JPH06331029A - 組合せピストンリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンプレッションリングの合い口とバックア
ップリングの合い口が揃っても、ブローバイガスおよび
オイルの通り抜けを低減できる組合せピストンリングを
提供すること。 【構成】 コンプレッションリング１０の背面にバック
アップリング２０を配し、それぞれの合い口を三角形断
面の凸部１５、２５と、それを受け入れる凹部１６、２
６とで形成し、それぞれの合わせ面を逆傾斜にした組合
せピストンリング。コンプレッションリング１０とバッ
クアップリング２０の一方でブローバイガスの通り抜け
を防止し、他方でオイルの通り抜けを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンプレッションリン
グとその背面に配されるバックアップリングとからなる
組合せピストンリングに成る。

【０００２】

【従来の技術】従来の組合せピストンリングは、たとえ
ば実開昭６２−８７１４９号公報に開示されており、図
２３に示すように、合い口が段付き状のコンプレッショ
ンリング１の背面に、合い口が直線状のバックアップリ
ング２を配した構造をとっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の組合せ
ピストンリングでは、コンプレッションリングとバック
アップリングが相対回転して、図２４に示すように、コ
ンプレッションリング１の合い口の下部とバックアップ
リング２の合い口が揃ってしまうと、バックアップリン
グ背面からまわり込んだブローバイガス、およびオイル
が合い口を通り抜けてしまうという問題がある。この場
合、一度合い口が一致してしまうと、リング同志が相対
回転しにくくなり、長時間一致し、特に、ピストンリン
グとオイルリングの２本リングの場合はオイル消費が最
悪になる。

【０００４】本発明の目的は、たとえコンプレッション
リングの合い口とバックアップリングの合い口が揃って
も、ブローバイガスおよびオイルの通り抜けを低減でき
る組合せピストンリングを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る組合せピストンリングは次の組合せピス
トンリングから成る。すなわち、コンプレッションリン
グと該コンプレッションリングの背面に配されたバック
アップリングとを備えた組合せピストンリングにおい
て、前記コンプレッションリングの合い口が周方向に突
出する断面が三角形の第１の凸部と該第１の凸部を受け
入れる第１の凹部とで形成されており、前記バックアッ
プリングの合い口が周方向に突出する断面が三角形の第
２の凸部と該第２の凸部を受け入れる第２の凹部とで形
成されており、前記コンプレッションリングの第１の凸
部と第１の凹部の合わせ面と、前記バックアップリング
の第２の凸部と第２の凹部の合わせ面とは、ピストンリ
ング軸方向に関して互いに逆傾斜とされている組合せピ
ストンリング。

【０００６】

【作用】上記本発明の組合せピストンリングでは、高負
荷時に組合せピストンリングがピストンリング溝下面に
押しつけられると、コンプレッションリングの第１の凸
部の下面とピストンリング溝下面との密着によってブロ
ーバイガスの通り抜けが抑制され、減速時に組合せピス
トンリングがピストンリング溝上面に押しつけられる
と、バックアップリングの第２の凸部の上面とピストン
リング溝上面との密着によってオイルの通り抜けが抑制
される。これによってブローバイガスもオイルも通り抜
けが抑制され、ブローバイガス量、およびオイル消費が
低減される。

【０００７】

【実施例】図１−図７は本発明の第１実施例の組合せピ
ストンリングを、図８−図１４は本発明の第２実施例の
組合せピストンリングを、図１５−図１７は本発明の第
３実施例の組合せピストンリングを、それぞれ示してい
る。全実施例にわたって共通構成には同一符号を付して
ある。まず、すべての実施例に共通な構成を、たとえば
図１−図７を参照して説明する。組合せピストンリング
は、コンプレッションリング１０とバックアップリング
２０との組合せから成る。コンプレッションリング１０
もバックアップリング２０も、周方向に１ヶ所切れ目を
有する。図４、図５はコンプレッションリング１０の合
い口を示し、図６、図７はバックアップリング２０の合
い口を示しており、図１は両リング１０、２０の合い口
が重なった場合の合い口の断面を示している。

【０００８】図１に示すように、コンプレッションリン
グ１０は、上面１１、下面１２、外側面（外周面）１
３、内側面（内周面）１４を有する。外側面１３はボア
壁面４０に摺接し、上面１１はピストンのトップリング
溝３０の溝上面３１に対向し、下面１２は溝下面３２に
対向し、内側面１４はバックアップリング２０に接す
る。また、図１に示すように、バックアップリング２０
は、上面２１、下面２２、外側面（外周面）２３、内側
面（内周面）２４を有する。外側面２３はコンプレッシ
ョンリング１０に接触し、上面２１はトップリング溝の
溝上面３１に対向し、下面２２は溝下面３２に対向し、
内側面２４は溝底面３３に対向する。

【０００９】コンプレッションリング１０の合い口は、
図４、図５に示すように、周方向に突出する、断面が三
角形の第１の凸部１５と、該第１の凸部１５を受け入れ
る第１の凹部１６とで形成されている。第１の凸部１５
の断面の三角形は直角三角形であり、この直角三角形の
斜辺を構成する斜面１７は、コンプレッションリング１
０の上、下面の何れか一方（図４、図５では下面１２）
から外側面１３まで延びている。同様に、第１の凹部１
６を郭定する面のうち第１の凸部１５の斜面１７と接触
する面１８もコンプレッションリング１０の上、下面の
何れか一方（図４、図５では下面１２）から外側面１３
まで延びている。

【００１０】コンプレッションリング１０が張力をかけ
られてトップリング溝３０に挿入されたとき、第１の凸
部１５の先端面１９とその対向面との間、および第１の
凹部１６の周方向先端面とその対向面との間にはそれぞ
れギャップが存在するが、両ギャップは斜面１７と合わ
せ面１８との密着によって互いにシールされる。そし
て、この状態で上、下面の前記一方の面（図２では下面
１２）が対向する溝面（図２では溝下面３２）に密着す
ると、この密着面がシール面となって、完全シールが達
成される。

【００１１】バックアップリング２０の合い口は、図
６、図７に示すように、周方向に突出する、断面が三角
形の第２の凸部２５と、該第２の凸部２５を受け入れる
第２の凹部２６とで形成されている。第２の凸部２５の
断面の三角形は直角三角形であり、この直角三角形の斜
辺を構成する斜面２７は、バックアップリング２０の
上、下面の何れか一方（図６、図７では上面２１）から
外側面２３まで延びている。同様に、第２の凹部２６を
郭定する面のうち第２の凸部２５の斜面２７と接触する
面２８もバックアップリング２０の上、下面の何れか一
方（図６、図７では上面２１）から外側面２３まで延び
ている。ただし、コンプレッションリング１０の第１の
凸部１５と第１の凹部１６の合わせ面１７、１８と、バ
ックアップリング２０の第２の凸部２５と第２の凹部２
６の合わせ面２７、２８とは、ピストンリング軸方向に
関して互いに逆傾斜とされている。

【００１２】バックアップリング２０が張力をかけられ
てトップリング溝３０に挿入されたとき、第２の凸部２
５の先端面２９とその対向面との間、および第２の凹部
２６の周方向先端面とその対向面との間にはそれぞれギ
ャップが存在するが、両ギャップは斜面２７と合わせ面
２８との密着によって互いにシールされる。そしてこの
状態で上、下面の前記一方の面（図３では上面２１）が
対向する溝面（図では溝上面３１）に密着すると、この
密着面がシール面となって、完全シールが達成される。

【００１３】図２１に示すように、コンプレッションリ
ング１０の張力はバックアップリング２０の張力より大
で、両リング１０、２０の張力を合算したときに、コン
プレッションリング外周面とシリンダボア壁面との間の
ガスシール性が成立する張力が得られるようになってい
る。したがって、組合せピストンリングの張力は、従来
のトップリング１本分の張力にほぼ等しく、トップリン
グとセカンドリングの組合せよりも摺動摩擦抵抗を小
（ほぼ１／２）にできる。しかも、本発明のコンプレッ
ションリングのブローバイガス、オイルの通り抜け阻止
力は極めて大で、トップリング溝に本発明の組合せピス
トンリングを装着するだけで、従来のセカンドリングを
廃止でき、本発明の組合せピストンリングとオイルリン
グの２本リング構造を採用することにより、従来の３本
リング構造に比べて摺動摩擦抵抗を低減できる。また、
２本リング構造の採用により、ピストン高さを縮少で
き、それだけエンジン高さも縮少でき、軽量化に寄与す
る。また、バックアップリング２０は張力が小でよいの
で、しかも、バックアップリング部位の温度は約２００
℃程度なので、樹脂等から形成してもよく、それによっ
て更なる軽量化をはかれる。

【００１４】つぎに、本発明の全ての実施例に共通な作
用を、たとえば、図２、図３を参照して説明する。エン
ジンの高負荷運転時のように、燃焼室のガス圧が高圧に
なるときには、組合せピストンリングは、図２に示すよ
うに、ピストンリング溝下面３２にガス圧で押しつけら
れる。このとき、ブローバイガスは、コンプレッション
リング１０およびバックアップリング２０の背面にまわ
り込む。しかし、コンプレッションリング１０の下面１
２が、合い口の第１の凸部１５の下面も含み、トップリ
ング溝下面３２に密着しているので、完全にガスシール
されており、ブローバイガスの通り抜けは防止される。

【００１５】減速時のように、燃焼室のガス圧が負圧に
なるときは、組合せピストンリングは、図３に示すよう
に、ピストンリング溝上面３１に負圧で吸われて押しつ
けられる。このとき、ボア付着潤滑油は、負圧で吸われ
てコンプレッションリング１０およびバックアップリン
グ２０の背面にまわり込む。しかし、バックアップリン
グ２０の上面２１が、合い口の第２の凸部２５の上面も
含み、トップリング溝上面３１に密着しているので、液
密シールとなり、オイルの通り抜けは防止される。

【００１６】したがって、本発明では、一本の組合せピ
ストンリングだけで、ブローバイガス、オイルの通り抜
けが防止され、オイル消費、ＨＣエミッションが低減さ
れる。また、従来のように、トップリング、セカンドリ
ング、オイルリングの３本リング構造に代えて、本発明
の組合せピストンリングとオイルリングの２本リング構
造にできるので、ピストン全高を縮少でき、重量軽減が
はかれ、それだけ振動、騒音も減少する。また、従来の
トップリング、セカンドリングの２本リングによるボア
壁面摩耗が、１本リングによる摩耗となるので、摩耗も
減少する。これらを、まとめたものが図２２である。

【００１７】つぎに、各実施例に特有の構成、作用を説
明する。第１実施例では、図１−図７に示すように、コ
ンプレッションリング１０もバックアップリング２０
も、合い口以外の部分で、四角形断面を有する。コンプ
レッションリング１０の合い口部の第１の凸部１５と第
１の凹部１６の合わせ面１７、１８は、コンプレッショ
ンリング１０の下面１２の内周端近傍から外側面１３の
上端近傍にわたって延びている。この構造によってブロ
ーバイガスの通り抜けはほぼ完全に止まる。また、バッ
クアップリング２０の合い口部の第２の凸部２５と第２
の凹部２６の合わせ面２７、２８は、バックアップリン
グ２０の上面２１の内周端近傍から外側面２３の下端近
傍にわたって延びている。合わせ面２７、２８が外側面
２３の下端近傍まで延びているので、オイル通り抜け防
止性能が極めて良好となる。

【００１８】第２実施例では、図８−図１４に示すよう
に、コンプレッションリング１０は、合い口部以外の部
分で、矩形の内周下端を面取り（面９）した五角形断面
を有し、バックアップリング２０は、合い口部以外の部
分で、矩形の外周下端に三角形状の突部（突部の面８）
をつけ加えた異形五角形断面を有している。面８、９は
互いに接触する。コンプレッションリング１０の合い口
の第１の凸部１５と第１の凹部１６の合わせ面１７、１
８は、コンプレッションリング１０の下面１２の内周端
近傍（面取り面９の下端近傍）から外側面１３の上端近
傍にわたって延びている。下面１２と溝下面３２の密着
によって、図９に示すようにブローバイガスの通り抜け
は、ほぼ完全に止まる。また、バックアップリング２０
の合い口の第２の凸部２５と第２の凹部２６の合わせ面
２７、２８は、バックアップリング２０の上面２１の内
周端近傍から外側面２３の、傾斜合せ面８の上端近傍部
分にわたって延びている。合い口において、オイルの通
り抜けは、図１０に示すように、第２の凸部２５によっ
て防止されるが、第２実施例では第２の凸部２５が外側
面２３の一部分にしか延びていないので、面取り８、９
の部分ではオイルは通り抜けしてしまい、第１実施例に
比べて、オイル通り抜け防止性能が劣る。したがって、
エミッションが第１実施例に比べて劣る。また、面取り
８、９を設けるので、製造コストがそれだけ高くなる。
これらを、図２２にまとめて示してある。

【００１９】第３実施例では、図１５−図１７に示すよ
うに、コンプレッションリング１０は第１実施例と同じ
構造であるが、バックアップリング２０は合い口の第２
の凸部２５は第１実施例と同じ構造としそれ以外の部分
は肉を削って軽量化したものである。作用は第１実施例
に準じる。

【００２０】第４実施例では、図１８−図２０に示すよ
うに、コンプレッションリング１０の合い口の第１の凸
部１５と第１の凹部１６の合わせ面１７、１８は、コン
プレッションリング１０の上面１１の内周端近傍から外
側面１３の下端近傍にわたって延びている。この構造に
よってオイルの通り抜けがほぼ完全に止まる。また、バ
ックアップリング２０の合い口の第２の凸部２５と第２
の凹部２６の合わせ面２７、２８は、バックアップリン
グ２０の下面２２の内周端近傍から外側面２３の上端近
傍にわたって延びている。合わせ面２７、２８が外側面
２３の上端近傍まで延びているので、ブローバイガスの
通り抜け防止性能が良好になる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、コンプレッションリン
グの背面にバックアップリングを配し、それぞれの合い
口を三角形断面凸部とそれを受け入れる凹部とで形成
し、それぞれの合わせ面を逆傾斜としたので、一方のリ
ングでブローバイガスを遮断するとともに他方のリング
でオイルを遮断でき、１本の組合せピストンリングで、
ブローバイガスもオイルも、通り抜け防止をはかること
ができ、オイル消費を低減できる。しかも、従来のよう
にトップリング、セカンドリング、オイルリングの３本
リング構造とする必要がないので、ピストン全高を縮少
できる。また、バックアップリングをコンプレッション
リングの背面に配し、張力小とすることにより、摺動抵
抗低減をはかることができ、この摺動抵抗低減にオイル
消費の増大を伴わない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の組合せピストンリング
の、ピストントップリング溝への装着状態の断面図であ
る。

【図２】図１の組合せピストンリングの、高負荷時にお
けるブローバイガス遮断状態を示す断面図である。

【図３】図１の組合せピストンリングの、減速時におけ
るオイル遮断状態を示す断面図である。

【図４】図１の組合せピストンリングのコンプレッショ
ンリングの合い口の端面図である。

【図５】図１の組合せピストンリングのコンプレッショ
ンリングの合い口の斜視図である。

【図６】図１の組合せピストンリングのバックアップリ
ングの合い口の端面図である。

【図７】図１の組合せピストンリングのバックアップリ
ングの合い口の斜視図である。

【図８】本発明の第２実施例の組合せピストンリング
の、ピストントップリング溝への装着状態の断面図であ
る。

【図９】図８の組合せピストンリングの、高負荷時にお
けるブローバイガス遮断状態を示す断面図である。

【図１０】図８の組合せピストンリングの、減速時にお
けるオイル遮断状態を示す断面図である。

【図１１】図８の組合せピストンリングのコンプレッシ
ョンリングの合い口の端面図である。

【図１２】図８の組合せピストンリングのコンプレッシ
ョンリングの合い口の斜視図である。

【図１３】図８の組合せピストンリングのバックアップ
リングの合い口の端面図である。

【図１４】図８の組合せピストンリングのバックアップ
リングの合い口の斜視図である。

【図１５】本発明の第３実施例の組合せピストンリング
の、ピストンリング溝への装着状態の断面図である。

【図１６】図１５の組合せピストンリングの、高負荷時
におけるブローバイガス遮断状態を示す断面図である。

【図１７】図１５の組合せピストンリングの、減速時に
おけるオイル遮断状態を示す断面図である。

【図１８】本発明の第４実施例の組合せピストンリング
の、ピストンリング溝への装着状態の断面図である。

【図１９】図１８の組合せピストンリングの、高負荷時
におけるブローバイガス遮断状態を示す断面図である。

【図２０】図１８の組合せピストンリングの、減速時に
おけるオイル遮断状態を示す断面図である。

【図２１】本発明のリング張力特性図である。

【図２２】本発明の各実施例の得失図である。

【図２３】従来（実開昭６０−１０８７４８号公報）の
組合せピストンリングの斜視図である。

【図２４】図２３の組合せピストンリングで合い口が揃
ったときのブローバイガス吹き抜け図である。

【符号の説明】 １０ コンプレッションリング １１ 上面 １２ 下面 １３ 外側面 １４ 内側面 １５ 第１の凸部 １６ 第１の凹部 １７ 斜面 ２０ バックアップリング ２１ 上面 ２２ 下面 ２３ 外側面 ２４ 内側面 ２５ 第２の凸部 ２６ 第２の凹部 ２７ 斜面 ３０ ピストンリング溝 ４０ ボア壁面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンプレッションリングと該コンプレッ
   ションリングの背面に配されたバックアップリングとを
   備えた組合せピストンリングにおいて、前記コンプレッ
   ションリングの合い口が周方向に突出する断面が三角形
   の第１の凸部と該第１の凸部を受け入れる第１の凹部と
   で形成されており、前記バックアップリングの合い口が
   周方向に突出する断面が三角形の第２の凸部と該第２の
   凸部を受け入れる第２の凹部とで形成されており、前記
   コンプレッションリングの第１の凸部と第１の凹部の合
   わせ面と、前記バックアップリングの第２の凸部と第２
   の凹部の合わせ面とは、ピストンリング軸方向に関して
   互いに逆傾斜とされていることを特徴とする組合せピス
   トンリング。