JPH03213643A - 第２圧力リング - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、内燃機関のピストンリングのうち、第１圧力
リングとオイルリングの中間に配置される第２圧力リン
グの改良に関するものである。

［従来の技術］ 従来、ピストンリングの第２圧力リングを適用して、エ
ンジンのオイル上り防止を行うようにしたものが、実開
昭６０−４７４０号公報および特開昭６３−２３０９４
９号公報に開示されている。

前記実開昭６０−４７４０号公報記載のものは、第２圧
力リングと、そのリング溝との接触面の少なくとも一方
に通気溝を形成し、それにより第２圧力リングとそのリ
ング溝間の隙間面積を第１圧力リングとそのリング溝間
の隙間面積より大きく設定し、エンジンの燃焼圧力Ｐ１
と第２ランド部の空間圧力Ｐ２とが燃焼行程後半にＰ　
＞　Ｐ　ｚ　からＰ工＜　ｐ　ｘへと逆転したときの圧
力Ｐ２を逃すことにより、Ｐ　１＜　Ｐ　ｚの逆転現象
を抑え、オイル上りを防止するようにしたものである。

また、前記特開昭６３−２３０９４９号公報記載のもの
は、第２圧力リングが圧縮行程後半にリング溝上面から
下面に移動することでブローバイガスが増え、第２圧力
リングより下側に留まっているオイルを吹き下げ、オイ
ル消費量を低減する現象に着目し、第２圧力リングのリ
ング上面に径方向の溝を設け、圧縮行程後半に第２圧力
リングがリング溝下面から上面に移動したとき、リング
、の合い口からだけでなく、第２圧力リング上面からも
効果的にブローパイガスを流し、その吹き下げでオイル
消費量の低減を図るようにしたものである。

［発明が解決しようとする課題］ 前記実開昭６０−４７４０号公報記載の構成によれば、
低速回転時のＰ□〉Ｐ２という圧力逆転現象で、第２圧
力リングが燃焼行程後半にリング溝下面から上面に移動
することに起因するオイル上りを防ぐことはできるが、
高速回転高負荷域の圧縮行程後半において、第２圧力リ
ングがリング溝下面から上面に移動することで、ブロー
バイガスがオイルを吹き下げ、オイル消費量を低減でき
ることには着目されておらず、この領域におけるオイル
消費を低減する手段には言及されていない。

一方、特開昭６３−２３０９４９号公報記載の構成によ
れば、高速回転高負荷時の圧縮行程前半に、第２圧力リ
ングがリング溝下面から上面への移動により、ブローバ
イガスが増加し、第２圧力リングより下方に介在するオ
イルを吹き下げることで、オイル消費量が低減する現象
をさらに効果的に実現できるとしても、圧縮行程中の第
２圧力リングが溝下面から上面に移動するまでと燃焼行
程中の溝上面から下面に戻った後についてはブローパイ
通路は合い口部のみとなり、ブローパイは増えないので
、第２圧力リングの上面に溝を設けただけでは、第２圧
力リングの合い口を広げたときほど、オイル消費量は低
減しない。

［発明の目的］ 本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、圧
縮行程から燃焼行程にかけて第２圧力リングが溝下面に
着座時のブローパイガス量と、溝上面へ移動後のブロー
バイガス量の双方に着目し、両ブローバイガスによるオ
イル吹き下げにより、オイル消費量を大幅に低減させる
ことのできる第２圧力リングを提供することを主たる目
的としているものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するため、ピストンリング溝
に装着する第２圧力リングにおいて。

Ｃｏ：装着時の最小合い目障間 Ｃｐ：ピストンクリアランス としたとき、 Ｓ＝　（０，５〜１．５）Ｃｏ−Ｃｐ で表わされる円周方向縦断面積Ｓを有する径方向の溝を
リングの上面および下面にそれぞれ複数個ずつ設けた構
成により、上述した問題点の解決を図ったものである。

［作用］ 上記構成の第２圧力リングの使用によれば、高速高負荷
時において、リングが溝上面に移動したとき、および溝
下面に着座したときの双方で、ブローパイによるオイル
の吹き下げ作用が行われる。

その場合、リング上面および下面の溝の縦断面積Ｓを（
０，５〜１．５）ｃｏ−Ｃｐとすれば、ブローパイによ
る吹き下げ効果が得られる。

［実施例］ 第１図ないし第３図は、本発明の一実施例を示すもので
ある。

同図において、１は第２圧力リングであり、リングの上
面には、合い口部両端に、径方向に通る溝１ａ、ｌａが
設けられ、下面には、前記溝から９０度および２７０度
の中心角を距てた部位に、同じく径方向に通る溝１ｂ、
ｌｂが設けられている。Ｓは前記溝１ａ、ｌｂの通路面
積である。

第４図は、第２圧力リング１をピストンに装着した状態
を示したもので、２はピストン、３は第１圧力リング、
４はオイルリング、５はシリンダである。

次に、エンジン駆動時における前記第２圧力リングの挙
動について説明する。

高速回転高負荷時に、第２圧力リングは第１圧力リング
から漏れるガスによる圧力のかかる時期が遅くなり、ま
た、第２圧力リング自体の慣性が増大して圧縮行程後半
から燃焼行程にかけて溝下面と上面との間を移動する。

このとき−時的に第２圧力リングを通過するブローパイ
量は増加し、第２圧力リングより下部に留まったオイル
を吹き下げる。この現象を更に支配的にすることは、高
速回転高負荷時のオイル消費量の低減に効果があり、単
純な手段としては、第２圧力リングの合い目障間を広げ
ることが挙げられる。しかし、それでは燃焼室内が負圧
となるエンジンブレーキ時に、逆にシリンダのオイルを
かき残すので、その隙間がオイルの上り通路となり、こ
の条件でのオイル消費量の増大を招く。

そこで、前記第２圧力リング１のように、リングの上面
および下面に、合い目障間を広げたのと同等の面積を有
する溝１ａ、ｌｂを設けてあれば、高速回転高負荷時に
、合い目障間を広げたとの同じオイル消費量の低減効果
が表われる。

しかも、合い口部によるシリンダに付着したオイルのか
き残しは、従来の小さい合い目障間の時と同じとなって
、エンジンブレーキ時のオイル消費は、合い口を広げた
ときほど悪化しない。

また、高速回転高負荷時において、ブローバイガスが流
れる期間、第２圧力リングはリング溝の下面と上面との
間を移動するが、その場合、第２圧力リングの上面のみ
に溝を設けただけでは、第２圧力リングが溝上面に移動
したときだけしか、ブローバイガスを流さないので、オ
イル消費量の低減効果は低い。第２圧力リングの下面に
溝を設けてあれば、溝下面に着座しているときにも、ブ
ローバイガスを流れ、オイル消費量の低減効果は高めら
れる。上記第２圧力リング１の挙動を、更に第５図のグ
ラフに基づいて具体的に説明する。

高速回転高負荷時に、第２圧力リングはＡ点で溝下面か
ら溝上面に移動し、Ｂ点で溝上面から溝下面にもどる。

ブローバイガスが流れる期間をｔｚｔ　ｔｉｔ　ｔ、の
３つに分けて考えると、まずｔｌの期間では、第２圧力
リングは溝下面に着座しており、ブローバイガスは第２
圧力リングの合い目障間と下面溝１ｂとから流れる。次
のｔ２の期間では、第２圧力リングは溝上面に位置し、
ブローバイガスは第２圧力リングの合い目障間と上面溝
１ａとから流れる。最後のｔ、の期間では、ｔ□の期間
と同じでブローバイガスは第２圧力リングの合い目障間
と下面溝１ｂとから流れる。即ち、第２圧力リングの上
下両にそれぞれ径方向に通る溝ｌａ、ｌｂを設けること
により、第２圧力リングの動きにかかわらず、常に合い
口部と上面または下面の溝とからブローバイガスを流し
、第２圧力リングより下方に介在するオイルを吹き下げ
て、オイル消費量を低減する。

また、前記第２圧力リング１の使用によれば、第２圧力
リングの上側に留まるガスが下側に流れやす＜、Ａ点よ
り早い時期に第２圧力リングが溝上面に移動し、ｔ２の
期間より長い期間、溝上面に滞在して、ピストン上死点
付近のより早い時期にブローバイガスを流すことが、オ
イル消費量低減に寄与している可能性もある。

上記第２圧力リング１の上面および下面に設けられる溝
１ａ、ｌｂの通路面積Ｓを、第６図ないし第８図に基づ
いて詳しく説明する。

第６図において、Ｃｏをリング装着時の最小合い目障間
、ΔＣを合い口拡張量、Ｃ１を（へＣ十Ｃｏ）　、Ｃｐ
をピストンリングクリアランス（シリンダボア径とピス
トン径の差）としたとき、前記通路面積Ｓは、 ５＝（０，５〜１．５）Ｃｏ−Ｃｐ に設定される。

第２圧力リングの合い目障間とブローパイ量・オイル消
費量との関係を、第７図のグラフに示す。

このグラフから判るように、合い目障間をＣ工具上に広
げれば、オイル消費量を低減できる。よって第２圧力リ
ングの合い目障間をＣ１以上にすれば良いので、最小合
い口（運転時に熱膨張により隙間がほぼゼロとなるよう
な合い口）をＣＯとすると、 合い口拡張量ΔＣ＝Ｃ□−ＣＯ となるが、ここで、実験により種々のリング機種におい
て、 Ｃ１＝　（２，０〜４．０）Ｇ。

であることが判っているので、 ΔＧ＝（２，０〜４．０）Ｇｏ−Ｇｏ＝（１，０〜３．
０）Ｃ。

ここで１合い口部のガス通路面積増加分Ｓは、Ｓ＝ΔＣ
Ｘ　Ｃｐ／　２ ”　　（１，０〜３．０）ＣｏＸＣｐ／２＝　　（０，
５〜１　、５　）　　ＣｏＸ　Ｃｐしかし、これは合い
口部での増加分面積である。

合い口部でなく、第２圧力リングの上下面に溝を設けて
増加分通路面積とする場合、溝部分にかかる応力、強度
低下を考慮して、溝幅は長く、溝深さは浅くする必要が
ある。その場合、溝部断面形状が極端に細長い形状とな
るので、流路係数が低下する。合い口部における増加分
面積Ｓと同等のオイル消費低減効果をだすために、第２
圧力リングの上面、下面にそれぞれ溝を設ける場合は、
前記流路係数低下により、２ＸＳ以上の面積が必要であ
る。この２ＸＳ以上の面積を１ケ所の溝に設けることは
、溝幅、溝深さが大きくなり、応力集中、強度低下によ
り、第２圧力リングが溝部で折損しやすくなる。そこで
、Ｓ＝　（０，５〜１．５）ＣＯＸＣＰのＳなる断面積
をもつ溝部をリングの上面、下面に複数個ずつ設けるこ
とにより、前記強度上の問題は解消される。それ以上に
も、溝部を複数個にすると、リング周囲でまんべんなく
オイルを吹き下げができる利点がある。

第２圧力リングの上下面にそれぞれ溝を複数個ずつ設け
る場合、中心角で合い口を０６、−周３６０＠とすると
１通常のリングにおいて。

１８０°の部位が一番応力の集中する位置なので、溝を
１８０”部付近（１１０”〜２５０’）には設けないよ
うにする。また、上面側と下面側とで溝の位置が部分的
にでも一致することは、強度低下、応力集中によりリン
グが折損しやすくなるので、これを避けるようにする。

以下に、第２圧力リングに設ける溝の中心角位置につい
て、溝が上面、下面それぞれ２ケ所ずつの場合の応力の
集中しにくい好ましい位置を示す。

１、上面・・・・・・０°部、３６０”部付近（合い口
部両端）、下面・・・・・・９０°、２７０”部付近。

２、上面・・・・・・９０°部、２７０’部付近、下面
・・・・・・０°部、３６０°部（合い口部両端）。

３、上面・・・・・・Ｏ°部、２７０°部付近、下面・
・・・・・９０°部、３６０°部付近。

４、上面・・・・・・９０°部、３６０’部付近、下面
・・・・・・０°部、２７０°部付近。

第２圧力リングに設ける溝の形状については。

特に制限はないが、好ましい形状を第８図ないし第１１
図に例示しておく。第８図に示した溝は、前記実施例と
同じ断面長方形の溝、第９図に示した溝は底面部分を円
弧面とした溝、第１０図に示した溝はリングの外側から
内側に向けてラッパ状に拡開した溝を示したもので、ま
たそれらの溝については、第１１図に示すように、リン
グの外側から内側に向けて溝底面を下り勾配面としても
よい。

次に、本発明の具体的実施例として、本発明の第２圧力
リングを用いた試験例を比較例と共に下記表に示す。

水冷４サイクルガソリン機関（総排気量２４００ｃｃ）
において、上記表のように、第２圧力リングを４仕様に
替え、エンジン回転数１６０Ｏｒ−Ｐ−ｍの間のブロー
パイ量とオイル消費量を比較測定した結果を、第１２図
および第１３図のグラフに示す。

第１２図のグラフに示すように１本発明の第２圧力リン
グを使用した場合には、エンジンの全回転域において、
比較リングＩ、ＩＩより多量のブローパイ量を示し、ま
た、比較リング■より僅かな少ないブローパイ量を示し
た。一方、第１３図のグラフに示すように、本発明の第
２圧力リングを使用した場合、オイル消費量は、比較リ
ング■より半減し、比較リング■の１／４程度と格段と
低減していることが認められた。

［発明の効果］ 以上に述べたように、本発明によれば、第２圧力リング
の上面、下面にそれぞれ複数個設けた溝を介したブロー
パイによるオイルの吹き丁番ず番こより、高速回転時に
おけるオイル消費量を、従来の第２圧力リングと比較し
て大幅に低減すること力〜できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す第２圧力リングの平面
図、第２図は裏面図、第３図はリング要部の拡大斜視図
、第４図は第２圧力リングを装着したピストン部分の断
面図、第５図はクランク角に対する第１圧カリングおよ
び第２圧力リングの挙動を示すグラフ、第６図は合い口
面積の増加量を説明する図、第７図は第２圧力リングの
合い目障間とブローパイ量・オイル消費量との関係を示
すグラフ、第８図ないし第１０図は第２圧力リングの溝
形状を示すリング部分の側面図、第１１図は溝のあるリ
ング部分の断面図、第１２図はブローパイ量の比較試験
結果を示すグラフ、第１３図はオイル消費量の比較試験
結果を示すグラフである。 １・・・・・・・・・第２圧力リング、１ａ・・・・・
・・・・上面溝、１ｂ・・・・・・・・・下面溝、２・
・・・・・・・・ピストン、３・・・・・・・・・第１
圧力リング、４・・・・・・・・・オイルリング、５・
・・・・・・・・シリンダ。 第 図 第２図 第３図 ＩＩ４図 第５図 クランク角 第６図 第７図 第２．圧力リングの合い口陳閣→ 第８図 第９図 第１１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ピストンリング溝に装着する第２圧力リングにおいて、 Ｃｏ：装着時の最小合い口隙間 Ｃｐ：ピストンクリアランス としたとき、 Ｓ＝（０．５〜１．５）Ｃｏ・Ｃｐ で表わされる円周方向縦断面積Ｓを有する径方向の溝が
   リングの上面および下面にそれぞれ複数個ずつ設けられ
   ていることを特徴とする第２圧力リング。