JP2012062983A

JP2012062983A - ピストンリング

Info

Publication number: JP2012062983A
Application number: JP2010209010A
Authority: JP
Inventors: Masao Ishida; 政男石田; Hitoshi Yamaguchi; 均山口
Original assignee: TPR Co Ltd
Current assignee: TPR Co Ltd
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2012-03-29

Abstract

【課題】オイル消費量を低減でき、組付性も優れるピストンリングを提供する。
【解決手段】合口１７を有する樹脂製リング１２と金属製リング１３が一体成形されたピストンリング１０であって、前記金属製リング１３が樹脂製リング１２の合口１７付近を除く外周面１４の凹溝１５に一体配置し、前記樹脂製リング１２の外周面１４が前記金属製リング１３の部分において前記金属製リング１３の外周面１８よりも内周側で、金属製リング１３の軸方向幅が外周に向かって小さくされた部分に配置している。前記樹脂製リング１２の背面に樹脂製リング１２を半径方向外方に押圧するコイルエキスパンダ１１を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂製リングと金属製リングが一体成形されたピストンリングに関する。

従来２ピースタイプのピストンリングとして、上下レールが一体構造のコイルエキスパンダ付き金属製組合せオイルリングが使用されている。コイルエキスパンダによりレール部をシリンダボア内壁に押し付け、そのレール部によりボア内壁に付着しているオイルを掻き落とすことにより、シリンダ壁の油膜厚をコントロールしている。しかしながら、金属製オイルリングでは下記の問題がある。すなわち、金属製オイルリングではシリンダボアの曲率変化に対応できる変形が小さいため、シリンダボアが大きく変形した時に追従できず、オイル消費量が増す。また、金属製オイルリングでは、使用時の熱膨張を考慮して合口隙間が設定され、使用時、リング合口部に隙間が生じるため、合口隙間を通じたオイル消費が存在する。

特許文献１は、樹脂製リングと金属製リングとからなり、内周側にコイルエキスパンダを装着し、樹脂製リングと金属製リングが外周摺動面を構成している組合せオイルリングを記載している。この組合せオイルリングは、樹脂製リングを有しているため、シリンダボアが変形した時に追従しやすいことから、前述の金属製組合せオイルリングに比較してオイル消費量を減少できる。また、樹脂製リングの合口隙間を金属製リングの合口隙間よりも小さくしているため、前述の金属製組合せオイルリングに比較して合口隙間を通じたオイル消費量を減少できる。

特開平８−３０３２９８号公報

しかしながら、特許文献１では、樹脂製リングの外周面に環状溝が形成され、環状溝に配置された金属製リングが前記環状溝と同形状で同じ大きさであるため、衝撃等が加わった場合、金属製リングが樹脂製リングから離脱する可能性がある。また、樹脂製リングと金属製リングが外周摺動面を構成しているため、耐摩耗性が低くなる。また、外周摺動面の軸方向幅も大きくなるため、面圧が低くなり、オイル掻き効果が低減する。また、シリンダに装着する際、金属製リングが周方向にずれて樹脂製リングの合口隙間を塞ぐように配置すると、合口拡張のための拡張爪やリングばさみが合口隙間に挿入できず、組付困難となる場合がある。

本発明の目的は、オイル消費量を低減でき、組付性も優れるピストンリングを提供することである。

本発明は、合口を有する樹脂製リングと金属製リングが一体成形されたピストンリングであって、前記金属製リングが樹脂製リングの合口付近を除く外周面の凹溝に一体配置し、前記樹脂製リングの外周面が前記金属製リングの部分において前記金属製リングの外周面よりも内周側で、金属製リングの軸方向幅が外周に向かって小さくされた部分に配置していることを特徴とする。

前記樹脂製リングの背面に樹脂製リングを半径方向外方に押圧するコイルエキスパンダを有していることが好ましい。

シリンダ挿入時、前記樹脂製リングの合口隙間が閉じられることが好ましい。

前記金属製リングが軸方向に間隔をおいて２本、前記樹脂製リングに一体成形されていることが好ましい。

前記金属製リングにＣｒめっき、ＰＶＤ又はＤＬＣの表面処理が施されていることが好ましい。

本発明のピストンリングによれば、樹脂製リングを使用していることにより、シリンダボアの変形に追従しやすい。樹脂製リングの外周面が金属製リングの部分において金属製リングの外周面よりも内周側にあり、金属製リングが外周摺動面を形成するため、耐摩耗性に優れ、樹脂製リングと金属製リングを摺動面とした場合に比べてシリンダボアに対する面圧を高くすることができる。これらにより、オイル消費量の減少を図ることができる。樹脂製リングの合口隙間をシリンダ挿入時に閉じるようにすれば、更にオイル消費量の低減を図ることができる。

樹脂製リングの外周面が金属製リングの軸方向幅が外周に向かって小さくされた部分に配置している、すなわち、金属製リングの軸方向幅が外周に向かって小さくされた箇所に樹脂が回りこんで樹脂製リングと金属製リングが一体成形されているため、金属製リングが樹脂性リングから外れることがない。

金属製リングが配置する凹溝は樹脂製リングの合口付近には形成されていないため、金属製リングが周方向にずれて樹脂製リングの合口隙間に配置することがない。その結果、樹脂製リングの合口隙間が自由状態で金属製リングで塞がれることがないため、シリンダへの組付性に優れる。

前記金属製リングが軸方向に間隔をおいて２本、前記樹脂製リングに一体成形されていれば、ピストンリングがシリンダボアに対して２点の接点を持つことができるので、ピストンリングが傾きにくくなり、姿勢が安定する。

本発明の一実施形態を示し、組合せオイルリングを装着したピストンがシリンダに挿入された状態を示す縦断面図である。ピストンリングの合口付近を示す正面図である。ピストンリングの合口付近を示す平面図である。本発明の更に別の実施形態を示し、組合せオイルリングを装着したピストンがシリンダに挿入された状態を示す縦断面図である。本発明の更に別の実施形態を示し、組合せオイルリングを装着したピストンがシリンダに挿入された状態を示す縦断面図である。

以下、本発明の好適な実施形態を図面を参照しながら説明する。

図１において、シリンダ１内のピストン２の外周面３に形成されているオイルリング溝４にピストンリング１０が装着されている。ピストンリング１０は、背面にピストンリング１０を半径方向外方に押圧するコイルエキスパンダ１１を有している。

ピストンリング１０は、合口を有する樹脂製リング１２と金属製リング１３が一体成形された構成を有している。樹脂製リング１２は矩形断面のリングにおいて外周面１４に断面円弧状の凹溝１５を軸方向に間隔をおいて一対有し、内周面に断面円弧状のコイルエキスパンダ溝１６を有している。

前記凹溝１５は、図２及び図３に示されているように、樹脂製リング１２の合口１７付近を除く外周面１４の全周にわたって形成されている。すなわち、凹溝１５の周方向における一対の端面は合口１７まで延びておらず、合口１７の手前位置に配置し、合口１７に開口していない。一対の凹溝１５にはそれぞれ断面円形の金属製リング１３が一体配置されている。

樹脂製リング１２の外周面１４は金属製リング１３の部分において金属製リング１３の外周面１８よりも内周側で、金属製リング１３の軸方向幅が外周に向かって小さくされた部分に配置している。したがって、金属製リング１３の外周面１８は樹脂製リング１２から突出して外周摺動面を構成し、シリンダ１の内周面５と接触してシリンダ１の内周面５上のオイルを掻き取る。金属製リング１３にはＣｒめっき、ＰＶＤ又はＤＬＣなどの表面処理が施されている。樹脂製リング１２の凹溝１５が形成されていない合口部分の外周面は金属製リング１３の外周面１８と面一あるいは少し内周側とされる。

樹脂製リング１２の内周面のコイルエキスパンダ溝１６にコイルエキスパンダ１１が装着されており、ピストンリング１０を半径方向外方に押圧付勢する。コイルエキスパンダ１１は線材をコイル状に巻き、更にリング状に形成したものである。ピストンリング１０はコイルエキスパンダ１１によって半径方向外方に押圧付勢されることにより、金属製リング１３の外周面１８がシリンダ１の内周面５に押接される。

上側の金属製リング１３の外周面１８でシリンダ１の内周面５から掻き取ったオイルは、樹脂製リングに形成されているオイル孔（図示せず）を通ってピストンリング１０の内周側に移動し、ピストン２のオイルリング溝４の底面６に形成されている複数のオイル逃し孔（図示せず）を通ってオイルパンに落とされる。また、下側の金属製リング１３の外周面でシリンダ１の内周面５から掻き取ったオイルは、そのままオイルパンに落とされる。

上記のピストンリング１０によれば、樹脂製リング１２を使用していることにより、シリンダ１の内周面５の変形に追従できる。金属製リング１３の外周面１８が摺動面を構成しているため、耐摩耗性に優れ、シリンダ内周面５に対する面圧を高くすることができる。これらにより、オイル消費量の減少を図ることができる。樹脂製リング１２の合口１７の隙間はシリンダ１挿入時に閉じられるので（図２及び図３参照）、更にオイル消費量の低減を図ることができる。

樹脂製リング１２の外周面１４が金属製リング１３の軸方向幅が外周に向かって小さくされた部分すなわち金属製リング１３の断面中心よりも外側の円弧面上に配置している。このように、金属製リング１３の軸方向幅が外周に向かって小さくされた箇所に樹脂が回りこんで樹脂製リング１２と金属製リング１３が一体成形されているため、金属製リング１３が樹脂性リング１２から外れることがない。

金属製リング１３が配置する凹溝１５は樹脂製リング１２の合口１７付近には形成されていないため、金属製リング１３が周方向にずれて樹脂製リング１２の合口１７隙間に配置することがない。その結果、樹脂製リング１２の合口１７隙間が自由状態で金属製リング１３で塞がれることがないため、合口拡張のための拡張爪やリングばさみを容易に合口隙間に挿入できるため、シリンダ１への組付性に優れる。

前記金属製リング１３が軸方向に間隔をおいて２本、樹脂製リング１２に一体成形されているので、ピストンリング１０がシリンダ１の内周面５に対して２点の接点を持つことができるので、ピストンリング１０が傾きにくくなり、姿勢が安定する。

図４は本発明の別の実施形態を示している。本実施形態は上記実施形態とは樹脂製リングの凹溝の断面形状と金属製リングの断面形状を異にする。他の構成は上記実施形態と同じである。本実施形態においては、金属製リング１３は断面八角形のリングである。

一対の凹溝１５にはそれぞれ断面八角形の金属製リング１３が一体配置されている。金属製リング１３は断面八角形を形成する八面のうち、対向する一対の平行な二面がピストンリング１０の軸方向に平行になるようにして凹溝１５に配置されている。樹脂製リング１２の外周面１４は金属製リング１３の部分において金属製リング１３の外周面１８よりも内周側で、金属製リング１３の軸方向幅が外周に向かって小さくされた部分に配置している。したがって、金属製リング１３の外周面１８は樹脂製リング１２から突出して外周摺動面を構成し、シリンダ１の内周面５と接触してシリンダ１の内周面５上のオイルを掻き取る。

樹脂製リング１２の外周面１４が金属製リング１３の軸方向幅が外周に向かって小さくされた部分すなわち金属製リング１３の断面中心よりも外側の傾斜面上に配置している。このように、金属製リング１３の軸方向幅が外周に向かって小さくされた箇所に樹脂が回りこんで樹脂製リング１２と金属製リング１３が一体成形されているため、金属製リング１３が樹脂性リング１２から外れることがない。他の作用効果については上記実施形態で説明した作用効果と同じである。

図５は本発明の更に別の実施形態を示している。本実施形態は最初の実施形態とは樹脂製リングの凹溝の断面形状と金属製リングの断面形状を異にする。他の構成は最初の実施形態と同じである。本実施形態においては、金属製リング１３は断面正方形のリングで、４つの角部はそれぞれ円弧状の面取り１９が施されている。

一対の凹溝１５にはそれぞれ断面正方形の金属製リング１３が一体配置されている。金属製リング１３は断面正方形を形成する四面のうち、対向する一対の平行な二面がピストンリング１０の軸方向に平行になるようにして凹溝１５に配置されている。樹脂製リング１２の外周面１４は金属製リング１３の部分において金属製リング１３の外周面１８よりも内周側で、金属製リング１３の軸方向幅が外周に向かって小さくされた部分に配置している。したがって、金属製リング１３の外周面１８は樹脂製リング１２から突出して外周摺動面を構成し、シリンダ１の内周面５と接触してシリンダ１の内周面５上のオイルを掻き取る。

樹脂製リング１２の外周面１４が金属製リング１３の軸方向幅が外周に向かって小さくされた部分すなわち外周側に向かって軸方向幅が小さくなる面取り１９部分に配置している。このように、金属製リング１３の軸方向幅が外周に向かって小さくされた箇所に樹脂が回りこんで樹脂製リング１２と金属製リング１３が一体成形されているため、金属製リング１３が樹脂性リング１２から外れることがない。他の作用効果については最初の実施形態で説明した作用効果と同じである。

１・・シリンダ、２・・ピストン、３・・ピストン外周面、４・・オイルリング溝、５・・シリンダ内周面、６・・リング溝底面、１０・・ピストンリング、１１・・コイルエキスパンダ、１２・・樹脂製リング、１３・・金属製リング、１４・・外周面、１５・・凹溝、１６・・コイルエキスパンダ溝、１７・・合口、１８・・外周面、１９・・面取り。

Claims

合口を有する樹脂製リングと金属製リングが一体成形されたピストンリングであって、前記金属製リングが樹脂製リングの合口付近を除く外周面の凹溝に一体配置し、前記樹脂製リングの外周面が前記金属製リングの部分において前記金属製リングの外周面よりも内周側で、金属製リングの軸方向幅が外周に向かって小さくされた部分に配置していることを特徴とするピストンリング。
前記樹脂製リングの背面に樹脂製リングを半径方向外方に押圧するコイルエキスパンダを有していることを特徴とする請求項１記載のピストンリング。
シリンダ挿入時、前記樹脂製リングの合口隙間が閉じられることを特徴とする請求項１又は２記載のピストンリング。
前記金属製リングが軸方向に間隔をおいて２本、前記樹脂製リングに一体成形されていることを特徴とする請求項１，２又は３記載のピストンリング。
前記金属製リングにＣｒめっき、ＰＶＤ又はＤＬＣの表面処理が施されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のピストンリング。