JP6093407B2 - piston ring - Google Patents
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Description
本発明はピストンリングに関する。 The present invention relates to a piston ring.
ピストンリングは、ピストン外周部に形成されたピストンリング溝に装着される。ピストンリングは弾性を有し、シリンダの内周面に適度な面圧を有して摺接することにより、ピストン、シリンダ内周面及びシリンダヘッドによって形成される燃焼室内の圧力を保持する機能を有する。 The piston ring is mounted in a piston ring groove formed on the outer periphery of the piston. The piston ring has elasticity, and has a function of maintaining the pressure in the combustion chamber formed by the piston, the cylinder inner peripheral surface, and the cylinder head by sliding and contacting the inner peripheral surface of the cylinder with an appropriate surface pressure. .
ピストンリングは、リング形状を有するが、周方向の一部に合口部と称される不連続部分が設けられる。例えば特許文献1に記載されているようなガスタイト形式の合口部は、ピストンリングの周方向にて一端側に設けられる凹部と、他端側に設けられる凸部とからなり、凹部と凸部が重なり合うように嵌合させられる。
The piston ring has a ring shape, but a discontinuous portion called a joint portion is provided in a part of the circumferential direction. For example, a gas tight type abutment as described in
ピストンリングの外周面は、例えば特許文献2に記載されているように、シール性向上及び摺動抵抗低減のため、ピストンリングの径方向にて外方に膨らんだバレル形状に形成される。ピストンリングの外周面のうち径方向にて最外側に位置するバレルセンタは、シリンダ内周面に対し線接触する。
As described in
エンジン運転中、ピストンリングは燃焼ガスによって加熱されるため高温になる。このときピストンリングの外周側は相対的に低温のシリンダ内周面に摺接しているため、ピストンリングの内周側の温度が外周側の温度より高くなる。このため、ピストンリングの熱膨張量は外周側より内周側の方が大きくなり、ピストンリングの合口部がピストンリングの径方向外方へ膨らむように熱変形する。 During engine operation, the piston ring is heated by the combustion gas and becomes hot. At this time, since the outer peripheral side of the piston ring is in sliding contact with the relatively low temperature inner peripheral surface of the cylinder, the temperature on the inner peripheral side of the piston ring is higher than the temperature on the outer peripheral side. For this reason, the amount of thermal expansion of the piston ring is larger on the inner peripheral side than on the outer peripheral side, so that the joint portion of the piston ring is thermally deformed so as to expand outward in the radial direction of the piston ring.
このような熱変形により、合口部を構成する凹部(第1舌部)及び凸部(第2舌部)とシリンダ内周面の接触面圧が高くなり、合口部近傍にてシリンダ内周面に偏摩耗が生じる。
また、熱変形により第1舌部及び第2舌部の先端側が径方向外方へ膨らもうとすることにより、第1舌部及び第2舌部の曲率半径がシリンダ内周面の曲率半径よりも大きくなり、第1舌部及び第2舌部の根元側がシリンダ内周面から離れやすくなる。
Due to such thermal deformation, the contact surface pressure between the concave portion (first tongue portion) and the convex portion (second tongue portion) constituting the abutment portion and the cylinder inner peripheral surface increases, and the cylinder inner peripheral surface near the abutment portion. Cause uneven wear.
In addition, the first and second tongue portions try to expand radially outward due to thermal deformation, so that the radius of curvature of the first and second tongue portions is the radius of curvature of the cylinder inner peripheral surface. The base side of the first tongue and the second tongue is easily separated from the cylinder inner peripheral surface.
一方、従来のガスタイト方式のピストンリングでは、外周面が全周に渡って同一のバレル形状に形成されている。このような構成では、ピストンリングの軸線方向にてバレルセンタが第1舌部及び第2舌部のうち一方に偏って位置し、他方にはバレルセンタが無い場合がある。このような場合、第1舌部と第2舌部とがピストンリングの軸線方向に重なり合わない領域(非重ね合わせ領域)に、バレルセンタが存在しないことになる。 On the other hand, in the conventional gas tight piston ring, the outer peripheral surface is formed in the same barrel shape over the entire circumference. In such a configuration, in some cases, the barrel center is biased to one of the first tongue and the second tongue in the axial direction of the piston ring, and the other has no barrel center. In such a case, the barrel center does not exist in a region where the first tongue portion and the second tongue portion do not overlap in the axial direction of the piston ring (non-overlapping region).
上述したように熱変形によりシリンダ内周面に偏摩耗が発生している場合には、熱変形した第1舌部及び第2舌部の根元側とシリンダ内周面との間に僅かな隙間が発生することがある。特に、非重ね合わせ領域にバレルセンタが存在しない場合には、より一層隙間が発生し易くなる。すると、高温の燃焼ガスは、第1舌部及び第2舌部の根元近傍、換言すれば非重ね合わせ領域で、その発生した僅かな隙間を燃焼室側からクランク室側へ高圧及び高速で吹き抜ける。かかる燃焼ガスの吹き抜けにより、非重ね合わせ領域で、ピストンリングの外周面が損傷するという不具合が生じる。 As described above, when uneven wear occurs on the inner circumferential surface of the cylinder due to thermal deformation, a slight gap is formed between the base side of the first and second tongue portions that are thermally deformed and the inner circumferential surface of the cylinder. May occur. In particular, when there is no barrel center in the non-overlapping region, a gap is more likely to occur. Then, the high-temperature combustion gas blows off at a high pressure and a high speed through the slight gap generated from the combustion chamber side to the crank chamber side in the vicinity of the roots of the first tongue portion and the second tongue portion, in other words, in the non-overlapping region. . Due to the blow-off of the combustion gas, there arises a problem that the outer peripheral surface of the piston ring is damaged in the non-overlapping region.
本発明は、上記問題を解決するためになされ、第1舌部と第2舌部の非重ね合わせ領域での燃焼ガスの吹き抜けが抑制され、耐久性が向上したガスタイト形式のピストンリングを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides a gas tight type piston ring in which the blow-by of the combustion gas in the non-overlapping region of the first tongue and the second tongue is suppressed and the durability is improved. For the purpose.
上記課題を解決するため、本発明に係るピストンリングは軸線回りの周方向に沿って延在する本体部と、
前記本体部の一端から他端に延在し、前記本体部の径方向外側であって、前記軸線方向の一方側に前記周方向に沿って延在する嵌合溝が形成された第1舌部と、
前記本体部の前記他端から前記一端に延在し、前記嵌合溝に嵌合することにより前記第1舌部と共に合口部を形成する第2舌部とを備え、
前記第1舌部及び前記第2舌部の各々の外周面は、前記径方向にて外方へ膨らんだバレル形状に形成されている。
In order to solve the above problem, a piston ring according to the present invention includes a main body extending along a circumferential direction around an axis,
A first tongue that extends from one end to the other end of the main body, and is formed on the outer side in the radial direction of the main body and on one side of the axial direction along the circumferential direction. And
A second tongue portion extending from the other end of the main body portion to the one end and forming a joint portion with the first tongue portion by fitting into the fitting groove;
The outer peripheral surface of each of the first tongue portion and the second tongue portion is formed in a barrel shape that bulges outward in the radial direction.
この構成によれば、第1舌部の外周面及び第2舌部の外周面がそれぞれバレル形状に形成されているので、第1舌部の外周面及び第2舌部の外周面にそれぞれバレルセンタが存在する。このため、本体部の軸線方向にて第1舌部と第2舌部とが重なり合わない非重ね合わせ領域においても、バレルセンタが必ず存在する。これにより、非重ね合わせ領域でのシール性が第1舌部又は第2舌部のバレルセンタによって確保され、非重ね合わせ領域における燃焼ガスの燃焼室側からクランク室側への吹き抜けが抑制される。この結果として、ピストンリングの耐久性が向上し、該ピストンリングを備えるエンジンの耐久性も向上する。 According to this configuration, since the outer peripheral surface of the first tongue and the outer peripheral surface of the second tongue are each formed in a barrel shape, the outer peripheral surface of the first tongue and the outer peripheral surface of the second tongue are respectively barreled. There is a center. For this reason, a barrel center always exists even in a non-overlapping region where the first tongue and the second tongue do not overlap in the axial direction of the main body. Thereby, the sealing performance in the non-overlapping region is ensured by the barrel center of the first tongue portion or the second tongue portion, and the blow-off of the combustion gas from the combustion chamber side to the crank chamber side in the non-overlapping region is suppressed. . As a result, the durability of the piston ring is improved, and the durability of the engine including the piston ring is also improved.
幾つかの実施形態では、前記本体部の外周面は、前記径方向外方へ膨らんだバレル形状に形成され、
前記第1舌部の外周面において前記径方向最外側に位置する第1舌部バレルセンタ、前記本体部の外周面において前記径方向最外側に位置する本体部バレルセンタ、及び、前記第2舌部の外周面において前記径方向最外側に位置する第2舌部バレルセンタは、連続して延在している。
In some embodiments, the outer peripheral surface of the main body is formed in a barrel shape bulging outward in the radial direction,
A first tongue barrel center positioned on the radially outermost surface of the first tongue, a body barrel center positioned on the radially outermost surface of the body, and the second tongue The second tongue barrel center located on the outermost surface in the radial direction on the outer peripheral surface of the portion extends continuously.
この構成によれば、第1舌部バレルセンタ、本体部バレルセンタ及び第2舌部バレルセンタが連続して延在しているので、第1舌部バレルセンタと本体部バレルセンタの間、及び、第2舌部バレルセンタと本体部バレルセンタの間に切れ目がなく、良好なシール性が確保される。 According to this configuration, since the first tongue barrel center, the main body barrel center, and the second tongue barrel center continuously extend, and between the first tongue barrel center and the main body barrel center, and There is no break between the second tongue barrel center and the body barrel center, and a good sealing property is ensured.
幾つかの実施形態では、前記第1舌部バレルセンタ、前記本体部バレルセンタ及び前記第2舌部バレルセンタは、前記軸線回りにスパイラル状に延在している。
この構成によれば、第1舌部バレルセンタ、本体部バレルセンタ及び第2舌部バレルセンタがスパイラル状に延在しているので、第1舌部バレルセンタ、本体部バレルセンタ及び第2舌部バレルセンタの成形が容易である。また、バレルセンタがピストンリングの全周に渡って本体部の周方向に対して傾斜しているので、エンジン運転時、シリンダ内周面との摺動抵抗により、ピストンリングに対し全周に渡って、軸線回りに回転させる方向の分力が作用する。このため、ピストンリングがシリンダ内周面に対して回転しやすく、一定の場所で接触面圧が高くなることが防止され、ピストンリングやシリンダ内周面の偏摩耗が抑制される。
In some embodiments, the first tongue barrel center, the main body barrel center, and the second tongue barrel center extend spirally around the axis.
According to this configuration, since the first tongue barrel center, the main body barrel center, and the second tongue barrel center extend in a spiral shape, the first tongue barrel center, the main body barrel center, and the second tongue The barrel center can be easily molded. In addition, since the barrel center is inclined with respect to the circumferential direction of the main body over the entire circumference of the piston ring, the entire circumference of the piston ring is caused by the sliding resistance with the cylinder inner surface during engine operation. Thus, a component force in the direction of rotation about the axis acts. For this reason, it is easy for the piston ring to rotate with respect to the inner peripheral surface of the cylinder, the contact surface pressure is prevented from increasing at a fixed location, and uneven wear of the piston ring and the inner peripheral surface of the cylinder is suppressed.
幾つかの実施形態では、前記第1舌部バレルセンタ及び前記第2舌部バレルセンタはそれぞれ前記周方向に延び、
前記本体部バレルセンタは、前記周方向に延びる中間部と、前記第1舌部バレルセンタ及び前記第2舌部バレルセンタの各々と前記中間部との間を延びる傾斜部とを含む。
In some embodiments, the first tongue barrel center and the second tongue barrel center each extend in the circumferential direction,
The main body barrel center includes an intermediate portion extending in the circumferential direction, and an inclined portion extending between each of the first tongue barrel center and the second tongue barrel center and the intermediate portion.
この構成によれば、本体部バレルセンタが周方向に対して傾斜した傾斜部を含むので、エンジン運転時、シリンダ内周面との摺動抵抗により、ピストンリングに対し、軸線回りに回転させる方向の分力が作用する。このため、ピストンリングがシリンダ内周面に対して回転しやすく、一定の場所で接触面圧が高くなることが防止され、ピストンリングやシリンダ内周面の偏摩耗が抑制される。 According to this configuration, since the main body barrel center includes the inclined portion inclined with respect to the circumferential direction, the direction in which the piston ring is rotated around the axis line by the sliding resistance with the cylinder inner circumferential surface during engine operation. The component force of acts. For this reason, it is easy for the piston ring to rotate with respect to the inner peripheral surface of the cylinder, the contact surface pressure is prevented from increasing at a fixed location, and uneven wear of the piston ring and the inner peripheral surface of the cylinder is suppressed.
幾つかの実施形態では、前記本体部の外周面において前記軸線方向一方の側の領域と他方の側の領域がそれぞれ前記径方向外方へ膨らんだバレル形状に形成され、
前記他方の側の領域において前記径方向最外側に位置する第1本体部バレルセンタは、前記第1舌部の外周面において前記径方向最外側に位置する第1舌部バレルセンタに連なり、
前記一方の側の領域において前記径方向最外側に位置する第2本体部バレルセンタは、前記第2舌部の外周面において前記径方向最外側に位置する第2舌部バレルセンタに連なっている。
In some embodiments, a region on one side in the axial direction and a region on the other side in the outer peripheral surface of the main body are each formed in a barrel shape that bulges outward in the radial direction,
The first main body barrel center located on the radially outermost side in the region on the other side is connected to the first tongue barrel center located on the outermost radial direction on the outer peripheral surface of the first tongue,
The second main body barrel center located at the radially outermost side in the region on the one side is connected to the second tongue barrel center located at the radially outermost side on the outer peripheral surface of the second tongue. .
この構成では、本体部の外周面において軸線方向にて一方の側の領域及び他方の側の領域がそれぞれバレル形状に成形され、本体部に2条のバレルセンタ、即ち第1本体部バレルセンタ及び第2本体部バレルセンタが形成されている。第1舌部バレルセンタと第1本体部バレルセンタが相互に連なり、第2舌部バレルセンタと第2本外部バレルセンタが相互に連なっていることで、これら第1舌部バレルセンタ、第2舌部バレルセンタ、第1本体部バレルセンタ及び第2本体部バレルセンタの成形が容易である。 In this configuration, the region on one side and the region on the other side are each formed into a barrel shape in the axial direction on the outer peripheral surface of the main body portion, and the barrel portion has two barrel centers, that is, the first main body portion barrel center and A second main body barrel center is formed. The first tongue barrel center and the first body barrel center are connected to each other, and the second tongue barrel center and the second external barrel center are connected to each other. The tongue barrel center, the first main body barrel center, and the second main body barrel center can be easily molded.
また、第1舌部バレルセンタ、第2舌部バレルセンタ、第1本体部バレルセンタ及び第2本体部バレルセンタによって、ピストンリングの全周に渡って2条のバレルセンタを設けることで、より良好なシール性が確保される。
更に、2条のバレルセンタを設けることで、各バレルセンタとシリンダ内周面との間の接触面圧が低減されるとともに、シリンダ内周面に対しピストンリングの外周面が傾くことが防止され、ピストンリングやシリンダ内周面の偏摩耗を抑制することができる。
Further, by providing two barrel centers over the entire circumference of the piston ring by the first tongue barrel center, the second tongue barrel center, the first body barrel center, and the second body barrel center, Good sealing performance is ensured.
Furthermore, by providing two barrel centers, the contact surface pressure between each barrel center and the cylinder inner peripheral surface is reduced and the outer peripheral surface of the piston ring is prevented from being inclined with respect to the cylinder inner peripheral surface. Uneven wear of the piston ring and the cylinder inner peripheral surface can be suppressed.
本発明によれば、第1舌部と第2舌部の非重ね合わせ領域での燃焼ガスの吹き抜けが抑制され、耐久性が向上したガスタイト形式のエンジンのピストンリングを提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the blow-off of the combustion gas in the non-overlapping area | region of a 1st tongue part and a 2nd tongue part is suppressed, and the piston ring of the gas tight type engine which improved durability is provided.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
但し、実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention only to specific examples unless otherwise specified. Only.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係るピストンリング10が適用されたエンジン1の構成を概略的に示す断面図である。エンジン1は、例えば舶用2サイクル大型ディーゼルエンジン等である。
エンジン1は、シリンダ2と、シリンダ2内に往復動自在に配置されたピストン3と、シリンダ2の一端を覆うシリンダヘッド4とを備える。シリンダ2の一端側には、シリンダ2、ピストン3及びシリンダヘッド4によって燃焼室5が区画されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an
The
エンジン1は例えばクロスヘッド構造を有し、ピストン3の燃焼室5と反対側からはピストン棒3aが延び、ピストン棒3aはシリンダ2の他端側を貫通している。ピストン棒3aのピストン3と反対側は、図示しないけれども、クロスヘッド及び連接棒を介してクランク室内のクランク軸に連結されている。エンジン1が例えばユニフロー掃気形式の場合、シリンダヘッド4に排気ポートが設けられ、シリンダ2の他端側に図示しない掃気ポートが設けられる。
The
ピストンリング10は、ピストン3の外周部に装着されている。具体的には、ピストン3の外周部には、ピストンリング溝6が形成され、ピストンリング10はピストンリング溝6に嵌合されている。なお、ピストンリング10は、シリンダ2及びピストン3と同軸に配置され、ピストンリング10の軸線CLは、シリンダ2及びピストン3の軸線と一致している。
The
ピストンリング10は、ピストン3の径方向にてピストン3の外周面から外方に突出しており、シリンダ2の内周面(シリンダ内周面)2aと摺接する外周面を有する。従って、シリンダ内周面2aとピストン3の外周面との間の隙間は、ピストンリング10によって閉塞され、ピストンリング10によって燃焼室5の圧力を保持することができる。
The
なお、本実施形態では、ピストンリング10のほかに、3本のピストンリング60、70及び80が軸線CLに沿う方向(以下、軸線方向ともいう)に間隔を存してピストン3に装着されている。ピストンリング10は、軸線方向にて燃焼室5の最も近くに配置されている。ピストンリングの総数は4本に限定されることはなく、例えば3本であってもよい。
In this embodiment, in addition to the
図2は、ピストンリング10を概略的に示す斜視図である。図2に示したように、ピストンリング10は、本体部10a、並びに、合口部11を形成する第1舌部12及び第2舌部13を備えている。
本体部10aは、軸線CL回りの周方向(以下、単に周方向ともいう)に沿って延在している。
FIG. 2 is a perspective view schematically showing the
The
図3は、図2中の領域Aを拡大して概略的に示す斜視図である。
図3に示したように、第1舌部12は、周方向にて本体部10aの一端から延在している。第1舌部12は、ピストンリング10の内周側を形成する内周片12aと、内周片12aの軸線方向における燃焼室5側から本体部10aの径方向にて外方に突出する当接片12bと、を備えている。内周片12a及び当接片12bは、周方向と直交する断面にてL字の断面形状を有しており、周方向に延在する嵌合溝12cを形成している。嵌合溝12cは、本体部10aの径方向にて外側に位置し、且つ、軸線方向におけるクロスヘッド側(クランク室)側に位置している。
FIG. 3 is a perspective view schematically showing an enlarged region A in FIG.
As shown in FIG. 3, the
第2舌部13は、周方向にて本体部10aの他端から延在している。周方向に直交する断面にて、第2舌部13の断面形状は矩形形状に形成され、第2舌部13は、内周片12aの径方向外側の面及び当接片12bの軸線方向クランク室側の面とそれぞれ対向する2つの側面を有する。ピストンリング10がピストン3に装着された状態では、第2舌部13が嵌合溝12cに嵌合することにより、第1舌部12及び第2舌部13がガスタイト形式の合口部11を形成する。合口部11では、ピストンリング10の外周面は、第1舌部12の側面12d及び第2舌部13の側面13dによって形成されている。
The
第1舌部12の側面12dは、本体部10aの径方向にて外側に位置し、径方向外方を向いている。そして、側面12dは周方向に沿って延びており、ピストンリング10がピストン3に装着された状態では、シリンダ内周面2aと対向させられる。以下では、第1舌部12の側面12dを外周面12dとも称する。なお、第1舌部12の外周面12dは、当接片12bの側面である。
The
同様に、第2舌部13の側面13dは、本体部10aの径方向にて外側に位置し、径方向外方を向いている。そして、側面13dは周方向に沿って延びており、ピストンリング10がピストン3に装着された状態では、シリンダ内周面2aと対向させられる。以下では、第2舌部13の側面13dを外周面13dとも称する。
Similarly, the
第1舌部12の嵌合溝12cに第2舌部13が嵌合した状態では、本体部10aの一端側の端面10bと第2舌部13の先端面13f、及び、第1舌部12の先端面12fと本体部10aの他端側の端面10cとが、それぞれ隙間を存して対向する。これらの隙間によって、ピストンリング10が燃焼室5の燃焼ガスの熱によって膨張し、ピストンリング10が周方向に伸びたとしても、該周方向の伸びを吸収することができる。
In a state where the
このような隙間を本体部10aの端面10bと第2舌部13の先端面13fとの間に設けたことで、合口部11には、第1舌部12と第2舌部13が軸線方向に重なり合わない非重ね合わせ領域S1が第1舌部12の根元近傍に存在する。同様に、隙間を第1舌部12の先端面12fと本体部10aの端面10cとの間に設けたことで、合口部11には、第1舌部12と第2舌部13が軸線方向に重なり合わない非重ね合わせ領域S2が第2舌部13の根元近傍に存在する。一方、合口部11には、2つの非重ね合わせ領域S1,S2の間に、第1舌部12と第2舌部13が軸線方向にて重なり合う重ね合わせ領域S3が存在する。
By providing such a gap between the
図4(A)は、図3のA−A断面をシリンダ内周面2aとともに示す図である。図4(B)は、図3のB−B断面をシリンダ内周面2aとともに示す図である。図5は、ピストンリング10の外周面を展開して概略的に示す図である。
図4(A)及び図4(B)に示したように、ピストンリング10の第1舌部12の外周面12d、第2舌部13の外周面13d、及び、本体部10aの外周面10dは、径方向にて外方へ膨らんだバレル形状にそれぞれ形成されている。従って、第1舌部12の外周面12dには、軸線方向にて中間に、径方向にて最も外側に位置する第1舌部バレルセンタBC1が形成され、第2舌部13の外周面13dには、軸線方向にて中間に、径方向にて最も外側に位置する第2舌部バレルセンタBC2が形成され、本体部10aの外周面10dには、軸線方向にて中間に、径方向にて最も外側に位置する本体部バレルセンタBC3が形成されている。
FIG. 4A is a view showing the AA cross section of FIG. 3 together with the cylinder inner
As shown in FIGS. 4A and 4B, the outer
図5に示したように、第1舌部バレルセンタBC1及び第2舌部バレルセンタBC2は、それぞれ周方向に沿って延びている。一方、本体部バレルセンタBC3は、中間部BC31、第1舌部12側の傾斜部BC32、及び、第2舌部13側の傾斜部BC33によって構成され、中間部BC31は、周方向に沿って延びている。傾斜部BC32は、周方向に対し傾斜して延びており、第1舌部バレルセンタBC1と中間部BC31との間を延びている。傾斜部BC33は、周方向に対し傾斜して延びており、第2舌部バレルセンタBC2と中間部BC31との間を延びている。
従って、第1舌部バレルセンタBC1、本体部バレルセンタBC3及び第2舌部バレルセンタBC2は連続して延在しており、ピストンリング10の外周面に全周に渡って延在する一つのバレルセンタBCを形成している。
As shown in FIG. 5, the first tongue barrel center BC1 and the second tongue barrel center BC2 each extend along the circumferential direction. On the other hand, the main body barrel center BC3 is configured by an intermediate part BC31, an inclined part BC32 on the
Accordingly, the first tongue barrel center BC1, the main body barrel center BC3, and the second tongue barrel center BC2 extend continuously, and are extended to the outer peripheral surface of the
上述した構成によれば、第1舌部12の外周面12d及び第2舌部13の外周面13dがそれぞれバレル形状に形成されているので、第1舌部12の外周面12d及び第2舌部の外周面13dに第1舌部バレルセンタBC1及び第2舌部バレルセンタBC2がそれぞれ存在する。
このため、軸線方向にて第1舌部12と第2舌部13とが重なり合う重ね合わせ領域S3(図3参照)では、軸線方向に離間して2条のバレルセンタ、即ち第1舌部バレルセンタBC1と第2舌部バレルセンタBC2が存在し、優れたシール性が確保される。
According to the above-described configuration, the outer
Therefore, in the overlapping region S3 (see FIG. 3) where the
また、軸線方向にて第1舌部12と第2舌部13とが重なり合わない非重ね合わせ領域S1,S2においても、第1舌部バレルセンタBC1又は第2舌部バレルセンタBC2が存在する。このため、2つの非重ね合わせ領域S1,S2でのシール性が第1舌部バレルセンタBC1及び第2舌部バレルセンタBC2によってそれぞれ確保され、非重ね合わせ領域S1,S2(図3参照)における燃焼ガスの燃焼室5側からクランク室側への吹き抜けが抑制される。この結果として、ピストンリング10の耐久性が向上し、該ピストンリング10を備えるエンジン1の耐久性も向上する。
The first tongue barrel center BC1 or the second tongue barrel center BC2 also exists in the non-overlapping regions S1, S2 where the
また、上述した構成によれば、第1舌部バレルセンタBC1、本体部バレルセンタBC3及び第2舌部バレルセンタBC2が連続して延在しているので、第1舌部バレルセンタBC1と本体部バレルセンタBC3の間、及び、第2舌部バレルセンタBC2と本体部バレルセンタBC3の間に切れ目がなく、良好なシール性が確保される。 Further, according to the above-described configuration, the first tongue barrel center BC1, the main body barrel center BC3, and the second tongue barrel center BC2 extend continuously, so the first tongue barrel center BC1 and the main body There is no break between the part barrel center BC3 and between the second tongue barrel center BC2 and the main body barrel center BC3, and good sealing performance is ensured.
更に、上述した構成によれば、本体部バレルセンタBC3が周方向に対して傾斜した傾斜部BC32,BC33を含んでいるので、エンジン1の運転時、シリンダ内周面2aとの摺動抵抗により、ピストンリング10に対し周方向に回転させる方向の分力が作用する。このため、ピストンリング10がシリンダ内周面2aに対して回転しやすく、一定の場所で接触面圧が高くなることが防止され、ピストンリング10やシリンダ内周面2aの偏摩耗が抑制される。
Furthermore, according to the above-described configuration, the main body barrel center BC3 includes the inclined parts BC32 and BC33 inclined with respect to the circumferential direction. Therefore, during the operation of the
また、本実施形態では、好ましい態様として、図4(A)に示したように、第1舌部バレルセンタBC1が、第1舌部12の外周面12d、即ち当接片12bの側面において、第1舌部12の外周面12dの軸線方向中央(厚さ方向中央)よりも第2舌部13側に偏って位置し、第2舌部バレルセンタBC2が、第2舌部13の外周面13dにおいて、第2舌部13の外周面13dの軸線方向中央(厚さ方向中央)よりも第1舌部12側に偏って位置している。
In the present embodiment, as a preferred mode, as shown in FIG. 4A, the first tongue barrel center BC1 is arranged on the outer
この構成では、第1舌部バレルセンタBC1が、軸線方向にて第1舌部12の中央よりも第2舌部13側に偏って位置していることで、第1舌部12の外周面12dとシリンダ内周面2aとの径方向隙間を、軸線方向にて燃焼室5側で大きくすることができる。つまり、軸線方向にて燃焼室5側に位置する第1舌部12のエッジ部12gとシリンダ内周面2aとの径方向隙間δ1を、軸線方向にてクランク室側に位置する第1舌部12のエッジ部12hとシリンダ内周面2aとの径方向隙間よりも相対的に大きくすることができる。
In this configuration, the first tongue barrel center BC1 is located on the
同様に、第2舌部バレルセンタBC2が、軸線方向にて第2舌部13の中央よりも第1舌部12側に偏って位置していることで、第2舌部13の外周面13dとシリンダ内周面2aとの径方向隙間を、軸線方向にてクランク室側で大きくすることができる。つまり、軸線方向にてクランク室側に位置する第2舌部13のエッジ部13gとシリンダ内周面2aとの径方向隙間δ2を、軸線方向にて燃焼室5側に位置する第2舌部13のエッジ部13hとシリンダ内周面2aとの径方向隙間よりも相対的に大きくすることができる。
Similarly, the outer
ピストンリング10は、ピストンリング溝6に対して軸線方向に隙間(遊び)をもって嵌合しているため、エンジン1の運転中、ピストン3が上死点に向かって移動しているとき、ピストンリング10は、摺動抵抗により径方向外側が径方向内側よりも遅れるように変形する。このような変形により、第1舌部12の外周面12dがシリンダ内周面2aに対して傾いたとしても、上述した構成によれば、径方向隙間δ1の存在により、第1舌部12のエッジ部12gがシリンダ内周面2aに対し片当たりするのが防止される。
Since the
同様に、エンジン1の運転時、ピストン3が下死点に向かって移動しているとき、ピストンリング10は、摺動抵抗により径方向外側が径方向内側よりも遅れるよう変形する。このような変形により、第2舌部13の外周面13dがシリンダ内周面2aに対して傾いたとしても、上述した構成によれば、径方向隙間δ2の存在により、第2舌部13のエッジ部13gがシリンダ内周面2aに対し片当たりするのが防止される。
このように第1舌部12のエッジ部12g及び第2舌部13のエッジ部13gの片当たりが防止される結果として、ピストンリング10やシリンダ内周面2aの偏摩耗が抑制され、ピストンリング10の耐久性が更に向上する。
Similarly, when the
As a result of preventing the
一方、本実施形態では、好ましい態様として、図4(B)に示したように、中間部BC31は、本体部10aの外周面10dにおいて、本体部10aの外周面10dの軸線方向中央(厚さ方向中央)に位置している。中間部BC31を中央に設けることで、本体部10aの外周面10dとシリンダ内周面2aとの径方向隙間を、軸線方向両側で大きくすることができる。つまり、軸線方向にて燃焼室5側に位置する本体部10aのエッジ部10gとシリンダ内周面2aとの径方向隙間δ3を大きくすることができ、軸線方向にてクランク室側に位置する本体部10aのエッジ部10hとシリンダ内周面2aとの径方向隙間δ4を大きくすることができる。
On the other hand, in the present embodiment, as a preferred mode, as shown in FIG. 4B, the intermediate portion BC31 is the center (thickness in the axial direction) of the outer
このため、ピストン3の往復動により本体部10aの外周面10dがシリンダ内周面2aに対し傾斜しても、エッジ部10g,10hの片当たりを防止することができる。エッジ部10g,10hの片当たりが防止される結果としても、ピストンリング10やシリンダ内周面2aの偏摩耗が抑制され、ピストンリング10の耐久性が更に向上する。
For this reason, even if the outer
(第2実施形態)
以下、本発明の第2実施形態に係るエンジンのピストンリング20について説明する。なお、以下の実施形態の説明では、先に説明した実施形態と同一又は類似の構成には、同一の名称又は符号を付して、説明を省略又は簡略化する。
図6は、ピストンリング20の外周面を展開して概略的に示す図である。図7は、ピストンリング20の図4(A)に相当する図である。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the
FIG. 6 is a diagram schematically showing the outer peripheral surface of the
図6及び図7に示すように、ピストンリング20は、第1舌部バレルセンタBC1、本体部バレルセンタBC3、及び、第2舌部バレルセンタBC2が、軸線CLの回りにスパイラル状に連続して延在している点において、第1実施形態に係るピストンリング10と異なっている。図6に示した展開図では、第1舌部バレルセンタBC1、本体部バレルセンタBC3、及び、第2舌部バレルセンタBC2によって構成されるバレルセンタBCは直線状に延びており、第1舌部バレルセンタBC1、本体部バレルセンタBC3、及び、第2舌部バレルセンタBC2は、それぞれ周方向に対し所定の傾斜角度θにて傾斜している。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
この構成によれば、バレルセンタBCがピストンリング20の全周に渡って周方向に対し傾斜しているので、エンジン1の運転時、ピストンリング20に対し全周に渡って、周方向に回転させる方向の分力が作用する。このため、ピストンリング20がシリンダ内周面2aに対して回転しやすく、一定の場所で接触面圧が高くなることが防止され、ピストンリング20やシリンダ内周面2aの偏摩耗が抑制される。
According to this configuration, since the barrel center BC is inclined with respect to the circumferential direction over the entire circumference of the
また、この構成によれば、第1舌部バレルセンタBC1、本体部バレルセンタBC3及び第2舌部バレルセンタBC2がスパイラル状に延在しているので、第1舌部バレルセンタBC1、本体部バレルセンタBC3及び第2舌部バレルセンタBC2の成形が容易である。 Further, according to this configuration, the first tongue barrel center BC1, the main body barrel center BC3, and the second tongue barrel center BC2 extend in a spiral shape, so that the first tongue barrel center BC1, The barrel center BC3 and the second tongue barrel center BC2 can be easily molded.
(第3実施形態)
以下、本発明の第3実施形態に係るエンジンのピストンリング30について説明する。
図8は、ピストンリング30の外周面を展開して概略的に示す図である。図9(A)及び(B)は、ピストンリング30の図4(A)及び(B)にそれぞれ相当する図である。
(Third embodiment)
Hereinafter, the
FIG. 8 is a diagram schematically showing the outer peripheral surface of the
図8及び図9(A),(B)に示したように、ピストンリング30は、本体部10aの外周面10dにおいて軸線方向にて燃焼室5側の領域10d1とクランク室側の領域10d2がそれぞれ径方向にて外方へ膨らんだバレル形状に形成され、領域10d1において径方向にて最外側に位置する第1本体部バレルセンタBC5は第1舌部バレルセンタBC1に連なり、領域10d2において径方向にて最外側に位置する第2本体部バレルセンタBC6は、第2舌部バレルセンタBC2に連なっている点において、第1実施形態のピストンリング10と異なっている。
As shown in FIGS. 8 and 9A and 9B, the
この構成では、本体部10aに2条のバレルセンタ、即ち第1本体部バレルセンタBC5及び第2本体部バレルセンタBC6が形成され、第1舌部バレルセンタBC1と第1本体部バレルセンタBC5が相互に連なり、第2舌部バレルセンタBC2と第2本体部バレルセンタBC6が相互に連なっていることで、これら第1舌部バレルセンタBC1、第2舌部バレルセンタBC2、第1本体部バレルセンタBC5及び第2本体部バレルセンタBC6の成形が容易である。
In this configuration, two barrel centers, that is, a first main body barrel center BC5 and a second main body barrel center BC6 are formed in the
また、第1舌部バレルセンタBC1と第1本体部バレルセンタBC5が一つのバレルセンタBCを形成し、第2舌部バレルセンタBC2と第2本体部バレルセンタBC6が一つのバレルセンタBCを形成することにより、ピストンリング30の全周に渡って2条のバレルセンタBCを設けることで、より良好なシール性が確保される。
更に、2条のバレルセンタBCを設けることで、各バレルセンタBCとシリンダ内周面2aとの間の接触面圧が低減されるとともに、シリンダ内周面2aに対しピストンリング30の外周面が傾くことが防止され、ピストンリング30やシリンダ内周面2aの偏摩耗を抑制することができる。
The first tongue barrel center BC1 and the first body barrel center BC5 form one barrel center BC, and the second tongue barrel center BC2 and the second body barrel center BC6 form one barrel center BC. Thus, by providing two barrel centers BC over the entire circumference of the
Further, by providing two barrel centers BC, the contact surface pressure between each barrel center BC and the cylinder inner
本発明は上述した第1乃至第3実施形態に限定されることはなく、これら実施形態に変形を加えた形態や、これら実施形態を組み合わせた形態も含む。
例えば、第1乃至第3実施形態において、本体部10aの外周面をバレル形状に形成せず、周方向に直交する断面でみて平坦に形成してもよい。つまり、少なくとも第1舌部12の外周面12d及び第2舌部13の外周面13dがそれぞれバレル形状に形成されていればよい。
The present invention is not limited to the above-described first to third embodiments, and includes forms obtained by modifying these embodiments and combinations of these embodiments.
For example, in the first to third embodiments, the outer peripheral surface of the
また、第1実施形態では、中間部BC31の軸線方向での位置を、第1舌部バレルセンタBC1又は第2舌部バレルセンタBC2に一致させ、傾斜部BC32又は傾斜部BC33を省略してもよい。
更に、第3実施形態では、第1本体部バレルセンタBC5及び第2本体部バレルセンタBC6のうち一方を省略してもよい。
最後に、本発明に係るエンジンのピストンリングは、舶用2サイクル大型ディーゼルエンジンに好適であるが、他のエンジンに適用してもよいのは勿論である。
In the first embodiment, the position of the intermediate portion BC31 in the axial direction is matched with the first tongue barrel center BC1 or the second tongue barrel center BC2, and the inclined portion BC32 or the inclined portion BC33 is omitted. Good.
Furthermore, in the third embodiment, one of the first main body barrel center BC5 and the second main body barrel center BC6 may be omitted.
Finally, the piston ring of the engine according to the present invention is suitable for a marine two-cycle large diesel engine, but it goes without saying that it may be applied to other engines.
1 エンジン
2 シリンダ
2a シリンダ内周面
3 ピストン
3a ピストン棒
4 シリンダヘッド
5 燃焼室
6 ピストンリング溝
10,20,30 ピストンリング
10a 本体部
10b 端面
10c 端面
10d 外周面
11 合口部
12 第1舌部
12a 内周片
12b 当接片
12c 嵌合溝
12d 外周面
12f 先端面
12g,12h エッジ部
13 第2舌部
13d 外周面
13f 先端面
13g,13h エッジ部
BC バレルセンタ
BC1 第1舌部バレルセンタ
BC2 第2舌部バレルセンタ
BC3 本体部バレルセンタ
BC31 中間部
BC32,BC33 傾斜部
BC5 第1本体部バレルセンタ
BC6 第2本体部バレルセンタ
S1,S2 非重ね合わせ領域
S3 重ね合わせ領域
δ1,δ2,δ3,δ4 隙間
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記本体部の一端から他端に延在し、前記本体部の径方向外側であって、前記軸線方向の一方側に前記周方向に沿って延在する嵌合溝が形成された第1舌部と、
前記本体部の前記他端から前記一端に延在し、前記嵌合溝に嵌合することにより前記第1舌部と共に合口部を形成する第2舌部とを備え、
前記第1舌部及び前記第2舌部の各々の外周面は、前記径方向にて外方へ膨らんだバレル形状に形成され、
前記第1舌部の外周面には、径方向最外側に位置する第1舌部バレルセンタが前記第1舌部のエッジ部から離間して形成され、
前記第2舌部の外周面には、径方向最外側に位置する第2舌部バレルセンタが前記第2舌部のエッジ部から離間して形成されていることを特徴とするピストンリング。
A main body extending along the circumferential direction around the axis;
A first tongue that extends from one end to the other end of the main body, and is formed on the outer side in the radial direction of the main body and on one side of the axial direction along the circumferential direction. And
A second tongue portion extending from the other end of the main body portion to the one end and forming a joint portion with the first tongue portion by fitting into the fitting groove;
Each outer peripheral surface of the first tongue and the second tongue is formed in a barrel shape that bulges outward in the radial direction,
On the outer peripheral surface of the first tongue, a first tongue barrel center located at the radially outermost side is formed away from the edge of the first tongue ,
A piston ring, wherein a second tongue barrel center located radially outermost is formed on the outer peripheral surface of the second tongue so as to be separated from an edge of the second tongue .
前記第2舌部バレルセンタは、前記軸線方向にて前記第2舌部の外周面の中間に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のピストンリング。 The first tongue barrel center is formed in the middle of the outer peripheral surface of the first tongue in the axial direction,
2. The piston ring according to claim 1, wherein the second tongue barrel center is formed in the middle of the outer peripheral surface of the second tongue in the axial direction.
前記第2舌部バレルセンタは、前記第2舌部の外周面の軸線方向中央よりも前記第1舌部側に偏って位置するように形成されていることを特徴とする請求項1に記載のピストンリング。 The first tongue barrel center is formed so as to be located on the second tongue side more than the axial center of the outer peripheral surface of the first tongue,
The said 2nd tongue part barrel center is formed so that it may be located in the 1st tongue part side rather than the axial direction center of the outer peripheral surface of the said 2nd tongue part, and is located. Piston ring.
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