JP3355898B2 - ピストンリング - Google Patents

ピストンリング

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JP3355898B2 JP31660995A JP31660995A JP3355898B2 JP 3355898 B2 JP3355898 B2 JP 3355898B2 JP 31660995 A JP31660995 A JP 31660995A JP 31660995 A JP31660995 A JP 31660995A JP 3355898 B2 JP3355898 B2 JP 3355898B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ピストンリングに
関する。
【0002】
【従来の技術】シール性の向上を意図して、合口の有さ
ない樹脂製ピストンリングを使用することが公知であ
る。実開昭57−148036号公報には、このような
樹脂製ピストンリングとして自己張力が小さいものを使
用し、リング溝内には樹脂製ピストンリングを半径外方
向に押圧するリング状バネを配置することが開示されて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術におい
て、確かに、ピストンリングとシリンダボアとの間のシ
ール性、すなわち、シリンダボアに沿ってのシール性は
良好なものとなる。しかしながら、この樹脂製ピストン
リングは、リング溝の上面又は下面に対してのシール性
が保証されず、リング溝に沿って燃焼室内のガスがクラ
ンクケースへ漏れる問題を有している。
【0004】従って、本発明の目的は、リング状バネ部
材によって外方向に押圧される樹脂製のピストンリング
において、シリンダボア及びリング溝に沿っての高いシ
ール性を保証することである。
【0005】
【0006】
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項に記載の本発明
によるピストンリングは、リング溝に挿入されリング状
バネ部材によって外方向に押圧される樹脂製のピストン
リングにおいて、前記リング状バネ部材と前記ピストン
リングとの間に、前記リング溝の上下幅より大きな上下
幅を有し前記リング溝に挿入される弾性リングを介在さ
せ、前記弾性リングと前記ピストンリングとがそれぞれ
の当接面によって互いに当接し、前記弾性リングの上部
と下部の少なくとも一方が前記リング状バネ部材の断面
中心より内側まで延在していることを特徴とする。
【0008】このピストンリングは、弾性リングがリン
グ溝の上下幅より大きな上下幅を有しているためにリン
グ溝への挿入に際してリング溝の上面及び下面に密着
し、リング状バネ部材がこの弾性リングを介して樹脂製
のピストンリングを外方向に押圧し、弾性リングと樹脂
製のピストンリングの背面とがそれぞれの当接面によっ
て互いに当接し、弾性リングの上部と下部の少なくとも
一方がリング状バネ部材の断面中心より内側まで延在し
ているために、弾性リングにピストン軸線方向の力が作
用してもリング状バネ部材を中心として回転するような
変形が起こり難く、弾性リングのリング溝に対する密着
及びピストンリングに対する当接が維持される。
【0009】また、請求項に記載の本発明によるピス
トンリングは、リング溝に挿入されリング状バネ部材に
よって外方向に押圧される樹脂製のピストンリングにお
いて、前記バネ部材と前記ピストンリングとの間に、前
記リング溝の上下幅より大きな上下幅を有し前記リング
溝に挿入される弾性リングを介在させ、前記リング状バ
ネ部材は、略円形断面形状を有して前記リング溝の上下
幅の略中心面上に位置し、前記弾性リングと前記ピスト
ンリングとがそれぞれの当接面によって互いに当接し、
前記弾性リングの上部及び下部の少なくとも一方と前記
リング溝との間には凹凸嵌合部が設けられていることを
特徴とする。
【0010】このピストンリングは、弾性リングがリン
グ溝の上下幅より大きな上下幅を有しているためにリン
グ溝への挿入に際してリング溝の上面及び下面に密着
し、略円形断面形状を有してリング溝の上下幅の略中心
面上に位置するリング状バネ部材がこの弾性リングを介
して樹脂製のピストンリングを外方向に押圧し、弾性リ
ングと樹脂製のピストンリングの背面とがそれぞれの当
接面によって互いに当接し、弾性リングの上部及び下部
の少なくとも一方とリング溝との間には凹凸嵌合部が設
けられているために、弾性リングにピストン軸線方向の
力が作用してもリング状バネ部材を中心として回転する
ような変形が起こり難く、弾性リングのリング溝に対す
る密着及びピストンリングに対する当接が維持される。
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【発明の実施の形態】図1は、本発明によるピストンリ
ングの第1実施形態を示す断面図である。同図におい
て、1は四フッ化エチレンの重合体ポリマ(PTFE)
等の樹脂により成形されたピストンリングである。2は
ピストン、3はピストン2に形成されたリング溝、4は
シリンダボアである。
【0016】リング溝3には、ピストンリング1が挿入
されると共に、ピストンリング1を外方向に押圧するリ
ング状のコイルエキスパンダ5が配置されている。さら
に、ピストンリング1とコイルエキスパンダ5との間に
は、ゴム等の弾性体によって形成された弾性リング6が
介在されている。弾性リング6は、リング溝3の上下幅
より大きな上下幅を有している。それにより、弾性リン
グ6がリング溝3に挿入される際に、リング溝3の上面
3a及び下面3bに密着するために、リング溝3の弾性
リング6より内側のシール性は確保される。弾性リング
6には、リング溝3への挿入を容易にするために、図示
したようにテーパを設けることが好ましい。
【0017】コイルエキスパンダ5は、弾性リング6を
介してピストンリング1を外方向に押圧する。それによ
り、ピストンリング1はシリンダボア4に密着して、ピ
ストンリング1とシリンダボア4との間のシール性が確
保される。ピストンリング1は、樹脂製であり、ある程
度の伸縮性を有しているために、合口を設けることなく
リング溝3への挿入が可能であり、シリンダボア4に沿
ってのシール性をかなり高いものとすることができる。
【0018】コイルエキスパンダ5による前述に押圧に
よって、弾性リング6とピストンリング1とは、それぞ
れの当接面によって互いに当接し、弾性リング6とピス
トンリング1との間のシール性が確保される。それによ
り、シリンダボア4に沿っての高いシール性能及びリン
グ溝3に沿っての高いシール性能が提供され、燃焼室内
からクランクケースへのガス漏れが防止されると共に、
シリンダボア4に付着するエンジンオイルを良好にかき
落とし、エンジンオイルの消費を最小限とすることがで
きる。
【0019】本実施形態において、コイルエキスパンダ
5は、弾性リング6の上部及び下部と、ピストンリング
1の上部及び下部とで押圧力をバランスさせ、方当たり
等を防止して前述のシール性能を良好なものとするため
に、リング溝3の上下幅の中心面Fにほぼ位置してい
る。また、コイルエキスパンダ5は略円形断面形状を有
している。弾性リング6は、このコイルエキスパンダ5
に面接触する略半円断面形状の接触面5aを有してお
り、それにより、コイルエキスパンダ5の位置を安定さ
せることができる。
【0020】実際の使用に際して、燃焼室内のガス圧
は、弾性リング6を押し下げるように作用し、また、ピ
ストンリング1とシリンダボア4との摺動によって、弾
性リング6を押し下げるような摩擦力が発生する。本実
施形態のように、コイルエキスパンダ5が略円形断面形
状を有してリング溝3の上下幅の中心面F上に位置し、
弾性リング6の接触面6aが略半円断面形状を有する場
合には、弾性リング6にそれを押し下げる力が作用する
と、弾性リング6がコイルエキスパンダ5の断面中心C
を中心として回転するような変形を起こす可能性があ
る。このような変形が発生すると、弾性リング6と、ピ
ストンリング1及びリング溝3との間のシール性が損な
われる。
【0021】本実施形態においては、弾性リング6とピ
ストンリング1とのそれぞれの当接面には、凹凸嵌合部
7が形成されているために、実際の使用に際して、前述
の弾性リング6の変形を確実に防止し、弾性リング6
と、ピストンリング1及びリング溝3との間の高いシー
ル性を維持することができる。前述の凹凸嵌合部7は、
図示とは逆に、ピストンリング1側の当接面に凹部を形
成して、弾性リング6側の当接面に凸部を形成しても良
い。もちろん、一対の凹凸嵌合部ではなく、互いに嵌合
する複数の凹部と凸部を設けることも可能である。
【0022】図2は、本発明によるピストンリングの第
2実施形態を示す断面図である。第1実施形態との違い
についてのみ以下に説明する。本実施形態において、ピ
ストンリング100と弾性リング106とのそれぞれの
当接面には、凹凸嵌合部は設けられていない。しかし、
弾性リング106のコイルエキスパンダ5との接触面1
06aは略U字形断面形状を有し、弾性リング106の
上部及び下部は、コイルエキスパンダ5の断面中心Cよ
り少なくとも内側まで延在している。
【0023】さらに、弾性リング106の上部には、リ
ング溝3に形成された凹部に嵌合するような凸部が形成
され、すなわち、弾性リング106とリング溝3との間
には、凹凸嵌合部8が形成される。このように弾性リン
グ106を構成することによって、使用に際して、弾性
リング106を押し下げる力が作用しても、前述したよ
うな弾性リング106の上部及び下部の延在と、凹凸嵌
合部8とが、いずれも弾性リング106がコイルエキス
パンダ5の断面中心を中心として回転するように変形す
ることを確実に防止し、第1実施形態と同様に、弾性リ
ング106と、ピストンリング100及びリング溝3と
の間の高いシール性を維持することができる。
【0024】本実施形態において、弾性リング106の
上部及び下部の両方ではなく、それらの少なくとも一方
をコイルエキスパンダ5の断面中心Cより内側に延在さ
せることで、弾性リング106の前述の変形を十分に防
止することができる。また、弾性リング106とリング
溝3との間の凹凸嵌合部8だけでも十分に弾性リング1
06の前述の変形を防止可能である。
【0025】図3は、本発明によるピストンリングの第
3実施形態を示す断面図である。第2実施形態との違い
についてのみ以下に説明する。本実施形態において、コ
イルエキスパンダ105は略楕円断面形状を有してい
る。また、弾性リング206の接触面206aは、この
コイルエキスパンダ105に十分に接触するように形成
されている。このように構成されたピストンリングは、
使用に際して、弾性リング206を押し下げる力が作用
しても、コイルエキスパンダ105の断面形状が非円形
であるために、弾性リング206がコイルエキスパンダ
105の断面中心Cを中心として回転するようには変形
し難くなっており、弾性リング106と、ピストンリン
グ100及びリング溝3との間の高いシール性を維持す
ることができる。
【0026】図4は、本発明によるピストンリングの第
4実施形態を示す断面図である。第3実施形態との違い
についてのみ以下に説明する。本実施形態において、ピ
ストンリング100を外方向に押圧するリング状バネ部
材は、コイルエキスパンダではなく、縦長の矩形断面形
状を有するリング状板バネ205である。弾性リング3
06の接触面306aは、このリング状板バネ205に
十分に接触するように形成されている。このように構成
されたピストンリングは、使用に際して、弾性リング3
06を押し下げる力が作用しても、リング状板バネ20
5の断面形状が非円形であるために、弾性リング306
がリング状板バネ205の断面中心Cを中心として回転
するようには変形し難くなっており、弾性リング306
と、ピストンリング100及びリング溝3との間の高い
シール性を維持することができる。
【0027】図5は、本発明によるピストンリングの第
5実施形態を示す断面図である。第3実施形態との違い
についてのみ以下に説明する。本実施形態において、ピ
ストンリング100を外方向に押圧するリング状バネ部
材が、単一のコイルエキスパンダではなく、リング溝3
の上下幅の中心面Fに対してほぼ対称となるように上下
に配置された二本のリング状線材バネ305である。こ
のリング状線材バネ305は、略円形断面形状を有して
おり、弾性リング406の接触面406aは、これらの
リング状線材バネ305に十分に接触するように形成さ
れている。このように構成されたピストンリングは、二
本のリング状線材バネ305によって、前述の実施形態
と同様に、弾性リング406の上部及び下部と、ピスト
ンリング100の上部及び下部とで押圧力がバランスす
るようになっている。また、使用に際して、弾性リング
406を押し下げる力が作用しても、一方のリング状線
材バネ305が、リング溝3の上下幅の中心面Fより下
側に位置しているために、弾性リング406は、このリ
ング状線材バネ305の断面中心及び他方のリング状バ
ネの305の断面中心のいずれを中心としても回転する
ようには変形し難くなっており、弾性リング406と、
ピストンリング100及びリング溝3との間の高いシー
ル性を維持することができる。
【0028】本実施形態において、リング状線材バネ3
05の数は二本に限定されず、複数として、その少なく
とも一つをリング溝の上下幅の中心面より下側に位置さ
せれば、同様な効果を得ることができる。もちろん、リ
ング状線材バネではなくコイルエキスパンダを複数設け
ても良い。
【0029】
【発明の効果】このように、請求項1に記載の本発明に
よるピストンリングによれば、弾性リングがリング溝の
上下幅より大きな上下幅を有しているためにリング溝へ
の挿入に際してリング溝の上面及び下面に密着してリン
グ溝における弾性リングより内側のシール性が確保さ
れ、リング状バネ部材がこの弾性リングを介して樹脂製
のピストンリングを外方向に押圧するために、ピストン
リングとシリンダボアとの間のシール性が確保されると
共に、弾性リングと樹脂製のピストンリングとがそれぞ
れの当接面によって互いに当接して両者の間のシール性
が確保される。さらに、弾性リングの上部と下部の少な
くとも一方がリング状バネ部材の断面中心より内側まで
延在しているために、弾性リングにピストン軸線方向の
力が作用してもリング状バネ部材を中心として回転する
ような変形が起こり難く、前述の三つのシール性を維持
することができる。
【0030】
【0031】また、請求項に記載の本発明によるピス
トンリングによれば、前述同様、三つのシール性が確保
され、さらに、弾性リングの上部及び下部の少なくとも
一方とリング溝との間には凹凸嵌合部が設けられている
ために、弾性リングにピストン軸線方向の力が作用して
もリング状バネ部材を中心として回転するような変形が
起こり難く、前述の三つのシール性を維持することがで
きる。
【0032】
【0033】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるピストンリングの第1実施形態を
示す断面図である。
【図2】本発明によるピストンリングの第2実施形態を
示す断面図である。
【図3】本発明によるピストンリングの第3実施形態を
示す断面図である。
【図4】本発明によるピストンリングの第4実施形態を
示す断面図である。
【図5】本発明によるピストンリングの第5実施形態を
示す断面図である。
【符号の説明】
1,100…ピストンリング 2…ピストン 3…リング溝 4…シリンダボア 5,105…コイルエキスパンダ 6,106,206,306,406…弾性リング 7…凹凸嵌合部 8…凹凸嵌合部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−199370(JP,A) 特開 昭49−44150(JP,A) 実開 昭56−40261(JP,U) 実開 昭60−64363(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16J 9/06 F02F 5/00 F16J 9/28

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リング溝に挿入されリング状バネ部材に
    よって外方向に押圧される樹脂製のピストンリングにお
    いて、前記リング状バネ部材と前記ピストンリングとの
    間に、前記リング溝の上下幅より大きな上下幅を有し前
    記リング溝に挿入される弾性リングを介在させ、前記弾
    性リングと前記ピストンリングとがそれぞれの当接面に
    よって互いに当接し、前記弾性リングの上部と下部の少
    なくとも一方が前記リング状バネ部材の断面中心より内
    側まで延在していることを特徴とするピストンリング
  2. 【請求項2】 リング溝に挿入されリング状バネ部材に
    よって外方向に押圧される樹脂製のピストンリングにお
    いて、前記バネ部材と前記ピストンリングとの間に、前
    記リング溝の上下幅より大きな上下幅を有し前記リング
    溝に挿入される弾性リングを介在させ、前記リング状バ
    ネ部材は、略円形断面形状を有して前記リング溝の上下
    幅の略中心面上に位置し、前記弾性リングと前記ピスト
    ンリングとがそれぞれの当接面によって互いに当接し、
    前記弾性リングの上部及び下部の少なくとも一方と前記
    リング溝との間には凹凸嵌合部が設けられていることを
    特徴とするピストンリング
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