JP6194808B2 - Piston and internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、ピストンおよび内燃機関に関し、特に、外周面にピストンリングを装着するためのリング溝が形成されたピストンと、そのピストンを備える内燃機関とに関する。   The present invention relates to a piston and an internal combustion engine, and more particularly, to a piston in which a ring groove for mounting a piston ring is formed on an outer peripheral surface, and an internal combustion engine including the piston.

従来のピストンに関し、特開2008−14214号公報(特許文献1)には、燃焼室圧力およびクランクケース圧力によりピストンリングの内周面と外周面とに作用する力を打ち消し合わせ、ピストンリングの張力を所定の値に保つ構成が開示されている。特開2004−339976号公報(特許文献2)には、ピストンの内部のオイル通路に供給されるオイルの圧力に基づいて、ピストンリングの張力を調整する構成が開示されている。   Regarding a conventional piston, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-14214 (Patent Document 1) discloses that the force acting on the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the piston ring is canceled out by the combustion chamber pressure and the crankcase pressure. A configuration for keeping the value at a predetermined value is disclosed. Japanese Patent Laying-Open No. 2004-339976 (Patent Document 2) discloses a configuration in which the tension of a piston ring is adjusted based on the pressure of oil supplied to an oil passage inside the piston.

特開2008−14214号公報JP 2008-14214 A 特開2004−339976号公報JP 2004-339976 A

特許文献2に記載の装置では、ピストンの内部からピストンの外周に向かってピストンリングを押圧する手段が油圧システムであるため、油圧を制御する弁と油圧経路とが必要になり、複雑な構造となる問題があった。   In the apparatus described in Patent Document 2, since the means for pressing the piston ring from the inside of the piston toward the outer periphery of the piston is a hydraulic system, a valve and a hydraulic path for controlling the hydraulic pressure are required, There was a problem.

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、簡単な構造でピストンリングの張力を調整できるピストンを提供することである。また本発明の他の目的は、上記のピストンを備えている内燃機関を提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems, and a main object thereof is to provide a piston capable of adjusting the tension of the piston ring with a simple structure. Another object of the present invention is to provide an internal combustion engine including the above-described piston.

本発明に係るピストンは、円筒状の外周面を備えるピストンである。ピストンの外周面には、周方向に延びるリング溝が形成されている。ピストンの内部には、中空空間が形成されている。中空空間内の気圧は、周期的に増減を繰り返す。ピストンは、リング溝と中空空間とに亘って配置された可動部材をさらに備えている。可動部材は、中空空間内の気圧が増加するときリング溝へ向かう方向に移動する。   The piston according to the present invention is a piston having a cylindrical outer peripheral surface. A ring groove extending in the circumferential direction is formed on the outer peripheral surface of the piston. A hollow space is formed inside the piston. The atmospheric pressure in the hollow space repeatedly increases and decreases periodically. The piston further includes a movable member disposed across the ring groove and the hollow space. The movable member moves in the direction toward the ring groove when the atmospheric pressure in the hollow space increases.

上記ピストンにおいて好ましくは、可動部材を中空空間へ向かう方向に付勢する付勢部材を備えている。   Preferably, the piston includes a biasing member that biases the movable member in a direction toward the hollow space.

上記ピストンにおいて好ましくは、可動部材は、中空空間へ向かう方向に移動して、リング溝と中空空間との連通を遮断する。   Preferably, in the piston, the movable member moves in a direction toward the hollow space and blocks communication between the ring groove and the hollow space.

上記ピストンにおいて好ましくは、可動部材は、リング溝内に配置された溝側端部と、溝側端部に向けて広がるテーパ面とを有している。   Preferably, in the piston, the movable member has a groove-side end portion disposed in the ring groove and a tapered surface extending toward the groove-side end portion.

上記ピストンにおいて好ましくは、可動部材は、中空空間内の気圧の変動を受けて中空空間の内壁面を摺動する受圧部を有している。   Preferably, in the above piston, the movable member has a pressure receiving portion that slides on the inner wall surface of the hollow space in response to a change in atmospheric pressure in the hollow space.

上記ピストンにおいて好ましくは、受圧部は、その周縁に、弾性変形可能な弾性部を有している。   Preferably, in the piston, the pressure receiving portion has an elastic portion that can be elastically deformed at a peripheral edge thereof.

上記ピストンにおいて好ましくは、リング溝内には、ピストンリングが装着されている。可動部材は、中空空間内の気圧が増加するとき、ピストンリングの内周面を径方向外側へ向けて押圧する。ピストンリングは、セカンドリングであってもよい。   In the piston, a piston ring is preferably installed in the ring groove. When the atmospheric pressure in the hollow space increases, the movable member presses the inner peripheral surface of the piston ring toward the radially outer side. The piston ring may be a second ring.

本発明に係る内燃機関は、シリンダと、シリンダ内を往復運動する、上記のいずれかの局面のピストンと、ピストンの往復運動を回転運動に変換するクランクシャフトと、クランクシャフトを収容するクランクケースとを備えている。ピストンの内部に形成された中空空間は、クランクケースの内部空間と連通している。   An internal combustion engine according to the present invention includes a cylinder, a piston in any one of the above aspects that reciprocates in the cylinder, a crankshaft that converts the reciprocating motion of the piston into rotational motion, and a crankcase that houses the crankshaft. It has. The hollow space formed inside the piston communicates with the internal space of the crankcase.

本発明のピストンによると、簡単な構造でピストンリングの張力を調整することができる。   According to the piston of the present invention, the tension of the piston ring can be adjusted with a simple structure.

ピストンが下死点の位置にあるときの内燃機関の模式図である。It is a schematic diagram of an internal combustion engine when a piston exists in the position of a bottom dead center. ピストンが上死点の位置にあるときの内燃機関の模式図である。It is a schematic diagram of an internal combustion engine when a piston exists in the position of a top dead center. ピストンおよびピストンリングの断面図である。It is sectional drawing of a piston and a piston ring. ピストンリングの斜視図である。It is a perspective view of a piston ring. ピストン内部に配置された可動部材の断面図である。It is sectional drawing of the movable member arrange | positioned inside a piston. 可動部材がリング溝側へ移動した状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which the movable member moved to the ring groove side. クランクケース内の気圧の脈動を示すグラフである。It is a graph which shows the pulsation of the pressure in a crankcase. ピストンが上死点付近の位置にあるときの、シリンダとピストンリングとの相対位置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the relative position of a cylinder and a piston ring when a piston exists in the position of the top dead center vicinity. ピストンが下死点付近で下方へ移動するときの、シリンダとピストンリングとの相対位置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the relative position of a cylinder and a piston ring when a piston moves below in the vicinity of a bottom dead center.

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の実施の形態において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

図1は、ピストン10が下死点の位置にあるときの内燃機関1の模式図である。本実施の形態における内燃機関は、たとえばディーゼルエンジンであって、クランクケース2およびシリンダ3を一体化したシリンダブロックを備えている。シリンダ3は、円筒状の内周面4を有している。シリンダ3は、その内部に形成されたシリンダボア内に、ピストン10を収容している。内周面4は、シリンダボアの内壁面の一部を形成している。   FIG. 1 is a schematic diagram of the internal combustion engine 1 when the piston 10 is at the bottom dead center position. The internal combustion engine in the present embodiment is, for example, a diesel engine, and includes a cylinder block in which a crankcase 2 and a cylinder 3 are integrated. The cylinder 3 has a cylindrical inner peripheral surface 4. The cylinder 3 houses a piston 10 in a cylinder bore formed therein. The inner peripheral surface 4 forms a part of the inner wall surface of the cylinder bore.

ピストン10は、シリンダ3の内部を、円筒状のシリンダ3の軸方向(図1中の上下方向)に往復移動可能に設けられている。ピストン10は、アルミニウムまたは鉄系材料などの、金属材料により形成されている。   The piston 10 is provided so as to reciprocate in the cylinder 3 in the axial direction (vertical direction in FIG. 1) of the cylindrical cylinder 3. The piston 10 is made of a metal material such as aluminum or an iron-based material.

ピストン10の上側には、3つのピストンリングが設けられている。ピストンリングは、トップリング11、セカンドリング12、およびオイルリング13を含んで構成されている。ピストンリングは、ピストン10とシリンダ3の内周面4との隙間をシールしてガスの漏れを防止するとともに、シリンダ3の内周面に付着しているオイルの余剰分をクランクケース2側へ掻き落とす機能を有している。トップリング11は、主にガスの漏れを防止するためのものであり、オイルリング13は、主にオイルを掻き落とすためのものである。セカンドリング12は、トップリング11のガスシール機能を補助するとともに、オイルリング13のオイル掻き落とし機能を補助するために、設けられている。   Three piston rings are provided on the upper side of the piston 10. The piston ring includes a top ring 11, a second ring 12, and an oil ring 13. The piston ring seals the gap between the piston 10 and the inner peripheral surface 4 of the cylinder 3 to prevent gas leakage, and the excess oil adhering to the inner peripheral surface of the cylinder 3 is transferred to the crankcase 2 side. Has a function to scrape off. The top ring 11 is mainly for preventing gas leakage, and the oil ring 13 is mainly for scraping off the oil. The second ring 12 is provided to assist the gas seal function of the top ring 11 and to assist the oil scraping function of the oil ring 13.

クランクケース2内には、ピストン10の往復運動を回転運動に変換する、クランクシャフト20が収容されている。クランクシャフト20とピストン10とは、コネクティングロッド22を介して、接続されている。クランクシャフト20とコネクティングロッド22とは、クランクピン23により連結されている。ピストン10とコネクティングロッド22とは、ピストンピン24により連結されている。クランクシャフト20には、カウンタウェイト21が取り付けられている。カウンタウェイト21は、ピストン10およびコネクティングロッド22の運動により生じる慣性力を軽減するために、設けられている。   A crankshaft 20 that converts the reciprocating motion of the piston 10 into a rotational motion is accommodated in the crankcase 2. The crankshaft 20 and the piston 10 are connected via a connecting rod 22. The crankshaft 20 and the connecting rod 22 are connected by a crankpin 23. The piston 10 and the connecting rod 22 are connected by a piston pin 24. A counterweight 21 is attached to the crankshaft 20. The counterweight 21 is provided in order to reduce the inertia force generated by the movement of the piston 10 and the connecting rod 22.

図2は、ピストン10が上死点の位置にあるときの内燃機関1の模式図である。シリンダブロックの内部空間のうち、ピストン10よりもクランクケース2側の空間の容積は、ピストン10の往復運動に伴って変化する。図1に示す、ピストン10が下死点の位置にあるとき、ピストン10よりもクランクケース2側の空間の容積は最も小さくなっている。ピストン10が下死点から上死点へ向けて上昇するに従って当該空間の容積が増加し、図2に示すピストン10が上死点の位置にあるとき最大になっている。   FIG. 2 is a schematic diagram of the internal combustion engine 1 when the piston 10 is at the top dead center position. Of the internal space of the cylinder block, the volume of the space closer to the crankcase 2 than the piston 10 changes as the piston 10 reciprocates. When the piston 10 shown in FIG. 1 is at the bottom dead center position, the volume of the space on the crankcase 2 side than the piston 10 is the smallest. The volume of the space increases as the piston 10 rises from the bottom dead center toward the top dead center, and is maximized when the piston 10 shown in FIG. 2 is at the top dead center position.

ピストン10の往復運動に伴って、ピストン10よりもクランクケース2側の空間の内部の気圧が変化している。図1に示すピストン10が下死点の位置にあるとき、クランクケース2の内圧は最大になっている。図2に示すピストン10が上死点の位置にあるとき、クランクケース2の内圧は最小になっている。ピストン10がシリンダ3内で往復運動を繰り返すことにより、クランクケース2内の圧力も変化を繰り返す。クランクケース2の内圧は、ピストン10の往復運動に従って、脈動している。   As the piston 10 reciprocates, the pressure inside the space on the crankcase 2 side of the piston 10 changes. When the piston 10 shown in FIG. 1 is at the bottom dead center position, the internal pressure of the crankcase 2 is maximum. When the piston 10 shown in FIG. 2 is at the top dead center position, the internal pressure of the crankcase 2 is minimized. As the piston 10 repeats reciprocating motion in the cylinder 3, the pressure in the crankcase 2 also changes repeatedly. The internal pressure of the crankcase 2 pulsates as the piston 10 reciprocates.

図3は、ピストン10およびピストンリングの断面図である。図1および図2に示すピストン10は、ピストン10の頂面を構成するピストンクラウン31と、円筒状の外周面32とを有している。図3ではピストンクラウン31は平坦な形状に図示されているが、ピストンクラウン31の中心部が一部窪んで燃焼室が形成されていてもよい。   FIG. 3 is a cross-sectional view of the piston 10 and the piston ring. The piston 10 shown in FIGS. 1 and 2 has a piston crown 31 that constitutes the top surface of the piston 10 and a cylindrical outer peripheral surface 32. Although the piston crown 31 is shown in a flat shape in FIG. 3, the central portion of the piston crown 31 may be partially recessed to form a combustion chamber.

ピストン10の外周面32には、ピストンクラウン31に近い側から順に、3つのリング溝33,34,35が形成されている。リング溝33,34,35は、それぞれ、円筒状の外周面32の周方向に延びている。リング溝33内には、トップリング11が装着されている。リング溝34内には、セカンドリング12が装着されている。リング溝35内には、オイルリング13が装着されている。   Three ring grooves 33, 34 and 35 are formed on the outer peripheral surface 32 of the piston 10 in order from the side closer to the piston crown 31. Each of the ring grooves 33, 34, and 35 extends in the circumferential direction of the cylindrical outer peripheral surface 32. A top ring 11 is mounted in the ring groove 33. The second ring 12 is mounted in the ring groove 34. An oil ring 13 is mounted in the ring groove 35.

ピストン10の内部には、中空空間36が形成されている。ピストン10の内部に形成された中空空間36は、図1,2に示すクランクケース2の内部空間と連通している。上述した通り、クランクケース2の内部空間の気圧は、ピストン10の往復運動に伴って変動する。そのため、ピストン10の内部の中空空間36内の気圧もまた、ピストン10の往復運動に伴って、周期的に増減を繰り返すことになる。   A hollow space 36 is formed inside the piston 10. The hollow space 36 formed in the piston 10 communicates with the internal space of the crankcase 2 shown in FIGS. As described above, the air pressure in the internal space of the crankcase 2 varies as the piston 10 reciprocates. Therefore, the air pressure in the hollow space 36 inside the piston 10 also periodically increases and decreases as the piston 10 reciprocates.

中空空間36の一部に、筒状空間37が形成されている。筒状空間37は、セカンドリング12が装着されているリング溝34に対して径方向内側に、配置されている。ピストン10はさらに、可動部材50を備えている。可動部材50は、リング溝34と、中空空間36の一部を構成する筒状空間37とに亘って、配置されている。   A cylindrical space 37 is formed in a part of the hollow space 36. The cylindrical space 37 is disposed radially inward with respect to the ring groove 34 in which the second ring 12 is mounted. The piston 10 further includes a movable member 50. The movable member 50 is disposed across the ring groove 34 and the cylindrical space 37 constituting a part of the hollow space 36.

図4は、ピストンリングの一例の、セカンドリング12の斜視図である。セカンドリング12には、図4に示すように、円形の一部が切れた合口隙間12aが形成されている。セカンドリング12は、C字形状の外形を有している。セカンドリング12には、径方向外側へ向かう張力が作用している。セカンドリング12には、図1,2に示すシリンダ3の内周面4に押し付けられる向きの張力が作用している。この張力の作用によって、セカンドリング12は、シリンダ3の内周面4に密着している。セカンドリング12は、最適な張力で径方向外側へ広がる特性を有するように、その形状が規定されている。   FIG. 4 is a perspective view of the second ring 12 as an example of the piston ring. As shown in FIG. 4, the second ring 12 is formed with a joint gap 12 a in which a part of a circle is cut. The second ring 12 has a C-shaped outer shape. The second ring 12 is subjected to a tension toward the radially outer side. The second ring 12 is subjected to tension in a direction to be pressed against the inner peripheral surface 4 of the cylinder 3 shown in FIGS. Due to the action of this tension, the second ring 12 is in close contact with the inner peripheral surface 4 of the cylinder 3. The shape of the second ring 12 is defined so as to have a characteristic of spreading outward in the radial direction with an optimum tension.

図5は、ピストン10の内部に配置された可動部材50の断面図である。図5には、図1,2を参照して説明したセカンドリング12の装着されたリング溝34、および、図3を参照して説明した筒状空間37が図示されている。可動部材50は、リング溝34と筒状空間37とに亘って配置されている。可動部材50は、リング溝34側に設けられた押圧部51と、筒状空間37内に配置された受圧部61と、押圧部51および受圧部61を連結するシャフト部56とを有している。   FIG. 5 is a cross-sectional view of the movable member 50 disposed inside the piston 10. FIG. 5 shows the ring groove 34 in which the second ring 12 described with reference to FIGS. 1 and 2 is mounted, and the cylindrical space 37 described with reference to FIG. The movable member 50 is disposed across the ring groove 34 and the cylindrical space 37. The movable member 50 includes a pressing portion 51 provided on the ring groove 34 side, a pressure receiving portion 61 disposed in the cylindrical space 37, and a shaft portion 56 that connects the pressing portion 51 and the pressure receiving portion 61. Yes.

押圧部51は、リング溝34内に配置された溝側端部53を有している。溝側端部53は、可動部材50の、径方向外側(図5中の左側)の端面を形成している。溝側端部53は、セカンドリング12の内周面12sに対向している。溝側端部53は、セカンドリング12を径方向外側へ向けて押圧する、押圧面としての機能を有している。受圧部61は、筒状空間37内に配置された空間側端部63を含んでいる。空間側端部63は、可動部材50の、径方向内側(図5中の右側)の端面を形成している。空間側端部63は、可動部材50の、セカンドリング12から離れる側の端部である。空間側端部63は、中空空間36内の気圧を受ける受圧面としての機能を有している。   The pressing portion 51 has a groove side end portion 53 disposed in the ring groove 34. The groove-side end portion 53 forms an end surface of the movable member 50 on the radially outer side (left side in FIG. 5). The groove side end portion 53 faces the inner peripheral surface 12 s of the second ring 12. The groove end 53 has a function as a pressing surface that presses the second ring 12 outward in the radial direction. The pressure receiving portion 61 includes a space side end portion 63 disposed in the cylindrical space 37. The space-side end portion 63 forms the end surface of the movable member 50 on the radially inner side (right side in FIG. 5). The space side end portion 63 is an end portion of the movable member 50 on the side away from the second ring 12. The space side end 63 has a function as a pressure receiving surface that receives the atmospheric pressure in the hollow space 36.

押圧部51は、溝側端部53に近づくにつれて外形が増大している。押圧部51は、溝側端部53に向けて広がる形状の、テーパ面54を有している。テーパ面54は、錐体の錐面形状に形成されている。溝側端部53は、当該錐体の底面の一部を形成している。テーパ面54は、たとえば円錐面形状を有している。また押圧部51には、溝側端部53の一部が窪んだ凹部52が形成されている。   The outer shape of the pressing portion 51 increases as it approaches the groove-side end portion 53. The pressing portion 51 has a tapered surface 54 having a shape that widens toward the groove-side end portion 53. The tapered surface 54 is formed in a conical shape of a cone. The groove side end portion 53 forms a part of the bottom surface of the cone. The tapered surface 54 has, for example, a conical surface shape. The pressing portion 51 is formed with a concave portion 52 in which a part of the groove side end portion 53 is recessed.

ピストン10には、リング溝34の内周面が径方向内側(図5中の右側)に窪んだ形状の凹部が形成されている。この凹部の内壁面は、リング溝34から離れるにつれて窄まる形状の、テーパ面38として形成されている。テーパ面38は、可動部材50のテーパ面54に対応する形状に形成されている。テーパ面38は、テーパ面54と同様の錐体の水面形状に形成されている。図5に示す状態では、可動部材50のテーパ面54は、ピストン10のテーパ面38に面接触している。これにより、可動部材50とピストン10とは隙間なく密着しており、可動部材50はピストン10に気密に接触している。このとき、リング溝34と筒状空間37とは非連通の状態である。   The piston 10 is formed with a recess having a shape in which the inner peripheral surface of the ring groove 34 is recessed radially inward (right side in FIG. 5). The inner wall surface of this concave portion is formed as a tapered surface 38 that is narrowed away from the ring groove 34. The tapered surface 38 is formed in a shape corresponding to the tapered surface 54 of the movable member 50. The tapered surface 38 is formed in a conical water surface shape similar to the tapered surface 54. In the state shown in FIG. 5, the tapered surface 54 of the movable member 50 is in surface contact with the tapered surface 38 of the piston 10. Accordingly, the movable member 50 and the piston 10 are in close contact with each other without a gap, and the movable member 50 is in airtight contact with the piston 10. At this time, the ring groove 34 and the cylindrical space 37 are not in communication.

ピストン10には、テーパ面38の頂部からさらに径方向内側に延びる空間が形成されており、可動部材50のシャフト部56は、当該空間内に収容されている。シャフト部56は、ピストン10の径方向に延在する棒状の形状を有している。シャフト部56の、径方向外側(図5中の左側)の端部に、押圧部51が接続されている。シャフト部56の、径方向内側(図5中の右側)の端部に、受圧部61が接続されている。   A space extending further inward in the radial direction from the top of the tapered surface 38 is formed in the piston 10, and the shaft portion 56 of the movable member 50 is accommodated in the space. The shaft portion 56 has a rod-like shape extending in the radial direction of the piston 10. A pressing portion 51 is connected to an end portion of the shaft portion 56 on the radially outer side (left side in FIG. 5). A pressure receiving portion 61 is connected to an end portion on the radially inner side (right side in FIG. 5) of the shaft portion 56.

受圧部61は、平板状の形状を有している。当該平板の一方の主表面が、空間側端部63を形成している。当該平板の他方の主表面は、対向面62を形成している。受圧部61は、円板状の外形を有していてもよい。ピストン10の内部には、図5中に示す端面37aおよび内周面37bが設けられており、端面37aおよび内周面37bは筒状空間37を規定している。端面37aおよび内周面37bは、ピストン10の内部の中空空間36の内壁面の一部を構成している。   The pressure receiving part 61 has a flat plate shape. One main surface of the flat plate forms a space-side end portion 63. The other main surface of the flat plate forms a facing surface 62. The pressure receiving part 61 may have a disk-shaped outer shape. An end surface 37 a and an inner peripheral surface 37 b shown in FIG. 5 are provided inside the piston 10, and the end surface 37 a and the inner peripheral surface 37 b define a cylindrical space 37. The end surface 37 a and the inner peripheral surface 37 b constitute a part of the inner wall surface of the hollow space 36 inside the piston 10.

端面37aは、筒状空間37の端面を構成している。受圧部61の対向面62は、端面37aに対向している。対向面62と端面37aとが平行になるように、受圧部61は筒状空間37内に配置されている。内周面37bは、筒状空間37の内周面を構成している。   The end surface 37 a constitutes the end surface of the cylindrical space 37. The facing surface 62 of the pressure receiving portion 61 faces the end surface 37a. The pressure receiving portion 61 is disposed in the cylindrical space 37 so that the facing surface 62 and the end surface 37a are parallel to each other. The inner peripheral surface 37 b constitutes the inner peripheral surface of the cylindrical space 37.

受圧部61には、ネジ穴65が形成されている。ネジ穴65の内周面には、めねじ形状が形成されている。ネジ穴65は、対向面62から空間側端部63に向かって、平板の厚み方向に沿って形成されている。ネジ穴65は、受圧部61を厚み方向に貫通していてもよい。シャフト部56の受圧部61側の端部には、ネジ形状部55が形成されている。ネジ形状部55の外周面には、おねじ形状が形成されている。ネジ形状部55がネジ穴65内にねじ込まれることで、シャフト部56と受圧部61とが結合されている。   A screw hole 65 is formed in the pressure receiving portion 61. A female thread shape is formed on the inner peripheral surface of the screw hole 65. The screw hole 65 is formed along the thickness direction of the flat plate from the facing surface 62 toward the space side end portion 63. The screw hole 65 may penetrate the pressure receiving portion 61 in the thickness direction. A screw-shaped portion 55 is formed at the end of the shaft portion 56 on the pressure receiving portion 61 side. A male screw shape is formed on the outer peripheral surface of the screw-shaped portion 55. When the screw-shaped portion 55 is screwed into the screw hole 65, the shaft portion 56 and the pressure receiving portion 61 are coupled.

平板状の受圧部61の周縁には、弾性部66が設けられている。弾性部66は、Oリング形状などの、受圧部61の周縁の全体を取り囲む形状を有している。弾性部66は、ゴム材料などの、弾性変形可能な材料により形成されている。弾性部66は、筒状空間37の内周面37bと接触している。弾性部66は、筒状空間37の内周面37bから応力を受けて、僅かに弾性変形した状態で、筒状空間37内に配置されている。これにより弾性部66は、筒状空間37の内周面37bに対し、気密に接触している。   An elastic portion 66 is provided on the periphery of the flat pressure receiving portion 61. The elastic part 66 has a shape surrounding the entire periphery of the pressure receiving part 61, such as an O-ring shape. The elastic portion 66 is made of an elastically deformable material such as a rubber material. The elastic part 66 is in contact with the inner peripheral surface 37 b of the cylindrical space 37. The elastic portion 66 is disposed in the cylindrical space 37 in a state where it is subjected to stress from the inner peripheral surface 37 b of the cylindrical space 37 and is slightly elastically deformed. As a result, the elastic portion 66 is in airtight contact with the inner peripheral surface 37 b of the cylindrical space 37.

受圧部61は、筒状空間37を径方向内側(図5中の右側)の空間と径方向外側(図5中の左側)の空間とに仕切っている。弾性部66は、当該2つの空間を非連通の状態にしており、当該2つの空間の相互間の空気の流れを妨げている。   The pressure receiving portion 61 divides the cylindrical space 37 into a radially inner space (right side in FIG. 5) and a radially outer space (left side in FIG. 5). The elastic portion 66 keeps the two spaces out of communication and prevents the air flow between the two spaces.

筒状空間37の端面37aと、受圧部61の対向面62との間には、バネ68が配置されている。バネ68は、シャフト部56の外周に配置されており、シャフト部56によって支持されている。バネ68は、コイルばねであってもよい。バネ68の一端は筒状空間37の端面37aに接触しており、バネ68の他端は受圧部61の対向面62に接触している。可動部材50の、ピストン10の径方向(図5中の左右方向)への移動に従って、バネ68は、その長さを変化させる。   A spring 68 is disposed between the end surface 37 a of the cylindrical space 37 and the facing surface 62 of the pressure receiving portion 61. The spring 68 is disposed on the outer periphery of the shaft portion 56 and is supported by the shaft portion 56. The spring 68 may be a coil spring. One end of the spring 68 is in contact with the end surface 37 a of the cylindrical space 37, and the other end of the spring 68 is in contact with the facing surface 62 of the pressure receiving portion 61. As the movable member 50 moves in the radial direction of the piston 10 (left and right direction in FIG. 5), the spring 68 changes its length.

図5に示す、押圧部51のテーパ面54がピストン10側のテーパ面38に面接触している状態で、バネ68は、自然長に対して縮んだ状態である。そのため、バネ68は、自然長に戻ろうとする弾性力を、受圧部61に対して作用している。受圧部61に作用するバネ68の弾性力の向きは、ピストン10の径方向の内向きである。バネ68の弾性力を受けて、可動部材50には、リング溝34から筒状空間37へ向かう方向の力が作用する。バネ68は、可動部材50を中空空間36へ向かう方向に付勢する付勢部材としての機能を有している。   In the state shown in FIG. 5 where the tapered surface 54 of the pressing portion 51 is in surface contact with the tapered surface 38 on the piston 10 side, the spring 68 is in a contracted state with respect to the natural length. Therefore, the spring 68 acts on the pressure receiving portion 61 with an elastic force to return to the natural length. The direction of the elastic force of the spring 68 acting on the pressure receiving portion 61 is inward in the radial direction of the piston 10. Under the elastic force of the spring 68, a force in the direction from the ring groove 34 toward the cylindrical space 37 acts on the movable member 50. The spring 68 has a function as a biasing member that biases the movable member 50 in the direction toward the hollow space 36.

図5に示す可動部材50は、受圧部61を構成している板状の部材と、押圧部51およびシャフト部56が一体化された部材と、を含んでいる。リング溝34と中空空間36とを連通する経路内に、押圧部51およびシャフト部56が一体化された部材をリング溝34側から挿通し、シャフト部56の端部を中空空間36内に露出させる。その後、このシャフト部56の端部にバネ68を取り付け、さらに受圧部61を固定する。このようにして、ピストン10の内部に、可動部材50が取り付けられる。   A movable member 50 shown in FIG. 5 includes a plate-like member constituting the pressure receiving portion 61 and a member in which the pressing portion 51 and the shaft portion 56 are integrated. A member in which the pressing portion 51 and the shaft portion 56 are integrated is inserted from the ring groove 34 side into a path communicating with the ring groove 34 and the hollow space 36, and the end of the shaft portion 56 is exposed in the hollow space 36. Let Thereafter, a spring 68 is attached to the end of the shaft portion 56, and the pressure receiving portion 61 is fixed. In this way, the movable member 50 is attached inside the piston 10.

図6は、可動部材50がリング溝34側へ移動した状態を示す断面図である。上述した可動部材50の受圧部61の空間側端部63には、中空空間36内の気圧が作用する。受圧部61は、中空空間36内の気圧の変動を受けて、筒状空間37の内周面37bに対して摺動する。   FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state where the movable member 50 has moved to the ring groove 34 side. The atmospheric pressure in the hollow space 36 acts on the space-side end portion 63 of the pressure receiving portion 61 of the movable member 50 described above. The pressure receiving portion 61 slides with respect to the inner peripheral surface 37 b of the cylindrical space 37 in response to a change in atmospheric pressure in the hollow space 36.

中空空間36内の気圧が増加するとき、筒状空間37内の気圧もまた増加する。この増加した気圧により、図6中の白抜き矢印Pで示す圧力が、受圧部61の空間側端部63に作用する。この圧力を受けて、可動部材50は、リング溝34へ向かう方向に移動する。可動部材50が移動すると、押圧部51の溝側端部53が、セカンドリング12の内周面12sに接触する。可動部材50にさらに圧力が作用すると、可動部材50からセカンドリング12に対して、セカンドリング12を径方向外側(図6中の左側)へ押圧する、図6中に矢印Fで示す力が作用する。可動部材50は、セカンドリング12の内周面12sを、径方向外側へ向けて押圧する。   When the air pressure in the hollow space 36 increases, the air pressure in the cylindrical space 37 also increases. Due to the increased air pressure, the pressure indicated by the white arrow P in FIG. 6 acts on the space-side end 63 of the pressure receiving portion 61. In response to this pressure, the movable member 50 moves in the direction toward the ring groove 34. When the movable member 50 moves, the groove side end portion 53 of the pressing portion 51 comes into contact with the inner peripheral surface 12 s of the second ring 12. When further pressure is applied to the movable member 50, the force indicated by the arrow F in FIG. 6 acts to press the second ring 12 radially outward (left side in FIG. 6) from the movable member 50 to the second ring 12. To do. The movable member 50 presses the inner peripheral surface 12s of the second ring 12 outward in the radial direction.

中空空間36内の気圧が減少するとき、筒状空間37内の気圧もまた減少する。この気圧の減少により、図6中の白抜き矢印Pで示す圧力が受圧部61に作用しなくなる。このとき、上述したバネ68の弾性力によって、可動部材50は、筒状空間37へ向かう方向に移動する。可動部材50が移動すると、押圧部51の溝側端部53がセカンドリング12の内周面12sから離れ、可動部材50とセカンドリング12とは非接触となる。これにより、可動部材50がセカンドリング12に作用する力が除かれる。   When the air pressure in the hollow space 36 decreases, the air pressure in the cylindrical space 37 also decreases. Due to the decrease in the atmospheric pressure, the pressure indicated by the white arrow P in FIG. At this time, the movable member 50 moves in the direction toward the cylindrical space 37 by the elastic force of the spring 68 described above. When the movable member 50 moves, the groove side end portion 53 of the pressing portion 51 is separated from the inner peripheral surface 12s of the second ring 12, and the movable member 50 and the second ring 12 are not in contact with each other. Thereby, the force which the movable member 50 acts on the second ring 12 is removed.

さらに、可動部材50の筒状空間37へ向かう移動によって、押圧部51のテーパ面54がピストン10のテーパ面38に面接触した、図5に示す状態になる。テーパ面54とテーパ面38とが気密に接触することにより、リング溝34と中空空間36とが非連通となる。可動部材50は、中空空間36へ向かう方向に移動して、リング溝34と中空空間36との連通を遮断する。   Further, the movement of the movable member 50 toward the cylindrical space 37 results in the state shown in FIG. 5 in which the tapered surface 54 of the pressing portion 51 is in surface contact with the tapered surface 38 of the piston 10. When the taper surface 54 and the taper surface 38 are in airtight contact, the ring groove 34 and the hollow space 36 are not in communication. The movable member 50 moves in the direction toward the hollow space 36 and blocks communication between the ring groove 34 and the hollow space 36.

可動部材50は、図4に示す略円形状のセカンドリング12の内周面12sの複数個所を押圧できるように、複数個設けられる。複数個の可動部材50は、各々の間隔が互いに等しくなるように、均等に配置されるのが望ましい。たとえば、可動部材50を4つ設ける構成とする場合には、隣接する可動部材50のシャフト部56の延びる方向が90°の角度を形成するように、可動部材50を配置してもよい。   A plurality of movable members 50 are provided so as to press a plurality of locations on the inner peripheral surface 12s of the substantially circular second ring 12 shown in FIG. It is desirable that the plurality of movable members 50 be arranged uniformly so that the intervals between them are equal to each other. For example, when four movable members 50 are provided, the movable member 50 may be arranged so that the extending direction of the shaft portion 56 of the adjacent movable member 50 forms an angle of 90 °.

図7は、図1,2に示すクランクケース2内の、気圧の脈動を示すグラフである。図7の横軸は、ピストン10の行程を示しており、TDCは上死点の位置、BDCは下死点の位置をそれぞれ示している。図7の縦軸は、クランクケース2内の内圧(単位:kPa)を示している。図7には、異なる2機種の内燃機関1について、ピストン10の上死点から下死点までの往復運動によって発生するクランクケース2の内圧の脈動が、実線および点線を用いて図示されている。   FIG. 7 is a graph showing the pulsation of atmospheric pressure in the crankcase 2 shown in FIGS. The horizontal axis of FIG. 7 indicates the stroke of the piston 10, TDC indicates the position of the top dead center, and BDC indicates the position of the bottom dead center. The vertical axis in FIG. 7 represents the internal pressure (unit: kPa) in the crankcase 2. In FIG. 7, the pulsation of the internal pressure of the crankcase 2 generated by the reciprocating motion from the top dead center to the bottom dead center of the piston 10 for two different types of internal combustion engines 1 is illustrated using solid lines and dotted lines. .

図7を参照して、ピストン10が上死点付近にあるとき、クランクケース2の内圧は相対的に小さい。ピストン10が下死点付近にあるとき、クランクケース2の内圧は相対的に大きい。ピストン10が往復運動を繰り返すことにより、クランクケース2の内圧も、増加と減少とを繰り返している。   Referring to FIG. 7, when piston 10 is near the top dead center, the internal pressure of crankcase 2 is relatively small. When the piston 10 is near bottom dead center, the internal pressure of the crankcase 2 is relatively large. As the piston 10 repeats reciprocating motion, the internal pressure of the crankcase 2 also repeatedly increases and decreases.

ピストン10が上死点付近にあるとき、クランクケース2内の気圧が相対的に小さいため、可動部材50の受圧部61を径方向外側に押圧する圧力よりも、バネ68が受圧部61を径方向内側に押圧する弾性力の方が大きい。そのため、可動部材50は中空空間36(筒状空間37)に向かう方向に移動して、図5に示す、セカンドリング12と可動部材50とは非接触であり、かつ、テーパ面54がテーパ面38と気密に接触する状態になる。   When the piston 10 is in the vicinity of the top dead center, the air pressure in the crankcase 2 is relatively small, so that the spring 68 has a larger diameter than the pressure that presses the pressure receiving portion 61 of the movable member 50 radially outward. The elastic force that presses inward is greater. Therefore, the movable member 50 moves in the direction toward the hollow space 36 (cylindrical space 37), and the second ring 12 and the movable member 50 shown in FIG. 5 are not in contact with each other, and the tapered surface 54 is a tapered surface. 38 is brought into airtight contact with 38.

ピストン10が下死点付近にあるとき、クランクケース2内の気圧が相対的に大きいため、バネ68が可動部材50の受圧部61を径方向内側に押圧する弾性力よりも、受圧部61を径方向外側に押圧する圧力の方が大きい。そのため、可動部材50はリング溝34に向かう方向に移動して、図6に示す、セカンドリング12の内周面12sを可動部材50が径方向外側へ向けて押圧する力が発生し、かつ、テーパ面54とテーパ面38とは非接触である状態になる。   When the piston 10 is in the vicinity of the bottom dead center, the air pressure in the crankcase 2 is relatively large, so the spring 68 causes the pressure receiving portion 61 to be more than the elastic force that presses the pressure receiving portion 61 of the movable member 50 radially inward. The pressure that presses radially outward is greater. Therefore, the movable member 50 moves in the direction toward the ring groove 34, and a force is generated that the movable member 50 presses the inner peripheral surface 12 s of the second ring 12 shown in FIG. 6 toward the radially outer side, and The tapered surface 54 and the tapered surface 38 are in a non-contact state.

図8は、ピストン10が上死点付近の位置にあるときの、シリンダとピストンリングとの相対位置を示す断面図である。上述した通り、ピストン10が上死点付近にあるときには、可動部材50がセカンドリング12に作用する力は発生しない。そのため、セカンドリング12には、セカンドリング12自身の形状によって規定される、径方向外向きの張力が作用する。   FIG. 8 is a cross-sectional view showing the relative positions of the cylinder and the piston ring when the piston 10 is in a position near the top dead center. As described above, when the piston 10 is near the top dead center, the force that the movable member 50 acts on the second ring 12 is not generated. Therefore, a radially outward tension defined by the shape of the second ring 12 itself acts on the second ring 12.

このとき、セカンドリング12の張力が過大となることが防止されるので、上死点付近でのピストン10の移動に対する摩擦抵抗が増大することを回避できる。したがって、ピストン10の往復運動のために必要な動力を低減できるので、内燃機関1の効率を向上することができる。また、ピストン10が上死点へ向かって上昇するときに、シリンダ3の内周面4に付着したオイル90がセカンドリング12で掻き上げられて燃焼室に到達することを抑制できる。したがって、燃焼室に到達したオイルが無駄に排気されることを回避でき、オイル90の消費量を低減することができる。   At this time, since the tension of the second ring 12 is prevented from being excessive, it is possible to avoid an increase in the frictional resistance against the movement of the piston 10 near the top dead center. Therefore, since the power required for the reciprocating motion of the piston 10 can be reduced, the efficiency of the internal combustion engine 1 can be improved. Further, when the piston 10 rises toward the top dead center, it is possible to suppress the oil 90 adhering to the inner peripheral surface 4 of the cylinder 3 from being scraped up by the second ring 12 and reaching the combustion chamber. Therefore, the oil that has reached the combustion chamber can be avoided from being exhausted wastefully, and the amount of oil 90 consumed can be reduced.

図9は、ピストンが下死点付近で下方へ移動するときの、シリンダとピストンリングとの相対位置を示す断面図である。上述した通り、ピストン10が下死点付近にあるときには、セカンドリング12に対し、可動部材50がセカンドリング12を径方向外側へ押圧する力が作用する。そのため、セカンドリング12に対して作用する径方向外向きの力が増大し、セカンドリング12は、シリンダ3の内周面4に対して、より大きな力で押し付けられる。   FIG. 9 is a cross-sectional view showing the relative positions of the cylinder and the piston ring when the piston moves downward near the bottom dead center. As described above, when the piston 10 is near the bottom dead center, a force that the movable member 50 presses the second ring 12 radially outward acts on the second ring 12. For this reason, the radially outward force acting on the second ring 12 increases, and the second ring 12 is pressed against the inner peripheral surface 4 of the cylinder 3 with a larger force.

これにより、図9中の矢印Dで示すように、ピストン10が下死点へ向かって下降するとき、シリンダ3の内周面4に付着したオイル90がセカンドリング12によって掻き落とされる。オイル90を掻き落とすときのセカンドリング12の張力を上げ、シリンダ3の内周面4に残存するオイル90の量を少なくすることで、オイル90が燃焼室へ到達することをより確実に防止でき、オイル90の消費量を効果的に低減することができる。セカンドリング12に作用する張力は、クランクケース2内の気圧の増減に従って可変とされる構成であるので、従来のような油圧システムは必要なく、簡単な構造でセカンドリング12の張力を調整することができる。   As a result, as shown by an arrow D in FIG. 9, when the piston 10 descends toward the bottom dead center, the oil 90 attached to the inner peripheral surface 4 of the cylinder 3 is scraped off by the second ring 12. By increasing the tension of the second ring 12 when scraping off the oil 90 and reducing the amount of oil 90 remaining on the inner peripheral surface 4 of the cylinder 3, it is possible to more reliably prevent the oil 90 from reaching the combustion chamber. The consumption of oil 90 can be effectively reduced. Since the tension acting on the second ring 12 is variable according to the increase / decrease of the air pressure in the crankcase 2, a conventional hydraulic system is not required, and the tension of the second ring 12 can be adjusted with a simple structure. Can do.

本実施の形態のピストン10は、可動部材50を用いたピストンリングの張力増加の有無が、ピストン10が上死点と下死点との中間の特定の位置に到達したときに切り換わるように、最適に設計される。たとえば、上死点と下死点との距離を二等分した中心位置にピストンが到達したときに、可動部材50のピストンリングへの接触と非接触とが切り換わるように、設定されてもよい。下死点の近傍でピストンリングの張力を大きくし、下死点へ向かって下降するときに十分にオイルを掻き落とし、掻き残す油膜を少なくできれば、その後上昇に転じたときのオイルの掻き上げを抑制できると考えられる。上死点の近傍ではピストンリングの張力が小さくなるので、オイルの掻き上げ作用も小さくなり、燃焼室へのオイルの到達をより確実に抑制することができる。   In the piston 10 of the present embodiment, the presence or absence of an increase in the tension of the piston ring using the movable member 50 is switched when the piston 10 reaches a specific position between the top dead center and the bottom dead center. Designed optimally. For example, when the piston reaches the center position where the distance between the top dead center and the bottom dead center is equally divided, the contact with the piston ring of the movable member 50 and the non-contact are switched. Good. If the piston ring tension is increased in the vicinity of the bottom dead center and the oil is sufficiently scraped off when descending toward the bottom dead center, and the amount of oil film left behind is reduced, the oil can be scraped up when it starts to rise. It can be suppressed. Since the tension of the piston ring is reduced in the vicinity of the top dead center, the action of scooping up the oil is also reduced, and the arrival of oil to the combustion chamber can be more reliably suppressed.

上述した説明と一部重複する部分もあるが、本実施の形態の特徴的な構成を以下、列挙する。本実施の形態のピストン10は、図3に示すように、円筒状の外周面32を備えており、外周面32には、周方向に延びるリング溝34が形成されている。ピストン10の内部には、中空空間36が形成されている。図7に示すように、中空空間36内の気圧は、ピストン10の往復運動に従って、周期的に増減を繰り返す。図3,5に示すように、ピストン10は、リング溝34と中空空間36の一部の筒状空間37とに亘って配置された、可動部材50をさらに備えている。   Although there are portions that partially overlap with the above description, the characteristic configurations of the present embodiment are listed below. As shown in FIG. 3, the piston 10 of the present embodiment includes a cylindrical outer peripheral surface 32, and a ring groove 34 extending in the circumferential direction is formed on the outer peripheral surface 32. A hollow space 36 is formed inside the piston 10. As shown in FIG. 7, the atmospheric pressure in the hollow space 36 periodically increases and decreases according to the reciprocating motion of the piston 10. As shown in FIGS. 3 and 5, the piston 10 further includes a movable member 50 disposed across the ring groove 34 and a cylindrical space 37 that is a part of the hollow space 36.

中空空間36内の気圧が増加するとき、図6に示すように、可動部材50はリング溝34へ向かう方向に移動する。可動部材50がセカンドリング12に接触して応力を作用することにより、セカンドリング12に作用する張力が増大している。中空空間36内の気圧が減少するとき、図5に示すように、可動部材50は中空空間36へ向かう方向に移動する。可動部材50がセカンドリング12に対し非接触となることにより、セカンドリング12に作用する張力が減少している。ピストン10の内部の中空空間36の内圧の脈動を利用してセカンドリング12に作用する張力を変化させる構成であるので、従来のような複雑な油圧経路は不要であり、簡単な構造でセカンドリング12の張力を調整することができる。   When the atmospheric pressure in the hollow space 36 increases, the movable member 50 moves in the direction toward the ring groove 34 as shown in FIG. When the movable member 50 contacts the second ring 12 and acts on the stress, the tension acting on the second ring 12 is increased. When the atmospheric pressure in the hollow space 36 decreases, the movable member 50 moves in the direction toward the hollow space 36 as shown in FIG. Since the movable member 50 is not in contact with the second ring 12, the tension acting on the second ring 12 is reduced. Since the tension acting on the second ring 12 is changed by utilizing the pulsation of the internal pressure of the hollow space 36 inside the piston 10, a complicated hydraulic path as in the prior art is unnecessary, and the second ring has a simple structure. The tension of 12 can be adjusted.

セカンドリング12は、その形状を調整することで、セカンドリング12自身が径方向外側へ広がろうとする張力を任意に設定できる。本実施の形態によれば、可動部材50を用いてセカンドリング12に作用する張力を増大できるので、セカンドリング12自身の形状調整によってセカンドリング12に作用する張力を、小さく設定できる。これにより、上死点の近傍において可動部材50から力を受けない状態での、シリンダ3の内周面4に対するセカンドリング12の摩擦抵抗をより低減できるので、ピストン10の往復運動に必要な動力を効果的に低減することができる。   By adjusting the shape of the second ring 12, it is possible to arbitrarily set the tension with which the second ring 12 itself tends to spread outward in the radial direction. According to the present embodiment, since the tension acting on the second ring 12 can be increased using the movable member 50, the tension acting on the second ring 12 can be set small by adjusting the shape of the second ring 12 itself. As a result, the frictional resistance of the second ring 12 against the inner peripheral surface 4 of the cylinder 3 in a state where no force is received from the movable member 50 in the vicinity of the top dead center can be further reduced. Can be effectively reduced.

リング溝34内には、燃料に含まれていたカーボンの未燃分などの不純物が流入する場合がある。不純物がリング溝34内に堆積して固着すると、セカンドリング12がリング溝34に対して固定されてしまい、所望のガスリーク性能およびオイル掻き落とし性能を発揮できない場合がある。本実施の形態の構成によると、セカンドリング12が可動部材50によって押圧される状態と、押圧されない状態とが、交互に繰り返し形成される。これにより、セカンドリング12が径方向に微小に振動する。この振動によって、リング溝34内に不純物が堆積することを抑制でき、リング溝34内への不純物の固着を抑制することができる。   Impurities such as unburned carbon contained in the fuel may flow into the ring groove 34. If impurities are deposited and fixed in the ring groove 34, the second ring 12 is fixed to the ring groove 34, and the desired gas leak performance and oil scraping performance may not be exhibited. According to the configuration of the present embodiment, the state where the second ring 12 is pressed by the movable member 50 and the state where the second ring 12 is not pressed are alternately and repeatedly formed. Thereby, the second ring 12 vibrates minutely in the radial direction. By this vibration, it is possible to suppress the accumulation of impurities in the ring groove 34, and it is possible to suppress the adhesion of impurities in the ring groove 34.

また図5,6に示すように、ピストン10は、可動部材50を中空空間36へ向かう方向に付勢する、付勢部材としてのバネ68を備えている。中空空間36内の気圧が減少して、可動部材50に作用する気圧がバネ68の弾性力を下回ると、バネ68による弾性力のために、可動部材50は中空空間36へ向かう方向に移動する。したがって、中空空間36内の気圧の変化に従って、可動部材50を確実に移動させることができ、セカンドリング12と可動部材50との接触と非接触とを確実に切り換えて、セカンドリング12に作用する張力を調整することができる。   As shown in FIGS. 5 and 6, the piston 10 includes a spring 68 as a biasing member that biases the movable member 50 in the direction toward the hollow space 36. When the atmospheric pressure in the hollow space 36 decreases and the atmospheric pressure acting on the movable member 50 falls below the elastic force of the spring 68, the movable member 50 moves in the direction toward the hollow space 36 due to the elastic force of the spring 68. . Therefore, the movable member 50 can be reliably moved according to the change in the atmospheric pressure in the hollow space 36, and the contact between the second ring 12 and the movable member 50 and the non-contact are surely switched to act on the second ring 12. The tension can be adjusted.

また図5に示すように、可動部材50は、中空空間36へ向かう方向に移動して、リング溝34と中空空間36との連通を遮断する。可動部材50がセカンドリング12に接触しない状態で、リング溝34と中空空間36とを非連通にすることで、リング溝34および中空空間36を経由してブローバイガスがクランクケース2側へ漏れ出すことを抑制できる。ガスリーク防止性能を確保することにより、ブローバイガスがオイル性能を低下させるなどの不具合を、確実に抑制することができる。   Further, as shown in FIG. 5, the movable member 50 moves in the direction toward the hollow space 36 and blocks communication between the ring groove 34 and the hollow space 36. When the movable member 50 is not in contact with the second ring 12, the ring groove 34 and the hollow space 36 are disconnected from each other, so that blow-by gas leaks to the crankcase 2 via the ring groove 34 and the hollow space 36. This can be suppressed. By ensuring the gas leak prevention performance, it is possible to reliably suppress problems such as blow-by gas reducing the oil performance.

なお、図6に示す、可動部材50がリング溝34へ向かう方向に移動した状態で、リング溝34と中空空間36とは、互いに連通されている。しかしながら、この状態においては、ピストン10の内部の中空空間36の圧力が高いので、リング溝34から中空空間36へ向かうガスの流れを抑制できる。したがって、ガスリーク防止性能を確保することができる。   In addition, the ring groove 34 and the hollow space 36 are mutually connected in the state which the movable member 50 moved to the direction which goes to the ring groove 34 shown in FIG. However, in this state, since the pressure in the hollow space 36 inside the piston 10 is high, the flow of gas from the ring groove 34 toward the hollow space 36 can be suppressed. Therefore, gas leak prevention performance can be ensured.

また図5に示すように、可動部材50は、リング溝34内に配置された溝側端部53と、溝側端部53に向けて広がるテーパ面54とを有している。このようにすれば、可動部材50が中空空間36へ向かう方向に移動すると、ピストン10の表面の一部にテーパ面54が面接触する構成にでき、リング溝34と中空空間36との連通をより確実に遮断することができる。   As shown in FIG. 5, the movable member 50 has a groove side end portion 53 disposed in the ring groove 34 and a tapered surface 54 that widens toward the groove side end portion 53. In this way, when the movable member 50 moves in the direction toward the hollow space 36, the tapered surface 54 can be brought into surface contact with a part of the surface of the piston 10, and the ring groove 34 and the hollow space 36 can be communicated with each other. It can shut off more reliably.

また図6に示すように、可動部材50は、受圧部61を有している。受圧部61は、中空空間36内の気圧の変動を受けて、中空空間36の内壁面である内周面37bを摺動する。受圧部61が中空空間36内の気圧の変動を受けて移動することにより、中空空間36内の気圧の増減を利用して、簡単な構造でセカンドリング12に作用する張力を調整することができる。   As shown in FIG. 6, the movable member 50 has a pressure receiving portion 61. The pressure receiving portion 61 slides on the inner peripheral surface 37 b that is the inner wall surface of the hollow space 36 in response to a change in the atmospheric pressure in the hollow space 36. When the pressure receiving portion 61 moves in response to a change in the atmospheric pressure in the hollow space 36, the tension acting on the second ring 12 can be adjusted with a simple structure using the increase or decrease in the atmospheric pressure in the hollow space 36. .

また図6に示すように、受圧部61は、その周縁に、弾性変形可能な弾性部66を有している。このようにすれば、受圧部61と内周面37bとの間の気密性を向上できるので、リング溝34および中空空間36を経由してブローバイガスがクランクケース2側へ漏れ出すことを、より確実に抑制することができる。   Further, as shown in FIG. 6, the pressure receiving portion 61 has an elastic portion 66 that can be elastically deformed at the periphery thereof. In this way, since the airtightness between the pressure receiving portion 61 and the inner peripheral surface 37b can be improved, the blow-by gas leaks to the crankcase 2 side via the ring groove 34 and the hollow space 36. It can be surely suppressed.

また図3,6に示すように、リング溝34内には、セカンドリング12が装着されている。可動部材50は、中空空間36内の気圧が増加するとき、セカンドリング12の内周面12sを径方向外側へ向けて押圧する。このようにすれば、中空空間36内の気圧の増加時に、可動部材50がセカンドリング12を押圧してセカンドリング12の張力を増加することができる。複数のピストンリングのうち、張力を調整する対象をセカンドリング12にすることで、中空空間36内の気圧の増減を用いたピストンリングの張力の調整がより容易になる。   As shown in FIGS. 3 and 6, the second ring 12 is mounted in the ring groove 34. When the atmospheric pressure in the hollow space 36 increases, the movable member 50 presses the inner circumferential surface 12s of the second ring 12 outward in the radial direction. In this way, when the atmospheric pressure in the hollow space 36 increases, the movable member 50 can press the second ring 12 to increase the tension of the second ring 12. By adjusting the tension to be adjusted to the second ring 12 among the plurality of piston rings, it becomes easier to adjust the tension of the piston ring using the increase or decrease of the atmospheric pressure in the hollow space 36.

本実施の形態の内燃機関1は、図1,2に示すように、シリンダ3と、シリンダ3内を往復運動する上記のいずれかの局面のピストン10と、ピストン10の往復運動を回転運動に変換するクランクシャフト20と、クランクシャフト20を収容するクランクケース2とを備えている。ピストン10の内部に形成された中空空間36は、クランクケース2の内部空間と連通している。図7に示すように、クランクケース2の内圧は、ピストン10の往復運動に従って、周期的に増減を繰り返す。中空空間36の内圧は、クランクケース2の内圧に従って、周期的に変動する。したがって、クランクケース2の内圧の脈動を利用してセカンドリング12に作用する張力を変化させることができ、簡単な構造でセカンドリング12の張力を調整することができる。   As shown in FIGS. 1 and 2, the internal combustion engine 1 of the present embodiment includes a cylinder 3, a piston 10 that reciprocates in the cylinder 3, and a reciprocating motion of the piston 10 in a rotational motion. A crankshaft 20 for conversion and a crankcase 2 for housing the crankshaft 20 are provided. The hollow space 36 formed inside the piston 10 communicates with the internal space of the crankcase 2. As shown in FIG. 7, the internal pressure of the crankcase 2 periodically increases and decreases according to the reciprocating motion of the piston 10. The internal pressure of the hollow space 36 varies periodically according to the internal pressure of the crankcase 2. Therefore, the tension acting on the second ring 12 can be changed by utilizing the pulsation of the internal pressure of the crankcase 2, and the tension of the second ring 12 can be adjusted with a simple structure.

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   Although the embodiment of the present invention has been described as above, the embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 内燃機関、2 クランクケース、3 シリンダ、4,12s,37b 内周面、10 ピストン、11 トップリング、12 セカンドリング、12a 合口隙間、13 オイルリング、32 外周面、33,34,35 リング溝、36 中空空間、37 筒状空間、37a 端面、38,54 テーパ面、50 可動部材、51 押圧部、52 凹部、53 溝側端部、55 ネジ形状部、56 シャフト部、61 受圧部、62 対向面、63 空間側端部、65 ネジ穴、66 弾性部、68 バネ、90 オイル。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine, 2 Crankcase, 3 Cylinder, 4, 12s, 37b Inner peripheral surface, 10 Piston, 11 Top ring, 12 Second ring, 12a Joint gap, 13 Oil ring, 32 Outer peripheral surface, 33, 34, 35 Ring groove , 36 hollow space, 37 cylindrical space, 37a end surface, 38, 54 taper surface, 50 movable member, 51 pressing portion, 52 concave portion, 53 groove side end portion, 55 screw shape portion, 56 shaft portion, 61 pressure receiving portion, 62 Opposing surface, 63 space side end, 65 screw hole, 66 elastic part, 68 spring, 90 oil.

Claims (8)

円筒状の外周面を備えるピストンであって、
前記外周面には、周方向に延びるリング溝が形成されており、
前記ピストンの内部には、中空空間が形成されており、前記中空空間内の気圧は周期的に増減を繰り返し、
前記リング溝と前記中空空間とに亘って配置された可動部材をさらに備え、
前記可動部材は、前記中空空間内の気圧が増加するとき前記リング溝へ向かう方向に移動
前記可動部材を前記中空空間へ向かう方向に付勢する付勢部材をさらに備える、ピストン。
A piston having a cylindrical outer peripheral surface,
A ring groove extending in the circumferential direction is formed on the outer peripheral surface,
A hollow space is formed inside the piston, and the atmospheric pressure in the hollow space is repeatedly increased and decreased periodically.
A movable member disposed across the ring groove and the hollow space;
The movable member moves in a direction toward the ring groove when the atmospheric pressure in the hollow space increases,
The piston further comprising a biasing member that biases the movable member in a direction toward the hollow space .
前記可動部材は、前記中空空間へ向かう方向に移動して、前記リング溝と前記中空空間との連通を遮断する、請求項1に記載のピストン。 2. The piston according to claim 1, wherein the movable member moves in a direction toward the hollow space and blocks communication between the ring groove and the hollow space. 前記可動部材は、前記リング溝内に配置された溝側端部と、前記溝側端部に向けて広がるテーパ面とを有する、請求項に記載のピストン。 The piston according to claim 2 , wherein the movable member has a groove-side end portion disposed in the ring groove and a tapered surface that extends toward the groove-side end portion. 前記可動部材は、前記中空空間内の気圧の変動を受けて前記中空空間の内壁面を摺動する受圧部を有する、請求項1〜のいずれか1項に記載のピストン。 Said movable member, the receiving variation in air pressure in the hollow space having a pressure receiving portion which slides the inner wall of the hollow space, a piston according to any one of claims 1-3. 前記受圧部は、その周縁に、弾性変形可能な弾性部を有する、請求項に記載のピストン。 The said pressure receiving part is a piston of Claim 4 which has an elastic part which can be elastically deformed in the periphery. 前記リング溝内には、ピストンリングが装着されており、
前記可動部材は、前記中空空間内の気圧が増加するとき、前記ピストンリングの内周面を径方向外側へ向けて押圧する、請求項1〜のいずれか1項に記載のピストン。
A piston ring is mounted in the ring groove,
The said movable member is a piston of any one of Claims 1-5 which presses the internal peripheral surface of the said piston ring toward a radial direction outer side, when the atmospheric pressure in the said hollow space increases.
前記ピストンリングは、セカンドリングである、請求項に記載のピストン。 The piston according to claim 6 , wherein the piston ring is a second ring. シリンダと、
前記シリンダ内を往復運動する、請求項1〜のいずれか1項に記載のピストンと、
前記ピストンの往復運動を回転運動に変換するクランクシャフトと、
前記クランクシャフトを収容するクランクケースとを備え、
前記ピストンの内部に形成された前記中空空間は、前記クランクケースの内部空間と連通している、内燃機関。
A cylinder,
The piston according to any one of claims 1 to 7 , which reciprocates in the cylinder,
A crankshaft for converting the reciprocating motion of the piston into a rotational motion;
A crankcase for accommodating the crankshaft,
The internal combustion engine, wherein the hollow space formed in the piston communicates with the internal space of the crankcase.
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