(57)【要約】クラウン（１２）と、ガジオン・ピン・ボス（４６）および力伝達領域（６６）を含む管状の本体部分（３０）とを備えるエンジン・ピストン（１０）は、鍛造された、好ましくは鋼製の本体部分、ならびに長手方向ピストン軸線（１４）周りに延びている、溶接または同様の方法によって管状の形状に接合された、２つ以上の周方向に不完全なセグメント（１００１、１００２）を有する。セグメントは、ピストン軸線に垂直な方向に鍛造され、管状の本体の長さに沿って異なる壁厚の領域を、および、一方の端から単体の管状本体を鍛造することでは可能ではない、力伝達ストラット（６６１）および（６６２）の間の質量削減凹部（７０）を形成できるようにしている。
2004508490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンピストンが、長手方向ピストン軸線周りに作成された周縁を有し、前記長手方向軸線を囲むクラウン部分から延びているほぼ円形のクラウンと、鍛造本体部分とを有し、
前記鍛造本体部分が、
前記クラウンから遠い一端が開いており、クラウン端部でほぼ閉じていて、ピストン・スカートを形成していて、前記開いた端部とクラウン端部の間のピストン軸線の長手方向に延びていて、前記ピストン軸線を含むスラスト平面によって二分されている管状側壁と、
前記側壁と一体に形成された一対のガジオン・ピン・ボスであって、各ボスが、前記開いた端部およびクラウン端部から離隔されていて、他のボスに向かってスラスト平面に垂直なほぼ直径方向のピン軸線に沿って側壁から延びていて、他のボスから離隔していて、ピン軸線に沿ったその長さの少なくとも一部分に沿って開口されていて、ガジオン・ピンのための支承支持を提供しているガジオン・ピン・ボスと、
各ボスと一体に鍛造され、ボスからクラウン端部へ軸線方向に延びている複数の力伝達ストラットであって、各ストラットがボスに沿って側壁へ向かって、かつ制限された程度でボスを横切って延びていて、ボスとクラウン端部の間に少なくとも１つの半径方向に開いた柱廊を画定している複数の力伝達ストラットとを備えているエンジン・ピストン。
【請求項２】
前記クラウンおよび本体部分が、個別に形成された部分を備え、本体部分のクラウン端部が、クラウン部分の力伝達面の上に横たわって配置されかつ力伝達面に対して固定された前記部分の本体端部壁を備える、請求項１に記載のピストン。
【請求項３】
前記クラウン部分が前記本体部分の前記クラウン端部によってほぼ閉じられて少なくとも１つのチャンバを画定するようになった少なくとも１つの軸線方向に開いた凹部を備え、前記本体部分の前記クラウン端部が、前記チャンバを前記本体部分に接続している冷却ダクトを備える各凹部と一直線に並んで延びている少なくとも１つの冷却開口を備えている請求項２に記載のピストン。
【請求項４】
前記冷却開口の少なくとも１つが、前記ガジオン・ピン・ボスから前記クラウン端部へ、ストラットを通って延びている請求項３に記載のピストン。
【請求項５】
前記本体部分および前記クラウン部分が前記クラウン部分の領域とほぼ平行に延びている複数のボルトによって互いに接続されている請求項２から請求項４までのいずれか一項に記載のピストン。
【請求項６】
各ボルトが、ボルトのための位置決め特徴および前記クラウン端部から長手方向に変位された締付表面を画定するように動作可能な穴開きラグに関連付けられている請求項５に記載のピストン。
【請求項７】
各ラグが、ピン・ボスの内側端部を超えた、前記力伝達ストラットの延長部を少なくとも部分的に備えている請求項６に記載のピストン。
【請求項８】
前記管状の側壁と本体端部壁との間にあり、前記本体端部壁部分がほぼ前記クラウン部分の軸線方向に延びる周縁内に配置されるように前記クラウン部分の前記周縁を位置決めするようになった段差手段を備えている請求項２から請求項７までのいずれか一項に記載のピストン。
【請求項９】
前記本体部分が、管状の側壁内に、少なくとも１つのオイル制御リング溝と、前記溝から、スラスト平面とストラットとの間の管状の壁を通って延びている少なくとも１つの排出ダクトとを備える前記請求項のいずれか一項に記載のピストン。
【請求項１０】
前記管状の側壁が、開いた端部とガジオン・ピン・ボスとの間に、スカート部分の周縁周りに延びる補強バンドを画定している側壁の内方へ厚くした部分を備える前記請求項のいずれか一項に記載のピストン。
【請求項１１】
前記管状の側壁が、補強バンドと前記閉じた端部とから軸線方向に離隔され、かつ前記ピン・ボスから周方向に離隔された、前記スラスト軸線に中心を合わせられた壁厚の薄い少なくとも１つの質量削減領域とを備える前記請求項のいずれか一項に記載のピストン。
【請求項１２】
壁厚の薄い少なくとも１つの領域が通し開口を備える請求項１０に記載のピストン。
【請求項１３】
各ボス内の前記ガジオン・ピン開口の端部が前記側壁の外表面から凹まされている前記請求項のいずれか一項に記載のピストン。
【請求項１４】
前記ガジオン・ピン開口の開口を囲む前記側壁の外表面が該側壁の残りの部分に対して凹まされている請求項１３に記載のピストン。
【請求項１５】
前記ガジオン・ピン・ボスの近位の内部端部が互いとおよびスラスト平面とほぼ平行である前記請求項のいずれか一項に記載のピストン。
【請求項１６】
前記管状の側壁が、前記ストラットの間で、前記壁の周方向にほぼ一様な厚さである前記請求項のいずれか一項に記載のピストン。
【請求項１７】
前記ピン軸線の両側およびほぼ前記ピン開口の両側に対称的に配置された、各ガジオン・ピン・ボスに関連付けられている少なくとも一対のストラットが設けられている前記請求項のいずれか一項に記載のピストン。
【請求項１８】
前記本体部分が、それぞれが側壁部分によって画定され、前記ピストン軸線と一致する長手方向セグメント軸線の周りで曲げられ、長手方向に延びている境界縁部の間の周方向に延びている複数の本体セグメントと、ほぼ半径方向に延びている境界縁部の間を前記セグメント軸線周りに延びている端部壁部分とを備え、前記セグメントが前記境界縁部に沿って互いに接合され、前記ピストン軸線を横切って互いに対向している前記セグメントの少なくとも２つが、それぞれ、前記ガジオン・ピン・ボスおよび関連付けられた力伝達ストラットを備えている前記請求項のいずれか一項に記載のピストン。
【請求項１９】
前記管状の本体部分が前記スラスト平面内の境界縁部で互いに接合された一対の半円筒形セグメントを備える請求項２から請求項１８までに記載のピストン。
【請求項２０】
前記半円筒形セグメントが互いに同一である請求項１９に記載のピストン。
【請求項２１】
前記セグメントがその境界縁部に沿って互いに接合されている請求項１８から請求項２０までのいずれか一項に記載のピストン。
【請求項２２】
前記セグメント境界縁部が互いに溶接されている請求項２１のいずれか一項に記載のピストン。
【請求項２３】
前記セグメント境界縁部が互いに拡散接合されている請求項２１に記載のピストン。
【請求項２４】
各セグメント内に形成された形状がすべて、前記セグメント軸線に垂直な方向での鍛造に従って、前記スラスト平面とほぼ垂直に延びる境界を有する請求項１８から請求項３３までのいずれか一項に記載のピストン。
【請求項２５】
前記クラウンおよび前記本体部分がそれぞれ鋼製である前記請求項のいずれか一項に記載のピストン。
【請求項２６】
ピストン軸線周りに画定されたクラウンと、前記クラウンに対して前記ピストン軸線に沿って延びており、開いた端部と、本体端部壁によって画定されたほぼ閉じたクラウン端部との間に延びるピストン・スカートを形成している管状の側壁を有する本体部分とを有するエンジン・ピストンを作製する方法において、該方法が、
長手方向セグメント軸線周りに曲げられ、長手方向に延びている境界縁部を有する側壁部分によって画定された複数の本体セグメントとして少なくとも本体部分を形成すること、および
前記側壁部分と一体化されたガジオン・ピン・ボスをそれぞれ有する２つのセグメントを形成し、前記セグメント軸線が前記ピストン軸線と一致し前記ピストン軸線を画定するように、及び前記ガジオン・ピン・ボスが、前記セグメント軸と垂直にほぼ直径方向に整合して対向し、ガジオン・ピン軸を画定するように、前記セグメントを前記境界縁部に沿って接合することを含む方法において、
前記２つのセグメントのそれぞれを前記セグメント軸線に垂直な鍛造軸線に沿って鋼ブランクから鍛造し、その中に、前記ボスおよび本体端部壁部分を、前記ボスと前記本体端部壁部分との間に、少なくとも１つの半径方向に開いた柱廊領域よりも形成方向に厚い厚さに鍛造することを特徴とする方法。
【請求項２７】
互いに同一なガジオン・ピン・ボスによって前記２つのセグメントを形成することを含む請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
ガジオン・ピン・ボスを備える２つのセグメントから前記セグメント軸線の周りにほぼ１８０°延びている側壁部分を有する前記本体部分を形成することを含む請求項２６および請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記セグメント軸線に対して半径方向に延びているセグメントの前記本体端部壁部分を鍛造すること、および前記セグメントを側壁部分および端部壁部分の間の境界縁部に沿って互いに接合することを含む請求項２５から請求項２８までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項３０】
前記境界縁部を溶接によって接合することを含む請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記境界縁部を拡散接合によって接合することを含む請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記ガジオン・ピン・ボスと同時に、その中に、前記ガジオン・ピン開口用の基礎を形成する凹部を鍛造することを含む請求項２５から請求項３１までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
前記各ガジオン・ピン・ボスとともに、鋼の隔膜によって分離されたセグメントの両側から一対の凹部を鍛造することを含む請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記開いた柱廊領域とともに、前記ボスと前記セグメントの本体端部壁との間に延びる少なくとも１つの力伝達ストラットを鍛造することを含む請求項２６から請求項３２までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
前記ボスの前記端部よりも前記セグメント軸線により近い鍛造軸線に沿って少なくとも１つのストラットの延長部を鍛造すること、および前記ストラット延長部を通って、前記セグメント軸線に平行に延びるボルト配置用開口を画定することを含む請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記ストラット内に、前記ガジオン・ピン・ボス開口と前記セグメントの前記端部壁との間の通し開口として、冷却ダクトを鍛造することを含む請求項２６から請求項３５までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項３７】
個別のクラウン部分および本体部分を形成すること、および前記本体部分の前記クラウン端部壁を前記クラウン部分に固定することを含む請求項２６から請求項３６までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項３８】
前記ピストン軸線の方向に開いた少なくとも１つの凹部を備えるクラウン部分を画定すること、および前記凹部を前記クラウン端部壁によってほぼ閉じて、前記本体部分を前記クラウン部分に固定することによってチャンバを画定することを含む請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記クラウン部分の周縁に隣接する環状凹部と、環状の、軸線方向に向いている力伝達リブによってそこから分離された中央凹部とを画定すること、及び前記本体部分の前記クラウン端部壁を前記リブの前記端部に当接させて前記凹部から閉じたチャンバを得ることを含む請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記本体部分の前記側壁と前記本体端部壁との接合部に段差を画定すること、およびその周縁を用いて、そこに前記クラウンを位置決めすることを含む請求項３６から請求項３９までのいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ピストン、およびピストンを作製する方法に関する。特に、本発明は、内燃機関、より詳細にはディーゼル・エンジン内で使用するためのピストンに関するが、それにのみ限定されるものではない。
【０００２】
最新のディーゼル・エンジンは、しばしば高い回転速度で、そして、しばしばターボ過給によって達成される、高い効率および高い出力密度を作ることを要求されていて、その結果、高いシリンダ圧力および放散すべき高レベルの熱が発生される。
【０００３】
軽量の、通常アルミニウム・ベースの合金から、また鋼合金からエンジン・ピストンを形成することは公知であるが、多くの目的に対して軽合金材料を鋼よりも優れたものにする、そのような軽合金材料の特性は、高い出力密度のエンジンでの極限状態を満足することはできない。複雑な、剛性のある、構造的に強い形状に鋳造可能なこと、およびよい熱伝導性にもかかわらず、ピストンが合金材料の融点に近付く温度、したがってその構造に関係なく高いシリンダ圧力に対抗する強度を失い始める温度に曝される、そのような高い出力密度を達成することにおけるある点に達している。
【０００４】
鋼は、はるかに高い融点を有し、鍛造された状態では、より大きい強度重量比を与えることが潜在的に可能であるが、その実現可能性を低下させ、制限するいくつかの特性を有する。たとえば、鋼は、補助液体冷却の設備を多くの場合必要とする、かなり不十分な熱伝導性を有し、そして、より小さい質量で、それに対応してより薄肉の断面構造でより高い強度を有することが可能であるが、そこでは、剛性が不足する傾向があり、剛性の構造を達成するために必要な余分な質量が許される実用範囲でのみ使用されてきた。また、鋼製のピストンに行う機械加工作業は、よりコストがかかる傾向があり、結果として、完全に鋼製のピストンは、その強度が重いピストンの慣性よりも上回り、製造コストが決定的な要素ではない、大容量、低回転のエンジンでのみ採用される傾向があった。
【０００５】
動作中高いシリンダ圧力を主に受けるのがピストン・クラウンである限りにおいて、質量と熱伝導性の欠点を低減する働きをする燃焼ボウル冷却チャンバおよびその同様の特徴を備える、個別に鍛造された鋼製クラウン部分を形成し、エンジン・シリンダ内の横方向スラストをガイドおよび吸収するための管状のスカートを提供する潜在的に低い応力を受ける本体部分にそれを接合することが知られている。このような本体部分は、より強くない強度の材料であってもよいが、クラウン上に及ぼされた力をコネクティング・ロッドのガジオン・ピンに結合する必要が依然としてあるため、クラウン部分またはこの本体部分は、この目的に適応した材料から作製するおよび／または構造形態を有する必要があり、低質量、高回転のピストンを達成する機会が損なわれている。
【０００６】
米国公開特許公報第１６６７２０２号は、単体のブランクから鍛造される代わりに、個別の構造要素部品から製造された低質量の鋼製ピストンと、それに溶接された力伝達用の個別のガジオン・ピン・ボスを有するクラウン部分と、曲げ形成され、互いと、およびクラウンおよびボスと溶接されて最終製品のピストンを形成する半円形の鋼製のスカート・シェルとを記載している。その目的は、構成要素部品から鋼製のピストンを製造する低コストの方法を達成することであり、鋼は、スカート・シェルを提供する薄肉の壁の曲げ作業に適しているが、この製造の結果、剛性の低い薄肉断面の部品と、伝達される力の経路に溶接された接合部とを有するピストンになり、高い出力密度の状況での使用を不可能にしている。
【０００７】
上に述べたように、鋼以外の構成要素からピストンを製造することが知られており、この目的のために、米国特許第２２４４００８号は、機械加工されて、最終製品のピストンにアセンブリされる別個の軽量合金の構成要素から作製されたピストンを記載している。このピストンのスカートは、ピストンの内部構造内に冷却チャンバを存在させることを可能にするように、別個の構成要素部品内で作製されるが、それでも、燃焼チャンバの力を内部ガジオン・ピン・ボスに直接伝達する主因となる複雑で重いクラウン部分と、このピストンを所望の公差限界に完全に機械加工する必要性、それにもかかわらず、高い出力密度、高温環境内での材料の不適合性を示しており、このような構造は製造の高価な形態であることを示している。
【０００８】
したがって、エンジン・ピストンでの鋼の使用は、実用上、開いたスカート端部から閉じたクラウン端部への方向に長手方向ピストン軸線になるものに沿って直接鍛造することによって一体型または個別のクラウンおよび管状の本体部分を鍛造することに制限されてきた。このような鍛造は、側壁から突起を一体に鍛造してガジオン・ピン・ボスを形成し、クラウンの力をガジオン・ピンに伝達することを含めて、鍛造工具の抜き角（ｄｒａｗ　ａｎｇｌｅ）が管状の本体のクラウン端部へ向かって大きくなる壁厚と強度を作り出すという点で利点を有するが、このような抜き角が厚くなること、および長手軸線へ向いた内部のいかなる突起も、このような突起と鍛造の閉じた端部の間のかなりの量の金属、および材料の強度によって支配されるよりも大きな質量という結果に至るという欠点も有する。
【０００９】
鍛造が行われた後、ピストンの内側の管状壁内に凹角特徴を機械加工することによってこのような本体構成要素の重量を低減させることが可能であるが、ピストンの部品、特にクラウンとガジオン・ピン・ボスの間でかなりの力の伝達を必要とする点で、このような金属の除去および凹角特徴の形成には困難がないことはなく、内部機械加工によって金属の個別の領域を選択的に除去するコストは、単一の鍛造でかなり高く、すべてではないが多くの場合法外に高くなる。
【００１０】
製造の方法にかかわらず、低質量で、簡単であり、コスト効果のある製造が可能な、鋼製のクラウン・ピストンに適用可能である鍛造ピストン構造は存在しない。そこで、強く、低質量な鍛造ピストン、および今までよりも費用効果よく実施される、鍛造によってピストンを作製する方法を提供することが、本発明の目的である。
【００１１】
本発明の第１の特徴によると、エンジン・ピストンは、長手方向ピストン軸線の周りに作成された周縁を有し、前記長手方向軸線を囲むクラウン部分から延びているほぼ円形のクラウンと、鍛造本体部分とを有していて、
鍛造本体部分が、
クラウンから離れていて、一端が開いており、クラウン端部でほぼ閉じて、ピストン・スカートを形成し、前記開いた端部と前記クラウン端部との間のピストン軸線の長手方向に延びていて、前記ピストン軸線を含むスラスト平面によって二分されている管状の側壁と、
前記側壁と一体に形成された一対のガジオン・ピン・ボスであって、各ボスが、開いた端部およびクラウン端部から離隔されていて、他のボスに向かってスラスト平面に垂直なほぼ直径方向のピン軸線に沿って側壁から延びていて、他のボスから離隔していて、ピン軸線に沿ったその長さの少なくとも一部分に沿って開口されていて、ガジオン・ピンのための支承支持を提供しているガジオン・ピン・ボスと、
各ボスと一体に鍛造され、ボスからクラウン端部へ軸線方向に延びている複数の力伝達ストラットであって、各ストラットがボスに沿って側壁へ向かって、かつ制限された程度でボスを横切って延びていて、ボスとクラウン端部の間に少なくとも１つの半径方向に開いた柱廊を画定している複数の力伝達ストラットとを備えている。
【００１２】
「柱廊」という用語は、本明細書では、ガジオン・ピン・ボスの内部端部を見渡す空間を称するものとして使用されているが、液体移送ダクトまたは容器の狭い意味ではないが、このような可能性は排除されるわけではない。
【００１３】
好ましくは、クラウンおよび本体部分は個別に形成された部分を備え、本体部分のクラウン端部はクラウン部分の力伝達面の上に横たわって配置されかつ伝達面に対して固定された前記部分の本体端部壁を備える。
【００１４】
好ましくは、本体部分は、側壁部分によってそれぞれ画定され、ピストン軸線と一致する長手方向セグメント軸線に関して曲げられ、長手方向に延びている境界縁部の間に周方向に延びている複数の本体セグメントと、ほぼ半径方向に延びている境界縁部との間の前記セグメント軸線周りに延びている端部壁部分とを備え、前記セグメントが、境界縁部に沿って互いに接合され、前記セグメントの少なくとも２つが、ピストン軸線をはさんで互いに対向しており、それぞれが、ガジオン・ピン・ボスおよびそれに付随する力伝達ストラットを備えている。
【００１５】
好都合には、クラウンおよび本体部分は、それぞれ鋼製である。しかし、有利には鋼の使用を許すピストン構造が定義されるが、それに制限されず、相応する方式で鍛造することができる他の材料も使用可能である。
【００１６】
本発明の第２の特徴によると、ピストン軸線周りに画定されたクラウンと、ピストン軸線に沿ってクラウンに対して延びており、開いた端部と、本体端部壁によって画定されたほぼ閉じたクラウン端部の間に延びるピストン・スカートを形成している管状の側壁を有する本体部分とを有するエンジン・ピストンを作製する方法は、
長手方向セグメント軸線周りに曲げられ、長手方向に延びている境界縁部を有する側壁部分によって画定された複数の本体セグメントとして少なくとも本体部分を形成すること、
側壁部分と一体化されたガジオン・ピン・ボスをそれぞれ有する２つのセグメントを形成し、セグメント軸線をピストン軸線、およびセグメント軸線と垂直にほぼ直径方向に位置合わせされた対向するガジオン・ピン・ボスと一致させて、それを画定し、ガジオン・ピン軸線を画定するようにセグメントを境界縁部に沿って接合すること、
前記２つのセグメントのそれぞれを、セグメント軸線に垂直な鍛造軸線に沿って鋼ブランクから鍛造し、その中で、前記ボスおよび本体端部壁部分を、形成する方向に、ボスと本体端部壁部分の間の少なくとも１つの半径方向に開いた柱廊領域よりも厚い厚さに鍛造することを含む。
【００１７】
好都合には、本方法は、互いに同一なガジオン・ピン・ボスを備える前記２つのセグメントを形成すること、好ましくは、セグメント軸線の周りにほぼ１８０°延びる側壁部分を有するガジオン・ピン・ボスを備える２つのセグメントから前記本体部分を形成することを含む。
【００１８】
好ましくは、本方法は、セグメント軸線に対して半径方向に延びるセグメントの本体端部壁部分を鍛造し、前記セグメントを側壁部分と端部壁部分の間の境界縁部に沿って互いに接合することを含む。
【００１９】
境界縁部は、好ましくは、冶金的な接合によって接合され、溶接によってまたは拡散接合によって接合されてもよい。
【００２０】
本発明の実施形態を、添付図面を参照して例として説明する。
【００２１】
図面の図を参照すると、長手方向ピストン軸線１４周りに作成された周縁を有するクラウン１２を備えるエンジン・ピストン１０が示されている。クラウンは、ピストンの分離した部分１５であり、鋼から鍛造されている。クラウン部分の上部表面は、凹んだ燃焼ボウル１６およびバルブ・ポケット１８を有するが、下側表面は、周縁のリングを担持する壁２２に隣接した軸線方向に開いた環状の凹部２０、および環状の力伝達リブ２６によって凹部２０から離隔された軸線方向に開いた中央凹部２４として形成されている。リブ２６は、ピストン軸線１４に垂直な平面内にスラスト面２７を有し、軸線方向において、周縁壁２２の軸線方向端部２８に対して凹まされている。
【００２２】
クラウン部分１５は、以下でさらに説明するように、リブ２６の力伝達面２７のねじ付き開口３４内に受け入れられた複数のボルト３２によって鍛造鋼製管状本体部分３０に接続されている。本体部分３０は、長手方向ピストン軸線１４を囲むクラウン部分から延びて、クラウンから離れた一端３８で開き、クラウン端部４０で本体端部壁４２によってほぼ閉じられているピストン・スカートを形成する、管状の側壁３６を有する。管状の側壁は、前記開いた端部とクラウン端部の間でピストン軸線の長手方向に延びており、ピストン軸線を含むスラスト平面４４、すなわち図１の図の平面であり、図２の図の平面と垂直である面によって二分されている。
【００２３】
本体部分３０はまた、側壁３６と一体に形成された、長手方向軸線１４およびスラスト平面４４に垂直なほぼ直径方向のピン軸５０に沿って側壁から互いに向かって延びている、互いと、および開いた端部３８およびクラウン端部４０と離隔された、１対のガジオン・ピン・ボス４６を備える。各ガジオン・ピン・ボス４６は、その長さの一部に沿って、ガジオン・ピン（図示せず）の支持を提供するための開口または孔５２を有する。ボスの近位の内部端部５４は、互いに、およびスラスト平面に対してほぼ平行である。
【００２４】
ピン・ボスが管状の側壁と一体に形成され、その局所的な厚くなった部分を有する範囲において、ガジオン・ピン開口５２の遠位の、すなわち外側の端部５６および開口端部を囲む壁の領域５８は、側壁３６の外表面に対して凹んでいる。前記領域はピストンの金属量の削減に貢献する。凹みの程度は、その優れた強度によって開口５２からのかなり短い長さの支承支持の使用を許す鋼の使用ほど重要ではない。ピン開口の外側端部に隣接して、溝６０が、ピン保持サークリップ（図示せず）のために形成されている。
【００２５】
開いた端部３８とボス４６の間に、側壁３６は、本体部分の周縁周りに延びる補強バンド６２を画定する内方へ厚くなった部分を有する。補強バンド６２は、比較的弾性の鋼の側壁内に十分な強度および剛性を提供して、側壁が、ピン・ボス間の周囲及び補強バンド６２と端部壁４２から軸線方向に離隔した、スラスト平面４４上に中心を置く、壁厚の薄い質量削減領域６４を有することを可能にする。この実施形態では、壁厚は、前記領域の各々が通し開口を有するようにゼロにまで減少される。このようにして、補強バンド６２の追加の質量にもかかわらず、領域６４からの減少はそれを埋め合わせる以上のことができる。
【００２６】
領域５８および６４内での質量削減金属減少に加えて、ボス４６と本体端部壁４２の間の本体部分の構造もピストン質量の減少に貢献する。
【００２７】
以下で議論する製造は傍らに置くとして、複数の力伝達ストラット６６が、各ピン・ボス４６と一体に形成され、ボスから本体部分のクラウン端部へ軸線方向に延びており、本体端部壁４２とも一体化されている。各ストラットはまた、スラスト平面４４に垂直な方向に、側壁３６へ向かって、ボスを横切る制限された長さでボスに沿って延びていて、ボスの上にある少なくとも１つの半径方向に開いた柱廊７０を画定している。この実施形態では、各ボスは、ピン軸線の両側、およびピン開口または孔５２のほぼ両側に対称的に配置された、付随した一対のストラット６６１を有するが、ストラットは、孔の一部の上に横たわるように、ボスを横切る前記方向で、より幅広である。ストラット６６１の間に、任意選択で、１つまたは複数のストラット６６２があり、開いた柱廊７０を再分割している。
【００２８】
各ストラット６６１は、ピン・ボスの内側端部５４の上のスラスト平面に向かって側壁から遠ざかるように延びて、ラグ７２を形成している。このラグは、ピストン軸線に平行な方向に延びる通し開口７４を有して、上述のボルト３２を受け入れており、クラウン端部から長手方向に配置された端部に、ボルト頭部を支承する締付表面７６が配置されている。
【００２９】
クラウン部分および本体部分は、本体端部壁４２を力伝達リブ２６と当接させ、その面２７に重ねて、互いに配置されており、ボルト３２がラグ７２内の開口７４を通ってねじ付き開口３４内へ延びて、表面７６に固定されて、本体部分をクラウン部分に締結している。
【００３０】
本体端部壁４２もまた、環状凹部２０および中央凹部２４の上に横たわり、それによって閉じた冷却チャンバ８０および８４を画定している。複数の横方向ダクト８６が、力伝達リブ２６を通って延びて、エンジンの潤滑オイルの形態の液体冷却剤が、環状チャンバ８０から中央チャンバ８４内へ流れることを可能にしている。本体端部壁を通る中央ドレン開口８８が、前記冷却オイルが本体空間内へ逃げることを可能にしている。複数の送り開口９０が、ガジオン・ピン・ボス穴の９０’の位置と環状チャンバ８０の間を、外側ストラット６６を通って、ピストン軸線に平行な方向に延びており、それによって、動作中、上昇した圧力でガジオン・ピン・ボス孔へ圧送された潤滑オイルの一部は、環状チャンバへ送られて通過し、クラウン面および周縁から熱を伝導するのを補助する。
【００３１】
本体端部壁４２と管状の側壁３６との間の接合部では、段差手段９２が、周縁壁２２の軸線方向端部に配置され、本体端部壁４２は、したがってクラウン部分の周縁の実質上内部に配置されている。周縁壁２２は、複数の、周方向に延びるピストン・リング溝９４１および９４２を含み、これらのうちの一方は、段差手段の上に横たわる周縁壁の領域内に示されていて、したがって本体端部壁４２によって支持されている。周方向に延びているオイル制御リング溝９６が、管状の側壁３６の外表面内に画定されており、複数のオイル排出ダクト９８が、側壁を通って、スラスト平面４４の両側の、スラスト平面とストラット６６１の間の領域内へ延びている。
【００３２】
上記の特徴に加えて、スラスト平面上に中心を置く、前記ストラット間の管状の側壁３６は、壁の周方向にほぼ一様な肉厚である。このような壁厚の一様性および前記半径方向に開いた柱廊７０は、質量のさらなる削減を提供する。これは、公知の鍛造された構造と比べたときの、本発明による、鍛造によって本体部分を製造することによる結果である。
【００３３】
図４（ａ）および図４（ｂ）も参照すると、本体部分３０は一対の同一の本体セグメント１００１および１００２を備え、各セグメントは側壁部分１０２１、１０２２によって画定され、側壁部分はピストン軸線１４と一致した長手方向セグメント軸線１０４に関してほぼ円筒形に曲げられ、長手方向に延びる境界縁部１０６１および１０８１、１０６２および１０８２間で、このセグメント軸線に関して１８０°周方向に延びている。各セグメントはまた１つの端部壁部分１１０１、１１０２によって画定されていて、各端部壁部分は境界縁部１１２１および１１２’１、１１２２および１１２’２の間でセグメント軸線１０４の周りに延びていて、さらにこれらの間に１８０°の角度で対している。
【００３４】
各セグメントは、上述のガジオン・ピン・ボスと、ボスと端部壁部分１１０１の間などに延びる力伝達ストラットを備え、側壁部分に対して半径方向に、セグメント軸線を通って延びている、ガジオン・ピン軸線上に中心を置いて画定されている。セグメントが同一であるかぎり、隣接するセグメントのボスは、直径方向のピン軸線を画定することが理解されよう。
【００３５】
セグメント１００１および１００２は、境界縁部１０６１、１０６２、１０８１、１０８２、１１２’１および１１２’２、１１２１および１１２２に沿って接着によって、好ましくは冶金的に、好都合には溶接または拡散接合によって互いに接合されている。
【００３６】
図４（ａ）および図２を見ると最も明確にわかるように、１００１などの各セグメントは、セグメント軸線１０４に垂直な鋼ブランクから、鍛造軸線１１４に沿って鍛造によって形成されており、前記鍛造中、鍛造方向により厚い厚さでボス４６および本体端部壁部分１１０１を、すなわち、ボスとセグメントの端部壁部分の間の開いた柱廊部分７０、ならびに力伝達ストラット６６１および６６２を画定する。
【００３７】
各セグメントが鍛造作業によって形成される限り、側壁部分、直立しているボスおよび力伝達ストラットはすべて、小さいが、かなりの抜き角のテーパを必要とし、該テーパは鍛造軸線に対して横方向に、構成要素の「厚くした部分」をもたらす。しかし、この実施形態では、ストラット６６が、鍛造軸線方向に側壁から比較的短い距離延びており、側壁部分自体が、円の扇形を形成する際、抜き角を本質的に画定する曲率を有するのが見られるであろう。したがって、もちろんボス４６またはストラット６６と接合している所以外に、極めて少ない付加（ｅｘｔｒａｎｅｏｕｓ）金属と、ほぼ一様な厚さの側壁３６を有するそのような構造を鍛造することが可能である。このことは本体部分の閉じた端部４０に特に向かって現れている．そこでは、図３に示すように、長手方向の抜き角によって決定されない、よく画定された側壁およびストラットが、ドレン開口９８がかなりの内抱角の全体にわたって配置されることを可能にしている。
【００３８】
また、ボスを通るガジオン・ピン軸線５０とほぼ一致する軸線１１４に沿って鍛造することによって、鍛造作業の一部として、ボス開口または穴５２および外側凹部５８を、少なくとも荒仕上げまで作成し、それによってそれに続く機械加工および無駄な材料の量を減少させることも可能である。図４（ｂ）で破線１２０によって示すように、穴５２は、鍛造工具の部品間の接触を防止するが、ピン開口の機械加工中容易に除去される、横方向隔膜１２６によって分離された２つのめくら凹部１２２、１２４としてセグメントの部分壁の両側から粗く鍛造されてもよい。
【００３９】
したがって、ボスと閉じた端部壁の間の開いた柱廊７０などの半径方向凹角特徴を形成することも、肉厚にされた補強バンド６２と閉じた端部の間の側壁の厚さの減少も不可能であるが、長手方向の鍛造距離にわたる抜き角の蓄積のため閉じた端部に向かう側壁のテーパ付き厚くされた部分のみが可能な、長手方向セグメント軸線１０４に対応する長手方向ピストン軸線１４に沿って単体構造として本体部分を鍛造することと比較して、長手方向セグメント軸線に対して横方向の鍛造軸線に沿ったセグメントの鍛造は、複雑な機械加工なしでいかなるときにも前記鍛造のみによって質量を削減する形状および構造形状の作成を可能にすることが理解されよう。
【００４０】
鍛造中作成することができる各セグメント内の多くの形状があることが好ましいとみなされているが、セグメントを接合して本体部分にする前または後に、たとえば、ガジオン・ピン用やボルトおよび冷却ダクトを固定するための内部開口ならびに外部寸法を画定するためのいくらかの機械加工が必要となるであろう。多くの鍛造可能な形状が、鍛造軸線１１４に沿った完全なアクセスを有し、製造およびその経済性により大きな柔軟性を与える、比較的簡単で低価格の機械加工によって作成され得ることは、本構造の追加の利点である。
【００４１】
上記に記載されたピストン構造は鋼のために最適化されているが、形状および寸法において、合金材料の異なる機械的および熱的特性の考慮を有する鍛造可能な軽量の合金材料に採用することもできる。上記したように、このような個別のクラウンおよび異なる材料の本体部分が知られており、鋼のクラウン部分および軽量合金材料の本体部分を形成することが予想される。
【００４２】
個別のクラウンおよび本体部分を有することに関して、本発明を上に説明してきたが、後者は、セグメントを鍛造および接合することによって作成され、クラウン自体が前記セグメントによって画定され、セグメント間の各接合部がクラウン上に延びるようにクラウンを本体端部壁内に組み込むことも可能である。軸線方向に分離したクラウンおよび本体部分を有することは、冷却チャンバ８０および８４を簡単に形成された凹部から容易な形成を可能にするが、個別の管状またはカップ様のインサートを用いて冷却オイルの一時的な保持に適した半径方向に境界付けされたチャンバ内に形成することができる、および／または横方向プレートによって軸線方向に境界付けすることができる柱廊７０の方式で、半径方向に開いた柱廊を実施することも可能である。
【００４３】
その形成および金属なし質量低減の機能の結果として、柱廊７０は半径方向に開いているが、冷却流体または同様のものをその中に含む必要がある場合、別個に取り付けられた壁部材によって開口を所望の程度に閉じることができる。
【００４４】
上に記載した実施形態内では、ストラット６６１、およびラグ７２は、ボルト開口７４とともに、ピストン軸線に平行に延びているが、ストラットおよび／またはボルト開口がこのような軸線に関して傾斜してもよく、鍛造を受けて、クラウンとガジオン・ピン・ボスの間に特殊な力伝達経路、またはボルトへのアクセス性を画定してもよいことが理解されよう。また、ボルト３２によって個別のクラウンおよび本体部分を固定するのは好都合であるが、段差手段９２の所で部分間の恒久的な冶金的接合を行うこと、および主な圧縮力であるものを伝達するためのリブ面２７での当接に頼ること、またはその両方を有することも可能である。
【００４５】
本体部分を少数の同一の部品で形成することができることが、さらに費用効果を助けることを理解されよう。２つのセグメントから本体部分３０を製造することは、特に好都合であるが、それらの間の接合部はその時ピストンのスラスト平面内にある。しかし、その上に作用する力が、クラウンを通って作用するものと比べてかなり小さい限り、これは、特に不利であるとは見られない。
【００４６】
少なくとも２つのセグメント、ガジオン・ピン・ボスおよび力伝達ストラットを有し、ガジオン・ピン軸線を画定するために、一致するセグメント軸線を横切って互いに対向する配置が可能であるならば、本体部分は２つ以上のセグメントで形成されてもよい。たとえば、４つのセグメントから本体部分を画定することも可能である。図３を参照すると、各セグメント１００１および１００２が、たとえば長手方向境界縁部１３０１、１３２１を有して、ピン・ボスおよび付随するストラットを含む角度に対するために、およびボス担持セグメントの間に単体のセグメント１３４を有するために必要な長さだけ、セグメント軸線の周りに延びることができることが考えられるであろう。前記単体のセグメントは、壁厚（６４）のいかなる減少をも提供すること、およびスラスト平面４４からセグメント間の接合部をずらす（ｏｆｆｓｅｔ）働きをすることの両方をする。
【図面の簡単な説明】
【図１】
互いにボルト留めされた個別に鍛造されたクラウンおよび本体部分を備え、本体部分が、クラウン凹部とともに複数の冷却チャンバを画定するほぼ閉じたクラウン端部壁と、一体型のガジオン・ピン・ボスと、力伝達ストラットと、ボスとクラウン端部壁の間の質量削減柱廊とを有する、本発明によるピストンの一形態を通る断面立面図である。
【図２】
線２−２に沿った図１のピストンの断面立面図であり、半径方向に凹んだガジオン・ピン・ボスおよびボス端部での管状側壁の質量を削減を示す図である。
【図３】
線３−３に沿った図１および図２のピストンを通る横断面図であり、力伝達ストラットおよび質量削減柱廊を特に示す図である。
【図４（ａ）】
４ａ−４ａの高さでの図１および図２のピストンの本体部分の構成要素セグメントを通る横断面図であり、本体部分の製造を示す図である。
【図４（ｂ）】
４ｂ−４ｂの高さでの図１および図２のピストンの本体部分の構成要素セグメントを通る横断面図であり、本体部分の製造を示す図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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