JP2019011838A

JP2019011838A - piston ring

Info

Publication number: JP2019011838A
Application number: JP2017129522A
Authority: JP
Inventors: 満浦辺; Mitsuru Urabe
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2017-06-30
Publication date: 2019-01-24

Abstract

To provide a piston ring excellent in a slide characteristic, capable of reducing a frictional coefficient to meet the demand of low friction in an internal combustion engine, and capable of reducing lubricant consumption without deteriorating airtightness.SOLUTION: A piston ring for internal combustion engine is mounted on a ring groove of a piston, and slides on a cylinder liner or an inner wall surface of a cylinder. The piston ring comprises a plurality of recesses 20 formed within a range on a lower dead center side of the piston from a center T in a piston axis direction of a contact width B, in the contact width of an outer peripheral slide surface 15 of the piston ring.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、内燃機関等のピストンに組み付けられるピストンリングに関し、特に、摺動摩擦、及びオイル消費量の低減を両立することができるピストンリングに関する。 The present invention relates to a piston ring that is assembled to a piston of an internal combustion engine or the like, and more particularly to a piston ring that can achieve both sliding friction and reduction in oil consumption.

内燃機関に用いられるピストンリングは、例えばピストンに形成されたリング溝に組み付けられ、燃焼室の気密を確保する機能とシリンダ内壁に適切な油膜を形成して潤滑を確保する機能を有している。具体的には燃焼室の気密の確保には、ピストンの上方に組み付けられたコンプレッションリングがピストンとシリンダ内壁の間のすき間を無くし、燃焼室からクランクケース側へ圧縮ガスが抜けることを防いでいる。通常、コンプレッションリングはトップリングとセカンドリングの一組で構成されている。また、油膜の形成には、コンプレッションリングの下方に組み付けらえたオイルリングがシリンダ内壁に付着した潤滑油を掻き落とし、適度な油膜を形成してピストンの焼き付きを防止している。 A piston ring used in an internal combustion engine is assembled in, for example, a ring groove formed in a piston, and has a function of ensuring airtightness of a combustion chamber and a function of forming an appropriate oil film on a cylinder inner wall to ensure lubrication. . Specifically, in order to ensure the airtightness of the combustion chamber, the compression ring assembled above the piston eliminates the gap between the piston and the inner wall of the cylinder and prevents the compressed gas from escaping from the combustion chamber to the crankcase side. . Usually, the compression ring is composed of a pair of a top ring and a second ring. Further, in forming the oil film, an oil ring assembled below the compression ring scrapes off the lubricating oil adhering to the inner wall of the cylinder and forms an appropriate oil film to prevent the piston from seizing.

近年、内燃機関の燃費改善技術の開発が進められており、その一環として内燃機関等に用いられる摺動部材の摩擦損失の低減が求められている。これに鑑み、耐摩耗性および耐スカッフ性に優れ、且つ摩擦力の低減効果を最大限に発揮することができる摺動部材の材料や表面処理・改質の技術の開発が進められている。 In recent years, development of fuel efficiency improvement technology for internal combustion engines has been promoted, and as part of this, reduction of friction loss of sliding members used in internal combustion engines and the like has been demanded. In view of this, development of sliding member materials and surface treatment / modification techniques that are excellent in wear resistance and scuff resistance and that can maximize the effect of reducing frictional force has been underway.

内燃機関の燃費改善には、摩擦損失の低減が有効であるが、特にピストンリングにおいては、往復運動を行うピストンリングの外周摺動面とシリンダライナ又はシリンダ内壁面との間における摩擦を低減させることが有効である。ピストンリングとシリンダ内壁面との摩擦力を低減させる手法としては、ピストンリングの張力を下げることが考えられるが、張力を下げるとシール性が低下し、潤滑油の消費量が増大してしまうという問題があった。 Reducing friction loss is effective for improving the fuel efficiency of internal combustion engines. Especially in piston rings, the friction between the outer peripheral sliding surface of the piston ring that performs reciprocating motion and the cylinder liner or the inner wall surface of the cylinder is reduced. It is effective. As a technique for reducing the frictional force between the piston ring and the inner wall surface of the cylinder, it is conceivable to lower the tension of the piston ring. However, if the tension is lowered, the sealing performance is lowered and the consumption of lubricating oil is increased. There was a problem.

このような状況において、潤滑油の消費量を抑えつつ、摩擦力の低減を実現することができるピストンリングについて種々の検討がなされており、特許文献１には、外周摺動面に微小なディンプルを形成したピストンリングが提案されている。この構造によれば、ピストンリングの外周摺動面に形成されたディンプルの作用によって、ピストンリングの外周摺動面と、シリンダライナとの接触面積を減らし、摩擦力を低減させることが可能となる。 Under such circumstances, various studies have been made on a piston ring capable of reducing the frictional force while suppressing the consumption amount of the lubricating oil. Patent Document 1 discloses a minute dimple on the outer peripheral sliding surface. A piston ring having a shape has been proposed. According to this structure, the dimple formed on the outer peripheral sliding surface of the piston ring reduces the contact area between the outer peripheral sliding surface of the piston ring and the cylinder liner, thereby reducing the frictional force. .

特開２００４−６０８７３号公報JP 2004-60873 A

しかしながら、上記特許文献１に記載されたピストンリングでは、形成されるディンプルが単純で無作為な凹凸である為、粗さとして機能してしまうことも考えられ、シール機能の低下等から、摩擦力及び潤滑油の消費量が共に悪化してしまう場合があった。 However, in the piston ring described in Patent Document 1, since the dimples to be formed are simple and random irregularities, it may be considered to function as roughness. In some cases, the consumption of the lubricating oil deteriorates.

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、摺動特性に優れ、摩擦係数を小さくして内燃機関の低摩擦化の要求に応えることができると共に、気密性を低下させることなく潤滑油の消費量を低減させることができるピストンリングを提供することを主たる課題とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and is excellent in sliding characteristics, can reduce the coefficient of friction to meet the demand for low friction of an internal combustion engine, and without reducing airtightness. The main object is to provide a piston ring capable of reducing the consumption of lubricating oil.

本発明に係るピストンリングは、ピストンのリング溝に装着され、シリンダライナあるいはシリンダの内壁面と摺動する内燃機関用ピストンリングであって、ピストンリングの外周摺動面の当たり幅のうち、該当たり幅のピストン軸方向の中央から前記ピストンの下死点側の範囲に形成される複数の凹部を備えることを特徴とする。 A piston ring according to the present invention is a piston ring for an internal combustion engine that is mounted in a ring groove of a piston and slides on a cylinder liner or an inner wall surface of the cylinder, and corresponds to a contact width of an outer peripheral sliding surface of the piston ring. It is characterized by comprising a plurality of recesses formed in the range of the bottom dead center side of the piston from the center in the axial direction of the piston.

また、本発明に係るピストンリングにおいて、前記凹部は、前記当たり幅の略半分の地点を超えない位置を始点として前記下死点側に延設されると好適である。 Moreover, the piston ring which concerns on this invention WHEREIN: It is suitable when the said recessed part is extended in the said bottom dead center side from the position which does not exceed the point of the substantially half of the said contact width.

また、本発明に係る他のピストンリングは、ピストンのリング溝に装着され、シリンダライナあるいはシリンダの内壁面と摺動する内燃機関用ピストンリングであって、ピストンリングの外周摺動面の当たり幅のうち、径方向の最大径となる頂点から前記ピストンの下死点側の範囲に形成される複数の凹部を備えることを特徴とする。 Another piston ring according to the present invention is a piston ring for an internal combustion engine that is mounted in a ring groove of a piston and slides on a cylinder liner or an inner wall surface of the cylinder, and a contact width of an outer peripheral sliding surface of the piston ring. Among the above, a plurality of recesses formed in a range on the bottom dead center side of the piston from the apex that is the maximum diameter in the radial direction is provided.

また、本発明に係るピストンリングにおいて、前記凹部は、前記当たり幅の径方向の最大径となる頂点を始点として前記下死点側に延設されると好適である。 Moreover, the piston ring which concerns on this invention WHEREIN: It is suitable when the said recessed part is extended in the said bottom dead center side from the vertex used as the maximum diameter of the radial direction of the said contact width.

また、本発明に係るピストンリングにおいて、前記凹部の終点は、前記ピストンリングの角部又は、面取り部に至らないと好適である。 In the piston ring according to the present invention, it is preferable that the end point of the concave portion does not reach a corner portion or a chamfered portion of the piston ring.

また、本発明に係るピストンリングにおいて、前記凹部は、前記外周摺動面の摺動方向に沿って延びる溝形状であると好適である。 In the piston ring according to the present invention, it is preferable that the concave portion has a groove shape extending along a sliding direction of the outer peripheral sliding surface.

また、本発明に係るピストンリングにおいて、前記凹部は、所定の径で形成されたディンプルであると好適である。 In the piston ring according to the present invention, it is preferable that the recess is a dimple formed with a predetermined diameter.

本発明に係るピストンリングは、ピストンリングの当たり幅のうち、当たり幅のピストン軸方向の中央からピストンリングの下死点側の範囲に複数の凹部が形成されるので、ピストンが上昇する（上死点側に移動する）際には、シリンダライナあるいはシリンダの内壁面に適切な油膜を形成し、ピストンが下降する（下死点側に移動する）際には、複数の凹部によってシリンダライナあるいはシリンダの内壁面に付着した潤滑油を掻き落とすことでより薄い油膜を形成することができる。ピストンが下降する行程は、吸気行程や燃焼・膨張行程であり、吸気行程や燃焼・膨張行程では、油膜が混合気に接触するので潤滑油の消費がなされるところ、当該行程で油膜を薄く形成することができるので、本発明に係るピストンリングは、摩擦力の低減を維持したまま潤滑油の消費量を低減させることが可能となる。 In the piston ring according to the present invention, a plurality of recesses are formed in the range from the center of the contact width of the piston ring in the axial direction of the piston ring to the bottom dead center side of the piston ring. When moving to the dead center side, an appropriate oil film is formed on the cylinder liner or the inner wall surface of the cylinder, and when the piston descends (moves toward the bottom dead center side), the cylinder liner or A thinner oil film can be formed by scraping off the lubricating oil adhering to the inner wall surface of the cylinder. The stroke in which the piston descends is the intake stroke or combustion / expansion stroke. In the intake stroke or combustion / expansion stroke, the oil film comes into contact with the air-fuel mixture, so that the lubricating oil is consumed. Therefore, the piston ring according to the present invention can reduce the consumption amount of the lubricating oil while maintaining the reduction of the frictional force.

本発明の実施形態に係るピストンリングの断面図。Sectional drawing of the piston ring which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るピストンリングを説明するための拡大図。The enlarged view for demonstrating the piston ring which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るピストンリングとシリンダライナとの状態を説明するための断面図であり、（ａ）は、ピストンの上昇行程を示す図であり、（ｂ）は、ピストンの下降行程を示す図。It is sectional drawing for demonstrating the state of the piston ring which concerns on embodiment of this invention, and a cylinder liner, (a) is a figure which shows the raising process of a piston, (b) is a lowering process of a piston. FIG. 本発明の実施形態に係るピストンリングを組み込んだ内燃機関に形成される油膜厚さを各行程ごとに示したグラフ。The graph which showed the oil film thickness formed in the internal combustion engine incorporating the piston ring which concerns on embodiment of this invention for every process. 本発明に係るピストンリングを３ピースのオイルリングに適用した状態を示す拡大図。The enlarged view which shows the state which applied the piston ring which concerns on this invention to the oil ring of 3 pieces. 本発明に係るピストンリングを傾斜部を有する３ピースのオイルリングのサイドレールに適用した状態を示す拡大図。The enlarged view which shows the state which applied the piston ring which concerns on this invention to the side rail of the three-piece oil ring which has an inclination part. 本発明に係るピストンリングを２ピースのオイルリングに適用した状態を示す拡大図。The enlarged view which shows the state which applied the piston ring which concerns on this invention to a 2-piece oil ring. 本発明に係るピストンリングをコンプレッションリングのセカンドリングに適用した状態を示す拡大図。The enlarged view which shows the state which applied the piston ring which concerns on this invention to the second ring of a compression ring. 本発明に係るピストンリングをコンプレッションリングのトップリングに適用した状態を示す拡大図。The enlarged view which shows the state which applied the piston ring which concerns on this invention to the top ring of a compression ring. 本発明に係るピストンリングをコンプレッションリングに適用した場合の変形例を示す拡大図。The enlarged view which shows the modification at the time of applying the piston ring which concerns on this invention to a compression ring.

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments do not limit the invention according to each claim, and all combinations of features described in the embodiments are not necessarily essential to the solution means of the invention. .

図１は、本発明の実施形態に係るピストンリングの断面図であり、図２は、本発明の実施形態に係るピストンリングを説明するための拡大図であり、図３は、本発明の実施形態に係るピストンリングとシリンダライナとの状態を説明するための断面図であり、（ａ）は、ピストンの上昇行程を示す図であり、（ｂ）は、ピストンの下降行程を示す図であり、図４は、本発明の実施形態に係るピストンリングを組み込んだ内燃機関に形成される油膜厚さを各行程ごとに示したグラフであり、図５は、本発明に係るピストンリングを３ピースのオイルリングに適用した状態を示す拡大図であり、図６は、本発明に係るピストンリングを傾斜部を有する３ピースのオイルリングのサイドレールに適用した状態を示す拡大図であり、図７は、本発明に係るピストンリングを２ピースのオイルリングに適用した状態を示す拡大図であり、図８は、本発明に係るピストンリングをコンプレッションリングのセカンドリングに適用した状態を示す拡大図であり、図９は、本発明に係るピストンリングをコンプレッションリングのトップリングに適用した状態を示す拡大図であり、図１０は、本発明に係るピストンリングをコンプレッションリングに適用した場合の変形例を示す拡大図である。 FIG. 1 is a sectional view of a piston ring according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged view for explaining a piston ring according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an embodiment of the present invention. It is sectional drawing for demonstrating the state of the piston ring and cylinder liner which concern on a form, (a) is a figure which shows the raising process of a piston, (b) is a figure which shows the lowering process of a piston. FIG. 4 is a graph showing the oil film thickness formed in the internal combustion engine incorporating the piston ring according to the embodiment of the present invention for each stroke, and FIG. 5 is a three-piece piston ring according to the present invention. FIG. 6 is an enlarged view showing a state where the piston ring according to the present invention is applied to a side rail of a three-piece oil ring having an inclined portion. In the present invention FIG. 8 is an enlarged view showing a state in which the piston ring is applied to a two-piece oil ring, FIG. 8 is an enlarged view showing a state in which the piston ring according to the present invention is applied to a second ring of a compression ring, and FIG. FIG. 10 is an enlarged view showing a state in which the piston ring according to the present invention is applied to a top ring of a compression ring, and FIG. 10 is an enlarged view showing a modification when the piston ring according to the present invention is applied to a compression ring. .

図１に示すように、本実施形態に係るピストンリング１０は、内燃機関のピストン２の外周面に形成されたリング溝３に組み付けられ、シリンダ１の内壁と摺接することで、シリンダ１の内壁に付着した余分なエンジンオイルを掻き落としてシリンダ１の内壁に適切な油膜を形成する部材である。 As shown in FIG. 1, a piston ring 10 according to this embodiment is assembled in a ring groove 3 formed on the outer peripheral surface of a piston 2 of an internal combustion engine, and is in sliding contact with the inner wall of the cylinder 1, thereby This is a member that scrapes off excess engine oil adhering to and forms an appropriate oil film on the inner wall of the cylinder 1.

ピストンリング１０は、上下一対のサイドレール１１，１１と、この上下一対のサイドレール１１，１１の間に配置されるスペーサエキスパンダ１２とから構成されている。これらサイドレール１１，１１及びスペーサエキスパンダ１２は鋼等からなっておりサイドレール１１は、合口を備えた平板の環状リングとして構成され、外表面のシリンダライナとの摺動面に表面処理層が形成されている。 The piston ring 10 includes a pair of upper and lower side rails 11 and 11 and a spacer expander 12 disposed between the pair of upper and lower side rails 11 and 11. The side rails 11 and 11 and the spacer expander 12 are made of steel or the like, and the side rail 11 is configured as a flat plate annular ring having a joint, and a surface treatment layer is provided on a sliding surface with a cylinder liner on the outer surface. Is formed.

スペーサエキスパンダ１２は、鋼材を塑性加工して形成されており、ピストン軸方向に沿って凹凸形状（波形形状）となると共に、周方向に略円形状に構成されている。このピストン軸方向の凹凸形状によって、ピストン軸方向の端部に上片１３及び下片１４が形成されている。 The spacer expander 12 is formed by plastic processing of a steel material. The spacer expander 12 has a concavo-convex shape (wave shape) along the piston axial direction and is formed in a substantially circular shape in the circumferential direction. Due to the uneven shape in the piston axial direction, an upper piece 13 and a lower piece 14 are formed at the end in the piston axial direction.

また、図１に示すように、スペーサエキスパンダ１２の上片１３及び下片１４の内周側端部には、サイドレール１１，１１を外周側に押圧する耳部１６がアーチ状に立設して形成されている。 Further, as shown in FIG. 1, ears 16 that press the side rails 11, 11 to the outer peripheral side are erected in an arch shape at the inner peripheral side ends of the upper piece 13 and the lower piece 14 of the spacer expander 12. Is formed.

なお、スペーサエキスパンダ１２は、ピストン２のリング溝３に組み付けられた状態で合口が突き合わされて周方向に縮められた状態で組み付けられている。したがって、スペーサエキスパンダ１２の張力によって径方向外方へ拡張力を生じるように組み付けられているので、上下のサイドレール１１，１１を上片１３及び下片１４で軸方向に沿って上下に保持すると共に、耳部１６がサイドレール１１の内周面をそれぞれ押圧することによって、上下のサイドレール１１，１１の外周面をシリンダ１の内壁面に密着させている。 The spacer expander 12 is assembled in a state where the joint is abutted and contracted in the circumferential direction while being assembled in the ring groove 3 of the piston 2. Accordingly, the upper and lower side rails 11 and 11 are held up and down along the axial direction by the upper piece 13 and the lower piece 14 because they are assembled so as to generate an expansion force radially outward by the tension of the spacer expander 12. At the same time, the outer peripheral surfaces of the upper and lower side rails 11 and 11 are brought into close contact with the inner wall surface of the cylinder 1 by pressing the inner peripheral surfaces of the side rails 11 with the ears 16.

次に、図２に示すように、外周摺動面１５は、頂点Ｔを中心に上死点側及び下死点側に概略対称形状を成している。また、本実施形態に係るピストンリング１０は、このサイドレール１１に形成された外周摺動面１５の当たり幅Ｂのうち、当たり幅Ｂのピストン軸方向の中央である頂点Ｔからピストンの下死点側の範囲に複数の凹部２０が形成されている。 Next, as shown in FIG. 2, the outer peripheral sliding surface 15 has a substantially symmetrical shape around the apex T on the top dead center side and the bottom dead center side. Further, the piston ring 10 according to the present embodiment is such that the piston bottoms out from the apex T which is the center in the piston axial direction of the contact width B out of the contact width B of the outer peripheral sliding surface 15 formed on the side rail 11. A plurality of recesses 20 are formed in the range on the point side.

凹部２０は、ピストン軸方向に沿って形成された溝形状であると好適であり、上死点側の始点は、当たり幅Ｂの略半分の位置である頂点Ｔを超えず、頂点Ｔよりも下死点側を始点とし、終点はピストンリングの角部１７に至らないように形成されている。 It is preferable that the recess 20 has a groove shape formed along the piston axial direction, and the top point on the top dead center side does not exceed the vertex T, which is substantially half the contact width B, and is more than the vertex T. The bottom dead center side is the starting point, and the end point is formed so as not to reach the corner 17 of the piston ring.

このように形成されたサイドレール１１は、図３に示すように、ピストンに組み付けられることで、シリンダ１の内壁面と摺動してシリンダ１の内壁面に付着した潤滑油を掻き落としてシリンダ１の内壁面に油膜Ｌを形成する。 As shown in FIG. 3, the side rail 11 formed in this way is assembled to the piston, thereby sliding off the lubricating oil adhering to the inner wall surface of the cylinder 1 by sliding with the inner wall surface of the cylinder 1. An oil film L is formed on the inner wall surface of 1.

ここで、本実施形態に係るピストンリング１０は、図３（ａ）に示すように、ピストンが上死点側に移動する際（上昇行程）には、外周摺動面１５の凹部２０が形成されていない側の面によって油膜Ｌを掻き落とすため、従来と同様の油膜厚さを持った油膜Ｌを形成することができる。 Here, in the piston ring 10 according to the present embodiment, as shown in FIG. 3A, when the piston moves to the top dead center side (upward stroke), the concave portion 20 of the outer peripheral sliding surface 15 is formed. Since the oil film L is scraped off by the surface that is not provided, the oil film L having the same oil film thickness as that of the conventional film can be formed.

また、本実施形態に係るピストンリング１０は、図３（ｂ）に示すように、ピストンが下死点側に移動する際（下降行程）には、外周摺動面１５の複数の凹部２０が形成された側の面によって油膜Ｌを掻き落とすので、上死点側に移動する際と比べて、凹部２０によってより多くの潤滑油が掻き落とされ、形成される油膜Ｌの厚さが薄くなる。 Further, as shown in FIG. 3B, the piston ring 10 according to the present embodiment has a plurality of concave portions 20 of the outer peripheral sliding surface 15 when the piston moves to the bottom dead center side (down stroke). Since the oil film L is scraped off by the surface on the formed side, more lubricating oil is scraped off by the recess 20 than when moving to the top dead center side, and the thickness of the formed oil film L is reduced. .

このように、本実施形態に係るピストンリング１０は、ピストン２の上死点側への移動と下死点側への移動の場合で形成される油膜厚さを変更することができる。ここで、ピストンが上死点側に移動する場合とは、４ストローク型の内燃機関では圧縮行程と排気行程に該当し、下死点側に移動する場合とは、４ストローク型の内燃機関では、吸気行程と燃焼・膨張行程に該当するので、図４に示すように吸気行程や燃焼・膨張行程では、油膜厚さが薄く、圧縮行程や排気行程では、油膜厚さを厚く形成することが可能となる。 Thus, the piston ring 10 which concerns on this embodiment can change the oil film thickness formed in the case of the movement to the top dead center side of the piston 2, and the movement to the bottom dead center side. Here, the case where the piston moves to the top dead center side corresponds to the compression stroke and the exhaust stroke in a 4-stroke internal combustion engine, and the case where the piston moves to the bottom dead center side in the 4-stroke internal combustion engine. Since this corresponds to the intake stroke and the combustion / expansion stroke, the oil film thickness is small in the intake stroke and the combustion / expansion stroke, and the oil film thickness is thick in the compression stroke and the exhaust stroke, as shown in FIG. It becomes possible.

したがって、圧縮行程や排気行程といった混合気と潤滑油が接触する可能性が低い行程では、潤滑油の油膜Ｌを従来と同様の油膜厚さとすることで、摩擦損失の低減を図り、吸気行程や燃焼・膨張行程では、油膜Ｌが混合気に接触するので潤滑油の消費がなされるところ、当該行程で油膜を薄く形成することができるので、本実施形態に係るピストンリング１０は、摩擦力の低減を維持したまま潤滑油の消費量を低減させることが可能となる。 Therefore, in the stroke where the air-fuel mixture and the lubricating oil are unlikely to come into contact, such as the compression stroke or the exhaust stroke, the oil film L of the lubricating oil is made to have the same oil film thickness as the conventional one, thereby reducing the friction loss, In the combustion / expansion stroke, since the oil film L comes into contact with the air-fuel mixture, the lubricating oil is consumed. Therefore, since the oil film can be formed thin in the stroke, the piston ring 10 according to the present embodiment has a frictional force. It becomes possible to reduce the consumption of the lubricating oil while maintaining the reduction.

なお、ピストンリング１０の外周摺動面１５に凹部２０を形成する方法としては、例えばレーザー照射によって所定の間隔で凹部２０を外周摺動面１５に形成するなど、周知の凹部形成手法を用いることができる。また、凹部２０の形状は、溝形状に限られず、例えば複数の微小な凹部を形成したディンプル形状としても構わない。 In addition, as a method of forming the recess 20 in the outer peripheral sliding surface 15 of the piston ring 10, a well-known recess forming method is used, for example, forming the recess 20 in the outer peripheral sliding surface 15 at a predetermined interval by laser irradiation. Can do. Further, the shape of the recess 20 is not limited to the groove shape, and may be a dimple shape in which a plurality of minute recesses are formed, for example.

なお、上述した３ピースのピストンリング１０は、図５に示すように、図示しないスペーサエキスパンダと一対のサイドレール１１を備えているが、凹部２０は一対のサイドレール１１，１１の両方の外周摺動面１５の下死点側に形成されると好適である。 The three-piece piston ring 10 described above includes a spacer expander (not shown) and a pair of side rails 11 as shown in FIG. 5, but the recess 20 is an outer periphery of both the pair of side rails 11 and 11. It is preferable that the sliding surface 15 is formed on the bottom dead center side.

また、本発明は、上述した外周摺動面１５が円弧上に形成された所謂バレル状のサイドレール１１に限らず、例えば、図６に示すようにテーパ面１８を有するテーパサイドレール１１ａの外周摺動面１５ａの下死点側に凹部２０ａを形成しても構わない。 The present invention is not limited to the so-called barrel-shaped side rail 11 in which the outer peripheral sliding surface 15 is formed on an arc, but for example, the outer periphery of a tapered side rail 11a having a tapered surface 18 as shown in FIG. The recess 20a may be formed on the bottom dead center side of the sliding surface 15a.

また、３ピースのピストンリングに限らず、例えば、図７に示すように２ピースのピストンリング１０´に適用しても構わない。この場合、ピストンリング１０´は、径方向に沿ってドレインホール２１が形成されたオイルリング本体１１´と、コイルエキスパンダ１２´とから構成され、オイルリング本体１１´に形成された摺動部突起の先端の外周摺動面１５´には、球状の凹部２０ｂが複数形成されていると好適である。なお、２ピースのピストンリング１０´のオイルリング本体１１´は、先端に摺動部突起が形成された２つのレールを柱部で連結した断面略Ｉ字状に形成されており、コイルエキスパンダ１２´は、オイルリング本体１１´の柱部内周面に形成された内周溝に配置されており、オイルリング本体１１´をその径方向外方に押圧付勢する。 Further, the present invention is not limited to a three-piece piston ring, and may be applied to, for example, a two-piece piston ring 10 'as shown in FIG. In this case, the piston ring 10 'is composed of an oil ring body 11' in which a drain hole 21 is formed along the radial direction and a coil expander 12 ', and a sliding portion formed in the oil ring body 11'. It is preferable that a plurality of spherical recesses 20b are formed on the outer peripheral sliding surface 15 'at the tip of the protrusion. The oil ring body 11 ′ of the two-piece piston ring 10 ′ is formed in a substantially I-shaped cross section in which two rails each having a sliding projection formed at the tip are connected by a column portion, and the coil expander 12 'is arrange | positioned at the internal peripheral groove | channel formed in the pillar part internal peripheral surface of oil ring main body 11', and presses and urges oil ring main body 11 'to the radial direction outward.

また、本実施形態に係るピストンリングは、上述したように３ピースや２ピースのオイルリングに適用される場合に限られず、例えば、図８に示すようにコンプレッションリングのセカンドリング３０の外周摺動面１５´に凹部２０ｃを形成しても構わないし、図９に示すようにコンプレッションリングのトップリング４０の外周摺動面に凹部２０ｄを形成しても構わない。なお、セカンドリング３０に形成する凹部２０ｃは、球状の凹部に形成すると好適であり、トップリング４０に形成する凹部２０ｄは、微小なディンプル形状とすると好適である。さらには、図１０に示すように、外周摺動面の頂点Ｔが下死点側に偏心したバレル形状に適用しても構わない。なお、図９や図１０に示したコンプレッションリングは、下死点側の角部に周方向に沿って面取り部１９が形成されており、凹部２０ｄは、当該面取り部１９には形成されないように構成すると好適である。 Further, the piston ring according to the present embodiment is not limited to the case where it is applied to a three-piece or two-piece oil ring as described above. For example, as shown in FIG. 8, the outer periphery sliding of the second ring 30 of the compression ring The concave portion 20c may be formed on the surface 15 ', or the concave portion 20d may be formed on the outer peripheral sliding surface of the top ring 40 of the compression ring as shown in FIG. The recess 20c formed in the second ring 30 is preferably formed in a spherical recess, and the recess 20d formed in the top ring 40 is preferably formed in a minute dimple shape. Furthermore, as shown in FIG. 10, the present invention may be applied to a barrel shape in which the vertex T of the outer peripheral sliding surface is eccentric to the bottom dead center side. In the compression ring shown in FIG. 9 and FIG. 10, the chamfered portion 19 is formed along the circumferential direction at the corner portion on the bottom dead center side, and the recessed portion 20 d is not formed in the chamfered portion 19. It is preferable to configure.

なお、ピストンリングは、円環状に形成されて、合口を有しているが、上述した凹部２０〜２０ｄは、ブローバイガスの抜けを防止する観点から合口近傍には形成されないことが好ましい。 In addition, although the piston ring is formed in an annular shape and has a joint, the above-described recesses 20 to 20d are preferably not formed in the vicinity of the joint from the viewpoint of preventing the blow-by gas from coming off.

さらに、本実施形態に係るピストンリングは、上述したように外周摺動面がシリンダの内壁面に摺動することで適切な当たり幅が形成される必要があるため、初期なじみ性を向上させるために、ピストンリングの製造時に外周摺動面にディンプル加工を施し、摩耗を促進させることで初期なじみ性を向上させても構わない。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 Furthermore, since the piston ring according to the present embodiment needs to form an appropriate contact width by sliding the outer peripheral sliding surface on the inner wall surface of the cylinder as described above, in order to improve the initial conformability. In addition, initial conformability may be improved by applying dimple processing to the outer peripheral sliding surface during the manufacture of the piston ring to promote wear. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

１シリンダ，２ピストン，３リング溝，１０，１０´ ピストンリング，１１サイドレール，１１ａテーパサイドレール，１１´ オイルリング本体，１２スペーサエキスパンダ，１２´ コイルエキスパンダ，１３上片，１４下片，１５，１５ａ，１５´ 外周摺動面，１６耳部，１７角部，１８テーパ面，１９面取り部，２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ凹部，２１ドレインホール，３０セカンドリング，４０トップリング，Ｂ当たり幅，Ｔ頂点，Ｌ油膜。 1 cylinder, 2 piston, 3 ring groove, 10, 10 'piston ring, 11 side rail, 11a taper side rail, 11' oil ring body, 12 spacer expander, 12 'coil expander, 13 upper piece, 14 lower piece , 15, 15a, 15 'outer peripheral sliding surface, 16 ears, 17 corners, 18 tapered surfaces, 19 chamfered portions, 20, 20a, 20b, 20c, 20d recesses, 21 drain holes, 30 second ring, 40 top ring , Width per B, T apex, L oil film.

Claims

A piston ring for an internal combustion engine that is mounted in a ring groove of a piston and slides with a cylinder liner or an inner wall surface of the cylinder,
A piston ring, comprising: a plurality of recesses formed in a range of a bottom dead center side of the piston from a center of a corresponding width of the piston ring in a piston axial direction in a contact width of an outer peripheral sliding surface of the piston ring.

The piston ring according to claim 1, wherein
2. The piston ring according to claim 1, wherein the concave portion is extended toward the bottom dead center starting from a position that does not exceed approximately half of the contact width.

A piston ring for an internal combustion engine that is mounted in a ring groove of a piston and slides with a cylinder liner or an inner wall surface of the cylinder,
A piston ring comprising: a plurality of recesses formed in a range from the apex that is the maximum diameter in the radial direction to the bottom dead center side of the piston in a contact width of an outer peripheral sliding surface of the piston ring.

The piston ring according to claim 3,
The said recessed part is extended in the said bottom dead center side from the vertex which becomes the largest diameter of the radial direction of the said contact width at the said bottom dead center side,

The piston ring according to any one of claims 1 to 4,
An end point of the concave portion does not reach a corner portion or a chamfered portion of the piston ring.

The piston ring according to any one of claims 1 to 5,
The piston ring according to claim 1, wherein the recess has a groove shape extending along a sliding direction of the outer peripheral sliding surface.

The piston ring according to any one of claims 1 to 5,
The piston ring is characterized in that the recess is a dimple formed with a predetermined diameter.