JP5615300B2 - 中央方向オイルフローおよびピストンピン潤滑供給部を有するピストン、ならびにその構成方法 - Google Patents
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Description
本願は、2009年2月27日に出願された米国仮出願連続番号第61/155,945号の利益を主張し、この米国仮出願連続番号第61/155,945号は、全文が引用によって本明細書に援用される。
1.技術分野
本発明は概して内燃機関用のピストンに関し、特にピストンピン潤滑供給部を有するピストンに関する。
1つまたは2つ(二重ギャラリー)の一般的に閉じたオイル冷却ギャラリーを有するピストン構成が公知である。二重ギャラリーピストンは、環状の径方向外側ギャラリーと、上部クラウン部と下部クラウン部との間に形成された中央ギャラリーとを有し、中央ギャラリーは典型的に、燃焼ボウル壁の下に開放ギャラリーとして形成される。外側ギャラリーと中央ギャラリーは互いに分離されていてもよいし、オイル通路によって互いに流体連結していてもよい。また、一方または両方のギャラリーからピストンピンに延在するピン潤滑通路を設けることが公知である。潤滑通路は、ピンボスのピストンピンボア内へ、および/または横方向に間隔を空けられたピンボス同士の間の下部内側ギャラリーフロアの開口内に延在し得る。外側ギャラリーは、ピストンの外側リングベルト領域を冷却するのに特に効果的であり、中央ギャラリーは、高温燃焼ガスに直接晒される上部燃焼壁によって部分的に形成される中央クラウン領域を冷却するのに特に効果的である。これらのギャラリー構成はピストンを冷却するのに一般的に効果的であるが、特に中央ギャラリーに関してギャラリー内のオイルフロー力学を向上させることによって、使用時のピストン冷却能力を高めることができる。
ピストンは、中心軸を有するピストン本体を含み、中心軸に沿ってピストン本体がシリンダボアの内部で往復運動する。ピストン本体は、上部燃焼壁を有する上部クラウン部を有し、上部燃焼壁に対して燃焼力がシリンダボア内で直接作用し、上部クラウン部はさらに、上部燃焼壁から開放端まで垂れ下がる少なくとも1つの環状上部リブを有する。ピストン本体はさらに、少なくとも1つの上部リブに固定された開放端まで延在する少なくとも1つの環状下部リブを有する下部クラウン部を含む。下部クラウン部はさらに、少なくとも1つの下部リブに対して径方向内側に延在する内側ギャラリーフロアと、内側ギャラリーフロアから全体的に垂れ下がる1対のピンボスとを有し、連接棒の小端部を受けるための間隔がピンボス同士の間に設けられる。上部クラウン部は、中心軸に沿って上部燃焼壁から開放端まで垂れ下がる上部ポストを有する。下部クラウン部は、中心軸に沿って内側ギャラリーフロアから開放端まで上向きに延在する下部ポストを有する。上部ポストの開放端および下部ポストの開放端は、ラビリンス通路を形成する。
図面をより詳細に参照して、図1は、本発明の1つの現在の好ましい局面に従って構成されたピストン10を示す。ピストン10は、たとえば鋼で構成され得、かつ中心軸14に沿って延在するピストン本体12を有し、中心軸14に沿ってピストン本体12がシリンダボア(図示せず)の内部で往復運動する。ピストン本体12は、上部燃焼壁18を有する上部クラウン部16を含み、壁18は、ここでは一例として限定されずに、凹型燃焼ボウル20を設けるとして表わされており、ボウル20に対して燃焼力がシリンダボア内で直接作用する。上部クラウン部16は、少なくとも1つの、ここでは1対として示される環状上部リブを有し、これらは以下、上部内側リブ22および上部外側リブ24と称され、上部燃焼壁18からそれぞれの開放端26、28まで全体的に垂れ下がっている。ピストン本体12はさらに、少なくとも1つの、ここでは1対として示される環状下部リブを有する下部クラウン部30を含み、これらリブは以下、下部内側リブ32および下部外側リブ34と称され、円周方向配列に配置されて上部開放端26、28と固定係合しているそれぞれの開放端36、38まで延在している。下部クラウン部30はさらに、下部内側リブ32に対して径方向内側に延在する内側ギャラリーフロア40と、内側ギャラリーフロア40から全体的に垂れ下がる1対のピンボス42、44とを含む。ピンボス42、44は、中心水平ピン軸47に沿って並んでいるそれぞれのピンボア43、45を有し、連接棒(図示せず)の小端部を受けるための空間46がピンボス42と44との間に設けられる。上部および下部クラウン部16、30は相互に作用して、中心軸14に沿って同軸に延在する中央方向オイルフロー制御部材を提供し、これは以下、オイルフロー制御部材48と称され、以下、潤滑供給部50と称される中央ピストンピン潤滑供給部を有する。フロー制御部材48は、ピストン10の中央ギャラリー52とも称される内側ギャラリー内に延在することによって、トロイド構成を有する中央ギャラリー52を提供する。したがって、中央ギャラリー52が受けるオイルは、全体的に矢印53で示される予め定められた動的流路に沿って流れることになる。したがって、オイルは、全体的に連続した均一の経路に沿って中央ギャラリー52全体にわたって流れるように導かれるため、上部燃焼壁18の均一で効率的な冷却を容易にすることができる。また、潤滑供給部50は、中央ギャラリー52内から空間46へ調節または計測されたオイルフローを与えることによって、中央ギャラリー52内部のオイルの過熱(「クッキング」)を回避し、連接棒の小端部におけるピストンピン継手の連続的な潤滑を促進することができる。
Claims (24)
- ピストンであって、
中心軸を有するピストン本体を備え、前記中心軸に沿って前記ピストン本体がシリンダボアの内部で往復運動し、前記ピストン本体は、上部燃焼壁を有する上部クラウン部を有し、前記上部燃焼壁に対して燃焼力がシリンダボア内で直接作用し、前記上部クラウン部はさらに、上部燃焼壁から開放端まで垂れ下がる少なくとも1つの環状上部リブを有し、前記ピストン本体はさらに、前記少なくとも1つの環状上部リブに固定された開放端まで延在する少なくとも1つの環状下部リブを有する下部クラウン部を含み、前記下部クラウン部は、前記少なくとも1つの環状下部リブに対して径方向内側に延在する内側ギャラリーフロアと、前記内側ギャラリーフロアから全体的に垂れ下がる1対のピンボスとを有し、連接棒の小端部を受けるための間隔が前記ピンボス同士の間に設けられ、
前記上部クラウン部は、前記中心軸に沿って前記上部燃焼壁から開放端まで垂れ下がる上部ポストを有し、
前記下部クラウン部は、前記中心軸に沿って前記内側ギャラリーフロアから開放端まで上向きに延在する下部ポストを有し、
前記上部ポストの前記開放端および前記下部ポストの前記開放端は、ラビリンス通路を形成し、
前記上部ポストの前記開放端および前記下部ポストの前記開放端は、軸方向に互いを越えて延在する、ピストン。 - 前記上部ポストおよび前記下部ポストは、径方向に互いに間隔を空けられている、請求項1に記載のピストン。
- 前記上部ポストおよび前記下部ポストは、互いに完全に間隔を空けられている、請求項2に記載のピストン。
- ピストンであって、
中心軸を有するピストン本体を備え、前記中心軸に沿って前記ピストン本体がシリンダボアの内部で往復運動し、前記ピストン本体は、上部燃焼壁を有する上部クラウン部を有し、前記上部燃焼壁に対して燃焼力がシリンダボア内で直接作用し、前記上部クラウン部はさらに、上部燃焼壁から開放端まで垂れ下がる少なくとも1つの環状上部リブを有し、前記ピストン本体はさらに、前記少なくとも1つの環状上部リブに固定された開放端まで延在する少なくとも1つの環状下部リブを有する下部クラウン部を含み、前記下部クラウン部は、前記少なくとも1つの環状下部リブに対して径方向内側に延在する内側ギャラリーフロアと、前記内側ギャラリーフロアから全体的に垂れ下がる1対のピンボスとを有し、連接棒の小端部を受けるための間隔が前記ピンボス同士の間に設けられ、
前記上部クラウン部は、前記中心軸に沿って前記上部燃焼壁から開放端まで垂れ下がる上部ポストを有し、
前記下部クラウン部は、前記中心軸に沿って前記内側ギャラリーフロアから開放端まで上向きに延在する下部ポストを有し、
前記上部ポストの前記開放端および前記下部ポストの前記開放端は、ラビリンス通路を形成し、
ポケットが前記上部ポストの前記開放端内へ軸方向に延在し、前記下部ポストの前記開放端は、前記ポケット内へ軸方向に延在する、ピストン。 - オイルフロー貫通通路が、前記中心軸に沿って前記下部ポスト内に延在する、請求項4に記載のピストン。
- 前記上部ポストの前記開放端は、前記内側ギャラリーフロアの上部に間隔を空けられている、請求項4に記載のピストン。
- 前記下部ポストの前記開放端はカウンタボアを有し、前記上部ポストの前記開放端は前記カウンタボア内へ軸方向に延在する、請求項1−6のいずれか1項に記載のピストン。
- 前記下部ポストは、前記カウンタボアの下方で前記中心軸に沿って延在する第1のオイルフロー通路を有する、請求項7に記載のピストン。
- ピストンであって、
中心軸を有するピストン本体を備え、前記中心軸に沿って前記ピストン本体がシリンダボアの内部で往復運動し、前記ピストン本体は、上部燃焼壁を有する上部クラウン部を有し、前記上部燃焼壁に対して燃焼力がシリンダボア内で直接作用し、前記上部クラウン部はさらに、上部燃焼壁から開放端まで垂れ下がる少なくとも1つの環状上部リブを有し、前記ピストン本体はさらに、前記少なくとも1つの環状上部リブに固定された開放端まで延在する少なくとも1つの環状下部リブを有する下部クラウン部を含み、前記下部クラウン部は、前記少なくとも1つの環状下部リブに対して径方向内側に延在する内側ギャラリーフロアと、前記内側ギャラリーフロアから全体的に垂れ下がる1対のピンボスとを有し、連接棒の小端部を受けるための間隔が前記ピンボス同士の間に設けられ、
前記上部クラウン部は、前記中心軸に沿って前記上部燃焼壁から開放端まで垂れ下がる上部ポストを有し、
前記下部クラウン部は、前記中心軸に沿って前記内側ギャラリーフロアから開放端まで上向きに延在する下部ポストを有し、
前記上部ポストの前記開放端および前記下部ポストの前記開放端は、ラビリンス通路を形成し、
前記下部ポストの前記開放端はカウンタボアを有し、前記上部ポストの前記開放端は前記カウンタボア内へ軸方向に延在し、
前記下部ポストは、前記カウンタボアの下方で前記中心軸に沿って延在する第1のオイルフロー通路を有し、
前記下部ポストは、前記中心軸を横切って延在する第2のオイルフロー通路を有し、前記第2のオイルフロー通路は前記第1のオイルフロー通路と交差する、ピストン。 - 前記下部ポストは、前記中心軸に沿って延在する第1のオイルフロー通路を有する、請求項1−9のいずれか1項に記載のピストン。
- 前記第1のオイルフロー通路は、前記下部ポストの前記開放端内に延在する、請求項10に記載のピストン。
- ピストンであって、
中心軸を有するピストン本体を備え、前記中心軸に沿って前記ピストン本体がシリンダボアの内部で往復運動し、前記ピストン本体は、上部燃焼壁を有する上部クラウン部を有し、前記上部燃焼壁に対して燃焼力がシリンダボア内で直接作用し、前記上部クラウン部はさらに、上部燃焼壁から開放端まで垂れ下がる少なくとも1つの環状上部リブを有し、前記ピストン本体はさらに、前記少なくとも1つの環状上部リブに固定された開放端まで延在する少なくとも1つの環状下部リブを有する下部クラウン部を含み、前記下部クラウン部は、前記少なくとも1つの環状下部リブに対して径方向内側に延在する内側ギャラリーフロアと、前記内側ギャラリーフロアから全体的に垂れ下がる1対のピンボスとを有し、連接棒の小端部を受けるための間隔が前記ピンボス同士の間に設けられ、
前記上部クラウン部は、前記中心軸に沿って前記上部燃焼壁から開放端まで垂れ下がる上部ポストを有し、
前記下部クラウン部は、前記中心軸に沿って前記内側ギャラリーフロアから開放端まで上向きに延在する下部ポストを有し、
前記上部ポストの前記開放端および前記下部ポストの前記開放端は、ラビリンス通路を形成し、
前記下部ポストは、前記中心軸に沿って延在する第1のオイルフロー通路を有し、
前記下部ポストは、前記中心軸を横切って延在する第2のオイルフロー通路を有し、前記第2のオイルフロー通路は前記第1のオイルフロー通路と交差する、ピストン。 - 前記上部クラウン部は、上部燃焼壁から径方向に間隔を空けられた開放端まで垂れ下がる1対の環状上部リブを有し、前記下部クラウン部は、前記1対の環状上部リブの前記径方向に間隔を空けられた開放端に固定された開放端まで延在する1対の環状下部リブを有する、請求項1−12のいずれか1項に記載のピストン。
- ピストンを構成する方法であって、
上部クラウン部を設けるステップを備え、上部クラウン部は、上部燃焼壁を有し、上部燃焼壁に対して燃焼力がシリンダボア内で直接作用し、上部クラウン部はさらに、上部燃焼壁から開放端まで垂れ下がる少なくとも1つの環状上部リブを有し、中心軸に沿って上部燃焼壁から開放端まで垂れ下がる上部ポストが設けられ、前記方法はさらに、
下部クラウン部を設けるステップを備え、下部クラウン部は、開放端まで延在する少なくとも1つの環状下部リブと、少なくとも1つの環状下部リブに対して径方向内側に延在する内側ギャラリーフロアとを有し、連接棒の小端部を受けるために間隔を空けられた1対のピンボスが設けられ、下部クラウン部はさらに、中心軸に沿って内側ギャラリーフロアから開放端まで上向きに延在する下部ポストを有し、前記方法はさらに、
上部クラウン部の少なくとも1つの環状上部リブを下部クラウン部の少なくとも1つの環状下部リブに固定し、上部ポストの開放端と下部ポストの開放端との間にラビリンス通路を形成するステップを備え、
上部ポストの開放端および下部ポストの開放端を、軸方向に互いを越えて延在させるステップをさらに備える、方法。 - 上部ポストおよび下部ポストを、互いに間隔を空けられた関係に維持するステップをさらに備える、請求項14に記載の方法。
- ピストンを構成する方法であって、
上部クラウン部を設けるステップを備え、上部クラウン部は、上部燃焼壁を有し、上部燃焼壁に対して燃焼力がシリンダボア内で直接作用し、上部クラウン部はさらに、上部燃焼壁から開放端まで垂れ下がる少なくとも1つの環状上部リブを有し、中心軸に沿って上部燃焼壁から開放端まで垂れ下がる上部ポストが設けられ、前記方法はさらに、
下部クラウン部を設けるステップを備え、下部クラウン部は、開放端まで延在する少なくとも1つの環状下部リブと、少なくとも1つの環状下部リブに対して径方向内側に延在する内側ギャラリーフロアとを有し、連接棒の小端部を受けるために間隔を空けられた1対のピンボスが設けられ、下部クラウン部はさらに、中心軸に沿って内側ギャラリーフロアから開放端まで上向きに延在する下部ポストを有し、前記方法はさらに、
上部クラウン部の少なくとも1つの環状上部リブを下部クラウン部の少なくとも1つの環状下部リブに固定し、上部ポストの開放端と下部ポストの開放端との間にラビリンス通路を形成するステップを備え、
上部ポストの開放端内へ軸方向に延在するポケットを形成し、下部ポストの開放端を軸方向にポケット内へ延在させるステップをさらに備える、方法。 - 中心軸に沿って延在するオイルフロー通路を下部ポスト内に形成するステップをさらに備える、請求項14−16のいずれか1項に記載の方法。
- 下部ポストの開放端にカウンタボアを形成し、上部ポストの開放端をカウンタボア内へ軸方向に延在させるステップをさらに備える、請求項14−17のいずれか1項に記載の方法。
- 前記カウンタボアの下方で中心軸に沿って延在する第1のオイルフロー通路を形成するステップをさらに備える、請求項18に記載の方法。
- ピストンを構成する方法であって、
上部クラウン部を設けるステップを備え、上部クラウン部は、上部燃焼壁を有し、上部燃焼壁に対して燃焼力がシリンダボア内で直接作用し、上部クラウン部はさらに、上部燃焼壁から開放端まで垂れ下がる少なくとも1つの環状上部リブを有し、中心軸に沿って上部燃焼壁から開放端まで垂れ下がる上部ポストが設けられ、前記方法はさらに、
下部クラウン部を設けるステップを備え、下部クラウン部は、開放端まで延在する少なくとも1つの環状下部リブと、少なくとも1つの環状下部リブに対して径方向内側に延在する内側ギャラリーフロアとを有し、連接棒の小端部を受けるために間隔を空けられた1対のピンボスが設けられ、下部クラウン部はさらに、中心軸に沿って内側ギャラリーフロアから開放端まで上向きに延在する下部ポストを有し、前記方法はさらに、
上部クラウン部の少なくとも1つの環状上部リブを下部クラウン部の少なくとも1つの環状下部リブに固定し、上部ポストの開放端と下部ポストの開放端との間にラビリンス通路を形成するステップを備え、
下部ポストの開放端にカウンタボアを形成し、上部ポストの開放端をカウンタボア内へ軸方向に延在させるステップをさらに備え、
前記カウンタボアの下方で中心軸に沿って延在する第1のオイルフロー通路を形成するステップをさらに備え、
中心軸を横切って延在する第2のオイルフロー通路を形成し、第1のオイルフロー通路を第2のオイルフロー通路と交差させるステップをさらに備える、方法。 - 中心軸に沿って延在する第1のオイルフロー通路を下部ポスト内に形成するステップをさらに備える、請求項14−20のいずれか1項に記載の方法。
- 第1のオイルフロー通路を、下部ポストの開放端内に延在させるステップをさらに備える、請求項21に記載の方法。
- ピストンを構成する方法であって、
上部クラウン部を設けるステップを備え、上部クラウン部は、上部燃焼壁を有し、上部燃焼壁に対して燃焼力がシリンダボア内で直接作用し、上部クラウン部はさらに、上部燃焼壁から開放端まで垂れ下がる少なくとも1つの環状上部リブを有し、中心軸に沿って上部燃焼壁から開放端まで垂れ下がる上部ポストが設けられ、前記方法はさらに、
下部クラウン部を設けるステップを備え、下部クラウン部は、開放端まで延在する少なくとも1つの環状下部リブと、少なくとも1つの環状下部リブに対して径方向内側に延在する内側ギャラリーフロアとを有し、連接棒の小端部を受けるために間隔を空けられた1対のピンボスが設けられ、下部クラウン部はさらに、中心軸に沿って内側ギャラリーフロアから開放端まで上向きに延在する下部ポストを有し、前記方法はさらに、
上部クラウン部の少なくとも1つの環状上部リブを下部クラウン部の少なくとも1つの環状下部リブに固定し、上部ポストの開放端と下部ポストの開放端との間にラビリンス通路を形成するステップを備え、
中心軸に沿って延在する第1のオイルフロー通路を下部ポスト内に形成するステップをさらに備え、
中心軸を横切って延在する第2のオイルフロー通路を形成し、第1のオイルフロー通路を第2のオイルフロー通路と交差させるステップをさらに備える、方法。 - 開放端まで延在する1対の環状上部リブを有する上部クラウン部を形成し、環状上部リブの開放端に固定された開放端まで延在する1対の環状下部リブを有する下部クラウン部を形成するステップをさらに備える、請求項14−23のいずれか1項に記載の方法。
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