(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンであって、
前記ピストンが往復運動する中心軸に沿って延在するピストン本体を備え、前記ピストン本体は、燃焼力が作用する上部燃焼壁を有する上部クラウン部分と、一対のピンボスがそれらの間で連接ロッドの小端を受取るために離間されている下部クラウン部分とを有し、前記ピンボスは、ピンボア軸に沿って互いに整列されたピンボアを有し、前記上部クラウン部分および前記下部クラウン部分は、互いに流体連通する外側油孔および中心油孔を形成し、
前記中心油孔はフランジによって部分的に形成され、前記フランジは、前記外側油孔から径方向内方に、かつ前記上部燃焼壁に向かって上方に、前記上部燃焼壁から離間された自由縁まで延在し、前記自由縁は、前記中心軸の周りに開口部を形成し、前記開口部を横切ってくぼみが互いに対向して整列されている非平坦な最上面を有する、ピストン。
【請求項２】
前記くぼみは前記ピンボア軸に沿って整列される、請求項１に記載のピストン。
【請求項３】
前記自由縁は、前記くぼみの間を延在する平坦面を有する、請求項１または２に記載のピストン。
【請求項４】
前記くぼみは、前記平坦面と滑らかに移行する凹状の表面を有する、請求項３に記載のピストン。
【請求項５】
前記開口部は円形である、請求項１から４のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項６】
前記開口部は前記中心軸について中心決めされる、請求項１から５のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項７】
前記開口部は、前記連接ロッドの前記小端の幅に近い直径を有する、請求項１から６のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項８】
前記くぼみの各々は、約２５〜４５度の間に及ぶ、請求項１から７のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項９】
前記上部クラウン部分は自由端まで延在する環状リブを有し、前記下部クラウン部分は自由端まで延在する環状リブを有し、前記上部クラウン部分の前記環状リブと前記下部クラウン部分の前記環状リブとを含む環状壁によって、前記外側油孔と前記中心油孔とは分離される、請求項１から８のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項１０】
前記外側油孔と前記中心油孔とは、前記フランジの上側面で互いに流体連通する、請求項１から９のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項１１】
前記下部クラウン部材は前記フランジを含む、請求項１から１０のいずれか１項に記載のピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
１．  技術分野
本発明は、概ね内燃機関用のピストンに関し、特に、中心油冷却孔を有するピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
２．  関連技術
中心油冷却孔または２つの実質的に閉じられた油冷却孔（二重孔）を有するピストン構造が知られている。二重孔ピストンは、上部および下部クラウン部分の間に形成された、環状の径方向外側孔と開かれた中心孔とを有する。外側および中心孔は、油通路によって互いに分離することができるか、または互いに流体連通することができる。また、孔の一方または両方からリストピンに延在するピン潤滑通路を設けることが知られている。潤滑通路は、ピンボスのリストピンボア内に、および／または横方向に離間されたピンボス間に延在することができる。外側孔は、ピストンのリングベルト領域の冷却に特に適し、中心孔は、熱い燃焼ガスに晒される燃焼ボウル壁によって部分的に形成された中心クラウン領域を冷却するのに特に適する。
【０００３】
燃焼ボウルおよび中心クラウン領域は、使用の際に極度の熱に晒される。そのため、前述の中心孔は、中心孔領域に十分な冷却をもたらすために、多量の油流を供給する必要がある。閉じられているものと開かれているものとの両方の中心孔が知られているが、問題は、中心クラウン領域での適切な冷却をもたらすことにある。特に、中心クラウン領域に十分な油流を提供するのと同時に、油の「煮え（cooking）」と劣化とを回避するための絶え間ない努力がなされている。中心孔領域に向けられた油が長時間同じ領域にとどまれば油が煮え、それによって油の冷却および潤滑の両方の機能が低下する。一方、油が中心孔から外方に速く流れすぎると、中心孔領域において油の冷却機能が低下し、それによってピストンの耐用年数が潜在的に短縮される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
ピストンはピストン本体を含み、ピストン本体は、燃焼力がそれに対して作用する上部燃焼壁を有する上部クラウン部分と、一対のピンボスがそれらの間で連接ロッドの小端を受取るために離間されている下部クラウン部分とを有する。ピンボスは、ピンボア軸に沿って互いに整列されたピンボアを有する。上部クラウン部分および下部クラウン部分は、互いに流体連通する外側油孔および中心油孔を形成する。中心油孔はフランジによって部分的に形成され、フランジは、外側油孔から径方向内方に、かつ上部燃焼壁に向かって上方に、上部燃焼壁から離間された自由縁まで延在する。自由縁は開口部を形成し、開口部を横切ってくぼみが互いに正反対に整列されている非平坦な最上面を有する。
【０００５】
発明のこれらおよび他の局面、特徴および利点は、現在好ましい実施例およびベストモードについての以下の詳細な説明、添付の請求項および添付図面に関連して考慮されると、より容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】発明の１つの現在好ましい局面にしたがって構成されたピストンの部分横断面図である。
【図２】概ね図１の線２−２に沿って得られた横断面図である。
【図３】概ね図１の線３−３に沿って得られた横断面図である。
【図４】図１のピストンの下部クラウン部分の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
現在好ましい実施例の詳細な説明
図面をより詳細に参照して、図１〜図３は、発明の１つの現在好ましい局面にしたがって構成されたピストン１０を示す。ピストン１０は、中心軸１４に沿って延在するピストン本体１２を有し、ピストン本体は中心軸１４に沿ってシリンダボア（図示せず）内で往復運動する。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分１６を含み、上部燃焼壁１８は、ここでは例として、限定することなく、くぼませた燃焼ボウル２０を与えるものとして表され、シリンダボア内で燃焼ボウル２０に対して燃焼力が直接作用し、それによって極度の発熱のための場所を提供する。図２および図３に記載されているように、上部クラウン部分１６は、少なくとも１つ、ここで示されているのは一対の環状上部リブを有し、以下、上部内側リブ２２および上部外側リブ２４と称し、上部燃焼壁１８からそれぞれの自由端２６，２８に垂下する。ピストン本体１２はさらに下部クラウン部分３０を含み、下部クラウン部分３０は、少なくとも１つ、ここで示されているのは一対の環状下部リブを有し、以下、下部内側リブ３２および下部外側リブ３４と称し、上部リブの自由端２６，２８との係合のために整列して配置されているそれぞれの自由端３６，３８まで延在する。下部クラウン部分３０はさらに、下部内側リブ３２から上部燃焼壁１８に向かって径方向内方かつ上方に延在する環状フランジ４０によってもたらされる内側孔床６２と、概ねフランジ４０から垂下して一対のリストピンボア４３，４５をもたらす一対のピンボス４２，４４とを含み、リストピンボア４３，４５は、リストピン４９を受取るためにピン軸４１に沿って整列され、連接ロッド４７の小端を受取るために、空間４６がピンボス４２，４４の間に設けられる。環状フランジ４０は、上部燃焼壁１８と軸方向に離間された関係で、概ね上部クラウン部分１６に延在する上部環状自由縁４８を有し、自由縁４８は、油を「煮る」ことなく最適な冷却が生じるように、上部燃焼壁１８の下に最適な油流を提供するように形作られる。
【０００８】
上部クラウン部分１６は、内側および外側リブ自由端２６，２８から上部リングベルト領域５２へと上方に延在する環状外側油孔ポケット５０と、内側自由端２６から燃焼ボウル２０の下に上方に延在する環状内側油孔ポケット５４とを有して形成される。下部クラウン部分３０は、鋼もしくは他の金属から鋳造または鍛造処理などで形成され、内側および外側リブ自由端３６，３８から下部リングベルト領域５８へと下方に延在する環状外側油孔ポケット５６と、内側自由端３６およびフランジ自由縁４８から谷もしくは床６２へと下方に延在する環状内側油孔ポケット６０とを有し、床６２は、外側油孔ポケット５６の床６３に対して軸方向に高くなっている。上部クラウン部分１６を下部クラウン部分３０に取付けると、ここでは実質的に閉じられた外側油孔６４として表わされる環状外側油孔と、内側または中心油孔６６とが形成される。外側油孔６４は、外側リブ２４，３４および内側リブ２２，３２によって囲まれ、中心油孔６６は、フランジ４０によって形成され、かつ部分的に囲まれ、フランジ４０は、外側油孔６４からその自由縁４８まで径方向内方に延在する。ピストン１０の冷却を促進するため、１つ以上の油流通路が下部リブ３２，３４および／またはフランジ４０に設けられる。たとえば、図１および図２に示されるように、一対の油通路６８が概ねピンボア軸４１に沿って下部内側リブ３２を通って延在し、図３に示されるように、一対の油通路７０が概ねピンボア軸４１を横切って下部内側リブ３２を通って延在し、外側油孔を中心油孔６６と流体連通させる。油通路６８，７０は、外側油孔６４の最も下側部分から内側油孔ポケット６０の床６２まで上昇する。さらに、図４に示されるように、一対のそれぞれ入口および出口油流開口部７２，７３は、軸４１から概ね４５度で互いに正反対の関係で、外側油孔ポケット５６の最も下側の床６３を通って延在する。そのため、クランク室からの油が、入口開口部７２を通って外側油孔６４へと上方に流れることができ、油はその後、外側油孔６４の周りを循環し、油流通路６８および７０を通って、部分的に開かれた中心油孔６６へと内方に運ばれる。さらに、油は出口開口部７３を通って外側油孔６４から下方に流れることができる。また、中心油孔６６からリストピン／連接ロッド継手領域への油の流れを促進するために、図２に示されるように、一対の油通路７４がフランジ４０を通って延在し、通路７４は、内側油孔ポケット６２の床６２からピンボス４２，４４の間の空間４６へと径方向内方に降下する。油通路７４は、ここでは、概ねピンボア軸４１の方向に沿って延在するものとして表わされる。
【０００９】
環状フランジ４０は、周方向に連続した、円形または丸い壁として形成され、例として、内側リブ３２から径方向内方方向にアーチ形の経路に沿って上方に上昇し、床６２に概ね凹状の表面を与えるものとして表わされる。所望であれば、床６２は、実質的にまっすぐなまたは凸状の表面を有して構成され得ると認識されるべきである。フランジ４０は、自由縁４８の一部分が、例として、限定することなく、リブ３２，３４と平面または実質的に平面となることができるように、内側および外側下部リブ３２，３４の高さに極めて接近して、自由縁４８に延在する。そのため、内側リブ３２およびフランジ４０は協同して環状油収集溜りを形成し、中心油孔６６の全体にわたって油の流れを調節する。形成されているとおり、フランジ４０は、フランジ４０の床６２と上部燃焼壁１８の底面７６との間で、カクテルシェーカと類似した「油シェイク」をもたらすように機能し、中心油孔６６が包囲されていないため、油は、フランジの底面７８に対してはねることもある。油は中心油孔６６の全体にわたって運ばれるが、油の一部分は、リストピン４９、ピンボア４３，４５、および連接ロッド小端の間に定められたピンボア継手に向かって、油通路６８，７０を通って流れることができ、残りの油は、フランジの上部自由縁４８によって形成される環状上部開口部８０を通って導かれることができる。開口部８０は、中心軸１４について中心決めされる円形または実質的に円形の開口部として形成される。図２に示されるように、開口部８０は、連接ロッド４７の自由端の幅（Ｗ）と同じかまたは近い直径を有して寸法決めされ、熱と、開口部８０を通る比較的冷たい空気との自由な交換をさらにもたらす。
【００１０】
中心油孔６６の全体にわたる油の流れを調節するのをさらに補助するため、環状の自由縁４８は、非平面の、起伏のある上面８２を有して形成される。非平面の上面は、フランジ４０に垂下する一対のくぼんだスカラップによってもたらされ、以下くぼみ８４と称する。くぼみ８４は、開口部８０を横切って互いに反対側に形成され、各くぼみ８４は、約５〜４５度の間に及ぶ。くぼみ８４の間に延在するフランジ上面８２の部分は、平坦または実質的に平坦な表面８６を有して形成される。油が所望の位置に最適に導かれることを確実にするために、くぼみ８４はピン軸４１に沿って形成され、ここでは、互いに鏡像関係でピン軸４１に沿って中心決めされるものとして示される。くぼみ８４は、平坦な表面８６を備えた滑らかで段差のない移行部を有して形成されることができる。また、くぼみ８４は、凹状の外形を有して形成されることができ、くぼみの最も下側の部分は、ピン軸４１にわたって整列されているかまたは実質的に整列されている。
【００１１】
明らかに、上記の教示に照らして、本発明の多くの修正および変更が可能である。たとえば、ピストンは、単一の鋼鋳造処理で形成されることなどによって一体構造の材料片として構成され得ると考えられる。したがって発明は、添付の請求項の範囲内において、明白に記載された以外の方法で実施され得ると理解される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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