JPH06193505A

JPH06193505A - 圧力リング

Info

Publication number: JPH06193505A
Application number: JP4348299A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Ito; 義洋伊藤; Isamu Akabane; 勇赤羽根; Mitsuo Ito; 光夫伊藤; Akira Kabasawa; 晃樺沢; Hiroshi Kiyohara; 啓清原
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 1992-12-28
Filing date: 1992-12-28
Publication date: 1994-07-12

Abstract

(57)【要約】【目的】特殊合い口構造の圧力リングが有する優れた
気密特性を、シリンダ内壁の磨耗時も維持し、耐折損性
が向上して充分な耐久性を有する圧力リングを提供す
る。【構成】圧力リングＲは、一方の合い口端部１１に外
周面および一方側面から周方向に延びる凸部１２を設
け、他方の合い口端部１に凸部に係合する切欠凹部２を
設けて構成される。そして、圧力リングをシリンダ内に
装着した状態で、切欠凹部の合い口端面と該端面に対向
する凸部の合い口端面とが対向配置されると共に、切欠
凹部の合い口端面の先端部が凸部の基部近傍で凸部に当
接され、この当接部分以外は切欠凹部の合い口端面と凸
部の合い口端面とにより空隙Ｇが形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧力リングに係り、特
に優れた気密性を維持しつつ耐折損性を向上せしめた圧
力リングに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に内燃機関のピストンには、ピスト
ンリングとして圧力リングとオイルリングとが装着され
る。この圧力リングは、高圧の燃焼ガスが燃焼室側から
クランク室側へ流出する現象（ブローバイ）の防止機能
およびシリンダ内壁の余分な潤滑油が燃焼室に流入する
ことを防止している。一方、オイルリングは、シリンダ
内壁の余分な潤滑油がクランク室側から燃焼室側へ侵入
して消費される現象（オイルアップ）の抑制機能を有す
る。そして、従来の標準的なピストンリングの組合せと
しては、トップリングおよびセカンドリングからなる２
本の圧力リングと１本のオイルリングとの計３本のピス
トンリングの組合せが挙げられる。

【０００３】一方、内燃機関の低燃費化の要請からピス
トンリングの構成についても種々の検討がなされ、特に
１本の圧力リングと１本のオイルリングとを組合せた２
本構成のピストンリングは、摩擦損失を低減し、内燃機
関の一層の効率化を可能にする技術として注目されてい
る。

【０００４】しかしながら、この２本構成のピストンリ
ングはシール性の維持に留意しなければならない。従っ
て、ここに使用される圧力リングは、気密特性に優れて
いることが要求される。かかる気密特性の向上を図った
圧力リングとして、たとえば図１１に示す特殊合い口構
造（いわゆるダブルラップジョイント構造）の圧力リン
グが提案されている（実公平１−２２９１６号公報参
照）。

【０００５】この特殊合い口構造の圧力リングは、図１
１に示すように、一方の合い口端部におけるシリンダ内
壁側の隅部に切欠凹部５０を設け、他方の合い口端部に
内燃機関用ピストンに装着され更にシリンダ内に装着さ
れたときに切欠凹部５０に収容される凸部６０を設けて
いる。

【０００６】しかし、図１１に示す特殊合い口構造の圧
力リングは、燃焼室方向へのオイル上りに対する気密特
性が向上しているためオイル消費量は低減するものの、
凸部６０の折損のおそれがあった。

【０００７】かかる問題点の解決手段として、実開平４
−１１９６６５号公報で開示された考案が提案されてい
る。この考案は、図１２（Ａ），（Ｂ）に示すように、
凸部７０と切欠凹部８０とが対向し、凸部７０の下面
（合い口端面）と切欠凹部８０の上面（合い口端面）と
がなす微小隙間を、凸部７０の基部側を最小とし、先端
に向かって徐々に拡大するようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エンジ
ンの使用中にピストンリングの外周およびシリンダの内
壁は、ピストンリングの摺動により徐々に磨耗する。こ
の磨耗により圧力リングはその半径方向に拡がり、図１
２（Ｃ）に示すように、切欠凹部８０の先端上角部と凸
部７０の下面との間に空隙Ｇ₁が形成される。この空隙
Ｇ₁が形成されると気密性が劣化し、前記潤滑油の消費
量が増加するという問題点があった。

【０００９】そこで、本発明は上記課題を解決するため
になされたものであり、特殊合い口構造のピストンリン
グが有する優れた気密性を、該ピストンリングの外周お
よびシリンダ内壁が磨耗しても維持し、かつ耐折損性の
向上が図られた圧力リングを提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、内燃機関用ピストンリングであって、一方
の合い口端部におけるシリンダ内壁側の隅部に切欠凹部
を設け、前記切欠凹部に収容される凸部を他方の合い口
端部に設け、前記切欠凹部の合い口端面がなす受け面と
前記凸部の合い口端面がなす合せ面とを対向させるよう
にした圧力リングにおいて、前記切欠凹部の受け面の先
端部に凸状部を設けて構成した。

【００１１】また、内燃機関用ピストンリングであっ
て、一方の合い口端部におけるシリンダ内壁側の隅部に
切欠凹部を設け、前記切欠凹部に収容される凸部を他方
の合い口端部に設け、前記切欠凹部の合い口端面がなす
受け面と前記凸部の合い口端面がなす合せ面とを対向さ
せるようにした圧力リングにおいて、前記凸部の合せ面
の基端部側に凸状部を設けて構成した。

【００１２】

【作用】前記切欠凹部の受け面の先端部に設けられた凸
状部が前記凸部の基部近傍に当接するので、前記凸部と
切欠凹部との当接時の曲げモーメントが小さく、耐折損
性が良い。また、前記凸部の合せ面の基部近傍に設けら
れた凸状部が前記凹部の受け面に当接するので、前記凸
部と切欠凹部の当接時の曲げモーメントが小さく、耐折
損性が良い。

【００１３】また、シリンダ内に装着した状態で、前記
切欠凹部の合い口端面がなす受け面と前記凸部の合い口
端面がなす合せ面とを対向配置しているので、シリンダ
内壁の磨耗が発生しても、前記受け面と合せ面とが相互
に平行移動するだけであり、前記受け面と合せ面との間
における空隙が増加することがない。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。第１実施例第１実施例の斜視図および正面図を図１（Ａ），（Ｂ）
に示す。本実施例は、切欠凹部の先端部に、凸部の基部
に当接される部分（凸状部）を設けた場合である。

【００１５】図１（Ａ）に示すように、本実施例の圧力
リングＲの合い口部は、一方の合い口端部１におけるシ
リンダ内壁側３の隅部に切欠凹部２が設けられると共
に、他方の合い口端部１１に内燃機関用ピストンに装着
され更にシリンダ内に装着されたときに前記切欠凹部２
に収容される断面形状が三角形の凸部１２が設けられて
なる。

【００１６】前記切欠凹部２には、ピストン溝上面の半
径方向（シリンダ壁面側）に向かう下り勾配を有する受
け面４が形成されている。また、前記凸部１２には、前
記受け面４と同方向の下り勾配を有する合せ面１３が形
成されている。即ち、前記受け面４は、前記合せ面１３
の補形をなす。そして、前記受け面４の先端縁に沿っ
て、前記合せ面１３に平行な上面５ａを有する凸状部５
が半径方向に形成されている。

【００１７】前記凸部１２は、図１（Ｂ）に示すよう
に、シリンダ内に装着した状態で切欠凹部２に収容され
る。この装着状態では、前記凸状部５の上面５ａが凸部
１２の基部近傍で凸部１２の合せ面１３に接する。

【００１８】そして、シリンダ内でのピストンの往復運
動に伴う圧力リングの摺動時における該圧力リングの凸
部１２の基部にかかる曲げモーメントは、図２（Ａ）に
示すように、一定の大きさの荷重Ｆが接触的に作用した
場合、Ｆ×Ｌで表わされる。この曲げモーメントは小さ
いので、前述の如き構成の圧力リングＲは耐折損性が向
上する。

【００１９】また、この圧力リングにおいては、図１
（Ｂ）に示すように、切欠凹部２の受け面４と、この受
け面４に対応する凸部１２の合せ面１３との間に連続す
る空隙Ｇが形成される。

【００２０】また、シリンダ壁が磨耗した場合には、図
２（Ｂ）に示すように、凸部１２の合せ面１３と切欠凹
部２の凸状部５の上面５ａとは相互に平行移動するだけ
であって、空隙Ｇが増加することがない。従って、圧力
リングの磨耗が生じても気密性が維持され、潤滑油消費
量が増加することがない。

【００２１】なお、本実施例では受け面４と合せ面１３
とが平行の場合を示したが（図１（Ｂ）参照）、図１
（Ｃ）に示すように、凸部１２の合せ面１３がピストン
溝２０の側壁２０ａ，２０ｂに平行でさえあれば、切欠
凹部の受け面４Ｘは前記合せ面１３に平行でなくともよ
い。このように構成しても、圧力リングの合い口はシリ
ンダ内壁の磨耗によりシリンダ溝に沿って左右に開くだ
けなので、凸状部の上面５ａと合せ面１３との当接状態
が維持され、気密性が維持される。また、図示はしてい
ないが、凸部１２の合せ面１３は、その先端部にテーパ
ーや曲面の面取りを施してもよい。このようにすれば、
シリンダ内壁，リング外周の磨耗が進行し、エンジンの
寿命が尽きる場合でも、凸部１２の先端で接触すること
がない。

【００２２】要するに、エンジンの寿命（シリンダ，リ
ングの磨耗）を考慮し、磨耗によって合い口量が拡がる
長さだけ平行部分として形成しておけば、前記磨耗が発
生しても気密性の維持という目的が達成される。第２実施例第２実施例の斜視図および正面図を図３（Ａ），（Ｂ）
に示す。本実施例は、凸部の合せ面の基端部側に凸状部
を設けることにより、凸部の基端部と切欠凹部の先端部
とが当接するようにした場合である。

【００２３】図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、圧力リ
ングは一方の合い口端部１Ａと他方の合い口端部１１Ａ
とを有している。一方の合い口端部１Ａを構成する断面
形状直角三角形の凸部１２Ａの合せ面には、「凸状部」
であるやや高い第１端面１３Ａ₁とやや低い第２端面１
３Ａ₂とが形成されている。

【００２４】また、切欠凹部２Ａは、平坦な受け面４Ａ
により構成されている。即ち、前記受け面４Ａは、合せ
面である第１，第２端面１３Ａ₁，１３Ａ₂の補形をな
している。

【００２５】このように一方の合い口端部と他方の合い
口端部を構成しても、第１実施例と同様に曲げモーメン
トが小さいので折損特性が良好であり、シリンダ内壁が
磨耗した場合にも凸部１２Ａの第１端面１３Ａ₁と、受
け面４Ａとの空隙が増加することがない。第３実施例第３実施例の端面図を図４に示す。図４に示すように、
凸部１２の合せ面と切欠凹部２の受け面により構成され
る空隙Ｇに、自己潤滑性の樹脂をスプレーで塗布した
後、焼成する。このようにして空隙Ｇを前記樹脂で充填
すれば、気密性の低下を防止することができる。ここ
に、自己潤滑性の樹脂としては、４弗化エチレン樹脂や
ポリイミド樹脂、およびこれらの樹脂に２硫化モリブデ
ンや黒鉛等の自己潤滑性をもつ粉末を混入した樹脂が好
適である。第４実施例図５に示すように、第４実施例は、凸部１２Ｂの断面形
状が上辺の長い台形であり、下面が第１合せ面１３Ｃを
なし、斜面が第２合せ面１３Ｄをなす。即ち、前記断面
形状は、台形のリングの半径方向内側の一辺Ｐが、リン
グの側面に対応する辺のリング半径方向内側端Ｐ₁から
シリンダ内壁面に向い傾斜している。また、切欠凹部２
ＢＣは、前記第１合せ面１３Ｃに対応し先端部に凸状部
５Ａを有する第１受け面２Ｂと、前記第２合せ面１３Ｄ
に対応する第２受け面２Ｃとからなる。なお、図示しな
いが、切欠凹部２ＢＣにおける第２合せ面１３Ｄに対応
する先端部にも、凸状部５Ａと同様の凸状部を形成すれ
ば、更にシール性および耐折損性が向上する。

【００２６】この第４実施例の場合にも、前述と同様に
受け面は合せ面の補形をなし、また、第３実施例と同様
に樹脂を合せ面と受け面との間に充填すれば、気密性が
向上する。第５実施例図６に示すように、第５実施例は、凸部１２Ｂ₁の断面
形状が上辺の長い台形であり、下面が段差状の第１合せ
面１３Ｃ₁と第２合せ面１３Ｃ₂とからなり、斜面が第
３合せ面１３Ｄ₁をなす。また、切欠凹部２ＢＣ₁は、
前記第１合せ面１３Ｃ₁，第２合せ面１３Ｃ₂に対応す
る第１受け面２Ｂ₁と、前記第３合せ面１３Ｄ₁に対応
する第２受け面２Ｃ₁とからなる。なお、図示しない
が、第３合せ面１３Ｄ₁の先端部も第２合せ面１３Ｃ₂
と同一幅で切削し、第２受け面２Ｃ ₁とは接触しないよ
うにすれば、更にシール性および耐折損性が向上する。

【００２７】この第５実施例の場合にも、前述と同様に
受け面は合せ面の補形をなし、また、第３実施例と同様
に樹脂を合せ面と受け面との間に充填すれば、気密性が
向上する。第６実施例図７に示すように、第６実施例は、凸部１２Ｃの断面形
状が矩形であり、下面が第１合せ面１３Ｅをなし、奥側
面が第２合せ面１３Ｆをなす。また、切欠凹部ＤＥは、
前記第１合せ面１３Ｅに対応し先端部に凸状部５Ｂを有
する第１受け面２Ｄと、前記第２合せ面１３Ｆに対応す
る第２受け面２Ｅとからなる。なお、第２受け面２Ｅの
先端部にも凸状部を形成してもよい。このようにすれ
ば、一層シール性が向上する。

【００２８】この第６実施例の場合にも、前述と同様に
受け面は合せ面の補形をなし、また、第３実施例と同様
に樹脂を合せ面と受け面との間に充填すれば、気密性が
向上する。第７実施例図８に示すように、第７実施例は、凸部１２Ｃ₁の断面
形状が矩形であり、下面が段差状の第１合せ面１３Ｅ₁
と第２合せ面１３Ｅ₂とからなり、奥側面が第３合せ面
１３Ｆ₁をなす。また、切欠凹部ＤＥ₁は、前記第１合
せ面１３Ｅ₁，第２合せ面１３Ｅ₂に対応する第１受け
面２Ｄ₁と、前記第３合せ面１２Ｃ₁に対応する第２受
け面２Ｅ₁とからなる。なお、第３合せ面１３Ｆ₁の先
端部も第２合せ面１３Ｅ₂と同一幅で切削し、第２受け
面２Ｅ₁とは接触しないようにしてもよい。このように
すれば、一層シール性が向上する。

【００２９】この第７実施例の場合にも、前述と同様に
受け面は合せ面の補形をなし、また、第３実施例と同様
に樹脂を合せ面と受け面との間に充填すれば、気密性が
向上する。第８実施例図９に示すように、第８実施例は、凸部１２Ｄの断面形
状が上辺の短い台形であり、下面が第１合せ面１３Ｇを
なし、下り勾配の奥斜面が第２合せ面１３Ｈをなす。即
ち、前記断面形状は、リングの半径方向の一辺Ｑが、リ
ングの側面に対応する辺のリング半径方向内側端Ｑ₁か
らリングの半径方向内側に傾斜している。また、切欠凹
部２ＦＧは、前記第１合せ面１３Ｇに対応し先端部に凸
状部５Ｃを有する第１受け面２Ｆと、前記第２合せ面１
３Ｈに対応する第２受け面２Ｇとからなる。なお、第２
受け面２Ｇの先端部にも凸状部５Ｃと同様の凸状部を形
成してもよい。このようにすれば、一層シール性，耐折
損性が向上する。

【００３０】この第８実施例の場合にも、前述と同様に
受け面は合せ面の補形をなし、また、第３実施例と同様
に樹脂を合せ面と受け面との間に充填すれば、気密性が
向上する。第９実施例図１０に示すように、第９実施例は、凸部１２Ｄ₁の断
面形状が矩形であり、下面が段差状の第１合せ面１３Ｇ
₁と第２合せ面１３Ｇ₂とからなり、下り勾配の奥斜面
が第３合せ面１３Ｈ₁をなす。また、切欠凹部２ＦＧ₁
は、前記第１合せ面１３Ｇ₁，第２合せ面１３Ｇ₂に対
応する第１受け面２Ｆ₁と、前記第３合せ面１３Ｈ₁に
対応する第２受け面２Ｇ₁とからなる。なお、第３合せ
面１３Ｈ ₁の先端部にも第２合せ面と同一幅で切削し、
第２受け面２Ｇ₁とは接触しないようにしてもよい。こ
のようにすれば、一層シール性，耐折損性が向上する。

【００３１】この第９実施例の場合にも、前述と同様に
受け面は合せ面の補形をなし、また、第３実施例と同様
に樹脂を合せ面と受け面との間に充填すれば、気密性が
向上する。

【００３２】

【発明の効果】以上に説明しように、本発明によれば、
凸部の合せ面と切欠凹部の受け面を対向配置し、凸部の
合せ面の基部と切欠凹部の受け面の先端部とを当接せし
めるようにしているので、シリンダ内に装着した際の気
密性を維持し、凸部の耐折損性を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の合い口部を示す部分説明
図であって、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）はIB-IB 線に沿う
端面図、（Ｃ）は第１実施例の変形例の端面図である。

【図２】前記合い口端部の動作を示す図であって、
（Ａ）は曲げモーメントを説明する図、（Ｂ）は圧力リ
ングの磨耗したときの状況を説明する図である。

【図３】本発明の第２実施例の合い口部を示す部分説明
図であって、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は端面図である。

【図４】本発明の第３実施例の空隙に樹脂を塗布した状
態を示す端面図である。

【図５】本発明の第４実施例の斜視図である。

【図６】本発明の第５実施例の斜視図である。

【図７】本発明の第６実施例の斜視図である。

【図８】本発明の第７実施例の斜視図である。

【図９】本発明の第８実施例の斜視図である。

【図１０】本発明の第９実施例の斜視図である。

【図１１】従来の合い口構造を示す斜視図である。

【図１２】図１１に示した合い口構造の欠点を解消した
従来の合い口構造を説明する図であって、（Ａ）は斜視
図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は圧力リングの磨耗時の不
都合を説明する図である。

【符号の説明】

Ｒ…圧力リング１…一方の合い口端部２…切欠凹部４…受け面５…凸状部１１…他方の合い口端部１２…凸部１３…合せ面１３Ａ₁…第１合せ面１３Ａ₂…第２合せ面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者樺沢晃埼玉県与野市本町西５丁目２番６号日本ピストンリング株式会社与野工場内 (72)発明者清原啓埼玉県与野市本町西５丁目２番６号日本ピストンリング株式会社与野工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関用ピストンリングであって、一
方の合い口端部におけるシリンダ内壁側の隅部に切欠凹
部を設け、前記切欠凹部に収容される凸部を他方の合い
口端部に設け、前記切欠凹部の合い口端面がなす受け面
と前記凸部の合い口端面がなす合せ面とを対向させるよ
うにした圧力リングにおいて、前記切欠凹部の受け面の先端部に凸状部を設けたことを
特徴とする圧力リング。
【請求項２】内燃機関用ピストンリングであって、一
方の合い口端部におけるシリンダ内壁側の隅部に切欠凹
部を設け、前記切欠凹部に収容される凸部を他方の合い
口端部に設け、前記切欠凹部の合い口端面がなす受け面
と前記凸部の合い口端面がなす合せ面とを対向させるよ
うにした圧力リングにおいて、前記凸部の合せ面の基端部側に凸状部を設けたことを特
徴とする圧力リング。
【請求項３】前記凹部の受け面と前記凸部の合せ面と
がなす空隙に、樹脂を充填したことを特徴とする請求項
１または請求項２記載の圧力リング。
【請求項４】前記凸部の断面形状は、三角形であり、
前記切欠凹部は、これの補形をなすことを特徴とする請
求項１または請求項２記載の圧力リング。
【請求項５】前記凸部の断面形状は、矩形であり、前
記切欠凹部は、これの補形をなすことを特徴とする請求
項１または請求項２記載の圧力リング。
【請求項６】前記凸部の断面形状は、台形であり、こ
の台形のリングの半径方向内側の一辺は、リングの側面
に対応する辺のリング半径方向内側端からシリンダ内壁
面に向かい傾斜しており、前記切欠凹部は、これの補形
をなすことを特徴とする請求項１または請求項２記載の
圧力リング。
【請求項７】前記凸部の断面形状は、台形であり、こ
の台形のリングの半径方向側の一辺は、リングの側面に
対応する辺のリング半径方向内側端からリングの半径方
向内側に傾斜しており、前記切欠凹部は、これの補形を
なすことを特徴とする請求項１または請求項２記載の圧
力リング。