JPH02502212A - 熱機関の往復ピストンの摺動改善方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 熱機関の往復ピストンの摺動改善方法および装置本発明は、動力行程中熱（サー マル）モータの往復ピストンの摺動を良好に行わせるとともに、いかなるときで も往復ピストンのへラドめ傾動を障害なく減少する方法に関するものである。

今日の機関（エンジン）の往復ピストンはほぼ截頭円錐状の形状であり、ヘッド を最小直径とし、スカートボトムを最大直径にしている。その他には特に弾性を 有するスカートのレベルで楕円形のピストンもあり、シリンダに対するスカート のクリアランス（冷却状態での）はピストンの水平軸線に平行に見て、ピストン の傾動方向に沿う最大直径部分で１００分の数ミリから最小直径の部分で１０分 の数ミリの大きさとなる。この作用の結果、スカートは膨張によりシリンダに応 力を与え、この応力はピストンの安定性を改善し、シリンダから常に僅かにずれ ているピストンヘッドのひっかかりを防止し、ヘッドおよびシリンダの損傷の危 険性を減少する。この応力は連結ロッドの傾動に伴って変化するが、ピストンス カートが水平軸線の下方の側でシリンダに対する大きな圧縮応力を受け、ピスト ンの運動を大きく阻害する動力行程中変化する。実際リング特に「ファイヤ」リ ングの後方に位置する、モータ流体はＯシールをなし、この０シールはリングと 溝底部との間で加圧され即ち、ピストンは動力行程中大きな圧力を受けるためで あり、このとき０シールは変形するとともに一方の側面がふくれ他方の側面で傾 斜し、また特に機関の最高温状態中流体がガスに転換するときその傾向は強まる 。

従来のピストンのこれらの欠点に関して、いわゆる「ファイヤ」リングの溝底部 の壁およびファイヤリングの内周にカーボンが堆積するのを回避することは予測 していなかった。このカーボン堆積はピストンの最大膨張中にリングに力を加え 、このことはピストンの良好な動作並びにピストンクラウンおよびシリンダヘッ ドの潤滑に有害であり、モータ効率を低下させ、モータ摩耗を早める。

更に、種々のモータ速度、特に、モータの大きな加速中騒音が発生することも知 られており、このノイズは上述のピストンヘッドの傾動の結果であり、普通のモ ータではほぼ不可避なものである。これらの欠点を解決するため、リング、特に いわゆるファイヤリングは付加したり、種々の部材「エキスパンダ」または「エ ンラージャ」を付加することが提案された。これら種々の装置はリングの弾性作 用を変更したり改善したりするためのものであるが、リング、ピストン溝および シリンダ壁を不均一に摩耗してしまう。

更に、これら装置は静的でありすぎ、カーボンが堆積しやすいという欠点もある 。

従来のエキスパンダとして、米国特許第２６６６６７８号に記載のものがあり、 このエキスパンダはこの特許において新規な自己潤滑ピストンに通用するもので ある。このエキスパンダは普通のピストンには取付けることができない、更に、 大気圧の範囲で動作するピストンの自己潤滑作用を改善するためこのエキスパン ダをカーボンにより構成している。更にこのエキスパンダは、貫通孔をリングに 形成し、通気および潤滑特性を改善している。フランス国特許第１２３９８２３ 号においては外部力をリングに加える普通のエキスパンダについて記載している 。このエキスパンダにより得られる加圧Ｏシールは永久的な特性を有しない、即 ち、ピストンにより加わる応力が対応の膨張装置により十分衝合しないという現 象により、一方の側で膨らみ、他方の側で傾斜するシールのように変形するため である。

本発明の目的は、上述の欠点を解決するためリングを取付けるレベル、特に「フ ァイア」リングを取付けるレベルでシリンダに対するピストン圧力を均等化する とともにピストンスカートの弾性を改善する方法を得るにある。

更に、本発明の目的は、有害なカーボンかすの堆積を防止するとともに上述の騒 音を減少することができる方法を得るにある。

従って本発明は、熱機関の往復ピストンの摺動を改善するとともに前記ピストン ヘッドの傾動を大幅に減少する方法において、モータを動作させるとき通常のバ ンドよりも変形しにくい新規な０リングを永久的に形成する圧力勾配を点火およ びモータガスのピストン溝への洩れにより発生する熱的応力および化学的応力に 対して耐久性のある振動弾性手段の共役作用により生ぜしめることを特徴とする 。

更に本発明は上述の方法を実施するに必要な振動弾性装置を得ることを目的とし 、その振動弾性装置は、ステンレス類で波形または多重折曲げ形状の少なくとも １個のスリットリングにより構成し、このスリットリングを取付けるリングの内 端縁に点でのみ接触する弾性を有するものとし、圧縮行程の終了時および点火中 を除いてリングには大きな圧力が加わらずに前記スリットリングがモータ流体に より前記端縁から一定に離れる構成とし、複数個の小平面を生ぜしめる複数個の 折曲線を設けると好適である。

リングをステンレススチールにより構成することにより、０バンドは変形するこ となく機械的応力および熱的応力にも常に耐えることができる。この結果ピスト ンの傾動は減少し、ピストンがシリンダに衝突するのも大幅に減少し、従ってモ ータの騒音も低減する０点火中の傾動により消費される動力はピストンの押圧方 向に沿って軸線方向に回収され、モータ動力に還元される。これはステンレスス チールの機械的強度、弾性並びに化学的反応剤および熱的応力に対する耐久性に 優れるという特性のために得られる。好適には、等級が１８−８、機械的強度が ２２０〜２４０　）ｃｇ／鵬２の特性を有するステンレススチールで構成すると よい。

ステンレススチールは、その表面特性によりカーボンかすの堆積を阻止する。一 方、従来のエキスパンダはカーボンが堆積しやすい、更に、シリンダヘッドに向 うオイルの導入も改善される。またピストンおよびシリンダの熱を外部に放出す るエキスパンダの特性である熱的ブリッジ作用も、ステンレススチールが不変性 を有することから永久的に保証される。

次に図面につき本発明によるスプリットリングの実施例の特徴および利点を説明 する。

第１図は、本発明による波形スプリットリングの斜視図、第２図は、第１図の波 形リングの詳細を示す第３図の■−■線上の拡大断面図、 第３図は、第２図の■−■線上の断面図である。

第１図において、本発明によるスプリットリング１の斜視図を示し、このスプリ ットリングの小平面１ａは折曲線１ｂで区切り、リングにおける角度率に従って 小平面の表面積を与える。第２図においてリングＳの後＠縁８とピストン溝の底 部６との間に配置したスプリットリング１の一部分の拡大詳細を示す０表面６， ８およびスプリットリング１は所定数の窪み２を形成し、各窪み２はモータ流体 Ｆの一部を保持する。第３図に示すようにモータ流体Ｆは、このようにしてスプ リットリング１の表面３．４と、ビス端縁８との間に閉塞される。

図面から明らかなように、モータ流体Ｆはガス状態であっても溝Ｇの底部に沿っ て循環できず、多少の困難を伴ってのみ、即ち緩慢に一方の窪み２から他方の窪 みに通過する。この循環の困難性は圧縮行程の終了時において最も重要であり、 リングの溝の底部例えば「ファイア」リングにおけるこの瞬間で圧力勾配は高モ ータトルク用の高い値に達し、この高い圧力勾配は本発明によるリング１の特別 な構成により相当増大し、効率を最大にする。更に、モータ動作および温度変動 による迅速な交互の加速および減速をにおける圧力変動はリング１の瞬間的な変 形と振動を引き起こし、この振動は成る速度および温度におけるリングの大きな 弾性によって改善される。リング１のこれらすべての間欠的な運動は溝壁および リングの内端縁を、カーボンの堆積から保護するのに寄与する。更に本発明のリ ングは静粛性がある。即ちピストンヘッドの傾動が減少するからである。更に本 発明によるリングがあると溝底部の冷却を行う要因ともなる。

このようにリングの弾性および上述の圧力勾配の出現により生ずる振動現象によ って圧縮行程の終了時に比較的変形しない新規な加圧Ｏリングを生ずる。この加 圧０リングはシリンダのリングの円形支持を等しくし、このことは摩耗を減少す る。更に新規な加圧バンドは作用によりピストンヘッドの傾動を減少し、従って モータ効率を相当向上させることができる。

本発明によるリングは、「ファイヤ」リングの後方に何ら変更を加えることなし に配置することができ、またリングの幅に等しい幅、１００分の数ミリの厚さの スチールまたはステンレススチール製の弾性ブレードにより形成すると好適であ る。このリングは波形または多重折曲げ形状にし、冷却および無応力状態での総 厚さをリングを配置すべき溝底部の幅よりも相当大きくする。更に、この極めて 簡単なリングは、比較的適度なコストで経済的に製造することができる。ピスト ンが作動するとき熱応力および機械的応力によりリングは僅かに変形するととも に振動をする。このときは特に、ビトスンの溝底部に向って放出されたモータ流 体が衝突するときにいえる。このときこのリングはピストンの溝底部と連係動作 し、上述の加圧０バンドの作用を行う、ステンレススチールの構造により、リン グは１／１ｏ〜２７１０ミリの範囲の極薄の厚さにすることができ、これに対し 従来のエキスパンダの厚さは３／１０ミリにも達する。更に本発明によるリング の高さは取付けるべきピストン溝の高さの関数となる。

請求の範囲に記載した構成部材に符した参照符号は単に理解しやすくさせるため であり、その範囲を限定するものではない。

国際調査報告 国際調査報告 ＦＩＴ　８８００５６４ Ｓ＾　　　２５５７０

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．熱機関の往復ピストンの傾動を改善するとともに前記ピストンヘツドの傾動 を大幅に減少する方法において、モータを動作させるとき通常のバンドよりも変 形しにくい新規なＯリングを永久的に形成する圧力勾配を点火およびモータガス のピストン溝への洩れにより発生する熱的応力および化学的応力に対して耐久性 のある振動弾性手段（１，１ａ）の共役作用により生ぜしめることを特徴とする 方法。
2. ２．請求項１記載の方法を実施するに必要な振動弾性装置において、ステンレス 製で波形または多重折曲げ形状の少なくとも１個のスリットリング（１）により 構成し、このスリットリングを取付けるリングの内端縁に点でのみ接触する弾性 を有するものとし、圧縮行程の終了時および点火中を除いてリングには大きな圧 力が加わらずに前記スリットリングがモータ流体により前記端縁から一定に離れ る、構成とした振動弾性装置。
3. ３．前記スリットリングを、折曲線（１ｂ）により形成した所定数の小平面（１ ａ）を有するものとして構成した振動弾性装置。