JP4775269B2 - 2-piece piston ring - Google Patents
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Description
本発明は、ピストン外周のリング溝に設けられるピストンリングに関し、特に、リング本体と該リング本体の内周側に配置されるコイルエキスパンダとを有する2ピース型のピストンリングに係るものである。 The present invention relates to a piston ring provided in a ring groove on the outer periphery of a piston, and particularly relates to a two-piece type piston ring having a ring main body and a coil expander disposed on the inner peripheral side of the ring main body.
従来、内燃機関のピストンには、ピストン外周に形成されたリング溝(リンググルーブ)にピストンリングが装着されている。このようなピストンリングには、例えば燃焼室の気密を保持するためのコンプレッションリングやオイルの燃焼室への侵入を防止するためのオイルリングなどがある。 2. Description of the Related Art Conventionally, piston rings are mounted on pistons of internal combustion engines in ring grooves (ring grooves) formed on the outer periphery of the piston. Such piston rings include, for example, a compression ring for maintaining the airtightness of the combustion chamber and an oil ring for preventing oil from entering the combustion chamber.
例えば特許文献1〜3には、このようなピストンリングにおいて、リング本体とこのリング本体の内周側に配置されてこのリング本体を外周方向に付勢するコイルエキスパンダとを備える、いわゆる2ピース型のピストンリングが記載されている。この2ピース型のピストンリングでは、コイルエキスパンダを設けることによってリング本体がシリンダの内壁に押し付けられる力が大きくなる。したがって、この2ピース型のピストンリングをコンプレッションリングに適用すると燃焼ガスの漏れの低減を図ることができ、オイルリングに適用すると潤滑油の燃焼室への漏れの低減を図ることができる。
ところで、鉛直方向に延びるシリンダにおいてピストンが往復運動する場合、2ピース型のピストンリング全体に作用するピストンの運動方向の力には、リング本体に作用する慣性力及び重力、リング本体とシリンダの内周面との摺動によって作用する摩擦力、それに加えてコイルエキスパンダに対する慣性力及び重力がある。ここで、図7に示すように、従来の2ピース型のピストンリング100は、コイルエキスパンダ102の内周端がリング本体101の内周端よりも内側に位置している。したがって、コイルエキスパンダ102の重心Mがリング本体101の重心Nよりも大幅に内側(ピストン120の中心軸側)に位置することとなり、ピストンリング100においては、コイルエキスパンダ102に対する重力や慣性力は、リング本体101に対する重力や慣性力よりも内周側において作用することとなる。
By the way, when the piston reciprocates in the cylinder extending in the vertical direction, the force in the direction of movement of the piston acting on the whole two-piece type piston ring includes inertial force and gravity acting on the ring body, and the inside of the ring body and cylinder. In addition to the frictional force acting by sliding with the peripheral surface, there are inertial force and gravity against the coil expander. Here, as shown in FIG. 7, in the conventional two-piece
具体的に、ピストン120が加速しながら上昇する際には、図7(a)に示すように、リング本体101がリング溝122の下面に接してピストン120と一体的に上昇し、リング本体101には慣性力f1及び重力f2が作用する。そして、コイルエキスパンダ102には慣性力f3及び重力f4が作用し、リング本体101とシリンダ121の内壁面との間では摩擦力f5が作用する。また、ピストン120からピストンリング100に対して、これらの力f1〜f5に対する抗力f6が作用する。ここで、ピストン120はシリンダ121内を高速で往復運動するため、リング本体101及びコイルエキスパンダ102に作用する慣性力f1,f3は大きく変動し、摩擦力f5もリング本体101とシリンダ121の内壁面との摺動状態などによって大きく変動する。そのため、ピストンリング100は、例えば上記摩擦力f5が大きくなると、図7(b)に示すように、外周側が下方に傾斜する状態となり、摩擦力f5が小さくなると、コイルエキスパンダ102に作用する慣性力f3や重力f4によって、図7(c)に示すように、内周側が下方に傾斜する状態となるというようにその姿勢が不安定となる。
Specifically, when the
また、ピストン120が減速しながら上昇する際には、図7(d)に示すように、ピストンリング100がリング溝122の下面から浮いた状態となる。そして、この状態では、リング本体101及びコイルエキスパンダ102に対して慣性力は作用しないが、ピストンリング100全体に作用する力としてリング本体101に作用する重力f2及びコイルエキスパンダ102に作用する重力f4を検討する必要がある。ここで、一般的に、リング本体101は、その質量がコイルエキスパンダ102の質量よりも大きく、かつ上述したようにその重心Nがコイルエキスパンダ102の重心Mよりも外側に位置している。したがって、ピストンリング100全体としては、これらの重力f2、f4とリング本体101の外周面に作用する下向きの摩擦力f5とにより、外周側が下方になるように傾斜する。
Further, when the
このようにして、ピストン120の上昇時において、ピストンリング100は、姿勢が安定しなかったり、その外周側が下方に傾斜したりする。また、ピストン120の下降時においても、同様の原理により、ピストンリング100は姿勢が不安定となる。そして、このようにピストンリング100の姿勢が安定しないと、ピストンリング100としてのシール性の信頼性が低下することとなる。
In this way, when the
なお、斜め方向に延びるシリンダや水平方向に延びるシリンダでは、ピストンの往復運動時にピストンリングに作用するピストン運動方向の力として、重力の作用の仕方が上記の態様と異なるものの、慣性力及び摩擦力については上記と同様の態様で作用する。したがって、この場合においても、リング本体とコイルエキスパンダの重心がピストンの径方向に関して大きく異なる位置にあると、ピストンリング全体として、その姿勢が不安定となる。 For cylinders extending in an oblique direction and cylinders extending in the horizontal direction, inertial force and frictional force are different from the above-mentioned modes as the force in the piston movement direction acting on the piston ring during the reciprocating movement of the piston. It acts in the same manner as described above. Therefore, even in this case, if the center of gravity of the ring main body and the coil expander is at a position that differs greatly in the radial direction of the piston, the posture of the piston ring as a whole becomes unstable.
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ピストンの往復運動時に、より安定した姿勢を保つことのできる2ピース型のピストンリングを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a two-piece type piston ring capable of maintaining a more stable posture during reciprocating motion of the piston.
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載の発明は、ピストンの外周面に形成されたリング溝に配置され、リング本体と前記リング本体の内周側に配置されて前記リング本体を外周方向に付勢するコイルエキスパンダとを備える2ピース型のピストンリングであって、前記ピストンの中心軸を含む縦断面において、ピストンの径方向の位置に関して前記リング本体の重心と前記コイルエキスパンダの重心とが一致することを要旨とする。
Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.
The invention according to claim 1 is arranged in a ring groove formed on the outer peripheral surface of the piston, and is arranged on the inner peripheral side of the ring main body and the ring main body to urge the ring main body in the outer peripheral direction. The center of gravity of the ring body coincides with the center of gravity of the coil expander with respect to the radial position of the piston in a longitudinal section including the central axis of the piston. And
上述したように、従来の2ピース型のピストンリングは、ピストンの径方向の位置に関して、コイルエキスパンダの重心がリング本体の重心よりもかなり内側(ピストンの中心軸側)に位置している。これにより、従来のピストンリングは、ピストンの往復運動時にその姿勢が不安定となることがあった。 As described above, in the conventional two-piece type piston ring, with respect to the position in the radial direction of the piston, the center of gravity of the coil expander is positioned on the inner side (on the center axis side of the piston). As a result, the conventional piston ring may have an unstable posture during the reciprocating motion of the piston.
この点、上記2ピース型のピストンリングは、ピストンの径方向の位置に関して前記リング本体の重心と前記コイルエキスパンダの重心とが一致している。したがって、リング本体及びコイルエキスパンダに対する慣性力がピストンの径方向において一致した位置に作用することとなるため、コイルエキスパンダに作用する慣性力はピストンリングを傾けるようには作用しない。その結果、リング本体に作用する摩擦力がピストンリングを一方向にのみ傾けるように作用するため、ピストンの往復運動時において同摩擦力の大きさが変動したとしても、ピストンリングの姿勢を安定させることができる。 In this regard, in the two-piece type piston ring, the center of gravity of the ring main body and the center of gravity of the coil expander coincide with each other in the radial position of the piston. Therefore, since the inertial force with respect to the ring main body and the coil expander acts at a position where they coincide with each other in the radial direction of the piston, the inertial force acting on the coil expander does not act to tilt the piston ring. As a result, the frictional force acting on the ring body acts to incline the piston ring only in one direction, so that the piston ring posture is stabilized even if the magnitude of the frictional force fluctuates during the reciprocating motion of the piston. be able to.
請求項2に記載の発明は、ピストンの外周面に形成されたリング溝に配置され、リング本体と前記リング本体の内周側に配置されて前記リング本体を外周方向に付勢するコイルエキスパンダとを備える2ピース型のピストンリングであって、前記リング本体の内周端が前記コイルエキスパンダの内周端よりも前記ピストンの中心軸側に位置することを要旨とする。 According to a second aspect of the present invention, a coil expander is disposed in a ring groove formed on an outer peripheral surface of a piston, and is disposed on an inner peripheral side of the ring main body and the ring main body to urge the ring main body in the outer peripheral direction. And the inner peripheral end of the ring main body is located closer to the center axis side of the piston than the inner peripheral end of the coil expander.
また、上記の構成によれば、2ピース型のピストンリングにおいて、リング本体の内周端が前記コイルエキスパンダの内周端よりもピストンの中心軸側に位置している。したがって、ピストンの径方向の位置に関して、前記リング本体の重心とコイルエキスパンダの重心とが従来に比して近傍に位置することとなる。このため、リング本体及びコイルエキスパンダに作用する慣性力がピストンの径方向において近傍の位置に作用することとなり、上記請求項1に記載した発明に準じた作用効果を奏することができる。 According to the above configuration, in the two-piece type piston ring, the inner peripheral end of the ring main body is located closer to the center axis side of the piston than the inner peripheral end of the coil expander. Therefore, the center of gravity of the ring main body and the center of gravity of the coil expander are located closer to each other with respect to the radial position of the piston. For this reason, the inertial force that acts on the ring main body and the coil expander acts on a position in the vicinity in the radial direction of the piston, and the effects according to the invention described in claim 1 can be achieved.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2において、前記リング本体の前記リング溝との接触面は、外周端が前記リング溝の外周端と略一致し、内周端が前記ピストンの中心軸を含む縦断面における前記コイルエキスパンダの重心よりも前記ピストンの中心軸側に位置することを要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the contact surface of the ring body with the ring groove has an outer peripheral end substantially coincident with an outer peripheral end of the ring groove and an inner peripheral end of the piston. The gist is that the piston is located closer to the center axis of the piston than the center of gravity of the coil expander in a longitudinal section including the center axis.
上記の構成において、ここでいう接触面とは、ピストンが加速しながら上昇する際にリング本体がリング溝の下面と接する面をいい、ピストンが加速しながら下降する際にリング本体がリング溝の上面と接する面をいう。すなわち、ここでいう接触面は、常にリング溝と接している必要はなく、ピストンの運転状態に応じてリング本体の上面及び下面がリング溝の上面及び下面と接する面をいう。 In the above configuration, the contact surface here refers to a surface where the ring body contacts the lower surface of the ring groove when the piston rises while accelerating, and when the piston descends while accelerating, the ring body is the ring groove. The surface that touches the top surface. That is, the contact surface here does not necessarily need to be in contact with the ring groove, and refers to a surface in which the upper surface and the lower surface of the ring body are in contact with the upper surface and the lower surface of the ring groove according to the operating state of the piston.
そして、従来の2ピース型のピストンリングでは、リング本体のリング溝との接触面は、その内周端が前記ピストンの中心軸を含む縦断面におけるコイルエキスパンダの重心よりも外側(ピストンの外周側)に位置していたが、上記の構成では、その内周端が前記コイルエキスパンダの重心よりもピストンの中心軸側に位置するようにしている。したがって、リング本体の重心とコイルエキスパンダの重心とを近付けるとともに、従来に比してより大きな接触面でピストンのリング溝と接触し、これによりピストンリングがピストンのリング溝によってより安定的に支持されることから、ピストンリングの姿勢がより安定したものとなる。 In the conventional two-piece type piston ring, the contact surface with the ring groove of the ring main body is outside the center of gravity of the coil expander in the longitudinal section including the central axis of the piston (the outer periphery of the piston). However, in the above configuration, the inner peripheral end of the coil expander is positioned closer to the central axis of the piston than the center of gravity of the coil expander. Therefore, the center of gravity of the ring body and the center of gravity of the coil expander are brought closer to each other, and the piston ring groove is more stably supported by the piston ring groove by contacting the piston ring groove with a larger contact surface than before. Therefore, the posture of the piston ring becomes more stable.
(第1の実施の形態)
以下、図1〜4を参照して、本発明に係る2ピース型のピストンリングを内燃機関のピストンのオイルリングに適用した第1の実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係るオイルリング16が装着されたピストン10及び該ピストン10を収容した内燃機関のシリンダ50の概略構成を示している。また、図2は、図1に示すシリンダ50及びピストン10においてピストン10の中心軸を含む縦断面構造を示している。
(First embodiment)
A first embodiment in which a two-piece type piston ring according to the present invention is applied to an oil ring of a piston of an internal combustion engine will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic configuration of a
図1及び図2に示すように、シリンダ50は略鉛直方向に延びる円筒状に形成されており、ピストン10はこのシリンダ50内を上下方向に往復運動するように構成されている。ピストン10は、その下側の部分にスカート部を有する略円柱状をなしており、上側の外周面には第1〜第3の3つのリング溝11〜13が形成されている。各リング溝11〜13は、ピストン10の中心軸を含む縦断面において略矩形状に形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
3つのリング溝11〜13のうち上部の2つの第1及び第2のリング溝11,12には、第1及び第2のコンプレッションリング14,15がそれぞれ装着されている。これら第1及び第2のコンプレッションリング14,15は、主として燃焼室の気密保持の役割を担うものであり、周方向の1箇所に合口を有する円環形状をなしている。
Of the three
そして、最下部の第3のリング溝13には、その底部に排油孔(図示略)が形成されており、本発明にかかる2ピース型のピストンリングであるオイルリング16が装着されている。このオイルリング16は、主としてシリンダ50の内壁面に付着した余剰オイルを掻き落とす役割を担うものである。このオイルリング16は、周方向の1箇所に合口を有する円環状のリング本体17と、該リング本体17の内周側に配置されてコイルばねを環状に繋いだ形状のコイルエキスパンダ21とを備えている。
An oil drain hole (not shown) is formed at the bottom of the lowermost
次に、このオイルリング16の構造について、図3に基づいてより詳細に説明する。図3は、図2におけるオイルリング16及びその周辺を拡大して示す図である。
上記オイルリング16は、図3に示すように、ピストン10の中心軸を含む縦断面が「エ」字状で且つ上半分と下半分とが対称となるように形成されている。つまり、リング本体17には、シリンダ50の内壁面と対向する外周面において、その中央に第1の溝部18が形成されるとともに、内周面において、その中央に第2の溝部19が形成されている。そして、リング本体17は、外周面及び内周面のそれぞれにおいてピストン10の径方向に突出する上部及び下部の厚みが同じ厚みになるように形成されている。また、上記ピストン10の中心軸を含む縦断面において、上記第1の溝部18は略矩形状に形成されるとともに、上記第2の溝部19は、略「U」字状に形成されており、この第1及び第2の各溝部18,19の底部においてこの各溝部18,19を互いに連通させる貫通孔20が複数形成されている。
Next, the structure of the
As shown in FIG. 3, the
上記コイルエキスパンダ21は、その直径がリング本体17の第2の溝部19の幅(図3における上下方向の長さ)と略同じで、第2の溝部19の深さ(図3における水平方向の長さ)よりも短い円形状の断面を有しており、この第2の溝部19に嵌合されるように配置されている。これにより、上記コイルエキスパンダ21が、上記第2の溝部19に配置される状態では、この第2の溝部19の上下においてピストン10の径方向に突出した上部と下部の端部が、前記コイルエキスパンダ21の内周端よりもピストン10の中心軸側に位置している。
The diameter of the coil expander 21 is substantially the same as the width of the second groove 19 of the ring body 17 (the length in the vertical direction in FIG. 3), and the depth of the second groove 19 (the horizontal direction in FIG. 3). And has a circular cross section that is shorter than the length of the second groove portion 19. Thereby, in the state where the coil expander 21 is disposed in the second groove portion 19, the upper and lower end portions protruding in the radial direction of the
ここで、先の図7に示すように、従来の2ピース型のピストンリング100においては、コイルエキスパンダ102の内周端よりも、リング本体101の内周端が外側に位置していたため、コイルエキスパンダ102の重心がリング本体の重心よりも大幅に内側(ピストンの中心軸側)に位置していた。しかしながら、本実施形態では、リング本体17の内周端をコイルエキスパンダ21の内周端よりもピストン10の中心軸側に設定することにより、リング本体17の重心Bを従来よりもピストン10の中心軸側に近づけるようにしている。そして、これにより、ピストン10の径方向に関してリング本体17の重心Bをコイルエキスパンダ21の重心Aと一致させている。なお、リング本体17及びコイルエキスパンダ21は、上述したように上下対称となるように形成されているために、ピストン10の中心軸を含む縦断面において、リング本体17の重心Bとコイルエキスパンダ21の重心Aとは上下方向においても一致している。つまり、本実施形態では、リング本体17の重心Bとコイルエキスパンダ21の重心Aとは完全に一致している。
Here, as shown in the previous FIG. 7, in the conventional two-piece
また、リング本体17の上面22及び下面23は、ピストン10の静止状態においてピストン10の中心軸に対して直角となる(図3において水平な)水平部24,27と、該水平部24,27の内周側に形成されるテーパー状の内側テーパー部25,28と、該水平部24,27の外周側に形成されるテーパー状の外側テーパー部26,29とからなる。この水平部24,27は、ピストン10の往復運動の際にリング本体17がリング溝13の上面及び下面に接する接触面を構成し、図3に示すように、コイルエキスパンダ21の内周端よりもピストン10の中心軸側の位置から、リング溝13の外周端よりも外側の位置まで延びている。つまり、上述したように、本実施形態では、リング本体17及びコイルエキスパンダ21の重心を一致させるために、リング本体17の内周端をコイルエキスパンダ21の内周端よりもピストン10の中心軸側に位置させていることから、リング本体17の上面22及び下面23の内周端が必然的に従来よりもピストン10の中心軸側に近づくこととなる。これにより、この水平部24,27を従来のものよりも大きく形成することができるため、オイルリング16は、従来に比してより大きな接触面でピストン10のリング溝13と接触することとなり、結果的に、オイルリング16はピストン10によって従来よりも安定的に支持されることとなる。
Further, the
そして、オイルリング16は、リング本体17がコイルエキスパンダ21によって外周方向に付勢されてシリンダ50の内壁面に押し付けられており、ピストン10とともに往復運動する際にはシリンダ50の内壁面から余分なオイルを掻き落とす。掻き落とされたオイルの一部は上記貫通孔20及びピストン10の第3のリング溝13に形成された排油孔を介してピストン10の内部に排出される。このようにオイルリング16により、シリンダ50の壁面のオイル膜が調整されるように構成される。
The
次に、ピストン10の往復運動時におけるオイルリング16の状態について、図4に基づいて説明する。図4は、ピストン10が上昇する際におけるオイルリング16の状態を示す図である。ピストン10は、シリンダ50内において下死点から上死点まで上昇する際にその略中間地点までは加速し、その地点を過ぎると減速する。そして、図4(a)及び(b)は、ピストン10が加速しながら上昇する際のオイルリング16の状態を示し、図4(c)及び(d)は、ピストン10が減速しながら上昇する際のオイルリング16の状態を示している。
Next, the state of the
ピストン10が加速しながら上昇する際には、図4(a)及び(b)に示すように、リング本体17が第3のリング溝13の下面に接してピストン10と一体的に上昇し、リング本体17には慣性力F1及び重力F2が作用する。そして、コイルエキスパンダ21には慣性力F3及び重力F4が作用し、リング本体17とシリンダ50の内壁面との間では摩擦力F5が作用する。また、ピストン10からオイルリング16に対して、これらの力F1〜F5に対する抗力F6が作用する。ここで、上述したように、本実施形態のオイルリング16では、ピストン10の中心軸を含む縦断面において、リング本体17及びコイルエキスパンダ21の重心A,Bが一致している。したがって、リング本体17とコイルエキスパンダ21に対する慣性力及び重力が、ピストン10の径方向の位置に関して一致した位置に作用することとなるため、コイルエキスパンダ21に対する慣性力F3及び重力F4は、同縦断面においてオイルリング16を傾けるようには作用しない。
When the
その結果、リング本体17の外周面に作用する摩擦力F5が小さい場合は、図4(a)に示すように、オイルリング16は、その下面23の水平部27全体をリング溝13の下面と接触させた状態で上昇する。また、この水平部27は、上述したように従来よりも大きく形成されているため、オイルリング16がピストン10によって従来よりも安定的に支持され、オイルリング16の姿勢もより安定したものとなる。一方、摩擦力F5が大きくなると、図4(b)に示すように、外周側が下方に傾斜する状態となる。
As a result, when the frictional force F5 acting on the outer peripheral surface of the ring
このように、本実施形態では、リング本体17に作用する摩擦力F5がオイルリング16を一方向にのみ傾けるように作用する。したがって、本実施形態では、オイルリング16の姿勢がこの図4(a)及び(b)に示す状態に変化し、オイルリング16はコイルエキスパンダ21によって内周側に傾くような状態とはならないため、その姿勢が従来に比してより安定したものとなり、オイルリング16によるシール性が従来に比して確実に向上する。
Thus, in the present embodiment, the frictional force F5 acting on the
また、ピストン10が減速しながら上昇する際には、図4(c)に示すように、オイルリング16がリング溝13の下面から浮いた状態となる。この状態では、リング本体17及びコイルエキスパンダ21に対して慣性力は作用しないが、オイルリング16全体に作用する力としてリング本体17に作用する重力F2及びコイルエキスパンダ21に作用する重力F4、及びリング本体17とシリンダ50の内壁面との間における摩擦力F5が作用する。そして、上述したように、本実施形態のオイルリング16では、ピストン10の径方向の位置に関して、リング本体17とコイルエキスパンダ21の重心とが一致しているため、リング本体17とコイルエキスパンダ21に対する重力F2,F4が、ピストン10の径方向の位置に関して一致した位置に作用することとなる。したがって、摩擦力F5が小さい場合には、オイルリング16は、図4(c)に示すように略水平状態となり、摩擦力F5が大きい場合には、図4(d)に示すように外周側が下方になるように傾斜する。
Further, when the
つまり、従来のオイルリング16では、リング本体17に対する重力F2がコイルエキスパンダ21に対する重力F4よりも外周側で且つ大きな力として作用していたため、オイルリング16の外周側が下方となるように傾斜させる力が生じていた。これに対して、本実施形態では、リング本体17とコイルエキスパンダ21に対する重力F2,F4が、ピストン10の径方向の位置に関して一致した位置に作用するため、それら重力F2,F4はオイルリング16を傾斜させるようには作用せず、リング本体17に作用する摩擦力F5のみがオイルリング16を傾斜させるように作用する。このため、従来と比してオイルリング16の傾きを抑制することができ、その姿勢をより安定させることができる。
That is, in the
また、ピストン10の下降時におけるオイルリング16についても、上記と同様の原理により、リング本体17及びコイルエキスパンダ21に対するそれぞれの慣性力及び重力は、ピストン10の径方向の位置に関して同じ位置に作用するため、これらの力がオイルリング16を傾ける力にはならず、摩擦力のみがオイルリング16を傾ける力となる。したがって、ピストン10の下降時においても、オイルリング16は、その姿勢は従来に比してより安定的なものとなり、オイルリング16としてのシール性がより向上する。
Also, with respect to the
以上説明したように、本実施形態に係るオイルリング16では、以下に列記する効果を奏することができる。
(1)本実施形態のオイルリング16は、ピストン10の中心軸を含む縦断面において、リング本体17の重心とコイルエキスパンダ21の重心とを一致させるようにしている。これにより、リング本体17及びコイルエキスパンダ21に対する慣性力F1,F3及び重力F2,F4がピストン10の径方向において一致した位置に作用することとなる。したがって、コイルエキスパンダ21に作用する慣性力F3及び重力F4や、リング本体17に作用する慣性力F1及び重力F2がオイルリング16を傾けるようには作用しない。つまり、リング本体17に作用する摩擦力F5がオイルリング16を一方向にのみ傾けるように作用するため、ピストン10の往復運動時において同摩擦力F5の大きさが変動したとしても、オイルリング16の姿勢は従来に比してより安定させることができる。
As described above, the
(1) The
(2)本実施形態のオイルリング16は、リング本体17の上面22及び下面23の水平部24,27において、その外周端が前記リング溝13の外周端よりも外側で、内周端が前記ピストン10の中心軸を含む縦断面におけるコイルエキスパンダ21の内周端よりもピストン10の中心軸側に位置している。つまり、本実施形態では、リング本体17の内周端をコイルエキスパンダ21の内周端よりもピストン10の中心軸側に位置させているため、この水平部24,27の内周端もコイルエキスパンダ21の内周端よりもピストン10の中心軸側となり、水平部24,27とリング溝13との接触面を従来よりも大きくすることができる。したがって、オイルリング16は、ピストン10のリング溝13によって従来よりも安定的に支持されるため、その姿勢をより安定したものとすることができる。
(2) The
(第2の実施形態)
以下、図5を参照して、本発明に係る2ピース型のピストンリングを内燃機関のオイルリングに適用した第2の実施形態について説明する。図5は、本実施形態のオイルリング66、ピストン10及びシリンダ50を、ピストン10の中心軸を含む面に沿って切断した断面図である。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment in which the two-piece type piston ring according to the present invention is applied to an oil ring of an internal combustion engine will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view of the
この図5に示すように、本実施形態のオイルリング66においても、リング本体67の内周端がコイルエキスパンダ71の内周端よりもピストン10の中心軸側に位置しているが、これらリング本体67及びコイルエキスパンダ71の重心は一致していない。しかしながら、本実施形態においても、リング本体67の内周端がコイルエキスパンダ71の内周端よりもピストン10の中心軸側に位置しているため、図7に示した従来の2ピース型のピストンリングに比べると、リング本体67の重心Dとコイルエキスパンダ71の重心Cとがより近い位置にある。つまり、リング本体67及びコイルエキスパンダ71に作用する重力及び慣性力は、ピストン10の径方向において完全に一致した位置には作用しないものの、近傍の位置において作用することとなる。これにより、ピストン10の往復運動時において、上記オイルリング66は、上記第1の実施形態のオイルリング16に準じた姿勢をとることとなる。
As shown in FIG. 5, also in the
また、本実施形態においては、図5に示すように、リング本体67の上面72及び下面73が、内側テーパー部75,78と水平部74,77とからなり、その水平部74,77は、リング本体の外周端からコイルエキスパンダ71の重心よりも内側にまで延びている。すなわち、本実施形態においても、リング本体67は、従来に比してより大きな接触面でピストン10のリング溝13と接触し、これによりオイルリング16がピストン10によって従来よりも安定的に支持されることとなる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the
上記の構成により、ピストン10が加速しながら上昇する際には、リング本体67が第3のリング溝13の下面に接してピストン10と一体的に上昇する。そして、リング本体67とコイルエキスパンダ71に対する慣性力及び重力がピストン10の径方向の位置に関して近傍に作用することとなるため、コイルエキスパンダ71に対する慣性力及び重力がオイルリング66を内周側に傾ける力となりにくくなり、リング本体67に作用する摩擦力がオイルリング66を一方向にのみ傾けるように作用する。また、オイルリング66のリング本体67がリング溝13に接する水平部77が、従来よりも大きく形成されているために、オイルリング66をピストン10のリング溝13によってより安定的に支持することできる。
With the above configuration, when the
また、ピストン10が減速しながら上昇する際には、リング本体67が第3のリング溝13から浮いた状態となるが、この状態においても、リング本体67とコイルエキスパンダ71に対する重力が、ピストン10の径方向の位置に関して近傍に作用することとなる。したがって、オイルリング16においては、リング本体67の重力がコイルエキスパンダ71の重力よりも大きいものの、この重力差がオイルリング16を外周側に傾ける力となりにくくなり、リング本体67に作用する摩擦力がオイルリング66を一方向にのみ傾けるように作用する。このようにして、オイルリング66の姿勢は従来に比してより安定したものとなる。
Further, when the
また、ピストン10の下降時のオイルリング66においても、上記と同様の原理により、リング本体17及びコイルエキスパンダ21に対するそれぞれの慣性力及び重力は、ピストン10の径方向の位置に関して近傍に作用するため、これらの力がオイルリング16を傾ける力となりにくく、摩擦力のみがオイルリング66を傾ける力となる。したがって、ピストンが下降する際においても、オイルリング66の姿勢は従来に比してより安定的なものとなる。
Also, in the
このようにして、この第2の実施形態においても、先の第1の実施形態において記載した前記(1)及び(2)の効果に準じた効果を奏することができる。
(その他の実施形態)
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
As described above, also in the second embodiment, it is possible to achieve an effect according to the effects (1) and (2) described in the first embodiment.
(Other embodiments)
In addition, you may change the said embodiment as follows.
・上記第1実施形態のオイルリング16は、リング本体17とコイルエキスパンダ21の重心を完全に一致させるようにしているが、図6に示すように、オイルリング86のリング本体87の重心Fとコイルエキスパンダ91の重心Eとをピストン10の径方向のみ一致させてピストンの軸方向においては異なる位置とするようにしてもよい。この場合であっても、ピストン10の運動方向において、オイルリング86のリング本体87及びコイルエキスパンダ91に作用する慣性力及び重力については、ピストン10の径方向において一致した位置に作用することとなるため、これらの力がオイルリング86を傾けるようには作用しない。したがって、このようなオイルリング86においても、従来の2ピース型のピストンリングに比して安定的な姿勢を保つことができる。
In the
・上記各実施形態では、オイルリング16に、上記構成の2ピース型のピストンリングを適用するようにしたが、コンプレッションリングに上記構成の2ピース型のピストンリングを適用し、これにより、燃焼室の気密保持をより確実に行うようにしてもよい。なお、その場合は、オイルリング16に形成された貫通孔20を省略するとともに、リング本体17の形状等を適宜変更すればよい。
In each of the above-described embodiments, the two-piece type piston ring having the above-described configuration is applied to the
・上記各実施形態のオイルリングでは、リング本体の上面及び下面の水平部の内周端を、コイルエキスパンダの重心よりもピストンの中心軸側に位置させるようにしたが、この水平部の内周端をコイルエキスパンダの重心よりもピストンの外周側とするようにしてもよい。このような場合であっても、内側テーパー部をピストンの中心軸側に延長することにより、リング本体及びコイルエキスパンダに対する慣性力及び重力を、ピストン径方向において近傍または一致した位置において作用させることができる。したがって、これらの力によってオイルリング16が傾くということを抑制することでき、オイルリングが従来よりも安定した姿勢を保つことができる。また、上記各実施形態において、リング本体の上面及び下面には、内側テーパー部を設けるようにしたが、この内側テーパー部を設けることなく、上面及び下面の内周端までが水平部となるようにしてもよい。
In the oil ring of each of the above embodiments, the inner peripheral ends of the horizontal portions of the upper surface and the lower surface of the ring body are positioned closer to the center axis of the piston than the center of gravity of the coil expander. You may make it a peripheral end be the outer peripheral side of a piston rather than the gravity center of a coil expander. Even in such a case, by extending the inner tapered portion toward the central axis of the piston, the inertial force and gravity with respect to the ring main body and the coil expander can be applied in the vicinity or in the same position in the piston radial direction. Can do. Therefore, the
・上記各実施形態では、シリンダ50が鉛直方向に延びるようにしているが、シリンダが斜め方向に延びているものであってもよいし、水平方向に延びるものであってもよい。このようなシリンダにおけるピストンのピストンリングとして、上記各実施形態の2ピース型のピストンリングを適用すると、リング本体及びコイルエキスパンダの重力の作用の仕方が上記各実施形態の態様と異なるが、慣性力及び摩擦力については上記と同様の態様で作用する。そして、ピストンの中心軸を含む断面において、リング本体及びコイルエキスパンダの慣性力が一致した位置または近傍の位置において作用することとなるから、上記各実施形態に準じた態様で、ピストンリングの姿勢を従来に比して安定したものとすることができる。
In each of the above embodiments, the
10,120…ピストン、11…第1のリング溝、12…第2のリング溝、13…第3のリング溝、14…第1のコンプレッションリング、15…第2のコンプレッションリング、16,66,86…オイルリング、17,67,87,101…リング本体、18…第1の溝部、19…第2の溝部、20…貫通孔、21,71,91,102…コイルエキスパンダ、22,72…上面、23,73…下面、24,27,74,77…水平部、25,28,75,78…内側テーパー部、26,29…外側テーパー部、50,121…シリンダ、100…ピストンリング、122…リング溝。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,120 ... Piston, 11 ... 1st ring groove, 12 ... 2nd ring groove, 13 ... 3rd ring groove, 14 ... 1st compression ring, 15 ... 2nd compression ring, 16, 66, 86 ... Oil ring, 17, 67, 87, 101 ... Ring body, 18 ... First groove, 19 ... Second groove, 20 ... Through hole, 21, 71, 91, 102 ... Coil expander, 22, 72 ... upper surface, 23, 73 ... lower surface, 24, 27, 74, 77 ... horizontal portion, 25, 28, 75, 78 ... inner tapered portion, 26, 29 ... outer tapered portion, 50, 121 ... cylinder, 100 ...
Claims (3)
前記ピストンの中心軸を含む縦断面において、ピストンの径方向の位置に関して前記リング本体の重心と前記コイルエキスパンダの重心とが一致する
ことを特徴とする2ピース型のピストンリング。 A two-piece type piston ring that is disposed in a ring groove formed on the outer peripheral surface of the piston and includes a ring main body and a coil expander that is disposed on the inner peripheral side of the ring main body and biases the ring main body in the outer peripheral direction. Because
A two-piece type piston ring, characterized in that a center of gravity of the ring body and a center of gravity of the coil expander coincide with each other in a radial position of the piston in a longitudinal section including a central axis of the piston.
前記リング本体の内周端が前記コイルエキスパンダの内周端よりも前記ピストンの中心軸側に位置する
ことを特徴とする2ピース型のピストンリング。 A two-piece type piston ring that is disposed in a ring groove formed on the outer peripheral surface of the piston and includes a ring main body and a coil expander that is disposed on the inner peripheral side of the ring main body and biases the ring main body in the outer peripheral direction. Because
The two-piece type piston ring, wherein an inner peripheral end of the ring main body is located closer to a center axis side of the piston than an inner peripheral end of the coil expander.
前記リング本体の前記リング溝との接触面は、外周端が前記リング溝の外周端と略一致し、内周端が前記ピストンの中心軸を含む縦断面における前記コイルエキスパンダの重心よりも前記ピストンの中心軸側に位置する
ことを特徴とする2ピース型のピストンリング。 In claim 1 or 2,
The contact surface of the ring main body with the ring groove has an outer peripheral end substantially coinciding with the outer peripheral end of the ring groove, and an inner peripheral end of the ring expander more than the center of gravity of the coil expander in a longitudinal section including the central axis of the piston A two-piece type piston ring which is located on the center axis side of the piston.
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