JPH08121242A - 内燃機関用ピストン - Google Patents
内燃機関用ピストンInfo
- Publication number
- JPH08121242A JPH08121242A JP26708694A JP26708694A JPH08121242A JP H08121242 A JPH08121242 A JP H08121242A JP 26708694 A JP26708694 A JP 26708694A JP 26708694 A JP26708694 A JP 26708694A JP H08121242 A JPH08121242 A JP H08121242A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ring
- piston
- groove
- internal combustion
- combustion engine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2251/00—Material properties
- F05C2251/04—Thermal properties
- F05C2251/042—Expansivity
Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 第１リング溝の局部磨耗を抑制した内燃機関
用ピストンを提供する。 【構成】 内燃機関のピストン１において、自由姿勢に
ある第１リング２のリング上面２ａと溝上面６ａとの間
隙ａ、及び、リング下面２ｂと溝下面６ｂとの間隙ｂ
が、それぞれリング内周側からリング外周側に向かって
広くなる形状に第１リング溝６を形成した。
用ピストンを提供する。 【構成】 内燃機関のピストン１において、自由姿勢に
ある第１リング２のリング上面２ａと溝上面６ａとの間
隙ａ、及び、リング下面２ｂと溝下面６ｂとの間隙ｂ
が、それぞれリング内周側からリング外周側に向かって
広くなる形状に第１リング溝６を形成した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関用ピストンに
関し、更に詳細には、ピストンの第１リング溝の偏磨耗
を抑制した内燃機関用ピストンに関するものである。
関し、更に詳細には、ピストンの第１リング溝の偏磨耗
を抑制した内燃機関用ピストンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関用ピストン１の第１リング２
は、図７に示すように、ピストン頂部３に最も近い位置
にあるピストンリングであり、その主な機能は、燃焼ガ
スのシール、ベアリング作用、熱伝達によるピストンの
温度上昇の防止、オイルコントロールなどである。な
お、図７に示す符号４はシリンダライナーである。
は、図７に示すように、ピストン頂部３に最も近い位置
にあるピストンリングであり、その主な機能は、燃焼ガ
スのシール、ベアリング作用、熱伝達によるピストンの
温度上昇の防止、オイルコントロールなどである。な
お、図７に示す符号４はシリンダライナーである。
【０００３】第１リング２に限らず、ピストンリング
は、それぞれの機能を果たすために、ピストンリングと
シリンダライナーとの間やピストンリングとリング溝と
の間などに、油膜が適正に形成される必要がある。その
ためには、ピストンリングは、それぞれの目的に適合し
た形状精度、面粗さ、硬さなどの機械的性質を満たすと
共に、ピストンリングに適度な張力を与えてシリンダ内
面を押圧させ、且つリング溝との間に適度の隙間を確保
しなければならない。前記隙間は、リングがカーボン等
によりリング溝に固着しないためには、少なくとも５０
〜１５０μｍ程度とする必要がある。
は、それぞれの機能を果たすために、ピストンリングと
シリンダライナーとの間やピストンリングとリング溝と
の間などに、油膜が適正に形成される必要がある。その
ためには、ピストンリングは、それぞれの目的に適合し
た形状精度、面粗さ、硬さなどの機械的性質を満たすと
共に、ピストンリングに適度な張力を与えてシリンダ内
面を押圧させ、且つリング溝との間に適度の隙間を確保
しなければならない。前記隙間は、リングがカーボン等
によりリング溝に固着しないためには、少なくとも５０
〜１５０μｍ程度とする必要がある。
【０００４】ところで、ピストンは、内燃機関が作動す
ると、頂部側の温度がその下側より高熱となるために、
頂部側の熱膨張がが下側より大きくなる。この膨張度合
いは、ピストンの材料による熱伝導特性などによって程
度に差があるが、トップランドがシリンダライナー側に
迫り出すように膨張し、リング溝の形状及び姿勢が冷間
時と機関運転時とで変化する。
ると、頂部側の温度がその下側より高熱となるために、
頂部側の熱膨張がが下側より大きくなる。この膨張度合
いは、ピストンの材料による熱伝導特性などによって程
度に差があるが、トップランドがシリンダライナー側に
迫り出すように膨張し、リング溝の形状及び姿勢が冷間
時と機関運転時とで変化する。
【０００５】しかしながら、従来は前記熱変形を考慮し
ないで溝加工を行っていたので、機関運転時には、リン
グ溝が下方を向くように変形するので、リング溝の設計
に当たっては、機関運転時、即ちピストンが高温となる
とリング溝が正規の姿勢となるように、室温で行う溝加
工の際の形状・姿勢を決める必要がある。例えば、実開
昭５５−６６６２２号公報は、ピストンの熱変形によっ
て、機関の定格負荷運転時にリング面に対して平行とな
るような形状にリング溝の上下面形状を形成することを
提案している。
ないで溝加工を行っていたので、機関運転時には、リン
グ溝が下方を向くように変形するので、リング溝の設計
に当たっては、機関運転時、即ちピストンが高温となる
とリング溝が正規の姿勢となるように、室温で行う溝加
工の際の形状・姿勢を決める必要がある。例えば、実開
昭５５−６６６２２号公報は、ピストンの熱変形によっ
て、機関の定格負荷運転時にリング面に対して平行とな
るような形状にリング溝の上下面形状を形成することを
提案している。
【０００６】また、実開昭５７−１２３９３８号公報の
提案によると、低熱伝導率の材料を使用した場合のピス
トンにあっては、第１リング溝の下面に第１リングの下
面を密着させた状態で、リングの上面に対する第１リン
グ溝の上面角度を５′〜２０′だけ上を向くように加工
することを提案している。このように第１リング溝を加
工すると、機関運転時のリング溝形状は、断面形状が矩
形状の第１リングに対し、リング溝の上・下面がピスト
ン軸心に直交する矩形状となるように形状とし、またキ
ーストンリングに対しては、同リング形状に相似した台
形状となるとしている。
提案によると、低熱伝導率の材料を使用した場合のピス
トンにあっては、第１リング溝の下面に第１リングの下
面を密着させた状態で、リングの上面に対する第１リン
グ溝の上面角度を５′〜２０′だけ上を向くように加工
することを提案している。このように第１リング溝を加
工すると、機関運転時のリング溝形状は、断面形状が矩
形状の第１リングに対し、リング溝の上・下面がピスト
ン軸心に直交する矩形状となるように形状とし、またキ
ーストンリングに対しては、同リング形状に相似した台
形状となるとしている。
【０００７】しかしながら、機関運転時に第１リングと
相似した形状のリング溝形状となるように加工した場合
でも、機関の運転により各接触面が機械的、熱的ダメー
ジを受け、第１リング及び溝の磨耗や溝面の微小破壊が
進行する場合がある。このような場合には、燃焼ガスや
オイルのシール機能が低下し、オイル消費量及びブロー
バイガスが増加し、ブローバイガスによるオイルの劣化
が起こり、第１リングの各機能が徐々に劣化するように
なる。更に磨耗が進行すると、焼付き・スカッフィング
が起こり、機関としての機能が失われたり、リングと溝
との隙間増大により、第１リングに高い応力が作用しリ
ングが折損するなどの事故が発生したり、場合により機
関寿命を支配してしまうような場合が生じる。
相似した形状のリング溝形状となるように加工した場合
でも、機関の運転により各接触面が機械的、熱的ダメー
ジを受け、第１リング及び溝の磨耗や溝面の微小破壊が
進行する場合がある。このような場合には、燃焼ガスや
オイルのシール機能が低下し、オイル消費量及びブロー
バイガスが増加し、ブローバイガスによるオイルの劣化
が起こり、第１リングの各機能が徐々に劣化するように
なる。更に磨耗が進行すると、焼付き・スカッフィング
が起こり、機関としての機能が失われたり、リングと溝
との隙間増大により、第１リングに高い応力が作用しリ
ングが折損するなどの事故が発生したり、場合により機
関寿命を支配してしまうような場合が生じる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ピストンリ
ング及びリング溝の磨耗による潤滑不良などの問題は、
機関の性能向上や軽量化などの要求が厳しくなるに伴
い、熱的条件が厳しくなり、使用材料の選定や、表面処
理手段の選択などの自由度が制約され、前記公報に記載
の手段を用いても、なおリング溝の偏磨耗を解消するこ
とができない。
ング及びリング溝の磨耗による潤滑不良などの問題は、
機関の性能向上や軽量化などの要求が厳しくなるに伴
い、熱的条件が厳しくなり、使用材料の選定や、表面処
理手段の選択などの自由度が制約され、前記公報に記載
の手段を用いても、なおリング溝の偏磨耗を解消するこ
とができない。
【０００９】この問題を、矩形断面形状の第１リングに
用いた場合について、図８〜10によって説明する。図８
においてピストン１の設計は、実線で示すように、ピス
トンランド６ａが頂部３に近いほど細くなる形状に形成
し、第１リング溝６を僅かに上を向けて加工し、２点鎖
線で示すように、運転時の熱膨張で第１リング溝６の上
下面がピストン軸心５と直交するように設計することが
多い。
用いた場合について、図８〜10によって説明する。図８
においてピストン１の設計は、実線で示すように、ピス
トンランド６ａが頂部３に近いほど細くなる形状に形成
し、第１リング溝６を僅かに上を向けて加工し、２点鎖
線で示すように、運転時の熱膨張で第１リング溝６の上
下面がピストン軸心５と直交するように設計することが
多い。
【００１０】しかしながら前記上向き角度が僅かに小さ
すぎると、図９のＡに示すように、運転時に第１リング
溝６が下向きの姿勢となる。この場合、主にピストン１
の下降行程において、第１ピストンはシリンダライナー
４を押圧しているので、溝上面６ａがリング上面２ａに
白抜き矢印で示す部分で突き当たり（以下局部当たりと
いう）、また上昇行程では第１リング２は、実線矢印部
分で第１リング溝に当たった後、捩じれを生じリング上
面２ａが溝上面６ａの外周側に衝突する。したがって長
期間の使用により、溝上面６ａ及び溝下面６ｂに、図９
のＢに示すように第１リング溝６の開口部がラッパ状に
開く偏磨耗（以下この磨耗をラッパ状磨耗という）が発
生する。
すぎると、図９のＡに示すように、運転時に第１リング
溝６が下向きの姿勢となる。この場合、主にピストン１
の下降行程において、第１ピストンはシリンダライナー
４を押圧しているので、溝上面６ａがリング上面２ａに
白抜き矢印で示す部分で突き当たり（以下局部当たりと
いう）、また上昇行程では第１リング２は、実線矢印部
分で第１リング溝に当たった後、捩じれを生じリング上
面２ａが溝上面６ａの外周側に衝突する。したがって長
期間の使用により、溝上面６ａ及び溝下面６ｂに、図９
のＢに示すように第１リング溝６の開口部がラッパ状に
開く偏磨耗（以下この磨耗をラッパ状磨耗という）が発
生する。
【００１１】また、前記上向き角度が大きすぎると、図
10のＡに示すように、運転時に第１リング溝６が上向き
の姿勢となる。この場合、主にピストン１の上昇行程に
おいて、前記と同様に第１ピストンはシリンダライナー
４を押圧しているので、溝下面６ｂがリング下面２ｂに
白抜き矢印で示す部分で局部当たりし、また下降行程で
は第１リング２は、実線矢印部分で第１リング溝に当た
った後、捩じれを生じリング下面２ｂが溝下面６ｂの外
周側に衝突する。したがって長期間の使用により、溝上
面６ａ及び溝下面６ｂに、図９のＢに示すようなラッパ
状磨耗が発生する。
10のＡに示すように、運転時に第１リング溝６が上向き
の姿勢となる。この場合、主にピストン１の上昇行程に
おいて、前記と同様に第１ピストンはシリンダライナー
４を押圧しているので、溝下面６ｂがリング下面２ｂに
白抜き矢印で示す部分で局部当たりし、また下降行程で
は第１リング２は、実線矢印部分で第１リング溝に当た
った後、捩じれを生じリング下面２ｂが溝下面６ｂの外
周側に衝突する。したがって長期間の使用により、溝上
面６ａ及び溝下面６ｂに、図９のＢに示すようなラッパ
状磨耗が発生する。
【００１２】前記ラッパ状磨耗は、特にエキゾーストブ
レーキ使用時に進行し、リングとリング溝とが面対面接
触ができなくなるため、オイル上がりを防止することが
できないという問題がある。このように溝加工時の最適
角度の選定は非常に難しく、過去の経験に基づき、ある
程度標準化したマニュアルによって溝加工を行っている
のが現状である。
レーキ使用時に進行し、リングとリング溝とが面対面接
触ができなくなるため、オイル上がりを防止することが
できないという問題がある。このように溝加工時の最適
角度の選定は非常に難しく、過去の経験に基づき、ある
程度標準化したマニュアルによって溝加工を行っている
のが現状である。
【００１３】本発明の目的は、以上の問題に着目してな
されたものであり、第１リング溝のラッパ状磨耗のよう
な偏磨耗を抑制できる内燃機関用ピストンを提供するこ
とを目的としている。
されたものであり、第１リング溝のラッパ状磨耗のよう
な偏磨耗を抑制できる内燃機関用ピストンを提供するこ
とを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めの本発明の内燃機関用ピストンの構成は、ピストンと
シリンダとの冷間時の間隔が、運転によるピストンの熱
膨張でピストン頂部側がより狭くなり、第１リング溝の
姿勢が冷間時と運転時とで変化する内燃機関において、
運転時に自由姿勢にある第１リングの両側面のそれぞれ
について、リング面とリング溝との間隙の断面形状が，
リング内周側からリング外周側に向かって広がる楔形状
になるように第１リング溝を形成したものである。
めの本発明の内燃機関用ピストンの構成は、ピストンと
シリンダとの冷間時の間隔が、運転によるピストンの熱
膨張でピストン頂部側がより狭くなり、第１リング溝の
姿勢が冷間時と運転時とで変化する内燃機関において、
運転時に自由姿勢にある第１リングの両側面のそれぞれ
について、リング面とリング溝との間隙の断面形状が，
リング内周側からリング外周側に向かって広がる楔形状
になるように第１リング溝を形成したものである。
【００１５】前記第１リング溝を形成するには、予め実
働状態のピストンの温度分布を実測し、前記ピストン単
独状態で、前記温度分布を与え、リング溝の変形を実測
するか、又は計算によりリング溝の変形を予測し、実働
時の溝上面及び溝下面と、リング上面及びリング下面と
の隙間が、溝底から開口側に向かって広がるように、ピ
ストン冷間時の角度を決定すればよい。
働状態のピストンの温度分布を実測し、前記ピストン単
独状態で、前記温度分布を与え、リング溝の変形を実測
するか、又は計算によりリング溝の変形を予測し、実働
時の溝上面及び溝下面と、リング上面及びリング下面と
の隙間が、溝底から開口側に向かって広がるように、ピ
ストン冷間時の角度を決定すればよい。
【００１６】なお実働時の好ましい角度は、溝上面が
０′以上１０′以下であり、溝下面が−１０′以上０′
以下である。前記範囲を０′側に逸脱した場合も、また
１０′又は−１０′側に逸脱した場合も共に偏磨耗が大
きくなる。したがって、実働時に前記範囲の角度となる
ように溝加工することが好ましい。ごく一般的なアルミ
合金製ピストンにおいて、矩形断面の第１リングを用い
た場合には、第１リング溝の上面をピストンの軸心に直
交する面に対して角度を１０′以上３０′以下の範囲の
値だけ外周に向かって上向き（即ち逆円錐面状）に加工
し、下面を前記面に対して角度を０′以上１０′以下の
範囲の値だけ外周に向かって上向きに加工することが望
ましい。
０′以上１０′以下であり、溝下面が−１０′以上０′
以下である。前記範囲を０′側に逸脱した場合も、また
１０′又は−１０′側に逸脱した場合も共に偏磨耗が大
きくなる。したがって、実働時に前記範囲の角度となる
ように溝加工することが好ましい。ごく一般的なアルミ
合金製ピストンにおいて、矩形断面の第１リングを用い
た場合には、第１リング溝の上面をピストンの軸心に直
交する面に対して角度を１０′以上３０′以下の範囲の
値だけ外周に向かって上向き（即ち逆円錐面状）に加工
し、下面を前記面に対して角度を０′以上１０′以下の
範囲の値だけ外周に向かって上向きに加工することが望
ましい。
【００１７】前記角度のそれぞれの下限値未満とする
と、リング面と溝面とが外周側で局部当たりし易くな
り、ラッパ状磨耗などの偏磨耗を促進する。またそれぞ
れの上限値を越えると、リング内周側の局部当たりによ
る溝内周の磨耗増加や、第１リングの捩じれ動作が激し
くなることによるガスシール性の低下が生じるので好ま
しくない。
と、リング面と溝面とが外周側で局部当たりし易くな
り、ラッパ状磨耗などの偏磨耗を促進する。またそれぞ
れの上限値を越えると、リング内周側の局部当たりによ
る溝内周の磨耗増加や、第１リングの捩じれ動作が激し
くなることによるガスシール性の低下が生じるので好ま
しくない。
【００１８】本発明を適用することのできるピストンリ
ングの形状は、矩形断面型リングなど上下面が平行な平
行型リング、上下両面が非対称に捩じれた姿勢のリング
などの他、キーストンリングなど従来から使用されてい
るピストンリングのいずれにも適用することができる。
ングの形状は、矩形断面型リングなど上下面が平行な平
行型リング、上下両面が非対称に捩じれた姿勢のリング
などの他、キーストンリングなど従来から使用されてい
るピストンリングのいずれにも適用することができる。
【００１９】
【作用】第１リングと第１リング溝との間にできる運転
時の間隙を、リングの内周面側から外周面側に向かって
広くする形状にリング溝を形成する前記手段は、内燃機
関の運転時、特にエキゾーストブレーキ使用時に、ピス
トンの動作によって第１リングが、リング溝と干渉し、
第１リングが捩じれる場合に、第１リングと第１リング
溝とが面対面の接触（以下、面当たりという）し、局部
当たりをなくし、ラッパ状磨耗などの偏磨耗を抑制する
ことができる。
時の間隙を、リングの内周面側から外周面側に向かって
広くする形状にリング溝を形成する前記手段は、内燃機
関の運転時、特にエキゾーストブレーキ使用時に、ピス
トンの動作によって第１リングが、リング溝と干渉し、
第１リングが捩じれる場合に、第１リングと第１リング
溝とが面対面の接触（以下、面当たりという）し、局部
当たりをなくし、ラッパ状磨耗などの偏磨耗を抑制する
ことができる。
【００２０】したがって、第１リング溝の磨耗がより均
等に発生し、ラッパ状磨耗などの偏磨耗が抑制されるの
で、通常の運転に対してはもとより、エキゾーストブレ
ーキ使用時に対してもオイル上がりや、ブローバイガス
流量を少なくし、またリングの折損を防止することがで
きる。
等に発生し、ラッパ状磨耗などの偏磨耗が抑制されるの
で、通常の運転に対してはもとより、エキゾーストブレ
ーキ使用時に対してもオイル上がりや、ブローバイガス
流量を少なくし、またリングの折損を防止することがで
きる。
【００２１】
【実施例】以下添付の図面を参照し、実施例により本発
明を具体的に説明する。図１に示す実施例１の内燃機関
用ピストン１は、第１リング２に断面矩形状リングを使
用し、そのリング上面２ａ及びリング下面２ｂが、ピス
トン軸心５に対して直交的に交差する自由姿勢を採った
場合について図示している。
明を具体的に説明する。図１に示す実施例１の内燃機関
用ピストン１は、第１リング２に断面矩形状リングを使
用し、そのリング上面２ａ及びリング下面２ｂが、ピス
トン軸心５に対して直交的に交差する自由姿勢を採った
場合について図示している。
【００２２】実施例１の第１リング溝６の溝加工は、溝
上面６ａは、ピストン軸心５に直交する面に対する角度
が、第１リング溝６の外周６ｃ側に向かって上向きに１
０′〜２０′の範囲の任意の角度となるように形成して
いる。また溝下面６ｂは、ピストン軸心５に直交する面
に対する角度が、第１リング溝６の外周６ｃ側に向かっ
て０′〜１０′（図１のＡは角度が０′の場合を示す）
内の角度だけ水平又は上向きに形成している。
上面６ａは、ピストン軸心５に直交する面に対する角度
が、第１リング溝６の外周６ｃ側に向かって上向きに１
０′〜２０′の範囲の任意の角度となるように形成して
いる。また溝下面６ｂは、ピストン軸心５に直交する面
に対する角度が、第１リング溝６の外周６ｃ側に向かっ
て０′〜１０′（図１のＡは角度が０′の場合を示す）
内の角度だけ水平又は上向きに形成している。
【００２３】以上のように形成すると、機関運転時のピ
ストン１の熱膨張により、自由姿勢にあるリング上面２
ａと溝上面６ａとの間隙ａ、及びリング下面２ｂと溝下
面６ｂとの間隙ｂは、いずれの交角も０′〜１０′とな
り、断面形状が楔状（図１のＢ）を呈する。以上のよう
に形成した実施例１の第１リング２の動作を図２〜３に
よって説明する。ピストンの下降行程では、ピストン１
は図２のＡの白抜き矢印で示す方向に移動する。このと
き、第１リング２は張力によってシリンダライナー４を
押圧しているので移動せず、下降する溝上面６ａが、図
２のＡに示すように第１リング２に突き当たる。すると
第１リング２は、リング溝６に押されて細矢印の方向に
回転し（捩じれ）、リング上面２ａが、図２のＢに示す
ように溝上面６ａに面当たりする。
ストン１の熱膨張により、自由姿勢にあるリング上面２
ａと溝上面６ａとの間隙ａ、及びリング下面２ｂと溝下
面６ｂとの間隙ｂは、いずれの交角も０′〜１０′とな
り、断面形状が楔状（図１のＢ）を呈する。以上のよう
に形成した実施例１の第１リング２の動作を図２〜３に
よって説明する。ピストンの下降行程では、ピストン１
は図２のＡの白抜き矢印で示す方向に移動する。このと
き、第１リング２は張力によってシリンダライナー４を
押圧しているので移動せず、下降する溝上面６ａが、図
２のＡに示すように第１リング２に突き当たる。すると
第１リング２は、リング溝６に押されて細矢印の方向に
回転し（捩じれ）、リング上面２ａが、図２のＢに示す
ように溝上面６ａに面当たりする。
【００２４】逆に、ピストン１の上昇行程では、ピスト
ン１は図３のＡの白抜き矢印で示す方向に移動する。第
１リング２は前記と同様に張力によってシリンダライナ
ー４を押圧しているので移動せず、上昇する溝下面６ｂ
が、図３のＡに示すように第１リング２に突き当たる。
すると第１リング２は、リング溝６に押されて細矢印の
方向に回転し（捩じれ）、リング下面２ｂが、図３のＢ
に示すように溝下面６ｂに面当たりする。
ン１は図３のＡの白抜き矢印で示す方向に移動する。第
１リング２は前記と同様に張力によってシリンダライナ
ー４を押圧しているので移動せず、上昇する溝下面６ｂ
が、図３のＡに示すように第１リング２に突き当たる。
すると第１リング２は、リング溝６に押されて細矢印の
方向に回転し（捩じれ）、リング下面２ｂが、図３のＢ
に示すように溝下面６ｂに面当たりする。
【００２５】したがって第１リング溝６は、図４に示す
ように溝面が平均的に磨耗し、ラッパ状磨耗のような偏
磨耗の発生が抑制され、長期間にわたり第１リング２の
焼付き・スカッフィング、オイル上がりによるオイル消
費の増加、ブローバイガス量の増加及びそれによるオイ
ル劣化、第１リング２の折損などを抑制することができ
た。
ように溝面が平均的に磨耗し、ラッパ状磨耗のような偏
磨耗の発生が抑制され、長期間にわたり第１リング２の
焼付き・スカッフィング、オイル上がりによるオイル消
費の増加、ブローバイガス量の増加及びそれによるオイ
ル劣化、第１リング２の折損などを抑制することができ
た。
【００２６】図５は、前記公報の記載による比較例を示
すものであり、溝上面６ａ及び溝下面６ｂを、自由姿勢
にあるリング上面２ａ及びリング下面２ｂに平行になる
ように形成したものである。ピストン１が上昇行程及び
下降行程（図５は下降行程のみ図示）に移ったときは、
最初は第１リング溝６は、第１リング２に面当たりする
が、その後第１リング２が捩じれる際には、溝上面６ａ
（又は溝下面６ｂ）とシリンダライナー４との間に挟ま
れて捩じれるため、図５の矢印部分に過大な荷重が加わ
り、偏磨耗（ラッパ状磨耗）が発生する。したがって前
記各公報に提案された手段では、偏磨耗を抑制できな
い。
すものであり、溝上面６ａ及び溝下面６ｂを、自由姿勢
にあるリング上面２ａ及びリング下面２ｂに平行になる
ように形成したものである。ピストン１が上昇行程及び
下降行程（図５は下降行程のみ図示）に移ったときは、
最初は第１リング溝６は、第１リング２に面当たりする
が、その後第１リング２が捩じれる際には、溝上面６ａ
（又は溝下面６ｂ）とシリンダライナー４との間に挟ま
れて捩じれるため、図５の矢印部分に過大な荷重が加わ
り、偏磨耗（ラッパ状磨耗）が発生する。したがって前
記各公報に提案された手段では、偏磨耗を抑制できな
い。
【００２７】図６に示す実施例２は、図６のＡに示すよ
うに捩じれた姿勢で運転する上下非対称の平行型第１リ
ング２を用いたものである。実施例２の第１リング溝６
の溝加工時の溝形状は、図６のＢに実線で示すように第
１リング溝６の溝上面６ａの角度を、自由姿勢にある第
１リング２の上面に対して１０′〜２０′だけ上向きに
形成し、また溝下面６ｂの角度を第１リング２の下面に
対して０′〜１０′だけ上向きに加工した。このように
形成した実施例２の溝上面６ａとリング上面２ａとの隙
間ａ、及び溝下面６ｂとリング下面２ｂとの隙間ｂが、
リング内周面側より外周面側を広がるように形成され、
実施例１と同様にラッパ状磨耗を抑制することができ
た。
うに捩じれた姿勢で運転する上下非対称の平行型第１リ
ング２を用いたものである。実施例２の第１リング溝６
の溝加工時の溝形状は、図６のＢに実線で示すように第
１リング溝６の溝上面６ａの角度を、自由姿勢にある第
１リング２の上面に対して１０′〜２０′だけ上向きに
形成し、また溝下面６ｂの角度を第１リング２の下面に
対して０′〜１０′だけ上向きに加工した。このように
形成した実施例２の溝上面６ａとリング上面２ａとの隙
間ａ、及び溝下面６ｂとリング下面２ｂとの隙間ｂが、
リング内周面側より外周面側を広がるように形成され、
実施例１と同様にラッパ状磨耗を抑制することができ
た。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように本発明の内燃機関用
ピストンは、機関運転時の第１リングの自由姿勢に対
し、第１リング溝の上・下面と、第１リング上・下面と
の間に形成される間隙が、リング内周側から外周側に向
かって広くなる形状に形成する構成としたので、ピスト
ンの往復動により生じる第１リングが捩じれる際に、第
１リング面とリング溝面とを面当たりさせることが可能
となり、偏磨耗、いわゆるラッパ状磨耗の発生を抑制す
ることができる。
ピストンは、機関運転時の第１リングの自由姿勢に対
し、第１リング溝の上・下面と、第１リング上・下面と
の間に形成される間隙が、リング内周側から外周側に向
かって広くなる形状に形成する構成としたので、ピスト
ンの往復動により生じる第１リングが捩じれる際に、第
１リング面とリング溝面とを面当たりさせることが可能
となり、偏磨耗、いわゆるラッパ状磨耗の発生を抑制す
ることができる。
【００２９】したがって本発明のピストンを装備した内
燃機関は、第１リングのシール性の低下によるオイル上
がり、それによるオイル消費量及びブローバイガスの増
加、オイルの劣化、第１リングの焼付き・スカッフィン
グの発生、第１リングの折損などを抑制することができ
る。
燃機関は、第１リングのシール性の低下によるオイル上
がり、それによるオイル消費量及びブローバイガスの増
加、オイルの劣化、第１リングの焼付き・スカッフィン
グの発生、第１リングの折損などを抑制することができ
る。
【図１】Ａは、本発明の実施例１の冷間時における内燃
機関用ピストンの要部半断面図であり、Ｂは運転時の部
分断面図である。
機関用ピストンの要部半断面図であり、Ｂは運転時の部
分断面図である。
【図２】図１の動作説明図であり、Ａはピストン下降行
程開始初期の状態を説明する図であり、Ｂは第１リング
が捩じれた場合の溝上面に及ぼす応力分布状態を示す図
である。
程開始初期の状態を説明する図であり、Ｂは第１リング
が捩じれた場合の溝上面に及ぼす応力分布状態を示す図
である。
【図３】図１の動作説明図であり、Ａはピストン上昇行
程開始初期の状態を説明する図であり、Ｂは第１リング
が捩じれた場合の応力分布状態を示す図である。
程開始初期の状態を説明する図であり、Ｂは第１リング
が捩じれた場合の応力分布状態を示す図である。
【図４】図１に示す第１リング溝の磨耗状態を示す断面
図である。
図である。
【図５】比較例による第１リングの捩じれ開始時の溝上
面に及ぼす応力分布をピストンの下降行程について示す
図である。
面に及ぼす応力分布をピストンの下降行程について示す
図である。
【図６】Ａは本発明の実施例２による内燃機関用ピスト
ンの部分断面図であり、Ｂは冷間時と機関運転時の第１
リング溝周りの姿勢変化の説明図である。
ンの部分断面図であり、Ｂは冷間時と機関運転時の第１
リング溝周りの姿勢変化の説明図である。
【図７】従来の内燃機関用ピストンの要部断面図であ
る。
る。
【図８】図７に示す第１リング溝の冷間時と機関運転時
の姿勢が変化する様子を示す部分断面図である。
の姿勢が変化する様子を示す部分断面図である。
【図９】Ａは従来例による第１リング溝の問題点を説明
する断面図であり、Ｂはその磨耗状態を示す断面図であ
る。
する断面図であり、Ｂはその磨耗状態を示す断面図であ
る。
【図10】Ａは別の従来例による第１リング溝の問題点を
説明する断面図であり、Ｂはその磨耗状態を示す断面図
である。
説明する断面図であり、Ｂはその磨耗状態を示す断面図
である。
１ ピストン ２ 第１リング ２a リング上面 ２b リング下面 ３ ピストン頂部 ４ シリンダライ
ナー ５ ピストン軸心 ６ 第１リング溝 ６a 溝上面 ６b 溝下面 ６c 外周 ａ 隙間 ｂ 隙間
ナー ５ ピストン軸心 ６ 第１リング溝 ６a 溝上面 ６b 溝下面 ６c 外周 ａ 隙間 ｂ 隙間
Claims (2)
- 【請求項１】 ピストンとシリンダとの冷間時の間隔
が、運転によるピストンの熱膨張でピストン頂部側がよ
り狭くなり、第１リング溝の姿勢が冷間時と運転時とで
変化する内燃機関において、運転時に自由姿勢にある第
１リングの両側面のそれぞれについて、リング面とリン
グ溝との間隙の断面形状が，リング内周側からリング外
周側に向かって広がる楔形状になるように第１リング溝
を形成した内燃機関用ピストン。 - 【請求項２】 内燃機関のピストンをアルミ合金によっ
て形成し、その第１リングの上面と下面とが平行なピス
トンリングを用い、第１リング溝の冷間時形状を、第１
リング溝の上面と、自由姿勢にある第１リング上面との
なす角度が、第１リングの内周側から外周側に向かって
上向きに１０′以上２０′以下のとなるように加工し、
また第１リングの自由姿勢にあるリング下面とのなす角
度が、第１リングの内周側から外周側に向かって上向き
に０′以上１０′以下となるように形成した内燃機関用
ピストン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26708694A JP3587394B2 (ja) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | 内燃機関用ピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26708694A JP3587394B2 (ja) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | 内燃機関用ピストン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08121242A true JPH08121242A (ja) | 1996-05-14 |
| JP3587394B2 JP3587394B2 (ja) | 2004-11-10 |
Family
ID=17439852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26708694A Expired - Fee Related JP3587394B2 (ja) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | 内燃機関用ピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3587394B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7431305B2 (en) | 2003-09-02 | 2008-10-07 | Mahle Gmbh | Oil scraper ring ring groove arrangement for pistons of internal combustion engines |
| DE102008028052A1 (de) * | 2008-06-12 | 2010-01-21 | Man Diesel, Filial Af Man Diesel Se, Tyskland | Verfahren zur Stabilisierung eines Kolbenrings und Mittel zur Durchführung dieses Verfahrens |
| CN110234912A (zh) * | 2016-12-21 | 2019-09-13 | 马勒国际有限公司 | 活塞 |
| DE102018215092A1 (de) * | 2018-09-05 | 2020-03-05 | Mahle International Gmbh | Kolben einer Brennkraftmaschine |
| US10914380B2 (en) | 2017-03-30 | 2021-02-09 | Kabushiki Kaisha Riken | Piston and piston ring for internal combustion engine |
-
1994
- 1994-10-31 JP JP26708694A patent/JP3587394B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7431305B2 (en) | 2003-09-02 | 2008-10-07 | Mahle Gmbh | Oil scraper ring ring groove arrangement for pistons of internal combustion engines |
| DE102008028052A1 (de) * | 2008-06-12 | 2010-01-21 | Man Diesel, Filial Af Man Diesel Se, Tyskland | Verfahren zur Stabilisierung eines Kolbenrings und Mittel zur Durchführung dieses Verfahrens |
| JP2011523004A (ja) * | 2008-06-12 | 2011-08-04 | エムエーエヌ・ディーゼル・アンド・ターボ・フィリアル・アフ・エムエーエヌ・ディーゼル・アンド・ターボ・エスイー・ティスクランド | ピストンリングを安定させるための方法および当該方法を実施するための手段および当該方法の使用 |
| KR101327828B1 (ko) * | 2008-06-12 | 2013-11-11 | 맨 디젤 앤드 터보 필리얼 아프 맨 디젤 앤드 터보 에스이 티스크랜드 | 피스톤 링 안정화를 위한 방법, 상기 방법을 실행하기 위한 장치 |
| US10167954B2 (en) | 2008-06-12 | 2019-01-01 | Jorgen Meier | Device and method for stabilizing a piston ring in a crosshead engine |
| CN110234912A (zh) * | 2016-12-21 | 2019-09-13 | 马勒国际有限公司 | 活塞 |
| CN110234912B (zh) * | 2016-12-21 | 2022-02-22 | 马勒国际有限公司 | 活塞 |
| US10914380B2 (en) | 2017-03-30 | 2021-02-09 | Kabushiki Kaisha Riken | Piston and piston ring for internal combustion engine |
| DE102018215092A1 (de) * | 2018-09-05 | 2020-03-05 | Mahle International Gmbh | Kolben einer Brennkraftmaschine |
| US10920886B2 (en) | 2018-09-05 | 2021-02-16 | Mahle International Gmbh | Piston of an internal combustion engine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3587394B2 (ja) | 2004-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6739238B2 (en) | Sliding structure for a reciprocating internal combustion engine and a reciprocating internal combustion engine using the sliding structure | |
| US6357341B1 (en) | Piston of internal combustion engine | |
| JP2009091927A (ja) | 往復動機関のピストンリング | |
| ZA200101258B (en) | Sliding member and piston for internal combustion engine. | |
| JPH09210211A (ja) | シールリング | |
| US20060266322A1 (en) | Piston for an internal combustion engine | |
| JPH08121242A (ja) | 内燃機関用ピストン | |
| US4452464A (en) | Oil ring | |
| KR101497257B1 (ko) | 내연 기관의 피스톤용 오일 스크레이퍼 링 | |
| JPH07279967A (ja) | すべり軸受の加工装置 | |
| JP2006016982A (ja) | 内燃機関用ピストン | |
| JPH07217638A (ja) | 内燃機関のクランクシャフト構造 | |
| JPH0972418A (ja) | 内燃機関用ピストンピン | |
| JP3216000B2 (ja) | エンジンの圧力リング | |
| JPH04244672A (ja) | 内燃機関のピストン | |
| JPH05256320A (ja) | すべり軸受 | |
| JPS6346677Y2 (ja) | ||
| JPH0229907B2 (ja) | ||
| US20020074733A1 (en) | Compression piston ring for use in internal combustion engine | |
| JP6914291B2 (ja) | 内燃機関のシリンダ | |
| JPS5853186B2 (ja) | 内燃機関のピストン | |
| JPH0842693A (ja) | オイルリング | |
| JPH0682465U (ja) | 内燃機関用圧力リング | |
| JPH08159142A (ja) | 内燃機関のコンロッド用軸受メタルおよびコンロッド用軸受メタルの潤滑装置 | |
| JPH0450554A (ja) | 組合せオイルリング用サイドレール |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20040116 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Effective date: 20040121 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 |
|
| A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Effective date: 20040319 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040614 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040806 |
|
| R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 5 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090820 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090820 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 6 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100820 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100820 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110820 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110820 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 8 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120820 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 8 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120820 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 9 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130820 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |