JP2019502856A - Integrated galleryless piston and its construction method - Google Patents

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Abstract

内燃機関のためのギャラリなし鋼ピストンが提供される。ピストンは一体型ピストン本体を有する。この一体型ピストン本体は、第１の部分と第２の部分とを含む上部燃焼面を形成する上部壁を備える。第１の部分は上部壁の外周に沿って環状に延在し、第２の部分は燃焼ボウルを形成する。ピストンは、燃焼ボウルとは正反対側に位置する下クラウン面をさらに含む。下クラウン面は、冷却オイルの接触を可能にする露出した２次元表面積を有する。露出した２次元表面積は、ピストン本体の最大外径によって規定される断面積の２５パーセント〜６０パーセントである。冷却をさらに向上させるために、下クラウン面の一部は凹状または凸状であり、それによって、ピストンの往復運動中にオイルがピストンの一方側から他方側にまで流れる。  A galleryless steel piston for an internal combustion engine is provided. The piston has an integral piston body. The integral piston body includes an upper wall that forms an upper combustion surface that includes a first portion and a second portion. The first part extends annularly along the outer periphery of the upper wall and the second part forms a combustion bowl. The piston further includes a lower crown surface located on the opposite side of the combustion bowl. The lower crown surface has an exposed two-dimensional surface area that allows cooling oil contact. The exposed two-dimensional surface area is 25 to 60 percent of the cross-sectional area defined by the maximum outer diameter of the piston body. To further improve cooling, a portion of the lower crown surface is concave or convex so that oil flows from one side of the piston to the other during the reciprocating motion of the piston.

Description

関連出願の相互参照
本出願は、米国実用特許出願第１４／９８８，８８５号の利益を主張し、その内容全体を本明細書に引用により援用する。 This application claims the benefit of US Utility Application No. 14 / 988,885, the entire contents of which are hereby incorporated by reference.

発明の背景
１．技術分野
本発明は、概して内燃機関に関し、より特定的には、そのためのピストンに関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION TECHNICAL FIELD The present invention relates generally to internal combustion engines, and more specifically to pistons therefor.

２．関連技術
エンジン製造業者は、エンジン効率および性能を向上せよとの要求の高まりに直面している。エンジン効率および性能の向上は、製造に関する費用の削減と同時に、燃費向上、オイル消費の削減、燃料系統の向上、シリンダボア内の圧縮負荷および動作温度の上昇、ピストンによる熱損失の低減、構成部品同士の潤滑の向上、エンジン軽量化、ならびにエンジン小型化を含むが、これらに限定されない。 2. Related Art Engine manufacturers are facing increasing demands to improve engine efficiency and performance. Improvements in engine efficiency and performance can be achieved by reducing manufacturing costs as well as improving fuel economy, reducing oil consumption, improving fuel system, increasing compression load and operating temperature in the cylinder bore, reducing heat loss due to pistons, This includes, but is not limited to, improved lubrication, engine weight reduction, and engine size reduction.

燃焼室内の圧縮負荷および動作温度を上昇させることが所望されている一方で、ピストンの温度を実行可能な限度内に維持することが依然として必要とされている。したがって、燃焼室内の圧縮負荷および動作温度を上昇させることが所望されているが、この目的を達成するには何らかの妥協が付随してくる。すなわち、これらの望ましい「上昇」によって、ピストンのコンプレッションハイト、ひいては全体的なピストンの大きさおよび質量を低減させることのできる度合いが制限されてしまう。このような制限は、ピストンの動作温度を下げるための閉鎖型または部分閉鎖型の冷却ギャラリを有する典型的なピストン構造の場合に特に問題となる。さらに、閉鎖型または部分的閉鎖型の冷却ギャラリを形成するのに上方部分と下方部分とが接合継手に沿って接合されているピストンを製造するためのコストは、一般に、上方部分と下方部分とを接着するのに用いられる接合プロセスのせいで、高くなってしまう。さらに、ピストンに加えられる機械的負荷および熱負荷の増大に耐えることができるようにするために、上述の「冷却ギャラリ付きの」ピストンを鋼から製造する必要があるので、エンジンを軽量化することのできる度合いが影響を受けることとなる。   While it is desirable to increase the compression load and operating temperature in the combustion chamber, there is still a need to maintain the piston temperature within feasible limits. Therefore, it is desirable to increase the compression load and operating temperature in the combustion chamber, but some compromise is associated with achieving this goal. That is, these desirable “rises” limit the degree to which the compression height of the piston and thus the overall piston size and mass can be reduced. Such a limitation is particularly problematic in the case of typical piston structures having a closed or partially closed cooling gallery for lowering the piston operating temperature. Further, the cost of producing a piston in which the upper and lower portions are joined along a joint joint to form a closed or partially closed cooling gallery is generally between the upper and lower portions. Due to the bonding process used to bond the material, it becomes expensive. In addition, in order to be able to withstand the increased mechanical and thermal loads applied to the piston, it is necessary to make the aforementioned "cooled gallery" piston from steel, thus reducing the weight of the engine The degree of ability to be affected will be affected.

発明の概要
本発明の一局面は、エンジンの効率および性能を改善するように設計された内燃機関のためのピストンを提供する。ピストンは、下クラウン面に沿った冷却ギャラリを備えていないため、公知のピストン構造と比較して軽量化され、関連するコストが削減されるが、依然として、ピストンの温度を実行可能な限度内に維持するための優れた冷却を提供する。ピストンは、中心の長手方向軸に沿って延在するピストン本体を備える。ピストン本体は、上部燃焼面を形成する上部壁と、上部燃焼面から垂下する環状のリングベルトとを有する。上部燃焼面は第１の部分と第２の部分とを有し、第１の部分は上部壁の外周に沿って環状に延在し、第２の部分は第１の部分から径方向内側に垂下する燃焼ボウルを形成する。ピストン本体はさらに、リングベルトから垂下するスカートパネルの対と、スカートパネルによって互いに離間されたピンボスの対とを含み、ピンボスの対は、横方向に離間されたピンボアの対を提供する。下クラウン面が上部壁の下側に形成され、この下クラウン面は、上部燃焼面の第２の部分とは反対側、かつ、リングベルトの径方向内側に位置する。中心の長手方向軸に沿って見たときに、下クラウン面の露出した２次元表面積は、ピストン本体の最大外径によって規定される断面積の２５パーセント〜６０パーセントである。 SUMMARY OF THE INVENTION One aspect of the present invention provides a piston for an internal combustion engine designed to improve engine efficiency and performance. Since the piston does not have a cooling gallery along the lower crown surface, it is lighter compared to known piston structures and associated costs are reduced, but still keeps the piston temperature within feasible limits. Provides excellent cooling to maintain. The piston includes a piston body that extends along a central longitudinal axis. The piston body has an upper wall that forms an upper combustion surface and an annular ring belt that hangs down from the upper combustion surface. The upper combustion surface has a first portion and a second portion, the first portion extends annularly along the outer periphery of the upper wall, and the second portion is radially inward from the first portion. Form a hanging combustion bowl. The piston body further includes a pair of skirt panels depending from the ring belt and a pair of pin bosses spaced from each other by the skirt panel, the pair of pin bosses providing a pair of pin bores spaced laterally. A lower crown surface is formed on the lower side of the upper wall, and the lower crown surface is located on the side opposite to the second portion of the upper combustion surface and on the radially inner side of the ring belt. When viewed along the central longitudinal axis, the exposed two-dimensional surface area of the lower crown surface is between 25 percent and 60 percent of the cross-sectional area defined by the maximum outer diameter of the piston body.

本発明の別の局面は、下クラウン面に沿った冷却ギャラリを備えていないピストンを構築する方法を提供する。この方法は、機械加工、鍛造、および鋳造のうちの少なくとも１つによって、中心の長手方向軸に沿って延在するピストン本体を形成するステップを含む。ピストン本体は、上部燃焼面を形成する上部壁と、上部燃焼面から垂下する環状のリングベルトとを有する。上部燃焼面は第１の部分と第２の部分とを有し、第１の部分は上部壁の外周に沿って環状に延在し、第２の部分は第１の部分から径方向内側に垂下する燃焼ボウルを形成する。ピストン本体はさらに、リングベルトから垂下するスカートパネルの対と、スカートパネルによって互いに離間されたピンボスの対とを含み、ピンボスの対は、横方向に離間されたピンボアの対を提供する。下クラウン面が上部壁の下側に形成され、この下クラウン面は、上部燃焼面の第２の部分とは反対側、かつ、リングベルトの径方向内側に位置する。中心の長手方向軸に沿って見たときに、下クラウン面の露出した２次元表面積は、ピストン本体の最大外径によって規定される断面積の２５パーセント〜６０パーセントである。   Another aspect of the present invention provides a method of building a piston that does not have a cooling gallery along the lower crown surface. The method includes forming a piston body extending along a central longitudinal axis by at least one of machining, forging, and casting. The piston body has an upper wall that forms an upper combustion surface and an annular ring belt that hangs down from the upper combustion surface. The upper combustion surface has a first portion and a second portion, the first portion extends annularly along the outer periphery of the upper wall, and the second portion is radially inward from the first portion. Form a hanging combustion bowl. The piston body further includes a pair of skirt panels depending from the ring belt and a pair of pin bosses spaced from each other by the skirt panel, the pair of pin bosses providing a pair of pin bores spaced laterally. A lower crown surface is formed on the lower side of the upper wall, and the lower crown surface is located on the side opposite to the second portion of the upper combustion surface and on the radially inner side of the ring belt. When viewed along the central longitudinal axis, the exposed two-dimensional surface area of the lower crown surface is between 25 percent and 60 percent of the cross-sectional area defined by the maximum outer diameter of the piston body.

本発明のこれらおよび他の局面、特徴および利点は、現在好ましい実施形態および最良の態様についての以下の詳細な説明、添付の特許請求の範囲および添付の図面に関連付けて検討されると、より容易に理解されるであろう。   These and other aspects, features and advantages of the present invention will become easier when considered in conjunction with the following detailed description of the presently preferred embodiments and best mode, the appended claims and the accompanying drawings. Will be understood.

本発明の実施形態例に従って構築されたピストンの底面斜視図であり、ピストンは、下クラウン面に沿って凹部を含む。1 is a bottom perspective view of a piston constructed in accordance with an example embodiment of the present invention, the piston including a recess along a lower crown surface. FIG. 本発明の実施形態に従う、ピストンのピンボア軸に対して略交差する方向から見た断面図である。It is sectional drawing seen from the direction which substantially cross | intersects with respect to the pin bore axis | shaft of a piston according to embodiment of this invention. 本発明の別の実施形態例に従って構築されたピストンの底面斜視図である。FIG. 6 is a bottom perspective view of a piston constructed in accordance with another example embodiment of the present invention. 本発明のさらに別の実施形態例に従って構築されたピストンの側面図である。FIG. 6 is a side view of a piston constructed in accordance with yet another example embodiment of the present invention. 図４のピストンの底面図である。It is a bottom view of the piston of FIG. 別の実施形態例に従う図４のピストンの底面図である。FIG. 5 is a bottom view of the piston of FIG. 4 according to another example embodiment. 図６に示すピストンの下クラウン面の２次元表面積を示す図である。It is a figure which shows the two-dimensional surface area of the lower crown surface of the piston shown in FIG. 図６に示すピストンの下クラウン面の３次元表面積を示す図である。It is a figure which shows the three-dimensional surface area of the lower crown surface of the piston shown in FIG. 図６に示すピストンの燃焼ボウルの２次元表面積を示す図である。It is a figure which shows the two-dimensional surface area of the combustion bowl of the piston shown in FIG. 上死点位置において、図６に示すピストンの下クラウン面上に吹付けられているオイルを示す図である。It is a figure which shows the oil currently sprayed on the lower crown surface of the piston shown in FIG. 6 in a top dead center position. 下死点位置において、図６に示すピストンの下クラウン面上に吹付けられているオイルを示す図である。It is a figure which shows the oil currently sprayed on the lower crown surface of the piston shown in FIG. 6 in a bottom dead center position. 本発明のさらに別の実施形態例に従って構築されたピストンの底面斜視図であり、ピストンは、当該ピストンの中心軸から軸方向にオフセットされた凹部を含む。FIG. 6 is a bottom perspective view of a piston constructed in accordance with yet another example embodiment of the present invention, the piston including a recess that is axially offset from a central axis of the piston. 凸部を含む本発明のさらに別の実施形態例に従って構築されたピストンの側断面図である。FIG. 6 is a side cross-sectional view of a piston constructed in accordance with yet another example embodiment of the present invention that includes a protrusion.

詳細な説明
図面をより詳細に参照すると、図１〜図１３は、本発明の実施形態例に従って構築されたピストン１０の図を示しており、このピストン１０は、例えば、最新のコンパクトで高性能な車両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）において往復運動する。ピストン１０は、機械加工、鍛造または鋳造などによって一体型材料から形成された一体型本体を有するように構築される。その後、場合によっては、必要に応じて仕上げ加工が実行されて、構築を完了させる。したがって、冷却ギャラリ床によって囲まれているかまたは部分的に囲まれている密閉型または部分的密閉型の冷却ギャラリを備えたピストンの場合には一般的である、互いに連結された上方部分および下方部分などの複数の連結された部品が、ピストン１０には備わっていない。逆に、ピストン１０は、冷却ギャラリを囲むかもしくは部分的に囲む冷却ギャラリ床または他の特徴を持たない点で「ギャラリなし（galleryless）」である。鋼でできたピストン本体は、現在の高性能な内燃機関の高性能要求（すなわち高い温度および高い圧縮負荷）を満たすために強固で耐久性がある。本体を構築するのに用いられる鋼（すなわち鋼合金）は、特定のエンジン応用例におけるピストン１０の要件に応じて、ＳＡＥ４１４０等級などであってもよい。ピストン１０にギャラリがないこと、および本体の新規な構成は、以下に記載する特徴の中でも特に、ピストン１０の重量およびコンプレッションハイト（ＣＨ）を最小限にし、それによって、ピストン１０が内部に配置されているエンジンを軽量化し、より小型化することを可能にする。さらに、ギャラリなしであっても、以下において説明され、図面に示される新規な構成により、ピストン１０が、最も過酷な動作温度に耐えるように使用中に十分に冷却されることが可能となる。 DETAILED DESCRIPTION Referring to the drawings in more detail, FIGS. 1-13 show an illustration of a piston 10 constructed in accordance with an example embodiment of the present invention, such as the latest compact and high performance. It reciprocates in a cylinder bore or chamber (not shown) of an internal combustion engine such as a simple vehicle engine. The piston 10 is constructed to have an integral body formed from an integral material, such as by machining, forging or casting. Thereafter, in some cases, finishing is performed as necessary to complete the construction. Thus, the upper and lower parts connected to each other, as is common in the case of pistons with a closed or partially enclosed cooling gallery surrounded or partially surrounded by a cooling gallery floor The piston 10 is not provided with a plurality of connected parts. Conversely, the piston 10 is “galleryless” in that it does not have a cooling gallery floor or other features that surround or partially surround the cooling gallery. The piston body made of steel is strong and durable to meet the high performance requirements (ie high temperature and high compression load) of current high performance internal combustion engines. The steel (ie, steel alloy) used to build the body may be SAE 4140 grade, etc., depending on the requirements of the piston 10 in a particular engine application. The absence of a gallery in the piston 10 and the novel configuration of the body, among other features described below, minimizes the weight and compression height (CH) of the piston 10, thereby placing the piston 10 therein. This makes it possible to reduce the weight of the engine and make it smaller. Furthermore, even without a gallery, the novel configuration described below and shown in the drawings allows the piston 10 to be sufficiently cooled during use to withstand the harshest operating temperatures.

ピストン本体は、上部壁１４を提供する上部ヘッドまたは頂部区域を有する。上部壁１４は、内燃機関のシリンダボア内の燃焼ガスに直接晒される上部燃焼面１６を提供する。上部燃焼面１６は、上部壁１４の外周に沿って延在する実質的に平坦面として形成された環状の第１の部分１８と、燃焼ボウルを形成する第２の部分２０とを含む。燃焼ボウルを形成する上部燃焼面１６の第２の部分２０は、典型的には、平坦な第１の部分１８から垂下する非平面、凹状、または波状の面を有する。   The piston body has an upper head or top section that provides an upper wall 14. The upper wall 14 provides an upper combustion surface 16 that is directly exposed to the combustion gases in the cylinder bore of the internal combustion engine. The upper combustion surface 16 includes an annular first portion 18 formed as a substantially flat surface extending along the outer periphery of the upper wall 14 and a second portion 20 forming a combustion bowl. The second portion 20 of the upper combustion surface 16 forming the combustion bowl typically has a non-planar, concave or wavy surface depending from the flat first portion 18.

また、ピストン１０は、上部壁１４の下側、かつ、上部燃焼面１６の第２の部分２０とは正反対側、かつ、リングベルト３２の径方向内側に形成された下クラウン面２４を含む。好ましくは、下クラウン面１４は、燃焼ボウルから最小距離に位置し、実質的に燃焼ボウルとは正反対側の面である。下クラウン面２４は、ここでは、底部からピストン１０を真っすぐに見たときに、ピンボア４０を除いて、視認可能な表面であると規定される。   Further, the piston 10 includes a lower crown surface 24 formed on the lower side of the upper wall 14, on the side opposite to the second portion 20 of the upper combustion surface 16 and on the radially inner side of the ring belt 32. Preferably, the lower crown surface 14 is located at a minimum distance from the combustion bowl and is substantially the opposite side of the combustion bowl. Here, the lower crown surface 24 is defined as a surface that is visible when the piston 10 is viewed straight from the bottom, except for the pin bore 40.

また、下クラウン面２４は、上部壁１４の厚さｔを考慮して規定され得る。上部壁１４の厚さｔは、上部燃焼面１６から上部壁１４の下側まで延びる。下クラウン面２４とみなされる上部壁１４の下側の部分は、典型的には、上部燃焼面１６の第２の部分２０から距離を置いて位置する部分であり、その距離は、第２の部分２０に沿って、上部壁１４の最小厚さｔの２倍以下である。また、下クラウン面２４は、上部燃焼面１６から１０ｍｍ以下の距離を置いて位置する上部壁１４の下側の部分としても規定され得る。したがって、下クラウン面２４は、上部燃焼面１６の燃焼ボウルに略フィットした形状である。また、下クラウン面２４は、ピストン１０の下側から見ると開放的に露出しており、密閉型または部分的密閉型の冷却ギャラリによって囲まれておらず、下クラウン面２４付近でオイルまたは冷却流体を保持する傾向のある他の如何なる特徴によっても囲まれていない。   Further, the lower crown surface 24 can be defined in consideration of the thickness t of the upper wall 14. The thickness t of the upper wall 14 extends from the upper combustion surface 16 to the lower side of the upper wall 14. The lower portion of the upper wall 14, which is considered the lower crown surface 24, is typically the portion located at a distance from the second portion 20 of the upper combustion surface 16, which distance is Along the portion 20, it is not more than twice the minimum thickness t of the top wall 14. The lower crown surface 24 may also be defined as a lower portion of the upper wall 14 located at a distance of 10 mm or less from the upper combustion surface 16. Accordingly, the lower crown surface 24 has a shape that substantially fits the combustion bowl of the upper combustion surface 16. Further, the lower crown surface 24 is openly exposed when viewed from the lower side of the piston 10, and is not surrounded by a sealed or partially sealed cooling gallery. It is not surrounded by any other feature that tends to retain fluid.

上部壁１４の環状の第１の部分１８は、上部壁１４の外周を形成し、そこから垂下する燃焼ボウルを形成する第２の部分を囲んでいる。このため、燃焼ボウルを含む第２の部分２０は、上部燃焼面１６の最上部にある第１の部分１８よりも下方に窪んでいる。また、第２の部分２０の燃焼ボウルは、両側の環状の第１の部分１８同士の間に、中心軸３０を通ってピストン１０の直径全体にわたって連続的に延在する。燃焼ボウルは、典型的には、両側の環状の第１の部分１８同士の間に連続的に延在する凹面を含む。代替的には、燃焼ボウル壁は、例えば中心ピーク（図示せず）とも称される上方頂部をもたらすような輪郭を有してもよい。中心ピークは、ピストン１０の中心軸３０に沿って同軸に位置してもよく、または、ピストン中心軸３０に対して軸方向にオフセットされていてもよい。ピストン１０の頂部区域はさらに、１つ以上の対応するピストンリング（図示せず）を収容するための１つ以上のリング溝３４をもたらすために上部燃焼面１６から垂下するリングベルト３２を含む。実施形態例では、湾曲した断面を有する少なくとも１つのバルブポケット２９が、上部壁１４の環状の第１の部分１８に形成される。燃焼ボウルはバルブポケット２９を含まない。   An annular first portion 18 of the top wall 14 forms an outer periphery of the top wall 14 and surrounds a second portion that forms a combustion bowl depending therefrom. For this reason, the second portion 20 including the combustion bowl is recessed below the first portion 18 at the top of the upper combustion surface 16. In addition, the combustion bowl of the second portion 20 extends continuously over the entire diameter of the piston 10 through the central shaft 30 between the annular first portions 18 on both sides. The combustion bowl typically includes a concave surface that extends continuously between the annular first portions 18 on both sides. Alternatively, the combustion bowl wall may be contoured to provide an upper top, also referred to as a central peak (not shown), for example. The central peak may be located coaxially along the central axis 30 of the piston 10 or may be axially offset with respect to the piston central axis 30. The top section of the piston 10 further includes a ring belt 32 depending from the upper combustion surface 16 to provide one or more ring grooves 34 for receiving one or more corresponding piston rings (not shown). In the example embodiment, at least one valve pocket 29 having a curved cross section is formed in the annular first portion 18 of the top wall 14. The combustion bowl does not include the valve pocket 29.

ピストン本体はさらに底部区域を含む。底部区域は、ほぼ上部壁１４から垂下するピンボス３８の対を含む。ピンボス３８は各々、ピンボア４０を有し、鉄骨構造の場合には好ましくはブッシングなしである。ピンボア４０は、中心の長手方向軸３０に対して略交差して延びるピンボア軸４２に沿って同軸に、互いに横方向に離間される。ピンボス３８は、略平坦で径方向に最も外側の面（外面４３と称する）を有しており、これら外面４３は、ピンボア軸４０に沿って互いから距離ＰＢを空けて配置され、互いに対して略平行となるように示されている。ＰＢ寸法は最小限にされ、これにより、以下で下クラウンポケット５０と称する略カップ状の窪んだ領域の露出面積が最大限となる。   The piston body further includes a bottom section. The bottom section includes a pair of pin bosses 38 that depend substantially from the top wall 14. Each pin boss 38 has a pin bore 40, which is preferably without a bushing in the case of a steel structure. The pin bores 40 are coaxially spaced along a pin bore axis 42 that extends substantially intersecting the central longitudinal axis 30 and spaced laterally from one another. The pin bosses 38 are substantially flat and have radially outermost surfaces (referred to as outer surfaces 43), and these outer surfaces 43 are arranged at a distance PB from each other along the pin bore axis 40, with respect to each other. It is shown to be substantially parallel. The PB dimension is minimized, thereby maximizing the exposed area of the generally cup-shaped recessed area, hereinafter referred to as the lower crown pocket 50.

下クラウンポケット５０は、ピンボス３８の径方向外側に位置し、各ポケット５０の少なくとも一部は、下クラウン面２４の一部を形成する。実施形態例では、下クラウン面２４の上記一部を形成する下クラウンポケット５０の部分は、上部燃焼面１６から上部壁１４の最小厚さの２倍以下の距離、かつ１０ｍｍ以下の距離を置いて、上部燃焼面１６の第２の部分２０とは反対側、かつ、リングベルト３２の径方向内側に位置する。   The lower crown pocket 50 is located on the radially outer side of the pin boss 38, and at least a part of each pocket 50 forms a part of the lower crown surface 24. In the example embodiment, the portion of the lower crown pocket 50 that forms part of the lower crown surface 24 is spaced from the upper combustion surface 16 by a distance less than twice the minimum thickness of the upper wall 14 and less than 10 mm. Thus, the upper combustion surface 16 is located on the opposite side to the second portion 20 and on the radially inner side of the ring belt 32.

下クラウンポケット５０は、上部燃焼面１６の環状の第１の部分１８の下面に沿って下クラウン面２４を越えて径方向外側にも延在し、リングベルト３２の内面に沿って上部壁１４から垂下する。下クラウンポケット５０のこれらの部分は、上部燃焼面１６の第２の部分２０よりも外側に、上部壁１４の最小厚さの２倍よりも大きい距離だけ上部燃焼面１６から離れて、および／または１０ｍｍよりも大きい距離だけ上部燃焼面１６から離れて位置する。したがって、それらの部分は下クラウン面２４の一部を形成しない。   The lower crown pocket 50 extends radially outward beyond the lower crown surface 24 along the lower surface of the annular first portion 18 of the upper combustion surface 16, and extends along the inner surface of the ring belt 32. Droop from. These portions of the lower crown pocket 50 are spaced outward from the second portion 20 of the upper combustion surface 16, away from the upper combustion surface 16 by a distance greater than twice the minimum thickness of the upper wall 14, and / or Alternatively, it is located away from the upper combustion surface 16 by a distance greater than 10 mm. Therefore, these portions do not form part of the lower crown surface 24.

ポケット５０の２次元表面積および３次元表面積が最大限にされた状態では、少なくとも部分的に距離ＰＢが最小限にされていることにより、下クラウンポケット５０の露出面に対してクランク室から上方に向かって跳ねかけられるかまたは吹付けられるオイルによってもたらされる冷却が向上する。これにより、上部燃焼面１６、下クラウン面２４、さらにはリングベルト３４の一部がさらに冷却されることとなる。   When the two-dimensional surface area and the three-dimensional surface area of the pocket 50 are maximized, the distance PB is at least partially minimized, so that the exposed surface of the lower crown pocket 50 is moved upward from the crank chamber. The cooling provided by the oil splashed or sprayed is improved. As a result, the upper combustion surface 16, the lower crown surface 24, and a part of the ring belt 34 are further cooled.

ピンボア４０は各々、リングベルト３２付近に配置された、最上部の凹状耐荷重面（以下において最上面４４と称する）を有する。そのため、コンプレッションハイトＣＨが最小限にされる（コンプレッションハイトとは、ピンボア軸４２から上部燃焼面１６まで延びる寸法である）。ピンボス３８は、外側パネル（支柱４６とも称する）によって、互いに正反対の位置にあるスカートパネル（スカートパネル４８とも称する）に連結される。   Each of the pin bores 40 has an uppermost concave load bearing surface (hereinafter referred to as an uppermost surface 44) disposed in the vicinity of the ring belt 32. Therefore, the compression height CH is minimized (the compression height is a dimension extending from the pin bore shaft 42 to the upper combustion surface 16). The pin bosses 38 are connected to skirt panels (also referred to as skirt panels 48) located at opposite positions by outer panels (also referred to as support columns 46).

ピンボス３８、スカートパネル４８、および支柱４６は開放領域を囲んでいる。開放領域は、支柱４６の最下面または底面５１およびスカートパネル４８から下クラウン面２４まで延在している。図１、図２、および図４〜図１３の実施形態では、開放領域における下クラウン面２４、ピンボス３８、スカートパネル４８、または支柱４６に沿って、リブが設けられてはいない。さらに、開放領域には、閉鎖型または部分的閉鎖型の冷却ギャラリが形成されていない。しかしながら、図１および図２に示すように、ピストン１０は、下クラウン面２４に隣接するスカートパネル４８の各々の最上端縁に沿って階段状領域５４を含み得る。図１および図２の実施形態例では、階段状領域５４は下クラウン面２４の一部とはみなされない。別の実施形態、例えば図３に示す実施形態では、ピストン１０は、冷却を向上するために、下クラウン面２４に沿ったリブ５８の対を含む。これらのリブ５８は、両側のスカートパネル３８同士の間で下クラウン面２４に沿って連続的に延在する。   The pin boss 38, the skirt panel 48, and the column 46 surround the open area. The open area extends from the lowermost or bottom surface 51 and skirt panel 48 of the column 46 to the lower crown surface 24. In the embodiment of FIGS. 1, 2, and 4-13, no ribs are provided along the lower crown surface 24, pin boss 38, skirt panel 48, or post 46 in the open region. Furthermore, a closed or partially closed cooling gallery is not formed in the open area. However, as shown in FIGS. 1 and 2, the piston 10 may include a stepped region 54 along the uppermost edge of each of the skirt panels 48 adjacent to the lower crown surface 24. In the example embodiment of FIGS. 1 and 2, the stepped region 54 is not considered part of the lower crown surface 24. In another embodiment, such as the embodiment shown in FIG. 3, the piston 10 includes a pair of ribs 58 along the lower crown surface 24 to enhance cooling. These ribs 58 continuously extend along the lower crown surface 24 between the skirt panels 38 on both sides.

ピストン１０の下側に沿った開放領域は、クランク室内から下クラウン面２４に対して直接跳ねかけられるかまたは吹付けられるオイルに直接接触できるようにするものであって、これにより、オイルがクランク室内から下クラウン面２４全体に直接はねかかることを可能にし、同時に、オイルがリストピン（図示せず）の周りで自由に飛び散ることを可能にし、さらには、ピストン１０の重量を著しく減らすことも可能にする。したがって、典型的な閉鎖型または部分的閉鎖型の冷却ギャラリを備えていないにもかかわらず、ギャラリなしピストン１０の略開放型の構成は、下クラウン面２４の最適な冷却と、ピンボア４０内におけるリストピン接合部への潤滑とを可能にし、同時に、燃焼ボウル付近の表面上におけるオイル滞留時間（大量のオイルが表面上に残留している時間）を短縮することを可能にする。滞留時間の短縮により、閉鎖型または実質的に閉鎖型の冷却ギャラリを有するピストンに発生し得るようなコークス化されたオイルが不所望に蓄積されるのを抑制することができる。そのため、ピストン１０は、長期間の使用にわたって「クリーン」なままであり、これにより、それが実質的に蓄積しない状態を維持することが可能となる。   The open area along the underside of the piston 10 allows direct contact from the crank chamber with the oil that is splashed or sprayed directly against the lower crown surface 24, so that the oil is cranked. Allows the entire lower crown surface 24 to splash directly from the room, and at the same time allows the oil to splash freely around the wrist pin (not shown), and further significantly reduces the weight of the piston 10 Also make it possible. Thus, despite the lack of a typical closed or partially closed cooling gallery, the generally open configuration of the galleryless piston 10 provides optimal cooling of the lower crown surface 24 and within the pin bore 40. It enables lubrication to the wrist pin joint and at the same time shortens the oil residence time on the surface near the combustion bowl (the time that a large amount of oil remains on the surface). Shortening the residence time can prevent undesired accumulation of coked oil that can occur in a piston having a closed or substantially closed cooling gallery. As such, the piston 10 remains "clean" over a long period of use, thereby allowing it to remain in a state where it does not substantially accumulate.

上部燃焼面１６の真下に位置する下クラウン面２４のうち、クランク室から飛び散って吹付けられるオイルに直接晒される部分の割合は、下クラウン面２４の最適な冷却のためである。ピストン１０の下クラウン面２４は、閉鎖型または部分的閉鎖型の冷却ギャラリを有する比較例のピストンよりも、総表面積（表面の外形に沿った３次元面積）および投影表面積（平面図で見た平面の２次元面積）が大きい。   The proportion of the portion of the lower crown surface 24 located directly below the upper combustion surface 16 that is directly exposed to the oil sprayed from the crank chamber is for optimal cooling of the lower crown surface 24. The lower crown surface 24 of the piston 10 has a total surface area (three-dimensional area along the contour of the surface) and a projected surface area (viewed in plan view), compared to a comparative piston having a closed or partially closed cooling gallery. The two-dimensional area of the plane) is large.

下クラウン面２４の外形に沿った、３次元面積Ａｕ３Ｄとして規定される総露出表面積は、ピストン１０の使用中に冷却オイルが接触する広い面積である。実施形態例では、下クラウン面２４の３次元面積Ａｕ３Ｄは、ピストン１０の最大外径ＯＤによって規定される断面積ＡＯＤの３０パーセントよりも広く、典型的には、４０パーセント〜９０パーセントである。 The total exposed surface area, defined as the three-dimensional area Au3D , along the contour of the lower crown surface 24 is a large area where the cooling oil contacts during use of the piston 10. In the example embodiment, the three-dimensional area A u3D of the lower crown surface 24 is greater than 30 percent of the cross-sectional area A OD defined by the maximum outer diameter OD of the piston 10, typically between 40 percent and 90 percent. is there.

また、下クラウン面２４は、ピストン１０の底部から概ね中心の長手方向軸３０に沿って見たときに２次元表面積Ａｕ２Ｄとして規定される投影表面積が、ピストン１０の最大外径ＯＤによって規定される断面積の２５パーセントよりも広く、典型的には３０パーセント〜６０パーセントである。より好ましくは、２次元表面積Ａｕ２Ｄは、ピストン１０の最大外径ＯＤによって規定される断面積の３０パーセント〜５５パーセントである。上述のように、下クラウン面２４の２次元表面積Ａｕ２Ｄの一部は、ポケット５０内に位置する。また、下クラウン面２４の２次元表面積Ａｕ２Ｄは、上部燃焼面１６に沿った燃焼ボウルの２次元表面積Ａｃ２Ｄに対して相対的に定められ得る。実施形態例では、下クラウン面２４の２次元表面積Ａｕ２Ｄは、燃焼ボウルの２次元表面積Ａｃ２Ｄの５０パーセント〜１２５パーセントである。さらに、バルブポケット２９は、燃焼ボウルの２次元表面積Ａｃ２Ｄに含まれない。 Further, the lower crown surface 24 has a projected surface area defined as a two-dimensional surface area Au2D when viewed from the bottom of the piston 10 substantially along the central longitudinal axis 30 by the maximum outer diameter OD of the piston 10. Greater than 25 percent of the cross-sectional area, typically 30 percent to 60 percent. More preferably, the two-dimensional surface area A u2D is between 30 percent and 55 percent of the cross-sectional area defined by the maximum outer diameter OD of the piston 10. As described above, a part of the two-dimensional surface area Au2D of the lower crown surface 24 is located in the pocket 50. Also, the two-dimensional surface area A u2D of the lower crown surface 24 may be determined relative to the two-dimensional surface area Ac 2D of the combustion bowl along the upper combustion surface 16. In the exemplary embodiment, two-dimensional surface area A U2D below the crown surface 24 is 50% to 125% of the 2-dimensional surface area A C2D combustion bowl. Furthermore, the valve pocket 29 is not included in the two-dimensional surface area Ac2D of the combustion bowl.

下クラウン面２４の３次元表面積Ａｕ３Ｄは、上部燃焼面１６に沿った燃焼ボウルの３次元表面積Ａｃ３Ｄに対して相対的に定められ得る。実施形態例では、下クラウン面２４の３次元表面積Ａｕ３Ｄは、燃焼ボウルの３次元表面積Ａｃ３Ｄの５０パーセント〜１２０パーセントである。上述のように、下クラウン面２４の３次元表面積Ａｕ３Ｄの一部は、ポケット５０内に位置する。 The three-dimensional surface area A u3D of the lower crown surface 24 can be defined relative to the three-dimensional surface area A c3D of the combustion bowl along the upper combustion surface 16. In the example embodiment, three-dimensional surface area A U3D below the crown surface 24 is 50% to 120% of the 3-dimensional surface area A C3D combustion bowl. As described above, a part of the three-dimensional surface area Au3D of the lower crown surface 24 is located in the pocket 50.

例として、図７は図６のピストン１０の下クラウン面２４の外径ＯＤおよび２次元表面積Ａｕ２Ｄを示し、図８は図６に示すピストン１０の下クラウン面の３次元表面積Ａｕ３Ｄを示し、図９は、図６に示すピストン１０の燃焼ボウルの２次元表面積Ａｃ２Ｄを示す。 As an example, FIG. 7 shows the outer diameter OD and two-dimensional surface area A u2D of the lower crown surface 24 of the piston 10 of FIG. 6, and FIG. 8 shows the three-dimensional surface area A u3D of the lower crown surface of the piston 10 shown in FIG. FIG. 9 shows the two-dimensional surface area Ac2D of the combustion bowl of the piston 10 shown in FIG.

さらに、図７に示すように、下クラウン面２４の露出領域の直径Ｄｕは、典型的には、ピストン１０の最大外径ＯＤの７５パーセント〜９０パーセントである。下クラウン面２４の露出領域の直径Ｄｕは、燃焼ボウルの直径Ｄｃの８５パーセント〜１４０パーセントであり得て、それは、閉鎖型または実質的に閉鎖型の冷却ギャラリを有するピストンの場合には最大で１００パーセントであるのとは対照的である。 Further, as shown in FIG. 7, the diameter D u of the exposed region of the lower crown surface 24 is typically 75 percent to 90 percent of the maximum outer diameter OD of the piston 10. The diameter D u of the exposed area of the lower crown surface 24 can be between 85 percent and 140 percent of the combustion bowl diameter D c , which is the case for a piston with a closed or substantially closed cooling gallery. In contrast to the maximum of 100 percent.

しかしながら、相対的な表面積および相対的な直径の割合は上述の範囲から変更可能であり、それでもなお冷却の向上が提供され得る。ピストン１０の露出した下クラウン面２４の相対的な表面積および相対的な直径の割合は、従来のピストンをはるかに上回っており、場合によっては３倍以上にもなる。そのため、上部燃焼面１６は、必要に応じてオイルジェットの助けを借りて結合され得る、クランク室から上方向に跳ねかかってくるオイルによって直接冷却することができる。   However, the relative surface area and relative diameter ratio can be varied from the above ranges and still provide improved cooling. The relative surface area and relative diameter ratio of the exposed lower crown surface 24 of the piston 10 is far greater than conventional pistons and in some cases more than three times. Thus, the upper combustion surface 16 can be directly cooled by oil splashing upwards from the crankcase, which can be combined with the aid of an oil jet if necessary.

上述のように、ピストン１０の下クラウンポケット５０の少なくとも一部は、下クラウン面２４の少なくとも一部を規定するとともに、第１の部分１８の下側の一部および環状のリングベルト３２の内面の一部を規定する。実施形態例では、下クラウンポケット５０を合わせた総２次元表面積Ａｐ２Ｄは、ピストン１０の最大外径によって規定される断面積ＡＯＤの１８パーセント〜３５パーセントである。また、下クラウンポケット５０の総３次元面積Ａｐ３Ｄは、ピストン１０の最大外径によって規定される断面積ＡＯＤの５０パーセント〜８５パーセントである。下クラウンポケット５０の３次元面積Ａｐ３Ｄの例は図８に示される。 As described above, at least a portion of the lower crown pocket 50 of the piston 10 defines at least a portion of the lower crown surface 24, and a lower portion of the first portion 18 and an inner surface of the annular ring belt 32. A part of In the example embodiment, the combined total two-dimensional surface area A p2D of the lower crown pocket 50 is between 18 percent and 35 percent of the cross-sectional area A OD defined by the maximum outer diameter of the piston 10. The total 3-D area A P3D under crown pocket 50 is 50% to 85% of the cross-sectional area A OD defined by the maximum outer diameter of the piston 10. An example of the three-dimensional area Ap3D of the lower crown pocket 50 is shown in FIG.

しかしながら、下クラウンポケット５０の２次元表面積および３次元表面積は上述の範囲から変更可能であり、それでもなお、ポケット５０の真上に位置する上部燃焼面１６の領域を冷却することに著しく寄与することができる。   However, the two-dimensional surface area and the three-dimensional surface area of the lower crown pocket 50 can be varied from the above ranges, and still contribute significantly to cooling the region of the upper combustion surface 16 located directly above the pocket 50. Can do.

図１〜図１１で例示するピストン１０の別の重要な局面は、ピストン１０の底部から見たときに、両側のスカートパネル３８同士の間、かつ両側のピンボス３８同士の間に配置されるピストン１０の下クラウン面２４の少なくとも中心部５２の形状が凹状であるということである。そのため、オイルはピストン１０の往復運動中にピストン１０の一方側からピストン１０の他方側にまで流れ、これにより、ピストン１０の冷却をさらに高めるように作用する。この凹部５２は、スカートパネル３８間に長手方向に延びる長さと、ピンボス３８間に延びる幅とを有する。凹部５２の長さは、典型的には幅よりも大きい。実施形態例では、凹部５２の曲率半径は３０ｍｍ〜５００ｍｍである。また、図２および図５〜図９に示す実施形態例では、凹部５２は、下クラウン面２４のポケット５０または他の周辺領域から軸方向にオフセットされている。例えば、凹部５２は、周辺領域よりもピンボス３８の近くに配置され得る。   Another important aspect of the piston 10 illustrated in FIGS. 1 to 11 is that the piston is disposed between the skirt panels 38 on both sides and between the pin bosses 38 on both sides when viewed from the bottom of the piston 10. That is, the shape of at least the central portion 52 of the lower crown surface 24 of 10 is concave. Therefore, the oil flows from one side of the piston 10 to the other side of the piston 10 during the reciprocating motion of the piston 10, thereby acting to further increase the cooling of the piston 10. The recess 52 has a length extending in the longitudinal direction between the skirt panels 38 and a width extending between the pin bosses 38. The length of the recess 52 is typically larger than the width. In the example embodiment, the curvature radius of the recess 52 is 30 mm to 500 mm. Also, in the example embodiments shown in FIGS. 2 and 5-9, the recess 52 is offset axially from the pocket 50 or other peripheral region of the lower crown surface 24. For example, the recess 52 may be disposed closer to the pin boss 38 than the peripheral region.

図１２は、別の実施形態例に従う、改良された下クラウン面２４′を有するピストン１０′を示す。この実施形態では、ピストン１０′は、当該ピストン１０′の中心の長手方向軸３０′から軸方向にオフセットされた凹部５２′を含む。このオフセットされた凹部５２′は、凹部５２の代わりに、または凹部５２に加えて用いられ得る。   FIG. 12 shows a piston 10 ′ having an improved lower crown surface 24 ′ according to another example embodiment. In this embodiment, the piston 10 'includes a recess 52' that is axially offset from the central longitudinal axis 30 'of the piston 10'. This offset recess 52 ′ can be used in place of or in addition to the recess 52.

図１３は、改良された下クラウン面領域２４′′を有する、さらに別の例のピストン１０′′を示す。この実施形態では、下クラウン面２４′′は凸部５６′′を含む。凸部５６′′は、ピストン１０′′の往復運動中にオイルが流れるように、ピストン１０′′の中心の長手方向軸３０′′に沿って配置されている。実施形態例では、凸部５６′′は、両側のスカートパネル３８′′同士の間で下クラウン面２４′′全体に沿って連続的に延在する。しかしながら、凸部５６′′は、中心の長手方向軸の位置において、または中心の長手方向軸３０′′から軸方向にオフセットされた位置において、下クラウン面２４′′の一部のみに沿って設けられてもよい。凸部５６′′の曲率半径は、典型的には８０ｍｍ〜３００ｍｍである。   FIG. 13 shows yet another example piston 10 ″ having an improved lower crown surface region 24 ″. In this embodiment, the lower crown surface 24 ″ includes a convex portion 56 ″. The convex portion 56 ″ is arranged along the longitudinal axis 30 ″ at the center of the piston 10 ″ so that oil flows during the reciprocating motion of the piston 10 ″. In the example embodiment, the convex portions 56 ″ continuously extend along the entire lower crown surface 24 ″ between the skirt panels 38 ″ on both sides. However, the convex portion 56 ″ is only along a portion of the lower crown surface 24 ″ at the position of the central longitudinal axis or at a position axially offset from the central longitudinal axis 30 ″. It may be provided. The curvature radius of the convex portion 56 ″ is typically 80 mm to 300 mm.

上述の教示を考慮すると、本発明の多くの変更例および変形例が実現可能である。したがって、本発明が具体的に記載された以外のやり方で実施され得ること、および、最終的に許可可能とされる請求項によって本発明の範囲が規定されることが理解されるはずである。   Many modifications and variations of the present invention are possible in light of the above teachings. Accordingly, it is to be understood that the invention can be practiced otherwise than as specifically described, and that the scope of the invention is defined by the claims that are ultimately permissible.

Claims (20)

内燃機関のためのピストンであって、
中心の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、上部燃焼面を形成する上部壁と、前記上部燃焼面から垂下する環状のリングベルトとを有し、
前記上部燃焼面は第１の部分と第２の部分とを有し、前記第１の部分は前記上部壁の外周に沿って環状に延在し、前記第２の部分は前記第１の部分から径方向内側に垂下する燃焼ボウルを形成し、
前記上部壁は、前記上部壁の下側に形成された下クラウン面を有し、前記下クラウン面は、前記上部燃焼面の前記第２の部分とは反対側、かつ、前記リングベルトの径方向内側に位置し、
前記ピストン本体は、前記リングベルトから垂下するスカートパネルの対を含み、
前記ピストン本体は、前記スカートパネルによって互いに離間されたピンボスの対を含み、前記ピンボスの対は、横方向に離間されたピンボアの対を提供し、
前記ピストン本体は、前記下クラウン面に沿った冷却ギャラリを備えず、
前記中心の長手方向軸に沿って見たときに、前記下クラウン面の露出した２次元表面積は、前記ピストン本体の最大外径によって規定される断面積の２５パーセント〜６０パーセントである、ピストン。 A piston for an internal combustion engine,
Comprising a piston body extending along a central longitudinal axis;
The piston body has an upper wall forming an upper combustion surface, and an annular ring belt depending from the upper combustion surface,
The upper combustion surface has a first portion and a second portion, the first portion extends annularly along the outer periphery of the upper wall, and the second portion is the first portion. Forming a combustion bowl that hangs radially inward from
The upper wall has a lower crown surface formed on a lower side of the upper wall, and the lower crown surface is opposite to the second portion of the upper combustion surface and has a diameter of the ring belt. Located inside the direction,
The piston body includes a pair of skirt panels depending from the ring belt;
The piston body includes a pair of pin bosses spaced apart from each other by the skirt panel, the pair of pin bosses providing a pair of pin bores spaced laterally;
The piston body does not include a cooling gallery along the lower crown surface,
The piston, when viewed along the central longitudinal axis, the exposed two-dimensional surface area of the lower crown surface is between 25 percent and 60 percent of the cross-sectional area defined by the maximum outer diameter of the piston body. 前記下クラウン面の前記２次元表面積は、前記ピストン本体の前記最大外径によって規定される前記断面積の３０パーセント〜５５パーセントである、請求項１に記載のピストン。   The piston according to claim 1, wherein the two-dimensional surface area of the lower crown surface is between 30 percent and 55 percent of the cross-sectional area defined by the maximum outer diameter of the piston body. 前記下クラウン面の前記２次元表面積は、前記燃焼ボウルの２次元表面積の５０パーセント〜１２５パーセントである、請求項１に記載のピストン。   The piston of claim 1, wherein the two-dimensional surface area of the lower crown surface is between 50 percent and 125 percent of the two-dimensional surface area of the combustion bowl. 前記下クラウン面の３次元表面積は、前記燃焼ボウルの３次元表面積の５０パーセント〜１２０パーセントである、請求項１に記載のピストン。   The piston according to claim 1, wherein the three-dimensional surface area of the lower crown surface is 50 percent to 120 percent of the three-dimensional surface area of the combustion bowl. 前記下クラウン面の直径は、前記燃焼ボウルの直径の８５パーセント〜１４０パーセントである、請求項１に記載のピストン。   The piston of claim 1, wherein the diameter of the lower crown surface is between 85 percent and 140 percent of the diameter of the combustion bowl. 前記下クラウン面の直径は、前記ピストン本体の前記最大外径の７５パーセント〜９０パーセントである、請求項１に記載のピストン。   The piston of claim 1, wherein the diameter of the lower crown surface is between 75 percent and 90 percent of the maximum outer diameter of the piston body. 前記下クラウン面の３次元表面積は、前記ピストン本体の前記最大外径によって規定される前記断面積の３０パーセント〜９０パーセントである、請求項１に記載のピストン。   The piston according to claim 1, wherein a three-dimensional surface area of the lower crown surface is 30 percent to 90 percent of the cross-sectional area defined by the maximum outer diameter of the piston body. 前記ピストン本体は、前記ピンボスの径方向外側に位置する下クラウンポケットを含み、
前記下クラウンポケットの少なくとも一部は、前記下クラウン面の少なくとも一部を形成し、
前記下クラウンポケットの総２次元表面積は、前記ピストン本体の前記最大外径によって規定される前記断面積の１８パーセント〜３５パーセントである、請求項１に記載のピストン。 The piston body includes a lower crown pocket located on the radially outer side of the pin boss,
At least a portion of the lower crown pocket forms at least a portion of the lower crown surface;
The piston of claim 1, wherein a total two-dimensional surface area of the lower crown pocket is between 18 percent and 35 percent of the cross-sectional area defined by the maximum outer diameter of the piston body. 前記下クラウンポケットの総３次元表面積は、前記ピストン本体の前記最大外径によって規定される前記断面積の５０パーセント〜８５パーセントである、請求項８に記載のピストン。   The piston of claim 8, wherein the total three-dimensional surface area of the lower crown pocket is between 50 percent and 85 percent of the cross-sectional area defined by the maximum outer diameter of the piston body. 前記下クラウン面の前記一部を形成する前記下クラウンポケットの前記一部は、前記上部燃焼面から１０ｍｍ以下の距離を置いて、前記上部燃焼面の前記第２の部分とは反対側、かつ、前記リングベルトの径方向内側に位置する、請求項８に記載のピストン。   The portion of the lower crown pocket forming the portion of the lower crown surface is spaced from the upper combustion surface by a distance of 10 mm or less opposite the second portion of the upper combustion surface; and The piston according to claim 8, which is located radially inside the ring belt. 前記下クラウン面は、前記中心の長手方向軸に沿って位置する凹部を含む、請求項１に記載のピストン。   The piston according to claim 1, wherein the lower crown surface includes a recess positioned along the central longitudinal axis. 前記凹部の長さは前記凹部の幅よりも大きい、請求項１１に記載のピストン。   The piston according to claim 11, wherein a length of the recess is larger than a width of the recess. 前記凹部の曲率半径は３０ｍｍ〜５００ｍｍである、請求項１１に記載のピストン。   The piston according to claim 11, wherein a radius of curvature of the concave portion is 30 mm to 500 mm. 前記下クラウン面は、前記中心の長手方向軸から軸方向にオフセットされた凹部を含む、請求項１に記載のピストン。   The piston of claim 1, wherein the lower crown surface includes a recess that is axially offset from the central longitudinal axis. 前記凹部の曲率半径は３０ｍｍ〜５００ｍｍである、請求項１４に記載のピストン。   The piston according to claim 14, wherein a radius of curvature of the concave portion is 30 mm to 500 mm. 前記下クラウン面は、前記中心の長手方向軸に沿って位置する凸部を含む、請求項１に記載のピストン。   The piston according to claim 1, wherein the lower crown surface includes a convex portion located along the central longitudinal axis. 前記凸部の曲率半径は８０ｍｍ〜３００ｍｍである、請求項１６に記載のピストン。   The piston according to claim 16, wherein a radius of curvature of the convex portion is 80 mm to 300 mm. 前記上部壁は、前記燃焼面から前記上部壁の前記下側まで延びる厚さを有し、
前記下クラウン面は、前記燃焼面から距離を置いて前記下側に沿って位置し、
前記距離は、前記上部壁の最小厚さの２倍以下である、請求項１に記載のピストン。 The upper wall has a thickness extending from the combustion surface to the lower side of the upper wall;
The lower crown surface is located along the lower side at a distance from the combustion surface;
The piston according to claim 1, wherein the distance is not more than twice the minimum thickness of the upper wall. 前記下クラウン面は、前記上部燃焼面から距離を置いて前記上部壁の前記下側に沿って位置し、
前記距離は、１０ｍｍ以下である、請求項１に記載のピストン。 The lower crown surface is located along the lower side of the upper wall at a distance from the upper combustion surface;
The piston according to claim 1, wherein the distance is 10 mm or less. ピストンを構築する方法であって、
機械加工、鍛造、および鋳造のうちの少なくとも１つによって、中心の長手方向軸に沿って延在するピストン本体を形成するステップを含み、
前記ピストン本体は、上部燃焼面を形成する上部壁と、前記上部燃焼面から垂下する環状のリングベルトとを有し、
前記上部燃焼面は第１の部分と第２の部分とを有し、前記第１の部分は前記上部壁の外周に沿って環状に延在し、前記第２の部分は前記第１の部分から径方向内側に垂下する燃焼ボウルを形成し、
前記上部壁は、前記上部壁の下側に形成された下クラウン面を有し、前記下クラウン面は、前記上部燃焼面の前記第２の部分とは反対側、かつ、前記リングベルトの径方向内側に位置し、
前記ピストン本体は、前記リングベルトから垂下するスカートパネルの対を含み、
前記ピストン本体は、前記スカートパネルによって互いに離間されたピンボスの対を含み、前記ピンボスの対は、横方向に離間されたピンボアの対を提供し、
前記ピストン本体は、前記下クラウン面に沿った冷却ギャラリを備えず、
前記中心の長手方向軸に沿って見たときに、前記下クラウン面の露出した２次元表面積は、前記ピストン本体の最大外径によって規定される断面積の２５パーセント〜６０パーセントである、方法。 A method of building a piston,
Forming a piston body extending along a central longitudinal axis by at least one of machining, forging, and casting;
The piston body has an upper wall forming an upper combustion surface, and an annular ring belt depending from the upper combustion surface,
The upper combustion surface has a first portion and a second portion, the first portion extends annularly along the outer periphery of the upper wall, and the second portion is the first portion. Forming a combustion bowl that hangs radially inward from
The upper wall has a lower crown surface formed on a lower side of the upper wall, and the lower crown surface is opposite to the second portion of the upper combustion surface and has a diameter of the ring belt. Located inside the direction,
The piston body includes a pair of skirt panels depending from the ring belt;
The piston body includes a pair of pin bosses spaced apart from each other by the skirt panel, the pair of pin bosses providing a pair of pin bores spaced laterally;
The piston body does not include a cooling gallery along the lower crown surface,
The method, wherein when viewed along the central longitudinal axis, the exposed two-dimensional surface area of the lower crown surface is between 25 percent and 60 percent of the cross-sectional area defined by the maximum outer diameter of the piston body.
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