JP2001032749A - 内燃機関のピストンリング配置構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】合口が存在しないピストンリングにおいてもブ
ローバイガスの発生を実質的に抑制しつつノッキングを
防止して、かつオイル消費量の悪化を招くことのない内
燃機関のピストンリング配置構造の提供。 【解決手段】合口のないピストンリング２において、燃
焼ガスの漏洩をコントロールしているサイドクリアラン
スはＣ＝２０〜１２０μｍに設定されている。このため
シリンダ１８の内周面１８ａとピストン２０の頂面との
コーナ部の燃焼圧力を適度に逃すことができる。このた
めコーナ部での燃焼圧力が異常に高まることが無く、ノ
ッキングの発生が抑制されるとともに、ブローバイガス
の増加は実質的に問題ない程度に抑えられる。しかもイ
ンナーリング６によりアウターリング４の突条８，１
０，１２は、シリンダ１８の内周面１８ａに対して十分
な押圧状態を維持するので、オイル消費量も十分に抑制
されて全く問題ない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のピスト
ンリング配置構造に関し、特に、合口が存在せずかつ弾
性変形により径が可変な第１リングと、前記第１リング
の内側に配置され前記第１リングを拡径方向に押圧する
第２リングとを、内燃機関のピストンの外周面に形成さ
れたリング溝内に配置した内燃機関のピストンリング配
置構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関のピストンリング、特にコンプ
レッションリングとして、１つの樹脂製のリングとステ
ィール製の合口のあるリングとを組み合わせたものを用
いている（特開平９−２８０３７３号公報）。このよう
に外側に存在するアウタリングに合口が存在せず弾性変
形によりシリンダボアの形状に柔軟に追随できるピスト
ンリングでは、ブローバイガスの発生を十分に抑えるこ
とができ、またオイルの消費量も十分に抑制できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したごとく前記ピ
ストンリングは極めて密閉性が高い。しかし、あまりに
密閉性が上がると、合口が必要なピストンリングをコン
プレッションリングに用いた場合には生じないような問
題点が発生することが判明した。

【０００４】すなわち、合口が存在しないピストンリン
グでは、ほぼ完全に燃焼ガスを漏れないようにすること
ができる。しかし、このようにすると爆発行程時に燃焼
に伴って燃焼中心側からの燃焼圧力を受けることで、燃
焼室の周縁部、特にシリンダ内周壁とピストン頂面とが
形成するコーナ部に燃焼圧力が集中する。このことによ
りコーナ部が顕著に高圧となる。このためコーナ部にて
異常燃焼が起こりノッキングを生じるおそれがある。

【０００５】合口のあるピストンリングの場合は、コー
ナ部の燃焼圧力は合口部分などから少し逃げるのでコー
ナ部に集中する燃焼圧力は適度に減衰されてノッキング
の可能性を低くしている。しかし、合口が存在しないピ
ストンリングではこのような効果は期待できない。

【０００６】ピストンリングをシリンダ内周面から離す
ことによりコーナ部から燃焼圧力を逃すことも考えられ
るが、シリンダ内周面との間にこのような微妙な距離を
維持してピストンリングを配置することは極めて困難で
あり現実的ではない。しかも、シリンダ内周面とピスト
ンリングが離れていると、オイル消費量が大きな問題と
なる。したがって、このような手法を採用することはで
きない。

【０００７】本発明は、アウタリング等において合口が
存在しないピストンリングにおいてもブローバイガスの
発生については実質的に抑制しつつノッキングを防止
し、かつオイル消費量の悪化を招くことのない内燃機関
のピストンリング配置構造の提供を目的とするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】以下、上記目的を達成す
るための手段およびその作用効果について記載する。請
求項１記載の内燃機関のピストンリング配置構造は、合
口が存在せずかつ弾性変形により径が可変な第１リング
と、前記第１リングの内側に配置され前記第１リングを
拡径方向に押圧する第２リングとを、内燃機関のピスト
ンの外周面に形成されたリング溝内に配置した内燃機関
のピストンリング配置構造であって、ピストンの軸方向
におけるピストンリング高さとリング溝高さとの差であ
るサイドクリアランスが、２０〜１２０μｍであること
を特徴とする。

【０００９】このように、アウタリング等の第１リング
に合口のないピストンリングにおいて、リング溝とのサ
イドクリアランスを２０〜１２０μｍとしている。サイ
ドクリアランスをこの範囲に設定すると、シリンダ内周
面とピストン頂面とのコーナ部の燃焼圧力は、前記サイ
ドクリアランス部分および第２リングの内周面側を介し
て、適度に逃すことができる。このため、ノッキングの
発生が抑制されるとともに、実質的にブローバイガスの
増加は問題ない程度に抑えられる。しかも、ピストンリ
ングの内で、第１リングは、第２リングによりシリンダ
内周面に対する十分な押圧状態が維持されるので、オイ
ル消費量も十分に抑制されて全く問題ない。

【００１０】なお、前記サイドクリアランスが、２０μ
ｍ未満では密閉性が必要以上に高まり、燃焼圧力を適度
に逃すことができないので、ノッキングを生じるおそれ
がある。また前記サイドクリアランスが、１２０μｍを
越える場合には、ピストンの上下動時に逆にこのサイド
クリアランスを介して燃焼ガスが多量に漏れ、ブローバ
イガスの増加を招いてしまう。

【００１１】請求項２記載の内燃機関のピストンリング
配置構造は、請求項１記載の構成に対して、前記ピスト
ンリングは、２番目のコンプレッションリングとして配
置されていることを特徴とする。

【００１２】このように２番目のコンプレッションリン
グとして配置されることにより、請求項１の作用効果を
生じさせるとともに、更に、１番目のコンプレッション
リングに比較して高温になりにくいので耐久性が向上す
る。

【００１３】請求項３記載の内燃機関のピストンリング
配置構造は、請求項１または２記載の構成に対して、前
記第２リングは、前記第１リングを支持し合口が存在す
るサポートリングと、該サポートリングを前記第１リン
グ方向に押圧するエキスパンダとを備え、前記サポート
リングにおいてサイドクリアランスが２０〜１２０μｍ
であることを特徴とする。

【００１４】このように、サポートリングのサイドクリ
アランスが２０〜１２０μｍであることにより、請求項
１または２の作用効果を顕著に生じさせることができ
る。通常、サポートリングは第１リングに比較してピス
トンの径方向での厚さが大きくされているので、このサ
ポートリングにてサイドクリアランスが２０〜１２０μ
ｍであることは、一層効果を顕著なものとする。

【００１５】請求項４記載の内燃機関のピストンリング
配置構造は、請求項３記載の構成に対して、前記第１リ
ングは樹脂製であり、前記サポートリングはスティール
製であることを特徴とする。

【００１６】このように第１リングが樹脂製でありサポ
ートリングがスティール製であることにより、ピストン
リング全体として合口を形成しない構成にできるばかり
でなく、その変形性の高さからシリンダボアの熱変形等
に対する追従性も高いので、燃焼室の密閉性が合口の存
在する金属製ピストンリングに比較して極めて高いもの
となる。このため、請求項３の作用効果が一層顕著であ
る。

【００１７】請求項５記載の内燃機関のピストンリング
配置構造は、請求項１〜４のいずれか記載の構成に対し
て、前記第１リングの内で、シリンダと摺動する外周面
には、全周にわたって切れ目のない少なくとも２本のリ
ング状突条が形成されていることを特徴とする。

【００１８】このように、リング状突条を複数設けるこ
とにより、ピストンの下降時には、各突条の下端縁で個
々にシリンダ内壁のオイルを掻き落とすことができる。
また、内燃機関の吸気行程やエンジンブレーキ時にシリ
ンダ内に負圧が発生するが、突条と突条との間の空間内
のガスにより、この負圧の影響が緩和されて、ピストン
リングとシリンダとの間からのオイルの吸い上げを抑制
できる。更に、ピストンリングより下側のオイルがピス
トンリングとシリンダとの間隙を介して燃焼室側に移動
しようとしても、突条と突条との間に一旦蓄積され、次
のピストン上昇時にピストンリングの下側に排出するこ
とができる。このためオイルが燃焼室に到達するのを抑
制することができる。

【００１９】このことからシリンダ内負圧によるオイル
の吸い上げを防止して、一層、オイル消費を改善するこ
とができる。請求項６記載の内燃機関のピストンリング
配置構造は、請求項１〜４のいずれか記載の構成に対し
て、前記第１リングの内で、シリンダと摺動する外周面
には、全周にわたって切れ目のない少なくとも１本のリ
ング状溝が形成されていることを特徴とする。

【００２０】このように、１本以上のリング状溝を設け
ることにより、ピストンの下降時には、ピストンリング
の下端縁とリング状溝の上端縁にて個々にシリンダ内壁
のオイルを掻き落とすことができる。また、内燃機関の
吸気行程やエンジンブレーキ時のシリンダ内負圧発生時
に、リング状溝内のガスにより、シリンダ内負圧の影響
が緩和されて、ピストンリングとシリンダとの間からの
オイルの吸い上げを抑制することができる。更に、ピス
トンリングより下側のオイルがピストンリングとシリン
ダとの間隙を介して燃焼室側に移動しようとしても、リ
ング状溝内に一旦蓄積され、次のピストン上昇時にピス
トンリングの下側に排出される。このためオイルが燃焼
室に到達するのを抑制することができる。

【００２１】このことからシリンダ内負圧によるオイル
の吸い上げを防止して、一層、オイル消費を改善するこ
とができる。請求項７記載の内燃機関のピストンリング
配置構造は、請求項１〜６のいずれか記載の構成に対し
て、前記サイドクリアランスが、４０〜１２０μｍであ
ることを特徴とする。

【００２２】このようにサイドクリアランスを４０〜１
２０μｍとすることにより、シリンダ内周面とピストン
頂面とのコーナ部の燃焼圧力を、サイドクリアランス部
分および第２リングの内周面側を介して、より的確に逃
すことができる。したがって、ノッキングの発生が的確
に抑制されるとともに、ブローバイガスの増加も問題な
い。

【００２３】

【発明の実施の形態】［実施の形態１］図１は、上述し
た発明が適用された内燃機関のピストンリング配置構造
を表す断面図である。

【００２４】ピストンリング２は、アウターリング４
（第１リングに相当する）とインナーリング６（第２リ
ングに相当する）とから構成されている。ここで、アウ
ターリング４は樹脂製であり、合口のないシームレスな
リングとして形成されている。樹脂としては例えば、ポ
リイミド等の比較的硬くて耐摩耗性のある樹脂が選択さ
れる。

【００２５】アウターリング４の内周面４ａは短円筒面
として全体が平滑に形成されているが、外周面４ｂ側に
は、３本の突条８，１０，１２がアウターリング４の全
周にわたって切れ目のないリング状に形成されている。
これら突条８〜１２の先端には短円筒状の外周面を形成
する先端面８ａ，１０ａ，１２ａが形成され、燃焼室側
の角部にはテーパー面８ｂ，１０ｂ，１２ｂが形成され
ている。

【００２６】なお、全周にわたって切れ目のないリング
状に形成された３本の突条８，１０，１２を有するアウ
ターリング４の外周面４ｂの形状は、全周にわたって切
れ目のない２本の断面三角形のリング状溝８ｃ，１０ｃ
が形成されている形状でもある。

【００２７】またインナーリング６は、アウターリング
４の内周面４ａに接触するサポートリング１４と、この
サポートリング１４の内側に配置されたコイルエキスパ
ンダ１６とから構成されている。サポートリング１４は
アウターリング４を内側から支持するためであり、コイ
ルエキスパンダ１６はサポートリング１４を介してアウ
ターリング４を外側に押圧するものである。

【００２８】サポートリング１４は、合口のあるスティ
ール製リングである。コイルエキスパンダ１６は断面矩
形あるいは断面丸のスチール線材１６ｂをコイル状に巻
いたものであり、この中にはスチールの芯材１６ａが貫
通しており、コイル状のスチール線材１６ｂは芯材１６
ａに沿って円形に曲げられている。

【００２９】ここで、サポートリング１４において、コ
イルエキスパンダ１６側には、コイルエキスパンダ１６
よりも内径の大きな半円形の溝１４ａが形成されてい
る。このためコイルエキスパンダ１６は溝１４ａの中心
部にて、サポートリング１４をアウターリング４側に押
圧している。そして、サポートリング１４を介してコイ
ルエキスパンダ１６にて外側へに押圧されたアウターリ
ング４は、３つの突条８〜１２の先端面８ａ〜１２ａに
てシリンダ１８の内周面１８ａに接触する。

【００３０】このような構成のピストンリング２は、ピ
ストン２０の外周面に形成されたリング溝２２内に配置
されて、コンプレッションリングとして用いられてい
る。このリング溝２２は、図２に示すごとく、ピストン
２０の頂面２０ａ側から２番目のリング溝である。すな
わち、ピストンリング２はセカンドリングとして用いら
れている。なお、頂面２０ａから１番目のリング溝２４
内にはトップリング２６が配置され、３番目のリング溝
２８にはオイルリング３０が配置されている。

【００３１】ここでトップリング２６は金属製であり、
合口を有するリング状に形成されている。また、オイル
リング３０は、図３の斜視図に示すごとく、一対のサイ
ドレール３２，３４と１つのエキスパンダ３６とから構
成されている。各サイドレール３２，３４は図４の斜視
図に示すごとく、一部に合口３２ａ，３４ａを形成した
金属製のリング状に形成されている。この２つの合口３
２ａ，３４ａは、オイルリング３０として組み合わされ
てリング溝２８に配置される際には、エキスパンダ３６
を間にして、１８０°の位相差（図４の配置状態）で配
置されている。また、エキスパンダ３６は、その内周側
に存在する環状に配列された突出部３６ａにより、これ
ら一対のサイドレール３２，３４をシリンダ１８側に付
勢している。このことにより、サイドレール３２，３４
の外周側がシリンダ１８の内周面１８ａに摺動状態で接
触して、クランク室側のオイルが燃焼室側に侵入するの
を阻止している。

【００３２】ここで、図１に示したごとく、２番目のリ
ング溝２２に配置されているピストンリング２におい
て、ピストン２０の軸方向におけるサポートリング１４
の高さｄ１は、２番目のリング溝２２の高さｄ２よりも
距離Ｃだけ小さく形成されている。この距離Ｃは２０〜
１２０μｍに設定されている。好ましくは距離Ｃは４０
〜１２０μｍに設定される。なお、アウターリング４に
ついてもサポートリング１４と同じ高さｄ１に形成され
ている。

【００３３】このため、燃焼室側からの燃焼ガスは、ピ
ストンリング２にてクランクケース側への漏洩が完全に
阻止されることはない。ピストン２０の上下動時には、
距離Ｃのサイドクリアランスと２番目のリング溝２２の
内側の空間２２ａを利用してわずかに燃焼ガスの漏洩を
許している。そして、この距離Ｃのサイドクリアランス
により燃焼ガスの漏洩が好適にコントロールされてい
る。

【００３４】以上説明した本実施の形態１によれば、以
下の効果が得られる。 （イ）．前述したごとく全体として合口のないピストン
リング２において、燃焼ガスの漏洩をコントロールして
いる前記サイドクリアランスは、２０〜１２０μｍに設
定されている。サイドクリアランスをこの範囲に設定す
ると、シリンダ１８の内周面１８ａとピストン２０の頂
面２０ａとのコーナ部４０（図２）の燃焼圧力を、前記
サイドクリアランスおよびリング溝２２の内側の空間２
２ａを介して、適度に逃すことができる。

【００３５】このため、合口のないピストンリング２を
用いてもコーナ部４０での燃焼圧力が異常に高まること
が無く、ノッキングの発生が抑制されるとともに、ブロ
ーバイガスの増加は、実質的に問題ない程度に抑えられ
る。しかも、ピストンリング２の内で、アウターリング
４は、インナーリング６によりシリンダ１８の内周面１
８ａに対して十分な押圧状態を維持するので、オイル消
費量も十分に抑制されて全く問題ない。

【００３６】（ロ）．特に、サポートリング１４におい
ては、アウターリング４に比較してピストン２０の径方
向での厚さが大きくされているとともに、このサポート
リング１４にてサイドクリアランスが２０〜１２０μｍ
に設定されている。このため、ブローバイガスの発生に
ついては実質的に抑制しつつ、コーナ部４０の燃焼圧力
については適度に逃すことができ、かつオイル消費量の
悪化を招くことのないという効果が顕著である。

【００３７】（ハ）．なお、サポートリング１４にてサ
イドクリアランスを４０〜１２０μｍに設定すれば、前
記（イ）および（ロ）の効果が特に顕著である。 （ニ）．アウターリング４において、シリンダ１８の内
周面１８ａと摺動する外周側には、３本の突条８，１
０，１２が全周に切れ目無くリング状に形成されてい
る。このような複数の突条８，１０，１２を設けること
により、ピストン２０の下降時には、各突条８，１０，
１２の下端縁にて個々にシリンダ１８の内周面１８ａの
オイルを掻き落とすことができる。また、内燃機関の吸
気行程やエンジンブレーキ時にシリンダ１８内に負圧が
発生する際に、突条８と突条１０との間の空間内あるい
は突条１０と突条１２との間の空間内のガスにより、こ
の負圧の影響が緩和されて、アウターリング４とシリン
ダ１８の内周面１８ａとの間からのオイルの吸い上げを
抑制できる。

【００３８】更に、アウターリング４より下側のオイル
がアウターリング４とシリンダ１８の内周面１８ａとの
間隙を介して燃焼室側に移動しようとしても、突条８と
突条１０との間の空間内あるいは突条１０と突条１２と
の間の空間内に一旦蓄積され、次のピストン２０の上昇
時にアウターリング４の下側に排出することができる。
すなわち２本の断面三角形のリング状溝８ｃ，１０ｃが
ラビリンスのごとくの作用を果たすことで、オイルが燃
焼室に到達するのを抑制することができる。

【００３９】このことからシリンダ１８内の負圧による
オイルの吸い上げを防止して、一層、オイル消費を改善
することができる。なお、アウターリング４の突条８〜
１２の形状、およびこれら突条８〜１２間に存在する断
面三角形のリング状溝８ｃ，１０ｃの断面形状について
は次のようにしても良い。すなわち、図５の拡大断面形
状説明図に示すごとく、テーパー面８ｂ〜１２ｂの角度
α１，α２，α３については、例えば９０°未満とする
と、オイル戻しが一層減少できる点から好ましい。ま
た、テーパー面１０ｂ，１２ｂと対向する側の面８ｄ，
１０ｄおよびテーパー面８ｂとは反対側の面１２ｄの角
度β１，β２，β３については、例えば９０°以下とす
るとオイルの掻き落とし性が一層高まる点から好まし
い。

【００４０】（ホ）．ピストンリング２は２番目のコン
プレッションリングとして配置されている。このことに
より１番目のコンプレッションリングであるトップリン
グ２６と比較して高温になりにくいので耐久性が向上す
る。

【００４１】［実施の形態２］本実施の形態２では、図
６（図１に対応する断面図）に示すごとく、ピストンリ
ング１０２におけるアウターリング１０４の形状が前記
実施の形態１のピストンリング２とは異なる。他の構成
は基本的に前記実施の形態１と同じである。したがっ
て、２番目のリング溝１２２に配置されているピストン
リング１０２においては、ピストン１２０の軸方向にお
けるサポートリング１１４の高さｄ１１は、２番目のリ
ング溝１２２の高さｄ１２よりも距離Ｃ１だけ小さく形
成されている。この距離Ｃ１は２０〜１２０μｍに設定
されている。好ましくは距離Ｃ１は４０〜１２０μｍに
設定される。アウターリング１０４についてもサポート
リング１１４と同じ高さｄ１１に形成されている。

【００４２】したがって、燃焼室側からの燃焼ガスは、
ピストンリング１０２にてクランクケース側への漏洩が
完全に阻止されることはない。ピストン１２０の上下動
時には、距離Ｃ１のサイドクリアランスと２番目のリン
グ溝１２２の内側の空間１２２ａを利用してわずかに燃
焼ガスの漏洩を許している。そして、この距離Ｃ１のサ
イドクリアランスにより燃焼ガスの漏洩が好適にコント
ロールされている。

【００４３】ここで、アウターリング１０４の内周面１
０４ａは短円筒面として全体が平滑に形成されている
が、外周面１０４ｂ側には、４本の突条１０８，１０
９，１１０，１１１がアウターリング１０４の全周にわ
たって切れ目のないリング状に形成されている。これら
突条１０８〜１１１の先端には短円筒状の外周面を形成
する先端面１０８ａ，１０９ａ，１１０ａ，１１１ａが
形成され、燃焼室側の角部にはテーパー面１０８ｂ，１
０９ｂ，１１０ｂ，１１１ｂが形成されている。

【００４４】なお、全周にわたって切れ目のないリング
状に形成された４本の突条１０８〜１１１を有するアウ
ターリング１０４の外周面１０４ｂの形状は、全周にわ
たって切れ目のない３本の断面三角形のリング状溝１０
８ｃ，１０９ｃ，１１０ｃが形成されている形状でもあ
る。

【００４５】サポートリング１１４を介してコイルエキ
スパンダ１１６にて外側へに押圧されたアウターリング
１０４は、４つの突条１０８〜１１１の先端面１０８ａ
〜１１１ａにてシリンダ１１８の内周面１１８ａに接触
する。このことにより、ピストンリング１０２は、前記
実施の形態１と同様に、ピストン１２０の頂面側から２
番目のリング溝２２に配置されて、コンプレッションリ
ングとして作用する。

【００４６】以上説明した本実施の形態２によれば、以
下の効果が得られる。 （イ）．前記実施の形態１の（イ）〜（ハ）、（ホ）の
効果を生じる。 （ロ）．更に、アウターリング１０４において、シリン
ダ１１８の内周面１１８ａと摺動する外周面１０４ｂ側
には、４本の突条１０８〜１１１が全周に切れ目なくリ
ング状に形成されているので、前記実施の形態１の
（ニ）の効果が更に顕著に現れる。

【００４７】［その他の実施の形態］ ・前記実施の形態１，２においては、アウターリング
４，１０４はサポートリング１４，１１４と同じ高さで
ある必要はない。上述したごとく、サポートリング１
４，１１４はアウターリング４，１０４に比較してピス
トン２０，１２０の径方向での厚さが大きくされている
ので、燃焼圧力への影響についてはサポートリング１
４，１１４のサイドクリアランスによる影響が強い。し
たがって、アウターリング４，１０４におけるサイドク
リアランスが、サポートリング１４，１１４のサイドク
リアランスより小さくても大きくても問題となるような
影響はない。しかし、アウターリング４，１０４側のサ
イドクリアランスがサポートリング１４，１１４側のサ
イドクリアランス以上であれば、アウターリング４，１
０４にはシリンダ１８，１１８の内周面１８ａ，１１８
ａに対する密着性の調整を担わせ、サポートリング１
４，１１４には燃焼圧力の調整を担わせるという設計上
の役割分担から好ましい。

【００４８】・前記実施の形態１，２においては、サポ
ートリング１４，１１４は合口のあるスティール製リン
グであったが、他の材質からなるリングであっても良
い。 ・前記実施の形態１におけるアウターリング４の突条８
〜１２は３本（リング状溝８ｃ，１０ｃは２本）であ
り、前記実施の形態２におけるアウターリング１０４の
突条１０８〜１１１は４本（リング状溝１０８ｃ〜１１
０ｃは３本）であったが、アウターリングの突条は２本
（リング状溝は１本）でも良く、オイルの掻き落とし効
果とオイル吸い上げ防止効果とを向上させることができ
る。

【００４９】また、アウターリングの突条は５本（リン
グ状溝は４本）以上でも良く、オイルの掻き落とし効果
とオイル吸い上げ防止効果とを向上させることができ
る。以上、本発明の実施の形態について説明したが、本
発明の実施の形態には、次のような形態を含むものであ
ることを付記しておく。

【００５０】（１）．前記第１リングにおけるサイドク
リアランスは、前記サポートリングにおけるサイドクリ
アランス以上であることを特徴とする請求項３または４
記載の内燃機関のピストンリング配置構造。

【００５１】

【発明の効果】請求項１記載の内燃機関のピストンリン
グ配置構造においては、合口のないピストンリングに対
して、リング溝とのサイドクリアランスを２０〜１２０
μｍとしている。サイドクリアランスをこの範囲に設定
すると、シリンダ内周面とピストン頂面とのコーナ部の
燃焼圧力は、前記サイドクリアランス部分および第２リ
ングの内周面側を介して、適度に逃すことができる。こ
のため、ノッキングの発生が抑制されるとともに、実質
的にブローバイガスの増加は問題ない程度に抑えられ
る。しかも、ピストンリングの内で、第１リングは、第
２リングによりシリンダ内周面に対する十分な押圧状態
が維持されるので、オイル消費量も十分に抑制されて全
く問題ない。

【００５２】請求項２記載の内燃機関のピストンリング
配置構造においては、請求項１記載の構成に対して、前
記ピストンリングは、２番目のコンプレッションリング
として配置されている。このように２番目のコンプレッ
ションリングとして配置されることにより、請求項１の
作用効果を生じさせるとともに、更に、１番目のコンプ
レッションリングに比較して高温になりにくいので耐久
性が向上する。

【００５３】請求項３記載の内燃機関のピストンリング
配置構造においては、請求項１または２記載の構成に対
して、前記第２リングは、前記第１リングを支持し合口
が存在するサポートリングと、該サポートリングを前記
第１リング方向に押圧するエキスパンダとを備え、前記
サポートリングにおいてサイドクリアランスが２０〜１
２０μｍであることとしている。このように、サポート
リングのサイドクリアランスが２０〜１２０μｍである
ことにより、請求項１または２の効果を顕著に生じさせ
ることができる。通常、サポートリングは第１リングに
比較してピストンの径方向での厚さが大きくされている
ので、このサポートリングにてサイドクリアランスが２
０〜１２０μｍであることは、一層効果を顕著なものと
する。

【００５４】請求項４記載の内燃機関のピストンリング
配置構造においては、請求項３記載の構成に対して、前
記第１リングは樹脂製であり、前記サポートリングはス
ティール製である。このように第１リングが樹脂製であ
りサポートリングがスティール製であることにより、ピ
ストンリング全体として合口を形成しない構成にできる
ばかりでなく、その変形性の高さからシリンダボアの熱
変形等に対する追従性も高いので、燃焼室の密閉性が合
口の存在する金属製ピストンリングに比較して極めて高
いものとなる。このため、請求項３の効果が一層顕著で
ある。

【００５５】請求項５記載の内燃機関のピストンリング
配置構造においては、請求項１〜４のいずれか記載の構
成に対して、前記第１リングの内で、シリンダと摺動す
る外周面には、全周にわたって切れ目のない少なくとも
２本のリング状突条が形成されている。このように、リ
ング状突条を複数設けることにより、ピストンの下降時
には、各突条の下端縁にて個々にシリンダ内壁のオイル
を掻き落とすことができる。また、内燃機関の吸気行程
やエンジンブレーキ時にシリンダ内に負圧が発生する
が、突条と突条との間の空間内のガスにより、この負圧
の影響が緩和されて、ピストンリングとシリンダとの間
からのオイルの吸い上げを抑制できる。更に、ピストン
リングより下側のオイルがピストンリングとシリンダと
の間隙を介して燃焼室側に移動しようとしても、突条と
突条との間に一旦蓄積され、次のピストン上昇時にピス
トンリングの下側に排出することができる。このためオ
イルが燃焼室に到達するのを抑制することができる。こ
のことからシリンダ内負圧によるオイルの吸い上げを防
止して、一層、オイル消費を改善することができる。

【００５６】請求項６記載の内燃機関のピストンリング
配置構造においては、請求項１〜４のいずれか記載の構
成に対して、前記第１リングの内で、シリンダと摺動す
る外周面には、全周にわたって切れ目のない少なくとも
１本のリング状溝が形成されている。このように、１本
以上のリング状溝を設けることにより、ピストンの下降
時には、ピストンリングの下端縁とリング状溝の上端縁
にて個々にシリンダ内壁のオイルを掻き落とすことがで
きる。また、内燃機関の吸気行程やエンジンブレーキ時
のシリンダ内負圧発生の際に、リング状溝内のガスによ
り、シリンダ内負圧の影響が緩和されて、ピストンリン
グとシリンダとの間からのオイルの吸い上げを抑制する
ことができる。更に、ピストンリングより下側のオイル
がピストンリングとシリンダとの間隙を介して燃焼室側
に移動しようとしても、リング状溝内に一旦蓄積され、
次のピストン上昇時にピストンリングの下側に排出され
る。このためオイルが燃焼室に到達するのを抑制するこ
とができる。このことからシリンダ内負圧によるオイル
の吸い上げを防止して、一層、オイル消費を改善するこ
とができる。

【００５７】請求項７記載の内燃機関のピストンリング
配置構造においては、請求項１〜６のいずれか記載の構
成に対して、前記サイドクリアランスが、４０〜１２０
μｍである。このようにサイドクリアランスを４０〜１
２０μｍとすることにより、シリンダ内周面とピストン
頂面とのコーナ部の燃焼圧力を、サイドクリアランス部
分および第２リングの内周面側を介して、より的確に逃
すことができる。したがって、ノッキングの発生が的確
に抑制されるとともに、ブローバイガスの増加も問題な
い。しかも、ピストンリングの内で、第１リングは、第
２リングによりシリンダ内周面に対して、より適切な押
圧状態が維持される。このため、オイル消費量も的確に
抑制される。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１としての内燃機関のピストンリン
グ配置構造を表す断面図。

【図２】実施の形態１におけるピストンリング配置説明
図。

【図３】実施の形態１におけるオイルリングの構成を示
す斜視図。

【図４】実施の形態１におけるオイルリングに用いられ
るサイドレールの構成を示す斜視図。

【図５】実施の形態１におけるアウターリングの突条お
よびリング状溝の断面形状説明図。

【図６】実施の形態２としての内燃機関のピストンリン
グ配置構造を表す断面図。

【符号の説明】

２…ピストンリング、４…アウターリング、４ａ…内周
面、４ｂ…外周面、６…インナーリング、８，１０，１
２…突条、８ａ，１０ａ，１２ａ… 先端面、８ｂ，１
０ｂ，１２ｂ…テーパー面、８ｃ，１０ｃ…リング状
溝、１２…突条、１４…サポートリング、１４ａ…溝、
１６…コイルエキスパンダ、１６ａ…芯材、１６ｂ…ス
チール線材、１８…シリンダ、１８ａ…内周面、２０…
ピストン、２０ａ…頂面２２…２番目のリング溝、２２
ａ…空間、２４…１番目のリング溝、２６…トップリン
グ２８…３番目のリング溝、３０…オイルリング、３
２，３４…サイドレール、３２ａ，３４ａ…合口、３６
…エキスパンダ、３６ａ…突出部、４０…コーナ部１０
２…ピストンリング、１０４…アウターリング、１０４
ａ…内周面、１０４ｂ…外周面、１０８，１０９，１１
０，１１１…突条、１０８ａ，１０９ａ，１１０ａ，１
１１ａ…先端面、１０８ｂ，１０９ｂ，１１０ｂ，１１
１ｂ…テーパー面、１０８ｃ，１０９ｃ，１１０ｃ…リ
ング状溝、１１４…サポートリング１１６…コイルエキ
スパンダ、１１８…シリンダ、１１８ａ…内周面、１２
０…ピストン、１２２…２番目のリング溝、１２２ａ…
空間。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 道生 東京都中央区八重洲１丁目９番９号 帝国 ピストンリング 株式会社内 Ｆターム(参考） 3J044 AA05 AA12 BC07 CB06 CB24 CB30 DA09

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】合口が存在せずかつ弾性変形により径が可
   変な第１リングと、前記第１リングの内側に配置され前
   記第１リングを拡径方向に押圧する第２リングとを、内
   燃機関のピストンの外周面に形成されたリング溝内に配
   置した内燃機関のピストンリング配置構造であって、 ピストンの軸方向におけるピストンリング高さとリング
   溝高さとの差であるサイドクリアランスが、２０〜１２
   ０μｍであることを特徴とする内燃機関のピストンリン
   グ配置構造。
2. 【請求項２】前記ピストンリングは、２番目のコンプレ
   ッションリングとして配置されていることを特徴とする
   請求項１記載の内燃機関のピストンリング配置構造。
3. 【請求項３】前記第２リングは、前記第１リングを支持
   し合口が存在するサポートリングと、該サポートリング
   を前記第１リング方向に押圧するエキスパンダとを備
   え、前記サポートリングにおいてサイドクリアランスが
   ２０〜１２０μｍであることを特徴とする請求項１また
   は２記載の内燃機関のピストンリング配置構造。
4. 【請求項４】前記第１リングは樹脂製であり、前記サポ
   ートリングはスティール製であることを特徴とする請求
   項３記載の内燃機関のピストンリング配置構造。
5. 【請求項５】前記第１リングの内で、シリンダと摺動す
   る外周面には、全周にわたって切れ目のない少なくとも
   ２本のリング状突条が形成されていることを特徴とする
   請求項１〜４のいずれか記載の内燃機関のピストンリン
   グ配置構造。
6. 【請求項６】前記第１リングの内で、シリンダと摺動す
   る外周面には、全周にわたって切れ目のない少なくとも
   １本のリング状溝が形成されていることを特徴とする請
   求項１〜４のいずれか記載の内燃機関のピストンリング
   配置構造。
7. 【請求項７】前記サイドクリアランスが、４０〜１２０
   μｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか記
   載の内燃機関のピストンリング配置構造。