JP2020032474A

JP2020032474A - Assembly device of piston ring

Info

Publication number: JP2020032474A
Application number: JP2018158866A
Authority: JP
Inventors: 克仁大野; Katsuto Ono; 卓也三好; Takuya Miyoshi; 若哉内山; Wakaya Uchiyama
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-08-28
Filing date: 2018-08-28
Publication date: 2020-03-05

Abstract

To provide an assembly device of piston rings capable of suppressing jumping out of the piston ring.SOLUTION: An assembly device of piston rings includes a holding part for holding a plurality of piston rings in the laminated state in a thickness direction, and a plurality of separation parts for separating one piston ring from the plurality of piston rings by pressing one inner peripheral surface of the plurality of piston rings toward the outside in a radial direction, in which the plurality of separation parts press a piston ring successively from a nearer one from abutment of the piston ring.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明はピストンリングの組み付け装置に関する。 The present invention relates to a device for assembling a piston ring.

内燃機関のピストンの溝にはピストンリングが取り付けられる。積層された複数のピストンリングのうち１つを押し広げ、ピストンに組み付ける技術がある（特許文献１など）。 A piston ring is attached to a groove of a piston of the internal combustion engine. There is a technique in which one of a plurality of stacked piston rings is spread and assembled to a piston (for example, Patent Document 1).

特開２０１７−５６５３６号公報JP 2017-56536 A

しかし、ピストンリングに急激に力を加えると、積層されたピストンリングから１つを分離する際にピストンリングが飛び出してしまい、組み付けが困難となる場合がある。そこでピストンリングの飛び出しを抑制することが可能なピストンリングの組み付け装置を提供することを目的とする。 However, if a force is suddenly applied to the piston ring, the piston ring may jump out when one is separated from the stacked piston rings, which may make assembly difficult. Therefore, an object of the present invention is to provide a piston ring assembling device capable of suppressing the piston ring from popping out.

上記目的は、複数のピストンリングを厚さ方向に積層した状態で保持する保持部と、前記複数のピストンリングのうち１つの内周面を径方向の外側に向けて押圧することで、前記複数のピストンリングから前記１つのピストンリングを分離する複数の分離部と、を具備し、前記複数の分離部は、前記ピストンリングの合口から近いものから順に前記ピストンリングを押圧するピストンリングの組み付け装置によって達成できる。 The object is to hold a plurality of piston rings in a stacked state in a thickness direction, and to press an inner peripheral surface of one of the plurality of piston rings toward a radially outer side. A plurality of separating portions for separating the one piston ring from the piston ring, wherein the plurality of separating portions presses the piston ring in order from a portion closer to a joint of the piston ring. Can be achieved by:

ピストンリングの飛び出しを抑制することが可能なピストンリングの組み付け装置を提供できる。 It is possible to provide a piston ring assembling device capable of suppressing the piston ring from jumping out.

図１（ａ）および図１（ｂ）は実施形態に係る組み付け装置を例示する断面図である。FIG. 1A and FIG. 1B are cross-sectional views illustrating an assembling device according to the embodiment. 図２（ａ）は組み付け装置を例示する平面図である。図２（ｂ）はピストンリングの一部を拡大した正面図である。FIG. 2A is a plan view illustrating the assembling device. FIG. 2B is an enlarged front view of a part of the piston ring. 図３は組み付け装置を例示する平面図である。FIG. 3 is a plan view illustrating the assembling device.

以下、図面を参照して本実施形態のピストンリングの組み付け装置１００について説明する。図１（ａ）および図１（ｂ）は実施形態に係る組み付け装置１００を例示する断面図である。図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、組み付け装置１００は、マガジン１０（保持部）、拡張爪１２（分離部）、可動部材１４、カップ１６およびプレート１８を備える。 Hereinafter, a piston ring assembling apparatus 100 of the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1A and FIG. 1B are cross-sectional views illustrating an assembling apparatus 100 according to the embodiment. As shown in FIGS. 1A and 1B, the assembling apparatus 100 includes a magazine 10 (holding unit), an extension claw 12 (separating unit), a movable member 14, a cup 16, and a plate 18.

マガジン１０はＺ軸方向に延伸する筒状の部材である。マガジン１０の外周面に複数のピストンリング２０が配置されている。マガジン１０およびピストンリング２０よりも外側にプレート１８が設けられている。プレート１８は例えば円筒形であり、マガジン１０を囲む。 The magazine 10 is a cylindrical member extending in the Z-axis direction. A plurality of piston rings 20 are arranged on the outer peripheral surface of the magazine 10. The plate 18 is provided outside the magazine 10 and the piston ring 20. The plate 18 is, for example, cylindrical and surrounds the magazine 10.

マガジン１０の下側（−Ｚ側）にカップ１６が取り付けられている。カップ１６の直径はマガジン１０およびピストン３０の直径より大きく、カップ１６の外周面はマガジン１０の外周面よりも外側に位置する。カップ１６の上面より−Ｚ側には空洞が形成され、空洞にピストン３０を挿入することができる。カップ１６の上面は、例えばＺ軸と直交するようにマガジン１０の内側に向けて延伸し、ピストンリング２０を下から支持する。カップ１６の上面の中央部には、上面をＺ方向に貫通する開口部１６ａが設けられている。 A cup 16 is attached to the lower side (−Z side) of the magazine 10. The diameter of the cup 16 is larger than the diameters of the magazine 10 and the piston 30, and the outer peripheral surface of the cup 16 is located outside the outer peripheral surface of the magazine 10. A cavity is formed on the −Z side from the upper surface of the cup 16, and the piston 30 can be inserted into the cavity. The upper surface of the cup 16 extends toward the inside of the magazine 10 so as to be orthogonal to the Z axis, for example, and supports the piston ring 20 from below. An opening 16a penetrating the upper surface in the Z direction is provided at the center of the upper surface of the cup 16.

マガジン１０およびカップ１６の内側に可動部材１４が設けられている。可動部材１４は開口部１６ａ内に位置し、開口部１６ａを貫通する。可動部材１４の下面１４ａはカップ１６の上面よりも下側に位置する。可動部材１４は−Ｚ側から＋Ｚ側にかけて先細りのテーパ形状であり、斜面１４ｂを有する。 The movable member 14 is provided inside the magazine 10 and the cup 16. The movable member 14 is located in the opening 16a and penetrates the opening 16a. The lower surface 14 a of the movable member 14 is located below the upper surface of the cup 16. The movable member 14 has a tapered shape tapering from the −Z side to the + Z side, and has a slope 14 b.

マガジン１０と可動部材１４との間であって、カップ１６の上面に複数の拡張爪１２が設けられている。拡張爪１２のうち＋Ｚ側であって、内側の端部には斜面１１が形成されている。斜面１１は、可動部材１４の斜面１４ｂと同じ傾斜角を有し、斜面１４ｂに対向する。拡張爪１２のうち斜面１１より−Ｚ側であって、外側の端面１３はピストンリング２０の内周面に対向する。後述のように、複数の拡張爪１２を大きさに応じて拡張爪１２ａ〜１２ｃと記載することがある。また、図１（ａ）および図１（ｂ）では拡張爪１２のうち拡張爪１２ａおよび１２ｃを示している。 A plurality of extension claws 12 are provided between the magazine 10 and the movable member 14 and on the upper surface of the cup 16. On the + Z side of the extension claw 12, a slope 11 is formed at the inner end. The slope 11 has the same inclination angle as the slope 14b of the movable member 14, and faces the slope 14b. The outer end surface 13 of the expansion claw 12 on the −Z side from the inclined surface 11 faces the inner peripheral surface of the piston ring 20. As described later, the plurality of extension claws 12 may be described as extension claws 12a to 12c according to the size. FIGS. 1A and 1B show the extended claws 12 a and 12 c of the extended claws 12.

図２（ａ）は組み付け装置１００を例示する平面図であり、拡張爪１２の端面１３に対応する平面を図示する。図２（ａ）に示すように、ピストンリング２０は合口２２を有する。カップ１６上に大きさの異なる拡張爪１２ａ〜１２ｃが配置されている。ピストンリング２０の合口２２に近い方から順に、２つの拡張爪１２ａ、２つの拡張爪１２ｂおよび１つの拡張爪１２ｃが設けられている。拡張爪１２ａ〜１２ｃはそれぞれピストンリング２０の径方向に沿って延伸し、放射状に配置されている。線分Ｌは、ピストンリング２０の直径に重なり、拡張爪１２ｃと合口２２とを結ぶ線分である。２つの拡張爪１２ａおよび２つの拡張爪１２ｂは、それぞれ線分Ｌに対して線対称に配置されている。拡張爪１２ｃは合口２２に対向する。 FIG. 2A is a plan view illustrating the assembling device 100, and illustrates a plane corresponding to the end surface 13 of the extension claw 12. As shown in FIG. 2A, the piston ring 20 has an abutment 22. The extension claws 12 a to 12 c having different sizes are arranged on the cup 16. Two extension claws 12a, two extension claws 12b, and one extension claw 12c are provided in order from the one closer to the abutment 22 of the piston ring 20. The extension claws 12a to 12c extend along the radial direction of the piston ring 20, and are arranged radially. The line segment L overlaps the diameter of the piston ring 20 and is a line segment connecting the extension claw 12c and the abutment 22. The two extension claws 12a and the two extension claws 12b are respectively arranged symmetrically with respect to the line segment L. The extension claw 12c faces the abutment 22.

図２（ａ）に示すように、ピストンリング２０の径方向における拡張爪１２ａの長さＬ１は、拡張爪１２ｂの長さＬ２より大きい。拡張爪１２ｂの長さＬ２は、拡張爪１２ｃの長さＬ３より大きい。なお、長さＬ１〜Ｌ３は、拡張爪１２ａ〜１２ｃのうち、端面１３を含む平面内における長さである。すなわち、拡張爪１２ａの端面１３と開口部１６ａとの距離は、拡張爪１２ｂの端面１３と開口部１６ａとの距離より大きい。拡張爪１２ｂの端面１３と開口部１６ａとの距離は、拡張爪１２ｃの端面１３と開口部１６ａとの距離より大きい。拡張爪１２ａ〜１２ｃの開口部１６ａ側の端部と開口部１６ａとの距離は互いに同程度である。 As shown in FIG. 2A, the length L1 of the expansion claw 12a in the radial direction of the piston ring 20 is larger than the length L2 of the expansion claw 12b. The length L2 of the extension claw 12b is larger than the length L3 of the extension claw 12c. Note that the lengths L1 to L3 are lengths in a plane including the end face 13 among the extended claws 12a to 12c. That is, the distance between the end surface 13 of the extension claw 12a and the opening 16a is larger than the distance between the end surface 13 of the extension claw 12b and the opening 16a. The distance between the end surface 13 of the extension claw 12b and the opening 16a is larger than the distance between the end surface 13 of the extension claw 12c and the opening 16a. The distance between the end of the extension claw 12a to 12c on the opening 16a side and the opening 16a is substantially equal to each other.

図２（ａ）に示すように拡張爪１２ａは例えばＬ字状であり、端面１３の幅は反対側の端面よりも大きい。拡張爪１２ｂおよび１２ｃは例えばＩ字状である。拡張爪１２ａ〜１２ｃは例えば不図示のバネなどに連結され、径方向において開口部１６ａに近づく力を受ける。 As shown in FIG. 2A, the extension claw 12a is, for example, L-shaped, and the width of the end face 13 is larger than that of the opposite end face. The extension claws 12b and 12c are, for example, I-shaped. The expansion claws 12a to 12c are connected to, for example, a spring (not shown) and receive a force approaching the opening 16a in the radial direction.

図２（ｂ）はピストンリング２０の一部を拡大した正面図であり、下側のものをピストンリング２０ａ、上側のものをピストンリング２０ｂとする。下側のピストンリング２０ａと上側のピストンリング２０ｂとは接触している。ピストンリング２０は例えば金属製であり、全周にわたって厚さ方向に交互に凹凸が形成された波形状のリング部材である。 FIG. 2B is a front view in which a part of the piston ring 20 is enlarged, and the lower one is a piston ring 20a and the upper one is a piston ring 20b. The lower piston ring 20a and the upper piston ring 20b are in contact with each other. The piston ring 20 is made of metal, for example, and is a wavy ring member in which irregularities are alternately formed in the thickness direction over the entire circumference.

図２（ａ）に示すように、複数のピストンリング２０は合口２２をそろえた状態でマガジン１０に厚さ方向に積層される。ピストンリング２０は合口２２を有するため、径方向に拡張可能である。組み付け装置１００は、拡張爪１２ａ〜１２ｃを用いて複数のピストンリング２０のうち最下段のものを分離し、ピストン３０の溝３２に組み付ける。 As shown in FIG. 2A, the plurality of piston rings 20 are stacked on the magazine 10 in the thickness direction with the abutments 22 aligned. Since the piston ring 20 has the abutment 22, it can be expanded in the radial direction. The assembling device 100 separates the lowermost one of the plurality of piston rings 20 using the extension claws 12 a to 12 c and assembles them in the grooves 32 of the piston 30.

次に、ピストンリング２０の組み付けについて説明する。図１（ａ）においては、ピストン３０は可動部材１４から離間し、拡張爪１２の端面１３はピストンリング２０から離間している。ピストンリング２０は拡張爪１２により拡張されておらず、カップ１６に支持されている。 Next, the assembly of the piston ring 20 will be described. In FIG. 1A, the piston 30 is separated from the movable member 14, and the end surface 13 of the extension claw 12 is separated from the piston ring 20. The piston ring 20 is not expanded by the expansion claw 12 and is supported by the cup 16.

図１（ｂ）に示すように、例えば作業者がピストン３０をカップ１６内において上側（＋Ｚ側）に押し上げることで、ピストン３０の上面が可動部材１４に接触する。可動部材１４はピストン３０により押し上げられる。可動部材１４の斜面１４ｂと拡張爪１２の斜面１１とが接触するため、可動部材１４の上昇に伴い拡張爪１２は径方向にスライドする。拡張爪１２の端面１３が複数のピストンリング２０のうち最下段のものの内周面を押圧し、ピストンリング２０を拡張する。これにより複数のピストンリング２０から最下段の１つが切り出される。 As shown in FIG. 1B, for example, when an operator pushes the piston 30 upward (+ Z side) in the cup 16, the upper surface of the piston 30 comes into contact with the movable member 14. The movable member 14 is pushed up by the piston 30. Since the inclined surface 14b of the movable member 14 comes into contact with the inclined surface 11 of the extension claw 12, the extension claw 12 slides in the radial direction as the movable member 14 rises. The end surface 13 of the extension claw 12 presses the inner peripheral surface of the lowest one of the plurality of piston rings 20 to expand the piston ring 20. Thereby, one of the lowermost stages is cut out from the plurality of piston rings 20.

より詳細には、拡張爪１２ａ〜１２ｃの長さが互いに異なるため、押圧のタイミングも拡張爪ごとに異なる。可動部材１４の上昇により、拡張爪１２ａ〜１２ｃは同等のタイミングで径方向にスライドを開始する。拡張爪１２ａ〜１２ｃのうち、最も長い拡張爪１２ａが最初にピストンリング２０に接触し、押圧し始める。次に拡張爪１２ｂが押圧し、最後に最も短い拡張爪１２ｃが押圧する。すなわち、合口２２側から順にピストンリング２０を徐々に拡張する。 More specifically, since the lengths of the expansion claws 12a to 12c are different from each other, the timing of pressing also differs for each expansion claw. As the movable member 14 rises, the expansion claws 12a to 12c start sliding in the radial direction at the same timing. The longest extension claw 12a among the extension claws 12a to 12c first comes into contact with the piston ring 20 and starts pressing. Next, the extension claw 12b presses, and finally the shortest extension claw 12c presses. That is, the piston ring 20 is gradually expanded in order from the abutment 22 side.

例えば作業者が、切り出された１つのピストンリング２０をピストン３０の溝３２に組み付ける。ピストンリング２０の切り出し後、ピストンリング２０の列が一枚分落下する。可動部材１４が図１（ａ）の位置に戻ることで、拡張爪１２ａ〜１２ｃも元の位置に戻る。組み付け装置１００は上述の動作により、さらに１つのピストンリング２０を切り出し、組み付ける。 For example, an operator attaches one cut piston ring 20 to the groove 32 of the piston 30. After the piston ring 20 has been cut out, the row of piston rings 20 drops by one sheet. When the movable member 14 returns to the position shown in FIG. 1A, the extension claws 12a to 12c also return to their original positions. The assembling apparatus 100 further cuts out and assembles one piston ring 20 by the above-described operation.

ピストンリング２０を組み付けるには、ピストンリング２０の飛び出しを抑制することが重要となる。図２（ｂ）に示すように、ピストンリング２０ａとピストンリング２０ｂとが接触しているため、拡張爪１２が下側のピストンリング２０ａに径方向外側の力を加えると、ピストンリング２０ｂからは内側に戻そうとする力が加わる。ピストンリング２０ａがピストンリング２０ｂから分離すると、内向きの力が減少し、外向きの力が増大する。複数の拡張爪１２が同時にピストンリング２０ａに力を加えると、分離時に大きな力が急激に生じる。このためピストンリング２０ａがカップ１６側に飛び出し、組み付けが困難となる。 In order to assemble the piston ring 20, it is important to prevent the piston ring 20 from jumping out. As shown in FIG. 2B, since the piston ring 20a and the piston ring 20b are in contact with each other, when the expansion claw 12 applies a radially outward force to the lower piston ring 20a, the piston ring 20b is disengaged. The force to return to the inside is added. When the piston ring 20a separates from the piston ring 20b, the inward force decreases and the outward force increases. When a plurality of expansion claws 12 simultaneously apply a force to the piston ring 20a, a large force is suddenly generated at the time of separation. For this reason, the piston ring 20a protrudes toward the cup 16 and assembly becomes difficult.

本実施形態によれば、拡張爪１２ａ〜１２ｃがピストンリング２０の合口２２から近い順にピストンリング２０を押圧する。これにより、すべての拡張爪１２が同時にピストンリング２０を拡張する場合に比べて、ピストンリング２０ａにはたらく外向きの押圧力が小さくなり、内向きの力も小さくなる。したがってピストンリング２０ｂからの分離時にピストンリング２０ａに加わる力も小さくなる。この結果、ピストンリング２０ａの飛び出しを抑制し、ピストン３０に組み付けることができる。 According to the present embodiment, the extension claws 12a to 12c press the piston ring 20 in the order from the abutment 22 of the piston ring 20. As a result, the outward pressing force acting on the piston ring 20a is reduced and the inward force is also reduced as compared with the case where all the expansion claws 12 simultaneously expand the piston ring 20. Therefore, the force applied to the piston ring 20a at the time of separation from the piston ring 20b is also reduced. As a result, the protrusion of the piston ring 20a can be suppressed, and the piston ring 20a can be assembled to the piston 30.

ピストンリング２０のうち、合口２２に近い位置は遠い位置に比べて拡張しやすい。したがって、拡張爪１２ａ〜１２ｃのうち合口２２に近いものから順にピストンリング２０を押圧することで、押圧力を小さくし、飛び出しを効果的に抑制することができる。 In the piston ring 20, a position near the abutment 22 is easier to expand than a position farther away. Therefore, by pressing the piston ring 20 in order from the one near the abutment 22 among the expansion claws 12a to 12c, the pressing force can be reduced and the protrusion can be effectively suppressed.

拡張爪１２の数は上記の例に限定されず、変更してもよい。合口２２からの距離が異なる複数の拡張爪を設ければよい。例えば拡張爪１２ａのように、拡張のタイミングが同一の拡張爪のペアは、線分Ｌに対して線対称であることが好ましい。線分Ｌに対して線対称な力がピストンリング２０に加わるため、ピストンリング２０の変形が抑制される。 The number of the extension claws 12 is not limited to the above example, and may be changed. What is necessary is just to provide the some extended claw from which the distance from the joint 22 differs. For example, a pair of expansion claws having the same expansion timing, such as the expansion claw 12a, is preferably line-symmetric with respect to the line segment L. Since a force symmetrical with respect to the line segment L is applied to the piston ring 20, deformation of the piston ring 20 is suppressed.

図３は組み付け装置１００を例示する平面図であり、図２（ａ）とは合口２２の位置が異なる。拡張爪１２ａは、拡張爪１２ｂおよび１２ｃに比べ、幅広の端面１３を有し、Ｌ字状である。これにより例えば図３のようにピストンリング２０が回転し、合口２２が端面１３に対向しても、端面１３の一部はピストンリング２０の内周面との接触を維持しやすくなる。言い換えれば、拡張爪１２ａからのピストンリング２０の脱落が抑制される。特に、端面１３がピストンリング２０の周方向において合口２２から遠い側に延伸することで、効果的にピストンリング２０の脱落を抑制することができる。拡張爪１２ａはＬ字状でもよいし、Ｔ字状でもよい。 FIG. 3 is a plan view illustrating the assembling device 100, and the position of the abutment 22 is different from that of FIG. The extension claw 12a has an end surface 13 wider than the extension claws 12b and 12c, and is L-shaped. Thereby, even if the piston ring 20 rotates as shown in FIG. 3 and the abutment 22 faces the end face 13, a part of the end face 13 can easily maintain contact with the inner peripheral surface of the piston ring 20. In other words, the falling off of the piston ring 20 from the extension claw 12a is suppressed. In particular, the end surface 13 extends farther from the abutment 22 in the circumferential direction of the piston ring 20, so that the piston ring 20 can be effectively prevented from falling off. The extension claw 12a may be L-shaped or T-shaped.

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiment, and various modifications and changes may be made within the scope of the present invention described in the appended claims. Changes are possible.

１０マガジン（保持部）
１２、１２ａ〜１２ｃ拡張爪（分離部）
１１、１４ｂ斜面
１３端面
１４可動部材
１４ａ下面
１６カップ
１８プレート
２０、２０ａ、２０ｂピストンリング
２２合口
３０ピストン
３２溝
１００組み付け装置 10 magazine (holding part)
12, 12a-12c Extension claw (separation part)
11, 14b Slope 13 End surface 14 Movable member 14a Lower surface 16 Cup 18 Plate 20, 20a, 20b Piston ring 22 Abutment 30 Piston 32 Groove 100 Assembly device

Claims

A holding portion for holding a plurality of piston rings in a state of being stacked in the thickness direction,
A plurality of separating portions for separating the one piston ring from the plurality of piston rings by pressing one inner peripheral surface of the plurality of piston rings toward the outside in the radial direction,
The piston ring assembling device, wherein the plurality of separation units press the piston ring in order from the one closest to the abutment of the piston ring.