JPH0525063U - ピストン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 レシプロ型の内燃機関や圧縮機のピストン上
端部にできる無駄容積をなくし、しかも、密封性、機械
的強度とを高くしたピストンを提供すること。 【構成】 ピストン１に嵌装したトップリング４は、該
トップリングの上端部がピストン頂部とほぼ同じ高さ
に、また、下部に設けた嵌込み部１２を、ピストンに設
けたリング溝６に嵌合した基本形状をし、一つの態様
は、ピストンの頂部を円錐状にして、該円錐状に整合す
るように、前記上端部を内フランジ状に内側に伸び出
し、且つ、下面を円錐状に形成し、別の態様は、嵌込み
部から上を筒状に形成し、シリンダ壁面を摺動する摺動
部を、上部側にリング状に突設して設けたものである。 【効果】 ピストンとシリンダとの間の無駄容積をなく
すことができ、圧縮効率を高め、内燃機関では燃焼圧を
高めることができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ピストンに関し、更に詳細には、レシプロ型のコンプレッサや内燃 機関に有利に適用できるピストンに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

レシプロ型の圧縮機や内燃機関のピストンは、図８に示すように、ピストン本 体１とシリンダ２との間に形成される隙間を密封するために、圧縮リングとして 、トップリング４を嵌装している。なお、必要に応じて更に、その下に圧縮リン グを嵌装する場合もある。このトップリング４は、吸気を圧縮した高圧空気や、 燃焼した高圧ガスが、クランクケース（図示せず）側に洩れることを防ぐことに より、圧縮効率を向上させ、また、燃焼エネルギーをピストンに効率よく与える ようにしている。

【０００３】 ところで、従来のトップリング４を嵌装するリング溝６は、図８に示すように 、ピストン頂部との間にトップランド８を形成し、ピストン本体１、シリンダ２ 、及び、トップリング４とで形成される隙間ａが，圧縮室10側に開放された構造 をしている。この隙間ａは、ピストン本体１の上方に形成される圧縮室（又は、 燃焼室）10と異なり、ピストンの上下動によって容積が変化しないので、圧縮・ 膨張に対して、圧縮ガスや、燃焼ガスの到達圧力を低下させる無駄容積となると いう問題がある。

【０００４】 そこで、この無駄容積をなくすために、実開昭５６−１６２３５８号公報に記 載の先行技術は、圧縮機のピストン頂部と同じ高さに、トップリングの上面を配 置するようにしたピストンを開示している。即ち、ピストンリングをピストンの 頂部に取付けるために、断面を三角、又は、内側面を斜面とした台形状としたト ップリングと、該トップリングを受け入れるリング溝とを形成したり、ピストン に周方向に、凹溝又は凸条を形成し、上面がピストン頂部と同じ高さに形成され るように、該凹溝又は凸条にトップリングを嵌合させたピストンを開示している 。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】

ところで、前記公報に記載されたピストンは、トップリングの内側断面を三角 に形成したために、圧縮リングとしての機能をほとんど果たすことができず、ガ スのシール性が非常に悪いという問題がある。また、リング溝を、三角に突き出 した側が嵌入するように形成したために、ピストン頂部との間が肉薄になり、亀 裂が発生し易く、耐久性に問題がある。また、凹凸状の嵌込み部を設けてトップ リングをピストンに嵌装する手段は、機械的に強度を増すと、リング幅が広くな り、シリンダー壁との間の摩擦損失が大きくなるという問題がある。

【０００６】 本考案は、以上の問題に着目して成されたものであり、ピストン頂部と同様の 高さにトップリングを設けて、シリンダとの間に無駄容積をなくし、しかも、機 械的強度と密封性を高くすることができるピストンを提供することを目的として いる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

以上の目的を達成するための第１の考案は、ピストン本体に、ピストン頂部外 周縁を円錐状に切欠いてトップリングの受け面を、また、該受け面の下側にトッ プリング用のリング溝をそれぞれ形成し、トップリングの上端部に受圧部を、ま た、その下部に前記リング溝に嵌合する嵌込み部をそれぞれ形成し、前記受圧部 を、その上面をピストン頂部とほぼ同じ高さとした内フランジ状に、トップリン グの内側に伸び出させ、且つ、該受圧部の下面を円錐状に形成し、該下面を前記 トップリングの受け面に当接させてトップリングをピストン本体に支持させたピ ストンである。

【０００８】 前記リング溝は、ピストン頂面との間にやや下側に設けるので、トップリン グが幅広となり、シリンダ壁と摩擦が大きくなる傾向がある。そのため、シリン ダ壁に接するトップリングの摺動面を、該トップリングの外周側の上部を突設さ せてリング状に形成し、下側の外径を細くしてアンダーカット部を形成し、接触 面積を小さくすることによって、前記摩擦を低減させることができる。

【０００９】 また、第２の考案は、ピストン頂部から離間して、ピストン本体の周面にトッ プリング用のリング溝を形成し、該リング溝の下側面をトップリングを支持する 受け面とし、トップリングの上面をピストン頂部とほぼ同じ高さの円筒状に形成 すると共に、該円筒部の下部に、前記リング溝に嵌合する嵌込み部を設け、該嵌 込み部の下面を前記受け面に当接させ、トップリングがシリンダ壁に接する摺動 面を、該トップリングの外周の上部側にリング状に突設して形成したピストンで ある。

【００１０】 前記リング溝は、従来のリング溝と同様に、溝の側面がピストンの軸心に直交 するように形成してもよく、また、斜面状、即ち、円錐状に形成してもよい。

【００１１】

【実施例】

以下添付の図を対照して、一実施例により本考案を具体的に説明する。 図１，図２は、第１の考案をディーゼルエンジン（図示せず）に適用した実施 例１のピストンであり、ピストン本体１の上部に設けたトップリング４の嵌合部 12を形成している。該嵌合部12は、外周をピストンの外径より細く形成し、その 上端部を、円錐面状に切り欠いて、トップリング４の受け面14を形成し、また、 下部にリング溝６を設けた形状に形成している。

【００１２】 また、実施例１のトップリング４は、胴部16の上端に設けた受圧部18は、上面 20を、ピストン頂部22とほぼ同じ高さに形成し、内側の下面24を、受け面14に整 合する円錐面に形成し、胴部16の下部に内フランジ状の嵌込み部26を形成した。 また、トップリング４の外周は、上部を突設させてシリンダ２に接する摺動面28 を設け、その下側の外径を細くしてアンダーカット部30を形成している。なお、 図１の符号10′はピストン本体１に設けた燃焼室であり、32は第２圧縮リングで ある。また、図３の符号33は合口部である。

【００１３】 実施例１のピストンの動作を、次に説明する。前記のとおり、本実施例のピス トンは、ピストン頂面22とトップリング４の上面20とが、同様の高さに形成され ているので、ピストン本体１とシリンダ２との間に無駄容積が形成されない。ま た、圧縮工程又は燃焼工程では、トップリング４の上面20に高い圧力Ｐが作用す る。したがって、受圧部18は、受け面14に強く圧接されると共に、該受け面14が 外側に向かって傾斜しているので、トップリング４に、シリンダ２壁側に強く押 しつける力Ｆが作用する。したがって、実施例１のトップリング４は、燃焼室10 ，10′側が高圧となるほど、ピストン本体１及びシリンダ２の両方に対して高い 気密性を確保することができ、圧縮効率を向上させ、また、高い燃焼圧を得るこ とができる。

【００１４】 実施例２のピストンは、実施例１の変形例であり、図４，図５に示すように、 リング溝６を受け面14と反対方向に頂点を有する円錐状に形成したものである。 したがって、実施例２のトップリング４は、摺動面28側ほど幅ｗを狭くしても、 リング溝６と受け面14との間の幅ｄをより肉厚に形成することができ、しかも、 摺動面28の接触面積をより小さくすることができる。

【００１５】 図６，図７は、第２の考案をレシプロ型圧縮機によって実施した実施例３のピ ストンを示しており、嵌合部12は、外周をピストン本体１の外径より細く形成し 、下部にリング溝６を形成し、該リング溝の下面をトップリング４の受け面14と したものである。また、トップリング４は、筒状に形成した胴部16の上面20を、 ピストン頂面22と同様の高さに形成し、下部を内フランジ状に伸び出させ、下面 24を前記受け面14に当接させるようにした嵌込み部26′を形成し、外周側上部を 突設させて摺動面28を形成し、その下側の径が細いアンダーカット部30としたも のである。この実施例３のピストンも、前記の各実施例と同様に高い密封性を確 保し、圧縮効率を向上させることができる。

【００１６】 本考案は、例えばセラミックエンジンのなど、耐熱性の高い内燃機関に対して 有利に適用することができる。

【００１７】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案のピストンを構成したので、ピストン側の無駄容 積を無くし、効果的にピストンとシリンダ壁との間の気密性を高くすることがで き、しかも、トップリングとシリンダ壁との摩擦をより少なくすることができる ので、効率的に、高い圧縮効率，燃焼圧を得ることができる。したがって、レシ プロ型圧縮機や、内燃機関などに有利に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１による本考案のピストンの要部断面図
である。

【図２】図１に示すトップリングを一部破断して示した
拡大斜視図である。

【図３】実施例１のピストンの動作を説明する部分断面
図である。

【図４】実施例２による本考案のピストンの要部断面図
である。

【図５】図５に示すトップリングを一部破断して示した
拡大斜視図である。

【図６】実施例３のピストンの動作を説明する部分断面
図である。

【図７】図６に示すトップリングを一部破断して示した
拡大斜視図である。

【図８】本発明を使用しない従来のピストンの要部説明
図である。

【符号の説明】

１ ピストン本体 ２ シリンダ ４ トップリング ６ リング溝 12 嵌合部 14 受け面 16 胴部 18 受圧部 20 上面 22 ピストン頂面 24 下面（トップリングの） 26 嵌込み部 26′嵌込み部 28 摺動面 30 アンダーカット部

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストン本体に、ピストン頂部外周縁を
   円錐状に切欠いてトップリングの受け面を、また、該受
   け面の下側にトップリング用のリング溝をそれぞれ形成
   し、トップリングの上端部に受圧部を、また、その下部
   に前記リング溝に嵌合する嵌込み部をそれぞれ形成し、
   前記受圧部を、その上面をピストン頂部とほぼ同じ高さ
   とした内フランジ状に、トップリングの内側に伸び出さ
   せ、且つ、該受圧部の下面を円錐状に形成し、該下面を
   前記トップリングの受け面に当接させてトップリングを
   ピストン本体に支持させたピストン。
2. 【請求項２】 シリンダ壁に接するトップリングの摺動
   面を、該トップリングの外周の上部側にリング状に突設
   して形成した請求項１のピストン。
3. 【請求項３】 ピストン頂部から離間して、ピストン本
   体の周面にトップリング用のリング溝を形成し、該リン
   グ溝の下側面をトップリングを支持する受け面とし、ト
   ップリングの上面をピストン頂部とほぼ同じ高さの円筒
   状に形成すると共に、該円筒部の下部に、前記リング溝
   に嵌合する嵌込み部を設け、該嵌込み部の下面を前記受
   け面に当接させ、トップリングがシリンダ壁に接する摺
   動面を、該トップリングの外周の上部側にリング状に突
   設して形成したピストン。