JP2019511666A - ピンボアの上方に切欠きを有する空洞なしのピストン - Google Patents
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Abstract
低減された重量および低減された動作温度を有する空洞なしのピストンが提供される。ピストンは、ピストンの下側から露出する下方クラウン表面と、リングベルトと、ピンボアを各々有するピンボスと、リングベルトから垂下しストラットによってピンボスに連結されるスカートパネルとを含む。ピストンは、下方クラウン表面に沿って延在し、スカートパネル、ストラット、およびピンボスに取り囲まれる内側下方クラウン領域をさらに含む。ピストンは、下方クラウン表面に沿って各々延在し、リングベルトの一部、ピンボスの1つ、および1つのピンボスをスカートパネルに連結するストラットに各々取り囲まれる外側ポケットも含む。切欠きは、ピンボアの上方のピンボスに位置して下方クラウン表面の領域を増加し、ひいては冷却オイルが下方クラウン表面からより多くの熱を取り除くことを可能にする。
Description
関連出願の相互参照
この米国特許出願は、2016年3月8日に提出された米国仮特許出願第62/305,419号、および2017年3月2日に提出された米国特許出願第15/448,421号に対する優先権を主張し、参照によりその内容全体がここに組み込まれる。
この米国特許出願は、2016年3月8日に提出された米国仮特許出願第62/305,419号、および2017年3月2日に提出された米国特許出願第15/448,421号に対する優先権を主張し、参照によりその内容全体がここに組み込まれる。
本発明の背景
1.技術分野
この発明は、概して、内燃機関用のピストン、およびピストンを製造する方法に関する。
1.技術分野
この発明は、概して、内燃機関用のピストン、およびピストンを製造する方法に関する。
2.関連技術
エンジン製造者は、限定されないが、燃料経済を向上させること、オイル消費を低減すること、燃料システムを向上させること、圧縮負荷およびシリンダボア内の動作温度を上昇させること、ピストンを通じた熱損失を低減すること、構成部品の潤滑を向上させること、エンジン重量を減らすこと、およびエンジンをよりコンパクトにすることと同時に、製造に関わるコストを減らすことなど、エンジンの効率および性能を向上させるための増加する要求に直面している。
エンジン製造者は、限定されないが、燃料経済を向上させること、オイル消費を低減すること、燃料システムを向上させること、圧縮負荷およびシリンダボア内の動作温度を上昇させること、ピストンを通じた熱損失を低減すること、構成部品の潤滑を向上させること、エンジン重量を減らすこと、およびエンジンをよりコンパクトにすることと同時に、製造に関わるコストを減らすことなど、エンジンの効率および性能を向上させるための増加する要求に直面している。
圧縮負荷および燃焼室内の動作温度を上昇させることが望ましい一方、運転可能な限度内でピストンの温度を維持することは重要であり続ける。また、圧縮負荷および動作温度の上昇を実現することは、これらの望ましい「上昇」がピストンのコンプレッションハイト、ひいてはピストン全体の大きさおよび質量が減らされ得る程度を制限するという点において、トレードオフを伴う。これは、特に、ピストンの動作温度を低減するために閉じられたまたは部分的に閉じられた冷却空洞を有する典型的なピストン構成で厄介である。結合継手に沿ってともに接合されて閉じられたまたは部分的に閉じられた冷却空洞を形成する上部および下部を有するピストンを製造するためのコストは、一般に、上部と下部とをともに結合するために用いられる接合プロセスによって増加される。さらに、エンジン重量が低減され得る程度は、鋼鉄から前述の「冷却空洞を含む」ピストンを作製する必要性によって与えられ、それらはピストン上に加えられる機械的および熱的な負荷の増加に耐え得る。
現在では、冷却空洞を有しない単一片の鋼鉄ピストンが開発されており、「空洞なしの」ピストンとも呼ばれ得る。このようなピストンは、低減された重量、低減された製造コスト、および低減されたコンプレッションハイトを提供する。空洞なしのピストンは、冷却オイルノズルによってスプレー冷却される、潤滑のみのために軽くスプレーされる、またはいかなるオイルでもスプレーされない。冷却空洞がないことによって、このようなピストンは、典型的には、従来の冷却空洞を有するピストンよりも高い温度を経験する。高い温度は、その後連続的なピストンクラッキングおよびエンジン不良を引き起し得る、鋼鉄ピストンの上部燃焼表面の酸化または過熱を引き起こし得る。高い温度は、たとえば冷却オイルまたは潤滑油がスプレーされる燃焼ボウルの下で、ピストンの下方クラウン領域に沿ったオイル変質も引き起こし得る。高い温度によって生じる別の起こり得る問題は、冷却オイルまたは潤滑油がピストン下方クラウンに接触する領域において冷却オイルが炭素の厚い層を生成し得るということである。この炭素層は、起こり得るクラッキングおよびエンジン不良を伴うピストンの過熱を引き起こし得る。
概要
本発明の1つの局面は、前記ピストンの下側から露出する下方クラウン表面を含む上壁を含むピストンを提供する。ピストンは、また、上壁から垂下しピストンの中心軸の周りに周方向に延在するリングベルトと、上壁から垂下する一対のピンボスとを含み、ピンボスの各々は、ピンボアを有する。一対のスカートパネルは、リングベルトから垂下し、ストラットによってピンボスに連結する。ピストンは、下方クラウン表面に沿って延在し、スカートパネル、ストラット、およびピンボスに取り囲まれる内側下方クラウン領域をさらに含む。一対の外側ポケットが下方クラウン表面に沿って延在し、各外側ポケットは、リングベルトの一部、ピンボスの1つ、および1つのピンボスをスカートパネルに連結するストラットに取り囲まれる。ピストンは、また、ピンボスの少なくとも1つに少なくとも1つの切欠きをさらに含み、少なくとも1つの切欠きは、ピンボアの少なくとも1つの上方に位置する。
本発明の1つの局面は、前記ピストンの下側から露出する下方クラウン表面を含む上壁を含むピストンを提供する。ピストンは、また、上壁から垂下しピストンの中心軸の周りに周方向に延在するリングベルトと、上壁から垂下する一対のピンボスとを含み、ピンボスの各々は、ピンボアを有する。一対のスカートパネルは、リングベルトから垂下し、ストラットによってピンボスに連結する。ピストンは、下方クラウン表面に沿って延在し、スカートパネル、ストラット、およびピンボスに取り囲まれる内側下方クラウン領域をさらに含む。一対の外側ポケットが下方クラウン表面に沿って延在し、各外側ポケットは、リングベルトの一部、ピンボスの1つ、および1つのピンボスをスカートパネルに連結するストラットに取り囲まれる。ピストンは、また、ピンボスの少なくとも1つに少なくとも1つの切欠きをさらに含み、少なくとも1つの切欠きは、ピンボアの少なくとも1つの上方に位置する。
本発明の別の局面は、ピストンを製造する方法を提供する。当該方法は、上壁を含む本体を提供するステップを含み、上壁は、ピストンの下側から露出する下方クラウン表面を含み、リングベルトが上壁から垂下しピストンの中心軸の周りに周方向に延在し、一対のピンボスが上壁から垂下し、ピンボスの各々は、ピンボアを有し、一対のスカートパネルがリングベルトから垂下しストラットによってピンボスに連結され、内側下方クラウン領域が下方クラウン表面に沿って延在しスカートパネル、ストラット、およびピンボスに取り囲まれ、一対の外側ポケットが下方クラウン表面に沿って延在し、各外側ポケットは、リングベルトの一部、ピンボスの1つ、および1つのピンボスをスカートパネルに連結するストラットに取り囲まれる。当該方法は、ピンボアの少なくとも1つの上方においてピンボスの少なくとも1つに少なくとも1つの切欠きを形成することをさらに含む。
本発明のこれらのおよび他の局面、構成ならびに利点は、以下の詳細な説明および添付の図面と結び付けて考慮されたとき、より容易に理解されるであろう。
例示の実施形態の詳細な説明
図1〜図6は、たとえば現代のコンパクトな高性能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)における往復運動のための、本発明の例示の実施形態に従って構築される空洞なしのピストン10,110の図を示す。ピストン10,110は、低減された重量を有し、内燃機関において低減された温度で動作し、改良された熱効率、燃料消費、およびエンジンの性能に貢献する。
図1〜図6は、たとえば現代のコンパクトな高性能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)における往復運動のための、本発明の例示の実施形態に従って構築される空洞なしのピストン10,110の図を示す。ピストン10,110は、低減された重量を有し、内燃機関において低減された温度で動作し、改良された熱効率、燃料消費、およびエンジンの性能に貢献する。
図に示されるように、ピストン10,110は、鋼鉄などの金属材料の単一片から形成される一体の本体を有する。一体の本体は、機械加工、鍛造または鋳造によって、構築を完了するために必要であればその後行われる可能な仕上げ加工を伴って、形成され得る。したがって、ピストン10,110は、冷却空洞床によって画定されるまたは部分的に画定される囲まれたまたは部分的に囲まれた冷却空洞を有するピストンでは当たり前である、互いに接合される上部および下部などの、ともに接合される複数の部品を有しない。対照的に、ピストン10,110は、冷却空洞床、または冷却空洞を画定するもしくは部分的に画定する他の構成を有しないという点で、「空洞なし」である。したがって、ピストン10,110は、閉じられた冷却空洞を含むピストンに対して、低減された重量および関連コストを有する。空洞なしのピストン10の底面図が図1に示され、別の実施形態に係る空洞なしのピストン10の断面側面図が図2に示される。図1〜図6は、他の例示の実施形態に係る空洞なしのピストン10,110の側面断面図である。
鋼鉄または別の金属で作製される本体部分は、高性能要求、すなわち現代の高性能内燃機関の上昇した温度および圧縮負荷を満たすために、強固かつ丈夫である。本体を構築するために用いられる鋼鉄材料は、特定のエンジン用途におけるピストン10,110の要求に応じて、SAE4140級などの合金であってもよく、異なってもよい。ピストン10,110が空洞なしであることによって、ピストン10,110の重量およびコンプレッションハイトが最小化され、これによりピストン10,110が配置されるエンジンが低減された重量を実現し、よりコンパクトにされることを可能にする。さらに、ピストン10が空洞なしであったとしても、ピストン10,110は、使用の間に十分に冷却されて最も過酷な動作温度に耐えることができる。
ピストン10,110の本体部分は、上壁12,112を提供する上頭部または頂部セクションを有する。上壁12,112は、内燃機関のシリンダボア内の燃焼ガスに直接曝される上部燃焼表面14,114を含む。例示の実施形態では、上部燃焼表面14,114は、中心軸Aの周りに、燃焼ボウル、または非平面の、凹状の、もしくは波状の表面を形成する。
リングベルト16,116は、上壁12,112から垂下し、ピストン10,110の外径に沿って周方向に延在する。リングベルト16,116は、リング溝20,120によって互いに分離される複数のランド18,118を含む。例示の実施形態のピストン10,110は3つのリング溝20,120を含むが、ピストン10,110は代替的には別の数のリング溝20,120を含んでもよい。
ピストン10,110は、リングベルト16,116の内側に、概ね下方クラウン表面32,132から垂下する一対のピンボス24,124をさらに含む。ピンボス24,124は、下方クラウン表面32,132から垂直方向に離間される、横方向に離間された一対のピンボア26,126を提供する。ピストン10,110は、リングベルト16,116から垂下し互いに直径方向に対向して位置する一対のスカートパネル28,128も含む。スカートパネル28,128は、ストラット30,130によってピンボス24,124に連結される。
ピストン10,110の下方クラウン表面32,132は、上部燃焼表面14,114の正反対かつリングベルト16,116の径方向内側に、上壁12,112の下側に形成される。下方クラウン表面32,132は、好ましく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から正反対側の表面である。下方クラウン表面32,132は、ここで、ピストン10,110を底部からまっすぐ観察したときに、ピンボア26,126を除いて見える表面であると規定される。下方クラウン表面32,132は、上部燃焼表面14,114の燃焼ボウルに対して概ねぴったり合っている。下方クラウン表面32,132は、また、ピストン10,110の下側から見ると開かれて露出しており、囲まれたもしくは部分的に囲まれた冷却空洞、または下方クラウン表面32,132付近にオイルもしくは冷却流体を留めやすい他の構成によって画定されていない。
ピストン10,110の下方クラウン表面32,132は、閉じられたまたは部分的に閉じられた冷却空洞を有する比較対象のピストンよりも、大きな総表面エリア(表面の外形に沿う3次元エリア)および大きな投影された表面エリア(平面図で見たとき、2次元エリア、平面)を有する。ピストン10,110の下側に沿ったこの開かれた領域は、下方クラウン表面32,132の真上へクランク室内から飛散するまたは吹きかけられるオイルに対し直接のアクセスを提供し、これにより下方クラウン表面32,132全体がクランク室内からのオイルによって直接吹きかけられることを可能にするとともに、オイルがリストピン(図示せず)の周りに自由に飛散することを可能にし、さらに、ピストン10,110の重量を大幅に低減する。したがって、空洞なしのピストン10,110の概ね開かれた構成は、典型的な閉じられたまたは部分的に閉じられた冷却空洞を有しないが、下方クラウン表面32,132の最適な冷却およびピンボア26,126内のリストピン接合に対する潤滑を可能にすると同時に、ある体積のオイルが表面上に留まる時間である燃焼ボウル付近の表面上のオイル残留時間を低減する。低減された残留時間は、閉じられたまたは実質的に閉じられた冷却空洞を有するピストンにおいて生じ得るような、コークス化されたオイルの望ましくない蓄積を低減し得る。このように、ピストン10,110は、延長された使用にわてって「きれい」であり続けることができ、これによりそれが実質的に蓄積されないままであることを可能にする。
例示の実施形態のピストン10,110の下方クラウン表面32,132は、図1に最もよく示される内側下方クラウン領域34,134および外側ポケット36,136を含む、ピストン10,110のいくつかの領域によって提供される。中心軸Aに位置する下方クラウン表面32,132の第1部分は、内側下方クラウン領域34,134によって提供される。内側下方クラウン領域34,134は、ピンボス24,124、スカートパネル28,128、およびストラット30,130に取り囲まれる。内側下方クラウン領域34,134によって提供される下方クラウン表面32,132の2次元表面エリアおよび3次元表面エリアは典型的には最大化されるため、露出面に対してクランク室から上向きに飛散するまたは吹きかけられるオイルによって生じる冷却が強化され得、これによりピストン10,110の優れた冷却を与える。例示の実施形態では、内側下方クラウン領域34,134の下方クラウン表面32,132は、底部から見たときに凹状であるため、オイルはピストン10,110の往復の間にピストン10,110の片側からピストン10,110の反対側まで流れされることができ、これによりピストン10,110の冷却をさらに強化するようにはたらく。
下方クラウン表面32,132の第2領域は、ピンボス24,124の外側に位置する外側ポケット36,136によって提供される。各外側ポケット36,136は、ピンボス24,124の1つ、1つのピンボス24,124をスカートパネル28,128に連結するストラット30,130の一部、およびリングベルト16,116の一部に取り囲まれる。
他の設計を有する空洞なしのピストンと比較して、空洞なしのピストン10,110の重量をさらに低減し、冷却を向上させるために、ピストン10,110は、ピンボア26,126の少なくとも1つの上方に位置する少なくとも1つの切欠き38,138,138’を含み、好ましくは両方のピンボア26,126の上方に切欠き38,138,138’を含む。各切欠き38,138,138’は、鋼鉄の本体部分の一部によって、燃焼表面14,114からおよびピンボア26,126から離間される。ピストン10,110の質量が低減することに加えて、切欠きはまた、下方クラウン表面32,132の領域を増加するため、冷却オイルが内燃機関における動作の間に下方クラウン表面32,132からより多くの熱を取り除くことを可能にする。
図2〜図4の実施形態では、ピストン10は2つの切欠き38を含み、切欠き38の1つは各ピンボス26の上方に位置する。この実施形態では、切欠き38は、内側切欠きとも呼ばれ、内側下方クラウン領域34へ開いている。この実施形態の各内側切欠き38は、中心軸Aから外側ポケット36の1つから離間されるピンボア26の上方の位置まで径方向外側に延在する。内側切欠き38の形状は、ピストン10の形状に応じて異なってもよい。図2〜図4の例示の実施形態では、各内側切欠き38は、ピンボア26の上方に位置しピストン10の中心軸Aに面する凹状面40を含む。ピストン10の下方クラウン表面32は、中心軸Aから切欠き38の最上面まで外側に延在する。したがって、内側切欠き38は、ピストン10からより多くの熱を取り除くために、冷却オイルによってアクセス可能である表面エリアを増加させる。切欠き38は、下方クラウン表面32に面し、凹状面40から中心軸Aに向かって延在し、概ねピンボア26に平行な基面42も含む。
図2の実施形態では、内側切欠き38にもかかわらず、内側下方クラウン領域34は依然としてピンボア26の上方に位置する鋼鉄材料によってピストン10の外側ポケット36から分離される。しかしながら、図3および図4の例示の実施形態では、各内側切欠き38は、凹状面40から内側下方クラウン領域34に沿って外側ポケット36の1つまで延在する、少なくとも1つの穴44、たとえば2つの穴44をさらに含む。穴44は、オイルが内側下方クラウン領域34から外側ポケット36まで通ることを可能にし、ひいては動作の間に外側ポケット36の冷却を向上する。穴44は、様々な異なる形状を有してもよく、図3および図4に示されるように、たとえば各穴44が内側下方クラウン領域34から外側ポケット36までわずかに下向きの角度で延在する円筒形状を有してもよい。別の実施形態によれば、穴44は、内側下方クラウン領域34から外側ポケット36までわずかに下向きの角度で延在する。さらに別の実施形態によれば、穴44は、内側下方クラウン領域34から外側ポケット36まで真っ直ぐに(中心軸Aに対して垂直に)延在する。
切欠き38,138,138’によって、ピストン10,110は、ピンボア26,126の上方に低減された量の材料を含む。図2〜図4の例示の実施形態では、各内側切欠き38の凹状面40と隣接する外側ポケット36との間において各ピンボア26の上方に残る材料の径方向幅wは、ピストン10の最大外径の少なくとも2.5%、またはピストン10の最大外径の少なくとも3%である。各内側切欠き38の体積は、ピストン10の体積によって、および隣接する外側ポケット36を冷却オイルが通ることを可能にする穴44を内側切欠き38が含むかどうかによって異なる。図2の例示の実施形態では、穴44を有さず、各内側切欠き38は、ピンボア26と燃焼表面14との間に位置する鋼鉄の本体部分の体積の一部を除去することによって形成される。穴44は、内側下方クラウン領域34から外側ポケット36まで上向きの角度に、または同様に内側下方クラウン領域34から外側ポケット36まで下向きの角度にあってもよい。
図3および図4の例示の実施形態では、穴44を有し、各内側切欠き38は、ピンボア26と燃焼表面14との間に位置する鋼鉄の本体部分の体積のより多くの部分を除去することによって形成される。穴44の体積は、内側切欠き38全体の体積の一部である。例示の実施形態では、各穴の断面積は、10mm2と150mm2の間である。
別の例示の実施形態によれば、図5および図6に示されるように、ピンボス124の両側に切欠き138,138’を提供することによって、ピストン110の低減された温度および質量が達成される。内側切欠き138は、図2〜図4の実施形態のように、内側下方クラウン領域134に沿って材料を除去することによって形成される。外側切欠き138’は、外側ポケット136に沿って材料を除去することによって、各ピンボア126の上方に形成される。したがって、各外側切欠き138’は、外側ポケット136の1つに開かれており、ピストン110の中心軸Aに向かって径方向に延在する。ピンボア124の両側から材料を除去することによって、残りの材料がピンボア126の上方に戦略的に配置され得る。
図5および図6の実施形態では、各切欠き138,138’はまた、ピンボス126の上方に位置する凹状面140,140’を含む。内側切欠き138の凹状面140はピストン110の中心軸Aに面し、外側切欠き138’の凹状面141’は外側ポケット138およびピストン110のリングベルト116に面する。内側下方クラウン領域134におけるピストン110の下方クラウン表面132は、中心軸Aから内側切欠き138の最上面まで外側に延在し、外側ポケット138’におけるピストン110の下方クラウン表面132は、中心軸Aに向かって外側切欠き138’の最上面へ内側に延在する。したがって、内側切欠き138および外側切欠き138’は、ピストン10からより多くの熱を取り除くために、冷却オイルによってアクセス可能な表面エリアを増加する。各切欠き138,138’は、下方クラウン表面132に面する基面142,142’も含み得る。内側切欠き138の基面142は、凹状面140から中心軸Aに向かって延在する。外側切欠き138’の基面142’は、中心軸Aから離れるように凹状面140’から延在する。
図5の実施形態では、切欠き138,138’にもかかわらず、内側下方クラウン領域134は、依然としてピンボア126の上方に位置する鋼鉄材料によってピストン110の外側ポケット136から分離される。しかしながら、図6の例示の実施形態では、ピストン110の各ピンボス126は、内側下方クラウン領域134および内側切欠き138から外側ポケット136および外側切欠き138’まで延在する穴144の1つを含む。穴144は、オイルが内側下方クラウン領域134から外側ポケット136まで通ることを可能にし、ひいては動作の間に外側ポケット136の冷却を向上させる。
図6に示される例示の実施形態の穴144は、様々な形状を有してもよい。たとえば、各穴144は、内側下方クラウン領域134から外側ポケット136までわずかに下向きの角度で、内側下方クラウン領域134から外側ポケット136までわずかに上向きの角度で、または内側下方クラウン領域134から外側ポケット136まで真っ直ぐに(中心軸Aに対して垂直に)延在する円筒形状を有してもよい。好ましくは、各穴144は、内側下方クラウン134から隣接する外側ポケット136まで下向きの角度で延在する。
また、図6の実施形態では、穴144は、リングベルト116の第3リング溝120の背壁を貫通して、外側ポケット136を通って、内側下方クラウン領域134の中へ延在する。この場合、リングベルト116を貫通して延在する穴144の一部は、オイル排出機構として機能し、ピンボス124の上方に位置する穴144の一部は、内側下方クラウン領域134から外側ポケット136までのオイルの通路として機能する。
穴144を含み得る切欠き138,138’によって、ピストン110は、ピンボア126の上方に低減された量の材料を含む。図5および図6の例示の実施形態では、内側切欠き138の凹状面140と外側切欠き138’との間において各ピンボア126の上方に残る材料の径方向幅wは、ピストン110の最大外径の少なくとも2.5%、またはピストン110の最大直径の少なくとも3%であり、各穴の断面積は10mm2と150mm2の間である。
本発明に従って設計されるピストン10,110は、切欠き38,138,138’のない空洞なしのピストンと比較して、内燃機関における動作の間の低減された温度、および低減された質量を実現可能である。外側ポケット36,136の冷却は、オイルが内側下方クラウン領域34,134から外側ポケット36,136まで進むことを可能にする穴44,144によってさらに向上されることができる。
本発明の別の局面は、内燃機関における使用のための空洞なしのピストン10,110を製造する方法を提供する。典型的には鋼鉄で形成されるピストン10,110の本体部分は、鍛造または鋳造などの様々な異なる方法に従って製造され得る。空洞なしのピストン10,110の本体部分は、様々な異なる設計を備えてもよく、例示の設計が図1〜図6に示される。
当該方法は、少なくとも1つの切欠き38,138,138’、好ましくは各ピンボア26,126の上方の少なくとも1つの切欠き38,138,138’を有するピストン10,110を提供することをさらに含む。切欠き38,138,138’は、ピストン10,110の一体の本体部分を鋳造または別の方法で形成するプロセスの間に形成され得る。代替的には、切欠き38,138,138’は、ピストン10,110の一体の本体部分を鋳造または別の方法で形成した後に、本体部分の中へ加工するまたは切り込むことによって形成されてもよい。穴44,144は、鋳造ステップの間、または別のステップ中などに、切欠き38,138,138’の残りと同時に形成されてもよい。たとえば、穴44,144は、本体部分を鋳造した後に、本体の中へ開けられて、内側下方クラウン領域34,134を外側ポケット36,136へ接続し得る。図6の実施形態では、穴144は、リングベルト116の第3リング溝120を貫通して、外側ポケット136を通って、ピストン110の内側下方クラウン領域134の中へ開けられる。
本発明の多くの修正および変形が上記の教示に照らして可能であり、本発明の範囲内で特定的に記載された以外の方法で実施され得る。すべての請求項のおよびすべての実施形態のすべての構成は、そのような組み合わせが互いに矛盾しない限り、互いに組み合わせられ得ることも理解される。
Claims (20)
- ピストンであって、
前記ピストンの下側から露出する下方クラウン表面を含む上壁と、
前記上壁から垂下し、前記ピストンの中心軸の周りに周方向に延在するリングベルトと、
前記上壁から垂下する一対のピンボスとを備え、
前記ピンボスの各々は、ピンボアを有し、前記ピストンはさらに、
前記リングベルトから垂下し、ストラットによって前記ピンボスに連結される一対のスカートパネルと、
前記下方クラウン表面に沿って延在し、前記スカートパネル、前記ストラット、および前記ピンボスに取り囲まれる内側下方クラウン領域と、
前記下方クラウン表面に沿って延在する一対の外側ポケットとを備え、
各外側ポケットは、前記リングベルトの一部、前記ピンボスの1つ、および1つの前記ピンボスを前記スカートパネルに連結する前記ストラットに取り囲まれており、前記ピストンはさらに、
前記ピンボスの少なくとも1つにおける少なくとも1つの切欠きを備え、
前記少なくとも1つの切欠きは、前記ピンボアの少なくとも1つの上方に位置する、ピストン。 - 本体を含み、前記本体は、前記上壁と、前記リングベルトと、前記ピンボスと、前記スカートパネルと、前記ストラットとを含み、前記上壁は、上部燃焼表面を提示し、前記切欠きの各々は、前記本体の材料によって前記上部燃焼表面および前記ピンボスから離間される、請求項1に記載のピストン。
- 前記切欠きの1つと前記外側ポケットの1つとの間において各ピンボアの上方に残る前記本体の材料の径方向幅は、前記ピストンの最大外径の少なくとも2.5%である、請求項2に記載のピストン。
- 前記ピストンは、鋼鉄の単一片で形成される本体を含み、前記本体は、前記上壁と、前記リングベルトと、前記ピンボスと、前記スカートパネルとを含む、請求項1に記載のピストン。
- 前記少なくとも1つの切欠きは、内側切欠きを含み、前記内側切欠きの各一は、前記内側下方クラウン領域へ開いている、請求項1に記載のピストン。
- 前記少なくとも1つの切欠きは、2つの前記内側切欠きを含み、前記内側切欠きの各一は、前記中心軸から前記ピンボアの1つの上方の位置まで径方向外側に延在し、前記内側切欠きの各一は、前記ピンボアの上方に位置し前記ピストンの前記中心軸に面する凹状面を含み、前記下方クラウン表面は、前記中心軸から前記内側切欠きの各々の最上面まで径方向外側に延在し、前記内側切欠きの各一は、前記下方クラウン表面に面し前記凹状面から前記中心軸に向かって延在する基面を含み、前記切欠きの各一の前記凹状面は、前記本体の材料によって前記外側ポケットの1つから離間される、請求項5に記載のピストン。
- 前記内側切欠きの各一は、前記本体の前記材料によって前記外側ポケットの1つから完全に離間される、請求項6に記載のピストン。
- 前記内側切欠きの各一は、前記凹状面から前記外側ポケットの1つまで延在する穴をさらに含む、請求項6に記載のピストン。
- 前記穴は、前記内側下方クラウン領域から前記外側ポケットまで下向きの角度で延在する、請求項8に記載のピストン。
- 前記穴は、前記内側下方クラウン領域から前記外側ポケットまで延在する、請求項8に記載のピストン。
- 前記外側の各一は、10mm2と150mm2の間の断面積を有する、請求項8に記載のピストン。
- 前記少なくとも1つの切欠きは、2つの外側切欠きをさらに含み、前記外側切欠きの各一は、前記外側ポケットの1つへ開いており、前記中心軸に向かって前記ピンボアの1つの上方の位置まで径方向に延在し、前記外側切欠きの各一は、前記ピンボアの上方に位置し前記外側ポケットの1つに面する凹状面を含み、前記外側ポケットに沿った前記下方クラウン表面は、前記外側切欠きの各々の最上面まで内側に延在し、前記外側切欠きの各一は、前記下方クラウン表面に面し前記凹状面から離れるように前記中心軸から延在する基面を含み、前記外側切欠きの各一の前記凹状面は、前記本体の前記材料によって前記内側下方クラウン領域から離間される、請求項6に記載のピストン。
- 前記ピンボスの各々は、前記内側切欠きから前記外側切欠きまで延在する穴を含む、請求項12に記載のピストン。
- 前記穴は、前記内側切欠きから前記外側切欠きまで下向きの角度でまたは真っ直ぐに延在する、請求項13に記載のピストン。
- 前記穴の各一は、10mm2と150mm2の間の断面積を有する、請求項13に記載のピストン。
- 前記穴の各一は、前記リング溝の1つの背壁を貫通して前記外側ポケットの1つの中へさらに延在する、請求項13に記載のピストン。
- 前記ピストンは、冷却空洞床、または冷却空洞を画定するもしくは部分的に画定する他の構成を含まない、請求項1に記載のピストン。
- 材料の単一片で形成される本体を含み、
前記本体の前記材料は、鋼鉄であり、
前記本体は、冷却空洞床、または冷却空洞を画定するもしくは部分的に画定する他の構成を有さず、
前記本体は、上部燃焼表面を提示する前記上壁を含み、
前記上部燃焼表面は、前記中心軸の周りの非平面の表面であり、
前記リングベルトは、前記中心軸の周りに周方向にかつ前記ピストンの外径に沿って延在するランドによって互いに離間される複数のリング溝を含み、
前記ピンボスは、前記リングベルトの内側に配置され、
前記ピンボアは、互いに横方向に離間され、ピンボア軸を取り囲み、
前記一対のスカートパネルは、互いに直径方向に対向して位置し、
前記下方クラウン表面は、前記リングベルトの径方向内側に配置され、
前記下方クラウン表面は、囲まれたもしくは部分的に囲まれた冷却空洞、または流体を留めやすい他の構成によって画定されておらず、
前記下方クラウン表面の第1部分が前記内側下方クラウン領域によって提供され,前記下方クラウン表面の第2部分が前記外側ポケットによって提供され、
前記内側下方クラウン領域は、前記中心軸に位置し、前記ピンボス、前記スカートパネル、および前記ストラットに取り囲まれ、
前記内側下方クラウン領域に位置する前記下方クラウン表面は、前記ピストンの底部から見たときに凹状であり、
前記外側ポケットは、前記ピンボスの外側に位置し、
前記少なくとも1つの切欠きは、前記本体の前記鋼鉄によって前記燃焼表面からおよび前記ピンボアの1つから各々離間される複数の前記切欠きを含み、
前記少なくとも1つの切欠きは、内側切欠きを含み、
前記内側切欠きの各一は、前記ピンボアの1つの上方に配置され、前記内側下方クラウン領域へ開かれており、
前記内側切欠きの各一は、前記中心軸から前記ピンボアの1つの上方の位置まで径方向外側に延在し、
前記内側切欠きの各一は、前記ピンボアの上方に位置し前記ピストンの前記中心軸に面する凹状面を含み、
前記下方クラウン表面は、前記中心軸から前記内側切欠きの最上面まで径方向外側に延在し、
前記内側切欠きの各一は、前記下方クラウン表面に面し前記凹状面から前記中心軸に向かって延在する基面を含み、
前記内側切欠きの1つの前記凹状面と前記外側ポケットの隣接する1つとの間において各ピンボアの上方に残る前記本体の前記鋼鉄の径方向幅は、前記ピストンの最大外径の少なくとも2.5%である、請求項1に記載のピストン。 - ピストンを製造する方法であって、
上壁を含む本体を提供するステップを備え、前記上壁は、前記ピストンの下側から露出する下方クラウン表面を含み、リングベルトが前記上壁から垂下し前記ピストンの中心軸の周りに周方向に延在し、一対のピンボスが前記上壁から垂下し、前記ピンボスの各々は、ピンボアを有し、一対のスカートパネルが前記リングベルトから垂下しストラットによって前記ピンボスに連結され、内側下方クラウン領域が前記下方クラウン表面に沿って延在し前記スカートパネル、前記ストラット、および前記ピンボスに取り囲まれ、一対の外側ポケットが前記下方クラウン表面に沿って延在し、各外側ポケットは、前記リングベルトの一部、前記ピンボスの1つ、および1つの前記ピンボスを前記スカートパネルに連結する前記ストラットに取り囲まれ、前記方法はさらに、
前記ピンボアの少なくとも1つの上方において前記ピンボスの少なくとも1つに少なくとも1つの切欠きを形成するステップを備える、方法。 - 前記本体は材料の単一片であり、前記本体を提供するステップは、前記本体を鍛造または鋳造することを含み、前記切欠きは前記鋳造もしくは前記鍛造のステップの間に形成され、または、前記切欠きは機械加工もしくは切り込みによって前記鋳造もしくは前記鍛造のステップの間に形成される、請求項19に記載の方法。
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