(57)【要約】【課題】冷却回廊を作り、同時に疲労強度に対する十分な余裕を確保し変形を最小限にすることができる一体型ピストンを提供する。【解決手段】本発明の一体形ピストンは、頂部５と、ピン穴が形成された一対の対向したピン突起物２と、スカート１と、ピストンの一側に形成された環状回廊からなる冷却回廊９とからなり、この環状回廊は、環状回廊を閉鎖して冷却回廊の一部を規定するように転置された少なくとも一つのフランジ４によって閉鎖されていることを特徴とする。【選択図】図１
2006022957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一体形ピストンであって、
頂部と、
ピン穴が形成された一対の対向したピン突起物と、
スカートと、
ピストンの一側に形成された環状回廊からなる冷却回廊とからなり、この環状回廊は、環状回廊を閉鎖して冷却回廊の一部を規定するように転置された少なくとも一つのフランジ構造によって閉鎖されている一体形ピストン。  
【請求項２】
請求項１に記載の一体形ピストンであって、上記環状回廊には接触部が設けられて、少なくとも一個のフランジがその接触部に接触している一体形ピストン。
【請求項３】
請求項１に記載の一体形ピストンであって、少なくとも一個のフランジが上記ピストンの別の部分に溶接されている部分を含む一体形ピストン。
【請求項４】
請求項１に記載の一体形ピストンであって、少なくとも一個のフランジが上記ピストンの別の部分に機械的に組み合わされている部分を含む一体形ピストン。
【請求項５】
請求項１に記載の一体形ピストンであって、上記ピストンは鋼鉄素材製である一体形ピストン。
【請求項６】
請求項１に記載の一体形ピストンであって、さらに少なくとも一つのフランジの一部分の上に形成されたリングベルトを含む一体形ピストン。
【請求項７】
請求項１に記載の一体形ピストンであって、少なくとも一つのフランジの一部分に形成された複数のピストンリング溝を含む一体形ピストン。
【請求項８】
ピストンに組み立てられるピストン半製品であって、上記ピストン半製品は頂部と、スカートと、一対の対向するピン突起物と、少なくとも一つの放射状に伸びるフランジとからなり、上記少なくとも一つの放射状に伸びるフランジは、下方に転置されて上記ピストンのもう一つの部分に接触するように形作られているピストン半製品。
【請求項９】
前記ピストン半製品は鍛造または鋳造工程の一つによって形成される請求項８記載のピストンに組み立てられるピストン半製品。
【請求項１０】
さらに環状回廊を含む請求項８記載のピストンに組み立てられるピストン半製品。
【請求項１１】
さらに上記ピン突起物に形成されたピン穴を含む請求項８記載のピストンに組み立てられるピストン半製品。
【請求項１２】
上記頂部に形成されたクラウンボウルを含む請求項８記載のピストンに組み立てられるピストン半製品。
【請求項１３】
一体形ピストンの組立て方法であって、
頂部と、スカートと、一対の対向するピン突起物と、少なくとも一つの放射状に伸展するフランジを有するピストン半製品を提供すること、
上記ピストン半製品に環状冷却回廊を形成すること、及び
少なくとも一つの放射状に伸展するフランジを転置して冷却回廊を閉鎖することを
含むことからなる一体形ピストンの組立て方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の一体形ピストンの組立て方法であって、上記環状冷却回廊は少なくとも部分的には機械加工工程によって形成される一体形ピストンの組立て方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の一体形ピストンの組立て方法であって、上記環状冷却回廊は部分的にはピストン半製品内に形成され、また、環状冷却回廊形成段階は前記環状冷却回廊を機械仕上げすることを含む一体形ピストンの組立て方法。
【請求項１６】
請求項１３に記載の一体形ピストンの組立て方法であって、上記ピストン半製品は、鍛造または鋳造工程の一つによって作られるピストン半製品。
【請求項１７】
請求項１３に記載の一体形ピストンの組立て方法であって、少なくとも一つのフランジが少なくとも一つのフランジを折り曲げることによって転置される一体形ピストンの組立て方法。
【請求項１８】
請求項１３に記載の一体形ピストンの組立て方法であって、さらに少なくとも一つのフランジの一部を前記ピストンのもう一つの部分に付着させることを含む一体形ピストンの組立て方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の一体形ピストンの組立て方法であって、上記付着工程は、少なくとも一つのフランジの一部分を上記ピストンのもう一つの部分に溶接することを含む一体形ピストンの組立て方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の一体形ピストンの組立て方法であって、上記付着工程は、少なくとも一つのフランジの一部分を上記ピストンのもう一つの部分と機械的に組み合わせることを含む一体形ピストンの組立て方法。
【請求項２１】
請求項１３に記載の一体形ピストンの組立て方法であって、上記フランジは上記スカートの直径よりも大きな直径を有する一体形ピストンの組立て方法。
【請求項２２】
請求項１７に記載の一体形ピストンの組立て方法であって、少なくとも一つのフランジが上方に折り曲げられる一体形ピストンの組立て方法。
【請求項２３】
請求項１７に記載の一体形ピストンの組立て方法であって、少なくとも一つのフランジが下方に折り曲げられる一体形ピストンの組立て方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は２００４年７月７日に提出された米国特許出願番号第１０／８８５，８１０号の一部継続出願であり、その完全な開示は本出願に参照して明白に組み込まれている。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、内燃機関用のピストンの設計に関する。より具体的には、本発明は一体形の鋼鉄製ピストンの設計およびその製法に対するものである。
【背景技術】
【０００３】
内燃機関のピストンは極度に過酷な作動環境に曝される。これらのピストンは、高温、爆発時の発火圧力、側方からの力ならびに内部からの力を受ける。エンジンの出力が益々増大するにつれて、温度、シリンダー圧及びエンジンの回転スピードが非常に高くなり得るので、ピストンが作られているアルミニウム合金を含め、従来からの素材は、その金属疲労耐久力の限度に達する。
【０００４】
分節形ピストンは、鋼鉄製のクラウンとアルミニウム製のスカートを持つ二体形のピストンである。クラウンとスカートとはピストンピンによって相互に連結されている。分節形ピストンでは、クラウンとスカートとは関節でつながれて互いに独立して動くことが出来る。
【０００５】
分節形ピストンは、一体形鋳造アルミニウム製ピストンに勝るいくつかの利点を提供する。例えば、分節形ピストンにおける鋼鉄製のクラウンは、アルミニウムよりも鉄製のピストンライナーの熱膨張率により類似した熱膨張率を有する。加えて、分節形ピストンの鋼鉄製クラウンからの熱は、容易にはアルミニウム製のスカートに伝達されないのでスカートはその形をよりよく維持する。さらに、分節形ピストンにおける二次運動は一体形ピストンにおけるものよりもより良好であり得る。
【０００６】
分節形ピストンは、比較的により高圧、より高温に耐えることが出来るが、分節形ピストンに関連する幾つかの実際的な設計上の制限がある。例えば、分節形ピストンは、より長いピストンピンを必要とし、全体のピストン組み立て品（ピストンならびにピストンピン）を一体形アルミニウム製ピストン組み立て品よりも一般により重くする。加えて、ピストンクラウンとピストンスカートは互いに独立して動くので、スカートは効果的に機能してピストンクラウンの運動を誘導することが出来ない。従って、ピストンランド（溝と溝の間の平坦部）がピストンクラウンの運動を誘導しなければならない。その結果、ランドとシリンダーライナーが接触することになり、キャビテーションという問題を引き起こす。分節形ピストンに関連するもう一つの設計上の制限は、リングベルトとスカートとの間に何ら連接のないことである。このことは、冷却回廊内及びボウルの縁において応力が非常に高くなる可能性があり、これによってひびが入るようになりかねない。その上、リングベルトとスカートとの間の連接の欠如及びその結果生じる応力は、リング溝の変形が非常に高くなることを可能にして、潤滑油の消費、ピストンとシリンダー間のガスもれ及び排気の諸問題を引き起こし得る。
【０００７】
ピストン設計者らは鋭意研究を重ね、新技術を見出して分節形ピストンに関連する諸問題を克服した。多数の提案された解決法が一体形鋼鉄製ピストンに集中していた。分節形ピストンとは異なり、一体形鋼鉄製ピストンのスカートとクラウンは一体化された構成単位を形成し、ピストンのクラウンは冷却回廊を有する。特許権を与えられた一体形鋼鉄製ピストンの例は、Ｋｅｍｎｉｔｚに対するＤＥ４４４６７２６Ａ１、Ｋｒｕｓｅに対する米国特許第６，２２３，７０１号、Ｇａｉｓｅｒらに対するＥＰ０９９２６７０Ａ１及びＧａｉｓｅｒらに対する国際特許出願公報第ＷＯ０１／５００４２号に見出される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一体形ピストン設計の最も難しい局面の一つは、ピストンクラウン内に冷却回廊を創り、一方同時に疲労強度に対する十分な余裕を確保して負荷を受けやすいリング溝の変形を最小限にすることである。ＤＥ４４４６７２６Ａ１においては、ピストンはリングベルトとスカート間では連結されていない。それ故、ピストンの全般的構造は安定ではなく、高度の応力がピストンクラウンに変形を引き起こし得る。加えて、ＤＥ４４４６７２６Ａ１においてはピストンのスカートは短いので、スカートとシリンダーライナーとの間に高度の接触圧が生じる。さらに、ＤＥ４４４６７２６Ａ１において使用されているスカートが短いことは、スカートがピストンの運動を誘導する能力を制限してシリンダーライナーに関してキャビテーションが起こり得ることになる。全般的にみて、ＤＥ４４４６７２６Ａ１の一体形ピストンを製造する工程は集約的である。
【０００９】
ＷＯ０１／５００４２Ａ１においては、クラウンの上部と下部とは摩擦溶接によって接合されている。このピストン設計において使用されている摩擦溶接は、元来の素材の性質を変えるものである。その上、摩擦溶接の間、或いはその後の加熱処理または作動発熱の間に、罅が溶接領域に生じることがあり得る。加えて、冷却回廊内の溶接閃光は除去することが出来ないので、効果的な冷却回廊の容積を縮小して、最悪の筋書では、冷却回廊を完全に閉鎖してしまうことがあり得る。さらに、摩擦溶接の結果、冷却回廊内に残存する金属粒子が、もしエンジンが回転している間に冷却回廊から放出されるとエンジンを損傷しかねない。
【００１０】
本発明は、転置されて冷却回廊とリングベルトを形成するように形づくられ設計された少なくとも一つの部分を設けられたピストン半製品から作られた一体形鋼鉄製ピストンに対するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
その記述が進むにつれて明白となる本発明の種々の特色、特徴及び実施形態によれば、本発明は以下の物を含む一体形ピストンを提供する。
頂部、
一対の対向するピン突起部でそれにピン穴が形成されたもの、
スカート、及び
ピストンの一側に形成された環状回廊からなる冷却回廊であって、環状回廊を閉鎖して冷却回廊の一部を規定するように転置されている少なくとも一つのフランジ構造によって環状回廊が閉鎖されている冷却回廊。
【００１２】
本発明は、さらに、それからピストンが組み立てられ得るピストン半製品を提供し、このピストン半製品は、頂部、スカート、一対の対向するピン突起物及び少なくとも一つの放射状に伸展するフランジを含み、この少なくとも一つの放射状に伸展するフランジは転置されてピストンのもう一つの部分に接触するように形づくられている。
【００１３】
本発明は、また、一体形ピストンを組み立てる方法を提供し、当該方法は、
頂部、スカート、一対の対向するピストンピン突起物及び少なくとも一つの放射状に伸展するフランジを持つピストン半製品を提供し、
そのピストン半製品中に環状冷却回廊を形成し、ならびに
少なくとも一つの放射状に伸展するフランジを転置して冷却回廊を閉鎖するようにする方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は内燃機関用の一体形鋼鉄製ピストンについてのものである。本発明の一体形鋼鉄製ピストンは単一体の鍛造或いは鋳造部品から形成され、次いで機械加工または金属加工工程にかけられる。一体形鋼鉄製ピストンは、冷却回廊を含み、これは部分的に鍛造或いは鋳造工程の間に形成されてもよく、また、さもなければその後の機械加工及び金属加工後に完全に形成される。機械加工前、及び金属加工前の鍛造或いは鋳造部品を本明細書では「ピストン半製品」と呼ぶ。本発明によれば、ピストン半製品はそれぞれ少なくとも一つの部分を含み、この部分は金属加工の間に転置されて一体形ピストンの最終構造を規定するように形作られている。それから一体形ピストンが作り出される鍛造或いは鋳造部品は、また、接触部分を提供され、及び／或いは持つように機械加工されることが出来、この部分が、転置される部分を、それが転置される際に、正しく配置されることの助けをする。転置される部分は、ピストンの隣接部分に溶接されるか、または、機械的に連結するように形作られることが出来る。
【００１５】
本発明の一体形鋼鉄ピストンの製造工程は、機械加工前及び金属加工前のピストン或いはピストン半製品を鍛造または鋳造することを含み、ピストン半製品は、トップ部分、スカート、一対の対向するピン突起物、及びピストン半製品のトップ部分及び／或いは片側から放射状に外側に伸びる一つ或いはそれ以上のフランジを含む。随意に、機械加工前及び金属加工前のピストン半製品は、未完成の（仕上げをしていない）クラウンボウル及び或いは未完成の（仕上げをしていない）冷却回廊、及び或いは未完成の（仕上げをしていない）ピン穴を付けて鍛造または鋳造することが出来る。次の工程で、冷却回廊が機械加工処置によって提供されるか或いは仕上げられ、また環状接触部（使用される場合）が適当な位置に形成されて、転置される部分が転置される際にそれらを正しく配置することの助けをする。次いで、フランジは下方及び或いは上方に折り曲げ、または折畳まれてフランジの周縁がピストンの隣接部分と境界を接する。フランジを折り曲げ、または折畳む前に、フランジは機械加工されてフランジの周縁がピストンの隣接部分と協調にするように必要な寸法にされ形作られてピストンの隣接部分に機械的に組み合わされるか、または溶接される。フランジが所定の位置に折り曲げられ或いは折畳まれた後、コンプレッションリング（複数）及びオイルリングのための溝が、仕上げられたピストンにおけるリングベルトを規定するフランジの位置に形成される。上記処置の間の便利ないずれかの時点で、ピン穴が設けられ或いは仕上げられてもよく、またクラウン下方領域は所望通りに機械で削り取られて全般的重量を軽減する。
【００１６】
本発明の一体形鋼鉄製ピストンは、本明細書に記載のように加工することが出来、また内燃機関の環境に共通する高燃焼圧、高ピストン速度、高温および高機械的応力に耐える能力を有する何らかの適切な鋼材から作ることが出来る。種々の既知のタイプの炭素鋼が本発明の目的にかなっている。ピストン半製品は鍛造または鋳造工程によって作ることが出来る。
【００１７】
今後、添付図表を参照することになるが、これらの図表では、可能な場合、種々の図表を通して共通の参照番号が使用されて類似の構成部品を同定する。
【００１８】
図１は本発明の一実施形態によるピストンのピン穴（右側）を通して、及び、突刺し軸（左側）に沿った複合横断面図であり、Ｔ形フランジがその最終位置に加工される前の半断面で示されている。図１に描かれたピストンは、鋼鉄製ピストンの半製品であり、ピストンスカート１、対向するピン突起物２とピストンヘッド３を含む。フランジ４はトップに近いピストンヘッド３の中心部分から外側へ放射状に伸びている。図１に表示されているように、フランジ４の直径ＤＴはスカート１の直径ＤＫよりも大きい。フランジ４の直径ＤＴはスカート１の直径ＤＫよりもピストンのトップとスカート１の頂部５の高さの差に等しいかまたはそれ以上の分だけ大きい。
【００１９】
フランジ４は、本明細書においては、ピストンヘッド３との関連における横断面の形状と、以下に詳細に論じられるように機械加工によって折り畳まれまたは折り曲げられて最終的一体形鋼鉄ピストンを形成する様式によってＴ字形折り畳みフランジと呼ばれる。
【００２０】
破線で示されているように、ピストンヘッド３はクラウン形７を付けて鍛造または鋳造するか、或いは、さもなければ平坦な頂部８を持つように形成することが出来る。加えて、破線で示すように、冷却回廊９は鍛造または鋳造のピストン半製品中に部分的或いは完全に形成することが出来る。また、図１に破線で示されているように、ピストンを鍛造または鋳造する間に、粗面のピン穴１０を形成することも可能である。本発明の一体形鋼鉄ピストンの設計は新規のものではあるが、図１に描かれている鋼鉄製の鍛造または鋳造のピストン半製品は、当事者には周知の従来からの鍛造または鋳造技術を用いて作ることが出来る。
【００２１】
鍛造または鋳造のピストン半製品にクラウン形７を形成する、及び或いは鍛造または鋳造のピストン半製品に冷却回廊９を形成する、及び或いは鍛造または鋳造のピストン半製品にピン穴１０を形成することの別法は、鍛造または鋳造のピストン半製品にこれらの特徴の一つまたはそれ以上を機械加工することである。しかしながら、鍛造または鋳造のピストン半製品にこれらの特徴を形成することは機械加工及び材料費を軽減することになる。
【００２２】
図２は、図１に記載のピストンの複合横断面図であって、冷却回廊が機械加工されてピストンスカートの頂部上にストップロッグを含む半断面で示されている。図２に描かれているピストンの実施形態において、冷却回廊９はこのピストンにおける仕上げ状態にまで機械加工されている。加えて、スカート１の頂部５上に接触部１１が形成されている。接触部１１はまたストップロッグとも呼ばれて環状形態を持ち、スカート１の頂部５に沿って冷却回廊９内に周辺沿いに伸びている。
【００２３】
図３は、図１に記載のピストンの複合横断面図であって、Ｔ字形フランジがその最終位置に転置された半断面で示されている。図３において、フランジ４は図１と２で示されたその位置からフランジ４が冷却回廊９を閉鎖する位置にまで折り曲げられ或いは折り畳まれている。図３に示すように、図１と２に示されているフランジ４の周縁端１２はフランジ４を曲げるまたは折り畳むことによって転置され、周縁端１２は接触部１１に接触してスカート１の頂部５上に据えられている。
【００２４】
図３から、フランジ４は構成され、例えば鍛造または鋳造され、及び或いは機械加工されてフランジ４の周縁端１２が接触部１１に接触する場合、フランジ４の環状側表面１３（以前は頂面）はスカート１の環状側表面１４と実質的に一線に並び、そのようにして最終のピストンの全般の環状表面は実質的に連続状態となることが分かる。図３において、フランジ４の周縁端１２はまた機械加工されて接触部１１の形状に順応するようになっている。
【００２５】
フランジ４は、図１に描かれたその鍛造された位置から図３に描かれたその位置へスカート１に向けて、ピストンをその中心軸の回りを勢いよく回転させながら下方に折り曲げまたは折り畳むことが出来る。折り曲げる過程の間に、フランジ４を加熱することが出来る。加えて、フランジ４の折り曲げは一つまたはそれ以上の段階で行うことが出来る。また、フランジ４を、一つ或いはそれ以上の折り曲げ形、または何らかの他の従来からの金属形成工程・装置を使用してスカート１の方向へ折り曲げることも可能である。
【００２６】
図４は、本発明の一実施形態に従ってフランジをピストンスカートの頂面に溶接する一様式を描いた断面図である。図４において、フランジ４の周縁端１２はスカート１の頂面５に従来からの溶接技法を用いて溶接されている。図４は溶接継ぎ目１５を、フランジ４とスカート１の両外側環状表面と実質的に同一平面にあるものとして描いてしる。このような構成は、フランジ４の周縁端１２とスカート１の頂面５との間に何らかの必要な間隙（ギャップ）を設け、溶接後、溶接ビーズを仕上げて継ぎ目１５を平滑にすることによって達成することが出来る。溶接継ぎ目１５は、それが冷却回廊９内に伸びないように構成され得ることが示されている。従って、溶接工程からの閃光が冷却回廊９を妨害し、或いは溶接工程が冷却回廊９に金属粒子を沈積してそれがそのピストンを含むエンジンを作動する間に放出され得る心配はない。
【００２７】
図５は、本発明の一実施形態に従い、フランジがピストンスカートの頂面に機械的に連結され得る一様式を描いた断面図である。図５に描かれた本発明の実施形態において、スカート１の頂面５には環状の窪み１６が、またフランジ４の周縁端１２には窪み１６に受け入れられるように形作られた環状の突起１７が設けられている。窪み１６とフランジ４上の突起１７は環状の断面形を持つように描かれているが、ここで窪み１６の開口部の最も狭い部分は、窪み１６の直径よりも小さくなっており、突起１７はこの窪みに押し込まれてそこに動かないように確保することが出来る。本発明の別の実施形態において、スカート１の頂面５へのフランジ４の機械的連結は、フランジ４のスカート１の頂面５からの分離を防止する何らかの協調的、噛み合わせ式の構造を用いて達成することが出来、これには種々の形状を持つ一つまたはそれ以上の窪み・突起が含まれる。
【００２８】
図６は、本発明のもう一つの実施形態に従い、フランジがピストンの頂部に機械的に連結され得る一様式を描いた断面図である。図６に描かれた本発明のこの実施の形態において、フランジ４の周縁端１２には別の突起１８と窪み１９が設けられており、これらがスカート１の頂部５の上に形成され相補的に形づくられた窪み２０と突起２１に組み合って連結する。図５と６から、フランジ４のスカート１への機械的連結は、フランジ４のスカート１からの分離を防止する何らかの協調的、組み合わせ式構造を使用して達成し得ること、及び、本発明は、図５と６に描かれた機械的連結構造に限定されないことを理解することが出来る。
【００２９】
図７は、本発明の一実施形態に従うピストンの複合横断面図であり、フランジに形成されたリング溝を有する半断面で示されている。図７はボウル形クラウン７と仕上げられたピン穴１０（その一つが示されている）を持つ一対の対向するピン突起物２とスナップリング溝２３（その一つが示されている）とを含む仕上げられたピストンを描いている。図７はまた、冷却回廊９の底部に設けられたオイル注入穴２４を描いており、既知の方法により冷却回廊９を冷却するためのオイルがそこへ注入される。図７に示されるピストンにおいて、クラウン下の領域２５は機械で削り取られてピストンの全般的重量を軽減している。
【００３０】
最終製造段階の一つにおいて、ピストンのリングベルト２６（フランジ４によって規定される）には一つまたはそれ以上の圧縮リング及び一つのオイルリングを含むピストンリングを既知の様式で受け入れるための溝２７が設けられることになる。
【００３１】
その意味が把握出来るように、最終的なピストン（図７に示されている）は、内部冷却回廊と統合されたユニットとして形成されたクラウン及びスカートとを有する一体化鋼鉄製ピストンである。本発明の一体化鋼鉄製ピストンは摩擦溶接を用いることなく製作され、それ故に摩擦溶接に伴う諸問題や危惧を回避する。
【００３２】
本発明の一体化鋼鉄製ピストンの製造工程は、図１に示されるように頂部、スカート１、一対の対向するピン突起物２と頂部から外側に放射状に延びるフランジ４とを含む機械加工前及び金属加工前のピストンまたはピストン半製品を鍛造或いは鋳造することを含む。随意的に、上記機械加工前及び金属加工前の鍛造或いは鋳造のピストンまたはピストン半製品は、未加工の（機械加工前の）クラウンボウル７及び或いは未加工の（機械加工前の）冷却回廊９を付けて鍛造或いは鋳造することが出来る。
【００３３】
次の段階で、冷却回廊９が設けられるか、またはさもなければ、機械加工処置によって仕上げられ、また、環状の接触部１１が、図２に示すように、スカート１の頂部５に形成される。
【００３４】
次いで、フランジ４は下方に折り曲げられまたは折り畳まれて、図３に示すように、フランジ４の周縁端１２は接触部１１に接してスカート１の頂部５上に据え付けられる。フランジ４を折り曲げまたは折り畳む前に、フランジ４は機械加工されて周縁端１２は接触部１１と連携して、スカート１の頂部５に溶接されるか、またはスカート１の頂部５と機械的に組み合わされる。加えて、フランジ４は機械加工されて、折り曲げまたは折り畳まれた後、やはり仕上げ状態にまで機械加工されたスカート１の環状の外側表面と実質的に同一平面である外側の環状表面を持つようになる。スカート１及びフランジ４の環状表面の機械加工は、フランジ４が折り曲げまたは折り畳まれた後に行うことが出来る。
【００３５】
フランジ４が折り曲げまたは折り畳まれた後、圧縮リング及びオイルリング用の溝２７がリングベルト２６を規定するフランジ４の一部分に形成される。
【００３６】
上記処置の間のいずれか都合のよい時点で、ピン穴が設けられ、及び或いは仕上げられることが可能であり、また、クラウン下の領域は所定通りに機械で削り取られて全般の重量を低減することが出来る。
【００３７】
図１−３及び７は、本発明の実施形態に対するものであり、そこでは、フランジ４はピストン半製品の頂部近傍に設けられ、その後、下方に折り曲げまたは折り畳まれて冷却回廊９を閉鎖する。
【００３８】
本発明のさらなる実施の形態において、ピストン半製品は、冷却回廊を閉鎖するために上方に折り曲げまたは折り畳まれる一個のフランジを設けることが出来、或いは、下方と上方とに折り曲げまたは折り畳まれて共に冷却回廊を閉鎖する複数のフランジを設けることが出来る。冷却回廊を閉鎖することに加えて、フランジは、折り曲げまたは折り畳まれて機械加工された後、ピストンの側面または頂部の部分を規定するように構成することが出来る。
【００３９】
図８は、本発明のもう一つの実施形態によるピストンのピン穴（右側）を通しての、及び突刺し軸（左側）に沿った複合断面図であり、ピストン上に形成されたフランジがその最終位置にまで加工される前の半断面で示されている。
【００４０】
図８に描かれているピストンは、ピストンスカート１、対向するピン突起物２及びピストンヘッド３を含む鋼鉄製ピストン半製品である。フランジ４’は、ピストンヘッド３の中央部分から、ピストンの頂部とピストンスカート１の頂部との間の中程である位置から外側へ放射状に伸びている。フランジ４’の直径は、スカート１の直径よりも、何らかの必要な機械加工の後、図１０に示されているような冷却回廊を閉鎖するに十分な分だけ大きい。図８−１０に描かれている本発明の実施形態において、フランジ４’は、図９に描かれているピストンの頂部の下端２８の下で折り曲げ或いは折り畳まれる様に構成されている。
【００４１】
破線で示されているように、ピストンヘッド３は窪み７’を付けて鍛造または鋳造することが出来、或いはさもなければ平坦な頂部８を持つように形成することが出来る。加えて、破線で示されているように、冷却回廊９は鍛造あるいは鋳造ピストンに部分的にまたは完全に形成することが出来る。また、図８に破線で示されているように、ピストンの鍛造または鋳造の間に粗製のピン穴１０を形成することも可能である。図８に描かれている鋼鉄製の鍛造または鋳造のピストン半製品は、当事者には周知の従来からの鍛造または鋳造技法を使用して作製することが出来る。  
【００４２】
鍛造または鋳造のピストン半製品にクラウン形７’を形成する、及び或いは鍛造または鋳造のピストン半製品に冷却回廊９を形成する、及び或いは鍛造または鋳造のピストン半製品にピン穴１０を形成するための別法は、鍛造または鋳造のピストン半製品にこれらの特徴の一つまたはそれ以上を機械加工することであろう。しかしながら、鍛造または鋳造のピストン半製品にこれらの特徴を形成することは、機械加工費と材料費を低減することになる。
【００４３】
図９は図８に記載のピストンの複合横断面図であり、当該ピストン内に機械加工された冷却回廊を持つ半断面で示されている。図９に描かれたピストンの実施形態において、冷却回廊９はピストン内に機械加工されて仕上げ状態になっている。加えて、もし所望ならば、図２に示されたものと同様の接触部をピストンの頂部近く下端２８の上に形成することが出来る。もし接触部が本発明のこの実施形態において使用されるならば、それは、描かれているような下端２８の下面に冷却回廊９内を円周に沿って延びる環状形を持つべきである。ここで論議されている接触部構造は、フランジが転置される場合、それらフランジの正しい配置と配列を助けるのに有用である一方で、一層の注意を払ってフランジをそれらの正しい部分に折り曲げまたは折り畳む限り、接触部の除外が可能であることを理解すべきである。
【００４４】
図１０は図９に記載のピストンの複合横断面図であり、フランジがその最終位置に配置された半断面で示されている。図１０においてフランジ４’は、図８と９とに描かれているその位置からフランジ４’が冷却回廊９を閉鎖する位置にまで折り曲げまたは折り畳まれている。図１０に示されているように、図８と９とに示されたフランジ４’の周縁端１２’は、フランジ４’を折り曲げまたは折り畳むことにより転置されて周縁端１２’が下端２８の下側になっている。
【００４５】
図１０から、フランジ４’は形作られ、例えば鍛造または鋳造され、及び或いは機械加工されて、フランジ４’の周縁端１２’が接触部１１に接触する場合、フランジ４の環状側表面１３’、周縁端１２’（以前の底面）は実質的にスカート１の環状側表面１４と連携して最終的ピストンの全般の外側環状表面は実質的に連続したものとなることを見ることが出来る。フランジ４’の周縁端１２’はまた図１０において機械加工されて接触部１１の形態に適合するようになる。
【００４６】
フランジ４’は図８に描かれている鍛造された位置から図１０に描かれているその位置まで、ピストンをその中軸の周りに急速回転させながら、フランジ４’を上方に曲げることによって折り曲げまたは折り畳むことが出来る。折り曲げ工程の間、フランジ４’を加熱することが出来る。加えて、フランジ４’の折り曲げは一つまたはそれ以上の段階で行うことが出来る。またフランジ４’を、一つまたはそれ以上の折り曲げ形を用い、或いは何か他の従来からの金属形成工程、装置を用いて上方に折り曲げることも可能である。
【００４７】
フランジ４’の周縁端１２’は、本発明の一実施形態に従い、下端２８の下面に、従来からの溶接技法を用いて溶接することが出来る。このような場合、結果として生じる溶接の継ぎ目は、フランジ４’及び下端２８の外側環状表面と実質的に同一平面を持つべきである。このような形態は、フランジ４’の周縁端１２’と下端２８の下表面との間に何らかの必要な間隙を設け、溶接後、溶接粒子の仕上げをして上記の継ぎ目を平滑にすることによって達成することが出来る。溶接の継ぎ目は、それが冷却回廊９内にまで延びないように形作られ得ることに注目すべきである。従って、溶接工程からの閃光が冷却回廊９を妨害し、或いは溶接工程が冷却回廊９内に金属粒子を沈積してそれが上記ピストンを含むエンジンを作動する間に放出され得る懸念はない。
【００４８】
フランジ４’の周縁端１２’を下端２８の下面に溶接する代案として、これら対向する構造体は、上記図５と６に関連して例示して論議された構造形態と同様の構造形態を用いて機械的に連結するように形作ることが出来る。本発明は図５と６に描かれた機械的連結構造には限定されないことが理解される。
【００４９】
ピストン半製品に転置可能なフランジを設けるという概念は、図１−３、７及び８−１０に描かれた本発明の実施形態に限定されるものではない。他の実施形態において、フランジは、上方または下方に折り曲げ、或いは折り畳まれて冷却回廊の異なった領域を閉鎖するように配置して形作ることが出来る。他の実施形態において、一つ以上のフランジを使用することが出来る。
【００５０】
図１１−１４は、異なったフランジ形態を含む本発明の他の実施形態を例示している。図１１−１４の各々は、それぞれのフランジが機械加工されてそれらの最終位置にまで折り曲げまたは折り畳まれているピストンを描いている。しかしながら、機械加工されて折り曲げまたは折り畳まれる以前は、これらのフランジは上に概論された特徴を含むピストン半製品の側面から放射状に外側延びていたことは容易に理解される。
【００５１】
図１１は本発明の別の実施形態によるピストンの複合横断面図である。図１１において、フランジ４’は元々ピストン半製品中に形作られていたのであって、それが（所定寸法に機械加工された後）上方に折り曲げまたは折り畳まれた時、フランジ４’の頂部周縁末端２９はピストンの頂部に近接して設けられ或いは形成された周縁末端３０に境を接している。
【００５２】
図１２は本発明のもう一つ別の実施形態によるピストンの複合横断面図である。図１２において、フランジ４’は元々ピストン半製品に形作られていたのであって、それが（所定寸法に機械加工された後）上方に折り曲げまたは折り畳まれた時、フランジ４’の頂部周縁末端２９とピストンの頂部周縁末端３０との間の境界接触面は、図に示すようにある角度で接している。
【００５３】
図１３は本発明のもう一つ別の実施形態によるピストンの複合横断面図である。図１３において、二つのフランジ４’とフランジ４”は元々ピストン半製品に設けられ形作られていたのであって、（所定寸法に機械加工された後）上方のフランジが下方に折り曲げまたは折り畳まれ、また下方のフランジが上方に折り曲げまたは折り畳まれた時、フランジ４’とフランジ４”のそれぞれの周縁端１２’と１２”は、図に示すように互いに境界面で接触している。
【００５４】
図１４は本発明のもう一つ別の実施形態によるピストンの複合横断面図である。図１４において、フランジ４’は元々ピストン半製品に形作られていたのであって、それが（所定寸法に機械加工された後）上方に折り曲げまたは折り畳まれた時、フランジ４’の周縁端１２’とピストンの頂部周縁末端３０とは、図に示すように冷却回廊９の一部分の上を覆って接した。
【００５５】
冷却回廊の形態を変更して異なったフランジの形態の使用に適応し得ることに注目すべきである。
【００５６】
図１１−１４に描かれた実施形態のそれぞれ、及び例示された一般概念に基づく本発明の他のさらなる実施形態において、対向する構造体は互いに溶接され、或いはさもなければ、上記図５と６を参照して例示されて論じられたものと同様の構造形態或いはそれらと同様の構造形態を使用して形作りして機械的に連結させることが出来る。
【００５７】
本発明は、特定の手段、素材及び実施形態に関連して記述されて来たが、前記の記述から当事者は本発明の最も重要な特徴を容易に確認することが出来、また上述の、ならびに付帯の特許請求の範囲の精神と範囲から逸脱することなく種々の使用と特徴に適応することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明を添付された図面を参照して記述するが、これらの図面は限定されない実施例としてのみ提供されるものである。図１は、本発明の一実施形態による、ピストンのピン穴（右側）を通して、及び、突刺し軸（左側）に沿った複合横断面図であって、ピストン上に形成されたフランジがその最終位置に加工される前の半切断面で示されている。
【図２】図２は、図１に記載のピストンの複合横断面図であって、ピストン内に機械加工された冷却回廊とピストンスカートの頂部に形成されたストップロッグを持つ半切断面で示されている。
【図３】図３は、図１に記載のピストンの複合横断面図であって、フランジがその最終位置に配置されている半切断面で示されている。
【図４】図４は、フランジが、本発明の一実施形態に従い、ピストンスカートの頂部に溶接された一様式を描いた断面図である。
【図５】図５は、フランジが、本発明の一実施形態に従い、ピストンスカートの頂部に機械的に連結され得る一様式を描いた断面図である。
【図６】図６は、フランジが、本発明のもう一つの実施形態に従い、ピストンスカートの頂部に機械的に連結され得る一様式を描いた断面図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態によるピストンの複合横断面図であって、フランジ上に形成されたリング溝を持つ半切断面で示されている。
【図８】図８は、本発明のもう一つの実施形態による、ピストンのピン穴（右側）を通して、及び、突刺し軸（左側）に沿った複合横断面図であり、ピストン上に形成されたフランジがその最終位置に加工される前の半切断面で示されている。
【図９】図９は、図８に記載のピストンの複合横断面図であって、ピストン内に機械加工された冷却回廊を持つ半切断面で示されている。
【図１０】図１０は、図９に記載のピストンの複合横断面図であって、フランジがその最終位置に配置されている半切断面で示されている。
【図１１】図１１は、本発明の別の実施形態によるピストンの複合横断面図である。
【図１２】図１２は、本発明のもう一つ別の実施形態によるピストンの複合横断面図である。
【図１３】図１３は、本発明のもう一つ別の実施形態によるピストンの複合横断面図である。
【図１４】図１４は、本発明のもう一つ別の実施形態によるピストンの複合横断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【外国語明細書】
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