JPH017888Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は段形合口からの流体洩れを減少し、シ
ール機能を十分に確保するためのピストンリング
を用いたシリンダ・ピストン・ピストンリング組
合せ体の改良に関する。

無給油式流体圧縮機に使用されるピストンリン
グは、ピストン作動時におけるピストンリングの
熱膨張の影響およびリングの摩耗を吸収するた
め、リングに合口隙間を設けている。合口隙間は
ピストンの使用状況によつて異なるが、そのピス
トンリングに適応した隙間を設ける必要がある。
ピストンリングからの流体の洩れ量に比べ、ピス
トンリングの合口からの流体の洩れ量は合口の寸
法が増大するにつれ、合口以外からの洩れ量より
も増大することが知られている。このため、ピス
トンリングの合口を軸方向に段形にしたり、リン
グに張力をもたせるためにピストンのリング溝内
に装着されたピストンリングの内側面とリング溝
内面との間に、金属製の張りリングを入れて気密
を保持する試みがなされているが、張りリングを
使用すると、張りリングの影響でピストンリング
をシリンダに強く押し付けながら作動するため、
シリンダ及びピストンリングの摩耗が激しく、か
つ、張りリングがピストンのリング溝部を叩き、
溝部に傷をつけ、ピストンリングを破損する場合
がある。この張りリングの欠点を除くため、特公
昭54−42083号のように構成したものがある。特
公昭54−42083号の発明は、軸方向の合口両端を
段形にしたピストンリングの内側面とピストンの
リング溝との間に、その段形合口をリング内側か
ら閉鎖できるように柔軟性を有し、非金属の材料
であつて、しかもピストンリングに必要以上の張
力を与えないシール材料の板を組み込むことによ
つて、その合口隙間をシールしたものである。

しかしこのピストンリングは、加圧側にある合
口隙間に高圧の流体が流れ込むとシール板を押し
開き、さらに段形合口部の非加圧側の段の合口隙
間から洩れ出すため、シール機能が十分とはいい
得ない。

また、上記の欠点を除去しようとしたものに特
開昭55−27524号があるが、この発明は、第１ａ
図に示すように、ピストンリング１の合口２ａ，
２ｂおよび３ａ，３ｂを軸方向に段形構造とする
のみならず、リングの半径方向にも段形構造と
し、加圧部分から非加圧部分に直通する隙間を有
しない構造にすれば、高圧側から低圧側への流体
の流れは、ピストンリングの軸方向の段形によつ
て阻止され、他方リングの半径方向の流体の流れ
は、半径方向の段形によつて阻止されるから、シ
ール機能は軸方向にだけ段形構造を有するものよ
りも一段と改善される。しかし、このピストンリ
ングは、第１ｂ図に示されるように、加圧側合口
両側の摺動面４および５は摩擦され、摺動面４お
よび５間に摩耗の差を生じ、隙間６ができ、ピス
トンリングのシール機能は低下する。

本考案は段形構造の合口をもつピストンリング
における上記シール機能の問題を除去したピスト
ンリングを用いたシリンダ・ピストン・ピストン
リング組合せ体を提供することを目的とする。

前記目的は、本考案によれば、シリンダと、こ
のシリンダの内部空間を加圧室と非加圧室とに分
割すべく当該シリンダの内部に装着されたピスト
ンと、前記シリンダの加圧室と非加圧室との間を
シールすべく前記ピストンの外周面の凹所に装着
されたピストンリングとからなり、前記ピストン
リングの一方の端部は、前記非加圧室側であつて
内周側が切り欠かれて形成された第１の突起部
と、前記非加圧室側であつて且つ径方向に関する
全幅の部位が、前記ピストンの周方向に沿つて前
記第１の突起部の先端から前記一方の端部の先端
まで切り欠かれて形成された第１のベース部とを
有しており、前記ピストンリングの他方の端部
は、前記第１の突起部の内周側の切り欠かれた部
位に配置されるように外周側が切り欠かれて形成
された第２の突起部と、前記径方向に関する全幅
の部位に位置する前記第１のベース部に対して気
密的に接触しており、前記周方向に沿つて前記第
２の突起部の基部から前記一方の端部の先端まで
連続して伸長する第２のベース部とを有してお
り、前記第２の突起部は、前記加圧室からの背圧
によつて前記第１の突起部の内周側の側面と当該
第２の突起部の外周側の側面との間でシール部を
形成すべく当該第１の突起部の内周側の側面に押
付けられるように、当該第１の突起部の半径方向
の厚さより十分に薄い厚さに形成されており、前
記ピストンリングの内径の拡径に際して、当該第
２の突起部が接触する当該第１の突起部の内周側
の側面の部位が、当該第１の突起部の先端から当
該第１の突起部の基部に向かうに従つて、当該第
１の突起部の外周側の側面から徐々に離間してい
ることを特徴とするシリンダ・ピストン・ピスト
ンリング組合せ体によつて達成される。

以下、具体例に基づいて本考案の説明をする。

本考案によるシリンダ・ピストン・ピストンリ
ング組合せ体に於いては、第４ａ図に示すよう
に、ピストンリング１１は、シリンダ１７の内部
空間を加圧室と非加圧室とに分割すべく当該シリ
ンダ１７の内部に装着されたピストン１６の外周
面の凹所としてのリング溝１８に、当該加圧室と
非加圧室との間をシールすべく装着されている。

第２図に示すごとく、柔軟で順応性に富む四弗
化エチレン樹脂などの非金属の耐熱性弾性を有す
るシール材で作つたピストンリング１１の、シリ
ンダの加圧室側、即ち加圧側及びシリンダの非加
圧室側、即ち非加圧側の合口１２，１３両端を軸
方向に段形でかつ周方向に互いに重なるように形
成し、非加圧側合口１３において、一方の端部
に、内周側を切欠いて外周側に第１の突起部１４
を設け、他方の端部に、他方の端部から突起部１
４の内周側に沿つて延び、背圧によつて突起部１
４の内周側の側面に押し付けられ合口１３をシー
ルできるよう十分に柔軟性を有するように、合口
部分、本具体例では第１の突起部１４の半径方向
の厚さより十分に薄い厚さを有する第２の突起部
１５を設けたものである。即ちピストンリング１
１の一方の端部は、前記非加圧室側であつて内周
側が切り欠かれて形成された第１の突起部１４
と、前記非加圧室側であつて且つピストン１６の
半径方向に関する全幅Ｗの部位が、ピストン１６
の周方向に沿つて突起部１４の先端２２から一方
の端部の先端２３まで切り欠かれて形成された第
１のベース部２１とを有しており、ピストンリン
グ１１の他方の端部は、突起部１４の内周側の切
り欠かれた部位２４に配置されるように外周側が
切り欠かれて形成された第２の突起部１５と、ピ
ストン１６の半径方向に関する全幅Ｗの部位に位
置する第１のベース部２１に対して気密的に接触
しており、前記周方向に沿つて第２の突起部１５
の基部２５から前記一方の端部の先端２３まで連
続して伸長する第２のベース部２０とを有してい
る。第２の突起部１５は、前記加圧室からの背圧
によつて突起部１４の内周側の側面２６と突起部
１５の外周側の側面２７との間でシール部を形成
すべく突起部１４の内周側の側面２６に押付けら
れるように、突起部１４の半径方向の厚さより十
分に薄い厚さに形成されている。このように、突
起部１４，１５及び合口１２，１３からなる合口
部分を有して形成されたピストンリング１１を第
３図乃至第４ａ，第４ｂ図に示すごとくピストン
１６に装着し、シリンダ１７内を上下に稼動させ
ると、第４ａ図に示すごとく加圧側合口１２から
流入する高圧流体は、リング溝１８の壁面に突き
当り、第５ａ図に示すようにピストンリング１１
の内側面に背圧を加えるので、突起部１５は摺動
側突起部１４の合口端面に押し付けられ合口１３
を閉鎖（シール）する。

しかも、ピストンリング１１の摺動面１９が摩
耗し、合口１３が第５ｂ図に示すごとく開くと、
突起部１５はリング溝側からの背圧を受け、突起
部１４の側面に押し付けられるので、ピストンリ
ングのシール機能が維持される。

また、上記のピストンリング１１の非加圧側合
口を、第６ａ図に示すように、一方の端面は摺動
側に突出した突起部１４ａを有し、他方の端面は
摺動面１９から内面側に突出した突起部１５ａを
有するように形成してもよい。ただし、突起部１
５ａは、リング溝側から背圧を受け、摺動側突起
部１４ａの側面に押し付けられ合口１３ａをシー
ルできるよう柔軟性をもつ厚みに成形する必要が
ある。このように成形されたピストンリングは、
ピストンリングの摺動面１９が摩耗し、第６ｂ図
に示すように合口１３ａが開いても、突起部１５
ａは背圧により、摺動側突起部１４ａの側面に押
し付けられピストンリングのシール機能を十分維
持できる。また第６ａ図及び第６ｂ図に示す具体
例において明瞭に示すように、ピストンリング１
１は、突起部１４ａが先細りになるように形成さ
れている。すなわちピストンリング１１はピスト
ンリング１１の内径の拡径に際して突起部１５ａ
が接触する突起部１４ａの内周側の側面の部位
が、突起部１４ａの先端から基部に向うに従つ
て、突起部１４ａの外周側の側面から徐々に離間
して形成されている。

本考案のピストンリングは、非加圧側合口両端
間に摩耗量の差が生じ、非加圧側合口両端に隙間
を生じてもリングの内側突起部が背圧により変形
し、摺動側突起部の側面に押し付けられるので、
シール機能が低下することがない。また、非加圧
側合口の半径方向のシール部分に、特別な寸法精
度を要しないので工作が容易である等製作面での
効果もある。

更に加えて、ピストンリングが摩耗し、ピスト
ンリングの内径が拡径して前記合口部分の相互に
重なり合つた両端が相反する周方向に夫々移動し
たとしても、第２の突起部が接触する第１の突起
部の内周側の側面の部位が、第１の突起部の先端
から基部に向かうに従つて第１の突起部の外周面
の側面から徐々に離間しているが故に、第１の突
起部の内周側の側面への第２の突起部の接触を、
当該第２の突起部の先端で行わせることができ、
従つて第２の突起部の内周側の側面のほぼ全面に
於いて加圧室からの背圧を受けることができ、第
１の突起部の内周側の側面に第２の突起部を確実
に強く押付けることができ、ピストンリングの摩
耗においてもシール機能の低下を確実に防止し得
る。更に加えて、前記第２の突起部が前記第１の
突起部の半径方向の厚さより十分に薄い厚さに形
成されていることから、当該第２の突起部をピス
トンの半径方向に関して可撓であるように構成し
得、ピストンリングが摩耗し、ピストンリングの
内径が拡径して当該ピストンリングの相互に重な
り合つた夫々の端部が相反する周方向に夫々移動
したとしても、第１の突起部の先端から基部に向
かうに従つて当該第１の突起部の外周側の側面か
ら徐々に離間している、前記第２の突起部が接触
する第１の突起部の内周側の側面の部位に向かつ
て、当該第２の突起部の外周側の側面が、前記加
圧室からの僅かな背圧でも前記半径方向に敏感に
偏位し得、その結果当該第２の突起部の外周側の
側面に於いて常にしつかりとした接触状態を保ち
得る。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は従来のピストンリングの要部の構成
を示す説明図、第１ｂ図は第１ａ図のピストンリ
ングの使用結果を示す説明図、第２図は、本考案
のピストンリングの一具体例の構成を示す要部斜
視図、第３図は、本考案のピストンリングをピス
トンに装着した図、第４図はいずれも、第２図に
示す本考案のピストンリングのピストン装着時の
稼動態様図で、第４ａ図は第２図のピストンの
−における要部断面図、第４ｂ図は第２図の
−における要部断面図、第５ａ図および第５ｂ
図は、いずれも第２図のピストンリングの要部動
作態様図、第６ａ図および第６ｂ図は、それぞれ
本考案ピストンリングの他の具体例の要部の構成
およびその動作態様の説明図である。 １，１１……ピストンリング、１２……加圧側
合口、１３，１３ａ……非加圧側合口、１４，１
４ａ……突起部、１５，１５ａ……突起部、１６
……ピストン、１７……シリンダ、１８……リン
グ溝。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シリンダと、このシリンダの内部空間を加圧室
   と非加圧室とに分割すべく当該シリンダの内部に
   装着されたピストンと、前記シリンダの加圧室と
   非加圧室との間をシールすべく前記ピストンの外
   周面の凹所に装着されたピストンリングとからな
   り、前記ピストンリングの一方の端部は、前記非
   加圧室側であつて内周側が切り欠かれて形成され
   た第１の突起部と、前記非加圧室側であつて且つ
   径方向に関する全幅の部位が、前記ピストンの周
   方向に沿つて前記第１の突起部の先端から前記一
   方の端部の先端まで切り欠かれて形成された第１
   のベース部とを有しており、前記ピストンリング
   の他方の端部は、前記第１の突起部の内周側の切
   り欠かれた部位に配置されるように外周側が切り
   欠かれて形成された第２の突起部と、前記径方向
   に関する全幅の部位に位置する前記第１のベース
   部に対して気密的に接触しており、前記周方向に
   沿つて前記第２の突起部の基部から前記一方の端
   部の先端まで連続して伸長する第２のベース部と
   を有しており、前記第２の突起部は、前記加圧室
   からの背圧によつて前記第１の突起部の内周側の
   側面と当該第２の突起部の外周側の側面との間で
   シール部を形成すべく当該第１の突起部の内周側
   の側面に押付けられるように、当該第１の突起部
   の半径方向の厚さより十分に薄い厚さに形成され
   ており、前記ピストンリングの内径の拡径に際し
   て、当該第２の突起部が接触する当該第１の突起
   部の内周側の側面の部位が、当該第１の突起部の
   先端から当該第１の突起部の基部に向かうに従つ
   て、当該第１の突起部の外周側の側面から徐々に
   離間していることを特徴とするシリンダ・ピスト
   ン・ピストンリング組合せ体。