JP7402229B2 - 往復動ピストン組立体、内燃エンジン、および関連の方法 - Google Patents

Description

優先権主張
本出願は、参照により各々の開示の全体が本明細書に組み込まれている、２０１８年７月１７日に出願した米国仮特許出願第６２／６９９，１１３号および２０１９年６月７日に出願した米国仮特許出願第６２／８５８，７４４号の出願日の利益を主張するものである。

本発明は内燃エンジンに関し、より詳細には、エンジン内で使用されるためのおよびピストンヘッドをエンジンのクランクシャフトに接続するためのピストン組立体に関する。

現在の多くの車両で見られる種類の従来の内燃エンジンは、エンジンブロック内に形成される複数のシリンダ内にそれぞれ移動可能に設置される複数のピストンを有する。ピストンの各々がピストンロッドの第１の端部のところでピストンロッドに接続され、ピストンロッドがピストンロッドの第２の端部のところでクランクシャフトに結合される。さらに、エンジンブロック内のスパークプラグが起動して燃料混合物に点火するとき、ピストンが下方向に駆動されてクランクシャフトを回転させ、最終的に車両全体を駆動する。一般的なエンジンでは、単一のコネクティングロッドが使用され、それぞれの第１の端部のところで対応するピストンに接続され、それぞれの第２の端部のところでクランクシャフトの対応する部分に接続される。各コネクティングロッドの両端部と対応するピストンおよび対応するクランクシャフトとの間の接続ポイントが、それぞれのコネクティングロッドの長手方向中心軸の端部のところに配置される。

本開示のいくつかの実施形態がピストン組立体を含むことができる。ピストン組立体が、エンジンのシリンダ内で往復動するためのピストンヘッドと；一方の長手方向端部のところでピストンヘッドに結合されてピストンヘッドを基準として固定される上側ロッドと；上側ロッドの反対側の長手方向端部に回転可能に結合される下側ロッドと、を有することができる。下側ロッドが、上側ロッドのこの反対側の長手方向端部を中心として枢動するように構成され得る。下側ロッドがさらに、上側ロッドの反対側の下側ロッドの長手方向端部のところでクランクシャフトに結合されるように構成され得る。

本開示の他の実施形態が、１つまたは複数のシリンダと、クランクシャフトと、１つまたは複数のピストン組立体と、を有するエンジンを含むことができる。各ピストン組立体がそれぞれのシリンダ内に配置され得る。各ピストン組立体が、エンジンのシリンダ内で往復動するようにサイズ決定および成形されるピストンヘッドと；一方の長手方向端部のところでピストンヘッドに結合されてピストンヘッドを基準として固定される上側ロッドと；上側ロッドの反対側の長手方向端部に回転可能に結合される下側ロッドであって、下側ロッドが上側ロッドの反対側の長手方向端部を中心として枢動するように構成される、下側ロッドと、と、を有することができる。下側ロッドが、上側ロッドの反対側の下側ロッドの長手方向端部のところでクランクシャフトに回転可能に結合され得る。

本開示の別の実施形態が、ピストン組立体を形成する方法を含むことができる。この方法が、上側ロッドの第１の長手方向端部のところで上側ロッドをピストンヘッドに結合することを含むことができる。この方法が、ピストンヘッドを基準として上側ロッドの位置を固定することをさらに含むことができる。この方法が、下側ロッドを上側ロッドの第２の長手方向端部に回転可能に結合することをさらに含むことができる。この方法が、下側ロッドをエンジンのクランクシャフトに回転可能に結合することをさらに含むことができる。

本開示を詳細に理解することができるように、同様の要素を概して同様の符号を用いて示している添付図面と合わせて、以下の詳細な説明を参照する。

本開示の１つまたは複数の実施形態によるエンジン内にあるピストン組立体を示す概略図である。 図２Ａは、図１のピストン組立体を示す図である。図２Ｂは、図１のピストン組立体を示す図である。 本開示の１つまたは複数の実施形態によるエンジン内にあるピストン組立体を示す別の側面図である。 本開示の１つまたは複数の実施形態によるピストン組立体の上側ロッドを示す斜視図である。 図４の上側ロッドを示す側面図である。 本開示の１つまたは複数の実施形態によるピストン組立体のガジオンピンを示す側面図である。 本開示の１つまたは複数の実施形態によるコネクタピンを示す側面図および正面図である。 本開示の１つまたは複数の実施形態によるピストン組立体の、上側ロッド、ガジオンピン組立体、および下側ロッドを示す斜視図である。 本開示の１つまたは複数の実施形態によるピストン組立体の下側ロッドを示す側面図である。 図１０Ａは、本開示の１つまたは複数の実施形態によるピストン組立体のピストンヘッドおよび上側ロッドを示す斜視図である。図１０Ｂは、図１０Ａのピストンヘッドを示す底面図である。 本開示の１つまたは複数の実施形態による、ピストン組立体およびクランクシャフトを示す図である。 本開示の１つまたは複数の実施形態による、ピストン組立体およびクランクシャフトを示す図である。 本開示の１つまたは複数の実施形態による、ピストン組立体およびクランクシャフトを示す図である。 本開示の１つまたは複数の実施形態によるピストン組立体の、上側ロッド、下側ロッド、およびピストンヘッドを示す追加の図である。 本開示の１つまたは複数の実施形態によるピストン組立体の、上側ロッド、下側ロッド、およびピストンヘッドを示す追加の図である。 本開示の１つまたは複数の実施形態によるピストン組立体の、上側ロッド、下側ロッド、およびピストンヘッドを示す追加の図である。 図１７Ａは、本開示の１つまたは複数の実施形態によるピストン組立体のピストンヘッドを示す図である。図１７Ｂは、本開示の１つまたは複数の実施形態によるピストン組立体のピストンヘッドを示す図である。図１７Ｃは、本開示の１つまたは複数の実施形態によるピストン組立体のピストンヘッドを示す図である。図１７Ｄは、本開示の１つまたは複数の実施形態によるピストン組立体のピストンヘッドを示す図である。 図１８Ａは、本開示の１つまたは複数の実施形態による、分解された構成のピストン組立体の下側ロッドを示す図である。図１８Ｂは、本開示の１つまたは複数の実施形態による、分解された構成のピストン組立体の下側ロッドを示す図である。 図１９Ａは、本開示の１つまたは複数の実施形態による、図１８Ａおよび１８Ｂの下側ロッドの上側部分を示す図である。図１９Ｂは、本開示の１つまたは複数の実施形態による、図１８Ａおよび１８Ｂの下側ロッドの上側部分を示す図である。 図２０Ａは、本開示の１つまたは複数の実施形態による、図１８Ａおよび１８Ｂの下側ロッドの上側部分を示す追加の図である。図２０Ｂは、本開示の１つまたは複数の実施形態による、図１８Ａおよび１８Ｂの下側ロッドの上側部分を示す追加の図である。図２０Ｃは、本開示の１つまたは複数の実施形態による、図１８Ａおよび１８Ｂの下側ロッドの上側部分を示す追加の図である。図２０Ｄは、本開示の１つまたは複数の実施形態による、図１８Ａおよび１８Ｂの下側ロッドの上側部分を示す追加の図である。 図２１Ａは、本開示の１つまたは複数の実施形態による、図１８Ａおよび１８Ｂの下側ロッドの下側部分を示す図である。図２１Ｂは、本開示の１つまたは複数の実施形態による、図１８Ａおよび１８Ｂの下側ロッドの下側部分を示す図である。図２１Ｃは、本開示の１つまたは複数の実施形態による、図１８Ａおよび１８Ｂの下側ロッドの下側部分を示す図である。図２１Ｄは、本開示の１つまたは複数の実施形態による、図１８Ａおよび１８Ｂの下側ロッドの下側部分を示す図である。図２１Ｅは、本開示の１つまたは複数の実施形態による、図１８Ａおよび１８Ｂの下側ロッドの下側部分を示す図である。図２１Ｆは、本開示の１つまたは複数の実施形態による、図１８Ａおよび１８Ｂの下側ロッドの下側部分を示す図である。 図２２Ａは、本開示の１つまたは複数の実施形態による、ピストン組立体の上側ロッドを示す図である。図２２Ｂは、本開示の１つまたは複数の実施形態による、ピストン組立体の上側ロッドを示す図である。図２２Ｃは、本開示の１つまたは複数の実施形態による、ピストン組立体の上側ロッドを示す図である。図２２Ｄは、本開示の１つまたは複数の実施形態による、ピストン組立体の上側ロッドを示す図である。図２２Ｅは、本開示の１つまたは複数の実施形態による、ピストン組立体の上側ロッドを示す図である。 図２３Ａは、本開示の１つまたは複数の実施形態による、下側ロッドの位置合わせスリーブを示す図である。図２３Ｂは、本開示の１つまたは複数の実施形態による、下側ロッドの位置合わせスリーブを示す図である。 本開示の１つまたは複数の実施形態によるピストン組立体を示す図である。

本明細書で提示される図は、任意の、内燃エンジンシステム、ピストン組立体、またはその任意の構成要素の実際の図ではなく、本発明の実施形態を説明するのに採用される単に理想化された図である。

本明細書で使用される、「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」に続く単数形は、文脈により他の意味を明確に示さない限り、複数形も含むことを意図される。
材料、構造、特徴、または方法の行為に関連して本明細書で使用される「ｍａｙ」という用語は、これらの材料、構造、特徴、または方法の行為が本開示の実施形態の実装形態において使用されることを企図されることを示すものであり、またこの用語は、これらの材料、構造、特徴、または方法と組み合わせて使用可能である互換性のある他の材料、構造、特徴、および方法が排除されるべきであるかまたは排除しなければならないということを暗に意味するのを一切回避するために、より限定的な単語である「ｉｓ」よりも好んで使用される。

本明細書で使用される、「第１」、「第２」、「頂部」、「底部」、「上側」、「下側」などの任意の関係性の用語は、本開示および添付図面を明確にかつ好都合に理解するのに使用されるものであり、文脈により他の意味を明確に示す場合を除いて、具体的な優先傾向または順番を一切暗示するものではなく、また具体的な優先傾向または順番に一切依存するものでもない。例えば、これらの用語は、従来の向きにおける、ピストン組立体またはエンジンの要素の向きを意味することができる。さらに、これらの用語は、図面に示されるピストン組立体またはエンジンの要素の向きを意味することができる。

本明細書で使用される「実質的に」という用語は、所与のパラメータ、特性、または状態が、許容される製造公差などの範囲内でわずかな程度の変化を受けることを当業者が理解するときのその程度を意味するものであり、またその程度を含むものである。例えば、実質的に適合する特定のパラメータ、特性、または状態に応じて、パラメータ、特性、または状態は、少なくとも９０．０％適合するか、少なくとも９５．０％適合するか、少なくとも９９．０％適合するか、または少なくとも９９．９％適合してよい。

所与のパラメータに言及して使用される本明細書で使用される「約」という用語は記載される値も含み、文脈によって決定される意味を有するものである（例えば、所与のパラメータの測定に付随する誤差を含み、さらには製造公差からの変化量も含む、などである）。

図１がエンジン１０２内に配置されるピストン組立体１００を示す概略図を示す。図２Ａおよび２Ｂが、図１のピストン組立体１００の概略斜視図および概略側面図を含む。図１～２Ｂをまとめて参照すると、ピストン組立体１００が、ピストンヘッド１０４と、上側ロッド１０６と、ガジオンピン組立体１０７（例えば、２つ以上の、ピンロック、ニードルスリーブベアリング、およびガジオンピン（例えば、リストピン））と、下側ロッド１０８と、コネクタピン組立体１０９とを有することができる。エンジン１０２が、シリンダ１１２と、１つまたは複数のバルブ１１４およびポート１１６（例えば、吸気バルブおよび吸気ポート、ならびに排気バルブまたは排気ポート）と、燃料噴射装置１１８とを有することができる。エンジン１０２の１つまたは複数のバルブ１１４およびポート１１６が従来の方法で方向付けられ得る。

ピストン組立体１００のピストンヘッド１０４がエンジン１０２のシリンダ１１２内に配置され得、使用時に前後に（例えば、図１に描かれるように上下に）往復動するように構成され得る。上側ロッド１０６が、上側ロッド１０６の第１の長手方向端部のところで、ガジオンピン組立体１０７を介して、ピストンヘッド１０４に結合され得、上側ロッド１０６の第２の反対側の長手方向端部のところで下側ロッド１０８に結合され得る。いくつかの実施形態で、上側ロッド１０６が、ピストンヘッド１０４の質量中心の近くでまたはその質量中心のところでピストンヘッド１０４に結合され得る。１つまたは複数の実施形態で、上側ロッド１０６が、ピストンヘッド１０４の上側表面と下側表面との間の中心に配置されてピストンヘッド１０４の長手方向中心軸１２２と交差するポイントのところで、ピストンヘッド１０４に結合され得る。１つまたは複数の実施形態で、ガジオンピン組立体１０７の長手方向軸１２０がピストンヘッド１０４の長手方向軸１２２に対して垂直な方向に延在していてよく、ピストンヘッド１０４の長手方向軸１２２と交差していてよい。上側ロッド１０６がピストンヘッド１０４を基準として固定され得る。例えば、上側ロッド１０６が、使用中、ピストンヘッド１０４を基準として回転および／または平行移動することができない。上側ロッド１０６が図１０Ａおよび１０Ｂに関連して以下でより詳細に説明される。

上側ロッド１０６が、ピストンヘッド１０４からピストンヘッド１０４の下方の（例えば、図１～２Ｂに描かれるピストンヘッド１０４の下方の）領域まで軸方向に（例えば、ピストンヘッド１０４の長手方向軸１２２に平行な方向に）延在していてよい。例えば、上側ロッド１０６の長手方向の長さが、ピストンヘッド１０４に対して上側ロッド１０６が結合されているところのポイントからピストンヘッド１０４の最も下側の表面までの距離より大きくてよい。さらに、上側ロッド１０６の長手方向軸がピストンヘッド１０４の長手方向軸１２２に平行であってもよい。上記を考慮すると、上側ロッド１０６がピストンヘッド１０４に結合されるとき、上側ロッド１０６の下側の長手方向端部がピストンヘッド１０４の下方で方向付けられ得る。

上で述べたように、上側ロッド１０６が、ピストンヘッド１０４の反対側の長手方向端部（すなわち、上側ロッド１０６の下側の長手方向端部）において下側ロッド１０８に結合され得る。いくつかの実施形態で、上側ロッド１０６が、コネクタピン組立体１０９を介して、下側ロッド１０８に結合され得る。１つまたは複数の実施形態で、コネクタピン組立体１０９が、当技術分野で知られている、任意のガジオンピンおよび／またはリストピンならびに付随の組立体を有することができる。図２Ｂを参照すると、いくつかの実施形態で、下側ロッド１０８がフォーク部分１３０を有することができ、上側ロッド１０６が、下側ロッド１０８のフォーク部分１３０内に嵌め込まれるようにサイズ決定および成形されるコネクタ部分１３２を有することができる。コネクタピン組立体１０９が、下側ロッド１０８のフォーク部分１３０および上側ロッド１０６のコネクタ部分１３２を通って延在していてよい。やはり図１～２Ｂをまとめて参照すると、いくつかの実施形態で、コネクタピン組立体１０９の長手方向軸１２４がガジオンピン組立体１０７の長手方向軸１２０に平行であってよく、ピストンヘッド１０４の長手方向軸１２２と交差していてよい。代替的実施形態で、コネクタピン組立体１０９の長手方向軸１２４がガジオンピン組立体１０７の長手方向軸１２０に対して垂直であってよい。

下側ロッド１０８が上側ロッド１０６を基準として回転可能であってよい。例えば、下側ロッド１０８が、コネクタピン組立体１０９および上側ロッド１０６を中心として枢動するように構成され得る。例えば、コネクタピン組立体１０９がベアリングを提供することができ、ピストン組立体１００が複数のストローク（後で説明する）を反復して行うとき、このベアリングを中心として下側ロッド１０８が枢動することができる。いくつかの実施形態で、上側ロッド１０６の長手方向の長さ（つまり、中心から中心までの長さ）および下側ロッド１０８の長手方向の長さ（つまり、中心から中心までの長さ）の比が約０．２５から約０．６５の範囲内であってよい。例えば、上側ロッド１０６の長手方向の長さおよび下側ロッド１０８の長手方向の長さの比が約０．３３から約０．５７の範囲内であってよい。例えば、上側ロッド１０６の長手方向の長さおよび下側ロッド１０８の長手方向の長さの比が約０．４５７であってよい。

加えて、いくつかの実施形態では、ピストンヘッド１０４が下死点にある場合における、上側ロッド１０６の長手方向の長さ（つまり、中心から中心までの長さ）およびピストンヘッド１０４に対しての上側ロッド１０６の接続ポイント（つまり、ガジオンピン組立体１０７の長手方向中心軸）からクランクシャフト１２６の長手方向中心軸１２８までの距離の比が、約０．４５から約０．８５の範囲内であってよい。例えば、ピストンヘッド１０４が下死点にある場合における、上側ロッド１０６の長手方向の長さおよびピストンヘッド１０４に対しての上側ロッド１０６の接続ポイントからクランクシャフト１２６の長手方向中心軸１２８までの距離の比が、約０．６０から約０．７５の範囲内であってよい。例えば、ピストンヘッド１０４が下死点にある場合における上側ロッド１０６の長手方向の長さおよびピストンヘッド１０４に対しての上側ロッド１０６の接続ポイントからクランクシャフト１２６の長手方向中心軸１２８までの距離の比が、約０．６８であってよい。

下側ロッド１０８が、上側ロッド１０６の反対側の下側ロッド１０８の長手方向端部のところでクランクシャフト１２６に結合され得る。クランクシャフト１２６が従来のクランクシャフトを含むことができる。例えば、クランクシャフト１２６がピストンヘッド１０４の往復動の運動を回転運動へと変換することができる。当技術分野で知られているように、クランクシャフトが、複数の「クランクスロー」または「クランクピン」、およびクランクシャフト１２６の長手方向中心軸１２８からオフセットされる軸を有する複数のベアリング表面（例えば、ロッドジャーナル、コネクティングロッドジャーナル、など）を有する。下側ロッド１０８がクランクシャフト１２６のそれぞれのベアリング表面に結合され得る。加えて、下側ロッド１０８が任意の従来のベアリングを介してクランクシャフト１２６に結合され得る。さらに、当業者には認識されるように、クランクシャフト１２６の回転軸１２８（すなわち、長手方向中心軸）がコネクタピン組立体１０９の長手方向軸１２４に平行であってよい。

ピストン組立体１００の動作を説明するために、通常の時計文字盤の時間位置が、本明細書では、クランクシャフト１２６の回転軸１２８を中心とした下側ロッド１０８の下側の長手方向端部の位置として引用される（例えば、１２時、３時、など）。例えば、上記の位置は、図１に描かれるように、下側ロッド１０８の下側の長手方向端部の中心ポイントおよびクランクシャフト１２６の回転軸１２８を基準としたその位置を意味することができ、ここでは、付随のエンジンおよび／またはシリンダの向きに関係なく、下側ロッド１０８に付随のピストンヘッド１０４が１２時の位置の上死点および６時の位置の下死点のところにある。

後でさらに詳細に説明されるように、ピストン組立体１００の上側ロッド１０６が、当技術分野で知られている従来のコネクタロッドと比較して、ピストンヘッド１０４に対して下側ロッド１０８を接続するためのより下側の接続ポイントを提供する。具体的には、上側ロッド１０６が、従来のコネクタロッドを枢動させるときの中心である一般的なポイントよりも、ピストンヘッド１０４を基準としてより下側にあるポイントを中心として下側ロッド１０８が枢動するのを可能にする。より下側にある接続ポイント（すなわち、より下側にある枢動ポイント）を有することにより、下側ロッド１０８が従来のコネクタロッドより短くてよく、下側ロッド１０８のレバー長さを短縮することができる。その結果、ピストンヘッド１０４を１２時の位置から６時の位置まで移動させるのにおよび／または１２時の位置からのピストンヘッド１０４の移動を開始するのにより小さい力を必要とすることができ；加えて、ピストンヘッド１０４を６時の位置から１２時の位置まで移動させるのにおよび／または６時の位置からのピストンヘッド１０４の移動を開始するのにより小さい力を必要とすることができる。言い換えると、下側ロッド１０８の接続ポイントを基準としたクランクシャフト１２６の向きが、従来のピストン組立体と比較して、エンジン１０２のシリンダ１１２内でのピストンヘッド１０４の平行移動時にクランクシャフト１２６により良好なてこの作用（つまり、より大きい機械的利益）を提供することができる。

１２時の位置から６時の位置までおよび６時の位置から１２時の位置までピストン組立体１００を移動させるのに必要となる力を低減することにより、本開示のピストン組立体１００がピストン組立体１００が１２時の位置および６時の位置に留まる傾向を低減することができる。例えば、１２時の位置から６時の位置までおよび６時の位置から１２時の位置までピストン組立体１００を移動させるのに必要となる力を低減することにより、ピストン組立体１００を上死点の位置および下死点の位置に留まらせる傾向を低減することができる。いくつかの実施形態では、クランクシャフト１２６が、少なくとも１２時の位置および６時の位置において抵抗を増大させるような従来のピストン組立体とは異なりクランクシャフト１２６の一回転を通して少なくとも実質的に一定の回転抵抗を受けることができる。具体的には、回転中、クランクシャフト１２６が、従来のピストン組立体を利用するクランクシャフトの受けるピークとは異なり、ピストン組立体１００により、ピークの回転抵抗を受けない可能性がある。

いくつかの実施形態では、エンジン１０２およびピストン組立体１００が４ストロークエンジンを含むことができる。例えば、使用中、ピストン組立体１００が、クランクシャフト１２６を回転させながら４つの別個のストロークを完了することができる。言い換えると、エンジン１０２およびピストン組立体１００が典型的な４ストロークサイクルを反復して行うことができる。

ピストン組立体１００が吸気ストローク（例えば、インダクションストロークまたは吸入ストローク）で４ストロークサイクルを開始することができる。吸気ストロークは、当技術分野で知られているように、上死点に配置されるピストンヘッド１０４で開始され、下死点に配置されるピストンヘッド１０４で終了する。吸気ストローク中、吸気バルブ（例えば、バルブ１１４）が開き（当技術分野で知られているように、ブレーカカムのブレーカカムローブにより）、ピストンヘッド１０４がシリンダ１１２内で下方向に移動するとき、ピストンヘッド１０４が、ピストンヘッド１０４の下方向の運動を介してシリンダ１１２内に真空圧を発生させることにより、空気混合物をシリンダ１１２の中に引き入れる。加えて、燃料噴射装置１１８が空気の中に燃料を噴射して空気・燃料混合物を形成する。上で述べたように、本開示のピストン組立体１００が、１２時の位置から６時の位置までピストンヘッド１０４を移動させるのに必要となる力を低減することができ、その結果、吸気ストロークを実施するのに必要となるエネルギーの一部が節約され得る（例えば、他のピストン組立体の動力ストローク（つまり、燃焼ストローク）中にクランクシャフト１２６を回転させる他のピストン組立体からのエネルギー）。当業者には認識されるように、吸気ストロークを実施するのに必要となるエネルギー量を低減することにより、エンジン１０２の他の動作で利用可能となるエネルギーが増大することになる（例えば、エンジン１０２を用いて車両を動作させるとき）。したがって、本開示のピストン組立体１００が、従来のピストン組立体と比較してより効率的なエンジンを提供することができる。

吸気ストロークの後、ピストン組立体１００が圧縮ストロークを開始する。圧縮ストロークが下死点に配置されるピストンヘッド１０４で開始され、上死点に配置されるピストンヘッド１０４で終了する。圧縮ストローク中、ピストンヘッド１０４が動力ストローク（後で説明する）中の点火に備えて空気・燃料混合物を圧縮する。さらに、圧縮ストローク中、吸気バルブおよび排気バルブ（例えば、バルブ１１４）が閉じられる。上述したように、本開示のピストン組立体１００が、６時の位置から１２時の位置までピストンヘッド１０４を移動させるのに必要となる力を低減し、その結果、圧縮ストローク中に必要となるエネルギーの一部が節約され得る。当業者には認識されるように、圧縮ストロークを実施するのに必要となるエネルギー量を低減することにより、エンジン１０２の他の動作で利用可能となるエネルギーが増大することになる。

空気・燃料混合物を圧縮して上死点に到達すると、ピストン組立体１００が動力ストローク（つまり、燃焼ストロークまたは点火ストローク）を開示することができる。ピストンヘッド１０４が上死点の近くにあるとき、空気・燃料混合物が、イニシエータ（例えば、スパークプラグ、グロープラグ、など）により、または高圧縮によって発生する熱により（例えば、ディーゼルエンジン）、点火される。空気・燃料混合物に点火することにより爆発が起こり、この爆発が強制的にピストンヘッド１０４を下死点に戻す。当技術分野で知られているように、動力ストロークが、クランクシャフト１２６を回転させるための、エンジン１０２からの機械的作用を作り出す。例えば、動力ストロークが、ピストン組立体およびクランクシャフトを巻き込む従来の方法を介して機械的作用を作り出すことができる。

上述したように、本開示のピストン組立体１００が、６時の位置からまたは１２時の位置からピストンヘッド１０４を移動させるのに必要となる力を低減する。その結果、本開示のピストン組立体が、従来のピストン組立体と比較して１２時の位置のより近くでまたは１２時の位置において空気・燃料混合物に点火するのを可能にする。例えば、従来のピストン組立体が、通常、１０時の位置と１２時の位置との間に点火位置を有し、それにより１２時の位置を通って回転するのに必要な力を提供する。さらに、当業者には理解されるように、１２時の位置のより近くでまたは１２時の位置において（かつ、有意に早いタイミングでもない）空気・燃料混合物に点火することにより、より長いドエル時間を得ること（例えば、ブレーカカムの回転のより大きいドエル角を得ること（つまり、ブレーカを閉じてイニシエータを帯電させるときの、ブレーカカムの回転度として表されるより長い時間））が可能となる。ドエル時間を拡大することにより、本開示のピストン組立体１００がブレーカカムのカムローブの唐突性（ａｂｒｕｐｔｎｅｓｓ）を低減することができ、ピストン組立体１００の吸気ストロークおよび排気ストローク中に吸気バルブおよび排気バルブ（例えば、バルブ１１４）をより長く開けるのを可能にすることができる。

さらに、１２時の位置のより近くでまたは１２時の位置において（かつ、有意に早いタイミングでもない）空気・燃料混合物に点火することにより、従来のエンジンと比較して、本開示のピストン組立体１００を実装するエンジンによって呈されるエンジンノック（すなわち、ハンマーエフェクト）の量を低減することができる。エンジンノックを低減することにより、ピストン組立体１００を実装するエンジンの全体の効率を向上させることができ、シリンダサイズおよびピストンの数を維持しながら全体のパワーを向上させることができる。加えて、いくつかの実施形態で、本開示のピストン組立体１００が、動力ストローク中に３時の位置から６時の位置までにおいてより効率的に熱を消散させることができる。例えば、いくつかの実施形態で、従来のピストン組立体と比較すると、クランクシャフトが、従来のピストン組立体と比較してより迅速に午後３時の位置（および／または、午後６時の位置）を通過するようにピストン組立体１００によって回転させられ得る。したがって、空気・燃料混合物を燃焼させることにより発生する熱がシリンダおよびエンジンブロックによって吸収されるときの時間が短縮される。その結果、排気ストローク（後で説明する）中により多くの熱が排気バルブ１１４および排気ポート１１６を通して放出される。いくつかの実施形態では、より効率的に熱を消散させることにより、窒素酸化物の排出を低減することができる。

下死点に到達すると、ピストン組立体１００が排気ストロークを開始する。排気ストローク中、ピストン組立体１００のピストンヘッド１０４が、再び、下死点から上死点に戻り、ここでは排気バルブ（例えば、バルブ１１４）が開いている。下死点から上死点まで移動するピストンヘッド１０４のアクションが、排気バルブ１１４を通過させる形で排気ポート１１６を通して使用済みの空気・燃料混合物を放出する。さらに、上死点に到達すると、ピストン組立体１００が上述の４つのストロークを繰り返すことができる。

上記を考慮すると、本開示のピストン組立体１００がクランクシャフト１２６の受ける回転抵抗を低減することを理由として、エンジン１０２のピストン組立体１００の動力ストロークからのエネルギーが１２時の位置および６時の位置を通るときにより多く維持され得るようになり（例えば、より多くのエネルギーを有するようになる）、それにより、次のストロークを実施するのに必要となるエネルギーを低減する。したがって、本開示のピストン組立体１００が、従来のピストン組立体と比較してより効率的なエンジンを提供することができる。

図３が、本開示の１つまたは複数の実施形態による、エンジン１０２のシリンダ１１２内に配置されるピストン組立体１００の別の概略側面図である。ピストン組立体１００の構成要素をより良好に示すために、クランクシャフト１２６が図３から取り除かれている。下側ロッド１０８がコネクタピン組立体１０９を通して上側ロッド１０６に結合され得る。コネクタピン組立体１０９が、コネクタピン組立体１０９の長手方向軸１２４を中心として上側ロッド１０６を基準として下側ロッド１０８を枢動させるのを可能にするように構成され得る。上側ロッド１０６がガジオンピン組立体１０７を通してピストンヘッド１０４に結合され得る。上側ロッド１０６が、下側ロッド１０８に入力されるクランクシャフト１２６の運動をピストンヘッド１０４に伝達するように構成され得、その結果、クランクシャフト１２６が回転することによりピストンヘッド１０４の長手方向軸１２２に沿ってピストンヘッド１０４が線形運動する。ピストンヘッド１０４の方向が逆になる前の段階において、ピストン組立体１００が上死点の位置および／または下死点の位置にあるとき（例えば、１２時の位置および６時の位置）、上側ロッド１０６および下側ロッド１０８が図３に示されるようにピストンヘッド１０４の長手方向軸１２２に実質的に位置合わせされ得る。

図４が、本開示の１つまたは複数の実施形態による上側ロッド１０６の斜視図である。上側ロッド１０６が、上側ロッド１０６の端部内に形成される上側アパーチャ４０２および下側アパーチャ４０４を有することができる。上側アパーチャ４０２が、ガジオンピン組立体１０７を受けるようにサイズ決定および成形され得る。いくつかの実施形態では、ガジオンピン組立体１０７が、締まり嵌め（例えば、機械的締まり嵌め、圧入、など）を介して上側ロッド１０６に結合され得る。例えば、上側アパーチャ４０２が、ガジオンピン組立体１０７と実質的に同等であるかまたはそれよりわずかに小さい直径を有する実質的に円形であってよい。いくつかの実施形態で、上側アパーチャ４０２がガジオンピン組立体１０７よりわずかに大きい直径を有することができ、上側ロッド１０６を基準としてガジオンピン組立体１０７を回転させるのを可能にするようにおよび／またはガジオンピン組立体１０７に潤滑性を提供するように構成され得る。例えば、上側アパーチャ４０２が、ガジオンピン組立体１０７の対応する直径より大きい、約５．１μｍ（０．０００２インチ）から約７６．２μｍ（０．００３０インチ）の間の直径を有することができ、これが、ガジオンピン組立体１０７の直径より大きい、約１２．７μｍ（０．０００５インチ）から約６３．５μｍ（０．００２５インチ）の間、または約２０．３μｍ（０．０００８インチ）から約５５．９μｍ（０．００２２インチ）の間などである。

下側アパーチャ４０４がコネクタピン組立体１０９を受けるように構成され得る。いくつかの実施形態で、コネクタピン組立体１０９が締まり嵌めを介して上側ロッド１０６に結合され得る。例えば、下側アパーチャ４０４が、コネクタピン組立体１０９と実質的に同等であるかまたはそれよりわずかに小さい直径を有する実質的に円形であってよい。いくつかの実施形態で、下側アパーチャ４０４がコネクタピン組立体１０９よりわずかに大きくてよく、上側ロッド１０６を基準としてコネクタピン組立体１０９を回転させるのを可能にするようにおよび／またはコネクタピン組立体１０９に潤滑性を提供するように構成され得る。例えば、下側アパーチャ４０４が、コネクタピン組立体１０９の対応する直径より大きい、約５．１μｍ（０．０００２インチ）から約７６．２μｍ（０．００３０インチ）の間の直径を有することができ、これが、コネクタピン組立体１０９の直径より大きい、約１２．７μｍ（０．０００５インチ）から約６３．５μｍ（０．００２５インチ）の間、または約２０．３μｍ（０．０００８インチ）から約５５．９μｍ（０．００２２インチ）の間などである。

いくつかの実施形態では、上側ロッド１０６が、上側アパーチャ４０２と下側アパーチャ４０４との間で上側ロッド１０６内に１つまたは複数の凹部４０８を画定するリッジ４０６を有することができる。リッジ４０６が、上側ロッド１０６を通してピストンヘッド１０４に伝達されたりピストンヘッド１０４から伝達されたりする荷重下で上側ロッド１０６が変形するのを実質的に防止するように構成され得る。例えば、リッジ４０６が、上側ロッド１０６の構造的完全性を向上させるようにサイズ決定および成形され得る。リッジ４０６によって画定される１つまたは複数の凹部４０８がより少ない材料を使用して上側ロッド１０６を形成するのを可能にすることができ、それにより上側ロッド１０６の質量を低減することができ、それによりピストン組立体１００の質量および関連のエンジン１０２の回転質量を低減することができる。

図５が図４の上側ロッド１０６の側面図である。ガジオンピン組立体１０７が上側アパーチャ４０２内で受けられ得る。いくつかの実施形態では、ガジオンピン組立体がピンロック１３４を用いて上側ロッド１０６に固着され得る。いくつかの実施形態では、ピンロック１３４が、ガジオンピン組立体１０７の両端部においてピストンヘッド１０４（図３）内に配置され得、それによりピンロック１３４の間にガジオンピン組立体１０７を挟む。ピンロック１３４は、スナップリング（例えば、ＣＩＲＣＬＩＰＳ（登録商標）、Ｃクリップ、Ｅクリップ、など）、ワイヤクリップ、スパイラルロック（例えば、ｓｐｉｒｏｌｏｃｋ、など）、ピンボタン、止めねじ、シンチボルト、ロールピン、など、を含むことができる。
コネクタピン組立体１０９が下側アパーチャ４０４内で受けられ得る。いくつかの実施形態で、コネクタピン組立体１０９がピンロック１３４を用いて上側ロッド１０６に固着され得る。いくつかの実施形態では、ピンロック１３４が、コネクタピン組立体１０９の両端部において下側ロッド１０８（図３）内に配置され得、それによりピンロック１３４の間にコネクタピン組立体１０９を挟む。いくつかの実施形態で、コネクタピン組立体１０９が、下側ロッド１０８と上側ロッド１０６との間の連結部の外側表面を越えて延在していてよく、ピンロック１３４が、コネクタピン組立体の両端部においてコネクタピン組立体１０９上に位置していてよく、それによりピンロック１３４の間に上側ロッド１０６および下側ロッド１０６を挟む。ピンロック１３４は、スナップリング（例えば、ＣＩＲＣＬＩＰＳ（登録商標）、Ｃクリップ、Ｅクリップ、など）、ワイヤクリップ、スパイラル（ｓｐｉｒａｌ）、ピンボタン、止めねじ、シンチボルト、ロールピン、など、を含むことができる。

図６が、本開示の１つまたは複数の実施形態によるガジオンピン組立体１０７のガジオンピンの側面図である。図４～６をまとめて参照すると、ガジオンピン組立体１０７が上側ロッド１０６の上側アパーチャ４０２を通ってピストンヘッド１０４の中まで延在するように構成され得る。ガジオンピン組立体１０７が上側ロッド１０６をピストンヘッド１０４に固着することができる。いくつかの実施形態で、ガジオンピン組立体１０７がセミフローティング構成で構成され得、ここでは、ガジオンピン組立体１０７がガジオンピン組立体１０７を基準としてピストンヘッド１０４を回転させるのを可能にし、上側ロッド１０６に回転可能に固着される。例えば、ガジオンピン組立体１０７が上側ロッド１０６の上側アパーチャ４０２内で締まり嵌めを形成することができる。いくつかの実施形態で、ガジオンピン組立体１０７がフルフローティング構成で構成され得、ここでは、ガジオンピン組立体１０７がガジオンピン組立体１０７を基準として上側ロッド１０６およびピストンヘッド１０４を回転させるのを可能にするように構成される。ガジオンピン組立体１０７が、上側ロッド１０６の反対側でピストンヘッド１０４の中まで延在するのに十分な長さを有することができる。

図７Ａがコネクタピン組立体１０９のコネクタピンの側面図であり、図７Ｂが本開示の１つまたは複数の実施形態によるコネクタピン組立体１０９の端面図である。図４～７Ｂをまとめて参照すると、コネクタピン組立体１０９が上側ロッド１０６の下側アパーチャ４０４を通って下側ロッド１０８の中まで延在するように構成され得る。コネクタピン組立体１０９が上側ロッド１０６を下側ロッド１０８に固着することができ、それにより上側ロッド１０６と下側ロッド１０８との間に連結部（例えば、枢動点）を形成する。いくつかの実施形態で、コネクタピン組立体１０９がセミフローティング構成で構成され得る。例えば、コネクタピン組立体１０９が、圧入部などの接続部を通して上側ロッド１０６または下側ロッド１０８に固定され得、他方で反対側の下側ロッド１０８または上側ロッド１０６との隙間嵌め部分を形成することができる。隙間嵌めは、コネクタピン組立体１０９を基準として付随の上側ロッド１０６または下側ロッド１０８を回転させるのを可能にすることができる。いくつかの実施形態で、コネクタピン組立体１０９がコネクタピン組立体１０９と上側ロッド１０６および下側ロッド１０８との間の隙間嵌めを用いてフルフローティング構成で構成され得、その結果、上側ロッド１０６および下側ロッド１０８がコネクタピン組立体１０９を基準として回転することができる。

図８が、コネクタピン組立体１０９を介して上側ロッド１０６に結合された下側ロッド１０８の斜視図である。上側ロッド１０６のコネクタ部分１３２が下側ロッド１０８のフォーク部分１３０内に配置され得る。コネクタピン組立体１０９が下側ロッド１０８のフォーク部分１３０および上側ロッド１０６のコネクタ部分１３２を通って延在することができる。いくつかの実施形態で、コネクタピン組立体１０９が１つまたは複数のピンロック１３４を用いて固着され得る。例えば、ピンロック１３４が、コネクタピン組立体１０９の両端部において下側ロッド１０８のフォーク部分１３０の中に挿入され得、それによりピンロック１３４の間にコネクタ部分１３２を挟む。コネクタピン組立体１０９が、上側ロッド１０６と下側ロッド１０８との間の連結部のところにおいてコネクタピン組立体１０９の長手方向軸１２４を中心として上側ロッド１０６を基準として下側ロッド１０８が枢動するのを可能にするように構成され得る。

図９が、ピストン組立体１００の下側ロッド１０８の側面図である。１つまたは複数の実施形態で、下側ロッド１０８が、下側ロッド１０８の第１の長手方向端部の近くに形成される上側アパーチャ９０２と、下側ロッド１０８の第２の長手方向端部の近くに形成される下側アパーチャ９０４とを有することができる。下側ロッド１０８の上側アパーチャ９０２が、そこを通って延在するコネクタピン組立体１０９を有するようにサイズ決定および成形され得る。下側ロッド１０８の下側アパーチャ９０４が、そこを通って延在するクランクシャフト１２６のベアリング部分を有するようにサイズ決定および成形され得る。

図１０Ａが、本開示の１つまたは複数の実施形態により、結合される上側ロッド１０６を有するピストンヘッド１０４の底面斜視図である。図１０Ｂが、図１０Ａのピストンヘッド１０４の底面図である。図１０Ａおよび１０Ｂをまとめて参照すると、ピストンヘッド１０４の構造をより良好に示すために上側ロッド１０６が図１０Ｂから取り除かれている。図１０Ａおよび１０Ｂに示されるように、いくつかの実施形態で、ピストンヘッド１０４が、ピストンヘッド１０４を基準として上側ロッド１０６の一部分を固着して固定するための１つまたは複数のガセット１００２、１００４を有することができる。例えば、１つまたは複数のガセットが下方向に延在することができ（図１０Ａに描かれるように下方向に）、ピストンヘッド１０４内に上側ロッド受け用アパーチャ１００６を画定することができる。上側ロッド受け用アパーチャ１００６が、上側ロッド１０６を受けるように、およびピストンヘッド１０４を基準として固定した状態で上側ロッド１０６の一部分を実質的に保持するように、サイズ決定および成形され得、その結果、ピストンのストローク中、上側ロッド１０６がピストンヘッド１０４を基準として実質的に移動しない。例えば、１つまたは複数のガセット１００２、１００４、および上側ロッド受け用アパーチャ１００６が、機械的締まり嵌めを介してピストンヘッド１０４を基準として固定した状態で上側ロッド１０６のこの一部分を保持することができる。いくつかの実施形態で、１つまたは複数のガセット１００２、１００４がピストンヘッド１０４と一体であってよい（例えば、一体のボディを形成することができる）。追加の実施形態で、１つまたは複数のガセット１００２、１００４がピストンヘッド１０４とは別個の部材を有することができ、ピストンヘッド１０４に取り付けられ得る（例えば、溶接される）。

図１１～１３が、本開示の１つまたは複数の実施形態による、ピストンヘッド１０４およびクランクシャフト１２６の追加の斜視図を示す。図１１～１３をまとめて参照すると、下側ロッド１０８がクランクシャフト１２６の外側ジャーナル１３０４に結合され得る。クランクシャフト１２６がクランクシャフト１２６の長手方向軸を中心として回転することができる。クランクシャフト１２６の外側ジャーナル１３０４がクランクシャフト１２６の長手方向軸の周りを移動することができる。下側ロッド１０８が、クランクシャフト１２６の長手方向軸を中心としてクランクシャフト１２６の外側ジャーナル１３０４と共に移動することができる。

上側ロッド１０６と下側ロッド１０８との間のコネクタピン組立体１０６が、類似のストロークのエンジンを基準として下側ロッド１０８とクランクシャフト１２６との間の角度を変化させることができ、コネクティングロッドがそれぞれの同じ位置でピストンヘッド１０４およびクランクシャフト１２６の間を直接に接続する。例えば、ピストンヘッド１０４が上死点または下死点に到達した後で、下側ロッド１０８とクランクシャフト１２６との間の角度がより迅速に変化することができる。下側ロッド１０８とクランクシャフト１２６との間の角度が迅速に変化することで、下側ロッド１０８がストローク中のより早いタイミングでより有利な角度を得ることが可能となり得る（例えば、より大きいてこの作用を実現する角度）。従来のピストン組立体と比較した、下側ロッド１０８とクランクシャフト１２６との間の有利な角度とは、下側ロッド１０８を通して伝達される力をクランクシャフトの外側ジャーナル１３０４の円運動の実質的に接線上に置くような角度であってよい。下側ロッド１０８とクランクシャフト１２６との間の角度が有利な角度に接近すると、下側ロッド１０８に伝達される力を無駄にする程度を低減することができる。さらに、力を無駄にする程度を低減することにより、より効率的に力が伝達されることになる。

いくつかの実施形態で、下側ロッド１０８とクランクシャフト１２６との間のより迅速に変化する角度が、エンジン１００の寸法を縮小させて、ロッド組立体を接続するのに必要となるクリアランスを小さくするのを可能にする。いくつかの実施形態で、下側ロッド１０８とクランクシャフト１２６との間のより迅速に変換する角度が、コネクティングロッド組立体の移動に対応するためにモータの内部に追加のクリアランスを必要とすることに優先して、ピストンヘッド１０４により広い移動範囲（例えば、より長いストローク）を与えるようにクランクシャフト１２６を構成するのを可能にすることができる。具体的には、３時の位置および９時の位置において（例えば、ストロークの中間位置）、従来のコネクティングロッドが外側ジャーナル１３０４からピストンヘッド１０４まで実質的に直線の対角線上を延在している可能性があり、それにより本開示の実施形態によるコネクティングロッド組立体より多くのクリアランスをコネクティングロッドと内部エンジン構造との間に必要とする。

図１３が代替的実施形態を示しており、ここでは、下側ロッド１０８がクランクシャフト１２６の中央ジャーナル１３０２に結合され得る。例えば、エンジンが１つまたは複数のコントロールシリンダを有することができ、ここでは、ピストンヘッド１０４およびコネクティングロッド組立体が静止状態で維持される。例えば、可変圧縮エンジンがコントロールシリンダを有することができ、アクティブシリンダ内でピストン組立体の移動量（例えば、ストローク）を変化させるときの共通の基準を提供するために、コントロールシリンダに１つまたは複数のピストン組立体が結合される。

図１４Ａが上側ロッド１０６の斜視図を示す。図１４Ｂが上側ロッド１０６の側面図を示す。図１４Ｃが上側ロッドの断面図を示す。図１４Ｄが上側ロッドの断面図を示す。図１４Ａ～１４Ｄを参照すると、上側ロッド１０６が、上側アパーチャ４０２および下側アパーチャ４０４を接続するステム１４０２を有することができる。いくつかの実施形態で、ステム１４０２が、上側ロッド１０６の端部のところの上側ロッド１０６の寸法と実質的に同じである少なくとも１つの寸法を有することができる。例えば、ステム１４０２が、上側ロッド１０６の端部の直径と実質的に同じである幅を有することができる。いくつかの実施形態で、ステム１４０２が、ステム１４０２の長さ方向に沿って変化する別の寸法を有することができる。例えば、ステム１４０２の表面がステム１４０２の中央部分で窪んでいてよい。この凹部がより少ない材料でステム１４０２を構成するのを可能にすることができ、それにより上側ロッド１０６の質量を低減することができる。ステム１４０２の寸法は、上側ロッド１０６の低ストレス領域の材料の量を低減しながら、より高いストレス量が存在する可能性があるステム１４０２の領域により多くの材料を存在させるように、構成され得る。

上側ロッド１０６の端部が、上側アパーチャ４０２および下側アパーチャ４０４を囲んで画定する材料を有することができる。上側アパーチャ４０２を囲む材料が、この材料の外側縁部に沿う外側面取り部１４０６、および上側アパーチャ４０２を画定する内側縁部に沿う内側面取り部１４１０を有することができる。下側アパーチャ４０４を囲む材料が、この材料の外側縁部に沿う外側面取り部１４０４、および下側アパーチャ４０４を画定する内側縁部に沿う内側面取り部１４０８を有することができる。面取り部１４０４、１４０６、１４０８、および１４１０が材料内の応力集中部を低減することができ、および／または、上側ロッド１０６と、ガジオンピン組立体１０７、コネクティングピン組立体１０９、ピストンヘッド１０４、および下側ロッド１０８などの、他の構成要素との間の摩擦を低減することができる。

いくつかの実施形態で、上側アパーチャ４０２および下側アパーチャ４０４が互いにオフセットされていてよい。例えば、上側アパーチャ４０２および下側アパーチャ４０４が、ガジオンピン組立体１０７およびコネクティングピン組立体１０９の軸に実質的に平行な方向においてオフセットされていてよい。別の実施例で、上側アパーチャ４０２および下側アパーチャ４０４が、ガジオンピン組立体１０７およびコネクティングピン組立体１０９の軸に対して実質的に横方向において互いからオフセットされていてよい。オフセットの方向および／または大きさは、ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ｂａｌａｎｃｉｎｇ、エンジン高調波、および／またはピストンにかかる側面荷重、のうちの１つまたは複数を低減するように構成され得る。

図１５Ａが、下側ロッド１０８の斜視図を示す。図１５Ｂが、下側ロッド１０８の正面図を示す。図１５Ｃが、下側ロッド１０８の側面図を示す。図１５Ｄが、下側ロッド１０８の底面図を示す。図１５Ａ～１５Ｄを参照すると、いくつかの実施形態で、下側ロッド１０８が少なくとも２つの部品で形成され得る。下側ロッド１０８がロッド部分１５１０およびベアリングキャップ１５１２を有することができる。ベアリングキャップ１５１２およびロッド部分１５１０が下側アパーチャ９０４を画定することができる。ベアリングキャップ１５１２が、ロッド部分１５１０によって画定される下側アパーチャ９０４の一部分の中にクランクシャフト１２６のジャーナルを挿入するのを可能にすることを目的として、取り外されるように構成され得る。ベアリングキャップ１５１２が、ロッド部分１５１０の下側アパーチャ９０４の中にクランクシャフト１２６のジャーナルを挿入した後でロッド部分１５１０に結合され得、それによりクランクシャフト１２６のジャーナルを下側ロッド１０８の下側アパーチャ９０４内に閉じ込める。ベアリングキャップ１５１２が、スタッド、ナット、ボルト、ねじ、などの、金属製品の接続部１５１４を通してロッド部分１５１０に結合され得る。

下側ロッド１０８がフォーク部分１３０を有することができる。フォーク部分１３０が、上側アパーチャ９０２を画定する少なくとも２つの環状セクション１５０２と、少なくとも２つの環状セクション１５０２を分離して少なくとも２つの環状セクションの間に開口部を画定する基部セクション１５０８とを有することができ、この開口部が、上側ロッド１０６の接続部分１３２を受けるように構成される。基部セクション１５０８が上側ロッド１０６の端部表面に対して相補的な形状を有する湾曲表面を有することができ、その結果、下側ロッド１０８が上側ロッド１０６に結合されているときに自由に枢動することができる。いくつかの実施形態で、基部セクション１５０８および／または少なくとも２つの環状セクション１５０２が、上側ロッド１０６を基準として下側ロッド１０８の回転を制限するように構成される制限要素を有することができる。例えば、制限要素が、下側ロッド１０８および上側ロッド１０６を、ロック角度またはピストンスカートをシリンダ壁に接触させることになるようなピストンにかかる過度の側面荷重を発生させることになるような角度などの臨界角度に到達させるのを実質的に防止するように構成される、停止部、歯車、噛み合う１組の歯、などを有することができる。

少なくとも２つの環状セクション１５０２が面取り縁部１５１８、１５２０、および１５２２を有することができる。例えば、少なくとも２つの環状セクションが、上側アパーチャ９０２の内側表面１５１６と付随の環状セクション１５０２の内側表面１５２４との間に面取り縁部１５１８を有することができる。少なくとも２つの環状セクション１５０２が、付随の環状セクション１５０２の径方向表面１５０４と正面方向（ｆａｃｅ）表面１５０５との間に面取り縁部１５２０をさらに有することができる。少なくとも２つの環状セクション１５０２が、上側アパーチャ９０２の内側表面１５１６と付随の環状セクション１５０２の正面方向表面１５０５との間に面取り縁部１５２２をさらに有することができる。

下側ロッド１０８が、フォーク部分１３０を下側ロッド１０８のロッド部分１５１０に結合する接続構造１５０６、１５２６を有することができる。側面側接続構造１５０６が、下側ロッド１０８のロッド部分１５１０および少なくとも２つの環状セクション１５０２の両方の実質的に接線上に配置される曲線的な表面を形成することができる。側面側接続構造１５０６が少なくとも２つの環状セクション１５０２を互いに動作可能に結合することができ、少なくとも２つの環状セクション１５０２を下側ロッド１０８のロッド部分１５１０に動作可能に結合することができる。正面方向接続構造１５２６が少なくとも２つの環状セクション１５０２を下側ロッド１０８のロッド部分１５１０のそれぞれの面に結合することができる。例えば、正面方向接続構造１５２６が、下側ロッド１０８のロッド部分１５１０の面とそれぞれの環状セクション１５０２の径方向表面１５０４との間を延在することができる。いくつかの実施形態で、正面方向接続構造１５２６が、下側ロッド１０８のロッド部分１５１０の面およびそれぞれの環状セクション１５０２の径方向表面１５０４の両方の実質的に接線上に配置され得る曲線的な表面を有することができる。

図１６Ａが、本開示の１つまたは複数の実施形態によるピストンヘッド１０４の斜視図を示す。図１６Ｂが、ピストンヘッド１０４の底面図を示す。図１６Ｃが、ピストンヘッド１０４の断面図を示す。図１６Ｄが、ピストンヘッド１０４の断面図を示す。図１６Ａ～１６Ｂを参照すると、ピストンヘッド１０４の上側ロッド受け用アパーチャ１００６が、ガセット１００２、１００４およびピン支持構造１６０６によって画定され得る。いくつかの実施形態で、上側ロッド受け用アパーチャ１００６が、ピストンロッド１０４を基準とした上側ロッド１０６の回転を制限するように構成され得る。例えば、いくつかの実施形態で、上側ロッド受け用アパーチャ１００６が、ピストンヘッド１０４を基準とした上側ロッド１０６の可能な回転量を制限するように構成され得、これが、約－１５°から約１５°の間、約－１０°から約１０°の間、または約－５°から約５°の間、などである。他の実施形態で、上側ロッド受け用アパーチャ１００６が、ピストンヘッド１０４を基準とした上側ロッド１０６の回転を実質的に防止するように構成され得る。

ピストンヘッド１０４が、１つまたは複数の環状溝１６０２（例えば、リング溝）を有することができる。環状溝１６０２が、ピストンリング（例えば、圧縮リング、密閉リング、オイルリング、など）を受けるように構成され得る。ピストンリングが、ピストンヘッド１０４とエンジン１００内のそれぞれのシリンダ壁との間にシールを形成するように、およびエンジン１００のシリンダ壁に接触するピストン組立体１０２の表面積を縮小するように、構成され得る。ピストンヘッド１０４がスカート１６１２をさらに有することができる。スカート１６１２が、ピストンヘッド１０４の頂部分と実質的に同じ直径のところで、環状溝１６０２の下方のピストンヘッド１０４の頂部分から延在していてよい。スカート１６１２がピン支持構造１６０６から約９０°のところに半径方向に配置され得、および／または半径方向においてガセット１００２、１００４に実質的に位置合わせされ得る。スカート１６１２が、コネクティングロッド組立体を通してピストンヘッド１０４に側面荷重の力を伝達する場合にエンジン１００内のそれぞれのシリンダを基準としたピストンヘッド１０４の向きを実質的に維持するように構成され得る。例えば、スカート１６１２が、シリンダを基準としてガジオンピン組立体１０７を中心としてピストンヘッド１０４が回転し始める場合にシリンダ壁のみに接触するように、および回転を実質的に防止するように、構成され得る。スカート１６１２およびガセット１００２、１００４が、ピストンヘッド１０４内に１つまたは複数のキャビティ１６０８を画定することができる。１つまたは複数のキャビティ１６０８がピストンヘッド１０４の材料の質量を低減することができ、および／またはピストンヘッド１０４により熱を消散させるのを可能にすることができる。

ピン支持構造１６０６が、ガジオンピン組立体１０７を受けるように構成されるピン受け用アパーチャ１６０４（例えば、ピンボス）を有することができる。ピン受け用アパーチャ１６０４が、ピン受け用アパーチャ１６０４内でガジオンピン組立体１０７を固着するためにピンロック１３４を受けるように構成される１つまたは複数の環状溝を有することができる。

図１７Ａが、本開示の１つまたは複数の追加の実施形態によるピストンヘッド１７０４の斜視図を示す。図１７Ｂが、図１７Ａのピストンヘッド１７０４の底面図を示す。図１７Ｃが、図１７Ａのピストンヘッド１７０４の側断面図を示す。図１７Ｄが、図１７Ａのピストンヘッド１７０４の別の側断面図を示す。図１７Ａ～１７Ｄを参照すると、ピストンヘッド１７０４がピストン組立体のうちの任意のピストン組立体（例えば、ピストン組立体１００）内で、および図１～１６Ｄに関連して上で説明したピストン組立体の任意の要素内で、利用され得る。

図１７Ａ～１７Ｄに示されるように、いくつかの実施形態で、ピストンヘッド１７０４が、ピストンヘッド１７０４を基準として上側ロッド（例えば、上側ロッド１０６）の一部分を固着して固定するための１つまたは複数のガセット１７０２、１７０５を有することができる。例えば、１つまたは複数のガセットが下方向に延在することができ（図１７Ａ～１７Ｄに描かれるように下方向に）、ピストンヘッド１７０４内に上側ロッド受け用アパーチャ１７０６を少なくとも部分的に画定することができる。上側ロッド受け用アパーチャ１７０６が、上側ロッドを受けるように、およびピストンヘッド１７０４を基準として固定した状態で上側ロッドの一部分を実質的に保持するように、サイズ決定および成形され得、その結果、ピストンのストローク（例えば、上述したピストンのストローク）中、上側ロッドがピストンヘッド１７０４を基準として実質的に移動しない。例えば、１つまたは複数のガセット１７０２、１７０５、および上側ロッド受け用アパーチャ１７０６が、機械的締まり嵌めを介してピストンヘッド１７０４を基準として固定した状態で上側ロッドのこの一部分を保持することができる。いくつかの実施形態で、ガセット１７０２、１７０５が、上側ロッド受け用アパーチャ１７０６を少なくとも部分的に画定するためにガセット１７０２、１７０５から延在する突出部１７０８（例えば、リッジ）を有することができる。いくつかの実施形態で、１つまたは複数のガセット１７０２、１７０５がピストンヘッド１７０４と一体であってよい（例えば、一体のボディを形成することができる）。追加の実施形態で、１つまたは複数のガセット１７０２、１７０５がピストンヘッド１７０４とは別個の部材を有することができ、ピストンヘッド１７０４に取り付けられ得る（例えば、溶接される）。ピストンヘッド１７０４が、上述のガジオンピン組立体のうちの任意のガジオンピン組立体（例えば、ガジオンピン組立体１０７）と共に使用可能となり得る。

いくつかの実施形態で、ピストンスカート１７１０が、ピストンヘッド１７０４の側部に沿って、１つまたは複数の凹部１７１２によって画定され得る。ピン受け用アパーチャ１７１４が凹部１７１２内に画定され得る。ピン受け用アパーチャ１７１４が、ピストンヘッド１７０４の両側において凹部１７１２の間をガセット１７０２、１７０５を通って延在する。

図１８Ａが、本開示の１つまたは複数の追加の実施形態による分解された構成の下側ロッド１８０８の側面図である。図１８Ｂが、組み立てられた構成の図１８Ａの下側ロッド１８０８の側面図である。図１９Ａ～１９Ｃが、本開示の１つまたは複数の実施形態による、下側ロッド１８０８の上側部分１９０２の種々の図を示す。図２０Ａ～２０Ｄが、本開示の１つまたは複数の実施形態による、下側ロッド１８０８の上側部分１９０２の種々の追加の図を示す。図２１Ａ～２１Ｆが、本開示の１つまたは複数の実施形態による下側ロッド１８０８の下側部分２１０２の種々の図を示す。

図１８Ａ～２１Ｆをまとめて参照すると、下側ロッド１８０８が、ピストン組立体のうちの任意のピストン組立体（例えば、ピストン組立体１００）内で、および図１～１７Ｄに関連して上で説明したピストン組立体の任意の要素内で、利用され得る。さらに、図１８Ａ～２１Ｆをまとめて参照すると、下側ロッド１８０８の上側部分１９０２および下側ロッド１８０８の下側部分２１０２が、固定部および／または位置合わせスリーブ１８０９、１８１１を介して、一体に接続され得る。図２３Ａおよび２３Ｂに関連させて以下で、位置合わせスリーブ１８０９、１８１１をより詳細に示す。図２３Ａおよび２３Ｂ示されるように、位置合わせスリーブ１８０９、１８１１が、位置合わせスリーブ１８０９、１８１１の各長手方向端部の上に形成される面取り縁部２３０２を有することができる。下側ロッド１８０８の上側部分１９０２および下側部分２１０２が下側アパーチャ１８０４を画定することができる。下側アパーチャ１８０４が、下側ロッド１８０８を上述のクランクシャフト１２６上のジャーナルに結合するように構成され得る。下側ロッド１８０８の上側部分１９０２が、図２２Ａおよび２２Ｅに関連させて以下で説明するように、下側ロッド１８０８を上側ロッド２２０６に結合するように構成される上側アパーチャ１８０２を有することができる。

いくつかの実施形態で、下側ロッド１８０８が、Ｉビームの接続ロッド、Ａビームの接続ロッド、Ｈビームの接続ロッドなどの、ウェブ１９０６を通して接続される１つまたは複数のフランジ１９０４を有することができる。

図２２Ａ～２２Ｅが、本開示の１つまたは複数の実施形態による上側ロッド２２０６の種々の図を示す。上述の上側ロッド１０６と同様に、上側ロッド２２０６が、上側ロッド２２０６の第１の長手方向端部のところで、ガジオンピン組立体（例えば、ガジオンピン組立体１０７）を介してピストンヘッド（例えば、ピストンヘッド１７０４）に結合され得、上側ロッド２２０６の第２の反対側の長手方向端部のところで、下側ロッド（例えば、下側ロッド１８０８）に結合され得る。いくつかの実施形態で、上側ロッド２２０６が、ピストンヘッド１７０４の質量中心の近くでまたはその質量中心のところでピストンヘッド１７０４に結合され得る。１つまたは複数の実施形態で、上側ロッド２２０６が、ピストンヘッド１７０４の上側表面と下側表面との間の中心に配置されてピストンヘッド１７０４の長手方向中心軸と交差するポイントのところで、ピストンヘッド１７０４に結合され得る。いくつかの実施形態で、上側ロッド２２０６がピストンヘッド１７０４を基準として固定され得る。例えば、上側ロッド２２０６が、使用中、ピストンヘッド１７０４を基準として回転および／または平行移動することができない。いくつかの実施形態で、上側ロッド２２０６が、ピストンヘッド１７０４内に画定される上側ロッド受け用アパーチャ１７０６内で上側ロッド２２０６を実質的に回転可能に固定するように構成されるインデキシング構造部２２０２を有することができる。例えば、インデキシング構造部２２０２が、実質的に直線の側部２２０４を有するフランジを有することができる。実質的に直線の側部２２０４がピストンヘッド１７０４内のガセット１７０２、１７０５および／または突出部１７０８にインターフェース接続されるように構成され得、それによりピストンヘッド１７０４を基準として上側ロッド２２０６を回転させるのを制限するおよび／または実質的に防止する。

上側ロッド２２０６が、ピストンヘッド１７０４からピストンヘッド１７０４の下方の領域まで軸方向に（例えば、ピストンヘッド１７０４の長手方向軸に平行な方向に）延在していてよい。例えば、上側ロッド２２０６の長手方向の長さが、ピストンヘッド１７０４に対して上側ロッド２２０６が結合されているところのポイントから、ピストンヘッド１７０４の最も下側の表面までの、距離より大きくてよい。さらに、上側ロッド２２０６の長手方向軸がピストンヘッド１７０４の長手方向軸に平行であってもよい。上記を考慮すると、上側ロッド２２０６がピストンヘッド１７０４に結合されるとき、上側ロッド２２０６の下側の長手方向端部がピストンヘッド１７０４の下方で方向付けられ得る。図２２Ａ～２２Ｅに描かれるように、上側ロッド２２０６が、下側ロッド１８０８に接続されるためのフォーク部分２２１３を有することができる。フォーク部分２２１３を以下でより詳細に説明する。例えば、いくつかの実施形態で、上側ロッド２２０６がフォーク部分を有さなくてもよく、逆に、下側ロッド１８０８が上側ロッド２２０６に接続されるためのフォーク部分を有することができる。

上側ロッド２２０６が、ガジオンピン組立体１０７を受けるように構成される上側アパーチャ２２１２と、コネクタピン組立体１０９を受けるように構成される下側アパーチャ２２１４を有することができる。ガジオンピン組立体１０７が、ピストンヘッド１７０４内のピン受け用アパーチャ１７１４を通して上側アパーチャ２２１２の中に挿入され得る。下側アパーチャ２２１４が上側ロッド２２０６のフォーク部分２２１３を通って延在していてよい。コネクタピン組立体１０９が上側ロッド２２０６の下側アパーチャ２２１４および下側ロッド１８０８の上側アパーチャ１８０２を通して挿入された状態のときに下側ロッド１８０８を上側ロッド２２０６に接続するためのナックルジョイントが形成され得、ここでは、下側ロッド１８０８の上側アパーチャ１８０８が上側ロッド２２０６のフォーク部分２２１３内に配置される。

図２４が、本開示の１つまたは複数の実施形態によるピストン組立体２４００を示す。ピストン組立体２４００の構成要素が、ピストン組立体のうちの任意のピストン組立体（例えば、ピストン組立体１００）内で、および図１～２３Ｂに関連して上で説明したピストン組立体の任意の要素内で、利用され得る。ピストンヘッド２４０４が上側ロッド２４０６を通して下側ロッド２４０８に結合され得る。いくつかの実施形態で、上側ロッド２４０６が、上側ロッド２４０６から、ピストンスカート、内部ガセットなどの、ピストンヘッド２４０４の側部構造まで延在していてよい１つまたは複数のフランジ２４１０を有することができる。いくつかの実施形態で、支持フランジ２４１０が上側ロッド２４０６からピストンヘッド２４０４の側部構造まで実質的に直線上に延在していてよい。いくつかの実施形態では、支持フランジ２４１０が湾曲プロフィールを有することができる。支持フランジ２４１０が、ピストンヘッド２４０４を基準として上側ロッド２４０６が回転するのを実質的に防止することができる。

図１～２４をまとめて参照すると、いくつかの実施形態がフォーク部分を有する下側ロッドを有する。加えて、フォーク部分が上側ロッドまたは下側ロッド上に形成され得る。さらに、上側ロッドが、本明細書で説明される手法のうちの任意の手法および／または任意の従来の手法、あるいは組み合わせの手法を介して、ガジオンピン（例えば、リストピン）に取り付けられ得る。加えて、下側ロッドが、本明細書で説明される任意の手法、従来の手法、および／または組み合わせの手法を介して、上側ロッドに結合され得る。

いくつかの実施形態で、上側ロッドが、ボールソケット構成でガジオンピン（例えば、上側ロッドと下側ロッドとの間のリストピン）に結合され得る。例えば、上側ロッドが下側ロッドを基準として浮動することができる。上記の構成はピストン組立体の動作中の上側ロッドの摩耗を低減することができる。

いくつかの実施形態で、上側ロッドが任意の手法を介してピストンヘッドを基準として固定され得る（例えば、ロックされる）。例えば、上側ロッドが、任意の種類の機械的締まり嵌めを介して、上側ロッドとピストンとの間でピストンヘッドを基準として固定され得る（例えば、溶接、取付具、固定具、接着剤、ろう付け）。いくつかの実施形態で、上側ロッドおよびピストンヘッドが単一の一体ボディを形成することができる。１つまたは複数の実施形態で、上側ロッドがガジオンピンを介してピストンヘッドを基準として固定され得る。例えば、ガジオンピン（例えば、リストピン）が非円形状の断面を有することができる。例えば、ガジオンピンが、正方形形状または長方形形状の断面、楕円形状の断面、三角形形状の断面、不規則な形状の断面、または上記形状の断面の任意の組み合わせを有することができる。別の実施形態で、上側ロッドが、上側ロッド、下側ロッド、および／またはピストンヘッドのうちのいずれかに形成される、停止部、制限装置、ドエル、形成アングル部分、または中心にある形成構造（ｃｅｎｔｒｉｃ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）（例えば、上側ロッド受け用アパーチャ１００６、１７０６、歯車、カム、スライダ溝など）を介して、ピストンヘッドを基準として固定され得る（例えば、ロックされる）。

いくつかの実施形態で、上側ロッドがピストンヘッドを基準として固定されなくてよい。例えば、１つまたは複数の実施形態で、上側ロッドがピストンヘッドを基準として枢動することができる。いくつかの実施形態で、ピストンヘッドを基準として上側ロッドが回転することができる量が、上側ロッドを固定することができる上述の手法のうちの任意の手法を介して制限され得る。例えば、上側ロッドがピストンヘッドを基準とした運動を制限され得る。追加の実施形態で、上側ロッドがピストンヘッドを基準として自由に回転することがきる。

１つまたは複数の実施形態で、ピストン組立体の任意の要素（例えば、ピストンヘッド、上側ロッド、下側ロッド、ガジオンピン組立体、およびコネクタピン組立体）が、鋼鉄、合金、および／または複合材料を含むことができる。しかし、ピストン組立体は、任意の特定の種類の材料または材料の組み合わせのみに限定されない。

本明細書で説明されるピストン組立体が、従来のピストン組立体に対しての追加の利益を提供することができる。例えば、従来のピストン組立体と比較すると、本開示のピストン組立体（例えば、ピストン組立体１００）がより大きいトルク（ｌｂｆ・ｆｔ）（例えば、てこの作用）を提供することができ、それによりクランクシャフトに対してより大きい慣性力（ｌｂ）を提供することができる。例えば、本開示のピストン組立体（例えば、ピストン組立体１００）が、従来のピストン組立体と比較して、約１２％大きい慣性力（ｌｂ）をクランクシャフトに提供することができる。

加えて、本開示のピストン組立体（例えば、ピストン組立体１００）が、従来のピストン組立体と比較して、ピストンのストローク中、上死点（ＴＤＣ：ｔｏｐ ｄｅａｄ ｃｅｎｔｅｒ）から、より高速にピストンヘッド１０４を平行移動させることができ、および／または下側コネクティングロッドとクランクシャフトとの間の角度を変化させることができる。その結果、本開示のピストン組立体が、従来のピストン組立体と比較して、非常に高いシリンダ圧力でピストン組立体がクランクを回転させるときの角度を改善することができる。したがって、本開示のピストン組立体の得られる動力ストロークがより多くの利用可能なエネルギーを提供することができる。

さらに、本開示のピストン組立体が、従来のピストン組立体と比較して、ピストンのストロークの一部においてより高速にピストンを平行移動させる。その結果、本開示のピストン組立体が、従来のピストン組立体と比較して、ＴＤＣのより近くで点火を引き起こすのを可能にすることができる。ＴＤＣのより近くで点火を引き起こすのを可能にすることにより、より長い燃焼時間が得られる。より長い燃焼時間を提供することにより、燃料と空気との混合物が動力ストローク中により完全に燃焼することができ、その結果、部分的に燃焼する燃料から生じる未燃焼の燃料、ならびに／あるいは、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、および窒素酸化物（ＮＯｘ）などの有害な排出ガスが低減される。これにより、より清潔な（例えば、より良質な）排気物を得ることができる。

本開示のピストン組立体はまた、従来のピストン組立体と比較して、ピストンチャンバ内で１２時と３時との間（０°と９０°との間）でピストンヘッドをより高速に移動させる。ピストンヘッドの速度が高いことにより、ピストンが上死点のところにまたは上死点の近くにあるときに費やされる時間（例えば、ドエル時間）を短縮することができる。ピストンが上死点のところにまたは上死点の近くにあって移動しないときに起こる燃焼が、実質的に、仕事ではなく廃熱に変換される。その結果、本開示のピストン組立体が、上死点からより高速に移動することにより燃焼によって発生する廃熱の量を効果的に低減することにより、より効果的な点火を実現する。また、ドエル時間を短縮することおよび廃熱を低減することにより、エンジンの異常爆発の傾向（例えば、高圧縮および／または低オクタン価の燃料によりしばしば生じる制御されない点火）を低減することができる。したがって、本開示のピストン組立体がより高い圧縮比でエンジンを動作させるのを可能にすることができ、それによりエンジン効率および／または出力発生を向上させることができる。また、本開示のピストン組立体が低オクタン価の燃料を用いてエンジンを動作させるのを可能にすることができ、それによりより高性能のおよび／またはより効率的なエンジンをより安価な燃料で動作させるのを可能にする。さらに、本開示のピストン組立体が、従来のピストン組立体と比較すると、ピストンチャンバ内でさらに１２時から３時までピストンヘッドを落下させる。上記の挙動の両方により、本開示のピストン組立体が、従来のピストン組立体と比較して、容積効率を向上させ、掃気を改善し、シリンダ内の負圧を増大させ、ピストンチャンバ（例えば、シリンダ）内への空気取り入れ（例えば、取り入れる空気量（ａｉｒ ｖｏｌｕｍｅ ｉｎｔａｋｅ））を増大させる。上記の挙動は、従来のピストン組立体と比較して、ピストン組立体によって発生するエネルギーを増大させる。

加えて、本開示のピストン組立体は、従来のピストン組立体と比較して、排気ストローク中に６時の位置から９時の位置までピストンヘッドをより低速で移動させる。排気ストローク中にピストンヘッドを６時の位置から９時の位置までより低速で移動させることにより、従来のピストン組立体と比較して、動作中、熱の発生を低減することができ、エンジン全体の温度を低減することができる。
さらに、本開示のピストン組立体は、従来のピストン組立体と比較して、排気ストローク中に９時の位置から１２時の位置までピストンヘッドをより高速に移動させる。排気ストローク中に９時の位置から１２時の位置までピストンヘッドをより高速に移動させることにより、従来のピストン組立体と比較して、ピストンチャンバ内により負圧を発生させることができ、それにより掃気を改善し、より多くの排気および／または未燃焼の燃料を放出する。より多くの排気および／または未燃焼の燃料を放出することにより、従来のピストン組立体と比較して、次にピストンチャンバ（例えば、シリンダ）内に引き入れる外気を増大させるのを可能にする。

また、本開示のピストン組立体は、従来のピストン組立体と比較して、より低速のバルブリフトでより多くの空気流れを提供することができ、それによりカムローブの唐突性プロフィール（ａｂｒｕｐｔ ｐｒｏｆｉｌｅ）を小さくするのを実現し／可能にし、疲労を低減し、故障を低減する。

本開示のピストン組立体はさらに、従来のピストン組立体と比較して、逆回転を低減してより長時間にわたって吸気バルブを開けるのを可能にすることができる。加えて、本開示のピストン組立体は、ドエル時間を短縮する（例えば、方向が逆になる前の、ピストンが上死点に留まる（例えば、位置する）時間）。さらに、本開示のピストン組立体は、従来のピストン組立体と比較して、バルブ重なり中に掃気を改善することができる。
加えて、本開示のピストン組立体は、各ストロークの中間位置において（例えば、３時の位置および９時の位置）、エンジンの他の要素に対してのクリアランスを増大させることができる。その結果、クランクシャフトにより長いストロークを与えてエンジン排気量を拡大するなどして、エンジンのストロークを拡大することにより（例えば、エンジンのストロークを長くすることにより）、ロッドからシリンダ壁までのクリアランスが改善される。

さらに、本開示のピストン組立体は、２つのロッド（例えば、上側ロッドおよび下側ロッド）および２つのセットのリストピンを利用することにより、個別の構成要素に対しての衝撃力を５０％低減することができる。例えば、各リストピン組立体が、リストピンと付随のコネクティングロッド、ピストン、クランクシャフトなどとの間に小さいクリアランスを有する。この小さいクリアランスが、エンジン動作中、オイルまたは別の潤滑流体で充填され得る。衝撃力がこれらのクリアランスエリアおよび付随の潤滑流体を通して伝達され得、その結果、衝撃力によって生じる初期のショック、ジャーク、衝撃などが、これらの接続部内の潤滑流体およびクリアランスによって吸収および／または消散され得る。例えば、本開示のピストン組立体はショックアブソーバとして動作し、ＴＤＣにおける角度変化が高速である（それにより、ハンマーエフェクトを低減する）場合において利用される場合、クランクシャフト、ベアリング、ロッド（例えば、上側ロッドおよび下側ロッド）、およびピストンヘッドに伝達される応力を低減する。

さらに、本開示のピストン組立体は、ピストンチャンバ（例えば、シリンダ）の内壁に対してのピストンヘッドのピストンスカートの振動摩擦（ｒｏｃｋｉｎｇ ｆｒｉｃｔｉｏｎ）を低減することができる。さらに、本開示のピストン組立体が、ターボチャージャおよびスーパーチャージャを用いてより効率に機能することができる。例えば、上死点のところでのまたは上死点の近くでのピストンヘッドの速度が高いことにより、吸気ストロークの早期においてシリンダ内により大きいスペースを提供することができ、それにより吸気ストローク中にターボチャージャまたはスーパーチャージャによりより多くの空気を流入させるのを可能にする。また、ターボチャージャおよびスーパーチャージャの用途での一般的な問題には、熱の量が増大すること、ならびにターボチャージャおよびスーパーチャージャの適用をより低い圧縮比でおよび／またはよりオクタン価の高い燃料で作用させるのをしばしば必要とするような異常爆発が起こること、が含まれる。熱の消散を改善することおよび本開示のピストン組立体のドエル時間を短縮することにより、ターボチャージャおよびスーパーチャージャの適用の効率を向上させることができる。

本開示は以下の実施形態をさらに含む：
実施形態１：ピストン組立体であって、このピストン組立体が：エンジンのシリンダ内で往復動するためのピストンヘッドと；一方の長手方向端部のところでピストンヘッドに結合されてピストンヘッドを基準として固定される上側ロッドと；上側ロッドの反対側の長手方向端部に回転可能に結合される下側ロッドであって、下側ロッドが、上側ロッドのこの反対側の長手方向端部を中心として枢動するように構成される、下側ロッドと、を備え、下側ロッドが、上側ロッドの反対側の下側ロッドの長手方向端部のところでクランクシャフトに結合されるように構成される。

実施形態２：実施形態１のピストン組立体であって、ピストンヘッドが：ピストンヘッドの上側部分から軸方向に延在する第１のガセットと；ピストンヘッドの上側部分から軸方向に延在する第２のガセットとを備え、第１のガセットおよび第２のガセットが上側ロッド受け用アパーチャを画定する。

実施形態３：実施形態１または２のピストン組立体であって、上側ロッドがピストンヘッドの上側ロッド受け用アパーチャ内に配置される。

実施形態４：実施形態１から３までのいずれか１つの実施形態のピストン組立体であって、ピストンヘッドの上側ロッド受け用アパーチャがピストンヘッドを基準として上側ロッドを固定するようにサイズ決定および成形される。

実施形態５：実施形態１から４までのいずれか１つの実施形態のピストン組立体であって、上側ロッドをピストンヘッドに結合するガジオンピン組立体をさらに備える。

実施形態６：実施形態１から５までのいずれか１つの実施形態のピストン組立体であって、ガジオンピン組立体が、２つ以上のサークリップ、ニードルスリーブベアリング、およびガジオンピンを備える。

実施形態７：実施形態１から６までのいずれか１つの実施形態のピストン組立体であって、上側ロッドを下側ロッドに結合するコネクタピン組立体をさらに備える。

実施形態８：実施形態１から７までのいずれか１つの実施形態のピストン組立体であって、下側ロッドがフォーク部分を備え、上側ロッドがコネクタ部分を備え、コネクタピン組立体が下側ロッドのフォーク部分および上側ロッドのコネクタ部分を通って延在する。

実施形態９：エンジンであって、このエンジンが：１つまたは複数のシリンダと；クランクシャフトと；１つまたは複数のピストン組立体と、を備え、各ピストン組立体がそれぞれのシリンダ内に配置され、各ピストン組立体が：それぞれのシリンダ内で往復動するようにサイズ決定および成形されるピストンヘッドと；一方の長手方向端部のところでピストンヘッドに結合されてピストンヘッドを基準として固定される上側ロッドと；上側ロッドの反対側の長手方向端部に回転可能に結合される下側ロッドであって、下側ロッドが上側ロッドの反対側の長手方向端部を中心として枢動するように構成され、下側ロッドが上側ロッドの反対側の下側ロッドの長手方向端部のところでクランクシャフトに回転可能に結合される、下側ロッドと、を備える。

実施形態１０：実施形態９のピストン組立体であって、ピストンヘッドが：ピストンヘッドの上側部分から軸方向に延在する第１のガセットと；ピストンヘッドの上側部分から軸方向に延在する第２のガセットとを備え、第１のガセットおよび第２のガセットが上側ロッド受け用アパーチャを画定する。

実施形態１１：実施形態９または１０のピストン組立体であって、上側ロッドがピストンヘッドの上側ロッド受け用アパーチャ内に配置される。

実施形態１２：実施形態９から１１までのいずれか１つの実施形態のピストン組立体であって、ピストンヘッドの上側ロッド受け用アパーチャがピストンヘッドを基準として上側ロッドを固定するようにサイズ決定および成形される。

実施形態１３：実施形態９から１２までのいずれか１つの実施形態のピストン組立体であって、上側ロッドをピストンヘッドに結合するガジオンピン組立体をさらに備える。

実施形態１４：実施形態９から１３までのいずれか１つの実施形態のピストン組立体であって、ガジオンピン組立体が、２つ以上のサークリップ、ニードルスリーブベアリング、およびガジオンピンを備える。

実施形態１５：実施形態９から１４までのいずれか１つの実施形態のピストン組立体であって、上側ロッドを下側ロッドに結合するコネクタピン組立体をさらに備える。

実施形態１６：実施形態９から１５までのいずれか１つの実施形態のピストン組立体であって、下側ロッドがフォーク部分を備え、上側ロッドがコネクタ部分を備え、コネクタピン組立体が下側ロッドのフォーク部分および上側ロッドのコネクタ部分を通って延在する。

実施形態１７：ピストン組立体を形成する方法であって、この方法が：上側ロッドの第１の長手方向端部のところで上側ロッドをピストンヘッドに結合することと；ピストンヘッドを基準として上側ロッドの位置を固定することと；下側ロッドを上側ロッドの第２の長手方向端部に回転可能に結合することと；下側ロッドをエンジンのクランクシャフトに回転可能に結合することと、を含む。

実施形態１８：実施形態１７の方法であって、ピストンヘッドを基準として上側ロッドの位置を固定することが、ピストンヘッドの１つまたは複数のガセットによって画定される上側ロッド受け用アパーチャを用いて上側ロッドを配置することを含む。

実施形態１９：実施形態１７または１８の方法であって、上側ロッドをピストンヘッドに結合することが、ガジオンピン組立体を用いて上側ロッドをピストンヘッドに結合することを含む。

実施形態２０：実施形態１７から１９までのいずれか１つの実施形態の方法であって、下側ロッドを上側ロッドに回転可能に結合することが、コネクタピン組立体を用いて下側ロッドを上側ロッドに結合することを含む。

上で説明されて添付図面の図に示される本開示の実施形態は本開示の範囲を限定するものではなく、本開示の範囲は添付の特許請求の範囲およびそれらの法的均等物の範囲によって定義される。任意の等価の実施形態が本開示の範囲内にある。実際には、本明細書で示されて説明される実施形態に加えて、説明される要素の代替の有用な組み合わせなどの、本開示の種々の修正形態が、本記述から当業者には明らかとなろう。このような修正形態および実施形態も添付の特許請求の範囲および均等物の範囲内にある。

Claims (12)

1. エンジンであって、前記エンジンが：
   １つまたは複数のシリンダと；
   クランクシャフトと；
   １つまたは複数のピストン組立体であって、各ピストン組立体がそれぞれのシリンダ内に配置され、各ピストン組立体が：
   前記エンジンの前記それぞれのシリンダ内で往復動するようにサイズ決定および成形されるピストンヘッドと；
   一方の長手方向端部のところで前記ピストンヘッドの中央部分に回転可能に結合される上側ロッドであって、前記上側ロッドから前記ピストンヘッドの内側部分まで延在する１以上の支持体によって前記ピストンヘッドの内側部分にスライド可能に結合されて機械的締まり嵌めにより前記ピストンヘッドと前記上側ロッドの互いに対する回転を制限する上側ロッドと；
   前記上側ロッドの反対側の長手方向端部に回転可能に結合される下側ロッドであって、前記下側ロッドが前記上側ロッドの前記反対側の長手方向端部を中心として枢動するように構成され、前記下側ロッドが前記上側ロッドの反対側の前記下側ロッドの長手方向端部のところで前記クランクシャフトに回転可能に結合される、下側ロッドと、
   を備える、１つまたは複数のピストン組立体と
   を備える、
   エンジン。
2. 前記ピストンヘッドが：
   前記ピストンヘッドの上側部分から軸方向に延在する第１のガセットと；
   前記ピストンヘッドの前記上側部分から軸方向に延在する第２のガセットであって、前記第１のガセットおよび前記第２のガセットが上側ロッド受け用アパーチャを画定する、第２のガセットと
   を備える
   請求項１に記載のエンジン。
3. 前記上側ロッドが前記ピストンヘッドの前記上側ロッド受け用アパーチャ内に配置される、請求項２に記載のエンジン。
4. 前記ピストンヘッドの前記上側ロッド受け用アパーチャが前記ピストンヘッドを基準として前記上側ロッドを固定するようにサイズ決定および成形される、請求項３に記載のエンジン。
5. 前記上側ロッドを前記ピストンヘッドに結合するガジオンピン組立体をさらに備える、請求項１に記載のエンジン。
6. 前記ガジオンピン組立体が、２つ以上のピンロック、およびガジオンピンを備える、請求項５に記載のエンジン。
7. 前記上側ロッドを前記下側ロッドに結合するコネクタピン組立体をさらに備える、請求項１に記載のエンジン。
8. 前記下側ロッドがフォーク部分を備え、前記上側ロッドがコネクタ部分を備え、前記コネクタピン組立体が前記下側ロッドの前記フォーク部分および前記上側ロッドの前記コネクタ部分を通って延在する、請求項７に記載のエンジン。
9. ピストン組立体を形成する方法であって、前記方法が：
   上側ロッドの第１の長手方向端部のところで前記上側ロッドをピストンヘッドの中央部分に回転可能に結合するステップと；
   前記上側ロッドを、前記上側ロッドから前記ピストンヘッドの内壁まで延在する１以上の支持体によって前記ピストンヘッドの前記内壁にスライド可能に接触させることにより、前記ピストンヘッドの内側部分に結合させ、機械的締まり嵌めにより前記ピストンヘッドと前記上側ロッドの互いに対する回転を制限するステップと；
   下側ロッドを前記上側ロッドの第２の長手方向端部に回転可能に結合するステップと；
   前記下側ロッドをエンジンのクランクシャフトに回転可能に結合するステップと
   を含む
   方法。
10. 前記ピストンヘッドの１つまたは複数のガセットによって画定される上側ロッド受け用アパーチャ内に前記上側ロッドを配置するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
11. 上側ロッドをピストンヘッドに結合するステップが、ガジオンピン組立体を用いて前記上側ロッドを前記ピストンヘッドに結合するステップを含む、請求項９に記載の方法。
12. 下側ロッドを前記上側ロッドに回転可能に結合するステップが、コネクタピン組立体を用いて前記下側ロッドを前記上側ロッドに結合するステップを含む、請求項９に記載の方法。

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