JP2020076409A - 付加的な製造技術を使用して作製されるピストン - Google Patents
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Abstract
Description
この出願は、2013年4月5日に出願された米国出願連続番号第61/808,976号の利益を請求しており、その開示は本願明細書において参照により援用される。
1.発明の分野
本発明は一般に、内燃機関のためのピストンと、内燃機関のためのピストンを作製する方法とに関する。
エンジン製造業者は、エンジン効率および性能を向上させる要求の増加に直面しており、これらの要求の増加は、燃費を向上すること、燃料の燃焼を向上すること、オイル消費を低減すること、および、車両の車室を暖めるようその後の使用のための排気温度を増加することを含むがこれらに限定されない。直接噴射、スーパーチャージャおよび/またはターボチャージャのような先進技術がこれらの目的の1つ以上を達成するために使用されている。このような先進技術の一般的な効果は燃焼圧力および温度の増加である。いくつかのピストン製造業者は、鋼のピストン体を作製し、かつ、エンジンの動作の間の冷却のためにそれらの鋼のピストン体に1つ以上のオイルギャラリを設けることに向いている。さらに増加した燃焼圧力および温度においてピストンが動作することを可能にするよう、オイルギャラリの性能を向上させる持続的な必要性が存在する。
本発明の局面は、内燃機関のためのモノブロックピストン体を作製する方法を提供する。上記方法は、ピストン体の第1のピースを鋳造または鍛造するステップを含む。上記方法は、付加的な製造プロセスによってピストン体の第2のピースを作製するステップを継続する。その後、上記方法は、第1および第2のピースを一緒に接合するステップに進む。
いくつかの図にわたって同様の数字が対応する部分を示す図を参照して、図1〜図4は、本発明の1つの局面に従って構築されるピストン体20を示す。より特定的には、その最終形態において、モノブロック設計の図1〜図4の例示的なピストン体20は、一体のピストン体20を提供するようすべて互いに一体で接続されるクラウン部分22と、スカート部分24の対と、ピンボス26の対とを含んでおり、直接金属レーザ焼結(DMLS:direct metal laser sintering)のような付加的な製造プロセスにより部分的に形成される。例示的な実施形態のピストン体20は、ディーゼル燃料の圧縮点火内燃機関との使用のために構成される。しかしながら、代替的にピストン体は、たとえば火花点火または圧縮点火の2または4ストロークの内燃機関を含むある範囲の異なるタイプの内燃機関との使用のために構成され得るということが認識されるべきである。
焼ボウル30が形成された上部燃焼表面を有する。燃焼ボウル30は任意の好適な形状ま
たは構成を有し得、かつ、ピストン体が設計される特定の用途に依存してクラウン部分は代替的に燃焼ボウルなしで形成され得るということが認識されるべきである。
22になるように形成され得、これにより、溝28を形状決めするのに必要な機械加工を除去または少なくとも低減する。これにより、生産効率の増加およびコストの低減が可能になり得る。
Claims (15)
- 内燃機関のためのピストン体を作製する方法であって、
ピストン体の部分を鋳造または鍛造するステップと、
前記ピストン体の鋳造または鍛造された部分上に前記ピストン体の残りを構築するよう付加的な製造プロセスによって金属粉を溶融するステップとを含む、方法。 - 当該付加的なプロセスは直接金属レーザ焼結である、請求項1に記載の方法。
- 前記ピストン体の鋳造または鍛造された部分は、スカート部分の対とピンボスの対とを含んでおり、前記付加的な製造プロセスによって構築された前記ピストンの部分は、上部燃焼表面と少なくとも部分的に封入されたオイルギャラリとを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記金属粉は、前記ピストン体の鋳造または鍛造された部分とは異なる材料のものである、請求項1に記載の方法。
- 内燃機関のためのモノブロックピストン体を作製する方法であって、
前記ピストン体の第1のピースを鋳造または鍛造するステップと、
付加的な製造プロセスによって前記ピストン体の第2のピースを作製するステップと、
前記第1および第2のピースを一緒に接合するステップとを含む、方法。 - 鋳造または鍛造された前記第1のピースは、スカート部分の対とピンボスの対とを含んでおり、前記付加的な製造プロセスによって作製された前記第2のピースは、上部燃焼表面と少なくとも部分的に封入されたオイルギャラリとを含む、請求項5に記載の方法。
- 前記ピストン体の前記第2のピースを作製するために使用される前記付加的な製造プロセスは直接金属レーザ焼結である、請求項5に記載の方法。
- 直接金属レーザ焼結によって前記ピストン体の前記第2のピースを作製するステップと、前記第1および第2のピースを一緒に接合するステップとは、前記第2のピースの材料が前記第1のピース上に直接的に形成される状態で、互いに同時に行われる、請求項7に記載の方法。
- 直接金属レーザ焼結によって前記ピストン体の前記第2のピースを作製するステップは、前記第1のピースの表面上に金属粉を溶融することを含む、請求項8に記載の方法。
- 前記ピストン体の前記第1および第2のピースは溶接によって一緒に接合される、請求項7に記載の方法。
- 前記第1および第2のピースを一緒に接合するステップは、前記第1および第2のピースを一緒に溶接することとしてさらに規定される、請求項5に記載の方法。
- 前記第1および第2のピースを一緒に接合する溶接は摩擦溶接である、請求項11に記載の方法。
- 内燃機関のためのモノブロックピストン体であって、
スカート部分の対およびピンボスの対を含む第1のピースと、上部燃焼表面および少なくとも部分的に封入されたオイルギャラリを有するクラウン部分を含む第2のピースとを含み、
前記第1および第2のピースは、前記上部燃焼表面とは反対の前記オイルギャラリの側上に存在する接合部にて一緒に接合される、モノブロックピストン体。 - 前記第1および第2のピースは異なる材料から形成される、請求項13に記載のモノブロックピストン体。
- 前記第2のピースの材料は、前記第1のピースの材料と比較して、増加した耐酸化性を有する、請求項14に記載のモノブロックピストン体。
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