JP6013914B2 - スカートがオイルフロースロットを有するピストン、およびその構築方法 - Google Patents
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Description
1. 技術分野
この発明は、概して内燃機関に関し、より具体的には、重負荷ディーゼルエンジンのためのピストンに関する。
内燃機関、特にディーゼルエンジンは、オイル消費が多く、これは望ましくない排気物質を招くことが知られている。加えて、オイル消費とともに、ピストンの表面上に、特に、環状リング溝の中も含めてトップランド領域にカーボン蓄積が起こる。したがって、カーボン蓄積によってリング移動が制約されることによって、適正に燃焼ガスを封止し、オイル消費を制御するリングの効果が次第に落ちることによって、オイルブローバイの増加と、エンジン性能の低下と、エンジン構成部品寿命の短縮と、排出物質の増加とがもたらされる。
は、各々、径方向に、凸状外側面内を、窪ませた表面へと延在する、窪ませたスロットを有する。窪ませた表面は、側方縁部に対して凸状外側面を完全に横切って延在し、それによって、凸状外側面の上側バンド部を凸状外側面の下側バンド部から分離する。
図面をより詳細に参照して、図1および図2には、ディーゼルエンジンなどの内燃機関のシリンダボア(図示せず)における往復運動のための、参考例に従って構築されたピストン10が示されている。ピストン10は鋳造か鍛造かのいずれかまたは任意の他の製造プロセスによる本体12を有し、中心軸14に沿って延在し、この中心軸に沿ってピストン10はシリンダボア中を往復運動する。本体12は、例として、下側クラウン18に接合された上側クラウン16を有し、下側クラウンがピンボス20の対を有し、ピンボスが上側クラウンから垂下して、中心軸14を概ね横断して延在するピン穴軸24に沿って整列され横方向に間隔を置いて配置されたピン穴22を提供しているとして表わされているが、これに限定されない。例として、ピンボス20は、横方向に間隔を置いて配置されたスカート部26に支柱部28を介して接合されることによって、スカート部26がピンボス20と一体材料として形成されたいわゆる「モノブロック」ピストンを形成するが、これに限定されない。スカート部26は、ピン穴軸24を横切って互いから直径方向に間隔を置いて配置されており、シリンダボアとの協働のために輪郭成形された凸状の外側面30を有して、ピストン10がシリンダボアを通って往復運動するときピストンを所望の配向に維持する。往復運動中、流体力学的オイル膜がスカート部26の外側面30とシリンダボアの壁との間に形成され、維持されて、その間の動摩擦を最小化する。所望の流体力学的オイル膜厚およびオイルの分布をスカート部30の外側面30の端から端まで維持しやすくするために、貫通スロット(以下、別段の断りがなければ開口部32とも称される)がスカート部26に形成されている。
、シリンダボアと摩擦係合させることができるスカート外側面30の面積は、開口部32のスカート部26の総面積に対する相対的な大きさによって、スカート部26の総面積の約20〜80%まで低減される。したがって、ピストンの重量を大きく低減させることに加えて、スカート部26とシリンダ壁との間の潜在的な動摩擦損失が低減される。スカート外側面面積を約40%低減させる開口部は、摩擦を実際的に実現可能な最大値から約80パーセント削減する結果になることが発見された。
に流体力学的な潤滑および安定した往復運動体制との助けになる。明らかにされたことの当然の帰結として、よって衝撃が回避され、ライナの機械的励振が最小化される。よってライナの冷却液側のキャビテーションが大きく防止される。
Claims (21)
- ピストンが往復運動する中心軸に沿って延在する上側クラウン部分を有するピストン本体と、
前記上側クラウンから垂下しており、ピン穴軸に沿って互いに整列されたピン穴を有するピンボスの対と、
前記ピン穴軸の両側に配置されたスカート部の対とを備え、前記スカート部の各々は、凸状外側面を有し、前記凸状外側面は、対向する側方縁部が自由端へと延在し、径方向に、前記凸状外側面内を、開放空間を有しない窪ませた表面へと延在する、窪ませたスロットを有し、前記窪ませた表面は、前記凸状外側面の上側バンド部を、前記凸状外側面の下側バンド部から分離し、前記窪ませたスロットは、前記中心軸を概ね横断するように延在する上側縁部および下側縁部を有し、前記上側縁部および下側縁部の各々は、前記凸状外側面から前記窪ませた表面に向かって延在する曲率半径を有し、前記曲率半径は放物線である、ピストン。 - 前記窪ませたスロットの各々は、それらのそれぞれのスカート部の前記外側面の面積の約20〜80%を占める、請求項1に記載のピストン。
- 前記上側バンド部および前記下側バンド部は、それらのそれぞれのスカート部の前記外側面の総面積の約20〜80%を占める、請求項1に記載のピストン。
- 前記上側縁部および下側縁部は、前記ピン穴軸を通過する水平面に概ね平行に延在する、請求項1に記載のピストン。
- 前記上側縁部および下側縁部の各々は、前記凸状外側面から前記窪ませた表面に向かって延在する実質的に同じ曲率半径を有する、請求項4に記載のピストン。
- ピストンが往復運動する中心軸に沿って延在する上側クラウン部分を有するピストン本体と;
前記上側クラウンから垂下しており、ピン穴軸に沿って互いに整列されたピン穴を有するピンボスの対と、
前記ピン穴軸の両側に配置されたスカート部の対とを備え、前記スカート部の各々は、凸状外側面を有し、前記凸状外側面は、対向する側方縁部が、前記中心軸と実質的に平行に自由端へと延在し、径方向に、前記凸状外側面内を、開放空間を有しない窪ませた表面へと延在する、窪ませたスロットを有し、前記窪ませた表面は、前記凸状外側面の上側バンド部を、前記凸状外側面の下側バンド部から分離し、前記窪ませたスロットは、前記ピン穴軸を通過する水平面に概ね平行に延在する上側縁部および下側縁部を有し、前記上側縁部および下側縁部の各々は、前記凸状外側面から前記窪ませた表面に向かって延在する実質的に同じ曲率半径を有し、前記上側縁部と前記下側縁部とは、前記側方縁部間に延在する実質的に同じ曲率半径を有する、ピストン。 - ピストンが往復運動する中心軸に沿って延在する上側クラウン部分を有するピストン本体と;
前記上側クラウンから垂下しており、ピン穴軸に沿って互いに整列されたピン穴を有するピンボスの対と、
前記ピン穴軸の両側に配置されたスカート部の対とを備え、前記スカート部の各々は、凸状外側面を有し、前記凸状外側面は、対向する側方縁部が、前記中心軸と実質的に平行に自由端へと延在し、径方向に、前記凸状外側面内を、開放空間を有しない窪ませた表面へと延在する、窪ませたスロットを有し、前記窪ませた表面は、前記凸状外側面の上側バンド部を、前記凸状外側面の下側バンド部から分離し、前記窪ませたスロットは、前記ピン穴軸を通過する水平面に概ね平行に延在する上側縁部および下側縁部を有し、前記上側縁部および下側縁部の各々は、前記凸状外側面から前記窪ませた表面に向かって延在する実質的に同じ曲率半径を有し、前記上側縁部と前記下側縁部とは、前記側方縁部間に延在する異なる曲率半径を有する、ピストン。 - ピストンが往復運動する中心軸に沿って延在する上側クラウン部分を有するピストン本体と;
前記上側クラウンから垂下しており、ピン穴軸に沿って互いに整列されたピン穴を有するピンボスの対と、
前記ピン穴軸の両側に配置されたスカート部の対とを備え、前記スカート部の各々は、凸状外側面を有し、前記凸状外側面は、対向する側方縁部が、前記中心軸と実質的に平行に自由端へと延在し、径方向に、前記凸状外側面内を、開放空間を有しない窪ませた表面へと延在する、窪ませたスロットを有し、前記窪ませた表面は、前記凸状外側面の上側バンド部を、前記凸状外側面の下側バンド部から分離し、前記窪ませたスロットは、前記ピン穴軸を通過する水平面に概ね平行に延在する上側縁部および下側縁部を有し、前記上側縁部と前記下側縁部とは、前記スカート部の前記凸状外側面から前記窪ませた表面に向かって内方へ延在する異なる曲率半径を有する、ピストン。 - 前記曲率半径のうち少なくとも1つは、放物線状である、請求項8に記載のピストン。
- 前記上側縁部と前記下側縁部とは、前記側方縁部間に延在する実質的に同じ曲率半径を有する、請求項8に記載のピストン。
- 前記上側縁部と前記下側縁部とは、前記側方縁部間に延在する異なる曲率半径を有する、請求項8に記載のピストン。
- 前記上側縁部が前記ピン穴軸より上にあり、前記下側縁部が前記ピン穴軸より下にある、請求項4に記載のピストン。
- 前記スカート部の各々はある壁厚を有し、前記窪ませたスロットは、前記壁厚の約25〜75%の深さを有する、請求項1に記載のピストン。
- 前記ピストンは、モノブロックピストンである、請求項1に記載のピストン。
- 前記窪ませた表面は穴がない、請求項1に記載のピストン。
- 前記窪ませたスロットの少なくとも1つは、前記窪ませた表面の対応する1つを通って前記ピンボス間の空洞内に延在する少なくとも1つの貫通口を有する、請求項1に記載のピストン。
- 複数の前記少なくとも1つの貫通口は、前記窪ませた表面の前記対応する1つを通って前記空洞の中へと延在する、請求項16に記載のピストン。
- 各前記貫通口は円筒形である、請求項17に記載のピストン。
- 前記複数の前記の少なくとも1つの貫通口は、平行な軸に沿って延在する、請求項17に記載のピストン。
- 前記スカート部の各々は、前記窪ませた表面の前記対応する1つを通って前記ピンボス間の前記空洞内に延在する少なくとも1つの貫通口を有する、請求項16に記載のピストン。
- 前記スカート部の1つにおける前記少なくとも1つの貫通口の各々は、前記スカート部の他方における前記少なくとも1つの貫通口の1つと同軸で延在する、請求項20に記載のピストン。
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