JP2008014424A - ピストンリングの構造 - Google Patents

Abstract

【課題】いかなるエンジンの運転状況においても、ピストンリングの合口部を通じて漏れるブローバイガスを、最小とするピストンリングを提供すること。
【解決手段】ピストンリングの合口部において、相互に対向する端面を隙間が上方に向けて広がるように対称に傾斜させ、この合口部の端面の傾斜に略一致して対向する斜面を持つ合口ピースを配した。また、上記合口ピースを、ピストンリングの内周面に沿い、半径方向外側に向けた付勢手段を持つガイドに固定した。
【選択図】図１０

Description

本発明はピストンリングを有する内燃機関の構造に関する。

ピストンが往復運動する内燃機関においては、ＴＯＰリングで燃焼室内のガスをシールしている。しかし、ピストンリングは構造上合口隙間を有しており、その隙間を通じて燃焼室内のガスがクランクケース内に流入してしまう。この合口隙間は内燃機関の低温始動時のピストンリングとボア間の温度差から設定されており、常にゼロの寸法とすることはできない。実動時には燃焼室の温度が上昇してボアが膨張する。ピストンリングはこれに追従して拡張するよう付勢されており、このため合口隙間が広がる。その隙間を通じてブローバイガスがクランクケース内に流入する（図５）

従来技術では、実開昭５４−１７６０５７など、この現象を改善するために様々な形状、形式の合口ピースなるものが発明開示されているが、恒久的な解決策に至ったものを見ない。

実開昭54-176057号公報

いかなるエンジンの運転状況においても、ピストンリングの合口部を通じて漏れるブローバイガスを、最小とするピストンリングを提供することを課題とする。

本発明の内燃機関のピストンリング１の構造は、ピストンリング１の合口部において、相互に対向する端面１ａ、１ｂを隙間が上方に向けて広がるように対称に傾斜させ、この合口部の端面の傾斜に略一致して対向する斜面を持つ合口ピースを配している。

以下、図１〜図１０に基づいて本発明の実施の形態について説明する。

図１は本発明の第１の実施例である。ピストンリングの合口部において、相互に対向する端面を隙間が上方に向けて広がるように対称に傾斜させ、この合口部の端面の傾斜に略一致して対向する斜辺を持つ断面の合口ピースが配されている。図２は同実施例による低温始動時の各々の構成の位置関係を示す。図３は同実施例による実動時の位置関係を示す。図４は特定しない実用上のエンジンの運転状態を示す。図５より図７は、図１より図３に対応する従来例の夫々の構成の状態を示す。図８〜９は本発明の実施例を示すピストンリングの平面図。図１０は本発明の基本的な構成を示す概観図。

まず、図１においてエンジンの通常運転時に、本発明の合口ピース１は、ピストンリング５の厚みｈ方向の中位でシールする。これにより図示しない燃焼室から下降する燃焼ガスの通路を塞ぐ。エンジンの始動時には、図2のように低温状態のピストンリングの合口は最小の間隙の状態にあり、合口ピース１は前記ｈ方向の上位にあってシールする。エンジンの運転状況によって高温の状態となった際は、図３に示すように合口ピースが前記ｈ方向の下位でシールする。

前記の実開昭５４−１７６０５７には、円周方向に追従する合口ピースが開示されているが、上記のエンジンのいずれの運転状況においても、上下に相通するガス通路を残している。

ここで、実際のエンジンの運転状況においては、シリンダー内を上下往復運動するピストンは、必ずしもその運動の軸を同一とせず、シリンダーに対してピストンの軸がが微小に傾いて動作することがある。この際、ピストンリングにはシリンダ内面から不均一な摺動抵抗を与えられ、この不均一な外力によってねじれを生じることがある。また、燃焼効率向上を狙い低フリクション化を目的に、ピストンリングの剛性を下げているものがあり、この場合も実際のエンジン運転時にはピストンリングに微小なねじれが生じていることがある。これらの場合、本来相互に対向するはずの合口端部１ａ及び１ｂには段差が生ずることがある。しかしながら、この状態においても図４に示すように本発明の合口ピース２はリング１の端部間１ａおよび１ｂの段差ｄにかかわらず、追従してシールを行うことができる。

尚、本発明の基本的な内容は上記で説明されるが、実用上は組み立てに関する付帯条件が必要である。すなわち、上記合口ピース２は、ピストンリング１の内周面に沿い、半径方向外側に付勢手段を持つガイド５（または６）に固定される。これにより、エンジンの運転状況により拡張されるピストンリング１の合口隙間に常に追従することができる。

上記ガイド５の付勢手段としては本体に板金部材を用いてピストンリング内周の曲率より小さい曲率で成形し図示しないピストン溝の壁面に当接させる方法（図８）や、波状に形成した本体６にて同様に付勢する（図９）。また、合口ピース２の組み付け時の脱落を防止するための、仮の固定として、リング１の内周面の一端に上記ガイド５をスポット溶接するなどの方法がある。これらは実施上の一例であり、公知技術でいくらでも対応が可能である。

上記のような構造の本発明によれば、図１より図４で示されるように、いずれの運転状況においても、燃焼ガスの通路を塞ぐことができるのでブローバイ量は従来に比して大幅に低減する。

本発明を用いたエンジンの通常運転時の状態。 本発明を用いたエンジンの低温始動時の状態。 本発明を用いたエンジンの高温転運転時の状態。 本発明を用いたエンジンの特定しない実用運転時の状態。 従来のエンジンの通常運転時の状態。 従来のエンジンの低温始動時の状態。 従来のエンジンの高温転運転時の状態。 本発明の第１の実施例を示す、ピストンリングの平面図。 本発明の第２の実施例を示す、ピストンリングの平面図。 本発明の基本的構成

符号の説明

１・・・・・・・ピストンリング
１ａ、１ｂ・・・ピストンリングの合口端面
２・・・・・・・合口ピースの対抗面
２ａ、２ｂ・・・合口ピースの
３・・・・従来技術のブローバイガス通過隙間
５・・・・合口ピースの内周ガイド（第１実施例）
６・・・・合口ピースの内周ガイド（第２実施例）
ｄ・・・・ピストンリングのねじれによる合口端面同士の段差
ｈ・・・・リングの厚さ
Ｐ・・・・ブローバイガス圧
ｓ、ｓ’・・・・ピストンリングの拡張による合口隙間
θ・・・・ピストンリング合口部の端面角度

Claims (2)

1. ピストンリングの合口部において、相互に対向する端面を隙間が上方に向けて広がるように対称に傾斜させ、この合口部の端面の傾斜に略一致して対向する斜面を持つ合口ピースを配したことを特徴とする内燃機関の組合せピストンリング。
2. 前記合口ピースは、ピストンリングの内周面に沿い、半径方向外側に向けた付勢手段を持つガイドに固定さ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組合せピストンリング。

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