(57)【要約】  本発明は、燃機関のための一体的なピストン（１）を製作するための方法に関する。このピストンは、環状の冷却通路（６）を有しており、この冷却通路（６）はピストンヘッド（４）の縁部領域に配置されていて、オイル溝として構成された環状の突起（１７）によって部分的に閉鎖されている。本発明によるピストン（１）は、ピストン未加工品（２２）から機械加工特に回転切削によって、簡単かつ安価な形式で製作されている。
2007500608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンヘッド（４）と、該ピストンヘッド（４）に一体成形された、各１つのピンボス（１１，１１′）のための２つのボス支持部（９，９′）とを有しており、この場合、ボス支持部（９，９′）とピンボス（１１，１１′）の端面（１２）とが、ピストンヘッド（４）の半径方向で外側の縁部に対してピストン長手方向軸線（１３）の方向で引っ込んで配置されており、
ピンボス（１１，１１′）を接続する２つのピストンスカート部材（１４，１４′）を有しており、これらのピストンスカート部材（１４，１４′）がそれぞれ１つのピストンスカート接続部（１０，１０′）を介してピストンヘッド（４）に接続されていて、ピストンスカート部材（１４，１４′）とピストンヘッド（４）との間のピストンスカート接続部（１０，１０）に切欠（１６）が形成されており、
ピストンヘッド（４）の縁部領域に配置された環状の冷却通路（６）を有しており、該冷却通路（６）の半径方向外側の制限部が、ピストンヘッド（４）に一体成形された環状壁（７）によって形成されていて、冷却通路（６）の半径方向内側の制限部が、一部はボス支持部（９，９′）によって、また一部はピストンスカート接続部（１０，１０′）によって形成されており、
一部がボス支持部（９，９′）に一体成形され、一部がピストンスカート接続部（１０，１０′）に一体成形され、かつオイル溝として構成された環状の突起（１７）を有しており、該突起（１７）によって、冷却通路（６）がピンボス（（１１，１１′）の側に向かって部分的に閉鎖されている形式の、内燃機関のための一体的なピストン（１）を製作するための方法において、
ピストン未加工品（２２）を鍛造法で製作し、
切削加工によって切欠（１６）を形成し、またピンボス（１１，１１′）に向いた、環状壁（７）の側に、加工工具を導入するために十分な幅を有する環状のギャップ（２４）を形成し、この際に突起（１７）を成形して、この突起（１７）の半径方向外側の縁部が、設けられた冷却通路（６）の半径方向外側の制限部（２５）から、冷却通路（６）を製作するために使用された加工工具（２８，２９，３０）の幅よりもやや大きい半径方向の間隔（ｙ）を有するようにし、
前記突起（１７）内に、ピストンヘッド（４）に向かって開放する溝状のアンダカット（２０）を形成し、
ピストンヘッド（４）の縁部領域に冷却通路（６）を形成し、
ボス孔（３，３′）を形成して、ピストン（１）の外側輪郭を仕上げ加工する、
ことを特徴とする、内燃機関のための一体的なピストン（１）を製作するための方法。
【請求項２】
ピストン材料として、鍛造可能な耐熱性の鋼を使用する、請求項１記載の、内燃機関のための一体的なピストン（１）を製作するための方法。
【請求項３】
ピストン材料として鍛造可能なアルミニウム合金を使用する、請求項１記載の、内燃機関のための一体的なピストン（１）を製作するための方法。
【請求項４】
ピストン（１）を回転切削によって製作する、請求項１から３までのいずれか１項記載の、内燃機関のための一体的なピストン（１）を製作するための方法。
【請求項５】
環状壁（７）と、突起（１７）の半径方向外側縁部との間に形成されたギャップ（１９′）を縮小させるために、環状壁（７）の内側（２５）のピンボス側の領域に環状部材（４４）を形成し、該環状部材（４４）のピンボス側の縁部が冷却通路（６）内に達するようにする、請求項１から４までのいずれか１項記載の、内燃機関のための一体的なピストン（１）を製作するための方法。
【請求項６】
環状部材（４４）の横断面が、内方に向けられた突起の形状を有するようにする、請求項５記載の、内燃機関のための一体的なピストン（１）を製作するための方法。
【請求項７】
環状部材（４４）のための材料として弾性的に可撓性の金属を使用する、請求項５又は６記載の、内燃機関のための一体的なピストン（１）を製作するための方法。
【請求項８】
環状部材（４４）のための材料としてプラスチックを使用し、環状部材（４４）を端面（１８）の領域内で環状壁（７）の内側に接着させる、請求項５又は６記載の、内燃機関のための一体的なピストン（１）を製作するための方法。
【請求項９】
環状部材（４４）の外側に環状の成形部（４６）を形成し、この成形部（４６）を、環状部材（４４）を固定するために、端面（１８）の領域内で環状壁（７）の内側（２５）に形成された環状の溝（４７）内に導入する、請求項５から８までのいずれか１項記載の、内燃機関のための一体的なピストン（１）を製作するための方法。
【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した内燃機関のための一体的なピストンを製作するための方法に関する。
【０００２】
請求項１の上位概念部に記載したピストンは、ヨーロッパ特許第００２７４４５号明細書により公知である。この公知の明細書ではピストンを鋳造法で製作することが提案されている。提供されたオイル量を、ピストンを冷却するために良好に利用することができるようにするために、公知のピストンはその縁部領域で、オイル溝状に形成された突起によって部分的に閉鎖された冷却通路を有している。この場合、突起は部分的にボス支持部に一体成形されていて、また部分的にピストンスカート接続部に一体成形されているが、これは、公知のピストンの鋳造技術的な製作を非常に複雑なものにし、多数の部分より成る鋳造工具を必要とする。これによって、前記従来技術により公知のピストンの製作は非常に費用がかかり、高価である、という欠点を有している。しかも、ピストンの鋳造技術的な製作は常に、この場合、ピストンに空洞つまり気泡が形成され、これによってピストンがまったく使用できないものになる。
【０００３】
本発明の課題は、このような従来技術による欠点を避けることである。
【０００４】
この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴部に記載した方法によって解決される。本発明の有利な実施態様は、従属請求項に記載されている。
【０００５】
特に従属請求項に記載した、環状壁と突起との間のギャップを縮小させるための環状部材によっても、ピストンを冷却するための、提供されているオイル量をさらに良好に利用するための安価な簡単で安価な可能性が得られる。
【０００６】
以下に図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【０００７】
図１は、本発明に従って溝状の突起によって部分的に閉鎖された冷却通路を備えた内燃機関用のピストンの、９０°ずらした２つの半部より成る縦断面図、
図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った、ピストンの断面図、
図３は、鍛造されたピストン未加工品、
図４は、ピストンを製作するための第１の作業段階の結果を示す図、
図５及び図６は、冷却通路及びオイル溝として構成された突起を製作するための方法段階、
図７は、環状壁の端面側に取り付けられた環状部材を有する、本発明によるピストンの構成を示す。
【０００８】
図１には、内燃機関用の一体的に構成されたピストン１の断面図が示されており、この断面図は、２つの半部より成っていて、左側の半部は、ボス孔３の長手方向軸線２に沿ったピストンの断面図、右側の半部は、左側の半部に対して９０°ずらした縦断面図を示している。ピストン１は鋼より製作されていて、ピストンヘッド４の領域内で燃焼室凹部５を有している。ピストンヘッド４の半径方向外側に位置する領域に、環状に延びる冷却通路６が配置されており、この冷却通路６の半径方向外側の制限部２５はピストンヘッド４に一体成形された環状壁７より形成されていて、半径方向内側の制限部は部分的に環状リップ８とボス支持部９，９′と、ピストンスカート接続部１０，１０′とから形成されている。この場合、環状壁７はピストンリング支持体として用いられる。
【０００９】
ボス支持部９，９′を介して、ピストンヘッド４に、それぞれボス孔３，３′を備えた各１つのピンボス１１，１１′が一体成形されている。ピンボス１１，１１′の端面１２は、環状壁７に対して、ピストン長手方向軸線１３の方向で引っ込んでいる。ピンボス１１，１１′は、ピストンスカート部材１４，１４′を介して互いに接続されており、これらのピストンスカートは、それぞれ１つのスカート接続部１０，１０′を介してピストンヘッド４に一体成形されている。ピストンスカート部材１４，１４′と、ピストン１のピストンヘッド側の領域との間で、ピストン１は切欠１６を有している。
【００１０】
冷却通路６は、ピストンボス１１，１１′の方向で、オイル溝として構成された環状の突起１７によって部分的に閉鎖されており、この突起１７は一部がボス支持部９，９′に一体成形されていて、一部がピストンスカート接続部１０，１０′に一体成形されている。突起は、環状壁７のピンボス側の端面１８と共にギャプ１９を形成している。
【００１１】
図２に示した、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図は、ピストンスカート部材１４，１４′と、ピンボス１１，１１′と、ボス孔３，３′と、環状壁部７の端面１８と、ギャプ１９と、冷却通路６内に開口する、冷却オイルを供給するための開口２１（図１には断面の位置のために図示されていない）とが示されている。この開口２１を通って、ピストンヘッド４とは反対側からオイルが冷却通路６内に噴射されて、ピストンヘッド４の下側にぶつけられ、ピストンヘッド４を冷却し、次いで一部がギャップ１９を介して冷却通路６から出て、一部が溝状の突起１７によって受容される。突起１７のアンダカット２０によって受容されたオイルは、ピストン１の次の往復運動時に、環状壁７及びピストンヘッド４を繰り返し冷却するために使用することができる。
【００１２】
図３には、鋼より成るピストン未加工品（Kolbenrohling）２２が示されており、このピストン未加工品２２は鍛造法で製作されていて、このピストン未加工品２２から、回転切削（Drehen）によって製作される、完成されたピストン１が示されている。
【００１３】
第１の方法段階では、図４に示したように、工具ホルダ２３を備えた丸いビット（切断刃）３１より成る回転切削工具２３を用いて、ピストン未加工品２２から切欠１６及び環状のギャップ２４が回転切削（旋盤加工）される。この場合、アンダカット２０無しの突起１７も製作することができる。この第１の方法段階時には、突起１７と環状壁７の下側との間のギャップ２４の軸方向の幅ｘが、図５及び図６に示した回転切削工具２６〜３０を、冷却通路６及びアンダカット２０を製作するために使用することができる程度に、十分に大きいことを考慮する必要がある。さらにまた、突起１７の半径方向で外側の縁部と、設けられた冷却通路６の半径方向外側の制限部２５との間の半径方向の間隔ｙは、できるだけ小さいが、特に図６に示した折り曲げられた工具２８及び３０を、冷却通路６を製作するために環状壁７と突起１７との間に下方から導入することができる程度に、十分に大きいことを、考慮する必要がある。
【００１４】
図５には、ピストン１″を製作するための２つの方法段階について図示されている。断面図の右半部には回転切削工具２６が図示されており、この回転切削工具２６においては、丸いビット３１が、前方領域で約４５°下方に折り曲げられて工具ホルダ３３によって保持されている。これによって突起１７にアンダカット２０が回転切削される。
【００１５】
断面図の左半部に示された、冷却通路６を製作するための第１の段階は、回転切削工具２７を用いて行われる。この回転切削工具２７においては、ビット３１が前方領域で約３０°上方に折り曲げられて工具ホルダ３４に固定されている。これによって、環状壁７とボス支持部９，９′若しくはピストンスカート接続部１０，１０′との間の領域内で切欠３５を回転切削によって製作することができる。
【００１６】
図６には、冷却通路６を製作するための最後の段階が示されている。この場合まず、回転切削工具２８が、前方領域において直角に上方に折り曲げられたアーム３６を備えていて、このアーム３６はピストンスカート部材１４，１４′の上縁部３７と環状壁７の下縁部３８との間の間隔よりも短いので、この回転切削工具２８によって切欠３９が形成される。この場合、アーム３６の長さは限定されているので、回転切削工具２８は、ピストン側の任意の箇所に、つまり冷却通路６を製作するための第１の段階を開始するために、環状壁７とピストンスカート部材１４，１４′との間の領域にも作用させることができる。
【００１７】
この場合、残存領域４０が残るが、この残存領域は、前方の領域で約４５゜上方に折り曲げられたアーム４１を有している回転切削工具２９によって取り除かれる。また冷却通路は、直角に折り曲げられたアーム４２を有する回転切削工具３０を用いて製作することができる。この回転切削工具３０のアーム４２は、残存領域４３を回転切削するために十分な長さを有している。冷却通路６の所望の高さに基づいて、アーム４２は、ピストンスカート部材１４，１４′の上縁部３７と環状壁７の下縁部３８との間の間隔よりも長い。この場合、回転切削工程を開始するために、環状壁７に対して引っ込んで配置されたピンボス１１，１１′の端面１２の領域３０を切欠３９内に挿入させる必要がある。切欠１６が十分に大きければ、切欠３９内にアーム４２が侵入せしめられ、またピストン１が回転せしめられることによって、ピストンスカート部材１４、１４′に妨げられることなく、回転切削工程を実施することができる。
【００１８】
次いでピストン１″′の外側輪郭形状が、公知の形式で、この外側輪郭形状に適した、図６に示していない回転切削工具によって仕上げ加工され、ボス孔３，３′が形成される。それによって、図１及び図２に示したピストンが得られる。
【００１９】
ピストン１を冷却するために、提供されたオイル量をより良好に利用することができるように、図７に示したように、ピストン１の往復運動時にギャップ１９′から溢れ出る冷却オイルの量は、ギャップ１９′がギャップ１９に対して縮小されることによって、減少される。このために、ピストンボス側の端面１８の内側に、半径方向のギャップを備えた一体的に構成された環状部材４４が取り付けられており、この環状部材４４は、金属又はプラスチックより成っており、この環状部材４４の内側は横断面で見て、内方に向けられた突起４５を有している。環状部材４４を固定するために、環状部材４４の外側に環状の成形部４６が設けられており、この成形部４６は、端面１８の領域内で環状壁７の内側に相応に成形された環状の溝４７内に合致している。
【００２０】
環状部材４４は、曲げ広げられて、環状壁７と突起１７との間でピストン１に当て付けることによって、ピストン１に組み付けられる。次いで環状部材４４のギャップによって、環状部材４４が圧縮され、それによって環状部材４４の曲率半径は、環状部材４４の成形部４６が溝４７内に係止するまで下方から冷却通路６内に導入される程度に減少される。環状部材４４が金属より成っていれば、その内部応力は、環状部材４４を持続的に冷却通路６内に固定するために十分である。環状部材４４がプラスチックより成っていれば、この環状部材を固定するために適当な接着剤が必要となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に従って溝状の突起によって部分的に閉鎖された冷却通路を備えた内燃機関用のピストンの、９０°ずらした２つの半部より成る縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った、ピストンの断面図である。
【図３】鍛造されたピストン未加工品の断面図である。
【図４】ピストンを製作するための第１の作業段階の結果を示す図である。
【図５】冷却通路及びオイル溝として構成された突起を製作するための方法段階を示す断面図である。
【図６】冷却通路及びオイル溝として構成された突起を製作するための方法段階を示す断面図である。
【図７】環状壁の端面側に取り付けられた環状部材を有する、本発明によるピストンの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１，１′，１″  ピストン
２  長手方向軸線
３，３′  ボス孔
４  ピストンヘッド
５  燃焼室凹部
６  冷却通路
７  環状壁
８  環状リブ
９，９′  ボス支持部
１０，１０′  ピストンスカート接続部
１１，１１′  ピンボス
１２  ピンボス１１，１１′の端面
１３  ピストン長手方向軸線
１４，１４′  ピストンスカート部材
１５  ピストン１のピストンヘッド側の領域
１６  切欠
１７  突起
１８  環状壁７の端面
１９，１９′  ギャップ
２０  突起１７のアンダカット
２１  開口
２２  ピストン未加工品２２
２３  回転切削工具
２４  ギャップ
２５  冷却通路６の半径方向外側の制限部、環状壁の内側
２６〜３０  回転切削工具
３１  丸いビット
３２〜３４  工具ホルダ
３５  切欠
３６  アーム
３７  ピストンスカート部材１４の上縁部
３８  環状壁７の下縁部
３９  切欠
４０  残存領域
４１，４２  アーム
４３  残存領域
４４  環状部材
４５  突起
４６  成形部
４７  溝
【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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【国際調査報告】
2007500608.tif 000010
2007500608.tif 000011
2007500608.tif 000012
2007500608.tif 000013
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