JPH0932922A - Piston ring structure - Google Patents

Piston ring structure

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JPH0932922A
JPH0932922A JP7180058A JP18005895A JPH0932922A JP H0932922 A JPH0932922 A JP H0932922A JP 7180058 A JP7180058 A JP 7180058A JP 18005895 A JP18005895 A JP 18005895A JP H0932922 A JPH0932922 A JP H0932922A
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piston ring
piston
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ring
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昇 丹治
Yasufumi Nehashi
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piston ring structure capable of preventing the abrasion of a piston ring exceeding the prescribed level for avoiding the fracture thereof. SOLUTION: Gas pressure relief grooves 17 and 18 formed over the prescribed length from piston ring internal surface 1w in a radial external direction, are provided on a piston ring 1 fitted to the groove 4 of a piston 3 in such a condition as expanding due to exposure to gas pressure on the internal surface 1w as well as having the external surface 1x worn due to pressed contact with a cylinder liner 2, so that gas pressure acting on the internal surface 1w can be released when the external surface 1z is worn to the prescribed amount.

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、往復型の空気圧縮
機等に用いられるピストンリング構造に係り、特に、一
定以上の摩耗を防止するようにしたピストンリング構造
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piston ring structure used in a reciprocating air compressor or the like, and more particularly to a piston ring structure which is prevented from being worn over a certain level.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7および図8に、往復型の空気圧縮機
に用いられるピストンリングaを示す。図示するよう
に、このピストンリングaは、シリンダb内を往復動す
るピストンcのリング溝dに装着されるリング体が、周
方向に大片eと小片fとに四分割されて構成されてい
る。かかるピストンリングaは、その厚さgがリング溝
dの溝幅hより薄く形成され、装着代iがリング溝dの
溝深さjより小さく形成されている。
2. Description of the Related Art FIGS. 7 and 8 show a piston ring a used in a reciprocating air compressor. As shown in the figure, the piston ring a is configured such that a ring body mounted in a ring groove d of a piston c reciprocating in a cylinder b is circumferentially divided into a large piece e and a small piece f. . The piston ring a is formed such that its thickness g is thinner than the groove width h of the ring groove d, and its mounting margin i is smaller than the groove depth j of the ring groove d.

【0003】この構成によれば、例えばピストンcが図
8中矢印kで示すように上昇すると、ピストンc上方の
圧縮室内のガスがリングaとリング溝dとの間を周り込
んでリング溝dの奥に侵入し、そのガス圧が大片eおよ
び小片fの内周面mに作用して、ピストンリングaが拡
径される。この結果、ピストンリングa(大片eおよび
小片f)の外周面nがシリンダライナbに押し付けら
れ、ガス漏れのシールが達成される。
According to this structure, when the piston c moves upward as shown by an arrow k in FIG. 8, the gas in the compression chamber above the piston c circulates between the ring a and the ring groove d, and the ring groove d. Of the large pieces e and the small pieces f, and the piston ring a is expanded. As a result, the outer peripheral surface n of the piston ring a (the large piece e and the small piece f) is pressed against the cylinder liner b, and a gas leak seal is achieved.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、かかるシール
は、ピストンリング外周面nがシリンダライナbに押し
付けられ摺接することによってなされるため、リング外
周面nが摩耗することを意味する。この摩耗は、圧縮機
の運転中は連続してなされるため、長期運転によってリ
ング自身の径方向の厚さpが極端に薄くなり、切損する
ことがある。
However, such a seal means that the outer peripheral surface n of the ring is worn because the outer peripheral surface n of the piston ring is pressed against and slidably contacts the cylinder liner b. Since this abrasion is continuously performed during the operation of the compressor, the radial thickness p of the ring itself becomes extremely thin due to long-term operation, which may cause cutting.

【0005】特に、シリンダ内を潤滑油で潤滑しない無
給油式の空気圧縮機においては、ピストンリングaの材
質にカーボンやテフロン系の自己潤滑性材料を用いては
いるものの、潤滑油がないためリング外周面nの摩耗が
進行しやすく、ピストンリングaの摩耗切損は深刻な問
題となっている。
Particularly, in an oil-free air compressor in which the inside of the cylinder is not lubricated with lubricating oil, although carbon or Teflon-based self-lubricating material is used for the material of the piston ring a, there is no lubricating oil. The wear of the outer peripheral surface n of the ring easily progresses, and the wear cutout of the piston ring a is a serious problem.

【0006】一旦、ピストンリングaが切損すると、圧
縮漏れが生じるばかりでなく、切損したピストンリング
aの破片が他の部品(例えば吐出弁など)と干渉し、そ
の機能を損なうことがあるため、圧縮機を緊急停止して
分解修理を行わなければならない。従って、ピストンリ
ングaの摩耗状況を頻繁にチェックする必要があり、圧
縮機の定期メンテナンスの間隔が短くなっていた。
Once the piston ring a is cut off, not only compression leakage may occur, but also broken pieces of the piston ring a may interfere with other parts (for example, a discharge valve) and impair its function. Therefore, it is necessary to stop the compressor in an emergency and perform disassembly and repair. Therefore, it is necessary to frequently check the wear condition of the piston ring a, and the interval of regular maintenance of the compressor is shortened.

【0007】以上の事情を考慮して創案された本発明の
目的は、ピストンリングの一定以上の摩耗を防止してそ
の切損を回避するピストンリング構造を提供することに
ある。
An object of the present invention, which has been devised in consideration of the above circumstances, is to provide a piston ring structure which prevents abrasion of the piston ring beyond a certain level and avoids its cutting damage.

【0008】[0008]

【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、ピストンのリング溝に装着され、ガス圧を
内周面に受けて拡径し、外周面がシリンダライナに押し
付けられて摩耗するピストンリングに、当該リングの外
周面が一定量摩耗したときに内周面に受けるガス圧を逃
がすべく、リング内周面から径方向外方へ向かって所定
長さに形成されたガス圧リリーフ溝を設けて構成されて
いる‥‥。
In order to achieve the above object, the present invention is mounted in a ring groove of a piston, receives gas pressure on an inner peripheral surface to expand its diameter, and presses an outer peripheral surface against a cylinder liner. A gas pressure that is formed in a predetermined length from the inner peripheral surface of the ring to the radial outside in order to release the gas pressure applied to the inner peripheral surface of the worn piston ring when the outer peripheral surface of the ring wears by a certain amount. It is constructed with a relief groove.

【0009】上記ガス圧リリーフ溝が、ピストンリング
の上下面にそれぞれ形成されていてもよい‥‥。
The gas pressure relief grooves may be formed on the upper and lower surfaces of the piston ring, respectively.

【0010】上記ガス圧リリーフ溝の溝深さが、ピスト
ンリングの径方向外方に向かって徐々に浅くなるテーパ
状に形成されていてもよい‥‥。
The groove depth of the gas pressure relief groove may be formed in a taper shape which gradually becomes shallower toward the radially outer side of the piston ring.

【0011】上記ガス圧リリーフ溝の溝幅が、ピストン
リングの径方向外方に向かって徐々に狭くなるテーパ状
に形成されていてもよい‥‥。
The groove width of the gas pressure relief groove may be formed in a taper shape which gradually narrows outward in the radial direction of the piston ring.

【0012】の構成によれば、シリンダライナと摺接
するピストンリングの外周面が一定量摩耗すると、当該
リングの内周面に作用するガス圧がガス圧リリーフ溝を
通って逃がされるため、リングがそれ以上拡径されなく
なり、摩耗が止まる。
According to the above construction, when the outer peripheral surface of the piston ring which is in sliding contact with the cylinder liner is worn by a certain amount, the gas pressure acting on the inner peripheral surface of the ring is released through the gas pressure relief groove, so that the ring is The diameter will not be expanded any more and wear will stop.

【0013】の構成によれば、ピストンリングの上下
面にガス圧リリーフ溝を形成したので、ピストンの上昇
時および下降時の双方において、リングの内周面に作用
するガス圧が上下のガス圧リリーフ溝を通ってそれぞれ
逃がされる。
According to the above construction, since the gas pressure relief grooves are formed on the upper and lower surfaces of the piston ring, the gas pressure acting on the inner peripheral surface of the ring is increased and decreased when the piston is raised and lowered. Each is released through the relief groove.

【0014】の構成によれば、ガス圧リリーフ溝の溝
深さをテーパ状に形成したので、この溝を通ってリング
内周面から逃げるガス量は、リング外周面の摩耗が少な
いときには少量であり、摩耗が進行するにしたがって多
くなる。
According to the structure described above, since the groove depth of the gas pressure relief groove is tapered, the amount of gas that escapes from the inner peripheral surface of the ring through this groove is small when wear on the outer peripheral surface of the ring is small. Yes, and increases as wear progresses.

【0015】の構成によれば、ガス圧リリーフ溝の溝
幅をテーパ状に形成したので、この溝を通ってリング内
周面から逃げるガス量は、リング外周面の摩耗が少ない
ときには少量であり、摩耗が進行するにしたがって多く
なる。
According to the structure described above, since the groove width of the gas pressure relief groove is formed in a tapered shape, the amount of gas that escapes from the inner peripheral surface of the ring through this groove is small when wear on the outer peripheral surface of the ring is small. , As the wear progresses.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図面に
基づいて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

【0017】図1および図2は、無給油式の往復動型空
気圧縮機のピストンリング1を示すものである。図示す
るように、このピストンリング1は、シリンダ2内を往
復動するピストン3のリング溝4に装着されるリング体
を、周方向に大片1aと小片1bとに四分割して構成さ
れている。これら大片1aおよび小片1bは、カーボン
やテフロン系等の自己潤滑性材料から形成されており、
図3に示すように、ピストン3の内部に設けられたプッ
シュロッド5およびコイルスプリング6によって、径方
向外方に付勢されるようになっている。
1 and 2 show a piston ring 1 of an oil-free reciprocating air compressor. As shown in the figure, the piston ring 1 is configured by circumferentially dividing a ring body mounted in a ring groove 4 of a piston 3 which reciprocates in a cylinder 2 into a large piece 1a and a small piece 1b. . The large piece 1a and the small piece 1b are made of a self-lubricating material such as carbon or Teflon,
As shown in FIG. 3, a push rod 5 and a coil spring 6 provided inside the piston 3 are urged outward in the radial direction.

【0018】詳しくは、ピストン3のリング溝4の径方
向内方には、図3に示すように周方向に等間隔を隔てて
四個の収容孔7が形成されており、これら収容孔7にプ
ッシュロッド5およびコイルスプリング6が収容されて
いる。コイルスプリング6は、その一端がプッシュロッ
ド5の先端部に形成された係合部8に係合され、他端が
収容孔7の入口部に形成された拡径部9に係合されてい
る。この構成によれば、プッシュロッド5を収容孔7内
に挿入するとコイルスプリング6が引き伸ばされるた
め、その戻り力によって大片1aおよび小片1bがプッ
シュロッド5を介して拡径されることになる。
More specifically, as shown in FIG. 3, four accommodation holes 7 are formed in the ring groove 4 of the piston 3 at equal intervals in the circumferential direction, and these accommodation holes 7 are formed. The push rod 5 and the coil spring 6 are housed therein. One end of the coil spring 6 is engaged with an engaging portion 8 formed at the tip end portion of the push rod 5, and the other end is engaged with an enlarged diameter portion 9 formed at the inlet portion of the accommodation hole 7. . According to this configuration, when the push rod 5 is inserted into the accommodation hole 7, the coil spring 6 is stretched, so that the returning force causes the large piece 1a and the small piece 1b to expand in diameter through the push rod 5.

【0019】プッシュロッド5には、上記大片1aおよ
び小片1bに形成された凹部10と係合し、これらの位
置を保持する保持部11が設けられている。プッシュロ
ッド5の保持部11が大片1aおよび小片1bの凹部1
0と係合することにより、大片1aおよび小片1bがバ
ラバラになってリング溝4内を移動することが防止され
る。すなわち、上記プッシュロッド5は、ピストンリン
グ1の大片1aおよび小片1bを拡径方向に付勢してシ
リンダライナ2に押し付けるプッシャとしての機能と、
大片1aおよび小片1bの位置を保持するリテーナとし
ての機能とを備えている。
The push rod 5 is provided with a holding portion 11 that engages with the recesses 10 formed in the large piece 1a and the small piece 1b and holds these positions. The holding portion 11 of the push rod 5 has the concave portion 1 of the large piece 1a and the small piece 1b.
By engaging with 0, the large piece 1a and the small piece 1b are prevented from moving apart and moving in the ring groove 4. That is, the push rod 5 has a function as a pusher that urges the large piece 1a and the small piece 1b of the piston ring 1 in the radial expansion direction and presses them against the cylinder liner 2.
It has a function as a retainer for holding the positions of the large piece 1a and the small piece 1b.

【0020】大片1aおよび小片1bからなるピストン
リング1は、図2(a) に示すようにピストン3のリング
溝4に装着され、前述したプッシュロッド5によってシ
リンダライナ2に押し付けられると共に位置保持され
る。リング溝4は、図中では1個しか示していないが、
実際にはピストン3の軸方向に多段に複数設けられてお
り、各溝4に同様にしてピストンリング1が装着され
る。かかるピストンリング1は、その厚さ1xがリング
溝4の溝幅4xより薄く形成され、装着代1yがリング
溝4の溝深さ4yより小さく形成されている。
A piston ring 1 consisting of a large piece 1a and a small piece 1b is mounted in a ring groove 4 of a piston 3 as shown in FIG. 2 (a), and is pressed against the cylinder liner 2 by the push rod 5 and held in position. It Although only one ring groove 4 is shown in the figure,
In reality, a plurality of pistons 3 are provided in the axial direction of the piston 3, and the piston rings 1 are similarly mounted in the respective grooves 4. In the piston ring 1, the thickness 1x is formed thinner than the groove width 4x of the ring groove 4, and the mounting margin 1y is formed smaller than the groove depth 4y of the ring groove 4.

【0021】この構成によれば、例えばピストン3が図
2(a) 中矢印12で示すように上昇すると、ピストン3
上方の圧縮室内のガスがリング1とリング溝4との間を
廻り込んでリング溝4の奥に侵入し、そのガス圧が大片
1aおよび小片1bの内周面1wに作用して、大片1a
および小片1bが径方向外方に移動され、ピストンリン
グ1が拡径される。この結果、ピストンリング1すなわ
ち大片1aおよび小片1bの外周面1zがシリンダライ
ナ2に押し付けられ、ピストン3とシリンダライナ2と
の間のガス漏れシールが達成される。
According to this structure, when the piston 3 rises as shown by an arrow 12 in FIG.
The gas in the upper compression chamber circulates between the ring 1 and the ring groove 4 and enters the inside of the ring groove 4, and the gas pressure acts on the inner peripheral surfaces 1w of the large piece 1a and the small piece 1b, and the large piece 1a.
And the small piece 1b is moved radially outward, and the piston ring 1 is expanded in diameter. As a result, the outer peripheral surfaces 1z of the piston ring 1, that is, the large piece 1a and the small piece 1b are pressed against the cylinder liner 2, and a gas leak seal between the piston 3 and the cylinder liner 2 is achieved.

【0022】かかるシールにより大片1aおよび小片1
bの外周面1zが図3に仮想線13で示すように摩耗し
ても、コイルスプリング6で付勢されたプッシュロッド
5がその摩耗に応じて大片1aおよび小片1bを拡径す
るため、大片1aおよび小片1bはシリンダライナ2に
対して常に適切な面圧が保たれる。よって、いつまでも
高い効率を維持することができる。また、大片1aおよ
び小片1bは、その接合部14が斜めに形成されている
ため、摩耗が進行しても接合部14にギャップが生じる
ことはない。
With such a seal, the large piece 1a and the small piece 1
Even if the outer peripheral surface 1z of b is worn as shown by an imaginary line 13 in FIG. 3, the push rod 5 urged by the coil spring 6 expands the large piece 1a and the small piece 1b in accordance with the wear, so that the large piece The surface pressure of 1a and the small piece 1b is always kept appropriate to the cylinder liner 2. Therefore, high efficiency can be maintained forever. In addition, since the joint portion 14 of the large piece 1a and the small piece 1b is formed obliquely, a gap does not occur in the joint portion 14 even if the wear progresses.

【0023】本実施形態の特徴とするところは、図1お
よび図2に示すように、ピストンリング1を構成する大
片1aの上下面15,16に、その外周面1zが一定量
摩耗したときに内周面1wに受けるガス圧を逃がすべ
く、内周面1wから径方向外方へ向かって所定長さLに
形成されたガス圧リリーフ溝17,18を設けた点にあ
る。このガス圧リリーフ溝17,18の溝長さLは、大
片1aが図4に仮想線19で示すように限界まで摩耗し
たときに、図2(b) に示すように内周面1wに作用する
ガス圧を下方に逃がすことのできる長さに設定されてい
る。
The feature of this embodiment is that, as shown in FIGS. 1 and 2, when the upper and lower surfaces 15 and 16 of the large piece 1a constituting the piston ring 1 are worn on the outer peripheral surface 1z by a certain amount. In order to release the gas pressure received on the inner peripheral surface 1w, gas pressure relief grooves 17 and 18 formed in a predetermined length L from the inner peripheral surface 1w outward in the radial direction are provided. The groove length L of the gas pressure relief grooves 17, 18 acts on the inner peripheral surface 1w as shown in FIG. 2 (b) when the large piece 1a is worn to the limit as shown by the imaginary line 19 in FIG. The gas pressure is set to a length that allows it to escape downward.

【0024】すなわち、大片1aが図4に仮想線19で
示す摩耗限界に至る以前は、図2(a) に示すように大片
1aの下面16とリング溝4の下面20とはガス圧リリ
ーフ溝18の延長部に位置するシール部21によってシ
ールされるが、摩耗限界の直前にまで摩耗したときに
は、図2(b) に示すようにガス圧リリーフ溝18がピス
トン3の側面21より径方向外方へ突き出て、内周面1
wに作用するガス圧が下方に逃がされるようになってい
るのである。
That is, before the large piece 1a reaches the wear limit shown by the imaginary line 19 in FIG. 4, the lower surface 16 of the large piece 1a and the lower surface 20 of the ring groove 4 are gas pressure relief grooves as shown in FIG. 2 (a). Although it is sealed by the seal portion 21 located at the extension of 18, the gas pressure relief groove 18 is radially outward from the side surface 21 of the piston 3 when worn just before the wear limit, as shown in FIG. 2 (b). To the inner surface 1
The gas pressure acting on w is released downward.

【0025】以上、大片1aの下面16に設けられたガ
ス圧リリーフ溝18について説明してきたが、大片1a
の上面15にも同様のガス圧リリーフ溝17が設けられ
ている。このガス圧リリーフ溝17は、ピストン3が下
降するときにピストン3下方の圧縮室からリング溝4内
に侵入したガス圧を、上方に逃がすために設けられる。
すなわち、本実施形態に係る空気圧縮機は、ピストン3
の上方と下方とに圧縮室を備えており、ピストン3上昇
時には上述の如く上方の圧縮室のガス圧で大片1aおよ
び小片1bを拡径させ、ピストン3下降時には下方の圧
縮室のガス圧で大片1aおよび小片1bを拡径させるよ
うになっているのである。
The gas pressure relief groove 18 provided on the lower surface 16 of the large piece 1a has been described above.
A similar gas pressure relief groove 17 is also provided on the upper surface 15 of the. The gas pressure relief groove 17 is provided to allow the gas pressure that has entered the ring groove 4 from the compression chamber below the piston 3 to escape upward when the piston 3 descends.
That is, the air compressor according to the present embodiment has the piston 3
The compression chambers are provided above and below, and when the piston 3 moves upward, the gas pressure of the upper compression chamber expands the large piece 1a and the small piece 1b as described above, and when the piston 3 descends, the gas pressure of the lower compression chamber increases. The large piece 1a and the small piece 1b are expanded in diameter.

【0026】従って、ピストン3の上方のみに圧縮室を
有するタイプの圧縮機においては、大片1aの上面15
のガス圧リリーフ溝17は不要であり、大片1aの下面
16のガス圧リリーフ溝18のみで十分である。下方か
ら上方へ流れるガス圧が存在しない以上、大片1aの上
面15にガス圧リリーフ溝17を設けても、ほとんど意
味がないからである。よって、例えば本発明をディーゼ
ル機関やガソリン機関に適用した場合には、ピストンリ
ング1の下面16のみにガス圧リリーフ溝18を設けれ
ばよい。
Therefore, in a compressor of the type having a compression chamber only above the piston 3, the upper surface 15 of the large piece 1a is
The gas pressure relief groove 17 is unnecessary, and only the gas pressure relief groove 18 on the lower surface 16 of the large piece 1a is sufficient. This is because it is almost meaningless to provide the gas pressure relief groove 17 on the upper surface 15 of the large piece 1a as long as there is no gas pressure flowing from below to above. Therefore, for example, when the present invention is applied to a diesel engine or a gasoline engine, the gas pressure relief groove 18 may be provided only on the lower surface 16 of the piston ring 1.

【0027】また、本実施形態においては、ガス圧リリ
ーフ溝17,18が大片1aの上下面15,16に対に
なるように形成されているが、これに限らず例えば周方
向にずらして上下面15,16に形成してもよい。ま
た、本実施形態のようにガス圧リリーフ溝17,18を
大片1aのみに設けるのではなく、さらに小片1bにも
設けてよいことは勿論である。また、ガス圧リリーフ溝
17,18の数は、本実施形態の数に限られず、それよ
り多くあるいは少なくしてもよい。
Further, in the present embodiment, the gas pressure relief grooves 17 and 18 are formed so as to be paired with the upper and lower surfaces 15 and 16 of the large piece 1a. It may be formed on the lower surfaces 15 and 16. Further, it goes without saying that the gas pressure relief grooves 17 and 18 may be provided not only on the large piece 1a as in the present embodiment but also on the small piece 1b. Further, the number of gas pressure relief grooves 17 and 18 is not limited to the number in this embodiment, and may be larger or smaller than that.

【0028】以上の構成からなる本実施形態の作用につ
いて述べる。
The operation of this embodiment having the above configuration will be described.

【0029】ピストン3のリング溝4に装着された大片
1aおよび小片1bは、図4に仮想線19で示す摩耗限
界に至る以前は、図2(a) に示すようにリング溝4内に
侵入したガス圧を内周面1wに受けることによって拡径
され、外周面1zがシリンダライナ2に押し付けられて
ガス漏れのシールを行う。
The large piece 1a and the small piece 1b mounted in the ring groove 4 of the piston 3 enter the ring groove 4 as shown in FIG. 2 (a) before reaching the wear limit shown by the imaginary line 19 in FIG. The inner peripheral surface 1w receives the above-mentioned gas pressure to expand the diameter, and the outer peripheral surface 1z is pressed against the cylinder liner 2 to seal gas leakage.

【0030】その後、大片1aおよび小片1bは、外周
面1zが摩耗するにしたがって内周面1wに作用するガ
ス圧に押されて図中左方へ移動される。そして、図4に
仮想線19で示す摩耗限界の直前まで摩耗すると、図2
(b) に示すようにガス圧リリーフ溝18がピストン3の
側面21より径方向外方へ突き出て、大片1aの内周面
1wに作用するガス圧が下方に逃がされる。
Thereafter, the large piece 1a and the small piece 1b are moved leftward in the drawing by being pushed by the gas pressure acting on the inner peripheral surface 1w as the outer peripheral surface 1z is worn. Then, when the wear reaches just before the wear limit shown by the phantom line 19 in FIG.
As shown in (b), the gas pressure relief groove 18 projects radially outward from the side surface 21 of the piston 3, and the gas pressure acting on the inner peripheral surface 1w of the large piece 1a is released downward.

【0031】すなわち、大片1aの下面16とリング溝
4の下面20との間は、大片1aが摩耗限界に至る以前
は図2(a) に示すようにガス圧リリーフ溝18の延長部
に位置するシール部21によってシールされるが、摩耗
限界の直前まで摩耗したときは図2(b) に示すようにガ
ス圧リリーフ溝18によって開放されるのである。
That is, between the lower surface 16 of the large piece 1a and the lower surface 20 of the ring groove 4, before the large piece 1a reaches the wear limit, as shown in FIG. 2 (a), the gas pressure relief groove 18 is extended. It is sealed by the sealing portion 21 which is opened, but when it is worn just before the wear limit, it is opened by the gas pressure relief groove 18 as shown in FIG. 2 (b).

【0032】従って、以降、大片1aは、その内周面1
wに作用するガス圧によりシリンダライナ2に押し付け
られることなくフリーとなり、それ以上の摩耗が防止さ
れる。よって、本実施形態によれば、従来のようにピス
トンリング1が際限なくすなわち切損するまで摩耗して
しまうことはなく、ピストンリング1の切損を確実に防
止できる。従って、圧縮機の信頼性が向上する。
Therefore, thereafter, the large piece 1a will have its inner peripheral surface 1
The gas pressure acting on w prevents the cylinder liner 2 from being pressed against the liner 2 and prevents further wear. Therefore, according to the present embodiment, unlike the conventional case, the piston ring 1 is not worn endlessly, that is, until it is cut, and the piston ring 1 can be reliably prevented from being cut. Therefore, the reliability of the compressor is improved.

【0033】また、このようにトップリング(ピストン
3上面に一番近いリング)がフリーとなっても、図示し
ない次段のセカンドリングによって圧縮が保持されるた
め、効率の低下はほとんど生じない。そして、同様にセ
カンドリングがフリーとなってもサードリングによって
圧縮が保持される。よって、圧縮機のトータルの寿命が
延び、定期メンテナンスの間隔を延ばすことができる。
Even if the top ring (the ring closest to the upper surface of the piston 3) becomes free in this way, the compression is retained by the second ring (not shown) at the next stage, so that the efficiency hardly decreases. Similarly, even if the second ring becomes free, the compression is retained by the third ring. Therefore, the total life of the compressor can be extended, and the intervals of regular maintenance can be extended.

【0034】なお、ガス圧リリーフ溝17,18が開放
されてピストンリング1がフリーになっても、当該リン
グ1は図3に示すコイルスプリング6およびプッシュロ
ッド5によって拡径されてシリンダライナ2に押し付け
られることになるが、この押付力は極めて弱いため、こ
れによってピストンリング1が摩耗することはほとんど
ない。
Even if the gas pressure relief grooves 17 and 18 are opened and the piston ring 1 becomes free, the diameter of the ring 1 is expanded by the coil spring 6 and the push rod 5 shown in FIG. Although it is pressed, the pressing force is extremely weak, and therefore the piston ring 1 is hardly worn by this.

【0035】本発明の別の実施の形態を図5(a)(b)(C)
に示す。
Another embodiment of the present invention is shown in FIGS. 5 (a) (b) (C).
Shown in

【0036】図示するように、これら別の実施形態は、
上記ガス圧リリーフ溝17,18の溝深さ17a,18
aが、ピストンリング1の径方向外方に向かって徐々に
浅くなるテーパ状に形成されている点を除き、前の実施
形態と同様の構成となっている。詳しくは、これらガス
圧リリーフ溝17,18の溝底面17b,18bは、図
5(a) のものは直線状に傾斜されており、図5(b) のも
のは凹曲線状に傾斜されており、図5(C) のものは凸曲
線状に傾斜されている。
As shown, these alternative embodiments include:
Groove depths 17a, 18 of the gas pressure relief grooves 17, 18
The configuration is similar to that of the previous embodiment, except that a is formed in a tapered shape that gradually becomes shallower toward the radially outer side of the piston ring 1. Specifically, the bottom surfaces 17b and 18b of these gas pressure relief grooves 17 and 18 are linearly inclined in FIG. 5 (a) and concavely curved in FIG. 5 (b). The one in FIG. 5 (C) is inclined in a convex curve.

【0037】かかる構成によれば、ピストンリング1
は、その外周面1zが摩耗するにしたがって内周面1w
に作用するガス圧により図中左方へ移動され、ついには
ガス圧リリーフ溝17,18が開放されて、内周面1w
に作用するガス圧が逃がされることになるが、最初はガ
ス圧リリーフ溝17,18の溝深さ17a,18aの浅
い部分が開放されるためガスの逃げ量は少なく、その後
摩耗が進行するにしたがって徐々にガスの逃げ量が多く
なる。
According to this structure, the piston ring 1
The inner peripheral surface 1w as the outer peripheral surface 1z wears.
Is moved to the left in the figure by the gas pressure acting on the inner wall surface, and finally the gas pressure relief grooves 17 and 18 are opened, and the inner peripheral surface 1w
The gas pressure that acts on the gas pressure relief groove is released, but initially the shallow portions of the gas pressure relief grooves 17 and 18 of the groove depths 17a and 18a are opened, so the amount of gas escape is small, and thereafter wear progresses. Therefore, the escape amount of gas gradually increases.

【0038】このようなピストンリング1によれば、リ
ング溝4内に侵入したガス圧は、摩耗が少ないときに
は、一部がリリーフ溝17,18の溝深さ17a,18
bの浅い部分から逃がされ、残りが内周面1wに作用し
てピストンリング1を拡径させる。そして、摩耗が多く
なると、その割合が逆転するようになる。このように、
ガス圧の一部を逃がし残りを拡径に用いることにより、
ピストン3とシリンダライナ2とのシール性が向上す
る。また、最終的には、ガス圧リリーフ溝17,18の
溝深さ17a,18aの深い部分が開放されるため、確
実にピストンリング1をフリーにすることができる。
According to such a piston ring 1, the gas pressure that has entered the ring groove 4 is partly the groove depth 17a, 18 of the relief groove 17, 18 when wear is small.
It escapes from the shallow portion of b, and the rest acts on the inner peripheral surface 1w to expand the diameter of the piston ring 1. Then, as the wear increases, the ratio becomes reversed. in this way,
By releasing part of the gas pressure and using the rest for diameter expansion,
The sealability between the piston 3 and the cylinder liner 2 is improved. Further, finally, since the deep portions of the groove depths 17a, 18a of the gas pressure relief grooves 17, 18 are opened, the piston ring 1 can be surely made free.

【0039】さらに別の実施の形態を図6に示す。Another embodiment is shown in FIG.

【0040】図示するように、この実施形態は、上記ガ
ス圧リリーフ溝17,18の溝幅17c,18cが、ピ
ストンリング1の径方向外方に向かって徐々に狭くなる
テーパ状に形成されている点を除き、最初の実施形態と
同様の構成となっている。
As shown in the figure, in this embodiment, the groove widths 17c and 18c of the gas pressure relief grooves 17 and 18 are formed in a taper shape which gradually narrows outward in the radial direction of the piston ring 1. The configuration is the same as that of the first embodiment except that.

【0041】この構成によれば、ガス圧リリーフ溝1
7,18の溝幅17c,18cをテーパ状に形成したの
で、この溝17,18を通ってリング内周面1wから逃
げるガス量は、リング外周面1zの摩耗が少ないときに
は少量であり、摩耗が進行するにしたがって多くなる。
従って、図5に示す実施形態と同様の作用効果を奏す
る。また、これら図5と図6の実施形態を組み合わせ
て、ガス圧リリーフ溝17,18の溝幅17c,18c
および溝深さ17a,18aを共にテーパ状に形成して
もよい。
According to this structure, the gas pressure relief groove 1
Since the groove widths 17c and 18c of 7 and 18 are formed in a tapered shape, the amount of gas that escapes from the ring inner peripheral surface 1w through these grooves 17 and 18 is small when the ring outer peripheral surface 1z is less worn. Will increase as the progresses.
Therefore, the same effect as that of the embodiment shown in FIG. 5 is obtained. Further, by combining the embodiments of FIGS. 5 and 6, the groove widths 17c and 18c of the gas pressure relief grooves 17 and 18 are combined.
The groove depths 17a and 18a may both be tapered.

【0042】なお、本発明に関連する先行技術として、
図9に示すものが知られている(特開平4-203370号公報
など)。この技術は、リング溝50を形成するピストン
51のランド部52にガス圧リリーフ穴53を形成し、
ピストンリング54が一定量摩耗したならばリング内周
面55に作用するガス圧を上記リリーフ穴53から逃が
すようにしたものである。
As the prior art related to the present invention,
A device shown in FIG. 9 is known (Japanese Patent Laid-Open No. 4-203370, etc.). This technique forms a gas pressure relief hole 53 in a land portion 52 of a piston 51 forming a ring groove 50,
When the piston ring 54 is worn by a certain amount, the gas pressure acting on the ring inner peripheral surface 55 is released from the relief hole 53.

【0043】しかし、この技術ではピストン51にリリ
ーフ穴53を設けているため、リリーフ時期を調整する
ことができない。これに対し、本発明によれば、消耗品
であるピストンリング1にリリーフ溝17,18を設け
ているため、長さの異なるリリーフ溝17,18を設け
たピストンリング1を予め複数種類用意しておけば、圧
縮機の定期的なメンテナンス時等にこれらを交換するこ
とによって、容易にリリーフ時期を変更できる。
However, in this technique, since the relief hole 53 is provided in the piston 51, the relief timing cannot be adjusted. On the other hand, according to the present invention, since the relief grooves 17, 18 are provided in the piston ring 1 which is a consumable item, a plurality of types of piston rings 1 provided with the relief grooves 17, 18 having different lengths are prepared in advance. If so, the relief time can be easily changed by exchanging them at the time of periodic maintenance of the compressor.

【0044】また、メンテナンス時にピストンリング
1,54の材質や硬度が変更されてその限界摩耗量が変
わった場合、先行技術ではピストン51側にリリーフ穴
53を設けているため全く対応できないのに対し、本発
明によればピストンリング1に設けられるリリーフ溝1
7,18の長さをその材質等に応じて変更することによ
り容易に対応できる。
Further, when the material and hardness of the piston rings 1 and 54 are changed at the time of maintenance and the critical wear amount is changed, the prior art cannot provide any measure because the relief hole 53 is provided on the piston 51 side. According to the invention, the relief groove 1 provided in the piston ring 1
It can be easily dealt with by changing the lengths of 7 and 18 according to the material thereof.

【0045】また、先行技術では、リリーフ穴53が開
放されると、ガス圧がダイレクトに次段のピストンリン
グ56に作用するため、次段のピストンリング56に悪
影響を及ぼす傾向がある。これに対して、本発明によれ
ば、図2(b) に示すようにリリーフ溝18が開放される
と、ガス圧はピストンリング1を周り込みつつこの溝1
8を通って次段側へ流れる。このため、ラビリンス効果
が発揮されて干渉された後、次段のピストンリングに作
用することとなり、悪影響は生じない。
Further, in the prior art, when the relief hole 53 is opened, the gas pressure directly acts on the piston ring 56 of the next stage, which tends to adversely affect the piston ring 56 of the next stage. On the other hand, according to the present invention, when the relief groove 18 is opened as shown in FIG. 2 (b), the gas pressure goes around the piston ring 1 and the groove 1
It flows through 8 to the next stage side. For this reason, after the labyrinth effect is exerted and interfered, the labyrinth effect is exerted on the piston ring of the next stage, and no adverse effect occurs.

【0046】また、先行技術では、ピストン51の凹凸
に入り組んだランド部52にリリーフ穴53を形成する
必要があるためその加工は極めて困難であるのに対し、
本発明ではピストンリング1の表面にリリーフ溝17,
18を形成すればよいので容易に加工できる。
Further, in the prior art, since it is necessary to form the relief hole 53 in the land portion 52 that is engaged in the unevenness of the piston 51, it is extremely difficult to process it.
In the present invention, the relief groove 17, on the surface of the piston ring 1,
Since it is sufficient to form 18, it can be easily processed.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るピスト
ンリング構造によれば、次のような効果を発揮できる。
As described above, according to the piston ring structure of the present invention, the following effects can be exhibited.

【0048】(1)ピストンリングの一定以上の摩耗を防
止でき、その切損を未然に防止することができる。
(1) It is possible to prevent the piston ring from being worn to a certain degree or more, and to prevent the cut from occurring.

【0049】(2)よって、寿命が長くなり、信頼性も向
上する。
(2) Therefore, the life is extended and the reliability is improved.

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

【図1】本発明の実施の形態を示すピストンリング構造
の斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of a piston ring structure showing an embodiment of the present invention.

【図2】上記ピストンリングの作用を示す図であり、
(a) は摩耗限界前、(b) 摩耗限界直前の様子を表す。
FIG. 2 is a diagram showing an operation of the piston ring,
(a) shows the state before the wear limit and (b) shows the state just before the wear limit.

【図3】上記ピストンリングが装着されたピストンの断
面図である。
FIG. 3 is a sectional view of a piston to which the piston ring is attached.

【図4】上記ピストンリングの摩耗限界を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a wear limit of the piston ring.

【図5】本発明の別の実施形態を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of the present invention.

【図6】さらに別の実施形態を示す図である。FIG. 6 is a view showing still another embodiment.

【図7】従来例に係るピストンリング構造を示す斜視図
である。
FIG. 7 is a perspective view showing a piston ring structure according to a conventional example.

【図8】上記ピストンリングがガス圧によってシリンダ
ライナに押し付けられる様子を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing how the piston ring is pressed against a cylinder liner by gas pressure.

【図9】関連技術を示すピストンの側断面図である。FIG. 9 is a side sectional view of a piston showing a related technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ピストンリング 1w 内周面 1z 外周面 2 シリンダライナ 3 ピストン 4 リング溝 15 ピストンリング上面 16 ピストンリング下面 17 ガス圧リリーフ溝 17a 溝深さ 17c 溝幅 18 ガス圧リリーフ溝 18a 溝深さ 18c 溝幅 L 所定長さ 1 piston ring 1w inner peripheral surface 1z outer peripheral surface 2 cylinder liner 3 piston 4 ring groove 15 piston ring upper surface 16 piston ring lower surface 17 gas pressure relief groove 17a groove depth 17c groove width 18 gas pressure relief groove 18a groove depth 18c groove width L predetermined length

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 根橋 康文 長野県上伊那群辰野町伊那富3934 石川島 汎用機械株式会社辰野工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yasufumi Nehashi 3934 Inatomi, Tatsuno-cho, Kamiina, Nagano Prefecture Ishikawajima General-purpose machinery Co., Ltd. Tatsuno Factory

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ピストンのリング溝に装着され、ガス圧
を内周面に受けて拡径し、外周面がシリンダライナに押
し付けられて摩耗するピストンリングに、当該リングの
外周面が一定量摩耗したときに内周面に受けるガス圧を
逃がすべく、リング内周面から径方向外方へ向かって所
定長さに形成されたガス圧リリーフ溝を設けたことを特
徴とするピストンリング構造。
1. A piston ring, which is mounted in a ring groove of a piston, receives gas pressure on its inner peripheral surface to expand its diameter, and whose outer peripheral surface is pressed against a cylinder liner and wears, and the outer peripheral surface of the ring wears by a certain amount. A piston ring structure characterized in that a gas pressure relief groove formed in a predetermined length from the inner peripheral surface of the ring outward in the radial direction is provided in order to release the gas pressure received on the inner peripheral surface when the above is performed.
【請求項2】 上記ガス圧リリーフ溝が、ピストンリン
グの上下面にそれぞれ形成された請求項1記載のピスト
ンリング構造。
2. The piston ring structure according to claim 1, wherein the gas pressure relief grooves are formed on the upper and lower surfaces of the piston ring, respectively.
【請求項3】 上記ガス圧リリーフ溝の溝深さが、ピス
トンリングの径方向外方に向かって徐々に浅くなるテー
パ状に形成された請求項1乃至2記載のピストンリング
構造。
3. The piston ring structure according to claim 1, wherein the groove depth of the gas pressure relief groove is formed in a taper shape that gradually becomes shallower outward in the radial direction of the piston ring.
【請求項4】 上記ガス圧リリーフ溝の溝幅が、ピスト
ンリングの径方向外方に向かって徐々に狭くなるテーパ
状に形成された請求項1乃至2記載のピストンリング構
造。
4. The piston ring structure according to claim 1, wherein a groove width of the gas pressure relief groove is formed in a taper shape that gradually narrows outward in a radial direction of the piston ring.
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