JP2988033B2 - エンジン - Google Patents

エンジン

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JP2988033B2
JP2988033B2 JP3203240A JP20324091A JP2988033B2 JP 2988033 B2 JP2988033 B2 JP 2988033B2 JP 3203240 A JP3203240 A JP 3203240A JP 20324091 A JP20324091 A JP 20324091A JP 2988033 B2 JP2988033 B2 JP 2988033B2
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  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は往復動エンジンに関す
る。
【0002】
【従来の技術】往復動エンジンにおいて、ピストンの往
復動でのシリンダ側壁内面とピストン側面との間の摺動
摩擦抵抗を低減するため、ピストン側面にローラを設け
る技術が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところでこのようなロ
ーラを設ける技術では、ピストンの重量が増大してピス
トンの往復動での慣性が大きくなり、これがためエンジ
ンの応答性が悪くなり、例えば加速性能等の運転性能が
劣化する。そこで、シリンダの側壁内面とこの側壁内面
に対面するピストンの側面との間に、燃焼室からのガス
圧が導かれるガス室を形成し、このガス室のガス圧によ
りピストンをシリンダの側壁内面から浮かせて、ピスト
ンの往復動でのシリンダ側壁内面とピストン側面との間
の摺動摩擦抵抗を低減する技術が提案されている。
【0004】しかしながら提案されている技術において
は、燃焼室からのガス圧をガス室に導びくための通路を
ピストンに設けこの通路に逆止弁を設けて構成している
が、このような技術はビストンをエアフロートさせる点
では満足し得るものであるが、構造が若干複雑となる。
【0005】本発明は前記諸点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、シリンダの側壁内面と
この側壁内面に対面するピストンの側面との間に、燃焼
室から流量調節用のガス通路を介してガス圧が導かれる
ガス室を形成し、時間差を利用してこのガス室のガス圧
によりピストンをスラスト側のシリンダ側壁内面から浮
かせてなるエンジンにおいて、構造が簡単であって耐久
性に優れたエンジンを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば前記目的
は、エンジン燃焼室を規定するピストン上面に隣接して
配置された第一のピストンリングの部位に、ピストン側
面とこのピストン側面に対面するシリンダ側壁内面との
間であってかつ第一のピストンリングとこの第一のピス
トンリングに隣接して配置された第二のピストンリング
との間で規定された環状ガス室とエンジン燃焼室とを連
通する流量調整用のガス通路を形成し、この流量調整用
のガス通路を介して環状ガス室に時間差をもって導入さ
れるエンジン燃焼室からのガス圧でもって、ピストンと
コンロッドとを連結する軸を中心としたピストンの揺動
を防止するべく、第一及び第二のピストンリング相互間
の距離が、ピストンの反スラスト側の側面部位からこの
反スラスト側の側面部位に対向するピストンのスラスト
側の側面部位に向うに従って漸次長くなり、環状ガス室
でのガス圧を受容するピストンの側面の受圧面積が、ピ
ストンの反スラスト側の側面部位側よりピストンのスラ
スト側の側面部位側の方で大きくなるように、第一及び
第二のピストンリングをピストンに設けてなるエンジン
によって達成される。
【0007】また本発明によれば前記目的は、エンジン
燃焼室を規定するピストン上面に隣接して配置された第
一のピストンリングの部位に、ピストン側面とこのピス
トン側面に対面するシリンダ側壁内面との間であってか
つ第一のピストンリングとこの第一のピストンリングに
隣接して配置された第二のピストンリングとの間で規定
された環状ガス室とエンジン燃焼室とを連通する流量調
整用のガス通路を形成し、この流量調整用のガス通路を
介して環状ガス室に時間差をもって導入されるエンジン
燃焼室からのガス圧でもって、ピストンとコンロッドと
を連結する軸を中心としたピストンの揺動を防止するべ
く、環状ガス室でのガス圧を受容するピストン側面の受
圧面積が、ピストンの反スラスト側の側面部位側よりこ
反スラスト側の側面部位側に対向するピストンのスラ
スト側の側面部位側の方で大きくなるように、第一及び
第二のピストンリングをピストンに設けてなるエンジン
によっても達成される。
【0008】本発明の他の一つでは、上述のエンジンに
おいて第一のピストンリングは、エンジン燃焼室を規定
するピストン上面と実質的に平行にピストンの外周面に
配置されており、第二のピストンリングは、第一のピス
トンリングに対して傾斜してピストンの外周面に配置さ
れている。
【0009】本発明における流量調整用のガス通路は、
第一のピストンリングの対向且つ離間した両端突合せ部
の空隙で形成されていてもよく、又は第一のピストンリ
ングに設けらた凹所或いは貫通孔で形成されていても
よく、更にはこれらを組合せたものであってもよいので
あり、要は環状ガス室とエンジン燃焼室とを連通するよ
うに第一のピストンリングの部位に形成されていればよ
いのである。
【0010】本発明における第二のピストンリングの両
端突合せ部は、ガス室のガスがこの両端突合せ部を介し
て漏出しないように、密に当接又は嵌合されているのが
好ましいが、更に好ましくは、第三のピストンリングを
ピストンに設けて第二のピストンリングの両端突合せ部
から漏出するガスを逃がさないようにする。
【0011】本発明の一つの例では、ピストンの一方の
揺動側面部位がピストンの反スラスト側の側面部位であ
り、ピストンの他方の揺動側面部位がピストンのスラス
ト側の側面部位である。
【0012】
【作用】このように構成される本発明のエンジンでは、
第一及び第二のピストンリング相互間の距離が、ピスト
ンの一方の揺動側面部位である反スラスト側の側面部位
からこの側面部位に対向するピストンの他方の揺動側面
部位であるスラスト側の側面部位に向うに従って漸次長
なり、環状ガス室でのガス圧を受容するピストンの側
面の受圧面積が、ピストンの反スラスト側の側面部位側
よりピストンのスラスト側の側面部位側の方で大きく
るように、又は環状ガス室でのガス圧を受容するピスト
ン側面の受圧面積が、ピストンの一方の揺動側面側であ
る反スラスト側の側面側よりこの側面に対向するピスト
ンの他方の揺動側面側であるスラスト側の側面側の方で
大きくなるように、第一及び第二のピストンリングをピ
ストンに設けてなるため、ピストンは、流量調整用のガ
ス通路の流量調整作用に従い時間差をもって導入される
ガス室のガス圧及びそのガス圧に対する受圧面積の相違
に基づいてシリンダ内でエアフロート状態にされる結
果、ピストンのスラスト側の側面におけるピストンリン
とこれに対面するシリンダ側壁内面との摺動摩擦抵抗
が減少されて往復動されることとなる。
【0013】以下本発明を、図面に示す好ましい具体例
に基づいて説明する。これにより前記発明及び更に他の
発明が明瞭となるであろう。
【0014】尚、本発明はこれら具体例に何等限定され
ないのである。
【0015】
【具体例】図1及び図2において、シリンダ1内に配置
されたピストン2の上方にはピストンリング3、4及び
5が嵌着されている。エンジン燃焼室8を規定するピス
トン2の上面7と実質的に平行にピストン2の外周面に
配置されたピストンリング3の対向する両端41及び5
1は離間して配置されて流量調整用のガス通路としての
空隙6を形成している。このようにして本例では、エン
ジン燃焼室8を規定するピストン2の上面7に隣接して
配置されたピストンリング3の部位に、ピストン2の側
面9とピストン2の側面9に対面するシリンダ1の側壁
内面10との間であってかつピストンリング3とピスト
ンリング3に隣接して配置されたピストンリング4との
間で規定された環状ガス室11とエンジン燃焼室8とを
連通する流量調整用のガス通路を、ピストンリング3の
両端突合せ部の空隙6でもって形成している。
【0016】ピストンリング4は、ピストンリング3及
び4相互間の距離が、ピストン2の一方の揺動側面部位
である反スラスト側の側面部位15から側面部位15に
対向する他方の揺動側面部位であるスラスト側の側面部
位16に向うに従って漸次長くなるように、換言すれば
距離D1よりも距離D2の方が長くなるように、ピスト
ンリング3に対して傾斜してピストン2の外周面に配置
されている。これにより環状ガス室11でのガス圧を受
容するピストン2の側面9の受圧面積が、反スラスト側
の側面部位15側よりスラスト側の側面部位16側の方
で大きくなるようになっている。
【0017】ピストンリング4の両端突合せ部12は、
ガス室11のガスが両端突合せ部12を介してピストン
リング4と5との間で規定される環状空間に漏出しない
ように密に当接又は嵌合されている。ピストン2に更に
設けられたピストンリング5は、ピストンリング4の両
端突合せ部12を介してピストンリング4と5との間で
規定される環状空間に漏出したガスを更に外部に逃がさ
ないようなっている。
【0018】尚、ピストン2には軸13を介してコンロ
ッド14が連結されている。
【0019】このように構成されたエンジンでは、爆発
行程で燃焼室8で爆発して発生したガス圧は、空隙6を
通って流量が調整されて結果としてガス室11に燃焼室
8で発生したガス圧に対して時間差をもって導入され
る。ピストン2は、ガス室11の偏倚した側圧を受けて
その往復動では側壁内面10、特にスラスト側の側面部
位16側の側壁内面10に対して浮上する。ガス圧で側
壁内面10に対して浮上されたピストン2は、極めて低
い摺動摩擦抵抗をもって往復動し、且つ又この往復動
で、ピストン2は、軸13を中心としてA方向に揺動
(首振り)されようとするが、上述のガス室11の偏倚
したガスの側圧を受けて、この揺動を阻止される。即ち
ピストン2の側面部位16側におけるピストンリング3
乃至5がシリンダ1の側壁内面10におけるスラスト側
の側壁内面に過度に当接することなく、ピストン2は、
上記に加えて更に極めて低い摺動摩擦抵抗をもって往復
動し得ることとなり、エンジンの燃費の改善等を計り得
る。
【0020】
【発明の効果】以上のように本発明のエンジンによれ
ば、エンジン燃焼室を規定するピストン上面に隣接して
配置された第一のピストンリングの部位に、ピストン側
面とこのピストン側面に対面するシリンダ側壁内面との
間であってかつ第一のピストンリングとこの第一のピス
トンリングに隣接して配置された第二のピストンリング
との間で規定された環状ガス室とエンジン燃焼室とを連
通する流量調整用のガス通路を形成し、この流量調整用
のガス通路を介して環状ガス室に時間差をもって導入さ
れるエンジン燃焼室からのガス圧でもって、ピストンと
コンロッドとを連結する軸を中心としたピストンの揺動
を防止するべく、第一及び第二のピストンリング相互間
の距離が、ピストンの反スラスト側の側面部位からこの
側面部位に対向するピストンのスラスト側の側面部位に
向うに従って漸次長くなり、環状ガス室でのガス圧を受
容するピストンの側面の受圧面積が、ピストンの反スラ
スト側の側面部位側よりピストンのスラスト側の側面部
位側の方で大きくなるように又は環状ガス室でのガス圧
を受容するピストン側面の受圧面積が、ピストンの反ス
ラスト側の側面部位側よりこの側面部位に対向するピス
トンのスラスト側の側面部位側の方で大きくなるよう
に、第一及び第二のピストンリングをピストンに設けて
いるため、極めて簡単な構成となり耐久性に優れたもの
とし得てその上、ピストンリングの摺動摩擦抵抗を低減
し得る。すなわち、本発明によれば、上述のように、環
状ガス室を偏倚空間とするような第一及び第二のピスト
ンリングを有し、偏倚空間とされた環状ガス室に連通す
るように流量調整用のガス通路を設け、このガス通路を
介して環状ガス室に導入されるガス圧でもってピストン
の揺動を防止するようにしているために、特に、爆発工
程においてシリンダ内でピストンをエアフロート状態に
し得る結果、第一及び第二のピストンリングとこれに対
面するピストンのスラスト側の側面におけるシリンダ側
壁内面との摺動摩擦抵抗を大幅に減少でき、而して、爆
発工程における摩擦抵抗によるエネルギ損失を低減し得
て、ピストンを極めて軽く往復動させることができ、エ
ンジン燃費を改善し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好ましい一具体例の一部断面側面図で
ある。
【図2】図1に示すピストンリングの平面図である。
【符号の説明】
1 シリンダ 2 ピストン 3 ピストンリング 4 ピストンリング 6 空隙 D1 距離 D2 距離

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジン燃焼室を規定するピストン上面
    に隣接して配置された第一のピストンリングの部位に、
    ピストン側面とこのピストン側面に対面するシリンダ側
    壁内面との間であってかつ第一のピストンリングとこの
    第一のピストンリングに隣接して配置された第二のピス
    トンリングとの間で規定された環状ガス室とエンジン燃
    焼室とを連通する流量調整用のガス通路を形成し、この
    流量調整用のガス通路を介して環状ガス室に時間差をも
    って導入されるエンジン燃焼室からのガス圧でもって、
    ピストンとコンロッドとを連結する軸を中心としたピス
    トンの揺動を防止するべく、第一及び第二のピストンリ
    ング相互間の距離が、ピストンの反スラスト側の側面部
    位からこの反スラスト側の側面部位に対向するピストン
    のスラスト側の側面部位に向うに従って漸次長くなり、
    環状ガス室でのガス圧を受容するピストンの側面の受圧
    面積が、ピストンの反スラスト側の側面部位側よりピス
    トンのスラスト側の側面部位側の方で大きくなるよう
    に、第一及び第二のピストンリングをピストンに設けて
    なるエンジン。
  2. 【請求項2】 エンジン燃焼室を規定するピストン上面
    に隣接して配置された第一のピストンリングの部位に、
    ピストン側面とこのピストン側面に対面するシリンダ側
    壁内面との間であってかつ第一のピストンリングとこの
    第一のピストンリングに隣接して配置された第二のピス
    トンリングとの間で規定された環状ガス室とエンジン燃
    焼室とを連通する流量調整用のガス通路を形成し、この
    流量調整用のガス通路を介して環状ガス室に時間差をも
    って導入されるエンジン燃焼室からのガス圧でもって、
    ピストンとコンロッドとを連結する軸を中心としたピス
    トンの揺動を防止するべく、環状ガス室でのガス圧を受
    容するピストン側面の受圧面積が、ピストンの反スラス
    ト側の側面部位側よりこの反スラスト側の側面部位側に
    対向するピストンのスラスト側の側面部位側の方で大き
    くなるように、第一及び第二のピストンリングをピスト
    ンに設けてなるエンジン。
  3. 【請求項3】 第一のピストンリングは、エンジン燃焼
    室を規定するピストン上面と実質的に平行にピストンの
    外周面に配置されており、第二のピストンリングは、第
    一のピストンリングに対して傾斜してピストンの外周面
    に配置されている請求項1又は2に記載のエンジン。
  4. 【請求項4】 ガス通路は、第一のピストンリングの対
    向且つ離間した両端突合せ部の空隙で形成されている請
    求項1から3のいずれか一項に記載のエンジン。
  5. 【請求項5】 ガス通路は、第一のピストンリングに設
    けらた凹所で形成されている請求項1から4のいずれか
    一項に記載のエンジン。
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JP4821856B2 (ja) 2006-10-20 2011-11-24 坂東機工株式会社 往復動エンジン

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