(57)【要約】  改良されたオイルコントロールリングを有する内燃機関のためのピストンが提供される。ピストン本体は、上部燃焼面と、そこから垂下する環状外壁とを有する。複数の環状リング溝を含むリングベルト領域が環状外壁に形成される。第１の圧縮リングがリング溝の１つに配置され、オイルコントロールリングが別のリング溝に配置される。オイルコントロールリングは、略平行な平面の上面および下面を有し、上面および下面はその中に窪んだ環状溝を有する。環状溝は、シリンダ壁から掻き取られるオイルの収集し、オイルをクランク室溜まりに戻し、オイルコントロールリングとリング溝の壁部との間の接触面積を低減する。
2018534469.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であって、
中心長手方向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、燃焼力が前記ピストン本体を前記中心長手方向軸に沿って往復させるように作用する上部燃焼面を有し、前記ピストン本体は、前記上部燃焼面から垂下する環状外壁を有し、リングベルト領域が前記環状外壁に形成され、前記リングベルト領域は、前記長手方向軸に沿って互いに離間される複数の環状リング溝を含み、前記ピストンはさらに、
前記リング溝の１つに配置される圧縮リングと、
前記第１の圧縮リングよりも前記上部燃焼面からさらに離れた前記リング溝の１つに配置されるオイルコントロールリングとを備え、前記オイルコントロールリングは、前記中心長手方向軸に対して略横方向に延在する上面および下面と、前記上面と前記下面との間に延在する内面および外面とを有し、前記上面および前記下面は各々、その中に延在する環状溝を有する、ピストン。
【請求項２】
前記環状溝間に延在して前記環状溝を互いに流体連通させる、少なくとも１つの貫通開口部をさらに備える、請求項１に記載のピストン。
【請求項３】
周方向に連続的な壁が前記少なくとも１つの貫通開口部を画定する、請求項２に記載のピストン。
【請求項４】
前記少なくとも１つの貫通開口部は、複数の貫通開口部を含む、請求項２に記載のピストン。
【請求項５】
前記複数の貫通開口部は、互いに周方向に均等に等間隔で離間される、請求項４に記載のピストン。
【請求項６】
前記環状溝は、互いに鏡像の構成を有する、請求項１に記載のピストン。
【請求項７】
前記内面の中へ延在する環状のエキスパンダ溝をさらに含み、エキスパンダリングが前記エキスパンダ溝に配置される、請求項１に記載のピストン。
【請求項８】
前記上面および前記下面の少なくとも１つから径方向外側に前記外面に向かって斜めに延在する、少なくとも１つのテーパ面をさらに含む、請求項１に記載のピストン。
【請求項９】
前記少なくとも１つのテーパ面は、前記外面に向かって集まる１対のテーパ面を含む、請求項８に記載のピストン。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのテーパ面は、前記上面から垂下し、前記テーパ面の下に環状凹状面をさらに含む、請求項８に記載のピストン。
【請求項１１】
内燃機関のピストンのためのオイルコントロールリングであって、
中心軸の周りに延在する環状本体を備え、前記環状本体は、前記中心軸に対して略横方向に延在する実質的に平面の上面および下面と、前記上面と前記下面との間に延在する内側凹状面および外側凸状面とを有し、前記上面および前記下面は各々、その中に延在する環状溝を有するオイルコントロールリング。
【請求項１２】
前記環状溝間に延在して前記環状溝を互いに流体連通させる、少なくとも１つの貫通開口部をさらに含む、請求項１１に記載のオイルコントロールリング。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの貫通開口部は、複数の貫通開口部を含む、請求項１２に記載のオイルコントロールリング。
【請求項１４】
前記複数の貫通開口部は、互いに周方向に均等に等間隔で離間される、請求項１３に記載のオイルコントロールリング。
【請求項１５】
前記内側凹状面の中へ延在する環状のエキスパンダ溝をさらに含み、エキスパンダリングが前記エキスパンダ溝に配置される、請求項１４に記載のオイルコントロールリング。
【請求項１６】
前記上面および前記下面の少なくとも１つから径方向に離れるように前記外面に向かって斜めに延在する少なくとも１つのテーパ面をさらに含む、請求項１１に記載のオイルコントロールリング。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのテーパ面は、前記外面に向かって集まる１つのテーパ面を含む、請求項１６に記載のオイルコントロールリング。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのテーパ面は、前記上面から垂下し、前記テーパ面の下に環状凹状面をさらに含む、請求項１６に記載のオイルコントロールリング。
【請求項１９】
内燃機関のためのピストンを構築する方法であって、
ピストン本体を提供することを含み、前記ピストン本体は、中心長手方向軸に沿って延在し、燃焼力が前記ピストン本体を前記中心長手方向軸に沿って往復させるように作用する上部燃焼面を有し、前記上部燃焼面から垂下する環状外壁を有し、リングベルト領域が前記環状外壁に形成され、前記リングベルト領域は、複数の環状リング溝を含み、前記方法はさらに、
第１の圧縮リングを前記上部燃焼面の最も近くの前記リング溝の１つに配置することと、
オイルコントロールリングを前記第１の圧縮リングよりも前記上燃焼面からさらに離れた前記リング溝の１つに配置することと、
前記中心長手方向軸に対して略横方向に延在する上面および下面と、前記上面と前記下面との間に延在する内面および外面とを有する前記オイルコントロールリングを提供し、その中に延在する環状溝を各々有する前記上面および前記下面を提供することを備える、方法。
【請求項２０】
前記環状溝間に延在して前記環状溝を互いに流体連通させる少なくとも１つの貫通開口部を有する前記オイルコントロールリングを提供することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの貫通開口部を複数の貫通開口部として提供することをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記上面および下面の少なくとも１つから径方向に離れるように前記外面に向かって斜めに延在する少なくとも１つのテーパ面を提供することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記少なくとも１つのテーパ面を前記外面に向かって集まる１対のテーパ面として提供することを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記上面から垂下する前記少なくとも１つのテーパ面を提供することをさらに含み、前記テーパ面の下に環状凹状面を提供することをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
オイルコントロールリングを構築する方法であって、
中心軸に対して略横方向に延在する実質的に平面の上面および下面を有する環状本体を獲得することを含み、前記本体は、前記上面と前記下面との間に延在する内側凹状面および外側凸状面を有し、前記方法は、
前記上面および前記下面に環状溝を形成することを備える、方法。
【請求項２６】
前記環状溝を通って延在する少なくとも１つの開口部を形成することによって、前記環状溝を互いに流体連通させることをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの貫通開口部を互いに離間された複数の貫通開口部として提供することをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記複数の開口部に互いに均等に等間隔で間隔を空けることをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
環状エキスパンダ溝を前記内側凹状面に形成することをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項３０】
前記上面および前記下面の少なくとも１つから径方向外側に前記外面に向かって斜めに延在する少なくとも１つのテーパ面を形成することをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項３１】
前記少なくとも１つのテーパ面を前記外面に向かって集まる１対のテーパ面として形成することをさらに含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記上面から垂下する前記少なくとも１つのテーパ面を形成することをさらに含み、前記テーパ面の下に環状凹状面を形成することをさらに含む、請求項３０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
この出願は、２０１５年１０月３０日に提出された米国特許出願第１４／９２８，８７０号の利益を主張し、参照によりその内容全体がここに組み込まれる。
【０００２】
本発明の背景
１．技術分野
この発明は、概して、内燃機関に関し、より特定的には、ピストン、それらの構築方法、およびそれらのためのオイルコントロールリングに関する。
【背景技術】
【０００３】
２．関連技術
エンジン製造者は、限定されるわけではないが、燃料経済の向上、燃料消費の向上、オイル消費の低減、ならびにそのサイズおよび重量の低減など、エンジンの効率および性能を向上させるための要求にますます直面している。これらの問題点に対して主に貢献するものは、エンジン内のピストンに直接関連する。ピストンは、増加される動力への要求に対応するのに十分なほど堅牢であると同時に、サイズおよび重量の低減を得るために質量が低減されなくてはならない。これらの関心事は互いに食い違うため、さらなる進歩をすることがますます挑戦的になっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明に従って構築されるピストンおよびそれらのための圧縮リングは、エンジンの運転効率を向上し、同時に高い強度および耐久性を有し、エンジンの全体のサイズおよび質量も低減させる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の概要
本発明の１つの局面によれば、改良されたオイルコントロールリングを有する内燃機関のためのピストンが提供される。ピストンは、中心長手方向軸に沿って延在するピストン本体を有する。ピストン本体は、燃焼力がピストン本体を中心長手方向軸に沿って往復させるように作用する上部燃焼面を有する。ピストン本体は、上部燃焼面から垂下する環状外壁を有し、リングベルト領域が環状外壁に形成される。リングベルト領域は、長手方向軸の方向に沿って互いに軸方向に離間される複数の環状リング溝を含む。第１の圧縮リングがリング溝の１つに配置され、オイルコントロールリングが第１の圧縮リングよりも上部燃焼面からさらに離れたリング溝の１つに配置される。オイルコントロールリングは、中心長手方向軸に対して略横方向に延在する上面および下面を有し、オイルコントロールリングの内面および外面が上面と下面との間に延在する。さらに、上面および下面は各々、その中に延在する環状溝を有する。環状溝は、シリンダ壁から掻き取られるオイルの収集を容易にし、さらに集められたオイルをクランク室溜まりに戻すことを容易にする。さらに、溝がオイルコントロールリングとピストン本体のリング溝の壁部との間の接触面積を低減することにより、オイルコントロールリングとピストン本体との間の膠着状態の可能性を低くする。
【０００６】
本発明の別の局面によれば、オイルコントロールリングが単一の一体部材として形成されることにより、オイルコントロールリングが占める長手方向軸に沿って延在する軸方向の空間をより少なくすることを可能にし、これにより、圧縮高さが低減されたピストンを提供する。
【０００７】
本発明の別の局面によれば、改良されたオイルコントロールリングは、それを有するピストンが、主に燃焼ガスを封止するために機能する最上の圧縮リングと、単一のオイルコントロールリングとを含む、２つのみのピストンリングを有して効率的に機能することを可能とし、これによりピストンの圧縮高さを最小化することができる。
【０００８】
本発明の別の局面によれば、改良されたオイルコントロールリングは、上面および下面の環状溝間に延在して環状溝を互いに流体連通させる、少なくとも１つの貫通開口部を含んでいてもよく、これにより、掻き取られたオイルの収集および排出をさらに容易にする。
【０００９】
本発明の別の局面によれば、改良されたオイルコントロールリングは、シリンダ壁に対してオイルコントロールリングの外面の最適な接触圧を得てオイル消費を最小化することを容易にするために、内面の中へ延在する環状のエキスパンダ溝を含んでいてもよく、エキスパンダ溝にはエキスパンダリングが配置される。
【００１０】
本発明の別の局面によれば、改良されたオイルコントロールリングは、シリンダ壁に対するオイルコントロールリングの運動摩擦を最小化することを容易にするために、上面および下面の少なくとも１つから径方向外側に外面に向かって斜めに延在する、少なくとも１つのテーパ面を含んでいてもよい。
【００１１】
本発明の別の局面によれば、改良されたオイルコントロールリングは、その外面に向かって集まる１対のテーパ面を含んでいてもよい。
【００１２】
本発明の別の局面によれば、改良されたオイルコントロールリングは、その上面から垂下する１つのテーパ面を含んでいてもよく、さらに、テーパ面の下に環状凹状面を含んでいてもよく、これにより、オイルコントロールリングの周りに延在してオイルをシリンダ壁から掻き取ることを容易にする鉤形状の環状鼻部を形成する。
【００１３】
本発明の別の局面によれば、改良されたオイルコントロールリングは、熱的に形成され、形作られてもよく、これにより、別個のエキスパンダリングの必要がなくなることにより、部品の数および材料コストを削減する。
【００１４】
本発明の別の局面によれば、改良されたオイルコントロールリングは、比較的低コストの鉄金属から構築されてもよい。
【００１５】
本発明の別の局面によれば、改良されたオイルコントロールリングは、外面にめっきされた修正されたクロム系のコーティングを含んでもよく、さらに、コーティング内に飽和させたナノダイヤモンドを含んでもよい。
【００１６】
内燃機関のピストンのためのオイルコントロールリングは、以下を含む。
本発明の別の局面によれば、オイルコントロールリングが提供される。オイルコントロールリングは、中心軸の周りに延在する環状本体を有する。環状本体は、中心軸に対して略横方向に延在する実質的に平面の上面および下面と、上面と下面との間に延在する内側凹状面および外側凸状面とを有する。上面および下面は各々、その中に延在する環状溝を有し、これにより、シリンダ壁からのオイルの収集および収集されたオイルのクランク室溜まりへの戻りを容易にする。
【００１７】
本発明の別の局面によれば、内燃機関のためのピストンを構築する方法が提供される。上記方法は、ピストン本体を提供することを含み、それは、中心長手方向軸に沿って延在し、燃焼力がピストン本体を中心長手方向軸に沿って往復させるように作用する上部燃焼面を有し、上部燃面から垂下する環状外部壁を有し、リングベルト領域が環状外壁に形成される。リングベルト領域は、複数の環状リング溝を含む。さらに、第１の圧縮リングを上部燃焼面に最も近いリング溝の１つに配置することと、オイルコントロールリングを第１の圧縮リングよりも上部燃焼面からさらに離れたリング溝の１つに配置することとを含む。さらに、中心長手方向軸に対して略横方向に延在する上面および下面を有し、上面と下面との間に延在する内面および外面を有するオイルコントロールリングを提供することを含む。またさらに、その中に延在する環状溝を各々有する上面および下面を提供することを含む。
【００１８】
本発明の別の局面によれば、当該方法は、環状溝間に延在して環状溝を互いに流体連通させる少なくとも１つの貫通開口部を有するオイルコントロールリングを提供することを含んでいてもよく、少なくとも１つの貫通開口部を複数の貫通開口部として提供することをさらに含んでいてもよい。
【００１９】
本発明の別の局面によれば、当該方法は、上面および下面の少なくとも１つから径方向に離れるように外面に向かって斜めの関係で延在する、少なくとも１つのテーパ面を提供することを含んでいてもよく、少なくとも１つのテーパ面を外面に向かって集まる１対の対向するテーパ面として提供することをさらに含んでいてもよい。
【００２０】
本発明の別の局面によれば、当該方法は、上面から延在するテーパ面の下に環状凹状面を提供することをさらに含んでいてもよく、これにより、略鉤形状の環状外部縁を有してオイルコントロールリングのオイル掻き取り性能を向上させるオイルコントロールリングを提供する。
【００２１】
本発明の別の局面によれば、内燃機関のピストンのためのオイルコントロールリングを構築する方法が提供される。当該方法は、中心軸に対して略横方向に延在する実質的に平坦な上面および下面を有する環状本体を獲得することを含む。本体は、上面と下面との間に延在する内側凹状面および外側凸状面を有する。さらに、上面および下面に環状溝を形成することを含む。
【００２２】
本発明の別の局面によれば、オイルコントロールリングを構築する方法は、環状溝を通って延在する少なくとも１つの開口部を形成することによって、環状溝を互いに流体連通させることを含んでいてもよく、これにより、シリンダ壁からのオイルの収集およびオイルのクランク室溜まりへの戻りをさらに強化する。
【００２３】
これらのおよび他の局面、構成ならびに本発明の利点は、現在好ましい実施形態およびベストモード、添付された請求項ならびに添付の図面の以下のより詳細な説明と結び付けて考えられたとき、より容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１Ａ】本発明の１つの局面に従って構築されるピストンの断面図である。
【図１Ｂ】本発明の別の局面に従って構築されるピストンの図１Ａに類似の図である。
【図２】図１Ａ〜図１Ｂのピストンの本発明の１つの局面に従って構築されるオイルコントロールリングの断片的な断面斜視図である。
【図３】図１Ａ〜図１Ｂのピストンの本発明の別の局面に従って構築されるオイルコントロールリングの断片的な断面斜視図である。
【図４】図２および図３のオイルコントロールリングの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
現在好ましい実施形態の詳細な説明
図面をより詳細に参照すると、図１Ａおよび図１Ｂは、たとえば、高荷重ディーゼルエンジンなどの内燃機関のシリンダボアまたはチャンバ（図示せず）での往復運動のための、本発明の現在好ましい実施形態に従って構築される、それぞれのピストン１０，１０’を示す。２つのピストン１０，１０’間の相違点は、ピストン１０はともに固定される２つの部品から構成され、ピストン１０’は単一の材料の一体片として構築されることに関する。その他の点においてはピストンは類似しているため、本明細書では同様の構成を特定するために、ピストン１０’のための参照符号はプライム（’）付きで、同様の参照符号が用いられる。ピストン１０，１０’は、鋳造もしくは鍛造され、または任意の他の製造加工によって形成され、ピストン１０，１０’がシリンダボアの中で往復する長手方向中心軸１４，１４’に沿って延在する、本体１２，１２’を有する。本体１２は、下部クラウン１８とも呼ばれる下部分と接合される、上部クラウン１６とも呼ばれる上部分を有する。本体１２，１２’は、１対のピンボス２０，２０’を有し、ピンボス２０は、上部クラウン１６から垂下して、長手方向中心軸１４，１４’に対して略横方向に延在するピンボア軸２４，２４’に沿って位置合わせされる横方向に離間されたピンボア２２，２２’を提供する。ピンボス２０，２０’は、ストラット部２８，２８’を介して横方向に離間されたスカート部２６，２６’と接合される。スカート部２６，２６’は、ピンボア軸２４，２４’の両側にわたって互いから直径方向に離間され、ピストン１０，１０’をそれがシリンダボアを通って往復するときに所望の方向に維持するために、シリンダボア内のシリンダ壁２９に沿った摺動運動のために構成される凸状の外面を有する。上部クラウン１６および各本体１２，１２’は、その中に窪んだ、シリンダボアに所望のガス流をもたらす燃焼ボウル３２，３２’を備える上部燃焼面３０，３０’を有する。外壁３４，３４’は上面３０，３０’から垂下し、外側自由端部３６まで延在するように示される上部クラウン１６によって外壁３４の一部が形成され、上部クラウン１６によって提供される外壁３４の部分にリングベルト領域３８の少なくとも一部が形成される。一方、一体的な本体１２’の外壁３４’はリングベルト領域３８’をさらに含む。上部クラウン１６は、さらに、燃焼ボウル３２の下方クラウン面から内側自由端部３９まで垂下する環状内部リブ３７を有するように示される。リングベルト領域３８，３８’は、一対のリング溝４０，４２；４０’，４２’として示される複数の環状リング溝を含み、第１部であるリング溝４０，４０’は本体１２，１２’の外壁３４，３４’の上部燃焼面３０，３０’の最も近くに形成され、第２部であるリング溝４２，４２’は外壁３４，３４’の第１のリング溝４０，４０’よりも上部燃焼面３０，３０’からさらに離れるように形成される。第１のリング溝４０，４０’が径方向に窪んだ上面を有するように示されることにより、断面で見たときに概ねＬ字形の環状ポケットを形成する。圧縮リング４４，４４’として設けられる第１のピストンリングは、第１のリング溝４０，４０’に配置される。図１Ａおよび図１Ｂでは概して４６で示され、図２では第１の現在好ましい実施形態として４６’で、図３では第２の現在好ましい実施形態として４６”で特定される、改良されたオイルコントロールリングとして設けられる第２のピストンリングは、第２のリング溝４２，４２’に配置される。第２のリング溝４２，４２’は、その下面または底面に沿って、かつその中に延在する複数のオイル排出口４３，４３’を有するように示される。オイル排出口４３，４３’は、外壁３４，３４’を通って、かつ、少なくとも部分的に第２のリング溝４２，４２’の底面の中へ、第２のリング溝４２，４２’の背壁まで延在する削孔として形成される。複数のオイル排出口４３，４３’は、好ましくは、ピストン１０，１０’の前側および裏側に沿って、実質的にはピンボア軸２４，２４’に沿って形成され、２〜３のこのようなオイル排出口４３，４３’は、好ましくは、各対向側へ延在するが、これは例示であって限定ではない。圧縮リング４４，４４’は、ダイクスタイプ（Dykes-type）ピストンリングとしてその技術で知られる、略Ｌ字形の断面を有するように示される。圧縮リング４４，４４’の上面は、実質的に上面３０，３０’を有する平面である。一方、改良されたオイルコントロールリング４６は、本発明に従って設けられて少なくとも以下の利点を有するピストン１０，１０’を供給する。利点とは、低減されたピストンの圧縮高さＣＨ（上部燃焼面３０，３０’からピンボア軸２４，２４’までの距離として知られる）、低減されたピストン質量、ピストンリング４４，４４’，４６に由来する低減された摩擦損失、低減された燃料消費、低減された動力損失、低減されたオイル消費、リング溝４２，４２’内のオイルコントロールリング４６の低減された膠着、および低減された製造コストである。数ある利点の中でこれらは、ピストン技術における当業者によって容易に理解されるであろう。
【００２６】
２つの部品からなるピストン１０のために、下部クラウン１８は、例示であって限定ではないが、鍛造加工などで上部クラウン１６とは分離して構築され、その後、真っ直ぐな環状外側リブ自由端部４８と真っ直ぐな環状内側リブ自由端部５０とを介して上部クラウン１６に接合される。下部クラウン１８は、任意の好適な鋼鉄、たとえば、４１４０Ｈなどの低度合金鋼などの経済的な鋼鉄材料、または、マイクロアロイ鋼から構築されてもよい。上部クラウン１６および下部クラウン１８は、本願では、摩擦溶接、または、それぞれの外側自由端部３６，４８および内側自由端部３９，５０にわたって形成された任意の好適な他のタイプの溶接接合５２によって共に接合されるものとして描かれる。このように、ピストン１０’と同様に、実質的に閉じられた外側冷却空洞５４，５４’が上部クラウン１６と下部クラウン１８との間に設けられ、一方、開かれた内側空洞５６，５６’が燃焼ボウル３２，３２’の中心部の下にピンボア２２，２２’の上側に設けられる。本発明に従って構築されるピストン１０は、ピストン１０，１０’の両方が、たとえば、冷却空洞の異なる構成を有する、または冷却空洞のないもしくは実質的にないような、他の方法で形成される上部クラウン部および下部クラウン部を有してもよいことが認識されるべきである。
【００２７】
オイルコントロールリング４６，４６’は、図４に示されるように、ピストン１０，１０’の長手方向中心軸１４，１４’と同軸的に位置合わせされるように構成される、中心軸５９（中心軸５９は示されるようにページの内外に延在する）の周りに延在する、周方向に分割される、トロイド形状の環状本体５８’，５８”を有する。分割は、リング４６’，４６”の対向する自由端部６３’，６３”，６５’，６５”間に延在する隙間６１’，６１”によってもたらされ、これにより、必要に応じて、径方向の延長および短縮を可能にする。図２および図３を参照すると、環状本体５８’，５８”は、中心軸５９に対して概ね横方向に延在する平面のまたは実質的に平面の上面６０’，６０”および下面６２’，６２”と、上面６０’，６０”と下面６２’，６２”との間に延在する凹状内面６４’，６４”および凸状外面６６’，６６”とを有する。シリンダ壁からのオイルの収集およびクランク溜まりへのオイルの戻りを容易にするために、上面６０’，６０”および下面６２’，６２”は各々、その中に延在するそれぞれの環状溝６８’，６８”，７０’，７０”を有する。溝６８’，６８”，７０’，７０”は、互いに略鏡像の構成になるように示され、断面で略Ｕ形状であるように示されるが、これは例示であって限定ではない。シリンダ壁からのオイルの収集およびクランク溜まりへのオイルの戻りをさらに強化するために、本体５８’，５８”は、環状溝６８’，６８”，７０’，７０”間に延在して環状溝６８’，６８”，７０’，７０”を互いに流体連通する、少なくとも１つの、好ましくは複数の貫通開口部を有する。単に開口部ともよばれる貫通開口部７２’，７２”は、溝６８’，６８”，７０’，７０”の谷部を通り抜け、互いに周方向に均等に等距離の関係になるように離間されるように示される。加えて、少なくとも一部の貫通開口部７２’，７２”は、オイル排出口４３，４３’と軸方向に位置合わせされてもよく、これにより、オイルのクランク溜まりへの戻りの流れをさらに向上する。収集およびクランク溜まりへのオイルの戻りを容易にすることに加えて、溝６８’，６８”，７０’，７０”は、摩擦およびコントロールリング４６’，４６”のリング溝４２，４２’内における膠着の低減にさらに貢献する。これは、部分的には、オイルが溝６８’，６８”，７０’，７０”内に存在することが多くなること、さらには、上面６０’，６０”および下面６２’，６２”のリング溝４２，４２’の対向面との接触面積が減少することに起因する。
【００２８】
凹状内面６４’，６４”は、その中に延在する環状のエキスパンダ溝またはリセス７４’，７４”を有するように示され、リセス７４’，７４”は、エキスパンダリング７６の少なくとも部分的な収容のためにサイズ決めされる。エキスパンダリング７６はオイルコントロールリング４６’，４６”をシリンダ壁２９に極めて接近するように径方向外側に付勢してそれとの面圧を高めることを容易にし、これにより、オイルコントロールリング４６’，４６”によるオイルの消費および通過を低減することによって、オイルコントロールリング４６’，４６”のオイルコントロール特性を向上させる。しかしながら、内面６４’，６４”は、エキスパンダリングが用いられず、オイルコントロールリング４６’，４６”が熱形成されて弾性的な所定の形状を保つ、リセス７４’，７４”のない状態のままであってもよいことが考えられるべきである。
【００２９】
オイルコントロールリング４６は、上面６０’，６０”および下面６２’，６２”のうちの少なくとも１つから径方向に離れるように外面６６’，６６”に向かって斜めに延在する、少なくとも１つのテーパ面をさらに含む。図２に示される実施形態４６’では、テーパ面７８’，８０’の対は、それらが軸５９から径方向外側に延在するように互いに向かって集まるように示され、１つのテーパ面７８’は上面６０’から外面６６’に向かって斜めになるように延在し、他の対向するテーパ面８０’は下面６２’から外面６６’に向かって斜めになるように延在する。テーパ面７８’，８０’は、円錐台形（frustro-conical）ともよばれる、断面で円錐台の形状（truncated conical shape）を有するオイルコントロールリング４６’の径方向外側の領域をもたらす。テーパ面７８’，８０’は、任意の所望な角度α、例示であって限定ではないが、好ましくは約１０〜６０度の間、より好ましくは約２５〜４５度の間で、上面６０’および下面６２’から傾けられ得る。ここで、テーパ面７８’，８０’の１つが、テーパ面７８’，８０’の他のものとそれぞれの上面６０’および下面６２’に対して異なる角度αで傾けられてもよいことが考えられるが、テーパ面７８’，８０’は、それらのそれぞれの上面６０’および下面６２’から同じ角度αで延在する、互いに略鏡像の関係で形成されてもよい。
【００３０】
図３に示される実施形態では、オイルコントロールリング４６”は、軸５９から径方向外側に外面６６”まで延在するテーパ面７８”として示される単一のテーパ面を有して形成される。テーパ面７８”は、上面６０’について上述されるように、上面６０”からそれに対して傾斜角度αで延在する。しかしながら、オイルコントロールリング４６’について示されおよび説明されたような対向するテーパ面を有するのではなく、環状凹状面８２がテーパ面７８”の下に形成される。凹状面８２は、まず下面６２”から上方向にアーチ状になり、その後、平坦域または頂部に達し、その後、外面６６”に対してわずかに下側に延在するものとして示されるように、外面６６”に対して外側にカールするように示され、これにより、上面６０”からわずかに下側にアーチ状になる略鉤状の鼻部を形成する。湾曲の様々な半径が用いられて一定の半径または変化する半径を含む凹状面８２を形成してもよいことが認識されるべきである。
【００３１】
本発明の別の局面によれば、内燃機関のためのピストン１０，１０’を構築する方法が提供される。当該方法は、中心長手方向軸１４，１４’に沿って延在し、燃焼力がピストン本体１２，１２’を中心長手方向軸１４，１４’に沿って往復させるように作用する上部燃焼面３０，３０’を有する、ピストン本体１２，１２’を提供することを含む。さらに、リングベルト領域３８，３８’がその中に形成され、リングベルト領域３８，３８’が複数の環状リング溝４０，４０’，４２，４２’を含む、上部燃焼面３０，３０’から垂下する環状外壁３４，３４’を有するピストン本体１２，１２’を提供することを含む。さらに、第１の圧縮リング４４を上部燃焼面３０，３０’の最も近くのリング溝４０，４０’の１つに配置し、オイルコントロールリング４６’，４６”を第１の圧縮リング４０，４０’よりも上部燃焼面３０，３０’からさらに離れたリング溝４２，４２’の１つに配置することを含む。またさらに、中心長手方向軸１４，１４’に対して略横方向に延在する上面６０’，６０”および下面６２’，６２”と、上面６０，６０”と下面６２’，６２”との間に延在する内面６４’，６４”および外面６６’，６６”とを有するオイルコントロールリング４６’，４６”を提供し、その中に延在する環状溝６８’，７０’，６８”，７０”を各々有する上面６０’，６０”および下面６２’，６２”を提供することを含む。当該方法は、環状溝６８’，７０’，６８”，７０”を互いに流体連通させる１つ以上の貫通開口部７２’，７２”などの上述されたような構成を有するそれぞれのオイルコントロールリング４６’，４６”を提供することをさらに備えてもよい。
【００３２】
本発明のさらなる局面によれば、内燃機関のピストン１０，１０’のためのオイルコントロールリング４６’，４６”を構築する方法が提供される。当該方法は、中心軸５９に対して略横方向に延在する実質的に平面の上面６０’，６０”および下面６２’，６２”を有する環状本体を獲得することを含む。本体は、上面６０’，６０”と下面６２’，６２”との間に延在する内側凹状面６４’，６４”および外側凸状面６６’，６６”を有する。さらに、上面６０’，６０”および下面６２’，６２”に環状溝６８’，７０’，６８”，７０”を形成することを含む。当該方法は、溝６８’，７０’，６８”，７０”を互いに流体連通させる１つ以上の貫通開口部７２’，７２”などの上述されたような構成を有するそれぞれのオイルコントロールリング４６’，４６”を提供することをさらに含んでいてもよい。またさらに、当該方法は、オイルコントロールリング４６”のテーパ面７８”の下に環状凹状面８２を形成することを含んでいてもよい。凹状面８２は、例示であって限定ではないが、まず下面６２”から上側にアーチ状になり、その後、平坦域または頂部に達し、その後、外面６６”に対してわずかに下側に延在するものとして示されるように、外面６６”に対して外側にカールするように形成されてもよく、これにより、上面６０”からわずかに下側にアーチ状になる略鉤形状の鼻部を形成する。凹状面８２を形成する間に、湾曲の様々な半径が用いられて所望のように一定の半径または変化する半径を含む凹状面８２の湾曲を形成してよいことが認識されるべきである。
【００３３】
明らかに、本発明の多くの改良および変形が上記の教示に照らして可能である。したがって、添付の請求項の範囲内で、本発明が特定的に記載された以外の方法で実施されるかもしれないことが理解されるべきである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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】
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