JP3026410B2 - 往復動機器のピストン - Google Patents

往復動機器のピストン

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JP3026410B2 JP6208211A JP20821194A JP3026410B2 JP 3026410 B2 JP3026410 B2 JP 3026410B2 JP 6208211 A JP6208211 A JP 6208211A JP 20821194 A JP20821194 A JP 20821194A JP 3026410 B2 JP3026410 B2 JP 3026410B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガソリン,ディーゼル
油又はその他の燃料を用いる往復動式内燃機関におい
て、燃料が爆発的に燃焼するときに発生する力でシリン
ダー内部のピストンを押して直線(往復)運動するピス
トンを、回転運動するクランプ軸と連結して直線(往
復)運動を回転運動に変換させるか又は往復動圧縮機や
ポンプのようにクランプ軸の回転運動を直線(往復)運
動にするピストンに伝達して流体の圧縮移送に用いるこ
とができるようにする往復動内燃機関及び往復動ポンプ
のユニバーサルジョイント型連接棒及びボールジョイン
ト型連接棒と、前記ピストンをクラウン部とスカート部
に分離し、クラウン部は既存の方法と同じくリングを用
い、スカート部には弾性を有する金属板,スプリング又
は弾性を有する金属ブラケットを取り付けた金属ロール
等を取り付けピストンの直径に伸縮性を与えることがで
きるようにした自動調心型フレキシブルピストンを結合
させた往復動機器のピストンに関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般的に従来には図29および図30に
示すように、シリンダーヘッド10のシリンダー11内
を往復動するピストン(Piston)1の力は、ピス
トンピン(Piston−Pin)9と連接棒(Con
necting−Rod)8を介してクランクピン(C
rank−Pin)7に伝達し、その伝達力によりクラ
ンク軸(Crank−Shaft)2が回転する。
【0003】このような基本動作を助力する連接棒キャ
ップ(Connecting−Rod−Cap)6は前
記クランクピン7を覆いかぶせる役割をし、連接棒キャ
ップボルト(Connecting−Rod−Cap−
Bolt)5は前記連接棒8と連接棒キャップ6を締結
する。
【0004】又、カウンタウェイト(Counter−
Weight)3は慣性による力学的作用をし、クラン
ク軸ウェブ(Crank−Shaft−Web)4は連
接棒8がクランクピン7上の軸方向移動を防止するよう
に構成されている。
【0005】このような構成において、連接棒8はピス
トン1とピストンピン9で連結する連結部に間隔15を
設けてシリンダーブロックとクランク軸2の相対的位置
誤差を補償するが、この作用はすべりによる補償である
ため、いつでも連接棒8の撓みを誘発して騒音と燃料の
浪費になる。又、前記間隔15はただクランク軸2と正
確に平行する方向の位置誤差に対する補償だけ可能であ
り、それ以外の方向の位置誤差は補償されない。
【0006】そのため、ピストン1と連接棒8とクラン
ク軸2が完全に組立られたときに3つの付属品が相対的
位置と相対的直角度が正確に整列されていない場合に
は、相互連結部位において甚だしい摩擦を起こして大き
な騒音と甚だしい振動が発生し、従って、燃料は浪費さ
れ機械は急速に摩耗される弊害がある。
【0007】従って、実際にエンジンを製作する際、立
体角360゜(4πω角度)すべての方向において発生
する誤差を補償するため、いつでもピストンの直径をシ
リンダーの直径より非常に小さく製作して大きな間隔を
持ったまま用いる外は仕方がなくなる。
【0008】それで、シリンダーとピストンとの間の広
い間隔で燃料が漏れるのを減らし、又エンジンオイルが
燃焼室に入るのを抑えるため色々なピストンリングを用
いている。
【0009】ピストンリング等は、燃料の漏れ及びエン
ジンオイルが燃焼室内への浸透を減らすけれどもピスト
ンとシリンダー間の広い空間により発生する乱雑な相互
衝突を無くすことができず、これはエンジンの不要な過
多振動と騒音,機械の異常摩耗,燃料浪費,公害発生等
の原因となっており、又連接棒が剛体であることにより
クランク軸の加工過程において許容される誤差の限界を
極端的に小さくすることができないため、クランク軸の
製作を難しくし、従ってクランク軸加工機械は非正常的
な高価の装備となり、生産効率が下がる問題がある。
【0010】なお、一般的にピストンを用いる往復動型
内燃機関と、ピストンを用いる往復動型ポンプにおい
て、現在用いているピストン1は1つの剛体で構成され
ているので、使用中の熱膨脹又は収縮によりピストンが
シリンダー11に嵌められたまま固着される状態を防ぐ
ためにピストン1の外径をシリンダー11の内径より十
分に小さく製作してピストン1とシリンダー11の間に
非常に広い間隔を保持するように構成した。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の構造
は、シリンダー11とピストン1の間には任意に作られ
た広い間隔があるゆえ適切な方法で間隔を埋め合わすこ
とができない場合、圧縮燃料又は圧縮気体がそのすきま
から全部漏洩するためシリンダー11とピストン1が本
来の機能を遂行することができなくなる。
【0012】このように圧縮燃料又は圧縮気体の過多な
漏洩防止と効率増大のため、クラウン(crown)と
呼ばれるピストンの上部外周縁に深く狭い溝を円周囲全
体に加工し、その溝内にピストンリングを挿入してシリ
ンダー11とピストン1の間にある間隔のすきまから気
体が漏洩されるのを防止する。
【0013】それ故、ピストン1の実際構成が前記のよ
うに構成されているため、現在世界全域において使用さ
れているピストン1は実際のピストンの役割、即ち流体
を圧縮する役割を全然行うことなく、ただ流体を圧縮す
るピストンリングの運搬役割だけするものである。
【0014】なお、スカート(Skirt)と呼ばれる
ピストンの下部は、ピストンリングがシリンダー11と
直角接触を保持することができるようにするのが存在目
的であるけれども、すでに指摘したようにシリンダーと
ピストンの間に作られた広い間隔によりピストンが上向
運動と下向運動をするとき、このチルチ(Tilt)と
呼ばれる左右に傾斜する現象を生じて位置を変更しなが
ら、スラップ(Slap)と呼ばれる現象、即ちピスト
ンがシリンダーを軽く打つ現象を発生させるが、このチ
ルチ(Tilt)現象とスラップ(Slap)現象は少
なくとも3つの悪い影響をエンジンに及ぼす。
【0015】(1)ピストンは上、下に進行方向を変え
るとき毎に1回ずつスラップ衝突とこのスラップ衝突に
よる騒音を起こす。 (2)ピストンに上、下に進行方向を変えるとき毎に生
じるチルチ運動(Tilt motion)の瞬間、ピ
ストンリングが溝に嵌められたままピストン揺動運動の
ピボット(Pivot)役割を行うと共にシリンダー壁
とピストンリングの接触角度を再調整する。このとき、
ピストンのチルチ運動は単心揺動(Mono−cent
ric rocking)でなく、復心揺動(Poly
−centric rocking)であるため、たと
え、短い瞬間ではあるがピストンリング全体がねじれて
元の位置をさがして行く現象が起こり、この際、ピスト
ンリングは溝内ですべりながら何れかの方向に回転する
現象が発生する。このように大きなエネルギーを消耗す
る複合現象は入力が一番小さく、ただ慣性回転にのみ頼
っている上死点と下死点においてだけ生じるためエンジ
ンの均一出力に大きな悪影響を及ぼすようになる。 (3)チルチ運動によるピストンリングとシリンダー壁
との接触角が連続的に変わりながらピストンリングが溝
内において何れかの方向に徐徐にすべり移動をするため
ピストンリングが持っているべきピストンリングの縁の
刃(角度)が徐徐にピストンリングの円周全体にわたっ
て鈍くなりながらピストンリングが元の位置をさがして
行う瞬間に上死点の最大圧力が股っているため圧縮気体
の漏出量が最大となる。
【0016】従って、前記のようにエンジンが及ぼす影
響はピストンのチルチ(Tilt)現象とスラップ(S
lap)現象がエンジンの高速回転のとき、振動と騒音
及び燃料損失の主原因となることである。
【0017】本発明は前記のような問題点を解決するた
めになされたものであり、その目的は、ピストンをクラ
ウン(crown)部とスカート(skirt)部に分
離させ、クラウン部は既存の方法と同じくピストンリン
グを用い、スカート部を弾性を有する金属板、又は弾性
が有る金属ブラケットに取り付けた金属ロール等を取り
付け、ピストン直径に伸縮性を与えることにより、シリ
ンダーとピストンの間の間隔(ギャップ又はクリアラン
ス)を完全無欠に無くしてピストンの上下運動時最大限
円滑運動を起こすようにすることにより、チルチ(Ti
lt)現象とスラップ(Slap)現象が全無な状態に
し、チルチ及びスラップによる振動と騒音を全無にする
だけでなく、圧縮燃料又は圧縮気体の漏洩も殆ど0
(零)に到達する故、エンジン又はコンプレッサの振動
と騒音が革新的に減らされるだけでなく、エンジンの燃
料節約とコンプレッサの効率増大を画期的に成し遂げる
ものを提供することにある
【0018】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る往
復動機器のピストンは、クラウン部,スカート部及びこ
のクラウン部とスカート部を結合させることができるリ
ベット締め円板とで構成し、前記クラウン部は上端部外
周縁に2〜3個の溝を凹設し、この溝にピストンリング
を嵌めることができるようにし、底面にはピストンピン
ホールを穿孔した一対のクレピスを一体に形成し、上端
部にはリベット孔を穿孔して構成し、前記スカート部は
外周縁に長手方向に多数個の弾性翼根を固定形で形成し
てその終端に接触突起を形成し、その内周縁に止輪を嵌
合できる溝を形成して構成し、前記リベット円板は中央
に長方形孔が穿孔され、外周縁近くに前記クラウン部の
リベット孔と対応されるようにリベット孔を穿孔してリ
ベットで互いに結合されるように構成したものである。
【0019】請求項2の発明に係る往復動機器のピスト
ンは、クラウン部,スカート部及びこのクラウン部とス
カート部を結合させることができるようにしリベット締
め円板で構成し、前記クラウン部は上端部外周縁に2〜
3個の溝を凹設し、この溝にピストンリングを嵌めるこ
とができるようにし、底面にはピストンピンホールを穿
孔した一対のクレピスを一体に形成し、上端部にはリベ
ット孔を穿孔して構成し、前記スカート部は外周縁に長
手方向に多数個の翼根固定溝を等間隔に形成し、この翼
根固定溝に金属板製翼根を浮動型で嵌め、上・下端部の
リング溝に翼根固定リングを嵌め前記金属板製翼根を固
定して構成し、前記リベット締め円板は中央に長方形孔
が穿孔され外周縁近くに前記クラウン部のリベット孔と
対応されるようにリベット孔を穿孔してリベットで互い
に結合されるように構成したものである。
【0020】請求項3の発明に係る往復動機器のピスト
ンは、クラウン部,スカート部及びこのクラウン部とス
カート部を結合させることができるリベット締め円板で
構成し、前記クラウン部は上端部外周縁に2〜3個の溝
を凹設して、この溝にピストンリングを嵌めることがで
きるようにし、底面にはピストンピンホールを穿孔した
一対のクレピスを一体に形成し、上端部にはリベット孔
を穿孔して構成し、前記スカート部は外周縁に長手方向
に多数個の翼根固定溝を等間隔に狭く形成し、この翼根
固定溝に線材の鋼線スプリングを浮動型で嵌め、上・下
端部のリング溝に翼根固定リングを嵌め前記鋼線スプリ
ングを固定して構成し、前記リベット締め円板は中央に
長方形孔が穿設され外周縁近くに前記クラウン部のリベ
ット孔と対応されるようにリベット孔を穿孔してリベッ
トで互いに結合されるように構成したものである。
【0021】請求項4の発明に係る往復動機器のピスト
ンは、クラウン部,スカート部及びこのクラウン部とス
カート部を結合させることができるロールマウント円板
で構成し、前記クラウン部は上端部外周縁に2〜3個の
溝を凹設して、この溝にピストンリングを嵌めることが
できるようにし、底面にはピストンピンホールを穿孔し
た一対のクレピスを一体に形成し、上端部にはリベット
孔を穿孔して構成し、前記スカート部は上下に接触ロー
ラをロールピボットピンにより回転自在に軸設されるよ
うにピンホールを穿孔させたロールトレインブラケット
を形成し、このロールトレインブラケットの“コ”の字
型固定部に挿入固定されるようにロールマウント円板を
形成し、その中央に孔を形成して、前記クラウン部のリ
ベット孔と対応できるようにリベット孔を穿孔して構成
し、前記クラウン部とロールマウント円板を一定の間隔
で固定させるために端差が形成されたリベットにより互
いに結合できるように構成したものである。
【0022】
【作用】請求項1〜請求項4の発明における往復動機器
のピストンは、クラウン部とスカート部とに分離形成さ
れているので、クラウン部は既存の方法で製作し、スカ
ート部はその外周縁に固定翼根、又は金属製翼根、又は
金属鋼線スプリング、又は集合的ローラの円筒形成等の
方法で製作することにより、ピストンの外径が伸縮性と
共に弾性を有し、シリンダー内部において上下動作の
際、揺動運動をして完全にして、その結果、ピストンと
シリンダーの衝突現象を完全に除去できる。
【0023】
【実施例】まず、本発明に係わる関連技術を参考例とし
て図1〜図5に示す。 図1〜図3に示す第1の参考例に
おいて、120はユニバーサルジョイント連接棒(Un
iversal−Joint−Connecting−
Rod)であり、このユニバーサルジョイント連接棒1
20はシリンダーヘッド10のピストン1にピストンピ
ン9で連結されるように上部ピンホール121aを穿孔
したユニバーサルジョイント上リンク(Univers
al−Joint−Upper−Link)121と、
このユニバーサルジョイント上リンク121の下部ピン
ホール121bとスパイダー(Spider)122の
上部ピンホール122aをユニバーサルジョイント上ピ
ン(Universal−Joint−Upper−P
in)123で軸設し、前記スパイダー(Spide
r)122の下部ピンホール122bはユニバーサルジ
ョイント下リンク(Universal−Joint−
Lower−Link)124の上部ピンホール124
aと一致させ、ユニバーサルジョイント下ピン(Uni
versal−Joint−Lower−Pin)12
5で軸設し、クランク軸2のクランクピン7に前記ユニ
バーサルジョイント連接棒120のユニバーサルジョイ
ント下リンク124と連接棒6を嵌めて連接棒キャップ
ボルト5で締結し、前記ピストン1とクランク軸2の間
の相対的位置誤差を自動補償するようにしたものであ
る。
【0024】このように、往復動機器の連接棒を、ピス
トンに回動自在に連結された上リンクと、この上リンク
の下部に上部が連結されてその上リンクの回動方向と直
交する方向に回動自在なスパイダーと、このスパイダー
の下部に連結されてそのスパイダーの回動方向と直交す
る方向に回動自在な下リンクとを備えたユニバーサルジ
ョイント構成とし、その下リンクの下部にクランクピン
を連接棒キャップで回動自在に連結することにより、ピ
ストンとクランク軸の相対的位置と直角度がずれたとし
ても、その相対的位置誤差や角度のずれ等を前記ユニバ
ーサルジョイント連接棒で必然的に吸収して自動補償す
ることができ、往復動内燃機関やポンプの全ての付属品
を円滑に動作させることができる。また、シリンダーと
ピストンの間の間隔を極小化できると共に、シリンダー
壁面とピストンの衝突による騒音と振動を最小化でき、
これにより、ピストンリング等の圧力を十分に減らして
も燃料の漏洩とエンジンオイルの燃焼室内への浸透を極
小化できるため、ピストンリングの摩擦による燃料損失
を減らすことができる。このようなピストンリングの圧
力の極小化は機械の損耗を極小化するだけでなく公害の
排出も大幅に減少する。
【0025】また、図4及び図5に示す第2の参考例に
おいて、220はボールジョイント連接棒(Ball−
Joint−Connecting−Rod)であり
このボールジョイント連接棒220はシリンダー11の
ピストン1内に固定ボルト222で固定される上・下部
軸受221,221aを設け、この上・下部軸受22
1,221aの溝223内においてすべる球体224を
固定ボルト222aによりスパイダー(Spider)
225に固定し、前記スパイダー(Spider)22
5の下部ピンホール225aは下リンク(Lpwer−
Link)226の上部ピンホール226aと一致させ
て下ピン(Lower−Pin)227に軸設し、クラ
ンク軸2のクランクピン7に前記下リンク226と連接
棒キャップ6を嵌めて連接棒キャップボルト5を締結
し、前記ピストン1とクランク軸2との間の相対的位置
誤差を自動補償するように構成したものである。
【0026】このように、往復動機器の連接棒を、ピス
トンに回転自在な球体を介してスパイダーの上端部を連
結し、このスパイダーの下端部にユニバーサルジョイン
ト下リンクを回動自在に連結したボールジョイント構成
とすることにより、前記第1の参考例の場合と同様に、
ピストンとクランク軸との間の相対的位置誤差やそれら
両者の角度のずれ等を自動補償できる。
【0027】次に、添付した図面により本発明の望まし
い実施例を説明すれば次のようである。 実施例1 . 以下、本発明の第1実施例を図6乃至図12により詳細
に説明すれば次のようになる。301はクラウン(cr
own)部302,スカート(SKIPT)部303
と、このクラウン部302とスカート部303を結合で
きるリベット締め円板304で構成したピストン(Pi
ston)であり、このピストン301のクラウン部3
02の上端部外周縁に必要に応じて2個又は3個の溝
(Groove)305を設け、この溝305にピスト
ンリング306を嵌合できるようにし、底面には1対の
クレピス(Clevis)307を一体に形成して、こ
のクレピス307にピストンピンホール308を穿孔
し、上端部にはリベット孔309を穿孔する。
【0028】前記スカート(SKIPT)部303の外
周縁に長手方向に多数個の弾性翼根(Tension
blade)310を形成し、この弾性翼根310の終
端には接触突起(Contactor−Ridge)3
11を形成して、その内周縁に止輪(Stop rin
g)312を嵌合できるように溝(Groove)31
3を形成する。
【0029】前記リベット締め円板(Riveting
−disk)304は中央に長方形孔314が穿孔さ
れ、外周縁近くに前記クラウン部302のリベット孔3
09と対応されるようにリベット孔315を穿孔してリ
ベット(rivet)316により結合できるようにす
る。
【0030】実施例2. 次に本発明の第2実施例を図13乃至図17により説明
すれば次のようになる。第2実施例のピストン301は
クラウン部302,スカート部303と、このクラウン
部302とスカート部303を結合できるリベット締め
円板(Riveting disk)304とで構成さ
れており、前記クラウン部302とリベット締め円板3
04は第1実施例と同じ構成になっているので同一符号
を付してその説明は省略する。
【0031】前記スカート部303の外周縁に長手方向
に多数個の翼根固定溝(Bladefit Groov
e)331を形成し、上・下端部の外周縁に円周方向に
翼根固定リング(Blade Holder rin
g)332を嵌合できる溝(Groove)333を形
成する。
【0032】前記スカート部303の翼根固定溝331
に嵌めるのは金属板製翼根(contactor−bl
ade)334で、この金属板製翼根334の形状は
“彎曲板状”型である。
【0033】実施例3. 次に本発明の第3実施例を図18乃至図21により説明
すれば次のようになる。第3実施例のピストン301は
クラウン部302,スカート部303と、このクラウン
部302とスカート303を結合できるリベット締め円
板304とで構成されており、第1実施例と同じ構成は
同一符号を付してその説明は省略する。
【0034】前記スカート部303の外周縁には長手方
向に多数個の翼根固定溝331aを狭い間隔で形成し、
上・下端部の外周縁には円周方向に翼根固定リング33
2aを嵌合できるリング溝333aを形成する。
【0035】前記スカート部303の翼根固定溝331
aには線材の鋼線スプリング(Contaetor−S
pring)340を嵌める。
【0036】実施例4. 次に本発明の第4実施例を図22乃至図27により説明
すれば次のようになる。第4実施例のピストン301は
クラウン部302,スカート部303と、前記クラウン
部302と、スカート303を結合することができるロ
ールマウント円板(Roll mount disk)
350とで構成されており、第1実施例と同じ構成には
同一符号を付してその説明は省略する。
【0037】前記スカート部303は、上・下に接触ロ
ーラ360をロールピボットピン(Roll pivo
t pin)361で回転自在に軸設されるようにピン
ホール362を穿孔させたロールトレインブラケット
(Roll train bracket)363を形
成し、このロールトレインブラケット363に“コ”字
型固定部364を形成して構成する。
【0038】前記ロールマウント円板(Roll mo
unt disk)350は前記ロールトレインブラケ
ット363の“コ”字型固定部364に挿入固定される
ように形成し、その中央には孔351を形成し、前記ク
ラウン部302のリベット孔309と対応するようにリ
ベット孔352を穿孔する。
【0039】370は前記クラウン部302とロールマ
ウント円板350を一定の間隔に固定させるための端差
371が形成されたリベットである。
【0040】実施例5. 次に本発明の第5実施例を図28により説明すれば次の
ようになる。401はクラウン(crown)部40
2,スカート(SKIPT)部403と、このクラウン
部402とスカート部403を螺合して構成したピスト
ン(Piston)で、このピストン401のクラウン
部402の下端部外周縁及び内周縁に螺旋部404,4
04aを形成し、前記内周面縁部の空間405には上・
下部軸受406,406aを嵌めて、前記螺旋部404
aと螺合されるように下部軸受406aの外周縁にも螺
旋部404bを設け、上・下部軸受406,406aの
溝223内においてすべるように球体224を有するス
パイダー225を嵌める。
【0041】前記スカート(SKIPT)部403は
記第1,2,3実施例のスカート部と同様に形成し、但
し、前記クラウン部402の下端部外周縁に形成された
螺旋部404と螺合されるように内周縁に螺旋部404
cを形成して構成したものである。
【0042】このように構成された本発明の作用効果を
説明すれば次のようになる。まず、第1の参考例につい
て説明する。第1の参考例として図1〜図3に示したユ
ニバーサルジョイント連接棒を組立るとすれば、シリン
ダーヘッド10のシリンダー11内を往復運動するピス
トン1にユニバーサルジョイント連接棒120のユニバ
ーサルジョイント上リンク121の上部ピンホール12
1aをピストンピン9で軸設し、前記ユニバーサルジョ
イント上リンク121の下部ピンホール121bとスパ
イダー122の上部ピンホール122aをユニバーサル
ジョイント上ピン123で軸設し、前記スパイダー12
2の下部ピンホール122bとユニバーサルジョイント
上リンク124の上部ピンホール124aをユニバーサ
ルジョイント下ピン125で軸設した後、クランク軸2
のクランクピン7に前記ユニバーサルジョイント下リン
ク124と連接棒6を嵌め連接棒キャップボルト5で締
結すれば組立られる。
【0043】したがって、ピストン1とクランク軸2の
間の角度,垂直,水平関係が良く合わない相対的位置誤
差を自動補償させる。
【0044】図3は、内燃機関の基本骨組であるシリン
ダーヘッド10とクランク軸2が組立完成した状態であ
るが、4個のピストン1の相対的間隔が一定でなく、角
度も垂直水平関係が良く合わない状態を示しているもの
で、ユニバーサルジョイント連接棒120を用いること
により、シリンダーヘッド10の異常間隔、又はクラン
クピン7の異常位置、又はクランク軸2のねじれ、又は
ユニバーサルジョイント連接棒120のねじれ、又はク
ランクピン7の異常角度、又はメインベアリングジャー
ナルの異常角度等内燃機関内部において発生することが
できる誤ったすべての相対的位置に対して完全無欠に自
動補償しながら全ての付属品が円滑に動くことができる
ものである。
【0045】それ故に、シリンダー11とピストン1の
間の間隔を極小化させることができ、シリンダー11の
壁面とピストン1の衝突による騒音と振動を最小化で
き、シリンダー11とピストン1の間の間隔を極小化す
ることにより、ピストンリング等の圧力を十分に減らし
ても燃料の漏洩とエンジンオイルの燃焼室内への浸透を
極小化することができるため、ピストンリングの摩擦に
よる燃料損失を減らすことができ、ピストンリングの圧
力の極小化は機械の摩耗を極小化するだけでなく公害の
排出も極小させる。
【0046】なお、シリンダーヘッド10にシリンダー
11の内径を加工する過程において4個又は多数のシリ
ンダー11の中心間隔を極めて精巧に合せるという問題
から解放され、またシリンダー11の中心軸とクランク
軸2の相互位置の真直角、真直角保持のため投入される
全ての費用が節減され、ピストンピン9上において連接
棒120とピストン1の間に許容する間隔を無くして極
端的に接近させても差し支ないので、すべり摩擦によっ
て生じる騒音と燃料の浪費が完全になくなる。
【0047】又、クランク軸2の加工過程において得な
ければならない各クランクピン(Crank−pin)
7とメインベアリングジャーナル(Main−bear
ing−journal)の相互真平行度と正確な間隔
維持の必要性が著しく減少するため、クランク軸2の加
工過程において専らクランクピン7の直径とメインベア
リングジャーナルの直径だけ正確に加工すれば合格品を
製作できるため生産歩留りを上げることができる。
【0048】4個又は5個のメインベアリング中、両端
にある2個のメインベアリングは現在のように両側を合
せて結合する方式の代りに、ニードルロールベアリング
(Needle−roll−bearing)に変換す
ることができるため、クランク軸2の最大荷重をすべり
摩擦でない転がりベアリングに代置することにより、燃
料の節約と騒音の減少及び機械寿命の顕著な向上が成し
遂げられる。
【0049】さらにシリンダーヘッド(Cylinde
r−head)を取り付けるとき、締めて置いたボルト
の張力変化とガスケット(Gasket)の老化による
シリンダーブロック(Cylinder−block)
の変形による連接棒の変形に従う衝撃と騒音と煤煙、燃
料浪費が全無になる。
【0050】また、第2の参考例について説明すれば、
シリンダーヘッド10のシリンダー11内を往復運動す
るピストン1に、ボールジョイント連接棒220のスパ
イダー225に球体224を固定ボルト222a又はリ
ベット等で固定し、このスパイダー225の球体224
を上・下部軸受221,221aの溝223において滑
るように嵌めた後、前記上・下部軸受221,221a
を固定ボルト222で固定し、前記スパイダー225の
下部ピンホール225aと下リンク226の上部ピンホ
ール226aを一致させ上ピン227で軸設した後、ク
ランク軸2のクランクピン7に前記上リンク226と連
接棒キャップ6を嵌め連接棒キャップ5で締結すれば構
成できる。
【0051】従って、ピストン1とクランク軸2の間の
角度,垂直,水平関係が良く合わない相対的位置誤差を
自動補償させる。
【0052】図5は図示したように、内燃機関の基本骨
組であるシリンダーヘッド10とクランク軸2が組立完
成した状態であるけれども、4個のピストン1は相対的
間隔が一定していなく、角度も垂直,水平関係が良く合
わない状態を示しているもので、ボールジョイント連接
棒220を使用することにより、シリンダーヘッド10
の異常間隔、又はクランクピンの異常位置、又はクラン
ク軸2のねじれ、又はボールジョイント連接棒220の
ねじれ、又はクランクピン7の異常角度又はメインベア
リングジャーナルの異常角度等内燃機関内部で発生する
誤った全ての相対的位置に対して完全無欠に自動補償し
ながら全ての付属品が円滑に動くことができる。
【0053】それ故、シリンダー11の内径とピストン
1の外径との間の間隔を極小化させることができ、シリ
ンダー11の壁面とピストン1の衝突による騒音と振動
を最小化することができ、シリンダー11のピストン1
間の間隔を極小化することにより、ピストンリング等の
圧力を十分に減らしても燃料の漏洩とエンジンオイルの
燃焼室内への浸透を極小化することができるため、ピス
トンリングの摩擦による燃料損失を減らすことができ、
ピストンリングの圧力の極小化は機械の摩耗を極小化す
るだけでなく公害の排出も極小化させる。
【0054】なお、シリンダーヘッド10にシリンダー
11の内径を加工する過程において4個又は多数のシリ
ンダー11の中心間隔を極めて精巧に合せなければなら
ない問題から解放され、又シリンダー11の中心軸とク
ランク軸2の相互位置の真直度,真角度を保持させるた
めに投入させる全ての費用が節減され、ピストンピン9
上において、連接棒220とピストン1との間に許容す
る間隔をなくして極端的に接近させても差し支えないの
で、摩擦によって発生する騒音と燃料の浪費が完全にな
くなる。
【0055】クランク軸2の加工過程において守らなけ
ればならない各クランクピン(Crank−pin)7
とメインベアリングジャーナル(Main=beari
ng−journal)の相互真平行度と正確な間隔維
持の必要性が著しく減少するので、クランク軸2の加工
過程では専らクランクピン7の直径とメインベアリング
ジャーナルの直径だけ正確に加工すれば合格品を製作で
き生産性歩留りを上げることができる。
【0056】4個又は5個のメインベアリング中、両端
にある2個のメインベアリングは現在のように両側を合
わせて結合する方式の代りに、ニードルローラベアリン
グ(Needle−roller−bearing)に
変換することができるため、クランク軸2の最大荷重を
すべり摩擦でない転がりベアリングで代置することによ
り、燃料の節約と騒音の減少及び機械寿命の顕著な向上
が成し遂げられる。
【0057】更にシリンダーヘッド(Cylinder
−head)を取り付けるとき、締め付けたボルトの長
力変化とガスケット(Gasket)の老化にもとづく
シリンダーブロック(Cylinder−block)
の変形による連接棒の変形に伴う衝撃と騒音と煤煙、燃
料浪費が全無になる。
【0058】次に、本発明の第1実施例について説明す
れば、ピストン301のスカート部302の底面に設け
られたクレピス307は、ピストン301が分離された
2部分中の上部に属するクラウン部302に設けること
により、下部であるスカート部303に伸縮性がある装
置を設けるとき妨げられないようにすることが望まし
い。
【0059】そして、クラウン部302の上端部には必
要に応じて2個又は3個の溝305を凹設し、この溝3
05に合うピストンリング306を嵌合できるようにす
る。前記クレピス307をクラウン部302と一体に形
成し、第1の参考例に示したユニバーサルジョイント型
連接棒(図示せず)との連結用ピストンピン(図示せ
ず)を嵌めることができるようにピストンピンホール3
08を穿孔する。
【0060】なお、クラウン部302とスカート部30
3を連結するときに用いるリベット孔309は、その孔
の大きさと個数をピストン301の大きさにもとづいて
設計のときに決定することが望ましい。
【0061】そして、スカート部303はアルミニウム
のように軽く加工が容易であり、摩耗に対して高い抵抗
力を有する金属から圧出成型することが望ましく、スカ
ート部303の内周面は凹凸がないように形成し、外周
縁には長手方向に厚みが薄く幅が広い弾性翼根310を
形成し、前記弾性翼根310の一方の根はスカート部3
03と一体に形成して動かず、他方の接触突起311は
自由に動くことができるので、接触突起311を押すと
スカート部303の胴体側で動くためスカート部303
の全体外径を自由外径よりもなお一層小さく収縮させる
ことができる。
【0062】したがって、ピストン301とシリンダー
(図示せず)を組立るときには適当な工具を用いてスカ
ート部303の弾性翼根310等を全部縮めて自由外径
よりもっと小さい内径を有するシリンダー内に挿入組立
できるようにする。
【0063】シリンダー内における弾性翼根310等は
スカート部303がもともとの自由直径よりなお一層小
さいシリンダー内に取り付けられているので、弾性翼根
311が自由外径になるために外に伸びる力の残量だけ
(弾性力)の力で接触突起311がシリンダー壁を押し
ている。
【0064】それ故、前記スカート部303の弾性翼根
310の接触突起311がシリンダー内壁を押す力はピ
ストン301のチルチを抑えるに十分であるけれどもピ
ストン301の往復動に微細な妨害影響も及ばない程度
に弱くなければならない。
【0065】前記の相反した二つの要求条件を充足させ
ようとすれば、弾性翼根310の曲げモーメント(Be
nding moment)曲線である点を通過すれば
急角度に上昇するように弾性翼根310の断面を設計し
なければならない。
【0066】また、スカート部303の内壁はもともと
凹凸もなく滑らかに圧出されているので、溝(Groo
ve)313を内径全体をぐるりと回して加工した後、
止輪312を前記溝313に嵌めることにより組立準備
を終える。
【0067】そして、リベット締め円板304をスカー
ト部303の内周縁に入れて止輪(Stop−Rin
g)312に当るようにした後、クラウン部302の底
面を止輪312に当接してリベット孔309と315を
互いに一致させた後、リベット316を嵌め、このリベ
ット316のヘッド部分を加工すればピストン1の組立
は完成する。
【0068】また、本発明の第2実施例及び第3実施例
について説明すれば、第2実施例の金属板製翼根334
第3実施例の鋼線スプリング340の基本骨組とスカ
ート部303の弾性構成方式が押出成型された弾性翼根
310と完全に同一であるけれども弾性の発生装置が押
出成型である弾性翼根310の場合、固定型(Soli
d type)押出金属(extruded meta
l)である反面、第2実施例の金属板製翼根334及び
第3実施例の鋼線スプリング340は、浮動型(flo
ating type)成型板製金属(formed
sheet metal)と浮動型(floating
type)線材金属(wire metal)である
点が異なる。
【0069】図14に示すように、金属板製翼根334
型のスカート部303と図19に示すように鋼線スプリ
ング340型のスカート部303における弾性発生装置
を嵌める翼根固定溝331,331aの間隔だけ異なり
他の部分は完全な同一構造に、前記金属板製翼根334
を嵌める翼根固定溝331の間隔が広い反面、鋼線スプ
リング340を嵌める翼根固定溝331aの間隔は狭い
間隔になっている。
【0070】なお、金属板製翼根334又は鋼線スプリ
ング340を嵌めることができるスカート部303の翼
根固定溝331,331aに嵌めた後、翼根固定リング
332,332aをスカート部303の外周縁に形成さ
れたリング溝333,333aに嵌めて前記金属板製翼
根334又は鋼線スプリング340が前記翼根固定溝3
31,331aから抜けるのを防止する。
【0071】このように弾性発生装置が組立られたスカ
ート部303を第1実施例のようにリベット316を用
いてクラウン部302と結合させることによりピストン
の組立が完了する。
【0072】本発明の第4実施例について説明すれば、
第4実施例はピストン301のスカート部303は接触
ローラ360の集合体であって、この接触ローラ360
等の外径面等の集合面がシリンダーの内径に準ずる面を
形成するようにする。
【0073】前記接触ローラ360はロールトレインブ
ラケット363のピンホール362上下にロールピンホ
ール361で回転自在に軸設するものである。
【0074】このとき、前記接触ローラ360の外径は
中心軸に沿って曲線で製作すべきであり、その曲線の曲
率半径は以後、接触ローラ360が接触すべきシリンダ
ー内径の半径と同一であることが望ましい。
【0075】なお、ロールトレインブラケット363は
多数個製作し、ローラマウント円板350には放射状に
ロールトレインブラケット363の“コ”字型固定部3
64を挿入固定して組み立てた後、前記接触ローラ36
0の外径の集合面は組立すべきシリンダーの内径より極
く僅かだけ大きく製作した後、スカート部303をシリ
ンダー内径に組み立てたとき適当な力で接触ローラ36
0等がシリンダーと接触力を保ったまま保持されること
が望ましい。
【0076】従って、接触ローラ360等の外径部分が
集合的にスカート部303の外径を構成するようにして
シリンダーの内径とスカート部303の接触と接触圧力
維持及び接触ローラ360等が行うようにしているが、
その接触はすべり接触でなく転がり接触により行われる
ものである。
【0077】そして、クラウン部302のリベット孔3
09とロールマウント円板350のリベット孔352を
一致した後、リベット孔309,352で一定の間隔が
保持されるように端差371が形成されたリベット37
0を嵌め、このリベット370のヘッド部分を加工すれ
ばピストン301の組立が完成するものである。
【0078】本発明の第5実施例について説明すれば
ピストン401のクラウン部402は前述した第1,
2,3実施例と同一の形状であるけれども、ただ前記ク
ラウン部402の下端部外周縁及び内周縁に螺旋部40
4,404aを形成したことが異なるだけである。
【0079】したがって、前記クラウン部402の空間
部405には前述したボールジョイント型連接棒220
のスパイダー225に球体224を固定ボルト及びリベ
ット等で固定しているので、前記球体224を上・下部
軸受406,406aの溝223においてすべるように
嵌めた後、前記上・下部軸受406,406aを嵌入す
る。
【0080】このとき、前記空間部405の内周縁に設
けられる螺旋部404aと下部軸受406aの外周縁に
設けられる螺旋部404bを互いに締結すればボールジ
ョイント型連接棒220のスパイダー225が前記クラ
ウン部402の下端部に固定されることになる。
【0081】その後、前記クラウン部402の外周縁に
スカート部403を締結すれば完成する。このスカート
部403は前述した第1,2,3実施例のスカート部3
03と同じであるが、その内周縁に螺旋部404cが形
成されており、前記クラウン部402の螺旋部404と
締結されるので、ピストン401の組立が完了すること
になる。
【0082】
【発明の効果】請求項1〜請求項4の発明によれば、往
復動機器のピストンがクラウン部とスカート部とに分離
形成されているので、クラウン部は既存の方法で製作
し、スカート部はその外周縁に固定翼根、又は金属製翼
根、又は金属鋼線スプリング、又は集合的ローラの円筒
形成等の方法で製作することにより、ピストンの外径が
伸縮性と共に弾性を有し、シリンダー内部において上下
動作の際、揺動運動をして完全にして、その結果、ピス
トンとシリンダーの衝突現象を完全に除去できるという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる第1の参考例の要部断面図であ
る。
【図2】図1の要部分解断面図である。
【図3】第1の参考例の使用状態を示す断面図である。
【図4】本発明に係わる第2の参考例の要部断面図であ
る。
【図5】第2の参考例を使用した状態の断面図である。
【図6】本発明の第1実施例の一部断面図である。
【図7】図6の底面図である。
【図8】図6のA−A線断面図である。
【図9】図6のクラウン(Crown)で、同図(A)
は一部断面図であり、同図(B)は同図(A)の底面図
である。
【図10】図6のスカート(Skirt)部の一部断面
図である。
【図11】図6のリベット締め円板(Riveting
−Disk)で、同図(A)は横断面図であり、同図
(B)は平面図である。
【図12】図6の止輪で、同図(A)は横断面図であ
り、同図(B)は平面図である。
【図13】本発明の第2実施例の一部断面図である。
【図14】図13の底面図である。
【図15】図13のスカート(Skirt)部で、同図
(A)は一部断面図であり、同図(B)は同図(A)の
底面図である。
【図16】図13の羽根固定リング(blade ho
lder−Ring)で、同図(A)は横断面図であ
り、同図(B)は平面図である。
【図17】図13の金属板製羽根(contactor
blade)で、同図(A)は断面図であり、同図
(B)は平面図、同図(C)は正面図である。
【図18】本発明の第3実施例の一部断面図である。
【図19】図18の底面図である。
【図20】図18のスカート(Skirt)部で、同図
(A)は一部断面図であり、同図(B)同図(A)の底
面図である。
【図21】図18の鋼線スプリング(Contacto
r spring)で、同図(A)は側面図であり、同
図(B)は平面図、同図(C)は正面図である。
【図22】本発明の第4実施例の一部断面図である。
【図23】図22の底面図である。
【図24】図22のロールマウント単板部(Roll
Mount−Disk)部で、同図(A)は断面図であ
り、同図(B)は平面図である。
【図25】図22の接触ローラ(contactor−
roll)を示す図である。
【図26】接触ローラを軸設するロールトレインブラケ
ット(Roll train Bracket)を示す
図である。
【図27】図22のピボットピン(Pivot−Pi
n)を示す図である。
【図28】本発明の第5実施例を例示する断面図であ
る。
【図29】従来の連接棒(connecting ro
d)を示す断面図である。
【図30】図29を適用した状態の断面図である。
【符号の説明】
1,301,401 ピストン 2 クランク軸 5 連接棒キャップボルト 6 連接棒キャップ 9 ピストンピン 10 シリンダーヘッド 11 シリンダー 12 間隔 120 ユニバーサルジョイント連接棒(Univer
sal−Joint−Connecting−Ro
d)、 121 ユニバーサルジョイント上リンク(Unive
rsal−Joint−Upper−Link)、 122 スパイダー(Spider)、 123 ユニバーサルジョイント下ピン(Univer
sal−Joint−Lower−Pin)、 124 ユニバーサルジョイント下リンク(Unive
rsal−Joint−Lower−Link)、 125 ユニバーサルジョイント上ピン(Univer
sal−Joint−Upper−Pin)、 220 ボールジョイント連接棒(Boll−Join
t−Connecting−Rod)、 221,406,221a,406a 上・下部軸受 222,222a 固定ボルト 223 溝 224 球体 225 スパイダー(Spider) 225a 下部ピンホール 226 下リンク(Lower−Link) 226a 上部ピンホール 227 下ピン(Lower−Pin) 302,402 クラウン部(crown)部 303,403 スカート(skiet)部 304 リベット締め円板(riveting dis
k) 305,313溝(Groov) 307 クレピス(Clevis) 309,315,352 リベット孔 310 弾性翼根(Tension blade) 311 接触突起(Contractor ridg
e) 312 止輪(Stop−Ring) 316,376 リベット 331,331a 翼根固定溝(Blade fit
Groove) 332,332a 翼根固定リング(Blade Ho
lder Ring) 333,333a リング溝(ring groov
e) 334 金属製翼根(contactor blad
e) 340 鋼線スプリング(Contactor Spr
ing) 350 ロールマウント単板部(Roll mount
disk) 360 接触ローラ(Contactor Roll) 361 ロールピボットピン(Roll pivot
pin) 363 ロールトレインブラケット(Roll Tra
in Bracket) 364 “コ”字型固定部 404,404a,404b,404c 螺旋部 405 空間部
フロントページの続き (73)特許権者 594147453 具 滋寛 韓国、ソウル特別市銅雀区舎堂洞山17番 地 舎堂極東アパート109棟1301号 (73)特許権者 594147464 金 啓煥 韓国、京畿道城南市盆唐区野塔洞536番 地 塔マウル109棟1603号 (73)特許権者 594147475 宋 右燮 韓国、京畿道果川市富林洞49番地 住公 アパート725棟308号 (72)発明者 張 京台 韓国、京畿道光明市鉄山洞 367 鉄山 韓信アパート102棟 2001号 (56)参考文献 特開 昭59−115452(JP,A) 特開 平3−244819(JP,A) 特開 平4−282073(JP,A) 実開 昭64−34482(JP,U)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ピストン(301)のクラウン部(30
    2)及びスカート部(303)と、このクラウン部(3
    02)とスカート部(303)を結合させることができ
    るリベット締め円板(304)とで構成し、前記クラウ
    ン部(302)は上端部外周縁に2〜3個の溝(30
    5)を凹設し、この溝(305)にピストンリング(3
    06)を嵌めることができるようにし、底面にはピスト
    ンピンホール(308)を穿孔した一対のクレピス(3
    07)を一体に形成し、上端部にはリベット孔(30
    9)を穿孔して構成し、; 前記スカート部(303)は外周縁に長手方向に多数個
    の弾性翼根(310)を固定形で形成してその終端に接
    触突起(311)を形成し、その内周縁に止輪(31
    2)を嵌合できる溝(313)を形成して構成し; 前記リベット締め円板(304)は中央に長方形孔(3
    14)が穿孔され、外周縁近くに前記クラウン部(30
    2)のリベット孔(309)と対応されるようにリベッ
    ト孔(315)を穿孔してリベット(316)で互いに
    結合されるように構成したことを特徴とする往復動機器
    のピストン。
  2. 【請求項2】 ピストン(301)のクラウン部(30
    2)及びスカート部(303)と、このクラウン部(3
    02)とスカート部(303)を結合させることができ
    るリベット締め円板(304)とで構成し、前記クラウ
    ン部(302)は上端部外周縁に2〜3個の溝(30
    5)を凹設して、この溝(305)にピストンリング
    (306)を嵌めることができるようにし、底面にはピ
    ストンピンホール(308)を穿孔した一対のクレピス
    (307)を一体に形成し、上端部にはリベット孔(3
    09)を穿孔して構成し、; 前記スカート部(303)は外周縁に長手方向に多数個
    の翼根固定溝(331a)を等間隔に形成し、この翼根
    固定溝(331)に金属板製翼根(334)を浮動型で
    嵌め、上・下端部のリング溝(333)に翼根固定リン
    グ(332)を嵌め前記金属板製翼根(334)を固定
    して構成し; 前記リベット締め円板(304)は中央に長方形孔(3
    14)が穿孔され、外周縁近くに前記クラウン部(30
    2)のリベット孔(309)と対応されるようにリベッ
    ト孔(315)を穿孔してリベット(316)で互いに
    結合されるように構成したことを特徴とする往復動機器
    のピストン。
  3. 【請求項3】 ピストン(301)のクラウン部(30
    2)及びスカート部(303)と、このクラウン部(3
    02)とスカート部(303)を結合させることができ
    るリベット締め円板(304)とで構成し、前記クラウ
    ン部(302)は上端部外周縁に2〜3個の溝(30
    5)を凹設して、この溝(305)にピストンリング
    (306)を嵌めることができるようにし、底面にはピ
    ストンピンホール(308)を穿孔した一対のクレピス
    (307)を一体に形成し、上端部にはリベット孔(3
    09)を穿孔して構成し、; 前記スカート部(303)は外周縁に長手方向に多数個
    の翼根固定溝(331a)を等間隔に狭く形成し、この
    翼根固定溝(331a)に線材の鋼線スプリング(34
    0)を浮動型で嵌め、上・下端部のリング溝(333
    a)に翼根固定リング(332a)を嵌め前記鋼線スプ
    リング(340)を固定して構成し; 前記リベット締め円板(304)は中央に長方形孔(3
    14)が穿孔され、外周縁近くに前記クラウン部(30
    2)のリベット孔(309)と対応されるようにリベッ
    ト孔(315)を穿孔してリベット(316)で互いに
    結合されるように構成したことを特徴とする往復動機器
    のピストン。
  4. 【請求項4】 ピストン(301)のクラウン部(30
    2)及びスカート部(303)と、このクラウン部(3
    02)とスカート部(303)を結合させることができ
    ロールマウント円板(350)とで構成し、前記クラ
    ウン部(302)は上端部外周縁に2〜3個の溝(30
    5)を凹設して、この溝(305)にピストンリング
    (306)を嵌めることができるようにし、底面にはピ
    ストンピンホール(308)を穿孔した一対のクレピス
    (307)を一体に形成し、上端部にはリベット孔(3
    09)を穿孔して構成し、; 前記スカート部(303)は上下に接触ローラ(36
    0)をロールピボットピン(361)により回転自在に
    軸設されるようにピンホール(362)を穿孔させたロ
    ールトレインブラケット(363)を形成し、このロー
    ルトレインブラケット(363)の“コ”の字型固定部
    (364)に挿入固定されるようにロールマウント円板
    (350)を形成し、その中央に孔(351)を形成し
    て、前記クラウン部(302)のリベット孔(309)
    と対応できるようにリベット孔(352)を穿孔して構
    成し; 前記クラウン部(302)とロールマウント円板(35
    0)を一定の間隔で固定させるために端差(371)が
    形成されたリベット(370)により互いに結合できる
    ように構成したことを特徴とする往復動機器のピスト
    ン。
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