JP2008514868A - 排出機能が向上した油排出溝を有するモノスチールピストン - Google Patents

Abstract

一体鋳造ピストン組立品は、上面に設けられる燃焼ボウルと、複数のリング溝を有して設けられるリングベルトとを有するピストンヘッドを含む。ピストンヘッドには、燃焼ボウルおよびリングベルトに隣接して、油冷却ギャラリーが形成される。１対のピンボスは、整列したピン穴を有して形成され、ピストンスカートは、ピンボスを有する固定部として形成される。油排出溝は、リング溝の下に形成され、かつ、ピストンスカートの内部に対して開いている少なくとも１つの排出穴を含む。

Description

発明の背景
１．技術分野
この発明は、ディーゼルエンジン用途向けのピストンに関する。

２．関連技術
一部の重負荷ディーゼルエンジンの用途では、エンジンが低いアイドリング状態で動作しているとき、一定量の霧または蒸気がエンジンの通気口から排出されることが知られている。この現象は、パワーシリンダにおける油の排出が不十分なことが原因の一端であると考えられている。多くの重負荷ディーゼルピストンは、３つのリング溝を有して製造されており、そのうちの上の２つは圧縮リングを収容し、下の溝は油スクレーパリングを収容する。ピストンが往復運動するにつれて、シリンダの壁から油がクランクケースに向かって下方に掻き出される。油の量が増えたとき、またはピストンが往復運動する燃焼シリンダライナの表面に存在する油の量が増えた場合、油の排出に関する従来の手法では不十分である可能性がある。スカートが上部クラウンを有する一体として製造されている（いわゆる一体鋳造ピストン）ときは、新たな問題が生じる。

米国特許第６，５５７，５１４号は、圧縮リングおよび油スクレーパリングを収容するための３つのリング溝を有し、かつ、最下部の油リング溝の下に第４の溝が形成された一体鋳造ピストンを開示しており、その第４の溝は、どのリングからも自由であり、かつ、起伏または凹部として機能するためにあり、その起伏または凹部には、ライナーの壁から掻き出された油の管理を改善するために、リングによって掻き出された油を入れることができる。しかしながら、この構成には、上述の低いアイドル状態の下では油の制御の管理において一定の利点があるが、いわゆる白い蒸気の状態が依然として存在するという問題があった。

この発明の目的は、「白い蒸気」問題を排除するか、または大きく低減させて最小限にすることであり、かつ、第４の油排出溝を用いるものを含め、先行の一体鋳造ピストンを改善することである。

発明の概要および利点
一体鋳造ピストン組立品は、上面に設けられる燃焼ボウルと、複数のリング溝を伴なって設けられるリングベルトとを有するピストンヘッドを含む。ピストンヘッドには、燃焼ボウルおよびリングベルトに隣接して、油冷却ギャラリーが形成される。１対のピンボスが整列したピン穴を伴なって形成され、ピストンスカートがピンボスを伴なう固定部として形成される。油排出溝は、リング溝の下に形成され、かつ、ピストンスカートの内部に対して開いた少なくとも１つの排出穴を含む。

油排出溝の少なくとも１つの排出穴は、特に、余分な油をピストンの内部に方向付けることで、溝の油排出機能を向上させ、それによって、白い蒸気の発生を排除するか、またはその低減に貢献する。

この発明のこれらの特徴および利点ならびにその他の特徴および利点は、以下の詳細な
説明および添付の図面と関連して考えると、容易に認識されるであろう。

説明
この発明の現時点で好ましい実施例に従って構成された一体鋳造ピストンを、図面において概ね１０として示しており、この一体鋳造ピストンは、上部クラウン１２を含み、上部クラウンは、ジョイント１６をわたって下部クラウン１４に結合されて、少なくとも部分的に閉じられた油冷却ギャラリー１８を設けており、油冷却ギャラリーには、ギャラリーの床部２２を通って延在する１つまたは複数のポート２０を通して、車両エンジンからポンプで送込まれた冷却油（図示せず）が下から供給され、ピストンの動作中に冷却油がギャラリー内部に方向付けられて、既知の態様で上部クラウン部１２を冷却する。

ピストン１０は、１対のピンボス部２６を含み、ピンボス部は、下部クラウン１４を有する一体として形成され、かつ、同じ材料からなる下部クラウン１４のピンボスを有する一体として形成される１対の固定されたスカート部２８を支持する。上部クラウン１４は、上部クラウン１２の上面３２をくぼませ、かつ、油ギャラリーの壁の一部を形成する燃焼ボウル３０を含む。外側環状リングベルト３４は、油ギャラリー１８を囲み、かつ、上部クラウン１２の上面３２から下方に延在する。リングベルト３４には、ピストン１０の外側環状面３８をくぼませる複数のリング溝３６が形成され、対応する複数のピストンリング４０を収容する。リング溝のうちの最下部の溝は、油スクレーパリング４０またはリングセットを収容するための油リング溝を含む。図示のとおり、ピストンは、好ましくは、リング溝３６のうちの最下部の溝の上にリング溝のうちのさらに２つの溝を含み、これらの溝は、好ましくは、対応する１対の圧縮ピストンリング４０を収容する。油リングおよび圧縮リングのこの構成は、重負荷ピストンの用途では一般的であり、リングの特定のサイズ、形状またはタイプは、用途によって異なる場合があるので、この発明は、広い意味で、ピストンが少なくとも１つの油リング溝と油リング溝の上にある少なくとも１つの圧縮リング溝とを含み、但し、好ましくは、２つのそのような圧縮リング溝を含むことを意図している。

ピストン１０には、ピストンリング溝３６のうちの最下部の溝の下（すなわち、油リング溝の下）に少なくともさらに１つの溝４２が形成され、このさらなる溝は、シリンダの壁から掻き出された油の流れを管理するように設計されており、シリンダ内では、ピストン１０が、ピストンリングを超えて通過する油を最小限に抑えるように作用する。油排出溝４４は、スカート部２８の周囲に延在し、かつ、ピンボス２６の外側平坦面４４に対して開いているので、ピストンリング溝３６が円周方向に連続しているのとは異なり、溝４２は円周方向には連続していない。油排出溝４２はまた、リング溝３６より奥行きが浅くてもよいが、図示のものより浅いかまたは深い第４の溝４２を用いてもよく、この発明ではそれが意図されている。さらに図２からわかるように、油排出溝４２は、通常、油冷却ギャラリー１８の床部２２と同一平面にあるが、必要に応じてそれより高くてもよいし、または低くてもよい。

ピンボス２６は、ピン穴軸４８に沿って整列するピン穴４６を有して形成され、かつ、ピストン１０を接続ロッド（図示なし）に結合するためのリストピン（図示あり）を受けるように適合させている。ピン穴軸４８は、図３の底面図からわかるように、スカート部２８を二分する横軸５０に直交する。少なくとも１つ、好ましくは複数の排出穴５２が、油排出溝４２に形成され、かつ、スカート部２８の中にあるピストン内部からクランクケースに戻るように排出するために、油ギャラリー１８の下のピストン１０の内部に対して開いている。少なくとも１つ、好ましくは複数の排出穴５２は、ピンボス２６から円周方向に間隔をおいて配置される。図１および図３に最もよく示しているように、好ましくは４つのそのような油排出穴５２が、第４の油排出溝４２から、スカート部２８の内部に延
在する。好ましくは、排出穴５２は、横軸５０を含む垂直平面から１５°隔てて位置付けられており、よって穴は互いに３０°の角度をなす。この構成が好ましいが、この発明は、油の流れの管理を最適化する油排出穴５２の他の構成も意図している。図２に最もよく示しているように、油排出穴５２は、油排出溝４２の外縁付近から始まり、約２０°の角度で内方および下方に延在し、スカート部２８の内壁５４の内方に、ピストンの内部に対して開いている。よって、油排出溝４２からピンボス２６の平面領域４４に流れ込む油に加えて、さらに排出穴５２を通して油を排出することができるので、油排出溝４２の油排出機能を高めることができる。

上記の教示に照らして、明らかに、数多くの変更および変形が可能である。したがって、前掲の特許請求の範囲内において、この発明は、特に記載した以外の方法でも実施可能である。

ピストンの斜視図である。 図１を概ね線２−２に沿って見た断面図である。 ピストンの底面図である。 図１および図３を概ね線４−４に沿って見た断面図である。

Claims (8)

1. 一体鋳造ピストン組立品であって、
   ピストンヘッドを含み、ピストンヘッドは、上面に形成される燃焼ボウルと、リングベルトとを有し、前記リングベルトの外面には複数のリング溝が形成され、さらに
   前記ピストンヘッドにおいて、前記燃焼ボウルおよび前記リングベルトに隣接して形成される油冷却ギャラリーと、
   前記ピストンヘッドから延在する１対のピンボスと、
   前記ピンボスを有する１つの固定部として形成されるピストンスカートと、
   前記リング溝の下に形成される油排出溝と、
   前記油排出溝に形成され、かつ、前記ピストンスカートの内部に対して開いている、少なくとも１つの排出穴とを含む、一体鋳造ピストン組立品。
2. 複数の前記排出穴を含む、請求項１に記載の組立品。
3. 前記複数の排出穴は、互いに間隔をおいて配置され、かつ、前記ピンボスの外面から半径方向に間隔をおいて配置される、請求項２に記載の組立品。
4. 前記複数の排出穴は、４つのそのような排出穴を含む、請求項３に記載の組立品。
5. 前記複数の排出穴は、前記ピストンスカートを二分する横軸を含む垂直平面から約１５°の間隔をおいて配置される、請求項４に記載の組立品。
6. 前記少なくとも１つの排出穴は、角度をなして内方および下方に延在する、請求項１に記載の組立品。
7. 前記角度は、垂直線から約２０°である、請求項６に記載の組立品。
8. 一体鋳造ピストンを製造する方法であって、
   先端表面に燃焼ボウルを有するピストンヘッドを形成し、リングベルトの外面に複数のリング溝を形成するステップと、
   ピストンヘッドに油冷却ギャラリーを形成し、燃焼室の反対側でピストンヘッドから延在する１対のピンボスにピン穴を設けるステップと、
   ピストン本体およびピンボスに対して、一体型の固定構造としてピストンスカートを形成するステップと、
   ピストンヘッドにおいて、ピンボス間で連続しており、ピンボスの側面全体にわたって不連続であり、その側面にわたって開いている油排出溝を形成するステップと、
   油排出溝に、ピストンスカートの内部に対して開いている少なくとも１つの排出穴を形成するステップとを含む、方法。

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