JPS60156957A - ピストンの製法並びに内燃機関用のピストン - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、ピストンのスカートにピストンから所属のシ
リンダ又はライナに横方向押圧力を伝達するだめの多数
の支承面が形成されており、それぞれの支承面がスカー
トの所定の軸方向位置に設けられていて、かつ所望の半
径方向寸法までスカートの外方に間隔をおいて位置して
いて、かつ所望の周方向寸法を以ってスカートの周シを
のびている形式のピストンの製法並びに内燃機関用のヒ
０ストンに関する。

従来の技術 近来、ピストンと所属のシリンダ又はライナとの間の改
良芯し＼潤滑を改良しかつ摩擦を減少させることは従来
のほぼ円筒状のヌカ−１・が個々のこのような支承面に
取替えられることによって得られることが明らかとなっ
た。支承面はヒ０ストンの押圧側および対向押圧側の両
方に設けられ、前記支承面はピストン軸線およびピスト
ンのガイドピン用の孔の軸線を含む平面の向かい合う側
に位置している。２つ以上の支承面がそれぞれの側に設
けられていてかつ最良の動作を与えるために種々の形状
で配置されている。支承面は取り囲むスカート部分から
半径方向で外方にほぼわずか２５ミクロンだけのびてい
てかつ傾斜面によって取り囲むスカートに連結されてい
る。更にそれぞれの支承面の周方向の延びはほぼ１５）
又は２σである。

発明が解決しようとする問題点 支承面を取り囲むスカートから外方に間隔をおいて位置
させる最小距離および支承面の制限された周方向の延び
がこのようなピストンの製作を従来の工作機械を使用し
て従来の旋削作業によって製作できる従来のピストンの
製作よりも著しく困難にすることが明らかとなった。通
常このような工作機械は用いられないがしかし、種々の
ピストンを申し分のない融通性を以って加工するには不
経済である。

問題点を解決するだめの手段 本発明の第１の方法構成によれば、スカートを多数の突
起によって形成し、それぞれの突起支承面の単数又は複
数の所望の相応の寸法を越える半径方向および（または
）軸方向寸法を与え、かつ次いで所望の寸法の支承面を
形成するために前記突起を加工する。

本発明の方法の有利な実施態様によれば、半径方向でず
らされたほぼ円筒状の部分の連続体を形成するだめに交
互に、ピストン軸線に対して平行でしかもピストン軸線
の向かい合う側で間隔をおいて位置する２つの軸線の一
方又は他方を中心としてピストン素相を加工し、前記円
筒状の部分のそれぞれを隣接する部分に対して相対的に
ピストンの一方の側で突出させかつピストンの他方の側
で引込み、更に、前記突出部が支承面をかつ引込み部が
スカートを形成するようにする。

更に本発明による内燃機関用のピストンによれば、リン
グパの下で２組のほぼ円筒状の部分によって形成されて
いて、第１の組の円筒状の部分がピストン軸線に対して
平行でしかもピストン軸線から間隔をおいて位置する共
通の軸線を有しており、かつ、第２の組の円筒状の部分
が第１の絹の円筒状の部分と互い違いに設けられていて
、かつ第１の組の軸線とは反対のピストン軸線側でピス
トン軸線に対して平行でしかもピストン軸線から間隔を
おいて位置する共通の軸線を有しており、更に２つの組
が半径方向でずらされたほぼ円筒状の部分の連続体を成
していて、前記円筒状の部分のそれぞれが隣接する部分
に対して相対的にピストンの一方の側で突出していてか
つピストンの他方の側で引込まれており、更に前記突出
部がピストンから所属のシリンダ又はライナに横方向押
圧力を伝達するための支承面をかつ引込み部がスカート
を形成している。

実施例 第１図ではスカート１１を有するピストンｌＯの１実施
例が示されており、該ヌカー）１１には２つの上側の支
承面１２および下側の支承面１３としての多数の支承面
が成形されている・それぞれの支承面１２．１３は、取
シ囲むスカートに支承面を連結する軸方向および周方向
にのびる傾斜面１４．１５を以って、取り囲むスカート
１１から外方に例えば２５ミクロンの間隔をおいて配置
されている。傾斜角は２以下であってよい。上側の支承
面１２は軸方向で整合していて、かつピストン軸線１６
を含みしかもピストンのガイドビン用の孔ｌδの軸線１
７に対して直角な平面の向かい合う側に対称的に配置さ
れている。それぞれの上側の支承面の周方向の延びはほ
ぼ１８である。

下側の支承面１３は前記平面の近くに配置されていてか
つほぼ３σの周方向の延びを有している。

更に類似の支承面をピストン軸線１６およびガイドピン
用の孔１８の軸線１７を含む平面の向かい合う側でピス
トン１０のスカート１１の部分に設けられる。これら支
承面の配置形式は第１図で図示された側と同じであって
も又は異っていてもよい。しかし、ピストンの圧縮行程
および膨張行程中にピストンに異なる横方向力が生ぜし
められるので反対側で異なる配置形式がとられると有利
である。このためにピストンの押圧側（即ち、膨張行程
中に所属の７リング又はライナに対して負荷される側）
における支承面の範囲又は数はピストンの対向抑圧側（
即ち、圧縮行程中に７リング又はライナに対して負荷さ
れるビス］・ン側）における支承面の数又は範囲よりも
多くてよい。

所属のシリンダ又はライナ内でのピストン１０の往ゆ運
動中には、ピストンリング（図示せず）によって所属の
／リンダ又はライナに残される油膜はシリンダ又はライ
ナと傾剰面１．５との間のハイドロダイナミックなくさ
び作用に基づき支承面上に押し」二げられる。これによ
って、従来のスカートと比較して支承面によって与えら
れた押圧力伝達範囲が減少されているため混合潤滑又は
境界潤滑が生じて不都合な作用が生ずるという状況にも
かかわらず、支承面に亘ってコンスタントなハイドロダ
イナミックな潤滑が生ぜしめられる。支承面の減少した
範囲に亘るハイドロダイナミックな潤滑によって、ハイ
ドロダイナミックな摩擦が最小にされ、このようにして
ピストン摩擦が減少される。

以下の記述は、記述しようとする方法がこのような支承
面の要求された形状を生せしめるために使用できるのは
明らかであるとはいえ、第１図に関連して上述した一般
的な支承面の製法に関する。

第２図によればピストン素材１９は表面に多数の突起２
０を有している。これらの突起は圧搾鋳造フ０ロセスの
ような鋳造プロセスによって又は円筒状の鋳造体を加工
することによって製作できる。それぞれの突起は外面２
１を有しており、該外面の半径方向の寸法Ｒ１は形成ず
べき支承面の所望の半径方向の寸法よりも大きい。

それぞれの突起の周方向の寸法は、角度Ｑ１によって示
されているように、所属の支承面の所望の周方向寸法に
等しい。

次いで、このように成形されたピストンは工作機械に取
付けられ、このばあい突起２ｏの半径方向の寸法は支承
面の所望の半径方向の寸法Ｒ２ｔで第２図の鎖線２２に
沿ったカンティングによって減少させられ、このように
して支承面が形成される。

加工は工作機械を使用することによって又はフライス削
り機械又は研削機械を使用することによって行なわれる
。工具はピストンの軸線１６に対して同軸的な軸線を中
心として回転する。

選択的に工具３０は、第３図で図示されているように、
ピストン軸線１６に対して角度を成して傾けられた軸線
を中心として回転させることができる。これによって、
第３図の横断面図で図示されているように、面が部分だ
円形である支承面１２，１３が形成される。軸線の相対
的な傾きを変えることによってだ円形度を変えることが
できる。

第４図に図示されているように、ピストンの一方の側の
突起２０ａがピストンの他方の側の突起２０ｂに対して
相対的に軸方向にずらされているばあいには、加工ステ
ンフ０を簡単にすることができる。これによってピスト
ンの一方の側の突起２０ａを軸線２３を中心とした円形
軌道内での工具の運動によって加工でき、前記軸線２３
はピストン軸線１６からずらされていてかつ所望の半径
Ｒ２１１を有している。他方の突起２０ｂは軸線２４を
中心としだ円形軌道内での工具運動によって加工され、
前記軸線２４は軸線２３と同じ程度だけピストン軸線１
６がらずらされていて、かつピストン軸線１６に対して
相対的に軸線２３に対して直径方向で向がい合っていて
、かつ所望の半径Ｒ２ｂを有している。

第４図で図示されているように、工具３ｏは選択的にそ
れぞれの側を加工するために加工中前記軸線の間を進め
られる。このようにしてピストンの両側は簡単な円形の
加工操作によって単一過程で加工される。

簡単な製作のために最終的な支承面において必要とされ
る半径方向寸法に対して相対的に突起の半径方向の寸法
を変える必要はない。附加的に又は選択的に突起の周方
向の寸法を第５図で図示されているように変えることが
できる。

第５図によればピストンは軸方向の間隔をおいて周方向
にのびる３つの突起２５を備えている。突起の面は支承
面を形成すべき帯域において、前記支承面の所望の半径
方向寸法と同じ半径方向寸法を有している。

この出発形状は多数の方法の１つで製作することができ
る。例えばピストン素材を所望の面構断面を得るために
加工しかつ次いで突起２５を規定するだめに２つの周方
向の溝２６をピストン素材に成形できる。この溝はカン
ティンダ、フライス削り又は研削によって成形される。

選択的に突起２５をピストン上に鋳造しかつ次いで突起
の面を所望の半径方向寸法にまで加工することができる
。鋳造プロセスは圧搾鋳造プロセスであってよい。

方法の次の段階は所望の周方向寸法を有する７つの支承
面を製作するために突起２７を加工することにある。こ
の加工はフライス削りカンタを使用することによって又
は研削によって行なうことができる。

上述のすべての実施例では２段ピストン成形および数値
制御された工作機械又は回転するねζチャンクのような
ノン・コンプレックス機械を使用して支承面の複雑な形
状を製作できる。

少なくとも２つの操作が必要であるけれども、これらの
操作を通常速度で実施できかつ従って通常の製作率での
このようなピストンの製作に使用できる。

更に上述の実施例のピストンが所望の形状を有すること
ができるのは当然である。この形状は横断面が長円形又
はだ円形であってもおよび（または）軸線に清って変化
した横断面を有していてもよく、更に球形であってもよ
い。付加的に支承固自体は所望の形状を有することがで
き、この形状は部分円筒状である必要はなく、かつこの
形状は部分的にだ円形又は長円形およびぎストン軸線を
含む平面において湾曲していてもよい。前記所望の形状
のすべては図面に基づいて上述したピストン成形法の適
当な配列によって製作できる。

第６図によれば、クラウンと取り囲むリング・ζンド（
図示せず）とを有するピストンの選択的な形状を示して
いる。リンダノζンドの下ではピストンは２組のほぼ円
筒状の部分３５＆、３５ｂによって形成されている。第
１の組の部分３５ａはピストン軸線１６に対して平行で
しかもピストン軸線１６から間隔をおいて位置する共通
の軸線３６ａを有している。第２の組のこのような部分
３６ａも第１の軸線３６ａとは反対のピストン軸線１６
の側でピストン軸線１６に対して平行にしかもピストン
軸線１６から間隔をおいて位置する共通の軸線３６ｂを
有している。このようにしてピストンに半径方向でずら
されたほぼ円筒状の部分３５ａ、３５ｂの連続体が形成
され、これら部分３５ａ、３５ｂのそれぞれは隣接する
部分に対して相対的にピストンの一方の側で突出してい
てかつピストンの他方の側で引込まれている。突出部は
支承面３７を成しかつ引込み部はスカート３８を成す。

このずれは明瞭にするために第６図で拡大されて示され
ている。実際にはこのずれは数ミクロンのみの大きさ、
例えば２５ミクロン又は１２５ミクロンまでであるに過
ぎない。

第６図のピストンは次のように製作′さオ【る。

はＩ：：円筒状のピストン素材は選択的に２つの軸線３
６ａ、３６ｂの一方又は他方を中心として加工され、前
記両軸線３６ａ、３６ｂは互いにピストン軸線１６に対
して平行ではあるが、ピストン軸線１６の向かい合う側
で間隔をおいて位置している。工具３０は円形軌道で進
められかつ所定量軸線方向で移動させた後で互いに一方
の軸線から離反させられる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであって、第１図は３
つの支承面を示した内燃機関用のピストンの側面図、第
２図は製作中の、第１図で示されたピストンの一部の概
略的な横断面図、第３図は部分だ円形状の支承面を設け
るために加工された、第１図および第２図で示されたピ
ストンの概略的な横断面図および側面図、第４図はピス
トンの向かい合った側に設けられた軸方向でずらされた
突起の加工を示した加工中の、第１図で示しだ一般的な
形式のぎストンの概略的な横断面図および側面図、第５
図はピストンの周りをのびる３つの突起を示した製作中
の、第１図で示した一般的な形式の別のピストンの側面
図、第６図はピストンの変化実施例の横断面図および側
面図である。 ］、　Ｏピストン、１１，３８　スカート、■２．１３
，２８，３７　支承面、ｌ　４−　、　］、　５傾斜面
、］６　・ピストン軸線、１７，２３，２４．３６ａ、
３６ｂ　軸線、］７８　・孔、１９ピストン素相、２０
．２０ａ、２０ｂ、２５突起、２］　外面、２６　溝、
３５＆、３５ｂ。 ２７一部分、３０　工具。 しη清拭”の碧介 ］少＋Ｑ　、！ｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ピストン（１０）のスカート（１１）に−ストンか
   ら所属のシリンダ又はライナに横方向押圧力を伝達する
   ための多数の支承面が形成されており、それぞれの支承
   面がスカートの所定の軸方向位置に設けられていて、か
   つ所望の半径方向寸法までスカートの外方に間隔をおい
   て位置していて、かつ所望の周方向寸法を以ってスカー
   トの周りをのびている形式のピストンの製法において、
   スカート（１１）を多数の突起（２０、２５）によって
   形成し、それぞれの突起を単数又は複数の支承面を配置
   すべき軸方向位置に位置させかつそれぞれの突起に単数
   又は複数の支承面の単数又は複数の所望の相応の寸法を
   越える半径方向および（または）軸方向寸法を与え、か
   つ所望の寸法の支承面（１２，１３，２８）を形成する
   ために前記突起を加工することを特徴とするピストンの
   製法。 ２、前記突起に、形成すべき支承面と同じ周方向１法と
   、相応する支承面の半径方向寸法を越える半径方向寸法
   とを与え、次いで突起を支承面を形成するために所望の
   半径方向寸法まで加工する特許請求の範囲第１項記載の
   製法。 ３　加エステソフ０を、軸線がピストン軸線に対して平
   行でしかもピストン軸線から間隔をおいて位置しかつ突
   起を所望の半径方向寸法までカントする円形軌道におけ
   るピストンの周りでの工具の回転によって行なう特許請
   求の範囲第２項記載の方法。 牛、　ピストンが、ピストン軸線およびピストンのガイ
   ドビン用の孔の軸線を含む平面の向かい合う側に位置す
   るスカートの対置する押圧側および対向押圧側に支承面
   を有し、この際一方の支承面の突起を他方の支承面の突
   起に対して軸方向でずらして形成し、次いで一方の側の
   突起を加工するが他方の側の突起を加工しないように第
   １の円形軌道において工具を回転させ、次いで他方の側
   の突起を加工するが前記一方の側の突起を加工しないよ
   うに第２の円形軌道において工具を回転させる特許請求
   の範囲第３項記載の製法。 ５　前記突起に、形成すべき支承面と同じ半径方向寸法
   と、相応する支承面の周方向寸法を越える周方向寸法と
   を与え、前記突起を支承面を形成するために所望の周方
   向寸法になるまで加工する特許請求の範囲第１項記載の
   製法。 ６、それぞれの突起を中空のピストンの周りを周方向に
   のびるように形成し、加ニステップを少なくとも１つの
   支承面を形成するだめにそれぞれの突起の周方向長さの
   除去によって行なう特許請求の範囲第５項記載の製法。 ７　前記突起をカンティング、フライス削り又は研削プ
   ロセスによって形成する特許請求の範囲第１項から第６
   項までのいずれか１項記載の製法。 ８　前記突起を鋳造プロセスによって形成する特許請求
   の範囲第１項から第６項までのいずれか１項記載の製法
   。 ９、半径方向でずらされたほぼ円筒状の部分の連続体を
   形成するために交互に、ピストン軸線に対して平行でし
   かもピストン軸線の向かい合う側で間隔をおいて位置す
   る２つの軸線の一方又は他方を中心としてピストン素材
   を加工し、前記円筒状の部分のそれぞれを隣接する部分
   に対して相対的にピストンの一方の側で突出させかつピ
   ストンの他方の側で引込み、更に前記突出部が支承面を
   かつ引込み部がスカートを形成するようにする特許請求
   の範囲第１項記載の製法。 １０リング・ζンドの下で２組のほぼ円筒状の部分（３
   ５ａ、３５ｂ）によって形成されていて、第１の組の円
   筒状の部分（３５ａ）がピストン軸線に対して平行でし
   かもピストン軸線（１６）から間隔をおいて位置する共
   通の軸線（３６ａ）を有しており、かつ、第２の組の円
   筒状の部分が第１の組の円筒状の部分と互い違いに設け
   られていて、かつ第１の組の軸線とは反対のピストン軸
   線側でピストン軸線に対して平行でしかもピストン軸線
   から間隔をおいて位置する共通の軸線（３６ｂ）を有し
   ており、更に２つの組が半径方向でずらされたほぼ円筒
   状の部分の連続体を成していて、前記円筒状の部分のそ
   れぞれが隣接する部分に対して相対的にピスト／の一方
   の側で突出していてかつピストンの他方の側で引込まれ
   ており、更に前記突出部がピストンから所属のシリンダ
   又はライナに横方向押圧力を伝達するだめの支承面をか
   つ引込み部がヌカ−１−を形成していることを特徴とす
   る内燃機関用のピストン。