JPH06185620A - Piston ring - Google Patents
Piston ringInfo
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- JPH06185620A JPH06185620A JP35483292A JP35483292A JPH06185620A JP H06185620 A JPH06185620 A JP H06185620A JP 35483292 A JP35483292 A JP 35483292A JP 35483292 A JP35483292 A JP 35483292A JP H06185620 A JPH06185620 A JP H06185620A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関のピストンリン
グに関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a piston ring for an internal combustion engine.
【０００２】[0002]
【従来技術】一般に、４サイクルガソリンエンジンにお
いては、ピストンに３本のピストンリング、すなわちト
ップリング、セカンドリングおよびオイルリングが装着
されている。オイルリングはシリンダ面のオイルをかき
落としオイル消費量の低減を図るために設けられるが、
オイルをかき落す機能は、オイルリングのみならず、セ
カンドリングにもかなり依存するので、セカンドリング
としては、外周にオイルかきに適したテーパ面を有する
テーパ型のピストンリングが使用される。2. Description of the Related Art Generally, in a four-stroke gasoline engine, a piston is equipped with three piston rings, that is, a top ring, a second ring and an oil ring. The oil ring is provided to scrape off the oil on the cylinder surface and reduce the oil consumption.
Since the function of scraping off oil depends not only on the oil ring but also on the second ring, a tapered piston ring having a tapered surface suitable for scraping oil is used as the second ring.
【０００３】この場合、トップリングにはガスシール機
能のみが要求されるので、リングが傾斜しても外周のシ
ール性能が低下することのない、バレル形状の外周面を
備えたバレル型のピストンリングがトップリングとして
使用される。In this case, since the top ring is required only to have a gas sealing function, the barrel type piston ring having a barrel-shaped outer peripheral surface does not deteriorate the outer peripheral sealing performance even if the ring is inclined. Is used as a top ring.
【０００４】ところで、ピストンを軽量化し、またシリ
ンダ面との摩擦を低減するために、ピストンに装着する
ピストンリングの数を２本とする場合がある。この場
合、トップリングにバレル型ピストンリングを使用する
と、ブローバイガスのシール性は確保されるが、オイル
上りが増し、オイル消費量が多くなる。逆にトップリン
グにテーパ型ピストンリングを使用した場合には、オイ
ル消費量は３本のリングを装着した場合と同等になる
が、ブローバイガスのシール性が悪くなり、シール性と
オイル消費量を両立させることは非常に難かしい。By the way, in order to reduce the weight of the piston and reduce the friction with the cylinder surface, the number of piston rings mounted on the piston may be two. In this case, if a barrel type piston ring is used as the top ring, the sealability of blow-by gas is secured, but the oil rise increases and the oil consumption increases. On the other hand, when a tapered piston ring is used for the top ring, the oil consumption is the same as when three rings are attached, but the sealability of blow-by gas deteriorates and the sealability and oil consumption are reduced. It is very difficult to make them compatible.
【０００５】実公昭58−8926号公報に、オイル上り（オ
イルアップ）とブローバイの減少を目的としたピストン
リングが提案されている。このピストンリングは、下面
を、リング中心側の巾の狭い環状平坦面と、その外側に
あって外周側に行くにつれて燃焼室側へ上昇する巾の広
いテーパ面で形成されており、ガス圧力が作用すると、
平坦面とテーパ面の間の環状境界線を支点としてリング
外周部が下降するように反り返り、テーパ面がリング溝
下面に衝突する以前に、リング上面の内周縁がリング溝
上面に圧接する。Japanese Utility Model Publication No. 58-8926 proposes a piston ring for the purpose of reducing oil rise and blow-by. The piston ring has a lower surface formed by a narrow annular flat surface on the center side of the ring and a wide tapered surface on the outer side of the ring that rises toward the combustion chamber toward the outer peripheral side. When it works,
With the annular boundary line between the flat surface and the tapered surface as a fulcrum, the ring outer peripheral portion warps so as to descend, and the inner peripheral edge of the ring upper surface is pressed against the ring groove upper surface before the tapered surface collides with the ring groove lower surface.
【０００６】[0006]
【解決しようとする課題】しかし、上記のように構成さ
れたピストンリングは、ピストン上昇時に環状境界線を
支点として反り返り、かつリング上面の内周縁がリング
溝上面に圧接するので、特に爆発行程時に、上記支点部
分および圧接部分における面圧が高くなり、これらの部
分特に支点部分におけるリング溝の摩耗が激しい。[Problems to be Solved] However, the piston ring configured as described above warps around the annular boundary line as a fulcrum when the piston rises, and the inner peripheral edge of the ring upper surface is in pressure contact with the ring groove upper surface. The surface pressure becomes high at the fulcrum portion and the pressure contact portion, and the wear of the ring groove at these portions, especially at the fulcrum portion, is severe.
【０００７】さらに、このピストンリングは、テーパ面
外周縁のエッジ部分によりシリンダ面に摺接するので、
バレル型ピストンリングに比しシール面積が減少し、シ
ール性能も劣ることになる。Further, since this piston ring slidably contacts the cylinder surface by the edge portion of the outer peripheral edge of the tapered surface,
Compared to barrel type piston rings, the sealing area is reduced and the sealing performance is inferior.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段および作用】本発明はこの
ような事情に鑑みてなされたものであり、本発明のピス
トンリングは、その外周面を、半径方向最外方の頂点部
を過ぎてその下方位置まで延びる上方のバレル形状部分
と、前記下方位置からピストンのリング溝の外周縁部分
に対応する位置まで直線的に延びる下方の面取り部分と
により形成する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and the piston ring of the present invention has its outer peripheral surface passing the radially outermost apex portion. It is formed by an upper barrel-shaped portion that extends to the lower position and a lower chamfered portion that linearly extends from the lower position to a position corresponding to the outer peripheral edge portion of the ring groove of the piston.
【０００９】このピストンリングは、通常の運転状態に
おいては、上方のバレル形状部分でシリンダ面に摺接す
るので、良好なガスシール性が確保され、その上、下方
の面取り部分がオイルかき効果を発揮するので、オイル
消費量の減少とブローバイの減少とを両立させることが
できる。In a normal operating condition, this piston ring is in sliding contact with the cylinder surface at the upper barrel-shaped portion, so that a good gas sealing property is ensured, and the lower chamfered portion exerts an oil scraping effect. Therefore, it is possible to achieve both reduction of oil consumption and reduction of blow-by.
【００１０】面取り部分はピストンのリング溝の外周縁
より外側、すなわちピストンリングをリング溝に装着し
た時に該リング溝から突出する領域にのみ設けられてい
るので、ピストンリングとリング溝は広い平坦面を介し
て互いに接触し、従ってリング溝に局部的な摩耗が生ず
ることはない。Since the chamfered portion is provided only on the outer side of the outer peripheral edge of the ring groove of the piston, that is, in the region which projects from the ring groove when the piston ring is mounted in the ring groove, the piston ring and the ring groove have a wide flat surface. There is no contact with one another via the contact holes, so that no local wear occurs in the ring groove.
【００１１】さらに、このピストンリングは、バレル形
状に形成した外周面の下部を面取りすることにより容易
に加工、製作することができ、従ってまた薄いピストン
リングにも容易に適用することができる。Further, this piston ring can be easily processed and manufactured by chamfering the lower portion of the outer peripheral surface formed in a barrel shape, and therefore can be easily applied to a thin piston ring.
【００１２】[0012]
【実 施 例】図１は、本発明によるピストンリングを
備えたピストンと、これが嵌装されたシリンダとを示す
部分的縦断面で、１はシリンダ壁、２はピストンであ
る。なお、図において上方が燃焼室側である。EXAMPLE FIG. 1 is a partial longitudinal section showing a piston provided with a piston ring according to the present invention and a cylinder in which the piston ring is fitted, where 1 is a cylinder wall and 2 is a piston. In the figure, the upper side is the combustion chamber side.
【００１３】ピストン２の外周には上下２つのリング溝
３，４が設けられており、上方のリング溝３にトップリ
ング５、下方のリング溝４にオイルリング６が装着され
ている。オイルリング６は通常のものであり、上下２つ
の部片６ａ，６ｂからなっている。これらのオイルリン
グ部片６ａ，６ｂは保持リング７によりそれぞれリング
溝４の上壁面および下壁面に沿わされている。保持リン
グ７は周方向に連続する波形からなる波板状をなし、該
波形の頂部７ａを連ねる面により上方の部片６ａが保持
され、底部７ｂを連ねる面により下方の部片６ｂが保持
されている。また、波形の各頂部および底部の内周側端
部にそれぞれ突起８が設けられ、オイルリング部片６
ａ，６ｂの内周縁がこれらの突起８に係合している。Two upper and lower ring grooves 3 and 4 are provided on the outer circumference of the piston 2. A top ring 5 is mounted on the upper ring groove 3 and an oil ring 6 is mounted on the lower ring groove 4. The oil ring 6 is a normal one and is composed of two upper and lower pieces 6a and 6b. These oil ring pieces 6a and 6b are provided along the upper wall surface and the lower wall surface of the ring groove 4 by a holding ring 7, respectively. The retaining ring 7 is in the shape of a corrugated plate having a corrugation continuous in the circumferential direction, and the upper piece 6a is held by the surface connecting the tops 7a of the corrugations, and the lower piece 6b is held by the surface connecting the bottoms 7b. ing. In addition, protrusions 8 are provided on the inner peripheral side end portions of the top and bottom of the corrugation, respectively, and the oil ring portion 6
The inner peripheral edges of a and 6b are engaged with these protrusions 8.
【００１４】オイルリング部片６ａ，６ｂはピストン２
の往復運動に伴ってシリンダ面９上を摺動し、シリンダ
面９上のオイルをかき落す。かき落されたオイルは保持
リング７の前記波形の間を通ってリング溝４の奥に達
し、さらにピストン裏側に連通するオイル戻し孔10を経
て、図示してないクランクケース内に回収される。The oil ring parts 6a and 6b are the piston 2
With the reciprocating motion of, the oil slides on the cylinder surface 9 to scrape off the oil on the cylinder surface 9. The oil scraped off passes through the corrugations of the holding ring 7 to reach the inside of the ring groove 4, and further is collected in a crankcase (not shown) through an oil return hole 10 communicating with the back side of the piston.
【００１５】ピストン２は上述したオイルリング６のほ
かにはトップリング５を備えているだけであって、オイ
ルリング６のオイルかき作用を補完するセカンドリング
を備えていないので、トップリング５にブローバイガス
シール効果とオイルかき効果の両方が求められる。そこ
で本実施例においては、トップリング５として本発明に
よるピストンリングが使用されている。以下トップリン
グ５について詳述する。The piston 2 has only the top ring 5 in addition to the above-mentioned oil ring 6, and does not have a second ring for complementing the oil scraping action of the oil ring 6, so the top ring 5 is blow-by. Both gas sealing effect and oil scraping effect are required. Therefore, in this embodiment, the piston ring according to the present invention is used as the top ring 5. The top ring 5 will be described in detail below.
【００１６】本発明によるこのトップリング５は、その
外周面すなわちシリンダ面９に対向する周面の形状に大
きな特徴がある。図２は図１のトップリング５の外周面
部分を拡大して、該外周面の形状を一層明瞭に示したも
のである。図２から明らかなように、トップリング５の
外周面は２つの部分すなわち上方のバレル形状部分11と
下方の面取り部分12とによって形成されている。The top ring 5 according to the present invention has a great feature in the shape of the outer peripheral surface thereof, that is, the peripheral surface facing the cylinder surface 9. FIG. 2 is an enlarged view of the outer peripheral surface portion of the top ring 5 of FIG. 1 to more clearly show the shape of the outer peripheral surface. As is apparent from FIG. 2, the outer peripheral surface of the top ring 5 is formed by two portions, that is, an upper barrel-shaped portion 11 and a lower chamfered portion 12.
【００１７】バレル形状部分11の断面形状は、トップリ
ング５の上面５ａの外周縁上の点ａから半径方向外方へ
膨出しながら下降し、トップリング５の厚さＢの中間点
ｂにおいて半径方向最も外側へ張出した頂点部を形成
し、該頂点部ｂを過ぎてその下方位置ｃまで連続した曲
率で延びる円弧状の曲線13をなし、バレル形状部分11は
かかる曲線13により形成された回転面をなしている。ト
ップリング５がシリンダ軸線に対して直角をなしている
時には、図２に示すように、トップリング５は曲線13の
頂点部ｂにおいてシリンダ面９に摺接する。The cross-sectional shape of the barrel-shaped portion 11 descends from a point a on the outer peripheral edge of the upper surface 5a of the top ring 5 while bulging outward in the radial direction, and at a midpoint b of the thickness B of the top ring 5. Forming an apex portion protruding outwardly in the direction, forming an arc-shaped curve 13 extending with a continuous curvature past the apex portion b to a position c below the apex portion, and the barrel-shaped portion 11 has a rotation formed by the curve 13. It's a face. When the top ring 5 is perpendicular to the cylinder axis, the top ring 5 slides on the cylinder surface 9 at the apex b of the curve 13, as shown in FIG.
【００１８】バレル形状部分11は前記下方位置ｃで終っ
ており、該位置ｃの下側は直線的に延びる面取り部分12
となっている。すなわち面取り部分12の断面形状は、点
ｃからトップリング５の下面５ｂへ向って角度θで斜め
に延びる直線14をなす。角度θは、面取り部分12を形成
する前記直線14がリング溝３の下壁面の外周縁に対応す
る位置ｄでトップリング５の下面５ｂと交わるように選
定されている。従って面取り部分12はトップリング５を
リング溝３に装着した時に該リング溝３から突出する領
域に設けられるので、トップリング５はその広い平坦な
下面５ｂ全体にわたってリング溝３の下壁面に当接し、
該下壁面に局部的な摩耗を生じさせることはない。The barrel-shaped part 11 terminates in the lower position c, the underside of which is a linearly extending chamfered part 12.
Has become. That is, the cross-sectional shape of the chamfered portion 12 forms a straight line 14 extending obliquely from the point c toward the lower surface 5b of the top ring 5 at an angle θ. The angle θ is selected so that the straight line 14 forming the chamfered portion 12 intersects the lower surface 5b of the top ring 5 at a position d corresponding to the outer peripheral edge of the lower wall surface of the ring groove 3. Therefore, since the chamfered portion 12 is provided in the region projecting from the ring groove 3 when the top ring 5 is mounted in the ring groove 3, the top ring 5 contacts the lower wall surface of the ring groove 3 over the entire wide flat lower surface 5b. ,
No local wear is caused on the lower wall surface.
【００１９】上記のように外周面にバレル形状部分11と
面取り部分12とを形成したトップリング５は、先ず外周
面全体をバレル形状に形成した後、この外周面の下部を
面取り加工することにより、極めて容易に製作すること
ができるが、この面取り加工をトップリング５の全周に
わたって行い、図３に示すように、合い口部15の一方の
端面から他方の端面まで全周にわたって連続した面取り
部分12を形成してもよく、あるいは、図４に示すよう
に、合い口部15の両側部分ｅ，ｆを残して面取り加工を
行い、この部分はその外周面全体をバレル形状のままに
しておいてもよい。In the top ring 5 having the barrel-shaped portion 11 and the chamfered portion 12 formed on the outer peripheral surface as described above, the entire outer peripheral surface is first formed into a barrel shape, and then the lower portion of the outer peripheral surface is chamfered. Although it can be manufactured extremely easily, this chamfering process is performed over the entire circumference of the top ring 5, and as shown in FIG. 3, the chamfering is continued over the entire circumference from one end face of the abutment part 15 to the other end face thereof. The portion 12 may be formed, or as shown in FIG. 4, chamfering is performed by leaving both side portions e and f of the abutment portion 15 and leaving the entire outer peripheral surface of the portion in a barrel shape. You can leave it.
【００２０】このトップリング５は、通常、上方のバレ
ル形状部分11の頂点部ｂ近傍の曲率部分でシリンダ面９
に摺接するので、良好なガスシール性が確保され、その
上、下方の面取り部分12がオイルかき効果を発揮するの
で、オイル消費量の減少とブローバイの減少とが両立す
る。This top ring 5 is normally formed on the cylinder surface 9 at the curvature portion near the apex b of the upper barrel-shaped portion 11.
Since it is slidably contacted with, a good gas sealing property is ensured, and the chamfered portion 12 on the lower side exerts an oil scraping effect, so that reduction of oil consumption and reduction of blow-by are both achieved.
【００２１】図５は、図１のピストン２においてトップ
リング５としてバレル型ピストンリングを使用した場合
（ＴＯＰリング：バレル）、テーパ型ピストンリングを
使用した場合（ＴＯＰリング：テーパ）および前記した
本発明によるピストンリングを使用した場合（ＴＯＰリ
ング：バレル＋下面面取り）について、エンジン回転数
に対するオイル消費量特性を示したグラフである。この
グラフから分るように、本発明によるトップリング５を
使用することにより、オイル消費量は、バレル型のトッ
プリングを使用した場合に比し大巾に低減し、テーパ型
のトップリングを使用した場合とほぼ同程度になる。た
だし本発明によるトップリングにおける面取り部分12は
テーパ型ピストンリング程のエッジ効果を有しないの
で、テーパ型のトップリングを使用した場合に比しオイ
ル消費量が幾分多いが、その差は実用上ほとんど無視で
きる程度である。FIG. 5 shows a case where a barrel type piston ring is used as the top ring 5 in the piston 2 of FIG. 1 (TOP ring: barrel), a taper type piston ring is used (TOP ring: taper) and the above-mentioned book. It is the graph which showed the oil consumption characteristic with respect to an engine speed when the piston ring by invention is used (TOP ring: barrel + bottom chamfer). As can be seen from this graph, by using the top ring 5 according to the present invention, the oil consumption is greatly reduced compared to the case where the barrel type top ring is used, and the taper type top ring is used. It is almost the same as when you did. However, since the chamfered portion 12 in the top ring according to the present invention does not have the edge effect as much as the tapered piston ring, the oil consumption is somewhat higher than that when the tapered top ring is used, but the difference is practical. It is almost negligible.
【００２２】図６は前記３つの場合についてエンジン回
転数に対するブローバイ特性を示したグラフである。本
発明によるトップリングを使用することにより、ブロー
バイは、テーパ型のトップリングを使用した場合に比し
大巾に減少し、バレル型のトップリングを使用した場合
とほぼ同程度になる。ただし本発明によるピストンリン
グは通常のバレル型ピストンリングに比して下側のシー
ル面巾が減るので、通常の運転状態では全く問題ない
が、ピストンが首振り状態の時等にシール性が低下し、
バレル型のトップリングを使用した場合に比しブローバ
イが幾分多くなるが、この差も実用上ほとんど無視でき
る程度のものである。FIG. 6 is a graph showing blow-by characteristics with respect to engine speed in the above three cases. By using the top ring according to the present invention, blow-by is greatly reduced as compared with the case where the taper type top ring is used, and becomes almost the same as when the barrel type top ring is used. However, since the piston ring according to the present invention has a smaller seal surface width on the lower side than a normal barrel type piston ring, there is no problem in a normal operating state, but the sealability is deteriorated when the piston is swinging. ,
Blow-by is somewhat larger than when using a barrel-type top ring, but this difference is practically negligible.
【００２３】以上、トップリング５とオイルリング６と
を有する２本構成のピストン２のトップリング５に本発
明を適用した実施例について本発明を説明したが、セカ
ンドリングを有する３本構成のピストンのトップリング
に本発明を適用してもよいことは言うまでもない。Although the present invention has been described above with reference to the embodiment in which the present invention is applied to the top ring 5 of the piston 2 having the two rings having the top ring 5 and the oil ring 6, the piston having the three rings having the second ring is described. Needless to say, the present invention may be applied to the top ring of.
【００２４】[0024]
【発明の効果】本発明によれば、オイル消費量の減少と
ブローバイの減少とを両立させることができ、かつピス
トンのリング溝に局部的な摩耗を生じさせることがな
く、しかも加工、製作が容易なピストンリングが得られ
る。According to the present invention, both the reduction of oil consumption and the reduction of blow-by can be achieved, and the ring groove of the piston is not locally worn. An easy piston ring can be obtained.
【図１】本発明によるピストンリングを備えたピストン
と、これが嵌装されたシリンダとを示す部分的縦断面図
である。FIG. 1 is a partial longitudinal sectional view showing a piston having a piston ring according to the present invention and a cylinder in which the piston is fitted.
【図２】図１の一部拡大図である。FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG.
【図３】本発明によるピストンリングの全体上面図であ
る。FIG. 3 is an overall top view of a piston ring according to the present invention.
【図４】本発明によるピストンリングの他の実施例を示
す全体上面図である。FIG. 4 is an overall top view showing another embodiment of the piston ring according to the present invention.
【図５】各種ピストンリングのエンジン回転数−オイル
消費量特性を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing engine speed-oil consumption amount characteristics of various piston rings.
【図６】各種ピストンリングのエンジン回転数−ブロー
バイ特性を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing engine speed-blow-by characteristics of various piston rings.
１…シリンダ壁、２…ピストン、３，４…リング溝、５
…トップリング、６…オイルリング、７…保持リング、
８…突起、９…シリンダ面、10…オイル戻し孔、11…バ
レル形状部分、12…面取り部分、13…曲線、14…直線、
15…合い口部。1 ... Cylinder wall, 2 ... Piston, 3, 4 ... Ring groove, 5
… Top ring, 6… Oil ring, 7… Retaining ring,
8 ... Protrusion, 9 ... Cylinder surface, 10 ... Oil return hole, 11 ... Barrel-shaped portion, 12 ... Chamfered portion, 13 ... Curved, 14 ... Straight line,
15… A gap.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金澤 賢 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Ken Kanazawa 1-4-1, Chuo, Wako-shi, Saitama, Ltd. Inside Honda R & D Co., Ltd.
Claims (1)
ぎてその下方位置まで延びる上方のバレル形状部分と、
前記下方位置からほぼピストンのリング溝の外周縁部分
に対応する位置まで直線的に延びる下方の面取り部分と
により形成したことを特徴とするピストンリング。1. An upper barrel-shaped portion which extends on an outer peripheral surface to a position below the outermost vertex in the radial direction and to a lower position thereof.
A piston ring formed by a lower chamfer extending linearly from the lower position to a position substantially corresponding to the outer peripheral edge portion of the ring groove of the piston.
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|---|---|---|---|
| JP35483292A JP3359675B2 (en) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | piston ring |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP35483292A JP3359675B2 (en) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | piston ring |
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