JP2010127248A

JP2010127248A - ピストン冷却流路形成用環状体、ピストン用クーリングチャンネル形成方法、及び内燃機関用ピストン

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Publication number: JP2010127248A
Application number: JP2008305310A
Authority: JP
Inventors: Kenji Hayama; 健二羽山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-11-28
Filing date: 2008-11-28
Publication date: 2010-06-10

Abstract

【課題】ピストン冷却流路形成用環状体を埋設したピストンにおいて開口周りでの接合面の剥離発生や剥離を拡大させずに機械加工により連通路及び開口を形成する。
【解決手段】ピストンに鋳込まれるピストン冷却流路形成用環状体１０は開口形成位置１２にてその周縁部が薄肉部１２ａとされ機械加工による開口が容易で機械的強度が弱い形状とされている。このため薄肉部１２ａがドリル刃により容易に破壊されて開口する。このためピストン冷却流路形成用環状体１０をピストン本体との接合表面から剥離する方向の力は小さくなる。更に薄肉部１２ａが機械的強度が弱いので容易に変形する。このことから薄肉部１２ａよりも内部の剥離が外側に広がるのを阻止できる。このため１つのドリル刃を連続して使用しても、開口周りでの接合面の剥離や剥離の拡大を防止でき、ドリル刃を取り替えなくても良く高効率な穿孔作業が可能となる。
【選択図】図５

Description

本発明は、ピストン内に埋設されることでピストン内部に冷却媒体流通のための冷却流路を形成するピストン冷却流路形成用環状体、これを用いたピストン用クーリングチャンネル形成方法及び内燃機関用ピストンに関する。

内燃機関のピストンにおいて、内燃機関運転時に高温化するピストンを冷却するためにピストン内にオイルを流通させるクーリングチャンネルが形成されることがある（例えば特許文献１〜３参照）。このクーリングチャンネルの形成手法としては、ピストン内にピストン冷却流路形成用の環状体を鋳込むなどして埋設し、その後、この環状体内の冷却流路用空間に貫通するように、外部からドリル等の機械加工にて穿孔することで連通路及び開口を形成している。
特開２００７−１３２３００号公報（第４頁、図１−３）特開２００５−３４９４５８号公報（第４−７頁、図３−５）特許第２６５９６３６号公報（第２−３頁、図１−２）

このようにドリル等の機械加工にて穿孔する場合、ピストンから環状体にドリル刃が移行した場合に、環状体にはピストンとの接合表面から剥離される方向の力が作用する。
このためピストンと環状体との接合面、特に穿孔された開口周りに剥離部分が生じる。この剥離幅が大きいとピストンが駆動された場合に、剥離部分に応力が集中して、接合面が次第に破壊され、更にこの破壊が他の部位へ影響を及ぼす可能性がある。

特にアルミニウム合金内に鉄合金製の環状体を鋳込む場合には、アルミニウム合金穿孔用のドリルにてそのまま環状体まで穿孔すると剥離が生じやすい。このためアルミニウム合金を穿孔した後に鉄合金穿孔用のドリルに取り替えるといった作業性上の問題が発生し、大きい剥離を生じさせずに効率的に穿孔処理することが困難である。

本発明は、ピストン冷却流路形成用環状体を埋設したピストンにおいて、開口周りでの接合面の剥離を発生させずに、あるいは剥離が発生しても拡大をさせずに、機械加工により連通路及び開口を形成することを目的とするものである。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載のピストン冷却流路形成用環状体は、ピストン内に埋設されることでピストン内部に冷却媒体流通のための冷却流路を形成するピストン冷却流路形成用環状体であって、外部と冷却媒体の給排を行う開口を形成するための開口形成位置が、他の位置よりも機械加工による開口が容易な形状とされていることを特徴とする。

このようにピストン冷却流路形成用環状体は、開口形成位置が他の位置よりも機械加工による開口が容易な形状とされている。このことにより、開口形成位置が機械加工による開口容易性が他の位置と同等な形状とされている場合よりも、ドリル等の機械加工にて穿孔する際に、穿孔処理がピストンからピストン冷却流路形成用環状体へ移行しても、ピストン冷却流路形成用環状体をピストンとの接合表面から剥離する方向の力は小さくなる。

このためピストンに埋設されたピストン冷却流路形成用環状体は、その開口周りでの接合面の剥離は生じない。剥離が生じたとしても、開口形成位置が機械加工による開口が容易な形状であることから大きな剥離力は生じず極めて小さい幅に維持されることになる。このことからその後に内燃機関などに適用されても剥離の拡大を防止できる。

更に、このことからピストン側とは異なる材料にてピストン冷却流路形成用環状体が形成されていたとしても、従来のごとくドリル刃などの穿孔機械側の加工器具を取り替えなくても良くなり、高効率な穿孔作業が可能となる。

請求項２に記載のピストン冷却流路形成用環状体は、ピストン内に埋設されることでピストン内部に冷却媒体流通のための冷却流路を形成するピストン冷却流路形成用環状体であって、外部と冷却媒体の給排を行う開口を形成するための開口形成位置が、他の位置よりも機械的強度が弱い形状とされていることを特徴とする。

このようにピストン冷却流路形成用環状体は、開口形成位置が他の位置よりも機械的強度が弱い形状とされている。このことにより、開口形成位置が他の位置と同様な機械的強度とされている場合よりも、ドリル等の機械加工にて穿孔する際に、穿孔処理がピストンからピストン冷却流路形成用環状体へ移行した場合に、開口形成位置での変形が大きくなる。このため開口形成位置の周りの領域への穿孔処理時の剥離力の伝達量は小さくなる。

このためピストンに埋設されたピストン冷却流路形成用環状体は、その開口周りでの接合面の剥離は生じない。剥離が生じたとしても大きな剥離力は生じず極めて小さい幅に維持されることになる。このことからその後に内燃機関などに適用されても剥離の拡大を防止できる。

請求項３に記載のピストン冷却流路形成用環状体では、請求項１又は２に記載のピストン冷却流路形成用環状体において、前記開口形成位置は、この位置の周縁部が他の位置よりも肉厚が薄く形成されていることにより、他の位置よりも機械加工による開口が容易な形状あるいは機械的強度が弱い形状とされていることを特徴とする。

このように開口形成位置の周縁部については他の位置よりも肉厚を薄く形成することにより、他の位置よりも機械加工による開口が容易な形状あるいは機械的強度が弱い形状にすることができる。

このように周縁部が他の位置よりも薄いことにより、ドリル等の機械加工にて穿孔する際にはこの薄い部分にて破壊されやすくあるいは変形されやすく、環状体に生じるピストンとの接合表面から剥離される方向の力は極めて小さくなる。

このためピストンに埋設されたピストン冷却流路形成用環状体は、その開口周りでの接合面の剥離は生じないし、開口形成位置よりも外側への剥離が生じたとしても、強い剥離力は外側へ伝達されず剥離は極めて小さい幅に維持される。このことから、その後に内燃機関などに適用されても剥離の拡大を防止できる。更に従来のごとくドリル刃などの穿孔機械側の加工器具を取り替えなくても良く、高効率な穿孔作業が可能となる。

請求項４に記載のピストン冷却流路形成用環状体では、請求項１又は２に記載のピストン冷却流路形成用環状体において、前記開口形成位置は、この位置が他の位置よりも肉厚が薄く形成されていることにより、他の位置よりも機械加工による開口が容易な形状あるいは機械的強度が弱い形状とされていることを特徴とする。

このように開口形成位置そのものが他の位置よりも肉厚を薄く形成することにより、他の位置よりも機械加工による開口が容易な形状あるいは機械的強度が弱い形状にすることができる。

このように開口形成位置が他の位置よりも薄いことにより、ドリル等の機械加工にて穿孔する際にはこの薄い部分にて破壊されやすくあるいは変形されやすく、環状体に生じるピストンとの接合表面から剥離される方向の力は極めて小さくなる。

請求項５に記載のピストン冷却流路形成用環状体では、請求項３又は４に記載のピストン冷却流路形成用環状体において、前記開口形成位置において、内面側に窪みが形成され、外面側には窪みが形成されていない状態であることにより、肉厚が薄く形成されていることを特徴とする。

このように肉厚を薄くする場合の窪みについては、ピストン冷却流路形成用環状体の内面側に形成し外面側には形成せずに滑らかな面としている。このことにより、ピストン冷却流路形成用環状体を鋳造体内に鋳込む場合にも溶湯の円滑な流れを維持でき、鋳物としてのピストンの耐久性を高めることができる。

請求項６に記載のピストン冷却流路形成用環状体では、請求項１又は２に記載のピストン冷却流路形成用環状体において、前記開口形成位置は、この位置の周縁部に貫通部が不連続に形成されていることにより、他の位置よりも機械加工による開口が容易な形状あるいは機械的強度が弱い形状とされていることを特徴とする。

このように周縁部に貫通部を不連続に形成していることにより、他の位置よりも機械加工による開口が容易な形状あるいは機械的強度が弱い形状にすることができる。
このように周縁部には貫通部が不連続に形成されていることにより、ドリル等の機械加工にて穿孔する際にはこの貫通部が不連続に形成されている周縁部に沿って破壊されやすくあるいは変形されやすく、環状体に対して生じるピストンとの接合表面から剥離される方向の力は極めて小さくなる。

このためピストンに埋設されたピストン冷却流路形成用環状体は、その開口周りでの接合面の剥離は生じないし、剥離が生じたとしても強い剥離力は外側へ伝達されず極めて小さい幅に維持される。このことから、その後に内燃機関などに適用されても剥離の拡大を防止できる。更に従来のごとくドリル刃などの穿孔機械側の加工器具を取り替えなくても良く、高効率な穿孔作業が可能となる。

請求項７に記載のピストン冷却流路形成用環状体では、請求項６に記載のピストン冷却流路形成用環状体において、前記貫通部は、前記開口形成位置の周縁部にて周方向に伸びるスリットとして形成されていることを特徴とする。

不連続な貫通部としては、このように周方向に伸びるスリットとして形成しても良い。
請求項８に記載のピストン冷却流路形成用環状体では、請求項６に記載のピストン冷却流路形成用環状体において、前記貫通部は、前記開口形成位置の周縁部にて径方向に伸びるスリットとして形成されていることを特徴とする。

不連続な貫通部としては、このように径方向に伸びるスリットとして形成しても良い。
請求項９に記載のピストン冷却流路形成用環状体では、請求項１〜８のいずれか一項に記載のピストン冷却流路形成用環状体において、ピストン冷却流路形成用環状体自身は金属製であり、前記開口形成位置の形状はプレス加工により形成されていることを特徴とする。

このようにピストン冷却流路形成用環状体が金属製であれば、前述したごとくの開口形成位置の形状はプレス加工により容易に形成することができる。
請求項１０に記載のピストン冷却流路形成用環状体では、請求項１〜９のいずれか一項に記載のピストン冷却流路形成用環状体において、ピストン冷却流路形成用環状体自身は金属製であり、前記開口形成位置以外の形状は金属板を曲げ加工することにより形成されていることを特徴とする。

このようにピストン冷却流路形成用環状体が金属製であれば、ピストン冷却流路形成用環状体における開口形成位置以外の形状については、金属板の曲げ加工にて容易に形成することができる。

請求項１１に記載のピストン冷却流路形成用環状体では、請求項１０に記載のピストン冷却流路形成用環状体において、前記曲げ加工は、プレス加工又はロール加工であることを特徴とする。

曲げ加工は、プレス加工又はロール加工にて実現でき、金属板からピストン冷却流路形成用環状体を容易に形成することができる。
請求項１２に記載のピストン冷却流路形成用環状体では、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のピストン冷却流路形成用環状体において、ピストンはアルミニウム合金製であり、鉄合金製のピストン冷却流路形成用環状体自身が鋳込まれることで前記ピストン内に埋設されるものであることを特徴とする。

このように鉄合金製のピストン冷却流路形成用環状体がアルミニウム合金製のピストンに鋳込まれる場合に、前述した剥離が生じやすくなるが、この場合にも剥離の防止あるいは剥離の拡大を防止できる。

更に穿孔作業中にアルミニウム合金穿孔用の加工器具から鉄合金穿孔用の加工器具に取り替えなくても、剥離の防止あるいは剥離の拡大を防止できるので、高効率な穿孔作業が可能となる。

請求項１３に記載のピストン冷却流路形成用環状体では、請求項１２に記載のピストン冷却流路形成用環状体において、ピストン冷却流路形成用環状体自身は、ピストンの外周面に一部が露出する耐摩環の背後に一体化されて鋳込まれることにより、前記冷却流路を形成した状態にてピストン内に埋設されるものであることを特徴とする。

このように耐摩環と共に冷却流路を形成した状態にてピストン内に埋設されるものとすることができ、小型のピストン内の狭隘な場所にも容易に配置できると共に、効果的に剥離の防止あるいは剥離の拡大を防止でき、更に高効率な穿孔作業が可能となる。

請求項１４に記載のピストン用クーリングチャンネル形成方法は、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のピストン冷却流路形成用環状体を、ピストン内に埋設した後に、ピストン底面側からドリル刃により前記開口形成位置に向けて穿孔することで外部と前記冷却流路との間で冷却媒体の給排を行う連通路及び前記開口を形成することを特徴とする。

このようなピストン用クーリングチャンネル形成方法により、前述したピストン冷却流路形成用環状体をピストン内に埋設してクーリングチャンネル用の空間を形成した後に、ドリル刃により開口形成位置に向けて穿孔しても、前述したごとく剥離の防止あるいは剥離の拡大を防止できる。したがってクーリングチャンネルを備えていても耐久性の高いピストンを実現できる。更に高効率な穿孔作業が可能となる。

請求項１５に記載の内燃機関用ピストンは、請求項１４に記載のピストン用クーリングチャンネル形成方法にて形成されたピストン用クーリングチャンネルを有することを特徴とする。

このようなピストン用クーリングチャンネルを有することにより、冷却効率が高く、かつ耐久性の高い内燃機関用ピストンを、高い作業効率にて実現できる。

［実施の形態１］
図１は、上述した発明が適用されたピストン２の縦断面図である。このピストン２は、内燃機関、ここではディーゼルエンジンに用いられるものであり、アルミニウム合金からなるピストン本体４にクーリングチャンネル付耐摩環６を鋳込んである。

クーリングチャンネル付耐摩環６は耐摩環本体８とピストン冷却流路形成用環状体１０とから構成されている。
耐摩環本体８は図２に示すごとくの鉄合金製の環状体であり、外周面８ａにはトップリング溝８ｂが形成されている。図２の(ａ)は正面図、(ｂ)は斜視図、(ｃ)は平面図、(ｄ)は底面図である。

ピストン冷却流路形成用環状体１０は、ピストン２に埋設される前は、図３に示すごとくの鉄合金製の環状体であり、板材を曲げ加工して断面Ｕ字状に形成されている。図３の(ａ)は正面図、(ｂ)は背面図、(ｃ)は斜視図、(ｄ)は平面図、(ｅ)は底面図である。このピストン冷却流路形成用環状体１０には、底面側にて軸回りに１５０°の間隔で２ヶ所、開口形成位置１２が設けられている。

この開口形成位置１２は他の位置よりも機械加工による開口が容易な形状とされている。更に本実施の形態では、開口形成位置１２は他の位置よりも機械的強度が弱い形状でもある。

ここでは開口形成位置１２の周縁部が他の位置よりも肉厚が薄く形成されていることにより、他の位置よりも機械加工による開口が容易な形状とされて、かつ他の位置よりも機械的強度が弱い形状とされている。即ち、図４の拡大縦断面図に示すごとく、２ヶ所の開口形成位置１２にはそれぞれ周縁部に薄肉部１２ａが形成されて、ドリル加工による開口が容易となり、更にドリル加工時において容易に変形するように機械的強度が弱くされている。尚、図４の(ａ)は図３におけるＡ−Ａ線断面図、(ｂ)はＢ−Ｂ線断面図である。又、前記図１の断面についても、この２つの２ヶ所の開口形成位置１２での断面を示している。

図２に示した構成の耐摩環本体８の内周側において、段差８ｃを間にして形成されている内周面８ｄ，８ｅに対して、ピストン冷却流路形成用環状体１０の外周端縁部１０ａ，１０ｂを接合することにより一体化され、図５に示すごとくのクーリングチャンネル付耐摩環６が一体に形成されている。この接合は、例えば溶接にてなされる。このことにより耐摩環本体８とピストン冷却流路形成用環状体１０との間には、後述する図６に示すごとく環状の冷却流路用空間１４が形成されることになる。

このクーリングチャンネル付耐摩環６がアルミニウム合金にて鋳込まれ、更に切削などの加工により外形が加工されて、図６の縦断面図に示すごとくのピストン本体４が形成される。このピストン本体４に対して、図７の(ａ)、(ｂ)に示す部分拡大図のごとく、２ヶ所で下方からドリル刃１８にて２ヶ所の開口形成位置１２に向かって穿孔加工することにより、図１に示したごとくのオイル導入孔２０及びオイル排出孔２２とが形成される。したがって薄肉部１２ａを周縁部に有する２ヶ所の開口形成位置１２は、それぞれオイル導入孔２０及びオイル排出孔２２の穿孔処理の最後に開口されて、オイル導入孔２０及びオイル排出孔２２にそれぞれ連通する。すなわち開口形成位置１２は、外部と冷却媒体（ここではオイル）の給排を行う開口を形成するための開口形成位置となっている。

したがってドリル加工において、ドリル刃１８の先端はピストン本体４を穿孔した最後に、各開口形成位置１２を貫通し、図８，９の拡大図に示すごとく、環状の冷却流路用空間１４に開口部２０ａ，２２ａを形成して、冷却流路用空間１４への連通路としてオイル導入孔２０及びオイル排出孔２２を完成する。このことにより冷却流路用空間１４は実際に冷却流路２４となる。

このようにして図１に示したピストン２が完成する。このピストン２をディーゼルエンジンに適用することにより、オイル導入孔２０には下方のシリンダブロック側に設けられた破線で示すオイル噴射口２５からオイル噴射がなされ、オイル導入孔２０から開口部２０ａを介して冷却流路２４内にオイルが導入される。そして冷却流路２４内を流れたオイルは、開口部２２ａとオイル排出孔２２とを介して、ピストン２の下側に排出される。図１では、オイル排出孔２２から噴出するオイルはコンロッド２６のオイル導入孔２６ａに注入されて、コンロッド２６とピストンピン２８との間の潤滑に用いられる。

ピストン冷却流路形成用環状体１０は次のように成形される。すなわち、まず、図１０の平面図に示すごとく、鉄合金製の金属板である板状環状体３０に対して、前記開口部２０ａ，２２ａを形成する開口形成位置１２において、その周縁部に薄肉部１２ａを形成する。尚、鉄合金板材をプレスにて環状に打ち抜いて板状環状体３０を形成する際に同時にプレスにて薄肉部１２ａを形成しても良い。

このように薄肉部１２ａが形成された板状環状体３０をプレスやロールなどによる曲げ加工により、図３，４に示した形状のピストン冷却流路形成用環状体１０の形状に加工する。

このように成形されたピストン冷却流路形成用環状体１０を、耐摩環本体８の内周面８ｄ，８ｅに溶接することによりクーリングチャンネル付耐摩環６が完成する。
このクーリングチャンネル付耐摩環６は、前述したごとく耐摩環本体８の外周面が外側に露出した状態でピストン本体４内に鋳込まれる。

以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．クーリングチャンネル付耐摩環６において耐摩環本体８と一体化されることで冷却流路２４を形成している形状のピストン冷却流路形成用環状体１０は、開口形成位置１２にてその周縁部が薄肉部１２ａとされ、他の位置よりも肉厚が薄く形成されている。このことにより、他の位置よりもドリルなどの機械加工による開口が容易な形状とされ、更に他の位置よりも機械的強度が弱い形状とされている。

このことにより、ドリルにて穿孔する際に、ドリル刃１８による穿孔がピストン本体４を構成しているアルミニウム合金から鉄合金のピストン冷却流路形成用環状体１０へ移行しても、薄肉部１２ａが容易に破壊されて開口する。このためピストン冷却流路形成用環状体１０をピストン本体４との接合表面から剥離する方向の力は小さくなる。

ドリル刃１８がずれて薄肉部１２ａにて破壊せずに周縁部よりも内部にて穿孔が行われたとしても、その周辺に存在する薄肉部１２ａが機械的強度が弱いので容易に変形する。このことにより薄肉部１２ａよりも外側へは強い剥離力は伝達されず、薄肉部１２ａよりも内部の剥離が外側に広がるのを阻止できる。

このためアルミニウム合金穿孔用のドリル刃１８を、そのままピストン冷却流路形成用環状体１０の穿孔処理に連続して使用しても、その開口周りでの接合面の剥離は生じない。あるいは剥離が生じていたとしても強い剥離力は外側へ伝達されず極めて小さい幅に維持される。

このことから、その後にディーゼルエンジンに適用されても剥離の拡大を防止できる。更に従来のごとくドリル刃１８を取り替えなくても良くなり、高効率な穿孔作業が可能となる。

（ロ）．開口形成位置１２の薄肉部１２ａについては、ドーナツ状の鉄合金製板材をプレス加工にて形成し、これをプレスやロールにて曲げ加工してピストン冷却流路形成用環状体１０としている。このように本実施の形態のピストン冷却流路形成用環状体１０はプレス加工やロール加工により容易に製造することができる。

（ハ）．ピストン冷却流路形成用環状体１０は、ピストン本体４の外周面に一部が露出する耐摩環本体８の背後に一体化されて鋳込まれることにより、冷却流路用空間１４を形成した状態にてピストン本体４内に埋設されるものである。

このように耐摩環本体８と共に冷却流路用空間１４を形成した状態にてピストン本体４内に埋設されるものとすることができ、小型のピストン２内の狭隘な場所にも容易に配置できると共に、効果的に剥離の防止あるいは剥離の拡大を防止できる。

そして、このピストン冷却流路形成用環状体１０を用いて、ピストン本体４内に埋設してクーリングチャンネル用の冷却流路用空間１４を形成した後に、ドリル刃１８により開口形成位置１２に向けて穿孔しても、前述したごとく剥離の防止あるいは剥離の拡大を防止できる。

したがってクーリングチャンネル用の冷却流路２４を備えていても耐久性の高いピストン２を実現でき、冷却効率が高く、かつ耐久性の高い内燃機関用ピストン２を実現できる。

［実施の形態２］
本実施の形態では、図１１に示すごとくピストン冷却流路形成用環状体１１０における開口形成位置１１２は、周縁部のみでなく全体が薄肉状態に形成されている。このピストン冷却流路形成用環状体１１０が、前記実施の形態１と同形状の耐摩環本体１０８に溶接にて一体化されることによりクーリングチャンネル付耐摩環１０６を構成している。図１１の(ａ)はクーリングチャンネル付耐摩環１０６の斜視図、(ｂ)は平面図である。

このクーリングチャンネル付耐摩環１０６が、図１２の(ａ)、(ｂ)にて縦断面図で示すごとく、ピストン本体１０４内に鋳込まれる。そして開口形成位置１１２に向けて前記実施の形態１と同様にドリル刃１１８にて穿孔される。このことによりオイル導入孔１２０及びオイル排出孔１２２と共に、開口形成位置１１２に開口が形成されて、クーリングチャンネル用の冷却流路用空間１１４が冷却流路１２４となり、ピストン本体１０４が完成する。

このように開口形成位置１１２全体を薄肉状にしても、前記実施の形態１の効果を生じさせることができる。
［実施の形態３］
本実施の形態では、前記実施の形態１の開口形成位置の構造と異なるのは、図１３に示すごとくピストン冷却流路形成用環状体２１０に形成されている開口形成位置２１２の薄肉部２１２ａは冷却流路用空間２１４側、即ち内面側を窪ませることにより形成している点である。したがって外面側は平滑な曲面が形成されているのみである。図１３の(ａ)はピストン冷却流路形成用環状体２１０の斜視図、(ｂ)は平面図である。

このピストン冷却流路形成用環状体２１０が、図１４の(ａ)、(ｂ)にて縦断面図で示すごとく、前記実施の形態１と同形状の耐摩環本体２０８に溶接にて一体化されることにより、クーリングチャンネル付耐摩環２０６が構成されている。

このクーリングチャンネル付耐摩環２０６が、ピストン本体２０４内に鋳込まれる。そして開口形成位置２１２に向けて前記実施の形態１と同様にドリル刃２１８にて穿孔される。このことによりオイル導入孔２２０及びオイル排出孔２２２と共に、開口形成位置２１２に開口が形成されて、クーリングチャンネル用の冷却流路用空間２１４が冷却流路２２４となり、ピストン本体２０４が完成する。

以上説明した本実施の形態３によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．上述したごとく開口形成位置２１２の薄肉部２１２ａを内面側に形成しても、前記実施の形態１の効果を生じさせることができる。

（ロ）．開口形成位置２１２の薄肉部２１２ａが内側のみであることにより外面側は滑らかな面とされている。このことによりピストン冷却流路形成用環状体２１０を図１４に示したごとくアルミニウム合金の鋳造体内に鋳込んでも溶湯の円滑な流れを維持でき、鋳造したピストン本体２０４の耐久性を高くすることができる。

［実施の形態４］
本実施の形態では、前記実施の形態１の開口形成位置の構造と異なるのは、図１５に示すごとくピストン冷却流路形成用環状体３１０に設けられている開口形成位置３１２の周縁部には丸孔状の貫通部３１２ａが不連続に形成されている点である。このように貫通部３１２ａ間が不連続であることにより、貫通部３１２ａに囲まれた内側の領域３１２ｂは脱落することはない。図１５の(ａ)はピストン冷却流路形成用環状体３１０の正面図、(ｂ)は斜視図、(ｃ)は平面図、(ｄ)はその部分拡大図である。

このピストン冷却流路形成用環状体３１０が、図１６の(ａ)、(ｂ)にて縦断面図で示すごとく、前記実施の形態１と同形状の耐摩環本体３０８に溶接にて一体化されることにより、クーリングチャンネル付耐摩環３０６が構成されている。

このクーリングチャンネル付耐摩環３０６が、ピストン本体３０４内に鋳込まれる。この鋳込み時には貫通部３１２ａの小径であるので溶湯は通過せず、冷却流路用空間３１４内には溶湯は浸入しない。

そして開口形成位置３１２に向けて前記実施の形態１と同様にドリル刃３１８にて穿孔される。このことによりオイル導入孔３２０及びオイル排出孔３２２と共に、開口形成位置３１２に開口が形成されて、クーリングチャンネル用の冷却流路用空間３１４が冷却流路３２４となり、ピストン本体３０４が完成する。

上述したごとく開口形成位置３１２の周縁部に貫通部３１２ａを不連続に形成しても、前記実施の形態１の効果を生じさせることができる。
［その他の実施の形態］
（ａ）．前記実施の形態２においては、図１１，１２にて示したごとく開口形成位置１１２はピストン冷却流路形成用環状体１１０の外周面に窪ませたが、内周面側を窪ませても良い。このことにより前記実施の形態３の（ロ）の効果を生じる。

（ｂ）．前記実施の形態４においては、図１５，１６に示したごとく丸孔状の貫通部３１２ａが開口形成位置３１２の周縁部に不連続に形成されていたが、これ以外の形状の貫通部であっても良い。例えば、図１７の(ａ)に示すごとく、開口形成位置４１２の周縁部にて周方向に伸びるスリット４１２ａとして貫通部を形成しても良い。あるいは図１７の(ｂ)に示すごとく、開口形成位置５１２の周縁部にて径方向に伸びるスリット５１２ａとして形成しても良い。それぞれ各スリット配列の最外位置よりも内側にてドリル刃にて開口部を形成する。このことによっても前記実施の形態１の効果を生じる。

（ｃ）．前記各実施の形態ではディーゼルエンジンに適用したピストンの例を示したが、ガソリンエンジンのピストンにも適用できる。

実施の形態１のピストンの縦断面図。同じく耐摩環本体の構成説明図。同じくピストン冷却流路形成用環状体の構成説明図。同じくピストン冷却流路形成用環状体の拡大縦断面図。同じくクーリングチャンネル付耐摩環の構成説明図。同じくピストン本体の構成説明図。同じくピストン本体の部分拡大断面図。同じくピストン本体の部分拡大断面図。同じくピストン本体の部分拡大断面図。同じく板状環状体の平面図。実施の形態２のクーリングチャンネル付耐摩環の構成説明図。同じくピストン本体の部分拡大断面図。実施の形態３のピストン冷却流路形成用環状体の構成説明図。同じくピストン本体の部分拡大断面図。実施の形態４のピストン冷却流路形成用環状体の構成説明図。同じくピストン本体の部分拡大断面図。他の実施の形態における貫通部の例を示す説明図。

符号の説明

２…ピストン、４…ピストン本体、６…クーリングチャンネル付耐摩環、８…耐摩環本体、８ａ…外周面、８ｂ…トップリング溝、８ｃ…段差、８ｄ，８ｅ…内周面、１０…ピストン冷却流路形成用環状体、１０ａ，１０ｂ…外周端縁部、１２…開口形成位置、１２ａ…薄肉部、１４…冷却流路用空間、１８…ドリル刃、２０…オイル導入孔、２０ａ…開口部、２２…オイル排出孔、２２ａ…開口部、２４…冷却流路、２５…オイル噴射口、２６…コンロッド、２６ａ…オイル導入孔、２８…ピストンピン、３０…板状環状体、１０４…ピストン本体、１０６…クーリングチャンネル付耐摩環、１０８…耐摩環本体、１１０…ピストン冷却流路形成用環状体、１１２…開口形成位置、１１４…冷却流路用空間、１１８…ドリル刃、１２０…オイル導入孔、１２２…オイル排出孔、１２４…冷却流路、２０４…ピストン本体、２０６…クーリングチャンネル付耐摩環、２０８…耐摩環本体、２１０…ピストン冷却流路形成用環状体、２１２…開口形成位置、２１２ａ…薄肉部、２１４…冷却流路用空間、２１８…ドリル刃、２２０…オイル導入孔、２２２…オイル排出孔、２２４…冷却流路、３０４…ピストン本体、３０６…クーリングチャンネル付耐摩環、３０８…耐摩環本体、３１０…ピストン冷却流路形成用環状体、３１２…開口形成位置、３１２ａ…貫通部、３１２ｂ…内側の領域、３１４…冷却流路用空間、３１８…ドリル刃、３２０…オイル導入孔、３２２…オイル排出孔、３２４…冷却流路、４１２…開口形成位置、４１２ａ…スリット、５１２…開口形成位置、５１２ａ…スリット。

Claims

ピストン内に埋設されることでピストン内部に冷却媒体流通のための冷却流路を形成するピストン冷却流路形成用環状体であって、
外部と冷却媒体の給排を行う開口を形成するための開口形成位置が、他の位置よりも機械加工による開口が容易な形状とされていることを特徴とするピストン冷却流路形成用環状体。
ピストン内に埋設されることでピストン内部に冷却媒体流通のための冷却流路を形成するピストン冷却流路形成用環状体であって、
外部と冷却媒体の給排を行う開口を形成するための開口形成位置が、他の位置よりも機械的強度が弱い形状とされていることを特徴とするピストン冷却流路形成用環状体。
請求項１又は２に記載のピストン冷却流路形成用環状体において、前記開口形成位置は、この位置の周縁部が他の位置よりも肉厚が薄く形成されていることにより、他の位置よりも機械加工による開口が容易な形状あるいは機械的強度が弱い形状とされていることを特徴とするピストン冷却流路形成用環状体。
請求項１又は２に記載のピストン冷却流路形成用環状体において、前記開口形成位置は、この位置が他の位置よりも肉厚が薄く形成されていることにより、他の位置よりも機械加工による開口が容易な形状あるいは機械的強度が弱い形状とされていることを特徴とするピストン冷却流路形成用環状体。
請求項３又は４に記載のピストン冷却流路形成用環状体において、前記開口形成位置において、内面側に窪みが形成され、外面側には窪みが形成されていない状態であることにより、肉厚が薄く形成されていることを特徴とするピストン冷却流路形成用環状体。
請求項１又は２に記載のピストン冷却流路形成用環状体において、前記開口形成位置は、この位置の周縁部に貫通部が不連続に形成されていることにより、他の位置よりも機械加工による開口が容易な形状あるいは機械的強度が弱い形状とされていることを特徴とするピストン冷却流路形成用環状体。
請求項６に記載のピストン冷却流路形成用環状体において、前記貫通部は、前記開口形成位置の周縁部にて周方向に伸びるスリットとして形成されていることを特徴とするピストン冷却流路形成用環状体。
請求項６に記載のピストン冷却流路形成用環状体において、前記貫通部は、前記開口形成位置の周縁部にて径方向に伸びるスリットとして形成されていることを特徴とするピストン冷却流路形成用環状体。
請求項１〜８のいずれか一項に記載のピストン冷却流路形成用環状体において、ピストン冷却流路形成用環状体自身は金属製であり、前記開口形成位置の形状はプレス加工により形成されていることを特徴とするピストン冷却流路形成用環状体。
請求項１〜９のいずれか一項に記載のピストン冷却流路形成用環状体において、ピストン冷却流路形成用環状体自身は金属製であり、前記開口形成位置以外の形状は金属板を曲げ加工することにより形成されていることを特徴とするピストン冷却流路形成用環状体。
請求項１０に記載のピストン冷却流路形成用環状体において、前記曲げ加工は、プレス加工又はロール加工であることを特徴とするピストン冷却流路形成用環状体。
請求項１〜１１のいずれか一項に記載のピストン冷却流路形成用環状体において、ピストンはアルミニウム合金製であり、鉄合金製のピストン冷却流路形成用環状体自身が鋳込まれることで前記ピストン内に埋設されるものであることを特徴とするピストン冷却流路形成用環状体。
請求項１２に記載のピストン冷却流路形成用環状体において、ピストン冷却流路形成用環状体自身は、ピストンの外周面に一部が露出する耐摩環の背後に一体化されて鋳込まれることにより、前記冷却流路を形成した状態にてピストン内に埋設されるものであることを特徴とするピストン冷却流路形成用環状体。
請求項１〜１３のいずれか一項に記載のピストン冷却流路形成用環状体を、ピストン内に埋設した後に、ピストン底面側からドリル刃により前記開口形成位置に向けて穿孔することで外部と前記冷却流路との間で冷却媒体の給排を行う連通路及び前記開口を形成することを特徴とするピストン用クーリングチャンネル形成方法。
請求項１４に記載のピストン用クーリングチャンネル形成方法にて形成されたピストン用クーリングチャンネルを有することを特徴とする内燃機関用ピストン。