JP2007032777A - Piston ring - Google Patents

Piston ring Download PDF

Info

Publication number
JP2007032777A
JP2007032777A JP2005219854A JP2005219854A JP2007032777A JP 2007032777 A JP2007032777 A JP 2007032777A JP 2005219854 A JP2005219854 A JP 2005219854A JP 2005219854 A JP2005219854 A JP 2005219854A JP 2007032777 A JP2007032777 A JP 2007032777A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
expander
ring
annular groove
main body
groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005219854A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takao Suzuki
孝男 鈴木
Chikako Sasao
親子 笹生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Piston Ring Co Ltd
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Nippon Piston Ring Co Ltd
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Piston Ring Co Ltd, Toyota Motor Corp filed Critical Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority to JP2005219854A priority Critical patent/JP2007032777A/en
Publication of JP2007032777A publication Critical patent/JP2007032777A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piston ring having an appropriate combination structure of an annular groove of an inner periphery of a ring main body and an expander. <P>SOLUTION: This piston ring comprises the ring main body 2 provided with the annular groove 7 on its inner periphery, and the expander 3 formed by winding a wire rod 3a of the expander into a coil, and mounted in the annular groove 7 to energize the ring main body 2 to an outer peripheral side. The ring main body 2 is provided with a plurality of retracted portions 8a formed by retracting a groove wall 7a of the annular groove 7 to a radial outer peripheral side within a range not reaching a groove bottom 7b of the annular groove 7, at intervals in the circumferential direction of the ring main body 2 with thick portions 9 remaining therebetween, and oil return holes 10 opened in the annular groove 7 in a state of radially penetrating through the ring main body 2 are formed corresponding to the retracted portions 8 in the circumferential position. The expander 3 is fitted to the annular groove 7 in such manner that vertexes 3b at a radial outer peripheral side, of the coil formed by the wire rod 3a of the expander, are respectively corresponded to the thick portion 9 at the circumferential position. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ピストンリング本体とコイル状のエキスパンダとを備えたピストンリングに関する。   The present invention relates to a piston ring provided with a piston ring body and a coiled expander.

内燃機関のピストンに装着されるピストンリングとして、リング本体の内周に環状溝を設け、その環状溝にコイル状のエキスパンダを配置してリング本体に半径方向外周側へ向かうリング張力を付加する、いわゆる2ピース構造の組み合わせ型ピストンリングが知られている。この種のピストンリングにおいて、リング本体を鋼板から一体的に成形し、リング本体の内周にスリット状の切り欠き部を周方向に所定の間隔で設けることにより、リング本体の剛性の適正化を図ったピストンリングが提案されている(例えば特許文献1参照)。リング本体の内周に切り欠き部を設けたピストンリングを開示する先行技術文献としては、その他に特許文献2及び3が存在する。   As a piston ring to be mounted on a piston of an internal combustion engine, an annular groove is provided on the inner periphery of the ring body, and a coil-shaped expander is disposed in the annular groove to apply a ring tension toward the outer peripheral side in the radial direction. A so-called two-piece structure combination piston ring is known. In this type of piston ring, the ring body is integrally formed from a steel plate, and slit-shaped notches are provided at predetermined intervals in the circumferential direction on the inner periphery of the ring body to optimize the rigidity of the ring body. A proposed piston ring has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In addition, Patent Documents 2 and 3 are other prior art documents disclosing a piston ring having a notch provided on the inner periphery of the ring body.

実開昭62−8350号公報Japanese Utility Model Publication No. 62-8350 実開平5−8128号公報Japanese Utility Model Publication No. 5-8128 特開平8−200500号公報JP-A-8-200500

特許文献1のピストンリングでは、リング本体の内周を切り欠き部によって環状溝の溝底に至るまで分断している。従って、例えば、リング本体に作用するリング張力が切り欠き部を境として不連続に変化し、あるいは、エキスパンダをリング本体へ組み付ける際にはエキスパンダの線材が切り欠き部へ嵌り込んで位置合わせ作業の手間が増すといった種々の不都合が生じる可能性がある。   In the piston ring of Patent Document 1, the inner periphery of the ring body is divided by a notch portion to reach the groove bottom of the annular groove. Therefore, for example, the ring tension acting on the ring body changes discontinuously at the notch, or when the expander is assembled to the ring body, the expander wire fits into the notch and aligns. Various inconveniences such as increased labor of work may occur.

そこで、本発明は、リング本体の内周の環状溝とエキスパンダとの組み合わせ構造を適正化したピストンリングを提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the piston ring which optimized the combination structure of the annular groove of the inner periphery of a ring main body, and an expander.

本発明のピストンリングは、内周に環状溝が設けられたリング本体と、線材をコイル状に巻いて形成され、かつ前記環状溝に配置されて前記リング本体を外周側に付勢するエキスパンダとを備え、前記リング本体には、前記環状溝の溝壁を当該環状溝の溝底まで達しない範囲で半径方向外周側に後退させた複数の後退部がそれらの間に肉厚部が残るようにして前記リング本体の周方向に間隔を空けて設けられるとともに、当該リング本体を半径方向に貫いて前記環状溝内に開口するオイル戻し孔が前記後退部と前記周方向の位置を合わせて設けられ、前記エキスパンダは、前記線材が形成するコイルの前記半径方向外周側の各頂点が前記肉厚部と前記周方向に位置を合わせるようにして前記環状溝に嵌め合わされることにより、上述した課題を解決する(請求項1)。   The piston ring of the present invention includes a ring main body having an annular groove on the inner periphery, and an expander that is formed by winding a wire in a coil shape and is arranged in the annular groove to urge the ring body toward the outer peripheral side. The ring body has a plurality of receding portions in which the groove wall of the annular groove is receded to the outer peripheral side in the radial direction within a range not reaching the groove bottom of the annular groove, and a thick portion remains between them. In this way, an oil return hole that is provided in the circumferential direction of the ring body with a space therebetween and that opens in the annular groove through the ring body in the radial direction is aligned with the position of the receding portion and the circumferential direction. And the expander is fitted into the annular groove so that the vertices on the radially outer peripheral side of the coil formed by the wire are aligned with the thick portion in the circumferential direction. Issues Resolve (claim 1).

本発明のピストンリングによれば、環状溝の溝底と溝壁の一部はリング本体の全周に亘って連続するように残されるため、環状部を切り欠き部で分断した場合に生じる種々の不都合を回避することができる。例えば、リング本体の張力が周方向に不連続に変化するおそれがない。さらに、溝底が切り欠かれていないので、エキスパンダが切り欠きに嵌り込むこともなく、リング本体に対してエキスパンダを適切な位置に容易に配置することができる。また、エキスパンダの線材が肉厚部にて環状溝の内面と接触しているので、後退部の位置でエキスパンダの線材を環状溝に嵌め合わせる場合と比較して、エキスパンダをより広い範囲でリング本体と接触させ、それによりエキスパンダの張力をリング本体に対して効率よく伝達することができる。さらに、オイル戻し孔が後退部と位置を合わせて設けられているので、溝深さが大きい肉厚部にオイル戻し孔を設ける場合と比較してオイル戻し孔の加工が容易に行える利点がある。ピストンリングの重量とオイル消費量との間には、重量が小さいほどオイル消費量も減少する関係があるため、後退部を設けてリング本体を軽量化することにより、オイル消費量の削減を図ることもできる。   According to the piston ring of the present invention, since the groove bottom and part of the groove wall of the annular groove are left continuously over the entire circumference of the ring main body, various kinds of problems occur when the annular part is divided at the notch. The inconvenience can be avoided. For example, there is no possibility that the tension of the ring body changes discontinuously in the circumferential direction. Furthermore, since the groove bottom is not notched, the expander can be easily placed at an appropriate position with respect to the ring body without the expander being fitted into the notch. In addition, since the expander wire is in contact with the inner surface of the annular groove at the thick part, the expander has a wider range than when the expander wire is fitted into the annular groove at the position of the retracted part. Thus, the tension of the expander can be efficiently transmitted to the ring body. Furthermore, since the oil return hole is provided in alignment with the receding portion, there is an advantage that the oil return hole can be easily processed as compared with the case where the oil return hole is provided in the thick portion where the groove depth is large. . Since there is a relationship between the weight of the piston ring and the oil consumption, the oil consumption decreases as the weight decreases. Therefore, the oil consumption can be reduced by providing a retraction part to reduce the weight of the ring body. You can also.

前記肉厚部において前記溝壁が前記エキスパンダの中心を超えて半径方向中心側に延びていてもよい(請求項2)。エキスパンダを肉厚部の溝壁で十分に抱え込むことができるため、エキスパンダの張力をリング本体に対して効率よく伝えることができる。特に、エキスパンダが形状記憶合金製の可変張力型に構成されている場合には、リング本体の軸線の方向におけるエキスパンダの温度上昇に伴う膨張変位を環状溝の溝壁で受け止めてリング本体の張力の変化に確実に反映させ、それによりリング張力の変動幅を大きく確保することができる。   In the thick portion, the groove wall may extend to the center side in the radial direction beyond the center of the expander (Claim 2). Since the expander can be sufficiently held by the groove wall of the thick part, the tension of the expander can be efficiently transmitted to the ring body. In particular, when the expander is configured as a variable tension type made of shape memory alloy, the expansion displacement accompanying the temperature rise of the expander in the direction of the axis of the ring body is received by the groove wall of the annular groove, It is possible to reliably reflect the change in the tension, thereby ensuring a large fluctuation range of the ring tension.

本発明の一形態において、前記エキスパンダの隣接する頂点が一つの肉厚部内に位置していてもよい(請求項3)。この形態によれば、各肉厚部において線材がより長い範囲に亘って環状溝に嵌め合わされるので、リング本体とエキスパンダの密着力を向上させることができる。特に、線材の線径が細いエキスパンダを使用した場合には有効であり、これによりピストンリング全体の体格あるいは重量を小さくすることができ、内燃機関のピストンの全高も低くすることができる。よって、ピストン軸方向幅を薄くし、ピストンの高さを薄くさせ、ピストンの軽量化による内燃機関の出力を向上させることができる。この場合、前記線材の一部が、前記周方向において前記肉厚部から前記後退部にはみ出るように前記後退部の当該周方向の幅を設定してもよい(請求項4)。各肉厚部においてリング本体とエキスパンダとの十分な密着力を確保しつつ、各肉厚部の幅を減少させてリング本体の軽量化を図ることができる。   One form of this invention WHEREIN: The adjacent vertex of the said expander may be located in one thick part (Claim 3). According to this aspect, since the wire is fitted into the annular groove over a longer range in each thick portion, the adhesion between the ring body and the expander can be improved. In particular, it is effective when an expander having a thin wire diameter is used, whereby the physique or weight of the entire piston ring can be reduced, and the overall height of the piston of the internal combustion engine can also be reduced. Therefore, it is possible to reduce the piston axial width, reduce the height of the piston, and improve the output of the internal combustion engine by reducing the weight of the piston. In this case, the circumferential width of the receding part may be set so that a part of the wire rod protrudes from the thick part to the receding part in the circumferential direction (Claim 4). While securing sufficient adhesion between the ring body and the expander at each thick part, the width of each thick part can be reduced to reduce the weight of the ring body.

エキスパンダの隣接する頂点が一つの肉厚部内に位置する形態において、前記肉厚部を前記リング本体の軸線方向に貫く貫通孔が、前記エキスパンダの線材間の隙間と周方向に位置を合わせるようにして設けられてもよい(請求項5)。リング本体の軽量化を図るとともに、肉厚部の剛性を適度に低下させ、それにより肉厚部と後退部との間の剛性の差を小さくすることができる。   In a form in which adjacent apexes of the expander are located in one thick portion, a through hole that penetrates the thick portion in the axial direction of the ring body aligns with a gap between the expander wires in the circumferential direction. (Claim 5). While reducing the weight of the ring main body, the rigidity of the thick part can be appropriately reduced, thereby reducing the difference in rigidity between the thick part and the receding part.

以上に説明したように、本発明のピストンリングによれば、リング本体の環状溝の溝底と溝壁の一部はリング本体の全周に亘って連続するように残されているため、例えばリング本体の張力が周方向に不連続に変化するおそれがなく、エキスパンダが切り欠きに嵌り込むこともないといったように、環状部を切り欠き部で分断した場合に生じる種々の不都合を回避できる。また、エキスパンダの線材が肉厚部で環状溝の内面と接触しているため、後退部で接触する場合と比較して、エキスパンダをより広い範囲でリング本体と接触させ、それによりエキスパンダの張力をリング本体に対して効率よく伝達できる。さらに、オイル戻し孔が後退部と位置を合わせて設けられているため、溝深さが大きい肉厚部にオイル戻し孔を設ける場合よりもオイル戻し孔の加工が容易に行える。後退部を設けてリング本体を軽量化することにより、オイル消費量の削減を図ることもできる。   As described above, according to the piston ring of the present invention, the groove bottom of the annular groove of the ring main body and a part of the groove wall remain so as to continue over the entire circumference of the ring main body. Various inconveniences that occur when the annular part is divided at the notch, such that the tension of the ring body does not change discontinuously in the circumferential direction and the expander does not fit into the notch, can be avoided. . In addition, since the wire of the expander is in contact with the inner surface of the annular groove at the thick part, the expander is brought into contact with the ring body in a wider range as compared with the case of contact at the receding part, thereby expanding the expander. Can be transmitted efficiently to the ring body. Furthermore, since the oil return hole is provided in alignment with the receding portion, the oil return hole can be processed more easily than when the oil return hole is provided in a thick portion having a large groove depth. The oil consumption can be reduced by providing the retracting portion to reduce the weight of the ring body.

(第1の形態)
図1は本発明の第1の形態に係るピストンリングの部分断面図、図2は図1のピストンリングの一部をリング軸線の方向(図1の上下方向)から見た平面図である。本形態のピストンリング1Aは、内燃機関のシリンダ壁100に付着したオイルを掻き落とすオイルリングとして機能すべくその内燃機関のピストン101に設けられたピストンリング溝102に装着される。なお、ピストンリング1Aの上方、つまり内燃機関の燃焼室側には圧力漏れを防止するコンプレッションリングが配置されるが、その図示は省略した。
(First form)
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a piston ring according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of a part of the piston ring of FIG. 1 viewed from the direction of the ring axis (vertical direction in FIG. 1). The piston ring 1A of this embodiment is mounted in a piston ring groove 102 provided in the piston 101 of the internal combustion engine so as to function as an oil ring that scrapes off the oil adhering to the cylinder wall 100 of the internal combustion engine. Although a compression ring for preventing pressure leakage is disposed above the piston ring 1A, that is, on the combustion chamber side of the internal combustion engine, the illustration thereof is omitted.

ピストンリング1Aは、リング本体2と、リング本体2の内周側に配置されてリング本体2に半径方向外周側へ向かうリング張力を付与するエキスパンダ3とを備えている。リング本体2は合い口を有するC字型に形成されている。一方、エキスパンダ3は、ばね性を有する線材3aを一定ピッチでコイル状に巻いて形成されている。リング本体2は、一例として、素材となる鋼材を図示の断面形状にプレス成型等で加工し、これをピストンリング溝102に合わせた長さに切断する方法により製造される。エキスパンダ3については、その線材3aをNi−Ti系等の形状記憶合金にて形成することにより、可変張力コイルエキスパンダとして構成されてもよい。   The piston ring 1 </ b> A includes a ring main body 2 and an expander 3 that is disposed on the inner peripheral side of the ring main body 2 and applies a ring tension toward the outer peripheral side in the radial direction to the ring main body 2. The ring body 2 is formed in a C shape having an abutment. On the other hand, the expander 3 is formed by winding a wire 3a having spring properties in a coil shape at a constant pitch. As an example, the ring main body 2 is manufactured by a method in which a steel material as a raw material is processed into a cross-sectional shape shown in the drawing by press molding or the like and cut into a length corresponding to the piston ring groove 102. The expander 3 may be configured as a variable tension coil expander by forming the wire 3a with a shape memory alloy such as Ni—Ti.

リング本体2の外周には、シリンダ壁100に接してオイルを掻き落とす上レール4及び下レール5がリング軸線の方向に間隔を空けて設けられている。レール4、5はいずれもリング本体2の全周に亘って延びており、それらの間にはリング本体2の全周に亘って延びる環状の凹部6が形成されている。一方、リング本体2の内周にはエキスパンダ3を受け入れるための環状溝7が設けられている。環状溝7の断面形状は、溝壁7aから溝底7bまでエキスパンダ3の半径rと同一か又は幾らか大きい曲率半径の円弧を描いて湾曲するように定められている。但し、環状溝7の断面形状はエキスパンダ3を受け入れることができるものであればよい。例えば溝底7bに向うに従ってリング軸線方向の幅が漸次減少するように溝壁7aを傾斜させてもよい。環状溝7もまたリング本体2の全周に亘って延びている。エキスパンダ3は、環状溝7に沿ってリング本体2の全周に延びるようにしてリング本体2の内周に取り付けられる。   On the outer periphery of the ring main body 2, an upper rail 4 and a lower rail 5 that are in contact with the cylinder wall 100 and scrape off the oil are provided at intervals in the direction of the ring axis. Each of the rails 4 and 5 extends over the entire periphery of the ring body 2, and an annular recess 6 extending over the entire periphery of the ring body 2 is formed between them. On the other hand, an annular groove 7 for receiving the expander 3 is provided on the inner periphery of the ring body 2. The cross-sectional shape of the annular groove 7 is determined so as to curve from the groove wall 7a to the groove bottom 7b while drawing an arc having a radius of curvature equal to or somewhat larger than the radius r of the expander 3. However, the cross-sectional shape of the annular groove 7 only needs to accept the expander 3. For example, the groove wall 7a may be inclined so that the width in the ring axis direction gradually decreases toward the groove bottom 7b. The annular groove 7 also extends over the entire circumference of the ring body 2. The expander 3 is attached to the inner periphery of the ring body 2 so as to extend along the annular groove 7 to the entire periphery of the ring body 2.

リング本体2の内周には、環状溝7の上下の溝壁7aを溝底7bに達しない範囲で半径方向外周側に後退させた複数の後退部8が周方向に一定の間隔を空けて設けられている。上下の溝壁7aの間において、後退部8の周方向の位置は、上下で一致している。つまり、図2から明らかなように、リング軸線の方向から見て上下の後退部8は互いに重なり合い、後退部8に挟まれる肉厚部9もまたリング軸線の方向に重なり合っている。図1に示したように、肉厚部9において、上下の溝壁7aは、環状溝7に装着されたエキスパンダ3の中心CPを超えて半径方向中心側(図1の左方)へ幾らか延びるように設けられている。換言すれば、肉厚部9における環状溝7の深さdはエキスパンダ3の半径rよりも幾らか大きい。なお、肉厚部9において、エキスパンダ3の中心CPを超えて半径方向中心側に延ばされた溝壁7a同士のリング軸線方向における間隔はエキスパンダ3の直径以上である。   In the inner periphery of the ring body 2, a plurality of receding portions 8, in which the upper and lower groove walls 7 a of the annular groove 7 are retreated to the outer peripheral side in the radial direction within a range not reaching the groove bottom 7 b, are spaced apart in the circumferential direction. Is provided. Between the upper and lower groove walls 7a, the circumferential position of the receding portion 8 is aligned vertically. That is, as is apparent from FIG. 2, the upper and lower receding portions 8 overlap with each other when viewed from the ring axis direction, and the thick portion 9 sandwiched between the receding portions 8 also overlaps with the ring axis direction. As shown in FIG. 1, in the thick portion 9, the upper and lower groove walls 7 a extend slightly beyond the center CP of the expander 3 attached to the annular groove 7 toward the center in the radial direction (left side in FIG. 1). It is provided to extend. In other words, the depth d of the annular groove 7 in the thick portion 9 is somewhat larger than the radius r of the expander 3. In the thick portion 9, the interval in the ring axis direction between the groove walls 7 a extending beyond the center CP of the expander 3 toward the center in the radial direction is equal to or larger than the diameter of the expander 3.

図1に示す上下の溝壁7aのそれぞれにおいて、図2に示す後退部8の周方向の間隔は、エキスパンダ3を環状溝7に組み付けた状態におけるエキスパンダ3の線材3aのピッチPと一致している。なお、図2ではエキスパンダ3の線材3aが形成するコイルの半径方向外周側の頂点3bを基準としてピッチPを定義している。そして、エキスパンダ3は、その線材3aの各頂点3bが肉厚部9と周方向に位置を合わせるようにして環状溝7に嵌め合わされている。これにより、エキスパンダ3の線材3aは、肉厚部9において溝壁7a及び溝底7bと接触するように環状溝7に嵌り込み、その一方、後退部8においては線材3aが環状溝7よりも半径方向中心側に後退する。   In each of the upper and lower groove walls 7 a shown in FIG. 1, the circumferential interval of the retreating portion 8 shown in FIG. 2 is equal to the pitch P of the wire 3 a of the expander 3 in the state where the expander 3 is assembled to the annular groove 7. I'm doing it. In FIG. 2, the pitch P is defined with reference to the apex 3 b on the radially outer peripheral side of the coil formed by the wire 3 a of the expander 3. The expander 3 is fitted in the annular groove 7 so that each vertex 3b of the wire 3a is aligned with the thick portion 9 in the circumferential direction. As a result, the wire 3 a of the expander 3 is fitted into the annular groove 7 so as to come into contact with the groove wall 7 a and the groove bottom 7 b at the thick portion 9, while the wire 3 a is inserted from the annular groove 7 at the retracted portion 8. Also retracts toward the center in the radial direction.

さらに、図1に示したように、リング本体2には、凹部6から環状溝7の溝底7bまでリング本体2を半径方向に貫くようにして複数のオイル戻し孔10が設けられている。オイル戻し孔10は、レール4、5によって掻き落とされて凹部6に収容されたオイル(潤滑油)をリング本体2の内周側に導くために設けられている。オイル戻し孔10を通過したオイルはピストン101のドレン路103(図1参照)を介して不図示のクランク室に排出される。   Further, as shown in FIG. 1, the ring body 2 is provided with a plurality of oil return holes 10 so as to penetrate the ring body 2 in the radial direction from the recess 6 to the groove bottom 7 b of the annular groove 7. The oil return hole 10 is provided to guide oil (lubricating oil) scraped off by the rails 4 and 5 and accommodated in the recess 6 to the inner peripheral side of the ring body 2. The oil that has passed through the oil return hole 10 is discharged to a crank chamber (not shown) via a drain passage 103 (see FIG. 1) of the piston 101.

オイル戻し孔10はリング本体2の周方向に関して後退部8と位置を合わせて設けられている。つまり、オイル戻し孔10は、リング軸線の方向から見て後退部8の位置で凹部6と環状溝7とを結ぶように設けられている。なお、本形態では各後退部8に対して1本ずつオイル戻し孔10が設けられているが、周方向に関して2以上の後退部8に対して1本のオイル戻し孔10が設けられてもよい。   The oil return hole 10 is provided in alignment with the receding portion 8 in the circumferential direction of the ring body 2. That is, the oil return hole 10 is provided so as to connect the concave portion 6 and the annular groove 7 at the position of the receding portion 8 when viewed from the ring axis direction. In this embodiment, one oil return hole 10 is provided for each receding portion 8, but even if one oil return hole 10 is provided for two or more receding portions 8 in the circumferential direction. Good.

以上のように構成されたピストンリング1Aによれば、エキスパンダ3の線材3aが肉厚部9にて環状溝7の内面、つまり溝壁7a及び溝底7bと接触しているので、後退部8の位置でエキスパンダ3の線材3aを環状溝7に嵌め合わせる場合と比較して、エキスパンダ3をより広い範囲でリング本体2と接触させ、それによりエキスパンダ3の張力をリング本体2に対して効率よく伝達することができる。また、エキスパンダ3を肉厚部9にて十分に覆うことができるので、ピストンリング1Aをピストンリング溝102に装着する際にエキスパンダ3がリング本体2からはみ出るおそれが少なく、ピストンリング溝102に対するピストンリング1Aの組み付け作業を容易に行うことができる。後退部8を設けることにより、リング本体2の軽量化を図ることもできる。ピストンリングの重量とオイル消費量との間には、図3に示したように重量が小さいほどオイル消費量も減少する関係がある。従って、後退部8を設けてリング本体2を軽量化することにより、オイル消費量の削減を図ることもできる。なお、ピストンリングのシリンダ壁に対する追従性は下式(1)に示す追従性係数Kにて評価することができる。   According to the piston ring 1 </ b> A configured as described above, the wire 3 a of the expander 3 is in contact with the inner surface of the annular groove 7, that is, the groove wall 7 a and the groove bottom 7 b, at the thick portion 9. Compared with the case where the wire rod 3a of the expander 3 is fitted into the annular groove 7 at the position 8, the expander 3 is brought into contact with the ring body 2 in a wider range, and thereby the tension of the expander 3 is applied to the ring body 2. In contrast, it can be transmitted efficiently. Further, since the expander 3 can be sufficiently covered by the thick portion 9, the expander 3 is less likely to protrude from the ring body 2 when the piston ring 1A is mounted in the piston ring groove 102, and the piston ring groove 102 Assembling work of the piston ring 1A with respect to can be easily performed. By providing the retreat part 8, the ring body 2 can be reduced in weight. As shown in FIG. 3, there is a relationship between the weight of the piston ring and the oil consumption that the oil consumption decreases as the weight decreases. Accordingly, the oil consumption can be reduced by providing the retracting portion 8 to reduce the weight of the ring body 2. In addition, the followability with respect to the cylinder wall of a piston ring can be evaluated by the followability coefficient K shown in the following Formula (1).

K=(W・D)/(E・I) …(1)
ここに、Wはリング張力、Dはシリンダ内径、Eはリング本体の縦弾性係数、Iはリング本体の断面係数であり、断面係数Iはリング本体2の半径方向の厚さT(図1参照)が小さいほど小さくなる。後退部8の形成位置において厚さTが小さくなることにより、ピストンリング1Aの追従性係数Kは全体として増加するから、ピストンリング1Aのシリンダ壁100に対する追従性が向上してオイル消費量が減少する。
K = (WD) / (EI) (1)
Here, W is the ring tension, D is the cylinder inner diameter, E is the longitudinal elastic modulus of the ring body, I is the section modulus of the ring body, and the section modulus I is the thickness T in the radial direction of the ring body 2 (see FIG. 1). ) Is smaller the smaller it is. By reducing the thickness T at the position where the retreating portion 8 is formed, the follow-up coefficient K of the piston ring 1A increases as a whole. Therefore, the follow-up ability of the piston ring 1A with respect to the cylinder wall 100 is improved and the oil consumption is reduced. To do.

本形態のピストンリング1Aにおいては、線材3aがオイル戻し孔10に対して周方向にずれ、しかも、オイル戻し孔10の形成位置では環状溝7の溝深さが小さいので、レール4、5によって掻き落とされたオイルをオイル戻し孔10からドレン路103を経由してクランク室まで速やかに排出することができる。従って、レール4、5の周囲にオイルが滞留せず、レール4、5によるオイルの掻き残しに起因するオイル消費量の増加、あるいはフリクションの増加を抑えることができる。さらに、オイル戻し孔10が後退部8と位置を合わせて設けられているので、溝深さdが大きい肉厚部9にオイル戻し孔を設ける場合と比較してオイル戻し孔10の加工が容易に行える利点がある。例えば、リング本体2をプレス成型加工にて製造する場合には、オイル戻し孔10を形成するためのプレス型の抜き取りが容易に行える。   In the piston ring 1A of this embodiment, the wire 3a is displaced in the circumferential direction with respect to the oil return hole 10, and the groove depth of the annular groove 7 is small at the position where the oil return hole 10 is formed. The scraped oil can be quickly discharged from the oil return hole 10 to the crank chamber via the drain path 103. Therefore, oil does not stay around the rails 4 and 5, and an increase in oil consumption or an increase in friction due to the oil scraping left by the rails 4 and 5 can be suppressed. Furthermore, since the oil return hole 10 is provided so as to be aligned with the receding portion 8, the oil return hole 10 can be easily processed as compared with the case where the oil return hole is provided in the thick portion 9 having a large groove depth d. There is an advantage that can be done. For example, when the ring main body 2 is manufactured by press molding, the press die for forming the oil return hole 10 can be easily extracted.

本形態のピストンリング1Aにおいては、後退部8が溝底7bに達しない範囲で設けられているので、環状溝7の溝底7bと溝壁7aの一部はリング本体2の全周に亘って連続するように残される。このため、リング本体2の張力が周方向に不連続に変化するおそれがない。さらに、後退部8が溝底7bまで切り欠かれていないので、エキスパンダ3が切り欠きに嵌り込むような不都合が生じず、リング本体2に対してエキスパンダ3を適切な位置に容易に配置することができる。   In the piston ring 1A of this embodiment, since the retreating portion 8 is provided in a range not reaching the groove bottom 7b, the groove bottom 7b of the annular groove 7 and a part of the groove wall 7a extend over the entire circumference of the ring body 2. Left to be continuous. For this reason, there is no possibility that the tension of the ring body 2 changes discontinuously in the circumferential direction. Furthermore, since the retracted portion 8 is not cut out to the groove bottom 7b, there is no inconvenience that the expander 3 fits into the notch, and the expander 3 is easily arranged at an appropriate position with respect to the ring body 2. can do.

さらに、本形態のピストンリング1Aにおいては、肉厚部9において環状溝7の溝壁7aがエキスパンダ3の中心CPを超えて半径方向中心側へ延ばされているので、エキスパンダ3の張力をリング本体2に対して効率よく伝えることができる。特に、エキスパンダ3が形状記憶合金製の可変張力型に構成されている場合には、リング軸線の方向におけるエキスパンダ3の温度上昇に伴う膨張変位(図1の矢印F参照)を環状溝7の溝壁7aで受け止めることができる。このため、エキスパンダ3の張力がリング本体2のレール4、5に与える半径方向外向きの力をより大きく伝えることができる。仮に、エキスパンダ3の中心CPが溝壁7aよりも半径方向中心側に配置されている場合には、リング軸線の方向の膨張変位を溝壁7aで受けることができず、そのためエキスパンダ3が環状溝7から逃げるようにずれ、エキスパンダ3の張力の変化がリング本体2に正しく伝わらないおそれが生じる。これに対して本形態のピストンリング1Aによればエキスパンダ3の変位をリング本体2の張力の変化に確実に反映させ、それによりリング張力の変動幅を大きく確保することができる。   Furthermore, in the piston ring 1A of the present embodiment, the groove wall 7a of the annular groove 7 extends beyond the center CP of the expander 3 toward the radial center side in the thick portion 9, so that the tension of the expander 3 is increased. Can be efficiently transmitted to the ring body 2. In particular, when the expander 3 is configured as a variable tension type made of a shape memory alloy, the expansion displacement (refer to the arrow F in FIG. 1) accompanying the temperature rise of the expander 3 in the direction of the ring axis is changed to the annular groove 7. Can be received by the groove wall 7a. For this reason, the outward force in the radial direction applied to the rails 4 and 5 of the ring body 2 by the tension of the expander 3 can be transmitted more greatly. If the center CP of the expander 3 is arranged on the radial center side of the groove wall 7a, the expansion displacement in the direction of the ring axis cannot be received by the groove wall 7a. There is a possibility that the change of the tension of the expander 3 is not correctly transmitted to the ring body 2 due to slipping away from the annular groove 7. On the other hand, according to the piston ring 1A of the present embodiment, the displacement of the expander 3 can be reliably reflected in the change in the tension of the ring main body 2, thereby ensuring a large fluctuation range of the ring tension.

(第2の形態)
図4は本発明の第2の形態に係るピストンリングの一部をリング軸線の方向から見た平面図である。なお、図4において第1の形態と共通する部分には同一符号を付してそれらの説明を省略する。第2の形態のピストンリング1Bにおいては、エキスパンダ3の線材3aが形成するコイルの半径方向外周側の隣接する2つの頂点3bが1つの肉厚部9内に位置するように、エキスパンダ3がリング本体2の環状溝7に嵌め合わされている点が第1の形態と異なっている。エキスパンダ3を環状溝7に組み付けられた状態におけるエキスパンダ3の線材3aのピッチPは、肉厚部9のリング本体2の周方向に関する幅WTよりも小さく設定される。なお、図4では、肉厚部9の幅WTは、後退部8の溝壁7cに沿ったリング本体2の周方向の基準線RL上の長さとして定義している。
(Second form)
FIG. 4 is a plan view of a part of the piston ring according to the second embodiment of the present invention as seen from the direction of the ring axis. In FIG. 4, parts common to the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In the piston ring 1B of the second form, the expander 3 is such that two adjacent vertices 3b on the outer peripheral side in the radial direction of the coil formed by the wire 3a of the expander 3 are located in one thick portion 9. Is different from the first embodiment in that is fitted into the annular groove 7 of the ring body 2. The pitch P of the wire 3a of the expander 3 in a state where the expander 3 is assembled in the annular groove 7 is set to be smaller than the width WT of the thick portion 9 in the circumferential direction of the ring body 2. In FIG. 4, the width WT of the thick portion 9 is defined as the length on the reference line RL in the circumferential direction of the ring body 2 along the groove wall 7 c of the receding portion 8.

以上の形態のピストンリング1Bによれば、各肉厚部9において線材3aがより長い範囲に亘って環状溝7に嵌め合わされるので、リング本体2とエキスパンダ3の密着力を向上させることができる。本形態のピストンリング1Bは、線材3aの線径が細いエキスパンダ3を使用した場合には特に有効である。線材3aの線径が細いエキスパンダ3を使用することにより、ピストンリング1B全体の体格あるいは重量を小さくすることができ、内燃機関のピストン101の全高も低くすることができる。このため、ピストン101の軽量化による内燃機関の出力を向上させることができる。なお、1つの肉厚部9内に線材3aの頂点3bは3つ以上配置させてもよい。   According to the piston ring 1B of the above form, since the wire 3a is fitted in the annular groove 7 over the longer range in each thick part 9, the adhesive force of the ring main body 2 and the expander 3 can be improved. it can. The piston ring 1B of this embodiment is particularly effective when the expander 3 in which the wire diameter of the wire 3a is thin is used. By using the expander 3 in which the wire diameter of the wire 3a is small, the physique or weight of the entire piston ring 1B can be reduced, and the overall height of the piston 101 of the internal combustion engine can also be reduced. For this reason, the output of the internal combustion engine by the weight reduction of the piston 101 can be improved. Three or more vertices 3b of the wire 3a may be arranged in one thick part 9.

(第3の形態)
図5は本発明の第3の形態に係るピストンリングの一部をリング軸線の方向から見た平面図である。なお、図5において第1の形態又は第2の形態と共通する部分には同一符号を付してそれらの説明を省略する。第3の形態のピストンリング1Cにおいては、エキスパンダ3の線材3aの一部がリング本体2の周方向において肉厚部9から後退部8にはみ出るように後退部8のリング本体2の周方向の幅WRが設定されている。つまり、後退部8の幅WRは、第2の形態における後退部8の幅WRについて肉厚部9を通るエキスパンダ3の線材3aの一部が肉厚部9の半径方向に関する側面から後退部8にはみ出る範囲まで広げてられている。図4又は図5では、後退部8の幅WRは、後退部8の溝壁7cに沿ったリング本体2の周方向の基準線RL上の長さとして定義している。
(Third form)
FIG. 5 is a plan view of a part of the piston ring according to the third embodiment of the present invention as seen from the direction of the ring axis. In FIG. 5, the same reference numerals are given to portions common to the first form or the second form, and the description thereof is omitted. In the piston ring 1 </ b> C of the third embodiment, the circumferential direction of the ring body 2 of the receding portion 8 is such that a part of the wire 3 a of the expander 3 protrudes from the thick portion 9 to the receding portion 8 in the circumferential direction of the ring body 2. Width WR is set. That is, the width WR of the receding portion 8 is such that a part of the wire 3a of the expander 3 passing through the thick portion 9 with respect to the width WR of the receding portion 8 in the second embodiment is a receding portion from the side surface in the radial direction of the thick portion 9. It has been expanded to a range that protrudes to 8. In FIG. 4 or 5, the width WR of the receding portion 8 is defined as the length on the reference line RL in the circumferential direction of the ring body 2 along the groove wall 7 c of the receding portion 8.

以上の形態のピストンリング1Cによれば、第2の形態と同様に各肉厚部9において線材3aがより長い範囲に亘って環状溝7に嵌め合わされることにより、リング本体2とエキスパンダ3との十分な密着力を確保しつつ、各肉厚部9の幅WRを減少させることにより、第2の形態に比してリング本体2の軽量化を図ることができる。   According to the piston ring 1C of the above form, the ring main body 2 and the expander 3 are formed by fitting the wire 3a into the annular groove 7 over a longer range in each thick part 9 as in the second form. The ring body 2 can be reduced in weight as compared with the second embodiment by reducing the width WR of each thick portion 9 while ensuring sufficient contact strength.

(第4の形態)
図6は本発明の第4の形態に係るピストンリングの一部をリング軸線の方向から見た平面図である。なお、図6において第2の形態と共通する部分には同一符号を付してそれらの説明を省略する。第4の形態のピストンリング1Dでは、リング本体2の全周に亘って設けられた各肉厚部9にリング軸線の方向に貫く貫通孔11が設けられている。貫通孔11は肉厚部9の溝壁7aを通るエキスパンダ3の線材3a間の隙間に後退部9と周方向に位置を合わせて設けられている。貫通孔11のリング本体2の周方向の位置は、上下の溝壁7aの間において、互いに一致している。つまり、図6から明らかなように、リング軸線の方向から見て上下の貫通孔11は互いに重なり合っている。
(4th form)
FIG. 6 is a plan view of a part of a piston ring according to the fourth embodiment of the present invention viewed from the direction of the ring axis. In FIG. 6, parts common to the second embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In piston ring 1D of the 4th form, each thick part 9 provided over the perimeter of ring main part 2 is provided with penetration hole 11 which penetrates in the direction of a ring axis. The through hole 11 is provided in the gap between the wire 3 a of the expander 3 passing through the groove wall 7 a of the thick portion 9 so as to be aligned with the receding portion 9 in the circumferential direction. The positions of the through holes 11 in the circumferential direction of the ring body 2 coincide with each other between the upper and lower groove walls 7a. That is, as is clear from FIG. 6, the upper and lower through holes 11 overlap each other when viewed from the ring axis direction.

以上の形態のピストンリング1Dによれば、第2の形態に比してリング本体2の軽量化を図ることができる。また、貫通孔11が設けられることにより、肉厚部9の剛性を第2の形態のそれと比して適度に低下させ、それにより肉厚部9と後退部8との間の剛性の差を小さくすることができる。従って、リング本体2の全周に亘ってシリンダ壁に対する面圧分布がより均一になるため、リング本体2の全周に亘って良好なオイル掻き性能をより確実に発揮させることができる。   According to piston ring 1D of the above form, weight reduction of ring main body 2 can be achieved compared with a 2nd form. Moreover, by providing the through-hole 11, the rigidity of the thick part 9 is moderately reduced as compared with that of the second embodiment, thereby reducing the difference in rigidity between the thick part 9 and the receding part 8. Can be small. Therefore, since the surface pressure distribution with respect to the cylinder wall becomes more uniform over the entire circumference of the ring body 2, good oil scraping performance can be more reliably exhibited over the entire circumference of the ring body 2.

本発明は上述した形態に限定されることなく、各種の形態にて実施してもよい。例えば、第4の形態で示した貫通孔11を第3の形態に設けてもよいし、第1の形態と第2の形態又は第1の形態と第3の形態といったように各々の形態を組み合わせてもよい。   The present invention is not limited to the form described above, and may be implemented in various forms. For example, the through-hole 11 shown in the fourth form may be provided in the third form, and each form such as the first form and the second form or the first form and the third form may be provided. You may combine.

本発明は内燃機関に限らず、ピストンリングを使用する限りにおいて各種の往復動型機関に適用することができる。例えば、外燃機関、コンプレッサ、ピストンポンプ等のピストンリングに対して本発明を適用してもよい。   The present invention can be applied not only to an internal combustion engine but also to various reciprocating engines as long as a piston ring is used. For example, you may apply this invention with respect to piston rings, such as an external combustion engine, a compressor, and a piston pump.

本発明の第1の形態に係るピストンリングの部分断面図。The fragmentary sectional view of the piston ring which concerns on the 1st form of this invention. 図1のピストンリングの一部をリング軸線の方向から見た平面図。The top view which looked at a part of piston ring of FIG. 1 from the direction of the ring axis line. ピストンリングの重量とオイル消費量との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the weight of a piston ring, and oil consumption. 本発明の第2の形態に係るピストンリングの一部をリング軸線の方向から見た平面図。The top view which looked at a part of piston ring which concerns on the 2nd form of this invention from the direction of the ring axis line. 本発明の第3の形態に係るピストンリングの一部をリング軸線の方向から見た平面図。The top view which looked at a part of piston ring which concerns on the 3rd form of this invention from the direction of the ring axis line. 本発明の第4の形態に係るピストンリングの一部をリング軸線の方向から見た平面図。The top view which looked at a part of piston ring which concerns on the 4th form of this invention from the direction of the ring axis line.

符号の説明Explanation of symbols

1A、1B、1C、1D ピストンリング
2 リング本体
3 エキスパンダ
3a エキスパンダの線材
3b 線材が形成するコイルの半径方向外周側の頂点
7 環状溝
7a 溝壁
7b 溝底
8 後退部
9 肉厚部
10 オイル戻し孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A, 1B, 1C, 1D Piston ring 2 Ring body 3 Expander 3a Expander wire 3b Apex on the radially outer peripheral side of the coil formed by the wire 7 Annular groove 7a Groove wall 7b Groove bottom 8 Retracted part 9 Thick part 10 Oil return hole

Claims (5)

内周に環状溝が設けられたリング本体と、線材をコイル状に巻いて形成され、かつ前記環状溝に配置されて前記リング本体を外周側に付勢するエキスパンダと、を備え、
前記リング本体には、前記環状溝の溝壁を当該環状溝の溝底まで達しない範囲で半径方向外周側に後退させた複数の後退部がそれらの間に肉厚部が残るようにして前記リング本体の周方向に間隔を空けて設けられるとともに、当該リング本体を半径方向に貫いて前記環状溝内に開口するオイル戻し孔が前記後退部と前記周方向の位置を合わせて設けられ、前記エキスパンダは、前記線材が形成するコイルの前記半径方向外周側の各頂点が前記肉厚部と前記周方向に位置を合わせるようにして前記環状溝に嵌め合わされていることを特徴とするピストンリング。
A ring main body provided with an annular groove on the inner periphery, and an expander formed by winding a wire rod in a coil shape and arranged in the annular groove to urge the ring main body toward the outer periphery,
The ring main body has a plurality of receding parts that are receded radially outward in a range in which the groove wall of the annular groove does not reach the groove bottom of the annular groove so that a thick part remains between them. An oil return hole that is provided in the circumferential direction of the ring body with a space therebetween and that opens in the annular groove through the ring body in the radial direction is provided in alignment with the position of the receding portion and the circumferential direction, The expander is fitted into the annular groove so that each apex on the radially outer peripheral side of the coil formed by the wire is aligned with the thick portion in the circumferential direction. .
前記肉厚部において前記溝壁が前記エキスパンダの中心を超えて半径方向中心側に延びていることを特徴とする請求項1に記載のピストンリング。   2. The piston ring according to claim 1, wherein in the thick portion, the groove wall extends beyond the center of the expander toward the center in the radial direction. 前記エキスパンダの隣接する頂点が一つの肉厚部内に位置していることを特徴とする請求項1又は2に記載のピストンリング。   3. The piston ring according to claim 1, wherein the adjacent apexes of the expander are located in one thick portion. 前記線材の一部が、前記周方向において前記肉厚部から前記後退部にはみ出るように前記後退部の当該周方向の幅が設定されていることを特徴とする請求項3に記載のピストンリング。   4. The piston ring according to claim 3, wherein a width of the receding portion in the circumferential direction is set so that a part of the wire rod protrudes from the thick portion to the receding portion in the circumferential direction. . 前記肉厚部を前記リング本体の軸線方向に貫く貫通孔が、前記エキスパンダの線材間の隙間と前記周方向に位置を合わせるようにして設けられていることを特徴とする請求項3又は4に記載のピストンリング。   The through-hole which penetrates the said thick part in the axial direction of the said ring main body is provided so that the position between the clearance gap between the wire materials of the said expander may be aligned with the said circumferential direction. Piston ring as described in.
JP2005219854A 2005-07-29 2005-07-29 Piston ring Pending JP2007032777A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005219854A JP2007032777A (en) 2005-07-29 2005-07-29 Piston ring

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005219854A JP2007032777A (en) 2005-07-29 2005-07-29 Piston ring

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007032777A true JP2007032777A (en) 2007-02-08

Family

ID=37792264

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005219854A Pending JP2007032777A (en) 2005-07-29 2005-07-29 Piston ring

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007032777A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011075092A (en) * 2009-10-02 2011-04-14 Nippon Piston Ring Co Ltd Combined oil ring for internal combustion engine, and assembling structure thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011075092A (en) * 2009-10-02 2011-04-14 Nippon Piston Ring Co Ltd Combined oil ring for internal combustion engine, and assembling structure thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4633639B2 (en) 3-piece oil ring and combination of 3-piece oil ring and piston
JP5106376B2 (en) Piston device for internal combustion engine
JP4480369B2 (en) Spacer expander
US9739233B2 (en) Piston of internal combustion engine
KR20100120676A (en) Metallic flat gasket
EP2577116B1 (en) Oil control ring of ferrous body for internal combustion engines
JP2018525562A (en) Piston for internal combustion engine
JP2009532611A (en) Piston boss of piston for internal combustion engine
JP4382229B2 (en) Combination oil ring
JP4749399B2 (en) Piston of internal combustion engine
JP2007032777A (en) Piston ring
US10161438B2 (en) Connecting rod
WO2006003976A1 (en) Piston ring for internal combustion engine
JP7045383B2 (en) piston ring
JP2007170455A (en) Combined oil ring
JP3266468B2 (en) Combination oil ring and its combination with piston
JP2009185865A (en) Piston ring, and piston and engine using the same
JP2016118276A (en) Combination oil ring
KR20160124217A (en) Oil Ring
JP4173353B2 (en) Combination piston ring
JP6860328B2 (en) Pressure ring for internal combustion engine piston
JPH0143490Y2 (en)
JP6438679B2 (en) Oil ring
JP2006257887A (en) Piston for internal combustion engine
WO2019142668A1 (en) Oil ring