JP2010112324A - Piston of internal combustion engine - Google Patents

Piston of internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP2010112324A
JP2010112324A JP2008287350A JP2008287350A JP2010112324A JP 2010112324 A JP2010112324 A JP 2010112324A JP 2008287350 A JP2008287350 A JP 2008287350A JP 2008287350 A JP2008287350 A JP 2008287350A JP 2010112324 A JP2010112324 A JP 2010112324A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piston
ring
thrust
ring groove
cylinder bore
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
JP2008287350A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keitaro Nakanishi
啓太朗 中西
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.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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 Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2008287350A priority Critical patent/JP2010112324A/en
Publication of JP2010112324A publication Critical patent/JP2010112324A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To avoid the occurrence of excessive sliding resistance when bearing pressure of a piston ring to a cylinder bore becomes excessively high on the thrust side. <P>SOLUTION: A ring groove 23 for fitting and inserting the piston ring 15 is arranged on the outer periphery of a piston 3. This ring groove is formed so that the depth becomes larger than a part positioned in the crankshaft direction orthogonal to at least the thrust/anti-thrust direction in a thrust side part. The ring groove is particularly formed so that an external shape of a bottom surface in a view in the piston axis direction forms a substantially elliptic shape with the thrust/anti-trust direction as a short diameter. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関のピストンに関するものである。   The present invention relates to a piston of an internal combustion engine.

内燃機関のピストンにおいては、ガスシールやオイルシールを目的としたピストンリングが設けられており、このピストンリングは、シリンダボア内に収容されることで縮径方向に弾性変形した際の張力(弾性変形力)によりシリンダボアに圧接するようになっており、シリンダボアに対するピストンリングの面圧を確保すると共に、ピストンリングの動きが過度に拘束されないように、ピストンリングがピストンの外周に凹設されたリング溝に遊嵌されている。   The piston of an internal combustion engine is provided with a piston ring for the purpose of a gas seal or an oil seal, and this piston ring is accommodated in a cylinder bore so as to be elastically deformed in the direction of diameter reduction (elastic deformation). The ring groove is recessed in the outer periphery of the piston so that the piston ring is pressed against the cylinder bore and the piston ring surface pressure is secured against movement. Are loosely fitted.

このようにピストンリングが遊嵌されるリング溝は、深さ(径方向幅)が全周に渡って均一となるように形成されたものが一般的であるが、リング溝の底面の外形を、ピストン軸方向視でスラスト・反スラスト方向に長い楕円形状とした技術が知られている(特許文献1)。これによると、シリンダ側への放熱が促進されるスカート部が存在しない側で生じる大きな熱膨張によりピストンリングとリング溝の底面とが干渉することを避けることができる利点が得られる。
特開2004−308568号公報
The ring groove in which the piston ring is loosely fitted in this way is generally formed so that the depth (radial width) is uniform over the entire circumference. A technique is known in which an elliptical shape is long in the thrust / anti-thrust direction as viewed in the piston axial direction (Patent Document 1). According to this, there is an advantage that it is possible to avoid interference between the piston ring and the bottom surface of the ring groove due to large thermal expansion that occurs on the side where there is no skirt that promotes heat radiation to the cylinder side.
JP 2004-308568 A

しかるに、内燃機関のピストンでは、膨張行程時に燃焼圧力によりピストンが押圧された際に、コネクティングロッドの傾斜により、ピストンをシリンダボアに押し付ける向きのスラスト荷重(横力)が発生し、このスラスト荷重を受ける側、いわゆるスラスト側において、シリンダボアに対するピストンリングの面圧が高くなって過大な摺動抵抗が発生するという問題がある。   However, in the piston of an internal combustion engine, when the piston is pressed by the combustion pressure during the expansion stroke, a thrust load (lateral force) in the direction of pressing the piston against the cylinder bore is generated due to the inclination of the connecting rod, and this thrust load is received. On the other hand, on the so-called thrust side, there is a problem that the surface pressure of the piston ring against the cylinder bore increases and excessive sliding resistance occurs.

このような問題に対して、前記の従来技術のように、リング溝の底面の外形を、スラスト・反スラスト方向に長い楕円形状とすると、スラスト側においてリング溝が浅くなるため、スラスト荷重によりピストンリングがリング溝に押し込まれた際に、容易にピストンリングがリング溝の底面に突き当たって、シリンダボアに対するピストンリングの面圧が増大することから、逆効果となり、望ましくない。   To solve this problem, if the outer shape of the bottom surface of the ring groove is an ellipse that is long in the thrust / anti-thrust direction as in the prior art, the ring groove becomes shallow on the thrust side. When the ring is pushed into the ring groove, the piston ring easily abuts against the bottom surface of the ring groove, and the surface pressure of the piston ring against the cylinder bore increases.

本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、スラスト側においてシリンダボアに対するピストンリングの面圧が高くなって過大な摺動抵抗が発生することを避けることができるように構成された内燃機関のピストンを提供することにある。   The present invention has been devised to solve such problems of the prior art, and its main purpose is to increase the surface pressure of the piston ring against the cylinder bore on the thrust side, resulting in excessive sliding resistance. An object of the present invention is to provide a piston for an internal combustion engine configured so as to avoid occurrence.

このような課題を解決するために、本発明においては、請求項1に示すとおり、ピストン(3)の外周にピストンリング(15)が嵌挿されるリング溝(23)が設けられ、このリング溝が、スラスト側の部分において、少なくともスラスト・反スラスト方向に直交するクランク軸方向に位置する部分より深さが大きくなるように形成されたものとした。   In order to solve such a problem, in the present invention, as shown in claim 1, a ring groove (23) into which a piston ring (15) is fitted is provided on the outer periphery of the piston (3). However, in the thrust side portion, the depth is at least larger than the portion located in the crankshaft direction orthogonal to the thrust / anti-thrust direction.

これによると、スラスト側において、ピストンリングとリング溝の底面との隙間の幅(径方向寸法)が大きくなるため、ピストンに対するピストンリングの移動量を大きく確保することができ、これによりシリンダボアに対するピストンリングの面圧が高くなることが抑制されるため、過大な摺動抵抗が発生することを避けることができる。   According to this, on the thrust side, the width (diameter dimension) of the gap between the piston ring and the bottom surface of the ring groove is increased, so that a large amount of movement of the piston ring relative to the piston can be ensured, and thereby the piston relative to the cylinder bore. Since an increase in the surface pressure of the ring is suppressed, the occurrence of excessive sliding resistance can be avoided.

前記内燃機関のピストンにおいては、請求項2に示すとおり、前記リング溝は、ピストン軸方向視における底面の外形が、スラスト・反スラスト方向を短径とした略楕円形状をなすように形成された構成とすることができる。   In the piston of the internal combustion engine, as shown in claim 2, the ring groove is formed so that the outer shape of the bottom surface in the piston axial direction has a substantially elliptical shape with a short diameter in the thrust / anti-thrust direction. It can be configured.

これによると、製造が容易であり、製造コストの上昇を抑えることができる。   According to this, manufacture is easy and an increase in manufacturing cost can be suppressed.

前記内燃機関のピストンにおいては、請求項3に示すとおり、前記リング溝は、スラスト側の部分において、反スラスト側の部分より深さが大きくなるように形成された構成とすることができる。   In the piston of the internal combustion engine, as shown in claim 3, the ring groove may be formed so that the depth on the thrust side portion is larger than the depth on the anti-thrust side portion.

これによると、スラスト側において過大な摺動抵抗が発生することをより一層確実に抑制することができる。   According to this, generation | occurrence | production of excessive sliding resistance on the thrust side can be suppressed further reliably.

前記内燃機関のピストンにおいては、請求項4に示すとおり、前記ピストンリングは、シリンダボア(2a)に摺接するアウタリング(21)と、このアウタリングと前記リング溝の底面との間に介装されて前記アウタリングを外向きに付勢するエキスパンダ(22)とからなる構成とすることができる。   In the piston of the internal combustion engine, as shown in claim 4, the piston ring is interposed between an outer ring (21) slidably contacting the cylinder bore (2a), and the outer ring and the bottom surface of the ring groove. And an expander (22) for urging the outer ring outward.

これによると、エキスパンダが挟み込まれるアウタリングの内周面とリング溝の底面との隙間の幅に応じてエキスパンダの撓み変形量が変化することから、リング溝の深さによってエキスパンダの張力を調整することができる。このため、周方向位置に応じてリング溝の深さを変えることで、エキスパンダの付勢力を全周に渡って最適化することができる。   According to this, since the amount of deformation of the expander changes depending on the width of the gap between the inner peripheral surface of the outer ring and the bottom surface of the ring groove where the expander is sandwiched, the tension of the expander depends on the depth of the ring groove. Can be adjusted. For this reason, the urging force of the expander can be optimized over the entire circumference by changing the depth of the ring groove in accordance with the circumferential position.

このように本発明によれば、スラスト側において、ピストンリングとリング溝の底面との隙間の幅(径方向寸法)が大きくなるため、ピストンに対するピストンリングの移動量を大きく確保することができ、これによりシリンダボアに対するピストンリングの面圧が高くなることが抑制されるため、過大な摺動抵抗が発生することを避けることができる。   Thus, according to the present invention, on the thrust side, since the width (diameter dimension) of the gap between the piston ring and the bottom surface of the ring groove is increased, it is possible to ensure a large amount of movement of the piston ring relative to the piston, As a result, an increase in the surface pressure of the piston ring with respect to the cylinder bore is suppressed, so that an excessive sliding resistance can be avoided.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明によるピストンが適用される内燃機関の要部を示す断面図である。この内燃機関では、シリンダブロック1にシリンダボア2aを形成する円筒状のスリーブ2が設けられ、このスリーブ2の内部にピストン3が摺動可能に収容されている。ピストン3には、ピストンピン4を介してコネクティングロッド5の上端が連結され、コネクティングロッド5の下端はクランクピン6を介してクランクシャフト7に連結されている。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main part of an internal combustion engine to which a piston according to the present invention is applied. In this internal combustion engine, a cylindrical sleeve 2 forming a cylinder bore 2 a is provided in a cylinder block 1, and a piston 3 is slidably accommodated in the sleeve 2. An upper end of a connecting rod 5 is connected to the piston 3 via a piston pin 4, and a lower end of the connecting rod 5 is connected to a crankshaft 7 via a crank pin 6.

シリンダブロック1の上側には、吸気バルブ及び排気バルブによりそれぞれ開閉される吸気ポート及び排気ポートが設けられたシリンダヘッド(図示せず)が結合され、このシリンダヘッドの内壁面とピストン3の上面とシリンダボア2aとで燃焼室9が画成される。   A cylinder head (not shown) provided with an intake port and an exhaust port that are opened and closed by an intake valve and an exhaust valve, respectively, is coupled to the upper side of the cylinder block 1. A combustion chamber 9 is defined by the cylinder bore 2a.

ピストン3は、燃焼ガスの圧力が作用する頂部11と、この頂部11から垂下した態様で設けられた一対のスカート部12と、この一対のスカート部12を互いに連結する態様で設けられた一対のサイドウォール部13と、この一対のサイドウォール部13に設けられた一対のピンボス部14とを有している。頂部11の外周には、ピストンリング15〜17がそれぞれ取り付けられている。なお、ピストンリング15・16はコンプレッションリングであり、ピストンリング17はオイルリングである。   The piston 3 includes a top portion 11 on which the pressure of the combustion gas acts, a pair of skirt portions 12 provided in a manner suspended from the top portion 11, and a pair of portions provided in a manner to connect the pair of skirt portions 12 to each other. A side wall portion 13 and a pair of pin boss portions 14 provided on the pair of side wall portions 13 are provided. Piston rings 15 to 17 are respectively attached to the outer periphery of the top portion 11. The piston rings 15 and 16 are compression rings, and the piston ring 17 is an oil ring.

このような内燃機関においては、膨張行程時に燃焼圧力によりピストン3が押圧された際に、コネクティングロッド5の傾斜により、ピストン3をシリンダボア2aに押し付ける向きのスラスト荷重(横力)が発生し、このスラスト荷重を受ける側、いわゆるスラスト側において、シリンダボア2aに対するピストンリング15〜17の面圧が高くなって摺動抵抗が大きくなる。   In such an internal combustion engine, when the piston 3 is pressed by the combustion pressure during the expansion stroke, the connecting rod 5 is inclined to generate a thrust load (lateral force) in a direction in which the piston 3 is pressed against the cylinder bore 2a. On the side receiving the thrust load, the so-called thrust side, the surface pressure of the piston rings 15 to 17 with respect to the cylinder bore 2a increases, and the sliding resistance increases.

図2は、図1に示したピストンをその中心線に直交し且つリング溝を通る平面で切断して示す横断面図である。図3は、図2に示したピストンのスラスト側の要部をピストンの中心線に沿う平面で切断して示す縦断面図である。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing the piston shown in FIG. 1 cut along a plane perpendicular to the center line and passing through the ring groove. FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a main part on the thrust side of the piston shown in FIG. 2 cut along a plane along the center line of the piston.

ピストンリング15は、ピストン3の外周面に環状に凹設されたリング溝23に嵌挿されており、シリンダボア2aに摺接するアウタリング21と、このアウタリング21とリング溝23の底面との間に介装されてアウタリング21を径方向外向きに付勢するエキスパンダ22とからなっている。アウタリング21及びエキスパンダ22は共に、一部が切り欠かれたC字形状をなしている。   The piston ring 15 is fitted and inserted into a ring groove 23 that is annularly recessed on the outer peripheral surface of the piston 3, and an outer ring 21 that is in sliding contact with the cylinder bore 2 a and a space between the outer ring 21 and the bottom surface of the ring groove 23. And an expander 22 that urges the outer ring 21 radially outward. Both the outer ring 21 and the expander 22 have a C shape with a part cut away.

エキスパンダ22は、折曲部22aが所定の間隔をおいて複数形成された多角形状をなしており、アウタリング21とリング溝23の底面との間に挟み込まれることで弾性変形して、アウタリング21をシリンダボア2aに圧接させる向きに付勢する張力(ばね付勢力)を発生し、シリンダボア2aに収容されることで縮径方向に弾性変形するアウタリング51自身が発生する張力と協働して、シリンダボア2aに対するアウタリング21の面圧が確保される。   The expander 22 has a polygonal shape in which a plurality of bent portions 22a are formed at a predetermined interval. The expander 22 is elastically deformed by being sandwiched between the outer ring 21 and the bottom surface of the ring groove 23, so that the outer Tension (spring urging force) that urges the ring 21 in the direction in which the ring 21 is pressed against the cylinder bore 2a is generated, and the outer ring 51 itself that is elastically deformed in the diameter reducing direction by being accommodated in the cylinder bore 2a cooperates with the tension generated. Thus, the surface pressure of the outer ring 21 against the cylinder bore 2a is secured.

このようにアウタリング21は、アウタリング21自身の張力とエキスパンダ22の張力とによりシリンダボア2aに圧接するが、ピストン3にスラスト荷重が作用する場合に、スラスト側では、アウタリング21及びエキスパンダ22の張力にスラスト荷重が加算されるため、シリンダボア2aに対するアウタリング21の面圧が高くなる。   In this way, the outer ring 21 is pressed against the cylinder bore 2a by the tension of the outer ring 21 itself and the tension of the expander 22, but when a thrust load is applied to the piston 3, the outer ring 21 and the expander are on the thrust side. Since the thrust load is added to the tension of 22, the surface pressure of the outer ring 21 against the cylinder bore 2a increases.

図4は、図2に示したリング溝の底面の外形を示す模式的な横断面図である。リング溝23は、スラスト側の部分において、少なくともスラスト・反スラスト方向に直交するクランクシャフト7の軸方向に位置する部分より深さが大きくなるように形成されている。特にここでは、ピストン軸方向視におけるリング溝23の底面の外形が、スラスト・反スラスト方向を短径とした略楕円形状をなすように形成されており、さらにここでは、ピストン3の中心Oを中心とした略楕円形状をなし、リング溝23の深さが、スラスト側の部分と反スラスト側の部分とで同一となっている。なお、ピストン軸方向とは、ピストン3が摺動する方向であり、シリンダボア2aの軸線方向である。   4 is a schematic cross-sectional view showing the outer shape of the bottom surface of the ring groove shown in FIG. The ring groove 23 is formed so that the depth on the thrust side portion is greater than at least the portion located in the axial direction of the crankshaft 7 orthogonal to the thrust / anti-thrust direction. In particular, here, the outer shape of the bottom surface of the ring groove 23 when viewed in the piston axial direction is formed so as to form a substantially elliptical shape having a short diameter in the thrust / anti-thrust direction. It has a substantially elliptical shape at the center, and the depth of the ring groove 23 is the same in the thrust side portion and the anti-thrust side portion. The piston axial direction is the direction in which the piston 3 slides, and is the axial direction of the cylinder bore 2a.

したがって、リング溝23の深さdは、スラスト方向の角度位置(α=0°)で最大となり、この角度位置を中心にして、ここから離れる、すなわちスラスト方向とのなす角度αが大きくなるのにしたがって小さくなり、スラスト方向と直交するクランクシャフト7の軸方向の角度位置(α=90°)で最小となる。そして、アウタリング21は、周方向に均一な断面をなし、幅(径方向寸法)が周方向に均一となっていることから、リング溝23の深さdに応じて、スラスト側においてアウタリング21とリング溝23の底面との隙間が大きくなり、図2に示したように、アウタリング21の内面とリング溝23の底面との隙間間隔(径方向寸法)は、スラスト方向及び反スラスト方向の角度位置で最大値Cmaxとなり、ここから離れるのにしたがって小さくなり、スラスト方向と直交するクランクシャフト7の軸方向の角度位置で最小値Cminとなる。   Therefore, the depth d of the ring groove 23 becomes maximum at the angular position (α = 0 °) in the thrust direction, and the angle α away from this center, that is, the angle α formed with the thrust direction becomes large. And becomes minimum at the angular position (α = 90 °) in the axial direction of the crankshaft 7 orthogonal to the thrust direction. Since the outer ring 21 has a uniform cross section in the circumferential direction and the width (diameter dimension) is uniform in the circumferential direction, the outer ring 21 on the thrust side according to the depth d of the ring groove 23. The gap between the inner surface of the outer ring 21 and the bottom surface of the ring groove 23 (radial dimension) is in the thrust direction and the anti-thrust direction, as shown in FIG. The maximum value Cmax is obtained at the angular position, and the value C becomes smaller as the distance from the angular position increases.

図5は、図2に示した本発明によるピストンのスラスト側の要部と従来構成による比較例とを示す横断面図であり、(A)に本発明による場合を、(B)に従来構成による場合を、それぞれ示している。   FIG. 5 is a cross-sectional view showing the main part on the thrust side of the piston according to the present invention shown in FIG. 2 and a comparative example according to the conventional configuration. FIG. 5A shows the case according to the present invention, and FIG. Each case is shown.

エキスパンダ22は、多角形の辺に相当する真直部22bの内面がリング溝23の底面に当接すると共に、多角形の頂点に相当する折曲部22aの外面がアウタリング21の内面に当接し、アウタリング21の内面とリング溝23の底面とに挟まれることで撓み変形して、アウタリング21を外向きに付勢する張力を発生し、リング溝23の底面とアウタリング21の内面との隙間間隔(径方向寸法)Cが大きくなるのに応じて、エキスパンダ22の撓み変形量が小さくなり、これに伴ってエキスパンダ22の張力が小さくなる。   In the expander 22, the inner surface of the straight portion 22 b corresponding to the polygon side abuts against the bottom surface of the ring groove 23, and the outer surface of the bent portion 22 a corresponding to the apex of the polygon abuts against the inner surface of the outer ring 21. The outer ring 21 is bent and deformed by being sandwiched between the inner surface of the outer ring 21 and the bottom surface of the ring groove 23 to generate a tension that urges the outer ring 21 outward, and the bottom surface of the ring groove 23 and the inner surface of the outer ring 21 are As the gap distance (diameter dimension) C increases, the amount of flexure deformation of the expander 22 decreases, and the tension of the expander 22 decreases accordingly.

図5(B)に示すように、従来構成によるピストン51では、リング溝52の深さd、及びリング溝52の底面とアウタリング21の内面との隙間間隔Cが全周に渡って均一であるのに対して、図5(A)に示すように、本発明によるピストン3では、スラスト側において、リング溝23の深さdが大きくなるように形成され、アウタリング21とリング溝23の底面との隙間間隔Cが大きくなっており、これによりスラスト側においてエキスパンダ22の撓み変形量が小さくなり、エキスパンダ22の張力が小さくなる。このため、スラスト側において、シリンダボア2aに対するアウタリング21の面圧が低くなり、過大な摺動抵抗が発生することを避けることができる。   As shown in FIG. 5 (B), in the piston 51 according to the conventional configuration, the depth d of the ring groove 52 and the gap C between the bottom surface of the ring groove 52 and the inner surface of the outer ring 21 are uniform over the entire circumference. On the other hand, as shown in FIG. 5 (A), in the piston 3 according to the present invention, the depth d of the ring groove 23 is formed on the thrust side so that the outer ring 21 and the ring groove 23 The clearance C between the bottom surface and the bottom surface is increased, whereby the amount of deformation of the expander 22 on the thrust side is reduced, and the tension of the expander 22 is reduced. For this reason, on the thrust side, the surface pressure of the outer ring 21 with respect to the cylinder bore 2a becomes low, and it can be avoided that excessive sliding resistance is generated.

そして、前記のように、略真円形状をなすアウタリング21と略楕円形状をなすリング溝23の底面との隙間の幅が、短径方向、すなわちスラスト・反スラスト方向の中心位置で最大となり、ここから離れるのにしたがって狭くなる状態となるため、隙間の幅に応じて変化する面圧分布が滑らかになり、スリーブ2に対するアウタリング21の摺動抵抗が局所的に高くなることを避けることができる。   As described above, the width of the gap between the outer ring 21 having a substantially circular shape and the bottom surface of the ring groove 23 having a substantially elliptical shape is maximum at the center position in the minor axis direction, that is, the thrust / anti-thrust direction. Since it becomes a state that becomes narrower as it moves away from here, the surface pressure distribution that changes according to the width of the gap becomes smooth, and it is avoided that the sliding resistance of the outer ring 21 with respect to the sleeve 2 is locally increased. Can do.

図6は、本発明によるリング溝の底面の外形に関する別の例を示す模式的な横断面図である。図4に示した例では、リング溝23の底面の外形が、スラスト・反スラスト方向を短径とした略楕円形状に形成され、リング溝23の深さがスラスト側の部分と反スラスト側の部分とで同一となっていたが、図6(A)に示す例では、リング溝23の底面の外形が、ピストン3の中心Oから反スラスト側にずれた中心O1を中心とした略楕円形状をなし、リング溝23の深さdは、スラスト側の部分で反スラスト側の部分より大きく、スラスト側から反スラスト側へかけて漸減する。   FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing another example of the outer shape of the bottom surface of the ring groove according to the present invention. In the example shown in FIG. 4, the outer shape of the bottom surface of the ring groove 23 is formed in a substantially elliptical shape with a short axis in the thrust / anti-thrust direction, and the depth of the ring groove 23 is between the thrust side portion and the anti-thrust side. 6A, in the example shown in FIG. 6A, the outer shape of the bottom surface of the ring groove 23 is a substantially elliptical shape centered on the center O1 that is shifted from the center O of the piston 3 to the anti-thrust side. The depth d of the ring groove 23 is larger at the thrust side than at the anti-thrust side and gradually decreases from the thrust side to the anti-thrust side.

図6(B)に示す例では、リング溝23の底面の外形が、スラスト側の半分の領域で、ピストンの中心Oを中心とし、且つスラスト・反スラスト方向を短径とした略半楕円形状をなし、反スラスト側の半分の領域で、ピストンの中心Oを中心とした略半真円形状をなしており、α=0〜90°のスラスト側半面では、リング溝23の深さdがスラスト側から反スラスト側へかけて漸減するとともに、α=90〜180°の反スラスト側半面では、リング溝23の深さdが一定である。   In the example shown in FIG. 6B, the outer shape of the bottom surface of the ring groove 23 is a half region on the thrust side, and is a substantially semi-elliptical shape with the center O of the piston as the center and the short axis in the thrust / anti-thrust direction. In the half region on the anti-thrust side, it has a substantially semicircular shape centered on the center O of the piston. On the thrust side half surface where α = 0 to 90 °, the depth d of the ring groove 23 is While gradually decreasing from the thrust side to the anti-thrust side, the depth d of the ring groove 23 is constant on the anti-thrust side half of α = 90 to 180 °.

以上の例では、リング溝の底面の外形を略楕円形状としたが、これに限定されるものではない。ここでは、シリンダボア2aに対するアウタリング21の面圧がスラスト側で過大とならないようにリング溝23をスラスト側で深くすると共に、その面圧が周方向位置に応じて急激に変化しないようにリング溝23の深さが徐々に変化するようにすれば良く、種々の曲線が可能である。   In the above example, the outer shape of the bottom surface of the ring groove is substantially elliptical, but the present invention is not limited to this. Here, the ring groove 23 is deepened on the thrust side so that the surface pressure of the outer ring 21 with respect to the cylinder bore 2a does not become excessive on the thrust side, and the ring groove so that the surface pressure does not change abruptly according to the circumferential position. What is necessary is just to make it the depth of 23 change gradually, and various curves are possible.

図7は、本発明によるピストンの別の例と従来構成による比較例とを示す模式的な要部縦断面図であり、(A−1)・(A−2)は本発明による場合であり、(A−1)に通常の状態を、(A−2)にスラスト荷重が作用した状態をそれぞれ示している。(B−1)・(B−2)は従来構成による場合であり、(B−1)に通常の状態を、(B−2)にスラスト荷重が作用した状態をそれぞれ示している。   FIG. 7 is a schematic longitudinal sectional view of a main part showing another example of a piston according to the present invention and a comparative example according to a conventional configuration, and (A-1) and (A-2) are cases according to the present invention. , (A-1) shows a normal state, and (A-2) shows a state in which a thrust load is applied. (B-1) and (B-2) are cases according to the conventional configuration, and (B-1) shows a normal state and (B-2) shows a state in which a thrust load is applied.

前記の例では、アウタリング21とエキスパンダ22とからなる組合せピストンリングとしたが、ここでは、エキスパンダを有さない構成となっている。このような構成では、ピストン71に形成されたリング溝72の底面とピストンリング73との隙間の空気層74が空気ばねとして機能し、ピストン71にスラスト荷重が作用すると、ピストンリング73は内側に押し込まれ、これに応じて空気層74が圧縮されるため、空気ばねによる圧縮反力を生じる。   In the above example, the combination piston ring including the outer ring 21 and the expander 22 is used. However, here, the structure does not include the expander. In such a configuration, the air layer 74 in the gap between the bottom surface of the ring groove 72 formed in the piston 71 and the piston ring 73 functions as an air spring, and when a thrust load is applied to the piston 71, the piston ring 73 is moved inward. Since it is pushed in and the air layer 74 is compressed accordingly, a compression reaction force is generated by the air spring.

ここで、図7(B−1)に示すように、ピストン75に形成されたリング溝77の底面とピストンリング78との隙間が小さい従来の構成では、リング溝77の底面とピストンリング78との隙間の空気層79が小さいため、図7(B−2)に示すように、スラスト荷重によりピストンリング78が内側に押し込まれると、空気ばねによる圧縮反力が急激に大きくなり、ピストンリング78とシリンダボア2aとの間に高い面圧が生じて、過大な摺動抵抗が発生する。   Here, as shown in FIG. 7 (B-1), in the conventional configuration in which the gap between the bottom surface of the ring groove 77 formed in the piston 75 and the piston ring 78 is small, the bottom surface of the ring groove 77 and the piston ring 78 Since the air layer 79 in the gap is small, as shown in FIG. 7B-2, when the piston ring 78 is pushed inward by the thrust load, the compression reaction force by the air spring increases rapidly, and the piston ring 78 A high surface pressure is generated between the cylinder bore 2a and an excessive sliding resistance.

一方、図7(A−1)に示すように、本発明による構成では、ピストンリング73とリング溝72の底面との隙間の空気層74が大きいため、図7(A−2)に示すように、スラスト荷重によりピストンリング73が内側に押し込まれた場合、図7(B−2)の例と同じだけピストンリング73が動いても、図7(B−2)の例より体積の減少割合が小さいので、空気ばねによる圧縮反力も小さくなり、ピストンリング73とシリンダボア2aとの間の面圧は低く、過大な摺動抵抗が発生することを避けることができる。   On the other hand, as shown in FIG. 7A-1, in the configuration according to the present invention, the air layer 74 in the gap between the piston ring 73 and the bottom surface of the ring groove 72 is large. Furthermore, when the piston ring 73 is pushed inward by thrust load, even if the piston ring 73 moves as much as the example of FIG. 7 (B-2), the volume reduction rate from the example of FIG. 7 (B-2). Therefore, the compression reaction force by the air spring is also reduced, the surface pressure between the piston ring 73 and the cylinder bore 2a is low, and it is possible to avoid the occurrence of excessive sliding resistance.

以上、ピストンに装着されるピストンリングのうち、燃焼室側のコンプレッションリングであるトップリングに関する例について説明したが、セカンドリングについても同様の構成を採用することが可能である。   As mentioned above, although the example regarding the top ring which is a compression ring by the side of a combustion chamber among piston rings with which a piston is mounted was demonstrated, the same structure can be employ | adopted also about a second ring.

本発明によるピストンが適用される内燃機関の要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of the internal combustion engine to which the piston by this invention is applied. 図1に示したピストンをその中心線に直交し且つリング溝を通る平面で切断して示す横断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the piston shown in FIG. 1 cut along a plane perpendicular to the center line and passing through the ring groove. 図2に示したピストンのスラスト側の要部をピストンの中心線に沿う平面で切断して示す縦断面図である。FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a main part on the thrust side of the piston shown in FIG. 2 cut along a plane along the center line of the piston. 図2に示したリング溝の底面の外形を示す模式的な横断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the outer shape of the bottom surface of the ring groove shown in FIG. 2. 図2に示した本発明によるピストンのスラスト側の要部と従来構成による比較例とを示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows the principal part by the side of the thrust of the piston by this invention shown in FIG. 2, and the comparative example by a conventional structure. 本発明によるリング溝の底面の外形に関する別の例を示す模式的な横断面図である。It is a typical cross-sectional view which shows another example regarding the external shape of the bottom face of the ring groove | channel by this invention. 本発明によるピストンの別の例と従来構成による比較例とを示す模式的な要部縦断面図である。It is a typical principal part longitudinal cross-sectional view which shows another example of the piston by this invention, and the comparative example by a conventional structure.

符号の説明Explanation of symbols

2 スリーブ、2a シリンダボア
3 ピストン
4 ピストンピン
7 クランクシャフト
15〜17 ピストンリング
21 アウタリング
22 エキスパンダ、22a 折曲部、22b 真直部
23 リング溝
2 Sleeve, 2a Cylinder bore 3 Piston 4 Piston pin 7 Crankshaft 15-17 Piston ring 21 Outer ring 22 Expander, 22a Bent part, 22b Straight part 23 Ring groove

Claims (4)

外周にピストンリングが嵌挿されるリング溝が設けられ、このリング溝が、スラスト側の部分において、少なくともスラスト・反スラスト方向に直交するクランク軸方向に位置する部分より深さが大きくなるように形成されたことを特徴とするピストン。   A ring groove into which the piston ring is inserted is provided on the outer periphery, and this ring groove is formed so that the depth on the thrust side is greater than at least the part located in the crankshaft direction perpendicular to the thrust / anti-thrust direction. Piston characterized by being made. 前記リング溝は、ピストン軸方向視における底面の外形が、スラスト・反スラスト方向を短径とした略楕円形状をなすように形成されたことを特徴とする請求項1に記載のピストン。   2. The piston according to claim 1, wherein the ring groove is formed so that an outer shape of a bottom surface when viewed in the piston axial direction has a substantially elliptical shape with a short diameter in a thrust / anti-thrust direction. 前記リング溝は、スラスト側の部分において、反スラスト側の部分より深さが大きくなるように形成されたことを特徴とする請求項1若しくは請求項2に記載のピストン。   3. The piston according to claim 1, wherein the ring groove is formed to have a depth greater in a thrust side portion than in an anti-thrust side portion. 4. 前記ピストンリングは、シリンダボアに摺接するアウタリングと、このアウタリングと前記リング溝の底面との間に介装されて前記アウタリングを外向きに付勢するエキスパンダとからなることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のピストン。   The piston ring includes an outer ring that is in sliding contact with a cylinder bore, and an expander that is interposed between the outer ring and a bottom surface of the ring groove and biases the outer ring outward. The piston according to any one of claims 1 to 3.
JP2008287350A 2008-11-10 2008-11-10 Piston of internal combustion engine Pending JP2010112324A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008287350A JP2010112324A (en) 2008-11-10 2008-11-10 Piston of internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008287350A JP2010112324A (en) 2008-11-10 2008-11-10 Piston of internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010112324A true JP2010112324A (en) 2010-05-20

Family

ID=42301052

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008287350A Pending JP2010112324A (en) 2008-11-10 2008-11-10 Piston of internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010112324A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102261290A (en) * 2010-05-27 2011-11-30 通用汽车环球科技运作有限责任公司 piston assembly
WO2021078800A1 (en) * 2019-10-22 2021-04-29 Mahle International Gmbh Piston for an internal combustion engine
CN115306578A (en) * 2022-08-17 2022-11-08 马勒汽车技术(中国)有限公司 Elliptical ring groove piston and engine

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102261290A (en) * 2010-05-27 2011-11-30 通用汽车环球科技运作有限责任公司 piston assembly
WO2021078800A1 (en) * 2019-10-22 2021-04-29 Mahle International Gmbh Piston for an internal combustion engine
CN115306578A (en) * 2022-08-17 2022-11-08 马勒汽车技术(中国)有限公司 Elliptical ring groove piston and engine
WO2024038140A1 (en) * 2022-08-17 2024-02-22 Mahle International Gmbh Elliptical ring groove piston and engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4480369B2 (en) Spacer expander
CN109964023B (en) Internal combustion engine
JP2010112324A (en) Piston of internal combustion engine
JP2006316770A (en) Variable compression ratio engine
JP6051790B2 (en) Piston of internal combustion engine
US20200096103A1 (en) Flutter-suppression piston ring
RU2719250C2 (en) Piston ring
WO2006003976A1 (en) Piston ring for internal combustion engine
JP2007170455A (en) Combined oil ring
JP6206191B2 (en) Piston of internal combustion engine
JP6780519B2 (en) piston ring
JP2009185865A (en) Piston ring, and piston and engine using the same
JP4544177B2 (en) Engine piston structure
US8876115B2 (en) Three-piece oil-control ring for an internal combustion engine
JP6374269B2 (en) Piston pin lubrication structure
JP2010133321A (en) Lubrication structure of cylinder liner
JP2004308568A (en) Piston for internal combustion engine
KR102429575B1 (en) Piston
JP5833867B2 (en) piston
JP2010112323A (en) Piston structure of internal combustion engine
US10605366B2 (en) Pressure ring
JP2006257887A (en) Piston for internal combustion engine
JP2015068361A (en) Piston ring
JP5015681B2 (en) Bundling
JP2017096227A (en) Piston of engine