストン３４がバッフル板８４を有さない
場合、冷却媒体は単にクラウン部内部表面５９と環状フ
ィン７２とに直接噴霧される。次に、冷却媒体はクラウ
ン部内部表面５９と環状フィン７２とから熱を吸収し、
オイルパン２８の中に落ちて戻る。次に、冷却媒体はエ
ンジン１０を通って再循環され、そしてエンジン冷却装
置によって通常の態様で冷却される。
場合、冷却媒体は単にクラウン部内部表面５９と環状フ
ィン７２とに直接噴霧される。次に、冷却媒体はクラウ
ン部内部表面５９と環状フィン７２とから熱を吸収し、
オイルパン２８の中に落ちて戻る。次に、冷却媒体はエ
ンジン１０を通って再循環され、そしてエンジン冷却装
置によって通常の態様で冷却される。
【００２２】本出願の装置および方法は多くの問題を解
決する。この装置および方法は、鋳造型、鍛造型、組合
せ型および機械的連結型を含むいずれの型のピストンに
も使用され得る。さらに、装置は迅速かつ容易に取り付
けられ、製造コストを削減する。装置の調節可能な寸法
および位置は、熱が除去されるべきピストン内の領域を
特定目標とすることができる。
決する。この装置および方法は、鋳造型、鍛造型、組合
せ型および機械的連結型を含むいずれの型のピストンに
も使用され得る。さらに、装置は迅速かつ容易に取り付
けられ、製造コストを削減する。装置の調節可能な寸法
および位置は、熱が除去されるべきピストン内の領域を
特定目標とすることができる。
【００２３】本発明の他の態様、目的および利点は、図
面、明細書、および特許請求の範囲の検討によって得ら
れる。
面、明細書、および特許請求の範囲の検討によって得ら
れる。
【図１】エンジンの側面図である。
【図２】エンジンの図１の２−２線に沿った横断面図で
ある。
ある。
【図３】エンジン内部のピストンの拡大横断面図であ
る。
る。
【図４】ピストン内の環状溝の拡大断面図である。
【図５】ピストンに取り付けられた環状フィンの拡大断
面図である。
面図である。
【図６】ピストンと一体の環状フィンの断面図である。
【図７】バッフル板のないピストンの図３のＡ−Ａ線に
沿った底部部分断面図である。
沿った底部部分断面図である。
【図８】バッフル板がなく、かつ複数のフィン部分を有
しているピストンの図３のＡ−Ａ線に沿った底部部分断
面図である。
しているピストンの図３のＡ−Ａ線に沿った底部部分断
面図である。
１０ 内燃機関
１２ シリンダブロック
１４ シリンダヘッド
１６ バルブカバー
１８ 上部取付面
２０ 底部取付面
２２ シリンダ孔
２４ シリンダ壁
２６ 冷却材指向ノズル
２８ オイルパン
３４ ピストン
３６ 燃焼領域
３８ 上部分
４０ ピン部分
４２ 椀部
４４ 外周部分
４６ 外側環状壁
４８ 環状椀部
５０ 円錐部
５２ 内側表面
５４ 内側表面
５６ 外側表面
５８ 内側表面
５９ クラウン部内部表面
６０ シール部
６２ ピストンリング
６４ 環状溝
６６ 内壁
６８ 外壁
７０ ねじ
７２ 環状フィン
７４ 内側表面
７６ 外側表面
７８ 第１端縁
８０ 第２端縁
８２ ねじ
８４ バッフル板
８６ リップ部
８８ 下端縁部
９０ 受け入れ開口
９２ ドレン開口
９４ 冷却ギャラリ
９６ フィンセグメント
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｆ１６Ｊ 1/00 Ｆ１６Ｊ 1/00
1/09 1/09
(72)発明者 コーネリアス エヌ．オプリス
アメリカ合衆国 61615−3004 イリノイ
州 ピオリア ウエスト リッジクレスト
サークル 5946
Ｆターム(参考） 3J044 AA09 AA18 BA01 BC01 BC02
CA01 CA19 CA20 DA09 EA03
EA10
Claims (10)
- 【請求項１】 環状椀部の内側表面、外周部分の内側表
面および外側環状壁の内側表面によって画成されるクラ
ウン部内部表面と、 前記外周部分の内側表面および前記外周部分の内側表面
に近い前記クラウン部内部表面の一部の少なくとも一方
から延びている少なくとも一つの環状フィンと、を備え
る内燃機関に使用するためのピストン。 - 【請求項２】 前記クラウン部内部表面は内部に環状溝
を有し、前記環状溝は内壁と外壁とを有し、前記少なく
とも一つの環状フィンは内面と外面とを有し、前記環状
フィン内面と前記環状フィン外面の少なくとも一方は、
前記環状溝内壁と前記環状溝外壁の少なくとも一方に取
り付けられている請求項１に記載のピストン。 - 【請求項３】 前記少なくとも一つの環状フィンと前記
環状溝との間の取付が圧入取り付けである請求項２に記
載のピストン。 - 【請求項４】 前記環状溝内壁と前記環状溝外壁の少な
くとも一方がねじ面を有し、前記環状フィン内面と前記
環状フィン外面の少なくとも一方が、前記環状溝内壁ね
じ面と前記環状溝外壁ねじ面の少なくとも一方にそれぞ
れ係合するねじ面を持つ請求項２に記載のピストン。 - 【請求項５】 前記少なくとも一つの環状フィンが、前
記クラウン部内部表面と一体になっている請求項１に記
載のピストン。 - 【請求項６】 前記環状フィンが、摩擦圧接によって前
記クラウン部内部表面に接続されている請求項１に記載
のピストン。 - 【請求項７】 前記ピストンが鍛造ピストンである請求
項１に記載のピストン。 - 【請求項８】 前記ピストンが鋳造ピストンである請求
項１に記載のピストン。 - 【請求項９】 前記少なくとも一つの環状フィンの寸法
の少なくとも一つが予め定められている請求項１に記載
のピストン。 - 【請求項１０】 前記少なくとも一つの環状フィンが複
数の環状フィンセグメントによって画成されている請求
項１に記載のピストン。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/995,566 | 2001-11-27 | ||
| US09/995,566 US6532913B1 (en) | 2001-11-27 | 2001-11-27 | Piston cooling fin |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003214253A true JP2003214253A (ja) | 2003-07-30 |
Family
ID=25541950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002342658A Pending JP2003214253A (ja) | 2001-11-27 | 2002-11-26 | ピストン冷却フィン |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6532913B1 (ja) |
| EP (1) | EP1314877A3 (ja) |
| JP (1) | JP2003214253A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| DE102004019011A1 (de) * | 2004-04-20 | 2005-11-17 | Mahle Gmbh | Kühlkanalabdeckung für einen Kolben eines Verbrennungsmotors |
| DE102004043720A1 (de) * | 2004-09-09 | 2006-03-30 | Federal-Mogul Nürnberg GmbH | Kolben für einen Verbrennungsmotor sowie Verbrennungsmotor |
| US20070074695A1 (en) * | 2005-10-04 | 2007-04-05 | Mahle Technology, Inc. | Piston having improved cooling characteristics |
| US7299772B1 (en) | 2006-06-22 | 2007-11-27 | Caterpillar Inc. | Cooling gallery fan assembly for a piston |
| DE102007050213A1 (de) | 2007-10-20 | 2009-04-23 | Mahle International Gmbh | Kolben für einen Verbrennungsmotor |
| DE102007050214A1 (de) * | 2007-10-20 | 2009-04-23 | Mahle International Gmbh | Kolben für einen Verbrennungsmotor |
| DE102010056220A1 (de) | 2010-12-24 | 2012-06-28 | Mahle International Gmbh | Kolben für einen Verbrennungsmotor |
| DE102011115826A1 (de) * | 2011-10-13 | 2013-04-18 | Mahle International Gmbh | Kolben für einen Verbrennungsmotor |
| DE102012211440A1 (de) | 2011-10-21 | 2013-04-25 | Mahle International Gmbh | Kolben |
| DE102011119527A1 (de) * | 2011-11-26 | 2013-05-29 | Mahle International Gmbh | Kolben für einen Verbrennungsmotor und Verfahren zu seiner Herstellung |
| DE102012014193A1 (de) * | 2012-07-18 | 2014-05-15 | Mahle International Gmbh | Kolben für einen Verbrennungsmotor |
| DE102012014188A1 (de) * | 2012-07-18 | 2014-01-23 | Mahle International Gmbh | Kolben für einen Verbrennungsmotor |
| WO2014059221A1 (en) * | 2012-10-12 | 2014-04-17 | Mahle International Gmbh | Piston with cooling gallery and cooling gallery fins |
| WO2016123600A1 (en) | 2015-01-30 | 2016-08-04 | Federal-Mogul Corporation | Piston with cooling gallery cooling insert and method of construction thereof |
| DE102016001926A1 (de) | 2016-02-18 | 2017-08-24 | Man Truck & Bus Ag | Kolben für eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine |
| DE102017205804A1 (de) * | 2017-04-05 | 2018-10-11 | Mahle International Gmbh | Kolben einer Brennkraftmaschine |
| US10724516B2 (en) * | 2017-06-13 | 2020-07-28 | Forum Us, Inc. | Reciprocating piston |
| DE102019215486A1 (de) * | 2019-10-09 | 2021-04-15 | Mahle International Gmbh | Kolben für eine Brennkraftmaschine |
| CN114278455B (zh) * | 2020-09-27 | 2023-12-19 | 马勒汽车技术（中国）有限公司 | 具有分流式内冷流道的活塞 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US2046196A (en) * | 1935-01-19 | 1936-06-30 | Gen Motors Corp | Piston |
| US2523699A (en) | 1946-08-21 | 1950-09-26 | Harry Ralph Ricardo | Piston |
| US2463025A (en) | 1947-11-13 | 1949-03-01 | Gen Motors Corp | Piston |
| US2609799A (en) | 1949-02-10 | 1952-09-09 | Gen Motors Corp | Engine cooling and lubricating system |
| US2991769A (en) * | 1959-04-27 | 1961-07-11 | Gen Motors Corp | Piston and piston cooling means |
| US3136306A (en) | 1961-04-20 | 1964-06-09 | Stevens Inst Technology | Piston for a high performance internal combustion engine |
| GB1028517A (en) * | 1963-12-06 | 1966-05-04 | Blackstone & Co Ltd | Improvements in or relating to an internal combustion engine and a piston for such an engine |
| FR1450255A (fr) * | 1965-10-18 | 1966-05-06 | Mahle Kg | Piston pour moteurs à combustion interne |
| AU503148B2 (en) | 1975-06-16 | 1979-08-23 | Cummins Engine Company, Inc | Piston with flexible heat dam |
| DE2723619C2 (de) | 1977-05-25 | 1984-10-04 | Karl Schmidt Gmbh, 7107 Neckarsulm | Mehrteiliger, flüssigkeitsgekühlter Kolben für Brennkraftmaschinen |
| DE3008330A1 (de) | 1980-03-05 | 1981-09-17 | Karl Schmidt Gmbh, 7107 Neckarsulm | Fluessigkeitsgekuehlter kolben fuer brennkraftmaschinen |
| DE3403624A1 (de) | 1984-02-02 | 1985-08-08 | Kolbenschmidt AG, 7107 Neckarsulm | Gebauter, fluessigkeitsgekuehlter kolben fuer brennkraftmaschinen |
| DE3643039A1 (de) * | 1986-12-17 | 1988-06-30 | Mahle Gmbh | Kuehlbarer tauchkolben fuer verbrennungsmotoren |
| BR9005376A (pt) | 1990-10-18 | 1992-06-16 | Metal Leve Sa | Embolo bipartido com fechamento postico de galeria e processo para sua obtencao |
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2001
- 2001-11-27 US US09/995,566 patent/US6532913B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-08-28 EP EP02019253A patent/EP1314877A3/en not_active Withdrawn
- 2002-11-26 JP JP2002342658A patent/JP2003214253A/ja active Pending
Also Published As
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|---|---|
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| EP1314877A3 (en) | 2003-09-10 |
| EP1314877A2 (en) | 2003-05-28 |
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