JP2003328852A - 内燃機関のピストンリング - Google Patents
内燃機関のピストンリングInfo
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- JP2003328852A JP2003328852A JP2002139437A JP2002139437A JP2003328852A JP 2003328852 A JP2003328852 A JP 2003328852A JP 2002139437 A JP2002139437 A JP 2002139437A JP 2002139437 A JP2002139437 A JP 2002139437A JP 2003328852 A JP2003328852 A JP 2003328852A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 経時的な摩耗による特性変化を抑制するとと
もに、オイル消費性能の向上を図る。 【解決手段】 ピストンリング１の外周面は、リング中
心軸線と平行な直線部１１と、その下方に連続した面取
状のテーパ部１２と、上方に連続した円弧部１３と、か
ら構成される。直線部１１は、円弧部１３の円弧に対し
接線となるので、両者の境界では、面圧は緩やかに上昇
する。テーパ部１２との境界では、面圧が急激に変化す
るので、エッジ効果が得られる。ピストン上昇時にオイ
ルの通過を許容しつつピストン下降時にオイルを掻き落
とすようになるため、オイル消費が抑制される。直線部
１１はシリンダ壁面４に面接触するので、耐久性が向上
し、経時的な摩耗による特性変化が小さい。
もに、オイル消費性能の向上を図る。 【解決手段】 ピストンリング１の外周面は、リング中
心軸線と平行な直線部１１と、その下方に連続した面取
状のテーパ部１２と、上方に連続した円弧部１３と、か
ら構成される。直線部１１は、円弧部１３の円弧に対し
接線となるので、両者の境界では、面圧は緩やかに上昇
する。テーパ部１２との境界では、面圧が急激に変化す
るので、エッジ効果が得られる。ピストン上昇時にオイ
ルの通過を許容しつつピストン下降時にオイルを掻き落
とすようになるため、オイル消費が抑制される。直線部
１１はシリンダ壁面４に面接触するので、耐久性が向上
し、経時的な摩耗による特性変化が小さい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関、主に
自動車用ガソリン機関におけるコンプレッションリング
として用いられるピストンリングの改良に関する。
自動車用ガソリン機関におけるコンプレッションリング
として用いられるピストンリングの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関のコンプレッションリングに
は、燃焼ガスのシールと同時に、良好なオイル消費性能
であることが要求される。実開平５−１４７３３号公報
には、ピストンリング外周面の燃焼室側部分およびクラ
ンクケース側部分の双方を略円弧形の湾曲面とし、かつ
リング幅方向の中央部分を緩いテーパ面としたバレルフ
ェイス型のピストンリングが開示されている。なお、上
記テーパ面は、燃焼室側が小径となる方向に傾いたもの
であり、従って、クランクケース側の湾曲面との接続部
が、外周側に最も張り出している。
は、燃焼ガスのシールと同時に、良好なオイル消費性能
であることが要求される。実開平５−１４７３３号公報
には、ピストンリング外周面の燃焼室側部分およびクラ
ンクケース側部分の双方を略円弧形の湾曲面とし、かつ
リング幅方向の中央部分を緩いテーパ面としたバレルフ
ェイス型のピストンリングが開示されている。なお、上
記テーパ面は、燃焼室側が小径となる方向に傾いたもの
であり、従って、クランクケース側の湾曲面との接続部
が、外周側に最も張り出している。
【０００３】また、特開平６−１８５６２０号公報に
は、外周側に最も凸となるリング幅中央部分を含めて燃
焼室側部分をバレルフェイス型の湾曲面とし、かつクラ
ンクケース側部分に、面取り状のテーパ面を設けたピス
トンリングが開示されている。
は、外周側に最も凸となるリング幅中央部分を含めて燃
焼室側部分をバレルフェイス型の湾曲面とし、かつクラ
ンクケース側部分に、面取り状のテーパ面を設けたピス
トンリングが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前者の構成では、上記
テーパ面とクランクケース側の湾曲面との接続部付近が
線接触に近い形でシリンダ壁面に摺接し、この接触部の
すぐ上方（燃焼室側）でのテーパ面とシリンダ壁面との
なす角、および接触部のすぐ下方（クランクケース側）
での湾曲面とシリンダ壁面とのなす角は、いずれも小さ
い。従って、ピストンが下方へ動くときに、シリンダ壁
面の油膜に対する明確なエッジ効果が得られず、オイル
の掻き落とし性能が低い。特に、シリンダ壁面の油膜に
対し、ピストンが上方へ動くときも下方へ動くときも、
ほぼ同様の作用となるので、オイルを一方向へ、つまり
クランクケース側へ運ぶという機能は、殆ど得られな
い。
テーパ面とクランクケース側の湾曲面との接続部付近が
線接触に近い形でシリンダ壁面に摺接し、この接触部の
すぐ上方（燃焼室側）でのテーパ面とシリンダ壁面との
なす角、および接触部のすぐ下方（クランクケース側）
での湾曲面とシリンダ壁面とのなす角は、いずれも小さ
い。従って、ピストンが下方へ動くときに、シリンダ壁
面の油膜に対する明確なエッジ効果が得られず、オイル
の掻き落とし性能が低い。特に、シリンダ壁面の油膜に
対し、ピストンが上方へ動くときも下方へ動くときも、
ほぼ同様の作用となるので、オイルを一方向へ、つまり
クランクケース側へ運ぶという機能は、殆ど得られな
い。
【０００５】また後者の構成では、テーパ面によりオイ
ルの掻き落としを図っているが、半径方向に最も凸とな
る部位は湾曲面の部分にあり、この部分が線接触に近い
形でシリンダ壁面に摺接するので、やはり明確なエッジ
効果は得られない。特に、接触部付近では、該接触部を
挟んで上下の部分がほぼ対称となっているので、オイル
を一方向へ運ぶという作用は弱い。
ルの掻き落としを図っているが、半径方向に最も凸とな
る部位は湾曲面の部分にあり、この部分が線接触に近い
形でシリンダ壁面に摺接するので、やはり明確なエッジ
効果は得られない。特に、接触部付近では、該接触部を
挟んで上下の部分がほぼ対称となっているので、オイル
を一方向へ運ぶという作用は弱い。
【０００６】また、上記のようにシリンダ壁面に対し線
接触となるものでは、経時的な摩耗による形状変化が大
きく、オイル消費性能などの特性が経時的に不安定とな
る。
接触となるものでは、経時的な摩耗による形状変化が大
きく、オイル消費性能などの特性が経時的に不安定とな
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明に係る内燃機関
のピストンリングは、外周面のリング幅方向中央部分
に、リング中心軸線と平行な直線部を有している。従っ
て、この直線部は、シリンダ壁面に面接触する。直線部
の長さ（Ｌ１）は、例えば、リング幅（Ｌ）に対し、１
／５〜２／３の範囲にある。特に、トップリングとして
利用する場合は、この直線部での面圧を高めるために、
１／５〜１／３の範囲とすることが望ましく、またセカ
ンドリングとして利用する場合は、面圧を比較的低くし
てピストン下降時に油膜形成が可能なように、１／４〜
２／３の範囲とすることが望ましい。この直線部を挟ん
で一方の側には、上記リング中心軸線に対し傾斜した面
取り状のテーパ部を有している。このテーパ部の傾斜角
は、望ましくは、４５°〜６０°の範囲内にある。上記
テーパ部は、上記直線部から急激に折れ曲がった形とな
るので、シリンダ壁面の油膜に対しエッジ効果が得ら
れ、シリンダ壁面のオイルを効果的に掻き落とすことが
できる。そして、直線部の他方の側には、適宜な曲率の
円弧からなる円弧部を有している。この円弧部を構成す
る円弧は、上記直線部が接線として連続する。
のピストンリングは、外周面のリング幅方向中央部分
に、リング中心軸線と平行な直線部を有している。従っ
て、この直線部は、シリンダ壁面に面接触する。直線部
の長さ（Ｌ１）は、例えば、リング幅（Ｌ）に対し、１
／５〜２／３の範囲にある。特に、トップリングとして
利用する場合は、この直線部での面圧を高めるために、
１／５〜１／３の範囲とすることが望ましく、またセカ
ンドリングとして利用する場合は、面圧を比較的低くし
てピストン下降時に油膜形成が可能なように、１／４〜
２／３の範囲とすることが望ましい。この直線部を挟ん
で一方の側には、上記リング中心軸線に対し傾斜した面
取り状のテーパ部を有している。このテーパ部の傾斜角
は、望ましくは、４５°〜６０°の範囲内にある。上記
テーパ部は、上記直線部から急激に折れ曲がった形とな
るので、シリンダ壁面の油膜に対しエッジ効果が得ら
れ、シリンダ壁面のオイルを効果的に掻き落とすことが
できる。そして、直線部の他方の側には、適宜な曲率の
円弧からなる円弧部を有している。この円弧部を構成す
る円弧は、上記直線部が接線として連続する。
【０００８】従って、シリンダ壁面に圧接した状態での
面圧分布に着目すると、直線部から円弧部へ移行する部
分では、緩やかに面圧が変化し、他方、直線部からテー
パ部へ移行する部分では、両者の境界で面圧が急激に変
化する。そのため、ピストンが上昇する際には、上記円
弧部から直線部へとオイルが通過しやすく、逆にピスト
ンが下降する際には、テーパ部と直線部との境界でのエ
ッジ効果によってオイルが掻き落とされる。これによ
り、シリンダ壁面のオイルが、一方向へ効果的に運ばれ
るようになる。
面圧分布に着目すると、直線部から円弧部へ移行する部
分では、緩やかに面圧が変化し、他方、直線部からテー
パ部へ移行する部分では、両者の境界で面圧が急激に変
化する。そのため、ピストンが上昇する際には、上記円
弧部から直線部へとオイルが通過しやすく、逆にピスト
ンが下降する際には、テーパ部と直線部との境界でのエ
ッジ効果によってオイルが掻き落とされる。これによ
り、シリンダ壁面のオイルが、一方向へ効果的に運ばれ
るようになる。
【０００９】
【発明の効果】この発明によれば、ピストンリングがピ
ストンとともに上下動することにより、シリンダ壁面の
オイルをクランクケース側へ確実に運ぶことができ、オ
イル消費が低減する。また、直線部がシリンダ壁面に面
接触するので、経時的な摩耗による形状変化が小さく、
初期から長期に亘って安定した性能が得られる。
ストンとともに上下動することにより、シリンダ壁面の
オイルをクランクケース側へ確実に運ぶことができ、オ
イル消費が低減する。また、直線部がシリンダ壁面に面
接触するので、経時的な摩耗による形状変化が小さく、
初期から長期に亘って安定した性能が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施の
形態を図面に基づいて詳細に説明する。
形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】まず本発明に係るピストンリング１の基本
的な断面形状について図１を用いて説明する。このピス
トンリング１は、コンプレッションリングとして用いら
れるものであり、ピストン２のリング溝３内に装着さ
れ、シリンダ壁面４に摺接する。なお、ピストンリング
１の全体的な構造や材質あるいは表面処理などは公知の
ものと特に変わりがない。
的な断面形状について図１を用いて説明する。このピス
トンリング１は、コンプレッションリングとして用いら
れるものであり、ピストン２のリング溝３内に装着さ
れ、シリンダ壁面４に摺接する。なお、ピストンリング
１の全体的な構造や材質あるいは表面処理などは公知の
ものと特に変わりがない。
【００１２】このピストンリング１の断面形状は、シリ
ンダ壁面４側の外周面と、上下の端面５，６と、内周面
７と、によって囲まれた略矩形の断面をなし、かつリン
グ幅Ｌ（図３参照）が半径方向の厚さよりも小さい偏平
な断面形状となっている。そして、上記外周面は、３つ
の部分から構成されている。第１の部分は、リング幅方
向の中央部分を構成する直線部１１であり、その下方つ
まりクランクケース側に位置する第２の部分は、断面に
おいて傾斜した直線をなすテーパ部１２となっている。
さらに、直線部１１の上方つまり燃焼室側の第３の部分
は、断面において一定の曲率半径の円弧をなす円弧部１
３となっている。
ンダ壁面４側の外周面と、上下の端面５，６と、内周面
７と、によって囲まれた略矩形の断面をなし、かつリン
グ幅Ｌ（図３参照）が半径方向の厚さよりも小さい偏平
な断面形状となっている。そして、上記外周面は、３つ
の部分から構成されている。第１の部分は、リング幅方
向の中央部分を構成する直線部１１であり、その下方つ
まりクランクケース側に位置する第２の部分は、断面に
おいて傾斜した直線をなすテーパ部１２となっている。
さらに、直線部１１の上方つまり燃焼室側の第３の部分
は、断面において一定の曲率半径の円弧をなす円弧部１
３となっている。
【００１３】上記直線部１１は、リング中心軸線ｍ（図
４参照）と平行に形成されており、シリンダ壁面４と面
接触する円筒面をなしている。上記テーパ部１２は、こ
の直線部１１に対し、傾斜角θ（図３参照）を有するよ
うに、面取状の傾斜面となっている。上記円弧部１３
は、上記直線部１１が円弧の接線をなすように該直線部
１１に連続しており、また上方の端面５に対しては、該
端面５の平面と円弧とが交差するようになっている。
４参照）と平行に形成されており、シリンダ壁面４と面
接触する円筒面をなしている。上記テーパ部１２は、こ
の直線部１１に対し、傾斜角θ（図３参照）を有するよ
うに、面取状の傾斜面となっている。上記円弧部１３
は、上記直線部１１が円弧の接線をなすように該直線部
１１に連続しており、また上方の端面５に対しては、該
端面５の平面と円弧とが交差するようになっている。
【００１４】従って、上記のような３つの部分からなる
外周面がシリンダ壁面４に圧接したときの面圧分布は、
図２に示すようなものとなり、直線部１１から円弧部１
３へ移行する部分では、緩やかに面圧が変化し、他方、
直線部１１からテーパ部１２へ移行する部分では、両者
の境界で面圧が急激に変化する。つまり、面圧分布が上
下で非対称となり、それぞれの境界における面圧の立ち
上がりの勾配が、円弧部１３側では緩く、テーパ部１２
側では急峻となる。そのため、ピストン２が上昇する際
には、緩やかに面圧が変化することから、上記円弧部１
３から直線部１１へとオイルが通過しやすい。逆にピス
トン２が下降する際には、面圧の急激な変化によりテー
パ部１２と直線部１１との境界でエッジ効果が生じ、こ
れによってオイルが掻き落とされる。そのため、このピ
ストンリング１がピストン２とともに往復動作すると、
シリンダ壁面４のオイルが、クランクケース側へ積極的
に運ばれるようになり、オイル消費が抑制される。
外周面がシリンダ壁面４に圧接したときの面圧分布は、
図２に示すようなものとなり、直線部１１から円弧部１
３へ移行する部分では、緩やかに面圧が変化し、他方、
直線部１１からテーパ部１２へ移行する部分では、両者
の境界で面圧が急激に変化する。つまり、面圧分布が上
下で非対称となり、それぞれの境界における面圧の立ち
上がりの勾配が、円弧部１３側では緩く、テーパ部１２
側では急峻となる。そのため、ピストン２が上昇する際
には、緩やかに面圧が変化することから、上記円弧部１
３から直線部１１へとオイルが通過しやすい。逆にピス
トン２が下降する際には、面圧の急激な変化によりテー
パ部１２と直線部１１との境界でエッジ効果が生じ、こ
れによってオイルが掻き落とされる。そのため、このピ
ストンリング１がピストン２とともに往復動作すると、
シリンダ壁面４のオイルが、クランクケース側へ積極的
に運ばれるようになり、オイル消費が抑制される。
【００１５】次に図３を参照して、各部の寸法関係を説
明する。上記直線部１１の軸方向の長さＬ１は、好まし
くは、ピストンリング１全体のリング幅Ｌの１／５〜２
／３の範囲にある。このＬ１を小さくすると、面圧が上
昇し、形成油膜厚さがピストン上昇時および下降時の双
方について減少するため、オイル消費は減少するが、耐
摩耗性や耐焼き付き性が悪化するため、適正な範囲が存
在する。その範囲は、オイル消費性能の要求値や耐久性
の要求値、表面処理の相違による耐摩耗性や耐焼き付き
性あるいはリング張力などによって異なっているが、自
動車用内燃機関のピストンリングとしては、概ね上記の
範囲となる。特に、トップリングとして利用する場合
は、ブローバイガスシール性やリング挙動を考慮して、
この直線部１１での面圧を高めるために、１／５〜１／
３の範囲とすることが望ましく、またセカンドリングと
して利用する場合は、面圧を比較的低くしてピストン下
降時に油膜形成が可能なように、１／４〜２／３の範囲
とすることが望ましい。なお、本発明では、クランクケ
ース側へ積極的にオイルを運ぶ作用が得られるので、従
来のものよりも相対的に低い面圧でもって同等のオイル
消費とすることができ、耐摩耗性や耐焼き付き性とのバ
ランスをより高いレベルでとることができる。
明する。上記直線部１１の軸方向の長さＬ１は、好まし
くは、ピストンリング１全体のリング幅Ｌの１／５〜２
／３の範囲にある。このＬ１を小さくすると、面圧が上
昇し、形成油膜厚さがピストン上昇時および下降時の双
方について減少するため、オイル消費は減少するが、耐
摩耗性や耐焼き付き性が悪化するため、適正な範囲が存
在する。その範囲は、オイル消費性能の要求値や耐久性
の要求値、表面処理の相違による耐摩耗性や耐焼き付き
性あるいはリング張力などによって異なっているが、自
動車用内燃機関のピストンリングとしては、概ね上記の
範囲となる。特に、トップリングとして利用する場合
は、ブローバイガスシール性やリング挙動を考慮して、
この直線部１１での面圧を高めるために、１／５〜１／
３の範囲とすることが望ましく、またセカンドリングと
して利用する場合は、面圧を比較的低くしてピストン下
降時に油膜形成が可能なように、１／４〜２／３の範囲
とすることが望ましい。なお、本発明では、クランクケ
ース側へ積極的にオイルを運ぶ作用が得られるので、従
来のものよりも相対的に低い面圧でもって同等のオイル
消費とすることができ、耐摩耗性や耐焼き付き性とのバ
ランスをより高いレベルでとることができる。
【００１６】テーパ部１２の半径方向の寸法ｔ２は、自
動車用内燃機関のピストンリングとしては、好ましく
は、０．２mm〜０．４mmである。これが過度に大きい
と、テーパ部１２がリング溝３内に入り込む形となって
しまい、リング溝３の内側面にテーパ部１２下端のエッ
ジが干渉し、好ましくない。リング溝３にテーパ部１２
が重ならない限界は、自動車用内燃機関では、一般に、
０．４mm程度となる。一方、このｔ２が過度に小さい
と、ピストンリング１が傾いたときや摩耗が進行したと
きに、テーパ部１２下端のエッジがシリンダ壁面４に干
渉する虞がある。従って、少なくとも０．１mm程度は必
要であり、さらに加工誤差を許容するための余裕代を
０．１mm程度加えて、少なくとも０．２mmとすることが
好ましい。
動車用内燃機関のピストンリングとしては、好ましく
は、０．２mm〜０．４mmである。これが過度に大きい
と、テーパ部１２がリング溝３内に入り込む形となって
しまい、リング溝３の内側面にテーパ部１２下端のエッ
ジが干渉し、好ましくない。リング溝３にテーパ部１２
が重ならない限界は、自動車用内燃機関では、一般に、
０．４mm程度となる。一方、このｔ２が過度に小さい
と、ピストンリング１が傾いたときや摩耗が進行したと
きに、テーパ部１２下端のエッジがシリンダ壁面４に干
渉する虞がある。従って、少なくとも０．１mm程度は必
要であり、さらに加工誤差を許容するための余裕代を
０．１mm程度加えて、少なくとも０．２mmとすることが
好ましい。
【００１７】また、テーパ部１２の傾斜角θは、４５°
〜６０°とすることが好ましい。前述した面圧変化の勾
配を急激なものとしてオイル掻き落としの効果を高める
ためには、傾斜角θが大きい方が有利であるが、傾斜角
θを大きくすると、加工時に直線部１１との境界のエッ
ジにバリが発生しやすくなり、また摩耗の進行により同
様にエッジにバリが生じるので、加工性や摩耗によるバ
リの発生を抑制するために、最大でも６０°とする。ま
た、少なくとも４５°あれば、十分なエッジ効果を得る
ことができる。
〜６０°とすることが好ましい。前述した面圧変化の勾
配を急激なものとしてオイル掻き落としの効果を高める
ためには、傾斜角θが大きい方が有利であるが、傾斜角
θを大きくすると、加工時に直線部１１との境界のエッ
ジにバリが発生しやすくなり、また摩耗の進行により同
様にエッジにバリが生じるので、加工性や摩耗によるバ
リの発生を抑制するために、最大でも６０°とする。ま
た、少なくとも４５°あれば、十分なエッジ効果を得る
ことができる。
【００１８】なお、テーパ部１２の軸方向の寸法Ｌ２
は、上記のｔ２と傾斜角θとを適宜に決定することによ
って、これに応じて定まる。
は、上記のｔ２と傾斜角θとを適宜に決定することによ
って、これに応じて定まる。
【００１９】円弧部１３の半径方向の寸法ｔ１は、上記
のｔ２と同様の理由により、好ましくは、０．２mm〜
０．４mmである。直線部１１と円弧部１３との境界にお
ける面圧変化の勾配をより緩やかなものとするために
は、直線部１１が接線となる円弧部１３の曲率半径Ｒを
なるべく大きくすることが望ましく、そのためには、ｔ
１を小さくする必要があるが、ｔ１を過度に小さくする
と、加工誤差が許容されなくなるので、上記の範囲内で
なるべく小さくすることが望ましい。
のｔ２と同様の理由により、好ましくは、０．２mm〜
０．４mmである。直線部１１と円弧部１３との境界にお
ける面圧変化の勾配をより緩やかなものとするために
は、直線部１１が接線となる円弧部１３の曲率半径Ｒを
なるべく大きくすることが望ましく、そのためには、ｔ
１を小さくする必要があるが、ｔ１を過度に小さくする
と、加工誤差が許容されなくなるので、上記の範囲内で
なるべく小さくすることが望ましい。
【００２０】円弧部１３の曲率半径Ｒは、上記のよう
に、直線部１１と円弧部１３との境界における面圧変化
の勾配をより緩やかなものとするためには、なるべく大
きくすることが望ましい。但し、これは、リング幅Ｌに
対し必要なＬ１、Ｌ２の大きさ、および上記の半径方向
の寸法ｔ１、を決定すると、一義的に定まる。従って、
半径方向の寸法ｔ１をなるべく小さくしつつ、曲率半径
Ｒをなるべく大きく設定することが望ましい。自動車用
内燃機関のピストンリングとしては、曲率半径Ｒを、
０．７mm〜２．２mm程度とすることが望ましい。
に、直線部１１と円弧部１３との境界における面圧変化
の勾配をより緩やかなものとするためには、なるべく大
きくすることが望ましい。但し、これは、リング幅Ｌに
対し必要なＬ１、Ｌ２の大きさ、および上記の半径方向
の寸法ｔ１、を決定すると、一義的に定まる。従って、
半径方向の寸法ｔ１をなるべく小さくしつつ、曲率半径
Ｒをなるべく大きく設定することが望ましい。自動車用
内燃機関のピストンリングとしては、曲率半径Ｒを、
０．７mm〜２．２mm程度とすることが望ましい。
【００２１】因みに、一般に自動車用内燃機関において
は、シリンダのボア径はガソリン機関で６５mm〜１００
mm程度であり、大型トラック用ディーゼル機関で最大１
５０mm程度である。また、ピストンリング１のリング幅
Ｌは、ガソリン機関では、０．８mm〜１．５mm程度、デ
ィーゼル機関では、トップリングで２．０mm〜３．９mm
程度、セカンドリングで１．５mm〜３．０mm程度とな
る。上述した各部の寸法関係は、これらの自動車用内燃
機関のピストンリングにおいて、適用可能である。
は、シリンダのボア径はガソリン機関で６５mm〜１００
mm程度であり、大型トラック用ディーゼル機関で最大１
５０mm程度である。また、ピストンリング１のリング幅
Ｌは、ガソリン機関では、０．８mm〜１．５mm程度、デ
ィーゼル機関では、トップリングで２．０mm〜３．９mm
程度、セカンドリングで１．５mm〜３．０mm程度とな
る。上述した各部の寸法関係は、これらの自動車用内燃
機関のピストンリングにおいて、適用可能である。
【００２２】次に、より具体的な実施例１〜実施例５を
説明する。
説明する。
【００２３】図４は、２本リング形式のガソリン機関用
のピストン２を示し、単一のコンプレッションリングと
なるトップリング１０１と、オイルリング１０３とを備
えている。なお、オイルリング１０３は、本発明が対象
とするピストンリングとは異なり、一般に上下のレール
を備えた組み合わせリングとして構成されている。ま
た、図５は、３本リング形式のガソリン機関用のピスト
ン２を示し、２本のコンプレッションリングつまりトッ
プリング１０１およびセカンドリング１０２と、オイル
リング１０３とを備えている。
のピストン２を示し、単一のコンプレッションリングと
なるトップリング１０１と、オイルリング１０３とを備
えている。なお、オイルリング１０３は、本発明が対象
とするピストンリングとは異なり、一般に上下のレール
を備えた組み合わせリングとして構成されている。ま
た、図５は、３本リング形式のガソリン機関用のピスト
ン２を示し、２本のコンプレッションリングつまりトッ
プリング１０１およびセカンドリング１０２と、オイル
リング１０３とを備えている。
【００２４】実施例１〜３は、図５の構成におけるセカ
ンドリング１０２として用いられるものである。なお、
この場合、トップリング１０１としては、一般のバレル
フェイス型ピストンリングなどを用いることができ、あ
るいは本発明のピストンリングをさらにトップリング１
０１として組み合わせることも可能である。このセカン
ドリング１０２の例では、ボア径は９５mmであり、リン
グ幅Ｌは１．５mmである。
ンドリング１０２として用いられるものである。なお、
この場合、トップリング１０１としては、一般のバレル
フェイス型ピストンリングなどを用いることができ、あ
るいは本発明のピストンリングをさらにトップリング１
０１として組み合わせることも可能である。このセカン
ドリング１０２の例では、ボア径は９５mmであり、リン
グ幅Ｌは１．５mmである。
【００２５】また実施例４，５は、図４の構成もしくは
図５の構成におけるトップリング１０１として用いられ
るものである。なお、図５の構成でトップリング１０１
として用いる場合に、セカンドリング１０２としては、
一般のテーパ型ピストンリングなどを用いることがで
き、あるいは本発明のピストンリングをさらにセカンド
リング１０２として組み合わせることも可能である。こ
のトップリング１０１の例では、ボア径は９５mmであ
り、リング幅Ｌは１．２mmである。
図５の構成におけるトップリング１０１として用いられ
るものである。なお、図５の構成でトップリング１０１
として用いる場合に、セカンドリング１０２としては、
一般のテーパ型ピストンリングなどを用いることがで
き、あるいは本発明のピストンリングをさらにセカンド
リング１０２として組み合わせることも可能である。こ
のトップリング１０１の例では、ボア径は９５mmであ
り、リング幅Ｌは１．２mmである。
【００２６】｛実施例１｝オイル消費性能と耐久性とを
高いレベルでバランスさせたものとして、Ｌ１＝０．７
mm、ｔ２＝０．３mm、θ＝４５°、ｔ１＝０．２mm、Ｒ
＝０．７mm、とした。その断面形状を図６に示す。な
お、Ｌ２は、ｔ２とθとから、０．３mmとなる。従っ
て、この例では、リング幅Ｌの中心を跨ぐ範囲に直線部
１１が設けられている。
高いレベルでバランスさせたものとして、Ｌ１＝０．７
mm、ｔ２＝０．３mm、θ＝４５°、ｔ１＝０．２mm、Ｒ
＝０．７mm、とした。その断面形状を図６に示す。な
お、Ｌ２は、ｔ２とθとから、０．３mmとなる。従っ
て、この例では、リング幅Ｌの中心を跨ぐ範囲に直線部
１１が設けられている。
【００２７】｛実施例２｝オイル消費性能を最大限高め
る設定として、Ｌ１＝０．４mm、ｔ２＝０．３mm、θ＝
６０°、ｔ１＝０．２mm、Ｒ＝２．２mm、とした。その
断面形状を図７に示す。このように直線部１１の長さＬ
１を小さく設定することで面圧が高くなり、エッジ効果
を高めるべく傾斜角θを大きく設定したことと相俟っ
て、確実にオイルの掻き落としが行える。
る設定として、Ｌ１＝０．４mm、ｔ２＝０．３mm、θ＝
６０°、ｔ１＝０．２mm、Ｒ＝２．２mm、とした。その
断面形状を図７に示す。このように直線部１１の長さＬ
１を小さく設定することで面圧が高くなり、エッジ効果
を高めるべく傾斜角θを大きく設定したことと相俟っ
て、確実にオイルの掻き落としが行える。
【００２８】｛実施例３｝オイル消費性能を満足しつつ
より高い耐久性を得るものとして、Ｌ１＝０．８mm、ｔ
２＝０．２mm、θ＝６０°、ｔ１＝０．２mm、Ｒ＝０．
７mm、とした。その断面形状を図８に示す。このように
直線部１１の長さＬ１を大きく設定することで面圧が低
くなり、耐摩耗性や耐焼き付き性が向上する。そして、
傾斜角θを大きく設定したことで、確実にオイルの掻き
落としが行える。
より高い耐久性を得るものとして、Ｌ１＝０．８mm、ｔ
２＝０．２mm、θ＝６０°、ｔ１＝０．２mm、Ｒ＝０．
７mm、とした。その断面形状を図８に示す。このように
直線部１１の長さＬ１を大きく設定することで面圧が低
くなり、耐摩耗性や耐焼き付き性が向上する。そして、
傾斜角θを大きく設定したことで、確実にオイルの掻き
落としが行える。
【００２９】｛実施例４｝トップリング１０１に必要な
ブローバイガスシール性能を考慮しつつオイル消費性能
と耐久性とを高いレベルでバランスさせたものとして、
Ｌ１＝０．４mm、ｔ２＝０．３mm、θ＝４５°、ｔ１＝
０．２mm、Ｒ＝０．９mm、とした。その断面形状を図９
に示す。なお、Ｌ２は、ｔ２とθとから、０．３mmとな
る。従って、この例では、リング幅Ｌの中心を跨ぐ範囲
に直線部１１が設けられている。
ブローバイガスシール性能を考慮しつつオイル消費性能
と耐久性とを高いレベルでバランスさせたものとして、
Ｌ１＝０．４mm、ｔ２＝０．３mm、θ＝４５°、ｔ１＝
０．２mm、Ｒ＝０．９mm、とした。その断面形状を図９
に示す。なお、Ｌ２は、ｔ２とθとから、０．３mmとな
る。従って、この例では、リング幅Ｌの中心を跨ぐ範囲
に直線部１１が設けられている。
【００３０】｛実施例５｝オイル消費性能とブローバイ
ガスシール性能を最大限高める設定として、Ｌ１＝０．
２５mm、ｔ２＝０．３mm、θ＝６０°、ｔ１＝０．２m
m、Ｒ＝１．７mm、とした。その断面形状を図１０に示
す。このように直線部１１の長さＬ１を小さく設定する
ことで面圧が高くなり、エッジ効果を高めるべく傾斜角
θを大きく設定したことと相俟って、確実にオイルの掻
き落としが行える。また、面圧が高いことで、ブローバ
イガスシール性能も高くなる。
ガスシール性能を最大限高める設定として、Ｌ１＝０．
２５mm、ｔ２＝０．３mm、θ＝６０°、ｔ１＝０．２m
m、Ｒ＝１．７mm、とした。その断面形状を図１０に示
す。このように直線部１１の長さＬ１を小さく設定する
ことで面圧が高くなり、エッジ効果を高めるべく傾斜角
θを大きく設定したことと相俟って、確実にオイルの掻
き落としが行える。また、面圧が高いことで、ブローバ
イガスシール性能も高くなる。
【図１】この発明に係るピストンリングの断面形状を示
す断面図。
す断面図。
【図２】その面圧分布を示す特性図。
【図３】このピストンリングの各部の寸法の説明図。
【図４】２本リング形式のピストンの断面図。
【図５】３本リング形式のピストンの断面図。
【図６】実施例１のピストンリングの断面図。
【図７】実施例２のピストンリングの断面図。
【図８】実施例３のピストンリングの断面図。
【図９】実施例４のピストンリングの断面図。
【図１０】実施例５のピストンリングの断面図。
１…ピストンリング
１１…直線部
１２…テーパ部
１３…円弧部
Claims (7)
- 【請求項１】 外周面のリング幅方向中央部分に、リン
グ中心軸線と平行な直線部を有し、この直線部を挟んで
一方の側に、上記リング中心軸線に対し傾斜したテーパ
部を有し、かつ他方の側に、上記直線部が接線として連
続する円弧からなる円弧部を有することを特徴とする内
燃機関のピストンリング。 - 【請求項２】 燃焼室側に上記円弧部が設けられ、クラ
ンクケース側に上記テーパ部が設けられていることを特
徴とする請求項１に記載の内燃機関のピストンリング。 - 【請求項３】 上記直線部は、リング幅の中心を跨ぐ範
囲に形成されていることを特徴とする請求項１または２
に記載の内燃機関のピストンリング。 - 【請求項４】 上記テーパ部の傾斜角が４５°〜６０°
の範囲内にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれ
かに記載の内燃機関のピストンリング。 - 【請求項５】 上記直線部の長さ（Ｌ１）は、リング幅
（Ｌ）に対し、１／５〜２／３の範囲であることを特徴
とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関のピス
トンリング。 - 【請求項６】 トップリングの場合は１／５〜１／３の
範囲であり、セカンドリングの場合は１／４〜２／３の
範囲であることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関
のピストンリング。 - 【請求項７】 上記直線部の半径位置から半径方向内周
側に０．２mm〜０．４mm後退した点で、上記円弧部がピ
ストンリング端面と交わるように、上記円弧部の曲率半
径が設定されていることを特徴とする請求項１〜６のい
ずれかに記載の内燃機関のピストンリング。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002139437A JP4165119B2 (ja) | 2002-05-15 | 2002-05-15 | 内燃機関のピストンリング |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002139437A JP4165119B2 (ja) | 2002-05-15 | 2002-05-15 | 内燃機関のピストンリング |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003328852A true JP2003328852A (ja) | 2003-11-19 |
| JP4165119B2 JP4165119B2 (ja) | 2008-10-15 |
Family
ID=29700571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002139437A Expired - Fee Related JP4165119B2 (ja) | 2002-05-15 | 2002-05-15 | 内燃機関のピストンリング |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP4165119B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007298103A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Nippon Piston Ring Co Ltd | 内燃機関用ピストンリング |
| JP2010031835A (ja) * | 2008-06-23 | 2010-02-12 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関用オイルリング及びピストン |
| JP2014098471A (ja) * | 2012-11-16 | 2014-05-29 | Toyota Central R&D Labs Inc | 圧力リング装着ピストン |
| KR20150105327A (ko) * | 2013-01-10 | 2015-09-16 | 페데랄-모굴 부르샤이트 게엠베하 | 증가된 피로 강도를 갖는 내연기관을 위한 피스톤 링, 및 그의 제조 방법 |
| JP2016044794A (ja) * | 2014-08-26 | 2016-04-04 | 株式会社豊田中央研究所 | ピストンリング付ピストン及び内燃機関 |
| JP2016516166A (ja) * | 2013-04-11 | 2016-06-02 | フェデラル−モーグル・フリートベルク・ゲーエムベーハー | 属性を周期的に変化させたピストンリング |
| JP2017223191A (ja) * | 2016-06-17 | 2017-12-21 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関 |
| WO2019192828A1 (de) * | 2018-04-03 | 2019-10-10 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | KOLBENRING UND KOLBENRING/KOLBEN-KOMBINATION MIT VERBESSERTEN VERSCHLEIßEIGENSCHAFTEN |
| CN110431336A (zh) * | 2017-03-23 | 2019-11-08 | 株式会社理研 | 活塞环 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2023097976A (ja) * | 2021-12-28 | 2023-07-10 | 株式会社リケン | ピストンリング及びピストンリングセット |
-
2002
- 2002-05-15 JP JP2002139437A patent/JP4165119B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| JP2007298103A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Nippon Piston Ring Co Ltd | 内燃機関用ピストンリング |
| JP2010031835A (ja) * | 2008-06-23 | 2010-02-12 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関用オイルリング及びピストン |
| JP2014098471A (ja) * | 2012-11-16 | 2014-05-29 | Toyota Central R&D Labs Inc | 圧力リング装着ピストン |
| KR102115753B1 (ko) | 2013-01-10 | 2020-05-27 | 페데랄-모굴 부르샤이트 게엠베하 | 증가된 피로 강도를 갖는 내연기관을 위한 피스톤 링, 및 그의 제조 방법 |
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| JP2017223191A (ja) * | 2016-06-17 | 2017-12-21 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関 |
| CN110431336A (zh) * | 2017-03-23 | 2019-11-08 | 株式会社理研 | 活塞环 |
| CN110431336B (zh) * | 2017-03-23 | 2020-12-15 | 株式会社理研 | 活塞环 |
| US10982767B2 (en) | 2017-03-23 | 2021-04-20 | Kabushiki Kaisha Riken | Piston ring |
| WO2019192828A1 (de) * | 2018-04-03 | 2019-10-10 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | KOLBENRING UND KOLBENRING/KOLBEN-KOMBINATION MIT VERBESSERTEN VERSCHLEIßEIGENSCHAFTEN |
| CN112534164A (zh) * | 2018-04-03 | 2021-03-19 | 辉门布尔沙伊德公司 | 具有改善的磨损性能的活塞环以及活塞环/活塞组合 |
| US11578799B2 (en) | 2018-04-03 | 2023-02-14 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Piston ring and piston ring/piston combination with improved wear properties |
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|---|---|
| JP4165119B2 (ja) | 2008-10-15 |
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