JPH0229907B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はレシプロ機関における気密用ピストン
リングに関するものであり、具体的には内燃機関
のピストンリングやスターリング機関のガスシー
ルリング、高圧縮比のコンプレツサ用ピストンシ
リングに適用しうるものである。

最も運転条件の厳しい内燃機関用ピストンリン
グにつき説明する。近年、省エネルギーで低公害
の内燃機関が強く要望されている。その要望に応
えるための提案も数多くなされているが、その中
でもピストンリングの性能を向上させることはも
つとも重要なことである。特に内燃機関の摩擦力
の中で大きな比重を占めるピストンリングの摩擦
力を減少させることによる効果は大きい。その具
体的方策として、ピストンリングの薄幅化や張力
の低減が考慮されている。しかし、ピストンリン
グはその基本的な機能としてのガスシール及び潤
滑油制御機能及び耐摩耗性を持たねばならず、こ
れらの基本的機能を維持しながら摩擦力を低減す
ることは容易なことではない。

まず、第１図に基づいてピストンリングの作用
を説明する。ピストンリング１はピストン５のピ
ストンリング溝４にはまり、シリンダ３の内周面
に沿つて摺動するが、その摩擦力に関係する半径
方向の主な力は、ピストンリング１の内周面１３
に加わる力P₃と、外周面１１に加わる力P₁と、
ピストンリング自己張力P_Eである。燃焼室圧力
が高圧のとき、P₁，P₃に比しP_Eは微少なためこ
れを無視すると、第１図に示す圧力状態となる。
外周面１１に最高値がピストントツプランド７の
圧力P₇で、最少値がピストンリング下のランド
部８の圧力P₈である分布圧力P₁が加わり、ピス
トンリング内周面にはピストンリング溝４を経て
ほぼピストントツプランド圧力P₇に等しい均一
圧力P₇が加わる。したがつて、ピストンリング
の半径方向に加わる力は、 （P₃−P₁）＝｛p₇−（p₇＋p₈）／２｝・h₁＝p₇−p₈／２
・h₁ になる。この力はピストンが上死点近傍にあり燃
焼室圧力が最大になるときに最大となるものであ
り、ピストンリングはシリンダ内周面を著しく高
い面圧で摺動することにより、シリンダ内周面の
上死点近傍での摩耗が著しくなる。

従つて、ピストンリングの高さh₁を小さく（薄
幅化）することによる摩耗力低減の効果は大き
い。しかしこのような薄幅ピストンリングは油膜
生成効果が劣るので油膜が薄くなり摩耗が増大す
る欠点があり、又これを鋳鉄製にすることは強度
及び製造上困難であり鋼材を用いなくてはならな
いが、鋼材は潤滑性の点で鋳鉄に劣り、さらに高
温条件下ではいわゆる熱へたりをおこし自己張力
を失つてシール機能の著しい低下をおこす。

これに対しピストンリング内周面に加わる圧力
を他の手段によつて遮断する提案も種々なされて
いる。例えば、第２図に示すように、ピストンリ
ング１の上面１２側に第二リング２を組合わせ、
ピストンリング溝４とピストンリング上面１２間
を第二リング２でシールするもの（特公昭44−
6647号、実開昭52−49205号、特開昭52−148716
号）があるが、完全にピストンリング溝をシール
すると、ピストンリングには外周面側からの圧力
のみが加わることになり、リングが内側へおし込
まれてシール機能が著しく低下する。一方、第３
図及び第４図に示すように内周１３に段部１０を
有するピストンリング１に第二リング２を組合わ
せ、ピストンリング上面１２とピストンリング溝
上面４２をシールし、ピストンリング内周１３へ
も圧力をかけるようにしたもの（実公昭49−
47522号、特開昭52−148716号、米国特許第
2600310号）があるが、これらは第二リング上面
２２とピストンリング溝上面４２の接触を維持す
る必要がある。そのため、第３図のピストンリン
グはトツプランド圧力に対しても外張り力を失わ
ない張力の第二リングを必要とするため、ピスト
ンリングの摺動面圧力は著しく高くなる。一方、
第４図のものはピストンリングとピストンリング
溝間のクリアランスが全くなく、ピストンリング
はピストンリング溝内で軸方向に挙動することが
全くできないので、不可避的に生ずる燃焼残渣物
及び他の異物粒子の排除は不可能である。

さらに、第５図に示すように、ピストンリング
内周面１３とピストンリング溝底面４３に嵌合す
る第二リングを設け、ピストンリング内周面側か
らトツプランド圧力が加わることを中断するピス
トンリング（実公昭36−10004号、特公昭54−
30451号）があるが、これらのピストンリングは
ピストンリングの半径方向及び軸方向の挙動が制
限されるだけでなく、第二リング２を極めて薄く
しなければならないので、第二リングの変形によ
るガス漏れなどの問題が残る。

さらに、第６図に示すように第一リング１の内
周面１３を傾斜面とし、この傾斜面と対応する外
周面２１を有する第二リング２を配し、第二リン
グ２下方にバネ２９を配することにより第一リン
グと第二リングの間をシールするもの（米国特許
第1881271号）があるが、かかるピストンリング
は、著しく高い燃焼圧力に対して第二リング２を
第一リング１と当接させるため、強力なバネが必
要になり、そのバネが第一リング１に大きな外張
り力を付加するので、摩擦力が大きくなるという
問題が生ずる。

かかる従来のピストンリングの問題は内燃機関
においては特に重大であるが、スターリング機関
においては特に気密性が要求され、コンプレツサ
においても高圧ガスをシールするピストンリング
については上記の如き問題がある。

本願の発明者はかかる従来のピストンリングの
欠点を解決するための提案（特願昭56−31933号）
をしたが、本発明はさらにその提案に改良を加え
たものであり、特に加工性、生産性に優れたピス
トンリングを得ようとするものである。

本発明の主たる目的はピストンリングによる摩
擦損失を低減すると共に、摩耗やスカツフイング
の危険を減少してより低粘性油の使用を可能に
し、ピストンを含めた全的な摩擦損失を低下させ
ることにある。ピストンリングのガスシールを向
上させてガスシール用ピストンリングを１本に減
少し、それによりピストン高さを低減して重量低
減効果を得ること、又、潤滑油消費量を低減させ
ること、ピストンの冷却効率に優れたピストンリ
ングを得ること、加工性と生産性に優れたピスト
ンリングを得ること等も本発明の目的とするとこ
ろである。

前記目的を達成するため、本発明の要旨とする
ところは次の三つの要件を含むピストンリングに
ある。

ピストンリング溝４の下面44内周側に凹部４
０を設ける。

凹部下面４２０と第二リング２下面２４が当
接する。

第一リング内周１３と第二リング外周２１が
当接する。

本発明のピストンリングを第７図ないし第２８
図に示す実施例に基づいて説明する。

第８図は第７図のピストンリングの作用を示す
ものであり、シリンダ３の内周面と第一リング１
の外周面１１が摺動している。又、ピストンリン
グ溝４の溝底４３の溝上面４２側には半径方向内
側に凹部４０が形成される。この凹部下面４２０
に接する下面２４を有する第二リング２を組みつ
ける。このピストンリングの第二リング２の下面
２４のピストンリング溝４の凹部下面４２０への
密着は、ピストントツプランド圧力がピストンリ
ング溝を経て第二リング２の上面２２から作用す
ることにより、接触面を極めて強く押すために強
いシール性が得られる。

さらに本発明の最大の特徴は、第８図に示すよ
うに、ピストンリングの半径方向圧力を理想的に
制御し摩擦損失を低減しうることにある。すなわ
ち上記のようにピストンリング半径方向には外周
面１１側からの力P₁と内周面からの力P₃が加わ
るが、本発明においては、第二リング２によつて
トツプランド７からの圧力及びガスが遮断される
ため、第一リング１の下部内周面１３１への圧力
p₂は極めて低くp₈に近い。一方第一リング１の上
部内周面１３０には第二リング２を介してトツプ
ランドからの圧力p₇にほぼ等しい圧力が加わる。
したがつて第一リング１には外周面１１の軸方向
高さをh₁、上部内周面１３０の高さをh₃、下部内
周面１３１高さをh₂とすると、半径方向に加わる
力は次式で表わされる。

（半径方向力）＝（p₇・h₃＋p₂・h₂） −（p₇＋p₈）／２・h₁ ここでp₈≒p₂、h₁＝h₂＋h₃であるので （半径方向力）＝１／２（p₇h₃＋p₈h₂−p₇h₂−p₈h₃） ＝１／２（p₇−p₈）（h₃−h₂） この（半径方向力）を０に、すなわちピストン
リングが燃焼室又は圧縮室の圧力によつて受ける
作用力を０にするにはh₃＝h₂＝h₁／２であればよ
い。

このように、実質的にトツプランド圧力又は圧
縮室圧力によるピストンリング半径方向に加わる
力を打ち消すことにより、ピストンリングの半径
方向の作用力は自己張力以外の力には左右されず
に絶えず理想的に設定した面圧でシリンダ内周と
摺接する。その結果、本発明のピストンリングは
シリンダ内周と高い面圧で摺接しないために、摩
擦損失が大幅に低減されるが、これが本発明の最
大の特徴である。さらに、元来、レシプロ機関の
ピストンリング潤滑部分は最も油膜が生成し難い
ところであり、高温、高接触力下で充分な油膜が
形成されるためには高粘度の潤滑油を使わざるを
得なかつた。そのためレシプロ機関の運転時間の
大部分を占める低温、低接触圧の状態においては
摩擦損失がいたずらに大きくなつていた。しかる
に、本発明のピストンリングは、燃焼室又は圧縮
室の高圧に対し無関係にシリンダと低接触力で摺
接するため、低粘度の潤滑油を用いても油膜が形
成され耐摩耗性、耐スカツフイング性が得られ
る。かかる低粘度の潤滑油の使用が本発明のピス
トンリングによつて始めて可能になり、レシプロ
機関の潤滑部分、例えばピストン、クランクシヤ
フト、カムシヤフト等の摩擦損失が低減するの
で、本発明のピストンリングはレシプロ機関全体
の摩擦損失の低減に著しい効果を発揮する。

なお、本発明のピストンリングにおいて理論的
にはh₃＝h₂であれば目的は達成されるが、実際に
はピストンリング外周面１１の下部が強く接触す
るので、P₁が（p₇＋p₈）h₁／２より大きくなるこ
とがあり、その場合にピストンリングが内周側へ
押し込まれないためh₃をh₁／２より幾分大きくす
ることが望ましい。

一方本発明の場合p₂がp₈より大きくなる傾向に
あり、従つて機関の運転条件によつてh₃をh₁／２
より幾分小さくすることが望ましい場合もあり、
適宜調整される必要があるがいずれにしてもh₃が
h₂とほぼ等しい範囲で選択される。

さらに、本発明のピストンリングの特徴の一つ
はガスシール機能に著しく優れたことにあるが、
その機能をさらに高めるため、第一リング１の合
い口を第９図に示すような軸方向に段１５のある
ステツプカツト合い口とし、外周面からのガス漏
れを防止することが望ましい。

しかしながら単に外周面からのガス漏れを防止
してもガスシール効果は充分ではない。本発明の
ピストンリングは内周からのガス漏れに対しても
著しい効果を有する。

すなわち、第１０図に示すように、ピストンリ
ング１は軸方向の挙動がピストンリングの上面１
２側及び下面１４側からの図示のような圧力とピ
ストンリング自身の慣性力Ｉとによつて決定され
る。ここでp₇はトツプランド圧力p₈はピストンリ
ング直下のランド部圧力である。第１０図のピス
トンリングにおいて、ピストンリングがピストン
リング溝下面４４より持ち上げられる条件は、ピ
ストンリング半径方向幅をＴとして Ｉ＞p₇・Ｔ−（p₇＋p₈）／２Ｔ＝（p₇−p₈）／２Ｔ という式で示される。

一方、本発明のピストンリングにあつては、第
１１図に示すように、第二リング２によりピスト
ンリング下面へはガスの流路が遮断されるため、
圧力状態が異なり第一リング１をピストンリング
溝下面より持ち上げる条件は、第二リング２を無
視して考えると Ｉ＞（p₇−p₈＋p₂／２）Ｔとなり p₂＝p₈とすれば Ｉ＞（p₇−p₈）Ｔとなり、第１０図に示した従
来のピストンリングに対し本発明のピストンリン
グは、慣性力にして２倍の力すなわち同じ質量の
ピストンリングであれば２倍の加速度を生ずる高
速回転機関においても、ピストンリングがピスト
ンリング溝より持ち上がらない。このように高速
回転時でもピストンリングの持ち上がりは阻止さ
れ、ピストンリング背面を経由してガスが漏れる
ことは防止される。この場合、第二リングの作用
力を無視したが、第二リングは第一リングに比べ
著しく質量が小さく、慣性力自体が小さいため高
速回転時での持ち上がりの危険性は小さい。

さらにガスシールを向上するため、第１２図に
示すように、第二リング外周面２１をテーパ面と
し、第二リング外周面２１と第一リング内周面１
３の密着性を向上すると共に、第二リング２が第
一リング１をその軸方向高さのほぼ中央で押すこ
とにより第一リング１にねじれ力が加わることは
極力防止する。同様な効果を得るために、第１３
図に示すように、第一リング１の少なくとも上部
内周面１３０にテーパを設けてもよい。

さらに、上記第一リング内周１３と第二リング
下面２４及びピストンリング溝４とで囲まれる空
間１００の容積を大きくすることにより不可避的
に侵入してくるガスに対し空間１００の圧力p₂が
増加することを防止し減圧効果を得る。より具体
的には、第１４図に示すように、第一リング下部
内周面１３１に切欠き１３４を設けたり、第１５
図に示すように、ピストンリング溝４の空間１０
０と対面する位置に溝４４０を設けることが望ま
しい。

このように、本発明のピストンリングは特にピ
ストンリングの持ち上がりによるガス漏れを防止
すると共に、ステツプカツト合い口を設けて外周
面からのガス漏れを防止するので、従来のピスト
ンリングに比べ著しくガスシール効果が高い。こ
の結果、従来ガスシールリングは上下に２本必要
としていたが、本発明のピストンリングでは１本
のみで効果を充分に発揮しうる。これは本発明の
ピストンリングが第１６図に示す作用をなすため
である。すなわち、本発明のピストンリングにお
いては第二リング２の合い口２５の合い口隙間を
G₂、第一リング内周面１３とピストンリング溝
との隙間をC₂とすれば、ガスの流路面積はG₂×
C₂となる。一方、第一リングのステツプカツト
合い口の上部合い口１５１は第二リングで遮断さ
れているためここからのガス漏れはないが、下部
合い口１５２では合い口隙間をG₁とし、ピスト
ンとシリンダとの隙間をC₁とすればここからの
流路面積はG₁×C₁となる。第二リング、第一リ
ングのこれら合い口間を結ぶ流路は、第二リング
下面２４、第一リング下部内周面１３１及びピス
トンリング溝４で囲まれる空間１００であり、こ
の空間１００の容積が大きい程、第二リング合い
口２５を経たガスが減圧されて第一リング下部合
い口１５２へ流れる。かかるガスの漏れ経路は、
従来、上下２本のガスシールピストンリング（通
称トツプリング、セカンドリングと称される）に
おいてそれぞれの合い口隙間とピストンリング間
のランド部とで形成されるガス漏れ経路と同じ条
件となるものである。すなわち、第二リング、第
一リングのガス漏れ面積G₂×C₂とG₁×C₁はほぼ
等しく、丁度２本のピストンリングを用いたこと
と同様の効果を有する。従つて、本発明において
は２本のピストンリングを用いる場合と同様にラ
ンド部の容積に相当する空間１００の容積を大き
くとる程、ガスの減圧効果によるガスシール効果
が大きくなる。又、第一リングのステツプカツト
合い口は上記の作用をなすために上部合い口１５
１が空間１００にかかると上部合い口がガス漏れ
経路になるので、上部合い口は空間１００にかか
らないことが条件とされる。さらに第二リングと
第一リングの合い口位置を離して設置し、第二リ
ングが第一リングに対し回り止めされることが望
ましい。

しかし第一リング合口の段１５、高さ位置と第
二リング下面２４の位置が第２７図に示すように
同一高さにあれば、第一リングの上部合口と第二
リングの合口が重なつても、それが第一リングの
下部合口に通じることは全くなく、したがつて、
ガス漏れの増加はない。

本発明にあつては第二リングの合い口は通常の
スクエア合い口でも効果は充分であるが、この合
い口をステツプカツトにしてもよいことはいうま
でもない。

さらに、従来のピストンリングにあつてはピス
トンリング内周面側からのガス漏れがある理由に
よつてピストンリングの漏れガス流入通路の断面
積はピストンリング上面とピストンリング溝間の
間隔をＳとし、ピストン直径をＤとすると、πDS
で示され、Ｓの大小にかかわらず著しく大きなも
のである。これに対して本発明ピストンリングで
は第一リング内周面側が遮断されているため、第
一リング上面側の合口周囲の面積は2ST（ただし
Ｔは第一リングの半径方向厚さ）で示され、Ｓの
大小がガス漏れ面積に大きな比重を占め、ピスト
ンリング溝と第一リング上面間の間隙は小さい方
が望ましい。ただし、第一リング合口をステツプ
カツト合口とした場合には、ガスは完全に遮断さ
れるためその必要はない。

本発明のピストンリングの最も主要な特徴であ
る低摩擦損失、低ガス漏れの効果を説明したが、
本発明のピストンリングはそれだけの効果に留ま
らず次の如き特徴をも備えている。

先に、ガスシールの効果が高い理由として本発
明のピストンリングが高速運転時の持ち上がりが
なく、かつ外周面からの漏れが少ないことを説明
した。このことは、ピストンリング下方から上が
つてくる潤滑油を従来は外周部のみで遮断してい
たが、本発明のピストンリングは潤滑油の外周面
のみならずピストンリング背面側からの流れも遮
断できるので当然潤滑油消費量は減少する。

さらに、従来のピストスリングは上下面のみか
らピストンの熱を伝熱されていたが、本発明のピ
ストスリングにおいては第二リングもピストンリ
ング溝と第一リング間において熱を伝える役目を
果たすため、ピストンに蓄熱される熱は早くシリ
ンダへ伝えられる。

その結果、本発明のピストンリングは１本のみ
でも従来の２本のピストンリングに匹敵するピス
トン冷却効果を持つ。

本発明の基本的な特徴及び作用につき説明した
が、本発明のピストンリングは用途に応じ様々な
応用をなすことが可能であり、次にその実施例を
挙げる。

まず、本発明においては第二リング２が持ち上
がるとすべての効果が失なわれるので、それを防
止するため第１７図ないし第２３図に示すような
配慮を必要に応じて行う。第１７図において第二
リング２の上面２２に軸方向に第二リング２を圧
接するバネ２８を配する方法がある。たゞし、第
二リング２の上面２２に設けたバネ２８の嵌合溝
２７の断面積が大きくなる場合には、第二リング
２の合口２５のみには嵌合溝２７を設けないこと
がガスシール上必要である。一方、第１８図に示
すように、第二リング２の下面２４に環状の溝２
４０を設け、さらにピストンリング溝４の凹部下
面４２０に溝２４０と連通する連通溝４２２を設
けることもできる。この実施例では、第１９図に
示すように、第７図に示す本発明ピストンリング
の第二リング２の軸方向の力のバランスが、第二
リング慣性力をI₂とし第二リング半径方向巾を
T₂、トツプランド圧力をp₇、空間１００圧力を
p₂とすると第二リングの持ち上がり条件は I₂＞（p₇・T₂）−（p₇＋p₂）／２・T₂ I₂＞（p₇−p₂）／２・T₂ となるのに対し、第１８図の実施例では空間１０
０の圧力p₂が第二リング下面２４に一様に加わる
ため、第２０図に示す如き力のバランスとなり第
二リングの持ち上がり条件は I₂＞（p₇−p₂）・T₂ となり、倍の慣生力が加わるまで、すなわち４倍
の回転数まで持ち上がらないことになる。

この第１８図の実施例のピストンリングは第２
１図に示すように、第二リング２の下面２４に設
けた溝２４０と連通する連通孔４２３をピストン
リング溝の凹部下面４２０と空間１００との間に
設けても同じ効果が得られる。

この第１８図と第２１図の実施例においても第
二リング下面２４の溝２４０の断面積が大きくな
つた場合は、第二リングの合口２５のシール効果
が小さくなるため溝２４０は合口２５を除いて設
けることが望ましい。さらに、合口２５がピスト
ンリング溝凹部下面４２０の連通溝４２２又は連
通孔４２３と重ならぬように回り止めすることも
必要に応じて行う。又、回り止めが設けられない
場合は、第２２図に示すように、第二リング２の
合口２５を半径方向に段部２６を有するステツプ
カツト合口とし、連通孔４２３が第二リングの外
周側合口２５０と連通することを防ぐこともなさ
れる。又、第２３図に示すように、ピストンリン
グ溝凹部上面の連通溝４２２に対して第二リング
合口２５をテーパとするか、又は逆に連通溝４２
２に傾斜を設け連通溝４２２と合口２５の間の流
路面積を小さくすることが望ましい。

なお、第二リング２下面２４に設ける溝２４０
は、第１８図、第２１図に示すようにピストンリ
ング溝凹部下面４２０と第二リング下面２４の
内、外周側端が接するものであればいかなる断面
形状にしてもよい。

さらに、本発明のピストンリングは、第２４図
に示すように、ピストンリング溝の凹部下面４２
０に傾斜を与え、第二リング２の下面２４と傾斜
面接触させることにより、燃焼残渣物によつて第
二リングがピストンリング溝と膠着することを防
ぐことが可能である。

さらに、本発明においては、第２５図に示すよ
うに、ピストンリング溝の凹部下面４２０を含む
ピストンリング溝をピストンリングキヤリア９に
形成しピストン５にピストンリングキヤリア９を
鋳包み等の手段により装着することも行われる。
もちろん、ピストンリングキヤリア９はピストン
リング溝全体を形成する形状のものでもよいし、
第１８図、第２１図に示す実施例のように、連通
孔や連通溝を予め加工して鋳包むこともできる。

さらに、第２６図に示すように、第二リング２
下面２４が全面でピストンリング溝の凹部下面４
２０と接し第二リング下面２４の片摩耗を防ぐよ
うにした場合は、第一リング１の下部内周面１３
１がピストンリング溝内周面４３及び凹部下面４
２０と当接しないように切欠き１３０を形成して
も良い。この実施例においては第一リングの切欠
き上面１３２とピストンリング溝の凹部上面間の
間隙を可能な限り小さくしてガスシール効果の低
下を防ぐ必要がある。

以上本発明ピストンリングの形状的実施例につ
き説明したが、本発明はこれら実施例に限定され
るものではない。例えば、特に燃焼残渣物による
第二リングと第一リングの膠着の心配されるもの
では、第２４図に示すテーパの接触面を有する第
二リングを組合わせ、さらに第二リングをバネで
押し、かつ第二リング下面には第１８図、第２１
図に示す溝を設けることが望ましい。又、第１４
図ないし第１５図に示すように、空間１００を大
きくしてもよい。

他方、第一リングの外周面形状は、従来用いら
れたいかなる形状のピストンリングと同じものに
することができるが、本発明のピストンリングは
外周、内周側の圧力のバランスをとることが基本
である。

例えば、第２８図に示すように、テーパ外周部
１１１を有するピストンリングでは、第一リング
の内周面高さh₂を外周のテーパ部以外の高さh₄に
対してh₂＝１／2h₄にすることで本発明の効果が
理論的に達成される。従つて、本発明のピストン
リングにあつては外周面に切欠き、テーパ、バレ
ル等の加工を施した場合にはそれぞれ段高さを選
択することはいうまでもない。

さらに、この第２８図の実施例に示すように、
第二リング２の外周面は第一リングと密着するも
のであれば、いかなる形状でもよく、図示するよ
うな微少のバレル面を有するものでも良いが、な
るべく第一リングの軸方向高さの中央付近を押す
ような形状に仕上げられることがより望ましい。

本発明のピストンリングの材質すなわち第一リ
ング、第二リングの材質が鋳鉄、鋼、焼結合金、
合成樹脂、繊維複合材料などのいかなるものであ
つても、本発明の効果が達成されることはいうま
でもない。ただし、第二リングは大きな張力を有
する必要性がないので、第二リングに特に熱伝導
性に優れた材料、例えば銅系合金を使用すると、
ピストン冷却効果を向上させることができる。

さらに、第一リング、第二リングの摺動面又は
その外表面に一般的に用いられている耐魔耗性の
表面処理、例えばクロムメツキ、溶射被覆、軟窒
化処理、焼入、浸硫処理等を施すと、耐摩耗性が
向上する。又、低摩擦材料、例えば二硫化モリブ
デン四弗化エチレン樹脂等をうめ込んで摩擦係数
を一層低くすることもできる。

上記のとおり、本発明のピストンリングは外周
側及び内周側からの圧力を打ち消し合う如き構成
を持つので、高圧の圧力条件下にあつてもピスト
ンリングのシリンダとの接触面圧は設定した小さ
な圧力に維持される。その結果、ピストンリング
摩擦損失は小さく、さらに、低粘度潤滑油の使用
も可能になるので、レシプロ機関全体の摩擦損失
が著しく低減するという効果が得られる。

さらに、ピストンリングの軸方向への持ち上が
りは、高速回転においても阻止されるため、ピス
トンリングの背面からのガス漏れも防止される。
又ピストンリング背面からの潤滑油上昇通路を遮
断するので、潤滑油消費量低減の効果に優れる。

本発明ピストンリングにおいて、第一リング外
周面をステツプカツトとすることにより、ガスシ
ール効果が向上するのみでなく、第一リングと第
二リングが組合せピストンリングとして１本でも
つて従来の上下にランド部をはさんで２本用いら
れていたピストンリングと同様のガスシール機構
を形成する。したがつて、２本必要とされていた
ピストンリング構成を１本とすることにより、ピ
ストン高さを低減すると同時にピストンリングの
摩擦損失をも低減しうる。本発明のピストンリン
グは、ピストンからシリンダへの伝熱効果に優れ
た第二リングを有するので、熱伝導性が良好であ
り、これも摩擦損失の低減に寄与する。

しかも、本発明のピストンリングの第一リング
と第二リングは相互に独立した挙動が可能である
ため、第一リングと第二リングの膠着の危険性も
少ない。

さらに、ピストンリング溝凹部に多少の加工寸
法誤差があつても、本発明ピストンリングにおい
ては、その効果が著しく低減することはなく、そ
の上、第一リングと第二リングは共に単純な矩形
リングであるため、当然、加工性と生産性は非常
に高い。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第１０図はピストンリングに作用す
る圧力を示す図、第２図ないし第６図は従来のピ
ストンリングの断面図、第７図は本発明の一実施
例の断面図、第８図、第１１図、第１９図、は第
６図のピストンリングの作用を示す図、第９図及
び第１２図ないし第１８図及び第２１図ないし第
２７図は本発明ピストンリングの他の実施例を示
す図、第２０図は第１８図のピストンリングの作
用を示す図、第２８図は本発明ピストンリングの
作用を示す図である。 付号の説明、１……第一リング、２……第二リ
ング、４……ピストンリング溝、５……ピスト
ン、１３……内周面、１４……下面、２４……下
面、４０……凹部、４３……溝底、１００……空
間、４２０……凹部下面、４４０……溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 外周に摺動面を有する第一リング１と前記第
   一リング内周と当接する第二リング２からなるピ
   ストンリングにおいて、 前記第一リング１と前記第二リング２を嵌装す
   るピストンリング溝４の内周側に上面がピストン
   リング溝４の上面４２と共通になる凹部４０を設
   け、前記凹部の下面４２０と前記第二リング２の
   下面２４を当接させると共に、第一リング内周１
   ３と第二リング外周２１を当接させたことを特徴
   としてなるピストンリング。 ２ 第一リング１の合口形状を軸方向に段１５を
   有するステツプカツト合口とし、かつ段１５の軸
   方向位置を第二リング２の軸方向位置範囲にした
   ことを特徴としてなる特許請求の範囲第１項記載
   のピストンリング。 ３ 第二リング２の外周面２１をテーパ面にした
   ことを特徴としてなる特許請求の範囲第１項記載
   のピストンリング。 ４ ピストンリング溝４と第二リング下面２４及
   び第一リング下部内周面１３１で囲まれた空間１
   ００を形成するピストンリング溝４４０を設けた
   ことを特徴としてなる特許請求の範囲第１項記載
   のピストンリング。 ５ 第一リング１下部内周面１３１の第二リング
   ２と当接しない範囲の下面側内周に切欠き１３４
   を設けたことを特徴としてなる特許請求の範囲第
   １項記載のピストンリング。 ６ 第一リング１の下部内周面１３１の軸方向高
   さｈ２が第一リング軸方向高さｈ１にほぼ等しい
   ことを特徴としてなる特許請求の範囲第１項記載
   のピストンリング。 ７ 第一リング１の下部合口１５２と第二リング
   ２の合口２５が回り止め手段により半径方向に合
   口位置がずらされたことを特徴としてなる特許請
   求の範囲第１項記載のピストンリング。 ８ 第二リング２の上面側に第二リング２を軸方
   向下方へ押圧するばね２８を配したことを特徴と
   してなる特許請求の範囲第１項記載のピストンリ
   ング。 ９ 第二リング下面２４に溝２４０を設け、ピス
   トンリング溝４と前記下面２４及び第一リング下
   部内周面１３１で囲まれる空間１００と前記第二
   リング下面の溝２４０とを連通する連通溝４２２
   又は連通孔４２３を設けたことを特徴としてなる
   特許請求の範囲第１項記載のピストンリング。 １０ ピストンリング溝４の凹部４０上面４２０
   が傾斜面であることを特徴としてなる特許請求の
   範囲第１項記載のピストンリング。 １１ ピストンリング溝４の凹部４０を含む部分
   のピストンリング溝をピストンリングキヤリア９
   に形成したことを特徴としてなる特許請求の範囲
   第１項記載のピストンリング。