JPH04370474A - ピストンリング - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ピストンリング、特に
、内燃機関用圧力リングとして使用するに適するピスト
ンリングに関する。

【０００２】

【従来の技術】往復動或いは回転動するシャフトやピス
トン外周面と、これらシャフトやピストンを収めるボア
内周面との間のシール材として、いわゆるピストンリン
グが使用される。このピストンリングは、シャフトやピ
ストン外周面のリング溝に装着され、その外周面がボア
内周面に摺接すると共に、高圧流体の作用を受けたピス
トンリングの低圧側の一側面がリング溝側壁面に圧接し
てシール機能を得ている。このピストンリングは、リン
グ溝への装着上、いわゆる合い口と称されるスリットを
有する割りリングの形を取るので、使用時、合い口部を
介して高圧ガスが低圧側へと洩れ、あるいはオイルが燃
焼室へ洩れてオイル消費が増加する。

【０００３】内燃機関の場合、燃焼室からクランクケー
スへの燃焼ガスの洩れのかなりの部分が、この合い口を
介して洩れている。そこで、合い口部のシール性を向上
させるために、段付き合口が広く採用されているが、さ
らにシール性を向上させるものとして図９に示すダブル
アングルタイプの合い口を有するリングが知られている
。

【０００４】図９に示すピストンリング１は、合い口端
面２、外周面３及び一側面４からなる隅角部より、突出
部５を周方向に廷出させ、この突出部５と対向する部分
に凹所６を有する構成となっている。ピストンのリング
溝にピストンリング１を装着し、Ａ方向より高圧ガスが
作用すると、リングの一側面４と突出部５の側面４´と
がリング溝壁面に圧接され且つリング内周側に入った高
圧ガスが外周面３、５をシリンダボア内周面に圧接させ
る。この状態では、合い口７の下部は、リング溝壁面に
よって完全に塞がれるので、合い口７を介して、高圧側
から低圧側へのガス洩れはなく、ダブルアングルタイプ
の合い口を有するピストンリングはシール効果を高め得
る。このため、この種のピストンリングは、内熱機関の
圧力（トップ）リングとして多用されている。

【０００５】上記の突出部をピストンリングの内周側に
した場合、合口がストレート合口の場合はシリンダ壁と
リング本体合せ目の隙間にリングの両側を連通する洩れ
空間が出来るので、ストレート合口の場合は突出部は外
周側に限定される。しかし、段付き合口の場合は、内周
側に突出部を設けることにより、洩れをなくすることが
できる。その場合突出部の一つの面は段面と面一にする
ことが必要である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述した如く高シール
性を示すダブルアングルタイプの合い口を有するピスト
ンリングは、その突出部が小さな断面を有する細い突出
体であるから、製造作業中、運搬保管中、或いは、リン
グ溝への装着作業中、突出部を損傷させたり、変形させ
ないよう充分注意して取扱う必要がある。このため、簡
易な取扱いが可能で、しかも、シール性の秀れたピスト
ンリングの提案が望まれている。

【０００７】それ故に、本発明は、前述した要望を満た
すピストンリングを提供することを解決すべき課題とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述した課題
を解決するために、向い合う対の凹所に、別部材として
の連結片を配する手段を採用する。より具体的には、凹
所がリングの外周面に設けられるか、段付き合口を有す
るリングの内周面に設けられるかによって若干構成が異
なる。

【０００９】前者の場合に適するピストンリングは、向
い合う合い口端面、外周面及び一側面に開放された対の
凹所を有するリング本体、断面が凹所の断面と同形にし
て両凹所内にその端部が配される連結片とを有すること
を特徴とする。

【００１０】後者の場合に適するピストンリングは、向
い合う合い口に互いに重なる段部を有し、合口端面、内
周面及び一側面に開放され一つの面が上記段部の段面と
面一である同一断面形状を有する対の凹所を有するリン
グ本体と、断面が上記凹所の断面と同形にしてその端部
が両凹所内に配される連結片とを有することを特徴とす
る。

【００１１】

【作用】前者の場合、リング本体を、通常の突き合せ合
い口を有するリングのようにしてリング溝に装着し、次
いで、連結片を、高温でガス化する接着剤で凹所に止着
してもよく、又、予め一方を接着した連結片を有するリ
ング本体をリング溝に装着する。リング本体と連結片と
は個々に製造し、装着前に一体にすればよい。

【００１２】後者の場合は、連結片をリングの一方の凹
所に接着するか、接着せずにリングの両方の凹所に組込
んだ状態でピストンのリング溝にリングを装着する。こ
の場合、連結片のリング厚さ方向の寸法をリングのバッ
ククリアランスの２．５倍以上の長さとすれば、リング
が拡がった状態においても、連結片がリングの凹所から
脱落することはない。

【００１３】いずれの場合も、リングの製作時には合い
口に突出部を一体に形成せず、ピストンのリング溝に装
着する時に連結片を取付けることにより突出部の作用を
させるので、突出部を破損することがなく、取扱いが容
易であり、しかもシール性を向上させることができる。

【００１４】上記及びそれ以外の課題及びこれらを解決
するための手段は、以下に図面を参照して詳細に述べる
実施例の説明により明らかにされるであろう。

【００１５】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面を参照して詳
細に説明する。図１に示す第１実施例のピストンリング
では、鉄製のリング本体８の、好ましくは、低圧側の一
側面９、合い口端面１０及び外周面１１に開放される断
面三角形状の凹所１２を設ける。この凹所１２にその両
端部が配される連結片１３は、その断面形状が凹所１２
の断面形状と略同一で、リング本体８と同材質のもので
ある。この結果、連結片１３の一側面１４は、リング本
体８の一側面９と面一であり、又、その外周面１５も、
リング本体８の外周面１１と同じ面を作る。連結片１３
の端面と凹所１２の端面との間の寸法総計（Ｃ２＋Ｃ３
）は、合い口端面１０間の寸法Ｃ１より小さく、リング
本体８の伸縮があっても、合い口１６は常時確保され、
又、合い口１６が、連結片１３の端面と凹所１２の端面
との間の隙間に通じることはない。

【００１６】装着に際しては、連結片１３の一方の端部
を、たとえば、２００℃の高温でガス化する接着剤を用
いて、凹所１２内に固定し、通常のダブルアングルタイ
プの合い口を有するピストンリングと同手法によりリン
グ溝に装着する。高温により接着剤がガス化すると、連
結片１３は凹所１２内で単独な動きをする。勿論、連結
片をリングの一端に溶接により完全に固着してもよい。 使用に際しては、高圧ガスの作用を受けたピストンリン
グはその一側面９、１４が、リング溝壁面に圧接され、
又、その外周面１１、１５がシリンダボア内周面に圧接
されて、ガス洩れを防ぐ、又、一側面９、１４がリング
溝壁面に圧接されるので、合い口１６に入った高圧ガス
は、連結片１３の端面側に廻らず、低圧側に洩れること
なく、通常のダブルアングルタイプの合い口を有するピ
ストンリングと同じシール作用をなす。

【００１７】図２に示す第２実施例では、凹所１２を矩
形断面とし、連結片１３も同断面形状を有するものとし
ている。この実施例も第１実施例と同じ作用をする。即
ち、連結片や凹所の断面形状は問わない。

【００１８】図３は、段付き合い口を有するピストンリ
ングに対する本発明の実施例を示す図である。リング８
の両端部には、リング本体８の一側面９、段面より上側
の合い口端面１０及び内周面１７に開放され、下側の面
１９が図４に示す如く段面１８と面一である矩形断面の
凹所１２が形成されている。両凹所１２にその両端部が
夫々配される連結片１３は、その断面形状が凹所１２の
断面形状と略同一、とされている。その結果，連結片１
３の側面（図の例では上面）１４は、リング本体８の同
じ側の側面９と面一になり、又連結片１３の内周面２０
も、リング本体８のの内周面１７と面一になる。連結片
１３の端面と凹所１２の端面との間の寸法合計は合口端
面１０間の寸法よりも小さく、リング本体８の伸縮があ
っても合口１６は常時確保され、又、段部と協動して下
側合い口１６が上側合い口及び連結片１３の端面と凹所
１２の端面との間の隙間に通じることはない。本実施例
の場合は、連結片１３は、ピストンのリング溝内に入る
ので、装着に際しては必ずしも連結片１３をリングの一
方の端部に形成された凹所１２内に接着剤、溶接等によ
り固着する必要はないが、その場合はピストンリング８
が拡がった状態で連結片１３が凹所１２から脱落するこ
とのないように連結片１３のリングの厚さ方向の寸法を
、リングのバッククリアランスの２．５倍以上の長さと
することが必要である。

【００１９】この実施例では、連結片１３はシリンダボ
ア内面と摺動することはないので、リング本体と連結片
１３との材質が異っても摺動摩耗量の差が発生すること
はなく、これに基づくシール性の劣化を防止することが
できる。

【００２０】図５及び図６に合い口部の斜視図及び断面
図を示す第４実施例では、段付き合い口の段面１８が傾
斜しており、これに伴ってリング８の両端部に設けられ
る凹所１２の下面及びこれに装着される連結片１３の下
面は傾斜して段面と面一を保っている。その他の構成及
び作用効果は第３実施例と異るところはない。

【００２１】ところで、吸排気行程では圧力リングは慣
性力などの影響でピストンのリング溝上面に着座する。 したがって、連結片を段面の上側合口部に組込めば、吸
排気行程で上側合口部背面は連結片によってシールされ
、オイルが燃焼室の方へ行くのを防止することができる
。

【００２２】一方、圧縮、爆発行程では圧力リングはリ
ング溝の下面に着座する。したがって、図３乃至図６で
説明した実施例とは逆に、連結片を段面の下側合い口部
に組込めば、この行程では下側合口部背面は連結片によ
ってシールされブローバイガスの漏洩量低減に効果が得
られる。

【００２３】図７は本発明による連結片を上側合口部に
設けたリングをトップリングに使用したエンジンと、従
来の方式の段付き圧縮リングをトップリングに用したエ
ンジンのオイル消費率を比較して示すグラフである。図
には、高速高負荷時と、アップ／ダウン時とについて、
従来品の高速高負荷時を１００％とした場合のオイル消
費率を示している。

【００２４】又、図８には、本発明による連結片を下側
合口部に設けたリングをトップリングに使用したエンジ
ンと従来の方式の段付き圧縮リングをトップリングに使
用したエンジンの、エンジン回転数に対するブローバイ
量率を比較して示すグラフである。図中実線で示す曲線
は従来品に対する曲線であり、破線で示す曲線は本発明
によるリングを使用したエンジンに対するものである。

【００２５】

【効果】連結片をリング本体と別個に製造、保管し、装
着時に結合又は組込みをすればよいので、リングの扱い
はきわめて容易となる。又、段付き合口を有する圧縮リ
ングに本発明により連結片を設ける場合は、連結片を段
面のどちら側に設けるかによって、オイル消費率、ブロ
ーバイ量率の改善を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の構成を示す部分斜視図で
ある。

【図２】第２実施例の構成を示す部分斜視図である。

【図３】第３実施例の構成を示す部分斜視図である。

【図４】図３中のＩＶ−ＩＶ線による断面図である。

【図５】第４実施例の構成を示す部分斜視図である。

【図６】図５中のＶＩ−ＶＩ線による断面図である。

【図７】本発明によるピストンリングのオイル消費率の
改善効果を示すグラフである。

【図８】本発明によるピストンリングのブローバイ量率
の改善効果を示すグラフである。

【図９】従来の合口端に突出部と凹所を設けた構成のピ
ストンリングの部分斜視図である。

【符号の説明】

８　　リング本体 ９　　リング側面 １０　　合い口端面 １１　　リング外周面 １２　　凹所 １３　　連結片 １４　　連結片側面 １５　　連結片外周面 １６　　合い口 １７　　リング内周面 １８　　段面 １９　　連結片の下面 ２０　　連結片の内周面

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　向い合う合い口端面、外周面及び一側
   面に開放された対の凹所を有するリング本体と、断面が
   凹所の断面と同形にして両凹所内にその端部が配される
   連結片とを有するピストンリング。
2. 【請求項２】　　連結片の側面とリング本体の一側面と
   が面一であり、連結片の外周面と鋳鉄製リング本体の外
   周面とが面一である請求項１のピストンリング。
3. 【請求項３】　　向い合う合い口端面間寸法が連結片端
   面と凹所端間寸法の総計より大である請求項１のピスト
   ンリング。
4. 【請求項４】　　向い合う合い口に互いに重なる段部を
   有し、合い口端面、内周面及び一側面に開放され、一つ
   の面が上記段部の段面と面一である同一断面形状を有す
   る対の凹所を有するリング本体と、断面が上記の凹所の
   断面と同形にしてその端部が両凹所内に配される連結片
   とを有するピストンリング。
5. 【請求項５】　　上記の凹所がリングの内周面上側の隅
   角部に設けられている請求項４のピストンリング。
6. 【請求項６】　　上記の凹所がリングの内周面下側の隅
   角部に設けられていることを特徴とする請求項４のピス
   トンリング。
7. 【請求項７】　　上記の連結片がリングをピストンのリ
   ング溝に装着する際、一方の凹所に接着される請求項４
   のピストンリング。
8. 【請求項８】　　上記の連結片のリング厚さ方向の寸法
   がリングバッククリアランスの２．５倍以上の長さを有
   し、リングをピストンのリング溝に装着する際、上記連
   結片をリングの凹所に接着せずに組込んだ状態でリング
   が装着される請求項４のピストンリング。