JP2001214805A - Piston - Google Patents

Piston

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JP2001214805A
JP2001214805A JP2000024710A JP2000024710A JP2001214805A JP 2001214805 A JP2001214805 A JP 2001214805A JP 2000024710 A JP2000024710 A JP 2000024710A JP 2000024710 A JP2000024710 A JP 2000024710A JP 2001214805 A JP2001214805 A JP 2001214805A
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top ring
piston
ring
land
oil
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JP2000024710A
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Japanese (ja)
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Yukio Tateishi
幸男 立石
Sakyo Shiromizu
佐京 白水
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Nippon Piston Ring Co Ltd
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Nippon Piston Ring Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piston capable of suppressing oil consumption and blow-by gas, and reducing coagulation which a pressure ring holds by itself and a sudden rise of blow-by gas amount caused by fluttering under light load high rotation. SOLUTION: A straight abutment is used for a top ring 22, and an annular groove 34 having a wedge cross section which is diametrically increased in the size thereof near the top ring groove and downwardly decreased in a size is formed in a second land 31 under a top land groove. The straight abutment positively releases combustion gas in a high pressure side to a low pressure side, so that oil stored in the second land 31 is descended to return to an oil pan. Consequently, a piston capable of reducing both of oil consumption and blow-by gas can be obtained. Coagulation or a sudden rise of the blow-by gas can be prevented by using the straight abutment for the top ring 22.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用ピスト
ンに関し、特にトップリング溝下のランドに改良を加え
たピストンに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piston for an internal combustion engine, and more particularly to a piston having an improved land under a top ring groove.

【0002】[0002]

【従来の技術】内燃機関のピストンは、その外周面にト
ップリングおよびセカンドリングの二本の圧力リングを
装着し、この圧力リングの下方にオイルリングを装着し
た三本リング構成によって、燃焼室の気密性とオイルの
燃焼室への漏れを防いでいる。最近、エンジンの小型化
のために、あるいはフリクションロスを小さくするため
に、一本の圧力リングおよび一本のオイルリングからな
る二本リング構成のピストンが増えてきている。
2. Description of the Related Art A piston of an internal combustion engine is provided with two pressure rings, a top ring and a second ring, on its outer peripheral surface, and an oil ring is mounted below the pressure ring. It is airtight and prevents oil from leaking into the combustion chamber. 2. Description of the Related Art Recently, pistons having a two-ring configuration including one pressure ring and one oil ring have been increasing in order to reduce the size of an engine or reduce friction loss.

【0003】一般に、二本リング構成のピストンにおい
ては、燃焼室へのオイルの上がり(オイル消費)と、燃
焼ガスの吹き抜け(ブローバイガス)とを抑えるのが難
しくなる。また、更なるフリクションの低減を図るため
には各リングの張力を下げなければならず、オイル消費
量を低減するのが一層厳しくなる。このような二本リン
グ構成のピストンにあっても、オイル消費量およびブロ
ーバイガスを低減することができるピストンとして、図
7に示すようなトップリング1のシール性を高めた往復
動内燃機関用ピストンが知られている(実公平1−22
916号公報参照)。この往復動内燃機関用ピストン
は、トップリング1にいわゆるダブルラップ合口構造を
用いている。ダブルラップ合口構造は、図8に示すよう
に、一方の合口端部の外周面2と燃焼室側に面する側に
寄った隅部に、該側面3と外周面2および合口隅部とに
開放された凹部4を有し、他方の合口端部には前記凹部
4に収容されて着座する凸部5を有する構造になってい
る。
Generally, in a piston having a two-ring configuration, it is difficult to suppress the rise of oil into the combustion chamber (oil consumption) and the blow-by of combustion gas (blow-by gas). Further, in order to further reduce the friction, it is necessary to reduce the tension of each ring, and it becomes more severe to reduce the oil consumption. Even in such a two-ring piston, a piston for a reciprocating internal combustion engine in which the sealing performance of the top ring 1 is improved as shown in FIG. 7 as a piston capable of reducing oil consumption and blow-by gas. Is known (actually fair 1-22
No. 916). This piston for a reciprocating internal combustion engine uses a so-called double wrap abutment structure for the top ring 1. As shown in FIG. 8, the double wrap abutment structure includes an outer peripheral surface 2 at one end of the abutment and a corner near the side facing the combustion chamber side, the side surface 3 and the outer peripheral surface 2 and the abutment corner. It has a concave portion 4 which is open, and has a structure having a convex portion 5 which is accommodated and seated in the concave portion 4 at the other end of the mouth.

【0004】図7に示すように、高圧側の燃焼室からの
燃焼ガスは、リング溝上側壁面6とトップリング1の上
側面1aとの間の隙間7を通過してトップリング1の背
後空間に流入し、また合口部間隙8に流入するが、低圧
側に面するトップリング1の下側面1bがリング溝の下
側壁面9に密着し、かつ、もともとトップリング1は外
側に張力を持っていてシリンダ10に密着しているの
で、高圧側の燃焼ガスが低圧側に流入することが抑制さ
れる。
As shown in FIG. 7, the combustion gas from the combustion chamber on the high pressure side passes through a gap 7 between the upper wall surface 6a of the ring groove and the upper side surface 1a of the top ring 1, and a space behind the top ring 1. Flows into the gap 8, but the lower surface 1 b of the top ring 1 facing the low pressure side is in close contact with the lower wall surface 9 of the ring groove, and the top ring 1 originally has tension outward. As a result, the combustion gas on the high pressure side is suppressed from flowing into the low pressure side.

【0005】また、燃焼室へのオイルの上がりを防止す
るピストンとして、図9に示すようなハイトップリング
ピストンが知られている(実用新案登録第257974
0号公報参照)。このハイトップリングピストンは、ピ
ストン11のセカンドランド12の形状を工夫し、トッ
プリング溝13近くで径方向に寸法大にして下方にいく
に従いその寸法を小にする断面略くさび状の環状溝を形
成している。ピストン11に沿って上方に向かって流れ
てくるオイルは、この環状溝に溜まる。すなわち、オイ
ルは、環状溝の直線状傾斜14に沿って溝底へ向かい、
そこで径方向の溝底壁15に行く手を阻まれ、上方にい
きにくくなる。一方、トップリング16から漏れた燃焼
ガスが上方から吹き抜けたときに、その直線状の傾斜し
た壁に沿った燃焼ガスの流れによってセカンドランド1
2に溜めたオイルが下方に降り、オイルパンに戻る。
A high-top ring piston as shown in FIG. 9 is known as a piston for preventing oil from rising into the combustion chamber (utility model registration No. 257974).
No. 0). This high top ring piston is devised by modifying the shape of the second land 12 of the piston 11, forming a substantially wedge-shaped annular groove having a cross-section that increases in size in the radial direction near the top ring groove 13 and decreases in size as going downward. Has formed. Oil flowing upward along the piston 11 accumulates in the annular groove. That is, the oil goes to the groove bottom along the linear slope 14 of the annular groove,
Therefore, a hand going to the groove bottom wall 15 in the radial direction is blocked, and it is difficult to move upward. On the other hand, when the combustion gas leaking from the top ring 16 blows from above, the second land 1 is caused by the flow of the combustion gas along the linearly inclined wall.
The oil stored in 2 falls down and returns to the oil pan.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
往復動内燃機関用ピストンにあっては、トップリング1
にダブルラップ合口を用いているので、シール性を高め
ることはできるが、合口部、特に凸部5の強度の問題か
ら圧力リングの厚さを薄くすることができず、それに伴
いトップリング1自身の重量を軽くすることができず、
軽負荷運転時に高速回転側においてフラッタリング、す
なわちトップリング1のバタツキを起こしてしまい、こ
の結果、ブローバイガスが増えてしまうという問題があ
る。また、重さが原因でトップリング1がピストンと凝
着してしまうという難点も抱えていた。さらに、トップ
リング1にダブルラップの合口を形成するのは加工が困
難であるという問題もあった。
However, in a conventional piston for a reciprocating internal combustion engine, the top ring 1
Since the double wrap joint is used, the sealing performance can be improved, but the thickness of the pressure ring cannot be reduced due to the problem of the strength of the joint, particularly the convex portion 5, and the top ring 1 itself Can not reduce the weight of
During light-load operation, fluttering occurs on the high-speed rotation side, that is, flapping of the top ring 1 occurs. As a result, there is a problem that blow-by gas increases. In addition, there was a problem that the top ring 1 adhered to the piston due to the weight. Further, there is a problem that forming a joint of a double wrap on the top ring 1 is difficult to process.

【0007】そこで、本発明は、オイル消費量およびブ
ローバイガスを抑えることができ、しかも圧力リング自
身が抱えていた凝着や、軽負荷高回転時のフラッタリン
グによるブローバイガス量の急増を低減できるピストン
を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention can suppress the oil consumption and the blow-by gas, and can also reduce the adhesion of the pressure ring itself and the sudden increase in the blow-by gas amount due to the fluttering at the time of light load and high rotation. It is intended to provide a piston.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】以下、本発明について説
明する。上記課題を解決するために、本発明者は、鋭意
研究を重ねた。その結果、従来、オイル消費量およびブ
ローバイガスを低減するために、トップリングにダブル
ラップ合口を用いてシール性を重視していたが、オイル
消費量を低減するためには、むしろトップリングの合口
を開いて高圧側の燃焼室から積極的に燃焼ガスを低圧側
に逃がし、ランドにたまったオイルを燃焼ガスによって
オイルパンに戻した方が良いことを知見した。具体的に
は、本発明は、トップリングにストレート合口を用い、
トップランド溝下のランドに、トップリング溝近くで径
方向に寸法大にして下方にいくに従いその寸法を小にす
る断面略くさび状の環状溝を形成したことを特徴とする
ピストンにより、上述した課題を解決した。ここで、ス
トレート合口とは、圧力リングの両方の合口部をリング
の周方向と直交する方向に切断したままの合口をいい、
両方の合口端面が平面形状となる。また、ランドとは、
2本構成のリングの場合、トップリングとオイルリング
間のピストンと、シリンダーとに挟まれた隙間(セカン
ドランド)をいい、3本構成のリングの場合、トップリ
ングとセカンドリング間のピストンと、シリンダーとに
挟まれた隙間(セカンドランド)、および/または、セ
カンドリングとオイルリング間のピストンと、シリンダ
ーとに挟まれた隙間(サードランド)をいう。
Hereinafter, the present invention will be described. In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted intensive studies. As a result, conventionally, in order to reduce oil consumption and blow-by gas, a double wrap abutment was used for the top ring to emphasize the sealing performance. However, to reduce oil consumption, the top ring abutment was rather used. It was found that it was better to open the oil tank and actively release the combustion gas from the combustion chamber on the high pressure side to the low pressure side, and return the oil accumulated on the land to the oil pan with the combustion gas. Specifically, the present invention uses a straight abutment for the top ring,
The above-mentioned piston is characterized in that an annular groove having a substantially wedge-shaped cross section is formed in the land under the top land groove, and the dimension is increased in the radial direction near the top ring groove and the size is reduced as going downward. Solved the problem. Here, the straight abutment refers to an abutment where both abutments of the pressure ring are cut in a direction orthogonal to the circumferential direction of the ring,
Both abutment end faces have a planar shape. The land is
In the case of a ring having two parts, a gap (second land) between the piston and the cylinder between the top ring and the oil ring. In the case of a ring having three parts, a piston between the top ring and the second ring, It refers to a gap (second land) sandwiched between the cylinder and / or a gap (third land) sandwiched between the cylinder and the piston between the second ring and the oil ring.

【0009】この発明によれば、ランドにオイルを貯蔵
する体積を確保することができる。ストレート合口は、
高圧側の燃焼ガスを低圧側に積極的に逃がすので、スト
レート合口を通過し、くさび状の傾斜した壁に沿った燃
焼ガスの流れによって、ランドに貯蔵されたオイルが下
方に降り、オイルパンに戻る。また、ランドに体積を持
たせることによって、トップリングの挙動も良くするこ
とができる。この結果、オイル消費量低減、ブローバイ
ガスの低減を両立できるピストンが得られる。さらに、
トップリングにストレート合口を用いることで、トップ
リングの厚さを薄くすることができ、それに伴いトップ
リング自身の重量を軽くすることができ、トップリング
とピストンとの凝着や、軽負荷高回転時のフラッタリン
グによるブローバイガスの急増も防止できる。
According to the present invention, it is possible to secure a volume for storing oil in the land. Straight joints
As the high-pressure side combustion gas is actively released to the low-pressure side, the oil stored in the land descends downward by the flow of the combustion gas along the straight wedge and along the wedge-shaped inclined wall, and the oil pan Return. In addition, by giving the land a volume, the behavior of the top ring can be improved. As a result, it is possible to obtain a piston that can reduce both oil consumption and blow-by gas. further,
By using a straight abutment for the top ring, the thickness of the top ring can be reduced, and accordingly the weight of the top ring itself can be reduced. A sudden increase in blow-by gas due to fluttering at the time can also be prevented.

【0010】また、本発明は、トップリングにストレー
ト合口を用い、トップリング溝下のランドに、ピストン
が階段状になるように、オイルリンングに近づくにつれ
径が大きくなる環状の溝を形成したことを特徴とするピ
ストンにより、上述した課題を解決した。
According to the present invention, an annular groove is formed in the land below the top ring groove so that the diameter of the piston becomes larger as approaching the oil ring, so that the piston has a stepped shape. The above-mentioned problem has been solved by a piston characterized in that.

【0011】オイル消費量を低減するためには、ランド
のオイルを貯蔵できる体積をなるべく大きくすることも
重要な要素である。本発明によれば、ランドにピストン
が階段状になるようにオイルリンングに近づくにつれ径
が大きくなる環状の溝を形成したので、くさび状の環状
溝と同様な形状効果が得られ、しかもくさび状の環状溝
よりもオイルを溜める容積を増やすことができる。
In order to reduce oil consumption, it is also an important factor to increase the volume of land that can store oil as much as possible. According to the present invention, an annular groove is formed on the land so that the diameter increases as the piston approaches the oil ring so that the piston has a step-like shape. Therefore, the same shape effect as that of the wedge-shaped annular groove can be obtained, and the wedge can be obtained. The volume for storing oil can be increased more than the annular groove.

【0012】さらに、本発明は、圧力リングを一本の前
記トップリングのみから構成することを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that the pressure ring is constituted by only one top ring.

【0013】一本の圧力リングおよび一本のオイルリン
グからなるいわゆる二本構成のリングに本発明を適用す
ると、低フリクション、オイル消費量低減、ブローバイ
ガスの低減の三つを並立することができる。
When the present invention is applied to a so-called two-piece ring composed of one pressure ring and one oil ring, three of low friction, reduced oil consumption, and reduced blow-by gas can be made parallel. .

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1の実施形態
におけるピストン29を示す。このピストン29は、ト
ップランド21近くに位置する一本の圧力リングとして
のトップリング22と、その下段に位置する一本のオイ
ルリング23とを有する。
FIG. 1 shows a piston 29 according to a first embodiment of the present invention. The piston 29 includes a top ring 22 as one pressure ring located near the top land 21 and one oil ring 23 located below the top ring 22.

【0015】図2は、トップリング22のストレート合
口を示す斜視図である。この図に示すように、トップリ
ング22の一部は切断され、ストレート合口が形成され
る。ストレート合口とは、トップリング22の両方の合
口端部24,24がトップリング22の周方向と直交す
る方向に切断したままになっているものをいう。すなわ
ち、両方の合口端面25,25は、ダブルラップ合口の
ように凹凸を有することなく、平面形状となっている。
ダブルラップ合口のトップリングの場合、凹凸を形成し
なければならないのでその製造に困難が伴なうが、スト
レート合口のトップリング22の場合、トップリング2
2を切断したままで良いのでその製造が極めて容易にな
る。
FIG. 2 is a perspective view showing a straight joint of the top ring 22. As shown in FIG. As shown in this figure, a part of the top ring 22 is cut to form a straight abutment. The straight abutment refers to a state in which both abutment ends 24 of the top ring 22 are cut in a direction orthogonal to the circumferential direction of the top ring 22. That is, both the abutment end faces 25, 25 have a planar shape without unevenness unlike the double wrap abutment.
In the case of a double wrap apex top ring, it is difficult to manufacture the top ring because irregularities must be formed.
2 can be kept cut, so that its manufacture becomes extremely easy.

【0016】図3は、トップリング22をピストン29
に装着した状態のストレート合口を示す。両方の合口端
部24,24の間には、トップリング22の熱膨張を考
慮して僅かな隙間25が開けられる。図1および図3に
示すように、高圧側の燃焼室からの燃焼ガスは、隙間2
5を通過して低圧側に流入する。また、燃焼ガスは、リ
ング溝上側壁面26とトップリング22の上側面との間
の隙間27を通過してトップリングの背後空間に流入
し、低圧側に面するトップリング22の下側面22bを
リング溝の下側壁面28に密着させる。このため、燃焼
ガスがトップリング22の背後空間からトップリング2
2の下側面22bを通過して低圧側に流入することが防
止される。
FIG. 3 shows that the top ring 22 is
Shows a straight abutment attached to. A slight gap 25 is provided between the two end portions 24, 24 in consideration of the thermal expansion of the top ring 22. As shown in FIGS. 1 and 3, the combustion gas from the combustion chamber on the high pressure side
5 and flows into the low pressure side. Further, the combustion gas flows into the space behind the top ring through the gap 27 between the ring groove upper wall surface 26 and the upper surface of the top ring 22, and the lower surface 22b of the top ring 22 facing the low pressure side. It is brought into close contact with the lower wall surface 28 of the ring groove. Therefore, the combustion gas flows from the space behind the top ring 22 to the top ring 2.
2 is prevented from flowing into the low pressure side through the lower surface 22b.

【0017】図1に示すように、トップリング22とオ
イルリング23間のピストン29と、シリンダ30に挟
まれた隙間31(以下セカンドランド31という)に
は、トップリング溝近くで径方向に寸法大にして下方に
いくに従いその寸法を小にする断面略くさび状の環状溝
34が形成される。環状溝34は、セカンドリング溝の
上方でピストン外周面に収まれんとする直線部32を有
する。環状溝34の上面は半径方向内方へと平坦面とな
っている。
As shown in FIG. 1, a piston 29 between the top ring 22 and the oil ring 23 and a gap 31 (hereinafter referred to as a second land 31) sandwiched between cylinders 30 have radial dimensions near the top ring groove. An annular groove 34 having a substantially wedge-shaped cross section is formed, the size of which decreases as the size increases and decreases downward. The annular groove 34 has a straight portion 32 that fits on the outer peripheral surface of the piston above the second ring groove. The upper surface of the annular groove 34 is a flat surface inward in the radial direction.

【0018】このように、くさび状の環状溝34を形成
することで、セカンドランド31にオイルを貯蔵する体
積を確保することができる。そして、ピストン29の軸
方向にピストン29に沿って流れてくるオイルは、環状
溝34の直線状の傾斜に沿って溝底に向かい、そこで、
径方向の溝底壁33に行く手を阻まれ上方にいきにくく
なり、セカンドランド31に溜まる。セカンドランド3
1に貯蔵されたオイルは、ストレート合口を通過すると
共にくさび状の傾斜した壁に沿った燃焼ガスの流れによ
って下方に降り、オイルパンに戻る。また、セカンドラ
ンド31に体積を持たせることによって、圧力変動を少
なくし、トップリング22の挙動も良くすることができ
る。この結果、トータル的にオイル消費量低減、ブロー
バイガスの低減を両立できるピストン29が得られる。
さらに、トップリング22にストレート合口を用いるこ
とで、トップリング22の厚さを薄くすることができ、
それに伴いトップリング22自身の重量を軽くすること
ができ、トップリング22とピストン29との凝着や、
軽負荷高回転時のフラッタリングによるブローバイガス
の急増も防止できる。
As described above, by forming the wedge-shaped annular groove 34, it is possible to secure a volume for storing the oil in the second land 31. Then, the oil flowing along the piston 29 in the axial direction of the piston 29 goes to the groove bottom along the linear inclination of the annular groove 34, where
The hand reaching the groove bottom wall 33 in the radial direction is obstructed and it is difficult to move upward, and accumulates in the second land 31. Second Land 3
The oil stored in 1 passes through the straight abutment and descends downward due to the flow of combustion gas along the wedge-shaped inclined wall, and returns to the oil pan. In addition, by giving the second land 31 a volume, pressure fluctuation can be reduced and the behavior of the top ring 22 can be improved. As a result, it is possible to obtain the piston 29 that can achieve both reduction in oil consumption and reduction in blow-by gas.
Furthermore, by using a straight abutment for the top ring 22, the thickness of the top ring 22 can be reduced,
Accordingly, the weight of the top ring 22 itself can be reduced, and adhesion between the top ring 22 and the piston 29,
It is also possible to prevent a sudden increase in blow-by gas due to fluttering during light load high rotation.

【0019】図4は、本発明のピストンと従来のピスト
ンとでブローバイ量を比較した実験データである。ピス
トンには、トップリングにストレート合口を用い、セ
カンドランドにくさび状の環状溝を形成したもの(くさ
び形状+ストレート合口)、トップリングにダブルラ
ップ合口を用い、セカンドランドにくさび状の環状溝を
形成したもの(くさび形状+ダブルラップ合口)、ト
ップリングにストレート合口を用い、セカンドランドに
環状溝を形成しない通常のもの(STDピストン+スト
レート合口)の3種類のタイプを用意した。また、各ピ
ストンで軽負荷運転(NLD)と最大負荷(WOT)の
2種類の運転を行っている。この図に示すように、くさ
び形状+ダブルラップ合口の場合、軽負荷運転時に55
00rpmを超えた高速回転側においてブローバイガス
量が急増する。これは、トップリングのフラッタリン
グ、すなわちトップリングのバタツキが原因であると思
われる。これに対し、本発明のピストンくさび形状+ス
トレート合口の場合、STDピストン+ストレート合口
の場合と略同様に、ブローバイガス量を回転数によらず
略一定の値に低減することができる。
FIG. 4 shows experimental data comparing the blow-by amount between the piston of the present invention and the conventional piston. The piston has a wedge-shaped annular groove in the second land using a straight abutment on the top ring and a wedge-shaped annular groove in the second land. Three types were prepared: a formed one (wedge shape + double wrap abutment) and a normal one (STD piston + straight abutment) using a straight abutment for the top ring and not forming an annular groove in the second land. Further, each piston performs two types of operations, a light load operation (NLD) and a maximum load (WOT). As shown in this figure, in the case of the wedge shape + double lap abutment, 55
On the high-speed rotation side exceeding 00 rpm, the blow-by gas amount sharply increases. This seems to be due to fluttering of the top ring, that is, flapping of the top ring. On the other hand, in the case of the piston wedge shape + straight joint according to the present invention, the blow-by gas amount can be reduced to a substantially constant value irrespective of the rotation speed, similarly to the case of the STD piston + straight joint.

【0020】図5は、本発明のピストンと従来のピスト
ンとでオイル消費量を比較した実験データである。ピス
トンには、上述の3種類のピストンを用いている。この
図に示すように、STDピストン+ストレート合口の場
合のオイル消費量が7500回転の軽負荷運転(NL
D)で74.8g/h,7500回転のフルロード(F
ULL)で42.5g/hとなり、くさび形状+ダブル
ラップ合口の場合が7500回転のNLDで14.5g
/h,7500回転のFULLで7.7g/hとなるの
に対し、くさび形状+ダブルラップ合口の場合が750
0回転のNLDで9.8g/h,7500回転のFUL
Lで13.3g/hとなる。オイル消費量については、
くさび形状+ストレート合口の場合とくさび形状+ダブ
ルラップ合口の場合とで互いに善し悪しがあるが、総合
としてくさび形状+ストレート合口の組み合わせが最も
良い。
FIG. 5 shows experimental data comparing oil consumption between the piston of the present invention and the conventional piston. The above-described three types of pistons are used as pistons. As shown in this figure, the light load operation (NL) in which the oil consumption in the case of the STD piston + straight joint is 7,500 revolutions
D) at 74.8 g / h, 7500 rpm full load (F
ULL) is 42.5 g / h, and the wedge shape + double wrap abutment is 14.5 g with 7500 rpm NLD
/ H, FULL of 7,500 revolutions is 7.7 g / h, whereas the wedge shape + double wrap abutment is 750
9.8 g / h with 0 rotation NLD, 7500 rotation FUL
L is 13.3 g / h. For oil consumption,
The wedge shape + straight joint and the wedge shape + double wrap joint have good and bad, but the combination of wedge shape + straight joint is the best as a whole.

【0021】図6は、本発明の第2の実施形態のピスト
ン41を示す。このピストン41は、セカンドランド4
2が階段状になるように環状溝43が形成されている点
で上記第1の実施形態のピストン29と相違する。トッ
プリング44は、上記第1の実施形態のピストン29と
同様にストレート合口を有する。環状溝43は、オイル
リング45に近づくにつれて径が大きくなる。この環状
溝43によってピストン41には二段以上の階段、この
実施形態では二段の階段が形成される。階段を形成する
ピストン41の外周面46a,46b,46cの断面形
状は、直線でピストン41の中心線と略平行である。一
方、階段を形成するピストン41の側面47a,47b
の断面形状は、直線でピストン41の中心線と略直交す
る。そして、側面47a,47bおよび外周面46a,
46b,46cは、ピストン41の下方に向かうにした
がい径が大きくなっている。すなわち、外周面は、図中
46cの部分で径が最小であり、46bで次に大きな径
になり、46aでさらに大きな径を持つ。46aの径
は、トップリング溝直下部48の径と同じ径かそれ以下
である。また、トップリング溝直下部48においては、
ピストン41の外径が最大で、かつその外周面の断面が
ピストン41の中心線と平行になっている。なお、外周
面46a,46b,46cと側面47a,47bとが交
差する角は、必要に応じて面取りされてもよいし、円弧
状に形成されてもよい。
FIG. 6 shows a piston 41 according to a second embodiment of the present invention. This piston 41 is the second land 4
The second embodiment differs from the piston 29 of the first embodiment in that an annular groove 43 is formed so that 2 has a stepped shape. The top ring 44 has a straight abutment similarly to the piston 29 of the first embodiment. The diameter of the annular groove 43 increases as it approaches the oil ring 45. Two or more steps, in this embodiment, two steps, are formed in the piston 41 by the annular groove 43. The cross-sectional shape of the outer peripheral surfaces 46a, 46b, 46c of the piston 41 forming the steps is straight and substantially parallel to the center line of the piston 41. On the other hand, the side surfaces 47a, 47b of the piston 41 forming the stairs
Has a straight line and is substantially perpendicular to the center line of the piston 41. Then, the side surfaces 47a, 47b and the outer peripheral surfaces 46a,
The diameters of 46b and 46c increase as the piston 41 moves downward. That is, the outer peripheral surface has the smallest diameter at a portion 46c in the figure, has the next largest diameter at 46b, and has a larger diameter at 46a. The diameter of 46a is equal to or smaller than the diameter of the portion 48 directly below the top ring groove. In addition, in the directly below the top ring groove 48,
The outer diameter of the piston 41 is the largest, and the cross section of the outer peripheral surface is parallel to the center line of the piston 41. The corners at which the outer peripheral surfaces 46a, 46b, 46c intersect with the side surfaces 47a, 47b may be chamfered as necessary or may be formed in an arc shape.

【0022】ここで、階段状の環状溝43を形成した場
合と、くさび状の環状溝34を形成した場合とを比較す
る。上述のように、くさび状の環状溝34は、トップリ
ング溝近くで径方向に寸法大にして下方にいくに従いそ
の寸法が小になっている。階段状の環状溝43の傾斜は
くさび状の環状溝34の傾斜と略一致する。そして、階
段を形成する外周面46bと側面47bとが交差する点
Pは、くさび状の環状溝43上に略位置する。環状溝4
3を階段状にする場合は、くさび状にする場合に比べ、
セカンドランド42のスペースを図中Sの部分だけ大き
くすることができ、セカンドランド42に容積を持たせ
ることができる。これにより、限られたセカンドランド
42にオイルを溜めておく容積を大きくとることができ
る。しかも、くさび状の環状溝34と略同様に、セカン
ドランド42に溜めたオイルを下方に降ろすことができ
る燃焼ガスの流れを生じさせることができるので、セカ
ンドランド42に溜まったオイルを下方のオイルパンに
戻すことができる。
Here, the case where the step-shaped annular groove 43 is formed and the case where the wedge-shaped annular groove 34 is formed will be compared. As described above, the wedge-shaped annular groove 34 has a larger size in the radial direction near the top ring groove, and has a smaller size as it goes downward. The inclination of the step-shaped annular groove 43 substantially matches the inclination of the wedge-shaped annular groove 34. The point P where the outer peripheral surface 46b and the side surface 47b forming the stairs intersect is located substantially on the wedge-shaped annular groove 43. Annular groove 4
When making 3 stepwise, compared to when making it wedge-shaped,
The space of the second land 42 can be increased only by the portion S in the drawing, and the second land 42 can have a volume. Thus, the capacity for storing the oil in the limited second land 42 can be increased. In addition, substantially in the same manner as the wedge-shaped annular groove 34, a flow of combustion gas that can lower the oil stored in the second land 42 can be generated, so that the oil stored in the second land 42 Can be returned to bread.

【0023】なお、本発明は、ブローバイガス低減のた
めにトップリング22,44の合口を狭めても効果を発
揮する。より一層オイル消費量の低減、ブローバイガス
が図れる。また、上記の各実施形態では、二本構成のリ
ングのピストンについて説明したが、本発明は、二本リ
ング構成に限られず、二本の圧力リングと一本のオイル
リングとからなる三本リング構成にも適用することがで
きる。三本リング構成に適用した場合も、上記二本構成
のリングのピストンと略同様な作用効果を奏する。
The present invention is effective even if the abutment between the top rings 22 and 44 is narrowed to reduce blow-by gas. It is possible to further reduce oil consumption and blow-by gas. Further, in each of the above embodiments, the description has been given of the piston having the two-ring structure. However, the present invention is not limited to the two-ring structure, and the three-ring structure includes two pressure rings and one oil ring. It can also be applied to configurations. Also when applied to the three-ring configuration, the same operation and effect as the piston of the two-ring configuration can be obtained.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
トップリングにストレート合口を用い、トップランド溝
下のランドに、トップリング溝近くで径方向に寸法大に
して下方にいくに従いその寸法を小にする断面略くさび
状の環状溝を形成したので、ランドにオイルを貯蔵する
体積を確保することができる。ストレート合口は高圧側
の燃焼ガスを低圧側に積極的に逃がすので、ストレート
ト合口を通過すると共にくさび状の傾斜した壁に沿った
燃焼ガスの流れによって、ランドに貯蔵されたオイルが
下方に降り、オイルパンに戻る。また、ランドに体積を
持たせることによってトップリングの挙動も良くするこ
とができる。この結果、オイル消費量低減、ブローバイ
ガスの低減を両立できるピストンが得られる。さらに、
トップリングにストレート合口を用いることで、トップ
リングの厚さを薄くすることができる。二本リング構成
で最も重大な課題である従来技術のダブルラップジョイ
ントでは、これ以上の薄幅化は切片部の折損強度の低下
から不可能であるが、本発明の如くストレート合口を用
いることで更なる薄幅化が可能となった。それに伴いト
ップリング自身の重量を軽くすることができ、トップリ
ングとピストンとの凝着や、軽負荷高回転時のフラッタ
リングによるブローバイガスの急増も防止できる。
As described above, according to the present invention,
Since a straight abutment was used for the top ring and the land below the top land groove was formed with a substantially wedge-shaped annular groove that increased in the radial direction near the top ring groove and decreased in size as it went down, The volume for storing the oil in the land can be secured. Since the straight joint actively releases the high-pressure side combustion gas to the low-pressure side, the oil stored in the land descends by the flow of combustion gas along the straight wedge and along the wedge-shaped inclined wall. , Return to the oil pan. In addition, the behavior of the top ring can be improved by giving the land a volume. As a result, it is possible to obtain a piston that can reduce both oil consumption and blow-by gas. further,
By using a straight abutment for the top ring, the thickness of the top ring can be reduced. In the double lap joint of the prior art, which is the most serious problem in the two-ring configuration, it is impossible to further reduce the width due to the decrease in the breaking strength of the section, but by using a straight joint as in the present invention. Further thinning is possible. Accordingly, the weight of the top ring itself can be reduced, and adhesion of the top ring to the piston and a sudden increase in blow-by gas due to fluttering during high-speed light load rotation can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態におけるピストンを示
す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a piston according to a first embodiment of the present invention.

【図2】トップリングのストレート合口を示す斜視図。FIG. 2 is a perspective view showing a straight abutment of a top ring.

【図3】上記トップリングのピストンへの装着を示す部
分正面図。
FIG. 3 is a partial front view showing attachment of the top ring to a piston.

【図4】ブローバイガス量を示すグラフ。FIG. 4 is a graph showing a blow-by gas amount.

【図5】オイル消費量を示すグラフ。FIG. 5 is a graph showing oil consumption.

【図6】本発明の第2の実施形態におけるピストンを示
す断面図。
FIG. 6 is a sectional view showing a piston according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第4の実施形態におけるピストンを示
す断面図。
FIG. 7 is a sectional view showing a piston according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】トップリングのダブルラップ合口を示す斜視
図。
FIG. 8 is a perspective view showing a double wrap abutment of a top ring.

【図9】従来の他のピストンを示す断面図。FIG. 9 is a sectional view showing another conventional piston.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

22,44 トップリング 23,45 オイルリング 29,41 ピストン 31,42 セカンドランド(ランド) 34 くさび状の環状溝 43 階段状の環状溝 24,24 合口端部(ストレート合口) 25,25 合口端面(ストレート合口) 22, 44 Top ring 23, 45 Oil ring 29, 41 Piston 31, 42 Second land (land) 34 Wedge-shaped annular groove 43 Step-shaped annular groove 24, 24 Mating end (straight abutment) 25, 25 Mating end ( Straight joint)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 トップリングにストレート合口を用い、
トップランド溝下のランドに、トップリング溝近くで径
方向に寸法大にして下方にいくに従いその寸法を小にす
る断面略くさび状の環状溝を形成したことを特徴とする
ピストン。
1. Use a straight abutment for the top ring,
A piston having a substantially wedge-shaped annular groove formed in a land under a top land groove in a radial direction near the top ring groove and having a smaller size as it goes down.
【請求項2】 トップリングにストレート合口を用い、
トップリング溝下のランドに、ランドが階段状になるよ
うに、オイルリングに近づくにつれ径が大きくなる環状
溝を形成したことを特徴とするピストン。
2. A straight joint for the top ring,
A piston characterized in that an annular groove is formed in a land under the top ring groove so that the diameter increases as approaching the oil ring so that the land has a stepped shape.
【請求項3】 圧力リングを一本の前記トップリングの
みから構成することを特徴とする請求項1または2に記
載のピストン。
3. The piston according to claim 1, wherein the pressure ring comprises only one top ring.
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