JP2010525221A - 鋳造技術によって製造されるピストンにおいて冷却通路を形成するための中子 - Google Patents

Abstract

本発明は、冷却通路を形成するための、ほぼリング状に形成された溶解可能な中子（２）であって、中子が四分円形状の各１つの中子湾曲部（１７，１８）を介して、ピストン軸線（１６）に対して少なくともほぼ平行に配置されていてピストン頂部（３）とは反対方向に延びる２つの領域（１４，１５）に移行しており、第２の領域（１４）が、冷却通路の供給開口（１２）を形成する中子（２）の部分に移行しており、第１の領域（１５，）が、冷却通路の主流出開口（１３）を形成する中子（２）の部分に移行しており、中子（２）の両領域（１４，１５）が互いに間隔をおいて配置されていて、該間隔が、両領域（１４，１５）のうちの一方の領域の２倍の横断面直径に相当している。これによって、冷却通路を通って流れる冷却オイルの貫流が加速され、ピストンの冷却が改善される。

Description

本発明は、冷却オイルを収容するための冷却通路を形成するための、ほぼリング状に形成された溶解可能な中子であって、冷却通路が、鋳造技術によって製造されたピストン内においてピストン頂部の近傍に配置されており、中子が四分円形状の中子湾曲部を介して、ピストン軸線に対して少なくともほぼ平行に配置されていてピストン頂部とは反対方向に延びる第１の領域に移行しており、該第１の領域が冷却通路の主流出開口を形成している形式のものに関する。

特開２００６−０９０１５９号公報に基づいて、内燃機関用の鋳造されたピストンに冷却通路を形成するための、水溶性の塩中子が公知であり、この中子はリング状に形成されていて、ピストン軸線に対して平行に位置する領域を有しており、この領域は冷却通路のオイル流出部を形成していて、四分円形状の中子湾曲部を介して冷却通路のリング状部分に移行している。さらに塩中子は、ピストン軸線に対して平行に配置された領域を有しており、この領域は冷却通路のオイル供給部を形成しており、塩中子は、この領域に向かい合って位置する側に、噴射されるオイル噴流の方向で円錐形に延びる噴流分配部を形成するための切欠きを有している。噴流分配部は、オイル噴流をその両側に位置する冷却通路半部に分配する機能を有しており、両冷却通路半部への冷却オイルの分配は、オイル噴流を噴射するオイルノズルに対するピストンのポジションと、ピストンを備えた機関の運動に基づいてオイル噴流に加えられる横方向加速とに関連している。このような構成では従って、噴流分配部の両側に位置する冷却通路半部に導入される冷却オイルの量が、大きな変動を被ることになり、その結果、ピストンを備えた機関の損傷を惹起し得るような、ピストンの温度に関する問題の発生することがある。

本発明の課題は、従来技術における上記欠点を回避することである。

この課題を解決するために本発明の構成では、冒頭に述べた形式の中子において、中子が四分円形状の中子湾曲部を介して、ピストン軸線に対して少なくともほぼ平行に配置されていてピストン頂部とは反対方向に延びる第２の領域に移行しており、該第２の領域が冷却通路の供給開口を形成しているようにした。

本発明の別の有利な構成は、請求項２以下に記載されている。

次に図面を参照しながら本発明の１実施例を説明する。

冷却通路を形成するための本発明による溶解可能な中子を備えた、鋳造技術によって製造されたピストンを半割して示す斜視図である。 ピストンのための鋳型に入れられる前における、本発明による溶解可能な中子を示す斜視図である。 ２つのオイル流出開口と、主流出開口に向かって増大する横断面とを備えた中子の構成を示す図である。 楕円形の供給開口を備えた中子の別の構成を示す図である。

図１には、内燃機関用の半割されたピストン１が斜視図で示されており、このピストン１は鋳造法で製造され、この場合除去可能な材料から製造された中子２にも一緒に注型材料が流し込まれる。図１には中子２が完全に示されており、この中子２はリング状に形成されていて、ピストン頂部３の領域においてピストン１の半径方向外側の領域に配置されている。ピストン１はアルミニウム又は鋳鉄から製造することができ、これに対して溶解可能な中子２は塩又は砂から成っていることができ、その結果中子２はピストン１の注型後に水又はその他の適宜な液体によってピストン１から洗い流すことができる。

ピストン１は、ピストン頂部３に一体成形された燃焼凹部４と、半径方向外側においてピストン頂部３の近傍にリング部分５とを備えており、この場合ピストン頂部３の最も近くに位置している溝６は、例えばニレジストから成るリング保持体２０を、図示されていないシールリングのために有している。ピストン１は、ピストン１の、ピストン頂部３とは反対の側に、互いに向かい合って位置していてそれぞれ１つのピン孔９，１０を備えた２つのピンボス７，８と、両ピンボス７，８を互いに結合していてピストン頂部３に一体成形されたスカートエレメントとを有しており、これらのスカートエレメントのうちのスカートエレメント１１だけが、ピストン１を示す図１に示されている。

図１に示されたピストン１は、中子２によって形成される冷却通路の供給開口１２と主流出開口１３とが認識できるように、分割されている。図２には、中子２が供給開口１２の領域及び主流出開口１３の領域において短い領域１４，１５を有していることが示されており、これらの領域１４，１５は、少なくともほぼ同じ横断直径を有している。両方の領域１４，１５はそれぞれ四分円形状の中子湾曲部１７，１８を介して中子２のリング状部分に移行している。この場合、供給開口１２を形成する領域１４は、ピストン軸線１６に対して少なくともほぼ平行に位置している。中子２の両領域１４，１５は、互いに僅かな間隔をおいて配置されており、この間隔は図示の実施例では領域１４，１５の横断面直径にほぼ相当していて、最大でも、両領域１４，１５の横断面直径の２倍の値に相当している。第２の領域１４はこの場合中子２の、冷却通路の供給開口１２を形成する端部に開口している。

冷却通路の主流出開口１３の領域に、中子２は別の中子湾曲部１９を有していることができ、この中子湾曲部１９を介して、中子２の、ピストン軸線１６に対して平行に位置する第１の領域１５は、中子２の、主流出開口１３を形成する部分に移行しており、主流出開口１３はこの場合、そこから流出する冷却オイルが図１に示されているように、図１には示されていないピストンピンに向かって噴出するように、方向付けられている。これによって冷却オイルはピストン１の冷却後に、ピストン１のピンを冷却するため、及びピストンに結合されたコンロッドの小端を潤滑するために使用されることができる。

この場合中子２の形状は、ピストン軸線１６に対して平行に位置する領域１４，１５と中子湾曲部１７〜１９とを備えた、供給開口１２の領域及び主流出開口１３の領域において、次のような利点を有している。すなわちこのように形成された中子２では、冷却オイルがピストン１のポジションとは無関係に、例えばクランク軸の領域に配置されたオイル噴射ノズルから高圧下で、中子２によって形成されたオイル供給開口１２内に吹き込まれることができ、この場合オイル噴射ノズルは、冷却オイルがピストン軸線１６に対して平行に噴射されて供給開口１２内に吹き込まれるように、配置されている。これによりオイルは、中子湾曲部１７によって形成された冷却通路部分を介して、僅かな流れ抵抗でオイル通路のリング状部分に達することができ、そしてこのリング状部分を素早く貫通して、中子湾曲部１８，１９によって形成された冷却通路部分を介して、僅かな流れ抵抗で主流出開口１３に達する。その結果これによって大きなオイル貫流量が保証され、従来技術に対して改善されたピストン１の冷却効果が得られる。

さらに、ピストン軸線１６に対して平行に位置している中子２の領域１４，１５によって形成される、冷却通路の部分の間における僅かな間隔には、ピストン１のほぼすべての部分を冷却オイルによって冷却できる、という利点がある。

図３に示された中子２１の実施例は、図２に示された中子２とは異なり、ピストン頂部３とは反対の方向を向いた中央領域２６を有しており、この中央領域２６は真ん中の流出開口２２を形成していて、中子２１の、供給開口１２及び主流出開口１３のための領域１４，１５′とは反対の側に配置されている。さらに中子２１の横断面は、その中央領域２６を起点として、主流出開口１３を形成する第１の領域１５′に到るまで増大している。この場合中子２１全体の横断面は楕円形状を有しており、その楕円率つまり楕円の長軸方向はピストン軸線１６の方向に位置している。中子２１によって形成された冷却通路には次のような利点がある。すなわちこの場合冷却通路は、付加的な真ん中の流出開口２２と第１の領域１５′に向かって増大する横断面とに基づいて、供給開口１２に導入される冷却オイルに対して、極めて小さな流れ抵抗しか作用させず、その結果これによって、冷却通路を通して導かれる冷却オイルの量はさらに増大され、かつピストン１の冷却作用が改善される。

図４に示された中子２３の構成では、中子２３の供給開口２４は楕円形に形成されており、その楕円率はピストン半径２５に対して垂直に位置している。この構成によって次のような利点が得られる。すなわちこの場合、冷却通路ピストンに冷却オイルを供給する、クランク軸の領域に配置されたオイル噴射ノズルは、該オイル噴射ノズルがオイルをもっぱらピストン軸線１６に対して平行に噴射するように、方向付けられている必要がない。オイル噴射ノズルが取り付けられている箇所に関連して、冷却オイルは斜めに、つまりピストン軸線１６に対して鋭角を成して供給開口２４に向かって噴射されることができ、この場合オイル噴射ノズルは、オイル噴流が、上死点と下死点との間におけるピストンの位置とは無関係に、供給開口２４に当たるように、方向付けられねばならない。

１ ピストン、 ２ 中子、 ３ ピストン頂部、 ４ 燃焼凹部、 ５ リング部分、 ６ 溝、 ７，８ ピンボス、 ９，１０ ピン孔、 １１ スカートエレメント、 １２ 供給開口、 １３ 主流出開口、 １４ 中子２の第２の領域、 １５ 中子２の第１の領域、 １５′ 中子の第１の領域、 １６ ピストン軸線、 １７，１８，１９ 中子湾曲部、 ２０ リング保持体、 ２１ 中子、 ２２ 真ん中の流出開口、 ２３ 中子、 ２４ 供給開口、 ２５ ピストン半径、 ２６ 中子２３の中央領域

Claims (8)

1. 冷却オイルを収容するための冷却通路を形成するための、ほぼリング状に形成された溶解可能な中子（２，２１，２３）であって、冷却通路が、鋳造技術によって製造されたピストン（１）内においてピストン頂部（３）の近傍に配置されており、中子（２，２１，２３）が四分円形状の中子湾曲部（１８）を介して、ピストン軸線（１６）に対して少なくともほぼ平行に配置されていてピストン頂部（３）とは反対方向に延びる第１の領域（１５，１５′）に移行しており、該第１の領域（１５，１５′）が冷却通路の主流出開口（１３）を形成している形式のものにおいて、
   中子（２，２１，２３）が四分円形状の中子湾曲部（１７）を介して、ピストン軸線（１６）に対して少なくともほぼ平行に配置されていてピストン頂部（３）とは反対方向に延びる第２の領域（１４）に移行しており、該第２の領域（１４）が冷却通路の供給開口（１２，２４）を形成していることを特徴とする、鋳造技術によって製造されるピストンにおいて冷却通路を形成するための中子。
2. 中子（２）の第１の領域（１５）が中子湾曲部（１９）に移行しており、該中子湾曲部（１９）は主流出開口（１３）を形成していて、該主流出開口（１３）から流出する冷却オイルが、ピストン（１）に配置されたピストンピンの方向に噴射するように、方向付けられている、請求項１記載の中子。
3. 供給開口（１２，２４）及び主流出開口（１３）のための領域（１４，１５，１５′）に対向して位置していてピストン頂部とは反対側を向いている中央領域（２６）が、真ん中の流出開口（２２）を形成するために設けられている、請求項１又は２記載の中子。
4. 中子（２）の第１領域（１４）と第２の領域（１５）とが、少なくともほぼ同じ横断面直径を有していて、互いに間隔をおいて配置されており、該間隔が最大で、両領域（１４，１５）のうちの一方の領域の２倍の横断面直径に相当している、請求項１から３までのいずれか１項記載の中子。
5. 中子（２１，２３）の横断面が、中央領域（２６）を起点として第１の領域（１５′）に到るまで増大している、請求項３記載の中子。
6. 供給開口（１２，２４）が楕円形に形成されていて、楕円形の楕円率つまり長軸方向が、ピストン半径（２５）に対して垂直に位置している、請求項１から５までのいずれか１項記載の中子。
7. 中子（２，２１，２３）が塩から成っている、請求項１から６までのいずれか１項記載の中子。
8. 中子（２，２１，２３）が砂から成っている、請求項１から６までのいずれか１項記載の中子。

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