JP2010249106A - Piston ring unit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piston ring unit capable of being used over the long term. <P>SOLUTION: The piston ring unit is applied to a cylinder of an engine to output explosive force inside the cylinder and is used for a piston with a piston head. The piston head is fitted to the cylinder of an engine to be driven to output kinetic energy and further is equipped with a piston ring unit base. This piston ring unit is fitted on the periphery of the ring unit base and is equipped with a distal piston ring and a basal piston ring. The piston ring is fitted on the periphery of the ring unit base. The piston ring correspond to each other to be fitted concentrically to each other. The inner edge of the distal piston ring and the basal piston ring are allowed to separate from the piston head of the piston to form a first ventilating path and a second ventilating path. When an engine operates, high-pressure air fills both the ventilating paths to press both the piston rings against the cylinder. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ピストンのリング・ユニット、特に内部爆発力を出力する内燃エンジンに利用されるピストンのリング・ユニットに関する。   The present invention relates to a piston ring unit, and more particularly to a piston ring unit used in an internal combustion engine that outputs an internal explosive force.

図１１を参照すると、エンジンのシリンダ６０においてガス、ジーゼル、ペトロール、エタノール等を燃焼することにより発生する内部爆発力を出力する従来のピストン５０が内燃エンジンに利用されている。   Referring to FIG. 11, a conventional piston 50 that outputs an internal explosive force generated by burning gas, diesel, petrol, ethanol, or the like in an engine cylinder 60 is used in an internal combustion engine.

ピストン５０は、シリンダー６０に滑動可能に取り付けられ、該シリンダの燃焼室６１に隣接し、該燃焼室で燃料が燃焼される際運動エネルギーを出力するよう駆動され、環状の壁と、複数の環状の溝５１、５２と、複数のピストンリング５４、５５とを有する。   The piston 50 is slidably attached to the cylinder 60, is adjacent to the combustion chamber 61 of the cylinder and is driven to output kinetic energy when fuel is burned in the combustion chamber, and has an annular wall and a plurality of annular Grooves 51 and 52 and a plurality of piston rings 54 and 55.

環状の溝５１、５２は、ピストン５０の環状の壁の周囲に形成されている。   The annular grooves 51 and 52 are formed around the annular wall of the piston 50.

ピストンリング５４、５５は、それぞれ環状の溝５１、５２に取り付けられ、燃焼室６１を密閉し、燃焼室６１内の空気の漏れを防止すべくシリンダー６０の内壁に当接している。   The piston rings 54 and 55 are attached to the annular grooves 51 and 52, respectively, and are in contact with the inner wall of the cylinder 60 in order to seal the combustion chamber 61 and prevent air leakage in the combustion chamber 61.

ところが、長時間運転した後、ピストンリング５４、５５とシリンダー６０の内壁との間に生じた摩擦が、ピストンリング５４、５５またはシリンダー６０の内壁を磨耗し、燃焼室６１からの空気の漏れの原因となり、ひいては燃焼室６１における完全燃焼を妨げる。不完全燃焼はエンジンの出力を減少させるのみならず、環境を汚染する。   However, after a long period of operation, friction generated between the piston rings 54 and 55 and the inner wall of the cylinder 60 wears the piston rings 54 and 55 or the inner wall of the cylinder 60, causing air leakage from the combustion chamber 61. This causes the complete combustion in the combustion chamber 61. Incomplete combustion not only reduces engine power but also pollutes the environment.

本発明の主な目的は、長時間の使用後にエンジンのシリンダ内の空気の漏れを防ぐピストン用リング・ユニットを提供することである。   The main object of the present invention is to provide a piston ring unit that prevents leakage of air in the cylinder of an engine after prolonged use.

本発明の他の目的、利点および新規な特徴は、添付の図面を参照した下記の詳細な説明からより明らかになるであろう。   Other objects, advantages and novel features of the invention will become more apparent from the following detailed description when taken in conjunction with the accompanying drawings.

本発明に係るピストンリング・ユニットの一部分解斜視図。The partial exploded perspective view of the piston ring unit concerning the present invention. シリンダに適用されている図１のピストンの部分断面側面図。FIG. 2 is a partial cross-sectional side view of the piston of FIG. 1 applied to a cylinder. 図２の線３−３に沿ったピストンの横断頂面図。FIG. 3 is a cross-sectional top view of the piston along line 3-3 in FIG. 2. 図１のピストンの拡大横断側面図。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional side view of the piston of FIG. 1. 図１のピストンの末端ピストンリングの頂面図。FIG. 2 is a top view of a terminal piston ring of the piston of FIG. 1. 図１のピストンの末端ピストンリングの側面図。The side view of the terminal piston ring of the piston of FIG. 図１のピストンの基端ピストンリングの頂面図。FIG. 2 is a top view of a proximal piston ring of the piston of FIG. 1. 図１のピストンの基端ピストンリングの側面図。The side view of the proximal end piston ring of the piston of FIG. 図１のピストンリング・ユニットの拡大部分側面図。FIG. 2 is an enlarged partial side view of the piston ring unit of FIG. 1. シリンダが稼働中の、図１のピストンの拡大動作側面図。FIG. 2 is an enlarged side view of the piston of FIG. 1 when the cylinder is operating. 先行技術に係る従来のピストンがシリンダに適用されているところを示す部分断面側面図。The fragmentary sectional side view which shows the place where the conventional piston which concerns on a prior art is applied to the cylinder.

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

図１ないし３を参照するに、エンジンの内部爆発力を出力するため、エンジンのシリンダ４０にピストンが応用されている。前記ピストンは、ピストンヘッド２０と、本発明に係るピストンリング・ユニット３０と、少なくとも１個の任意のピストンリング２４とを含む。   1 to 3, a piston is applied to a cylinder 40 of the engine in order to output the internal explosive force of the engine. The piston includes a piston head 20, a piston ring unit 30 according to the present invention, and at least one optional piston ring 24.

ピストンヘッド２０は、エンジンのシリンダ４０に滑動可能に取り付けられ、シリンダ４０の燃焼室４１に隣接し、燃料が燃焼室４１で点火されるとき運動エネルギーを出力すべく駆動され、環状の壁とリング・ユニット台２１とを有する。   The piston head 20 is slidably attached to the engine cylinder 40, is adjacent to the combustion chamber 41 of the cylinder 40, is driven to output kinetic energy when fuel is ignited in the combustion chamber 41, and has an annular wall and ring. A unit base 21 is included.

ピストンヘッド２０の環状の壁は、シリンダ４０の内壁に対応している。   The annular wall of the piston head 20 corresponds to the inner wall of the cylinder 40.

リング・ユニット台２１は環状で、ピストンヘッド２０の環状の壁の周囲に形成され、末端と、基端と、末端リング溝２１１と、基端リング溝２１２とを有する。末端リング溝２１１は、リング・ユニット台２１の末端にリング・ユニット台２１の横方向に、その周囲に形成され、内壁を有する。基端リング溝２１２は、その基端に近接するリング・ユニット台２１の横方向に、その周囲に形成され、末端リング溝２１１に隣接し、かつ、末端リング溝２１１より浅く、内壁を有する。   The ring unit base 21 is annular and is formed around the annular wall of the piston head 20, and has a distal end, a proximal end, a distal ring groove 211, and a proximal ring groove 212. The end ring groove 211 is formed at the periphery of the ring unit base 21 in the lateral direction at the end of the ring unit base 21 and has an inner wall. The proximal ring groove 212 is formed in the lateral direction of the ring unit base 21 close to the proximal end thereof, is adjacent to the distal ring groove 211, and is shallower than the distal ring groove 211 and has an inner wall.

ピストンリング・ユニット３０は、燃料室４１の空気の漏れを防ぐためリング・ユニット台２１の周囲に取り付けられ、末端ピストンリング３１と、基端ピストンリング３４とを有する。   The piston ring unit 30 is attached around the ring unit base 21 in order to prevent air leakage from the fuel chamber 41, and has a distal piston ring 31 and a proximal piston ring 34.

図５、６、９を参照するに、末端ピストンリング３１は末端リング溝２１１の周囲に取り付けられ、中心線と、厚さと、基端面と、外端と、内端と、ギャップ３２と、任意の肩部３３とを有する。   Referring to FIGS. 5, 6, and 9, the distal piston ring 31 is mounted around the distal ring groove 211 and includes a centerline, thickness, proximal surface, outer end, inner end, gap 32, and optional And the shoulder portion 33.

末端ピストンリング３１の中心線は、末端ピストンリング３１を第１部分と第２部分とに分割する。ピストンリング３１の厚さは、その第１部分から第２部分にかけて次第に減少する。   The centerline of the end piston ring 31 divides the end piston ring 31 into a first part and a second part. The thickness of the piston ring 31 gradually decreases from the first part to the second part.

末端ピストンリング３１の内端は、末端リング溝２１１の内壁から間隔をおいているので、末端ピストンリング３１の内端と末端リング溝２１１との間に第１通風路を形成する。   Since the inner end of the terminal piston ring 31 is spaced from the inner wall of the terminal ring groove 211, a first ventilation path is formed between the inner end of the terminal piston ring 31 and the terminal ring groove 211.

ギャップ３２は、末端ピストンリング３１の第１部分に形成され、熱膨張のための空間を規定し、回転を防止し、末端ピストンリング３１の２つの離間した端部を形成する。   A gap 32 is formed in the first portion of the distal piston ring 31 to define a space for thermal expansion, prevent rotation, and form two spaced ends of the distal piston ring 31.

末端ピストンリング３１の離間した両端の一方は、傾斜部３１１を備えてもよい。末端ピストンリング３１の該端部の傾斜部３１１は、末端面よりも長い基端面を有する。   One of the spaced apart ends of the end piston ring 31 may include an inclined portion 311. The inclined portion 311 at the end of the end piston ring 31 has a base end surface longer than the end surface.

肩部３３は環状で、基端面に隣接する末端ピストンリング３１の外端に形成され、そこから横方向に突出して、シリンダ４０の内壁に当接する。   The shoulder 33 is annular and is formed at the outer end of the distal piston ring 31 adjacent to the base end surface, protrudes laterally therefrom, and abuts against the inner wall of the cylinder 40.

基端ピストンリング３４は、基端リング溝２１２の周囲に取り付けられ、末端ピストンリング３１に対応して同心円的に取り付けられ、中心線と、厚さと、内端と、外端と、末端面と基端面とギャップ３５とを有する。   The proximal piston ring 34 is mounted around the proximal ring groove 212 and is concentrically mounted corresponding to the distal piston ring 31, and includes a center line, a thickness, an inner end, an outer end, and a distal surface. It has a base end face and a gap 35.

図９を参照するに、基端ピストンリング３４の中心線は、基端ピストンリング３４を第１部分と第２部分とに分割する。基端ピストンリング３４の第１部分は、末端ピストンリング３１の第１部分に対応し、基端ピストンリング３４の第２部分は、末端ピストンリング３１の第２部分に対応する。基端ピストンリング３４の厚さは、基端ピストンリング３４の第１部分から第２部分にかけて徐々に増加する。末端ピストンリング３１と基端ピストンリング３４のそれぞれの部分における厚さの合計は等しいので、末端ピストンリング３１と基端ピストンリング３４とは回転を制止される。   Referring to FIG. 9, the centerline of the proximal piston ring 34 divides the proximal piston ring 34 into a first portion and a second portion. The first portion of the proximal piston ring 34 corresponds to the first portion of the distal piston ring 31, and the second portion of the proximal piston ring 34 corresponds to the second portion of the distal piston ring 31. The thickness of the proximal piston ring 34 gradually increases from the first part to the second part of the proximal piston ring 34. Since the sum of the thicknesses in the respective portions of the distal piston ring 31 and the proximal piston ring 34 is equal, the distal piston ring 31 and the proximal piston ring 34 are prevented from rotating.

さらに図４を参照するに、基端ピストンリング３４の内端は、基端リング溝２１２の内壁から間隔をおき、第２通風路を形成している。前記第２通風路は、基端ピストンリング３４の内端と基端リング溝２１２の内壁との間にあり、末端ピストンリング３１の空隙３２と連通している。   Further, referring to FIG. 4, the inner end of the base end piston ring 34 is spaced from the inner wall of the base end ring groove 212 to form a second ventilation path. The second air passage is between the inner end of the proximal piston ring 34 and the inner wall of the proximal ring groove 212 and communicates with the gap 32 of the distal piston ring 31.

基端ピストンリング３４の外端は、シリンダ４０の内壁に当接する。   The outer end of the proximal end piston ring 34 abuts against the inner wall of the cylinder 40.

基端ピストンリング３４の末端面は、末端ピストンリング３１の基端面に当接し、傾斜部３６を有する。基端ピストンリング３４の末端面の傾斜部３６は、基端ピストンリング３４の内端に隣接する末端面に形成され、末端及び基端両ピストンリング３１、３４の間の接触を軽減すべく外端から内端に向けて内方に傾斜し、ピストンリング３１、３４が熱により密着することなく拡張することを可能にする。   The distal end surface of the proximal end piston ring 34 is in contact with the proximal end surface of the distal end piston ring 31 and has an inclined portion 36. A slope 36 on the distal face of the proximal piston ring 34 is formed on the distal face adjacent to the inner end of the proximal piston ring 34 and is removed to reduce contact between the distal and proximal piston rings 31, 34. It is inclined inward from the end toward the inner end, and allows the piston rings 31 and 34 to expand without being in close contact with heat.

基端リング３４の基端面は、傾斜部３７を有する。基端リング３４の基端面の傾斜部３７は、基端ピストンリング３４の外縁部に隣接する基端面に形成され、基端ピストンリング３４の外端とシリンダ４０の内壁間の接触を軽減するように、内端から外端に向けて基端ピストンリング３４の末端面の方へ傾斜している。   The base end surface of the base end ring 34 has an inclined portion 37. An inclined portion 37 of the proximal end surface of the proximal end ring 34 is formed on the proximal end surface adjacent to the outer edge portion of the proximal end piston ring 34 so as to reduce contact between the outer end of the proximal end piston ring 34 and the inner wall of the cylinder 40. Further, it is inclined toward the distal end surface of the proximal piston ring 34 from the inner end toward the outer end.

図３を参照するに、ギャップ３５は基端ピストンリング３４の第２部分に形成され、熱膨張のための空間を形成し、基端ピストンリング３４の重なり合う第１及び第２の端部を形成する。   Referring to FIG. 3, a gap 35 is formed in the second portion of the proximal piston ring 34 to form a space for thermal expansion and to form an overlapping first and second end of the proximal piston ring 34. To do.

さらに図７及び８を参照するに、基端ピストンリング３４の第１端部は、内側の接続延長部３４１と傾斜部３４３とを有する。   Still referring to FIGS. 7 and 8, the first end of the proximal piston ring 34 has an inner connection extension 341 and an inclined portion 343.

内側の接続延長部３４１は、基端ピストンリング３４の内縁部に隣接するその第１端部に形成され、該第１端部から突出している。   The inner connection extension 341 is formed at a first end adjacent to the inner edge of the proximal piston ring 34 and protrudes from the first end.

傾斜部３４３は、基端ピストンリング３４の外縁部に隣接する基端ピストンリング３４の第１端部に形成され、基端ピストンリング３４の外縁部から内接続延長部３４１に向かって傾斜されている。   The inclined portion 343 is formed at the first end of the proximal piston ring 34 adjacent to the outer edge of the proximal piston ring 34, and is inclined from the outer edge of the proximal piston ring 34 toward the inner connection extension 341. Yes.

基端ピストンリング３４の第２端部は、外側の接続延長部３４２と傾斜部３４４とを備えることができる。外接続延長部３４２は、基端ピストンリング３４の外縁部に隣接するその第２端部に形成されて突出しており、内接続延長部３４１に対応し、選択的に内接続延長部３４１に当接して第２通風路を密封する。   The second end of the proximal piston ring 34 can include an outer connection extension 342 and a ramp 344. The outer connection extension 342 is formed and protrudes at the second end adjacent to the outer edge of the proximal piston ring 34, and corresponds to the inner connection extension 341 and selectively contacts the inner connection extension 341. The second air passage is sealed in contact.

傾斜部３４４は、基端ピストンリング３４の内縁部に隣接するその第２端部に形成され、基端ピストンリング３４の内縁部から外接続延長部３４２に向かって傾斜している。   The inclined portion 344 is formed at the second end portion adjacent to the inner edge portion of the proximal end piston ring 34, and is inclined from the inner edge portion of the proximal end piston ring 34 toward the outer connection extension portion 342.

さらに図１を参照するに、前記少なくとも１個のピストンリング２４は、ピストンリング２０の周囲に取り付けられ、シリンダ４０の内壁に当接して空気漏れ防止をさらに補助する。   Still referring to FIG. 1, the at least one piston ring 24 is mounted around the piston ring 20 and abuts against the inner wall of the cylinder 40 to further assist in preventing air leakage.

さらに図１０を参照するに、エンジンが稼働するとき、燃料室４１に高圧空気を発生させるため燃料に点火すると、高圧空気が前記第１及び第２の通風路に充満してピストンリング３１、３４をシリンダ４０の内壁に強く押しつける。そのため、ピストンリング３１、３４またはシリンダ４０の内壁が長期使用後磨耗しても、前記通風路を備える設計により、ピストンリング３１、３４が確実に膨張して、ピストンリング・ユニット３０とシリンダ４０との間に適度な接触を与えて空気の漏れを防止する。   Still referring to FIG. 10, when the engine is operated, if the fuel is ignited to generate high-pressure air in the fuel chamber 41, the high-pressure air fills the first and second ventilation passages, and the piston rings 31, 34 Is strongly pressed against the inner wall of the cylinder 40. Therefore, even when the inner walls of the piston rings 31 and 34 or the cylinder 40 are worn after long-term use, the piston rings 31 and 34 are surely expanded by the design provided with the ventilation path, and the piston ring unit 30 and the cylinder 40 Provide proper contact between the two to prevent air leakage.

２０ ピストンヘッド
２１ リング・ユニット台
３０ ピストンリング・ユニット
４０ シリンダ
４１ 燃料室 20 Piston head 21 Ring unit base 30 Piston ring unit 40 Cylinder 41 Fuel chamber

Claims (3)

ギャップ（３２）を有する末端ピストンリング（３１）と、該末端ピストンリング（３１）に対応しかつ該末端ピストンリングに同心円的に取り付けられた、ギャップ（３５）を有する基端ピストンリング（３４）とを含み、前記ギャップ（３２）は、前記末端ピストンリングに形成され、前記２つの離間した端部を形成し、前記ギャップ（３５）は、前記基端ピストンリングに形成され、前記基端ピストンリングの重なり合う第１及び第２の端部を形成する、ピストンリング・ユニット。   A distal piston ring (31) with a gap (32) and a proximal piston ring (34) with a gap (35) corresponding to and attached concentrically to the distal piston ring (31) The gap (32) is formed in the distal piston ring and forms the two spaced ends, and the gap (35) is formed in the proximal piston ring and the proximal piston A piston ring unit that forms first and second overlapping ends of the ring. 前記末端ピストンリング（３１）は、該末端ピストンリングを第１部分と第２部分とに分割する中心線と、前記第１部分から第２部分にかけて徐々に減少する厚さと、基端面と、末端面と、内縁部と、外縁部とを有し、
前記末端ピストンリング（３１）のギャップ（３２）は、前記末端ピストンリング（３１）の第１部分に形成され、
前記基端ピストンリング（３４）は、前記基端ピストンリング（３４）を第１部分と第２部分とに分割する中心線であって、前記基端ピストンリング（３４）の第１部分が前記末端ピストンリング（３１）の第１部分に対応し、前記基端ピストンリング（３４）の第２部分が前記末端ピストンリング（３１）の第２部分に対応する、第１部分と第２部分とに分割する中心線と、前記基端ピストンリング（３４）の第１部分から第２部分にかけて徐々に増加する厚さであって、各対応する部分における末端ピストンリング（３１）の厚さと基端ピストンリング（３４）の厚さとの和が等しい厚さと、外縁部と、内縁部と、基端ピストンリング（３４）の内縁部に隣接する傾斜部（３６）を有する末端面と、前記基端ピストンリング（３４）の外縁部に隣接する基端ピストンリング（３４）の基端面に形成された傾斜部（３７）を有する基端面とを有し、
前記基端ピストンリング（３４）のギャップ（３５）は、該基端ピストンリング（３４）のギャップの第２部分に形成されている、請求項１に記載のピストンリング・ユニット。 The distal piston ring (31) includes a center line dividing the distal piston ring into a first portion and a second portion, a thickness gradually decreasing from the first portion to the second portion, a proximal end surface, and a distal end. Having a surface, an inner edge, and an outer edge;
A gap (32) of the end piston ring (31) is formed in a first portion of the end piston ring (31);
The proximal piston ring (34) is a center line dividing the proximal piston ring (34) into a first part and a second part, and the first part of the proximal piston ring (34) A first portion and a second portion corresponding to a first portion of the distal piston ring (31) and a second portion of the proximal piston ring (34) corresponding to a second portion of the distal piston ring (31); And a thickness gradually increasing from the first part to the second part of the proximal piston ring (34), and the thickness and proximal end of the distal piston ring (31) in each corresponding part A thickness equal to the sum of the thickness of the piston ring (34), an outer edge, an inner edge, a distal end surface having an inclined portion (36) adjacent to the inner edge of the proximal piston ring (34), and the proximal end Outside the piston ring (34) And a proximal face having inclined portion formed on the proximal surface of the proximal end piston ring adjacent to the section (34) to (37),
The piston ring unit according to claim 1, wherein the gap (35) of the proximal piston ring (34) is formed in a second portion of the gap of the proximal piston ring (34). 前記末端ピストンリング（３１）は、環状の肩部（３３）であって、末端ピストンリング（３１）の基端面に隣接する外縁部から横方向に突出する肩部（３３）を有し、
前記末端ピストンリング（３１）の離間した両端の一方は、前記末端面よりも長い基端面を有する傾斜部（３１１）を有し、
前記基端ピストンリング（３４）の第１端部は、前記基端ピストンリング（３４）の内縁部に隣接するその第１端部に形成され、そこから突出する内接続延長部（３４１）と、基端ピストンリング（３４）の外縁部に隣接する前記第１端部に形成され、前記基端ピストンリング（３４）の外縁部から、前記内接続延長部（３４１）に向けて傾斜する傾斜部（３４３）とを有し、
前記基端ピストンリング（３４）の第２端部は、前記基端ピストンリング（３４）の外縁部に隣接する基端ピストンリング（３４）に形成されそれに沿って突出する外接続延長部（３４２）と、前記基端ピストンリング（３４）の内縁部に隣接しその第２端部に形成された傾斜部（３４４）であって、前記基端ピストンリング（３４）の内縁部から前記外接続延長部（３４２）に向けて傾斜する傾斜部（３４４）とを有する傾斜部とを含む、請求項２に記載のピストンリング・ユニット。 The distal piston ring (31) is an annular shoulder (33) having a shoulder (33) projecting laterally from an outer edge adjacent to the proximal end surface of the distal piston ring (31);
One of the spaced apart ends of the distal piston ring (31) has an inclined portion (311) having a proximal end surface longer than the distal end surface,
A first end of the proximal piston ring (34) is formed at the first end adjacent to the inner edge of the proximal piston ring (34), and an internal connection extension (341) protruding therefrom. An inclination formed at the first end adjacent to the outer edge of the proximal piston ring (34) and inclined from the outer edge of the proximal piston ring (34) toward the inner connection extension (341). Part (343),
A second end of the proximal piston ring (34) is formed on a proximal piston ring (34) adjacent to an outer edge of the proximal piston ring (34) and protrudes along the outer connection extension (342). ) And an inclined portion (344) formed at the second end portion adjacent to the inner edge portion of the proximal piston ring (34), the outer connection from the inner edge portion of the proximal piston ring (34). The piston ring unit according to claim 2, comprising an inclined portion having an inclined portion (344) inclined toward the extension portion (342).
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