JP2015507714A

JP2015507714A - 向上した燃焼ボウル縁部領域を有する一体型ピストンおよび製造方法

Info

Publication number: JP2015507714A
Application number: JP2014546112A
Authority: JP
Inventors: ムスカス，フローリン; ウェイネンガー，マイケル
Original assignee: Federal Mogul LLC
Current assignee: Federal Mogul LLC
Priority date: 2011-12-08
Filing date: 2012-12-07
Publication date: 2015-03-12
Anticipated expiration: 2032-12-07
Also published as: US9068531B2; KR20140096173A; EP2788608A1; CN104105866B; WO2013086297A1; CN104105866A; KR101999569B1; US20130146017A1; JP6324902B2; EP2788608B1

Abstract

内燃機関のピストンおよびその構築方法が提供される。ピストンは、上方燃焼面と上方燃焼面から延びる燃焼ボウルとを有するピストン本体を含む。ピストン本体は、上方燃焼面に隣接する少なくとも１つのピストンリングを受けるように構成されるリング状ベルト領域を有する。冷却空洞は、リング状ベルト領域と径方向において整列するように構成される。環状の燃焼ボウル縁部領域は、上方燃焼面と燃焼ボウルとの間に延在し、接着継ぎ目は、燃焼ボウル縁部領域から径方向外側へ冷却空洞に向けて延在する。接着継ぎ目は、ピストン本体を囲う材料に比して、燃焼ガスによる極度の温度、圧力、応力、ならびに高腐食作用および高浸食作用に耐える向上した能力を示す材料特性を有する。

Description

関連出願との相互参照
この出願は、２０１１年１２月８日付で出願された米国仮出願第６１／５６８，２１３号の利益を主張するものであり、その全体が引用によりここに援用される。

発明の背景
１．技術分野
本発明は、概して内燃機関のピストンに関し、特定的には一体的に作られるピストンおよびその製造方法に関する。

２．関連技術
当該技術においては、ピストンブランクを（鋳造、鍛造、機械加工、粉末金属技術、またはこれらの作業の組み合わせにより）作製することによって内燃機関のピストンを製造し、このようなピストン内に少なくとも１つの冷却空洞を形成し、この冷却空洞が閉じられた状態でナトリウムなどの熱抽出材料を収容し得ること、または冷却空洞の少なくとも一部が開かれて空洞に隣接するピストンの領域を冷却するための冷却油の流れを受けることが知られている。

このようなピストン内に空洞を形成するための１つの技術では、初期状態において開かれたチャネルがピストン内に形成され、鍛造技術または圧延技術によってピストンのフランジを径方向外側へピストン本体の最外面に対して変位させることによって空洞が包み込まれ、得られた接合部はピストンの燃焼ボウル縁部から離れた位置に設けられ、はんだ付け、ろう付け、または溶接によって閉じられ得る。このような技術は、先行文献であるドイツ特許第１１０３６９８号、ドイツ特許第１２１０３０２号、ドイツ特許出願公開第１０２００５０２１４２８号、米国特許出願公開第２００９／０２４１７６９号、米国特許出願公開第２００８／０２７３９３６号、米国特許第７，１０４，１８３号、米国特許第７，４２１，７８２号、および米国特許第７，７６１，９８７号に概して示されている。

高性能エンジンおよびディーゼル機関などの一部のエンジンへの適用例において、ピストンは、極度の温度サイクルならびに高腐食性および高浸食性のガスを受ける。これらのエンジンにおいて、燃焼ボウル領域、および特定的には燃焼ボウルの上方縁部領域は、極度の温度、圧力、応力、ならびに高腐食性および高浸食性のガスを受ける。これにより、燃焼ボウル縁部領域は、使用時において劣化が起こりやすい領域として通常は考慮される。

本発明に基づいて構築されるピストンは、現代の高性能なディーゼル機関において、閉じられた冷却空洞または実質的に閉じられた冷却空洞に対して、極度の温度、圧力、応力、ならびに高腐食性および高浸食性のガスに耐えることができる燃焼ボウル縁部領域を有する燃焼ボウルが設けられ、これによってピストンの実用寿命が長くなる。

発明の概要
発明の一局面に従えば、内燃機関のピストンが提供される。ピストンは、上方燃焼面と、上方燃焼面から延びる燃焼ボウルとを有するピストン本体を含む。ピストン本体は、上方燃焼面に隣接する少なくとも１つのピストンリングを受けるように構成されるリング状ベルト領域を有する。冷却空洞は、リング状ベルト領域と径方向において整列するように構成される。環状の燃焼ボウル縁部領域は、上方燃焼面と燃焼ボウルとの間に延在し、接着継ぎ目は、燃焼ボウル縁部領域から径方向外側へ冷却空洞に向けて延在する。接着継ぎ目は、ピストン本体を囲う材料と比して、極度の温度、圧力、応力、ならびに燃焼ガスによる高腐食作用および高浸食作用に耐える向上した能力を示す材料特性を有する。

発明の他の局面に従えば、接着継ぎ目は、第１の部分と第２の部分とを有し、第１の部分は第２の部分に対して傾斜し、極度の温度、圧力、応力、ならびに燃焼ガスによる高腐食作用および高浸食作用に耐える燃焼ボウル縁部領域の能力を向上させるように第１の部分および第２の部分が戦略的に位置付けられる。

発明の他の局面に従えば、第１の部分は円錐台形であり、第２の部分は平坦であり、極度の温度、圧力、応力、ならびに燃焼ガスによる高腐食作用および高浸食作用に耐える燃焼ボウル縁部領域の能力を向上させるように第１の部分および第２の部分が戦略的に位置付けられる。

発明の他の局面に従えば、第１の部分は、上方燃焼面から径方向外側へ冷却空洞に向けて分かれ、極度の温度、圧力、応力、ならびに燃焼ガスによる高腐食作用および高浸食作用に耐える燃焼ボウル縁部領域の能力を高めるように第１の部分および第２の部分が戦略的に位置付けられる。

発明の他の局面に従えば、第２の部分は、第１の部分から径方向外側へ冷却空洞に向けて延在し、極度の温度、圧力、応力、ならびに燃焼ガスによる高腐食作用および高浸食作用に耐える燃焼ボウル縁部領域の能力を高めるように第１の部分および第２の部分が戦略的に位置付けられる。

発明の他の局面に従えば、第１の部分は、リング状ベルト領域から径方向外側へ上方燃焼面に向けて分かれ、極度の温度、圧力、応力、ならびに燃焼ガスによる高腐食作用および高浸食作用に耐える燃焼ボウル縁部領域の性能を高めるように第１の部分および第２の部分が戦略的に位置付けられる。

発明の他の局面に従えば、第２の部分は、第１の部分から径方向外側へ冷却空洞に向けて延在し、極度の温度、圧力、応力、ならびに燃焼ガスによる高腐食作用および高浸食作用に耐える燃焼ボウル縁部領域の性能を向上させるように第１の部分および第２の部分が戦略的に位置付けられる。

発明の他の局面に従えば、ピストン本体は中心長手軸に沿って延在し、第２の部分は中心長手軸を横断して延在し、極度の温度、圧力、応力、ならびに燃焼ガスによる高腐食作用および高浸食作用に耐える燃焼ボウル縁部領域の性能を向上させるように第２の部分が戦略的に位置付けられる。

発明の他の局面に従えば、冷却空洞は上面を有し、第２の部分は上面と同一平面の延長上に延在し、極度の温度、圧力、応力、ならびに燃焼ガスによる高腐食作用および高浸食作用に耐える燃焼ボウル縁部領域の性能を向上させるように第２の部分が戦略的に位置付けられる。

発明の他の局面に従えば、第１の部分は、中心長手軸に対して傾斜した関係で延在し、極度の温度、圧力、応力、ならびに燃焼ガスによる高腐食作用および高浸食作用に耐える燃焼ボウル縁部領域の性能を向上させるように第１の部分が戦略的に位置付けられる。

発明の他の局面に従えば、接着継ぎ目にろう付け材料が配置され、ろう付け材料は、ピストン本体を形成する材料に比して、極度の温度、圧力、応力、ならびに高腐食性および高浸食性のガスに耐える高い能力を有する。

発明のさらに他の局面によれば、内燃機関のピストンを構築する方法が提供される。方法は、共通の中心長手軸に沿ってそれぞれの自由端に向けて互いに同軸で延在する環状の内壁と環状の外壁とを有するピストン本体を設けるステップと、環状の外壁の環状の部分を径方向内側に変位させ、環状の外壁の部分を環状の内壁の自由端に重ねるステップと、環状の内壁の自由端と外壁の重なった環状の部分との間に接着継ぎ目を形成し、燃焼ボウル縁部領域から径方向外側へ冷却空洞に向けて接着継ぎ目を延在させるステップとを備える。

発明の他の局面に従えば、方法は、第１の部分および第２の部分に沿って延在し、第１の部分が第２の部分に対して傾斜した接着継ぎ目を形成するステップを含み得て、極度の温度、圧力、応力、ならびに燃焼ガスによる高腐食作用および高浸食作用に耐える燃焼ボウル縁部領域の性能を向上させるように第１の部分および第２の部分が戦略的に位置付けられる。

発明の他の局面に従えば、方法は、円錐台形である第１の部分および平坦である第２の部分を形成するステップを含み得て、極度の温度、圧力、応力、ならびに燃焼ガスによる高腐食作用および高浸食作用に耐える燃焼ボウル縁部領域の性能を向上させるように第１の部分および第２の部分が戦略的に位置付けられる。

発明の他の局面に従えば、方法は、上方燃焼面から径方向外側へ冷却空洞に向けて別れる第１の部分を形成するステップを含み得て、極度の温度、圧力、応力、ならびに燃焼ガスによる高腐食作用および高浸食作用に耐える燃焼ボウル縁部領域の性能を向上させるように第２の部分が戦略的に位置付けられる。

発明の他の局面に従えば、方法は、第１の部分から径方向外側へ冷却空洞に向けて延在する第２の部分を形成するステップを含み得て、極度の温度、圧力、応力、ならびに燃焼ガスによる高腐食作用および高浸食作用に耐える燃焼ボウル縁部領域の性能を向上させるように第１の部分および第２の部分が戦略的に位置付けられる。

発明の他の局面に従えば、方法は、リング状ベルト領域から径方向外側へ上方燃焼面に向けて分かれる第１の部分を形成するステップを含み得て、極度の温度、圧力、応力、ならびに燃焼ガスによる高腐食作用および高浸食作用に耐える燃焼ボウル縁部領域の性能を向上させるように第１の部分が戦略的に位置付けられる。

発明の他の局面に従えば、方法は、中心長手軸を横断して延在する第２の部分を形成するステップを含み得て、極度の温度、圧力、応力、ならびに燃焼ガスによる高腐食作用および高浸食作用に耐える燃焼ボウル縁部領域の性能を向上させるように第２の部分が戦略的に位置付けられる。

発明の他の局面に従えば、方法は、上面を有する冷却空洞と、上面と同一平面の延長上に延在する第２の部分と形成するステップを含み得て、極度の温度、圧力、応力、ならびに燃焼ガスによる高腐食作用および高浸食作用に耐える燃焼ボウル縁部領域の性能を向上させるように第２の部分が戦略的に位置付けられる。

発明の他の局面に従えば、方法は、中心長手軸に対して傾斜した関係で延在する第１の部分を形成するステップを含み得て、極度の温度、圧力、応力、ならびに燃焼ガスによる高腐食作用および高浸食作用に耐える燃焼ボウル縁部領域の性能を向上させるように第１の部分が戦略的に位置付けられる。

発明の他の局面に従えば、方法は、ピストン本体に比して高温に耐える向上した特徴を有するろう付け材料を用いたろう付け処理において、接着継ぎ目を形成するステップを含み得る。

発明のこれらおよび他の局面、特徴、および利点は、以下の現時点において好ましい実施形態およびベストモードについての詳細な説明、添付の請求項、ならびに添付の図面と関連付けて考慮することによって、より容易に理解されるであろう。

発明の一局面に従って構築されるピストンの概してピンボア軸に沿った断面図である。部分的に構築された状態のピストンを示す図１のピストンの概してピンボア軸に沿った断面図である。発明の他の局面に従って構築される図１に類似のピストンを示す図である。部分的に構築された状態のピストンを示す図２のピストンの概してピンボア軸に沿った断面図である。発明のさらに他の局面に従って構築される図１に類似のピストンを示す図である。部分的に構築された状態のピストンを示す図５のピストンの概してピンボア軸に沿った断面図である。

現時点で好ましい実施形態の詳細な説明
図をより詳細に参照すると、図１は、発明の一局面に従って構築されたピストン１０を示す。ピストン１０は、たとえば軽車両ディーゼル、中型ディーゼル、大出力かつ大型ボアディーゼル機関、および現代の高性能ガスエンジンなどの内燃機関（図示せず）のシリンダボアもしくはチャンバ内において往復移動するように構成される。ピストン１０は、シリンダボア内でピストンが往復運動する中心長手軸１４に沿って延在する単一かつ一体の材料で構築されるピストン本体１２を有する。本体１２は、上方壁部１５を有する上方燃焼壁１３を含んで形成され、平坦もしくは実質的に平坦な上方燃焼面１６に対し、上方燃焼面１６に隣接する環状の燃焼ボウル縁部領域１９から延びて境界が規定される燃焼ボウル１８を付与し、燃焼ボウル縁部領域１９は、上方燃焼面１６と燃焼ボウル１８との間に延在する。上方燃焼面１６、燃焼ボウル１８、および燃焼ボウル縁部領域１９は、シリンダボア内における極度の温度、圧力、応力、および燃焼ガスに対して直接的に露出するように構成され、燃焼ボウル縁部領域１９が通常は最も高温となる。ピストン本体１２は、外リング状ベルト領域２０を有して構築され、外リング状ベルト領域２０は、上方燃焼面１６に隣接した少なくとも１つのピストンリング（図示せず）を受けるように構成されており、リング状ベルト領域２０の径方向内側にあって径方向に整列するように構成される、閉じられた、もしくは実質的に閉じられた環状形状の冷却空洞２２を有する。接着継ぎ目２４ともいわれる接着接合部は、燃焼ボウル縁部領域１９から径方向外側へ冷却空洞２２に向けて延在する。接着継ぎ目２４は、最も極度の温度の燃焼ガスに対して露出する燃焼ボウル縁部領域１９の少なくとも一部を形成する材料に対し、ピストン本体１２の隣接する材料に比して、熱を伝導して燃焼ガスによって加えられる極度の温度、圧力、応力、および腐食作用／浸食作用に耐える高い能力を有する材料特性を付与する。これにより、燃焼ボウル縁部領域１９は、最も厳しい動作条件、すなわち温度、圧力、および化学腐食に耐えることができ、向上した材料特性を伴う燃焼ボウル縁部領域を有さないピストンと比較して長い実用寿命を得る能力がピストン１０に付与される。

ピストン本体１２は、一対のピンボス２６を有する。一対のピンボス２６は、概して燃焼ボウル１８の壁から延びており、横方向に間隔の空いたピンボア２８を提供する。ピンボア２８は、中心長手軸１４を概して横断して延在するピンボア軸３０に沿って同軸で整列する。ピンボア２８は、その内部にピストンピン（図示せず）を受けるように構成され、接続棒（図示せず）に対するピストン１０の結合が容易となる。

燃焼ボウル１８は、上方燃焼面１６から窪んでいる。燃焼ボウル１８は、所望のガス流をシリンダボアに付与するための所望の形状を有して構成される。燃焼ボウル１８は、立直環状内壁部３２と、下方燃焼壁もしくは床３４ともいわれる底部とによって一部が形成される。環状内壁部３２は、燃焼ボウル縁部領域１９から床３４へ延在する。仕上げられた状態において、環状内壁部３２は、燃焼ボウル縁部領域１９の下方、かつ上方燃焼面１６の一部の下方で径方向外側へ延在する窪んだ環状チャネル３６を有して形成され得る。燃焼ガスに直接的に露出する床３４の上面は、凸面およびドーム形状の構成を有して形成され得て、いずれも、シリンダボア内における燃焼ガスの望ましい流体流動力学を付与するように構成される。これらの表面３２，３４は、望ましい流体流動力学に応じて任意の適切な形状を有して形成され得ることを認識すべきである。

燃焼ボウル１８の環状内壁部３２は、接着継ぎ目２４を介して上方燃焼壁１３の上方壁部１５に固定される。接着継ぎ目２４は、任意の望ましいろう付け処理、たとえばレーザ溶接などの任意の望ましい溶接処理、または任意の適切な接着剤／糊によって形成されるのが好ましい。ろう付けされる場合、ろう付け材料は、ピストン本体１２の材料に比して燃焼ガスによる極度の温度、圧力、応力、ならびに高腐食作用および高浸食作用に耐える能力の高い材料特性を有する材料から選択される。その他の場合において、溶接される場合、溶接処理は、接着継ぎ目２４から外側に延在する熱硬化材料の熱影響領域を、燃焼ボウル縁部領域１９全体の全域もしくは実質的に全域に亘って付与する。接着継ぎ目２４を形成するために使用される処理から得られた熱硬化材料は、ピストン本体１２を囲う材料に比して燃焼ガスによる極度の温度、圧力、応力、ならびに高腐食性および高浸食性に耐える能力の高い材料特性を得る。接着継ぎ目２４の真隣の領域に対して向上した材料特性を付与することに加え、接着継ぎ目２４は、流体およびガス密接着封止を環状内壁部３２と上方燃焼壁１３の上方壁部１５との間に付与する。

発明の一局面に従えば、例示であって限定でない態様において、接着継ぎ目２４は、環状内壁４２の第１の部分３８および第２の部分４０に沿って延在する。第１の部分３８および第２の部分４０は、互いに傾斜している。第１の部分３８は、中心長手軸１４に対して傾斜した円錐台形の構成を有して形成される。円錐台形の第１の部分３８は、上方燃焼面１６から、および燃焼ボウル縁部領域１９の最上角部３９から、径方向外側かつ下方へ冷却空洞２２に向けて分かれる。この実施形態は、燃焼ボウル縁部領域１９の最も高温な位置が最上角部３９の領域における上方燃焼面１６の真隣にある場合に特に適している。第２の部分４０は、平坦なものとして示される。平坦な第２の部分４０は、円錐台形の第１の部分３８から径方向外側へ、中心長手軸１４を横断する関係かつピンボア軸３０に対して概して平行な関係で冷却空洞２２に向けて延在する。第２の部分４０は、冷却空洞２２の上方壁の上面４１と同一平面の延長上に形成される。燃焼ボウル縁部領域１９の最上角部３９に延在する接着継ぎ目２４により、極度の温度、圧力、および燃焼ガスの影響による劣化が最も早く起こると通常は考えられる燃焼ボウル縁部領域１９は、劣化に対する強度および抵抗力が高められる。劣化に対する抵抗力は、接着継ぎ目２４、たとえばレーザ溶接などの溶接による熱処理、またはろう付けもしくは他の接着処理に使用される材料によって、接着継ぎ目２４を形成する材料および囲う材料の材料特性が向上することによって得られる。

図３は、発明の他の局面に従って構築されるピストン１１０を示す図であり、上記と同様の特徴を識別するために１００を加えた同じ参照番号が使用される。ピストン１１０は、上記のピストン１０と概して同じように構成されるピストン本体１１２を含むが、接着継ぎ目１２４は、燃焼ボウル縁部領域１１９内における最高温の位置の軸方向のずれを考慮し、上記とは異なって構成される。前の実施形態のように燃焼ボウル最高温領域が燃焼ボウル縁部領域１１９の最上角部１３９に位置する代わりに、最高温領域は、軸方向下方へ燃焼ボウル縁部領域１１９の最下各部４３に移行している。これにより、接着継ぎ目１２４は、最高温領域の軸方向の移行を考慮した位置および構成となっている。

接着継ぎ目１２４は、環状内壁１４２の円錐台形の第１の部分１３８に沿って延在して示される。第１の部分１３８は、長手軸１１４、および第１の部分１３８から径方向外側へ延在してピンボア軸１３０に概して平行な平坦もしくは実質的に平坦な第２の部分１４０に対し、閉じられたもしくは実質的に閉じられた冷却空洞１２２に向けて傾斜する。これにより、第１の部分１３８および第２の部分１４０は、互いに傾斜している。しかしながら、接着継ぎ目１２４の第１の部分に対応する第１の部分１３８は燃焼ボウル縁部領域１１９の最上角部１３９から下方かつ径方向外側へ分かれるのではなく、第１の部分１３８は燃焼ボウル縁部領域１１９の最下角部４３から上方かつ径方向外側へ上方燃焼面１１６に向けて分かれる。第２の部分１４０は、冷却空洞１２２の上方壁の上面１４１と同一平面の延長上に延在する。この実施形態は、燃焼ボウル縁部領域１１９の最高温位置が上方燃焼面１１６から軸方向下方へ環状の窪んだチャネル１３６の真隣の位置に向けて移行する場合に特に適している。

図５は、発明の他の局面に従って構築されたピストン２１０を示し、上記と同様の特徴を識別するために２００を加えた同じ参照番号が使用される。ピストン２１０は、上記のピストン１０と概して同じとなるように構成されるピストン本体２１２を含むが、接着継ぎ目２２４は、燃焼ボウル縁部領域２１９内の最も高い温度位置の軸方向の意向を考慮して異なる構成となっている。

接着継ぎ目２２４は、上述の実施形態のように円錐台形の第１の部分に沿って延在するのではなく、燃焼ボウル縁部領域２１９から閉じられたもしくは実質的に閉じられた冷却空洞２２２へ延在する全体的に平坦な部分２４０に沿って延在する。このようなことから、燃焼ボウル縁部領域２１９の最上角部２３９もしくは最下角部２４３の一方から径方向外側へ分かれる部分を有するのではなく、接着継ぎ目２２４はピストン２１０の長手軸２１４に対して概して横断する関係で横方向に延在する。接着継ぎ目２２４は、最上角部２３９と最下各部２４３との間が等距離もしくは実質的に等距離で間隔が空けられて示される。これにより、接着継ぎ目２２４を形成するために使用される処理から得られる向上した材料特性は、燃焼ボウル縁部領域２１９の全幅にわたって延在する。

発明の他の局面に従えば、上述の、および図１、図３、および図５に示されるピストン１０，１１０，２１０を構築する方法が提供される。方法は、ピストン本体１２，１１２，２１２を鋼などの材料から一体的に設ける、もしくは形成するステップを含む。形成する処理は、鍛造処理もしくは機械加工処理によって行うことができ、例示であって限定されない、図２、図４、および図６に示されるような部分的に構築された本体が提供される。例示として、燃焼ボウル１８，１１８，２１８は、外部冷却空洞２２，１２２，２２２とともに一部が形成される。本体１２，１１２，２１２を形成すると、環状の内壁４２，１４２，２４２および環状の外壁４４，１４４，２４４は、中心長手軸１４，１１４，２１４に沿って軸方向に延在し、かつ長手軸１４，１１４，２１４を中心に互いに同軸上でそれぞれの内部自由端４６，１４６，２４６およびそれぞれの外部自由端４８，１４８，２４８へ延在するように直立状態を維持する。内壁４４，１４４の自由端４６，１４６は、図２および図４に示されるように、長手軸１４，１１４に対して傾斜した円錐台形の第１の部分３８，１３８と、第１の部分３８，１３８から径方向外側へ概してピンボア軸３０，１３０に対して平行に延在する平坦な第２の部分４０，１４０とを有して構成され得る。その他の場合においては、図６に示されるように、内壁２４２の自由端２４６は、円錐台形の部分を含むことなく自由端２４６の全体にわたって延在する平坦な部分２４０を有して形成され得る。

部分的に構築された本体１２，１１２，２１２を形成する、もしくは設けると、さらなる処理として、外壁４４，１４４，２４４の自由端４８，１４８，２４８が径方向内側に面し、外壁４４，１４４，２４４の端部が内壁４２，１４２，２４２の自由端４６，１４６，２４６と軸方向に配列されて重なる関係となるように、外壁４４，１４４，２４４の部分５０，１５０，２５０を径方向内側に延在させることが含まれ、これによって外壁４４，１４４，２４４の重なった部分が内壁４２，１４２，２４２の自由端４６，１４６，２４６に当接または近接する。変位処理は、例示であって限定でない折り曲げ／曲げもしくは圧延処理を含む任意の適切な変位処理によって行われ得る。冷却空洞２２，１２２，２２２を完全に密封した冷却空洞とすることが意図される場合、変位処理を行う前に、冷却媒体５１，１５１，２５１が内壁４２，１４２，２４２と外壁４４，１４４，２４４との間のチャネルに配置され得て、これにより、変位処理が完了して次の以下に記載される接着処理が完了すると、冷却媒体５１，１５１，２５１が冷却空洞２２，１２２，２２２内に密封される。冷却媒体５１，１５１，２５１は、固体、流体、もしくは個体粒子と流体との混合物を含む金属含有冷却組成物などの任意の適切な冷却媒体として提供され得る。

外壁４４，１４４，２４４の部分を変位させると、第１の部分３８，１３８および第２の部分４０，１４０（継ぎ目２２４に関しては部分２４０のみ）に沿って延長在する継ぎ目２４，１２４，２２４と外壁４４，１４４，２４４が接着および密封される。接着は、継ぎ目２４，１２４，２２４の接着および密封の両方を行うろう付け材料５２，１５２，２５２を使用した任意の適切なろう付け処理によって行うのが好ましく、極度の温度、圧力、応力、および燃焼ガスによる腐食性／浸食性の影響に耐える能力がピストン本体１２，１１２，２１２の基材よりも向上した材料特性を有するろう付け材料が外側表面層に付与される。このようなことから、燃焼ボウル縁部領域１９，１１９，２１９の接着継ぎ目２４，１２４，２２４は、ろう付け材料５０，１５０，２５０の外側層を含み、熱影響部分を接着継ぎ目２４，１２４，２２４の真隣にも施すことにより、使用時における燃焼ボウル縁部領域１９，１１９，２１９の摩耗および性能特性が向上する。当然ながら、上述のように、接着継ぎ目２４，１２４，２２４、たとえば上述の熱影響ゾーンをもたらす溶接、または接着剤／糊など、背着継ぎ目２４，１２４，２２４を形成するために他の処理を利用することができる。実施形態に応じて、燃焼ボウル縁部１９，１１９，２１９は、全体的もしくは実質的に環状の内壁４２（図１）によって、または全体的もしくは実質的に環状の外壁１４４（図３）によって、または環状の内壁２４２と環状の外壁２４４との組み合わせ（図５）によって形成することができる。

接着継ぎ目２４，１２４，２２４が形成されると、ピストン本体１２，１１２，２１２に対して、窪んだ環状チャネル３６，１３６，２３６とともに燃焼ボウル縁部領域１９，１１９，２１９の仕上げ面を形成するために内壁４２，１４２，２４２を加工すること、および所望のリング溝を形成するために特に外リング状ベルト領域２０，１２０，２２０で外壁４４，１４４，２４４を加工することなどを含む、さらなる処理を行うことができる。

明らかに、上記の教示に鑑み、本発明に対しては多くの変更や変形を行うことができる。このため、添付の請求項の範囲内において、上で具体的に説明した態様以外の方法で発明は実施され得る。

Claims

内燃機関のピストンであって、
上方燃焼面と前記上方燃焼面から延びる燃焼ボウルとを有するピストン本体と、
前記上方燃焼面に隣接する少なくとも１つのピストンリングを受けるように構成されるリング状ベルト領域と、
前記リング状ベルト領域と径方向において整列するように構成される冷却空洞と、
前記上方燃焼面と前記燃焼ボウルとの間に延在する環状の燃焼ボウル縁部領域と、
前記燃焼ボウル縁部領域から径方向外側へ前記冷却空洞に向けて延在する接着継ぎ目とを備え、前記接着継ぎ目は、前記ピストン本体を囲う材料と比して、燃焼ガスによる極度の温度、圧力、応力、ならびに高腐食作用および高浸食作用に耐える向上した能力を伴う材料特性を有する、ピストン。
前記接着継ぎ目は、第１の部分および第２の部分に沿って延在し、前記第１の部分は前記第２の部分に対して傾斜する、請求項１に記載のピストン。
前記第１の部分は円錐台形であり、前記第２の部分は平坦である、請求項２に記載のピストン。
前記第１の部分は、前記上方燃焼面から径方向外側へ前記冷却空洞に向けて分かれる、請求項３に記載のピストン。
前記第２の部分は前記第１の部分から径方向外側へ前記冷却空洞に向けて延在する、請求項４に記載のピストン。
前記第１の部分は、前記リング状ベルト領域から径方向外側へ前記上方燃焼面に向けて分かれる、請求項３に記載のピストン。
前記第２の部分は、前記第１の部分から径方向外側へ前記冷却空洞に向けて延在する、請求項６に記載のピストン。
前記ピストン本体は中心長手軸に沿って延在し、前記第２の部分は前記中心長手軸を横断して延在する、請求項２に記載のピストン。
前記冷却空洞は上面を有し、前記第２の部分は前記上面と同一平面の延長上に延在する、請求項８に記載のピストン。
前記第１の部分は、前記中心長手軸に対して傾斜した関係で延在する、請求項８に記載のピストン。
前記接着継ぎ目に配置されるろう付け材料をさらに備え、前記ろう付け材料は、前記ピストン本体に比して、高温に耐える向上した特性を有する、請求項１に記載のピストン。
内燃機関のピストンを構築する方法であって、
共通の中心長手軸に沿ってそれぞれの自由端に向けて互いに同軸で延在する環状の内壁と環状の外壁とを有するピストン本体を設けるステップと、
前記環状の外壁の環状の部分を径方向内側に変位させ、前記環状の外壁の部分を前記環状の内壁の自由端に重ねるステップと、
前記環状の内壁の自由端と前記外壁の重なった環状の部分との間に接着継ぎ目を形成し、前記燃焼ボウル縁部領域から径方向外側へ冷却空洞に向けて前記接着継ぎ目を延在させるステップとを備える、方法。
第１の部分および第２の部分に沿って延在し、前記第１の部分は前記第２の部分に対して傾斜した前記接着継ぎ目を形成するステップをさらに備える、請求項１２に記載の方法。
円錐台形の前記第１の部分および平坦な前記第２の部分を形成するステップをさらに備える、請求項１３に記載の方法。
前記上方燃焼面から径方向外側へ前記冷却空洞に向けて分かれる前記第１の部分を形成するステップをさらに備える、請求項１４に記載の方法。
前記第１の部分から径方向外側へ前記冷却空洞に向けて延在する前記第２の部分を形成するステップをさらに備える、請求項１５に記載の方法。
前記リング状ベルト領域から径方向外側へ前記上方燃焼面に向けて分かれる前記第１の部分を形成するステップをさらに備える、請求項１４に記載の方法。
前記第１の部分から径方向外側へ前記冷却空洞に向けて延在する前記第２の部分を形成するステップをさらに備える、請求項１７に記載の方法。
前記中心長手軸を横断して延在する前記第２の部分を形成するステップをさらに備える、請求項１３に記載の方法。
上面を有する前記冷却空洞と、前記上面と同一平面の延長上に延在する前記第２の部分とを形成するステップをさらに備える、請求項１９に記載の方法。
前記中心長手軸に対して傾斜した関係で延在する前記第１の部分を形成するステップをさらに備える、請求項１９に記載の方法。
前記ピストン本体に比して高温に耐える向上した特性を有するろう付け材料を用いたろう付け処理において、接着継ぎ目を形成するステップをさらに備える、請求項１２に記載の方法。