JPH07128162A - ピストンリングの張力測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 計測者間の測定値のバラツキを低減し、安定
した精度の良い計測を行なうことが出来るピストンリン
グの張力測定装置を提供することにある。 【構成】 ピストンリング１が載置される基台２と、ピ
ストンリングに巻き掛けされるニードルチェーン１０の
一端に連結される巻き締め手段３と、基台に枢着される
ハンドル２０付きのねじ棒１８及び同ねじ棒に螺着され
るスライダ１９から成る張力操作手段４と、固定ピン２
３とスライダとの間に配備されバネ秤６を備えた張力付
加手段５とを有し、張力操作手段４による張力を張力付
加手段５と協働して該ピストンリングに加えて縮径さ
せ、縮径変位するピストンリングの合口間隔ｔを顕微鏡
７の測定によって設定値に調整した際にピストンリング
の張力を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関のピストンの外
周壁に装着されるピストンリングの張力測定装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関はその駆動時にシリンダ内のピ
ストンを常時往復動させ、シリンダ内に発生した燃焼ガ
スの圧力をピストンで受けた上でコンロッド及びクラン
クシャフトの働きを得て回転運動として出力出来るよう
構成される。このような内燃機関に装備されるピストン
はその外周壁とシリンダ内周壁との隙間を通過しようと
する高圧ガスを確実にシールし、出力ロスの低減やブロ
ーバイガスの低減を図る必要がある。このため、ピスト
ンの外周壁にはリング溝が形成され、同溝には拡径付勢
されたピストンリングが嵌挿され、このピストンリング
によってピストン外周壁とシリンダ内壁との隙間をシー
ルするようにしている。このようなピストンリングはピ
ストンのリング溝においてシリンダ内壁に対し所定の拡
径付勢力を加える必要があり、その拡径付勢力が低い
と、ピストン駆動時においてシール性が低下しやすく、
逆に大きすぎると摩擦抵抗増による出力の低下やシリン
ダ内壁の過剰摩耗が生じ易くなり、適正な拡径付勢力を
付与する必要がある。

【０００３】従来、このようなピストンリングはその拡
径付勢力である拡径方向の張力を、例えば図９に示すよ
うなピストンリングの張力測定装置を用いて計測され、
適正な張力のピストンリングの製造に役立たせていた。
図９において、張力測定装置は基台１００上に第１平帯
１０５が連結された固定ピン１０１、巻き締め手段１０
２、バネ秤１０３、張力操作手段１０４を備える。巻き
締め手段１０２は第１平帯１０５に連結されたリング１
０７とこのリングを介して一端が連結され、その他端が
リング１０７内を通過した上でバネ秤１０３に連結され
る第２平帯び１０６とを備え、金属性の第２平帯び１０
６の作るループ内にピストンリング１を配備した上で同
リングの外周面を縮径方向に締め込み操作できるように
形成される。

【０００４】張力操作手段１０４は基台１００に固定さ
れる図示しない中心軸と、その中心軸に枢支されると共
にその外周面に第２平帯び１０６の他端を連結する回動
板１０８と、同回動板に一体結合されたレバー１０９と
で構成される。この張力操作手段１０４は計測者による
レバー１０９の手動操作によって、バネ秤１０３、第２
平帯び１０６を介して第２平帯び１０６の作るループ内
のピストンリング１に縮径方向の締め込み力を加えるこ
とができる。この際、ピストンリング１の合口の隙間ｔ
は予め設定されている隙間と成るように、ピストンリン
グ１への縮径方向の締め込み力を調整しつつシックネス
ゲージを用いてその隙間調整が行なわれる。そして、合
口の隙間ｔが適正値となった際の締め込み力がバネ秤１
０３より読み取られて、ピストンリングの張力として測
定されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来の張
力測定装置は第２平帯び１０６の作るループ内のピスト
ンリング１に縮径方向の締め込み力を加えるべく、第２
平帯び１０６を締め込み操作するが、その際、金属性の
第２平帯び１０６よりピストンリング１が滑り、外れた
り、歪んだりして安定した計測を行なうことが出来な
い。しかも、第２平帯び１０６と同平帯の作るループ内
のピストンリング１の外周面との間の摩擦抵抗が比較的
大きく、張力操作手段１０４より第２平帯び１０６に加
わる張力がこの摩擦抵抗に吸収され、ピストンリングに
張力として加わる量が低減し、結果として正確なピスト
ンリングの張力を計測出来ない。そこで、計測時には、
計測者は第２平帯１０６の作るループ内のピストンリン
グ１の外周面と第２平帯１０６との摺動を促すべく、第
２平帯１０６に振動を与え、相互のずれが落ち着くのを
待ってメモリを読むようにしているが、これでも計測誤
差が生じ易く問題と成っている。しかも、シックネスゲ
ージを用いての隙間調整がピストンリングに接触しての
調整であり、この調整時の変位がバネ秤１０３に直接加
わり、メモリ変化を生じ問題と成っている。

【０００６】なお、図８には図９の従来装置による合口
の変化に応じた張力の変化特性を複数示した。ここで、
合口変化に対する張力の変化割合が比較的小さく、極め
て測定誤差が生じやすいことが推測される。このよう
に、従来装置では計測者間の測定値のバラツキが大きく
入り込み易い上に、上述のような、不具合が多く、安定
した精度の良い計測を行なうことが出来ず問題と成って
いる。本発明装置の目的は、計測者間の測定値のバラツ
キを低減し、安定した精度の良い計測を行なうことが出
来るピストンリングの張力測定装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明はピストンリングが載置される基台と、上
記ピストンリングの外周面に巻き掛けられるニードルチ
ェーンと、上記基台に枢着されるハンドル付きのねじ棒
及び上記ニードルチェーンの一端部に取り付けられ上記
ねじ棒に回転不可に螺着されるスライダから成る張力操
作手段と、上記基台に装着されかつ上記ニードルチェー
ンの他端部に取り付けられる張力計測器を備えた張力付
加手段とを有し、上記張力操作手段による張力を上記張
力付加手段と協働して該ピストンリングに加えて縮径さ
せ、縮径変位したピストンリングの合口間隔を顕微鏡測
定によって設定値に調整した際に上記張力計測器よりピ
ストンリングの張力を測定するように構成したことを特
徴とする。

【０００８】

【作用】ピストンリングの外周面にニードルチェーンを
離脱不可に巻き掛けした上で、ハンドル付きのねじ棒を
回転操作し、これによってスライダを介しピストンリン
グの外周面に巻き締め力を加えることが出来、この時、
縮径変位するピストンリングの合口間隔を顕微鏡測定に
よって測定しつつ同間隔を設定値に容易に調整でき、張
力計測器よりピストンリングの張力を容易に測定出来
る。

【０００９】

【実施例】図１には本発明の一実施例としてのピストン
リングの張力測定装置を示した。このピストンリングの
張力測定装置はピストンリング１が載置される基台２
と、ピストンリング１の外周面に巻き掛けされる巻き締
め手段３と、基台２上に枢着される張力操作手段４と、
ハンドル付きのねじ棒及び同ねじ棒に回転不可に螺着さ
れるスライダから成る張力操作手段と、基台２上の他端
と張力操作手段４との間に配備された張力付加手段５
と、張力付加手段内に配備される張力計測器としてのバ
ネ秤６と、ピストンリング１の合口間隔ｔを計測する顕
微鏡７とを備える。 基台２は計測平面８を形成された
主部及び主部より突出する顕微鏡載置面９とを備え、図
示しない脚部によって両面８，６が所定の高さを保つよ
うに机状に形成されている。

【００１０】巻き締め手段３はループを成すように計測
平面８中央に載置されると共にピストンリング１の外周
面の主要部に巻き掛け可能な長さのニードルチェーン１
０と、同ニードルチェーンの互いに対向する一端に連結
されるリング１１及び他端に連結されてリング１１に嵌
挿されるよう形成された嵌挿部材１２とで構成される。
ニードルチェーン１０は図５、図６に示されるように、
一対の外連結板１０１と一対の内連結板１０２との各一
端部を互いに順次重ね合わせると共に、各重ね合わせ部
分を軸１０３を介して互いが枢着されるように順次連結
して長帯状体として構成される。このニードルチェーン
１０は、特にピストンリング１を巻き込む場合、ピスト
ンリング１の厚さ方向を一対の外連結板１０１と一対の
内連結板１０２との間に嵌合し、その上で各軸１０３を
ピストンリング１の外周壁面に当接させる。この場合、
ピストンリング１のリング１１とリング１１に嵌挿され
る嵌挿部材１２とを遊嵌状態で交差させた上で引っ張り
力を加えた場合、ピストンリング１はその外周面全体が
各軸１０３によって押圧され、縮径方向に圧縮変形さ
れ、その合口の隙間ｔを狭めることと成る。この締め込
み操作において、ピストンリング１の上下の側面は各内
連結板１０２に当接可能であり、ピストンリング１の締
め込み操作時にピストンリング１がずれを生じてもその
ずれを確実に規制出来る。

【００１１】なお、図６に示すように、ピストンリング
１の締め込み操作時にピストンリング１の合口を互いに
隣合う一対の軸１０３の中間部に配置させ、これによっ
て、ピストンリング１の合口の変位をより正確に行なわ
せることが望ましい。ニードルチェーン１０の一端に連
結されるリング１１は、図２に示すように、金属性の剛
性の高いワイヤを略楕円型に湾曲しその一端を一対の外
連結板１０１にピン結合状態で連結し、他端を後述の第
１ワイヤ１３に結合部材１５を介して一体結合される。
同じく、ニードルチェーンの他端に連結される嵌挿部材
１２は図２に示すように、金属性の剛性の高いワイヤを
棒状に重ね、その一端をループ状に変形し一対の外連結
板１０１にピン結合状態で連結し、他端を後述の第２ワ
イヤ１４に結合部材１６を介して一体結合される。張力
操作手段４は基台２の一端に形成された長穴１７内に収
容されたねじ棒１８及び同ねじ棒に螺着されるスライダ
１９と、ねじ棒１８の一端に一体結合されるハンドル２
０とを備える。

【００１２】ハンドル２０は鉄製で握り部を把持しての
回転操作力を確実にねじ棒１８に伝えるように構成され
る。スライダ１９は、中央にねじ穴を備え、その外周面
の下方部に摺動突起１９１を備え、上方部にワイヤ係止
ピン１９２をそれぞれ突設する。摺動突起１９１は長穴
１７内底部に形成された長凹溝１７１に摺動自在に嵌合
出来、これによってスライダ１９の回転を規制してい
る。ねじ棒１８はその長手方向の両端部の枢支部が第
１、第２軸受部材２１，２２を介して長穴１７内に枢着
され、ほぼ全域にわたってねじ山が形成され、ここでの
ねじ山にはスライダ１９が螺合する。第１、第２軸受部
材２１，２２は基台内に図示しない固定手段によって固
定され、両軸受部材２２１，２２はねじ棒１８から加わ
るスラスト方向及びジャーナル方向の各力を受けるよう
に構成されている。特に、ここでのねじ棒１８のねじ山
は２条ねじとして形成され、そのピッチは比較的小さく
設定される。即ち、ここでのピッチは、ねじ棒１８から
の回転力によってスライダ１９が摺動することを許容す
るが、逆にスライダ１９の摺動力によってねじ棒１８を
回転することは不可と成る非可逆運動機構を成すように
構成されている。

【００１３】基台２上の他端であってねじ棒１８の中心
線Ｌの延長線上には固定ピン２３が配備される。この固
定ピン２３の近傍には中心線Ｌに沿ってバネ秤６が配備
され、同バネ秤６の支持端６０１は固定ピン２３に係止
される。ここでバネ秤６は基台２に凹設された収容穴２
４に秤台２５を介し載置される。秤台２５はバネ秤６の
長手方向中心線が固定ピン２３とスライダ側の摺動突起
１９１とにわたる引っ張り力作用線（平面視においてね
じ棒１８の中心線Ｌと一致する）に一致するように載置
できる。ここで固定ピン２３とスライダ側の摺動突起１
９１との間に張力付加手段としての第１第２ワイヤ１
３，１４及び合口測定用の顕微鏡７が配備される。第１
ワイヤ１３はリング１１と摺動突起１９１とを結び、第
２ワイヤ１４は嵌挿部材１２とバネ秤６のフック６０２
との間を結ぶ。この場合、計測平面８に載置されたニー
ドルチェーン１０とその両端のリング１１及び嵌挿部材
１２とは外径の相違があり、ここでは計測平面８にリン
グ１１及び嵌挿部材１２を収容する受け穴２６を形成
し、これによって固定ピン２３とスライダ側の摺動突起
１９１とにわたる引っ張り力作用線（平面視においてね
じ棒１８の中心線Ｌと一致する）上にリング１１及び嵌
挿部材１２を配備出来、その際にピストンリング１を締
め込むニードルチェーン１０を安定して計測平面８に載
置出来る。

【００１４】なお、顕微鏡７は脚部７０１を備え、同部
７０１は顕微鏡載置面９と計測平面８とにわたって載置
される。このようなピストンリングの張力測定装置を用
い、被検査部材としてのピストンリング１の張力測定を
行なう。この場合、まず、ピストンリング１のエンジン
装着時の合口の隙間ｔを計測する。ここでは図４に示す
ような、リングゲージ２８を用意し、同リングゲージ内
に被検査部材としてのピストンリング１を嵌着し、その
際のピストンリング１の合口の隙間ｔを顕微鏡７によっ
て測定する。これによって使用時のピストンリング１の
合口隙間ｔ１が求められ、続いて、図１のピストンリン
グの張力測定装置の計測平面８にピストンリング１を載
置する。

【００１５】ここでは、先ず、ニードルチェーン１０の
ループ内にピストンリング１を配し、その外周面にニー
ドルチェーン１０を巻き掛けさせる。その上で張力操作
手段４のハンドル２０を回転操作し、固定ピン２３とス
ライダ側の摺動突起１９１との間に配備された張力付加
手段５とバネ秤６とを介し、巻き締め手段３を締め込み
作動させる。この際、リング１１及びリング１１に嵌挿
される嵌挿部材１２は第１第２ワイヤ１３，１４によっ
て互いに交差する引っ張り力を受けるが、相互干渉を確
実に防止され、受け穴２６によって計測平面８との干渉
をも防止され、この部分での摩擦ロスを排除できる。し
かも、ピストンリング１に巻き締め手段３より押圧力が
加わった場合、ピストンリング１はその外周面全体が各
軸１０３によって押圧され、縮径方向に圧縮変形され、
その合口の隙間ｔを狭め、この締め込み操作において、
ピストンリング１の上下の側面は各内連結板１０２によ
ってずれを確実に規制され、容易に締め込み操作を行な
える。更に、巻き締め手段３は非可逆運動機構を成し、
スライダ１９側から引っ張り力をうけてもねじ棒１８は
回転せず、計測者がハンドル２０より手を放しても安定
してその時点での引っ張り力を巻き締め手段３を介しピ
ストンリング１に加え続けることが出来る。

【００１６】張力操作手段４を操作して巻き締め手段３
を働かせての締め込み操作と共に、計測者は顕微鏡７に
よっての合口の隙間ｔの計測に入る。この際、計測者は
顕微鏡７をピストンリング１の合口の直上に配し、その
上で、図６に示すように、顕微鏡７内の計測視界に設け
られたカーソル２９を用いて合口の隙間ｔを読み取り、
その値が先に得ている、使用時の合口隙間ｔ１に一致す
るように、張力操作手段４を操作する。現在の合口の隙
間ｔが使用時の合口隙間ｔ１に一致すると、操作者は張
力操作手段４の操作をそのままの状態に保持し、バネ秤
６の目盛６０３を読み取る。この時の値がピストンリン
グ１に加わっている締め付け力であり、ピストンリング
１の使用時における張力と見做せる。

【００１７】ここで、図７には本発明者が図１のピスト
ンリングの張力測定装置を用いて行なった、複数の被計
測ピストンリングの各データを示す。ここで、各被計測
ピストンリングの合口の変化に応じた張力の変化特性
は、図８に示した、従来のデータと比較し、明らかに合
口の隙間ｔ変化に対する張力の変化割合が比較的大き
く、その計測精度の向上を図れることが明らかである。
このように、ここでのピストンリングの張力測定装置で
は、同装置内の各部材間での摩擦抵抗が発生しないよう
に、線接合する軸１０３によってピストンリング１を締
め込み、リング１１及びリング１１に嵌挿される嵌挿部
材１２とを遊嵌状態で交差させると共に受け穴２６に遊
嵌し、固定ピン２３とスライダ側の摺動突起１９１とに
わたる引っ張り力作用線上にバネ秤６の長手方向中心線
が一致するように秤台２５を配設したので、計測時にお
ける摩擦抵抗による引っ張り力の低減を排除出来、ピス
トンリング１に加わる真の張力とバネ秤７の示す張力と
の間のずれを低減でき、信頼性のある計測値が得られ
る。

【００１８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ピスト
ンリングの外周面にニードルチェーンを離脱不可に巻き
掛け、張力操作手段を操作してニードルチェーンを含む
巻き締め手段を働かせてピストンリングを巻き締めする
ようにし、しかも、張力操作手段のスライダが後退不可
に引っ張り力を巻き締め手段側に加えることが出来、こ
の時、縮径変位するピストンリングの合口間隔を設定値
に調整する際に、顕微鏡測定を行ないつつ容易に張力操
作手段によって合口間隔を調整でき、設定値に合口間隔
がある際のピストンリングの張力を張力計測器より容易
に測定出来、特に、計測者間の測定値のバラツキを低減
し、安定した精度の良い計測を行なうことが出来る

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としてのピストンリングの張
力測定装置の概略平面図である。

【図２】図１のピストンリングの張力測定装置の概略正
面図である。

【図３】図１のピストンリングの張力測定装置の概略側
面図である。

【図４】図１中のピストンリングの使用時の合口隙間測
定説明図である。

【図５】図１のピストンリングの張力測定装置で用いる
ニードルチェーンの拡大部分斜視図である。

【図６】図１のピストンリングの張力測定装置で用いる
ニードルチェーンの顕微鏡計測説明図である。

【図７】図１のピストンリングの張力測定装置で得た計
測データの一例の張力特性線図である。

【図８】従来装置でのピストンリングの張力測定装置で
得た計測データの一例の張力特性線図である。

【図９】従来のピストンリングの張力測定装置の概略斜
視図である。

【符号の説明】

１ ピストンリング ２ 基台 ３ 巻き締め手段 ４ 張力操作手段 ５ 張力付加手段 ６ バネ秤 ７ 顕微鏡 １０ ニードルチェーン １１ リング １２ 嵌挿部材 １３ 第１ワイヤ １４ 第２ワイヤ １８ ねじ棒 １９ スライダ ２０ ハンドル ２３ 固定ピン １０１ 外連結板 １０２ 内連結板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ピストンリングが載置される基台と、上記
   ピストンリングの外周面に巻き掛けられるニードルチェ
   ーンと、上記基台に枢着されるハンドル付きのねじ棒及
   び上記ニードルチェーンの一端部に取り付けられ上記ね
   じ棒に回転不可に螺着されるスライダから成る張力操作
   手段と、上記基台に装着されかつ上記ニードルチェーン
   の他端部に取り付けられる張力計測器を備えた張力付加
   手段とを有し、上記張力操作手段による張力を上記張力
   付加手段と協働して該ピストンリングに加えて縮径さ
   せ、縮径変位したピストンリングの合口間隔を顕微鏡測
   定によって設定値に調整した際に上記張力計測器よりピ
   ストンリングの張力を測定するように構成したことを特
   徴とするピストンリングの張力測定装置。