JPS63225762A - 自己密封ピストン及び方法 - 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、ポンプ、圧縮機、エンジンなどの如き、可変
容量の往復機械装置に使用するための、ピストンと連接
棒に関するものである。

〔従来の技術と問題点〕

往復動するピストンを用いる種類のエンジン又はポンプ
において、標準のピストンの主たる不具合はその重量に
ある。往復運動はピストンの方向の頻繁且つ突然の変化
を引き起こし、このことは連接棒、ベアリング及びシリ
ンダ壁に対して非常に大きな負荷を与えることになる。

連接棒上への慣性力、及びサイクル全体にわたってピス
トンを付勢しまた消勢するように消費されるエネルギー
は、ピストンの重量を減少させることによって直接に減
少させることができるものである。

また連接棒は、圧縮負荷、及びピストンが方向を変化さ
せることから生ずる慣性力などをも含んで、最も広い範
囲の往復運動の応力を受ける。これらの応力は一秒毎に
何度も変化するものである。これらの応力の内の幾つか
は、ピストン及び連接棒の重量、及び速度の変化率に対
して直接に比例する。連接棒とピストンとの重量を減少
させることにより、方向を変化させるのに要する力は直
接的に減少される。また、ピストンリングよりも下方の
部分においてピストンに結合されることから、従来の連
接棒は短いものであった。シリンダ内でピストンが往復
動する場合に連接棒がかなり傾斜することから、このこ
とはシリンダ壁に対して側方への力を生ずることになる
。

標準のピストンの他の主要な不具合は、ピストンとシリ
ンダ壁との間の間隔をシールするためにピストンリング
を必要とすることである。

このようなリングは、ピストンが方向を変化させるにつ
れてのリングのリング溝内での動きということをも含ん
で、その設計及び機能において固有の問題点を有してい
る。このことは、ピストンがシリンダの下方へと移動す
る際に、リングが瞬間的にシールを失うという問題を生
ずる。

ピストンリングはまた、これをピストン上に備えつけ、
及びシールのためのシリンダ壁に対する張力を維持する
のに必要な、ギャップを有している。ピストンの上部の
与圧下にある気体により惹起された圧力は、このギャッ
プを介して気体を送り込み、効率を減少させると共に、
エンジンにおいては汚染物の排出を増加させることにな
る。

さらに、ピストンリングを受容するためにピストンを機
械加工することや、ピストンリングの製造、及びこれを
備え付は或いは取り替えるのに必要な労力は、従来の往
復ピストン装置にかかる費用を増加させていた。

標準のピストンは連接棒に対してピストンピンによって
装着されているが、このことも組立体に対してかなりの
重量を追加することになり、またピストンのスカート又
は側壁上にピストンピンのボスを必要とする。このよう
なボスもまた、かなりの重量を追加することになり、連
接棒に対してさらなる応力を与えることになる。

標準のピストンはシリンダ壁に対し、そのピストンリン
グ及び潤滑油を介して、当該ピストンのかなりの量の熱
を伝達する。ピストンのスカートによっては、シリンダ
壁に対して熱は殆ど伝達されることはない。標準のピス
トンのスカートは通常、費用のかかる機械加工によって
非円形（円から外れて）に形成されており、ピストンピ
ンのボスの付近ではより多くの材料を必要とし、ボスか
ら遠くでは材料がより少ないことに起因する不均一な膨
張に対処するようになっている。

また、ピストンがシリンダ壁上を摺動するにつれて生ず
る引きずりは、摩擦熱の発生及び出力の低下を生ずる。

これまでに幾つものピストンの設計が開示されてきてい
るが、しかしながらこれらはシリンダ壁、クランクビン
、ボール及びソケットジヨイント、シール、複雑な機械
加、工及び組立条件等についての修正に関連した厳しい
限定を伴うものであった。例えば米国特許第１，４６７
．０６６号、第２．０２３．４６６号、第２．１３６゜
４１６号、第２．２８４．６４５号、第２，３２９，４
８０号、第２．７１０．１３７号、第２．９８５．３５
８号、第３，０７８，０３３号、第３．０８２，９３５
号、第３，５２３．００１号、第３，６９５．１５０号
、第３，７１６，３１０号、第４．１４２．５００号、
第４，１７８，８９９号、第４．２４６．８３３号、英
国特許第５２９．８８５号及び仏画特許第１．１３３．
３８８号を参照されたい。

第１図を参照してそこに示されている従来のピストン及
び連接棒について説明する。そこでは円筒形の主たる本
体２がピストンピン６を介して連接棒４に結合されてお
り、ピストンピン６はピストン２から抜は落ちないよう
に両端部においてバネクリップ８で固定されている。連
接棒４の下端は着脱可能なりランプ片１２を介して、ク
ランク軸１８上にあるクランクピン１６に装着されてい
る。クランプ片１２はクランクピン１６の周囲及び連接
棒４に対し、ボルト１０とナツト１４により固定されて
いる。均衡釣り合い錘２０がクランクピン１６の反対側
で、クランク軸１８上に設けられている。

ピストン２はシリンダ２２内で垂直方向に摺動する。ピ
ストン２の頂部２６は中実であり、平坦なものとして示
されている。ピストン２の上方の部分は、ピストン２に
機械加工された溝３６に配置された三つのピストンリン
グ２Ｂ、３０．３２を有している。これらのリング２Ｂ
、３０．３２はギャップ３４を有している。ピストン２
の下部はピストンスカート３８からなる。これはピスト
ンピン６の付近の領域ではより厚（、その周辺ではどこ
においてもより薄い。

この従来のピストンの設計は、ギャップ３４を有するピ
ストンリング２８，３０．３２を使用することを必要な
ものとし、それによって気体が漏れ去ること及びその結
果の動力の損失を招く。またピストンピン６の使用を必
要とすることが、ピストン２に対してかなりの重量及び
費用の増大を生ずるのである。ピストン２はシリンダ２
２内でピストン２を垂直方向に保つためにスカート３８
を有しなければならず、このこともピストン２の重量を
増すことになる。スカート３８はまたピストン２に長さ
を付は加えるものでもあり、それによってエンジンは、
行程中で最も低い位置にあるピストンを収容するための
領域を、シリンダ２２の下の方に必要とする。ピストン
リング２Ｂ、３０．３２がその溝３６内で動くこと、及
びピストン２がその下方へのストロークにおいてはシリ
ンダ２２の一方の側へ、上方へのストロークにおいては
他方の側へと交互に押しやられることにより、ピストン
２はサイクルするにつれてシリンダ２２内でかなり振動
しうる。さらにこの設計のピストンは熱を不十分にしか
消散しない。

なぜならこのピストンはかなり嵩高であり従って下方か
ら潤滑油が注油されることによっては容易に冷却されな
いからであり、またシリンダ２２及びピストン２との接
触領域を殆ど有しないピストンリングのみが、ピストン
２からシリンダ２２への、途切れなく接触している熱を
伝達するための本質的に唯一の通路だからである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、従来のピストンよりも軽量で自己密封
（セルフシーリング）性を有し、より容易に交換でき、
より安価で、同じストローク及び同じボアに関してより
多（の出力を生み出すことのできるピストンが提供され
る。また本発明のピストンはより短（作成することがで
き、故障することなくより高速で作動することのできる
、より小さく、安価で軽量の機械装置内に収めるられる
。本発明のピストンは截頭球体又は楕円体を含み、それ
が連接棒に剛直に結合されて、ボア孔部内において傾動
及び摺動往復運動を行う。ピストンがボア孔部内で傾動
及び摺動する際にも、ピストンとボア孔部との間で連続
的な周辺的接触面が維持される。

〔実施例〕

第２図の図示された実施例を参照すると、そこには本発
明に従った、ピストン４０と連接棒４２の組立体が示さ
れている。ピストン４０は球形の一部分として形成され
ており、円形の断面を有する円筒状のボア即ちシリンダ
２２の内側で往復運動するように配置されている。球形
の形状を有するピストン４０の側壁即ちスカート６０の
外側はシリンダ２２の内壁２４と接触するようになって
いる。連接棒４２はその一端においてピストン４０に剛
直に結合されており、また他端の付近では回転可能なり
ランク軸１８上のクランクピン１６に対して回転可能に
結合されている。連接棒４２をクランクピン１６に保持
するように、別個のクランプ片４８がポル）５０によっ
て連接棒４２へと固定されている。ピストン４０及び連
接棒４２はクランク軸１８上に機械加工された領域５６
によって重さの釣り合いを採られている。

第５図に示されているように、ピストン４０のスカート
６０の外側は、裁断即ち切除された球体の輪郭を有して
おり、この球体の直径はシリンダ２２の内径と実質的に
等しい。上部即ち頂部５８の壁は第２図に示されるよう
に平坦であるか、或いは裁断平面よりも上方にあり第１
４図に示された如（シリンダへ・ノド３９の内側輪郭に
対応する形状を有する隆起を有することができる。ピス
トンスカート６０の下端は、中央に向かって内方へと角
度のついた短い傾斜表面６２を有している。この角度の
ついた傾斜表面６２は第２図に示された如く、スカート
６０の外側の球状の輪郭との間に明確な「境界線」６４
を形成している。或いはこの傾斜表面６２はまた、下端
部の付近において連続的に、単にピストンのスカート６
０の外側の輪郭の径を減少させることによって形成する
こともできるが、その意義については後述する。

第３図は本発明の一つの実施例によるピストン及び連接
棒の斜視図である。ピストン４０は連接棒４２から取り
外されたものとして示されている。ピストン４０と連接
棒４２は、連接棒４２の頂部に切られた雄ネジ部分７６
がピストン軸７０の中空の領域７４に切られた雌ネジ部
分７５にねしこまれることによって結合されうる。軸７
０はピストンの中空の内部内において、ピストン頂部の
下側表面の中央に配置されている。ピストン軸７０の下
端は傾斜した肩部７２を存しており、連接棒４２はその
雄ネジ部分７６の下方にこれと番う肩部７８を有する。

連接棒４２の肩部７８の上面８０には連接棒４２の中央
へ向かって下方に角度が付けられており、ピストンの角
度のついた肩部７２と番い、連接棒４２がピストン４０
にねしこまれた場合にこれらを係止する。連接棒４２の
中央部は、その重量を減少させるために中空７７のもの
とすることができる。連接棒４２は環状の開口８２をそ
の下端に有し、これは標準のクランク軸のクランクピン
に対して従来の手法で装着される。

第４図は分解されたピストン４０と連接棒４２の直径方
向の断面図を示している。ピストンのスカートの内側８
７はピストンのスカート６０の外側及びピストンの角度
の付いた傾斜表面６２の輪郭と合うように形成されてお
り、ピストンの頂部壁８８はスカートを構成する側壁８
６よりも厚く形成されていて、強度を有すると共に側壁
への熱伝導を容易にするようになっている。頂部壁の内
側９０は頂部５８の外側の輪郭をなぞっている。

第４図は傾斜の付いた肩部７２と、これに番う連接棒上
の角度のついた上面８０を示している。連接棒の下部は
ネジ切られた孔部８４をクランクピンの開口８２の両側
に有し、これらの孔部はボルト５０を受は入れて連接棒
４２の主たる本体に対して着脱可能な下部のクランプ片
４８を装着するようになっている。

第５図の断面図を参照すると、ピストン４０の断面を側
方から見た構造が示されている。側壁８６の外側、即ち
ピストン４０のスカートは、点線１００で示されている
ように球体の形状を有している。頂部５８は、最大直径
の直径方向の線又は平面１０６と実質的に平行な、上部
の裁断線又は平面１０２によって画定されているように
平坦となっている。或いは第１４図に示されるようにし
て、頂部５８は裁断平面よりも上方の隆起部分を含むこ
とができる。下端１０１は、線又は平面１０６と実質的
に平行に走る下部の球体裁断線又は平面１０４によって
定められている。裁断部分１０２゜１０４は、直径方向
の線又は平面１０６から等しい距離にある必要はない。

ピストン軸７０は断面とされた球体１００の垂直方向の
中央線１０８上に位置しており、側壁８６はスカート６
０の輪郭を実質的になぞる内壁８７を有している。境界
線９２よりも下側における内壁の輪郭は、境界線６４の
下側における外壁の輪郭と実質的に一致する。

第６図はピストンの頂部５８、ピストンスカート６０及
び潤滑油案内用の傾斜表面６２を示す、ピストンの上部
から角度をつけて見た図面である。

第７図はピストン４０の下側について角度をつけて見た
図面である。垂直なフィン１６０がピストン軸７０から
側壁の内側８７へと、ピストンの頂部５８の下側（即ち
ピストン頂部内面９０）に沿って放射状に広がっている
。第８図はピストン４０の下側を示す、一部を切除して
示す図であり、ピストン軸７０の周囲に同心に配置され
た同心のフィン１７０をピストン頂部内面９０に有する
ものを示している。第９図はピストンスカート６０の内
側の下端に沿って余分な厚みの材料１８０を有するピス
トン４０を示している。

第１０．１１．１２及び１３図において、ピストン４０
及び連接棒４２はシリンダ２２内における四つの工程位
置に示されている。これらの工程はクランク軸１８が一
回転する場合の９０度ごとの回転位置に関連するもので
ある。第１０図においてピストン４０は、シリンダ壁と
ピストンスカートとの間での連続的な接触面を示す三つ
のライン１４０．１４１゜１４２と共に示されている。

これらの面は、ピストン４０の垂直方向の中央線１４５
上の一点１４４を通る。ライン１４２は、上死点に位置
している場合のピストン４０の最大直径を通って描かれ
た水平接触面を示す。面１４０と１４１の面１４２に対
する角度は、シリンダ２２内で往復運動する際にピスト
ン４０が経験する最大の傾斜角度によって定まる。ピス
トンとシリンダとの連続接触帯６６は、ピストンが上死
点にある場合にはほぼピストンスカートの中間部分にあ
り、潤滑ギャップ１４６はピストン４０の周囲で一定で
ある。

第１１図はクランク軸１８が９０度回転され、ピストン
がほぼ最大限に傾斜され、周辺での連続的な接触面を示
しているライン１４０が未だ水平となっている状態を示
している。ライン１４０によって表されている、ピスト
ンとシリンダとの面における周辺接触は、ピストン４０
のスカートの直径方向のスカート長さの端から端の付近
に渡っている。潤滑ギャップ１４６はピストン４０の一
方の側では減少し、ピストン４０の他方では増加されて
いる。

第１２図は、クランク軸１８が合計で１８０度回転して
おり、ピストン４０が下死点にある状態を示す。ライン
１４２によって表された、連続的な周辺での接触面は水
平であり、ピストンスカートのほぼ中間に位置付けられ
ている。潤滑ギャップ１４６はピストン４０の周囲に沿
って一様である。

第１３図は、クランク軸１８が合計で２７０度回転し、
ピストン４０がシリンダ２２を上昇する工程上にあって
先程とは反対方向にほぼ最大限に傾斜しており、連続的
な周辺での接触面を表しているライン１４１が水平であ
る状態を示している。

ライン１４０によって表された、ピストンとシリンダと
の面における周辺接触は、先程とは反対のピストン４０
のスカート長の直径方向両端部の付近へと向けられてい
る。潤滑ギャップ１４６は、第１１図で増加して示され
ていた側が減少されており、第１１図で減少されていた
側が増加されている。

明らかなように、ライン又は面１４０及び１４１によっ
て示された「Ｘ字形」の模様は、シリンダ２２内におけ
るピストン４０の摺動摩耗表面を示すものである。従っ
てピストン４０のスカートの長さは、交叉するライン又
は面１４０及び１４１に対する弧よりも長くされる。頂
部内面９０はライン１４０．１４１の「Ｘ字形」の模様
に対する弧よりも上方から始まり、潤滑油を案内するス
カート６２はライン１４０，１４１の「Ｘ字形」の模様
に対する弧よりも下方の、「Ｘ字形」模様の最も低い位
置の付近から始まることになる。

ここで再び第２図を参照すると、シリンダ内で往復動及
び傾動による作動をするために、ピストン４０と連接棒
４２とは相互に剛直に結合されたものとして示されてい
る。ピストン上方に燃焼室を形成するシリンダヘッドを
有する通常の内燃期間においては、ピストン４０より上
で膨張する気体をシールするために、頂部５８の外側は
シリンダ内で膨張する気体に対面し、スカート６０はシ
リンダ内壁２４に対して接触する。

ピストン４０はシリンダ２２内を下方に移動するにつれ
て傾くが、これは連接棒４２の下端が、クランク軸１８
上のクランクピン１６によって描かれた円内を移動する
ためである。このように傾斜している間、シリンダ壁２
４とピストン４０との連続的な周辺接触面は、常にシリ
ンダ壁２４に対して実質的に垂直に保たれる。なぜなら
スカート６０の外側は球状の輪郭を有しており、ピスト
ンが傾斜するにつれてピストンとシリンダ壁との接触面
６６の位置は「Ｘ字形」模様内でスカート６０に沿って
変化するからである。このようにしてピストン４０は本
質的に、それ自体で固体の３６０度の、ギャップのない
油リングを形成することになる。勿論、シリンダ内での
ピストン４０の同様な密封動作は、流体がピストン頂部
５８の上方に閉じ込められ圧縮される、圧縮機やポンプ
などの中でも同様に生ずるものである。

ピストン４０の上部で膨張又は圧縮される気体からの熱
に起因してピストンが膨張するにつれて僅かな変形を許
容するように、スカート６０は十分に薄く形成される。

スカート６０はまた、下方から注油される潤滑油によっ
てより迅速に冷却されうるように、そしてまた薄い側壁
は厚い側壁よりも膨張が少ないことからも、薄く形成さ
れる。従って加熱状態及び冷却状態の間におけるピスト
ン４０の直径の差異は少なく、精密な公差が維持できる
。

シリンダ壁２４とピストンの側壁即ちスカート６０との
間の摩擦を最小にし、また′ｍ続的な密封を維持するた
めに、潤滑油はシリンダ内壁２４上に保たれていなけれ
ばならない。このことを達成するために、ピストン４０
には該ピストン４０の下端の付近に、クランクケースか
ら上げられた潤滑油をシリンダ内壁２４及び側壁即ちス
カート６０の外側の「Ｘ字形」模様の下方の部分へと方
向付けるための傾斜表面６２が組み合わせられているの
である。

本発明者らによるピストン４０と連接棒４２の構造及び
作動と、第１図に示された標準のピストン２のそれとの
差異について、今から説明する。

標準のピストン２はそのシリンダ２２内で傾斜すること
はない。それは三つの別個のリング２８．３０゜３２を
（装着及び拡張のためのギャップ３４と共に）有し、こ
れによってシリンダ壁２４とピストン２との間における
シールを維持し、またピストン２が下方に移動するにつ
れてシリンダ壁２４から潤滑油を掻き落とす。これと対
象的に、本発明のピストン４０のスカート６０は、ピス
トンリングのない、それ自体で３６０度固体のシールを
形成するのである。また、標準のピストン２は、長いピ
ストンスカート３８と、ピストンを連接棒４に結合する
ためのピストンピン６を要し、またシリンダ内でピスト
ンを案内するための長いスカート３８をも必要とする。

従って標準のピストンはより重く、また作動には長いシ
リンダ２２を必要とすることになる。ピストン４０は標
準のピストン２よりも軽量であるから、その釣り合い錘
５６は標準のピストン用の釣り合い錘２０よりも小さく
、またより軽量に作成することができる。

第７図はピストン軸７０に剛直に結合され且つ外方へと
放射状に広がっているフィン１６０を示している。これ
らのフィンはピストン軸７０及び頂部内面９０と一体に
形成でき、頂部壁を冷却するよう作用し、また撓み及び
膨張を減少させると共に、ピストン軸７０と頂部内面９
０との間に支持及び剛直さを付加することになる。

第８図は頂部内面９０上に同心のフィン１７０を有する
ピストン４０を示している。これらのフィンは頂部内面
９０の僅かな撓みを許容するために含まれうるちのであ
り、またピストン４０の熱を潤滑油へと伝達する熱交換
器として機能する。

第９図はピストンスカート６０の内面下端に沿って余分
の厚み材料としてビード１８０を有するピストン４０を
示している。この材料の余分の厚みは過酷な変形力に対
してピストンスカート６０を強化するよう機能するもの
である。

第１０．１１．１２及び１３図において、ライン又は面
１４０及び１４１によって示された「Ｘ字形」の模様が
、シリンダ２２内におけるピストンスカート６０の摺動
摩耗表面を規定していた。頂部内面９０はライン１４０
．１４１の「Ｘ字形」の模様の平面よりも上方に配置さ
れ、潤滑油を案内する傾斜表面６２はライン１４０．１
４１の「Ｘ字形」の模様の平面よりも下方に配置されて
いる。傾斜表面６２はこの境界の下端より少しでも高く
配置されるべきではない。なぜなら、シリンダ壁２４と
ピストン４０との間に形成されるシールが、ピストン４
０の最大傾斜時に妨害されることになるからである。ま
た傾斜表面６２は「Ｘ字形」の模様より随分と低く配置
されるべきではない。なぜなら、その場合にはピストン
４０は必要とされるよりもより長く且つ重いものとなる
からである。此の傾斜表面６２はまた、ピストンスカー
ト６０とシリンダ壁２４との間に得られる通路１４６を
増大する。

この通路には、「Ｘ字形」の摩耗模様の付近において潤
滑油が蓄積される。ピストン４０が最大に傾斜した後に
、ピストン４０の高く上がっている方の側において、ク
ランク軸１８の継続的な回転と共に、ピストン壁からシ
リンダ壁への潤滑油の通路１４６は減少される。傾斜表
面６２がなければ、この臨界的な摩耗領域に対して潤滑
油は殆ど到達しない。スカート６２はシリンダ壁２４上
へと潤滑油が乗せられる斜面を提供するのである。従っ
て本発明の図示の実施例によるピストンと連接棒との組
立体は、標準のピストン組立体よりも軽量で、運転が滑
らかな装置であって、ピストンとシリンダ壁との間の密
封性が良好である故に同じストローク及び同じボアに関
してより出力又は圧縮効率が良く、且つ標準的なピスト
ンよりも安価で容易に製造できるものを提供するもので
ある。

第１４図に示された本発明の別の実施例によれば、ピス
トンの頂部外側は、該ピストンが作動するシリンダの内
側形状及び弁に対応する、平坦でない形状又は輪郭を含
んでいる。例えばピストンの頂部はドーム即ち半球状で
あり、或いは２サイクルエンジンにおいて作動するため
の上方に延出した従来のバフルのデザインを含むことが
できる。また頂部壁の厚みは変化されており、ピストン
の頂部内面及びスカートの内側に一体に形成されたリブ
及びウェブ部材を含んでいて、強化を行い又は変形や熱
膨張を遅らせて、ピストンが作動するシリンダ内におい
て適正に装着されることを確保する。さらに、連接棒は
ピストンに対して剛直に結合されるか、又は螺着に代え
てキー溝付きの軸を介して装着されることができる。

第１４図を参照すると、そこには本発明による自己密封
ピストンの好ましい実施例を一部切除した斜視図が示さ
れている。ピストンの頂部１５１は上部の裁断直径の面
１５３よりも上方に隆起したドーム形状とされており、
通常の仕方で選択的に開閉するよう弁１５８及び１６２
を支持しているシリンダヘッド１５５の内側表面に対応
する形状となっている。本発明による自己密封ピストン
のこの実施例は、ピストン頂部内面１５９からスカート
の下端１６１にかけてピストンスカート１５７の実質的
に全長にわたりピストンスカート１５７の内側表面に一
体に形成された、垂直方向を向いた複数のリブ１５６を
含んでいる。加えてこの実施例は、中央のピストン軸１
６５及びピストン頂部内面１５９と一体に形成されたウ
ェブ部材１６３を含み、これらはピストンスカートへと
向けて外方へと放射状に広がり、そこにおいて各々は対
応するリブ１５６と一体に結合して、軸１６５からスカ
ートの下端１６１までの連続的な尾根１６７を形成する
。スカートの付近における尾根１６７の深さく高さ）は
、少なくとも「Ｘ字形」の模様の内側の最も摩耗する領
域において、ピストン頂部内面１５９から「Ｘ字形」の
模様の最も低い端部の位置の間の距離のほぼ４分の３か
ら２分の１の間となるように選択される。尾根１６７の
この深さは、ピストンスカートの最も低い位置が、ピス
トンが熱及び圧力と共に膨張するに際して、シリンダ壁
との間での連続的な周辺密封を維持するために充分な可
撓性を保持することを確実ならしめる。尾根１６７の深
さは、「Ｘ字形」の模様１７１の枢支点１７０の位置ま
でよりも少なく、この点でスカートに充分な可撓性を提
供するようになっている。スカートの可撓性を制御する
ために、スカートの内側表面上のリブ１５６は、ピスト
ン頂部内面１５９からスカートの下端１６１へと減少し
ており、それによってピストン頂部から下端にかけてス
カートの剛性の減少（又は可撓性の増大）をもたらして
いる。

次に第１５図に示されたピストンの切除された斜視図と
、第１６図に示されたピストンの底部平面図と、及び第
１４図の切除した側面図を参照すると、そこには、ホイ
ールのスポーク′のようにしてピストン軸１６５の周囲
に均一に分散しピストン軸１６５からピストンスカート
の下端１６１　まで渡る一体の尾根１６７を形成してい
る、外方に放射状に広がったウェブ部材１６３と選択さ
れたリブ１５６との一体の構成が示されている。ピスト
ン頂部１５１が熱に露出され、スカートは本質的にはそ
れ程露出されないことから、これらの尾根は重要なもの
である。ピストンの頂部が熱膨張を受けるにつれて、ス
カートは支点として作用している中央の周辺接触面の辺
りでシリンダ壁１７５に対してより強く圧接し、ピスト
ンの下端１６１が内側に変形するようにする。下端１６
１へと伸びる連続的な尾根１６７はこの熱変形を限定し
、スカート全体の実質的に均一な外方への膨張を保証し
て、ピストンが垂直軸線に対して傾斜するに際して全作
動温度範囲にわたり、球体形状を維持すると共にこれに
伴うシリンダ壁１７５との良好な周辺密封を保持する。

これらの尾根１６７の厚みは、ピストン頂部内面１５９
からの距離が離れるにつれて減少し、それによりピスト
ン頂部からスカート及びシリンダ壁１７５へと外方へ、
及びピストンを冷却するために下方から跳ね上げられる
潤滑油へと下方に伝達される熱を制御することに注意す
べきである。またウェブ部材１６３、尾根１６３及びリ
ブ１５６は、第１０図から第１３図に示したようにピス
トンがシリンダ内で傾動及び摺動するにつれて、角度の
付いた方向における力と相対するピストンの頂部に加え
られるガス圧による力の影響の下に、スカートの側部に
加えられるスラスト負荷による歪みに対抗してピストン
の形状を保持する。さらに尾根１６７は、ピストンの頂
部で膨張又は圧縮されるガスの力の作用下でピストン頂
部１５１が陥没しないように支持する。ピストンスカー
トの壁の厚みは、ピストン頂部内面１５９からの距離が
遠くなるにつれて減少し、ピストン頂部からピストンス
カートと接触するシリンダ壁１７５への熱の伝達を制御
するのを助ける。

これらの図面に示されたリブ１５６はスカートの内側周
面の周囲に一体に形成されており、ピストン頂部からピ
ストンスカート下端へと向けて、その長さ方向に沿って
断面積が漸減している。これらのリブは、ピストン頂部
からの熱の伝達を二つの方法により向上させる。第一に
、リブ１５６はピストン頂部からピストンスカートへ、
そしてそこからシリンダ壁１７５へと熱を導く。第二に
、リブ１５６は下方のクランクケースからピストンの下
側に跳ね上げられる潤滑油に対して露出された、かなり
の表面領域を有している。一つの実施例においては、中
空の連接棒１８０から噴出口１７８を介して散布される
与圧された潤滑油により、ピストンは下側からスプレー
される。潤滑油はピストンからシリンダ壁及び他の冷却
領域へと熱を導き、この冷却領域を介して潤滑油は従来
のようにして循環される。

これらのリブ１５６はまたピストンスカートの可撓性を
調節し、第１６図に示されているようにスカートの内側
で均一に離隔されている。

再び第１４図を参照すると、ピストンの頂部が、シリン
ダヘッド１５５の内側表面１５２によって画定される燃
焼室１５０の形状と実質的に一致するよう形成されてい
ることが着目される。従って、ピストン頂部は截頭平面
（即ち平坦）である必要はないが、しかしその代わり室
の形状に必要とされる所に従い、バフル、凹部、半球体
又は円形の形状を含むものである。エンジンに関する用
途においては、本発明のピストン及び連接棒は、燃焼室
内での空気と燃料の混合物のより効率的な燃焼を行うた
めに燃焼室１５０内で乱流を生成するよう、上死点のあ
たりにおけるピストンの傾斜角度を変更するという付加
的な利点を提供する。さらに、ピストンの中央の両側に
配置された弁１５８及び１６２は、ピストンがシリンダ
内で実質的に上死点の位置の付近に留まる一方で、ピス
トン頂部の傾動により、クランク軸が数度回転すると閉
位置から開放される。

本発明のピストンはスピン成形技術を使用することによ
り形成されうる。そこではピストンの鋳型が軸線の周囲
を回転し、その間に溶融した金属（例えばアルミニウム
）が、鋳型の回転軸線に沿って垂直に方向付けられた（
典型的にはピストン軸１６５と軸方向に整列された）ス
プルーゲートを介して鋳型に注入される。ピストンは鋳
型内で、頂部が上向きの方向で鋳造される。溶融した金
属は、鋳型の上方に配置された溶融金属の坩堝リザーバ
の底部開口を通して注入され、この底部開口がスプルー
ゲートと正確に整合するようにされる。坩堝リザーバの
開口には通常は弁が付けられているか又はゲートが設け
られており、充分な量の溶融金属が鋳型を完全に満たし
またスプルーゲートを実質的に満たすように供給する。

このようにして開いた坩堝から注入された溶融金属は、
酸化不純物による汚染を受は憎く、それに伴い最終的な
鋳造ピストンの品質の改良をもたらすものである。溶融
金属に作用する遠心力は、金属を鋳型内の総ての空所へ
と押しやる。より重要なことは、本発明の好ましい実施
例によれば、アルミニウムと珪素粒子との過供晶合金又
は組成物が、１背当たり８００回転で回転している鋳型
内に注入されるということである。一つの好適な過供晶
合金又は組成物には、約２０から６０ミクロンの寸法の
珪素粒子と、そのような珪素粒子を少なくとも体積百分
率で１６から１８パーセント含むもの（レイノルズ・ア
ルミニウム・カンパニーから市販されている合金＃３９
０と同様のもの）が包含される。珪素粒子はアルミニウ
ムよりも重く、従って鋳型の外側の領域へと集まるよう
に押しやられ、ピストンスカートの外側表面上及びその
付近に分散された非常に高密度の珪素粒子で−もって、
ピストンスカートを形成する。ピストンスカートの外側
表面の領域においては、アルミニウムに対する珪素粒子
の典型的な密度は、体積百分率で少なくとも１８から２
６パーセントの範囲まで上昇する。本発明に従って鋳造
されたピストンはかくして、密度が詰められ全体に渡っ
て結晶学的構造の、珪素粒子がアルミニウムに埋め込ま
れたマトリックスを構成するものであり、鍛造アルミニ
ウムに比較して良好な強度及び熱伝達特性を有する一方
で、製造コストは実質的に減少している。鋳型から取り
出されたピストン素材は、引き続いて行われる機械加工
を容易にするためにピストンの頂部に付いている栓状体
のスプルーを含んでいる。

珪素粒子の硬さ及び脆さの故に、ピストンスカートの外
側表面は、選択された直径の球体形状に磨滅されるか又
は尖端がダイアモンドの鋭い工具で切削され、次いで珪
素粒子を主たる摩耗表面としてピストンスカートの外側
表面の周囲に露出させるために、約０．５から１．５　
ミクロンの厚みのアルミニウムを除去するようエツチン
グされる。脆い粒子を破砕したり粉砕したりするのを回
避するため、珪素粒子を切削するについ−では尖端がダ
イアモンドの工具が好ましい。

マトリックス中のアルミニウムは、ピストンが回転され
ており所望の形状に切削された後に、アルカリ性の溶液
（例えば水酸化ナトリウム）をピストンスカート上に約
６０から７５秒の間の制御された時間だけ噴射すること
によってエツチングにより除去される。このようにして
、本発明の自己密封ピストンはアルミニウム単独の場合
よりもより摩耗に強くされ、エツチングされたアルミニ
ウムの表面は潤滑油に対する優れた付着特性をもたらし
、それによりピストンとシリンダ壁との間での、充分に
潤滑された連続的な周辺密封を保証するものである。

本発明の別の改良によれば、連接棒１８０はプラスチッ
ク材料、例えば炭素繊維充填エポキシ樹脂、ポリカーボ
ネート材料、ＴＯＲＬＯＮ　（イリノイ州シカゴのアモ
コ・ケミカルズ・カンパニーから市販されている）の如
きポリ　（アミド−イミド）重合体材料、又は引っ張り
強度が高く熱及び有機溶剤に対する抵抗性が高い他の成
形可能なプラスチック材料の如きから形成される。

このようなタイプの連接棒は所望とされるかなりの剛性
と、往復動する部材の重量の実質的な減少とをもたらす
ものである。このことは、クランク軸１８上の均衡釣り
合い錘５６としてより小さくて軽量のものを使用するこ
とを可能ならしめ、それに伴い、従来のピストン及び連
接棒と比較して全体の重量を減少させることができ、よ
り速い作動速度を得ることができる。

本発明のさらに別の実施例によれば、楕円形の、即ち引
き伸ばされた形状のピストンであって、球形の形状を有
する端部領域及び円筒形状の中間部分（ここでは卵形面
）を備えたスカートを有するものが、球体形状のピスト
ンに関して本明細書で先に説明したのと同様の仕方にお
いて、同様の断面形状のボア孔部内で往復及び傾動する
ように配置される。詳しく言うと、第１７図及び第１８
図の底面図に示したように、そしてまた第１９図の斜視
図に示したように、楕円形のピストン２００．２１０．
２２０は、端部２０２．２１２．２２２において球形の
形状を有し、中間部分２０４，２１４及び２２４におい
て円筒形状を有している。第１７図の実施例においては
、中央に配置されたピストン軸２０６はピストンの頂部
内面２０８と一体に形成されており、ピストン軸２０６
から外方へと「放射」するウェブ部材２０５及びスカー
トの内側表面上で垂直に方向付けられたリブ２０７は総
て、第１４図、第１５図及び第１６図に図示された実施
例に関して実質的に説明されたのと同様にして、またそ
こにおいて説明された理由に基づいて、ピストンの部分
として一体に形成されている。

第１８図に示された楕円形のピストンは、長軸２１１に
沿うピストンの長さのほぼ１／４及び３／４の位置にそ
の中央を置（二つのピストン軸２１６を含んでおり、第
１４図、第１５図、第１６図及び第１７図に図示された
実施例に関して実質的に説明したようにして、リブ２１
７及びウェブ部材２１５がピストン軸及びピストン頂部
内面２１８と一体に形成されている。

第１８図に示された本発明の実施例を簡単化した第１９
図の斜視図においては、リブ２１７が省略されており、
明確化のためにウェブ部材２１５も部分的にのみ示され
ている。しかしながら、第１４図、第１５図、第１６図
、第１７図及び第１８図に示された実施例に関して図示
及び説明されたタイプの一体のウェブ部材及びリブがこ
こでも含まれることを理解すべきである。

第１７図、第１８図及び第１９図に図示された実施例の
各々において、楕円形のピストンは長い寸法に沿った長
軸２１１と、長軸の長さのほぼ中間において長軸と実質
的に直交する短軸とを含んでいる。

勿論、長楕円体のピストンであって、連続的に変化する
曲率半径並びに長軸及び短軸を有するものも、同じ断面
形状のボア孔部内において使用することができる。

楕円形の（又は長楕円形の）ピストンの実施例の各々に
おいて、ピストンの頂部表面の領域及び関連するボア孔
部の断面領域は総て、第１４図に示すようにしてシリン
ダの容積とピストンとを限定するシリンダヘッド１５５
内に多くの弁を導入するのに利用できる。従って多数の
、例えば６個又は８個若しくはそれ以上の数の弁１５８
゜１６２（エンジンの用途については吸気及び排気のた
めの）をシリンダヘッド１５５に組み込むことができ、
それにより改良された自然吸気エンジンその他の用途に
ついて、シリンダの閉じ込め容積と吸気又は排気マニホ
ルドとの間での圧力降下を非常に減少することができる
。

多くの数の弁を使用することは、各々の弁を小さく且つ
軽くすることを可能ならしめ、これによる重量及び嵩の
減少は、高速の作動速度において小さな弁体が閉位置へ
と「フロートコする傾向を劇的に減少させる。また多数
の小さな弁は、高速作動を改善するために、できるだけ
短いピストンの工程の範囲内において、できるだけ多く
の燃料と空気の混合気を燃焼室内へと移送するのを助け
るように、燃焼室の横断面形状内に良好にパンク即ち位
置決めされるのに役立つ。

第１７図に示された実施例においては、単一のピストン
軸２０６が連接棒に対し、関連するクランク軸の回転軸
線に対して長軸２１１が直交するか又は平行になるよう
に整列して結合されている。第１８図及び第１９図に示
された実施例においては、複数のピストン軸２１６の各
々は連接棒に対し、関連するクランク軸の回転軸線に対
して長軸２１１が平行に整列し、各々の連接棒の下端が
クランク軸上の同一の（又は角度的に同期された）偏心
体に装着されるようにして結合されている。二つの連接
棒は、ピストン頂部に作用する力が、二つの軽量のこれ
らの連接棒へと実質的に均一に分散されるようにするこ
とを可能ならしめ、それによりピストンの形状の大きな
歪みを防止する一方で、軽量の該ピストンの作動を保持
する。

「Ｘ字形」の摩耗模様の枢支点（第Ｉ４図の球形ピスト
ンにおける点１７０と同様の）がクランク軸に従う球形
の端部上にあるように方向付けるために、楕円形のピス
トンの長軸を関連するクランク軸の回転軸線と整列させ
ることが望ましい。この方向付けは、ピストンスカート
の中間部分の表面におけるより少ない傾動及び摩耗動作
を確立させる。或いは、楕円形のピストンの長軸はクラ
ンク軸の回転軸線と垂直に方向付けることができ、それ
によって「Ｘ字形」の摩耗模様の枢支点がピストンスカ
ートの中間部分上に配置されるようにすることもできる
。この後者の例においては、楕円形のピストンの球形の
端部は最大の傾動を受け、また少なくともこれらの端部
においてはより長いピストンスカートを必要とするが、
しかしピストンが作動サイクルにある場合にピストンの
上死点の付近において燃焼室内で最大の乱流を生じさせ
るものである。また楕円形のピストンのこのような方向
付けは、置換容量が大きなエンジンの全長を減少させる
のに役立つ。加えて、この方向付けにおいてはピストン
の上死点付近において大きな傾動が得られることから、
ピストンの傾斜され凹まされた端部領域の付近に配置さ
れた排気弁（単数又は複数）は、上昇工程において該傾
斜され凹まされた容積内へとより長く開放されたままと
なり、後にクランク軸が回転しピストンが上死点を通っ
て傾動するに際して閉鎖される。

同様に、反対側の端部の付近に配置された吸気弁（単数
又は複数）も、関連するクランク軸が上死点を越えて回
転を継続するに際して、ピストンの傾斜され凹まされた
容積内へと早期に開放されうる。これらの弁の動き及び
ピストンの傾動は、燃焼室のより効率的でより完全な排
気及び給気に寄与し、より広範囲の速度に渡って改良さ
れたエンジンの作動を行わしめる。

第２０図及び第２１図に示された本発明の実施例によれ
ば、そこには円形の端部領域と矩形の中間領域を備えた
ボア孔部１７６を研削するための装置の図式的な平面図
が示されている。即ち、円形の端部領域は、研削ホイー
ル即ちカッター２３１（円筒形の直径よりも小さな直径
を有する）を用いて、所望の深さの正しい円筒形の形状
へと研削されるが、このカッターはその外径部分が所望
の直径の円形の経路２３３を移動するようにして、円形
の経路で回転及び移動するように取着されている。研削
ホイール即ちカッター２３１についての全体の装置は、
移行２３４に際して楕円形の長軸に沿って移動して矩形
の中間領域２３５の壁を研削するように配置される０反
対側の端部においては、研削ホイール即ちカッター２３
１は再び、上述のように円形の経路に沿って移動するよ
うに制約を受け、正しい円筒形の形状の反対側の端部領
域を形成する。勿論、単一の大きな研削ホイール又はカ
ッター２３７（円筒形の端部領域の直径よりも小さな直
径を有する）が円形の経路２３９で回転及び移動するよ
うにし、それによって該カッターの周囲がボア孔部１７
６の所望の正しい円筒形の端部領域を形成するようにす
ることもできる。研削ホイール又はカッター２３７は、
次にボア孔部１７６の長軸と平行に、円形の端部領域２
４１の間を前後に移行２４１シて移動するように配置さ
れており、それにより矩形の中間領域２３５の平行な壁
を形成する。勿論これらの実施例の各々において、研削
ホイール即ちカッター２３１，２３７は所望に応じて長
くすることができ、それにより一回又は多数回のパスに
よって所望の深さのボア孔部１７６を形成することがで
きる。

さて簡単化された図式的な平面図である第２１図を参照
すると、そこには楕円形のボア孔部１７６を形成するた
めの装置の実施例が示されている。

即ち、一つの研削ホイール又はカッター２４３がアーム
２４５上に設けられており、またアームが中実軸２４７
の周囲で回動されるにつれて高速で回転するように付勢
されている。この動作は円形の端部領域を形成せしめ、
アーム２４５は次いで、マウント２５１がレール２５３
上を長軸２４９と平行に移動するに際して横方向の位置
（即ちその軸が長軸２４９に直交する位置）に固定され
、中間領域の一方の壁を研削する。この行程の反対側の
端部において、カッターが反対側の円形形状の端部領域
を形成するに際して、アーム２４５はその中実軸２４７
の周囲に回転される。次いでアーム２４５は、マウント
２５１がレール２５３に沿って戻るに際して反対向きの
横方向の位置に固定されて、中間領域の平行な側壁の反
対側を研削する。勿論、研削ホイール又はカッター２４
３は、所望の深さのボア孔部を形成するように、所望に
応じて長くすることができる。

〔発明の効果〕

かくして本発明の方法及び装置は、連接棒に回転可能に
取着された偏心クランクを含むクランク軸の回転に応答
して、軽量のピストン及びこれに剛直に結合された連接
棒の長いボア孔部内における往復の摺動及び傾動を提供
する。ピストンがボア孔部内で往復動じ傾動するに際し
て、ボア孔部の壁とピストンスカートとの間には、ボア
孔部の壁に対して実質的に垂直に維持される平面におけ
る連続的な周辺密封が保たれる。ピストン及び連接棒に
は熱伝導手段が含まれており、総ての作動温度において
ピストンスカートが連続的な密封を維持するための適正
な形状を保つことを確実ならしめる。ピストンリングは
最早使用されておらず、これに伴う従来の問題点は総て
除去され、且つピストンの軽量さ及びその頂部の形状に
基づき、効率も優れたものとなしうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のエンジンにおいてピストンが中間工程
にある状態を一部切除して示す側面図； 第２図は、本発明の一つの実施例によるピストン及び連
接棒を部分的に４分の１程切除して示す側面図； 第３図は、第２図のピストン及び連接棒を分解して示す
部分斜視図； 第４図は、第２図の分解されたピストン及び連接棒を示
す側部断面図； 第５図は、本発明のピストンの一つの実施例の詳細な側
部断面図： 第６図は、第５図のピストンの頂部を示す斜視図； 第７図は、本発明による熱伝達機構としてウェブ部材を
含んでいる本発明のピストンの実施例の下面を示す斜視
図； 第８図は、ピストンの可撓性を許容するように同心の溝
を含む本発明の実施例によるピストンを一部切除して示
す斜視図； 第９図は、下端の周囲に強化と一部を含む本発明の実施
例によるピストンを一部切除して示す斜視図； 第１０図、第１１図、第１２図及び第１３図は、ピスト
ンがシリンダ内を動くに際しての本発明の実施例を示す
四つの連続的な側面図； 第１４図は、内燃機関において作動する本発明の一つの
実施例を示す側部断面図； 第１５図は、好ましい実施例によるピストンを一部切除
して示す斜視図； 第１６図は、第１５図のピストンを示す底面図；第１７
図は、本発明の別の実施例による楕円形の形状のピスト
ンを示す底面図； 第１８図は、本発明による別の楕円形の形状のピストン
を示す底面図； 第１９図は、第１８図のピストンを簡単化して示す斜視
図： 第２０図は、楕円形の形状のボア孔部を形成するための
方式を図示している簡単化された平面図；及び 第２１図は、楕円形の形状のボア孔部を形成するための
装置を示す簡単化された平面図である。 １６・・・クランクビン　　Ｉ８・・・クランク軸２２
・・・シリンダ（ボア）２４・・・内壁４０、２００．
２１０．２２０・・・ピストン４２、１８０・・・連接
棒 ５８、１５１．２１７・・・ピストン頂部６０．１５７
・・・ピストンスカート６２・・・傾斜表面７０、１６
５，２０６，２１６・・・ピストン軸１５６、２０７・
・・リブ　１６３，２０５．２１５・・・ウェブ部材１
６７・・・尾根　　１７６・・・ボア孔部２１１・・・
長軸　　２３１，２３７，２４３・・・カッター２３５
・・・中間領域 出願人代理人　　　古　谷　　　馨 同　　　溝部孝彦 同　　　古谷　聡 コゴ−５ コ］−６ ■ｑ７ エ「８ つゴー９ 二百＝１４ ニラ；１５ −コ］＝１６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　円筒状のボアに対して直交する軸線の周囲で回転す
   る偏心したクランクの回転に応答して前記円筒状のボア
   内で往復摺動するピストン装置であって、ピストンが前
   記円筒状のボア内に配置され且つ前記円筒状のボアの直
   径と実質的に等しい最大直径の横断平面を備えた実質的
   に截頭球体状の形状を有し、また前記ピストンは前記円
   筒状のボア内で往復摺動及び傾斜運動する際に前記円筒
   状のボアと実質的に連続的な直交する接触平面を維持す
   るように前記最大直径より少ない上部及び下部の截断部
   分の直径を有することからなるものにおいて； 前記ピストンは前記上部の截断部分の付近の中実の頂部
   と、前記下部の截断部分において開放して球形の外側表
   面を有する前記ピストンのスカートを形成する中空の内
   部とを有し、さらに前記中実の頂部と一体に形成されて
   前記中空の内部の中で中央の位置において前記頂部から
   下方に延伸する軸を有し； 前記スカートの内側表面には前記上部及び 下部の截断部分の間の方向に配置された複数のリブが一
   体に形成されていることと； 前記ピストンの中空の内部では、前記中空の内部の中に
   おいて前記ピストンの下側で前記ピストンの軸からスカ
   ートへと実質的に連続する尾根を形成するように、前記
   軸から前記ピストンのスカートへと外方へ放射状に伸び
   て特定のリブと結合する複数のウェブ部材が前記中実の
   頂部に一体に形成されていることと； 連接棒がその一端において前記軸に対して軸方向に剛直
   に結合され、且つその他端の付近において前記偏心した
   クランクに回転可能に装着され、前記クランクの回転に
   応答して前記ピストンを前記円筒状のボア内で往復摺動
   及び傾斜させることを特徴とする、自己密封ピストン。 ２　前記ウェブ部材の高さは、前記スカート上にあるリ
   ブとの結合部分の付近において、前記上部及び下部の截
   断部分の間のスカートの長さよりも少ないことを特徴と
   する、特許請求の範囲第１項記載のピストン。 ３　前記ピストンの頂部表面は前記上部の截断部分の平
   面よりも上方にある隆起部分を含むことを特徴とする、
   特許請求の範囲第１項記載のピストン。 ４　前記ピストン、前記ウェブ部材、前記軸、前記スカ
   ート及び前記リブは、アルミニウムと珪素を含む組成物
   から一体に形成されており、前記軸の付近よりも前記ス
   カートの付近において、珪素はアルミニウム中において
   より高い密度を有することを特徴とする、特許請求の範
   囲第１項記載のピストン ５　前記スカートの厚みは前記頂部から前記下部の截断
   部分へと向けて減少していることを特徴とする、特許請
   求の範囲第１項記載のピストン。 ６　前記ウェブ部材及び前記リブは断面の厚みが前記頂
   部から前記下部の截断部分へと向けて減少していること
   を特徴とする、特許請求の範囲第１項記載のピストン。 ７　前記連接棒は、カーボン充填エポキシ樹脂、ポリカ
   ーボネート、又はポリ（アミド−イミド）ポリマーの如
   き重合体材料から形成されていることを特徴とする、特
   許請求の範囲第１項記載のピストン。 ８　主軸線に沿う前記ボアの孔部は、前記主軸線と直交
   する平面において楕円形の断面を有し、該楕円形の断面
   は寸法の長い長軸と該長い寸法よりも短い寸法を有し且
   つ前記長軸に直交するよう方向付けられた寸法の短い短
   軸を備えるように配置されており； 偏心したクランクを含むシャフトが、前記主軸と直交す
   る軸線の周囲で回転するように本体上に支持され且つ前
   記主軸線と整列されており； 前記ボアの孔部内で前記ピストンが往復摺動及び傾斜運
   動する際に前記ボアの孔部に対して実質的に連続的で前
   記主軸線と直交する接触平面を提供するように、前記ボ
   アの孔部内に配置された前記ピストンは実質的に截頭卵
   形面の形状を有し、その断面形状は前記ボアの孔部の断
   面形状と実質的に等しく且つ前記ピストンの長軸及び短
   軸が対応するボアの孔部の長軸及び短軸と整合するよう
   に前記ボアの孔部内において方向付けられており、上部
   及び下部の截断部分は長軸及び短軸が最大寸法である平
   面から離間していることと、前記ピストンは前記上部の
   截断部分の付近の中実の頂部と、前記下部の截断部分に
   おいて開放して卵形表面を有する前記ピストンのスカー
   トを形成する中空の内部とを有し、さらに前記中実の頂
   部と一体に形成されて前記中空の内部の中で中央の位置
   において前記頂部から下方に延伸する軸を有することを
   特徴とする、特許請求の範囲第１項記載のピストン。 ９　複数の連接棒が各々その一端において前記ピストン
   に剛直に結合されており、他端の付近において前記偏心
   したクランクに回転可能に取着されていることを特徴と
   する、特許請求の範囲第８項記載のピストン。 １０　前記リブの数は前記ウェブ部材の数よりも多いこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第１項から第９項の何
   れか１項に記載のピストン。 １１　前記組成物はアルミニウム中に分散された２０か
   ら６０ミクロンの大きさの範囲にある珪素粒子を含むこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第４項記載のピストン
   。 １２　前記スカートの付近におけるアルミニウム中の珪
   素の密度は体積百分率で１８から２６パーセントである
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第１１項記載のピス
   トン。 １３　頂部と、実質的に弧状のスカートの外側表面と、
   中央の領域から前記スカートへと向けて外方に放射状に
   伸びる複数のウェブを含む中空の内部領域を備えてピス
   トンの鋳型を形成し； 前記鋳型が実質的な中心軸線の周囲で回転するように準
   備し； 前記鋳型の実質的に中央の位置から溶融した金属を前記
   鋳型内に導入して、前記鋳型の回転中に前記鋳型を充填
   するようにし； 前記溶融した金属の固化の後に前記鋳型の回転を終了さ
   せ；及び 成形されたピストンを前記鋳型から排出させることを特
   徴とする、自己密封ピストンの製造方法。 １４　前記鋳型は前記中心軸線の周囲にほぼ１分間８０
   ０回転の速度で回転させられることを特徴とする、特許
   請求の範囲第１３項記載の方法。 １５　前記鋳型に導入される前記溶融した金属はアルミ
   ニウム及び珪素粒子を含み；及び前記鋳型は少なくとも
   体積百分率で１８から２６パーセントとなる密度をもっ
   て、珪素粒子を前記スカートの外側表面の辺りに密集さ
   せるよう回転されることを特徴とする、特許請求の範囲
   第１３項記載の方法。 １６　前記スカートの外側表面は珪素粒子を露出させる
   ように機械加工されることを特徴とする、特許請求の範
   囲第１５項記載の方法。 １７　珪素粒子を摩擦表面として露出させるために、ア
   ルミニウムは前記スカートにおける珪素粒子の周囲から
   エッチングにより除去されることを特徴とする、特許請
   求の範囲第１５項又は第１６項記載の方法。 １８　前記鋳型はピストンの中空の内部を形成するため
   の鋳型の部分が最も低い方向を向くように方向付けられ
   ；前記溶融した金属は前記鋳型の上部から導入されてピ
   ストンの頂部を形成するための鋳型の部分と最初に遭遇
   することを特徴とする、特許請求の範囲第１３項から第
   １７項の何れか１項に記載の方法。 １９　スプルーゲートが前記ピストンの頂部を形成する
   ための鋳型の部分と連通して且つその中央に配置して形
   成され；前記溶融した金属は前記スプルーゲートをも実
   質的に充填するように導入されることを特徴とする、特
   許請求の範囲第１８項記載の方法。 ２０　前記溶融した金属は坩堝リザーバから、前記鋳型
   を充填し且つ前記スプルーゲートを実質的に充填するの
   に充分な溶融した金属を供給した後に選択的に閉じられ
   る前記坩堝リザーバ底部の開口を介して流動することを
   特徴とする、特許請求の範囲第１９項記載の方法。 ２１　端部領域における実質的に円形の形状と、該円形
   形状の端部領域の間の中間領域における実質的に矩形の
   形状を備えるようにして、ハウジング内に楕円形のボア
   孔部を形成するための方法であって、 前記円形の端部領域の半径よりも小さな切削半径を有す
   る回転可能なカッターを、前記円形の端部領域と前記矩
   形の中間領域とが合流する二つの位置の間にある前記端
   部領域内の弧状経路の周囲で移動するように取着し；及
   び 前記矩形の中間領域を形成するために、前記回転可能な
   カッターを前記円形の端部領域の間にある移動経路に沿
   って移動させることを特徴とする方法。 ２２　楕円形のボア孔部の連続的な壁面を形成するため
   に、前記回転可能なカッターは、各々の端部領域におけ
   る前記弧状経路及び端部領域の間の移動経路を通る連続
   的な経路に沿って移動されることを特徴とする、特許請
   求の範囲第２１項記載の方法。