JP2925529B2 - ピストン組立体 - Google Patents

ピストン組立体

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JP2925529B2
JP2925529B2 JP10004591A JP459198A JP2925529B2 JP 2925529 B2 JP2925529 B2 JP 2925529B2 JP 10004591 A JP10004591 A JP 10004591A JP 459198 A JP459198 A JP 459198A JP 2925529 B2 JP2925529 B2 JP 2925529B2
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piston
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アムジャド・アリ
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JENERARU MOOTAASU CORP
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J1/00Pistons; Trunk pistons; Plungers
    • F16J1/10Connection to driving members
    • F16J1/14Connection to driving members with connecting-rods, i.e. pivotal connections
    • F16J1/16Connection to driving members with connecting-rods, i.e. pivotal connections with gudgeon-pin; Gudgeon-pins

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はエンジン(内燃機
関)のピストンに関し、特に、シリンダボア内での非円
形ピストンの整合を最適化する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車のエンジンのうちには、対応する
シリンダ内で往復運動する円形ピストンを使用するもの
がある。エンジンにシリンダを装着する場合、回転可能
なクランクシャフトに支承された下端とピストンの直径
方向の貫通ボア内を延びるピストンピンに取り付けられ
た上端とを有するコネクティングロッドを使用する。典
型的なピストンにおけるピストンピンはその両端をピス
トンの貫通ボア内で支持され、ピストンピンがジャーナ
ルとして作用し、貫通ボアが支持軸受として作用するよ
うにする。コネクティングロッドの上端はピストン支持
端の中間でピストンピンに係合するブッシュを有し、ピ
ストンと回転可能なクランクシャフトとの連結を完成さ
せる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】エンジンシリンダ内で
の上述のピストンの方位は複数の平行な軸線により決定
される。クランクシャフトの軸線、クランクジャーナル
の軸線、ピストンの貫通ボアの軸線、ピストンピンの軸
線及びコネクティングロッドの軸線は、ピストンの最終
的な装着時の方位に影響を及ぼす。これらの軸線のうち
の1以上の軸線が残りの軸線に関して角度的に変化して
いると、エンジンの組立て中に、シリンダ内でピストン
が回転してしまう。
【0004】非円形のピストン及びボアは楕円形の横断
面又はレーストラック横断面を使用するものとして知ら
れている。このようなエンジンにおいては、上述の種々
のピストン装着軸線の整合はシリンダ内でのピストンの
適正な方位に重大な影響を及ぼす。シリンダ内でのピス
トンの整合がクランクシャフト軸線又は他の平行な軸線
に関して角度的に変化した場合は、シリンダ及びピスト
ンの非円形横断面のため、ボア内でのピストンの自動整
合が不可能となり、ピストンとシリンダとの間に干渉や
摩擦が生じてしまう。従って、クランクシャフトに平行
な軸線の整合を必要とする非円形ピストンエンジンの製
造には実質的な困難が伴うことが認識されている。
【0005】
【課題を解決するための手段並びに作用効果】本発明は
同じ非円形のエンジンシリンダ内で往復運動するように
装着された非円形ピストンを有するエンジンに関する。
ピストンはコネクティングロッドを介して回転可能なク
ランクシャフトに支持されるが、コネクティングロッド
はクランクシャフトのスローに支承された下端と、ピス
トン内で支持されるピストンピンに連結された上端とを
有する。ピストン及びこれに対応するシリンダの横断面
が非円形であるため、長軸及び短軸は、これらの軸線の
1つに対して実質上平行に位置するピストンピンの軸線
に基づき決定される。
【0006】ピストンピンはピストンの対応する貫通ボ
ア内で支承された第1及び第2の端部を有する。コネク
ティングロッドの球状のジャーナルはピストンピンの第
1端部と第2端部との中間に形成され、同じ球状の支持
表面を有するコネクティングロッドのブッシュ内に支持
される。球状のジャーナル及びブッシュは共働し、クラ
ンクシャフトの軸線からのピストンの角運動を許容す
る。このような角運動は、クランクシャフト軸線及びそ
の他の平行な軸線に対してピストンピンが角度的に不整
合な場合に、エンジンシリンダ内でのピストンの整合を
可能にする点で望ましい。
【0007】本発明の別の特徴はピストンとコネクティ
ングロッドとの組立てを容易にするユニークな形状のピ
ストンピン及びコネクティングロッドブッシュを使用で
きることである。ピストンピンの第1及び第2の端部は
異なる直径となるような形状とされ、第2の端部は球状
のジャーナル及びブッシュの外径と同じか又はそれより
若干大きな直径を有する。ピストン及びコネクティング
ロッド端部内へのピストンピンの組立ては、ピンの第1
端部を支持するような形状とされた第1の端部とピンの
第2端部を支持するような大径の第2の端部とを有する
ピストンの貫通ボアを通して容易に行うことができる。
ピストンピンは、ピストンの貫通ボアの第2端部からピ
ストン及びコネクティングロッド端部内へ挿入される。
ピストンの貫通ボアの第2端部の直径が大きいため、球
状のジャーナルはこれを組立てる対応する球状ブッシュ
内に設置できる。
【0008】
【発明の実施の形態】図1には、エンジン(内燃機関)
のシリンダボア12内で作動するピストン10を示す。
ピストン10はピストンスカート部16を備えた下方の
外表面部分と一体的に鋳造されたクラウン部14を有す
る。複数のリング状の溝18がクラウン部14の外周に
機械加工で普通の方法により形成され、一連のピストン
リング20がこれらの溝内に収容される。一対の直径方
向で向き合ったピストンピンボス22、24はクラウン
部14から下方に延び、典型的には、クラウン部及びピ
ストンスカート部16と一体的に鋳造される。ボス2
2、24は同軸で整合したピンボア26、28をそれぞ
れ備え、軸線32を有する横断方向に延びるピストンピ
ンボア30を形成する。図2、3に示すように、ピンボ
ア26は第1の直径d1 を有し、ピンボア28はそれよ
る大きな直径D1 を有する。コネクティングロッド34
(そのピストン端部を示す)はピストンピン及びブッシ
ュ組立体38を回転可能な支持関係にて受け入れるジャ
ーナル開口36を有する。
【0009】ピストンピン及びブッシュ組立体38は第
1のジャーナル端部42と、第2のジャーナル端部44
と、これらジャーナル端部42、44の中間に位置した
球状ジャーナル部分46とを備えた軸方向に延びるピス
トンピン40を有する。球状ジャーナル部分46のまわ
りに配置されたブッシュ組立体48はジャーナルのまわ
りでの設置を容易にするために二部品構成のはまぐり貝
殻形状を有する。ブッシュ組立体48はピストンピン4
0の球状ジャーナル部分46の形状と鏡面対称の球状形
状を有する内側軸受表面50を備える。ブッシュ組立体
48の外側表面52はコネクティングロッド34の上方
ピストン端部の対応するジャーナル開口36内へ挿入で
きるように円筒形状を呈する。開口36内に設置された
後は、ピストンピン40はブッシュ組立体48を介して
コネクティングロッド34に支持される。
【0010】図5−7を参照すると、ピストンピン40
の第1端部42はピストンピンボア26の直径と実質上
同じ直径d2 を有し、ボア内に支承されて支持される。
同様に、ピストンピン40の第2端部44はピストンピ
ンボア28の直径と実質上同じ直径D2 を有し、同様に
ボア内に支承されて支持される。コネクティングロッド
34に対するピストン10の組立てを容易にするため、
ピストンピン40の第2端部44の直径D2 は、好まし
くは、ブッシュ組立体48の外径E1 より大きな寸法と
される。
【0011】ピストン10にコネクティングロッド34
を組立てるために、図5に示す如く、ジャーナル開口3
6がピストンピンボア30の軸線32に整合するよう
に、ロッド34の上端をピストン内で位置決めする。大
径ピンボア28を通して、ピストンピン及びブッシュ組
立体38の第1端部42をピストンピンボア30内へ軸
方向に挿入する(図6)。ピストンピン及びブッシュ組
立体38をピストン10のピストンピンボア30内へ完
全に挿入したとき(図7)、ピストンピン40の第1端
部42はピンボア26内で支承され、ピストンピン40
の第2端部44はピンボア28内で支承され、ブッシュ
組立体48の外側表面52はコネクティングロッドの貫
通ボア36内で支承されて、コネクティングロッド34
をピストン10に有効に連結し、従って、ピストン10
をエンジンの回転可能なクランクシャフトに有効に連結
する。
【0012】図3、4を参照すると、完全に組立てられ
たピストン及びコネクティングロッド組立体は、ピスト
ン10と、コネクティングロッド34と、ピストンピン
40と、球状ブッシュ48とを備える。組立てられたピ
ストン及びコネクティングロッドの設置は、シリンダボ
ア12内でのピストン10の適正な方位が保証される本
発明のピストンピン及びブッシュ組立体38を使用する
ことにより、容易となる。一例として、図4は長軸60
及び短軸62を画定するエンジンシリンダ12を概略的
に示す。シリンダ12内に設置したとき、適正に方位決
めされたピストンは、エンジン作動中に摩擦及び摩耗を
最小にするようにピストン/シリンダ間の一定の壁間隔
Sを確立するために、長軸及び短軸をシリンダと共有す
る。図4に二点鎖線にて示すように、クランクシャフ
ト、クランクシャフトジャーナル、コネクティングロッ
ド、ピストンピン及びピストンボアの平行な軸線間の累
積製造誤差のため、ピストン10′は作動中に不整合状
態となる。ピストンピン40の球状ジャーナル46は球
状ブッシュ48内で自由に回転し(図3)、シリンダボ
ア内でピストンをセンタリングさせるためにシリンダの
長軸60及び短軸62をピストン10の同様の軸線に整
合させることができるように、コネクティングロッドの
長手軸線64のまわりでのピストン10の回転を容易に
することにより、ボア12内でのピストン10の不整合
状態を修正する。
【0013】本発明のピストンの形状により、エンジン
の同様な形状のエンジンシリンダ内での非円形ピストン
の不整合を解決できるが、これは、コネクティングロッ
ドの長手軸線に関するピストン及びピストンピン組立体
の相対回転を許容する(ピストンピンとコネクティング
ロッドとの間の)球状ジャーナル連結を提供することに
より、達成される。コネクティングロッドに関するピス
トンのこのような相対回転により、ピストンはシリンダ
内で回転することができ、エンジンシリンダ内でのピス
トンの整合を制御し非円形シリンダ内での非円形ピスト
ンの作動に悪影響を及ぼすエンジンの種々の平行な軸線
間の累積製造誤差に起因する不整合に拘わらず、ピスト
ンの適正な方位を確立する。
【0014】更に、好ましい発明の実施の形態は、ピス
トン及びコネクティングロッドのボア内へ端から装填で
きる分割型の球状ブッシュ組立体を使用して容易に組立
てられるピストン及びピストンピンの形状に関する。対
応するピンボア内に摺動収容される過剰寸法のピストン
ピン端部は、ピストンに対するコネクティングロッドの
組立て中に、ピストンピン及びブッシュ組立体の貫通を
許容する。
【0015】好ましい発明の実施の形態では、球状ジャ
ーナルピストンピンにつき説明したが、エンジンシリン
ダ内でのピストンの運動及び自動整合を容易にする他の
ジャーナル形状を利用できることは言うまでもない。
【0016】以上、好ましい発明の実施の形態を説明し
たが、これは単なる例示にすぎず、本発明を限定するも
のではない。本発明の要旨内で種々の修正が可能である
ことも言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を具体化したピストン及びエンジンシリ
ンダの部分側面図である。
【図2】図1の2−2線における図1のピストンの断面
図である。
【図3】図1の3−3線における図1のピストンの断面
図である。
【図4】図1のピストン及びシリンダの上面図で、不整
合状態のピストンを二点鎖線にて示した図である。
【図5】ピストンピン及びコネクティングロッドブッシ
ュの設置の一過程を示す、図1のピストンの断面図であ
る。
【図6】ピストンピン及びコネクティングロッドブッシ
ュの設置の別の過程を示す、図1のピストンの断面図で
ある。
【図7】ピストンピン及びコネクティングロッドブッシ
ュの設置の更に別の過程を示す、図1のピストンの断面
図である。
【符号の説明】
10 ピストン 12 シリンダボア 22、24 ピストンピンボス 26、28 ピンボア 30 ピストンピンボア 32 軸線 34 コネクティングロッド 36 ジャーナル開口 38 ピストンピン及びブッシュ組立体 40 ピストンピン 42、44 ジャーナル端部 46 球状ジャーナル部分 48 球状ブッシュ 50 内側軸受表面 52 外側表面 64 長手軸線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−54757(JP,A) 実開 昭63−171719(JP,U) 実開 昭63−146259(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F16J 1/00 - 10/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンのためのピストン組立体におい
    て、 軸線(32)を有するピストンピンボア(30)を形成
    するように貫通する第1及び第2の同軸ボア(26、2
    8)を備えた一対の向き合ったピストンピンボス(2
    2、24)を有するピストン(10)と; ジャーナル開口(36)を具備する端部を有するコネク
    ティングロッド(34)と; 上記第1の同軸ボア(26)内に位置した第1のジャー
    ナル端部(42)、上記第2の同軸ボア(28)内に位
    置した第2のジャーナル端部(44)、及び、上記第1
    のジャーナル端部と上記第2のジャーナル端部との中間
    に位置した球状ジャーナル部分(46)を備えるピスト
    ンピン(40)、及び、該ピストンピンの球状ジャーナ
    ル部分のまわりに設けられたブッシュ(48)を有する
    ピストンピン組立体(38)と; を有し、上記ブッシュが上記球状ジャーナル部分に対応
    する球状内表面(50)と、上記コネクティングロッド
    のジャーナル開口に対応し、その中に位置する外表面
    (52)とを備え、当該球状ジャーナル部分がエンジン
    のシリンダボア内での上記ピストンの回転を容易にする
    ために当該ブッシュの上記球状内表面に関して相対的に
    回転できるようにしてあり、上記ブッシュ(48)の上
    記外表面(52)が上記ピストンピン(40)の上記第
    2のジャーナル端部(44)及び上記第2の同軸ボア
    (28)より小さな寸法を有し、当該同軸ボアを通して
    の当該ピストンピン及び当該ブッシュの挿入を容易にし
    たことを特徴とするピストン組立体。
JP10004591A 1997-01-13 1998-01-13 ピストン組立体 Expired - Lifetime JP2925529B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/785,143 US5709184A (en) 1997-01-13 1997-01-13 Piston pin and rod bushing for non-round piston
US785143 1997-01-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10205619A JPH10205619A (ja) 1998-08-04
JP2925529B2 true JP2925529B2 (ja) 1999-07-28

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ID=25134579

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