JP2651944B2 - Piston with asymmetric full keystone piston ring - Google Patents

Piston with asymmetric full keystone piston ring

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JP2651944B2 JP2017257A JP1725790A JP2651944B2 JP 2651944 B2 JP2651944 B2 JP 2651944B2 JP 2017257 A JP2017257 A JP 2017257A JP 1725790 A JP1725790 A JP 1725790A JP 2651944 B2 JP2651944 B2 JP 2651944B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は主に往復動内燃機関のピストンに遊嵌するピ
ストンリングに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention mainly relates to a piston ring loosely fitted to a piston of a reciprocating internal combustion engine.

〔従来の技術〕 内燃機関用ピストンリングは高圧燃焼ガスの燃焼室か
らクランク室へのガス洩れを防ぎ、又、シリンダ壁面の
油膜を調節する目的をもっており、本発明は圧力リング
と言われる前者の機能を果すものである。
[Prior Art] A piston ring for an internal combustion engine has a purpose of preventing gas leakage from a combustion chamber of a high-pressure combustion gas to a crankcase and adjusting an oil film on a cylinder wall surface. It fulfills its function.

従来のピストンリングは第4図のピストンリング41に
示すように矩形断面の形状を示すリングが主流であり、
これらの変形として円錘リング等が使用されている。し
かし、特に高速ディーゼルエンジンでは最近の高過給化
による燃焼温度の上昇に伴い、ピストン温度の上昇,高
速化及びピストンリングの半径方向の面圧力の増大によ
りシリンダ内壁との摩擦抵抗の増大等に対応するために
第5図に示すキーストンタイプと言われる上面,下面が
同一角度の傾斜を持つフルキーストンタイプピストンリ
ング51(以下キーストンリングと呼ぶ)が使用されて来
ている。その結果、ピストンリングのスティックの防
止,リングの振動防止,燃焼生成物の排出等に効果を発
揮して来ている。
As a conventional piston ring, a ring having a rectangular cross-sectional shape as shown in a piston ring 41 in FIG.
As these modifications, a conical ring or the like is used. However, especially in high-speed diesel engines, the rise in combustion temperature due to the recent increase in supercharging has led to an increase in piston temperature, an increase in speed, and an increase in the surface pressure of the piston ring in the radial direction. In order to cope with the problem, a full keystone type piston ring 51 (hereinafter referred to as a keystone ring) shown in FIG. As a result, it has been effective in preventing stick of the piston ring, preventing vibration of the ring, discharging combustion products, and the like.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、最近の高速ディーゼルエンジンは更に
小形高出力化と燃焼生成物の排出規制等により、ピスト
ン,ピストンピング等に対しても厳しい性能と機能が求
められて来ている。特に高燃焼圧と高燃焼ガス温度によ
りオイルの劣化によるリングのスティックの防止とオイ
ル消費量減少は前記の高速ディーゼルエンジンへの要求
性能と機能を達成するための重要な課題となっている。
However, recent high-speed diesel engines are required to have strict performance and functions with respect to pistons, piston pings, and the like due to further downsizing and higher output and regulation of emission of combustion products. In particular, prevention of ring stick due to oil deterioration and reduction of oil consumption due to high combustion pressure and high combustion gas temperature are important issues for achieving the required performance and function of the high-speed diesel engine.

これらに対応する従来のキーストンリングの課題につ
き第2図A,Bと第3図A,Bに図示して説明する。第2図A
は従来のキーストンリングとピストンとの構成を示し、
ピストン22とキーストンリング21の遊嵌時の溝及びリン
グの傾斜角はθR1=θR2<θの関係を示す。第2図B
は第2図Aの構成においては、エンジンの燃焼室の爆発
行程で燃焼ガスが図示の矢印の示す方向に前記キースト
ンリング21の上面及び内径部に加圧され、該キーストン
リング21は前記ピストン22の溝下面及びシリンダ23の内
壁に押しつけられる。又、前記キーストンリング21は同
時に第2図Bに図示した接触点Pを支点として矢印Aの
方向にモーメントが働き図示F部の前記シリンダ23の内
壁との接触面に強い当りが生じ、該シリンダ23壁面に附
着したオイルを下方に掻き落し、オイル消費の低減に効
果がある。
The problems of the conventional keystone ring corresponding to these will be described with reference to FIGS. 2A and 3B and FIGS. 3A and 3B. FIG. 2A
Shows the configuration of the conventional keystone ring and piston,
The inclination angle of the groove and the ring when the piston 22 and the keystone ring 21 are loosely fitted shows a relationship of θ R1 = θ R2P. FIG. 2B
2A, in the explosion stroke of the combustion chamber of the engine, the combustion gas is pressurized on the upper surface and the inner diameter of the keystone ring 21 in the direction indicated by the arrow in the drawing, and the keystone ring 21 is And the inner wall of the cylinder 23. At the same time, the keystone ring 21 acts on the contact point P shown in FIG. 2B as a fulcrum in the direction of arrow A, and a strong contact is generated on the contact surface of the portion F in FIG. 23 The oil attached to the wall is scraped down, which is effective in reducing oil consumption.

又一方、ピストンの圧縮及び排気行程における上方へ
の摺動時に前記ピストン22の溝上面とキーストンリング
21上面の外周部との隙間、即ち図示した「オイル流入」
通路が大きくなりオイルの流入量が過大になり、燃焼ガ
ス熱と摺動摩擦熱とに起因するオイルの劣化と燃焼生成
物によるピストンとキーストンリングのスティック(膠
着とも言う)現象の不具合が発生し易い。第3図Aも従
来のキーストンリングとピストンとの構成を示すが、本
事例ではピストン32の溝とキーストンリング31の上、下
面の傾斜角の相互関係はθR1=θR2>θである。第3
図Bは第2図Bと同様に燃焼ガス圧により図示の矢印の
示す方向に前記キーストンリング31が加圧される。
On the other hand, when the piston slides upward during the compression and exhaust strokes, the upper surface of the groove of the piston 22 and the keystone ring
21 The gap between the upper surface and the outer periphery, that is, the "oil inflow" shown
The passage becomes large and the amount of inflow of oil becomes excessive, so that the deterioration of the oil caused by the combustion gas heat and the frictional friction heat and the problem of sticking (also referred to as sticking) between the piston and the keystone ring due to the combustion products are likely to occur. . FIG. 3A also shows a conventional configuration of a keystone ring and a piston. In this case, the relationship between the groove of the piston 32 and the inclination angles of the upper and lower surfaces of the keystone ring 31 is θ R1 = θ R2 > θ P. . Third
In FIG. B, as in FIG. 2B, the keystone ring 31 is pressurized by the combustion gas pressure in the direction indicated by the arrow in the drawing.

一方、図示する接触点Qを支点として矢印H方向のガ
ス圧によるモーメントは小さく、かつ、第2図Bのモー
メントAと逆方向であり、シリンダ33の壁面に附着した
オイルの掻き落し効果は少く、オイル消費が増大する。
On the other hand, the moment due to the gas pressure in the direction of arrow H with the contact point Q shown in the figure as a fulcrum is small and opposite to the moment A in FIG. 2B, and the effect of scraping off the oil attached to the wall of the cylinder 33 is small. , Increase oil consumption.

又、一方第3図Bの図示の矢印の如く、前記ピストン
32のリング溝の外周部とキーストンリング31の外周部の
上面の隙間が小さいためにオイルの流入量が少なく、ス
ティック現象が防止される。
On the other hand, as shown in the arrow of FIG.
Since the gap between the outer peripheral portion of the ring groove 32 and the upper surface of the outer peripheral portion of the keystone ring 31 is small, the inflow of oil is small, and the stick phenomenon is prevented.

上記のように従来のキーストンピストンリングには一
長一短の課題がある。
As described above, the conventional keystone piston ring has advantages and disadvantages.

本発明は上記の課題に着目し、オイル消費を低減する
と共にスティックにも強い構成としてピストン溝の角度
とキーストンリング側の上,下面の傾斜角を改良し、上
記課題を解決する目的でなされたものである。
The present invention has been made with a view to solving the above-described problems by focusing on the problems described above, reducing the oil consumption and improving the angle of the piston groove and the inclination angles of the upper and lower sides of the keystone ring as a structure that is strong against the stick. Things.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記目的を達成するために、本発明ではピストンの溝
に遊嵌する非対称フルキーストンピストンリングを備え
たピストンにおいて、ピストンの内径部より外径部に傾
斜して広くなり、かつ、ピストンの外周に垂直な垂線に
対して所定の溝傾斜角度θを有する上下対称のピスト
ンの溝に、上面傾斜角度θR1がピストンの所定の溝傾斜
角度θより大きく、かつ、下面傾斜角度θR2がピスト
ンの所定の溝傾斜角度θより小さい断面形状を有する
非対称フルキーストンピストンリングを備えている。
In order to achieve the above object, according to the present invention, in a piston having an asymmetric full keystone piston ring which is loosely fitted in a groove of a piston, the piston is inclined and widened to an outer diameter portion from an inner diameter portion of the piston, and the outer circumference of the piston is into the four symmetry of the piston, the top surface angle of inclination theta R1 is larger than the predetermined groove inclination angle theta P of the piston, and the lower surface inclination angle theta R2 piston having a predetermined groove inclination angle theta P with respect to a vertical line perpendicular and a asymmetrical full keystone piston ring having a predetermined groove inclination angle theta P smaller cross-sectional shape.

〔作 用〕(Operation)

上記構成によれば、掻き上げたオイルの上面からの流
入が減少し、スティック減少が防止されると共に、下面
をθ>θR2とした事によりリングのたおれ角度が大き
くなり、シリンダ内壁に附着したオイルの掻き下げに有
効に作用しオイル消費低減が可能となる。
According to the above configuration, the inflow of the scraped-up oil from the upper surface is reduced, the stick is prevented from being reduced, and the lower surface is set to θ P > θ R2 , so that the ring tilt angle is increased, and the oil is attached to the cylinder inner wall. This effectively acts to scrape down the oil, thereby reducing oil consumption.

〔実施例〕〔Example〕

つぎに本発明を図に示し実施例に基づき説明する。 Next, the present invention will be described with reference to the drawings and embodiments.

第1図は本発明のキーストンリング1がピストン2に
遊嵌すると共にシリンダライナ3の内壁に外径部が周接
している実施例を断面図で示したものである。前記キー
ストンリング1の遊嵌する前記ピストン2の溝部形状は
図示の通り内径部より外径部に至り直線的に傾斜して広
くなっており、その傾斜角θはピストンの外周に垂直
な垂線(Y)に対する角度を示している。また、ピスト
ン2の溝部形状は上下対称の同一の傾斜角θに形成さ
れている。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment in which a keystone ring 1 of the present invention is loosely fitted to a piston 2 and an outer diameter portion is circumferentially in contact with an inner wall of a cylinder liner 3. The groove shape of the piston 2 into which the keystone ring 1 is loosely fitted is linearly inclined from the inner diameter portion to the outer diameter portion and widened as shown in the figure, and the inclination angle θ P is perpendicular to the outer periphery of the piston. The angle with respect to (Y) is shown. Further, the groove shape of the piston 2 is formed in the same inclination angle theta P vertically symmetrical.

一方、前記ピストン2に遊嵌する前記キーストンリン
グ1の断面形状は図示の通り、ピストン溝部形状に沿っ
ているが上面傾斜各θR1と下面傾斜角θR2の関係は僅少
の角度差をもってθR1>θR2で前記ピストン2に遊嵌す
ると共に前記シリンダライナ3の内壁に外周部が周接し
ている。前記キーストンリング1とピストン2の溝部の
上,下面傾斜部の傾斜角の関係はθR1>θ>θR2であ
り、一般に使用されている傾斜角は7〜8゜でθとθ
R1R2との傾斜角度の差は非常に小さく10〜15′前後
である。
On the other hand, the cross-sectional shape of the keystone ring 1 loosely fitted to the piston 2 conforms to the shape of the piston groove as shown in the figure, but the relationship between each of the upper surface inclination θ R1 and the lower surface inclination angle θ R2 has a slight angle difference θ R1. > Θ R2 , the piston 2 is loosely fitted to the piston 2 and the outer peripheral portion is in circumferential contact with the inner wall of the cylinder liner 3. The relationship between the inclination angles of the upper and lower inclined portions of the groove of the keystone ring 1 and the piston 2 is θ R1 > θ P > θ R2 , and the inclination angles generally used are 7 to 8 ° and θ P and θ
The difference between the inclination angles of R1 and θ R2 is very small, about 10 to 15 ′.

上記の通りのピストンとキーストンリングの構成にす
ることによりシリンダ3の内壁との接触面に強い当りが
生じ、シリンダ3の壁面に附着したオイルを下方に掻き
落すことによってオイル消費の低減に効果があると共に
ピストン2のリング溝の外周部とキーストンリング1の
外周部の上面の隙間が小さくなりオイル流入量が減少
し、スティック現象が防止される。
The configuration of the piston and the keystone ring as described above causes a strong contact with the contact surface with the inner wall of the cylinder 3, and the oil attached to the wall of the cylinder 3 is scraped down to reduce the oil consumption. In addition, the gap between the outer peripheral portion of the ring groove of the piston 2 and the upper surface of the outer peripheral portion of the keystone ring 1 is reduced, so that the amount of oil flowing in is reduced and the stick phenomenon is prevented.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上の説明したように本発明によれば、θR1>θ
θR2となるキーストンリングの断面形状にすることによ
り、オイル消費量の低減とスティック現象の防止が可能
となる。
As described above, according to the present invention, θ R1 > θ P >
By adopting the cross-sectional shape of the keystone ring that becomes θ R2 , it is possible to reduce the oil consumption and prevent the stick phenomenon.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明のキーストンリングがピストンに遊嵌し
た断面図である。第2図A,B、第3図A,B、は従来のキー
ストンリングの機能,作用を説明し、本発明のキースト
ンリングとの相違を示した断面図である。第4図,第5
図は従来のピストンとピストンリングの構成を示した断
面図である。 1……キーストンリング, 2……ピストン, 3……シリンダ
FIG. 1 is a sectional view of the keystone ring of the present invention loosely fitted to a piston. FIGS. 2A and 2B and FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views illustrating the function and operation of a conventional keystone ring and showing a difference from the keystone ring of the present invention. FIG. 4, FIG.
The figure is a cross-sectional view showing the configuration of a conventional piston and piston ring. 1 ... keystone ring, 2 ... piston, 3 ... cylinder

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ピストンの溝に遊嵌する非対称フルキース
トンピストンリングを備えたピストンにおいて、ピスト
ンの内径部より外径部に傾斜して広くなり、かつ、ピス
トンの外周に垂直な垂線に対して所定の溝傾斜角度θ
を有する上下対称のピストンの溝に、上面傾斜角度θR1
がピストンの所定の溝傾斜角度θより大きく、かつ、
下面傾斜角度θR2がピストンの所定の溝傾斜角度θ
り小さい断面形状を有する非対称フルキーストンピスト
ンリングを備えたピストン。
In a piston provided with an asymmetric full keystone piston ring which is loosely fitted in a groove of a piston, the piston is inclined and widened from an inner diameter portion to an outer diameter portion and is perpendicular to a vertical line perpendicular to the outer periphery of the piston. Predetermined groove inclination angle θ P
The upper surface inclination angle θ R1
There greater than a predetermined groove inclination angle theta P of the piston, and,
A piston provided with an asymmetric full keystone piston ring having a cross-sectional shape whose lower surface inclination angle θ R2 is smaller than a predetermined groove inclination angle θ P of the piston.
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