JP2010529384A - 内燃機関のピストンに用いられるピストンリング - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関のピストンに用いられるピストンリング（１）であって、半径方向内側に位置する環状の面取り部（２）が設けられていて、該面取り部（２）の寸法が、リング合口（３）の両側で、ピストンリング（１）の、リング合口（３）とは反対の側に位置する側（４，４’）にまで、リング合口（３）を通って延びる半径方向に位置する軸線（８）に対して対称的に減少していて、該面取り部（２）が、ピストンリング（１）の、ピストン頂部とは反対の下面に配置されている。これによって、シリンダ内壁の全周にわたってピストンリング（１）の良好なオイル掻き機能が得られる。

Description

本発明は、内燃機関の、ピストン頂部を有するピストンに用いられるピストンリングであって、内側に位置する環状の面取り部（ベベル）が設けられており、該面取り部の寸法が、リング合口の両側で、ピストンリングの、リング合口とは反対の側に位置する側にまで、リング合口を通って延びかつ半径方向に位置する軸線に対して対称的に減少している形式のものに関する。

米国特許第２５９１９２０号明細書に基づき、内燃機関のピストンに用いられるピストンリングが公知である。このピストンリングは、内側に位置する環状の面取り部を有している。この面取り部の寸法は、リング合口を起点として、ピストンリングの、リング合口とは反対に位置する側にまで連続的に減少している。この面取り部は、ピストンリングの上側に配置されている。上側でかつ内側に位置する面取り部は、機械的な応力下でピストンリングが正のねじれ（positive Vertwistung）を受けるという効果を有している、つまりこの場合、ピストンリングの上面は、上方に向かって開いた円錐形の形状を取得する。これによって上側のリング溝側縁の外縁部は、ピストンリングの上面に当接するので、この領域において、燃焼室の、圧力下にある燃焼ガスに対するピストンリングの改善されたシール作用が生ぜしめられる。

ピストンリングの正のねじれ時では、ピストンリングの下側かつ内縁部が、下側のリング溝側縁に当接する。これによって、半径方向内側に向かって狭くなる環状のギャップが形成される。このギャップは、ピストンリングの下側の外縁部によってシリンダ内壁から掻き落とされたオイルに対する、ピストンリングの不良なシール作用を生ぜしめる。

本発明の課題は、従来技術から公知のピストンリングの欠点を回避して、シリンダ内壁から掻き落とされたオイルに対する良好なシール作用を有していて、それによりオイル掻きリングとして、またはコンプレッションリングとオイル掻きリングとの間の第２のリングとして適しているピストンリングを提供することである。

この課題を解決するために、本発明の構成では、面取り部が、ピストンリングの、ピストン頂部とは反対の側の下面に配置されているようにした。

この場合、リング合口の両側における、面取り部の寸法の対称的な減少は、面取り部がピストンリングの下面に配置されているという特徴と組み合わされて、以下のような利点を有している。すなわち、機械的な応力を受けたピストンリングがその全周にわたって不変の負のねじれ（negative Vertwistung）を受け、この場合、ピストンリングの下面は、下側の溝側縁の外縁部に当接し、これによって、シリンダ内壁の全周にわたって、ピストンリングの不変に良好なオイル掻き取り作用が得られる。

本発明の有利な実施形態は、請求項２以下に記載されている。

以下に本発明の実施形態を図面につき詳しく説明する。

リング合口を起点として、ピストンリングの、リング合口とは反対の側に位置するリング合口とは反対の側にまで連続的に減少する寸法を有する、下側でかつ内側に位置する面取り部を備えたピストンリングの第１の実施例を示す下面図である。 図１に示したＩＩ−ＩＩ線に沿ったピストンリングの断面図である。 一部は一定の寸法を有し、一部は面取り部の延在長さに沿って変化する寸法を有する複数の範囲を有する、下側でかつ内側に位置する面取り部を備えたピストンリングの第２の実施例を示す下面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った図３に示したピストンリングの断面図である。 ピストンリング溝内に嵌め込まれた、機械的な応力を受けたピストンリングの断面図である。

図１は、ピストンリング１の下面図を示している。このピストンリング１は、３つのピストンリングを備えたピストンにおいては、コンプレッションリングとオイル掻きリングとの間に配置された第２のピストンリングとして使用される。図２は、図１に示したＩＩ−ＩＩ線に沿ったピストンリング１の断面図を示している。切断平面の位置に基づき、断面図の下側の部分には、ピストンリング１の両合口端部のうちの一方の合口端部３’が認められる。図１および図２から判るように、ピストンリング１は、ピストンリング１の下面にかつ内側で配置された面取り部（ベベル）２を有している。この面取り部２は、上方に向かって円錐形に先細りになった横断面妨害部（Querschnittsstoerung）として形成されている。

面取り部２は、リング合口３の領域で最大寸法を有している。それに対して、ピストンリング１の、リング合口３とは反対の側に位置する側４では、面取り部２が最小寸法を有している。図１および図２に示したピストンリング１の実施例では、面取り部２の寸法が、リング合口３を起点として、ピストンリング１の、リング合口３に対して反対の側に位置する側４にまで連続的に減少している。

図３および図４に示したピストンリング５の実施例では、面取り部６が、リング合口３の両側に、それぞれ１つの合口領域７，７’を有しており、これらの合口領域７，７’では、面取り部６が一定の寸法を有している。ピストンリング５の、リング合口３とは反対に位置する側４’では、面取り部６が、半径方向の軸線８の両側に、一定の寸法を有する中央領域９を有している。合口領域７，７’では、面取り部６が、中央領域９におけるよりも大きく形成されている。半径方向の軸線８の両側で、面取り部６の合口領域７，７’は、それぞれ１つの結合領域１０，１０’を介して中央領域９に結合されている。結合領域１０，１０’の寸法は、該結合領域１０，１０’が合口領域７，７’と等しい寸法を有する、合口領域７，７’に対する接触箇所から、該結合領域１０，１０’が中央領域９と等しい寸法を有する、中央領域９に対する接触箇所にまで、連続的に減少している。

図５には、ピストンリング溝１１内に嵌め込まれたピストンリング１，５の断面図が示されている。図５が示すように、ピストンリングを備えたピストンがエンジンシリンダ内に挿入されると、ピストンリングに作用する機械的な応力に基づき、ピストンリング１，５のねじれが生ぜしめられる。ピストンリング１，５の面取り部２，６は下側でかつ内側に配置されているので、図５に示したピストンリング１，５の右半部の断面図で見ると、時計回り方向での回転が生ぜしめられ、ピストンリング１，５の左半部（図示せず）では反時計回り方向の回転が生ぜしめられる。ピストンリングのこのようなねじれは、逆ねじれもしくは負のねじれ（negative Vertwistung）と呼ばれ、ピストンリング溝１１の下側の側縁１３の外側の縁部１２が、ピストンリング１，５の下面１６に接触するという利点を有している。これによって、ピストンリング溝１１は縁部１２の領域で、ピストンリング１，５の外側の上縁部１４によりシリンダ内壁１５から掻き落とされたオイルに対してシールされる。このことはピストンリング１，５の良好なオイル掻き作用を生ぜしめる。

この場合、リング合口３を起点として、ピストンリング１の、リング合口３とは反対の側に位置する側４にまで連続的に減少する面取り部によって、ピストンリング１，５のリング合口３の領域におけるねじれの度合いが、ピストンリング１，５の、リング合口３とは反対の側に位置する側４，４’におけるねじれとほぼ同じ大きさになることが判った。

これによって、リング合口３から、ピストンリング１，５の、リング合口３とは反対の側に位置する側４，４’にまで減寸した、下側でかつ内側に配置された面取り部２，６により、ピストンリング１，５の全周にわたってほぼ一定の負のねじれが生ぜしめられ、ひいてはシリンダ内壁１５の全周にわたって良好なオイル掻き取り作用が生ぜしめられるという、本発明の利点が得られる。

さらにこれによって、機械的な応力を受けたピストンリングの合口端部の領域が立ち上がらなくなり、これにより合口端部の上縁部がリング溝の上側の側縁と接触しなくなり、これによってピストンリングの合口端部の領域が過度に摩耗しなくなることが達成される。

さらに図３および図４に示した面取り部６の構成には次のような利点がある。すなわち、面取り部がリング全周にわたって一部では一定の寸法（領域７，７’および領域９）を有し、一部では連続的に減少する寸法（領域１０，１０’）を有する領域７，９，１０の寸法の選択を介して、機械的応力をかけられたリングのねじれに、意図的に影響を与えることができるので、ピストンの寸法、ひいてはピストンリングの寸法とは無関係に、かつピストンの運動負荷と無関係に、合口３の領域におけるリングのねじれが、リングの、合口３とは反対の側４におけるねじれと等しい大きさになる。これによりリング下面とピストンリング溝の下側の側縁との間のギャップ、ひいてはリングの合口領域におけるオイル掻き取り作用の悪化は十分に回避される。

１ ピストンリング
２ 面取り部
３ リング合口
３’ 合口端部
４，４’ ピストンリング１の、リング合口３とは反対の側に位置する側
５ ピストンリング
６ 面取り部
７，７’ 面取り部６の合口領域
８ 半径方向の軸線
９ 面取り部６の中央領域
１０，１０’ 結合領域
１１ ピストンリング溝
１２ ピストンリング溝１１の下側の側縁の外側の縁部
１３ ピストンリング溝１１の下側の側縁
１４ ピストンリングの外側かつ上縁部
１５ シリンダ内壁
１６ ピストンリングの下面

Claims (3)

1. 内燃機関の、ピストン頂部を有するピストンに用いられるピストンリング（１，５）であって、リング合口（３）と、半径方向内側に位置する環状の面取り部（２，６）とが設けられており、該面取り部（２，６）の寸法が、リング合口（３）の両側で、ピストンリング（１）の、リング合口（３）とは反対の側に位置する側（４，４’）にまで、リング合口（３）を通って延びかつ半径方向に位置する軸線（８）に対して対称的に減少している形式のものにおいて、面取り部（２，６）が、ピストンリング（１）の、ピストン頂部とは反対の側の下面に配置されていることを特徴とする、ピストンに用いられるピストンリング。
2. 面取り部（２）の寸法が、リング合口（３）を起点として、ピストンリング（１）の、リング合口（３）に対して反対の側に位置する側（４）にまで連続的に減少している、請求項１記載のピストンリング。
3. 面取り部（６）が、リング合口（３）の両側で、それぞれ１つの合口領域（７，７’）を有していて、ピストンリング（５）の、リング合口（３）とは反対の側に位置する側（４’）に中央領域（９）を有しており、面取り部（６）の寸法が、合口領域（７，７’）と中央領域（９）とでは一定であり、合口領域（７，７’）では中央領域（９）におけるよりも大きく形成されており、合口領域（７，７’）が、それぞれ１つの結合領域（１０，１０’）を介して中央領域（９）に結合されており、該結合領域（１０，１０’）における面取り部（６）が、合口領域（７，７’）に対する接触箇所では、合口領域（７，７’）の面取り部（６）の寸法を有しており、中央領域（９）に対する接触箇所では、中央領域（９）の面取り部の寸法を有しており、結合領域（１０，１０’）における面取り部の寸法が、合口領域（７，７’）に対する接触箇所を起点として、中央領域（９）との接触箇所に向かって連続的に減少している、請求項１記載のピストンリング。

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