(57)【要約】  本発明は、ピストントップ近傍の半径方向外側に配置された環状の冷却通路（９）を備える、内燃機関のためのピストン（１）に関する。本発明により、ピンボス（７）の、ボス孔（８）の近傍に位置する領域（７′）に、ピンボス（７）の改善された冷却のための、冷却通路（９）と連通するボス冷却通路（１３）を備える冷却通路（９）が提案される。
2009520901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のためのピストン（１）であって、
−当該ピストン（１）の、ピストントップ近傍の半径方向の外面に配置されたリング部（５）と、
−該リング部（５）にピストントップとは逆方向で接続したスカート（６）と、
−対向して位置し、前記スカート（６）により保持され、それぞれ１つのボス孔（８）を備える２つのピンボス（７）と、
−前記リング部（５）を冷却するための、ピストントップ近傍で半径方向外側に配置され、オイル供給通路（１０）およびオイル導出通路を介してピストン内室（１４）に接続されている環状の冷却通路（９，９′，９″）と、
−前記ピンボス（７）を冷却するための少なくとも１つのボス冷却通路（１３，１３′，１７）とを有する形式のものにおいて、
ピンボス（７）の、ピストントップ（３）の近傍に位置する領域（７′）に、冷却通路（９，９′，９″）と連通するそれぞれ１つのボス冷却通路（１３，１３′，１７）が配置されていることを特徴とする、内燃機関のためのピストン。
【請求項２】
前記ボス冷却通路（１３，１３′，１７）が、それぞれ１つのオイル流入開口（１１）を介して前記冷却通路（９）に接続されており、かつそれぞれ１つのオイル流出通路（１５）を介して前記ピストン内室（１４）に連通している、請求項１記載のピストン。
【請求項３】
前記ボス冷却通路（１３）が、それぞれ１つのオイル流出開口（１２）を介して前記冷却通路（９）に接続されている、請求項２記載のピストン。
【請求項４】
前記ボス冷却通路（１７）が、半径方向内側に向かって方向付けられており、上から見て面状に形成されており、かつ前記ピンボス（７）のピストントップ側の領域（７′）の上方を延在する、請求項１記載のピストン。
【請求項５】
前記冷却通路（９′）が、周囲にわたって分配され、ピストントップ側に配置され、こぶ状に形成された横断面拡張部（１６）を有する、請求項１から４までのいずれか１項記載のピストン。
【請求項６】
内燃機関のためのピストン（１）を製造する方法であって、以下の方法ステップ、すなわち：
−環状の冷却通路（９，９′，９″）の形状の塩中子を、該塩中子の、対向して位置する側に配置され、半径方向内側を向いた、ボス冷却通路（１３，１３′，１７）の形状の２つの付設部を備えて製作する、
−ピンボス（７）に対して相補的な、対向して位置する２つの付設部と、ピンボス（７）内に配置される２つのボス孔（８）のための、対向して位置し、半径方向で鋳型内に挿入可能な２つのスライダとを備えた、ピストン（１）のための鋳型を準備する、
−塩中子を鋳型内に、ボス冷却通路（１３，１３′，１７）のための付設部が、ピンボス（７）のために設けられた付設部のピストントップ側にあるように収容して固定する、
−ボス孔（８）のために設けられたスライダを挿入する、
−液体の状態にあるピストン材料を鋳型に充填して、塩中子を鋳包む、
−ピストン内室（１４）を成形するためのスライダを導入する、
−鋳型から未加工ピストン材を取り出す、
−冷却通路（９，９′，９″）に開口する少なくとも１つのオイル供給通路（１０）と、冷却通路（９，９′，９″）に連通する少なくとも１つのオイル導出通路とを穿孔する、
−冷却通路（９，９′，９″）からオイル供給通路（１０）およびオイル導出通路を介して塩中子を洗い流す、
−ピストン（１）を切削加工法により仕上げる
という方法ステップを有することを特徴とする、内燃機関のピストンを製造する方法。
【請求項７】
ピストン材料として液状のアルミニウムを鋳型に注ぐ、請求項６記載の方法。
【請求項８】
ピストン材料として液状の鋳鉄を鋳型に注ぐ、請求項６記載の方法。
【請求項９】
ボス冷却通路（１３′）のための、塩中子に設けられ、対向して位置する両付設部が、それぞれ一方の側で塩中子に結合されており、それぞれ他方の側には、実質的に軸方向でピストントップとは逆方向に向いたオイル流出通路（１５）のための別の付設部を有する、請求項６から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
ボス冷却通路（１３）の形状の付設部のそれぞれの他方の側が、塩中子に結合されている、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
ボス冷却通路（１７）のための、塩中子に設けられた付設部が、上から見て面状に形成されている、請求項６から８までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載する、内燃機関のためのピストンに関する。さらに本発明は、請求項６に記載する、内燃機関のためのピストンを製造する方法に関する。
【０００２】
米国特許第４６６２３１９号明細書から公知の、内燃機関のためのコンポジットタイプピストンは、ピンボスを備えるピストン基体と、ピストン基体に結合されるピストン上側部分とからなる。ピストン基体はピストントップ側に、ピストン上側部分が載置される環状の載置面を有する。載置面は、円錐形に成形された壁部材を介してピンボスに結合されている。壁部材はピンボスまで及ぶ環状室を形成する。環状室はピストントップ側で環状部材により覆われる。環状部材は開口を有しており、開口を介して冷却オイルが環状室に導入されて、ピンボスが冷却される。さらに環状部材は、ピストン上側部分の下面の半径方向外側に凹設された切欠きを閉鎖するので、リング溝を冷却するための、閉鎖された環状の冷却通路が生じる。この場合の欠点は、上記米国特許明細書から公知のピストンの複雑な構造である。これにより、ピストンの製作は手間がかかり高価となる。
【０００３】
背景技術のこの欠点を回避することが本発明の課題である。この課題は、独立請求項の特徴部および方法請求項６の特徴部に記載した特徴により解決される。本発明の有利な構成は、従属請求項の対象である。本発明に係る、内燃機関のためのピストンは、
−当該ピストンの、ピストントップ近傍の半径方向の外面に配置されたリング部と、
−該リング部にピストントップとは逆方向で接続したスカートと、
−対向して位置し、前記スカートにより保持され、それぞれ１つのボス孔を備える２つのピンボスと、
−前記リング部を冷却するための、ピストントップ近傍で半径方向外側に配置され、オイル供給通路およびオイル導出通路を介してピストン内室に接続されている環状の冷却通路と、
−前記ピンボスを冷却するための少なくとも１つのボス冷却通路と、
を有する形式のものであって、ピンボスの、ピストントップの近傍に位置する領域に、冷却通路と連通するそれぞれ１つのボス冷却通路が配置されていることを特徴とする。本発明の有利な構成では、前記ボス冷却通路が、それぞれ１つのオイル流入開口を介して前記冷却通路に接続されており、かつそれぞれ１つのオイル流出通路を介して前記ピストン内室に連通している。本発明の別の有利な構成では、前記ボス冷却通路が、それぞれ１つのオイル流出開口を介して前記冷却通路に接続されている。本発明のさらに別の有利な構成では、前記ボス冷却通路が、半径方向内側に向かって方向付けられており、上から見て面状に形成されており、かつ前記ピンボスのピストントップ側の領域の上方を延在する。本発明のさらに別の有利な構成では、前記冷却通路が、周囲にわたって分配され、ピストントップ側に配置され、こぶ状に形成された横断面拡張部を有する。さらに、本発明に係る、内燃機関のためのピストンを製造する方法は、以下の方法ステップ、すなわち：
−環状の冷却通路の形状の塩中子を、該塩中子の、対向して位置する側に配置され、半径方向内側を向いた、ボス冷却通路の形状の２つの付設部を備えて製作する、
−ピンボスに対して相補的な、対向して位置する２つの付設部と、ピンボス内に配置される２つのボス孔のための、対向して位置し、半径方向で鋳型内に挿入可能な２つのスライダとを備えた、ピストンのための鋳型を準備する、
−塩中子を鋳型内に、ボス冷却通路のための付設部が、ピンボスのために設けられた付設部のピストントップ側にあるように収容して固定する、
−ボス孔のために設けられたスライダを挿入する、
−液体の状態にあるピストン材料を鋳型に充填して、塩中子を鋳包む、
−ピストン内室を成形するためのスライダを導入する、
−鋳型から未加工ピストン材を取り出す、
−冷却通路に開口する少なくとも１つのオイル供給通路と、冷却通路に連通する少なくとも１つのオイル導出通路とを穿孔する、
−冷却通路からオイル供給通路およびオイル導出通路を介して塩中子を洗い流す、
−ピストンを切削加工法により仕上げる、
という方法ステップを有することを特徴とする。本発明の有利な構成では、ピストン材料として液状のアルミニウムを鋳型に注ぐ。本発明の別の有利な構成では、ピストン材料として液状の鋳鉄を鋳型に注ぐ。本発明のさらに別の有利な構成では、ボス冷却通路のための、塩中子に設けられ、対向して位置する両付設部が、それぞれ一方の側で塩中子に結合されており、それぞれ他方の側には、実質的に軸方向でピストントップとは逆方向に向いたオイル流出通路のための別の付設部を有する。本発明のさらに別の有利な構成では、ボス冷却通路の形状の付設部のそれぞれの他方の側が、塩中子に結合されている。本発明のさらに別の有利な構成では、ボス冷却通路のための、塩中子に設けられた付設部が、上から見て面状に形成されている
【０００４】
本発明の幾つかの実施例について以下に図面を参照しながら説明する。
図１：ピンボスの領域にそれぞれ１つのボス冷却通路を備える環状の冷却通路を備えるピストンの斜視断面図である。
図２：ピストントップ側に配置された複数のこぶ状の横断面拡張部を備える、図２に示す冷却通路を備えるピストンの斜視断面図である。
図３：オイル流入開口を介してのみ冷却通路に接続されているボス冷却通路を備えるピストンの斜視断面図である。
図４：ピンボスの領域に、半径方向内側に向かって方向付けられ、面状に形成されたそれぞれ１つのボス冷却通路を備える冷却通路を備えるピストンの斜視断面図である。
【０００５】
図１は、ピストントップ３に燃焼室くぼみ２を備える、内燃機関のためのピストン１の斜視断面図である。ピストン１の半径方向の外面は、ピストントップ３に隣接するトップランド４を有し、かつトップランド４に隣接してリング部５を有する。リング部５には、環状に延びるスカート６が接続する。スカート４は、対向して位置する側に、それぞれ１つのボス孔８を備えるそれぞれ１つのピンボス７を保持する。
【０００６】
燃焼室くぼみ２およびリング部５を冷却するために、ピストン１は、ピストントップ近傍の半径方向外側に、環状に延びる冷却通路９を有する。冷却通路９には、冷却オイルが、ピストン内室１４に開口したオイル供給通路１０を介して導入される。冷却通路９から冷却オイルは、図示しない、ピストン内室１４に開口するオイル導出通路を介して再び導出される。
【０００７】
対向して位置する両ピンボス７の、ボス孔８の近傍にあるピストントップ側の領域７′を冷却するために、冷却通路９は、両ピンボス７の領域７′内に配置されたそれぞれ１つのボス冷却通路１３に接続されている。この場合、両ボス冷却通路１３は、それぞれ１つのオイル流入開口１１およびそれぞれ１つのオイル流出開口１２を介して冷却通路９に接続されている。両ボス冷却通路１３は、これに加えて、ピストン内室１４に開口するそれぞれ１つのオイル流出通路１５を有する。
【０００８】
この場合、オイル供給通路１０を介して冷却通路９内に噴射される冷却オイルの一部が、オイル流入開口１１を介してボス冷却通路１３に導入され、ピンボス７のピストントップ側の領域７′の冷却後、一部はオイル流出通路１５を介してピストン内室１４に導出され、一部はオイル流出開口１２を介して冷却通路９に戻される。
【０００９】
本発明による冷却通路系を備えるピストン１を製造するために、まず、塩中子が成形される。塩中子は、冷却通路９の形状と、冷却通路９に一体成形され、それぞれ１つのオイル流出通路１５を備えるボス冷却通路１３の形状とを有する。塩中子は、その後、鋳型内にセットされ、ピストン材料、すなわちアルミニウムまたは鋳鉄で鋳包まれる。引き続いて、オイル供給通路１０およびオイル導出通路がピストン１内に穿孔される。両通路を介して、塩中子の塩は未加工ピストン材から洗い流される。最後に、ピストンは切削加工法により仕上げられる。
【００１０】
図２は、冷却通路９′の構成を示す。冷却通路９′は、全周にわたって分配されピストントップ側に配置されたこぶ状の横断面拡張部１６を有する。このこぶ状の横断面拡張部１６の課題は、冷却通路９′が横断面拡張部１６の領域で燃焼室くぼみ２の縁部に接近し、その結果、冷却オイルもくぼみの縁部に接近し得ることにより、燃焼室くぼみ２の、熱で強く負荷される縁部の冷却を改善することである。
【００１１】
図３には、ボス冷却通路１３′の構成が示されている。ボス冷却通路１３′はオイル流出通路１５を介してピストン内室１４に接続されているだけである。その結果、ボス冷却通路１３′を通流するオイルはすべて、ピストン内室１４に導入される。
【００１２】
図４に示す冷却通路９″の構成は、ピンボス７のピストントップ側の領域７′に、半径方向内側を向いた、上から見て面状に形成されたそれぞれ１つのボス冷却通路１７を有する。ボス冷却通路１７から、冷却オイルは、オイル流出通路１５を介してピストン内室１４に導入される。面状に形成されたボス冷却通路１７により、ピンボス７の比較的大きな領域が、冷却オイルと接触する冷却面により覆われている。これにより、ピンボス７の領域７′の極めて良好な冷却が達成される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ピンボスの領域にそれぞれ１つのボス冷却通路を備える環状の冷却通路を備えるピストンの斜視断面図である。
【図２】ピストントップ側に配置された複数のこぶ状の横断面拡張部を備える、図２に示す冷却通路を備えるピストンの斜視断面図である。
【図３】オイル流入開口を介してのみ冷却通路に接続されているボス冷却通路を備えるピストンの斜視断面図である。
【図４】ピンボスの領域に、半径方向内側に向かって方向付けられ、面状に形成されたそれぞれ１つのボス冷却通路を備える冷却通路を備えるピストンの斜視断面図である。
【符号の説明】
【００１４】
１  ピストン
２  燃焼室くぼみ
３  ピストントップ
４  トップランド
５  リング部
６  スカート
７  ピンボス
７′  ピンボス領域
８  ボス孔
９，９′，９″  冷却通路
１０  オイル供給通路
１１  オイル流入開口
１２  オイル流出開口
１３，１３′  ボス冷却通路
１４  ピストン内室
１５  オイル流出通路
１６  横断面拡張部
１７  ボス冷却通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2009520901.tif 000007
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