JPH04231772A - エンジンないしモータのピストン - Google Patents

エンジンないしモータのピストン

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JPH04231772A
JPH04231772A JP15033191A JP15033191A JPH04231772A JP H04231772 A JPH04231772 A JP H04231772A JP 15033191 A JP15033191 A JP 15033191A JP 15033191 A JP15033191 A JP 15033191A JP H04231772 A JPH04231772 A JP H04231772A
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piston
skirt
crown
boss
pad
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David A Parker
デビッド　アレック　パーカー
Michael L P Rhodes
マイクル　レッドシャム　プライス　ローデス
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T & N Technol Ltd
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T & N Technol Ltd
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    • F16J1/02—Bearing surfaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/0015—Multi-part pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
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    • F05C2201/00—Metals
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  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はエンジンないしモータ、
例えば内燃機関、のピストンに関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関用のピストンは通常クラウンお
よびスカートを有する。クラウンはアルミニウム、アル
ミニウム合金または鉄材料のような金属またはセラミッ
ク材料によって作られることができる。このようなクラ
ウンは燃焼ガスの力が作用する表面を提供し、またピス
トンが往復運動するシリンダー孔の面に対してピストン
を封止するリングが取付けられる溝を形成している。こ
のようなピストンのスカートはピストンをシリンダー孔
内で案内するのに役立つ。
【０００３】多くの場合、ピストンのクラウンおよびス
カートは同じ材料で作られた一体構造である。通常、ス
カートはピストンを連接棒に連結させるピストンピンを
受入れる２つの別々の孔を形成されている。しかし、ク
ラウンから垂下してピストンピンを受入れる孔を形成す
るピストンピン用のボスを設け、金属のピストンのスカ
ートがこのボスを包囲するようにすることは公知である
（英国特許第１，４２２，７７６　号明細書参照）。こ
のような配置は、さらに短く、従ってさらに軽量のピス
トンピンの使用を可能にする。このようなボスはピスト
ンピンの両端を支持する２つの部分になされることがで
きる。
【０００４】製造を容易にするために、スカートがクラ
ウンとは異なる別個の部片として作られてこれに固定さ
れるようにすることも公知である。このような別個の部
片はまたクラウンとは異なる材料によって作られ、或い
は異なる材料を被覆されることができる。スカートが別
個の部片から作られている場合、このスカートはピスト
ンを介してクラウンに接合されることができ（英国特許
公報第２１８８１２２Ａ号参照）　、または一部分をク
ラウンによって支持され、かつ一部分をピストンのボス
によって支持されることができ（英国特許公報第２１２
９５２３Ａ号参照）　、これによって剛性的なスカート
が形成される。このようなスカートはプラスティック材
料を被覆されることができる。
【０００５】ピストンがエンジンないしモータの作動中
に往復運動する時に、ピストンは横方向の力を受けて、
ピストンが往復運動するようになされたシリンダー孔の
壁部に対してピストンを押圧する傾向がある。これは「
スラップノイズ」（ｓｌａｐ　ｎｏｉｓｅ）として知ら
れる騒音を発生させるが、この騒音は近代的な静かに作
動するエンジンにおいてはより顕著である。剛性のある
プラスティック材料スカートまたはプラスティック材料
を被覆されたスカートの使用は、プラスティック材料固
有の音響減衰特性によってスラップノイズを減少させる
が、それでもこのスラップノイズはなお著しく大きい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、この
ようなステップノイズを減少し得るピストンを提供する
ことである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明は、金属またはセラミック材料によって作
られたクラウンと、プラスティック材料によって作られ
たクラウンに固定されるスカートとを含み、このクラウ
ンが、ピストンを連接棒に連結するピストンピンを受入
れるように配置された垂下するボスと一体に形成され、
スカートがボスを包囲して、これから隔置されているエ
ンジンないしモータのピストンを提供するものである。
【０００８】本発明によるピストンは、該ピストンが内
部で往復運動するシリンダー孔の側壁に対して衝撃を与
える時に生じるスラップノイズを減少させるスカートを
有する。このようなノイズの減少は、プラスティック材
料を使用することによるスラップノイズの減少作用に対
してさらに附加されるものである。また、このようなス
カートを使用することは、該スカートの順応性のために
シリンダー孔内の作動間隙をさらに小さくすることを可
能にし、このことがまたスラップノイズをさらに減少さ
せ、ピストンのリング詰物体（ｒｉｎｇ　ｐａｃｋ）　
の封止能力を向上させる。ピストンを小さくでき、スカ
ートの重量を軽減できることもまた著しい重量の軽減を
可能にし、このことは往復運動する質量を減少させるこ
とにより燃料消費量を改善し、可能な作動速度の改善を
与えるのである。さらに、連接棒の重量の軽減および軸
受の小型化も可能になる。
【０００９】ピストンのスカートはクラウンに対して直
接に射出成形されるのが好ましく、すなわちクラウンが
射出成形機械のモールド内に置かれて、スカートが該ク
ラウンに対して射出成形されることが望ましい。もし、
クラウンが突起部を形成され、この突起部がスカートの
内部に埋設されてスカートをクラウンに固定するように
なされる場合には、スカートがクラウンに直接にモール
ド成形されるか否かに関係なく、スカートがクラウンに
強固に固定できる。
【００１０】ピストンおよびこのピストンに組合される
シリンダーの間の摩擦を減少させるために、スカートは
該スカートの２つの推力面に一体的なパッドを形成され
て、組合されるシリンダーの壁部に対するピストンの横
方向の押圧力の伝達を可能になし得る。これに代えて、
スカートは該スカートの２つの推力面に開口を形成され
、スカートの材料とは異なる材料で作られたインサート
がこれらの開口内に挿入されて、これらのインサートが
、組合されるシリンダーの壁部に対してピストンの横方
向の押圧力を伝達することができる。これらのインサー
トは開口内に、望ましくはスカートの内方に向いた面か
ら射出成形できる。それぞれのパッドは斜めに切除され
て、潤滑剤がピストンの往復運動の間に流体動力作用に
よってパッド上を強制流動され、摩耗を減少するように
なし得る。同様な構造の金属のスカートが英国特許公報
第２１０４１８８Ａに記載されている。
【００１１】スカートおよびこれと別個のインサートは
ポリエーテルエーテルケトン（ｐｏｌｙ−ｅｔｈｅｒｅ
ｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ）　、ポリエーテルケトン（ｐｏ
ｌｙｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ）　、ポリパライドロキシ
安息香酸酸（ｐｏｌｙｐａｒａｙｄｒｏｘｙ　ｂｅｎｚ
ｏｉｃ　ａｃｉｄ）　、ポリエチレンテレフタール酸塩
（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔ
ｅ）　、シリコン変成ポリエステル、ポリエーテルイミ
ド（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ）、ポリアリミド（
ｐｏｌｙａｒｉｍｉｄ）、ポリアミドイミド、硫化ポリ
フェニレン（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ　ｓｕｌｐｈ
ｉｄｅ）、ポリエーテルケトンおよび硫化ポリアリレン
（ｐｏｌｙａｒｙｌｅｎｅ　ｓｕｌｐｈｉｄｅ）のプラ
スティック合金およびテレフタール酸によって変成され
たナイロン６（商標名）から選ばれたプラスティック材
料によって作ることができる。これらのプラスティック
材料は充填剤または繊維、例えばガラスまたはカーボン
の充填剤または繊維によって補強され、事後硬化できる
。別個のインサートはまたセラミック材料から作られる
こともできる。
【００１２】
【実施例】以下、添付図を参照して、本発明の例示的な
３つの実施例の詳細な説明を行う。
【００１３】最初の例示的なピストン１０は内燃機関用
のものであって、アルミニウム合金によって作られたク
ラウン１２およびポリエーテルエーテルケトンによって
作られたスカート３０を含んでいる。スカート３０は、
該スカートをクラウン１２上に射出成形してクラウンの
突起部３２がスカート３０内に埋設されるようになすこ
とによって、クラウン１２に対して固定されている。突
起部３２はクラウン１２の下側から伸長する環状リブの
形状で、球状の断面形状を有し、スカート３０のプラス
ティック材料内に埋設固定されている。これの代替構造
においては、突起部３２はアンダーカットされた溝に置
換えられることができる。
【００１４】クラウン１２は通常のピストンリング用の
リング帯体１４を有し、またピストンピン１８を受入れ
るように配置された垂下ボス１６を一体に形成されて、
このピストンピンによってピストン１０が連接棒２４に
連結される。ボス１６は２つの間隔をおかれた部分を有
し、これらの部分はそれぞれピストンピン１８を受入れ
る孔２２を有し、これらの孔の間に連接棒２４の小さい
端部が配置されている。
【００１５】ボス１６はクラウン１２の中央で下方に向
って突出し、スカート３０はボス１６を取囲み、該ボス
から隔置されている。従って、スカート３０はクラウン
１２の部分だけによってボス１６から離隔して支持され
ているのである。
【００１６】スカート３０は、孔２２内にピストンピン
１８を組込むのを可能になすための２つの円形開口３８
を設けられている。
【００１７】図２および図３に示す第２の例示的なピス
トン４０は多くの点で最初の例示的なピストン１０と同
様であり、同様の部分は同じ符号を与えられている。
【００１８】このピストン４０もまたリング帯体１４お
よび突起部３２を有するクラウン１２を有し、突起部３
２はピストン１０の突起部と同じ目的を有するが、外方
に角度を附されている。クラウン１２もまたピストンを
受入れる孔２２設けられたボス１６を有する。
【００１９】このピストン４０はまたクラウン１２上に
射出成形されたスカート３０を有する。このスカート３
０はピストン１０のスカート３０と同様で、開口３８を
有するが、正弦曲線状の下縁部を有し、該スカートの２
つの推力面４６がスカート３０の残余の部分よりもさら
にクラウン１２から遠くまで伸長している。
【００２０】推力面４６はピストン４０の中央軸線４７
に対して直径方向に対向している。それぞれの推力面４
６は３つの一体のパッド４８を形成されていて、これら
のパッドはスカート３０の残余の部分よりもさらに軸線
４７から遠くに突出している。これらのパッド４８はピ
ストン４０の横方向の押圧力を、組合されるシリンダー
（図示せず）の壁部に伝達する。それぞれのパッド４８
は上部および下部の斜めの縁部５０を有する。これらの
上部および下部の斜めの縁部５０は、英国特許公報第２
１０４１８８Ａ号に記載されているのと同様の方法でピ
ストン４０の往復運動の間に流体動力作用によってパッ
ド４８上を潤滑剤が強制流動されるようになす。これら
のパッド５０は図３に示されるようにドームの形状で、
スカート３０の射出成形の後で機械加工されてバリを除
去されて、形状を改善されることができる。
【００２１】図４はクラウン１２およびスカート３０を
有する第３の例示的なピストン６０を示している。クラ
ウン１２およびピストンピンを受入れる孔２２を設けら
れたボス１６を有する。このピストン６０のスカート３
０は、クラウン１２の下側の溝６２内に伸長していて、
スカート３０がクラウン１２上に射出成形されてスカー
ト３０のプラスティック材料がアンダーカットされてい
る溝６２に埋設されてスカート３０がクラウン１２に固
定されるようになされている点でピストン１０および４
０の構造とは異なる。
【００２２】ピストン６０のスカート３０は該スカート
の２つの推力面４６にそれぞれ開口６４を形成され、こ
れらの開口６４内にあるインサート６６がパッドを形成
して、ピストン４０のパッド４８と同様の方法でピスト
ン６０の横方向の押圧力をシリンダーの壁部に伝達する
。これらのインサート６６はスカート３０の外方に向く
面上でパッド４８と同様の形状を有する。インサート６
６はスカート３０の内方に向いた面から開口６４内に射
出成形される。
【００２３】
【発明の効果】本発明は上述のように構成されており、
ピストンが往復運動するシリンダー孔の側壁に対して衝
撃が与えられる時に生じるスラップノイズを減少させる
スカートを有するピストンが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の例示的なピストンを通る垂直断
面図。
【図２】本発明の第２の例示的なピストンの側面立面図
。
【図３】図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩ　に沿う半分の側の断
面図。
【図４】図３と同様であるが、第３の例示的なピストン
の半分の側の断面図。
【符号の説明】
１０　　ピストン １２　　クラウン １４　　リング帯体 １６　　垂下ボス １８　　ピストンピン ２２　　ピストンピン１８を受入れる孔２４　　連接棒 ３０　　スカート ３２　　突起部 ３８　　円形開口 ４０　　ピストン ４６　　推力面 ４７　　中央軸線 ４８　　パッド ５０　　パッド４８の斜めの縁部 ６０　　ピストン ６２　　溝 ６４　　開口 ６６　　インサート

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　金属またはセラミック材料によって作
    られたクラウン（１２）および該クラウン（１２）に固
    定されたプラスティック材料によって作られたスカート
    （３０）を含むエンジンないしモータのピストンにおい
    て、前記クラウン（１２）がピストンピン（１８）を受
    入れるように配置された垂下ボス（１６）と一体に形成
    され、このピストンピン（１８）によりピストンが連接
    棒（２４）に連結され、前記スカート（３０）が前記ボ
    ス（１６）を包囲し、このボスから隔置されていること
    を特徴とするピストン。
  2. 【請求項２】　　前記スカート（３０）が前記クラウン
    （１２）に直接に射出成形されている請求項１に記載の
    ピストン。
  3. 【請求項３】　　前記クラウン（１２）が突起部（３２
    ）を形成されており、この突起部が前記スカート（３０
    ）内に埋設されて、このスカートを前記クラウンに固定
    する請求項１または請求項２に記載のピストン。
  4. 【請求項４】　　前記スカート（３０）が該スカートの
    ２つの推力面（４６）上に一体のパッド（４８）を形成
    され、前記ピストンの横方向の押圧力を、組合されたシ
    リンダーの壁部に伝達する請求項１から請求項３までの
    何れか一項に記載のピストン。
  5. 【請求項５】　　前記スカート（３０）が該スカートの
    ２つの推力面（４６）に開口（６４）を形成され、これ
    らの開口内にあるインサート（６６）がパッドを形成し
    て、前記ピストンの横方向の押圧力を、組合されたシリ
    ンダーの壁部に伝達する請求項１から請求項３までの何
    れか一項に記載のピストン。
  6. 【請求項６】　　前記インサート（６６）が前記開口（
    ６４）内に射出成形されている請求項５に記載のピスト
    ン。
  7. 【請求項７】　　各パッド（４８；６６）が斜めに切除
    されて、前記ピストンの往復運動の間に潤滑剤が流体動
    力作用によって前記パッド上を強制流動されるようにな
    す請求項４から請求項６までの何れか一項に記載のピス
    トン。
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GB909014048A GB9014048D0 (en) 1990-06-23 1990-06-23 Pistons for engines or motors
GB90140484 1990-06-23
GB90140492 1990-06-23
GB909014049A GB9014049D0 (en) 1990-06-23 1990-06-23 Pistons for engines or motors

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DE (1) DE69101593T2 (ja)
GB (1) GB2245683B (ja)

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