JP2001525524A - ピストンユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 往復ピストンエンジンのピストン（１）と接続ロッド（１０）とを回転可能に接続する装置であり、ピストンに固定された接続部材（６）を備え、これは接続ロッドボス（１１）の受容部分（９）を備え、この接続ロッドボスは受容部分（９）とともに接続ロッド（１０）のピストン側回転軸受けを形成し；接続部材（６）は少なくともネジ付け領域に接合面（７）を備え、この接合面は対向面（８）とともにピストンの内側面上に共通の分離面（１３）を形成し；接続部材（６）は孔を介してピストンヘッド（２）内に貫通する１つまたは複数の接続ボルト（４）を使用してピストン（１）の燃焼室と反対の側に固定され；受容部分（９）は接続ロッド（１０）側においてピストン（１０）に向いた側に比べて顕著に幅広となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 この発明は、請求項１前段に記載のピストンユニットに関する。

【０００２】 通常、内燃エンジンのピストンにおいて、ピストン内のピストンヘッドの下側
に設けたクロスヘッドピンが対応する側方のクロスヘッドピン孔に固定される。

【０００３】 このように取り付けられたクロスヘッドピンは、燃焼室内の燃焼によって生成
され接続ロッドによって伝達される動力の荷重要件に拘束されるものである。従
ってクロスヘッドピン受容部の加工は、クロスヘッドピンとクロスヘッドピン孔
の両方において小さな誤差を維持することを必要とする。ピストンの組立ておよ
びその後の保守または修理にともなった取り外しに際して、ピストンは接続ロッ
ドと共にのみシリンダ内に挿入またはそこから取り外すことができ、従ってオイ
ルパンの取り外しが前提となる。これによってはじめて下部の接続ロッドカバー
を取り外すことができる。従って、ピストンユニットを組立てるにはエンジンを
全面的に分解することが必要となり、この際シリンダヘッドの取り外しが不可欠
となる。

【０００４】 前述した種類の装置は、既知のサイクル棒ピストン（ＡＴ３４０２０５）によ
って実現されている。ここでクロスヘッドピンは側方の平坦部を備えており、こ
れはピストンヘッドの下側へ取り付ける際の接合面として作用する。側方に突出
したクロスヘッドピンの接続端は、対応するピストンのシャフト部分のクロスヘ
ッドピン孔内に取り付けられる。従って、クロスヘッドピンは、通常の方式によ
って曲げられる。クロスヘッドピンはその中央部において側方の受容部分に比べ
て大きな直径を有するため、クロスヘッドピンの取り付けを可能にするために、
クロスヘッドピン縦長孔状に拡大して形成されている。

【０００５】 前述した種類の、別の既知の装置（米国特許第５３０７７３２号公報）におい
て、ピストンカバー内に固定された接続部材が短縮されたクロスヘッドピンの形
式で形成され、これは収容カバー内のピストンヘッドの下面上に両側から収容さ
れ、そこにネジ付けられている。この種のカバー状の接続部材とピストンの接合
面は、比較的大きな製造コストを必要とする。このことは、同様に、接続ロッド
ボスが取り付けられているピストンカバー内に別のピストン部分が固定されてい
る、別の既知のピストン構造（ドイツ特許第ＤＥ３２３５２２０号公報）にも該
当し、これにおいては内側のピストン部分をさらに分割することが必要となる。
このピストン部分を固定するために、ピストンヘッドを貫通するネジが使用され
る。

【０００６】 従って、本発明の目的は、大きな負荷を受容するとともに一般的な寸法で簡便
な構造によって可動部材を実現することに適した、接続ロッドとピストンとの間
における新規の接続方式を提供することによってピストンユニットの組立てを容
易にすることである。

【０００７】 前記の課題は、本発明に従って、請求項１に記載された形状および方式に従っ
て文頭に記述した種類の装置を形成することによって解決される。

【０００８】 これによってシリンダヘッドカバーとシリンダ、ならびにシリンダとクランク
室との間の分割面を備えた往復ピストンエンジンを提供することができ、これに
おいてクロスヘッドピンは接続部材によって代替され、これはピストンにネジ付
けられるとともに、側方のクロスヘッドピン孔およびこれに付属する設置部分が
省略される。本発明に係る接続部材はピストンヘッドに向かって１つまたは多数
の接続ロッドボス用の細い受容部を備え、ここで接続部材の接続ロッドに向いた
面も同様に受容部分として形成されており、これはピストン側の受容部分に比べ
て顕著に大きなものとなる。

【０００９】 ピストン側の受容部分を一体的とした実施形態において、接続部材は分離面に
接続する２つの側方接合面を備え、その間にピストン側の受容部分が配置されて
いる。

【００１０】 ピストン側の受容部分を一体的とした実施形態において、接続部材は分離面に
接続する中央接合面を備え、これはピストン側の２つの側方受容部分の間に配置
される。両方の場合においてピストン側の受容部分は接続ロッドに向いた受容部
分に比べて大幅に小さいものとなり、すなわち、ピストン側の接続ロッドボスが
小さくこれに対して接続ロッド側の接続ロッドボスが大幅に大きくなった段階的
接続ロッドが形成される。この方式により、ピストンによって発生する力を通じ
て曲げ応力を接続部材上に最適に荷重することが可能となる。分離面を中央に配
置し受容部分を側方に配置した際、実質的に全ての曲げ荷重が除去され、これは
接続部材が接続ロッドの受容部分を越えて突出していないからであり、その結果
燃焼圧力は接続部材を超えて直接誘導される。従って、全ての負荷がピストンカ
バーから除去され、すなわちピストンカバーの変形を心配する必要はない。この
ため、ピストンは全体的に軽量かつ薄壁状に形成することができ、すなわちピス
トンカバーも縮小することができる。全体として、往復するピストンの質量は、
ピストン接続ロッドユニットに対比して、従来の方式のものに比べて５０％の削
減幅に達することができる。

【００１１】 さらに、接続ロッドをピストンヘッドの下面に固定するためにただ１つの中央
接続ネジのみを使用することにより、加工および組立てを大幅に簡略化すること
ができる。

【００１２】 シリンダヘッドを取り外すと、孔を通じてピストンヘッド内に貫通する接続ボ
ルトに自由にアクセスすることができる。好適には、接続ボルトの頭部は、例え
ばピストンヘッドの面上に形成された窪み内に埋め込んで取り付けられる。ボル
トを取り外した後ピストンは上方に持ち上がり、その後接続部材を取り外すこと
ができ、従って接続ロッドのクランク軸から遠い端部（接続ロッドボス）に自由
にアクセスすることができる。また、シリンダヘッド側のシリンダ開口部から接
続ロッドの受容カバーをクランク軸から非常に容易に取り外すことができ、この
際接続ロッド受容カバーの下側カバー部材のネジを取り外すことによって、１つ
の工具によって保持したり、その後この工具によって取り外すことができる。

【００１３】 逆に、エンジンを分解する必要なく接続ロッドおよびピストンを組立てること
ができ、すなわちオイルパンの取り外しもクランク軸の取り外しも必要無くなる
。

【００１４】 前述した組立て簡便性とは別に、本発明に係る接続部材を使用することにより
製造コストを削減することができ、これは一般的な構造のクロスヘッドピンにお
ける高コストな側方ボルトボスの加工を省略できるばかりでなく；ピストンヘッ
ドの裏面の中心を孔開けして本発明に係る接続部材の固定平面を形成することで
ピストンの製造を簡略化できるからである。ピストンヘッドを貫通する接続ボル
トのために適宜な貫通孔を形成する必要があり、これに対応するネジ切り孔が接
続部材内に設けられる。

【００１５】 本発明に係る接続部材は、少なくともネジ付け部分に平らな接合面を備え、こ
れはピストンの内側上に共通の分離面を形成する。ここで、分離面の領域の横断
力を吸収するためにこれを架橋するシリンダ棒または接続ボルトを包囲する嵌め
込みスリーブを設けることが好適であり；さらに接続ボルトを嵌め込みボルトと
して形成することも可能であり、その嵌め込み部分は分離面を架橋する。

【００１６】 本発明の概念において、各接合面に対して少なくても１つの接続ボルトを設け
る。

【００１７】 特に好適な構成形態において、装置は１つの接続ボルトのみを備えており、こ
れは中央に配置された接合面の中心に配設するとともに分離面の領域に調整アタ
ッチメントを備えることが好適であり、これはピストンに対して接続部材の中心
化を行うよう作用する。加えて、接合面の範囲内に調節棒を設けることができ、
これは接続ボルトとともに作用して、接続ボルトをネジ込む際に接続部材が回転
することを防止する。

【００１８】 さらに、この構成形態において、接続ロッド内に設けられた潤滑油管が接続部
材の接続ロッド側受容部分に到達することが好適であり、ここで軸方向に延在す
る潤滑溝または受容部分の平らな表面が潤滑油を分散させるよう機能する。

【００１９】 加えて、軸方向に潤滑油を分散させるために周囲曲面に沿って設けられた潤滑
油溝が設けられ、これによってピストンヘッドに潤滑油を吹き付ける。ここで噴
射角度は、受容部分の領域において軸方向に延在する接続ロッドの肩を高くまた
は低く調整することによって変更することができる。

【００２０】 次に、本発明に係る実施例につき、添付図面を参照しながら説明する。

【００２１】 図１には、往復ピストン内燃エンジンのピストン１の中央断面図である。ピス
トンヘッド２は中央部に窪み３を備えており、これは燃焼工程を効率化するよう
作用する。窪み３の内側には接続ボルト４を受容する孔が形成され、そのネジ部
分５は接続部材６のネジ孔内に挿入されている。接続ロッド６はこの方式によっ
てピストン１のピストンヘッド２から遠い内面に固定される。平らな接続面７に
よってピストン１の対向面８を支持する。接続部材６はその中央部分に受容部９
を備えており、接続ロッド１０をその取り付けボス１１によって回転可能に支持
する。

【００２２】 接続ロッドボス１１と受容部分９は上方の断片部分に比較的小さく形成されて
おり、一方下側の断片部分は拡大しており、従って両方の接続ボルト４の間の幅
の略全体を架橋している。図３に従って形成された接続部材６において、さらに
接続ロッド断片は接続孔を越えて延在しており、従って接続部材に対する曲げ圧
力が全て排除される。この実施形態は、接続ボルトのネジ頭部がピストンヘッド
内に配置されることが前提となり、すなわち接続ボルトはクランク軸の方向にネ
ジ付けられている。ピストン１の周囲領域にはピストンリングを受容するための
溝１２が設けられている。接続部材６とピストン１の分離面１３の領域において
、接続ボルト４は嵌め込みスリーブ１４によって支持されており、これは横圧力
を支えるよう作用する。接続ロッド１１の上端周りにおいてピストンは適宜な窪
み１５を備えている。

【００２３】 図２には、接続ロッド１０の回転軸に沿った断面が示されている。その接続ロ
ッドボス１１は接続部材６の受容部分９上に支持されている。ピストン１の対向
面８に対して、接続ボルト４によって作用する張引力に応じて、接続部材６の側
方接合面７が接合する。

【００２４】 図３には、接続部材６の透視図が示されており、これは側方の接合面７と中央
の受容部分９を備えており、その上に接続ロッドが取り付けられる。側方の接合
面の領域には、ネジ切り孔１６が設けられており、その中に接続ボルト４のネジ
切り部分５がネジ付けられる。

【００２５】 図４は、嵌め込みスリーブ１４が独立したシリンダ状棒部材１７によって代替
される点において図１のものと異なっており、シリンダ状棒部材は対応するピス
トンの袋孔１８内に部分的に収容され、部分的には接続部材６の孔１９内に収容
される。孔１９の領域において接続部材６の端部は窪み２０に従って細く形成さ
れている。

【００２６】 図５ないし図８に示された実施形態において、接続部材６はピストン１の中央
に配置された接続ボルト４によって固定されている。この接続ボルト４は嵌め込
みボルトとして形成されており；その嵌め込みアタッチメント３２がピストン１
と接続部材６を中心化する。接続部材６はピストンヘッド２の下面から突出した
アタッチメント部材３３の対向面上に固定されている。接続部材６は接続ロッド
側の受容部分９を備えており、これは対応する接続ロッド受容部の全幅にわたっ
て延在している。接続ロッド１０の２つの側方接続ロッドボス１１は、接続部材
６の対応する小さな側方受容部分３４上に支持される。小さな側方接続ロッドボ
ス１１は、接続部材６を接続ロッド１０内に中心化して挿入し、吸引圧力による
遠心力を吸収するよう機能する。図７に示されているように、接続部材６の接合
面７は嵌め込み棒３６のための孔３５を備えており、この嵌め込み棒は図８にお
いて点線で示されるとともに、アタッチメント部材３３の対向面８内の対応する
中心化孔内に進入する。唯一の接続ボルト４が接続部材６のネジ孔３７内にネジ
込まれると、嵌め込み棒３６は回転を防止するよう作用し、すなわち接続部材６
をアタッチメント部材３３に対して正確に配置するよう作用する。

【００２７】 接続ロッド１０は、その縦軸内に中心化して配置された潤滑油溝２９を備えて
いる。これは受容部分９に潤滑油を提供する。接続部材６の周囲溝３０はピスト
ンヘッドを冷却するよう作用し、これはその端部が噴射ノズルのように作用する
からである。この際、肩３１をより高くまたは低く形成することによって噴射角
度を容易に変更することができる（図８参照）。好適な油噴射量は、周囲溝３０
の断面を適宜にすることによって達成される。

【００２８】 フォーク形状の接続ロッドボスによって、接続部材６を曲げることなくピスト
ン圧力を直接接続ロッド１０に作用させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 接続ロッドの回転軸に沿ったピストン断面図である。

【図２】 図１の線II−IIに沿ったものであり、図１に示されたピストンの接続ロッド回
転軸に垂直な方向における断面図である。

【図３】 図１および図２に示された接続部材の透視図である。

【図４】 図１に示されたものにおいて接続ボルトに加えて調節棒を備えた接続部材を示
す説明図である。

【図５】 別の実施例を示すものであり、接続部材の縦軸に沿った断面図である。

【図６】 図６の線VII−VIIに沿った説明図である。

【図７】 図６および図７に従った接続部材の透視図である。

【図８】 図７のＡ部分を示す拡大図である。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１１年１２月３０日（１９９９．１２．３０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カムピヒラー，ギュンター ドイツ連邦共和国、デー−94099 ルーシ ュトルフ／ロット、クロイツコッペ 16 Ｆターム(参考） 3G013 BA02 BA04 BC03 BD31 3J044 AA12 AA18 CA04 CA25 DA09

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 往復ピストンエンジンのピストン（１）と接続ロッド（１０
   ）とを回転可能に接続する装置であり、ピストンに固定された接続部材（６）を
   備え、これは接続ロッドボス（１１）の受容部分（９）を備え、この接続ロッド
   ボスは受容部分（９）とともに接続ロッド（１０）のピストン側回転軸受けを形
   成し、接続部材（６）は少なくともネジ付け領域に平らな接合面（７）を備え、
   この接合面は対向面（８）とともにピストンの内側面上に共通の分離面（１３）
   を形成し、 接続部材（６）は孔を介してピストンヘッド（２）内に貫通する１つまたは複
   数の接続ボルト（４）を使用してピストン（１）の燃焼室と反対の側に固定され
   、受容部分（９）は接続ロッド（１０）側においてピストン（１０）に向いた側
   に比べて顕著に幅広となることを特徴とする装置。
2. 【請求項２】 接続ボルト（４）のネジ頭部はピストンヘッド（２）内にお
   いて埋め込み配置されることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 接続ボルト（４）はピストンヘッド（２）の窪み内に配置さ
   れることを特徴とする請求項１記載の装置。
4. 【請求項４】 分離面（１３）の領域の横断力を吸収するためにこれを架橋
   するシリンダ棒（１７）または接続ボルト（４）を包囲する嵌め込みスリーブ（
   １４）を設けるか、あるいは接続ボルト（４）を嵌め込みボルト（２１）として
   形成することを特徴とする請求項１記載の装置。
5. 【請求項５】 接続部材（６）は側方において分離面（１３）に接続する２
   つの接合面（７）を備え、その間にピストン側の受容部分（９）に配置されるこ
   とを特徴とする請求項１記載の装置。
6. 【請求項６】 接続部材（６）は中央で分離面（１３）に接続する接合面（
   ７）を備え、これは側方のピストン側受容部分（９）の間に配置されることを特
   徴とする請求項１記載の装置。
7. 【請求項７】 各接合面（７）に対して少なくとも１つの接続ボルト（４）
   を設けることを特徴とする請求項１記載の装置。
8. 【請求項８】 １つの接続ボルト（４）のみを備え、これは接合面（７）の
   範囲内に配置されるとともに分離面（１３）の領域に調整アタッチメント（３２
   ）を備え、これはピストン（１）に対して接続部材（６）を中心化するよう作用
   することを特徴とする請求項６記載の装置。
9. 【請求項９】 接続ロッド（１０）内に設けられた潤滑油管（２９）が接続
   部材（６）の接続ロッド側受容部分に到達し、ここで軸方向に延在する潤滑溝ま
   たは受容部分の平らな表面が潤滑油を分散させるよう作用することを特徴とする
   請求項１記載の装置。
10. 【請求項１０】 軸方向に潤滑油を分散させるために周囲曲面に沿って設け
    られた潤滑油溝（３０）をさらに備え、これによってピストンヘッド（２）に潤
    滑油を吹き付けることを特徴とする請求項９記載の装置。