JP2003286898A - ピストンリングの組合せ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オイル上がりを防止すること、オイルリング
合い口部でのオイル掻き残し量を少なくすること、リン
グが薄幅化できることを可能にした１気筒当たり２本の
ピストンリングの組合せを提供する。 【解決手段】 １気筒当たり、１本の圧力リング５と１
本の組合せオイルリング６を有しており、組合せオイル
リング６がスペーサエキスパンダ９と上下一対のサイド
レール７，８とから構成されているピストンリングの組
合せにおいて、圧力リング５と組合せオイルリング６の
合い口隙間が、上側のサイドレール７の合い口隙間＜圧
力リング５の合い口隙間＜下側のサイドレール８の合い
口隙間の関係を有している。２ピースタイプの組合せオ
イルリングの場合も合い口隙間が同様な関係にある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、１気筒当たり、１
本の圧力リングと１本の組合せオイルリングを使用する
ピストンリングの組合せに関する。

【０００２】

【従来の技術】往復動内燃機関において、減速時等の吸
気スロットル閉時、吸気管負圧が生じ、クランクケース
から燃焼室側に潤滑油が吸い上げられてオイル消費が悪
化する。このため、従来１気筒当たり、２本ピストンリ
ングの構成では、例えば、トップリングの合い口を斜め
ステップ形状として吸い上げの通路を塞ぐようにしたり
（実開平１−２２９１６号）、あるいは、３ピースタイ
プの組合せオイルリングにおいてスペーサエキスパンダ
のサイドレールを押圧付勢する耳部に角度をつけ、サイ
ドレールに側圧を発生させてピストンのリング溝底面か
らのオイル上がりを防止している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、トップ
リングの合い口を斜めステップ形状とするのは、強度面
からピストンリングを薄幅にできず、低張力化できない
問題を有している。また、従来、オイルリングの合い口
隙間はできる限り小さく設定されているため、ピストン
のセカンドランド部分の圧力が上昇しやすく、燃焼室圧
力＜ピストンのセカンドランド圧力となり、潤滑油が燃
焼室側に流れてオイル消費が多くなる傾向にある。

【０００４】本発明は上記点に鑑みてなされたものであ
り、その課題は、オイル上がりを防止すること、オイル
リング合い口部でのオイル掻き残し量を少なくするこ
と、リングが薄幅化できることを可能にした１気筒当た
り２本のピストンリングの組合せを提供することであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、次の手段を採る。すなわち、本発明は、
１気筒当たり、１本の圧力リングと１本の組合せオイル
リングを使用し、前記組合せオイルリングがスペーサエ
キスパンダと上下一対のサイドレールとから構成されて
いるピストンリングの組合せにおいて、前記圧力リング
と組合せオイルリングの合い口隙間が、上側のサイドレ
ールの合い口隙間＜圧力リングの合い口隙間＜下側のサ
イドレールの合い口隙間の関係を有していることを特徴
とする。

【０００６】上記は３ピースタイプの組合せオイルリン
グの場合であるが、２ピースタイプの組合せオイルリン
グの場合も同様である。すなわち、１気筒当たり、１本
の圧力リングと１本の組合せオイルリングを使用し、前
記組合せオイルリングが上下一対のレールを備えたオイ
ルリングとエキスパンダとから構成されているピストン
リングの組合せにおいて、前記圧力リングと組合せオイ
ルリングの合い口隙間が、上側のレールの合い口隙間＜
圧力リングの合い口隙間＜下側のレールの合い口隙間の
関係を有していることを特徴とする。

【０００７】圧力リングの合い口隙間＜下側のサイドレ
ールの合い口隙間、あるいは圧力リングの合い口隙間＜
下側のレールの合い口隙間の関係によって、ピストンの
セカンドランド部分の圧力の上昇を防ぐことができるの
で、潤滑油が燃焼室側に吸い上げられてオイル消費が悪
化するのを防止できる。また、上側のサイドレールの合
い口隙間＜圧力リングの合い口隙間＜下側のサイドレー
ルの合い口隙間、あるいは上側のレールの合い口隙間＜
圧力リングの合い口隙間＜下側のレールの合い口隙間の
関係によって、組合せオイルリングの合い口部でのオイ
ル掻き残し量を減じることができる。そして、本発明は
合い口を特殊な形状とすることもないので、ピストンリ
ングを薄幅にしても強度上問題がなく、追従性の向上や
低張力化を図ることができる。

【０００８】上記圧力リングの幅寸法（軸方向の寸法で
ある。）は１．０ｍｍ以下、組合せオイルリングの幅寸
法は２．０ｍｍ以下であるのが望ましい。

【０００９】組合せオイルリングが３ピースタイプの場
合、下側のサイドレールの幅寸法を上側のサイドレール
の幅寸法よりも大きくすることにより、２本のピストン
リング構成でのオイルリングへのガス圧が大きい場合に
組合せオイルリングの安定化を図ることができる。

【００１０】また、組合せオイルリングが３ピースタイ
プの場合、サイドレールを半径方向外方に押圧付勢する
スペーサエキスパンダの耳部のサイドレール押圧面を垂
直に起立形成することにより、サイドレールの側圧を減
じ、ピストンのセカンドランド部分の圧力を低下させる
ことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。

【００１２】図１において、１はピストン、２はシリン
ダで、ピストン１の外周に形成されている２本のリング
溝３，４にそれぞれ圧力リング５と組合せオイルリング
６とが装着されている。

【００１３】圧力リング５（図２参照）は、ストレート
合い口５ａを有している矩形断面リングであり、幅寸法
は１．０ｍｍ以下である。

【００１４】組合せオイルリング６は３ピースタイプの
オイルリングで、幅寸法は２．０ｍｍ以下であり、上下
一対のサイドレール７，８と、スペーサエキスパンダ９
とからなっている。サイドレール７，８（図２参照）は
合い口７ａ，８ａを有し円周方向に延びる断面矩形の板
状リングである。スペーサエキスパンダ９は上下のサイ
ドレール７，８を軸方向に離間保持するとともに、サイ
ドレール押圧用の耳部９ａでサイドレール７，８を半径
方向外方に押圧してサイドレール７，８の外周をシリン
ダ２の内壁に押接させるように構成されている。

【００１５】なお、本実施形態では上下のサイドレール
７，８を同一の幅寸法に形成している。しかしながら、
組合せオイルリング６へのガス圧が大きい場合に組合せ
オイルリング６の安定化を図る観点から、図３に示され
ているように、下側のサイドレール８の幅寸法を上側の
サイドレール７の幅寸法よりも大きく形成してもよい。

【００１６】また、本実施形態ではスペーサエキスパン
ダ９の耳部９ａのサイドレール押圧面を角度をつけて傾
斜面に形成し、サイドレール７，８をシリンダ２の内壁
に押圧させるとともに、リング溝４の側面にも押圧させ
るようにしている。しかしながら、スペーサエキスパン
ダ９のサイドレール押圧用の耳部９ａは、ピストン１の
セカンドランド１０部分の圧力を低下させる観点から、
図４に示されているように、サイドレール押圧面を垂直
に起立形成し、サイドレール７，８に側圧を生じさせな
いようにしてもよい。

【００１７】上記の構成において、圧力リング５と組合
せオイルリング６の合い口隙間は、次の関係を有してい
る。すなわち、図２に示されているように、 上側のサイドレール７の合い口隙間Ｌ２＜圧力リング５
の合い口隙間Ｌ１＜下側のサイドレール８の合い口隙間
Ｌ３

【００１８】本発明のピストンリングの組合せは上記の
ように構成されているので、圧力リング５の合い口隙間
Ｌ１＜下側のサイドレール８の合い口隙間Ｌ３の関係に
よって、ピストン１のセカンドランド１０部分の圧力の
上昇を防ぐことができるので、潤滑油が燃焼室側に吸い
上げられてオイル消費が悪化するのを防止できる。ま
た、上側のサイドレール７の合い口隙間Ｌ２＜圧力リン
グ５の合い口隙間Ｌ１＜下側のサイドレール８の合い口
隙間Ｌ３の関係によって、組合せオイルリング６の合い
口部でのオイル掻き残し量を減じることができる。そし
て、圧力リング５及び組合せオイルリング６とも薄幅に
しても強度上問題がなく、追従性の向上や低張力化を図
ることができる。

【００１９】次に、本発明の別の実施形態を図面に基づ
いて説明する。

【００２０】本実施形態は上記実施形態とは組合せオイ
ルリングの構成が相違しているだけで、他の点は上記実
施形態と同じである。

【００２１】本実施形態の組合せオイルリング６は、図
５に示されているように、２ピースタイプの組合せオイ
ルリングで、幅寸法は２．０ｍｍ以下であり、オイルリ
ング１１と、コイルエキスパンダ１２とからなってい
る。

【００２２】オイルリング１１は合い口１１ａを有して
いる断面略Ｉ字形の鋼製リングであり、円周方向に延び
る上下一対のレール１３，１４と、円周方向に延び前記
一対のレール１３，１４を連結する真直ぐなウェブ１５
とからなっている。上下のレール１３，１４の内周側の
突出部とウェブ１５とで形成されている内周溝１６にコ
イルエキスパンダ１２が装着されている。コイルエキス
パンダ１２は、オイルリング１１を半径方向外方に押圧
付勢することによって、オイルリング１１の上下のレー
ル１３，１４の外周をシリンダ２の内壁に押接させる。

【００２３】オイルリング１１の合い口１１ａは、図６
の（ａ）に示されているように、上側から下側に向かっ
て合い口隙間が大きくなるように、対向する合い口端面
が斜めに形成されている。あるいは、図６（ｂ）に示さ
れているように、上半分の対向する合い口端面は平行で
合い口隙間が一定の大きさを有しているが、下半分の対
向する合い口端面はそれぞれ円弧状に切欠され、下側に
行くに従い合い口隙間が大きくなるように構成されてい
る。

【００２４】上記の構成において、圧力リング５と組合
せオイルリング６の合い口隙間は、次の関係を有してい
る。すなわち、 上側のレール１３の合い口隙間Ｌ２＜圧力リング５の合
い口隙間Ｌ１＜下側のレール１４の合い口隙間Ｌ３

【００２５】本発明は上記のように構成されているの
で、圧力リング５の合い口隙間Ｌ１＜下側のレール１４
の合い口隙間Ｌ３の関係によって、ピストン１のセカン
ドランド１０部分の圧力の上昇を防ぐことができるの
で、潤滑油が燃焼室側に吸い上げられてオイル消費が悪
化するのを防止できる。また、上側のレール１３の合い
口隙間Ｌ２＜圧力リング５の合い口隙間Ｌ１＜下側のレ
ール１４の合い口隙間Ｌ３の関係によって、組合せオイ
ルリング６の合い口部でのオイル掻き残し量を減じるこ
とができる。そして、圧力リング５及び組合せオイルリ
ング６とも薄幅にしても強度上問題がなく、追従性の向
上や低張力化を図ることができる。

【００２６】なお、図７は火花点火機関の運転中におけ
る吸気管内の絶対圧力とオイル消費量の関係を示すグラ
フであり、吸気管の絶対圧力を１９．９ＭＰａ以上とな
るように負圧制御することにより、オイル消費量を低減
できる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明のピストンリ
ングの組合せによれば、オイル上がりを防止でき、オイ
ルリング合い口部でのオイル掻き残し量を少なくでき、
しかもリングの薄幅化を可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す縦断面図である。

【図２】合い口隙間の大きさの関係を示す図で、
（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ圧力リング、上側
のサイドレール、及び下側のサイドレールの平面図であ
る。

【図３】サイドレールの幅寸法の別の例を示す図であ
る。

【図４】スペーサエキスパンダの耳部の別の例を示す図
である。

【図５】本発明の別の実施形態を示す縦断面図である。

【図６】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれオイルリングの合
い口部分を示す正面図である。

【図７】吸気管内の絶対圧力とオイル消費量との関係を
示すグラフである。

【符号の説明】

１ ピストン ２ シリンダ ３，４ リング溝 ５ 圧力リング ５ａ 合い口 ６ 組合せオイルリング ７，８ サイドレール ７ａ，８ａ 合い口 ９ スペーサエキスパンダ ９ａ 耳部 １０ セカンドランド １１ オイルリング １１ａ 合い口 １２ コイルエキスパンダ １３，１４ レール L１ 圧力リングの合い口隙間 L２ 上側のサイドレールの合い口隙間 L３ 下側のサイドレールの合い口隙間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 友昭 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3J044 AA12 AA14 BA01 CB21 CB24 CB29 CB31 DA09 DA16 DA17

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １気筒当たり、１本の圧力リングと１本
   の組合せオイルリングを使用し、前記組合せオイルリン
   グがスペーサエキスパンダと上下一対のサイドレールと
   から構成されているピストンリングの組合せにおいて、 前記圧力リングと組合せオイルリングの合い口隙間が、
   上側のサイドレールの合い口隙間＜圧力リングの合い口
   隙間＜下側のサイドレールの合い口隙間の関係を有して
   いることを特徴とするピストンリングの組合せ。
2. 【請求項２】 １気筒当たり、１本の圧力リングと１本
   の組合せオイルリングを使用し、前記組合せオイルリン
   グが上下一対のレールを備えたオイルリングとエキスパ
   ンダとから構成されているピストンリングの組合せにお
   いて、 前記圧力リングと組合せオイルリングの合い口隙間が、
   上側のレールの合い口隙間＜圧力リングの合い口隙間＜
   下側のレールの合い口隙間の関係を有していることを特
   徴とするピストンリングの組合せ。
3. 【請求項３】 前記圧力リングの幅寸法が１．０ｍｍ以
   下で、前記組合せオイルリングの幅寸法が２．０ｍｍ以
   下であることを特徴とする請求項１又は２記載のピスト
   ンリングの組合せ。
4. 【請求項４】 前記圧力リングの合い口がストレート合
   い口であることを特徴とする請求項３記載のピストンリ
   ングの組合せ。
5. 【請求項５】 下側のサイドレールの幅寸法を上側のサ
   イドレールの幅寸法よりも大きくしたことを特徴とする
   請求項１記載のピストンリングの組合せ。
6. 【請求項６】 サイドレールを半径方向外方に押圧付勢
   するスペーサエキスパンダの耳部のサイドレール押圧面
   を垂直に起立形成したことを特徴とする請求項１記載の
   ピストンリングの組合せ。