JP2013534288A - ピストン組立品運搬・設置装置およびそれを用いてピストン組立品を運搬および設置する方法 - Google Patents

Abstract

ピストン組立品運搬・組立装置（１０）およびそれを用いてピストン組立品（１２）を運搬および設置する方法を提供する。装置（１０）は、運搬中に、ピストン組立品（１２）に損傷および汚染を受けさせずに、ピストン組立品（１２）を組立てられた状態に保持する。装置（１０）はさらに、ピストン組立品の保管およびシリンダボア（３０）への設置を支援する。装置（１０）は、内側円筒面（５６）で囲まれたボア（５４）を有するハウジング（５２）を含む。内側円筒面（５６）は、ハウジング（５２）の第１末端（５８）からハウジング（５２）の第２末端（６０）に向かって延在する。面取り面（７２）が第１末端（５８）から外側へ径方向に発散し、組立時に詰め円錐体（３８）の上面と密接する。ピストン組立品（１２）が装置（１０）を通り抜けることおよび汚染物が装置（１０）に入ることを防ぐため、第２末端（６０）は、内側円筒面（５６）から内側へ径方向に延在してピストン組立品（１２）の上冠（１６）に軸方向に直面する壁（６２）を有する。

Description

発明の背景
１．技術分野
本発明は、一般的に内燃機関ピストンに関し、より詳細にはピストン組立品を運搬および設置するための装置に関する。

２．関連技術
１つ以上のピストンリングを有するピストンヘッドとコネクティングロッドとを含むピストン組立品の運搬には、既知の問題が存在する。たとえば、運搬中に、リングまたは複数のリングをそれぞれの溝内に保持することは、問題になる可能性があり、それによってピストンリングが紛失または損傷する。したがって、ピストンリングの紛失またはピストンリングおよびピストンリングに関連したリング溝に対する損傷を防ぐために、ピストンリングは、径方向に圧縮された状態でリング溝に保持することができる。一方、径方向の圧縮が大きすぎると、ピストンリングが過度に圧縮されるという既知の問題が生じる。ピストンリングがリング溝内で過度に圧縮されると、ピストンリングの両端間に形成された所望の「自由間隙」は塑性的に低減され、それによって、使用中にピストンリングが拡張することによってシリンダ壁に対する所望の径方向の圧迫を提供する能力が損なわれる。そうすると、ピストンリングの密閉および掻き取り機能は低下する。

また、エンジンブロックのシリンダボアにピストン組立品を組込むことは、複雑な工程である。この工程において、ピストリングをシリンダボアに収容するために少なくとも径方向に少し圧縮する必要がある。組立時に、詰め円錐体または詰めリングとも呼ばれる圧縮スリーブを用いることが知られている。圧縮スリーブは、ピストンリングをエンジンブロックのシリンダボアに十分収容できるように、一定のテーパ面に沿って径方向内側へ徐々にピストンリングを圧縮する。圧縮スリーブはうまく機能して組立てを支援しているが、ピストン組立品をエンジンに設置する前のピストン組立品の運搬および保管に関して、上述の問題はまだ残っている。

発明の概要
本発明の一局面に従い、運搬中にピストン組立品を組立てられた状態に保持するようにかつシリンダボアへのピストン組立品の設置を支援するように構成されたピストン組立品運搬・組立装置を提供する。ピストン組立品運搬・組立装置は内側円筒面で囲まれたボアを有するハウジングを含み、内側円筒面は、ハウジングの第１末端からハウジングの第２末端に向かって延在する。面取り面が第１末端から第２末端に向かって外側へ径方向に発散する。第２末端は、内側円筒面から内側へ径方向に延在してピストン組立品の上冠に軸方向に直面する壁を有する。

本発明の別の局面に従い、詰め円錐体と併用して、運搬中にピストン組立品を組立てられた状態に保持するようにかつシリンダボアへのピストン組立品の設置を支援するように構成されたピストン組立品運搬・組立装置を提供する。詰め円錐体は、上端とエンジンブロックに当接するように構成された下端との間に延在する貫通ボアと、貫通ボアから上端へ向かって外側へ径方向に発散する円錐面とを有する。ピストン組立品運搬・組立装置は、内側円筒面で囲まれたボアを有するハウジングを含み、内側円筒面は、ハウジングの第１末端からハウジングの第２末端に向かって延在する。面取り面が第１末端から第２末端に向かって外側へ径方向に発散して詰め円錐体の円錐面と密接するように構成される。第２末端は、内側円筒面から内側へ径方向に延在してピストン組立品の上冠に軸方向に直面する壁を有する。

本発明の別の局面に従い、ピストン組立品と併用するピストン組立品運搬・組立装置を提供する。ピストン組立品は、ピストンリングが設置されたピストンリング溝を少なくとも１つ有する上冠を備えるピストンヘッドを含む。ピストンリングは分断され、ピストンリングの両自由端の間に間隙を形成する。ピストン組立品運搬・組立装置は、内側円筒面で囲まれたボアを有するハウジングを含み、内側円筒面は、ハウジングの第１末端からハウジングの第２末端に向かって延在する。内側円筒面は、ピストン組立品がハウジングに収容されたときにピストンリングの両自由端の間の間隙が完全に閉じられるのを防ぐ寸法に構成される。面取り面が第１末端から前記第２末端に向かって外側へ径方向に発散する。第２末端は、内側円筒面から内側へ径方向に延在してピストン組立品の上冠に軸方向に直面する壁を有する。

本発明のさらに別の局面に従い、ピストン組立品を運搬および設置する方法を提供する。この方法は、少なくとも１つのピストンリングを有するピストンヘッドを準備するステップを含み、少なくとも１つのピストンリングは、圧縮されていない対向する末端の間に自由間隙を有するようにリング溝内に設置される。また、この方法は、内側円筒面で囲まれたボアを有するハウジングを準備するステップを含み、内側円筒面はハウジングの第１末端の上縁からハウジングの第２末端に向かって延在し、第２末端は内側円筒面から内側へ径方向に延在する壁を有する。さらに、この方法は、ピストンリングの自由間隙を完全に閉じないように、ピストンヘッドをハウジングの第２末端に面した状態でハウジングのボアにピストンヘッドを設置するステップと、ハウジング内のピストン組立品を運搬するステップと、上端とエンジンブロックに当接するように構成された下端との間に延在する貫通ボアを有する詰め円錐体を準備するステップと、エンジンブロックのシリンダボアの上方に詰めブロックを位置させるステップと、ハウジングの第１末端を詰めブロックの上端に当接させるステップと、ピストン組立品をハウジングから詰めリングを通してシリンダボアの中に押出すステップとを含む。

本発明の上記および他の局面、特徴および利点は、以下の現時点で好ましい実施形態および最良実施形態の詳細な説明、特許請求の範囲および添付図面に関連して考えればより簡単に理解できるようになるであろう。

ピストン組立品を受入れた本発明の一局面に従って構成された運搬・組立装置の運搬状態における断面側面図の部分図である。 組立開始状態における運搬・組立装置およびピストン組立品の断面側面図の部分拡大図である。 図２と同様の、本発明の別の局面に従って構成された運搬・組立装置を示す図である。 図２と同様の、本発明の別の局面に従って構成された運搬・組立装置を示す図である。 図２と同様の、組立が進んだ状態におけるピストン組立品を示す図である。

現時点で好ましい実施形態の詳細な説明
図面をより詳細に参照すると、図１は、本発明の一局面に従って構成されたピストン組立品運搬・組立装置を示している。以下、この装置を装置１０と呼ぶ。装置１０は、この装置を用いてピストン組立品１２を運搬および設置する方法を提供する。ピストン組立品１２は、ピストンヘッド１４とも呼ばれるピストン本体と、少なくとも１つのピストンリング溝を有する上冠１６とを備える。図面に示された上冠１６は複数のピストンリング溝１８、２０、２２を有し、ピストンリング溝１８、２０、２２の中には、それぞれピストンリング２４、２６、２８が配置されている。このピストン組立品１２は、装置１０内に配置されて保管および運搬され、エンジンブロック３２のシリンダボア３０（図２、図２Ａおよび図３）の中に容易に組込まれる。装置１０は、ピストンリング２４、２６、２８に損傷、そうでなければピストンリング２４、２６、２８の機能に影響を与えずに、ピストン組立品１２を保管および運搬する簡単な方法を提供し、さらにピストン組立品１２を装置１０からシリンダボア３０の中に直接組込む簡単な方法を提供する。

ピストン組立品１２を保管および運搬するときに重要なのは、ピストン組立品１２を損傷または汚染すること、そうでなければ目的通りに機能するピストン組立品１２の能力に影響を与えることを回避することである。具体的な回避すべき点の１つは、ピストンリング２４、２６、２８に対する損傷である。図１に示すように、ピストンリング２４、２６、２８は各々、分断され、ピストンリング２４、２６、２８の両自由端３６の間に間隙３４を形成する。これらの間隙３４は、両自由端３６の間に延在する所定幅を有する。この所定幅は、組立て前に維持されるように設計され、その後の使用時において少なくとも部分的に維持され、所定量の径方向外側に作用しシリンダボア３０の壁に対抗する拡張ばね力をリング２４、２６、２８に与えるように設計されている。このばね力は、リング２４、２６、２８を、主に燃焼プロセス中に漏れがないように圧縮室を密閉する圧縮リング２４として、圧縮室をさらに密閉しかつシリンダボア３０の壁から余分なオイルを拭取るワイパリング２６として、および／またはピストンヘッド１４の往復運動中にシリンダボア３０の壁から余分なオイルを拭取るオイルシールリング２８として、機能させられるように意図されている。上述したように、ピストン組立品１０の保管および運搬中に間隙３４が維持され、よってリング２４、２６、２８の望ましくない縮径塑性変形を回避することは重要である。

装置１０は、ピストンリング詰め円錐体とも呼ばれる標準圧縮カップと併用することを目的とされている。以下、このピストンリング詰め円錐体を円錐体３８と呼ぶ。円錐体３８は、上端４４とエンジンブロック３２の全体的に平坦な封止上面に当接するように構成された下端４２との間に延在する環状貫通ボア４０を有する。上端４４は、貫通ボア４０から上端４４に向かって外側へ径方向に発散するテーパされた円錐面４６を有する。貫通ボア４０は、下端４２のすぐ隣に下部領域４８を有する。リング２４、２６、２８を妨げられずにシリンダボア３０の中に案内することを可能にさせるため、下部領域４８は、シリンダボア３０と同じ直径または実質的に同じ直径またはシリンダボア３０よりわずかに小さい直径を有するサイズに設計される。貫通ボア４０は、上部領域を有する。この上部領域を円錐面４６から下部領域４８に向かってやや収束するようにテーパすることができ、それによってリング２４、２６、２８の外表面を拡張させる傾向のある弾性ばね力が維持され、シリンダボア３０の壁に当接しながら、リング２４、２６、２８が少し周方向に圧縮され、シリンダボア３０の中に自由に滑入る。

装置１０は、内側円筒面５６で囲まれたボア５４を有するハウジング５２を有する。内側円筒面５６は、ハウジング５２の第１末端５８からハウジング５２の第２末端６０に向かって延在する。第２末端６０は、内側円筒面５６から径方向に内側へ延在する壁６２を有する。壁６２には貫通開口６４が形成され、後述のように、組立時にピストン組立品１２をシリンダボア３０の中に配置し易くする。貫通開口６４は、組立時にプランジャ６６（図３）を収容できる大きさに設計され、したがってプランジャ６６は、自由に開口６４を通して延伸し、装置１０からピストン組立品１２を押出して、円錐３８を通してシリンダボア３０に進入させる。壁６２は開口６４を備えるとはいえ、壁６２は内側面５６から内側へ径方向に十分に延在してピストン上冠１６の外周部と重なり、よって上冠に直面し、ピストン組立品１２が貫通開口６４を通過することを防ぐ。ハウジング５２全体を、たとえばステンレス鋼のような金属、プラスチック、または金属とプラスチックとの組み合わせから形成することができる。たとえば図２Ａに示すように、たとえばステンレス鋼の管状金属部６８が内側面５６を形成し、外側のプラスチック部７０が壁６２およびハウジング５２の残り部分を形成する。

装置の内側面５６の直径の寸法は、ピストン組立品１０がハウジング５２内に収容される間にピストンリング両自由端３６間の間隙３４が完全に閉じられるのを防ぐように設計されている。さらに、内側面５６の直径の寸法は、ピストン組立品１０がハウジング５２内に収容される間にリング２４、２６、２８がリング溝１８、２０、２２から移動させられ、さもなければ取外されるのを防ぐように設計されている。図２に示すように、ハウジング５２の一構成において、内側面５６は、リング２４、２６、２８の外表面に対してわずかなすきまばめを与えている。しかしながら、このすきまがあっても、リングが径方向に外側へ十分に変位してリング溝１８、２０、２２から取外されることはできない。さらに、類似する特徴部分が同一の参照番号に数字１００を足して示されるハウジング１５２の別の構成において、内側面１５６が、リング１２４、１２６、１２８の外側面と線間ばめまたはわずかな締まりばめを有するような寸法に設計されている。上述したように、それにより、間隙１３４を完全に閉じさせることはないが、リング１２４、１２６、１２８の望ましくない塑性変形を回避することができる。

ハウジング５２は、第１末端５８から第２末端６０に向かって径方向に外側へ発散する面取り面７２を有する。面取り面７２は、円錐体３８の円錐面４６と同一平面になるようにもしくは実質的に同一平面で当接するように構成された傾斜角を有する円錐テーパを備えるように構成されている。したがって、各々の円錐面４６、７２を互いに密接させることにより、実質的に間隙を含まない実質的に連続した壁が形成される。この連続した壁において、ハウジング５２の内側面５６は、円錐体貫通ボア４０の上部領域５０と同一平面または実質的に同一平面になる。認識すべきことは、図２Ｂの実施形態に示すように、内側面５６の直径は、円錐体３８の内側面４６の直径より大きくなることはないが、わずかに小さくすることができることである。

使用時、ピストンリング２４、２６、２８、１２４、１２６、１２８の自由隙間３４を完全に閉じないように、ピストンヘッド１４の上冠１６がハウジング５２の第２末端６０に面した状態で、ピストン組立品１２を少なくとも部分的にハウジング５２のボア５４中に配置する。ピストン組立品１２がボア５４内に配置されると、ハウジング５２は、損傷からピストン組立品１２を保護することに加えて、ボア５４内への破片／汚染の侵入を防ぐように作用する。このことは、ピストンヘッド１４と重なる壁６２により容易になり、よって破片／汚染が侵入する潜在的な経路を閉鎖する。したがって、ピストン組立品１２は、その後の組立ての需要に応じて、たとえば図１に示す位置で保管および運搬されることができる。

組立時、詰め円錐体３８がシリンダボア３０と同心でシリンダボア３０の上に配置され、よって円錐体３８の下部領域４８とシリンダボア３０とは同一平面または実質的に同一平面になる。

次に、ハウジング５２の第１末端５８を詰め円錐体３８の上端４４と入れ子状に適合当接させ、よって円錐面４６、７２がそれぞれ互いに入れ子になり、ハウジング５２のボア５４を円錐体３８のボア４０に対して軸方向に整列させる。

その後、プランジャ６６を用いて、ハウジング５２からピストン組立品１２を軸方向に外側へ押して、詰め円錐体３８を通してシリンダボア３０の中に入れる。図３に示すように、ピストン組立品１２がシリンダボア３０内に押し入られると、ピストンリング２４、２６、２８、１２４、１２６、１２８は、それぞれ円錐体３８により径方向に内側へ十分に圧縮され、シリンダボア３０内に自由に滑入ることができる。リング２４、２６、２８、１２４、１２６、１２８が組立て前に弛緩状態または実質的に付勢されていない弛緩状態に保持されていることを考えれば、ピストンリング２４、２６、２８、１２４、１２６、１２８は、シリンダボア３０中において意図した通りに機能する能力をもつ。

組立工程が完了すると、ハウジング５２は、必要に応じて再利用することができる。したがって、ハウジング５２は、ピストン組立品を保管および運搬するのに十分適するだけではなく、使用においても経済的である。

上記教示を踏まえて、本発明の多くの変更及び変形が可能である。したがって、本発明は、具体的に説明したものと異なる方法で実施することができ、本発明の範囲は、最終的に許可された特許請求の範囲によって定義されることを理解すべきである。

Claims (17)

1. 運搬中にピストン組立品を組立てられた状態に保持するようにかつシリンダボアへのピストン組立品の設置を支援するように構成されたピストン組立品運搬・組立装置であって、
   内側円筒面で囲まれたボアを有するハウジングを含み、前記内側円筒面は、前記ハウジングの第１末端から前記ハウジングの第２末端に向かって延在し、面取り面が前記第１末端から前記第２末端に向かって外側へ径方向に発散し、前記第２末端は、前記内側円筒面から内側へ径方向に延在してピストン組立品の上冠に軸方向に直面する壁を有する、ピストン組立品運搬・組立装置。
2. 前記壁は貫通開口を有する、請求項１に記載のピストン組立品運搬・組立装置。
3. 前記内側円筒面は、ピストン組立品のピストンリングが径方向に完全に圧縮されるのを防ぐように構成されている、請求項１に記載のピストン組立品運搬・組立装置。
4. 前記面取り面は円錐形テーパである、請求項１に記載のピストン組立品運搬・組立装置。
5. 前記ハウジングは、前記内側面を形成する金属管状部と前記壁を形成する外側プラスチック部とを有する、請求項１に記載のピストン組立品運搬・組立装置。
6. 詰め円錐体と併用して、運搬中にピストン組立品を組立てられた状態に保持するようにかつシリンダボアへのピストン組立品の設置を支援するように構成されたピストン組立品運搬・組立装置であって、前記詰め円錐体は、上端とエンジンブロックに当接するように構成された下端との間に延在する貫通ボアと、前記貫通ボアから前記上端に向かって外側へ径方向に発散する円錐面とを有し、前記ピストン組立品運搬・組立装置は、
   内側円筒面で囲まれたボアを有するハウジングを含み、前記内側円筒面は、前記ハウジングの第１末端から前記ハウジングの第２末端に向かって延在し、面取り面が前記第１末端から前記第２末端に向かって外側へ径方向に発散して前記詰め円錐体の前記円錐面と密接するように構成され、前記第２末端は、前記内側円筒面から内側へ径方向に延在してピストン組立品の上冠に軸方向に直面する壁を有する、ピストン組立品運搬・組立装置と詰め円錐体との組合わせ。
7. 前記ピストン組立品運搬・組立装置の前記内側円筒面は、ピストン組立品のピストンリングが径方向に完全に圧縮されるのを防ぐ寸法に構成される、請求項６に記載のピストン組立品運搬・組立装置と詰め円錐体との組合わせ。
8. 前記面取り面は、前記詰め円錐体の前記円錐面と実質的に同一平面で当接するように構成された角度を有する円錐形テーパである、請求項６に記載のピストン組立品運搬・組立装置と詰め円錐体との組合わせ。
9. 前記ハウジングは、前記内側面を形成する金属管状部と前記壁を形成する外側プラスチック部とを有する、請求項６に記載のピストン組立品運搬・組立装置と詰め円錐体との組合わせ。
10. ピストンリングが設置されたピストンリング溝を少なくとも１つ有する上冠を備えるピストンヘッドを含むピストン組立品と併用するピストン組立品運搬・組立装置であって、前記ピストンリングは分断されて、ピストンリングの両自由端の間に間隙を形成し、前記ピストン組立品運搬・組立装置は、
    内側円筒面で囲まれたボアを有するハウジングを含み、前記内側円筒面は、前記ハウジングの第１末端から前記ハウジングの第２末端に向かって延在し、前記内側円筒面は、前記ピストン組立品が前記ハウジングに収容されたときに前記ピストンリングの両自由端の間の前記間隙が完全に閉じられるのを防ぐ寸法に構成され、面取り面が前記第１末端から前記第２末端に向かって外側へ径方向に発散し、前記第２末端は、前記内側円筒面から内側へ径方向に延在してピストン組立品の上冠に軸方向に直面する壁を有する、ピストン組立品運搬・組立装置およびピストン組立品。
11. 前記壁は貫通開口を有する、請求項１０に記載のピストン組立品運搬・組立装置およびピストン組立品。
12. 前記ハウジングは、前記内側面を形成する金属管状部と前記壁を形成する外側プラスチック部とを有する、請求項１０に記載のピストン組立品運搬・組立装置およびピストン組立品。
13. ピストン組立品を運搬および設置する方法であって、
    少なくとも１つのピストンリングを有するピストンヘッドを準備するステップを含み、少なくとも１つのピストンリングは、圧縮されていない対向する末端の間に自由間隙を有するようにリング溝内に設置され、
    内側円筒面で囲まれたボアを有するハウジングを準備するステップを含み、内側円筒面は、ハウジングの第１末端の上縁からハウジングの第２末端に向かって延在し、第２末端は、内側円筒面から内側へ径方向に延在する壁を有し、
    ピストンリングの自由間隙を完全に閉じないように、ピストンヘッドをハウジングの第２末端に面した状態で、ハウジングのボアに設置するステップと、
    ハウジング内のピストン組立品を運搬するステップと、
    上端とエンジンブロックに当接するように構成された下端との間に延在する貫通ボアを有する詰め円錐体を準備するステップと、
    エンジンブロックのシリンダボアの上方に詰めブロックを位置させるステップと、
    ハウジングの第１末端を詰めブロックの上端に当接させるステップと、
    ピストン組立品をハウジングから詰めリングを通してシリンダボアの中に押出すステップとを含む、方法。
14. ハウジングの第１末端と詰めリングの上端とにテーパ面を形成し、両テーパ面を互いに適合当接させるステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
15. ピストンリングとハウジングの内側円筒面との間に周方向すきまばめを形成するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
16. ピストン組立品がボアに受入られたときにピストンリングがリング溝から出るのを防ぐため、ピストンリングを周方向すきまばめより大きく、周方向に延在する奥行きを越えてリング溝内に延在させるステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
17. その次にピストン組立品を保管、運搬およびシリンダボアに設置するために、ハウジングを再利用するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。

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