JP2501190Y2 - リングを装着したシリンダライナ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、ピストンクラウンのト
ップランドにカットバック加工を行ったピストンが挿入
される往復動ピストン式内燃機関のシリンダライナに関
する。

【０００２】

【従来の技術】シリンダライナとピストンとの間には常
に間隙があるが、ピストンに装着されピストン外周面か
ら突出したピストンリングが潤滑油膜を介してシリンダ
ライナの表面と摺動することによりその間隙を埋め、ガ
スをシールしている。ところが、エンジンを長期間運転
すると、次第に未燃焼カーボンがピストンクラウン頂面
やクラウンのトップランド部に付着・堆積し、前記間隙
が無くなってトップランド部がシリンダライナ内面と接
触摺動するようになる。これを放置すると、いわゆる
“ボアーポリッシュ”現象が起こり、シリンダライナが
磨耗したり損傷すると共に、シリンダオイルの消費量が
増加することになる。

【０００３】この問題に対して、最近では、ピストンク
ラウン側面を削ってカットバックすると共に、更にシリ
ンダライナに関しては、上死点におけるピストントップ
リングの上方に対応する位置からシリンダライナの頂部
まで全面的にリングを設ける構造が提案されている。こ
のリングは、ピストン開放時にはシリンダライナに沿っ
てそのまま上方に抜き出される。そのため、このリング
の外周とシリンダライナの内面との間には僅かの嵌合間
隙が設けられている。

【０００４】このような間隙を設けると、初めはシリン
ダライナによるリングの冷却効果がないが、エンジンの
運転によりリング温度が上昇し、熱膨張によりリングの
外径が大きくなってリングがシリンダライナの壁面に当
たるようになれば、リングはライナにより冷却される。
この場合、両者間の接触状態が良ければ冷却効果が生
じ、リングの熱膨張はそれ程大きくならない。しかしな
がら、このように間隙があれば、整備作業時や運転中に
異物が入り易い。そのため、リングとシリンダライナと
の接触状態が悪くなって熱伝導が阻害されるおそれがあ
る。このような場合には、大きな熱膨張により、降伏点
を超えた過大な圧縮応力がリングに作用し、永久歪みが
生じてその内径が縮小する。又、場合によってはリング
とピストンとが衝突する危険性も生じる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】本考案は従来技術に於
ける上記問題を解決し、内径が減少したり過大な熱応力
の生じないリングにより、ピストンクラウンのトップラ
ンド部へのカーボンの付着・堆積を確実に防止できるシ
リンダライナを提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本考案は上記課題を解決
するために、請求項１の考案は、ピストンクラウンのト
ップランドにカットバック加工を行ったピストンが挿入
される往復動ピストン式内燃機関のシリンダライナにお
いて、 前記ピストンの上死点における前記トップラン
ドに対応する位置に円周方向に延設された切欠き部を備
えた本体部と、両端部を備え前記切欠き部に装着される
前の外径が前記切欠き部の直径より大きく前記切欠き部
に装着されたときに前記両端部間が所定の間隙を持ち内
径側が前記本体部の内面から突出したリングと、を有す
ることを特徴とし、請求項２の考案は、上記に加えて、
前記切欠き部は円周方向に連続し、前記両端部は階段状
になっていて前記切欠き部に装着されたときに一方側端
部の階段状部分の下面と他方側端部の階段状部分の上面
とが円周方向に重なることを特徴とし、請求項３の考案
は、請求項１の考案の特徴に加えて、前記切欠き部は溝
になっていて、前記所定の間隙は前記両端部を当接させ
たときに前記リングの大径側の面が前記溝から外れるだ
けの長さを有することを特徴とし、請求項４の考案は、
上記に加えて、前記リングは前記両端部又はその近傍に
凹み部を有することを特徴とする。

【０００７】

【作用】請求項１の考案によれば、シリンダライナの本
体部においてピストンの上死点におけるピストンクラウ
ンのトップランドに対応する位置に円周方向に切欠き部
を設け、この中にライナ内面から内径側が突出したリン
グを設けるので、このリングは、ピストンストロークに
おいてピストンリングと干渉することなく、トップラン
ドに形成されるカーボンの付着を制約し、又、付着カー
ボンとシリンダライナ内面との摺動を防止してシリンダ
オイルの消費量を低減させる。この場合、切欠き部はシ
リンダライナの頂部まで全面的に設けられてもよいし、
溝状に部分的に設けられていてもよい。

【０００８】切欠き部に装着される前のリングの外径は
切欠き部の直径より大きいので、リングを切欠き部に装
着すると、その中でリングが張り切欠き部に圧接され
る。その結果、両者間に異物が入ることがなく、リング
からシリンダライナへの熱伝導が十分行われる。又、装
着時にはリングの両端部が所定の間隙を持つので、エン
ジン運転時にリング温度が上昇しリングが熱膨張して
も、リングに大きな熱応力が生じない。この場合、リン
グが熱膨張したときにその両端部が接触しないように所
定の間隙を定め、リングに圧縮応力がかからないように
することが望ましい。一方、切欠き部が溝である場合に
は、この間隙を利用することにより、適当な治具等を用
いてリングを溝から取り出すことが可能になる。なお、
このように間隙がある場合には、その部分ではカーボン
の付着防止等の効果がなくなるが、例えばリングを２段
に組み合わせることにより、ライナ内面の円周上どこで
もそのような効果を得られるようにすることができる。

【０００９】請求項２の考案によれば、切欠き部が円周
方向に連続し、且つリングの両端部が階段状になってい
て装着時には両端の階段状部分が円周方向に重なるの
で、リングが円周方向に連続する。従って、円周方向の
全体においてカーボンの付着防止等の効果が確保され
る。

【００１０】請求項３の考案によれば、切欠き部が溝で
ある場合に、リングの間隙が、リングの両端部を当接さ
せたときにその大径側の面が溝から外れるだけの長さに
なっているので、リングの両端部を把持してこれらを引
き寄せ、両端部間を当接させるだけでリングの取り出し
が可能になり、ピストン開放時のリング抜き作業が容易
になる。

【００１１】請求項４の考案によれば、リングが両端部
又はその近傍に凹み部を有するので、この凹み部に適当
な治具の凸部を嵌合させ、両端部が当接するように動か
すことにより、リングの外径を縮小してこれを溝から取
り外すことができるので、リングの取外し作業が一層容
易になる。

【００１２】

【実施例】図１は実施例のシリンダライナにピストンが
装着された状態を示す。シリンダライナには、ピストン
トップリング１０の上方においてピストンクラウン２０
ａのトップランド２０ｂにカットバック加工を行ったピ
ストン２０が挿入され、図示のようにピストン２０の上
死点におけるトップランド２０ｂに対応する位置に円周
方向に延設された切欠き部としての溝２を備えた本体部
１と、溝２に接触するように挿入されたリング３とを有
する。符号１１、１２は他のピストンリングである。

【００１３】図２乃至図４は、それぞれ、上記シリンダ
ライナの本体部１、リング３及び本体部１にリング３が
装着された状態を示す。本体部１は図示しないシリンダ
ヘッドに装着される吸気弁又は排気弁逃がし用のぬすみ
４を備え、その下方に深さｄの溝２が設けられている。

【００１４】リング３は、溝２に装着されたときに所定
の間隙ｓをもって相対向する両端部３ａ、３ｂを備え、
その内径側が本体部１の表面から僅かに突出している。
そして、溝２内に装着される前には、溝２の直径より大
きい外径になっていて、装着されたときに溝２に圧接す
る。両端部の所定の間隙ｓは、図３（ｂ）の矢印の如く
両端部３ａ、３ｂを動かしてその間を当接させたとき
に、同図（ｄ）に示す如くリング３の大径側の面３ｅが
溝２から外れる長さになっている。従って、リング３及
び溝２が円筒形で溝２の深さｄが円周方向に一定であれ
ば、両端部の間隙ｓは２πｄより大きく、例えばｄの
７、８倍程度である。

【００１５】溝２は円筒状に円周方向に連続していて、
両端部３ａ、３ｂは円周方向においてその一方側の下面
と他方側の上面とが重なる階段状（本実施例では２段）
になっている。リング３は更に、両端部３ａ、３ｂの近
傍に凹み部としての穴３ｃ、３ｄを有する。但し、凹み
部としては、穴でなくても、例えば楔状の切欠き等、適
当な治具を引っ掛けて両端部を当接させる方向に動かせ
る構造のものであればよい。

【００１６】以上のような構成により、このシリンダラ
イナは、次のような作用をなす。エンジンの運転時に
は、リング３は、ピストンクラウン２０ａのトップラン
ド２０ｂにおけるカーボン３０の付着・堆積を制約し、
又、トップランド２０ｂに付着・堆積したカーボンがシ
リンダライナの内面を摺擦することによる潤滑油のかき
上げやライナの磨耗、損傷を防止する。この場合、本実
施例のリング３では、図３（ｂ）に示す如く、端部３ａ
と３ｂとの間が重なっているので、リングの全周で漏れ
なく上記効果が生ずる。なお、このように端部が階段状
になっていないときにはリングの間隙部で重なりがなく
なるが、リングをピストン行程方向に２段にすれば、同
様な効果が得られる。

【００１７】ピストンを上方に抜くときには、リング３
を溝から取り外す必要がある。この場合には、例えば相
対向するねじ山を備えたねじ軸と突部を備えた一対のナ
ットとの組合せのような適当な治具の突部を穴３ｃ、３
ｄに嵌合させ、これらを互いに引き寄せる。それによ
り、リングの外径がシリンダライナの内径より小さくな
り、リング３を上方に抜き出すことができる。このよう
に穴３ｃ、３ｄがあれば、リングの直径を容易に縮小す
ることができ、リングの抜き出し作業が極めて簡単にな
る。又、このように半径方向に溝からリングを取り外せ
るようにすれば、ピストントップリングの上方の位置で
シリンダライナの適当な所にリングを設けることができ
るので、リングのサイズを小形化できる。又、シリンダ
ライナに吸排気弁用のぬすみ等があっても、その部分を
回避してリングを装着することができる。

【００１８】以上のような溝２とリング３との組み合わ
せによれば、リング３が溝２に常に圧接されているの
で、両者間に間隙が生ずることがない。その結果、エン
ジンの運転によりリング３に熱が伝達されても、その熱
が溝２を介して、冷却されているシリンダライナに逃が
され、リングの温度上昇が適正範囲に維持される。又、
エンジン運転時の温度上昇による熱膨張は、リングの両
端部の間隙ｓにより吸収される。

【００１９】図５は、リング３の間隙ｓを小さくした場
合にリングを溝から抜き出す方法の一例を示す。図示の
如くリングの端部３ａを持ち上げ、シリンダライナの本
体１内にリングガイド４０を挿入し、端部３ａを引っ張
ってリング３を溝２から抜き出す。なお、図６に示す如
く、リングガイドに代えて、溝２にリングガイド４０の
ような形状の仕切り２ａを設けるようにしてもよい。

【００２０】図７は、切欠き部がシリンダライナの本体
部１の頂部１ａまで連続した大径部２´である場合の構
造例を示し、図８はこの大径部２´に装着するリング３
´の構造例を示す。この構造の場合には、リング３´の
上方に溝の上壁がないので、その外径を僅かに縮小すれ
ばこれを上方に引き抜くことができる。従って、図８に
示す両端面の間隙ｓ´は、熱膨張を逃がす程度でよく、
図１に示す間隙ｓより十分小さくてもよい。なおこの構
造のものは、シリンダライナが図１に示すような排気弁
等のぬすみ４を有しない場合に適している。但し、ぬす
み４がある場合でも、これを回避するようなリング形状
にすれば、この構造を用いることができる。

【００２１】

【考案の効果】以上の如く本考案によれば、請求項１の
考案においては、内径が変化せず熱応力の発生しないリ
ングにより、良好にカーボンの付着を防止し潤滑油の消
費量を低減させることができる。請求項２の考案におい
ては、リングの両端部を階段状に重ねることによりリン
グが円周方向に連続するので、一層確実に上記効果を得
ることができる。請求項３の考案においては、切欠き部
が溝である場合に、リングの両端部を当接させることに
よりリング径を縮小させ、リングを溝から外せるので、
リングの引抜きが容易になる。請求項４の考案によれ
ば、リング当接用の凹み部により、リングの抜き出しが
一層容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のシリンダライナの一部分にピストンを
挿入した状態を示す断面図である。

【図２】上記シリンダライナの本体部の一部分の断面図
である。

【図３】（ａ）乃至（ｄ）はリングの一部分の形状を示
し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面
図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線断面図、（ｄ）は両端部
を当接させたときの状態を示す断面図である。

【図４】リングを装着した状態を示すシリンダライナの
一部分の断面図である。

【図５】リング両端の間隙が小さい場合にリングを溝か
ら抜き出す方法の一例を示す断面図である。

【図６】上記の場合の他の例を示す断面図である。

【図７】他の実施例のシリンダライナの一部分にピスト
ンを挿入した状態を示す断面図である。

【図８】上記実施例におけるリングの一部分の形状例を
示す断面図である。

【符号の説明】

１ 本体部 ２ 溝（切欠き部） ２´ 大径部（切欠き部） ３、３´ リング ３ａ、３ｂ 両端部 ３ｃ、３ｄ 穴（凹み部） １０ ピストントップリング ２０ ピストン

Claims (4)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストンクラウンのトップランドにカッ
   トバック加工を行ったピストンが挿入される往復動ピス
   トン式内燃機関のシリンダライナにおいて、 前記ピストンの上死点における前記トップランドに対応
   する位置に円周方向に延設された切欠き部を備えた本体
   部と、両端部を備え前記切欠き部に装着される前の外径
   が前記切欠き部の直径より大きく前記切欠き部に装着さ
   れたときに前記両端部間が所定の間隙を持ち内径側が前
   記本体部の内面から突出したリングと、を有することを
   特徴とするシリンダライナ。
2. 【請求項２】 前記切欠き部は円周方向に連続し、前記
   両端部は階段状になっていて前記切欠き部に装着された
   ときに一方側端部の階段状部分の下面と他方側端部の階
   段状部分の上面とが円周方向に重なることを特徴とする
   請求項１に記載のシリンダライナ。
3. 【請求項３】 前記切欠き部は溝になっていて、前記所
   定の間隙は前記両端部を当接させたときに前記リングの
   大径側の面が前記溝から外れるだけの長さを有すること
   を特徴とする請求項１に記載のシリンダライナ。
4. 【請求項４】 前記リングは前記両端部又はその近傍に
   凹み部を有することを特徴とする請求項３に記載のシリ
   ンダライナ。