JPH10331973A - 組合せピストンリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造が容易で折損の危険性が極めて低いトッ
プリングを備えた組合せピストンリングの提供。 【解決手段】 組合せピストンリングは、燃焼室に面す
る上面１１を備えたトップリング１０とトップリングの
下段に位置するセカンドリングとを少なくとも有する。
トップリングの下面１３にはガスリーク溝１４がトップ
リングの半径方向内端から外端に亘って形成されてい
る。またトップリングにはガスリークタイプの合口部１
２が形成されている。セカンドリングの合口部はガスタ
イトタイプの合口部である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は組合せピストンリングに
関し、特に大型船舶用の大径の組合せピストンリングに
関する。

【０００２】

【従来の技術】特表平７−５０４７３９号は、従来の組
合せピストンリングについて記載している。該公報記載
の組合せピストンリングは、燃焼ガスに直面する上面を
備えたトップリングとトップリングの下段に位置するセ
カンドリングとを少なくとも有する。トップリングとセ
カンドリングはピストン外周面にピストンの軸方向に離
間して装着されている。トップリングの合口部はガスタ
イトタイプであり、リングの軸方向及び半径方向のガス
の直線的な通過を阻止する構造である。トップリングの
外周面にはその上端から下端に延びる断面Ｖ字状のガス
リーク溝が形成されている。

【０００３】周知の様に、複数のピストンリングのうち
で燃焼室に直面するトップリングが最も過酷な作動条件
下にあるが、このガスリーク溝を形成したことにより、
積極的に燃焼ガスをセカンドリング方向に通過させて、
セカンドリングでもトップリングの役割を負担させると
共に、トップリングに作用する負荷を軽減させ、ひいて
は、トップリングの摩耗量を軽減させてその寿命を延ば
すことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のガスリーク溝付トップリングにあっても、そ
の外周面は、組合せピストンリングの中で最も過酷な摺
動条件下にあることに変わりはない。従って外周面が摩
耗しても所望のガスリーク溝の作用を果たすためには、
ガスリーク溝を深く形成せざるを得ない。すると、トッ
プリングの機械的強度が低下して、トップリングの折損
の問題が生じる。特に大型船舶などにおいては、航海中
のトップリングの折損はあってはならない。

【０００５】又、近年ではリング外周面の摩耗対策とし
て、種々の表面処理、例えばクロムメッキや溶射などが
施される傾向にあるが、ピストンリングの外周面にガス
リーク溝があると、表面処理が困難となるばかりか、溝
付近のメッキ層又は溶射層と母材との間で十分な密着強
度が得られない。更にガスリークタイプの合口は特殊形
状であるため、製造コストが嵩むので、一度トップリン
グが折損した場合に損害が大きい。

【０００６】そこで本発明は、製造が容易で折損の危険
性が極めて低いトップリングを備えた組合せピストンリ
ングを提供することを目的とする。

【０００７】

【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、燃焼ガスに直面する上面を備えたトップ
リングと該トップリングの下段に位置するセカンドリン
グとを少なくとも有し、該トップリング及び該セカンド
リングはそれぞれ合口部を有すると共に、ピストン外周
面にピストンの軸方向に離間して装着され、該トップリ
ングには該燃焼ガスの通過を許容するガスリーク溝が形
成された組合せピストンリングにおいて、該トップリン
グの該ガスリーク溝は該トップリングの下面に該トップ
リングの半径方向内端から外端に亘って形成され、該ト
ップリングの合口部はガスリークタイプの合口部であ
り、該セカンドリングの合口部はガスタイトタイプの合
口部である組合せピストンリングを提供している。ここ
で、該トップリングの該上面にも、該トップリングの半
径方向内端から外端に亘って形成されたガスリーク溝が
形成されているのが好ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態による
組合せピストンリングについて図１乃至図３に基づき説
明する。

【０００９】図１に示すように、シリンダライナ２内に
はピストン３が往復摺動可能に設けられ、シリンダライ
ナ２内においてピストン３の上端面３ａから上側が燃焼
室２ａをなす。ピストン３の外周面には、ピストン３の
軸方向に離間して複数のピストンリング溝３ｂ、３ｃ、
３ｄ、３ｅ、３ｆが形成され、最上端のピストンリング
溝３ｂには燃焼ガスに直面する上面１１（図２）を備え
たトップリング１０が装着され、ピストンリング溝３ｃ
にはセカンドリング２０が装着される。またその他のピ
ストンリング溝３ｄ、３ｅ、３ｆにもそれぞれピストン
リング３０、４０、５０が装着される。

【００１０】図２に示されるように、トップリング１０
の合口部１２は、いわゆるガスリークタイプの合口部で
あり、これはピストンリングの半径方向及び又は軸方向
において、ガスの直線的な通過を許容する形状をなす。
本実施の形態のガスリークタイプの合口部は、スケアー
タイプの合口部であり、ピストンリング１０の半径方向
に平行かつ軸方向に平行な２の平面１２ａ及び１２ｂか
ら成る形状であって、安価に形成できるものである。ま
た、トップリング１０の下面１３には、少なくとも１本
のガスリーク溝１４が形成される。ガスリーク溝１４
は、トップリング１０の半径方向内端から外端に亘って
形成される。必要に応じて、トップリング１０の外周面
１５にはメッキや溶射等の表面処理が施される。

【００１１】図３に示されるように、セカンドリング２
０の合口部２２はガスタイトタイプである。ここでガス
タイトタイプとは、リングの軸方向及び半径方向のガス
の直線的な通過を阻止する形状をなすものをいう。本実
施の形態では、一方の合口凸部２２ａのリング半径方向
の幅と、リング軸方向の幅がリング他の部位よりも狭く
形成され、一方の合口凸部２２ａをセカンドリングの内
周面側及び上面側で包み込むように他方の合口凹部２２
ｂには凹部が形成されている。なお、図３において、２
１はセカンドリングの上面、２５は外周面である。

【００１２】セカンドリング２０の平面図を図５に示
す。２２は図３と同様に、合口凸部２２ａ、合口凹部２
２ｂを有するガスタイトタイプの合口部となっている。

【００１３】以上の構成において、トップリング１０は
燃焼室２ａからの圧力によりリング溝３ｂの下端壁に密
着する。このとき、燃焼室内のガスはリング溝３ｂの上
端壁とトップリング１０の上面１１の間を通り、リング
溝底面とトップリング１０の内周面の間まで流入する。
この流動ガスは、トップリング１０の下面１３に形成さ
れたガスリーク溝１４を通過し、セカンドリング２０の
上面２１でシールされる。トップリング１０とセカンド
リング２０の間に達した流動ガスは、セカンドリング２
０のシール性の高さにより、セカンドリングより下面へ
は漏洩しない。

【００１４】ガスリーク溝１４により、トップリング１
０に作用する燃焼室２ａからのガス圧をわずかでも軽減
して、トップリングの外周面１５（摺動面）の摺動負荷
を軽減させ、即ちトップリング１０の負担をセカンドリ
ング２０にも分担させて、全体としてトップリングの摩
耗を低下させることによって長期の寿命を確保すること
ができる。またセカンドリング２０方向に漏れ出たガス
はセカンドリング２０がガスタイトタイプの合口形状で
あるため、セカンドリング２０において完全にシールさ
れる。またセカンドリング２０はトップリング１０と比
較して過酷な動作環境下にはないので、折損の問題がな
く、ガスタイトタイプの合口部２２を形成したことが極
めて有効に作用する。このことによりトップリングの寿
命が延び、特に船舶等の、エンジン部の故障が許されな
い環境において有効である。

【００１５】本発明の第２の実施の形態による組合せピ
ストンリングについて図４に基づき説明する。上述した
ようにガスリーク溝１４は燃焼室２ａのガスをセカンド
リング２０側に漏出させているが、トップリング１０と
セカンドリング２０との間の閉鎖環状空間に漏出したガ
スの圧力が高まると、トップリング１０の浮き上がりの
問題が生じる。トップリング１０が浮き上がると、その
上面１１がピストンリング溝３ｂの上壁に密着するた
め、燃焼室２ａ内のガスをガスリーク溝１４に導くこと
の妨げとなる。そこで第２の実施の形態による組合せピ
ストンリング１０’は、トップリングの上面１１’にも
その半径方向内端から外端に亘り第２のガスリーク溝１
４’を形成して、トップリング１０が浮き上がった場合
でも、第２のガスリーク溝１４’とガスリーク溝１４と
により燃焼室２ａのガスをセカンドリングに導き得るよ
うにすると共に、上記環状空間の密閉性を解除して、ト
ップリング１０の浮き上がりを防止している。

【００１６】本発明による組合せピストンリングは上述
した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載し
た範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、上述
した実施の形態による組合せピストンリングのトップリ
ングにおいては、ガスリークタイプの合口部としてスケ
アータイプの合口形状を採用したが、アングルタイプや
段付きタイプでもよい。ここでアングルタイプとは合口
部の対向面が２つの平面であり、その方向がリングの半
径方向に平行且つ軸方向に非平行であるものをいう。ま
た段付きタイプとは、それぞれの合口面がリングの軸方
向に平行な面と半径方向に平行な面とを有して段になっ
ているものをいう。

【００１７】

【発明の効果】請求項１記載の組合せピストンリングに
よれば、リング摩耗量が外周面より少ない下面側にガス
リーク溝を形成しているので、溝の深さを浅くすること
が出来る上に、作動環境的にも過酷な外周面に形成され
ないので強度的に有利になる。又外周面に亘るガスリー
ク溝が存在しないので、トップリングの外周摺動面の表
面処理が簡単に行え、メッキや溶射層の密着性が損なわ
れない。更に、最も折損の危険性の高いトップリングの
合口部の形状をガスリークタイプにすることにより、製
造が容易になり万が一折損したときに損害を小さくでき
る。加えてセカンドリングにてガスタイトタイプの合口
部を形成したリングを用いることにより、シール性を担
保することができる。

【００１８】請求項２記載の組合せピストンリングによ
れば、上記効果に加え、トップリングの浮き上がりが防
止され、ガスリーク溝本来の機能を達成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による組合せピスト
ンリングを装着したピストン及びシリンダライナ示す断
面図。

【図２】本発明の第１の実施の形態による組合せピスト
ンリングのトップリングの合口部付近を示す部分拡大斜
視図。

【図３】本発明の第１の実施の形態による組合せピスト
ンリングのセカンドリングの合口部付近を示す部分拡大
斜視図。

【図４】本発明の第１の実施の形態による組合せピスト
ンリングのセカンドリングを示す平面図。

【図５】本発明の第２の実施の形態による組合せピスト
ンリングのトップリングの合口部付近を示す部分拡大斜
視図。

【符号の説明】

１ 組合せピストンリング １０、１０’ トップリング １１、１１’ トップリングの上面 １２、２２ 合口部 １３ トップリングの下面 １４、１４’ ガスリーク溝 ２０ セカンドリング

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼ガスに直面する上面を備えたトップ
   リングと該トップリングの下段に位置するセカンドリン
   グとを少なくとも有し、該トップリング及び該セカンド
   リングはそれぞれ合口部を有すると共に、ピストン外周
   面にピストンの軸方向に離間して装着され、該トップリ
   ングには該燃焼ガスの通過を許容するガスリーク溝が形
   成された組合せピストンリングにおいて、 該トップリングの該ガスリーク溝は該トップリングの下
   面に該トップリングの半径方向内端から外端に亘って形
   成され、 該トップリングの合口部はガスリークタイプの合口部で
   あり、 該セカンドリングの合口部はガスタイトタイプの合口部
   であることを特徴とする組合せピストンリング。
2. 【請求項２】 該トップリングの該上面には該トップリ
   ングの半径方向内端から外端に亘って形成されたガスリ
   ーク溝がさらに形成されていることを特徴とする請求項
   １記載の組合せピストンリング。