JPH0510447A

JPH0510447A - ピストンリング装置

Info

Publication number: JPH0510447A
Application number: JP19275991A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Kasahara; 笠原浩一郎; Yoshiaki Wada; 和田良昭
Original assignee: Riken Corp
Current assignee: Riken Corp
Priority date: 1991-07-08
Filing date: 1991-07-08
Publication date: 1993-01-19

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】ピストンリングの摺動特性を維持すると共
に、ピストンリングの圧縮室側と反対側の側面の段付変
形を防止する。【構成】ピストンリング３１を耐熱熱可塑性樹脂リン
グ３２と、その円周上適数個所でリングを横断して挿入
される熱硬化性樹脂薄板３３とにより構成し、この薄板
により距てられた熱可塑性樹脂部どうしを同一材質の樹
脂で連結して一体のリングとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ピストンリング装置に
関するもので、より詳しくは、ピストンの外周面に刻設
されたリング溝内に装着され、ピストン外周面とシリン
ダー内壁面との間のピストンクリアランス部の気密を保
持するためのピストンリング装置に関するものである。
本発明の装置は、内燃機関、圧縮機、液体圧シリンダ
ー、或いはスターリングエンジンや冷凍機等の所謂往復
動機械、更に油圧用回転軸シールリング等に適用され
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般に利用されている往復動機器
の一例として、図４に示される往復動圧縮機がよく知ら
れている。この往復動圧縮機１０に於いては、モーター
等の動力源の回転軸に固定されたクランク１１にベアリ
ング１２を介してコンロッド１３の下端部が装着され、
コンロッド１３の上端部はピストンピン１４を介してピ
ストン１５に回動自在に装着される。ピストン１５の外
周面にはリング溝１６、１７が刻設され、該リング溝１
６にはピストン１５とシリンダー１８との間の金属接触
を防止するためにライダーリング１９が装着される。一
方、リング溝内１７には、ピストン１５の往復運動に伴
い、ピストン１５の外周面とシリンダー１８の内壁面と
の間の所謂ピストンクリアランス部の気密を保持するた
めに、ピストンリング２０が装着される。

【０００３】該ピストンリング２０は、図５に示される
様に、断面略矩形状を成し、シリンダー１８の内壁面と
摺動する外周面と反対の内周面側より鋼製のエキスパン
ダリング２１により、ピストンリング２０がシリンダー
１８の内壁面に押圧される簡単な構造のものが一般的に
採用されている。

【０００４】ピストン１５の吸入行程のときには、即ち
ピストン１５の下降時には、圧縮室２２内に生じる負圧
力により、吸入弁２３が開き吸入管２４より大気が吸い
込まれる。

【０００５】そしてピストン１５の圧縮行程のときに
は、即ちピストン１５の上昇時には、圧縮室２２内で圧
縮された空気圧により、排気弁２５が開き排気管２６を
通って空気圧が通常タンク（図示せず）に貯蔵される。

【０００６】しかしながら、上述構造の従来の圧縮機、
特に潤滑油を使用しない圧縮機に於いては、ピストンリ
ング２０は、自己潤滑性に優れた四フッ化エチレン樹脂
をベースに、強度および耐摩耗性の向上を目的としてカ
ーボンやガラス繊維等の充填材を混合した所謂樹脂リン
グが一般に採用されている。この様な無潤滑圧縮機を長
時間運転すると、ピストンリング２０は、シリンダー１
８の内壁面との摺動発熱や圧縮熱等により、その材料強
度が著しく低下する。

【０００７】その為、ピストンリング２０は、圧縮室２
２内の圧力等の作用でピストンクリアランス部２７（図
５参照）へはみ出し変形し、ピストンリング２０のクラ
ンクケース側への倒れ変形等が発生する。その結果、図
５に示す破線の形状の様に、ピストンリング溝１７との
シール面に段付変形２８が発生し、結果的にはピストン
リング２０の倒れ現象に伴い、ピストンリング２０の圧
縮室２２側の外周面角部の摩耗が多くなり、同じく図５
に破線２９で示す様に略テーパー状に摩耗が発生する。
従って、圧縮室２２内の圧縮空気が、テーパー状に摩耗
したピストンリング２０の外周面とシリンダー１８の内
壁面との間で形成される楔状部分３０へ侵入しやすくな
る。その為、ピストンリング２０の気密性が低下し、圧
縮室２２内の圧縮空気の漏れ量が増大し、容積効率が低
下するという問題点を有していた。

【０００８】また、図４に示される従来型の無潤滑圧縮
機の気密性を保持するために、ピストンリング２０の低
圧側（クランクケース側）の側面の段付変形を防止する
ことを目的に、ピストンリング２０を熱硬化性樹脂で製
作しピストンリング溝１７に組付ける方法が考えられ
る。しかし、この方法で圧縮機を運転すると、ピストン
リング２０は、やや材料の柔軟性に欠けるために、気密
性能が悪化し、圧縮空気の漏れ量が増大し、結果として
容積効率が低下するという同様の問題を招くことになっ
た。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、上
記した従来技術の有する問題点を解決するために、ピス
トンリングの摺動特性を維持し気密性能を確保すると共
に、ピストンリングの圧縮室側とは反対側の側面である
低圧側の段付変形を防止することをその技術的課題とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るために、本発明に於いて講じた技術的手段は、ピスト
ンリングを自己潤滑性を有する耐熱熱可塑性樹脂リング
の円周上適数個所にリングを横断して熱硬化性樹脂薄板
を挿入して構成し、上記熱硬化性樹脂薄板の両側の熱可
塑性樹脂部どうしを同一材質の樹脂で連結する連結手段
を設けて構成したことを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明のピストンリング装置に使用されるピス
トンリングは上記の如く構成されている。リングの主要
部を構成する熱可塑性樹脂リングは熱硬化性樹脂薄板を
数個所に介在させて、連結手段により結合され、熱硬化
性樹脂薄板と一体にピストンリングを構成する。ピスト
ンリングの大部分を構成する熱可塑性樹脂リングは所要
の柔軟性と摺動特性を有し、シール性能及び低摩擦損
失、低摩耗量を維持することができる。一方、熱硬化性
樹脂薄板はピストンリングの数個所に設けられているだ
けであるが、熱硬化性樹脂薄板の剛性でピストンリング
のピストンクリアランス部へのはみ出しを充分抑制する
ことができ、その結果、ピストンリング溝側面とのシー
ル面の段付変形及びシリンダ面に当接する面のテーパ状
摩耗の発生を防止することができる。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明の実施例を、図面に基づいて
詳細に説明する。

【００１３】図１は、本発明に基くピストンリングの構
成の一実施例を示す図である。このピストンリング３１
は、４ふつ化エチレン製のリング３２の円周方向数個所
に、図２に示すような適数個の貫通孔３４を穿設した熱
硬化性樹脂薄板３３をリングを横断する方向に挿入して
構成されている。その成型に当っては、ピストンリング
成型金型内の所定の位置にあらかじめ成型され図２に示
す如く穿孔された熱硬化性樹脂薄板３３を設置し、４ふ
つ化エチレン樹脂粉末に強度及び耐摩耗性向上の目的で
カーボンやガラス繊維等の充填材を混合した材料を充填
し、上、下のパンチで加圧成型し、その後焼成工程を経
て、機械加工を実施し、図１に示すピストンリング３１
を製作する。

【００１４】このピストンリング３１を、図４により説
明した無潤滑圧縮機１０のピストン１５のリング溝１７
に、鋼製のエキスパンダリング２１を装着した後装着
し、ピストン１５をシリンダ１８に嵌合させて運転した
ところ、気密性は良好で、ピストンリング３１の側面の
段付変形も外周面のテーパ状摩耗も発生せず、容積効率
は長期間安定し、いわゆる長寿命の無潤滑ピストンリン
グを得ることができた。

【００１５】上記の実施例では、熱硬化性樹脂薄板３３
を挟む両側の熱可塑性樹脂部の連結は、薄板３３に穿設
した貫通孔３４に熱可塑性樹脂部３２と同じ材質の樹脂
をピストンリング成型時同時に充填することによって達
成し、一体的なピストンリングを形成するようにした
が、図３に示す如く、ピストンリング３１の円周方向の
適数個所に軸方向の幅の中間迄一方の側面から熱硬化性
樹脂薄板３３の無孔のものを挿入するようにしてもよ
い。この構成によっても、ピストンリング３１のピスト
ンクリアランス部へのはみ出し変形は確実に防止できる
ことが確認された。

【００１６】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明による複合タ
イプの樹脂ピストンリングを使用することにより、４ふ
つ化エチレン等の熱可塑性樹脂リングの柔軟性と摺動特
性によりシール性能及び低摩擦損失、耐摩耗性の向上を
達成することができる一方、熱硬化性樹脂薄板の剛性に
よりピストンリングのピストンクリアランス部へのはみ
出し変形を抑止することができ段付変形、楔状摩耗の発
生が防止され、高い容積効率を長期間に亘って保持する
ことができ、ピストンリングの寿命の向上、経済性の向
上に効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるピストンリングの一実施例の構成
を示す斜視図である。

【図２】そのピストンリングの熱硬化性樹脂簿板の１枚
を示す斜視図である。

【図３】本発明によるピストンリングの他の実施例の構
成を示す斜視図である。

【図４】従来の無潤滑圧縮機の一例の構成を示す断面図
である。

【図５】そのピストンリング装置を示す部分断面図であ
る。

【符号の説明】

１５ピストン１７ピストンリング溝１８シリンダ３１本発明のピストンリング３２熱可塑性樹脂リング３３熱硬化性樹脂薄板３４貫通孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ピストンの外周面に刻設されたピストン
リング溝内に内側にエキスパンダリング、外側に樹脂製
ピストンリングが装着されるピストンリング装置におい
て、上記の樹脂製ピストンリングは自己潤滑性を有する耐熱
熱可塑性樹脂リングの円周上適数個所にリングを横断し
て、熱硬化性樹脂薄板を挿入し、該熱硬化性樹脂薄板の
両側の熱可塑性樹脂部どうしを同一材質の樹脂で連結す
る連結手段を設けて構成したことを特徴とするピストン
リング装置。
【請求項２】上記の連結手段が上記熱硬化性樹脂薄板
に設けられた貫通孔とその内部にピストンリング成型と
同時に充填された熱可塑性樹脂であることを特徴とする
請求項１に記載のピストンリング装置。
【請求項３】上記の連結手段が上記熱硬化性樹脂の薄
板のピストン軸方向幅寸法をピストンリングの同方向の
幅寸法の約１／２としたものであることを特徴とする請
求項１に記載のピストンリング装置。