JP7219537B2 - ピストンリングセット - Google Patents
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Description
本実施形態に係るピストンリングセットは、内燃機関のピストンに装着される複数のピストンリングを含む。このピストンリングセットは、トップリングとして使用される第一のリングと、セカンドリングとして使用される第二のリングとを含み、第一のリングは合口部を有する金属材料からなるリングであり、第二のリングは合口部を有する樹脂組成物からなるリングである。
上述のとおり、第一のリングはトップリングとして使用されるリングであって、金属材料からなり且つ合口部を有する。第一のリングの合口部の隙間を設計することで、燃焼室からクランク室へのガス流量をコントロールでき、その結果、ブローバイガスの発生量を低減できる。
上述のとおり、第二のリングはセカンドリングとして使用されるリングであって、樹脂組成物からなり且つ合口部を有する。第二のリングの合口部の隙間を設計することで、セカンドランドからクランク室へのガス流量をコントロールでき、その結果トップリングとセカンドリングとの間の空間の圧力の増加を制御することが可能となる。
図1に部分的に示すピストンリング1は、ストレートと称される合口部(ストレート合口)1aを有する。合口部1aは、環状の本体部1bの一部に形成されている。本体部1bは、幅方向の端面である一方の側面1c及び他方の側面1dと、厚さ方向の端面である内周面1e及び外周面1fとによって、厚さ方向が長辺かつ幅方向が短辺となる断面略長方形状をなしている。合口部1aは、本体部1bの一方の端面1gと他方の端面1hとによって構成されている。
図2に示すピストンリング2は、ダブルステップと称される特殊形状の合口部(ダブルステップ合口)2aを有する。合口部2aは、環状の本体部2bの一部に形成されている。本体部2bは、幅方向の端面である一方の側面2c及び他方の側面2dと、厚さ方向の端面である内周面2e及び外周面2fとによって、厚さ方向が長辺かつ幅方向が短辺となる断面略長方形状をなしている。なお、ピストンリング2は、側面2cが燃焼室側となり、側面2dがクランク室側となるように、ピストンに対して取り付けられる。
図11に示す部分的にピストンリング3は、ダブルアングルと称される特殊形状の合口部(ダブルアングル合口)3aを有する。合口部3aは、環状の本体部3bの一部に形成されている。本体部3bは、幅方向の端面である一方の側面3c及び他方の側面3dと、厚さ方向の端面である内周面3e及び外周面3fとによって、厚さ方向が長辺かつ幅方向が短辺となる断面略長方形状をなしている。なお、ピストンリング3は、側面3cが燃焼室側となり、側面3dがクランク室側となるように、ピストンに対して取り付けられてもよいし、この逆であってもよい。前者の向きはオイル消費量の削減に特に効果があり、後者の向きはブローバイガス量の低減に特に効果がある。
図12に示すピストンリング4は、トリプルステップと称される特殊形状の合口部(トリプルステップ合口)4aを有する。合口部4aは、環状の本体部4bの一部に形成されている。本体部4bは、幅方向の端面である一方の側面4c及び他方の側面4dと、厚さ方向の端面である内周面4e及び外周面4fとによって、厚さ方向が長辺かつ幅方向が短辺となる断面略長方形状をなしている。ただし、後述のように外周面4fが傾斜しているため、側面4c及び側面4dの長さは互いに異なる。また、断面形状は上記の形状に限定されない。なお、ピストンリング4は、側面4cが燃焼室側となり、側面4dがクランク室側となるように、ピストンに対して取り付けられる。
次に、ピストンリング4の変形例について、説明する。まず、図16に第1変形例に係るピストンリング4Aを示す。図16(a)は、ピストンリング4Aの合口端部41の概略断面図であり、図12のA-A断面図に相当する。図16(a)では、合口端部41の第2突出部45が断面で示されている。また、図16(b)は、ピストンリング4Aの合口端部42の概略断面図であり、図12のB-B断面図に相当する。また、図16(b)では、合口端部42の第1突出部43が断面で示されている。
図17及び図18に第2変形例に係るピストンリング4Bを示す。図17は、ピストンリング4Bの本体部4bの概略断面図である。また、図18(a)は、ピストンリング4Bの合口端部41の概略断面図であり、図12のA-A断面図に相当する。図18(b)では、合口端部41の第2突出部45が断面で示されている。また、図18(b)は、ピストンリング4Bの合口端部42の概略断面図であり、図12のB-B断面図に相当する。また、図18(b)では、合口端部42の第1突出部43が断面で示されている。
図19~21に第3変形例に係るピストンリング4Cを示す。図19は、ピストンリング4Cの本体部4bの断面図である。図20(a)は、ピストンリング4Cにおける合口部4aの平面図(側面4c側から見た図)であり、図20(b)は、ピストンリング4Cにおける合口部4aの正面図(外周面4f側から見た図)である。図21(a)は、ピストンリング4Cの合口端部41の概略断面図であり、図12のA-A断面図に相当する。また、図21(b)は、ピストンリング4Cの合口端部42の概略断面図であり、図12のB-B断面図に相当する。
図24に示す部分的にピストンリング5は、ダブルカットと称される特殊形状の合口部(ダブルカット合口)5aを有する。合口部5aは、環状の本体部5bの一部に形成されている。本体部35は、幅方向の端面である一方の側面5c及び他方の側面5dと、厚さ方向の端面である内周面5e及び外周面5fとによって、厚さ方向が長辺かつ幅方向が短辺となる断面略長方形状をなしている。なお、ピストンリング5は、側面5cが燃焼室側となり、側面5dがクランク室側となるように、ピストンに対して取り付けられる。
Claims (12)
- 内燃機関のピストンに装着される複数のピストンリングを含むピストンリングセットであって、
トップリングとして使用される第一のリングと、
セカンドリングとして使用される第二のリングと、
を含み、
前記第一のリングは合口部を有する金属材料からなり、前記第二のリングは合口部を有する樹脂組成物からなり、
前記第二のリングの前記合口部は、前記第二のリングを自由状態から当該合口部を閉じた状態とする際、互いに摺動するように相対的に移動する少なくとも一対の面を有し、
前記一対の面が前記第二のリングの径方向に広がっており、
前記第二のリングの前記合口部は、前記第二のリングの一方の側面側から、前記第二のリングの他方の側面側から、及び、前記第二のリングの外周面側から、の三方向から見てステップ形状を呈するトリプルステップ形状となっており、
前記第二のリングの外周面は、前記第二のリングの一方の側面側の一部がテーパ面となっており、前記第二のリングの他方の側面側の残りの部分が傾斜しておらず、
前記トリプルステップ形状の段差部は、前記第二のリングの外周面側の端部が前記テーパ面とは異なる位置に設けられている、ピストンリングセット。 - 内燃機関のピストンに装着される複数のピストンリングを含むピストンリングセットであって、
トップリングとして使用される第一のリングと、
セカンドリングとして使用される第二のリングと、
を含み、
前記第一のリングは合口部を有する金属材料からなり、前記第二のリングは合口部を有する樹脂組成物からなり、
前記第二のリングの前記合口部は、前記第二のリングを自由状態から当該合口部を閉じた状態とする際、互いに摺動するように相対的に移動する少なくとも一対の面を有し、
前記一対の面が前記第二のリングの径方向に広がっており、
前記第二のリングの前記合口部は、前記第二のリングの一方の側面側から、前記第二のリングの他方の側面側から、及び、前記第二のリングの外周面側から、の三方向から見てステップ形状を呈するトリプルステップ形状となっており、
前記第二のリングの外周面は、前記第二のリングの一方の側面側から前記第二のリングの他方の側面側に向かうにつれて、テーパ面、平坦面、及び逆テーパ面がこの順となるように配置されており、
前記トリプルステップ形状の段差部は、前記第二のリングの外周面側の端部が前記平坦面に設けられており、
前記第二のリングの他方の側面と前記第二のリングの外周面とがなす角部に切欠部が設けられている、ピストンリングセット。 - 前記第一のリングの前記合口部がストレート合口である、請求項1又は2に記載のピストンリングセット。
- 前記第一のリングの前記合口部は、前記第一のリングを自由状態から当該合口部を閉じた状態とする際、互いに摺動するように相対的に移動する少なくとも一対の面を有し、
前記一対の面が前記第一のリングの径方向に広がっており、
前記第一のリングの前記合口部は、前記第一のリングの一方の側面側又は前記第一のリングの他方の側面側から、及び、前記第一のリングの外周面側から、の二方向から見てステップ形状を呈するダブルステップ形状となっている、請求項1又は2に記載のピストンリングセット。 - 前記第一のリングの前記合口部がダブルアングル合口であり、
前記合口部は、前記第一のリングの環状の本体部の一方の端面と、他方の端面3hと、前記一方の端面に設けられた突出部と、前記他方の端面側に設けられた受け部とによって構成され、
前記受け部は、前記第一のリングの幅方向の端面である一方の側面の途中から前記第一のリングの外周面の途中に至る傾斜面を有し、
前記突出部は、前記受け部に対応する形状を有する、請求項1~4のいずれか一項に記載のピストンリングセット。 - 前記樹脂組成物の引張弾性率が0.3~50GPaである、請求項1~5のいずれか一項に記載のピストンリングセット。
- 前記樹脂組成物の比重が1.0~3.0である、請求項1~6のいずれか一項に記載のピストンリングセット。
- 前記樹脂組成物は、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリエーテルケトン、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン及び液晶ポリマーからなる群から選ばれる少なくとも一種の樹脂成分を含む、請求項1~7のいずれか一項に記載のピストンリングセット。
- 前記樹脂組成物は、合成繊維を更に含む、請求項8に記載のピストンリングセット。
- 前記樹脂組成物は、銅、ブロンズ、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、酸化亜鉛及びタルクからなる群から選ばれる少なくとも一種の材料からなる粉体を更に含む、請求項8又は9に記載のピストンリングセット。
- 前記第一のリングは、内周面、外周面、一方の側面、他方の側面及び前記合口部の合わせ面からなる群から選ばれる少なくとも一つの面上に形成された硬質皮膜を有する、請求項1~10のいずれか一項に記載のピストンリングセット。
- 前記第二のリングは、内周面、外周面、一方の側面、他方の側面及び前記合口部の合わせ面からなる群から選ばれる少なくとも一つの面上に形成された表面処理膜を有する、請求項1~11のいずれか一項に記載のピストンリングセット。
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