JP6836945B2

JP6836945B2 - Piston ring and piston

Info

Publication number: JP6836945B2
Application number: JP2017063744A
Authority: JP
Inventors: 西田　英朗; 英朗西田; 佐々木　将志; 将志佐々木
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2017-03-28
Filing date: 2017-03-28
Publication date: 2021-03-03
Anticipated expiration: 2037-03-28
Also published as: JP2018165559A

Description

本発明は、内燃機関に用いられるピストンの外周部に装着されるピストンリング、このピストンリングが装着されるピストンに関するものである。 The present invention relates to a piston ring mounted on the outer peripheral portion of a piston used in an internal combustion engine, and a piston to which the piston ring is mounted.

内燃機関において、エンジン本体に水平方向に複数のシリンダボアが並んで設けられ、各シリンダボアにピストンが上下動自在に支持されている。そして、エンジン本体とピストンにより区画される各燃焼室に対して吸気ポート及び排気ポートが設けられ、この吸気ポート及び排気ポートが吸気弁及び排気弁により開閉自在となっている。また、燃焼室や吸気ポートに対して燃料を噴射するインジェクタが装着されている。 In an internal combustion engine, a plurality of cylinder bores are provided side by side in the engine body in the horizontal direction, and a piston is supported by each cylinder bore so as to be vertically movable. An intake port and an exhaust port are provided for each combustion chamber partitioned by the engine body and the piston, and the intake port and the exhaust port can be opened and closed by the intake valve and the exhaust valve. In addition, an injector that injects fuel into the combustion chamber and intake port is installed.

上述したピストンは、外周部に複数のピストンリングが装着されている。複数のピストンリングとしては、ピストンの頂部側からトップリング、セカンドリング、オイルリングが用いられる。トップリングとセカンドリングは、ガスシール機能及び熱伝導機能を有し、オイルリングは、オイルコントロール機能を有している。このようなピストンリングとしては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。 The piston described above is equipped with a plurality of piston rings on the outer peripheral portion. As the plurality of piston rings, a top ring, a second ring, and an oil ring are used from the top side of the piston. The top ring and the second ring have a gas sealing function and a heat conduction function, and the oil ring has an oil control function. As such a piston ring, for example, there is one described in Patent Document 1 below.

特開２０１２−１０７７１０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-107710

内燃機関のメカニカルな損失として、ピストンリングのメカニカルな損失の割合は、約２０％〜３０％あり、ピストンリングの摩擦損失が内燃機関の効率を下げてしまうという問題がある。ところが、一方で、ピストンリングは、市リンダボアの内壁面に対して摺動しながら燃焼室内のガスをシールする機能、シリンダボアの壁面に接してピストンの熱をシリンダボア側に逃がす機能、シリンダボアの内壁面に付着した潤滑油を掻き落とす機能を有しており、エンジンの信頼性を維持するためにピストンリングの摩擦抵抗を単純に定差させることは困難である。 As the mechanical loss of the internal combustion engine, the ratio of the mechanical loss of the piston ring is about 20% to 30%, and there is a problem that the friction loss of the piston ring lowers the efficiency of the internal combustion engine. However, on the other hand, the piston ring has a function of sealing the gas in the combustion chamber while sliding against the inner wall surface of the city Linda bore, a function of contacting the wall surface of the cylinder bore and releasing the heat of the piston to the cylinder bore side, and an inner wall surface of the cylinder bore. It has a function of scraping off the lubricating oil adhering to the piston ring, and it is difficult to simply make a constant difference in the frictional resistance of the piston ring in order to maintain the reliability of the engine.

本発明は上述した課題を解決するものであり、摩擦抵抗を軽減してメカニカルな損失を低減すると共にガスシール機能の低下を抑制するピストンリング及びピストンを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a piston ring and a piston that reduce frictional resistance, reduce mechanical loss, and suppress deterioration of gas sealing function.

上記の目的を達成するための本発明のピストンリングは、内燃機関のピストンの外周面に設けられるピストンリングにおいて、リング形状をなすピストンリング本体の外周面に、前記ピストンの頂部側から最大外径部側に向けて前記ピストンの軸方向に沿う軸方向溝が、周方向に所定間隔を空けて複数設けられる、ことを特徴とするものである。 The piston ring of the present invention for achieving the above object is a piston ring provided on the outer peripheral surface of a piston of an internal combustion engine, and has a maximum outer diameter from the top side of the piston on the outer peripheral surface of the ring-shaped piston ring main body. It is characterized in that a plurality of axial grooves along the axial direction of the piston are provided toward the portion side at predetermined intervals in the circumferential direction.

従って、ピストンリングは、燃焼室側のガス圧力が背面側に作用することで、外面がシリンダボアの内壁面に押圧されるが、燃焼室側のガス圧力が複数の軸方向溝を通して外面側にも作用することから、外面がシリンダボアの内壁面に押圧される荷重を低減することができ、ピストンリングの外面とシリンダボアの内壁面との摩擦抵抗を軽減し、メカニカルな損失を低減することができると共に、ガスシール機能の低下を抑制することができる。 Therefore, the outer surface of the piston ring is pressed against the inner wall surface of the cylinder bore by the gas pressure on the combustion chamber side acting on the back side, but the gas pressure on the combustion chamber side also passes through the plurality of axial grooves to the outer surface side. Since it acts, the load that the outer surface is pressed against the inner wall surface of the cylinder bore can be reduced, the frictional resistance between the outer surface of the piston ring and the inner wall surface of the cylinder bore can be reduced, and mechanical loss can be reduced. , It is possible to suppress the deterioration of the gas seal function.

本発明のピストンリングでは、前記軸方向溝は、前記ピストンの軸方向における長さ寸法が、前記ピストンの周方向における幅寸法より大きい寸法に設定されることを特徴としている。 In the piston ring of the present invention, the axial groove is characterized in that the axial length dimension of the piston is set to be larger than the width dimension in the circumferential direction of the piston.

従って、軸方向溝をピストンの軸方向に長く形成することで、燃焼室側のガス圧力を軸方向溝を通して外面側に効率良く作用させることができる。 Therefore, by forming the axial groove long in the axial direction of the piston, the gas pressure on the combustion chamber side can be efficiently applied to the outer surface side through the axial groove.

本発明のピストンリングでは、前記軸方向溝は、前記ピストンの頂部側の端部が前記最大外径部側の端部より前記ピストンの径方向における中心側に配置されることを特徴としている。 In the piston ring of the present invention, the axial groove is characterized in that the end portion on the top side of the piston is arranged on the center side in the radial direction of the piston from the end portion on the maximum outer diameter portion side.

従って、ピストンリングとシリンダボアとの間に油膜が形成されるが、軸方向溝におけるピストンの頂部側の端部がピストンの中心側まで延出されることで、燃焼室側のガス圧力を軸方向溝に適正に侵入させることができる。 Therefore, an oil film is formed between the piston ring and the cylinder bore, but the end on the top side of the piston in the axial groove extends to the center side of the piston, so that the gas pressure on the combustion chamber side is increased in the axial groove. Can be properly invaded.

本発明のピストンリングでは、前記ピストンリング本体は、外周面が円弧形状をなし、前記軸方向溝は、前記最大外径部側の端部が前記最大外径部に到達しない位置に配置されることを特徴としている。 In the piston ring of the present invention, the outer peripheral surface of the piston ring main body has an arc shape, and the axial groove is arranged at a position where the end portion on the maximum outer diameter portion side does not reach the maximum outer diameter portion. It is characterized by that.

従って、ピストンリング本体の外周面が円弧形状をなすとき、軸方向溝における最大外径部側の端部を最大外径部に到達しない位置に配置することで、最大外径部をシリンダボアの内壁面に密着させることで、シール性能の低下を抑制することができる。 Therefore, when the outer peripheral surface of the piston ring body has an arc shape, the maximum outer diameter portion is placed inside the cylinder bore by arranging the end portion of the axial groove on the maximum outer diameter portion side so as not to reach the maximum outer diameter portion. By adhering to the wall surface, deterioration of sealing performance can be suppressed.

本発明のピストンリングでは、前記ピストンリング本体は、外周面が平坦面形状をなし、前記軸方向溝は、前記最大外径部側の端部が前記最大外径部の中途部に配置されることを特徴としている。 In the piston ring of the present invention, the outer peripheral surface of the piston ring main body has a flat surface shape, and the axial groove is arranged so that the end portion on the maximum outer diameter portion side is in the middle portion of the maximum outer diameter portion. It is characterized by that.

従って、ピストンリング本体の外周面が平坦面形状をなすとき、軸方向溝における最大外径部側の端部を前記最大外径部の中途部に配置することで、最大外径部をシリンダボアの内壁面に密着させることで、シール性能の低下を抑制することができる。 Therefore, when the outer peripheral surface of the piston ring body has a flat surface shape, the maximum outer diameter portion of the axial groove is arranged in the middle portion of the maximum outer diameter portion so that the maximum outer diameter portion of the cylinder bore is formed. By adhering to the inner wall surface, deterioration of sealing performance can be suppressed.

本発明のピストンリングでは、前記ピストンリング本体の外周面に、複数の前記軸方向溝における前記最大外径部側の端部同士を連通する周方向溝が周方向に沿って設けられることを特徴としている。 The piston ring of the present invention is characterized in that the outer peripheral surface of the piston ring main body is provided with circumferential grooves that communicate with each other of the ends on the maximum outer diameter side of the plurality of axial grooves along the circumferential direction. It is said.

従って、複数の軸方向溝における最大外径部側の端部同士を連通する周方向溝を設けることで、軸方向溝に侵入する燃焼室側のガス圧力を周方向溝により均一化して外周面に適切に作用させることができる。 Therefore, by providing a circumferential groove that communicates the ends on the maximum outer diameter side of the plurality of axial grooves, the gas pressure on the combustion chamber side that penetrates the axial groove is made uniform by the circumferential groove and the outer peripheral surface. Can act appropriately.

本発明のピストンリングでは、前記軸方向溝は、前記ピストンの軸方向に対して前記ピストンの周方向に傾斜して配置されることを特徴としている。 The piston ring of the present invention is characterized in that the axial groove is arranged so as to be inclined in the circumferential direction of the piston with respect to the axial direction of the piston.

従って、軸方向溝を傾斜して配置することで、ピストンの往復移動時に軸方向溝により潤滑油をピストンの周方向に拡散することができ、ピストンとシリンダボアとの間の油膜を周方向で均一化することができる。 Therefore, by arranging the axial groove at an angle, the lubricating oil can be diffused in the circumferential direction of the piston by the axial groove when the piston reciprocates, and the oil film between the piston and the cylinder bore is uniform in the circumferential direction. Can be transformed into.

また、本発明のピストンは、内燃機関のシリンダボアに移動自在に設けられるピストンにおいて、外周面に周方向に沿って設けられるリング溝に、前記ピストンリングが装着される、ことを特徴とするものである。 Further, the piston of the present invention is a piston movably provided in the cylinder bore of an internal combustion engine, wherein the piston ring is mounted in a ring groove provided along the circumferential direction on the outer peripheral surface. is there.

本発明のピストンでは、前記軸方向溝は、前記ピストンの頂部側の端部が前記シリンダボアの内壁面に形成される油膜の内方まで延出されることを特徴としている。 In the piston of the present invention, the axial groove is characterized in that the end portion on the top side of the piston extends inward of the oil film formed on the inner wall surface of the cylinder bore.

従って、ピストンリングとシリンダボアとの間に油膜が形成されるが、軸方向溝におけるピストンの頂部側の端部が油膜の内方まで延出されることで、燃焼室側のガス圧力を軸方向溝に適正に侵入させることができる。 Therefore, an oil film is formed between the piston ring and the cylinder bore, but the gas pressure on the combustion chamber side is increased by extending the end of the piston on the top side of the axial groove to the inside of the oil film. Can be properly invaded.

本発明のピストンでは、前記軸方向溝は、前記ピストンの頂部側の端部が燃焼室側の空間部に連通し、前記最大外径部側の端部がクランク室側の空間部に連通しないことを特徴としている。 In the piston of the present invention, in the axial groove, the end on the top side of the piston communicates with the space on the combustion chamber side, and the end on the maximum outer diameter side does not communicate with the space on the crank chamber side. It is characterized by that.

従って、ピストンリングの最大外径部をシリンダボアの内壁面に密着させることで、シール性能の低下を抑制することができる。 Therefore, by bringing the maximum outer diameter portion of the piston ring into close contact with the inner wall surface of the cylinder bore, deterioration of the sealing performance can be suppressed.

本発明のピストンリング及びピストンによれば、摩擦抵抗を軽減してメカニカルな損失を低減することができると共に、ガスシール機能の低下を抑制することができる。 According to the piston ring and the piston of the present invention, the frictional resistance can be reduced, the mechanical loss can be reduced, and the deterioration of the gas sealing function can be suppressed.

図１は、第１実施形態のピストンが適用されるエンジンを表す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an engine to which the piston of the first embodiment is applied. 図２は、第１実施形態のピストンに装着されたピストンリングの正面図である。FIG. 2 is a front view of the piston ring mounted on the piston of the first embodiment. 図３は、図２のIII−III断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III of FIG. 図４は、第２実施形態のピストンに装着されたピストンリングの正面図である。FIG. 4 is a front view of the piston ring mounted on the piston of the second embodiment. 図５は、図４のＶ−Ｖ断面図である。FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of FIG. 図６は、第３実施形態のピストンに装着されたピストンリングの正面図である。FIG. 6 is a front view of the piston ring mounted on the piston of the third embodiment. 図７は、第４実施形態のピストンに装着されたピストンリングの断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of a piston ring mounted on the piston of the fourth embodiment.

以下に添付図面を参照して、本発明に係るピストンリング及びピストンの好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。 A preferred embodiment of the piston ring and piston according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to this embodiment, and when there are a plurality of embodiments, the present invention also includes a combination of the respective embodiments.

［第１実施形態］
まず、第１実施形態のピストンが適用されるエンジンについて詳細に説明する。図１は、第１実施形態のピストンが適用されるエンジンを表す概略構成図である。 [First Embodiment]
First, the engine to which the piston of the first embodiment is applied will be described in detail. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an engine to which the piston of the first embodiment is applied.

図１に示すように、第１実施形態のエンジン１０は、シリンダブロック上にシリンダヘッドが締結されてエンジン本体１１が構成されている。このエンジン本体１１は、複数（図１では、１個を図示）のシリンダボア１２が設けられ、各シリンダボア１２にシリンダライナ（図示略）を介してピストン１３がそれぞれ上下移動自在に支持されている。エンジン本体１１は、図示しないが、下部にクランクシャフトが回転自在に支持されており、各ピストン１３がコネクティングロッド１４を介してクランクシャフトにそれぞれ連結されている。 As shown in FIG. 1, in the engine 10 of the first embodiment, a cylinder head is fastened on a cylinder block to form an engine main body 11. The engine body 11 is provided with a plurality of cylinder bores 12 (one is shown in FIG. 1), and each cylinder bore 12 is supported by a piston 13 via a cylinder liner (not shown) so as to be movable up and down. Although not shown, the engine body 11 has a crankshaft rotatably supported at the lower portion, and each piston 13 is connected to the crankshaft via a connecting rod 14.

燃焼室１５は、エンジン本体１１の下面とシリンダボア１２の内壁面とピストン１３の頂面とにより区画されて構成されている。燃焼室１５は、上方、つまり、エンジン本体１１に吸気ポート１６及び排気ポート１７が並んで形成されており、吸気ポート１６及び排気ポート１７に対して吸気弁１８及び排気弁１９の下端部がそれぞれ位置している。この吸気弁１８及び排気弁１９は、エンジン本体１１に軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート１６及び排気ポート１７を閉止する方向（図１にて上方）に付勢支持されている。吸気弁１８及び排気弁１９は、図示しない吸気カムシャフト及び排気カムシャフトの吸気カム及び排気カムが作用することで、吸気ポート１６及び排気ポート１７を開閉することができる。また、燃焼室１５は、上方、つまり、エンジン本体１１に燃料噴射弁２０が設けられている。燃料噴射弁２０は、燃焼室１５に高圧燃料を噴射することができる。 The combustion chamber 15 is defined by a lower surface of the engine body 11, an inner wall surface of the cylinder bore 12, and a top surface of the piston 13. The combustion chamber 15 is formed above, that is, the intake port 16 and the exhaust port 17 are arranged side by side on the engine body 11, and the lower ends of the intake valve 18 and the exhaust valve 19 are respectively formed with respect to the intake port 16 and the exhaust port 17. positioned. The intake valve 18 and the exhaust valve 19 are movably supported by the engine body 11 along the axial direction, and are urged and supported in the direction of closing the intake port 16 and the exhaust port 17 (upper in FIG. 1). ing. The intake valve 18 and the exhaust valve 19 can open and close the intake port 16 and the exhaust port 17 by the action of the intake cam and the exhaust cam of the intake camshaft and the exhaust camshaft (not shown). Further, the combustion chamber 15 is provided with a fuel injection valve 20 above, that is, in the engine body 11. The fuel injection valve 20 can inject high-pressure fuel into the combustion chamber 15.

そのため、エンジン１０は、クランクシャフトが２回転する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の４行程を実行することとなり、このとき、吸気カムシャフト及び排気カムシャフトが１回転し、吸気弁１８及び排気弁１９が吸気ポート１６及び排気ポート１７を開閉することとなる。そして、エンジン本体１１は、吸気ポート１６から燃焼室１５に空気が供給されると、ピストン１３の上昇によりこの空気が圧縮され、燃料噴射弁２０により燃焼室１５に高圧燃料が噴射されると、この高圧燃料が自然着火して燃焼する。そして、発生した燃焼ガスは、排ガスとして排気ポート１７から排出される。 Therefore, the engine 10 executes four strokes of an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke while the crankshaft makes two rotations. At this time, the intake camshaft and the exhaust camshaft make one rotation. The intake valve 18 and the exhaust valve 19 open and close the intake port 16 and the exhaust port 17. Then, when air is supplied from the intake port 16 to the combustion chamber 15, the engine body 11 is compressed by the rise of the piston 13, and when the fuel injection valve 20 injects high-pressure fuel into the combustion chamber 15, the engine body 11 receives. This high-pressure fuel spontaneously ignites and burns. Then, the generated combustion gas is discharged from the exhaust port 17 as exhaust gas.

上述したピストン１３は、外周部に３個のピストンリング２１，２２，２３が上下方向に所定間隔を空けて装着されている。３個のピストンリング２１，２２，２３は、上方側に装着されるトップリング２１及びセカンドリング２２と、その下方側に装着されるオイルリング２３である。トップリング２１及びセカンドリング２２は、ガスシール機能及び熱伝導機能を有し、オイルリング２３は、オイルコントロール機能を有している。このガスシール機能は、エンジン１０の吸気、圧縮、膨張、排気行程における燃焼室１５の機密性を確保するものである。即ち、燃焼室１５における燃焼ガスの膨張によりピストン１３が圧力を受けて下降するが、このとき、燃焼ガスがシリンダボア１２とピストン１３との隙間を通ってクランクケース内に漏れないように、トップリング２１及びセカンドリング２２がシリンダボア１２の内壁面に接して機密性を確保する。熱伝導機能は、トップリング２１及びセカンドリング２２がシリンダボア１２の内壁面に接することで、ピストン１３の熱をシリンダボア１２側に逃がすことで、ピストン１３やトップリング２１及びセカンドリング２２の性能を確保するものである。オイルコントロール機能は、潤滑油を必要最小限の量だけシリンダボア１２の内壁面に残し、余分な潤滑油をかき落として回収するものである。 The piston 13 described above has three piston rings 21, 22, and 23 mounted on the outer peripheral portion at predetermined intervals in the vertical direction. The three piston rings 21, 22, and 23 are a top ring 21 and a second ring 22 mounted on the upper side, and an oil ring 23 mounted on the lower side thereof. The top ring 21 and the second ring 22 have a gas sealing function and a heat conduction function, and the oil ring 23 has an oil control function. This gas seal function ensures the confidentiality of the combustion chamber 15 in the intake, compression, expansion, and exhaust strokes of the engine 10. That is, the piston 13 receives pressure due to the expansion of the combustion gas in the combustion chamber 15 and descends. At this time, the top ring prevents the combustion gas from leaking into the crankcase through the gap between the cylinder bore 12 and the piston 13. The 21 and the second ring 22 come into contact with the inner wall surface of the cylinder bore 12 to ensure airtightness. As for the heat conduction function, the top ring 21 and the second ring 22 come into contact with the inner wall surface of the cylinder bore 12 to release the heat of the piston 13 to the cylinder bore 12 side, thereby ensuring the performance of the piston 13, the top ring 21 and the second ring 22. Is what you do. The oil control function is to leave a minimum amount of lubricating oil on the inner wall surface of the cylinder bore 12 and scrape off excess lubricating oil to recover it.

ここで、トップリング２１について詳細に説明する。図２は、第１実施形態のピストンに装着されたピストンリングの正面図、図３は、図２のIII−III断面図である。 Here, the top ring 21 will be described in detail. FIG. 2 is a front view of the piston ring mounted on the piston of the first embodiment, and FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III of FIG.

ピストン１３は、外周面に周方向に沿ってリング溝３１が形成されている。このリング溝３１は、天井面３１ａと側面３１ｂと底面３１ｃとから構成される矩形断面形状をなしし、天井面３１ａと側面３１ｂと底面３１ｃはそれぞれ平面となっている。天井面３１ａと底面３１ｃは平行をなして対向し、天井面３１ａと底面３１ｃは、側面３１ｂと略直角をなしている。 A ring groove 31 is formed on the outer peripheral surface of the piston 13 along the circumferential direction. The ring groove 31 has a rectangular cross-sectional shape composed of a ceiling surface 31a, a side surface 31b, and a bottom surface 31c, and the ceiling surface 31a, the side surface 31b, and the bottom surface 31c are each flat. The ceiling surface 31a and the bottom surface 31c face each other in parallel, and the ceiling surface 31a and the bottom surface 31c are substantially perpendicular to the side surface 31b.

トップリング２１は、本体（ピストンリング本体）３２に対して外面２１ａと上面２１ｂと背面２１ｃと下面２１ｄとから構成される矩形断面形状をなし、外面２１ａは、円弧形状面をなし、上面２１ｂと背面２１ｃと下面２１ｄは、平面となっている。なお、このトップリング２１は、リング形状をなすものの、シリンダボア１２の内壁面に対して張力を発生して密着を確保するため、１箇所に合口（図示略）と呼ばれる切れ目が設けられている。この合口は、低温時と高温時における熱膨張差を吸収するために、合口隙間が設けられている。 The top ring 21 has a rectangular cross-sectional shape composed of an outer surface 21a, an upper surface 21b, a back surface 21c, and a lower surface 21d with respect to the main body (piston ring main body) 32, and the outer surface 21a has an arc-shaped surface, and the upper surface 21b The back surface 21c and the bottom surface 21d are flat. Although the top ring 21 has a ring shape, a cut called a joint (not shown) is provided at one location in order to generate tension on the inner wall surface of the cylinder bore 12 to ensure close contact. This abutment is provided with a gap in order to absorb the difference in thermal expansion between the low temperature and the high temperature.

トップリング２１は、ピストン１３のリング溝３１に装着されている。このとき、トップリング２１とピストン１３のリング溝３１は、上面２１ｂが天井面３１ａに対向し、背面２１ｃが側面３１ｂに対向し、下面２１ｄが底面３１ｃに対向している。そして、トップリング２１は、外面２１ａが油膜Ｆを介してシリンダボア１２の内壁面に対向している。 The top ring 21 is mounted in the ring groove 31 of the piston 13. At this time, in the ring groove 31 of the top ring 21 and the piston 13, the upper surface 21b faces the ceiling surface 31a, the back surface 21c faces the side surface 31b, and the lower surface 21d faces the bottom surface 31c. The outer surface 21a of the top ring 21 faces the inner wall surface of the cylinder bore 12 via the oil film F.

第１実施形態のトップリング２１にて、本体３２は、外面２１ａにピストン１３の頂部側から最大外径部３４側に向けてピストン１３の軸方向に沿う軸方向溝３３が周方向に所定間隔を空けて複数設けられている。この軸方向溝３３は、ピストン１３の軸方向に平行に設けられ、ピストン１３の軸方向における長さ寸法が、ピストン１３の周方向における幅寸法より大きい寸法に設定されている。 In the top ring 21 of the first embodiment, the main body 32 has axial grooves 33 along the axial direction of the piston 13 at predetermined intervals in the circumferential direction from the top side of the piston 13 toward the maximum outer diameter portion 34 side on the outer surface 21a. There are multiple spaces. The axial groove 33 is provided parallel to the axial direction of the piston 13, and the length dimension of the piston 13 in the axial direction is set to be larger than the width dimension in the circumferential direction of the piston 13.

この場合、トップリング２１は、本体３２の外面２１ａが円弧形状面をなし、背面２１ｃが平面をなすことから、上下方向における中間位置、つまり、円弧形状面をなす外面２１ａの頂点の位置が最大外径部３４となっている。そして、軸方向溝３３は、ピストン１３の頂部側の端部３３ａが平面である上面２１ｂに到達した位置に配置され、最大外径部３４側の端部３３ｂがこの最大外径部３４に到達しない手前の位置に配置されている、また、軸方向溝３３は、ピストン１３の頂部側の端部３３ａが最大外径部３４側の端部３３ｂよりピストン１３の径方向における中心側（図３の左側）に配置されている。 In this case, since the outer surface 21a of the main body 32 of the top ring 21 forms an arcuate surface and the back surface 21c forms a flat surface, the intermediate position in the vertical direction, that is, the position of the apex of the outer surface 21a forming the arcuate surface is the maximum. The outer diameter portion is 34. The axial groove 33 is arranged at a position where the top end 33a of the piston 13 reaches the flat upper surface 21b, and the end 33b on the maximum outer diameter 34 side reaches the maximum outer diameter 34. In the axial groove 33, the end 33a on the top side of the piston 13 is located on the center side in the radial direction of the piston 13 from the end 33b on the maximum outer diameter 34 side (FIG. 3). It is located on the left side of).

そして、軸方向溝３３は、ピストン１３の頂部側の端部３３ａがシリンダボア１２の内壁面に形成される油膜Ｆより内方まで延出され、最大外径部３４側の端部３３ｂがこの油膜Ｆ内に位置している。また、軸方向溝３３は、ピストン１３の頂部側の端部が燃焼室１５側の空間部に連通し、最大外径部３４側の端部がクランク室側の空間部に連通していない。 Then, in the axial groove 33, the end 33a on the top side of the piston 13 extends inward from the oil film F formed on the inner wall surface of the cylinder bore 12, and the end 33b on the maximum outer diameter 34 side is this oil film. It is located in F. Further, in the axial groove 33, the end portion on the top side of the piston 13 communicates with the space portion on the combustion chamber 15 side, and the end portion on the maximum outer diameter portion 34 side does not communicate with the space portion on the crank chamber side.

そのため、トップリング２１は、燃焼室１５側の燃焼ガスの圧力が背面２１ｃ側に作用することで、外面２１ａがシリンダボア１２の内壁面側に押圧される。また、トップリング２１は、外面２１ａに複数の軸方向溝３３が設けられていることから、燃焼室１５側の燃焼ガスの圧力がこの複数の軸方向溝３３を通して外面２１ａ側にも作用する。このとき、トップリング２１は、背面２１ｃの面積に対して軸方向溝３３の面積が極めて小さいことから、外面２１ａが油膜Ｆを介してシリンダボア１２の内壁面に押圧されるものの、軸方向溝３３によりその押圧力（荷重）が低減される。 Therefore, in the top ring 21, the pressure of the combustion gas on the combustion chamber 15 side acts on the back surface 21c side, so that the outer surface 21a is pressed against the inner wall surface side of the cylinder bore 12. Further, since the top ring 21 is provided with a plurality of axial grooves 33 on the outer surface 21a, the pressure of the combustion gas on the combustion chamber 15 side also acts on the outer surface 21a side through the plurality of axial grooves 33. At this time, since the area of the axial groove 33 of the top ring 21 is extremely small with respect to the area of the back surface 21c, the outer surface 21a is pressed against the inner wall surface of the cylinder bore 12 via the oil film F, but the axial groove 33 Therefore, the pressing force (load) is reduced.

即ち、トップリング２１の外面２１ａとシリンダボア１２の内壁面との間の圧力は、燃焼室１５側に軸方向溝３３が設けられた領域Ｌ１で圧力Ｐ１と高く、クランク室側の軸方向溝３３が設けられていない領域Ｌ２で圧力Ｐ２と低く、領域Ｌ１と領域Ｌ２間の領域Ｌ３で変動するものとなっている。そのため、トップリング２１は、最大外径部３４の位置でシリンダボア１２の内壁面と密着することでシール性能が確保され、軸方向溝３３の位置でシリンダボア１２の内壁面への押圧力が低減されて摩擦抵抗が低減される。 That is, the pressure between the outer surface 21a of the top ring 21 and the inner wall surface of the cylinder bore 12 is as high as the pressure P1 in the region L1 in which the axial groove 33 is provided on the combustion chamber 15 side, and the axial groove 33 on the crank chamber side. The pressure is as low as P2 in the region L2 where is not provided, and fluctuates in the region L3 between the regions L1 and L2. Therefore, the top ring 21 is in close contact with the inner wall surface of the cylinder bore 12 at the position of the maximum outer diameter portion 34 to ensure the sealing performance, and the pressing force on the inner wall surface of the cylinder bore 12 is reduced at the position of the axial groove 33. Friction resistance is reduced.

このように第１実施形態のピストンリングにあっては、エンジン１０のピストン１３の外周面に設けられるピストンリングにおいて、リング形状をなす本体３２の外周面に、ピストン１３の頂部側から最大外径部３４側に向けてピストン１３の軸方向に沿う軸方向溝３３を周方向に所定間隔を空けて複数設けている。 As described above, in the piston ring of the first embodiment, in the piston ring provided on the outer peripheral surface of the piston 13 of the engine 10, the maximum outer diameter is on the outer peripheral surface of the ring-shaped main body 32 from the top side of the piston 13. A plurality of axial grooves 33 along the axial direction of the piston 13 are provided toward the portion 34 side at predetermined intervals in the circumferential direction.

従って、トップリング２１は、燃焼室１５側のガス圧力が背面２１ｃ側に作用することで、外面２１ａがシリンダボア１２の内壁面に押圧されるが、燃焼室１５側のガス圧力が複数の軸方向溝３３を通して外面２１ａ側にも作用することから、外面２１ａがシリンダボア１２の内壁面に押圧される荷重を低減することができる。その結果、トップリング２１の外面とシリンダボア１２の内壁面との摩擦抵抗を軽減し、メカニカルな損失を低減することができると共に、ガスシール機能の低下を抑制することができる。 Therefore, in the top ring 21, the gas pressure on the combustion chamber 15 side acts on the back surface 21c side, so that the outer surface 21a is pressed against the inner wall surface of the cylinder bore 12, but the gas pressure on the combustion chamber 15 side is in a plurality of axial directions. Since it also acts on the outer surface 21a side through the groove 33, it is possible to reduce the load that the outer surface 21a presses against the inner wall surface of the cylinder bore 12. As a result, the frictional resistance between the outer surface of the top ring 21 and the inner wall surface of the cylinder bore 12 can be reduced, the mechanical loss can be reduced, and the deterioration of the gas sealing function can be suppressed.

第１実施形態のピストンリングでは、軸方向溝３３におけるピストン１３の軸方向における長さ寸法をピストン１３の周方向における幅寸法より大きい寸法に設定している。従って、軸方向溝３３をピストン１３の軸方向に長く形成することで、燃焼室１５側のガス圧力を軸方向溝３３を通して外面２１ａ側に効率良く作用させることができる。 In the piston ring of the first embodiment, the length dimension of the piston 13 in the axial direction groove 33 in the axial direction is set to be larger than the width dimension in the circumferential direction of the piston 13. Therefore, by forming the axial groove 33 long in the axial direction of the piston 13, the gas pressure on the combustion chamber 15 side can be efficiently applied to the outer surface 21a side through the axial groove 33.

第１実施形態のピストンリングでは、軸方向溝３３におけるピストン１３の頂部側の端部３３ａを最大外径部３４側の端部３３ｂよりピストン１３の径方向における中心側に配置している。従って、トップリング２１とシリンダボア１２との間に油膜Ｆが形成されるが、軸方向溝３３におけるピストン３の頂部側の端部３３ａがピストン１３の中心側まで延出されることで、燃焼室１５側のガス圧力を軸方向溝３３に適正に侵入させることができる。 In the piston ring of the first embodiment, the end 33a on the top side of the piston 13 in the axial groove 33 is arranged on the center side in the radial direction of the piston 13 from the end 33b on the maximum outer diameter 34 side. Therefore, an oil film F is formed between the top ring 21 and the cylinder bore 12, but the end 33a on the top side of the piston 3 in the axial groove 33 extends to the center side of the piston 13, so that the combustion chamber 15 The gas pressure on the side can be properly introduced into the axial groove 33.

第１実施形態のピストンリングでは、本体３２の外面２１ａを円弧形状とし、軸方向溝３３における最大外径部３４側の端部３３ｂを最大外径部３４に到達しない位置に配置している。従って、本体３２の外面２１ａが円弧形状をなすとき、軸方向溝３３における最大外径部３４側の端部３３ｂを最大外径部３４に到達しない位置に配置することで、最大外径部３４をシリンダボア１２の内壁面に密着させることで、シール性能の低下を抑制することができる。 In the piston ring of the first embodiment, the outer surface 21a of the main body 32 has an arc shape, and the end 33b on the side of the maximum outer diameter portion 34 in the axial groove 33 is arranged at a position not reaching the maximum outer diameter portion 34. Therefore, when the outer surface 21a of the main body 32 has an arc shape, the maximum outer diameter portion 34 is arranged by arranging the end portion 33b on the maximum outer diameter portion 34 side of the axial groove 33 at a position where it does not reach the maximum outer diameter portion 34. Is brought into close contact with the inner wall surface of the cylinder bore 12, so that deterioration of sealing performance can be suppressed.

また、第１実施形態のピストンにあっては、エンジン本体１１のシリンダボア１２に移動自在に設けられるピストン１３において、外周面に周方向に沿って設けられるリング溝３１に、複数の軸方向溝３３が設けられたトップリング２１を装着している。 Further, in the piston of the first embodiment, in the piston 13 movably provided in the cylinder bore 12 of the engine body 11, a plurality of axial grooves 33 are formed in the ring grooves 31 provided along the circumferential direction on the outer peripheral surface. The top ring 21 provided with the above is attached.

第１実施形態のピストンでは、軸方向溝３３におけるピストン１３の頂部側の端部３３ａをシリンダボア１２の内壁面に形成される油膜Ｆの内方まで延出している。従って、トップリング２１とシリンダボア１２との間に油膜Ｆが形成されるが、軸方向溝３３におけるピストン１３の頂部側の端部３３ａが油膜Ｆの内方まで延出されることで、燃焼室１５側のガス圧力を軸方向溝３３に適正に侵入させることができる。 In the piston of the first embodiment, the end 33a on the top side of the piston 13 in the axial groove 33 extends inward of the oil film F formed on the inner wall surface of the cylinder bore 12. Therefore, the oil film F is formed between the top ring 21 and the cylinder bore 12, but the end 33a on the top side of the piston 13 in the axial groove 33 extends inward of the oil film F, so that the combustion chamber 15 The gas pressure on the side can be properly introduced into the axial groove 33.

第１実施形態のピストンでは、軸方向溝３３におけるピストン１３の頂部側の端部３３ａを燃焼室１５側の空間部に連通し、最大外径部３４側の端部３３ｂをクランク室側の空間部に連通しない。従って、トップリング２１の最大外径部３４をシリンダボア１２の内壁面に密着させることで、シール性能の低下を抑制することができる。 In the piston of the first embodiment, the end portion 33a on the top side of the piston 13 in the axial groove 33 is communicated with the space portion on the combustion chamber 15 side, and the end portion 33b on the maximum outer diameter portion 34 side is the space on the crank chamber side. Do not communicate with the department. Therefore, by bringing the maximum outer diameter portion 34 of the top ring 21 into close contact with the inner wall surface of the cylinder bore 12, deterioration of sealing performance can be suppressed.

［第２実施形態］
図４は、第２実施形態のピストンに装着されたピストンリングの正面図、図５は、図４のＶ−Ｖ断面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。 [Second Embodiment]
FIG. 4 is a front view of the piston ring mounted on the piston of the second embodiment, and FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of FIG. Members having the same functions as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

第２実施形態において、図４及び図５に示すように、トップリング２１Ａにて、本体３２は、外面２１ａと上面２１ｂと背面２１ｃと下面２１ｄとから構成される矩形断面形状をなし、外面２１ａは、円弧形状面をなし、上面２１ｂと背面２１ｃと下面２１ｄは、平面となっている。トップリング２１Ａは、ピストン１３のリング溝３１に装着されている。第２実施形態のトップリング２１Ａは、本体３２の外面２１ａにピストン１３の頂部側から最大外径部３４側に向けてピストン１３の軸方向に沿う軸方向溝３３が周方向に所定間隔を空けて複数設けられている。 In the second embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, in the top ring 21A, the main body 32 has a rectangular cross-sectional shape composed of an outer surface 21a, an upper surface 21b, a back surface 21c, and a lower surface 21d, and the outer surface 21a. Has an arc-shaped surface, and the upper surface 21b, the back surface 21c, and the lower surface 21d are flat surfaces. The top ring 21A is mounted in the ring groove 31 of the piston 13. In the top ring 21A of the second embodiment, axial grooves 33 along the axial direction of the piston 13 are spaced apart from the top side of the piston 13 toward the maximum outer diameter portion 34 on the outer surface 21a of the main body 32 in the circumferential direction. There are multiple units.

また、トップリング２１Ａは、本体３２の外周面に、複数の軸方向溝３３における最大外径部３４側の端部同士を連通する周方向溝３５が周方向に沿って設けられている。この周方向溝３５は、複数の軸方向溝３３を連通するものであるが、複数の軸方向溝３３を複数のブロック単位に区分けし、ブロック単位に区分けされた複数の軸方向溝３３同士をそれぞれ複数の周方向溝３５により連通してもよい。また、周方向溝３５は、複数の軸方向溝３３における最大外径部３４側の端部同士を連通するものとしたが、複数の軸方向溝３３の長手方向の中間位置などを連通してもよい。 Further, the top ring 21A is provided with a circumferential groove 35 along the circumferential direction on the outer peripheral surface of the main body 32 so as to communicate the ends of the plurality of axial grooves 33 on the maximum outer diameter portion 34 side. The circumferential groove 35 communicates with a plurality of axial grooves 33, but the plurality of axial grooves 33 are divided into a plurality of block units, and the plurality of axial grooves 33 divided into block units are divided into blocks. Each may be communicated by a plurality of circumferential grooves 35. Further, the circumferential groove 35 communicates with the ends of the plurality of axial grooves 33 on the maximum outer diameter portion 34 side, but communicates with each other at intermediate positions in the longitudinal direction of the plurality of axial grooves 33. May be good.

そのため、トップリング２１Ａは、燃焼室１５側の燃焼ガスの圧力が背面２１ｃ側に作用することで、外面２１ａがシリンダボア１２の内壁面側に押圧される。また、トップリング２１Ａは、外面２１ａに複数の軸方向溝３３及び周方向溝３５が設けられていることから、燃焼室１５側の燃焼ガスの圧力がこの複数の軸方向溝３３及び周方向溝３５を通して外面２１ａ側にも作用する。このとき、トップリング２１Ａは、背面２１ｃの面積に対して軸方向溝３３の面積が極めて小さいことから、外面２１ａが油膜Ｆを介してシリンダボア１２の内壁面に押圧されるものの、軸方向溝３３及び周方向溝３５によりその押圧力（荷重）が低減される。また、複数の軸方向溝３３が周方向溝３５により連通されていることから、複数の軸方向溝３３に侵入した燃焼ガスがトップリング２１Ａの外面２１ａに作用する圧力が周方向で均一化される。 Therefore, in the top ring 21A, the pressure of the combustion gas on the combustion chamber 15 side acts on the back surface 21c side, so that the outer surface 21a is pressed against the inner wall surface side of the cylinder bore 12. Further, since the top ring 21A is provided with a plurality of axial grooves 33 and a circumferential groove 35 on the outer surface 21a, the pressure of the combustion gas on the combustion chamber 15 side is the plurality of axial grooves 33 and the circumferential groove. It also acts on the outer surface 21a side through 35. At this time, since the area of the axial groove 33 of the top ring 21A is extremely small with respect to the area of the back surface 21c, the outer surface 21a is pressed against the inner wall surface of the cylinder bore 12 via the oil film F, but the axial groove 33 The pressing force (load) is reduced by the circumferential groove 35. Further, since the plurality of axial grooves 33 are communicated with each other by the circumferential grooves 35, the pressure of the combustion gas entering the plurality of axial grooves 33 acting on the outer surface 21a of the top ring 21A is made uniform in the circumferential direction. To.

このように第２実施形態のピストンリングにあっては、本体３２の外周面にピストン１３の頂部側から最大外径部３４側に向けてピストン１３の軸方向に沿う軸方向溝３３を周方向に所定間隔を空けて複数設けると共に、複数の軸方向溝３３における最大外径部３４側の端部同士を連通する周方向溝３５を周方向に沿って設けている。 As described above, in the piston ring of the second embodiment, an axial groove 33 along the axial direction of the piston 13 is formed on the outer peripheral surface of the main body 32 from the top side of the piston 13 toward the maximum outer diameter portion 34 in the circumferential direction. A plurality of circumferential grooves 35 are provided along the circumferential direction so as to communicate with each other at the ends of the plurality of axial grooves 33 on the maximum outer diameter portion 34 side.

従って、複数の軸方向溝３３における最大外径部３４側の端部同士を連通する周方向溝３５を設けることで、各軸方向溝３３に侵入する燃焼室１５側の燃焼ガスの圧力を周方向溝３５により均一化して外周面に適切に作用させることができる。 Therefore, by providing the circumferential groove 35 that communicates the ends on the maximum outer diameter portion 34 side of the plurality of axial grooves 33, the pressure of the combustion gas on the combustion chamber 15 side that invades each axial groove 33 is rotated. It can be made uniform by the directional groove 35 and can act appropriately on the outer peripheral surface.

［第３実施形態］
図６は、第３実施形態のピストンに装着されたピストンリングの正面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。 [Third Embodiment]
FIG. 6 is a front view of the piston ring mounted on the piston of the third embodiment. Members having the same functions as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

第３実施形態において、図６に示すように、トップリング２１Ｂにて、本体３２は、外面２１ａと上面２１ｂと背面２１ｃ（図３参照）と下面２１ｄとから構成される矩形断面形状をなし、外面２１ａは、円弧形状面をなし、上面２１ｂと背面２１ｃと下面２１ｄは、平面となっている。トップリング２１Ｂは、ピストン１３のリング溝３１に装着されている。第３実施形態のトップリング２１Ｂは、本体３２の外面２１ａにピストン１３の頂部側から最大外径部３４側に向けてピストン１３の軸方向に沿う軸方向溝３６，３７が周方向に所定間隔を空けて複数設けられている。この軸方向溝３６，３７は、ピストン１３の軸方向に対してピストン１３の周方向に向けて傾斜して配置されている。例えば、軸方向溝３６，３７は、ピストン１３の軸方向に対して２０度から５０度の範囲で傾斜することが好ましい。そして、軸方向溝３６，３７は、ピストン１３の頂部側の端部で連通すると共に、最大外径部３４側の端部で連通している。なお、軸方向溝３６，３７の一端部だけを連通したり、軸方向溝３６，３７の両端部を連通しなかったりしてもよい。 In the third embodiment, as shown in FIG. 6, in the top ring 21B, the main body 32 has a rectangular cross-sectional shape composed of an outer surface 21a, an upper surface 21b, a back surface 21c (see FIG. 3), and a lower surface 21d. The outer surface 21a has an arcuate surface, and the upper surface 21b, the back surface 21c, and the lower surface 21d are flat surfaces. The top ring 21B is mounted in the ring groove 31 of the piston 13. In the top ring 21B of the third embodiment, axial grooves 36 and 37 along the axial direction of the piston 13 are spaced apart from the top side of the piston 13 toward the maximum outer diameter portion 34 on the outer surface 21a of the main body 32 in the circumferential direction. There are multiple spaces. The axial grooves 36 and 37 are arranged so as to be inclined toward the circumferential direction of the piston 13 with respect to the axial direction of the piston 13. For example, the axial grooves 36 and 37 are preferably inclined in the range of 20 to 50 degrees with respect to the axial direction of the piston 13. The axial grooves 36 and 37 communicate with each other at the end portion on the top side of the piston 13 and at the end portion on the maximum outer diameter portion 34 side. It should be noted that only one end of the axial grooves 36 and 37 may be communicated with each other, or both ends of the axial grooves 36 and 37 may not be communicated with each other.

そのため、トップリング２１Ｂは、燃焼室１５側の燃焼ガスの圧力が背面２１ｃ側に作用することで、外面２１ａがシリンダボア１２の内壁面側に押圧される。また、トップリング２１Ｂは、外面２１ａに複数の軸方向溝３６，３７が設けられていることから、燃焼室１５側の燃焼ガスの圧力がこの複数の軸方向溝３６，３７を通して外面２１ａ側にも作用する。このとき、トップリング２１Ｂは、背面２１ｃの面積に対して軸方向溝３６，３７の面積が極めて小さいことから、外面２１ａが油膜Ｆを介してシリンダボア１２の内壁面に押圧されるものの、軸方向溝３６，３７によりその押圧力（荷重）が低減される。また、複数の軸方向溝３６，３７により連通されていることから、複数の軸方向溝３６，３７に侵入した燃焼ガスがトップリング２１Ｂの外面２１ａに作用する圧力が周方向で均一化される。 Therefore, in the top ring 21B, the pressure of the combustion gas on the combustion chamber 15 side acts on the back surface 21c side, so that the outer surface 21a is pressed against the inner wall surface side of the cylinder bore 12. Further, since the top ring 21B is provided with a plurality of axial grooves 36 and 37 on the outer surface 21a, the pressure of the combustion gas on the combustion chamber 15 side passes through the plurality of axial grooves 36 and 37 to the outer surface 21a side. Also works. At this time, since the area of the axial grooves 36 and 37 of the top ring 21B is extremely small with respect to the area of the back surface 21c, the outer surface 21a is pressed against the inner wall surface of the cylinder bore 12 via the oil film F, but in the axial direction. The pressing force (load) is reduced by the grooves 36 and 37. Further, since the plurality of axial grooves 36 and 37 communicate with each other, the pressure of the combustion gas entering the plurality of axial grooves 36 and 37 acting on the outer surface 21a of the top ring 21B is made uniform in the circumferential direction. ..

このように第３実施形態のピストンリングにあっては、本体３２の外周面にピストン１３の頂部側から最大外径部３４側に向けてピストン１３の軸方向に沿う軸方向溝３６，３７を周方向に所定間隔を空けて複数設け、この複数の軸方向溝３６，３７をピストン１３の軸方向に対して周方向に傾斜して配置している。 As described above, in the piston ring of the third embodiment, axial grooves 36 and 37 along the axial direction of the piston 13 are formed on the outer peripheral surface of the main body 32 from the top side of the piston 13 toward the maximum outer diameter portion 34 side. A plurality of axial grooves 36 and 37 are provided at predetermined intervals in the circumferential direction, and the plurality of axial grooves 36 and 37 are arranged so as to be inclined in the circumferential direction with respect to the axial direction of the piston 13.

従って、軸方向溝３６，３７を傾斜して配置することで、ピストン１３の往復移動時に軸方向溝３６，３７により潤滑油をピストン１３の周方向に拡散することができ、ピストン１３とシリンダボア１２との間の油膜Ｆを周方向で均一化することができる。 Therefore, by arranging the axial grooves 36 and 37 at an angle, the lubricating oil can be diffused in the circumferential direction of the piston 13 by the axial grooves 36 and 37 when the piston 13 reciprocates, and the piston 13 and the cylinder bore 12 The oil film F between and the oil film F can be made uniform in the circumferential direction.

［第４実施形態］
図７は、第４実施形態のピストンに装着されたピストンリングの断面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。 [Fourth Embodiment]
FIG. 7 is a cross-sectional view of a piston ring mounted on the piston of the fourth embodiment. Members having the same functions as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

第４実施形態において、図７に示すように、トップリング４１にて、本体４２は、外面４１ａと上面４１ｂと背面４１ｃと下面４１ｄとから構成される矩形断面形状をなし、外面４１ａと上面４１ｂと背面４１ｃと下面４１ｄは、平面となっており、外面４１ａと上面４１ｂ及び下面４１ｄとの間に湾曲部４１ｅ，４１ｆが設けられている。トップリング４１は、ピストン１３のリング溝３１に装着されている。第４実施形態のトップリング４１は、本体４２の外面４１ａにピストン１３の頂部側から最大外径部３４側に向けてピストン１３の軸方向に沿う軸方向溝４３が周方向に所定間隔を空けて複数設けられている。 In the fourth embodiment, as shown in FIG. 7, in the top ring 41, the main body 42 has a rectangular cross-sectional shape composed of an outer surface 41a, an upper surface 41b, a back surface 41c, and a lower surface 41d, and the outer surface 41a and the upper surface 41b. The back surface 41c and the lower surface 41d are flat, and curved portions 41e and 41f are provided between the outer surface 41a and the upper surface 41b and the lower surface 41d. The top ring 41 is mounted in the ring groove 31 of the piston 13. In the top ring 41 of the fourth embodiment, axial grooves 43 along the axial direction of the piston 13 are spaced apart from the top side of the piston 13 toward the maximum outer diameter portion 34 on the outer surface 41a of the main body 42 in the circumferential direction. There are multiple units.

トップリング４１は、本体４２の外面４１ａが平坦面形状であることから、外面４１ａの領域Ｌ４の範囲が最大外径部である。軸方向溝４３は、ピストン１３の頂部側の端部が上面４１ｂまで延出し、最大外径部側の端部が最大外径部である外面４１ａの領域Ｌ４の中途部まで延出されている。この場合、軸方向溝４３の最大外径部側の端部は、トップリング４１の上下方向の中間位置を下方に超えて設けることが好ましいが、中間位置の上方位置までとしてもよい。 Since the outer surface 41a of the main body 42 of the top ring 41 has a flat surface shape, the range of the region L4 of the outer surface 41a is the maximum outer diameter portion. The axial groove 43 has an end portion on the top side of the piston 13 extending to the upper surface 41b, and an end portion on the maximum outer diameter portion side extending to the middle portion of the region L4 of the outer surface 41a having the maximum outer diameter portion. .. In this case, the end portion of the axial groove 43 on the maximum outer diameter portion side is preferably provided beyond the intermediate position in the vertical direction of the top ring 41, but may be provided up to the upper position of the intermediate position.

なお、上述の説明では、軸方向溝４３を第１実施形態の軸方向溝３３とほぼ同様の形状としたが、第２実施形態の周方向溝３５を設けてもよいし、第３実施形態の軸方向溝３６，３７を設けてもよい。 In the above description, the axial groove 43 has substantially the same shape as the axial groove 33 of the first embodiment, but the circumferential groove 35 of the second embodiment may be provided, or the third embodiment may be provided. Axial grooves 36, 37 may be provided.

そのため、トップリング４１は、燃焼室１５側の燃焼ガスの圧力が背面４１ｃ側に作用することで、外面４１ａがシリンダボア１２の内壁面側に押圧される。また、トップリング４１は、外面４１ａに複数の軸方向溝４３が設けられていることから、燃焼室１５側の燃焼ガスの圧力がこの複数の軸方向溝４３を通して外面４１ａ側にも作用する。このとき、トップリング４１は、背面４１ｃの面積に対して軸方向溝３３の面積が極めて小さいことから、外面４１ａが油膜Ｆを介してシリンダボア１２の内壁面に押圧されるものの、軸方向溝４３によりその押圧力（荷重）が低減される。 Therefore, in the top ring 41, the pressure of the combustion gas on the combustion chamber 15 side acts on the back surface 41c side, so that the outer surface 41a is pressed against the inner wall surface side of the cylinder bore 12. Further, since the top ring 41 is provided with a plurality of axial grooves 43 on the outer surface 41a, the pressure of the combustion gas on the combustion chamber 15 side also acts on the outer surface 41a side through the plurality of axial grooves 43. At this time, since the area of the axial groove 33 of the top ring 41 is extremely small with respect to the area of the back surface 41c, the outer surface 41a is pressed against the inner wall surface of the cylinder bore 12 via the oil film F, but the axial groove 43 Therefore, the pressing force (load) is reduced.

このように第４実施形態のピストンリングにあっては、本体４２の外面４１ａを平坦面形状とし、軸方向溝４３における最大外径部側の端部を最大外径部の中途部に配置している。 As described above, in the piston ring of the fourth embodiment, the outer surface 41a of the main body 42 is formed into a flat surface shape, and the end portion of the axial groove 43 on the maximum outer diameter portion side is arranged in the middle portion of the maximum outer diameter portion. ing.

従って、本体４２の外面４１ａが平坦面形状をなすとき、軸方向溝４３における最大外径部側の端部を最大外径部の中途部に配置することで、最大外径部をシリンダボア１２の内壁面に密着させることで、シール性能の低下を抑制することができる。 Therefore, when the outer surface 41a of the main body 42 has a flat surface shape, the end of the axial groove 43 on the maximum outer diameter side is arranged in the middle of the maximum outer diameter portion, so that the maximum outer diameter portion is the cylinder bore 12. By adhering to the inner wall surface, deterioration of sealing performance can be suppressed.

なお、上述した実施形態では、各軸方向溝３３，３６，３７，４３を直線形状としたが、曲線形状としてもよい。また、各軸方向溝３３，３６，３７，４３の幅を同じにしたが、長手方向でその幅を変化させてもよい。 In the above-described embodiment, the axial grooves 33, 36, 37, and 43 have a linear shape, but a curved shape may be used. Further, although the widths of the axial grooves 33, 36, 37, and 43 are the same, the widths may be changed in the longitudinal direction.

また、上述した実施形態では、本発明のピストンリングをトップリング２１に適用したが、セカンドリング２２に適用してもよい。 Further, in the above-described embodiment, the piston ring of the present invention is applied to the top ring 21, but it may be applied to the second ring 22.

また、上述した実施形態では、エンジン１０を４ストロークのディーゼルエンジンとして説明したが、このエンジンに限定されるものではなく、例えば、ガソリンエンジンや天然ガスエンジン、または、２ストロークのエンジンなどを含むレシプロエンジン（往復動機関）の全てに適用することができる。 Further, in the above-described embodiment, the engine 10 has been described as a 4-stroke diesel engine, but the engine is not limited to this engine, and the reciprocating engine includes, for example, a gasoline engine, a natural gas engine, or a 2-stroke engine. It can be applied to all engines (reciprocating engines).

１０エンジン
１１エンジン本体
１２シリンダボア
１３ピストン
１５燃焼室
２１，２１Ａ，２１Ｂ，４１トップリング（ピストンリング）
２１ａ，４１ａ外面
２２セカンドリング（ピストンリング）
２３オイルリング（ピストンリング）
３１リング溝
３２，４２本体（ピストンリング本体）
３３，３６，３７，４３軸方向溝
３４最大外径部
３５周方向溝
Ｆ油膜 10 Engine 11 Engine body 12 Cylinder bore 13 Piston 15 Combustion chamber 21,21A, 21B, 41 Top ring (piston ring)
21a, 41a Outer surface 22 Second ring (piston ring)
23 Oil ring (piston ring)
31 Ring groove 32, 42 Main body (Piston ring main body)
33, 36, 37, 43 Axial groove 34 Maximum outer diameter 35 Circumferential groove F Oil film

Claims

In the piston ring provided on the outer peripheral surface of the piston of the internal combustion engine
On the outer peripheral surface of the piston ring body having a ring shape, the axial groove towards the maximum outer diameter portion along the axial direction of the piston from the top side of the piston, Re plurality et at predetermined intervals in the circumferential direction ,
The axial groove is arranged so that the end portion on the top side of the piston is closer to the center side in the radial direction of the piston than the end portion on the maximum outer diameter portion side .
A piston ring characterized by that.

In the piston ring provided on the outer peripheral surface of the piston of the internal combustion engine
On the outer peripheral surface of the piston ring body having a ring shape, the axial groove towards the maximum outer diameter portion along the axial direction of the piston from the top side of the piston, Re plurality et at predetermined intervals in the circumferential direction ,
The outer peripheral surface of the piston ring main body has an arc shape, and the axial groove is arranged at a position where the end portion on the maximum outer diameter portion side does not reach the maximum outer diameter portion .
A piston ring characterized by that.

The piston ring according to claim 1 or 2 , wherein the axial groove has a length dimension in the axial direction of the piston set to a dimension larger than a width dimension in the circumferential direction of the piston.

According to the outer circumferential surface of the piston ring body, from claim 1, characterized in that the circumferential groove which communicates the ends of the maximum outer diameter portion of the plurality of the axial grooves are provided along the circumferential direction Item 3. The piston ring according to any one of items 3.

The piston ring according to any one of claims 1 to 4 , wherein the axial groove is arranged so as to be inclined in the circumferential direction of the piston with respect to the axial direction of the piston.

In a piston that is movably provided in the cylinder bore of an internal combustion engine
The piston ring according to any one of claims 1 to 5 is mounted in a ring groove provided on the outer peripheral surface along the circumferential direction.
A piston characterized by that.

The piston according to claim 6 , wherein the axial groove extends to the inside of an oil film formed on an inner wall surface of the cylinder bore at an end portion on the top side of the piston.

Said axial grooves, wherein the end portion of the top side of the piston communicates with the space of the combustion chamber side, an end portion of the maximum outer diameter portion is characterized in that it does not communicate with the space portion of the crank chamber side The piston according to claim 6 or 7.