JPS60172771A

JPS60172771A - ピストン

Info

Publication number: JPS60172771A
Application number: JP59226030A
Authority: JP
Inventors: ルドヴイコ・ブルーニ; エドワード・ジヨン・マレイ; フレデリツク・ハーバート・トンプソン
Original assignee: AE PLC
Current assignee: AE PLC
Priority date: 1983-10-29
Filing date: 1984-10-29
Publication date: 1985-09-06
Also published as: US4727795A; JPH0331956B2; GB8328931D0

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２、クラウン、フラーランのまわりに延びかつ
２つ以上のピストンリングみぞを有するリング・々ンＰ
と、ピストンピンを収容し、これによりピストンが協同
する連接棒に取付けられる１組の同軸のピストンピン孔
とを有する種類の、内燃機関用ピストンに関する。

かかるピストンは、リング・ζンドから下方に延びかつ
ピストンピン孔により交差されろスカートをも有する。

使用時に、ピストンは機関ブロック中に形成された協同
するシリンダまたにライチ中でかつ所定のぎストン行程
で往復運重し、ブロックの高さ、従ってブロックの質量
に少なくとも部分的に、クラウンから下縁まで（ピスト
ンの軸方向の長さによって定められ；軸方向の長さは短
かく、ブロックの高さは低い。

発明の構成本発明によれば、２つ以上の、軸方向に間隔を有するピ
ストンリングみぞを有するリング・ぐンドによって囲ま
れたクラウンおよびピストンピンを収容するだめの１組
の同軸の孔を有し、ピストンピン孔は少なくとも部分的
にリング・ＳンＰと交差する、内燃機関用ピストンが提
供される。

本発明の第２の実施態様によれば、別個に形成された上
方および下方部分からなり、上方部分はクラウン、リン
グバンドの少なくとも一部および２つのピストンピン孔
を形成し、該孔の半径方向の外端部はリング・Ｓンドの
半径方向で内側に終り、下方部分はリング・マンＰの少
なくとも一部の下方延長部を形成し、ピストンぎン１　
孔の外端部を覆う、丙燃機関用ビ長トンが提供される。

〉　本発明の第３の実施態様によ、れば、２つの互いに
連結された部分を有し、第１の部分はピストンのクラウ
ンの一部およびこれから下方へ延びる１組のピストンピ
ン２スを形成し、第２の部分はピストンのリング・ζン
ｒを形成しがっ第１の部分を収容する内側空所を有し、
従って第１の部分のクラウン部分は第２の部分の上端と
同じ高さであり、こうしてクラウンの外周面を形成する
、内燃機関用ピストンが提供される。

本発明の第４の実施態様によれば、２つ以上の、軸方向
に間隔を有するピストンリングみぞを有するリングツぐ
ンＰによって囲まれたクラウンおよびピストンビイを収
容するだめの１組の同軸の孔を有し、ピストンピン孔は
クラウンおよびピストンの下縁から等距離または実質的
に等距離の間隔を有する、内燃機関用ピストンが提供さ
れる。

次に２本発明を図面につき詳述する。

実施例まず第１図に関し、第１実施例のピストンはアルミニウ
ムまたはアルミニウム合金から鋳造または鍛造されてお
り；たとえばスクィーズ鋳造法によって製造されていて
もよい。ピストンは、リングパン￥１１により囲まれか
つその軸がピストンを直径方向に横切って延びる１組の
同軸のピストンピン孔１３を形成するピストンデス１２
によって支持されているクラウン１０を有する。リング
・ぐンｒｌｌは一般に円筒形面を有し、この面内に上部
および下部のピストンリングみぞ１４．１５が形成され
ている。みぞ１４．１５は、第１図に認められるように
、ピストン軸に対して直角で、ピストンピン孔１３の上
方および下方のそれぞれの面内にある。

上部ピストンリングみぞ１４は、協同するシリンダまた
はライナ（図示せず）に対して封止して燃焼室からガス
がリング・９ンＰと協同するシリンダまたはライナとの
間に入るのを阻止するかまたは実質的に阻止する圧縮リ
ング（図示せず）を収容するためのものである。下部ピ
ストンリングみぞ１５は、協同するシリンダまたはライ
ナに対し封止してガスが下方へ機関のクランク室中へ流
入するのを阻止するとともに、シリンダまたはライナ上
の油膜の厚さを制御するための圧縮および油かき結合リ
ング（図示せず）を収容する。この結合リングは任意の
適当な設計であってもよく、プラスチック材料、たとえ
ばポリエーテルエーテルケトン、またはポリエーテルエ
ーテルケトンを含有する材料でつくられていてもよい。

第１図に示した実施例における上部および下部のピスト
ンリングみぞ１４，１５は広い間隔を有し、上部みぞは
クラウン１ｏに接近しておシ、下部みぞ１５はピストン
の下縁１６に接近していることが認められる。使用時に
は、ピストンリングみぞのこの広い間隔により、上部お
よび下部のピストンリングはその間に膨張室１７を形成
でき、該膨張室はまたシリンダ、シリンダまたはライナ
壁およびリング・ぞンドによって限られている。この膨
張室１７は、上部リングみぞ１４内の上部圧縮リングの
傍を流れるガスを収容する。この室の容積のため、これ
らのガスの圧力は実質的に低下し、下部リングみぞ内の
下部の圧縮／油かきリングに対するガス圧を減少し、こ
うしてリングの有効性を増加する。

上部および下部ピストンリングみぞ１４，１５の間のピ
ストンピン孔１３の位置は、リング・ぞンドにおける孔
１３の端が上部圧縮リングの傍を流れる加圧下のガスに
さらされることを意味する。この理由で、孔１３内に嵌
ってピストンを協同する連接棒（図示せず）に結合する
ピストンピンは、該孔１３中に締り嵌めして孔１３とピ
ンとの間をガスが通過してクランク室に入るのを阻止す
るようにされている。この目的のためにピストンピンは
、ピストンのアルミニウムまたはアルミニウム合金の熱
膨張係数に実質的に等し、い熱膨張係数を有するオース
テナイト鋼でつくることもできる。

明らかなように、この実施例にはスカートは存在せず、
リングバンド１１によってピストンに対する横スラスト
負荷が吸収される。

次に第２図に関して、この実施例においてはピストンは
再びアルミニウムまたはアルミニウム合金から鋳造また
は鍛造されていて；たとえばスクイーズ鋳造法によって
製造されていてもよい。ピストンは、リングパンＰ２］
、によって囲まれたクラウン２０を有する。ピストンピ
ンデス２２は一組の同軸のピストンピン孔２３を形成し
、フランジ２４にリング、Ｓンｌ’２１およびクラウン
２０を支持する。ピストン軸およびピストンピン孔軸を
包含する面の相対する側に配置された２組のアーチ形ス
カート部分２５ａ、２５ｂ　；　２６ａ　、２６ｂによ
ってスカートが形成されている。各組の上部スカート部
分２５ａ、２５ａはリングバンド２１から下方へ延び、
下部スカート部分″’２５ｂ　、２６ｂはピストンピン
デス２２から延びるアーム２７の端部に担持されている
。

リングバンド２１は３つのピストンリングみぞ２８．２
９．３０を備え、各みそは、底３３によって連結された
、軸方向に間隔を有して半径方向に延びる上部おまひ下
部の０ＩＩＩ壁３１　、３２から力る。２つの上部ピス
トンリングみぞ２８．２９の場合には、側壁３１．３２
および底３３がピストンの全周面を連続的に囲んでいる
。

しかし、下部ピストンリングみぞ３０の場合には、ピス
トンピン孔２３は、これらがこの与その下部壁３２およ
び底３３とリングバンド２１の周面における直径の両端
位置で交差するように配置されている。

２つの」二部ピストンリングみそ２８．２９は、任意の
適当な慣用設計の圧縮リング（図示せず）を有し、下部
みぞ３０は任意の適当な慣用設計の油かきリング（図示
せず）を有する。油かきリングはその周面の一部の片側
が支持されていないが、これは一般に問題であるとは認
められていない。問題がある場合には、リングのこの部
分を支持する間隙を拡けるクリップ支えを設けておくこ
ともできる。さらに、リングはその回転モーメントを防
ぐために積極的に位置定めし、こうしてリングに設けら
れた間隙が下部側壁３２における間隙と一致するのを阻
止することもできる。

また、ピストンピン（図示せず）は、ピストンピン孔１
３上方の２つの圧縮リングのため〆のピストンピンとピストンピン孔１３との間〆ガスの通過
は問題が々いので、慣用の設計のものであってもよい。

方部分４１）に形成されている。これらは、アルミニウ
ムまたはアルミニウム合金ｈへら鍛造または鋳造、有利
にスクイーズ鋳造されていてもよい。材料は双方の部分
につき同じであっても異っていてもよい。また、上方部
分を適当な金属材料から製造し、下方部分を適当なプラ
スチック材料から製造することもできる。

上方部分４０はクラウン４２およびリングツセンド４３
の上方部分を有し、該リングバンドはリングツζノド４
３の壕わりに延びる２つのピストンリングみぞ４４．４
５を有する。また、」二方部分４０は２つのピストンピ
ン孔４６　、４７を有し、その半径方向の外端部はリン
グ・ζノド４３の内側に終る（第４図参照）。リングバ
ンド４３の下縁には、内側に向けられた、ピストンピン
孔４６．４７の１わりに延びる一般に円筒形面４９に通
じる段部４８が存在する（第３図および第５図参照）。

下方部分４１゛はスリーブとして形成され、その上端に
ピストンリングみぞ５０を有する。スＩＪ　−フ４１の
外面５１は、ピストンのスカートを形成する。スリーブ
の内面には、遮熱層を形成する環状空所５２が形成され
ている。

スリーブ４１は上方部分４０の一般に円筒形の表面４９
上への滑り嵌めであるので、スリーブの頂部は段部４８
内にあり、リング・々ンｌ′４３の外面はスリーブの外
面５１と接触する。スリーブ４１は任意の常法で、たと
えば溶接、とくに摩擦溶接によるかまたは接着または収
縮によるか、もしくはねじ締めによるか、あるいは弛緩
可能な機械的締付装置の使用によって上方部分４０に連
結されている。後者の例は、第３図に示したようなタブ
ワッシャーまたはねじである０スリーブ４１がピストンピン孔４６．４７の開放端部を
檀い、ピストンピン孔の仮想延長線が部分的にリングパ
ン１の下部およびスリーブ上に形成されたピストンリン
グみぞ５０と交差することが認められる。しかし、スリ
ーブ４１は一体に形成されている必要はなく、２つまた
はそれ以上の部分に形成されていてもよいことは明らか
である。

スリーブが一体に形成されている場合、ピストンピン（
図示せず）は、スリーブ４１をピストンの上方部分４０
に嵌める前に、ピストンピン孔および連接棒の小さい端
部に押し込まねばならない。

第６図に関して、第４実施例のピストンは３部分ｅ３０
，６１．６２に形成されている。第１の部分６０は、ク
ラウンの内側の円形部分６３おまひこのクラウン部分６
３の下面から匙ひるボス６４を南する。第２の部分６１
は、３つのビス１゛ンリングみぞ６６の形成されている
リングパンｌ−”　６５　’ｅ有し、一般に第１の部分
６０のクラウン部分６３の直径に等しい内径を有する円
筒形であるので、このクラウン部分６３は第２の部分６
１中へ、第２の部分の頂面６７と同じ高さになるまで差
込むことができ、その結果この頂面がクラウンの外周面
を形成する。２つの部分は、たとえばレーザーまたは電
子ビーム溶接技術によるか、もしくは接層、ねじ締めま
たは細り嵌めまたは任意の他の適当な技術によって一緒
に同定することができる。

第３５の部分６２は円筒形であって、ピストンのスカー
トを形成する。これは、仕慧の適当な方法、たとえば上
述したような溶接によって第２の部分の下縁に固定され
る。

部分６０，６１．６２の相対的寸法は、ビス端部を閉じ
るようなものであることは明らかである。

した第４実施例のピストンと共通の部分を有する。かか
る共通の部分は、詳細に記載しないが、同じ参照数字が
つけられる。第５実施例のピストンにおいては、スカー
ト部分６２は省かれているので、横スラスト負荷はリン
グ・ζノド６５によって部分的に吸収される。残りの横
スラスト負荷は、第２図の実施例の方法で、ピストンピ
ンイス６４から突出するアーム６９上に載っているスカ
ートノミラド６８によって吸収される。

第８図に関して、第６実施例のピストンは２部分７０．
７１に形成されている。第１の部分７０はピストンのク
ラウンの内側円形部分７２およびこのクラウン部分７２
の下面から張出したピストンぎンＩスフ３を有する。さ
らに、リング７４がイス７３の下縁に連結され、その外
縁に切欠７５が形成されている。

第２の部分７１は一般に円筒形であって、３つのピスト
ンリングみぞ７７を有するリングツ々ンド７６およびそ
れから張出しているスカート７δを有する。この部分の
内面は段部７９を有し、クラウン部分７２の直径に等し
い上部直径を有する。段部７９および切欠７５の位置は
、クラウン部分７２を第２の部分中へ押込んだとき、切
欠７５が段部７９に係合し、その際クラウン部分７２は
第２の部分の端部と同じ高さであるので、この端部がク
ラウンの外周面を形成する。こうして、２つの部分はそ
の必要な位置に確実に位置穴めされる。次いで、これら
部分は上述したろう付、溶接、接着またはねじ締め法の
ような適尚な方法によって一緒に固定される。

発明の効果図面と関連して上述したすべての実施例において、ピス
トンピン孔はピストンのクラウン端部に非常に接近して
いることが認められる。これは、クラウン１０；２０か
ら下縁へのピストンの軸方向の全長が減少しうろことを
意味する。たとえば、ピストンの軸方向の長さはぎスト
ンの直径の５０％〜７０％であってもよい。

これは、圧縮高さく即ちピストンピン孔１３．２３の軸
とピストンのクラウンの頂部との間の距離）が最小にさ
れているという利点を有し、これはピストン設計におけ
る望ましい目的である。

これは、エンジンの与えられたストロークに対し、エン
ジンの高さを減少させうるという利点を有する。これは
、車輌の重量を減少し、まだ車輌のゼンネツトラインを
も低くする小型エンジンを提供する。これはスタイリン
グ改良を行なうことができ、捷だ車輌の内部からの運転
者の前方視界を増加する。さらに、ピスト二・は短かく
て軽く、その慣性を減少し、その加速度を増加してエン
ジンの性能を改良する。

これら構造のもう１つの利点は、ぎストンの圧縮高さを
増加することなしに、比較的大きい直径のピストンピン
を使用できるということである。

また、図面と関連して上述した双方の実施例１（おいて
、ピストンピン孔はクラウンをピストンの下縁との間に
実質的に等間隔に配置されていることも認められる。

これは、ピストンが、使用時に、良好に釣合がとれてお
り、協同するシリンダまたはライナの少ないバレル磨き
を必要とするにすぎないことを意味する。

第３〜第６実施例のぎストン（第δ図〜第δ図）の特別
な利点は、これらピストンがピストンピン孔をリングバ
ンド区域中に１で十分に動かすことができ、その際ピス
トンリングみぞによりピストンリングに与えられる支え
を損なうこともないということである。認められるよう
に、ピストンの全周面のまわりに最下方のピストンリン
グ用の支えが存在する。第３実施例のピストン（第３図
〜第５図）においては、上方部分と下方部分４０．４１
との間に間隙の存在するのは下方部分が冷たいことを意
味する。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の６実施例を示すもので、第１図は内
燃機関用の第１実施例５のピストンの部分的に断面の側
面図であり、第２図は内燃機関用の第２実施例のピスト
ンの部分的に断面の側面図であり、第３図は２部分で形
成されている、内燃機関用の第３実施例のピストンの部
分的に断面の側面図であり、第４図は第３図の■−４線
断面図であり、第５図は第３図および第４図のピストン
の下部の平面図であり（この図の下半分は断面図である
）、第６図は３つの別個の部分に形成された、内燃機関
用の第４実施例のピストンの横断面図であり、第７図は
２部分に形成された、スカートなしの、内燃機関用の第
５実施例のピストンの横断面図であり、第８図は第１部
分に形成された内部クラウンお」：びピストンピン孔と
第２部分に形成されたリングパ／１２およびスカートを
有する、内燃機関用の第６実施例のピストンの横断面図
である。１０・クラウン、１］・・リングパン１−′、］２・・
・ピストンリンＨ？ス、１３・・・ビス）・ン♂ン孔、
■牛、１５−・ピストンリングみぞ、１６・・ピストン
下縁、１７・・・膨張室、２０・・・クラウン、２］−
・・・リングパンＰ１２２・・・ピストンピンボス、２
３・・・ピストンピン孔、２４・・・フランジ、２５ａ
、２５ｂ　＋　２６ａ　、２６ｂ−−、ｘカート部分、
２７・・・アーム、２８．２９．’３０・・ピストンリ
ングみぞ、３１．３２・・・みその側壁、３３・・・底
、４０・・・上方部分、４１・・・下方部分、４２・・
・クラウン、４３・・・リングパンｙ、＋＋、＋５−・
・ピストンリングみぞ、４６．４７・・・ピストンピン
孔、４８・・・段部、４９・・・円筒形面、５０・・・
ピストンピンみぞ、５１・・・外面、５２・・・環状空
所、６０　、’　６１　、６２・・・３構成部分、６３
・・円形部分、６４．・・ピストンピンボス、６５・・
リングバンド、６６・・ピストンリングみぞ、６７・・
・頂面、６９・・アーム、７０．７１・２構成部分、７
２・・・クラウン部分、７３・・・ピストンピンボス、
７４・・・リング、７５・・・切欠、７６・・・リング
バンド、７７・・・ピストンリングみぞ、７８・・・ス
カート図面め浄書（内容に変更なし）１０・・クラク／Ｆ／Ｇ、ｔ′ Ｆｉ（３，２６θ　クラウン／′／６．６手続補正書（方式）昭和６０年３　月２７日特許庁長官殿１１１件の表示　昭和５９年特許願第２２６０３０号２
、発明の名称ピストン３　補正にする者事件との関係　特許出願人名称　ニーイー　ピーエル／− ４代理人昭和６０　年　２　月２６　日　（発送日）６　補正の
対象

Claims

【特許請求の範囲】

１．２つ以上の、軸方向に間隔を有するピストンリング
みぞ（１４，１５：２８，２９．３０：４４．４５；６
６：７７）を有するリング・ぐン）”（１１：２１：４
３；６５ニア６）によって囲まれたクラウン（１０：２
０：４２：６０ニア０）およびぎストンビンを収容する
だめの１組の同軸の孔（１３：２３：４６；６４　：　
７３　）を有する種類の内燃機関用ぎストンにおいて、
ピストンピン孔が少なくとも部分的にリング・々ンＰと
交差することを特徴とするピストン。２、　ピストンピン孔（１３；２３；６４ニア３）ノ１
）ｆＪ　部かすｙ　！　、’　ン）’　（’１１　：　
２１　；　６５　＊７６）の表面にある、特許請求の範
囲第１項記載のピストン。３、キストンビン孔（１３）が２つのピストンリングみ
ぞ（１４，１５）の中間でリング・Ｓンｌ’（１１’）
と交差し、従って１つのピストンリングみぞ（１４）は
ピストンピン孔の上方にあり、１つのピストンリングみ
ぞ（１５）はピストンピン孔（１３）の下方にある、特
許請求の範囲第２項記載のピストン。先　最下方のピストンリングみぞ（１５）の下方にスカ
ートが存在せず、ピストンに対する横負荷はリング、Ｓ
ンｌ’（１１）によって吸収される、特許請求の範囲第
１項から第３項までのいずれか１項記載のピストン。５、　ピストンリングみぞの１つ（３０，第２図）がピ
ストンピン孔（２３，第２図）と交差するかまたは部分
的に交差する、特許請求の範　゛）間第２項記載のピス
トン。６、　ピストンピン孔（４６，４７）がリング・２□７
ド（４３）の内側半径方向に終シ、ピストンピン孔の仮
想延長線が少なくとも部分的にリング・々ンＰと交差す
る、特許請求の範囲第１項記載のピストン。７　ピストンが２つの部分（４０，４１；第３図〜第５
図）に形成され、上方部分（４０）はクラウン（４２）
、リング・ζ：／　ｙ（４３）の上方部分およびピスト
ンピン孔（４６’　、　４７）を有し、上方部分（４０
）とは別個に形成された下方部分（４１）はリングパン
）′（４３）の下方部分を有し、上方部分に連結されて
完全なリング・ぐンＰを形成しかつピストンピン孔の端
部を覆う、特許請求の範囲第６項記載のピストン。８、　ピストンが２つ以上の部分（６０，６１；Ｔｏ、
７１）に形成され、第１の部分（６０ニア０）はクラウ
ンの中央部分とピストンピン孔（６４；７３）を有し、
第２の部分（６１；７１）はリング・々ンド（６５；７
６）、ピストンリングみぞ（６６：７７）およびクラウ
ンの外側部分を有し、第１の部分が第２の部分に嵌まっ
てピストンを特徴する特許請求の範囲第６項記載のピス
トン。９　第２の部分（６１）とは別個に形成されかツコレに
結合されている第３（７）部分（６２）にスカートが設
けられている、特許請求の範囲第８項記載のピストン。１０、クラウン、クラウンのまわりに延びかつ２つ以上
の軸方向に間隔を有するピストンピンみぞを有するリン
グ・々ンｒと１組の同軸のピストンぼン孔とを有する種
類の内燃機関用ピストンにおいて、ピストンが別個に形
成された上方および下方部分（４０，４１）がらなり、
上方部分（４０）はクラウン（４２）、リング・七ンｌ
’　（４３）の少々くとも一部および１組のピストンピ
ン孔（４６，４７）を形成し１．ピストンピン孔の半径
方向で外側の端部はリング・ンンＰの半径方向で内側に
終シ、下方部分（４″、）はリング・ぐンドの少なくと
も一部の下方延長部を形成しかつピストンピン孔の外側
端部を覆うことを特徴とするピストン。１１、下方部分（４１）がピストンのスカートを特徴す
る特許請求の範囲第１０項記載のピストン。１２、下方部分（４１）がピストンのリング・ζンド（
４３）の一部（５０）を特徴する特許請求の範囲第１０
項１たは第１１項記載のピストン。