JP2010038295A - 往復動機関のピストンリング - Google Patents

Abstract

【課題】きわめて簡単な構造で、ピストンリング外周面の形状を改良して、ピストンリングの摺動外周面の油保持性をキープしながら所定の馴染み形状に早く到達させて、ピストンリングの焼き付きや摺動外周面の異常磨耗の発生を防止した往復動機関のピストンリングを提供する。
【解決手段】上面と下面とにそれぞれ結合しピストンの軸方向に形成されてシリンダライナの摺動面に摺接する外周面とを備えた往復動機関のピストンリングにおいて、前記外周面に、該外周面のピストンの軸方向に沿って複数の溝を刻設し、該複数の溝は、前記上面側から一定長さにおいては、溝の大きさを大きく且つ溝間の距離が小さい多数の大型溝に形成し、前記一定長さよりも下面寄りの部分は溝の大きさを前記大型溝よりも小さく且つ溝間の距離が大きい小型溝に形成したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンのシリンダライナの内周面に摺接する外周面について、該内周面に対する摺接性の向上及び磨耗の低減を実現した往復動機関のピストンリングに関する。

図６（Ａ）は大型ディーゼル機関のピストン周りの概略断面図（ピストンの片側断面を示す）、（Ｂ）は（Ａ）におけるＺ部拡大図、（Ｃ）はピストンリングの合い口の状態を示す斜視図である。
図６（Ａ）において、ピストン２は、内周側のピストン中央部２ａと外周円筒部２ｂとを連結して構成されている。
前記外周円筒部２ｂの高さ方向に複数段形成されたリング溝３には、複数のピストンリング１がそれぞれ嵌挿される。該ピストン２は、前記ピストンリング１の外周面１ｃがシリンダライナ６の摺動面６ａに摺接しながら、往復動する。前記ピストン２の外周円筒部２ｂの側部にはエンジンの燃焼室４に開口するリング側面隙間７が形成されており、該リング側面隙間７には、前記燃焼室４からの燃焼ガスが充填されている。
前記ピストンリング１は、図６（Ｂ）に示すように、前記外周面１ｃと、燃焼室４のガスに触れるピストン２の軸心１００の方向に直角な上面１ａと、該上面１ａの反対側に形成された下面１ｂと、内側のリング背面１ｄとを連結して構成される。

エンジンのピストン２の上昇時には、前記ピストンリング１には、上部隙間３ａ及び背部隙間３ｂが形成され、上部隙間３ａ及び背部隙間３ｂには、前記リング側面隙間７からの燃焼室４側からの燃焼ガスが矢印のように流入している。
また、前記ピストンリング１は、図６（Ｃ）のように、合い口部を切欠き、かかる切欠いた合い口部１ｅを介してリング状に連結されている。

前記のように、ピストンリング１は、円環の上面１ａ及び下面１ｂで異なるガス圧力に晒され、高圧の燃焼ガスは前記合い口部１ｅと摺動面６ａと前記上部隙間３ａ及び背部隙間３ｂを通過して下面１ｂが臨む低圧側に漏れる。その主たる漏れは前記合い口部１ｅからの漏れである。
かかる合い口部１ｅ等からのガス漏れを防止し、シリンダライナ６の摺動面６ａに摺接しながら摺動する外周面１ｃの油の保持性を改善し、シール性能を維持する手段として、図７に示される手段が提供されている。
図７において、前記外周面１ｃには、該外周面１ｃのピストン２の軸線１００方向に沿って複数の溝１０ｓを等間隔で刻設している。尚、図７において、前記溝１０ｓ以外の構成は前記図６（Ｂ）と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。

また、特許文献１（特開２０００−１２９４９２号公報）には、外周面に表面に開口する多数の空洞部を有するポーラスクロムメッキ層と、ポーラスクロムメッキ層の上に形成された窒化珪素粒子分散ニッケル−コバルト−燐合金メッキ層とからなる二重構造の皮膜を有し、前記外周面にポーラスクロムメッキによる多数のディンプルを形成している。

特開２０００−１２９４９２号公報

前記のように、ピストンリング１において、高圧の燃焼ガスは、合い口部１ｅと摺動面６ａと上部隙間３ａ及び背部隙間３ｂ等を通過して下面１ｂが臨む低圧側に漏れ、その主たる漏れは合い口部１ｅからの漏れであることから、かかる合い口部１ｅ等からのガス漏れを防止し、シリンダライナ６の摺動面６ａに摺接しながら摺動する外周面１ｃの、油の保持性を改善し、シール性能を維持する手段として、図７に示される手段が提供されている。

即ち、図７においては、外周面１ｃに、該外周面１ｃのピストン２の軸方向に沿って複数の溝１０ｓを等間隔で刻設している。
しかしながら、図７においては、複数の溝１０ｓを等間隔で外周面１ｃに刻設していることから、高圧の燃焼ガスがピストンリング１の上面１ａ側に作用する場合、摺動面６ａの外周面１ｃ部の上面１ａ寄りの部分が磨耗し、その断面は上底が短い台形状になる。このため、油の保持性を狙った前記複数の溝１０ｓは、油を保持したい前記磨耗部位から先に消滅することになる。

かかる、不具合に対処するため、外周面１ｃの硬さを上昇すると、複数の溝１０ｓの形成が困難になるばかりでなく、適正な形状にピストンリング１の形状が馴染まないため、ピストンリング１とシリンダライナ６への接触圧力が高いまま維持され、シリンダライナ６の過大磨耗につながる。

本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、きわめて簡単な構造で、ピストンリング外周面の形状を改良して、ピストンリングの摺動外周面の油保持性をキープしながら所定の馴染み形状に早く到達させて、ピストンリングの焼き付きや摺動外周面の異常磨耗の発生を防止した往復動機関のピストンリングを提供することを目的とする。

本発明はかかる課題を解決するもので、ピストンの軸方向に直角な燃焼室側のガスに触れる上面と、該上面の反対側に形成された下面と、前記上面と下面とにそれぞれ結合しピストンの軸方向に形成されてシリンダライナの摺動面に摺接する外周面とを備えた往復動機関のピストンリングにおいて、
前記外周面に、該外周面のピストンの軸方向に沿って複数の溝を刻設し、該複数の溝は、前記上面側から一定長さにおいては、溝の大きさを大きく且つ溝間の距離が小さい多数の大型溝に形成し、前記一定長さよりも下面寄りの部分は溝の大きさを前記大型溝よりも小さく且つ溝間の距離が大きい小型溝に形成したことを特徴とする（請求項１）。

また、かかる発明において、好ましくは、前記複数の溝は、溝の大きさが大きな前記大型溝から、前記上面側からのピストンの軸方向において連続的に溝の形を小さくすることにより、前記大型溝よりも小さい前記小型溝に連結する（請求項２）。

また、本発明は、前記往復動機関のピストンリングにおいて、前記外周面に、該外周面のピストンの軸方向に沿って複数の同一形状の溝を刻設し、該複数の溝は、前記上面側から一定長さにおいてはピストンの軸方向ピッチが小さく溝の数が多い多数の溝に形成し、前記一定長さよりも下面寄りの部分は前記小さいピッチよりもピッチが大きく溝の数が少ない少数の溝に形成したことを特徴とする（請求項３）。

また、かかる発明において、好ましくは、前記複数の同一形状の溝は、前記多数の溝数から、前記上面側からのピストンの軸方向ピッチを連続的に減少することにより、溝の数を減少して前記少数の溝数に連結する（請求項４）。

また、本発明は、前記往復動機関のピストンリングにおいて、外周面に、該外周面に沿って前記上面側からピストンの軸方向に一定長さにおいては粗い仕上げ面とし、前記一定長さよりも前記下面寄りの部分は前記粗い仕上げ面よりも平滑な仕上げ面に構成したことを特徴とする（請求項５）。
また、かかる発明において、好ましくは、前記粗い仕上げ面をグラインダによる研削仕上げとし、前記平滑な仕上げ面をエッチング仕上げで構成する（請求項６）。

また、本発明は、前記往復動機関のピストンリングにおいて、外周面に、該外周面に沿ってショットピーニングによる複数のディンプルを刻設し、該複数のディンプルは、前記上面側から一定長さにおいてはピストンの軸方向ピッチが小さくディンプルの数が多い多数のディンプルに形成し、前記一定長さよりも下面寄りの部分は前記小さいピッチよりもピッチが大きくディンプルの数が少ない小数のディンプルに形成したことを特徴とする（請求項７）。

本発明によれば、シリンダライナの摺動面に摺接する外周面に、該ピストンの軸方向に沿って設けられた複数の溝は、前記上面側から一定長さにおいては、溝の大きさを大きく且つ溝間の距離が小さい多数の大型溝に形成し、前記一定長さよりも下面寄りの部分は溝の大きさを前記大型溝よりも小さく且つ溝間の距離が大きい小型溝に形成したので（請求項１）、
高圧の燃焼ガスがピストンリングの上面側から摺動面の外周面に作用する際に、外周面の荷重は、ピストンの軸方向において、上面側が大きく下面側になるに従い小さくなる。
従ってかかる発明によれば、上面側から一定長さにおいては溝の大きさを大きく且つ溝間の距離が小さい多数の大型溝に形成し、前記一定長さよりも下面寄りの部分は溝の大きさを前記大型溝よりも小さく且つ溝間の距離が大きい小型溝に形成したことにより、溝の磨耗進展時には、前記上面側から一定長さにおいては前記多数の大型溝に形成したことで、従来のものよりも溝の磨耗が少なくなって油の保持性が向上する。
また溝の磨耗の少ない前記一定長さよりも下面寄りの部分は、溝の大きさを小さく且つ溝間の距離が大きい小型溝としたことで、通常どおり油の保持性を十分に保持できる。

また、上面側から一定長さにおいては溝の大きさを大きく且つ溝間の距離が小さい多数の大型溝に形成したので、前記一定長さよりも下面寄りの部分は溝の大きさを小さく且つ溝間の距離が大きい小型溝としたことにより、上面側から一定長さにおける溝の柔軟性が前記一定長さよりも下面寄りの部分よりも大きくなる。
従って、高圧の燃焼ガスがピストンリングの上面側から摺動面の外周面に作用する際において、上面側から一定長さにおける溝の柔軟性の発生により、ピストンリングの上部の変形が容易になって馴染み性が向上し、ピストンリングとシリンダライナとの接触圧力が低下する。

また、かかる発明において、前記複数の溝は、溝の大きさが大きな前記大型溝から、前記上面側からのピストンの軸方向において連続的に溝の形を小さくすることにより、前記大型溝よりも小さい前記小型溝に連結するように構成すれば（請求項２）、
高圧の燃焼ガスがピストンリングの上面側から摺動面の外周面に作用する際には、外周面の荷重は、ピストンの軸方向において、上面側が大きく下面側になるに従い小さくなる。そこで、本発明においては複数の溝の大きさが大きな大型溝から、前記上面側からのピストンの軸方向において連続的に溝の形を小さくして大型溝よりも小さい小型溝に連結するように構成することにより、ピストンリング荷重は上面側が大きく下面側になるに従い小さくなるのに応じて、溝の形もピストンリング荷重の変化にスライドして変化することとなり、ピストンリング荷重に応じた適正形状の溝を提供できる。

また、本発明は、外周面の複数の同一形状の溝は、前記上面側から一定長さにおいてはピストンの軸方向ピッチが小さく溝の数が多い多数の溝に形成し、前記一定長さよりも下面寄りの部分は前記小さいピッチよりもピッチが大きく溝の数が少ない少数の溝に形成すれば（請求項３）、
前記複数の溝の大きさが同一であっても、溝のピッチを、上面側から一定長さにおいては小さく溝の数が多い多数の溝とし、前記一定長さよりも下面寄りの部分はピッチが大きく溝の数が少ない少数の溝とすることにより、
溝の磨耗進展時には、前記上面側から一定長さにおいては、溝のピッチを小さくして多数の溝に形成したことで、従来のものよりも溝の磨耗が少なくなって油の保持性が向上し、溝の磨耗の少ない前記一定長さよりも下面寄りの部分は、溝のピッチを大きくして溝間の距離が大きい少数の溝としたことで、通常どおり油の保持性を十分に保持できる。

また、かかる発明によれば、上面側から一定長さにおいては、複数の同一形状の溝は、ピストンの軸方向ピッチが小さく溝の数が多い多数の溝に形成し、一定長さよりも下面寄りの部分はピッチが大きく溝の数が少ない少数の溝に形成したことにより、
上面側から一定長さにおける多数の溝の柔軟性が、前記一定長さよりも下面寄りの部分の少数の溝よりも大きくなり、高圧の燃焼ガスがピストンリングの上面側から摺動面の外周面に作用する際の、上面側から一定長さにおける多数の溝の柔軟性により、ピストンリングの変形が容易になって馴染み性が向上し、ピストンリングとシリンダライナとの接触圧力が低下する。

また、かかる発明において、前記複数の同一形状の溝は、多数の溝数から、上面側からのピストンの軸方向ピッチを連続的に減少することにより、溝の数を減少して前記少数の溝数に連結するように構成すれば（請求項４）、
高圧の燃焼ガスがピストンリングの上面側から摺動面の外周面に作用する際には、外周面の荷重は、ピストンの軸方向において、上面側が大きく下面側になるに従い小さくなる。
そこで、本発明においては、複数の溝は、溝の形が同一であっても、多数の溝数から、上面側からのピストンの軸方向ピッチを連続的に減少して、前記少数の溝数に連結している。
これにより、ピストンリング荷重は上面側が大きく下面側になるに従い小さくなるのに応じて、溝の軸方向ピッチもピストンリング荷重の変化にスライドして変化することとなって、ピストンリング荷重に応じた適正形状の溝を提供できる。

また、本発明は、外周面に、該外周面に沿って上面側からピストンの軸方向に一定長さにおいては粗い仕上げ面とし、前記一定長さよりも下面寄りの部分は前記粗い仕上げ面よりも平滑な仕上げ面に構成し（請求項５）、好ましくは、前記粗い仕上げ面をグラインダによる研削仕上げとし、前記平滑な仕上げ面をエッチング仕上げで構成したので（請求項６）、
高圧の燃焼ガスがピストンリングの上面側から摺動面の外周面に作用する際に、外周面の荷重は、ピストンの軸方向において、上面側が大きく下面側になるに従い小さくなる。
従ってかかる発明によれば、上面側から一定長さにおいてはグラインダによる研削仕上等の粗い仕上げ面とし、前記一定長さよりも下面寄りの部分はエッチング仕上げ等の粗い仕上げ面よりも平滑な仕上げ面に構成したことにより、ピストンリングの磨耗進展時には、前記上面側から一定長さにおいては前記グラインダによる研削仕上げ等の粗い仕上げ面に形成したことで、従来のものよりも外周面の磨耗が少なくなって油の保持性が向上する。
また外周面の磨耗の少ない前記一定長さよりも下面寄りの部分は、エッチング仕上げ等の平滑な仕上げ面としたことで、通常どおり油の保持性を十分に保持できる。

また、かかる発明によれば、上面側から一定長さにおける粗い仕上げ面の柔軟性が、前記一定長さよりも下面寄りの部分の平滑な仕上げ面よりも大きくなるので、高圧の燃焼ガスがピストンリングの上面側から摺動面の外周面に作用する際の、上面側から一定長さにおける仕上げ面の柔軟性により、ピストンリングの変形が容易になって馴染み性が向上し、ピストンリングとシリンダライナとの接触圧力が低下する。

また、本発明は、外周面に、該外周面に沿ってショットピーニングによる複数のディンプルを刻設し、該複数のディンプルは、前記上面側から一定長さにおいてはピストンの軸方向ピッチが小さくディンプルの数が多い多数のディンプルに形成し、前記一定長さよりも下面寄りの部分は前記小さいピッチよりもピッチが大きくディンプルの数が少ない少数のディンプルに形成したので（請求項７）、高圧の燃焼ガスがピストンリングの上面側から摺動面の外周面に作用する際に、外周面の荷重は、ピストンの軸方向において、上面側が大きく下面側になるに従い小さくなる。
従ってかかる発明によれば、外周面に沿ってショットピーニングによる複数のディンプルを刻設し、該複数のディンプルは、上面側から一定長さにおいてはピストンの軸方向ピッチが小さくディンプルの数が多い多数のディンプルに形成し、前記一定長さよりも下面寄りの部分は前記小さいピッチよりもピッチが大きくディンプルの数が少ない少数のディンプルに形成している。
従って、かかる発明によれば、ピストンリングの外周面の磨耗進展時には、前記上面側から一定長さにおいては、軸方向ピッチが小さくディンプルの数が多い多数のディンプルに形成したことで、従来のものよりもディンプルの磨耗が少なくなって油の保持性が向上する。
またディンプルの磨耗の少ない前記一定長さよりも下面寄りの部分は、前記小さいピッチよりもピッチが大きくディンプルの数が少ない少数のディンプルに形成したので、通常どおり油の保持性を十分に保持できる。

また、かかる発明によれば、上面側から一定長さにおいては軸方向ピッチが小さくディンプルの数が多い多数のディンプルに形成したので、ディンプルの柔軟性が、前記一定長さよりも下面寄りの部分つまりディンプルのピッチが大きくディンプルの数が少ない少数のディンプルに形成した部分よりも大きくなり、高圧の燃焼ガスがピストンリングの上面側から摺動面の外周面に作用する際の、上面側から一定長さにおけるディンプルの柔軟性によりピストンリングの変形が容易になって馴染み性が向上し、ピストンリングとシリンダライナとの接触圧力が低下する。

以上により、ピストンの軸方向に沿って設けられた複数の溝の形状を改良するという、きわめて簡単な構造で、ピストンリングの摺動外周面の油保持性をキープしながら所定の馴染み形状に早く到達させることができ、ピストンリングの焼き付きや摺動外周面の異常磨耗の発生を防止できる。

以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図６（Ａ）は本発明が適用される大型ディーゼル機関のピストン周りの概略断面図（ピストンの片側断面を示す）、（Ｂ）は（Ａ）におけるＺ部拡大図、（Ｃ）はピストンリングの合い口の状態を示す斜視図である。
図６（Ａ）において、ピストン２は、内周側のピストン中央部２ａと外周円筒部２ｂとを連結して構成されている。
前記外周円筒部２ｂの高さ方向に複数段形成されたリング溝３には、複数のピストンリング１がそれぞれ嵌挿され、該ピストン２は、前記ピストンリング１の外周面１ｃがシリンダライナ６の摺動面６ａに摺接しながら、往復動する。前記ピストン２の外周円筒部２ｂの側部にはエンジンの燃焼室４に開口するリング側面隙間７が形成されており、該リング側面隙間７には、前記燃焼室４からの燃焼ガスが充填されている。
前記ピストンリング１は、図６（Ｂ）に示すように、前記外周面１ｃと、燃焼室４のガスに触れるピストン２の軸心１００の方向に直角な上面１ａと、該上面１ａの反対側に形成された下面１ｂと、内側のリング背面１ｄとを連結して構成される。

エンジンのピストン２の上昇時には、図６（Ｂ）に示すように、前記ピストンリング１には、上部隙間３ａ及び背部隙間３ｂが形成され、上部隙間３ａ及び背部隙間３ｂには、前記リング側面隙間７からの燃焼室４側からの燃焼ガスが矢印のように流入している。
また、前記ピストンリング１は、図６（Ｃ）のように、合い口部を切欠き、かかる切欠いた合い口部１ｅを介してリング状に連結されている。
前記のように、ピストンリング１は、円環の上面１ａ及び下面１ｂで異なるガス圧力に晒され、高圧の燃焼ガスは前記合い口部１ｅと摺動面に接する外周面１ｃと前記上部隙間３ａ及び背部隙間３ｂを通過して下面１ｂが臨む低圧側に漏れる。その主たる漏れは前記合い口部１ｅからの漏れである。

本発明は、前記ピストンリング１の形状の改良に係るものである。

（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例に係る大型ディーゼル機関のピストンリングの拡大斜視断面図である。図２は図１のＺ部拡大断面図である。
前記図６において、ピストンリング１は、リング溝３に嵌挿され、燃焼室４側のガスに触れるピストン２の軸線方向１００に直角な上面１ａと、該上面１ａの反対側に形成された下面１ｂと、前記上面１ａと下面１ｂとにそれぞれ結合しピストンの軸方向に形成されてシリンダライナ６の摺動面６ａに摺接する外周面１ｃと、該外周面１ｃの裏側の背面１ｄを備えている。
エンジンのピストン２の上昇時には、図６に示すように、前記ピストンリング１には、上部隙間３ａ及び背部隙間３ｂが形成され、上部隙間３ａ及び背部隙間３ｂには、前記リング側面隙間７からの燃焼室４側からの燃焼ガスが矢印のように流入して、外周面１ｃをシリンダライナ６の摺動面６ａに押付けている。

この第１実施例においては、前記外周面１ｃに、該外周面１ｃのピストンの軸心方向１００に沿って複数の溝１０（１０ａ、１０ｂ）を刻設している。
また、かかる第１実施例において、前記上面１ａ側から一定長さＳよりも、上方においては、前記複数の溝１０は、第２図の幅ｗ、深さｔ、奥部の半径ｒが、幅ｗ_１、深さｔ_１、奥部の半径ｒ_１なる溝１０ａ（図１）に構成され、下面１ｂに近づいて前記一定長さＳに達すると幅ｗ_２、深さｔ_２、奥部の半径ｒ_２なる溝１０ｂ（図１）に構成される。
そして、前記溝１０ａの、溝間の距離ｖは、前記上面１ａ側の溝１０ａが最も小さく、前記距離ｖから下方の溝１０ｂへと、連続的に増加して行く。

高圧の燃焼ガスが、ピストンリング１の上面側１ａから摺動面の外周面１ｃに作用する際に、外周面１ｃの荷重は、ピストン２の軸心方向１００において、上面１ａ側が大きく下面１ｂ側になるに従い小さくなる。
従ってかかる実施例によれば、上面１ａ側から一定長さＳにおいては溝１０の大きさを大きくつまり深さｔ_１が深く且つ溝間の距離ｖが小さい多数の大型の溝１０ａに形成し、前記一定長さＳよりも下面１ｂ寄りの部分は溝１０の大きさを前記大型の溝１０ａよりも小さくつまり深さｔ_２が浅く且つ溝間の距離ｖが大きい小型の溝１０ｂに形成したことにより、溝１０の磨耗進展時には、前記上面１ａ側から一定長さＳにおいては前記多数の大型の溝１０ａに形成したことで、従来のものよりも溝１０の磨耗が少なくなって油の保持性が向上する。
また溝１０の磨耗の少ない前記一定長さＳよりも下面１ｂ寄りの部分は、溝１０ｂの大きさを小さくつまり深さｔ_２が浅く且つ溝間の距離ｖが大きい小型の溝１０ｂとしたことで、通常どおり油の保持性を十分に保持できる。

また、上面１ａ側から一定長さＳにおいては、溝１０の大きさを大きく且つ溝間の距離ｖが小さい多数の大型の溝１０ａに形成したので、前記一定長さＳよりも下面１ｂ寄りの部分は溝１０の大きさを小さく且つ溝間の距離ｖが大きい小型の溝１０ｂとしたことにより、
上面１ａ側から一定長さＳにおける溝１０ａの柔軟性が、前記一定長さＳよりも下面１ｂ寄りの部分よりも大きくなり、高圧の燃焼ガスがピストンリング１の上面１ａ側から摺動面の外周面１ｃに作用する際の、上面１ａ側から一定長さＳにおける溝１０ａの柔軟性によりピストンリング１の変形が容易になって馴染み性が向上し、ピストンリング１とシリンダライナ６との接触圧力が低下する。

また、前記第１実施例において、前記複数の溝１０を、該溝１０の大きさを第２図のように深さｔ、幅ｗ、奥部の半径ｒに設定して、前記上面１ａ側を大きくして大型の溝１０ａ（深さｔ_１、幅ｗ_１、奥部の半径ｒ_１）を形成し、該大型の溝１０ａから一定割合で連続的あるいは断続的に減じてゆきに、下面１ｂの溝１０ｂ（深さｔ_２、幅ｗ_２、奥部の半径ｒ_２）まで小さくすることも、さらに、溝１０ｂ（深さｔ_２、幅ｗ_２、奥部の半径ｒ_２）においても一定割合で連続的あるいは断続的に小さくしていくようにしてもよい。

このように、高圧の燃焼ガスがピストンリング１の上面１ａ側から摺動面の外周面１ｃに作用する際には、外周面１ｃの荷重は、ピストン２の軸心１００方向において、上面１ａ側が大きく下面１ｂ側になるに従い小さくなる。
然るに、この実施例のように、複数の溝１０の大きさが大きな大型の溝１０ａから、前記上面１ａ側からのピストン２の軸方向において連続的または断続的に溝１０の形を小さくして、大型の溝１０ａよりも小さい小型の溝１０ｂに連結するように構成することにより、ピストンリング１荷重は上面１ａ側が大きく下面１ｂ側になるに従い小さくなるのに応じて、溝１０の形もピストンリング１荷重の変化にスライドして変化することとなり、ピストンリング１荷重に応じた適正形状の溝１０を提供できる。

（第２実施例）
図３は、本発明の第２実施例に係る大型ディーゼル機関のピストンリングの拡大斜視断面図である。
この第２実施例においては、前記外周面１ｃに設けた複数の溝１０を、同一形状とし、該複数の同一形状の溝１０は、前記上面１ａ側から一定長さＳにおいてはピストンの軸方向ピッチｎが小さく溝の数が多い多数の溝１０に形成し、前記一定長さＳよりも下面１ｂ寄りの部分は前記小さいピッチよりもピッチｎが大きく溝の数が少ない少数の溝１０に形成している。

即ち、かかる実施例においては、前記上面１ａ側から一定長さＳよりも、上方においては、前記複数の同一形状の溝１０は、図３のように、ピッチｎをｎ_１、ｎ_２、ｎ_３のように、連続的あるいは断続的に減じて行く。前記一定長さＳよりも下方では、ピッチｎ_４は前記最大ピッチｎ_３よりも大きく構成すればよい。

かかる第２実施例によれば、外周面１ｃの複数の同一形状の溝１０は、前記上面１ａ側から一定長さＳにおいてはピストン２軸方向ピッチｎが小さく溝の数が多い多数の溝１０に形成し、前記一定長さＳよりも下面１ｂ寄りの部分は前記小さいピッチよりもピッチｎが大きく溝の数が少ない少数の溝１０に形成したので、前記複数の溝１０の大きさが同一であっても、溝１０のピッチｎを、上面１ａ側から一定長さＳにおいては、ピッチｎ_１、ｎ_２、ｎ_３のように小さく溝の数が多い多数の溝１０とし、前記一定長さＳよりも下面１ｂ寄りの部分はピッチｎ_４のように大きく溝の数が少ない少数の溝１０としている。
これにより、溝１０の磨耗進展時には、前記上面１ａ側から一定長さＳにおいては溝のピッチｎを小さくして多数の溝１０に形成したことで、従来のものよりも溝１０の磨耗が少なくなって油の保持性が向上し、溝１０の磨耗の少ない前記一定長さＳよりも下面１ｂ寄りの部分は、溝のピッチｎを大きくして溝間の距離が大きい少数の溝１０としたことで、通常どおり、油の保持性を十分に保持できる。

また、前記のように、上面１ａ側から一定長さＳにおいては、複数の同一形状の溝１０は、前記のように、ピストンの軸方向ピッチｎがｎ_１、ｎ_２、ｎ_３のように小さく溝の数が多い多数の溝１０に形成し、一定長さＳよりも下面１ｂ寄りの部分はピッチｎが大きく溝の数が少ない少数の溝１０に形成したことにより、
上面１ａ側から一定長さＳにおける多数の溝１０の柔軟性が、前記一定長さＳよりも下面１ｂ寄りの部分の少数の溝１０よりも大きくなり、高圧の燃焼ガスがピストンリング１の上面１ａ側から摺動面の外周面１ｃに作用する際の、上面１ａ側から一定長さＳにおける少ピッチｎ_１、ｎ_２、ｎ_３の多数の溝１０の柔軟性によって、ピストンリング１の変形が容易になって馴染み性が向上し、ピストンリング１とシリンダライナ６との接触圧力が低下する。

また、前記第２実施例において、前記複数の同一形状の溝１０は、多数の溝数１０から、上面１ａ側からのピストン２の軸方向ピッチｎをｎ_１、ｎ_２、ｎ_３、ｎ_４のように、一定割合で連続的に減少することにより、下面１ｂで溝１０を前記少数の溝数ｎ_４に連結するように構成することもできる。

ここで、高圧の燃焼ガスがピストンリング１の上面１ａ側から摺動面の外周面１ｃに作用する際には、外周面１ｃの荷重は、ピストン２の軸線方向において、上面１ａ側が大きく下面１ｂ側になるに従い小さくなる。
かかる実施例においては、複数の溝１０は、溝１０の形状が同一であっても、多数の溝数１０から、上面１ａ側からのピストン２の軸方向ピッチｎ_１、ｎ_２、ｎ_３、ｎ_４のように一定割合で連続的に減少して、前記少数の溝数１０に連結している。
これにより、ピストンリング荷重は上面１ａ側が大きく下面１ｂ側になるに従い小さくなるのに応じて、溝１０の軸方向ピッチｎもｎ_１、ｎ_２、ｎ_３、ｎ_４のようにピストンリング荷重の変化にスライドして変化することとなって、ピストンリング荷重の変化に応じた適正形状の溝１０を提供できる。
かかる第２実施例において、前記以外の構成は前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。

（第３実施例）
図４（Ａ）は本発明の第３実施例に係る大型ディーゼル機関のピストンリングの拡大斜視断面図、（Ｂ）は(Ａ)のＹ部拡大図である。
この第３実施例においては、外周面１ｃに、該外周面１ｃに沿って上面１ａ側からピストンの軸線１００方向に一定長さＢ_１においては粗い仕上げ面１１ａとし、前記一定長さＢ_１よりも下面１ｂ寄りの部分Ｂ_２は前記粗い仕上げ面１１ａよりも平滑な仕上げ面１１ｂに構成している。
そして、好ましくは、前記粗い仕上げ面１１ａをグラインダによる研削仕上げ面とし、前記平滑な仕上げ面１１ｂをエッチング仕上げで構成する。

ここで、高圧の燃焼ガスがピストンリング１の上面１ａ側から摺動面の外周面１ｃに作用する際に、外周面１ｃの荷重は、ピストン２の軸方向において、上面１ａ側が大きく下面１ｂ側になるに従い小さくなる。

従ってかかる第３実施例によれば、上面１ａ側から一定長さＢ_１においてはグラインダによる研削仕上げ等の粗い仕上げ面１１ａとし、前記一定長さＢ_１よりも下面１ｂ寄りの部分Ｂ_２はエッチング仕上げ等の粗い仕上げ面１１ａよりも平滑な仕上げ面１１ｂに構成したことにより、ピストンリング１の磨耗進展時には、前記上面１ａ側から一定長さＢ_１においては前記グラインダによる研削仕上げ等の粗い仕上げ面１１ａに形成したことで、従来のものよりも外周面１ｃの磨耗が少なくなって油の保持性が向上する。
また外周面１ｃの磨耗の少ない前記一定長さよりも下面１ｂ寄りの部分Ｂ_２は、エッチング仕上げ等の平滑な仕上げ面１１ｂとしたことで、通常どおり油の保持性を十分に保持できる。

また、上面１ａ側から一定長さＢ_１における粗い仕上げ面１１ａの柔軟性が、前記一定長さＢ_１よりも下面１ｂ寄りの部分の平滑な仕上げ面１１ｂよりも大きくなり、高圧の燃焼ガスがピストンリング１の上面１ａ側から摺動面の外周面１ｃに作用する際の、上面１ａ側から一定長さＢ_２における仕上げ面の柔軟性により、ピストンリング１の変形が容易になって馴染み性が向上し、ピストンリング１とシリンダライナ６との接触圧力が低下する。
かかる第３実施例において、前記以外の構成は前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。

（第４実施例）
図５（Ａ）は本発明の第４実施例に係る大型ディーゼル機関のピストンリングの拡大斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ矢視図である。
この第４実施例においては、ピストンリング１の外周面１ｃに、該外周面１ｃに沿ってショットピーニングによる複数のディンプル１２（１２ａ，１２ｂ）を刻設し、該複数のディンプル１２は、前記上面１ａ側から一定長さＣ_１においてはピストンの軸線方向のピッチが小さくディンプルの数が多い多数のディンプル１２ａに形成し、前記一定長さＣ_１よりも下面寄りの部分Ｃ_２は前記小さいピッチよりもピッチが大きくディンプルの数が少ない少数のディンプル１２ｂに形成している。

ここで、高圧の燃焼ガスがピストンリング１の上面１ａ側から摺動面の外周面１ｃに作用する際に、外周面１ｃの荷重は、ピストン２の軸方向において、上面１ａ側が大きく下面１ｂ側になるに従い小さくなる。
しかるに、この第４実施例においては、外周面１ｃに沿ってショットピーニングによる複数のディンプル１２を刻設し、該複数のディンプル１２は、上面１ａ側から一定長さＣ_１においてはピストン２の軸方向ピッチが小さくディンプル１２の数が多い多数のディンプル１２ａに形成し、前記一定長さＣ_１よりも下面寄りの部分は前記小さいピッチよりもピッチが大きくディンプル１２の数が少ない少数のディンプル１２ｂに形成している。
このため、ピストンリング１の外周面１ｃの磨耗進展時には、前記上面１ａ側から一定長さＣ_１においては、軸方向ピッチが小さくディンプルの数が多い多数のディンプル１２ａに形成したことで、従来のものよりもディンプル１２ａの磨耗が少なくなって油の保持性が向上する。
またディンプル１２の磨耗の少ない前記一定長さよりも下面寄りの部分Ｃ_１は、前記小さいピッチよりもピッチが大きくディンプル１２の数が少ない少数のディンプル１２ｂに形成したので、通常どおり油の保持性を十分に保持できる。

また、この第４実施例によれば、上面１ａ側から一定長さＣ_１においては軸方向ピッチが小さくディンプル１２ａの数が多い多数のディンプル１２ａに形成したので、ディンプル１２ａの柔軟性が、前記一定長さよりも下面寄りの部分Ｃ_２つまりディンプルのピッチが大きくディンプル１２ｂの数が少ない少数のディンプル１２ｂに形成した部分Ｃ_２よりも大きくなり、高圧の燃焼ガスがピストンリング１の上面１ａ側から摺動面の外周面１ｃに作用する際の、上面１ａ側から一定長さＣ_１におけるディンプル１２ａの柔軟性により、ピストンリング１の変形が容易になって馴染み性が向上し、ピストンリング１とシリンダライナ６との接触圧力が低下する。
かかる第４実施例において、前記以外の構成は前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。

本発明によれば、きわめて簡単な構造で、ピストンリング外周面の形状を改良して、ピストンリングの摺動外周面の油保持性をキープしながら所定の馴染み形状に早く到達させて、ピストンリングの焼き付きや摺動外周面の異常磨耗の発生を防止した往復動機関のピストンリングを提供できる。

本発明の第１実施例に係る大型ディーゼル機関のピストンリングの拡大斜視断面図である。 図１のＺ部拡大断面図である。 本発明の第２実施例に係る大型ディーゼル機関のピストンリングの拡大斜視断面図である。 (Ａ)は本発明の第３実施例に係る大型ディーゼル機関のピストンリングの拡大斜視断面図、（Ｂ）は(Ａ)のＹ部拡大図である。 (Ａ)は本発明の第４実施例に係る大型ディーゼル機関のピストンリングの拡大斜視図、（Ｂ）は(Ａ)のＡ−Ａ矢視図である。 （Ａ）は本発明が適用される大型ディーゼル機関のピストン周りの概略断面図（ピストンの片側断面を示す）、（Ｂ）は（Ａ）におけるＺ部拡大図、（Ｃ）はピストンリングの合い口の状態を示す斜視図である。 従来技術に係る大型ディーゼル機関のピストンリングの拡大斜視図である。

符号の説明

１ ピストンリング
１ａ 上面
１ｂ 下面
１ｃ 外周面
１ｄ 背面
２ ピストン
３ リング溝
６ シリンダライナ
６ａ 摺動面
１０ 溝
１０ａ 溝
１０ｂ 溝
１１ａ 粗い仕上げ面
１１ｂ 平滑な仕上げ面
１２ａ、１２ｂ ディンプル

Claims (7)

1. ピストンの軸方向に直角な燃焼室側のガスに触れる上面と、該上面の反対側に形成された下面と、前記上面と下面とにそれぞれ結合しピストンの軸方向に形成されてシリンダライナの摺動面に摺接する外周面とを備えた往復動機関のピストンリングにおいて、
   前記外周面に、該外周面のピストンの軸方向に沿って複数の溝を刻設し、該複数の溝は、前記上面側から一定長さにおいては、溝の大きさを大きく且つ溝間の距離が小さい多数の大型溝に形成し、前記一定長さよりも下面寄りの部分は溝の大きさを前記大型溝よりも小さく且つ溝間の距離が大きい小型溝に形成したことを特徴とする往復動機関のピストンリング。
2. 前記複数の溝は、溝の大きさが大きな前記大型溝から、前記上面側からのピストンの軸方向において連続的に溝の形を小さくすることにより、前記大型溝よりも小さい前記小型溝に連結したことを特徴とする請求項１記載の往復動機関のピストンリング。
3. ピストンの軸方向に直角な燃焼室側のガスに触れる上面と、該上面の反対側に形成された下面と、前記上面と下面とにそれぞれ結合しピストンの軸方向に形成されてシリンダライナの摺動面に摺接する外周面とを備えた往復動機関のピストンリングにおいて、
   前記外周面に、該外周面のピストンの軸方向に沿って複数の同一形状の溝を刻設し、該複数の溝は、前記上面側から一定長さにおいてはピストンの軸方向ピッチが小さく溝の数が多い多数の溝に形成し、前記一定長さよりも下面寄りの部分は前記小さいピッチよりもピッチが大きく溝の数が少ない少数の溝に形成したことを特徴とする往復動機関のピストンリング。
4. 前記複数の同一形状の溝は、前記多数の溝数から、前記上面側からのピストンの軸方向ピッチを連続的に減少することにより、溝の数を減少して前記少数の溝数に連結したことを特徴とする請求項３記載の往復動機関のピストンリング。
5. ピストンの軸方向に直角な燃焼室側のガスに触れる上面と、該上面の反対側に形成された下面と、前記上面と下面とにそれぞれ結合しピストンの軸方向に形成されてシリンダライナの摺動面に摺接する外周面とを備えた往復動機関のピストンリングにおいて、
   前記外周面に、該外周面に沿って前記上面側からピストンの軸方向に一定長さにおいては粗い仕上げ面とし、前記一定長さよりも前記下面寄りの部分は前記粗い仕上げ面よりも平滑な仕上げ面に構成したことを特徴とする往復動機関のピストンリング。
6. 前記粗い仕上げ面をグラインダによる研削仕上とし、前記平滑な仕上げ面をエッチング仕上げで構成したことを特徴とする請求項５記載の往復動機関のピストンリング。
7. ピストンの軸方向に直角な燃焼室側のガスに触れる上面と、該上面の反対側に形成された下面と、前記上面と下面とにそれぞれ結合しピストンの軸方向に形成されてシリンダライナの摺動面に摺接する外周面とを備えた往復動機関のピストンリングにおいて、
   前記外周面に、該外周面のピストンの軸方向に沿ってショットピーニングによる複数のディンプルを刻設し、該複数のディンプルは、前記上面側から一定長さにおいてはピストンの軸方向ピッチが小さくディンプルの数が多い多数のディンプルに形成し、前記一定長さよりも下面寄りの部分は前記小さいピッチよりもピッチが大きくディンプルの数が少ない小数のディンプルに形成したことを特徴とする往復動機関のピストンリング。

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