JPS649462B2 - - Google Patents

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JPS649462B2
JPS649462B2 JP4771380A JP4771380A JPS649462B2 JP S649462 B2 JPS649462 B2 JP S649462B2 JP 4771380 A JP4771380 A JP 4771380A JP 4771380 A JP4771380 A JP 4771380A JP S649462 B2 JPS649462 B2 JP S649462B2
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JP
Japan
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piston ring
piston
internal combustion
combustion engine
oval
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JP4771380A
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English (en)
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JPS56146037A (en
Inventor
Shoichiro Iriko
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.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J9/00Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/18Other cylinders
    • F02F1/183Oval or square cylinders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F2001/006Cylinders; Cylinder heads  having a ring at the inside of a liner or cylinder for preventing the deposit of carbon oil particles, e.g. oil scrapers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関用ピストンリング、特にシ
リンダブロツクの横断面楕円形あるいは小判形の
シリンダ孔に摺動自在に嵌合される同形状のピス
トンの外周に形成したピストンリング溝に、該溝
の幅方向および深さ方向にそれぞれ遊隙を存して
嵌装させるべく楕円形あるいは小判形に形成さ
れ、ピストン上の燃焼室からピストン下のクラン
ク室への燃焼ガスの漏洩を防止するようにした形
式のピストンリングに関する。
かかる形式のピストンリングは、第6図a,b
に示すように断面矩形に形成されているが、この
ような断面形状のものでは次のような問題があ
る。即ち、上記ピストンリング13′では、第6
図aに示すように機関の爆発燃焼による燃焼ガス
圧が、垂直圧力p1及び水平圧力p2としてピストン
リング13′の上面21′および背面23′に作用
するが、この場合に、前記水平圧力p2は、ピスト
ンリング13をシリンダ孔内壁面へ圧接する力と
して作用するのに対して垂直圧力p1はピストンリ
ング溝11′の下面側コーナc1を支点としてピス
トンリング13を時計方向に捩じる捩り力t1とし
て作用し、その結果ピストンリング13の上面内
側側のコーナc2がピストンリング溝11の上面に
接触するに至り、これによりピストン3上面の燃
焼室10′とピストンリング13′背面との連通路
が極端に絞られてピストンリング13′の背面に
は前記水平圧力p2が殆ど作用しなくなり、ピスト
ンリング13′の、シリンダ孔2内壁面への圧接
力が減じ、そのシール性の向上が得られなくな
る。また特に、第3図に示すような小判形のピス
トンリングにあつては、その円弧状両端部15,
16に比べ直線状両側部17,18の捩れ剛性が
低いので、その両側部17,18が、前記捩り力
t1のために容易に且つ大きく捩じられてしまい、
そのためにその両側部17,18と両端部15,
16との境界部分に応力集中が生じてその境界部
分の疲労を早める傾向がある。尚、かかる傾向
は、第8図に示す楕円形のピストンリングでも現
われる。
本発明は、上記のような従来のピストンリング
がもつ問題点をすべて解決することができる内燃
機関用ピストンリングを提供することを目的と
し、その特徴は、シリンダブロツクの横断面楕円
形あるいは小判形のシリンダ孔に摺動自在に嵌合
される同形状のピストンの外周に形成したピスト
ンリング溝に、該溝の幅方向および深さ方向にそ
れぞれ遊隙を存して嵌装させるべく楕円形あるい
は小判形に形成され、ピストン上の燃焼室からピ
ストンの下クランク室への燃焼ガスの漏洩を防止
するようにした内燃機関用ピストンリングにおい
て、その外周面には、その摺動方向の中間部より
クランク室側の下面に向けて内方に傾斜する第1
傾斜面を、また前記中間部より燃焼室側の上面に
向けて内方に傾斜する第2傾斜面をそれぞれ形成
し、前記第1、第2傾斜面の交点を通る横断面
が、前記上、下面間の中央を通る中央横断面より
も上面側に位置することにある。
以下、図面により本発明の実施例について説明
すると、第1図おび第2図において、シリンダブ
ロツク1には横断面小判形のシリンダ孔2が形成
され、このシリンダ孔2内には同じく横断面小判
形のピストン3が摺動自在に嵌合されている。そ
の場合それらの摺動間隙は50μm±20μmとする
のが適当である。ピストン3には、その長手方向
にピストンピン4が横架され、のピストンピン4
には2本のコンロツド5の小端部が連結され、こ
れらのコンロツド5の大端部はクランク室7内の
クランクシヤフト6に連結される。
尚、5はクランクシヤフト6に連結される他の
コンロツドで、これらは前記シリンダブロツク1
とV字型に配置される、図示しない他のシリンダ
ブロツク1内のピストン3に連結される。
前記シリンダブロツク1の上部にガスケツトを
介してシリンダヘツド8が装着され、このシリン
ダヘツド8の下面に形成される燃焼室壁9とピス
トン3の上面とにより燃焼室10が形成される。
ピストン3の外周には、ピストンリング溝11
およびオイルリング溝12がそれぞれ形成され、
これら溝11,12には後述するピストンリング
13およびオイルリング14がそれぞれ嵌合され
ている。
次に本発明ピストンリング13の構造について
説明すると、第3図に示すように、ピストンリン
グ13は円弧状の長手方向両端部15,16とそ
れら両端部15,16に滑らかに接続する直線状
の両側部17,18とを有する小判形に形成さ
れ、長手方向一端部15において切断されて切断
切口19が形成されている。
また第4図に拡大して示すように、ピストンリ
ング13の外周面20には、その摺動方向の中間
部よりクランク室7側の下面22に向つて内側に
傾斜する第1傾斜面s1が形成され、また前記中間
部より燃焼室10側の上面21に向けて内側に傾
斜(前記第1傾斜面s1と逆向き)する第2傾斜面
s2が形成されている。そして前記第1傾斜面1
シリンダ孔2内壁面に対する傾斜角Θ1は3゜〜5゜、
また前記第2傾斜面s2の、上面21に対する傾斜
角Θ2は45゜±20゜が最適である。また第1、第2傾
斜面s1,s2の交点iを通る横断平面と、ピストン
リング13の上面21間の幅duは、ピストンリ
ング13の上、下面21,22間の全幅dの1/4
以内に設定することが好ましい。
さらに前記ピストンリング13をピストン3の
ピストンリング溝11に嵌装した際に、第4図に
示す如くピストンリング溝11の溝幅とピストン
リング13の上面21間に形成される溝幅方向の
遊隙d1が30μm〜70μmとなるようにピストンリ
ング溝11およびピストンリング13のデイメン
シヨンを設定し、またその際、ピストンリング1
3の背面23とピストンリング溝11底面との間
に溝の深さ方向の遊隙d2が形成されるようにし
て、機関の爆発燃焼行程時にピストンリング13
の上面21および背面23に燃焼ガス圧の垂直圧
力p1および水平圧力p2がそれぞれ作用するように
する。
而して本発明は第6図a,bに示した、前述の
従来のピストンリング13′のシール性の低下等
改善できるようにしたもので、以下第5図により
前述のように構成される本発明ピストンリング1
3の作用について説明すると、機関の爆発燃焼行
程以外の行程では、ピストンリング13は自己の
拡張力によつて前記第1、第2傾斜面s1,s2の交
点i、すなわち接触頂部がシリンダ孔2内壁面に
圧接された状態で、ピストン3はシリンダ孔2内
を上下に摺動する。機関の爆発燃焼時には、ピス
トンリング13の上面21および背面23には垂
直圧力p1および水平圧力p2がともに作用するが、
この場合第5図に示すように垂直圧力p1は前述の
ようにピストンリング13を時計方向の捩る捩り
力t1として作用するのに対して水平圧力p2は、ピ
ストンリング13を反時計方向に捩る捩り力t2
して作用し(第1、第2傾斜面s1,s2の交点iが
ピストンリング13の上、下面21,22の中央
より上にあることに依る)それらの捩り力t1,t2
は互いに略拮抗して打ち消し合い第5図に示す状
態を保つ。したがつてピストンリング13の背面
には、燃焼ガス圧の水平圧力p2が常時作用するこ
とにより、該圧力はピストンリング13を、その
自己拡張力とともにシリンダ孔2内壁面への圧接
力として作用し、機関の爆発燃焼時におけるピス
トンリング13のシリンダ孔2内壁面への圧接力
を高め、そのシール性を向上させることができ
る。
またピストンリング13の外周面に形成した、
前記第1、第2傾斜面s1,s2よりなる接触頂部
が、シリンダ孔2内壁面に接触するが、この接触
部における前記第1、第2傾斜面s1,s2のなす夾
角は鈍角となるので、その接触頂部の摩耗が軽減
される。
ところで前述のようなピストンリング13に対
する捩れ防止効果によれば、捩れ剛性の低い直線
状両側部17,18の捩れも有効に抑えられるの
で、その両側部17,18と、元々捩れ剛性の高
い円弧状両端部15,16との境界部分に応力集
中がなく、その境界部分の疲労防止に効果的であ
る。
尚、上記実施例では円弧状の長手方向両端部1
5,16とそれらに滑らかに接続する直線状の両
側部17,18を有する小判形のピストンリング
について説明したが、第8図に示すように長手方
向両端部15,16と滑らかに接続する両側部1
7′,18′が曲率の小さな円弧状である楕円形に
形成した場合にも同様である。
尚、第7図イに示すように前記第1、第2傾斜
面s1,s2の交点iすなわち前記接触頂部にアール
rを施してもよく、また第7図ロに示すように前
記第1、第2傾斜面s1,s2が滑らかに連続する曲
面に形成してもよく、これらの場合には接触頂部
の摩耗軽減効果が一層助長される。
以上のように本発明によれば、シリンダブロツ
クの横断面楕円形あるいは小判形のシリンダ孔に
摺動自在に嵌合される同形状のピストンの外周に
形成したピストンリング溝に、該溝の幅方向およ
び深さ方向にそれぞれ遊隙を存して嵌装させるべ
く楕円形あるいは小判形に形成され、ピストン上
の燃焼室からピストンの下クランク室への燃焼ガ
スの漏洩を防止するようにした内燃機関用ピスト
ンリングにおいて、その外周面には、その摺動方
向の中間部よりクランク室側の下面に向けて内方
に傾斜する第1傾斜面を、また前記中間部より燃
焼室側の上面に向けて内方に傾斜する第2傾斜面
をそれぞれ形成し、前記第1、第2傾斜面の交点
を通る横断面が、前記上、下面間の中央を通る中
央横断面よりも上面側に位置するので、機関の爆
発燃焼行程時にピストンリングの上面および背面
に燃焼ガスによる垂直圧力および水平圧力がそれ
ぞれ作用した状態においては、その水平圧力に基
づいてピストンリングに生ずる、前記交点回りの
モーメントを、その垂直圧力に基づいて同ピスト
ンリングに生じる捩りモーモメントに対し有効に
拮抗させることができて、同ピストンリングの捩
れを防止することができ、従つてピストンリング
の背面に作用する燃焼ガス圧を、シリンダ孔内壁
面への圧接力として有効に作用させることができ
て、シリンダ孔内壁面とピストンリング間からの
燃焼ガスの漏洩を可及的に低減することができ、
また機関の爆発燃焼行程以外の行程では、ピスト
ンリングのシリンダ孔内壁面への圧接力はその自
己の拡張力のみとなつてその摺動抵抗が増大する
危惧もない。その上、小判形あるいは楕円形ピス
トンリングの、曲率半径が比較的大きくて捩れ剛
性が低い両側部の捩れ防止にも有効であるから、
その両側部と、同ピストンリングの、曲率半径が
比較的小さくて捩れ剛性が高い両端部との境界部
分に応力集中が生じる惧れはなくなり、従つて、
その境界部分の疲労を防止して耐久性向上に寄与
し得る。しかも前記第2傾斜面の特設によつてピ
ストンリングの、シリンダ孔内壁面に対する接触
頂部を断面鈍角に形成することもできるので、そ
の接触頂部の摩耗軽減に寄与し得る。
尚、前記実施例のように第1、第2傾斜面の交
点にアールを施すか、或いは第1、第2傾斜面を
滑らかに連続する曲面に形成するようにすれば、
前記接触頂部の摩耗軽減に一層効果的である。
【図面の簡単な説明】
第1〜第5図は本発明の一実施例を示し、第1
図は本発明ピストンリングを装備した内燃機関の
縦断側面図、第2図は第1図−線断面図、第
3図はピストンリングの平面図、第4図は第3図
−線拡大断面図、第5図はピストンリングの
作用図、第6図a,bは従来のピストンリングの
作用図、第7図イ,ロは本発明のピストンリング
の他の実施例の縦断面図、第8図は本発明ピスト
ンリングのさらに他の実施例の平面図である。 d1,d2……遊隙、i……交点、s1,s2……第
1、第2傾斜面、r……アール、1……シリンダ
ブロツク、2……シリンダ孔、3……ピストン、
7……クランク室、10……燃焼室、11……ピ
ストンリング溝、13……ピストンリング。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 シリンダブロツク1の横断面楕円形あるいは
    小判形のシリンダ孔2に摺動自在に嵌合される同
    形状のピストン3の外周に形成したピストンリン
    グ溝11に、該溝11の幅方向および深さ方向に
    それぞれ遊隙d1,d2を存して嵌装させるべく楕円
    形あるいは小判形に形成され、ピストン3上の燃
    焼室10からピストン3下のクランク室7への燃
    焼ガスの漏洩を防止するようにした内燃機関用ピ
    ストンリングにおいて、その外周面には、その摺
    動方向の中間部よりクランク室7側の下面22に
    向けて内方に傾斜する第1傾斜面s1を、また前記
    中間部より燃焼室側の上面21に向けて内方に傾
    斜する第2傾斜面S2をそれぞれ形成し、前記第
    1、第2傾斜面s1,s2の交点iを通る横断面が、
    前記上、下面21,22間の中央を通る中央横断
    面よりも上面21側に位置するようにした、内燃
    機関用ピストンリング。 2 前記特許請求の範囲第1項記載の内燃機関用
    ピストンリングにおいて、前記第1、第2傾斜面
    s1,s2の交点iを通る横断面とその上面21間の
    幅を、その上、下面21,22間の全幅の1/4以
    内に設定してなる、内燃機関用ピストンリング。 3 前記特許請求の範囲第1項記載の内燃機関用
    ピストンリングにおいて、前記第1、第2傾斜面
    s1,s2の交点iにアールrを施してなる、内燃機
    関用ピストンリング。 4 前記特許請求の範囲第1項記載の内燃機関用
    ピストンリングにおいて、前記第2傾斜面s2の傾
    斜角は前記上面21に対して45゜±20゜である内燃
    機関用ピストンリング。
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