JP2552361Y2 - 内燃機関のピストン - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、ピストンリングの挙動
を安定させることによってエンジンオイルの消費量を低
減するために、トップリングと第２リングとの間の第２
ランドに環状溝を形成したピストンにおいて、この環状
溝の上下に薄板状に突出する形状となった第２ランドの
破損を防止することができる内燃機関のピストンに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ピストンには、その側面に環状のリング
溝が形成されており、このリング溝には、燃焼室からク
ランク室に高圧のガスが漏出することを防止するための
コンプレッションリング（トップリング）と、シリンダ
とピストンとの間の間隙に過剰に保持されているエンジ
ンオイルを掻き落とすためのオイルリングが、それぞれ
嵌合されている。

【０００３】このトップリングが、リング溝の中で捻じ
れるようにして傾き、エンジンオイルがクランク室側か
ら燃焼室側に過大に漏出するオイル上りが発生したり、
或いは燃焼室内の高圧のガスをシールする能力が低下し
て、ブローバイガス量が増加したりするので、このトッ
プリングの姿勢を安定させて、シール性の保持を確実に
する必要がある。そこで、図９に示すようにトップリン
グ1aと第２リング1bとの間の第２ランド2aに、ピストン
リング１に沿って環状溝３を形成し、この環状溝３によ
って囲まれる空間に圧力調整室４を形成したものがあ
る。

【０００４】この圧力調整室４を形成することによっ
て、シリンダ５に嵌入されたシリンダライナ６と第２ラ
ンド2aとの間の間隙７の容積を増大させ、この間隙７と
これに連通する圧力調整室４内の気圧を燃焼室８内の気
圧よりも大幅に低く抑えるように調整している。このよ
うに燃焼室８内の圧力と前記圧力調整室４内の圧力に大
きな圧力差を生じさせることによって、トップリング1a
をトップリング溝９の第２ランド2aよりの下壁9aに押し
付けることとなり、トップリング1aのトップリング溝９
内における挙動を安定させ、ガスシール能力を高めてい
る。

【０００５】また、ピストン10の往復運動の行程の中
で、特に燃焼室８内の圧力が高くなる圧縮行程と爆発行
程においては、このトップリング1aのシール性が非常に
重要になるのであるが、ピストン10の第２ランド2aに前
記圧力調整室４を形成することによって、第２ランド2a
に流入するガスの圧力上昇は低く抑えられ、この圧力調
整室４内の圧力は、特にエンジンの圧縮行程及び、爆発
行程において、前記燃焼室８内の圧力よりも著しく低く
なり、トップリング1aの挙動を安定させる効果を発揮す
る。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】上記したように第２ラ
ンドに、圧力調整室とするための環状溝を形成すると、
この環状溝と、この環状溝の上下にあるリング溝との間
の第２ランドは、図９に示すように薄板状に突出した形
状となる。そして、ピストンの往復運動に伴うトップリ
ングや、第２リングのリング溝内における揺動によっ
て、この薄板状の第２ランドに押圧力がかかり、図中に
符号Ｃで示す部分に亀裂が入って、この第２ランドが破
損し易くなる。また、この第２ランドの破損が生じる
と、この第２ランドの破片がピストンの往復運動によっ
てシリンダライナに焼き付くという問題が発生する。こ
の問題は、特に近年の、オイル消費量を低減させるため
にピストンリングの本数を増加する傾向に伴って、第２
ランドを含む各ピストンランドの幅を狭くせざるを得な
いことから、多く発生するようになっている。

【０００７】そこで、図10に示すように、このトップリ
ング1aと第２リング1bとの間の第２ランド2aの径を、他
のピストンランド２の径よりも小さくして、この第２ラ
ンド2a全体を凹陥部11とすることによって、この第２ラ
ンド2aの破損を防止することができるのであるが、この
ようにすると、トップリング1a及び第２リング1bのリン
グ溝内における挙動が安定せず、リング溝内でピストン
リングが傾いてしまい、シール性が低下して、ブローバ
イガス量が増加したり、或いはオイル上りが生じて、オ
イル消費が増加するという問題がある。

【０００８】本考案は、以上の問題点に鑑みて、第２ラ
ンドに圧力調整室を設けるために環状溝を形成し、この
環状溝とリング溝との間の第２ランドが薄板状の強度の
低い形状となった場合であっても、この第２ランドの破
損を防止することができる内燃機関のピストンを提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本考案の内燃機関のピストンは、ピストンの第２ ラン
ドにピストンリング溝に沿って圧力調整室用の環状溝を
形成し、このピ ストンが嵌入されたシリンダと前記第２
ランドとの間に形成される間隙と前 記圧力調整室とを連
通可能にした支持部材を、該環状溝の少なくとも上壁と
下壁に当接させた状態で該環状溝に嵌入して、該環状溝
の上壁と下壁を支持 したことを特徴とする構成である。

【００１０】

【作 用】本考案の内燃機関のピストンは以上の構成を
有しており、環状溝に設けられた支持部材が、この環状
溝とトップリングが嵌合するトンプリング溝との間の第
２ランド及び、この環状溝と第２リングが嵌合する第２
リング溝との間の第２ランドを、環状溝の内側から補強
するように、この環状溝の上壁及び下壁に当接して、こ
れを支持するので、ピストンの往復運動に伴うリング溝
の中におけるピストンリングの揺動によって、薄板状と
なった第２ランドに過大な応力がかかって、この第２ラ
ンドが破損するような事態を未然に防止することができ
る。

【００１１】

【実 施 例】次に図面を参照して、本考案の実施例を
図９に示す圧力調整室４を形成したピストン10に適用し
た例について説明する。先ず本考案の実施例１では、図
１及び図２に示すように第２ランド2aに形成した環状溝
３に断面Ｕ字形の支持部材12を嵌合している。この支持
部材12の基部12ａは環状溝３の底部3aに当接しており、
また、この支持部材12の保持部12ｂ及び保持部12ｃはそ
れぞれ環状溝の上壁3b及び下壁3cに当接している。ま
た、この環状溝３を形成した第２ランド2aの上下には、
それぞれトップリング溝９及び第２リング溝13が形成さ
れている。

【００１２】このトップリング溝９に嵌合するトップリ
ングと、第２リング溝13に嵌合する第２リングは、ピス
トンの往復運動によって、各々のリング溝の中で揺動し
ており、それによって薄板状に突出する形状となった第
２ランド2aは、リング溝の方から環状溝３の方に向かっ
て押圧されるように応力がかかるので、この応力を環状
溝３の内側から、支持部材12で支えることによって、こ
の強度の低下した第２ランド2aに過大な応力がかかるこ
とを防止している。

【００１３】また、図３及び図４に示す実施例２は前記
実施例１の断面Ｕ字形の支持部材12の基部12ａに通気穴
14を開口し、前記図１の場合とは逆に、この基部12ａを
環状溝３の開口側に向けて、この環状溝３に嵌合したも
のである。この実施例の支持部材12も、トップリングや
第２リングの揺動による応力を第２ランド2aの代わりに
受け止めている。

【００１４】この実施例の、通気穴14を開口した断面Ｕ
字形の支持部材12は、前記環状溝３を形成することによ
って、この部位に形成された圧力調整室４を第２ランド
2aとシリンダとの間のクリアランスに開放するためのも
のである。この通気穴14を形成することによって、燃焼
室内の圧力よりも、第２ランド2aに形成された圧力調整
室４内の圧力を低く抑える効果を損なうことなく、第２
ランド2aの補強をすることができる。

【００１５】次に、図５及び図６に示す実施例３は、環
状溝３の周方向に、トップリング1a寄りの第２ランド2a
に当接する保持部12ｂと、第２リング1b寄りの第２ラン
ド2aに当接する保持部12ｃとを交互に形成し、環状溝３
の上壁3bに当接する保持部12ｂと下壁3cに当接する保持
部12ｃとを基部12ａによって連結した形状としたもので
ある。

【００１６】この実施例の場合にも前記した各実施例と
同様に、ピストンリング１に沿って円周方向に交互に配
置された保持部12ｂ及び保持部12ｃは、環状溝３の内側
からこの環状溝３の上壁3b及び下壁3cを支持して、ピス
トンリング１の揺動によって薄板状に突出した第２ラン
ド2aが押圧され、折損しないように補強している。図７
及び図８に示す実施例４は、環状溝３の全周に渡ってこ
の環状溝３の上壁3bに当接する保持部12ｂと、これと同
様に環状溝３の全周に渡って下壁3cに当接する保持部12
ｃとを有し、この保持部12ｂと保持部12ｃとを前記実施
例３と同様な基部12ａによって接続したものである。こ
の実施例の場合も、その作用・効果は前記各実施例と同
様である。尚、この実施例の場合には、ハニカム構造の
ように上下からかかる応力に対して強度の高い構造とす
ることができるので、第２ランド2aの補強部材として好
ましい形状である。

【００１７】尚、以上に実施例として４例を挙げたが、
支持部材12の形状としては、これらの例に限定されるも
のではなく、環状溝３の上壁3bと下壁3cを支持して第２
ランド2aにかかる押圧力を受け止めることができる形状
であれば良い。また、この支持部材12の材質としては、
ピストン10の材質の有する熱膨脹率を考慮して、これと
ほぼ等しい熱膨脹率の材質で形成するのが好ましく、例
えばピストン10がアルミニウム製の場合には、この支持
部材12もアルミニウムやアルミニウム合金等によって形
成すると良い。

【００１８】

【考案の効果】本考案の内燃機関のピストンは、ピスト
ンの第２ランドにピストンリング溝 に沿って圧力調整室
用の環状溝を形成し、このピストンが嵌入されたシリン
ダと前記第２ランドとの間に形成される間隙と前記圧力
調整室とを連通可能 にした支持部材を、該環状溝の少な
くとも上壁と下壁に当接させた状態で該 環状溝に嵌入し
て、該環状溝の上壁と下壁を支持したことを特徴とする
ので、以下の効果を奏することができる。

【００１９】環状溝に嵌入された支持部材によって、第
２ランド部に形成された環状溝 の上壁と下壁に当接して
支持するので、この環状溝の上下の薄肉状の部分を 、環
状溝の内側から補強して曲がりを小さくすることができ
る。 従って、圧力調整室である環状溝を設けて薄板状と
なった第２ランド部分 に、ピストンの往復運動に伴うピ
ストンリングの揺動によって発生する応力 を小さくする
ことができ、この第２ランド部分が破損するような事態
を未然 に防止することができる。

【００２０】また、この支持部材は、ピストンが嵌入さ
れたシリンダと第２ランドとの 間に形成される間隙と前
記圧力調整室との間を燃焼ガスが流入あるいは流出 可能
にしているので、トップリングとシリンダとの間から漏
れてきたガスを 圧力調整室に収容でき、特にピストンの
圧縮行程や爆発行程において、シリ ンダと第２ランドと
の間隙の圧力の上昇を遅らせることができる。そのた
め 、この間隙の部分と燃焼室との間に大きな圧力差を維
持できる。 従って、トップリングの上側の燃焼室と、ト
ップリングの下側のシリンダ と第２ランドとの間隙のと
間に、大きな圧力差を維持できるので、トップリ ングを
トップリング溝の下壁に押し付けてトップリングの挙動
を安定させる ことができる。これにより、トップリング
のシール性能を高めることができ るので、オイル上りや
ブローバイガス量の低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例１の内燃機関のピストンに使用
される支持部材の断面図である。

【図２】図１の支持部材の一部斜視図である。

【図３】本考案の実施例２の内燃機関のピストンに使用
される支持部材の断面図である。

【図４】図３の支持部材の一部斜視図である。

【図５】本考案の実施例３の内燃機関のピストンに使用
される支持部材の断面図である。

【図６】図５の支持部材の一部斜視図である。

【図７】本考案の実施例４の内燃機関のピストンに使用
される支持部材の断面図である。

【図８】図７の支持部材の一部斜視図である。

【図９】本考案に使用される従来の内燃機関のピストン
の要部断面図である。

【図10】従来の内燃機関のピストンの要部断面図であ
る。

【符号の説明】 １ ピストンリング 2a 第２ランド ３ 環状溝
3b 上壁 3c下壁 ４ 圧力調整室 ５ シリンダ ７ 隙間 10
ピストン 12支持部材。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストンの第２ランドにピストンリング
   溝に沿って圧力 調整室用の環状溝を形成し、このピスト
   ンが嵌入されたシリンダと前記第２ ランドとの間に形成
   される間隙と前記圧力調整室とを連通可能にした支持部
   材を、該環状溝の少なくとも上壁と下壁に当接させた状
   態で該環状溝に嵌入 して、該環状溝の上壁と下壁を支持
   したことを特徴とする内燃機関のピスト ン。