JP2013053640A - Piston ring and piston - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance sealability between an inner peripheral surface of a cylinder and a piston.SOLUTION: A piston ring 31 mounted in a ring groove 22 of the piston body 11 has an annular member 32 having an inner peripheral face 33, an outer peripheral face 34, and side faces 35, 36 continuous in an annular shape. The annular member 32 is mounted in the ring groove 22 while enlarging the diameter of the inner peripheral face 33 outward in a radial direction and reducing the diameter of the outer peripheral face 34 inward in the radial direction such that the side faces 35, 36 form conical faces. An inside seal part 41 is formed at the inner peripheral face corner part of the annular member 32, the inside seal part 41 comes into contact with the bottom face of the ring groove 22. An outside seal part 42 is formed at an outer peripheral corner part of the annular member, the outside seal part 42 comes into contact with the inner peripheral face of the cylinder 15. The piston ring 31 comprising the annular member 32 comes into contact with the bottom face of the ring groove 22 and the inner peripheral face of the cylinder 15.

Description

本発明は、ピストンの外周面に形成された環状溝に装着されるピストンリング、およびピストンリングが装着されるピストンに関する。   The present invention relates to a piston ring mounted in an annular groove formed on an outer peripheral surface of a piston, and a piston to which the piston ring is mounted.

エンジンは、クランクケース内に回転自在に装着されるクランク軸と、シリンダ内を直線往復動するピストンとを有している。ピストンはコネクティングロッドによりクランク軸に連結されており、燃焼ガスによるピストンの往復動によってクランク軸は回転駆動される。ピストンの外周面には複数のリング溝が形成され、それぞれのリング溝にはピストンリングが装着される。ピストンリングは燃焼ガスをシールするとともにクランク室内の潤滑油を掻き落とす機能を有し、さらにピストンの熱をシリンダに伝達する役割を有している。   The engine has a crankshaft rotatably mounted in the crankcase and a piston that linearly reciprocates within the cylinder. The piston is connected to the crankshaft by a connecting rod, and the crankshaft is rotationally driven by the reciprocation of the piston by combustion gas. A plurality of ring grooves are formed on the outer peripheral surface of the piston, and a piston ring is attached to each ring groove. The piston ring has a function of sealing the combustion gas and scraping off the lubricating oil in the crank chamber, and further has a role of transmitting the heat of the piston to the cylinder.

ピストンに燃焼ガスをシールするために装着されるピストンリングは、コンプレッションリングと言われている。一方、潤滑油を掻き落とすために装着されるピストンリングは、オイルリングと言われている。コンプレッションリングを2つピストンに装着する場合には、ピストンの頂面側のリングがトップリングと言われ、これよりもコネクティングロッド側のリングはセカンドリングと言われており、オイルリングはセカンドリングに隣り合って装着される。大型ディーゼルエンジンでは、コンプレッションリングが3つ装着される場合があり、第3番目のコンプレッションリングはサードリングと言われる。このように、通常のピストンには3つのピストンリングが装着されるタイプと、2つのピストンリングが装着されるタイプとがある。   A piston ring that is mounted to seal combustion gas to a piston is called a compression ring. On the other hand, a piston ring that is mounted to scrape off the lubricating oil is called an oil ring. When two compression rings are attached to the piston, the ring on the top surface side of the piston is said to be the top ring, the ring on the connecting rod side is said to be the second ring, and the oil ring is the second ring. Installed next to each other. In a large diesel engine, three compression rings may be mounted, and the third compression ring is called a third ring. As described above, the normal piston includes a type in which three piston rings are mounted and a type in which two piston rings are mounted.

ピストンリングは一定長さの金属棒により環状に形成されており、両端面は合い口部を介して対向することになる。ピストンリングに合い口部が設けられていると、燃焼室内のブローバイガスが合い口部を通ってクランク室に流出したり、クランク室内の潤滑油が燃焼室に流入し易くなる。そこで、合い口部を有することなく環状に一体となったピストンリングが特許文献1〜3に記載されるように開発されている。   The piston ring is formed in an annular shape by a metal rod having a certain length, and both end faces are opposed to each other through a joint portion. If the piston ring is provided with the mating portion, the blow-by gas in the combustion chamber flows out into the crank chamber through the mating portion, and the lubricating oil in the crank chamber easily flows into the combustion chamber. Therefore, a piston ring integrated in an annular shape without having an abutment portion has been developed as described in Patent Documents 1 to 3.

特開2009−24530号公報JP 2009-24530 A 特許3244396号公報Japanese Patent No. 3244396 特開平8−312781号公報JP-A-8-312781

特許文献1には、環状に一体となった合成樹脂のバンドリングが記載されており、バンドリングをリング溝に装着するには、バンドリングを径方向外方に広げるように弾性変形させる必要があり、熱膨張によりシリンダの内周面に押圧させるようにしている。特許文献2には、環状に一体となった合成樹脂リングをエキスパンドリングによって径方向外方に押圧するようにし、合成樹脂リングとエキスパンドリングの間に弾性リングを配置するようにしたピストンリングが記載されている。さらに、特許文献3には、U字形状に折り曲げるようにした合成樹脂リングが記載されており、シリンダに接触する摺動面に曲げ応力を発生させることにより耐摩耗性を高めるようにしている。   Patent Document 1 describes a synthetic resin bundling that is integrally formed in an annular shape. In order to attach the bundling to the ring groove, it is necessary to elastically deform the bundling so as to spread outward in the radial direction. Yes, the cylinder is pressed against the inner peripheral surface of the cylinder by thermal expansion. Patent Document 2 describes a piston ring in which an annular synthetic resin ring is pressed radially outward by an expand ring, and an elastic ring is disposed between the synthetic resin ring and the expand ring. Has been. Furthermore, Patent Document 3 describes a synthetic resin ring that is bent into a U-shape, and improves the wear resistance by generating a bending stress on a sliding surface that contacts the cylinder.

それぞれの特許文献に記載されるように、ピストンリングを環状に連なった一体型とすると、合い口が設けられていないので、その部分を介してブローバイガスがクランク室に流出したり、潤滑油が燃焼室に向けて流入したりすることを防止することができる。しかしながら、特許文献1に記載されるバンドリングのように、径方向に広げるようにしてバンドリングをリング溝内に装置するタイプにあっては、バンドリングをシリンダの内周面に強い押圧力で摺動接触させることができない。熱膨張で密着させるようにしており、エンジン温度の低い状態ではシール機能を果たすことができない。   As described in each of the patent documents, when the piston ring is an integral type connected in an annular shape, there is no abutment, so blow-by gas flows out into the crank chamber through that portion, or lubricating oil Inflowing toward the combustion chamber can be prevented. However, in the type in which the bundling is installed in the ring groove so as to expand in the radial direction as in the bundling described in Patent Document 1, the bundling is applied to the inner peripheral surface of the cylinder with a strong pressing force. The sliding contact is not possible. It is made to adhere by thermal expansion, and cannot perform a sealing function at a low engine temperature.

特許文献2に記載されるように、ピストンリングを合成樹脂リングとエキスパンドリングと弾性リングの3部品構成とすると、シリンダの内周面に対する押圧は極めて微量の熱膨張に依存するので、それぞれの部品の寸法管理が難しく、製造コストを高めることになる。さらに、特許文献3に記載されるピストンリングにおいては耐摩耗性を向上するために補強繊維を配合する必要があり、低コストでピストンリングを製造することができない。   As described in Patent Document 2, when the piston ring has a three-part configuration of a synthetic resin ring, an expand ring, and an elastic ring, the pressure on the inner peripheral surface of the cylinder depends on a very small amount of thermal expansion. Therefore, it is difficult to manage the dimensions, and the manufacturing cost is increased. Furthermore, in the piston ring described in Patent Document 3, it is necessary to blend reinforcing fibers in order to improve wear resistance, and the piston ring cannot be manufactured at low cost.

しかも、一体となったピストンリングであってもピストンリングをシリンダの内面つまりシリンダボアに摺動接触させるには、ピストンリングを径方向外方に滑り移動できるようにリング溝内に収容する必要があるため、ピストンリングとリング溝との間には僅かではあるが、隙間を設けることになる。このため、ピストンリングとピストンとの間のシール性の向上には限度がある。   Moreover, even in the case of an integrated piston ring, in order for the piston ring to be brought into sliding contact with the inner surface of the cylinder, that is, the cylinder bore, it is necessary to accommodate the piston ring in the ring groove so that the piston ring can be slid radially outward. For this reason, a slight gap is provided between the piston ring and the ring groove. For this reason, there is a limit in improving the sealing performance between the piston ring and the piston.

本発明の目的は、シリンダの内周面とのシール性を高めることができるエンジン用のピストンを提供することにある。   The objective of this invention is providing the piston for engines which can improve the sealing performance with the internal peripheral surface of a cylinder.

本発明の他の目的は、ピストンリングとピストンとの間のシール性を高めるようにしたピストンリングを提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a piston ring that enhances the sealing performance between the piston ring and the piston.

本発明のピストンリングは、ピストンのリング溝に装着されるピストンリングであって、それぞれ環状に連なった内周面、外周面および側面を有し断面が四辺形の弾性体からなり、前記側面が円錐面となるように前記内周面を径方向外方に拡径する一方、前記外周面を径方向内方に縮径して前記リング溝に装着される環状部材を有し、前記リング溝の底面に接触する内側シール部を前記環状部材の内周面隅部に形成し、シリンダの内周面に接触する外側シール部を前記環状部材の外周面隅部に形成することを特徴とする。本発明のピストンリングは、前記環状部材をフッ素樹脂により形成することを特徴とする。本発明のピストンリングは、前記環状部材をクランク室内の潤滑油を掻き落とすオイルリングとして使用することを特徴とする。本発明のピストンリングは、前記外側シール部を前記内側シール部よりもクランク室側に配置することを特徴とする。   A piston ring according to the present invention is a piston ring that is mounted in a ring groove of a piston, and has an inner peripheral surface, an outer peripheral surface, and a side surface that are annularly connected, and is formed of an elastic body having a quadrilateral cross section. The ring groove includes an annular member that expands the inner peripheral surface radially outward so as to be a conical surface, and is attached to the ring groove by reducing the outer peripheral surface radially inward. An inner seal portion that contacts the bottom surface of the annular member is formed at the inner peripheral surface corner portion of the annular member, and an outer seal portion that contacts the inner peripheral surface of the cylinder is formed at the outer peripheral surface corner portion of the annular member. . The piston ring of the present invention is characterized in that the annular member is formed of a fluororesin. The piston ring according to the present invention is characterized in that the annular member is used as an oil ring for scraping off the lubricating oil in the crank chamber. The piston ring of the present invention is characterized in that the outer seal portion is disposed closer to the crank chamber than the inner seal portion.

本発明のピストンは、エンジンのシリンダ内を軸方向に往復動し、クランク軸を回転させるピストンであって、外周面にリング溝が形成されたピストン本体と、前記リング溝に装着されるピストンリングとを有し、前記ピストンリングは、それぞれ環状に連なった内周面、外周面および側面を有し断面が四辺形の弾性体からなり、前記側面が円錐面となるように前記内周面を径方向外方に拡径する一方、前記外周面を径方向内方に縮径して前記リング溝に装着される環状部材を有し、前記リング溝の底面に接触する内側シール部を前記環状部材の内周面隅部に形成し、シリンダの内周面に接触する外側シール部を前記環状部材の外周面隅部に形成することを特徴とする。本発明のピストンは、前記環状部材をフッ素樹脂により形成することを特徴とする。本発明のピストンは、前記環状部材をクランク室内の潤滑油を掻き落とすオイルリングとして使用することを特徴とする。本発明のピストンは、前記外側シール部を前記内側シール部よりもクランク室側に配置することを特徴とする。   A piston according to the present invention is a piston that reciprocates in a cylinder of an engine in an axial direction to rotate a crankshaft, and includes a piston main body having a ring groove formed on an outer peripheral surface, and a piston ring attached to the ring groove. The piston ring has an inner peripheral surface, an outer peripheral surface, and a side surface that are connected in an annular shape, and is formed of an elastic body having a quadrilateral cross section, and the inner peripheral surface is formed so that the side surface is a conical surface. The annular seal member has an annular member attached to the ring groove by expanding the diameter outward in the radial direction and reducing the diameter of the outer peripheral surface inward in the radial direction. An outer seal portion formed at an inner peripheral surface corner of the member and contacting the inner peripheral surface of the cylinder is formed at an outer peripheral surface corner of the annular member. The piston of the present invention is characterized in that the annular member is formed of a fluororesin. The piston of the present invention is characterized in that the annular member is used as an oil ring that scrapes off the lubricating oil in the crank chamber. The piston of the present invention is characterized in that the outer seal portion is disposed closer to the crank chamber than the inner seal portion.

本発明においては、ピストンリングは内側シール部がリング溝の底面に接触し、外側シール部がシリンダの内周面に接触するので、ピストンリングとリング溝の底面との間を通ってブローバイガスや潤滑油が流れることを防止できる。これにより、ピストンとシリンダとの間のシール性を向上させることができ、エンジンの耐久性を向上させることができる。   In the present invention, the piston ring has an inner seal portion that contacts the bottom surface of the ring groove and an outer seal portion that contacts the inner peripheral surface of the cylinder. The lubricating oil can be prevented from flowing. Thereby, the sealing performance between the piston and the cylinder can be improved, and the durability of the engine can be improved.

内周面と外周面と側面とを有する断面四辺形の環状部材を弾性変形することにより内側シール部と外側シール部とを有するピストンリングとすることができるので、ピストンリングを低コストで製造することができる。   A piston ring having an inner seal portion and an outer seal portion can be formed by elastically deforming an annular member having a quadrangular cross section having an inner peripheral surface, an outer peripheral surface, and a side surface, so that the piston ring is manufactured at low cost. be able to.

本発明の一実施の形態であるピストンを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the piston which is one embodiment of this invention. 図1におけるA部の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the A section in FIG. 図1に示されたピストンリングを示す要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view which shows the piston ring shown by FIG. (A)〜(C)はピストンリングのピストン本体への組み付け方法を示す工程図である。(A)-(C) are process drawings which show the assembly method to the piston main body of a piston ring. 本発明の他の実施の形態であるピストンに装着されるピストンリングを示す要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view which shows the piston ring with which the piston which is other embodiment of this invention is mounted | worn. それぞれ本発明の他の実施の形態であるピストンの一部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a part of piston which is another embodiment of this invention, respectively.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1に示すように、ピストン10はアルミ合金製のピストン本体11を有している。ピストン本体11にはピストンピン孔12が形成され、ピストンピン孔12に嵌合されるピストンピン13によりコネクティングロッド14の一端部がピストン本体11に連結される。ピストン10はエンジンのシリンダ15に形成されたシリンダボア内に軸方向に往復動自在に組み込まれており、ピストン10の往復動によって、コネクティングロッド14によりピストン10に連結される図示しないクランク軸が回転駆動される。ピストン本体11の頂面16側が燃焼室17であり、スカート部18側がクランク室19である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the piston 10 has a piston body 11 made of aluminum alloy. A piston pin hole 12 is formed in the piston body 11, and one end of the connecting rod 14 is connected to the piston body 11 by a piston pin 13 fitted in the piston pin hole 12. The piston 10 is incorporated in a cylinder bore formed in the cylinder 15 of the engine so as to be reciprocally movable in the axial direction. A reciprocating motion of the piston 10 causes a crankshaft (not shown) connected to the piston 10 by the connecting rod 14 to rotate. Is done. The top surface 16 side of the piston body 11 is a combustion chamber 17, and the skirt portion 18 side is a crank chamber 19.

図1に示すピストン本体11の外周面には2つのリング溝21,22が形成されている。リング溝21はコンプレッションリング用の溝であり、頂面16とリング溝21との間はランド部24aとなっている。リング溝22はオイルリング用の溝であり、リング溝21とリング溝22との間はランド部24bとなっている。   Two ring grooves 21 and 22 are formed on the outer peripheral surface of the piston body 11 shown in FIG. The ring groove 21 is a compression ring groove, and a land portion 24 a is formed between the top surface 16 and the ring groove 21. The ring groove 22 is an oil ring groove, and a land portion 24 b is formed between the ring groove 21 and the ring groove 22.

リング溝21にはコンプレッションリングとしてのピストンリング26が装着されている。このピストンリング26は、両端面が合い口部を介して対向するように、一定の長さの金属素材により環状に形成されている。金属素材としては、ばね鋼、ステンレス鋼、球状黒鉛鋳鉄等が使用されている。図2に示されるように、ピストンリング26の外周面は円弧形状に湾曲しており、ピストンリング26が径方向に摺動できるように、リング溝21の径方向面とピストンリング26の側面との間には、隙間27が設けられ、リング溝21の底面とピストンリング26の内周面との間には隙間28が設けられている。ただし、ピストンリング26の外周面をテーパ形状としても良い。   A piston ring 26 as a compression ring is mounted in the ring groove 21. The piston ring 26 is formed in an annular shape by a metal material having a certain length so that both end faces are opposed to each other through the joint portion. As the metal material, spring steel, stainless steel, spheroidal graphite cast iron or the like is used. As shown in FIG. 2, the outer peripheral surface of the piston ring 26 is curved in an arc shape, and the radial surface of the ring groove 21 and the side surface of the piston ring 26 are arranged so that the piston ring 26 can slide in the radial direction. A gap 27 is provided between them, and a gap 28 is provided between the bottom surface of the ring groove 21 and the inner peripheral surface of the piston ring 26. However, the outer peripheral surface of the piston ring 26 may be tapered.

リング溝22にはオイルリングとしてのピストンリング31が装着されている。このピストンリング31は、断面が四辺形の弾性体からなる環状部材32により形成されている。環状部材32は、図4(A)(B)に示されるように、環状に連なった内周面33と外周面34と両側の側面35,36を有し断面が四辺形つまり矩形となっている。図示する環状部材32の素材としては、4フッ化エチレン重合体(PTFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)等のフッ素樹脂が使用されている。   A piston ring 31 as an oil ring is mounted in the ring groove 22. The piston ring 31 is formed by an annular member 32 made of an elastic body having a quadrilateral cross section. As shown in FIGS. 4A and 4B, the annular member 32 has an inner peripheral surface 33, an outer peripheral surface 34, and side surfaces 35, 36 on both sides that are annularly connected, and the cross section is a quadrilateral, that is, a rectangle. Yes. As the material of the annular member 32 shown in the figure, a fluororesin such as tetrafluoroethylene polymer (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) or the like is used. Yes.

図4(A)に示すように環状に連なった形状に形成された環状部材32は、図4(C)に示すように弾性変形させてリング溝22に装着される。環状部材32は、図4(B)において矢印で示すように、内周面33を径方向外方に拡径する一方、外周面34を径方向内方に縮径することにより、図4(C)に示すように両方の側面35,36が円筒面に近い円錐面となるようにして弾性変形される。環状部材32の断面形状は、側面35,36の寸法が内周面33と外周面34の軸方向寸法よりも大きな長方形となっており、長辺となっている側面35,36が円筒形状に近い円錐面となるように、環状部材32を弾性変形すると、環状部材32は「ハ」の字形状となる。これにより、弾性変形前の一方の側面35は円錐面としての外側の側面となり、ピストンリングのすべり面を形成する。変形前の他方の側面36は円錐面としての内側の側面となる。これにより、図3に示すように、内周面33と内側の側面36とが交差する内周面隅部に内側シール部41が形成され、外周面34と外側の側面35とが交差する外周面隅部に外側シール部42が形成される。   As shown in FIG. 4 (A), the annular member 32 formed in a ring shape is elastically deformed and attached to the ring groove 22 as shown in FIG. 4 (C). As shown by an arrow in FIG. 4 (B), the annular member 32 expands the inner peripheral surface 33 radially outward, while the outer peripheral surface 34 contracts radially inward. As shown in C), both side surfaces 35 and 36 are elastically deformed so as to be conical surfaces close to the cylindrical surface. The cross-sectional shape of the annular member 32 is a rectangle in which the dimensions of the side surfaces 35 and 36 are larger than the axial dimensions of the inner peripheral surface 33 and the outer peripheral surface 34, and the long side surfaces 35 and 36 are cylindrical. When the annular member 32 is elastically deformed so as to have a close conical surface, the annular member 32 has a “C” shape. Thereby, the one side surface 35 before elastic deformation becomes an outer side surface as a conical surface, and forms a sliding surface of the piston ring. The other side surface 36 before deformation is an inner side surface as a conical surface. As a result, as shown in FIG. 3, the inner seal portion 41 is formed at the corner of the inner peripheral surface where the inner peripheral surface 33 and the inner side surface 36 intersect, and the outer periphery where the outer peripheral surface 34 and the outer side surface 35 intersect. An outer seal portion 42 is formed at the corner of the surface.

図4に示すように、ピストンリング31は図4(A)(B)に示すように、断面四辺形の環状部材32を成形する工程と、環状部材32を図4(C)に示すように、円錐形に弾性変形する工程とによって、内側シール部41と外側シール部42とを有するピストンリング31を簡単に低コストで製造することができる。   As shown in FIG. 4, the piston ring 31 has a step of forming an annular member 32 having a quadrilateral cross section, as shown in FIGS. 4 (A) and 4 (B), and the annular member 32 as shown in FIG. 4 (C). The piston ring 31 having the inner seal portion 41 and the outer seal portion 42 can be easily manufactured at a low cost by the step of elastically deforming into a conical shape.

内側シール部41は、図3に示すように、オイルリングとしてのピストンリング31をリング溝22に装着すると、リング溝22の底面に線接触する。外側シール部42は、図3に示すように、ピストンリング31が装着された状態のピストン10をシリンダ15に組み込むと、シリンダ15の内周面に線接触することになる。これにより、環状部材32の弾性力によって、内側シール部41は、図3において矢印で示すように、径方向内方に向けてリング溝22の底面を押圧するように接触し、外側シール部42は径方向外方に向けてシリンダ15の内周面に押圧するように接触する。   As shown in FIG. 3, the inner seal portion 41 comes into line contact with the bottom surface of the ring groove 22 when a piston ring 31 as an oil ring is attached to the ring groove 22. As shown in FIG. 3, the outer seal portion 42 comes into line contact with the inner peripheral surface of the cylinder 15 when the piston 10 with the piston ring 31 attached is incorporated into the cylinder 15. As a result, the inner seal portion 41 comes into contact with the bottom surface of the ring groove 22 toward the radially inner side as indicated by an arrow in FIG. Is in contact with the inner peripheral surface of the cylinder 15 so as to be pressed radially outward.

図2に示されるように、外側シール部42は内側シール部41よりもクランク室19側に配置されている。これにより、ピストン10が図2において下方に移動する際には、上方に移動する際よりも、くさび効果が少ないため、外側シール部42とシリンダ15の内周面の間にある潤滑油を掻き落とすことになる。外周面34と内側の側面36とが交差する部分はリング溝22の径方向面と当接する当接部43となっており、内周面33と外側の側面35とが交差する部分はリング溝22の反対側の径方向面と当接する当接部44となっている。それぞれの当接部43,44とリング溝22の上下の径方向面とピストンリング31との間には円滑にピストンリング31がリング溝22内で弾性変形するように、僅かに隙間が形成されている。このため、クランク室19内のブローバイガスと潤滑油がリング溝22の底面に混入することがあるが、内側シール部41がリング溝22の底面に接触しているので、この部分からブローバイガスと潤滑油がピストンリング26に向けて流れ込むことが防止される。   As shown in FIG. 2, the outer seal portion 42 is disposed closer to the crank chamber 19 than the inner seal portion 41. Accordingly, when the piston 10 moves downward in FIG. 2, the wedge effect is less than when the piston 10 moves upward, so that the lubricating oil between the outer seal portion 42 and the inner peripheral surface of the cylinder 15 is scraped. I will drop it. The portion where the outer peripheral surface 34 and the inner side surface 36 intersect is a contact portion 43 that contacts the radial surface of the ring groove 22, and the portion where the inner peripheral surface 33 and the outer side surface 35 intersect is the ring groove. The contact portion 44 is in contact with the radial surface on the opposite side of 22. A slight gap is formed between the respective contact portions 43 and 44 and the upper and lower radial surfaces of the ring groove 22 and the piston ring 31 so that the piston ring 31 is elastically deformed in the ring groove 22 smoothly. ing. For this reason, blow-by gas and lubricating oil in the crank chamber 19 may be mixed into the bottom surface of the ring groove 22, but the inner seal portion 41 is in contact with the bottom surface of the ring groove 22. The lubricating oil is prevented from flowing toward the piston ring 26.

このように、ピストン10の駆動時にピストンリング31をリング溝22の内部で弾性変形させつつ、ピストンリング31の内側シール部41がリング溝22の底面に線接触するので、ピストンリング31とリング溝22との間のシール性を高めることができる。これにより、エンジン用のピストン10における燃焼室17とクランク室19との間のシール性を高めることができ、エンジンの耐久性向上を図ることができる。しかも、ピストンリング31の形状はシンプルであり、低コストで製造することができる。   In this way, the piston ring 31 is elastically deformed inside the ring groove 22 while the piston 10 is driven, and the inner seal portion 41 of the piston ring 31 is in line contact with the bottom surface of the ring groove 22. The sealing property between the two can be improved. Thereby, the sealing performance between the combustion chamber 17 and the crank chamber 19 in the piston 10 for the engine can be improved, and the durability of the engine can be improved. Moreover, the shape of the piston ring 31 is simple and can be manufactured at low cost.

図5は本発明の他の実施の形態であるピストンを示す断面図であり、ピストンのうち図3と同様の部分を示す。   FIG. 5 is a cross-sectional view showing a piston according to another embodiment of the present invention, and shows the same portion as FIG. 3 of the piston.

図5に示すピストンリング31は、図3に示す場合と相違して、外側シール部42が内側シール部41よりも燃焼室17側となるようにリング溝22内に配置されている。これにより、ピストン10が図5において上方に移動する際には、下方に移動する際よりも、外側シール部42はシリンダ15の内周面に強く押圧されるように摺動接触することになる。このように、ピストンリング31の配置形態としては、図3に示すように外側シール部42をクランク室19側に配置する形態と、図5に示すように燃焼室17側に配置する形態とがある。ピストンリング31がオイルリングとして使用されるときには、外側シール部42をクランク室19側に配置する形態とすると、潤滑油を掻き落とす効果が高くなると考えられる。これに対し、ピストンリング31がコンプレッションリングとして使用されるときには、外側シール部42を燃焼室17側に配置する形態とすると、ブローバイガスの通過を防止する効果が、より高くなると考えられる。ただし、ピストンリング31をコンプレッションリングとして使用するときには、その素材としては、ばね鋼、ステンレス鋼等の金属を使用することになる。   Unlike the case shown in FIG. 3, the piston ring 31 shown in FIG. 5 is arranged in the ring groove 22 so that the outer seal portion 42 is closer to the combustion chamber 17 than the inner seal portion 41. As a result, when the piston 10 moves upward in FIG. 5, the outer seal portion 42 comes into sliding contact so as to be strongly pressed against the inner peripheral surface of the cylinder 15 than when it moves downward. . As described above, the piston ring 31 is arranged in the form in which the outer seal portion 42 is arranged on the crank chamber 19 side as shown in FIG. 3 and the form in which the outer seal portion 42 is arranged on the combustion chamber 17 side as shown in FIG. is there. When the piston ring 31 is used as an oil ring, it is considered that the effect of scraping off the lubricating oil is enhanced if the outer seal portion 42 is disposed on the crank chamber 19 side. On the other hand, when the piston ring 31 is used as a compression ring, it is considered that the effect of preventing the passage of blow-by gas is further enhanced if the outer seal portion 42 is disposed on the combustion chamber 17 side. However, when the piston ring 31 is used as a compression ring, a metal such as spring steel or stainless steel is used as the material.

図6は他の実施の形態であるピストン10の一部を示す断面図である。図6に示すピストンのピストン本体11の外周面には、3つのリング溝21〜23が形成されており、燃焼室17側から第1番目のリング溝21はトップリングであり、第2番目のリング溝22はセカンドリングである。それぞれのリング溝21,22には図2に示したコンプレッションリングとしての2つのピストンリング26a,26bが装着されている。第3番目のオイルリングとしてのリング溝23には、図3に示したものと同様のピストンリング31が装着されている。このように、3つのピストンリングが装着されるピストンにも本発明を適用することができる。また、図6に示すピストンリング31の配置形態としては、図5に示すように外側シール部42を燃焼室17側に配置する形態としても良い。   FIG. 6 is a cross-sectional view showing a part of a piston 10 according to another embodiment. Three ring grooves 21 to 23 are formed on the outer peripheral surface of the piston main body 11 of the piston shown in FIG. 6, and the first ring groove 21 from the combustion chamber 17 side is a top ring, and the second The ring groove 22 is a second ring. Two piston rings 26a and 26b as compression rings shown in FIG. 2 are mounted in the ring grooves 21 and 22, respectively. A piston ring 31 similar to that shown in FIG. 3 is mounted in the ring groove 23 as the third oil ring. Thus, the present invention can also be applied to a piston to which three piston rings are attached. As an arrangement form of the piston ring 31 shown in FIG. 6, the outer seal part 42 may be arranged on the combustion chamber 17 side as shown in FIG. 5.

ピストンリング31は内側シール部41がリング溝22の底面に線接触し、外側シール部42がシリンダ15の内周面に線接触するので、ピストン10とシリンダ15との間のシール性を高めることができる。しかも、ピストンリング31の形状はシンプルであり、低コストで製造することができるので、燃焼室からクランク室へのブローバイガスの流出を無くすことができ、ブローバイガス環流装置の廃止や簡素化を達成することができ、環境を保護することができるとともに、低コストで環境に配慮したエンジンが得られることになる。   In the piston ring 31, the inner seal portion 41 is in line contact with the bottom surface of the ring groove 22, and the outer seal portion 42 is in line contact with the inner peripheral surface of the cylinder 15, thereby improving the sealing performance between the piston 10 and the cylinder 15. Can do. Moreover, since the piston ring 31 has a simple shape and can be manufactured at low cost, the flow of blow-by gas from the combustion chamber to the crank chamber can be eliminated, thereby eliminating or simplifying the blow-by gas recirculation device. Thus, the environment can be protected and an environment-friendly engine can be obtained at low cost.

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。図示する実施の形態においては本発明のピストンリングをオイルリングとして適用しているが、コンプレッションリングとしても適用することができる。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. In the illustrated embodiment, the piston ring of the present invention is applied as an oil ring, but it can also be applied as a compression ring.

10 ピストン
11 ピストン本体
14 コネクティングロッド
15 シリンダ
17 燃焼室
19 クランク室
21〜23 リング溝
26 ピストンリング
31 ピストンリング
32 環状部材
33 内周面
34 外周面
35,36 側面
41 内側シール部
42 外側シール部
43,44 当接部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Piston 11 Piston main body 14 Connecting rod 15 Cylinder 17 Combustion chamber 19 Crank chamber 21-23 Ring groove 26 Piston ring 31 Piston ring 32 Annular member 33 Inner peripheral surface 34 Outer peripheral surface 35, 36 Side surface 41 Inner seal part 42 Outer seal part 43 44 Contact part

Claims (8)

ピストンのリング溝に装着されるピストンリングであって、
それぞれ環状に連なった内周面、外周面および側面を有し断面が四辺形の弾性体からなり、前記側面が円錐面となるように前記内周面を径方向外方に拡径する一方、前記外周面を径方向内方に縮径して前記リング溝に装着される環状部材を有し、
前記リング溝の底面に接触する内側シール部を前記環状部材の内周面隅部に形成し、
シリンダの内周面に接触する外側シール部を前記環状部材の外周面隅部に形成することを特徴とするピストンリング。
A piston ring mounted in the ring groove of the piston,
Each of the inner peripheral surface, the outer peripheral surface and the side surface that are continuous in an annular shape has a cross-section made of an elastic body having a quadrilateral shape, and the inner peripheral surface is radially expanded so that the side surface becomes a conical surface, Having an annular member that is mounted on the ring groove by reducing the diameter of the outer peripheral surface radially inward;
Forming an inner seal portion in contact with the bottom surface of the ring groove at a corner of the inner peripheral surface of the annular member;
An outer seal portion that contacts an inner peripheral surface of a cylinder is formed at a corner portion of the outer peripheral surface of the annular member.
請求項1記載のピストンリングにおいて、前記環状部材をフッ素樹脂により形成することを特徴とするピストンリング。   The piston ring according to claim 1, wherein the annular member is made of a fluororesin. 請求項1または2記載のピストンリングにおいて、前記環状部材をクランク室内の潤滑油を掻き落とすオイルリングとして使用することを特徴とするピストンリング。   3. The piston ring according to claim 1, wherein the annular member is used as an oil ring that scrapes off lubricating oil in a crank chamber. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のピストンリングにおいて、前記外側シール部を前記内側シール部よりもクランク室側に配置することを特徴とするピストンリング。   The piston ring according to any one of claims 1 to 3, wherein the outer seal portion is disposed closer to a crank chamber than the inner seal portion. エンジンのシリンダ内を軸方向に往復動し、クランク軸を回転させるピストンであって、
外周面にリング溝が形成されたピストン本体と、
前記リング溝に装着されるピストンリングとを有し、
前記ピストンリングは、それぞれ環状に連なった内周面、外周面および側面を有し断面が四辺形の弾性体からなり、前記側面が円錐面となるように前記内周面を径方向外方に拡径する一方、前記外周面を径方向内方に縮径して前記リング溝に装着される環状部材を有し、
前記リング溝の底面に接触する内側シール部を前記環状部材の内周面隅部に形成し、
シリンダの内周面に接触する外側シール部を前記環状部材の外周面隅部に形成することを特徴とするピストン。
A piston that reciprocates in the cylinder of the engine in the axial direction and rotates the crankshaft,
A piston body having a ring groove formed on the outer peripheral surface;
A piston ring mounted in the ring groove;
The piston ring has an inner peripheral surface, an outer peripheral surface, and a side surface that are continuous in an annular shape, and is formed of a quadrilateral elastic body, and the inner peripheral surface is radially outward so that the side surface is a conical surface. While expanding the diameter, the outer peripheral surface has an annular member that is radially inwardly attached to the ring groove,
Forming an inner seal portion in contact with the bottom surface of the ring groove at a corner of the inner peripheral surface of the annular member;
The piston characterized by forming the outer seal part which contacts the inner peripheral surface of a cylinder in the outer peripheral surface corner part of the said annular member.
請求項5記載のピストンにおいて、前記環状部材をフッ素樹脂により形成することを特徴とするピストン。   6. The piston according to claim 5, wherein the annular member is made of a fluororesin. 請求項5または6記載のピストンにおいて、前記環状部材をクランク室内の潤滑油を掻き落とすオイルリングとして使用することを特徴とするピストン。   The piston according to claim 5 or 6, wherein the annular member is used as an oil ring that scrapes off lubricating oil in a crank chamber. 請求項5〜7のいずれか1項に記載のピストンにおいて、前記外側シール部を前記内側シール部よりもクランク室側に配置することを特徴とするピストン。   The piston according to any one of claims 5 to 7, wherein the outer seal portion is disposed closer to a crank chamber than the inner seal portion.
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