JP5487439B2 - オイル流スロットを有するスカートを備えたピストン - Google Patents
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Description
この出願は、2007年8月13日に出願されその全体がこの明細書中に引用により援用される米国仮特許出願連続番号第60/955,423号の利益を主張する。
1. 技術分野
この発明は、概して内燃機関に関し、より具体的には、重負荷ディーゼルエンジンのためのピストンに関する。
内燃機関、特にディーゼルエンジンは、オイル消費が多く、これは望ましくない排気物質を招くことが知られている。加えて、オイル消費とともに、ピストンの表面上に、特に、環状リング溝の中も含めてトップランド領域にカーボン蓄積が起こる。したがって、カーボン蓄積によってリング移動が制約されることによって、適正に燃焼ガスを封止し、オイル消費を制御するリングの効果が次第に落ちることによって、オイルブローバイの増加と、エンジン性能の低下と、エンジン構成部品寿命の短縮と、排出物質の増加とがもたらされる。
この発明の1つの局面に従って構築された内燃機関のためのエンジンは、上側クラウン部を有し、1対のピンボスが、上側クラウン部から垂下しており、横方向に間隔を置いて配置された1対のスカート部と一体に接合されている。スカート部の各々は、スカート部を貫通して、スカート部の外側面とスカート部と部分的に境を接する内側空洞との間に流体連通を提供するスロットを有する。スロットは、ピストン往復運動の方向を概ね横断して延在する上側端縁および下側端縁と、上側端縁と下側端縁との間に延在する側部とを有する。上側端縁および下側端縁は、輪郭成形され、独自開発形状を有して、層状かつ概ね均一なオイルの流れおよび分布をピストンの外側面に亘ってピストンの1サイクルに亘って促進する。輪郭成形された形状は、それによってオイル流を少なくともいくらかピストンの空洞の中に向け、その一方でピストンの外部の所望の流体力学的オイル膜を維持もする。
図面をより詳細に参照して、図1および図2には、ディーゼルエンジンなどの内燃機関のシリンダボア(図示せず)における往復運動のための、この発明の1つの現在好ましい実施例に従って構築されたピストン10が示されている。ピストン10は鋳造か鍛造かのいずれかまたは任意の他の製造プロセスによる本体12を有し、中心軸14に沿って延在し、この中心軸に沿ってピストン10はシリンダボア中を往復運動する。本体12は、例として、下側クラウン18に接合された上側クラウン16を有し、下側クラウンが1対のピンボス20を有し、ピンボスが上側クラウンから垂下して、中心軸14を概ね横断して延在するピン穴軸24に沿って位置合せされ横方向に間隔を置いて配置されたピン穴22を提供しているとして表わされているが、これに限定されない。例として、ピンボス20は、横方向に間隔を置いて配置されたスカート部26に支柱部28を介して接合されることによって、スカート部26がピンボス20と一体材料として形成されたいわゆる「モノブロック」ピストンを形成するが、これに限定されない。スカート部26は、ピン穴軸24に沿って互いから直径方向に間隔を置いて配置されており、シリンダボアとの協働のために輪郭成形された凸状の外側面30を有して、ピストンがシリンダボアを通って往復運動するときピストン10を所望の配向に維持する。往復運動中、流体力学的オイル膜がスカート部26の外側面30とシリンダボアの壁との間に形成され、維持されて、その間の動摩擦を最小化する。所望の流体力学的オイル膜厚およびオイルの分布をスカート部26の外側面30の端から端まで維持しやすくするために、貫通スロットまたは開口部32がスカート部26に形成されている。開口部32は、機械加工、打ち抜き、鍛造もしくは鋳造工程、または任意の他のプロセスなどにおいて、意図される用途に所望されるようにさまざまな形状および大きさに形成されて、スカート部26の外側面30とスカート部26間に形成された空洞34との間のオイルの所望の流体連通を提供することができる。
Claims (12)
- 上側クラウン部を有するピストン本体と、
前記上側クラウンから垂下しており、ピン穴軸に沿って互いに位置合せされたピン穴を有する1対のピンボスと、
前記ピン穴軸の対向する側に配置された1対のスカート部とを備え、前記スカート部の各々は、凸状外側面と、空洞に面した内側面とを有し、開口部が前記外側面と前記空洞との間の流体連通を提供しており、前記開口部は、前記スカート部の前記凸状外側面に、前記ピン穴軸を通って延在する水平平面より上に円周方向に延在する上側バンド部と、前記水平平面より下に円周方向に延在する凸状下側バンド部とを提供し、
前記開口部の各々は、そのそれぞれの前記スカート部の前記外側面の面積の20から80パーセントを占め、
前記開口部の上側および下側端縁は、それぞれ、前記スカート部の外側面から前記開口部の内側面まで延在する、滑らかな丸みの付いた面を有し、
前記滑らかな丸みの付いた面は、オイルが前記開口部を通って前記空洞の中へ進入することを促進する、ピストン。 - 前記開口部は、前記水平平面に概ね平行に延在する周辺上側端縁および周辺下側端縁と、前記水平平面を概ね横断して前記上側端縁と前記下側端縁との間に延在する周辺側方端縁とを有する、請求項1に記載のピストン。
- 前記上側端縁と前記下側端縁とは、前記スカート部の前記凸状外側面から前記空洞に向かって内方へ延在する同じ曲率半径を有する、請求項2に記載のピストン。
- 前記曲率半径を有する部分は、放物線形状である、請求項3に記載のピストン。
- 前記上側端縁と前記下側端縁とは、前記周辺側方端縁間に延在する同じ曲率半径を有する、請求項3に記載のピストン。
- 前記上側端縁と前記下側端縁とは、前記周辺側方端縁間に延在する異なる曲率半径を有する、請求項3に記載のピストン。
- 前記上側端縁と前記下側端縁とは、前記スカート部の前記凸状外側面から前記空洞に向かって内方へ延在する異なる曲率半径を有する、請求項2に記載のピストン。
- 前記曲率半径を有する部分のうち少なくとも1つは、放物線形状である、請求項7に記載のピストン。
- 前記上側端縁と前記下側端縁とは、前記側方端縁間に延在する同じ曲率半径を有する、請求項7に記載のピストン。
- 前記上側端縁と前記下側端縁とは、前記側方端縁間に延在する異なる曲率半径を有する、請求項7に記載のピストン。
- 前記スカート部は、前記ピンボスと一体型の材料として構築されている、請求項1に記載のピストン。
- 前記ピストンは、モノブロックピストンである、請求項11に記載のピストン。
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