JP2022067640A - 内燃機関用ピストン及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関用ピストン、及びそのようなピストンの改良された又は少なくとも他の実施形態の製造方法であって、特に単純化されて費用効果の高い製造方法を提供する。【解決手段】本発明は内燃機関用のピストン１に関し、このピストン１は、軸方向２にピストンクラウンを有し、円周方向５に楕円コースをたどる最も半径方向外側のピストン外面１３と、環状溝を有するリング部とを備え、リング部は、ピストン外面１３に対して半径方向内側に動かされており、ピストン外面１３に対して半径方向内側にオフセットされたリング部外面１４を備える。リング部外面１４が円周方向５に回転対称なコースをたどるという点で、ピストン１の単純化された製造が成し遂げられる。さらに、このようなピストン１の製造方法に関する。【選択図】図２

Description

本発明は内燃機関用ピストンに関し、このピストンは、軸方向前側のピストンクラウンと、円周方向に楕円状に延びる最も半径方向外側のピストン外面とを備える。さらに、本発明は、このようなピストンを製造する方法に関する。

内燃機関用ピストンは、従来技術において完全に知られている。これらは、内燃機関の運転中、燃焼室内で燃焼中に生成されるエネルギーを、通常はクランクシャフトを介して、例えば自動車内の駆動装置に供給するために、ストローク移動を行う。このようなピストンは、関連するシリンダ内に受け入れられ、そのピストンは、軸方向前側にピストンクラウンを備え、燃焼室を区切る。

動作中のピストンのストローク調整時にピストンとシリンダとの間のシールを達成するために、少なくとも１つのピストンリングを採用することが知られている。この目的のために、ピストンは、それぞれのピストンリングに対して、外側に半径方向に開口した環状溝を備え、そこにピストンリングが受容される。

ピストンリングの荷重、ひいては動作中の環状溝の荷重に対処するために、このようなピストンは特に、ピストンクラウンに軸線方向に最も近くで隣接する環状溝内に、補強材としての環状キャリアをしばしば含み、ここで、環状キャリアは通常、ピストンの本体よりも高い硬度を有し、ここで、以下では、ピストン本体とも呼ばれる。ここで、軽金属製のピストン本体が知られている。

このようなピストンは、通常、鋳造法によって製造される。このようなピストンを鍛造することも知られている。ピストンの製造中に、環状溝が導入される前に、ブランクを機械加工することによって、シリンダに隣接するピストンの特に凹む最外面を最初に製造するのが通常である。この環状溝を製造する上で、バリが形成されるのが普通である。ピストンの作動中、このようなバリは、摩耗の増加及び機械的負荷の増加を招く。したがって、環状溝の関連するエッジに面取り部を導入することによって、そのようなバリを除去することが知られている。これに代えて又はこれに加えて、環状溝の領域を半径方向内側に移動させることが知られている。ここで、半径方向の移動はピストンクラウンから軸方向に離間し、通常は円周方向に閉じて延びる環状溝を含むリング部で行われる。ここで、リング部の半径方向の内側への移動を介してシリンダ壁との硬質環状キャリアの接触が阻止されるように、リング部は環状キャリアの上方に両側で軸方向に突出している。

ここで、リング部をピストンに設け、環状溝を導入するには、プロセスにおける別々の生産工程が必要であり、それらは、一般にピストン外面を製造するためのブランクの機械加工の後に行われる。

通常、鋳造又は鍛造されたブランクは、最初にピストン外面をプリフォームに製造するために旋回させさられる。これに続いて、リング部を製造するための半径方向の凹部が再び旋回することによって、プリフォームのピストン外面に加工される。これに続いて、環状溝が導入され、同様に面取りされ、従ってバリが除去される。したがって、ピストン自体の製造は、複数の製造工程を含む。

ストローク移動中のピストンの異なる荷重、特にピストンのいわゆる圧力側及び反圧力側を考慮に入れるために、ピストン外面を円周方向に楕円、特に楕円形に製造することが知られている。これにより、ピストン外面は円周方向に回転対称なコースをたどらない。このことは、ピストンの製造中に追加の労力を必要とする。例えば、楕円のピストン外面の製造中に、ブランクの旋回中に回転運動に振動を重畳させることが必要となり、このことは、それに対応してピストンの製造を複雑にする。さらに、このような機械加工は、対応する異なるツールの提供を必要とする。

上述のタイプのピストン及びその製造方法は、例えば、西独国特許出願公開第２００５６６３号明細書、旧東ドイツ国経済特許第１２４９３０号明細書及び独国特許発明第２６２０７１６号明細書により公知である。さらに、このようなピストン及びその製造方法は、２０１１年からのマーレ ジーエムビーエイチ（ＭＡＨＬＥ ＧｍｂＨ）の書籍「ピストン及びエンジン試験」及びニューラル（Ｎｕｒａｌ）による「ピストンマニュアル」で説明され、示されている。

本発明は、内燃機関用ピストン、及びそのようなピストンの改良された又は少なくとも他の実施形態の製造方法であって、特に単純化されて費用効果の高い製造を特徴とするものを示すことを目的とする。

本発明によれば、この目的は、独立請求項の主題によって解決される。有利な実施形態は、従属請求項の主題である。

本発明はピストンリングを受容するための環状溝の領域において、回転対称、すなわち円周方向に丸い、その他では円周方向に楕円形であるピストンの外面を形成するという一般的な考えに基づいている。したがって、環状溝の複雑な製造及び形成は、残りの楕円形の外面と比較して簡略化された費用対効果の良い方法で行われ得る。特に、以下においてリング部としても言及される環状溝を含む領域を形成するための加工工程は、、簡略化された方法で、特に旋回によって簡略化された方法で行われ得る。このことは、製造の簡略化に加えて、このようなピストンを製造するためのサイクル数の増加をももたらし、その結果、製造コストの低減をももたらす。

発明の考えによれば、ピストンは、軸方向の前側にピストンクラウンを備えている。ピストンの本体は、以下でピストン本体とも呼ばれ、ピストンの最も半径方向外側の外面を有し、当該外面は、以下でピストン外面とも呼ばれる。ピストン外面は、軸方向及び円周方向に延びている。さらに、ピストンは、ピストンクラウンから軸方向に離間して延び、優先的に閉じ、軸方向及び円周方向に延びるリング部を有する。ここで、リング部は、ピストンリングを受容するための環状溝を有する環状キャリアを備える。リング部ではピストン外面がリング部の外面に合流し、そのリング部の外面は、以下でリング部外面とも呼ばれる。したがって、リング部は、円周方向に延びる半径方向外側のリング部外面を有する。ここで、リング部外面は、ピストン外面に対して半径方向内側に動かされている。本発明によれば、ピストン外面は、円周方向に楕円状に形成されており、よって楕円状に延び、一方リング部外面は、円周方向に回転対称に形成されて回転対称に延びている。

ピストン外面の楕円コースと、リング部外面の回転対称コースとは、半径方向の全外面において、回転対称で丸いリング部外面が形成されなければ楕円形又は卵形に形成される結果となる。言い換えれば、回転対称のコースを通して、リング部外面は、外側半径を有し、この外側半径は、以下でリング部半径とも呼ばれ、円周方向に一定である。これと比べると、接触外面の外径は円周方向に沿って変化する。

好ましくは、ピストン外面が円周方向に卵形コースをたどる。したがって、接触外面は小さい外径と大きい外径とを有し、この外径は円周方向において、概して９０°だけ回され、すなわち、半径方向に、概して互いに対して横断して延びる。

好ましくは、且つ実用的には、二重リング部半径、ひいてはリング部外径は、常にピストン外面の外径よりも小さい。言い換えれば、リング部外面は、全周にわたってピストン外面に対して内側に向かって半径方向に動かされることが好ましく、かつ実用的である。

ここに記載されている方向は、ピストンクラウンが配置されている前側における軸方向に関するものである。軸方向は、関連するシリンダ内のピストンのストローク方向、又はピストンの長手方向中心の軸に対応することが好ましい。したがって、周知のように、円周方向は、軸方向に延びることに対応する。半径方向は、周知のように、軸方向に対して横断して延びる。

一般に、リング部がピストンクラウンから軸方向に離間しているのであれば、リング部は所望のようにピストン上に配置することができる。

好ましくは、リング部は、ピストンクラウンに軸方向に隣接する環状溝、すなわち、最上段の環状溝を含む。このことは、最上段の環状溝の領域ではピストンが回転対称に、そうでなければ楕円形に形成されることを意味する。

原理的に、ピストンは、当業者に環状ベルトとして知られるピストンの一部分の一部であり得る２つ以上の環状溝を備えることができる。換言すれば、リング部は、ピストンが２つ以上の環状溝を備える場合、ピストンが単一の環状溝を備えるか、又は環状ベルトの一部である場合に、環状ベルトを形成する。

有利には、環状キャリアがリング部においてピストン本体に受容され、好ましくはピストン外面から両側で軸方向に離間する。ここで、リング部の一部としての環状キャリアは、ピストン外面に対して半径方向内側に動かされて配置される。

好ましくは、環状キャリアは、リング部、特に環状溝の機械的安定化に役立つ。安定化は、動作中に大きな圧力を受けるリング部における寿命の増加をもたらす。さらに、その他の点で、環状キャリアは、ピストン、特にピストン本体を、より費用効果的に、かつ／又は重量低減された様式で形成することを可能にする。

したがって、ピストン本体は、軽金属から製造され、環状キャリアがピストン本体よりも高い硬度及び／又は大きな抵抗を有する材料から製造される場合が好ましい。特に、環状キャリアは、鉄材料で作られる。

有利な実施形態では、環状キャリアがリング部外面を部分的に形成する。これは、環状キャリアの半径方向外面が以下では環状キャリア外面とも呼ばれ、リング部外面の一部であることを意味する。ここで、環状キャリア外面は、両側でピストン外面に対して軸方向に離間している。これは、特に、環状キャリア外面の軸方向両側で、リング部外面の一部としてピストン本体の外面が、回転対称な環状キャリア外面と楕円状のピストン外面との間に配置されることを意味する。したがって、リング部は、部分的に環状キャリアによって形成され、部分的にピストン本体によって形成される。ここで、環状キャリアは、リング部の軸方向中央に配置されることが好ましい。

環状溝の半径方向の深さ、すなわち環状溝の半径方向内側の底からリング部外面までの半径方向の長さが円周方向に一定である実施形態が、好ましいと考えられる。これは、特に、前記長さが以下で環状溝の受容深さとも呼ばれ、リング部外面がそれぞれ回転対称に形成され、その結果、円周方向に丸く形成されることを意味する。これにより、ピストンの製造がさらに単純化される。

環状溝の半径方向内側の底とピストン外面との半径方向の距離が、以下で環状溝深さとも呼ばれ、円周方向に変動する実施形態が、好ましいと考えられる。ここで、環状溝は、回転対称、すなわち円周方向に円形又は非楕円形であることが好ましい。これは、ピストンの製造をさらに単純化することにつながる。

円周方向の環状溝深さの変動は、ピストン外面に対する環状溝深さの局所差に類似して推移する。ここで、環状溝深さは特に円周方向に周期的に推移する。

基本的には、環状溝に偶然に存在するバリと、関連するシリンダとの接触を避けるためには、リング部外面を半径方向内側に動かす配置が適切である。

また、関連するシリンダとの接触のリスク、及びその結果として対応する損傷及び／又は摩耗を回避するか、又は少なくともさらに低減するために、環状溝、ひいては環状溝の領域内における環状キャリアのバリ取りを行うことも考えられる。

ここで、バリ取りは、有利には、提供される面取りによって遂行される。したがって、環状溝は、互いに軸方向に対向して位置する２つのエッジによって、外側で軸方向に区切られる。エッジの少なくとも１つ、有利にはそれぞれのエッジは、面取り部を含む。

ここで、それぞれの面取り部の軸方向の高さは、優先的に円周方向に一定である。これは、特に、面取りを導入するためのピストンの回転対称な機械加工の結果である。したがって、ピストンを製造することは、このようにしてさらに簡単化される。

円周方向のピストン外面の楕円コース、及びリング部外面の回転対称コースにより、リング部外面とピストン外面との半径方向の距離は円周方向で変動する。この半径方向の距離は、以下でオフセットとも呼ばれる。

好ましくは、小さい外径に対するオフセットが少なくとも０．０１ｍｍ、特に好ましくは０．０１ｍｍと０．１ｍｍとの間、特に０．０２ｍｍと０．１ｍｍとの間である。これは、特に、全周にわたるオフセットが、少なくとも０．０１ｍｍと０．１ｍｍとの間、特に０．０２ｍｍと０．１ｍｍとの間であることを意味する。従って、環状キャリアと関連するピストンとの接触は、単純な製造で効果的に回避されるか、又は少なくとも低減される。同時に、これは、環状溝内に受容されたピストンリングが作動中に関連するシリンダと適切に接触し、かつ／あるいは、円周方向に変化する環状溝内におけるピストンリングの可能な受容が、適切に補償されるという結果をもたらす。したがって、これらの条件はそれぞれ、ピストン外面とは対照的に、回転対称なリング部外面、優先的にはリング部全体を形成するにもかかわらず、製造を単純化し、製造コストを低減するとともに、適切に高く信頼できるピストンの機能性をもたらす。

ピストンの他に、ピストンを製造する方法も本発明の範囲の一部であることを理解されたい。

ピストンを製造するために、最初にブランクが準備される。有利には、ブランクは、実質的に円筒形の形状を有し、有利には鋳造される。ブランクを鍛造することも考えられる。

リング部外面及びピストン外面の機械加工は、それぞれの場合に旋回の方法によって行うことが好ましい。ブランクは、環状キャリアを有するリング部に、円周方向に回転対称のコースに従う半径方向の凹部を導入するために、回転対称に機械加工される。内側に動かされた凹部は、将来のピストンのリング部外面を含むことが好ましい。これにより、ピストンのプリフォームが製造される。プリフォームの外面は、ピストンを製造するために機械加工され、その結果、リング部の外側の外面は円周方向に楕円コースに従い、従って楕円形状を有する。有利には、楕円形の外面が、ピストンのピストン外面の将来の楕円形状に対応する。

優先的に、環状溝はプリフォームに導入される。環状溝として、リング部外面が同時にプリフォームに規定される。

環状溝の導入は、凹部、特に環状キャリアで環状溝の溝切りをすることにより優先的に行う。この目的のために、以下で溝切りナイフとも呼ばれる溝切りツールが実際に使用される。上述のように、環状溝の導入は溝切りナイフを環状キャリア内に送り込み、溝切りナイフとプリフォームとの間で回転対称に旋回させることにより行われる。

任意に、環状溝のエッジは、それぞれのエッジ上に面取り部を形成するために面取りできる。有利には、面取りはツールに対してプリフォームを回転対称に回転させることによって行われ、このツールは、以下で面取りナイフとも呼ばれる。

有利には、面取り部は、環状溝に半径方向外側で軸方向両側に導入される。この目的のために、同じ面取りナイフが同時に使用される。これは、同じ面取りナイフを用いて、面取り部がそれぞれ両方のエッジに同時に導入されることを意味する。

本発明に係るピストンの製造を通して、環状溝のエッジ上におけるバリ及び／又は隆起部の形成が防止されるか、又は少なくとも低減する。したがって、このようなバリ及び／又は隆起部を除去するための対応する機械加工ステップが不要となる。これは、ピストンの製造中におけるさらなる単純化及びコストの削減をもたらす。さらに、そのようなバリ及び／又は隆起部によって引き起こされる損傷及び摩耗が、防止されるか、又は少なくとも低減する。

特に好ましくは、溝切りナイフ及び面取りナイフが、成形ツールとして有利に設計された組み合わせツールに組み合わされる。環状溝及び面取り部を導入するために、特に成形ツールとしての組み合わせツールが、このように提供される。組み合わせツールは溝切りナイフと面取りナイフとを含み、面取りナイフは、溝切りナイフに続いて配置される。面取りナイフと溝切りナイフは、環状溝と少なくとも１つの面取り部を作製するためにそれらを連結して動かすことができるように互いに連結されている。ここで、溝切りナイフは、面取りナイフよりも環状キャリアに向かってさらに突出する。これは、溝切りナイフが、面取りナイフの半径方向の面取り前面を越えて突出する半径方向の溝切りナイフ前面を有することを意味する。環状溝及び少なくとも１つの面取り部を作製するために、組み合わせツールは、プリフォームの半径方向外側に配置され、両前面が外面と対向する。さらに、回転対称の相対旋回移動が、プリフォームと組み合わせツールとの間で行われる。特に、プリフォームは回転対称に旋回する。旋回移動の間に、最初に溝切りナイフ、続いて面取りナイフがプリフォームに入るように、旋回移動の間に、組み合わせツールはプリフォームに対してプリフォームに向かって半径方向に動かされる。結果として、溝切りナイフが環状溝を導入し、面取りナイフが少なくとも１つの面取り部を導入する。

上述のように、ブランクは、好ましくは鋳造モールド法によって製造される。ここで、それは、将来のピストンにおいて環状キャリアがリング部に配置されるように、環状キャリアが関連する鋳造用金型内に配置される場合に好ましい。

本発明のさらなる重要な特徴及び利点は、従属請求項、図面、及び図面を経由した関連する図面の説明から得られる。

上述され、かつまだ以下に説明される特徴は、記載されたそれぞれの組み合わせにおいてのみ使用され得るのではなく、本発明の範囲を離れることなく他の組み合わせにおいて又は単独で使用され得ることも理解されるべきである。

本発明の好ましい例示的な実施形態は図面に示され、以下の説明においてより詳細に説明され、ここで、同じ参照番号は同じ、又は類似の、又は機能的に同じ構成要素に関連する。

図１は、ピストンの等角図を概略的に示す。 図２は、ピストンの平面図を概略的に示す。 図３は、環状溝の領域におけるピストンの断面を概略的に示す。 図４は、別の例示的な実施形態に係る環状溝の領域におけるピストンの断面を概略的に示す。 図５は、ピストンの製造中におけるブランク及びプリフォームの平面図を概略的に示す。 図６は、ピストンを製造するための組み合わせツールと共にプリフォームの断面を概略的に示す。

例えば図１～図４に示されているような、他には示されていない内燃機関用の本発明に係るピストン１は、ピストンクラウン３を軸方向２前側に有している。ピストンクラウン３に軸方向に隣接して、ピストン１は、図示の例示的な実施形態において、軸方向２及び円周方向５に閉じて延びる環状ベルト４を備える。環状ベルト４は少なくとも１つの環状溝６を含み、図示の例示的な実施形態における環状ベルト４は、純粋に例示的に３つの環状溝６を含む。各環状溝６は、図示しないピストンリングを受容する役割を果たす。環状ベルト４から軸方向に離れる方向に向く側には、図１のみから明らかなように、ピストンスカート７が続き、少なくとも１つのピン穴８によって半径方向に中断されている。図示の例示的な実施形態では、互いに半径方向に反対側に配置された２つのピン穴８が設けられており、図１ではそのうちの１つのみが見える。ここで、ピストン１は、以下でピストン本体９とも呼ばれる本体９を備える。ピストン本体９は、図示の例示的な実施形態において、ピストンクラウン３、環状ベルト４、及びピストンスカート７を含む。また、ピストンクラウン３に軸方向に隣接して環状溝６が環状キャリア１０に形成されている。ピストン本体９は軽金属製である。環状キャリア１０は、軽金属に比べて高い硬度及び／又は大きい抵抗を有する材料からなる。図示の例示的な実施形態では、環状キャリア１０は鉄材料で作られている。

環状ベルト４において、ピストンクラウン３に隣接する環状溝６、すなわち軸方向に最上段の環状溝６の領域において、ピストン１は環状溝６と環状キャリア１０とを含むリング部１１を備えている。また、環状キャリア１０の軸方向両側のリング部１１がそれぞれピストン本体９の部分１２を含み、環状キャリア１０がリング部１１の軸方向中央に配置されるようになっている。以下では、これらの部分１２がそれぞれピストン本体部分１２とも呼ばれる。

図１～図４から明らかなように、ピストン１は最も半径方向外側の外面１３を含み、以下でピストン外面１３とも呼ばれる。ここで、ピストン外面１３は、軸方向及び円周方向５に延びている。ここで、ピストン外面１３は、ピン穴８の領域でピストンスカート７上で円周方向に中断され、それ以外では円周方向５に閉じている。ピストン外面１３は、環状溝６とリング部１１とによってさらに軸方向２に中断されている。リング部１１は、以下でリング部外面１４とも呼ばれる外面１４を有する。ここで、リング部外面１４は、ピストン外面１３に対して半径方向内側に動かされている。図２は、ピストン１の平面図を示し、ここでは、連続した線でピストン外面１３が、破線でリング部外面１４が示されている。リング部外面１４は、平面図では見えず、このため、破線で示されている。

特に図２から明らかなように、ピストン外面１３は、円周方向５に楕円コースをたどる。図示された例示的な実施形態ではピストン外面１３が円周方向５に卵形コースをたどり、従って、２つの極端部を有する外径１５を有し、これらは図示された例示的な実施形態では円周方向５に９０°（図２参照）だけ互いに対して回される。このようにピストン外面１３は、互いに対して円周方向５に９０°回された小さい外径１５ａと大きい外径１５ｂとを有している。図示の例示的な実施形態では、小さい外径１５ａがピン穴８に沿って延在し、従って、大きな外径１５ｂがピン穴８を半径方向に横断するように延在する。さらに、特に図２から明らかなように、対照的に、リング部外面１４は、回転対称、すなわち丸いコースを円周方向５にたどる。図示された例示的な実施形態において、好ましくは、リング部１１の全体が円周方向５に回転対称である。ここでは、外面１３、１４の関連するコースをより見やすくするために、図２が極端に示されている。図３および図４は、それぞれ、リング部１１の領域におけるピストン１の断面を示す。

特に図３及び図４から明らかなように、リング部外面１４は、環状キャリア１０によって軸方向中央に形成されている。図３及び図４からさらに明らかなように、環状溝６は、軸コースをたどる底１６を半径方向内側に有している。環状溝６の半径方向拡張部１７を底１６からリング部外面１４まで（図３参照）とし、以下では「受容深さ１７」とも呼ばれるが、図示の例示的な実施形態では円周方向５に一定である。対照的に、リング部外面１４とピストン外面１３との半径方向の距離１８（図２及び図３参照）は、以下ではオフセット１８とも呼ばれ、円周方向５で変化する。ここで、大きい外径１５ｂについてのオフセット１８は最大値に達し、小さい外径１５ａについてのオフセット１８は最小値に達し、その値は常にゼロよりも大きい。従って、環状溝６の底１６からピストン外面１３（図３参照）に至るまでの半径方向拡張部１９は、以下で環状溝深さ１９とも呼ばれ、また円周方向５で変動する。

図４に示される例示的な実施形態は、環状溝６の半径方向外側で軸方向に反対のエッジ２０上に、それぞれ面取り２１が導入される点で、図１～図３に示される例示的な実施形態と異なる。

図５及び図６によれば、ピストン１の製造は、図５において平面図で見ることができるブランク２２を設けることによって行われる。図示の例では、ブランク２２が軽金属を図示しない鋳造用金型内で鋳造することによって製造される。将来のピストン１における環状キャリア１０がリング部１１に配置されるように、鋳造作業中、環状キャリア１０は鋳造用金型内に配置される。

鋳造用金型において、環状キャリア１０は、ブランク２２を製造するために軽金属でオーバーモールドされる。図５から明らかなように、ブランク２２は、図示の例では実質的に円筒形の形状を有する。

ブランク２２は最初に図６に示すプリフォーム２３に機械加工される。ここでは旋回によって機械加工が行われる。工程において、凹部２５は、図示しないツールを用いて、環状キャリア１０を含むリング部１１の領域でブランク２２内に向かって半径方向に回転対称に回転することによって導入される。これにより、凹部２５は円周方向５において回転対称となる。ここで、環状キャリア１０は、凹部２５内で軸方向中央に配置されている。ここで、図６は、プリフォーム２３、及びそういうわけで既に導入された凹部２５を示す。

図６に例示的に示されるように、環状溝６は、その後、凹部２５内に導入される。図示の例では、凹部２５の中央に配置された環状キャリア１０に環状溝６を繰り込むことでこれを行い、環状溝６が環状キャリア１０の軸方向中央に形成されるようにしている。環状溝６を順番に導入することは、環状溝６を導入するためのツール２６に対してプリフォーム２３を回転対称に回転させることによって行われ、以下で、そのツール２６は、溝切りナイフ２６とも呼ばれる。ここで、図６は、図示された断面の環状溝６が既に受容深さ１７を有するように、溝切りナイフ２６が環状キャリア１０内に半径方向に送り込まれた状態を示している。

さらに図６に示す例示的な実施形態では、環状溝６のエッジ２０に、それぞれ面取り部２１が設けられている。これは、面取り部２１を導入するためのツール２７に対してプリフォーム２３を回転対称に回転させることによって再び実行され、以下でそのツール２７は面取りナイフ２７とも呼ばれる。図６から明らかなように、図示された断面において、面取りナイフ２７には、略三角形状の先端部が設けられ、両方のエッジ２０にそれぞれ面取り部２１が同時に設けられるようになっている。

図６に示す例示的な実施形態において、環状溝６の溝切り及び面取り部２１の導入は、溝切りナイフ２６及び面取りナイフ２７を含む成形ツールの要領で組み合わせツール２８を使って行われる。あるいは、このプロセスは、面取り部を既に含む成形ナイフ（図示せず）を用いて実現することもできる。溝切りナイフ２６と面取りナイフ２７とは、それらを連結して動かすことができるように組み合わせツール２８内で互いに連結されている。環状溝６に溝切りを施し、面取り部２１を導入するために、組み合わせツール２８はプリフォーム２３の半径方向外側に配置される。ここで、溝切りナイフ２６の前面２９と、面取りナイフ２７の先端を含む面取りナイフ２７の前面３０とが、凹部２５に対向する。さらに、溝切りナイフ２６及び面取りナイフ２７は、面取りナイフ２７が溝切りナイフ２６に円周方向５に追従し、かつ／又はリング部１１に接線方向に追従するように、互いに隣り合って配置される。次いで、組み合わせツール２８とプリフォーム２３との間で、回転対称の相対旋回移動が行われる。特に、プリフォーム２３は回転対称に旋回する。プロセスにおいて、凹部２５の方向への組み合わせツール２８の半径方向の移動は、最初に溝切りナイフ２６が環状溝６を環状キャリア１０に形成し、溝形成中又はそれに続く期間に面取りナイフ２７が面取り部２１を導入するように行われる。

図６によれば、ブランク２２の機械加工は、プリフォーム２３が既にピストンクラウン３を含むように行うことができる。

これに続いて、ピストン１を形成するためにプリフォーム２３が機械加工される。ここで、機械加工は、ピストン外面１３がリング部１１（図５及び図６参照）の外側でプリフォーム２３に円周方向５に楕円状に延びるように導入されるように、旋回によって行われる。ピストン１を形成するためのプリフォーム２３の旋回のために、図示しないツールに対するプリフォーム２３の対応する楕円形の旋回運動が、プロセスにおいて行われる。

ピストン外面１３の製造とは対照的に、凹部２５と面取り部２１を含む環状溝６との導入は、このように旋回による回転対称の機械加工によって行われる。このように、リング部１１の製造は、円周方向５に楕円であるピストン外面１３の製造とは対照的に、対応するツール、特に組み合わせツール２８に対する回転対称の旋回を伴って行われる。したがって、ピストン１の製造が実質的に簡略化される。

ピストン１、特にピストン１を製造する方法は、特にピストン１の製造中に、エッジ２０上に隆起部及び／又はバリが形成されないという結果を有する。したがって、このような隆起部及び／又はバリを除去するための次の機械加工は不必要になり、そのため、ピストン１の製造がさらに単純化される。これに加えて、このような隆起部及び／又はバリによって引き起こされる摩耗及び損傷が防止される。

Claims (10)

1. 内燃機関用ピストン（１）であって、
   ピストンクラウン（３）を、軸方向（２）前側に備え、
   前記ピストンクラウン（３）から軸方向及び円周方向（５）に延びる前記ピストン（１）の最も半径方向外側のピストン外面（１３）を有するピストン本体（９）を有し、
   前記ピストンクラウン（３）から軸方向に離間して軸方向及び前記円周方向（５）に延びるリング部（１１）を有し、当該リング部（１１）はピストンリングを受容するための環状溝（６）を有する環状キャリア（１０）を備え、
   前記リング部（１１）は、前記円周方向（５）に延びる半径方向外側のリング部外面（１４）を有し、
   前記リング部外面（１４）は、前記ピストン外面（１３）に対して半径方向内側に動かされ、
   前記ピストン外面（１３）は、前記円周方向（５）に楕円状に延び、
   前記リング部外面（１４）は、前記円周方向（５）に回転対称に延びる
   ことを特徴とするピストン。
2. 請求項１に記載のピストンにおいて、
   前記ピストン本体（９）は、軽金属から製造され、
   前記環状キャリア（１０）は、前記ピストン本体（９）のリング部（１１）に受容され、前記ピストン本体（９）の硬度より高い硬度を有する材料から製造され、
   前記環状キャリア（１０）は、両側で前記ピストン外面（１３）に対して軸方向に離間し、
   前記環状キャリア（１０）は、前記ピストン外面（１３）に対して半径方向内側に動かされて配置されている
   ことを特徴とするピストン。
3. 請求項２に記載のピストンにおいて、
   前記環状キャリア（１０）は、前記リング部外面（１４）を部分的に形成する
   ことを特徴とするピストン。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載のピストンにおいて、
   前記環状溝は、半径方向内側の底（１６）を備え、前記底（１６）から前記リング部外面（１４）まで半径方向に延びる前記環状溝（６）の受容深さ（１７）が前記円周方向（５）に一定である
   ことを特徴とするピストン。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載のピストンにおいて、
   前記環状溝（６）は、半径方向内側の底（１６）を備え、
   前記環状溝（６）は、前記底（１６）から前記ピストン外面（１３）まで半径方向に延びており、前記環状溝（６）の環状溝深さ（１９）は、前記円周方向（５）に変動している
   ことを特徴とするピストン。
6. 請求項１～５のいずれか１項に記載のピストンにおいて、
   前記環状溝（６）は、互いに軸方向に対向して位置する２つのエッジ（２０）によって半径方向外側で区切られ、
   前記エッジ（２０）の少なくとも１つは、面取り部（２１）を含む
   ことを特徴とするピストン。
7. 請求項１～６のいずれか１項に記載のピストン（１）の製造方法であって、
   ブランク（２２）を準備し、
   前記ブランク（２２）に回転対称に半径方向の凹部（２５）を導入して、プリフォーム（２３）を製造し、
   前記リング部（１１）に前記リング部外面（１４）が形成されるように、前記凹部（２５）に回転対称に前記環状溝（６）を導入し、
   楕円形の前記ピストン外面（１３）が形成されるように前記プリフォーム（２３）を楕円に機械加工する
   ことを特徴とする方法。
8. 請求項７に記載の方法において、
   前記環状溝（６）の少なくとも一つの半径方向外側のエッジ（２０）には、面取り部（２１）が導入されている
   ことを特徴とする方法。
9. 請求項７又は８に記載の方法において、
   溝切りナイフ（２６）と、前記溝切りナイフ（２６）に続き、前記溝切りナイフ（２６）に連結された面取りナイフ（２７）とを備え、前記溝切りナイフ（２６）が、前記面取りナイフ（２７）の半径方向の面取り前面（３０）上に突出する半径方向の溝切りナイフ前面（２９）を有する組み合わせツール（２８）が、前記環状溝（６）及び少なくとも１つの面取り部（２１）を導入するために提供され、
   前記両前面（２９，３０）が前記凹部（２５）に対向するように、前記組み合わせツール（２８）は、前記プリフォーム（２３）の半径方向外側に配置され、
   前記プリフォーム（２３）と前記組み合わせツール（２８）との間では、回転対称の相対旋回移動が行われ、
   前記旋回移動の間に、最初に前記溝切りナイフ（２６）、続いて面取りナイフ（２７）が前記凹部（２５）に入り、前記溝切りナイフ（２６）が前記環状溝（６）を前記凹部（２５）内に導入し、前記面取りナイフ（２７）が前記少なくとも１つの面取り部（２１）を導入するように、前記旋回移動の間に、前記組み合わせツール（２８）が、前記プリフォーム（２３）に対して前記プリフォーム（２３）に向かって半径方向に動かされる
   ことを特徴とする方法。
10. 請求項７～９のいずれか１項に記載の方法において、
    前記ブランク（２２）は、鋳造法によって製造され、
    前記環状キャリア（１０）は、将来の前記ピストン（１）において前記環状キャリア（１０）が前記リング部（１１）内に配置されるように、鋳造用金型内に配置される
    ことを特徴とする方法。

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