JPH0686844B2 - 内燃機関用ピストン - Google Patents
内燃機関用ピストンInfo
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- JPH0686844B2 JPH0686844B2 JP60285954A JP28595485A JPH0686844B2 JP H0686844 B2 JPH0686844 B2 JP H0686844B2 JP 60285954 A JP60285954 A JP 60285954A JP 28595485 A JP28595485 A JP 28595485A JP H0686844 B2 JPH0686844 B2 JP H0686844B2
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- annular
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- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 41
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 6
- 229910001234 light alloy Inorganic materials 0.000 description 5
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- 230000035882 stress Effects 0.000 description 4
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- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
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- 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
-
- 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
- F02F3/0069—Multi-part pistons the crown and skirt being interconnected by the gudgeon pin
-
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- 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
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/0015—Multi-part pistons
- F02F3/003—Multi-part pistons the parts being connected by casting, brazing, welding or clamping
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- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
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- F02F3/0076—Pistons the inside of the pistons being provided with ribs or fins
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- F02F3/20—Pistons having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston
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-
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J1/00—Pistons; Trunk pistons; Plungers
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- F16J1/14—Connection to driving members with connecting-rods, i.e. pivotal connections
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関用ピストンに関し、特に、ヘッド
と、連接棒の端部に剛性に装着されたピン又はボールの
ような連接部材を受容するための軸受を有する一体構造
又は2部構造の本体とから構成される内燃機関用ピスト
ンに関する。
と、連接棒の端部に剛性に装着されたピン又はボールの
ような連接部材を受容するための軸受を有する一体構造
又は2部構造の本体とから構成される内燃機関用ピスト
ンに関する。
ピストン本体は一般に軽合金で製造されているので、燃
焼圧力が例えば200バール以上の非常に高い値に達する
と、支承部壁内の応力は軽合金が耐え得る値よりも高く
なる。
焼圧力が例えば200バール以上の非常に高い値に達する
と、支承部壁内の応力は軽合金が耐え得る値よりも高く
なる。
従って、ピストン本体には例えば鋳鉄のような耐熱強度
の高い材料を使用する必要があるが、ピストン本体に同
一構造を維持しようとすると、重量が非常に増大し、熱
応力も過大になる。
の高い材料を使用する必要があるが、ピストン本体に同
一構造を維持しようとすると、重量が非常に増大し、熱
応力も過大になる。
既知の方法では、ピストン本体とは別個の分離案内スカ
ートをピストンに設けることにより第1の改良例が構成
される。ピストン本体と異なる材料でスカートを作成す
ることにより、摩擦係数が小さく軽量であるというよう
な特別な特性をスカートに与えることができる。この結
果、ピストンの機械的特性は改良されるが、全体を軽合
金で製造した場合のようなピストン本体の軽量性には及
び得ない。
ートをピストンに設けることにより第1の改良例が構成
される。ピストン本体と異なる材料でスカートを作成す
ることにより、摩擦係数が小さく軽量であるというよう
な特別な特性をスカートに与えることができる。この結
果、ピストンの機械的特性は改良されるが、全体を軽合
金で製造した場合のようなピストン本体の軽量性には及
び得ない。
西ドイツ特許DE1081289号に記載されている別の改良例
は、一体的なスカートを伸延させたヘッドと、連接棒の
端部に剛性に装着された連接部材を受容するための軸受
を有するモノブロック本体とから構成されるピストンに
係っており、この軸受は、連続支承表面を有する軸受を
形成する壁をピストンヘッド側に備えている。本体は、
機械的応力をヘッドからピストンピンに伝達及び分配す
るための部材を含んでおり、この部材は、ヘッド支承部
のレベルで円形であり連接ピンのレベルでは平坦な単一
の薄い壁から構成される。このような構造を有する単一
壁又は隔壁は、ヘッドにおける幾何学的平衡が不十分で
あるため、高い燃焼圧力に耐え得ない。更に、ピンのジ
ャーナル部分を強化すべく構成されたリブは大きな応力
を受け、又、本体は比較的軽量の材料からなる分離スカ
ートを受け入れるようには構成されていない。
は、一体的なスカートを伸延させたヘッドと、連接棒の
端部に剛性に装着された連接部材を受容するための軸受
を有するモノブロック本体とから構成されるピストンに
係っており、この軸受は、連続支承表面を有する軸受を
形成する壁をピストンヘッド側に備えている。本体は、
機械的応力をヘッドからピストンピンに伝達及び分配す
るための部材を含んでおり、この部材は、ヘッド支承部
のレベルで円形であり連接ピンのレベルでは平坦な単一
の薄い壁から構成される。このような構造を有する単一
壁又は隔壁は、ヘッドにおける幾何学的平衡が不十分で
あるため、高い燃焼圧力に耐え得ない。更に、ピンのジ
ャーナル部分を強化すべく構成されたリブは大きな応力
を受け、又、本体は比較的軽量の材料からなる分離スカ
ートを受け入れるようには構成されていない。
本発明の目的は、熱的強度の向上と本体の軽量化とを両
立し得る内燃機関用ピストンを提供することにある。
立し得る内燃機関用ピストンを提供することにある。
本発明によれば、前述の目的は、ピストンヘッドと、ピ
ストンヘッドの中心軸に関してほぼ同軸的にかつ互いに
重なるように配設されており、夫々が連接棒側に収束す
る少なくとも二つの筒状隔壁と、筒状隔壁の連接棒側の
周端縁の夫々に固定されると共に、連接棒の端部を受容
すべく構成された受容部と、筒状隔壁のピストンヘッド
側の周端縁に夫々固定されると共に、ピストンヘッドを
支承すべく構成された少なくとも二つの環状支承部と、
環状支承部を互いに連結しており、筒状隔壁及び受容部
と協働して第1の環状空間を画定する環状隔壁とを備え
ており、二つの筒状隔壁は連接棒の端部に対してピスト
ンヘッド側に配置されると共に、中心軸を含む任意の断
面において筒状隔壁の夫々における中心線の交点が受容
部に関して連接棒側に位置している内燃機関用ピストン
によって達成される。
ストンヘッドの中心軸に関してほぼ同軸的にかつ互いに
重なるように配設されており、夫々が連接棒側に収束す
る少なくとも二つの筒状隔壁と、筒状隔壁の連接棒側の
周端縁の夫々に固定されると共に、連接棒の端部を受容
すべく構成された受容部と、筒状隔壁のピストンヘッド
側の周端縁に夫々固定されると共に、ピストンヘッドを
支承すべく構成された少なくとも二つの環状支承部と、
環状支承部を互いに連結しており、筒状隔壁及び受容部
と協働して第1の環状空間を画定する環状隔壁とを備え
ており、二つの筒状隔壁は連接棒の端部に対してピスト
ンヘッド側に配置されると共に、中心軸を含む任意の断
面において筒状隔壁の夫々における中心線の交点が受容
部に関して連接棒側に位置している内燃機関用ピストン
によって達成される。
本発明の内燃機関用ピストンによれば、少なくとも二つ
の筒状隔壁はピストンヘッドの中心軸に関してほぼ同軸
的にかつ互いに重なるように配設されると共に該隔壁の
夫々が連続棒側に収束している。更に、この二つの筒状
隔壁は連続棒の端部に対してピストンヘッド側に配置さ
れると共に、中心軸を含む任意の断面において筒状隔壁
の夫々における中心線の交点が受容部に関して連接棒側
に位置している。筒状隔壁の連接棒側の周端縁の夫々
は、連接棒の端部を受容すべく構成された受容部に固定
されており、筒状隔壁のピストンヘッド側の周端縁の夫
々は、ピストンヘッドを支承すべく構成された少なくと
も二つの環状支承部に固定されている。しかも、環状隔
壁が環状支承部を互いに連結しており、筒状隔壁及び受
容部と協働して第1の環状空間を画定している。
の筒状隔壁はピストンヘッドの中心軸に関してほぼ同軸
的にかつ互いに重なるように配設されると共に該隔壁の
夫々が連続棒側に収束している。更に、この二つの筒状
隔壁は連続棒の端部に対してピストンヘッド側に配置さ
れると共に、中心軸を含む任意の断面において筒状隔壁
の夫々における中心線の交点が受容部に関して連接棒側
に位置している。筒状隔壁の連接棒側の周端縁の夫々
は、連接棒の端部を受容すべく構成された受容部に固定
されており、筒状隔壁のピストンヘッド側の周端縁の夫
々は、ピストンヘッドを支承すべく構成された少なくと
も二つの環状支承部に固定されている。しかも、環状隔
壁が環状支承部を互いに連結しており、筒状隔壁及び受
容部と協働して第1の環状空間を画定している。
従って、本発明のピストンによれば、ピストン本体の断
面係数を大きく構成し得、ピストン動作時に繰り返し発
生する外力に耐える機械的強度を維持しつつピストン本
体に使用する材料量を低減し得る。しかも、ピストン全
体に軽合金材料を使用した場合とほぼ同重量のピストン
を耐熱強度の高い鋳鉄のような材料により構成し得、軽
合金材料では困難であった燃焼圧力の非常に高い内燃機
関にも適用させ得る。加えて、使用場所に合わせて特性
の異なる材料を使い分けるための分離スカート部材等別
部材を設ける必要がないためピストン本体の構造を単純
化し得、かつ剛性を向上し得る。更に、連接棒と該連接
棒の端部を受容する受容部との間に生じる力を均等に分
配して受容部の応力変形を制限し得、ピストン動作に影
響を与えるピストンの変形及び歪みを回避し得る。その
結果、熱的強度の向上と本体の軽量化とを両立させ得
る。
面係数を大きく構成し得、ピストン動作時に繰り返し発
生する外力に耐える機械的強度を維持しつつピストン本
体に使用する材料量を低減し得る。しかも、ピストン全
体に軽合金材料を使用した場合とほぼ同重量のピストン
を耐熱強度の高い鋳鉄のような材料により構成し得、軽
合金材料では困難であった燃焼圧力の非常に高い内燃機
関にも適用させ得る。加えて、使用場所に合わせて特性
の異なる材料を使い分けるための分離スカート部材等別
部材を設ける必要がないためピストン本体の構造を単純
化し得、かつ剛性を向上し得る。更に、連接棒と該連接
棒の端部を受容する受容部との間に生じる力を均等に分
配して受容部の応力変形を制限し得、ピストン動作に影
響を与えるピストンの変形及び歪みを回避し得る。その
結果、熱的強度の向上と本体の軽量化とを両立させ得
る。
本発明による内燃機関用ピストンの好ましい特徴によれ
ば、環状隔壁はピストンヘッドと協働して第2の環状空
間を画定するように構成されており、第1の環状空間と
第2の環状空間とはオリフィスを介して互いに連通され
ているのがよい。本発明による内燃機関用ピストンの他
の好ましい特徴によれば、受容部が連接棒を支承する連
接棒支承面を有しており、筒状隔壁は、中心軸を含む断
面において筒状隔壁の中心線と連接棒支承面との交点に
より規定されるセグメントの最大長さと最小長さとの比
が1:10以上であるように夫々形成されているのがよい。
ば、環状隔壁はピストンヘッドと協働して第2の環状空
間を画定するように構成されており、第1の環状空間と
第2の環状空間とはオリフィスを介して互いに連通され
ているのがよい。本発明による内燃機関用ピストンの他
の好ましい特徴によれば、受容部が連接棒を支承する連
接棒支承面を有しており、筒状隔壁は、中心軸を含む断
面において筒状隔壁の中心線と連接棒支承面との交点に
より規定されるセグメントの最大長さと最小長さとの比
が1:10以上であるように夫々形成されているのがよい。
以下、本発明を図面に示す好ましい実施例を用いて詳述
する。
する。
第1図は、ピストンヘッド1と本体2とから構成される
本発明のピストンを示しており、本体2は連接ピン10を
介して連接棒3に連接されている。
本発明のピストンを示しており、本体2は連接ピン10を
介して連接棒3に連接されている。
ヘッド1は二つの環状支承部としての円形支承面4,5を
介して本体2に支承されている。ヘッド1と本体2との
間には公知の固定手段(図示せず)が備えられている。
介して本体2に支承されている。ヘッド1と本体2との
間には公知の固定手段(図示せず)が備えられている。
同図中、本体2は分離スカート2Aを備えている。最も、
本体2とスカート2Aとは一部材として一体的に構成して
もよい。
本体2とスカート2Aとは一部材として一体的に構成して
もよい。
本体2は軸受6を備えており、軸受6は、ピストンヘッ
ド1側では本体2の全幅にわたって連続的な半軸受を形
成する受容部としての壁7から構成されており、連接棒
3側では棒の各側に配置された二つの半軸受9から構成
されている。第1図は横断面を示しているので二つの半
軸受9の一方しか示していないが、第2図には両方とも
示している。壁7は、第2図から明らかなように、ピス
トン本体2の全幅にわたって半円形支承部8を形成して
いる。
ド1側では本体2の全幅にわたって連続的な半軸受を形
成する受容部としての壁7から構成されており、連接棒
3側では棒の各側に配置された二つの半軸受9から構成
されている。第1図は横断面を示しているので二つの半
軸受9の一方しか示していないが、第2図には両方とも
示している。壁7は、第2図から明らかなように、ピス
トン本体2の全幅にわたって半円形支承部8を形成して
いる。
軸受6は、非図示手段により連接棒3の端部に装着され
た連接ピン10を受容している。当然のことながら、軸受
6とピン10との間に支承用ブシュを付加してもよい。
た連接ピン10を受容している。当然のことながら、軸受
6とピン10との間に支承用ブシュを付加してもよい。
壁7は、筒状隔壁としての截頭形の薄形隔壁11,12を介
して各円形支承表面4,5と結合する。隔壁11,12の厚さ及
び形状又は輪郭は必ずしも一定にする必要はなく、水平
断面に応じて変化し得る。隔壁11,12の形状は第3図に
最も詳細に示してある。
して各円形支承表面4,5と結合する。隔壁11,12の厚さ及
び形状又は輪郭は必ずしも一定にする必要はなく、水平
断面に応じて変化し得る。隔壁11,12の形状は第3図に
最も詳細に示してある。
円形支承表面4,5は環状隔壁19により相互に結合され
る。従って、隔壁19は隔壁11及び12の頂部を結合し、ピ
ストン本体2の強度を積極的に向上させる。
る。従って、隔壁19は隔壁11及び12の頂部を結合し、ピ
ストン本体2の強度を積極的に向上させる。
隔壁19は、他の隔壁11,12及び壁7と共に第1の環状空
間としての環状チャンバ20を形成し、ピストンヘッド1
と共に第2の環状空間としての環状チャンバ27を形成す
る。
間としての環状チャンバ20を形成し、ピストンヘッド1
と共に第2の環状空間としての環状チャンバ27を形成す
る。
潤滑及び冷却に必要な油循環システムは、連接棒3を介
して油をピストン内に上昇せしめる入口オリフィス26
と、壁7の支承部8は機械的軸受を備える場合には該軸
受に形成された溝25と、同様に壁7の支承部8に形成さ
れた二つの小溝33(第2図に詳示)と、チャンバ27に連
通する二つの鉛直チャネル24と、チャンバ27を中央チャ
ンバ32と連通すべく周囲に分配された複数のチャネル23
と、中央チャンバ32を環状チャンンバ20と連通せしめる
チャネル22と、環状チャンバ20をスカート2Aの内側に連
通せしめ、従って油をクランクケース内に復帰させ得る
チャネル21とから構成されている。
して油をピストン内に上昇せしめる入口オリフィス26
と、壁7の支承部8は機械的軸受を備える場合には該軸
受に形成された溝25と、同様に壁7の支承部8に形成さ
れた二つの小溝33(第2図に詳示)と、チャンバ27に連
通する二つの鉛直チャネル24と、チャンバ27を中央チャ
ンバ32と連通すべく周囲に分配された複数のチャネル23
と、中央チャンバ32を環状チャンンバ20と連通せしめる
チャネル22と、環状チャンバ20をスカート2Aの内側に連
通せしめ、従って油をクランクケース内に復帰させ得る
チャネル21とから構成されている。
隔壁11及び12の中心線、即ち線14,15及び13,16の幾何学
的交点17,18は夫々、壁7の支承部8に関してピン10側
に配置されている。
的交点17,18は夫々、壁7の支承部8に関してピン10側
に配置されている。
第2図は、隔壁11及び12の別の中心線、即ち線14A,15A
及び13A,16Aを夫々示している。これらの中心線の交点1
7A,18Aは、壁7の支承部8に関して連接ピン10の側に配
置されている。一般にピストンの任意の径方向横断面に
ついて、即ち第1図及び第2図の断面間に位置する位置
の断面についても、中心線の交点は壁7のピン10側に配
置されている。
及び13A,16Aを夫々示している。これらの中心線の交点1
7A,18Aは、壁7の支承部8に関して連接ピン10の側に配
置されている。一般にピストンの任意の径方向横断面に
ついて、即ち第1図及び第2図の断面間に位置する位置
の断面についても、中心線の交点は壁7のピン10側に配
置されている。
中心線13,14,15,16と壁7の支承部8との交点28,29,30,
31は、連続曲線セグメント又は弧28-29,29-30,30-31を
形成している。最小セグメントと最大セグメントとの長
さの比は1:10以上であり、これらのセグメントは好まし
くは支承部8上の交点28及び31間に応力を最適に分配す
べく実質的に同一長さを有するべきである。
31は、連続曲線セグメント又は弧28-29,29-30,30-31を
形成している。最小セグメントと最大セグメントとの長
さの比は1:10以上であり、これらのセグメントは好まし
くは支承部8上の交点28及び31間に応力を最適に分配す
べく実質的に同一長さを有するべきである。
第1図は、本発明の一実施例の径方向断面図、第2図は
連接棒及び連接ピンを省略した第1図の中心線IIにおけ
る断面図、第3図は第2図のIII−III線における横断面
図である。 1……ピストンヘッド、2……本体、3……連接棒、4,
5……支承表面、6……軸受、7……壁、8……支承
部、9……半軸受、10……連接ピン、11,12……隔壁、1
9……環状隔壁、20,27……環状チャンバ、 22,23,24……チャネル、25……溝、32……中央チャン
バ、33……小溝。
連接棒及び連接ピンを省略した第1図の中心線IIにおけ
る断面図、第3図は第2図のIII−III線における横断面
図である。 1……ピストンヘッド、2……本体、3……連接棒、4,
5……支承表面、6……軸受、7……壁、8……支承
部、9……半軸受、10……連接ピン、11,12……隔壁、1
9……環状隔壁、20,27……環状チャンバ、 22,23,24……チャネル、25……溝、32……中央チャン
バ、33……小溝。
Claims (3)
- 【請求項1】ピストンヘッドと、 前記ピストンヘッドの中心軸に関してほぼ同軸的にかつ
互いに重なるように配設されており、夫々が連接棒側に
収束する少なくとも二つの筒状隔壁と、 前記筒状隔壁の連接棒側の周端縁の夫々に固定されると
共に、前記連接棒の端部を受容すべく構成された受容部
と、 前記筒状隔壁の前記ピストンヘッド側の周端縁に夫々固
定されると共に、前記ピストンヘッドを支承すべく構成
された少なくとも二つの環状支承部と、 前記環状支承部を互いに連結しており、前記筒状隔壁及
び前記受容部と協働して第1の環状空間を画定する環状
隔壁とを備えており、 前記二つの筒状隔壁は前記連接棒の端部に対して前記ピ
ストンヘッド側に配置されると共に、前記中心軸を含む
任意の断面において前記筒状隔壁の夫々における中心線
の交点が前記受容部に関して前記連接棒側に位置してい
る内燃機関用ピストン。 - 【請求項2】前記環状隔壁は前記ピストンヘッドと協働
して第2の環状空間を画定しており、前記第1の環状空
間と前記第2の環状空間とはオリフィスを介して互いに
連通されている特許請求の範囲第1項に記載のピスト
ン。 - 【請求項3】前記受容部が前記連接棒を支承する連接棒
支承面を有しており、前記筒状隔壁は、前記中心軸を含
む断面において前記筒状隔壁の中心線と前記連接棒支承
面との交点により規定されるセグメントの最大長さと最
小長さとの比が1:10以上であるように夫々形成されてい
る特許請求の範囲第1項又は第2項に記載のピストン。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8419533 | 1984-12-20 | ||
FR8419533A FR2575227B1 (fr) | 1984-12-20 | 1984-12-20 | Piston a structure allegee, notamment pour un moteur a combustion interne |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61152944A JPS61152944A (ja) | 1986-07-11 |
JPH0686844B2 true JPH0686844B2 (ja) | 1994-11-02 |
Family
ID=9310824
Family Applications (1)
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