JPH10311763A - ピストンリングの張力測定装置及び張力測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度で安定的に且つ短時間でピストンリン
グの張力を測定することができるピストンリングの張力
測定装置及び張力測定方法を提供する。 【解決手段】 ピストンリングと薄厚スチール製帯鋼１
７との巻回部に衝撃及び振動を与え、薄厚スチール製帯
鋼１７にも振動を与える。そして、シリンダの内径に等
しい外径等を有するマスタゲージ３１を使用して、所望
の張力を得られる位置を求めておき、張力の測定に際し
てはこの位置までロードセル２１を移動させる。このた
め、ピストンリングと薄厚スチール製帯鋼１７との間の
摩擦力を極めて小さくすることができ、測定の度毎に合
口隙間を計測する必要もない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願の発明は、ピストンに装
着されて内燃機関等のシリンダに挿入されるピストンリ
ングの張力測定装置及び張力測定方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ピストンに装着されて内燃機関等のシリ
ンダに挿入されたピストンリングがシリンダの内周面に
所定の面圧を与えるためには、ピストンリングが所定の
張力を有している必要がある。このため、ピストンリン
グの張力を測定する必要があり、ピストンリングに薄厚
スチール製帯鋼等を巻回して引っ張り力を加え、シリン
ダ挿入状態の合口隙間になるまでピストンリングを縮径
させたときの引っ張り力をこのピストンリングの張力と
する測定が従来から行われている。

【０００３】ピストンリングの張力を測定する第１従来
例では、巻回部におけるピストンリング及び薄厚スチー
ル製帯鋼に衝撃や振動を与えてピストンリングと薄厚ス
チール製帯鋼との間の摩擦力を除去し、基準リングゲー
ジ内で予め求めておいた合口隙間になるまでピストンリ
ングを縮径させ、そのときの引っ張り力をロードセルや
ばねばかり等で測定していた。

【０００４】また、ピストンリングの張力を測定する第
２従来例（例えば、実公平２−６６７号公報）では、巻
回部におけるピストンリング及び薄厚スチール製帯鋼に
振動を与えてピストンリングと薄厚スチール製帯鋼との
間の摩擦力を除去し、薄厚スチール製帯鋼の長さを調整
可能にして、所定の合口隙間を得られる様に薄厚スチー
ル製帯鋼の長さを一度設定した後は所定の合口隙間を自
動的に得ていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の第１
及び第２従来例の何れにおいて、ピストンリングと薄厚
スチール製帯鋼との間の摩擦力を除去するために、巻回
部におけるピストンリング及び薄厚スチール製帯鋼にし
か振動等を与えていないので、摩擦力を十分には除去す
ることができない。このため、測定した張力のばらつき
が大きくて、高精度で安定的にピストンリングの張力を
測定することが困難であった。

【０００６】また、上述の第１及び第２従来例の何れに
おいて、少なくとも１回はピストンリングの合口隙間を
計測する必要があるが、実際の使用状態に近い合口隙間
を得ること自体が容易ではない上にその計測にも誤差を
生じ易く、しかも、計測に比較的長い時間を要する。こ
のため、高精度で安定的に且つ短時間でピストンリング
の張力を測定することが困難であった。

【０００７】従って、本願の発明は、高精度で安定的に
且つ短時間でピストンリングの張力を測定することがで
きるピストンリングの張力測定装置及び張力測定方法を
提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願の発明に係るピスト
ンリングの張力測定装置は、ピストンリングに巻回され
ている帯状体に引っ張り力を加えて、シリンダに挿入さ
れている状態の合口隙間になるまで前記ピストンリング
を縮径させたときの前記引っ張り力をこのピストンリン
グの張力とするピストンリングの張力測定装置におい
て、前記ピストンリングを拡縮径させる方向へ前記帯状
体の一端部側と他端部側とを相対的に移動させて前記引
っ張り力を加える駆動機構と、前記巻回部における前記
ピストンリング及び前記帯状体に振動を与える第１の振
動機構と、前記巻回部における前記ピストンリング及び
前記帯状体に衝撃を与える衝撃機構と、前記一端部側に
接続されていて前記引っ張り力を測定する測定機構と、
前記他端部側に接続されていて前記帯状体に振動を与え
る第２の振動機構とを具備することを特徴としている。

【０００９】この様に、本願の発明に係るピストンリン
グの張力測定装置では、衝撃機構で衝撃を与えることに
よって、ピストンリングに帯状体を巻回した当初の両者
間の大きな摩擦力を除去することができ、しかも、第１
及び第２の振動機構の両方で振動を与えることによって
ピストンリングと帯状体との間の小さな摩擦力を十分に
除去することができるので、ピストンリングと帯状体と
の間の摩擦力を極めて小さくすることができる。

【００１０】また、ピストンリングがシリンダに挿入さ
れているのと同じ状態になるまで帯状体の一端部側と他
端部側とを駆動機構で相対的に移動させて、それらの相
対的な位置を求めておけば、その次の測定からは、求め
ておいた位置まで帯状体の一端部側と他端部側とを駆動
機構で相対的に移動させるだけで、ピストンリングがシ
リンダに挿入されている状態の張力を測定機構で測定す
ることができるので、測定の度毎に合口隙間を計測する
必要がない。

【００１１】本願の発明に係るピストンリングの張力測
定方法は、前記シリンダの内径に等しい外径と前記ピス
トンリングの幅及び表面状態に夫々等しい幅及び表面状
態とを有する凸部を備えるマスタゲージを用意する工程
と、前記凸部に前記帯状体を巻回し、前記移動を行っ
て、前記引っ張り力が前記ピストンリングの有すべき前
記張力になる前記一端部側と前記他端部側との相対的な
位置を求める工程と、前記ピストンリングに前記帯状体
を巻回し、前記位置まで前記移動を行って、前記引っ張
り力を測定する工程とを具備することを特徴としてい
る。

【００１２】この様に、本願の発明に係るピストンリン
グの張力測定方法では、シリンダの内径に等しい外径と
ピストンリングの幅及び表面状態に夫々等しい幅及び表
面状態とを有する凸部を備えるマスタゲージを使用し
て、帯状体の一端部側と他端部側とを駆動機構が相対的
に移動させるべき位置を求めておき、ピストンリングの
張力の測定に際しては帯状体の一端部側と他端部側とを
相対的にこの位置まで移動させている。このため、実際
の使用状態に近い状態でピストンリングの張力を測定す
ることができ、しかも、合口隙間を計測する必要が全く
ない。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本願の発明の一実施形態
を、図１〜５を参照しながら説明する。図１〜３に示す
様に、本実施形態の張力測定装置では、基台１１上にマ
ウント１２によって振動板１３が支持されており、振動
板１３を振動させる振動発生器１４が基台１１内に設け
られている。

【００１４】振動板１３の切れ込み内には上下動板１５
が嵌合されており、上下動板１５を上下動させるカム１
６とこのカム１６を回転させるモータ（図示せず）とが
基台１１内に設けられている。なお、停止状態の上下動
板１５の上面は振動板１３の上面よりも僅かに下方に位
置している。

【００１５】基台１１上で且つ振動板１３の一方側に
は、薄厚スチール製帯鋼１７の一端部を固定して薄厚ス
チール製帯鋼１７の引っ張り力を測定するロードセル２
１が設けられている。振動板１３に対して接近または離
間する方向へロードセル２１を移動させるボールネジ２
２と、このボールネジ２２を回転させるモータ２３と
が、基台１１内に設けられている。

【００１６】ロードセル２１で測定した薄厚スチール製
帯鋼１７の引っ張り力とロードセル２１の位置とは、表
示部（図示せず）に数値表示される。基台１１上で且つ
振動板１３の他方側には、薄厚スチール製帯鋼１７の他
端部を保持する帯鋼保持具２４とこの帯鋼保持具２４に
振動を与えるカム２５とが設けられており、カム２５を
回転させるモータ２６が基台１１内に設けられている。

【００１７】以上の様な本実施形態の張力測定装置を使
用してピストンリングの張力を測定する際には、まず、
図４に示すマスタゲージ３１を用意する。このマスタゲ
ージ３１は、ピストンリングを装着したピストンが挿入
されるシリンダの内径に等しい外径とピストンリングの
幅及び表面状態に夫々等しい幅及び表面状態とを有する
凸部３２を備えている。

【００１８】マスタゲージ３１を振動板１３及び上下動
板１５上に載置し、このマスタゲージ３１の凸部３２に
薄厚スチール製帯鋼１７を巻回する。そして、カム１６
に連結されているモータを回転させカム１６を回転させ
て上下動板１５を上昇させることによって、マスタゲー
ジ３１及び薄厚スチール製帯鋼１７を持ち上る。

【００１９】その後、カム１６が更に回転すると、上下
動板１５が急激に下降し、マスタゲージ３１及び薄厚ス
チール製帯鋼１７が振動板１３に衝突して、マスタゲー
ジ３１及び薄厚スチール製帯鋼１７に衝撃が与えられ
る。この結果、マスタゲージ３１に薄厚スチール製帯鋼
１７を巻回した当初の両者間の大きな摩擦力が除去され
る。上下動板１５の上昇量はカム１６の形状を変更する
ことによって調整し、上下動の速度はモータの回転数を
変更することによって調整する。

【００２０】但し、上下動板１５でマスタゲージ３１及
び薄厚スチール製帯鋼１７を持ち上ると薄厚スチール製
帯鋼１７がねじれるので、マスタゲージ３１に薄厚スチ
ール製帯鋼１７を巻回した当初の両者間の大きな摩擦力
を除去する時にのみ上下動板１５を作動させて、ロード
セル２１による引っ張り力の測定時には上下動板１５を
作動させない。

【００２１】上下動板１５の作動と同時に振動発生器１
４で振動板１３を振動させ、この振動板１３上のマスタ
ゲージ３１及び薄厚スチール製帯鋼１７を振動させて、
マスタゲージ３１と薄厚スチール製帯鋼１７との間及び
振動板１３とマスタゲージ３１との間の小さな摩擦力を
も除去する。振動の周波数及び強度は振動発生器１４の
出力を変更することによって調整する。

【００２２】また、モータ２６を回転させカム２５を回
転させて帯鋼保持具２４を振動させ、薄厚スチール製帯
鋼１７を振動させて、マスタゲージ３１と薄厚スチール
製帯鋼１７との間の小さな摩擦力をも除去する。この時
の振幅はカム２５の形状を変更することによって調整
し、周波数はモータ２６の回転数を変更することによっ
て調整する。

【００２３】そして、振動発生器１４による振動とモー
タ２６の回転による振動とを与えつつ、ロードセル２１
による引っ張り力の測定値が所定の張力値、例えば張力
規定値の中心値になるまで、モータ２３及びボールネジ
２２でロードセル２１つまり薄厚スチール製帯鋼１７の
一端部を移動させて、その時に表示部に数値表示された
ロードセル２１の位置を求めておく。

【００２４】既述の様に、マスタゲージ３１の凸部３２
はピストンリングを装着したピストンが挿入されるシリ
ンダの内径に等しい外径を有しているので、ロードセル
２１による引っ張り力の測定値が所定の張力値になった
時のロードセル２１の位置では、ピストンリングの合口
隙間がシリンダ挿入状態になる。

【００２５】なお、振動発生器１４による振動とモータ
２６の回転による振動とを与えつつロードセル２１で引
っ張り力を測定しているので、測定に対する振動の影響
を除去するために、所定時間内の平均値を求め、更に数
回の測定データの平均値を測定値として表示部に数値表
示させている。

【００２６】次に、図５に示すリング保持具３３を用意
する。このリング保持具３３は外周面に溝３４を備えて
おり、張力を測定すべきピストンリング３５を溝３４に
装着する。そして、ピストンリング３５を装着させたリ
ング保持具３３を振動板１３及び上下動板１５上に載置
し、ピストンリング３５に薄厚スチール製帯鋼１７を巻
回する。

【００２７】その後、マスタゲージ３１に対する場合と
同様に、上下動板１５による衝撃で、ピストンリング３
５に薄厚スチール製帯鋼１７を巻回した当初の両者間の
大きな摩擦力を除去し、振動発生器１４による振動とモ
ータ２６の回転による振動とで、ピストンリング３５と
薄厚スチール製帯鋼１７との間、リング保持具３３とピ
ストンリング３５との間及びリング保持具３３と振動板
１３との間の小さな摩擦力をも除去する。

【００２８】なお、ピストンリング３５が３ピースオイ
ルリング等の様に形状の複雑なものである場合は、ピス
トンリング３５と薄厚スチール製帯鋼１７との間に摩擦
力が発生するのみならず、ピストンリング３５とリング
保持具３３の溝３４との間にも摩擦力が発生するが、何
れの摩擦力も上述の衝撃及び振動によって除去すること
ができる。

【００２９】その後、振動発生器１４による振動とモー
タ２６の回転による振動とを与えつつ、マスタゲージ３
１を使用して求めておいたロードセル２１の位置までこ
のロードセル２１を移動させて、薄厚スチール製帯鋼１
７に加えられている引っ張り力をロードセル２１で測定
する。この時、ピストンリング３５の合口隙間はシリン
ダ挿入状態の合口隙間になっている。

【００３０】以上の説明からも明らかな様に、本実施形
態では、ピストンリング３５の合口隙間を一切計測して
いないにも拘らず、シリンダ挿入状態の合口隙間になっ
ているピストンリング３５の張力を測定している。

【００３１】なお、以上の実施形態では薄厚スチール製
帯鋼１７に引っ張り力を加えるためにロードセル２１の
みを移動させているが、帯鋼保持具２４のみを移動させ
てこの帯鋼保持具２４の位置を求めておいてもよく、ロ
ードセル２１と帯鋼保持具２４との両方を移動させて両
者の相対的な位置を求めておいてもよい。

【００３２】

【発明の効果】本願の発明に係るピストンリングの張力
測定装置では、ピストンリングと帯状体との間の摩擦力
を極めて小さくすることができ、しかも、測定の度毎に
合口隙間を計測する必要がないので、高精度で安定的に
且つ短時間でピストンリングの張力を測定することがで
きる。

【００３３】本願の発明に係るピストンリングの張力測
定方法では、実際の使用状態に近い状態でピストンリン
グの張力を測定することができ、しかも、合口隙間を計
測する必要が全くないので、高精度で安定的に且つ短時
間でピストンリングの張力を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の発明の一実施形態における張力測定装置
の平面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う位置における側断面
図である。

【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う位置における側
断面図である。

【図４】一実施形態で使用するマスタゲージの要部の側
断面図である。

【図５】一実施形態で使用するリング保持具の要部の側
断面図である。

【符号の説明】

１３ 振動板（第１の振動機構） １４ 振動発生器（第１の振動機構） １５ 上下動板（衝撃機構） １６ カム（衝撃機構） １７ 薄厚スチール製帯鋼（帯状体） ２１ ロードセル（測定機構） ２２ ボールネジ（駆動機構） ２３ モータ（駆動機構） ２４ 帯鋼保持具（第２の振動機構） ２５ カム（第２の振動機構） ２６ モータ（第２の振動機構） ３１ マスタゲージ ３２ 凸部 ３５ ピストンリング

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストンリングに巻回されている帯状体
   に引っ張り力を加えて、シリンダに挿入されている状態
   の合口隙間になるまで前記ピストンリングを縮径させた
   ときの前記引っ張り力をこのピストンリングの張力とす
   るピストンリングの張力測定装置において、 前記ピストンリングを拡縮径させる方向へ前記帯状体の
   一端部側と他端部側とを相対的に移動させて前記引っ張
   り力を加える駆動機構と、 前記巻回部における前記ピストンリング及び前記帯状体
   に振動を与える第１の振動機構と、 前記巻回部における前記ピストンリング及び前記帯状体
   に衝撃を与える衝撃機構と、 前記一端部側に接続されていて前記引っ張り力を測定す
   る測定機構と、 前記他端部側に接続されていて前記帯状体に振動を与え
   る第２の振動機構とを具備することを特徴とするピスト
   ンリングの張力測定装置。
2. 【請求項２】 前記シリンダの内径に等しい外径と前記
   ピストンリングの幅及び表面状態に夫々等しい幅及び表
   面状態とを有する凸部を備えるマスタゲージを用意する
   工程と、 前記凸部に前記帯状体を巻回し、前記移動を行って、前
   記引っ張り力が前記ピストンリングの有すべき前記張力
   になる前記一端部側と前記他端部側との相対的な位置を
   求める工程と、 前記ピストンリングに前記帯状体を巻回し、前記位置ま
   で前記移動を行って、前記引っ張り力を測定する工程と
   を具備することを特徴とする請求項１記載のピストンリ
   ングの張力測定方法。