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JP2019052628A - piston - Google Patents

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JP2019052628A
JP2019052628A JP2017179031A JP2017179031A JP2019052628A JP 2019052628 A JP2019052628 A JP 2019052628A JP 2017179031 A JP2017179031 A JP 2017179031A JP 2017179031 A JP2017179031 A JP 2017179031A JP 2019052628 A JP2019052628 A JP 2019052628A
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JP
Japan
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piston
back surface
crown
ring portion
cooling channel
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Pending
Application number
JP2017179031A
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Japanese (ja)
Inventor
慎司 上野
Shinji Ueno
慎司 上野
宗孝 桐村
Munetaka Kirimura
宗孝 桐村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Motors Corp filed Critical Mitsubishi Motors Corp
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  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

【課題】冷却効率に優れたクーリングチャンネルを備え、鋳巣の発生を未然に防止できて、さらに溶接加工やドリル加工を省略できる、生産性に優れたピストンを提供する。【解決手段】ピストン10は、クラウン部11と、クーリングチャンネル15と、を備えている。クラウン部11は、内燃機関1の燃焼室9を区画する冠面11Aと、裏面11Bと、を有している。クーリングチャンネル15は、クラウン部11に鋳込まれた中空金属管20の管内に区画されている。中空金属管20は、一体成形されたC環部23と、第1端部21と、第2端部22と、を有している。C環部23は、冠面11Aと裏面11Bとの間に配置されている。第1及び第2端部21,22は、C環部23から裏面11Bに向かってそれぞれ湾曲している。【選択図】図2A piston with excellent productivity, which has a cooling channel with excellent cooling efficiency, can prevent the formation of a cast hole, and can omit welding and drilling. A piston includes a crown portion and a cooling channel. The crown portion 11 has a crown surface 11A that partitions the combustion chamber 9 of the internal combustion engine 1 and a back surface 11B. The cooling channel 15 is partitioned in a hollow metal tube 20 cast into the crown portion 11. The hollow metal tube 20 includes an integrally formed C ring portion 23, a first end portion 21, and a second end portion 22. The C ring portion 23 is disposed between the crown surface 11A and the back surface 11B. The first and second end portions 21 and 22 are curved from the C ring portion 23 toward the back surface 11B. [Selection] Figure 2

Description

本発明は、クーリングチャンネルを備えたピストンに関する。   The present invention relates to a piston provided with a cooling channel.

内燃機関は、ピストンの往復運動をクランクシャフトに伝達し、回転駆動力として出力する。燃焼室内は高温になるため、ピストンが加熱される。ピストンが過剰に加熱されると、ピストンの摩耗や内燃機関のノッキングが発生しやすくなる。そのため、ピストンにクーリングチャンネルを設けて、ピストン内にオイルジェットからの潤滑油を流通させてピストンを冷却することが知られている。   The internal combustion engine transmits the reciprocating motion of the piston to the crankshaft and outputs it as a rotational driving force. Since the combustion chamber becomes hot, the piston is heated. When the piston is heated excessively, piston wear and internal combustion engine knocking are likely to occur. For this reason, it is known to provide a cooling channel in the piston and to cool the piston by circulating lubricating oil from an oil jet in the piston.

クーリングチャンネルは、例えば、塩や砂を固めた中子をピストンに鋳込んだのち、中子を分解して除去すれば形成できる。しかしながら、製造工程において中子に亀裂が生じることがある。中子の亀裂にアルミ溶湯が入り込むと、ピストンが不良品になって歩留りが低下する。加えて、ピストンにドリルで孔をあけて潤滑油の入口及び出口を形成し、それらの孔から中子を抜き取る工程にも時間がかかる。   The cooling channel can be formed, for example, by casting a core hardened with salt or sand into a piston and then disassembling and removing the core. However, cracks may occur in the core during the manufacturing process. If molten aluminum enters the cracks in the core, the piston becomes defective and the yield decreases. In addition, it takes time to drill holes in the piston to form the inlet and outlet of the lubricating oil and to remove the core from these holes.

そこで、特許文献1の図7、特許文献2の図3、特許文献3の図19等が参照されるように、耐摩環に断面がU字の板金を溶接して、耐摩環と板金との間にクーリングチャンネルを設けたピストンが提案されている。ピストンの外周面には耐摩耗性に優れた耐摩環が鋳込まれる。クーリングチャンネル付きの耐摩環を鋳込み、ピストンが冷えて固まったらクーリングチャンネルにドリルで孔をあけて潤滑油の入口及び出口を形成する。   Therefore, as shown in FIG. 7 of Patent Document 1, FIG. 3 of Patent Document 2, FIG. 19 of Patent Document 3, and the like, a metal plate having a U-shaped cross section is welded to the wear-resistant ring, Pistons with a cooling channel between them have been proposed. A wear-resistant ring with excellent wear resistance is cast on the outer peripheral surface of the piston. A wear ring with a cooling channel is cast, and when the piston cools and hardens, a hole is drilled in the cooling channel to form an inlet and an outlet for the lubricating oil.

しかしながら、特許文献1乃至3に記載のピストンでは、耐摩環の上縁及び下縁の全周に亘って板金を溶接しなければならないため加工コストが嵩む。クーリングチャンネル内に閉じ込められたガスがピストンを鋳造する際に加熱されて膨張するため、耐摩環と板金との間に溶接不良があった場合に、不良箇所からガスが漏れてピストン内に鋳巣が発生するおそれもある。   However, in the pistons described in Patent Documents 1 to 3, since the sheet metal must be welded over the entire circumference of the upper edge and the lower edge of the wear-resistant ring, the processing cost increases. Since the gas trapped in the cooling channel is heated and expanded when casting the piston, if there is a poor weld between the wear-resistant ring and the sheet metal, the gas leaks from the defective part and casts into the piston. May occur.

特開2010−144580号公報JP 2010-144580 A 特開2010−96022号公報JP 2010-96022 A 特開2009−215978号公報JP 2009-215978 A

中子をピストンに鋳込む場合、中子の亀裂に起因した歩留りの低下がある。また、中子の除去に工数がかかる。クーリングチャンネル付き耐摩環をピストンに鋳込む場合、クーリングチャンネルの溶接にコストが嵩む。溶接不良に起因した鋳巣等の不具合もある。ドリルで孔をあけて潤滑油の入口及び出口を形成する場合、ドリル加工に工数がかかる。加えて、直線状の貫通孔が形成されるため、貫通孔とクーリングチャンネルとが直交する両者の境目で曲率が大きく変化して流路抵抗が大きくなる。流路抵抗が大きいと、潤滑油の一部がクーリングチャンネルに導入されずに跳ね返ってしまう。   When the core is cast into the piston, there is a decrease in yield due to the crack in the core. Moreover, it takes time to remove the core. When a wear-resistant ring with a cooling channel is cast into the piston, the cost for welding the cooling channel increases. There are also defects such as cast holes due to poor welding. When a hole is formed with a drill to form an inlet and an outlet for the lubricating oil, man-hours are required for drilling. In addition, since a straight through-hole is formed, the curvature greatly changes at the boundary between the through-hole and the cooling channel and the flow path resistance increases. If the flow path resistance is large, part of the lubricating oil will bounce off without being introduced into the cooling channel.

本発明の目的は、流路抵抗が小さく冷却効率に優れたクーリングチャンネルを備え、クーリングチャンネルに閉じ込められたガスに起因する鋳巣の発生を未然に防止できて、さらに溶接加工やドリル加工を省略できる、生産性に優れたピストンを提供することにある。   The object of the present invention is to provide a cooling channel with low flow resistance and excellent cooling efficiency, which can prevent the formation of cast holes due to gas confined in the cooling channel, and further eliminates welding and drilling. An object of the present invention is to provide a piston that is excellent in productivity.

一実施形態において、ピストンは、クラウン部と、クーリングチャンネルと、を備えている。クラウン部は、内燃機関の燃焼室を区画する冠面と、該冠面とは反対側の裏面と、を有している。クーリングチャンネルは、クラウン部に鋳込まれた中空金属管の管内に区画されている。裏面に向かって噴射された潤滑油が、クーリングチャンネルを流通する。中空金属管は、C環部と、第1端部と、第2端部と、を有している。C環部、第1端部及び第2端部は、一体成形されている。C環部は、冠面と裏面との間に配置されている。第1端部は、C環部の一端に連続している。第2端部は、C環部の他端に連続している。第1端部及び第2端部は、C環部から裏面に向かってそれぞれ湾曲している。   In one embodiment, the piston includes a crown portion and a cooling channel. The crown portion has a crown surface that defines a combustion chamber of the internal combustion engine, and a back surface opposite to the crown surface. The cooling channel is defined in a hollow metal tube cast into the crown portion. Lubricating oil injected toward the back surface circulates through the cooling channel. The hollow metal tube has a C ring portion, a first end portion, and a second end portion. The C ring portion, the first end portion and the second end portion are integrally formed. The C ring portion is disposed between the crown surface and the back surface. The first end portion is continuous with one end of the C ring portion. The second end portion is continuous with the other end of the C ring portion. The first end and the second end are curved from the C-ring toward the back.

本発明のピストンによれば、クーリングチャンネルを一体成形の中空金属管で形成し、中子の除去や耐摩環の溶接を省略できる。ドリル加工も必須ではなくなる。第1及び第2端部からクーリングチャンネル内のガスをピストンの外部に逃がして鋳巣の発生を未然に防止できる。そのため、不具合の発生を抑制しつつ工数を削減してピストンの生産性を向上できる。また、第1及び第2端部が湾曲していて流路抵抗が小さい。クーリングチャンネルの冷却効率を向上できる。   According to the piston of the present invention, the cooling channel is formed by an integrally formed hollow metal tube, so that removal of the core and welding of the wear-resistant ring can be omitted. Drilling is no longer essential. The gas in the cooling channel can escape from the first and second end portions to the outside of the piston, thereby preventing the formation of a cast hole. Therefore, it is possible to improve the productivity of the piston by reducing the number of steps while suppressing the occurrence of defects. Further, the first and second end portions are curved and the flow path resistance is small. The cooling efficiency of the cooling channel can be improved.

図1は、内燃機関の概略的な構成を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an internal combustion engine. 図2は、第1実施形態のピストンの一例を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view illustrating an example of the piston according to the first embodiment. 図3は、図2に示されたピストンの底面図である。FIG. 3 is a bottom view of the piston shown in FIG. 図4は、図3中のF4−F4線に沿う断面図である。4 is a cross-sectional view taken along line F4-F4 in FIG. 図5は、第1実施形態の変形例を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a modification of the first embodiment. 図6は、第2実施形態のピストンの一例を示す底面図である。FIG. 6 is a bottom view showing an example of the piston of the second embodiment. 図7は、第3実施形態のピストンの一例を示す底面図である。FIG. 7 is a bottom view showing an example of the piston of the third embodiment. 図8は、図7中の矢印F8の方向から見た側面図である。FIG. 8 is a side view seen from the direction of arrow F8 in FIG. 図9は、図7中の矢印F9の方向から見た側面図である。FIG. 9 is a side view seen from the direction of arrow F9 in FIG.

本発明のピストン10について、図1から図9を参照して説明する。主に図2を参照して説明するが、ピストン10は、クラウン部11に鋳込まれた中空金属管20を備えている。中空金属管20の管内は、クーリングチャンネル15として区画されている。中空金属管20は、第1端部21と、第2端部22と、C環部23と、を有している。   The piston 10 of the present invention will be described with reference to FIGS. As will be described mainly with reference to FIG. 2, the piston 10 includes a hollow metal tube 20 cast into the crown portion 11. The inside of the hollow metal tube 20 is partitioned as a cooling channel 15. The hollow metal tube 20 has a first end portion 21, a second end portion 22, and a C ring portion 23.

第1端部21、第2端部22及びC環部23は、一体成形されていて滑らかに連続している。C環部23は、クラウン部11の冠面11Aと裏面11Bとの間に配置されている。第1及び第2端部21,22は、C環部23から裏面11Bに向かってそれぞれ湾曲しており、先端21E,22Eが裏面11Bからピストン10の外部に露出している。なお、第1及び第2端部21,22近傍の裏面11Bは、平坦でもよいし、第1及び第2端部21,22に合わせて凹部17を設けてもよい。   The first end portion 21, the second end portion 22, and the C ring portion 23 are integrally formed and are smoothly continuous. The C ring portion 23 is disposed between the crown surface 11A and the back surface 11B of the crown portion 11. The first and second end portions 21 and 22 are curved from the C ring portion 23 toward the back surface 11B, respectively, and the tips 21E and 22E are exposed from the back surface 11B to the outside of the piston 10. In addition, the back surface 11B in the vicinity of the first and second end portions 21 and 22 may be flat, or the concave portion 17 may be provided in accordance with the first and second end portions 21 and 22.

曲成した中空金属管20を用いる本発明は、第1端部21、第2端部22及びC環部23が一体成形されていて隙間を生じないため、溶接不良の箇所からガスが漏れるおそれがない。耐摩環に断面がU字の板金を溶接するコストも削減できる。第1及び第2端部21,22が裏面11Bに向かって滑らかに湾曲しているため、クーリングチャンネル15の流路抵抗を小さくできる。潤滑油をクーリングチャンネル15に円滑に導入して、ピストン10の冷却効率を向上できる。   In the present invention using the bent hollow metal tube 20, the first end portion 21, the second end portion 22, and the C ring portion 23 are integrally formed so as not to form a gap. There is no. The cost of welding a U-shaped sheet metal to the wear-resistant ring can also be reduced. Since the first and second end portions 21 and 22 are smoothly curved toward the back surface 11B, the flow path resistance of the cooling channel 15 can be reduced. Lubricating oil can be smoothly introduced into the cooling channel 15 to improve the cooling efficiency of the piston 10.

中空金属管20の先端21E,22Eがピストン10の裏面11Bから外部に連通しているため、ピストン10を鋳造するとき、管内のガスを裏面11Bに面した金型100に逃がしてガスによる鋳巣の発生を未然に防止できる。さらに、当初から開口している先端21E,22Eを潤滑油の入口15INや出口15OUTとしてそのまま使用できるため、後からドリルで貫通孔をあける必要がなくなり工数を削減できる。以下、各構成について詳しく説明する。 Since the tips 21E and 22E of the hollow metal tube 20 communicate with the outside from the back surface 11B of the piston 10, when the piston 10 is cast, the gas in the tube escapes to the mold 100 facing the back surface 11B, and the cast hole by the gas Can be prevented in advance. Furthermore, the tip is open from the beginning 21E, since it can be used 22E as inlet 15 IN and the outlet 15 OUT of the lubricating oil can be reduced the number of steps it is not necessary to open the through-hole in the drill later. Hereinafter, each configuration will be described in detail.

図1は、内燃機関1の概略的な構成を示す断面図である。図1に示すように、内燃機関1は、例えば、シリンダブロック2と、シリンダブロック2に収納されたピストン10、クランクシャフト4、コンロッド5と、を備えている。実施形態の説明の便宜上、シリンダブロック2に組み付けられたピストン10の往復運動を基準に下死点側を「下」、下死点側とは反対側を「上」と定義する。内燃機関1を傾けて配置する場合、「上」及び「下」は重力方向と必ずしも一致しない。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the internal combustion engine 1. As shown in FIG. 1, the internal combustion engine 1 includes, for example, a cylinder block 2, a piston 10 accommodated in the cylinder block 2, a crankshaft 4, and a connecting rod 5. For convenience of description of the embodiment, the bottom dead center side is defined as “lower” and the opposite side from the bottom dead center side is defined as “up” based on the reciprocating motion of the piston 10 assembled to the cylinder block 2. When the internal combustion engine 1 is disposed at an inclination, “upper” and “lower” do not necessarily coincide with the direction of gravity.

ピストン10は、シリンダブロック2の上部に形成されたシリンダボア6に組み付けられている。クランクシャフト4は、シリンダブロック2の下部に形成されたクランクケース7に組み付けられている。クランクケース7には、クランクシャフト4と干渉しない位置にオイルジェット8が設けられている。オイルジェット8は、図1中に矢印Lで示すようにピストン10に向けて潤滑油を噴射する。ピストン10とクランクシャフト4とは、コンロッド5によって互いに連結されている。   The piston 10 is assembled to a cylinder bore 6 formed at the top of the cylinder block 2. The crankshaft 4 is assembled to a crankcase 7 formed at the lower part of the cylinder block 2. The crankcase 7 is provided with an oil jet 8 at a position that does not interfere with the crankshaft 4. The oil jet 8 injects lubricating oil toward the piston 10 as indicated by an arrow L in FIG. The piston 10 and the crankshaft 4 are connected to each other by a connecting rod 5.

[第1実施形態]
図2は、第1実施形態のピストン10の一例を示す斜視図である。図2に示すように、ピストン10は、クラウン部11と、ピンボス12と、スカート部13と、サイドウォール部14と、クーリングチャンネル15と、を備えている。クラウン部11は、冠面11Aと、冠面11Aとは反対側の裏面11Bと、冠面11A及び裏面11Bを繋ぐ外周面11Cと、を有している。
[First Embodiment]
FIG. 2 is a perspective view showing an example of the piston 10 of the first embodiment. As shown in FIG. 2, the piston 10 includes a crown portion 11, a pin boss 12, a skirt portion 13, a sidewall portion 14, and a cooling channel 15. The crown portion 11 has a crown surface 11A, a back surface 11B opposite to the crown surface 11A, and an outer peripheral surface 11C that connects the crown surface 11A and the back surface 11B.

冠面11Aは、シリンダブロック2のシリンダボア6とともに、図1に示された内燃機関1の燃焼室9を区画する。外周面11Cには、ピストン溝16が形成されている。外周面11Cに耐摩環を鋳込んで該耐摩環にピストン溝16を形成してもよい。耐摩環は、クラウン部11よりも耐摩耗性に優れた金属から円環状に形成される。   The crown surface 11A, together with the cylinder bore 6 of the cylinder block 2, partitions the combustion chamber 9 of the internal combustion engine 1 shown in FIG. A piston groove 16 is formed on the outer peripheral surface 11C. A piston groove 16 may be formed in the wear-resistant ring by casting a wear-resistant ring on the outer peripheral surface 11C. The wear-resistant ring is formed in an annular shape from a metal having higher wear resistance than the crown portion 11.

裏面11Bは、燃焼室9とは反対側に位置している。裏面11Bには、一対のピンボス12が互いに対向して配置されている。ピンボス12には、ピン孔12Aが同心軸上にそれぞれ形成されている。スカート部13は、クラウン部11の外周縁から燃焼室9とは反対側に向かってそれぞれ延びている。   The back surface 11 </ b> B is located on the side opposite to the combustion chamber 9. A pair of pin bosses 12 are arranged opposite to each other on the back surface 11B. Each pin boss 12 has a pin hole 12A formed on a concentric shaft. The skirt portion 13 extends from the outer peripheral edge of the crown portion 11 toward the side opposite to the combustion chamber 9.

サイドウォール部14は、ピンボス12の周囲に広がりスカート部13と連続している。クラウン部11の内部には、クーリングチャンネル15が形成されている。クーリングチャンネル15は、裏面11Bに開口した潤滑油の入口15IN及び出口15OUTを有している。 The sidewall portion 14 extends around the pin boss 12 and is continuous with the skirt portion 13. A cooling channel 15 is formed inside the crown portion 11. The cooling channel 15 has a lubricating oil inlet 15 IN and an outlet 15 OUT opened to the back surface 11B.

入口15INは、図1に示されたオイルジェット8のノズルの先端に対向している。オイルジェット8から噴射された潤滑油は、入口15INからクーリングチャンネル15に導入される。導入された潤滑油は、クーリングチャンネル15内を流通してピストン10を冷却した後、出口15OUTから排出されてクランクケース7底部のオイル溜まりに落下する。 The inlet 15IN faces the tip of the nozzle of the oil jet 8 shown in FIG. The lubricating oil injected from the oil jet 8 is introduced to the cooling channel 15 from the inlet 15 IN. The introduced lubricating oil flows through the cooling channel 15 to cool the piston 10, and then is discharged from the outlet 15 OUT and falls into the oil reservoir at the bottom of the crankcase 7.

本実施形態のピストン10は、図2に示すように、クラウン部11に鋳込まれた中空金属管20を備えている。中空金属管20の管内は、クーリングチャンネル15として区画されている。中空金属管20は、第1端部21と、第2端部22と、C環部23と、を有している。C環部23は、冠面11Aと裏面11Bとの間に配置され、ピストン10の周方向に延びる中空円環状に形成されている。より詳しくは、C環部23は、一端及び他端の間で円環が閉じておらず、燃焼室9から見てC字状に形成されている。   As shown in FIG. 2, the piston 10 of this embodiment includes a hollow metal tube 20 cast into the crown portion 11. The inside of the hollow metal tube 20 is partitioned as a cooling channel 15. The hollow metal tube 20 has a first end portion 21, a second end portion 22, and a C ring portion 23. The C ring portion 23 is disposed between the crown surface 11 </ b> A and the back surface 11 </ b> B and is formed in a hollow annular shape extending in the circumferential direction of the piston 10. More specifically, the C ring portion 23 is not closed between one end and the other end, and is formed in a C shape when viewed from the combustion chamber 9.

ピストン10が高温になると、ピストン溝16が摩耗しやすくなる。C環部23は、例えばピストン溝16に沿って配置されている。耐摩環にピストン溝16を形成する場合、耐摩環の内周面とC環部の外周面とを固定してもよい。内燃機関1がディーゼルエンジンの場合、冠面11Aにディーゼル燃料の燃焼を促進するキャビティ9A(図1に示す)が形成される。キャビティ9Aの縁は高温環境下で摩耗しやすいため、C環部23をキャビティ9Aの近傍に配置してもよい。   When the piston 10 becomes high temperature, the piston groove 16 is easily worn. The C ring portion 23 is disposed along the piston groove 16, for example. When the piston groove 16 is formed in the wear-resistant ring, the inner peripheral surface of the wear-resistant ring and the outer peripheral surface of the C ring portion may be fixed. When the internal combustion engine 1 is a diesel engine, a cavity 9A (shown in FIG. 1) that promotes combustion of diesel fuel is formed on the crown surface 11A. Since the edge of the cavity 9A is easily worn in a high temperature environment, the C ring portion 23 may be disposed in the vicinity of the cavity 9A.

第1端部21は、C環部23の一端に連続している。第2端部22は、C環部23の他端に連続している。第1及び第2端部21,22は、C環部23から裏面11Bに向かってそれぞれ湾曲している。第1及び第2端部21,22の先端21E,22Eは、クラウン部11の裏面11Bからピストン10の外部に露出している。   The first end portion 21 is continuous with one end of the C ring portion 23. The second end portion 22 is continuous with the other end of the C ring portion 23. The first and second end portions 21 and 22 are curved from the C ring portion 23 toward the back surface 11B. The tips 21E and 22E of the first and second end portions 21 and 22 are exposed to the outside of the piston 10 from the back surface 11B of the crown portion 11.

中空金属管20は、例えば直管の中空金属管を曲成して形成できる。第1端部21、第2端部22及びC環部23は、一体成形されていて滑らかに連続している。なお、第1及び第2端部21,22は、略同一の形状及び機能を有している。そのため、代表して第1端部21を詳しく説明し、第2端部22については重複する説明を省略することがある。   The hollow metal tube 20 can be formed, for example, by bending a straight hollow metal tube. The first end portion 21, the second end portion 22, and the C ring portion 23 are integrally formed and are smoothly continuous. The first and second end portions 21 and 22 have substantially the same shape and function. Therefore, the first end portion 21 will be described in detail as a representative, and the duplicate description of the second end portion 22 may be omitted.

図3は、図2に示されたピストン10の底面図である。図4は、図3中のF4−F4線に沿う断面図である。図4において、説明のために裏面11Bに転写される金型100を一部切り欠いて示している。図5は、図4に示された第1端部21の変形例である。第1端部21の先端21Eは、クラウン部11の裏面11Bからピストン10の外部に露出している。クラウン部11の裏面11Bは、図4に示すように、平坦であってもよいし、図5に示すように凹部17を設けてあってもよい。凹部17は、第1端部21の中心軸の延長線上に位置している。   FIG. 3 is a bottom view of the piston 10 shown in FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line F4-F4 in FIG. In FIG. 4, the mold 100 transferred to the back surface 11 </ b> B is partially cut away for explanation. FIG. 5 is a modification of the first end 21 shown in FIG. The distal end 21 </ b> E of the first end portion 21 is exposed to the outside of the piston 10 from the back surface 11 </ b> B of the crown portion 11. The back surface 11B of the crown part 11 may be flat as shown in FIG. 4, or may be provided with a recess 17 as shown in FIG. The concave portion 17 is located on an extension line of the central axis of the first end portion 21.

図4に示す例では、第1端部21の先端21Eは、C環部23よりも拡径に形成されている。先端21Eが拡径であると、オイルジェット8から噴射された潤滑油をC環部23に導入しやすくなる。裏面11Bに凹部17を設ける場合、オイルジェット8に対向する凹部17をすり鉢状に形成してもよい。   In the example shown in FIG. 4, the distal end 21 </ b> E of the first end portion 21 is formed with a larger diameter than the C ring portion 23. If the tip 21E has an enlarged diameter, the lubricating oil injected from the oil jet 8 can be easily introduced into the C ring portion 23. When the concave portion 17 is provided on the back surface 11B, the concave portion 17 facing the oil jet 8 may be formed in a mortar shape.

図4及び図5に示すように、金型100は、中空金属管20に挿入される位置決めピン110を備えている。位置決めピン110は通気口110Aを有しており、ピストン10を鋳造する際には、中空金属管20の管内のガスが膨張してもピストン10の外部に逃がすことができる。図5に示す例では、金型100は、凹部17に転写される凸部120をさらに備えている。凸部120は、位置決めピン110の基端に設けられ、位置決めピン110よりも拡径に形成されている。   As shown in FIGS. 4 and 5, the mold 100 includes a positioning pin 110 that is inserted into the hollow metal tube 20. The positioning pin 110 has a vent hole 110 </ b> A, and when casting the piston 10, even if the gas in the hollow metal tube 20 expands, it can escape to the outside of the piston 10. In the example shown in FIG. 5, the mold 100 further includes a convex portion 120 that is transferred to the concave portion 17. The convex portion 120 is provided at the proximal end of the positioning pin 110 and has a diameter larger than that of the positioning pin 110.

以上のように構成された本実施形態のピストン10は、クラウン部11に鋳込まれた中空金属管20を備えている。クーリングチャンネル15に曲成した中空金属管20を用いるため、耐摩環に断面がU字の板金を溶接するコストを削減できる。しかも、第1端部21、第2端部22及びC環部23が一体成形されていて隙間を生じないため、溶接不良の箇所からガスが漏れるおそれがない。   The piston 10 of the present embodiment configured as described above includes a hollow metal tube 20 cast into the crown portion 11. Since the hollow metal tube 20 bent in the cooling channel 15 is used, the cost of welding a sheet metal having a U-shaped cross section to the wear-resistant ring can be reduced. In addition, since the first end portion 21, the second end portion 22, and the C-ring portion 23 are integrally formed and no gap is formed, there is no possibility that gas leaks from a place with poor welding.

仮に、ドリルで孔をあけて潤滑油の入口及び出口を形成する場合、ドリル加工に工数がかかる。また、貫通孔とクーリングチャンネルとが直交する両者の境目で曲率が大きく変化して流路抵抗が大きくなる。流路抵抗が大きいと、潤滑油の一部がクーリングチャンネルに導入されずに跳ね返ってしまう。本実施形態は、ドリル加工に起因するそれらの欠点を解消できる。   If a hole is formed with a drill to form an inlet and an outlet for lubricating oil, man-hours are required for drilling. In addition, the curvature greatly changes at the boundary between the through hole and the cooling channel at right angles to increase the flow resistance. If the flow path resistance is large, part of the lubricating oil will bounce off without being introduced into the cooling channel. This embodiment can eliminate those disadvantages resulting from drilling.

本実施形態は、C環部23から裏面11Bに向かって湾曲した第1及び第2端部21,22を備えている。第1端部21、第2端部22及びC環部23は、一体成形されていて滑らかに連続しているため、クーリングチャンネル15の流路抵抗を小さくできる。潤滑油をクーリングチャンネル15に円滑に導入して、ピストン10の冷却効率を向上できる。   The present embodiment includes first and second end portions 21 and 22 that are curved from the C ring portion 23 toward the back surface 11B. Since the first end portion 21, the second end portion 22, and the C-ring portion 23 are integrally molded and are smoothly continuous, the flow path resistance of the cooling channel 15 can be reduced. Lubricating oil can be smoothly introduced into the cooling channel 15 to improve the cooling efficiency of the piston 10.

本実施形態は、裏面11Bからピストン10の外部に露出した先端21E,22Eを備えている。中空金属管20の先端21E,22Eがピストン10の裏面11Bから外部に連通しているため、ピストン10を鋳造するとき、管内のガスを裏面11Bに面した金型100に逃がしてガスによる鋳巣の発生を未然に防止できる。さらに、当初から開口している先端21E,22Eを潤滑油の入口15INや出口15OUTとしてそのまま使用できるため、後からドリルで貫通孔をあける必要がなくなり工数を削減できる。 The present embodiment includes tips 21E and 22E exposed from the back surface 11B to the outside of the piston 10. Since the tips 21E and 22E of the hollow metal tube 20 communicate with the outside from the back surface 11B of the piston 10, when the piston 10 is cast, the gas in the tube is released to the mold 100 facing the back surface 11B, and the cavity is formed by the gas. Can be prevented in advance. Furthermore, the tip is open from the beginning 21E, since it can be used 22E as inlet 15 IN and the outlet 15 OUT of the lubricating oil can be reduced the number of steps it is not necessary to open the through-hole in the drill later.

次に図6乃至図9を参照して、第2及び第3実施形態のピストン10について説明する。なお、第1実施形態の構成と同一又は類似の機能を有する構成は、同一の符号を付して対応する第1実施形態の記載を参酌することとし、ここでの説明を省略する。また、その他の構成は、第1実施形態と同一である。   Next, with reference to FIG. 6 thru | or FIG. 9, the piston 10 of 2nd and 3rd embodiment is demonstrated. In addition, the structure which has the same or similar function as the structure of 1st Embodiment attaches | subjects the same code | symbol, considers description of 1st Embodiment corresponding, and abbreviate | omits description here. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

[第2実施形態]
図6は、第2実施形態のピストン10の一例を示す底面図である。第2実施形態は、第1及び端部21,22の少なくとも一方が、裏面11Bから突出している点が第1実施形態と異なる。突出した第1及び第2端部21,22は、真下を向いていてもよいし、ピストン10の中心軸すなわちピストン10が往復運動する上下方向に対して傾斜していてもよい。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a bottom view showing an example of the piston 10 of the second embodiment. The second embodiment is different from the first embodiment in that at least one of the first and end portions 21 and 22 protrudes from the back surface 11B. The protruding first and second end portions 21 and 22 may be directed downward, or may be inclined with respect to the central axis of the piston 10, that is, the vertical direction in which the piston 10 reciprocates.

図6に示す例では、第2端部22が裏面11Bから突出して、ピストン10の径方向内側に傾斜している。突出した第2端部22の先端22Eは、C環部23の中心軸が描く円よりも内側に位置し、ピン孔12Aに挿通されたピストンピン18に対向している。先端22Eから吐出される潤滑油を図6中に矢印Lで示す。   In the example shown in FIG. 6, the second end portion 22 protrudes from the back surface 11 </ b> B and is inclined inward in the radial direction of the piston 10. The protruding end 22E of the second end 22 is located on the inner side of the circle drawn by the central axis of the C ring portion 23 and faces the piston pin 18 inserted through the pin hole 12A. The lubricating oil discharged from the tip 22E is indicated by an arrow L in FIG.

第2実施形態によれば、第1及び第2端部21,22の長さや向きを自由に調整できるため、設計の自由度が向上する。例えば、図6に示すように第2端部22をピストン10の径方向内側に傾斜させると、第2端部22の先端22Eから吐出される潤滑油をピストンピン18に給油できる。ピストンピン18に付着する潤滑油の量を増やして内燃機関1の信頼性を向上させることができる。   According to the second embodiment, since the length and direction of the first and second end portions 21 and 22 can be freely adjusted, the degree of freedom in design is improved. For example, as shown in FIG. 6, when the second end 22 is inclined inward in the radial direction of the piston 10, lubricating oil discharged from the tip 22 </ b> E of the second end 22 can be supplied to the piston pin 18. The reliability of the internal combustion engine 1 can be improved by increasing the amount of lubricating oil adhering to the piston pin 18.

[第3実施形態]
図7は、第3実施形態のピストン10の一例を示す底面図である。第3実施形態は、クラウン部11が裏面11BからC環部23まで貫通した貫通孔19をさらに有している点が第1実施形態と異なる。貫通孔19は、一箇所であってもよいし、二箇所以上であってもよい。第3実施形態では、第1及び第2端部21,22に加えて、貫通孔19を有しているため、クーリングチャンネル15の入口15IN及び出口15OUTの数や配置を変更できるようになり、設計の自由度が向上する。
[Third Embodiment]
FIG. 7 is a bottom view showing an example of the piston 10 of the third embodiment. The third embodiment is different from the first embodiment in that the crown portion 11 further includes a through hole 19 penetrating from the back surface 11B to the C ring portion 23. The through-hole 19 may be one place or two or more places. In the third embodiment, in addition to the first and second end portions 21 and 22, because it has a through-hole 19, to be able to change the number and arrangement of the inlet 15 IN and the outlet 15 OUT cooling channel 15 Thus, the degree of freedom in design is improved.

図7は、第1及び第2端部21,22の先端21E,22Eを両端とも出口15OUTとして用い、出口15OUTとは反対側に貫通孔19をあけて入口15INを配置した一例である。ディーゼルエンジンは、ガソリンエンジンよりも均一にピストン10を冷却する必要があるが、図7に示すように、二箇所の出口15OUTからの距離が略同一になるように入口15INを配置すれば、入口15INに導入された潤滑油を均等に分配してピストン10を均一に冷却しやすくなる。 FIG. 7 shows an example in which the tips 21E and 22E of the first and second end portions 21 and 22 are used as the outlet 15 OUT at both ends, and the inlet 15 IN is arranged by opening the through hole 19 on the opposite side to the outlet 15 OUT. is there. The diesel engine needs to cool the piston 10 more uniformly than the gasoline engine. However, as shown in FIG. 7, if the inlets 15 IN are arranged so that the distances from the two outlets 15 OUT are substantially the same. , easily uniformly cool the piston 10 evenly distribute the lubricating oil introduced into the inlet 15 iN.

図8は、図7中の矢印F8の方向から見たピストン10であり、図9は、図7中の矢印F9の方向から見たピストン10である。図8及び図9に示すように、中空金属管20の第1及び第2端部21,22は、湾曲してC環部23に滑らかに連続しているのに対し、ドリル加工で形成した貫通孔19は、C環部23と直交している。   8 shows the piston 10 viewed from the direction of the arrow F8 in FIG. 7, and FIG. 9 shows the piston 10 viewed from the direction of the arrow F9 in FIG. As shown in FIGS. 8 and 9, the first and second end portions 21 and 22 of the hollow metal tube 20 are curved and smoothly connected to the C ring portion 23, whereas they are formed by drilling. The through hole 19 is orthogonal to the C ring portion 23.

第3実施形態は、入口15IN及び出口15OUTを合わせた三箇所以上の開口のうち、少なくとも二箇所の開口において流路が湾曲しているため、すべての開口が貫通孔19で構成されたクーリングチャンネルに比べて流路抵抗を小さくできる。オイルジェット8から噴射された潤滑油をクーリングチャンネル15に円滑に導入して冷却効率を向上させることができる。 In the third embodiment, since the flow path is curved in at least two of the three or more openings including the inlet 15 IN and the outlet 15 OUT , all the openings are configured by the through holes 19. The channel resistance can be reduced compared to the cooling channel. The lubricating oil injected from the oil jet 8 can be smoothly introduced into the cooling channel 15 to improve the cooling efficiency.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。例えば、中空金属管20は、二本以上であってもよい。中空金属管20の数に合わせてオイルジェット8の数を増やしてもよいし、オイルジェット8のノズルを分岐させて潤滑油を分配してもよい。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and equivalents thereof. For example, the hollow metal tube 20 may be two or more. The number of oil jets 8 may be increased in accordance with the number of hollow metal tubes 20, or the lubricating oil may be distributed by branching the nozzles of the oil jet 8.

1…内燃機関、8…オイルジェット、9…燃焼室、10…ピストン、11…クラウン部、11A…冠面、11B…裏面、12…ピンボス、15…クーリングチャンネル、17…凹部、18…ピストンピン、19…貫通孔、20…中空金属管、21…第1端部、21E…第1端部の先端、22…第2端部、22E…第2端部の先端、23…C環部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine, 8 ... Oil jet, 9 ... Combustion chamber, 10 ... Piston, 11 ... Crown part, 11A ... Crown surface, 11B ... Back surface, 12 ... Pin boss, 15 ... Cooling channel, 17 ... Recessed part, 18 ... Piston pin , 19 through hole, 20 hollow metal tube, 21 first end, 21E first end, 22 second end, 22E second end, 23 C ring.

Claims (7)

内燃機関の燃焼室を区画する冠面及び該冠面とは反対側の裏面を有したクラウン部と、
前記クラウン部に鋳込まれた中空金属管の管内に区画され、前記裏面に向かって噴射された潤滑油が流通するクーリングチャンネルと、を備え、
前記中空金属管は、一体成形されたC環部と、第1端部と、第2端部と、を有し、
前記C環部は、前記冠面と前記裏面との間に配置され、
前記第1端部及び前記第2端部は、前記C環部の一端及び他端にそれぞれ連続し、該C環部から前記裏面に向かってそれぞれ湾曲している、ピストン。
A crown portion having a crown surface defining a combustion chamber of the internal combustion engine and a back surface opposite to the crown surface;
A cooling channel which is partitioned in a hollow metal tube cast into the crown portion and through which lubricating oil injected toward the back surface flows,
The hollow metal tube has an integrally formed C ring portion, a first end portion, and a second end portion,
The C ring portion is disposed between the crown surface and the back surface,
The first end and the second end are respectively continuous with one end and the other end of the C ring portion, and are respectively curved from the C ring portion toward the back surface.
前記第1端部及び前記第2端部の先端は、前記裏面から外部に露出している、請求項1に記載のピストン。   2. The piston according to claim 1, wherein tips of the first end and the second end are exposed to the outside from the back surface. 前記裏面には、前記第1端部及び前記第2端部の延長線上に位置する凹部がそれぞれ形成されており
前記第1端部及び前記第2端部は、前記凹部の底から外部に露出している、請求項2に記載のピストン。
The back surface is formed with a recess located on an extension line of the first end and the second end, respectively, and the first end and the second end are exposed to the outside from the bottom of the recess. The piston according to claim 2.
前記第1端部の先端は、前記裏面に向かって潤滑油を噴射するオイルジェットに対向している、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のピストン。   The piston according to any one of claims 1 to 3, wherein a tip end of the first end portion faces an oil jet that injects lubricating oil toward the back surface. 前記第1端部の先端は、前記C環部よりも拡径に形成されている、請求項4に記載のピストン。   The piston according to claim 4, wherein a tip end of the first end portion is formed to have a larger diameter than the C ring portion. 前記裏面に設けられた一対のピンボスをさらに備え、
前記第2端部の先端は、前記一対のピンボスに挿通されたピストンピンに対向している、請求項1乃至5のいずれか一項に記載のピストン。
A pair of pin bosses provided on the back surface;
The piston according to any one of claims 1 to 5, wherein a tip end of the second end portion is opposed to a piston pin inserted through the pair of pin bosses.
前記クラウン部は、前記裏面から前記C環部まで貫通した貫通孔をさらに有している、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のピストン。   The piston according to any one of claims 1 to 3, wherein the crown portion further includes a through hole penetrating from the back surface to the C ring portion.
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