JPS61197855A

JPS61197855A - ピストン

Info

Publication number: JPS61197855A
Application number: JP60284512A
Authority: JP
Inventors: ジヨン・ウイリアム・リツチモンド
Original assignee: AE PLC
Current assignee: AE PLC
Priority date: 1984-12-19
Filing date: 1985-12-19
Publication date: 1986-09-02
Also published as: EP0188108A1; GB8432015D0; US4715267A; KR940000351B1; EP0188108B1; KR860005124A; DE3567947D1

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、内燃機関又はコンプレッサ用のピストンであ
って、ピストンヘッドとリングバンドと、ピストンピン
孔を形成する２つのピストンピン孔スと、ピストンピン
孔とは反対の側にリングバンドから隔てられて設けられ
た円弧状の２つのスカート部とを備えており、各スカー
ト部が、所属のピストンピン孔から延びた少なくとも１
つの支柱に保持されている形式のものに関する。

従来の技術スカート部の機能は、所属のシリンダ又はライナ内にお
けるピストンの往復運動中にピストンを案内することで
ある。ピストンは往復運動を行うのと同時にまた所属の
シリンダ又はライナのなかで横方向にも運動する。それ
というのはピストンと所属のシリンダ又はライナとの間
には間隙が必要であり、かつ所属の連接棒によってピス
トンには作用方向の変化する力が加えられるからである
。

これらの運動はいわゆる側圧音（ｐｉｓｔｏｎ　５ｔａ
ｐ）の原因となり、この側圧音によって、顕著でかつ不
都合な音エネルギが放出され、これによって通常の機関
ノイズがさらに大きくなる。このノイズは機関Ｏ始動時
又は加速中又は高速もしくは高負荷時に、又はこれらの
条件が２つ又はそれ以上型なった場合に発生することが
ある。

最も大きなノイズは通常内燃機関においては上死点にお
ける中央点火の直後に、シリンダ圧の急激な加速によっ
てピストンの側方への大キな加速が生ぜしめられかつピ
ストンと所属のシリンダ又はライナとの間における高い
衝撃速度が生ぜしめられた場合に発生するが、側圧音は
ピストンサイクルのいかなる箇所においても発生し得る
。

このようにして発生するノイズを減じるための提案は既
に種種様様なされている。これらの提案のうちで内燃機
関用のピストンにおいてピストンヘラＰからスカートへ
の熱流れを減じるようになっている提案では、ピストン
は常温時に所属のシリンダ又はライナにより密着させら
れていて、ピストンの横方向運動のための余地が減じら
れている。このようなピストンにおける同様な効果を得
るために別の提案では熱膨張調節挿入片が使用されてお
り、この挿入片は加熱時におけるピストンの膨張を制限
し、これによって最初からピストンを所属のシリンダ又
はライナに密着させることができる。

発明の課題ゆえに本発明の課＠は、ピストンの横方向負荷に基づく
側圧音を少なくとも減じることのできるピストンを提案
することである。

課題を解決するための手段この課題を解決するために本発明の構成では冒頭に述べ
た形式のピストンにおいて、各スカート部が、往復運動
中にピストンを案内しかつ横方向の負荷を伝達する周方
向に延びた支承面を有し、さらに、支承面と所属の少な
くとも１つの支柱とを結合しているフレキシブルなフラ
ンジを有していて、支承面を所属の少なくとも１つの支
柱から軸方向において隔てており、フレキシブルなフラ
ンジによって撓み性を与えられた所属の支承面に基づい
て、大きな横方向負荷が加わった場合でもピストンノイ
ズが減じられるようになっている。

発明の効果本発明のように構成されていると、スカートめ案内部分
がフレキシブルに取り付けられたスカートが得られるの
で、汎用のピストンにおいて側圧音が生ぜしめられるよ
うな大きな横方向負荷が加えられた場合でも、スカート
部が撓んでノイズが減じられる。

実施例図示のピストンはアルミニウム又はアルミニウム合金か
ら鋳造法によって製造されたものであり、この鋳造法は
、溶融された金属が重力によってダイに送り込まれて数
トンの力を加えながら凝固される圧搾鋳造法であっても
よい。ピストンはまた周知の形式で補強されていてもよ
い。

ピストンはピストンヘラＰ１０とリングバンド１１と、
ピストンピン孔１３を形成するピストンピンボス１２と
、ピストンピン孔とは反対の側に設けられた円弧状の２
つのスカート部１４とを有している。ピストンヘッド１
０は、ピストンピンボス１２から上に向かって延びてい
るウェブ１５に保持されている（第１図参照）。

す／グツ々ンド１１は、上部の２つの圧縮り／グ溝と下
部の油かきリング溝とを有する汎用り型式で構成されて
いる。

第３図及び第４図かられかるように各スカート部１４は
円筒形セクタの一般的な形をしており、円弧状の外面１
６及び内面１７と、ピストン軸ＮＪＫ対して垂直な平面
に位置する開方向に延びた下縁１８及び上縁１９と、ピ
ストン軸線を含む平面に位置する側縁２０とを有してい
る。

各スカート部１４の上縁１８とリングバンド１１の下縁
との間の間隙はわずかであり、例えばほんの１ｍｍであ
る。また各スカート部１４０円弧は６０°〜８０’の角
度間隔にわたって延在している。

各スカート部１４は１対の互いに平行な支柱２１によっ
て保持されている。第４図から最もよくわかるように各
支柱２１は所属のピストンぎンゼス１２から、ピストン
軸線及びピストンビン孔軸線を含む平面に対して垂直な
方向に延びている。各支柱２１はピストンピン孔１３の
軸線に対して垂直な平面に位置しており、所属つスカー
ト部１４の隣接した各側縁２０と結合されている。各支
柱２１は所属のスカート部１４に同スカート部の上縁１
８と下縁１９との間の中間点において結合されている。

半径方向の厚さが増されているリブ状の中央部分２２が
、支柱２１と所属のスカート部１４との結合箇所の間に
おいて各スカート部１４０半径方向内側の内面１７に沿
って周方向に延びている。

中央部分２２の半径方向の厚さは第４図の破＃３０で示
されているようにその中心に向かって減じられていても
よい。

次に特に第２図を参照しながら各スカート部１４の構造
について述べる。スカート部１４の周方向に延びている
円弧状の支承面２３は、スカート部１４と所属の支柱２
１との間の結合箇所から上方（つまりピストンヘッド１
０の方向）に向かって、半径方向で厚さを増された中央
部分２２から延びたフレキシブルなフランジ２４によっ
て隔てられている。また同じく周方向に延びている円弧
状の下方の支承面２５け、スカート部１４と所属の支柱
２１との間の結合箇所から下方（つまりピストンヘラ）
′１０から離反する方向）に向かってフレキシブルなフ
ランジ２６によって隔てられている（しかしながら下方
の支承面２５においてはこのフランジ２６を省くことが
できる〕。上方のフランジ２４と下方のフランジ２６と
は互いに異なった撓み性を有していてもよく、例えば上
方のフランジ２４が下方のフランジ２６よりも小さな撓
み性を有していてもよい。つまシ下方のフランジ２６は
上方のフランジ２４はど大きな負荷を受けることがない
ので、よりフレキシブルに構成することができ、この際
に疲労による損傷のおそれはない。

上方及び下方の支承面２３．２５は各スカート部１４の
外面１６の残り部分から半径方向外側において、１２５
ミクロン以下の間隔によって隔てられている。これらの
支承面２３　、２５とフランジ２４．２６の半径方向外
側の面との間にはランプ２７があり、このランプの角度
は例えば２°よりも小さい。また同様なランプ２８が支
承面２３とスカート部１４の上級１８との間及び支承面
２５と下縁１９との間に設けられている。

使用時においてはピストンはピストンピン（図示せず）
を介して連接棒と連結され、内燃機関又はコンプレッサ
のシリンダ内に装着される。支柱２１の間に配置されて
いることに基づいてスカート部１４は内方に向かってフ
レキシブルであり、従ってピストンは所属のシリンダ又
はライナに極めてびったシと合うことができる。使用時
においてはピストンはシリンダ内を往復運動し、スカー
ト部１４の上方及び下方の支承面２３．２５によって案
内される。往復運動と共にピストンはまた所属のシリン
ダ又はライナのなかで横方向に運動する。それというの
は、ピストンと所属のシリンダ又はライナとの間にはわ
ずかな間隙が必要でちゃ、かつ所属の連接棒によってピ
ストンには作用方向の変わる力が加えられるからである
。横方向の力は支承面２３．２５を介して所属のシリン
ダ又はライナに伝達される。

これらの横方向運動は、通常スカート部と所属のシリン
ダ又はライナとの間に存在する油戻ｉＣよって阻屯され
るのが普通であるが、しかしながら横方向力が極めて大
きくかつ（又は）油膜が分散していて、ピストンがかな
りの力で所属のシリンダ又はライナに押し付けられると
いうような場合もある。このような場合には所属のフラ
ンジ２４．２５の撓み性に基づいて支承面２３．２５は
内方に撓んで、大きなノイズを生せしめることなしにこ
れらの力を吸収する。

例えば支承面２３．２５は内方に向かって約０、１　ｍ
ｍはど撓む。このようにしてピストンは静かに運動する
ことができる。

さらに加えてスカートとピストンヘッドが分離されてい
ることによって、スカートにおける熱効果を減じること
及びスカート頂部における小さな間隙に最適なスカート
形状を与えることができる。円弧状のスカート部分に移
行するランプ２７及び同スカート部分から離れるランプ
２８によって、英国特許第２１０４１８８号明細書に記
載の形式でこれらのスカート部分の十分な潤滑が保証さ
れる。これによって支承面２３．２５の表面の流体力学
的な潤滑が提供されるが、これは極めて効果的なので、
流体力学的な潤滑によって引き起こされる摩擦は最小に
減じられる。

さらにスカートは一部にしか設けられていないので、ピ
ストンの重量は軽くなり、これによってさらにピストン
を含めた機関の性能全体が改善される。

上に述べた原理は択一的な多種の構造によって具現する
ことができる。第５図に示された変化実施例によるピス
トンでは第１図〜第４図及び第５図において共通の部材
は同一の符号で示されており、これらの部材については
詳しく述べない。第５図に示されたピストンでは直径方
向で互いに向かい合った２つの帯状部分３２がリングツ
ζノド１１の下縁から懸吊されている。

各帯状部分３２は互いに整合されていて、所属のスカー
ト部１４と同じ角度にわたって延在している。各帯状部
分３２の下縁３３はピストン軸線に対して垂直な平面に
位置しており、所属のスカート部１４の上縁１８から間
隙によって隔てられている。この間隙は第１図〜第４図
に示されたピストンにおける対応する間隙と同じ寸法を
有していてもよい。

帯状部分３２を設けることによって、所属のシリンダ又
はライナにおいてピストンが往復運動する際の付加的な
案内が形成される。この付加的な案内は、支承面２３が
偏位して金属疲労の問題を生ぜしめるおそれのある高い
ピストン速度及び温度に基づいて所望である。つまシ帯
状部分３２によるこの付加的な案内は、上述のような条
件のもとで支承面２３に加えられる負荷を減じることに
よって上述のような問題を減じるか又は取り除くことが
できる。

また２つのスカート部１４がそれぞれ、ピストンピン孔
１３の各側て設けられていて、つまり所属の支柱２１に
よってピストンピン孔ス１２に結合されていてもよい。

この場合隣接したスカート部は互いに上下に配置されて
いて、油が通ることのできる軸方向及び周方向に延びた
間隙によって隔てられている。

このように２つのスカート部１４がピストンピン孔１３
の各側に設けられている場合には、これらスカート部の
端部は、はぼ方形のスカート構造体を形成するために互
いに結合されていてもよい。

第６図に示されたさらに別の変化実施例では（この場合
も共通の部材は同一符号で示されかつそれらについての
詳細な説明は省かれている）、フレキシブルなフランジ
は所属のスカート部１４を連続的に取り囲んではいない
。むしろ各支承面２３．２５は、所属の支承面２３．２
５の互いに向かい合った端部に設けられたフランジ３４
によって所属の支柱２１と結合されていて、支承面２３
．２５は支柱２１から隔てられている−従って各スカー
ト部１４の２つの支承面２３゜２５は所属の支柱２１０
間において、周方向及び軸方向に延在する窓３５によっ
て隔てられており、この結果両支承面２３．２５は所属
の支柱２１の間では支持されていない。

また６対の支柱２１が互いに平行である必要はない。例
えば６対の支柱２１はその所属のピストンピン孔ス１２
から外方に広がっていて、平面図で見て両支柱の間に例
えば９０°の角度が形成されていてもよい。このように
なっていると、図面を参照しながら上に述べた実施例の
スカート部１４よりも大きな周方向長さをもつスカート
部１４を形成することができる。択一的にまた６対の支
柱２１がその所属のピストンピン孔ンゼスから離れる方
向において収斂していてもよい。このようになっていて
も両支柱２１の間には例えば９０°の角度が形成される
。この場合スカート部１４は、図面を参照しながら上に
述べた実施例のスカート部１４よりも小さな周方向長さ
を有することになる。さらにまた各支柱２１の代わりに
互いに間隔をおいた１対の上部支柱と下部支柱とが設け
られていてもよく、このようになっていると各スカート
部１４のために４つの支柱が存在することになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるピストンの１実１鴇例を示すもの
であって、ピストンピン孔軸線に対して垂直でかつピス
トン軸線を含む平面における部分的な縦断面図、第２図
は第１図に示されたピストンのスカート部を拡大して示
す断面図、第３図は第１図及び第２図に示されたピスト
ンの側面図、第４図は第１図〜第３図に示されたピスト
ンを下から見た平面図、第５図は第１図〜第４図に示さ
れたピストンの変化実施例を示す、第１図に相当する縦
断面図、第６図はさらに別の変化実施例によるピストン
を示す、第３図に相当する側面図である。１０・・・ピストンヘッド、１１・・・リングツ々ンド
、１２・・・ピストンピン孔ス、１３・・・ピストンピ
ン孔、１４・・・スカート部、１５・・・ウェブ、１６
・・・外面、１７・・・内面、１８・・・上縁、１９・
・・下縁、２０・・・側縁、２１・・・支柱、２２・・
・中央部分、２３．２５・・・支承面、２４．２６・・
・フランジ、２７．２８・・・ランプ、２９・・・破線
、３２・・・帯状部分、３３・・・下縁、３４・・・フ
ランジ、３５・・・意図面の浄書（内手続補正書（方式）昭和６１年３　月２６日

Claims

【特許請求の範囲】１、内燃機関又はコンプレッサ用のピストンであつて、
ピストンヘッド（１０）とリングバンド（１１）と、ピ
ストンピン孔（１３）を形成する２つのピストンピンボ
ス（１２）と、ピストンピン孔（１３）とは反対の側に
リングバンド（１１）から隔てられて設けられた円弧状
の２つのスカート部（１４）とを備えており、各スカー
ト部（１４）が、所属のピストンピン孔（１２）から延
びた少なくとも１つの支柱（２１）に保持されている形
式のものにおいて、各スカート部（１４）が、往復運動
中にピストンを案内しかつ横方向の負荷を伝達する周方
向に延びた支承面（２３）を有し、さらに、支承面（２
３）と所属の少なくとも１つの支柱（２１）とを結合し
ているフレキシブルなフランジ（２４）を有していて、支承面（２３）を所属の少なく
とも１つの支柱（２１）から軸方向において隔てており
、フレキシブルなフランジ（２４）によつて撓み性を与えられた所属の支承面（２
３）に基づいて、大きな横方向負荷が加わつた場合でも
ピストンノイズが減じられることを特徴とするピストン
。２、各スカート部（１４）が、最初に述べた支承面（２
３）とは逆の方向に所属の支柱（２１）から軸方向にお
いてフレキシブルなフランジ（２６）によつて隔てられた周方向に延びた第２の支承
面（２５）を、往復運動中におけるピストンの案内及び
横方向負荷の伝達のために有している、特許請求の範囲
第１項記載のピストン。３、各スカート部（１４）が２つの支柱（２１）に保持
されていて、互いに間隔をおいて周方向に延びた周縁（
１８、１９）の間に延在する側縁（２０）を有しており
、各支柱（２１）が所属のピストンピンボス（１２）か
ら延びていて、前記周縁（１８、１９）の間においてス
カート部（１４）の各側縁（２０）の近くでスカート部
（１４）と結合されており、支柱（２１）の間に延在す
るスカート部（１４）の最初に述べた支承面（２３）が
、支柱（２１）とスカート部（１４）との間の結合部よ
りもピストンヘッド（１０）の近くにかつ、第２の支承
面（２５）が前記結合部よりもピストンヘッド（１０）
から離れて位置している、特許請求の範囲第２項記載の
ピストン。４、フレキシブルなフランジ（２４、２６）がそれぞれ
、所属の支承面（２３、２５）の周方向の延びに沿つて
連続的に設けられていて、所属のスカート部（１４）が
周方向において連続的に形成されている、特許請求の範
囲第３項記載のピストン。５、スカート部（１４）が、該スカート部と所属の支柱
（２１）との結合箇所の間において各スカート部（１４
）の半径方向内側の内面（１７）に沿つて周方向に延び
ている、半径方向の厚さを増大された中央部分（２２）
を有している、特許請求の範囲第４項記載のピストン。６、各スカート部（１４）の最初に述べた支承面（２３
）及び第２の支承面（２５）が、周方向において所属の
支承面（２３、２５）の端部と所属の支柱（２１）との
間にのみ延在する各フランジ（３４）によつて所属の支
柱（２１）と結合されており、支柱（２１）の間及び最
初に述べた支承面（２３）と第２の支承面（２５）との
間に延在する窓（３５）が形成されている、特許請求の
範囲第３項記載のピストン。７、各支承面（２３、２５）が６０°〜８０°の角度間
隔にわたつて円弧状に延びている、特許請求の範囲第３
項から第６項までのいずれか１項記載のピストン。８、最上位のフレキシブルなフランジ（２４）の撓み性
が下方のフレキシブルなフランジ（２６）の撓み性とは
異なつている、特許請求の範囲第３項から第７項までの
いずれか１項記載のピストン。９、各スカート部（１４）の各支承面（２３、２５）が
所属のフランジ（２４、２６）の半径方向外側の面から
半径方向外側において隔てられていて、支承面（２３、
２５）とフランジ（２４、２６）の半径方向外側の面が
ランプ（２７）によつて互いに結合されている、特許請
求の範囲第３項から第８項までのいずれか１項記載のピ
ストン。１０、各支承面（２３、２５）とフランジ（２４、２６
）の半径方向外側の面との間の間隔が１２５ミクロンよ
りも小さくかつランプ（２７）の傾斜角が２°よりも小
さい、特許請求の範囲第９項記載のピストン。