JPS6368755A - ピストンのリング溝及びこのリング溝を有するピストン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はピストンのリング溝及びこのリング溝を有す
るピストンに係り、特に加工工程の簡略化を図り製作を
容易に果し得るとともに、潤滑油消費量及びブローバイ
ガス発生量を低減し得るピストンのリング溝及びこのリ
ング溝を有するピストンに関する。

〔従来の技術〕

内燃機関のピストンは、シリンダ内に組込まれ混合気の
燃焼ガス圧力を直接受けて往復運動に変え、連接棒を介
してクランク軸を回転させている。

ピストンはヘッド部、リング部そしてスカート部を有し
、リング部の夫々リング溝にはピストンリングである圧
力リング及び油かきリングが装着されている。圧力リン
グは、主として燃焼室とクランク室との気密を保持しブ
ローバイの防止を果すとともにピストンの熱をシリンダ
側に伝導する機能を有している。また、油かきリングは
、主としてシリンダの内壁面に油膜を生成するとともに
余分な潤滑油をかき落して潤滑油量を調整し、しかもピ
ストンの熱をシリンダ側に伝導する機能を有している。

ピストンの構造としては、例えば特開昭５５−３７５０
５号公報に開示されている。この公報に記載のピストン
は、油かきリング溝とこの油かきリング導直上のピスト
ンリング溝間のランド部の外表面からピストンの内壁面
まで貫通する潤滑油の逃し孔を存し、機関低回転時にお
いてランド部とシリンダの内壁面間にガス圧が生じても
逃し孔から速やかに排出させて逆止弁効果を維持せしめ
るとともに、機関高回転時においてはランド部とシリン
ダの内壁面間に侵入した・潤滑油を逃し孔から速やかに
排出させて潤滑油消費量を低減している。

また、ピストンの構造としては、例えば、第７図に示す
如く、２本の第１、第２圧力リング７０．７２及びスリ
ーピース型の組合せ油かきリング７４を設け、また油か
きリング溝７６の深奥部７６ｂに連通ずるとともに内壁
面７８ｂに開口する逃し溝８０（「逃し孔」という場合
もある）を設ケたピストン７８がある。スリーピース型
０組合せ油かきリング７４は、潤滑油のかき落し性能が
良い等の要因で潤滑油消費量を効果的に低減している。

また、第８図に示す如く、油かきリング溝８２にワンピ
ース型のテーバ状油かきリング８４を設けたピストン８
６においては、ブローバイガス発生量を効果的に低減し
ている。このピストン８６には、前記第７図に示す油か
きリング溝７６よりも小なる開口面積の油かきリング溝
８２に第７図に示す逃し溝８０よりも小なる開口面積の
逃し溝８８が同様に形成されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、従来、ピストンの製作に際し、ピストンの外
壁面から圧力リングを装着するリング溝及び油かきリン
グを装着する油かきリング溝を形成し、またこの油かき
リング溝にはピストンの内壁面に開口する逃し溝を連通
して形成していた。

更に、上述公報に記載のものにおいては、ランド部の外
表面からピストンの内壁面に逃し孔を形成していた。こ
のため、逃し溝や逃し孔の加工において、油かきリング
溝を加工した後に逃し溝や逃し孔を加工する必要があり
、作業工程が増加するとともに、特に逃し溝の加工に際
しては制約を受けて加工作業が面倒になり、この結果製
作が困難になるという不都合があった。また、前述の如
く逃し溝の加工に際しては制約を受けるので、油かきリ
ング溝に対し径の大なる逃し溝を形成し得ず、このため
開口面積の大なる油かきリング溝と開口面積の小なる逃
し溝間には段差が生ずるとともに、潤滑油を積極的に戻
すことができる充分な逃し溝の開口通路面積を形成し得
ず、結果として潤滑油消費量が増加する不都合が生じた
。また、油かきリング溝と略同形状の逃し溝をピストン
の内壁面に開口して形成した場合には、油かきリング溝
の深奥部全体が内壁面に開口してしまうので、潤滑油消
費量を低減し得るが、ブローバイガス発生量が増加する
不都合を招いた。

〔発明の目的〕

そこでこの発明の目的は、上述の不都合を除去し、層下
部位のリング溝の下面部の一部及び深奥部の一部の切欠
によりピストンの内壁面に連通ずる逃し開口部を形成し
たことにより、従来の逃し溝の加工を不要として加工工
程の簡略化を図るとともに加工に際しては制約を受けな
いので、製作を容易に果し得て、また、潤滑油消費量及
びブローバイガス発生量を低減し得るピストンのリング
溝及びこのリング溝を有するピストンを実現するにある
。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成するためにこの発明は、ピストン外壁面
に設けた複数のリング溝の層下部位のリング溝に該リン
グ溝の下面部の一部及び深奥部の一部の切欠により前記
ピストン内壁面に連通ずる逃し開口部を形成したことを
特徴とする。

また、ピストン外壁面に設けた複数のリング溝の層下部
位のリング溝に該リング溝の下面部の一部及び深奥部の
一部の切欠により前記ピストン内壁面に連通ずる逃し開
口部を形成し、前記層下部位のリング溝には潤滑油を前
記逃し開口部から戻すとともに燃焼ガスの漏洩を阻止す
る油かき及びブローバイ防止ピストンリングを設け、前
記リング溝の残余のものには燃焼ガスの漏洩を阻止する
ピストンリングを設けたことを特徴とする。

〔作用〕

この発明の構成によれば、層下部位のリング溝の下面部
の一部及び深奥部の一部の切欠によりピストンの内壁面
に連通ずる逃し開口部を形成することにより、従来の逃
し溝の加工を不要とし加工工程の簡略化を図るとともに
加工に際しては制約を受けないので、製作を容易に果し
得る。また、逃し開口部が層下部位のリング溝の下面部
の一部及び深奥部の一部の切欠により形成されているの
で、かき落された潤滑油が下面部を円滑に流れて積極的
に戻り、また、油かきリング溝の深奥部の他部である上
部が閉塞されているので、潤滑油消費量及びブローバイ
ガス発生量が低減される。

〔実施例〕

以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的
に説明する。

第１．２図はこの発明の第１実施例を示すものである。

図において、２は内燃機関（図示せず）のシリンダ、４
はピストンである。ピストン４は、ヘッド部６、リング
部８そしてスカート部１０を有している。リング部８に
は、３本のリング溝、つまり上方から順次に第１リング
溝１２、第２リング溝１４そして油かきリング溝１６が
形成されている。即ち、ピストン４の外壁面４ａにおい
ては、第１リング溝１２がトップランド１８と第２ラン
ド２０間に形成され、第２リング溝１４が第２ランド２
０と第３ランド２２間に形成され、層下部位の油かきリ
ング溝１６が第３ランド２２とスカート部１０間に形成
されている。そして、第１リング′ａ１２には第１圧力
リング２４が装着され、第２リング溝１４には第２圧力
リング２６が装着され、油かきリング溝１６にはスリー
ピース型の組合せ油かきリング２８が装着される。っま
り、燃焼ガスの漏洩を防止する油かき及びブローバイピ
ストンリングである組合せ油かきリング２８を油かきリ
ング溝１６に設け、リング溝の残余の第１、第２リング
溝１２．１４には主に燃焼ガスの漏洩を阻止する第１、
第２圧力リング２４．２６を設けでいる。第１圧力リン
グ２４は、シリンダ２の内壁面２ａに接触する表面が平
坦に形成されたプレーン状ピストンリングであり、主に
燃焼ガスの漏洩を防止し、最も過酷な条件下で使用され
るため耐摩耗性部材で形成され、気密性及び熱伝導性に
優れている。第２圧力リング２６は、シリンダ２の内壁
面２ａに接触する表面に勾配を形成したテーパ状ピスト
ンリングであり、シリンダ２の内壁面２ａに線接触する
ので、馴染み易く、気密性及び油かき性に優れている。

組合せ油かきリング２８は、スリーピース型であり、潤
滑油の油かき性及びシール性に優れ、油かき及びブロー
バイ防止を果している。また、スカート部１０には、一
端がピストン４の外壁面４ａに開口するとともに他端が
ピストン４の内壁面、４　ｂに開口する潤滑油の油逃し
用孔３０が形成されている。

前記ピストン４のリング部８部位のピストン４の内壁面
４ｂには、油かきリング溝１６の下面部１６ａの一部及
び深奥部１６ｂの一部を連通ずるように凹所３２が鋳抜
き、あるいはエンドミルによるミーリング加工によって
形成される（第１図の２点鎖線で示す）。即ち、第２図
に示す如く、例えば、直径りのエンドミル（底フライス
）によってピストン４の内壁面４ｂをＡ−Ａ間において
切欠き、凹所３２を形成するものである。そして、ピス
トン４の外壁面４ａに対し直角に油かきリング溝１６を
ピストン４の中心方向に加工すると、油かきリング溝１
６の下面部１６ａの一部及び深奥部１６ｂの一部がピス
トン４の内壁面４ｂの凹所３２に開口し、この開口を逃
し開口部３４とする。従って、逃し開口部３４は、従来
の逃し溝としての機能を里すとともに、潤滑油を戻す開
口通路面積が従来のし　溝の開口通路面積に比し略４倍
となり、しかも油かきリング溝１６の加工のみによって
形成されるものである。また、油かきリング溝１６の深
奥部１６ｂの他部である上部が閉塞されているので、ブ
ローバイガスの侵入を極力阻止することができ、ブロー
バイガス発生量を抑制しつつ潤滑油消費量を低減するも
のである。

以下、この第１実施例の作用を説明する。

ピストン４の製作に際し、先ず第１、第２リング溝１２
．１４を形成するとともに、ピストン４の内壁面４ｂに
は油かきリング溝１６の下面部１６ａの一部及び深奥部
１６ｂの一部に連通ずるように凹所３２を形成し、次い
でピストン４の外壁面４ａから油かきリング溝１６をピ
ストン４の中心方向に加工すると、油かきリング溝１６
の下面部１６ａの一部及び深奥部１６ｂの一部が凹所３
４に連通し逃し開口部３４が形成される。

この結果、従来の逃し溝の加工を省略することができる
ので、加工工程の簡略化を図るとともに溝の加工に際し
ては制約を受けないので、ピストン４の製作を容易に果
し得る。また、逃し開口部３４が油かきリング溝１６の
下面部１６ａの一部及び深奥部１６ｂの一部により形成
されているので、潤滑油が戻る開口通路面積を大きくす
ることができるとともに、バッククリアランスＬが従来
のクリアランスｊ２（第７図に示す）に比し、大きくす
ることができる。即ち、かき落された潤滑油は、下面部
１６ａに沿って急速に流れ、逃し開口部３４から積極的
に戻される。また、°油かきリング溝１６の深奥部１６
ｂの上部が閉塞され、ブローバイガスの侵入が極力阻止
される。これにより、第５図の潤滑油消費量と負荷との
関係を示すグラフ図に示す如く、この第１実施例による
組合せ油かきリング２８を有する構成のピストン４を使
用した場合の潤滑油消費！（第５図のａ線で示す）は、
第７図における構成の従来のピストン７８を使用した場
合の潤滑油消費量（第５図のＸ線で示す）に比し、低減
される。また、第６図のブローバイガス発生量と機関回
転数との関係を示すグラフ図に示す如く、第１実施例に
よる構成のピストン４を使用した場合のブローバイガス
発生量（第６図のａ線で示す）は、上述のピストン７８
を使用した場合のブローバイガス発生量（第６図のＸ線
で示す）よりも、低減される。従って、ブローバイガス
発生量を抑制しつつ潤滑油消費量を低減させることがで
き、内燃機関に与える悪影響を効果的に防止し、内燃機
関の機能を良好に維持し得る。

第３図はこの発明の第２実施例を示すものである。以下
の実施例においては、上述の第１実施例と同一機能を果
す箇所には同一符号を付して説明する。

この第２実施例の特徴とするところは、以下の点にある
。即ち、ピストン４は、下面部４２ａの一部及び深奥部
４２ｂの一部の切欠により逃し開口部３４を形成した小
なる油かきリング溝４２にシリンダ２の内壁面２ａに接
触する表面に勾配を形成したワンピース型のテーパ状油
かきリング４４を装着し、残余の第１、第２圧力リング
溝１２．１４には上述第１実施例と同様の第１、第２圧
力リング２４．２６を装着して構成される。

テーパ状油かきリング４４は、シリンダ２の内壁面２ａ
に線接触してシール面圧が高く、〜１１染み易（、しか
も気密性が良く、ブローバイガス発生量を効果的に低減
するものである。

この第２実施例の構成によれば、ワンピース型のテーパ
状油かきリング４４を装着する小なる油リング溝４２に
も潤滑油が戻る開口通路面積を大きく形成することがで
きるとともに、潤滑油が下面部４２ａに沿って急速に流
れる。これにより、第５図に示す如く、この第２実施例
における構成のピストン４を使用した場合の潤滑油消費
量（第５図のｂ線で示す）は、第８図における構成の従
来のピストン８６を使用した場合の潤滑油消費量（第５
図のｙ線で示す）に比し、大幅に低減されることが明白
である。また、第６図に示す如く、この第２実施例によ
る構成のピストン４を使用した場合のブローバイガス発
生量（第６図のｂ線で示す）は、上述のピストン８６を
使用した場合のブローバイガス発生Ｎ（第６図のｙ線で
示す）に比し、低減される。更に、構成の複雑なスリー
ピース型の組合せ油かきリングを不要とし、構成の簡単
なワンピース型のテーパ状油かきリング４４を利用する
ことができるので、廉価とし得る。

第４図はこの発明の第３実施例を示すものである。

この第３実施例の特徴とするところは、以下の点にある
。即ち、ピストン４は、１本のリング溝５２と１本の油
かきリング溝５４とを有し、リング溝５２に圧力リング
５６を装着し、また油かきリング溝５４には酸油かきリ
ング溝５４の下面部５４ａの一部及び深奥部５４ｂの一
部の切欠、っまり凹所５８によりピストン４の内壁面４
ｂに連通ずる逃し開口部６０を形成し、前記油がきリン
グ溝５４にワンピース型のテーバ状油かきリング６２を
装着して構成される。つまり、この第３実施例による構
成のピストン４は、油かきリング溝５４の下面部５４ａ
の一部及び深奥部５４ｂの一部の切欠により逃し開口部
６０を形成したことにより、かき落された潤滑油が下面
部５４ａに沿って急速に流れて積極的に戻される性質を
利用することと、ワンピース型のテーパ状油かきリング
６２がブローバイガス発生量を大幅に低減するとともに
潤滑油のかき落し機能が良いことに鑑み、圧力リング５
６及びテーパ状油かきリング６２のみを設けた構成であ
る。

この第３実施例の構成によれば、ピストンリングとして
は圧力リング５６とテーバ状油かきリング６２との２本
だけなので、シリンダ２の内壁面２ａとピストンリング
との接触総面積を少な（する等の要因で、摩擦抵抗を減
少させ、燃費や機関出力の向上を図り得る。また、第５
図に示す如く、この第３実施例の構成によるピストン４
を使用した場合の潤滑油消費量（第５図のＣ線で示す）
は、第８図の構成における従来のピストン８６を使用し
た場合の潤滑油消費量（第５図のｙ線で示す）に比し、
大幅に低減される。また、第２リング溝の加工が省略さ
れるので、更に加工工程の簡略化を図り得るとともに、
第２圧力リングを不要として部品点数を低減し、廉価と
し得る。更に、リング部８の高さを低くし、もってピス
トン４全体の高さを低減してピストンの小型化を図り得
る。

なお、この発明は上述の実施例に限定されず種々応用改
変が可能であることは勿論である。

例えば、上述の実施例においては、下面部の一部及び深
奥部の一部を切欠すべく凹所を形成した後に油かきリン
グ溝を形成したが、先に油かきリング溝を形成し、次い
でこの油がきリング溝の下面部の一部及び深奥部の一部
を切欠すべく凹所を形成することも可能である。

〔発明の効果〕

以上詳細な説明から明らかなようにこの発明によれば、
層下部位のリング溝の下面部の一部及び深奥部の一部の
切欠によりピストンの内壁面に連通ずる逃し開口部を形
成したことにより、従来の逃し溝の加工を不要として加
工工程の簡略化を図るとともに加工に際しては制約を受
けないので、ピストンの製作を容易に果し得る。

また、逃し開口部がリング溝の下面部の一部及び深奥部
の一部の切欠によりピストンの内壁面に形成されている
ので、潤滑油の戻りを積極的に果すとともにブローバイ
ガスの侵入を極力阻止して潤滑油消費量及びブローバイ
ガス発生量を低減し得る。

更に、スリーピース型の組合せ油かきリングを有するピ
ストンを使用すれば、潤滑油消費量を効果的に低減しつ
つブローバイガス発生量をも低減し得る。

更にまた、ワンピース型のテーパ状油かきリングを有す
るピストンを使用すれば、ブローバイガス発生量を効果
的に低減しつつ潤滑油消費量をも低減し得る。

また、１本の圧力リングと１本の油かきリングとを有す
るピストンを使用すれば、摩擦抵抗を減少させて燃費や
機関出力の向上を図るとともに、リング部の高さを低く
してピストンの小型化を図り得る。

【図面の簡単な説明】

第１．２図はこの発明の第１実施例を示し、第１図はシ
リンダとピストンとの一部断面図、第２図はピストンの
水平方向の断面図である。 第３図はこの発明の第２実施例を示し、シリンダとピス
トンとの一部断面図である。 第４図はこの発明の第３実施例を示し、シリンダとピス
トンとの一部断面図である。 第５図は潤滑油消費量と負荷との関係を示すグラフ図で
ある。 第６図はブローバイガス発生量と機関回転数との関係を
示すグラフ図である。 第７図は従来の−のピストンとシリンダとを示す一部断
面図である。 第８図は従来の他のピストンとシリンダとを示す一部断
面図である。 図において、２はシリンダ、２ａはシリンダの内壁面、
４はピストン、４ａはピストンの外壁面、４ｂはピスト
ンの内壁面、６はヘッド部、８はリング部、１０はスカ
ート部、１２は第１リング溝、１４は第２リング溝、１
６は油かきリング溝、１６ａは油かきリング溝の下面部
、１６ｂは油かきリング溝の深奥部、２４は第１圧力リ
ング、２６は第２圧力リング、２８は組合せ油かきリン
グ、３２は凹所、そして３４は逃し開口部である。 （ｏ　　　ＣＤ　　　　　　。 一−ｉ 第３図 第５図 第６図 携関回転牧 第７図 第８図 手製にネ甫正書　（方式） ％式％ １、事件の表示 特願昭６１−２１０７０９号 ２、発明の名称 ピストンのリング溝及びこのリング溝を有するピストン ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　静岡県浜名郡可美村高塚３００番地名　称　
　（２０８）鈴木自動車工業株式会社代表者　鈴　木　
　修 ４、代　理　人　〒１０５　　Ｔｎ　　０３−４３８−
２２４１　　（代表）住　所　　東京都港区虎ノ門３丁
目４番１７号・６．補正の対象　　　　図面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ピストン外壁面に設けた複数のリング溝の最下部位
   のリング溝に該リング溝の下面部の一部及び深奥部の一
   部の切欠により前記ピストン内壁面に連通する逃し開口
   部を形成したことを特徴とするピストンのリング溝。 ２、ピストン外壁面に設けた複数のリング溝の層下部位
   のリング溝に該リング溝の下面部の一部及び深奥部の一
   部の切欠により前記ピストン内壁面に連通する逃し開口
   部を形成し、前記層下部位のリング溝には潤滑油を前記
   逃し開口部から戻すとともに燃焼ガスの漏洩を阻止する
   油かき及びブローバイ防止ピストンリングを設け、前記
   リング溝の残余のものには燃焼ガスの漏洩を阻止するピ
   ストンリングを設けたことを特徴とするリング溝を有す
   るピストン。 ３、前記ピストンは、３本のリング溝を有し、前記逃し
   開口部を形成した最下部位のリング溝に前記油かき及び
   ブローバイ防止ピストンリングであるスリーピース型の
   組合せ油かきリングを設け、前記リング溝の残余のもの
   には前記燃焼ガスの漏洩を阻止するピストンリングであ
   る圧力リングを夫々設けたピストンである特許請求の範
   囲第２項記載のリング溝を有するピストン。 ４、前記ピストンは、３本のリング溝を有し、前記逃し
   開口部を形成した最下部位のリング溝に前記油かき及び
   ブローバイ防止ピストンリングであるワンピース型のテ
   ーパ状油かきリングを設け、前記リング溝の残余のもの
   には前記燃焼ガスの漏洩を阻止するピストンリングであ
   る圧力リングを夫々設けたピストンである特許請求の範
   囲第２項記載のリング溝を有するピストン。 ５、前記ピストンは、２本のリング溝を有し、前記逃し
   開口部を形成した最下部位のリング溝に前記油かき及び
   ブローバイ防止ピストンリングであるワンピース型のテ
   ーパ状油かきリングを設け、前記残余の１本のリング溝
   には前記燃焼ガスの漏洩を阻止するピストンリングであ
   る圧力リングを設けたピストンである特許請求の範囲第
   ２項記載のリング溝を有するピストン。