JP4835685B2 - ピストン用クーリングチャンネル形成方法及び内燃機関用ピストン - Google Patents

Description

本発明は、ピストン内に埋設されることでピストン内部に冷却媒体流通のための冷却流路を形成するピストン冷却流路形成用環状体を用いたピストン用クーリングチャンネル形成方法及び内燃機関用ピストンに関する。

内燃機関運転時に高温化するピストンを冷却するためにピストン内にオイルを流通させるクーリングチャンネルが形成されることがある（例えば特許文献１，２参照）。このクーリングチャンネルの形成手法としては、ピストン内にピストン冷却流路形成用の環状体を鋳込むなどして埋設し、その後、この環状体内の冷却流路用空間に貫通するように、ピストン外部からドリル等の機械加工にて穿孔することで連通路及び開口を形成している。
特開平４−２０３４６３号公報（第２−３頁、図１−４） 特開２００７−１３２３００号公報（第３−４頁、図１−３，６）

このようにドリル等の機械加工にて穿孔する場合、穿孔が終了間近となりピストンから環状体にドリル刃が移行すると、環状体にはピストンとの接合面から剥離される方向の力がドリル刃から与えられることになる。

このため穿孔完了後には、ピストンと環状体との接合面、特に穿孔された開口周りに剥離部分が生じることがある。この剥離幅が大きい場合には、ピストンが内燃機関に組み込まれた後に内燃機関運転に伴ってピストンが往復運動を行うと、剥離部分と接合部分との境界部分に慣性力振動による応力が集中して剥離部分が拡大するおそれがある。

特にピストンとしてアルミニウム合金内に鉄合金製の環状体を鋳込んだ場合には、アルミニウム合金穿孔用のドリルにてそのまま環状体まで穿孔すると環状体の剥離が生じ易い。このためアルミニウム合金を穿孔した後に鉄合金穿孔用のドリルに取り替えるといった作業性上の問題が発生し、剥離を生じさせずに効率的に穿孔処理することは困難である。又、例えドリルを鉄合金穿孔用に取り替えても完全に剥離を防止できるとは限らない。

特許文献１，２では、追加的な放電加工や内部空間膨出部の存在により、穿孔加工時のバリ発生によるクーリングチャンネル内でのオイル流動性低下を防止することはできる。しかし剥離に対する対処、特にピストンを内燃機関に適用した場合における剥離の拡大阻止については対策がなされていない。

本発明は、ピストン冷却流路形成用環状体を埋設したピストンにおいて、ピストン冷却流路形成用環状体の開口加工時に開口周りの接合面に剥離を生じたとしても、その接合面の剥離拡大を阻止することを目的とするものである。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用・効果について記載する。
請求項１に記載のピストン用クーリングチャンネル形成方法は、冷却媒体流通のための冷却流路を形成するピストン冷却流路形成用の環状体であって外部と冷却媒体の給排を行う開口が形成される開口用壁部が前記環状体全体の中心軸に沿った方向に形成された軸方向壁部を介して段差状態で周囲の壁部に包囲される形状を有した環状体を、前記中心軸に沿った方向において前記冷却流路の内側に向け突出し前記環状体の周方向及び径方向において部分的に形成されたピストンの凸部の頂面に前記開口用壁部が接触するとともに同凸部の側面に前記軸方向壁部が接触する態様で前記ピストンの内部に埋設し、前記ピストンの底面側から前記環状体に向けてドリル刃にて穿孔することで外部と前記冷却流路との間で冷却媒体の給排を行うための連通路を前記ピストンに形成するとともに前記開口用壁部に前記開口を形成して前記冷却流路と前記連通路とを接続することを特徴とする。
請求項２に記載のピストン用クーリングチャンネル形成方法は、冷却媒体流通のための冷却流路を形成するピストン冷却流路形成用の環状体であって外部と冷却媒体の給排を行う開口が形成される開口用壁部が前記環状体全体の中心軸に沿った方向に形成された軸方向壁部を介して段差状態で周囲の壁部に包囲される形状を有した環状体を、前記中心軸に沿った方向において前記冷却流路の外側に向け窪んで前記環状体の周方向及び径方向において部分的に形成されたピストンの凹部の底面に前記開口用壁部が接触するとともに同凹部の側面に前記軸方向壁部が接触する態様で前記ピストンの内部に埋設し、前記ピストンの底面側から前記環状体に向けてドリル刃にて穿孔することで外部と前記冷却流路との間で冷却媒体の給排を行うための連通路を前記ピストンに形成するとともに前記開口用壁部に前記開口を形成して前記冷却流路と前記連通路とを接続することを特徴とする。

請求項１及び２に係るピストン冷却流路形成用環状体は、開口が形成される開口用壁部が前記軸方向壁部を介して段差状態で周囲の壁部に包囲されている。この環状体をピストン内に埋設し、ピストンの底面側から環状体に向けてドリル刃にて穿孔することで環状体の開口用壁部に開口を形成した場合にも、開口周りにてピストンとの接合面から剥がれることがある。

したがって、このように開口周りにて壁部が剥がれたピストンが内燃機関等に適用された場合には、ピストンの往復運動により、開口周辺では前述したごとく剥がれた壁部に対してその剥離部分を拡大する力が作用する。したがって軸方向壁部より中央側の壁部については剥離部分は一時的に拡大することになる。

しかし、その剥離が開口形成位置の周りに形成されている軸方向壁部に到達すると、剥がれた壁部の慣性力振動による応力は、軸方向壁部とピストンとの接合面に平行なものとなる。このため前記応力は剥離部分と接合部分との境界部分に集中せず、剥離力は極めて小さくなり、前記応力のほとんどは軸方向壁部とピストンとの接合面全体に対する剪断力に変化する。この剪断力によって接合部を破壊する場合は、剥離力とは比較にならないほど極めて大きな力が必要となる。このため実際には軸方向壁部とピストンとの接合面ではこれ以上剥離が拡大することはない。

このことから請求項１及び２に係る発明によれば、ピストン冷却流路形成用環状体が埋設されたピストンにおいて、ピストン冷却流路形成用環状体の開口加工時に開口周りの接合面に剥離を生じたとしても、その接合面の剥離拡大を阻止することができる。
したがってピストン内にクーリングチャンネルが存在していても、上述のごとくクーリングチャンネルが形成されることにより、冷却効率が高く、かつ耐久性の高いピストンにすることができる。

また、請求項１に係る発明においては、環状体を、ピストン冷却流路形成用環状体全体の中心軸に沿った方向において冷却流路の内側に向け突出し環状体の周方向及び径方向において部分的に形成されたピストンの凸部の頂面に開口用壁部が接触するとともに同凸部の側面に軸方向壁部が接触する態様でピストンの内部に埋設するようにしている。一方、請求項２に係る発明においては、環状体を、ピストン冷却流路形成用環状体全体の中心軸に沿った方向において冷却流路の外側に向け窪んで環状体の周方向及び径方向において部分的に形成されたピストンの凹部の底面に開口用壁部が接触するとともに同凹部の側面に軸方向壁部が接触する態様でピストンの内部に埋設するようにしている。これにより、請求項１及び２に係る発明によっては、容易に、開口用壁部が前記軸方向壁部を介して段差状態で周囲の壁部に包囲される形状をなすものとすることができる。

請求項３に記載のピストン用クーリングチャンネル形成方法は、請求項１又は２に記載のピストン用クーリングチャンネル形成方法において、前記開口用壁部及び前記軸方向壁部がプレス加工により成型される金属製のものを前記環状体として用いることを特徴とする。

このようにピストン冷却流路形成用環状体として金属製のものを用いれば、前述したごとくの開口用壁部及びその周囲の軸方向壁部の形状はプレス加工により容易に形成することができる。

請求項４に記載のピストン用クーリングチャンネル形成方法は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のピストン用クーリングチャンネル形成方法において、前記開口用壁部及び前記軸方向壁部以外の部分が金属板を曲げ加工することにより成型される金属製のものを前記環状体として用いることを特徴とする。

このようにピストン冷却流路形成用環状体として金属製のものを用いれば、ピストン冷却流路形成用環状体における開口用壁部及び軸方向壁部以外の部分の形状については、金属板の曲げ加工にて容易に形成することができる。

請求項５に記載のピストン用クーリングチャンネル形成方法は、請求項４に記載のピストン用クーリングチャンネル形成方法において、前記曲げ加工は、プレス加工又はロール加工であることを特徴とする。

曲げ加工は、プレス加工又はロール加工にて実現でき、金属板からピストン冷却流路形成用環状体を容易に形成することができる。
請求項６に記載のピストン用クーリングチャンネル形成方法は、請求項１〜５のいずれか一項に記載のピストン用クーリングチャンネル形成方法において、ピストンはアルミニウム合金製であり、鉄合金製の前記環状体自身を鋳込むことで同環状体を前記ピストン内に埋設することを特徴とする。

このように鉄合金製のピストン冷却流路形成用環状体がアルミニウム合金製のピストンに鋳込まれる場合に、前述した開口周りでの剥離が生じ易くなるが、開口用壁部が前記軸方向壁部を介して段差状態で周囲の壁部に包囲される形状をなすことにより、剥離したとしても剥離の拡大を阻止できる。

請求項７に記載のピストン用クーリングチャンネル形成方法は、請求項６に記載のピストン用クーリングチャンネル形成方法において、前記環状体自身を、前記ピストンの外周面に一部が露出する耐摩環の背後に一体化させて前記冷却流路を形成した状態にて鋳込むことにより、同環状体を前記ピストン内に埋設することを特徴とする。

このようにピストン冷却流路形成用環状体を、耐摩環と共に冷却流路を形成した状態にてピストン内に埋設することができ、小型のピストン内の狭隘な場所にも容易に配置できると共に、前述したごとく剥離の拡大を阻止できる。

請求項８に記載の内燃機関用ピストンは、請求項１〜７のいずれか一項に記載のピストン用クーリングチャンネル形成方法にて形成されたピストン用クーリングチャンネルを有することを特徴とする。

このようなピストン用クーリングチャンネルを有することにより、冷却効率が高く、かつ耐久性の高い内燃機関用ピストンを実現できる。
請求項９に記載の内燃機関用ピストンは、内燃機関用ピストンであって、冷却媒体流通のための冷却流路を形成するピストン冷却流路形成用の環状体が内部に埋設され、前記ピストンの底面側から前記環状体に向けて延びるドリル孔によって外部と前記冷却流路との間で冷却媒体の給排を行うための連通路が形成されるとともに前記冷却流路と前記連通路とを接続する開口が前記環状体に形成されてなるピストン用クーリングチャンネルを有し、前記環状体は、前記開口が形成される開口用壁部が前記環状体全体の中心軸に沿った方向に形成された軸方向壁部を介して段差状態で周囲の壁部に包囲される形状を有してなるとともに、前記中心軸に沿った方向において前記冷却流路の内側に向け突出し前記環状体の周方向及び径方向において部分的に形成された前記ピストンの凸部の頂面に前記開口用壁部が接触するとともに同凸部の側面に前記軸方向壁部が接触する態様で前記ピストンの内部に埋設してなることを特徴とする。
請求項１０に記載の内燃機関用ピストンは、内燃機関用ピストンであって、冷却媒体流通のための冷却流路を形成するピストン冷却流路形成用の環状体が内部に埋設され、前記ピストンの底面側から前記環状体に向けて延びるドリル孔によって外部と前記冷却流路との間で冷却媒体の給排を行うための連通路が形成されるとともに前記冷却流路と前記連通路とを接続する開口が前記環状体に形成されてなるピストン用クーリングチャンネルを有し、前記環状体は、前記開口が形成される開口用壁部が前記環状体全体の中心軸に沿った方向に形成された軸方向壁部を介して段差状態で周囲の壁部に包囲される形状を有してなるとともに、前記中心軸に沿った方向において前記冷却流路の外側に向け窪んで前記環状体の周方向及び径方向において部分的に形成された前記ピストンの凹部の底面に前記開口用壁部が接触するとともに同凹部の側面に前記軸方向壁部が接触する態様で前記ピストンの内部に埋設してなることを特徴とする。
請求項９及び１０に係るピストン冷却流路形成用環状体は、開口用壁部が前記軸方向壁部を介して段差状態で周囲の壁部に包囲されている。この環状体をピストン内に埋設し、ピストンの底面側から環状体に向けて延びるドリル孔によって同環状体に冷却流路と連通路とを接続する開口が形成された場合にも、開口周りにてピストンとの接合面から剥がれることがある。
したがって、このように開口周りにて壁部が剥がれたピストンが内燃機関等に適用された場合には、ピストンの往復運動により、開口周辺では前述したごとく剥がれた壁部に対してその剥離部分を拡大する力が作用する。したがって軸方向壁部より中央側の壁部については剥離部分は一時的に拡大することになる。
しかし、その剥離が開口形成位置の周りに形成されている軸方向壁部に到達すると、剥がれた壁部の慣性力振動による応力は、軸方向壁部とピストンとの接合面に平行なものとなる。このため前記応力は剥離部分と接合部分との境界部分に集中せず、剥離力は極めて小さくなり、前記応力のほとんどは軸方向壁部とピストンとの接合面全体に対する剪断力に変化する。この剪断力によって接合部を破壊する場合は、剥離力とは比較にならないほど極めて大きな力が必要となる。このため実際には軸方向壁部とピストンとの接合面ではこれ以上剥離が拡大することはない。
このことから請求項９及び１０に係る発明によれば、ピストン冷却流路形成用環状体が埋設されたピストンにおいて、ピストン冷却流路形成用環状体の開口加工時に開口周りの接合面に剥離を生じたとしても、その接合面の剥離拡大を阻止することができる。
したがってピストン内にクーリングチャンネルが存在していても、冷却効率が高く、かつ耐久性の高いピストンにすることができる。
また、請求項９に係る発明においては、環状体を、ピストン冷却流路形成用環状体全体の中心軸に沿った方向において冷却流路の内側に向け突出し環状体の周方向及び径方向において部分的に形成されたピストンの凸部の頂面に開口用壁部が接触するとともに同凸部の側面に軸方向壁部が接触する態様でピストンの内部に埋設してなるようにしている。一方、請求項１０に係る発明においては、環状体を、ピストン冷却流路形成用環状体全体の中心軸に沿った方向において冷却流路の外側に向け窪んで環状体の周方向及び径方向において部分的に形成されたピストンの凹部の底面に開口用壁部が接触するとともに同凹部の側面に軸方向壁部が接触する態様でピストンの内部に埋設してなるようにしている。これにより、請求項９及び１０に係る発明によっては、容易に、開口用壁部が前記軸方向壁部を介して段差状態で周囲の壁部に包囲される形状をなすものとすることができる。

［実施の形態１］
図１は、上述した発明が適用されたピストン２の縦断面図である。このピストン２は、内燃機関、ここではディーゼルエンジンに用いられるものであり、アルミニウム合金からなるピストン本体４にクーリングチャンネル付耐摩環６を鋳込んである。

クーリングチャンネル付耐摩環６は耐摩環本体８とピストン冷却流路形成用環状体１０とから構成されている。
耐摩環本体８は図２に示すごとくの鉄合金製の環状体であり、外周面８ａにはトップリング溝８ｂが形成されている。図２の(ａ)は正面図、(ｂ)は斜視図、(ｃ)は平面図、(ｄ)は底面図である。

ピストン冷却流路形成用環状体１０は、ピストン２に埋設される前の形状は、図３に示すごとくの鉄合金製の環状体であり、板材を曲げ加工して断面Ｕ字状に形成されている。図３の(ａ)は正面図、(ｂ)は背面図、(ｃ)は斜視図、(ｄ)は平面図、(ｅ)は底面図である。このピストン冷却流路形成用環状体１０には、底面側に軸回りに１５０°の間隔で２ヶ所、開口形成位置１２が設けられている。

図４の拡大縦断面図に示すごとく、各開口形成位置１２は、ピストン冷却流路形成用環状体１０全体の中心軸Ｘに沿った方向に、開口形成位置１２における壁部全体が内側に窪んだ凹部１４を形成している。このことにより、各開口形成位置１２は、中心軸Ｘに沿った方向に形成された軸方向壁部１６を介して段差状態で周囲の壁部に包囲されている形状となっている。尚、図４の(ａ)は図３におけるＡ−Ａ線断面図、(ｂ)はＢ−Ｂ線断面図である。又、前記図１の断面図についても、この２ヶ所の開口形成位置１２を通過する断面にて示している。

図２に示した構成の耐摩環本体８の内周面８ｃに対して、ピストン冷却流路形成用環状体１０は外周端縁部１０ａ，１０ｂを接合することにより耐摩環本体８と一体化され、図５に示すごとくのクーリングチャンネル付耐摩環６を形成している。この接合は、例えば溶接にてなされる。この接合により、耐摩環本体８とピストン冷却流路形成用環状体１０との間には、図６の縦断面図に示すごとく環状の冷却流路用空間１８が形成されることになる。

このクーリングチャンネル付耐摩環６がアルミニウム合金にて鋳込まれ、更に切削などの加工により外形が加工されて、図６に示したごとくのピストン本体４が形成される。このようにクーリングチャンネル付耐摩環６が鋳込まれているピストン本体４に対して、図７の(ａ)、(ｂ)に示す部分拡大図のごとく、下方からドリル刃２０にて２ヶ所の開口形成位置１２に向かって穿孔加工することにより、図１に示したごとくのオイル導入孔２２及びオイル排出孔２４とを形成する。

軸方向壁部１６を介して段差状態で周囲の壁部に包囲されている２ヶ所の開口形成位置１２は、それぞれオイル導入孔２２及びオイル排出孔２４の穿孔加工の最後に開口される。このように各開口形成位置１２は、外部と冷却媒体（ここではオイル）の給排を行う開口を形成するための開口形成位置となっている。

したがってドリル加工において、ドリル刃２０の先端はピストン本体４を穿孔した最後に、図７の(ｂ)に示したごとく各開口形成位置１２を貫通する。このことにより図８の拡大図(ａ)に示すごとく、環状の冷却流路用空間１８に開放する開口２２ａ，２４ａを形成して、冷却流路用空間１８への連通路としてオイル導入孔２２及びオイル排出孔２４を完成する。このことにより冷却流路用空間１８は実際に冷却流路２６となる。

このようにして図１に示したピストン２が完成する。このピストン２を内燃機関、ここではディーゼルエンジンに適用することにより、オイル導入孔２２には下方のシリンダブロック側に設けられた破線（図１）で示すオイル噴射口２８からオイル噴射がなされ、オイル導入孔２２から開口２２ａを介して冷却流路２６内にオイルが導入される。そして冷却流路２６内を流れたオイルは、開口２４ａからオイル排出孔２４を介して、ピストン２の下側に排出される。

ピストン冷却流路形成用環状体１０は次のように成形される。すなわち、まず、図９の平面図に示すごとく、鉄合金製の金属板である板状環状体３０に対して、前述したごとくに開口２２ａ，２４ａを形成するための開口形成位置１２にプレス加工にて凹部１４を形成する。

このように凹部１４が形成された板状環状体３０を、凹部１４以外の部分についてプレスやロールなどによる曲げ加工により、図３，４に示したピストン冷却流路形成用環状体１０の全体形状に加工する。

尚、板状環状体３０の全体に対する曲げ加工の後に、プレス加工にて凹部１４を形成しても良い。
このように形成されたピストン冷却流路形成用環状体１０を、耐摩環本体８の内周面８ｃに溶接することによりクーリングチャンネル付耐摩環６が完成する。

このクーリングチャンネル付耐摩環６は、前述したごとく耐摩環本体８の外周面８ａが外側に露出した状態でピストン本体４内に鋳込まれる。
このようにして形成されたピストン本体４が内燃機関に適用されると、内燃機関運転時にはピストン本体４に鋳込まれたクーリングチャンネル付耐摩環６はその全体の軸方向（中心軸Ｘと同じ）において振動する。このことによりピストン冷却流路形成用環状体１０の開口形成位置１２に対してもピストン冷却流路形成用環状体１０全体の中心軸Ｘに沿った方向での振動が加えられることになる。

ピストン冷却流路形成用環状体１０の開口形成位置１２においては、図７に示したごとくドリル加工によりピストン本体４の下側から開口２２ａ，２４ａが穿孔されており、図８の(ａ)に示したごとく開口２２ａ，２４ａ周りにおいて壁部の縁部２２ｂ，２４ｂがピストン本体４から剥離している可能性がある。図８の(ａ)では、鋳込み時に開口形成位置１２に注入されたアルミニウム合金溶湯により形成されたピストン本体４の凸部４ａの先端面４ｂから、ピストン冷却流路形成用環状体１０の縁部２２ｂ，２４ｂが開口２２ａ，２４ａ周りにて剥離している状態を示している。

この状態で内燃機関のシリンダ内にてピストン２が往復運動することにより慣性力振動がピストン冷却流路形成用環状体１０に加わると、縁部２２ｂ，２４ｂの慣性力により凸部４ａの先端面４ｂに対して縁部２２ｂ，２４ｂを垂直に分離する力、すなわち剥離力が生じ、縁部２２ｂ，２４ｂと先端面４ｂとの間の剥離が外側に拡大する。

そして剥離が先端面４ｂの外周側の角部Ｐに到達すると、ピストン冷却流路形成用環状体１０とピストン本体４との接合面は、軸方向壁部１６と凸部４ａの外周面４ｃとの間となる。この外周面４ｃは鋳込み時に軸方向壁部１６の形状に対応したものとなっており、軸方向（中心軸Ｘ方向と同じ）に沿った面である。このためピストン２の往復運動により縁部２２ｂ，２４ｂの慣性力により生じる力は、剥離力ではなく剪断力となる。

この剪断力は、軸方向壁部１６と凸部４ａとを接合面に沿って破壊する力であるが、この剪断破壊には極めて大きな力が必要となる。このため実際には、凸部４ａに対するピストン冷却流路形成用環状体１０の分離は外側の角部Ｐの位置で停止することになる。

背景技術における前記特許文献２では、開口形成位置周りの段差は、剥離拡大を対策するためのものではないので、ピストン冷却流路形成用環状体全体の中心軸に沿った方向に形成された軸方向壁部とは異なる壁部がある。このため前記特許文献２の構成では、本実施の形態のごとくの剥離力の大きな低減効果は生じることはなく、剥離の拡大を阻止できない。

以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．ピストン冷却流路形成用環状体１０は、その壁部に形成された開口形成位置１２が、ピストン冷却流路形成用環状体１０全体の軸（中心軸Ｘ）方向に沿った方向に形成された軸方向壁部１６を介して段差状態で周囲の壁部に包囲されている。したがって前述したごとく、ピストン本体４内に埋設された状態のピストン冷却流路形成用環状体１０に対して、その開口形成位置１２に、図７に示したごとく機械加工（ここではドリル加工）にて開口２２ａ，２４ａを形成した場合に、開口２２ａ，２４ａ周りの壁部は、ピストン本体４との接合面から剥がれることがある。

このような剥がれが図８の(ａ)に示したごとく生じると、この剥がれ部分が、内燃機関のピストン２として往復運動することにより次第に拡大するおそれがある。
しかし図８の(ｂ)に示したごとく、その剥がれが周囲の軸方向壁部１６に到達すると、振動する慣性力は、軸方向壁部１６に対して剥離力を生じない方向、すなわち剪断力となる。このため軸方向壁部１６を凸部４ａから剥離する力はほとんど無くなり、あるいは全く無くなり、軸方向壁部１６とピストン本体４との接合面の剥離はこれ以上拡大しない。

このことからピストン冷却流路形成用環状体１０をピストン本体４に埋設することにより形成したピストン２は、ドリル加工などの機械加工によってピストン冷却流路形成用環状体１０に開口２２ａ，２４ａを形成しても、開口２２ａ，２４ａ周りでの接合面の剥離を拡大させることがない。

（ロ）．開口形成位置１２は、その壁部全体が中心軸Ｘ方向にて内側に窪んだ凹部１４として形成されている。このことにより、プレス加工などにより、開口形成位置１２が軸方向壁部１６を介して段差状態で周囲の壁部に包囲されている形状を、容易に実現することができる。

更にピストン冷却流路形成用環状体１０において、開口形成位置１２以外の形状については、プレスやロールなどによる曲げ加工にて容易に形成することができる。
（ハ）．ピストン２は、鉄合金製のピストン冷却流路形成用環状体１０がアルミニウム合金製のピストン本体４に鋳込まれることで形成されている。このため開口２２ａ，２４ａを穿孔する際に前述した剥離が生じ易くなるが、このような場合も、開口形成位置１２が軸方向壁部１６を介して段差状態で周囲の壁部に包囲されている形状であることにより、剥離したとしても前述のごとく剥離拡大を阻止できる。

（ニ）．ピストン冷却流路形成用環状体１０は、耐摩環本体（請求項の耐摩環に相当）８と共に冷却流路２６を形成した状態にてピストン本体４内に埋設されている。このためピストン２が小型化されたものであっても、そのピストン２内の狭隘な場所にも容易に配置できると共に、効果的に剥離拡大を阻止できる。

（ホ）．前述したごとくピストン用クーリングチャンネル形成方法として、ピストン冷却流路形成用環状体１０をピストン本体４内に埋設してクーリングチャンネル用の冷却流路用空間１８を形成し、その後にドリル刃２０により開口形成位置１２に向けて穿孔することでピストン用クーリングチャンネルを形成している。このようなピストン用クーリングチャンネル形成方法により、前述した剥離が生じたとしても、前述したごとくその拡大を阻止できる。したがってクーリングチャンネルを備えたピストンとして冷却効率が高いと共に、耐久性の高い内燃機関用のピストン２を実現できる。

［その他の実施の形態］
（ａ）．前記実施の形態１においては、凹部１４は、ピストン冷却流路形成用環状体１０全体の中心軸Ｘに沿った方向にて、その壁部全体を内側に窪ませたものであったが、外側に突出させたものであっても良い。このことによっても開口形成位置がピストン冷却流路形成用環状体全体の中心軸に沿った方向に形成された軸方向壁部を介して段差状態で周囲の壁部に包囲されている形状を実現することができる。この形状では冷却流路を狭めないので、冷却流路内でのオイルの流れが、より円滑なものとなる。

更に凹部１４は円柱状に窪ませていたが、他の形状、例えば角柱状にあるいは楕円柱状に窪ませても良く、他の断面形の柱状としても良い。
（ｂ）．前記実施の形態１ではピストン冷却流路形成用環状体１０は耐摩環本体８と一体化されたクーリングチャンネル付耐摩環６がピストン本体４内に鋳込まれることにより埋設されていたが、冷却流路用空間を内部に有するピストン冷却流路形成用環状体を、ピストン本体内に単独に鋳込んだ構成としても良い。

（ｃ）．前記実施の形態１ではディーゼルエンジンに適用したピストンの例を示したが、ガソリンエンジンのピストンにも適用できる。

実施の形態１のピストンの縦断面図。 実施の形態１の耐摩環本体の構成説明図。 実施の形態１のピストン冷却流路形成用環状体の構成説明図。 実施の形態１のピストン冷却流路形成用環状体の拡大縦断面図。 実施の形態１のクーリングチャンネル付耐摩環の構成説明図。 実施の形態１のオイル導入孔、オイル排出孔及び開口形成前のピストン本体及びクーリングチャンネル付耐摩環の縦断面図。 実施の形態１のピストン本体及びクーリングチャンネル付耐摩環に対するオイル導入孔、オイル排出孔及び開口の形成説明図。 実施の形態１の作用・効果の説明図。 実施の形態１の板状環状体の平面図。

符号の説明

２…ピストン、４…ピストン本体、４ａ…凸部、４ｂ…先端面、４ｃ…外周面、６…クーリングチャンネル付耐摩環、８…耐摩環本体、８ａ…外周面、８ｂ…トップリング溝、８ｃ…内周面、１０…ピストン冷却流路形成用環状体、１０ａ，１０ｂ…外周端縁部、１２…開口形成位置、１４…凹部、１６…軸方向壁部、１８…冷却流路用空間、２０…ドリル刃、２２…オイル導入孔、２４…オイル排出孔、２２ａ，２４ａ…開口、２２ｂ，２４ｂ…縁部、２６…冷却流路、２８…オイル噴射口、３０…板状環状体、Ｐ…角部、Ｘ…中心軸。

Claims (10)

1. 冷却媒体流通のための冷却流路を形成するピストン冷却流路形成用の環状体であって外部と冷却媒体の給排を行う開口が形成される開口用壁部が前記環状体全体の中心軸に沿った方向に形成された軸方向壁部を介して段差状態で周囲の壁部に包囲される形状を有した環状体を、前記中心軸に沿った方向において前記冷却流路の内側に向け突出し前記環状体の周方向及び径方向において部分的に形成されたピストンの凸部の頂面に前記開口用壁部が接触するとともに同凸部の側面に前記軸方向壁部が接触する態様で前記ピストンの内部に埋設し、
   前記ピストンの底面側から前記環状体に向けてドリル刃にて穿孔することで外部と前記冷却流路との間で冷却媒体の給排を行うための連通路を前記ピストンに形成するとともに前記開口用壁部に前記開口を形成して前記冷却流路と前記連通路とを接続する
   ピストン用クーリングチャンネル形成方法。
2. 冷却媒体流通のための冷却流路を形成するピストン冷却流路形成用の環状体であって外部と冷却媒体の給排を行う開口が形成される開口用壁部が前記環状体全体の中心軸に沿った方向に形成された軸方向壁部を介して段差状態で周囲の壁部に包囲される形状を有した環状体を、前記中心軸に沿った方向において前記冷却流路の外側に向け窪んで前記環状体の周方向及び径方向において部分的に形成されたピストンの凹部の底面に前記開口用壁部が接触するとともに同凹部の側面に前記軸方向壁部が接触する態様で前記ピストンの内部に埋設し、
   前記ピストンの底面側から前記環状体に向けてドリル刃にて穿孔することで外部と前記冷却流路との間で冷却媒体の給排を行うための連通路を前記ピストンに形成するとともに前記開口用壁部に前記開口を形成して前記冷却流路と前記連通路とを接続する
   ピストン用クーリングチャンネル形成方法。
3. 請求項１又は２に記載のピストン用クーリングチャンネル形成方法において、前記開口用壁部及び前記軸方向壁部がプレス加工により成型される金属製のものを前記環状体として用いることを特徴とするピストン用クーリングチャンネル形成方法。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のピストン用クーリングチャンネル形成方法において、前記開口用壁部及び前記軸方向壁部以外の部分が金属板を曲げ加工することにより成型される金属製のものを前記環状体として用いることを特徴とするピストン用クーリングチャンネル形成方法。
5. 請求項４に記載のピストン用クーリングチャンネル形成方法において、前記曲げ加工は、プレス加工又はロール加工であることを特徴とするピストン用クーリングチャンネル形成方法。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のピストン用クーリングチャンネル形成方法において、ピストンはアルミニウム合金製であり、鉄合金製の前記環状体自身を鋳込むことで同環状体を前記ピストン内に埋設することを特徴とするピストン用クーリングチャンネル形成方法。
7. 請求項６に記載のピストン用クーリングチャンネル形成方法において、前記環状体自身を、前記ピストンの外周面に一部が露出する耐摩環の背後に一体化させて前記冷却流路を形成した状態にて鋳込むことにより、同環状体を前記ピストン内に埋設することを特徴とするピストン用クーリングチャンネル形成方法。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載のピストン用クーリングチャンネル形成方法にて形成されたピストン用クーリングチャンネルを有することを特徴とする内燃機関用ピストン。
9. 内燃機関用ピストンであって、
   冷却媒体流通のための冷却流路を形成するピストン冷却流路形成用の環状体が内部に埋設され、
   前記ピストンの底面側から前記環状体に向けて延びるドリル孔によって外部と前記冷却流路との間で冷却媒体の給排を行うための連通路が形成されるとともに前記冷却流路と前記連通路とを接続する開口が前記環状体に形成されてなるピストン用クーリングチャンネルを有し、
   前記環状体は、前記開口が形成される開口用壁部が前記環状体全体の中心軸に沿った方向に形成された軸方向壁部を介して段差状態で周囲の壁部に包囲される形状を有してなるとともに、前記中心軸に沿った方向において前記冷却流路の内側に向け突出し前記環状体の周方向及び径方向において部分的に形成された前記ピストンの凸部の頂面に前記開口用壁部が接触するとともに同凸部の側面に前記軸方向壁部が接触する態様で前記ピストンの内部に埋設してなることを特徴とする内燃機関用ピストン。
10. 内燃機関用ピストンであって、
    冷却媒体流通のための冷却流路を形成するピストン冷却流路形成用の環状体が内部に埋設され、
    前記ピストンの底面側から前記環状体に向けて延びるドリル孔によって外部と前記冷却流路との間で冷却媒体の給排を行うための連通路が形成されるとともに前記冷却流路と前記連通路とを接続する開口が前記環状体に形成されてなるピストン用クーリングチャンネルを有し、
    前記環状体は、前記開口が形成される開口用壁部が前記環状体全体の中心軸に沿った方向に形成された軸方向壁部を介して段差状態で周囲の壁部に包囲される形状を有してなるとともに、前記中心軸に沿った方向において前記冷却流路の外側に向け窪んで前記環状体の周方向及び径方向において部分的に形成された前記ピストンの凹部の底面に前記開口用壁部が接触するとともに同凹部の側面に前記軸方向壁部が接触する態様で前記ピストンの内部に埋設してなることを特徴とする内燃機関用ピストン。

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