JP2651951B2 - 複数のピストンリングを備えたディーゼルエンジン用ピストン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はディーゼルエンジン等のピストンに使用する
ピストンリングに関する。

（従来の技術） 一般に、ディーゼルエンジン等においては例えば、第
４図に示すようにシリンダブロック１内のシリンダ２内
にピストン３が設けられ、ピストン３の往復動により以
下、図示しないクランク軸が回転してその回転力をクラ
ッチを介してトランスミッション等に伝達するようにな
っている。

これらピストン３の周囲には複数個の溝４が設けら
れ、これら溝４にはそれぞれピストンリング5a,5b,…が
嵌め合わされてシリンダ２の内面に常時接触しており、
ピストン３の往復動によりシリンダ２内を摺動するよう
になっている。

そしてこれらピストンリング5a,5b,…はピストンの頂
部の燃焼室に近い方から順にトップリング、セカンドリ
ング、…と呼ばれている。

しかしてピストンリングはピストンの溝に嵌め込むた
めに、無端のリングではなく第５図に示すように端部に
合口隙間ｓを有して円形に形成されたものであり、この
合口隙間ｓはトップリングの場合、ピストン径120〜140
mmの時、ピストンに嵌入時0.3mm、セカンドリングの場
合、嵌入時0.7〜0.8mmとなるようにしてある。

このような嵌入時セカンドリングの合口隙間をトップ
リングの約３倍とした場合、オイルの消費率の低減（初
期時）に効果があることは周知である。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、長時間運転ではトップリングはセカン
ドリングよりも高温高圧力の環境にあるために、摺動面
の摩耗量がセカンドリングよりも大きくなり、したがっ
て合口隙間も大きくなり合口隙間の比が保てない。

実験の結果によれば、初期オイル消費レベルに与える
トップリングとセカンドリングの合口隙間の相互影響は
第６図に示すようになる。

すなわち、合口隙間比が小さいときよりも隙間の比が
大きくなった時の方がオイル消費率が少なくなることが
わかった。

ここで、縦軸のオイル消費率％とはオイル消費量を燃
料消費量で割った値を云う。

運転時間がさらに長くなり、トップリングの摩耗が進
行すると合口隙間がセカンドリングよりも大きくなって
合口隙間の比が逆転することになりオイル消費率が増大
してしまう。

また、材質の面でみると、従来の場合はトップリング
およびセカンドリングとも鋳鉄にクロムメッキしたもの
が使用されていることが多い。

本発明はこれに鑑み、トップリングをセカンドリング
よりも摩耗しにくい材質とすることにより所望の合口隙
間の関係を保つようにしたピストンリングを提供して従
来技術の持つ欠点の解消を図ることを目的としてなされ
たものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明のピストンリングを備
えたディーゼルエンジン用のピストンは、ディーゼルエ
ンジンのピストンの複数の溝に挿入される複数のピスト
ンリングを備えたディーゼルエンジン用ピストンにおい
て、鋼材の表面に窒化処理を施したトップリングと、鋳
鉄の表面にクロムメッキを施したセカンドリングとを有
することを特徴とする。

（作用） 上記構成により、トップリングはセカンドリングより
も耐摩耗性のある材質のため、長期使用に対して合口隙
間比がより大きく保たれることになり、したがってオイ
ル消費率の増加が抑制できる。

（実施例） 以下、本発明を第１図乃至第３図に示す実施例を参照
して説明する。

本発明にかかる鋼材の表面に窒化処理を施したトップ
リングと、鋳鉄の表面にクロムメッキを施したセカンド
リングとを組み合わせとし、トップリングの材質をセカ
ンドリングの材質に対して耐摩耗性のある材質として実
験し、図に示す結果が得られた。

すなわち、長期稼働時において第１図に示すように縦
軸にオイル消費率を取り、横軸に稼働時間を取ると、10
00時間までは殆ど差がないが、1000時間を超えると、従
来の場合オイル消費率が急上昇するのに対して、本発明
の場合は上昇が緩やかである。

また、第２図に示すように縦軸にリング摩耗量を取
り、横軸は稼働時間とすると、および250時間では、セ
カンドリングは従来と本発明とでは殆ど差はないが、ト
ップリングでは従来に比べ本発明の場合は約半分の摩耗
量となることが分かった。

したがって第３図に示すように縦軸に合口隙間比を取
り、横軸に稼働時間を取った場合、初期のの合口隙間比
の共に約2.8に対して、約2000時間経過後の比較では、
従来の約1.5に対して、本発明では約2.4となった。

ここに、 合口隙間比 ＝セカンドリング合口隙間／トップリング合口隙間 である。

（発明の効果） 以上説明したように本発明は、内燃機関のピストンに
使用するピストンリングにおいて、トップリングの材質
をセカンドリングの材質よりも耐摩耗性の材質としたか
ら、所望の合口隙間の関係をより長く保つことができ、
初期の良好なオイル消費レベルを長期に亘り維持するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明と従来のピストンリングの長期稼働時に
おけるオイル消費率の関係を示すグラフ、第２図は本発
明と従来のトップリングおよびセカンドリングの摩耗量
を示すグラフ、第３図は本発明と従来の合口隙間比の関
係を示すグラフ、第４図はエンジンのピストンに装着さ
れたピストンリングの従来図、第５図は従来のピストン
リングの斜視図、第６図は従来の初期オイル消費レベル
に与える合口隙間の相互の影響を示すグラフである。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディーゼルエンジンのピストンの複数の溝
   に挿入される複数のピストンリングを備えたディーゼル
   エンジン用ピストンにおいて、鋼材の表面に窒化処理を
   施したトップリングと、鋳鉄の表面にクロムメッキを施
   したセカンドリングとを有することを特徴とする複数の
   ピストンリングを備えたディーゼルエンジン用ピスト
   ン。