JPH09203463A - Piston ring - Google Patents

Piston ring

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Publication number
JPH09203463A
JPH09203463A JP1215396A JP1215396A JPH09203463A JP H09203463 A JPH09203463 A JP H09203463A JP 1215396 A JP1215396 A JP 1215396A JP 1215396 A JP1215396 A JP 1215396A JP H09203463 A JPH09203463 A JP H09203463A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
top ring
piston
groove parts
ring
groove
Prior art date
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Pending
Application number
JP1215396A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Eijiro Kuramochi
栄次郎 倉持
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Isuzu Motors Ltd filed Critical Isuzu Motors Ltd
Priority to JP1215396A priority Critical patent/JPH09203463A/en
Publication of JPH09203463A publication Critical patent/JPH09203463A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent concentration of stress of a top ring by arranging a plurality of groove parts along the inner side surface of the top ring fit to the piston circumferential surface of an internal combustion engine, and forming the depth of those groove parts deeper toward the vicinity of the fitting port part thereof. SOLUTION: A total of four groove parts consists of two groove parts 6 and two groove parts 6a are arranged on the inner side of a top ring 3 along the axial line of a piston. The depth of the recessed shaped groove parts 6, and the groove parts 6a are formed deeper toward the vicinity of the fitting port part 7 thereof. Stress concentration by fluttering of the different phase of the fitting port part 7 and stress concentration by twist of the top ring 3, which are troublesome in the case of enlargement of side clearance, are dispersed in a longitudinal direction of the top ring 3 by those recessed groove parts 6 and the groove parts 6a, and they are absorbed. A stress value applied on the top ring 3 is made in a constant level by deepening it on a position where stress is in a low level.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃焼室
のシールのために使用されるピストンのトップリングと
して嵌装されるピストンリングの改良に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an improvement of a piston ring fitted as a top ring of a piston used for sealing a combustion chamber of an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】内燃機関の燃焼室に使用される図5に示
すようなシリンダライナー1内を上下に往復動するピス
トン2の周面に設けたリング溝内には、通常コンプレッ
ションリングと称されるトップリング3と、オイルリン
グなどの複数のリングが多段に嵌入されている。
2. Description of the Related Art Usually, a compression ring is provided in a ring groove provided on a peripheral surface of a piston 2 which reciprocates up and down in a cylinder liner 1 used in a combustion chamber of an internal combustion engine as shown in FIG. The top ring 3 and a plurality of rings such as an oil ring are fitted in multiple stages.

【0003】特に、トップリング3は燃焼室からの圧力
と高熱を受け、潤滑油や燃焼ガスによって発生するカー
ボンが付着するなど極めて厳しい状況に曝される。すな
わち、燃焼圧力によってトップリング溝4とトップリン
グ3との隙間にカーボンが入り込み、付着堆積して最終
的にはトップリング3がピストン2に固着して破損する
などの原因となる。
In particular, the top ring 3 receives pressure and high heat from the combustion chamber, and is exposed to extremely severe conditions such as carbon adhering to the lubricating oil and combustion gas. That is, the combustion pressure causes carbon to enter the gap between the top ring groove 4 and the top ring 3, and adheres and accumulates, eventually causing the top ring 3 to be fixed to the piston 2 and damaged.

【0004】近年、内燃機関の高出力化や排ガス対応の
ため、トップリング溝4の上端からピストン2の上端ま
でのピストン2の外周の図5のD/Vで示すスペース、
即ち空気は入りこんでも燃焼には使用されないスペース
であるデッドボリュームを小さくするために、トップラ
ンドHの寸法を小さくする傾向があることから、このト
ップリング3及びトップリング溝4にとってますます厳
しい状況になってきている。
In recent years, in order to increase the output of the internal combustion engine and cope with exhaust gas, a space indicated by D / V in FIG. 5 on the outer circumference of the piston 2 from the upper end of the top ring groove 4 to the upper end of the piston 2,
In other words, even if air enters, the size of the top land H tends to be reduced in order to reduce the dead volume, which is a space that is not used for combustion. Therefore, the top ring 3 and the top ring groove 4 become more difficult. It has become to.

【0005】この対策として、ピストン2の上面を冷や
すためにオイルジェットを取り入れてトップリング溝4
周辺を冷却するオイル通路であるクーリングチャンネル
5をピストン2の周面に沿って配置したり、または、く
さび状断面のキーストンリングを採用してそのくさび形
状の押圧力を利用してカーボンを砕いて外に出すように
したり、さらにはトップリング溝4とトップリング3と
のクリアランスであるサイドクリアランスhを大きくし
てカーボンが多少堆積してもすぐに固着などを起こさな
いようにすることが考えられている。
As a countermeasure against this, an oil jet is introduced to cool the upper surface of the piston 2 and the top ring groove 4 is introduced.
A cooling channel 5 which is an oil passage for cooling the periphery is arranged along the peripheral surface of the piston 2, or a keystone ring having a wedge-shaped cross section is used to crush carbon by utilizing the wedge-shaped pressing force. It is conceivable to let it go out or further to increase the side clearance h which is the clearance between the top ring groove 4 and the top ring 3 so as not to cause sticking or the like immediately even if some carbon is deposited. ing.

【0006】しかしながら、クーリングチャンネル5や
キーストンリングの採用にはコストがかさむことにな
る。また、サイドクリアランスhを大きくすることはコ
スト的には好ましいが、このサイドクリアランスhを大
きくすると下記の問題点が発生する。すなわち、サイド
クリアランスhを大きくすると、燃焼の圧力変動とリン
グの慣性力(ピストンの高速摺動)によりトップリング
3にばたつき(フラッタリング)が発生し、トップリン
グ3の合い口部から180度の位置(合い口部の直径方
向の反対側の部分)を中心にねじれることにより、そこ
に応力が集中し、この付近において疲労折損するという
問題が発生している。
However, the use of the cooling channel 5 and the keystone ring is costly. Further, it is preferable in terms of cost to increase the side clearance h, but if the side clearance h is increased, the following problems occur. That is, if the side clearance h is increased, flapping (fluttering) occurs in the top ring 3 due to fluctuations in combustion pressure and inertial force of the ring (high-speed sliding of the piston), and 180 degrees from the abutment portion of the top ring 3 Twisting around the position (portion on the opposite side of the diametrical direction of the abutment) causes stress to concentrate there, causing a problem of fatigue breakage in this vicinity.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、内燃機関の
ピストンのトップリング溝とトップリングとのサイドク
リアランスを大きくした場合でも、トップリングの合い
口部から180度の位置における応力集中を防ぎ、ま
た、トップリングの合い口部での異位相による、ばたつ
きを防止してトップリングの応力集中を防ぐことができ
るピストンリングを提供することを目的とするものであ
る。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention prevents stress concentration at a position 180 degrees from the abutment portion of the top ring even when the side clearance between the top ring groove and the top ring of the piston of the internal combustion engine is increased. Another object of the present invention is to provide a piston ring capable of preventing fluttering due to different phases at the mating portion of the top ring and preventing stress concentration on the top ring.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明に係るピストンリングは、内燃機関のピストン
周面に嵌合したトップリングの内側面に沿って複数の溝
部を設け、これらの溝部の深さをそのトップリングの合
い口部に近いほど深く形成して構成している。そしてこ
の溝部は合い口部の直径方向の反対側を除いて設けて、
応力が集中し易い部分を避けて設けるのが好ましい。
To achieve the above object, a piston ring according to the present invention is provided with a plurality of groove portions along an inner side surface of a top ring fitted to a piston peripheral surface of an internal combustion engine. The depth of the groove is formed so as to be closer to the mating portion of the top ring. And this groove is provided except for the diametrically opposite side of the abutment,
It is preferable to avoid the portion where stress is easily concentrated.

【0009】また、本発明の別の形式のピストンリング
は、内燃機関のピストンの周面に嵌合したトップリング
の厚さをそのトップリングの合い口部から遠ざかるにし
たがって薄く形成している。
Further, in another type of piston ring of the present invention, the thickness of the top ring fitted to the peripheral surface of the piston of the internal combustion engine is formed so as to become thinner as the distance from the mating portion of the top ring increases.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の各実
施形態におけるピストンリングを説明する。まず、図1
の平面図及びその要部拡大の斜視図である図2に示す一
実施形態のピストンリングは、図5に示す従来例と同様
の内燃機関のピストン2のトップリング溝4に嵌装され
るトップリング3を対象としている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A piston ring in each embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, FIG.
2 is a plan view of FIG. 2 and an enlarged perspective view of an essential part thereof. A piston ring of one embodiment shown in FIG. 2 is a top fitted into a top ring groove 4 of a piston 2 of an internal combustion engine similar to the conventional example shown in FIG. The target is ring 3.

【0011】そしてこの実施形態においては、そのトッ
プリング3の内側に、複数、例えば2個の溝部6,6
と、2個の溝部6a,6aからなる合計4個の溝部をピ
ストンの軸線に沿って設けている。しかも、これら凹状
の溝部6,6aの深さをトップリングの合い口部7に近
いほど深く形成している。すなわち、図1に合い口部7
に近い溝部6の深さAと、合い口部7より遠い溝部6a
の深さBとでは、A>Bになるように形成している。こ
の深さAとBは合い口部7を開いた場合に、この合い口
部7と直径方向の反対側に最大の曲げモーメントが発生
するが、この曲げモーメントの大きい部分の溝部6a
と、モーメントの小さい部分の溝部6の断面積を曲げモ
ーメントに合わせた寸法に形成するのが良いが、実際の
トップリング3においてはエンジンの作動状況とに関係
があるので実験データを考慮して修正しながら決定する
ことになる。
In this embodiment, a plurality of, for example, two groove portions 6, 6 are provided inside the top ring 3.
And a total of four groove portions consisting of two groove portions 6a, 6a are provided along the axis of the piston. Moreover, the depths of the concave groove portions 6 and 6a are formed so as to be closer to the mating portion 7 of the top ring. That is, in FIG.
The depth A of the groove 6 near the groove 6a and the groove 6a farther than the abutment 7
The depth B is such that A> B. With respect to the depths A and B, when the abutment portion 7 is opened, the maximum bending moment is generated on the opposite side of the abutment portion 7 in the diametrical direction.
And it is preferable to form the cross-sectional area of the groove portion 6 of the portion with a small moment to a size that matches the bending moment. However, in the actual top ring 3, it is related to the operating condition of the engine, so consider the experimental data. It will be decided while correcting.

【0012】以上のごとき溝部6を形成することによ
り、図5の従来例で説明したように、トップリング3の
ピストン2への固着の対策としてサイドクリアランスh
を大にした場合に問題とされた合い口部7の異位相のば
たつきによる応力集中や、サイドクリアランスhを大に
したことによるトップリング3のねじれによる応力集中
を、これら凹状の溝部6,6aでトップリング3の長手
方向に分散して吸収することができる。
By forming the groove portion 6 as described above, as described in the conventional example of FIG. 5, the side clearance h is taken as a measure for fixing the top ring 3 to the piston 2.
The stress concentration due to the out-of-phase fluttering of the abutment portion 7 and the stress concentration due to the twist of the top ring 3 due to the large side clearance h, which are problematic in the case of increasing the concave groove portion 6, 6a can disperse and absorb in the longitudinal direction of the top ring 3.

【0013】また、これら溝部6の合い口部7の深さを
合い口部7に近いほど深く形成して変化させることによ
り、トップリング3にかかる応力値を、応力の低いとこ
ろをより深くすることで一定化させることができる。す
なわち、図1のトップリング3ではリングの幅及び高さ
を増すことなしにリングの折損防止が可能になる。
Further, the depth of the abutment portion 7 of these groove portions 6 is formed deeper and closer to the abutment portion 7, so that the stress value applied to the top ring 3 is made deeper at the low stress portion. It is possible to make it constant. That is, the top ring 3 of FIG. 1 can prevent breakage of the ring without increasing the width and height of the ring.

【0014】次に、図3のピストン2の要部側面図と、
図4のトップリングの全体斜視図は本発明の第2の実施
の形態のピストンリングを示しており、これも図5の従
来例と同様なピストン2のトップリング溝4に嵌装され
るトップリング3を対象としている。この実施の形態に
おけるピストン2のトップリング3の厚さを、合い口部
7の厚さCに対して、合い口部7から180度位置の厚
さDを、C>Dになるようにしている。即ち、厚さC,
Dを合い口部7から遠ざかるにしたがって薄く形成して
いる。
Next, a side view of the main part of the piston 2 of FIG.
An overall perspective view of the top ring of FIG. 4 shows a piston ring according to a second embodiment of the present invention. This top is also fitted into the top ring groove 4 of the piston 2 similar to the conventional example of FIG. The target is ring 3. The thickness of the top ring 3 of the piston 2 in this embodiment is set so that the thickness D at the position 180 degrees from the mating portion 7 is C> D with respect to the thickness C of the mating portion 7. There is. That is, the thickness C,
D is formed thinner as it goes away from the abutment 7.

【0015】なお、図3に示すトップリング3の合い口
部7におけるトップリング溝4との矢印Eで示すクリア
ランスの設定は、トップリング3がトップリング溝4に
固着しない程度とすべきであり、トップリング3は図3
の矢印Tで示すように上下両面テーパでもよいが片面テ
ーパにして厚さC,Dを変化させることもできる。この
実施の形態のトップリング3においては、合い口部7で
サイドクリアランスhを可能な限り小さくしながら、合
い口部7から離れるにしたがってトップリング3の厚さ
を薄くしてサイドクリアランスhを広くとり、カーボン
がトップリング溝4とトップリング3との間に侵入した
場合の固着を防止しながら、合い口部7での異位相ばた
つきを防止でき、応力集中を防ぐことができる。
The clearance between the top ring 3 and the top ring groove 4 at the mating portion 7 of the top ring 3 shown in FIG. 3 should be set so that the top ring 3 does not stick to the top ring groove 4. , The top ring 3 is shown in FIG.
As shown by arrow T, the upper and lower surfaces may be tapered, but the thicknesses C and D may be changed by tapering one surface. In the top ring 3 of this embodiment, the side clearance h at the abutment portion 7 is made as small as possible, and as the distance from the abutment portion 7 is increased, the thickness of the top ring 3 is made thin and the side clearance h is widened. In other words, while preventing carbon from sticking when entering between the top ring groove 4 and the top ring 3, it is possible to prevent out-of-phase fluttering at the abutment portion 7 and prevent stress concentration.

【0016】[0016]

【発明の効果】請求項1の発明から、ピストンリングを
特にトップリング3に適用した場合、合い口部7から1
80度の位置における応力集中を防ぐことができる。そ
して複数の溝部6,6aの深さを合い口部7に近いほど
深くするようにすることで、剛性のバランスに優れ、か
つ軽量化されたピストンリング3を提供できる。
According to the invention of claim 1, when the piston ring is applied to the top ring 3 in particular, the abutment portions 7 to 1
It is possible to prevent stress concentration at a position of 80 degrees. By making the depths of the plurality of grooves 6, 6a deeper toward the mating portion 7, it is possible to provide the piston ring 3 that has excellent rigidity balance and is lightweight.

【0017】請求項3の発明から、合い口部7ではサイ
ドクリアランスを可能な限り小さくし、合い口部7から
離れるにしたがってリング3の厚みを薄くなるように設
定することで、固着を防止しながら合い口部7での異位
相ばたつきが防止され、応力集中を防ぐことができる。
その結果、トップリング3の疲労折損を低減することが
でき、その内燃機関の信頼性を高めることができる。
According to the third aspect of the present invention, the side clearance at the abutment portion 7 is made as small as possible, and the thickness of the ring 3 is set to be thinner as the distance from the abutment portion 7 is increased, thereby preventing sticking. On the other hand, out-of-phase fluttering at the abutment portion 7 is prevented, and stress concentration can be prevented.
As a result, fatigue breakage of the top ring 3 can be reduced, and the reliability of the internal combustion engine can be improved.

【0018】以上の発明から、ピストン2のトップリン
グ3及びトップリング溝4付近の高熱下でのカーボン堆
積による固着発生の防止対策としてサイドクリアランス
を大きくしても、大きな問題が発生しないピストンリン
グを提供することができる。
From the above invention, there is provided a piston ring which does not cause a big problem even if the side clearance is increased as a measure for preventing sticking due to carbon deposition under high heat near the top ring 3 and the top ring groove 4 of the piston 2. Can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態におけるトップリン
グの平面図である。
FIG. 1 is a plan view of a top ring according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のトップリングに形成した溝部を示す斜視
図である。
2 is a perspective view showing a groove formed in the top ring of FIG. 1. FIG.

【図3】本発明の第2の実施形態におけるトップリング
を嵌着したピストンの要部側面図である。
FIG. 3 is a side view of a main part of a piston fitted with a top ring according to a second embodiment of the present invention.

【図4】図3のトップリングの斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of the top ring of FIG.

【図5】従来のピストン上部の要部側断面図である。FIG. 5 is a side sectional view of a main part of a conventional piston upper part.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 ピストン 3 トップリン
グ 6,6a 溝部 7 合い口部 A 深さ B 深さ C 厚さ D 厚さ
2 Piston 3 Top ring 6, 6a Groove 7 Abutment A Depth B Depth C Thickness D Thickness

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内燃機関のピストン周面に嵌合したトッ
プリングの内側面に沿って複数の溝部を設け、これらの
溝部の深さをそのトップリングの合い口部に近いほど深
く形成したピストンリング。
1. A piston in which a plurality of groove portions are provided along an inner surface of a top ring fitted to a peripheral surface of a piston of an internal combustion engine, and the depth of these groove portions is formed so as to be closer to a mating portion of the top ring. ring.
【請求項2】 溝部を合い口部の直径方向の反対側を除
いて設けた請求項1記載のピストンリング。
2. The piston ring according to claim 1, wherein the groove portion is provided excluding the diametrically opposite side of the mating portion.
【請求項3】 内燃機関のピストンの周面に嵌合したト
ップリングの厚さをそのトップリングの合い口部から遠
ざかるにしたがって薄く形成したピストンリング。
3. A piston ring in which the thickness of a top ring fitted to a peripheral surface of a piston of an internal combustion engine is formed so as to become farther from a mating portion of the top ring.
JP1215396A 1996-01-26 1996-01-26 Piston ring Pending JPH09203463A (en)

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Cited By (4)

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