JP2000257714A - ピストンにおけるリング溝 - Google Patents
ピストンにおけるリング溝Info
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- JP2000257714A JP2000257714A JP11059588A JP5958899A JP2000257714A JP 2000257714 A JP2000257714 A JP 2000257714A JP 11059588 A JP11059588 A JP 11059588A JP 5958899 A JP5958899 A JP 5958899A JP 2000257714 A JP2000257714 A JP 2000257714A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ２本リング構成のままでオイル上がり量も増
加させずにブローバイガスを減少させる。 【解決手段】 略長方形の圧力リング３の挿入されるリ
ング溝の上面21に、内側から外側に向けて上向きの10’
ないし50’の勾配を設けることにより、燃焼室内のガス
圧をリング上面全面に回り込ませて圧力リング３をリン
グ溝下面22に押しつけてシール性を改善するとともに内
径寄りの隙間は小さいのでばたつきを防止できる。
加させずにブローバイガスを減少させる。 【解決手段】 略長方形の圧力リング３の挿入されるリ
ング溝の上面21に、内側から外側に向けて上向きの10’
ないし50’の勾配を設けることにより、燃焼室内のガス
圧をリング上面全面に回り込ませて圧力リング３をリン
グ溝下面22に押しつけてシール性を改善するとともに内
径寄りの隙間は小さいのでばたつきを防止できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、１本の圧力リング
と１本のオイルリング（以下両者を合わせてピストンリ
ングという）の２本のリングで構成される４サイクルエ
ンジンにおいて圧力リングの挿入されるリング溝に関す
る。なお以下本明細書においてピストンは縦向きで上側
を燃焼室として説明し、上面、上向きなどの用語もすべ
てこれに準ずるが単に説明の便宜のためであり、本発明
はこれに限定するものではない。
と１本のオイルリング（以下両者を合わせてピストンリ
ングという）の２本のリングで構成される４サイクルエ
ンジンにおいて圧力リングの挿入されるリング溝に関す
る。なお以下本明細書においてピストンは縦向きで上側
を燃焼室として説明し、上面、上向きなどの用語もすべ
てこれに準ずるが単に説明の便宜のためであり、本発明
はこれに限定するものではない。
【０００２】
【従来の技術】通常の内燃機関においてピストンに配置
されるピストンリングの形状を図４により説明する。図
４はシリンダとピストンの一部を示す部分断面図で、１
はシリンダ、２はピストン、３は圧力リング、４はオイ
ルリングで、以下の図はすべて上側が燃焼室である。内
燃機関において、燃焼室内の気密性を確保するため、ピ
ストン２の上端付近に圧力リング３が配置される。通
常、圧力リング３は略長方形断面の円形リングで、同じ
く長方形断面でやや寸法の大きいリング溝に挿入されて
リング自身の張力によりシリンダ１の内面に密着すると
ともに、圧縮、爆発工程等の燃焼室内が正圧の状態にお
いては圧力リング３の下面がリング溝の下面22に密着し
てブローバイガスの洩れを防止している。一方、排気、
吸入工程等の燃焼室内が負圧の状態においては圧力リン
グ３の上面がリング溝の上面21に密着してシリンダ１、
ピストン２間をシールすると同時に、下部のオイルリン
グ４よりも上方に上がってしまったエンジンオイル等の
潤滑油をかき落として燃焼室内への侵入（オイル上が
り）を防止している。
されるピストンリングの形状を図４により説明する。図
４はシリンダとピストンの一部を示す部分断面図で、１
はシリンダ、２はピストン、３は圧力リング、４はオイ
ルリングで、以下の図はすべて上側が燃焼室である。内
燃機関において、燃焼室内の気密性を確保するため、ピ
ストン２の上端付近に圧力リング３が配置される。通
常、圧力リング３は略長方形断面の円形リングで、同じ
く長方形断面でやや寸法の大きいリング溝に挿入されて
リング自身の張力によりシリンダ１の内面に密着すると
ともに、圧縮、爆発工程等の燃焼室内が正圧の状態にお
いては圧力リング３の下面がリング溝の下面22に密着し
てブローバイガスの洩れを防止している。一方、排気、
吸入工程等の燃焼室内が負圧の状態においては圧力リン
グ３の上面がリング溝の上面21に密着してシリンダ１、
ピストン２間をシールすると同時に、下部のオイルリン
グ４よりも上方に上がってしまったエンジンオイル等の
潤滑油をかき落として燃焼室内への侵入（オイル上が
り）を防止している。
【０００３】オイルリングはスペーサーエキスパンダと
呼ばれるスプリングで２枚のリング状のサイドレールを
シリンダ内面に押しつけ、壁面の潤滑油をかき落とす役
割を専門に行うピストンリングである。従来ピストンリ
ングは複数本の圧力リングと１本のオイルリングで構成
されるのが普通であったが、ピストンリングとシリンダ
との間の摩擦損失を低減すると同時にピストンを小型化
して高効率化と重量軽減を図るため、圧力リングを１本
のみとする２本リング構成のエンジンの採用が増加の趨
勢にある。ところが、圧力リングを１本とすれば効率化
や重量軽減は実現するものの、とくに無負荷高速運転時
においてブローバイガスが立ち上がってしまうという問
題点があった。すなわち図５のシリンダと圧力リング付
近を示す部分断面図に示すように、無負荷高速回転時の
圧縮工程には慣性力によって圧力リング３はリング溝下
面22から浮き上がるが、燃焼室内のガス圧はシリンダ１
とピストン２との隙間部分でしか圧力リング３に作用し
ないので、これをリング溝下面22に押し戻す力が不足し
て十分なシール性が得られない。また摩擦損失低減のた
め圧力リング３の張力を低くしようとするとブローバイ
ガスがさらに増加し、ブローバイガスが立ち上がる回転
数も低くなる傾向が認められる。燃焼室の気密性確保の
ためにはブローバイガスを減少させるとともに、燃焼室
へのオイル上がりも増加させてはならないことはいうま
でもない。
呼ばれるスプリングで２枚のリング状のサイドレールを
シリンダ内面に押しつけ、壁面の潤滑油をかき落とす役
割を専門に行うピストンリングである。従来ピストンリ
ングは複数本の圧力リングと１本のオイルリングで構成
されるのが普通であったが、ピストンリングとシリンダ
との間の摩擦損失を低減すると同時にピストンを小型化
して高効率化と重量軽減を図るため、圧力リングを１本
のみとする２本リング構成のエンジンの採用が増加の趨
勢にある。ところが、圧力リングを１本とすれば効率化
や重量軽減は実現するものの、とくに無負荷高速運転時
においてブローバイガスが立ち上がってしまうという問
題点があった。すなわち図５のシリンダと圧力リング付
近を示す部分断面図に示すように、無負荷高速回転時の
圧縮工程には慣性力によって圧力リング３はリング溝下
面22から浮き上がるが、燃焼室内のガス圧はシリンダ１
とピストン２との隙間部分でしか圧力リング３に作用し
ないので、これをリング溝下面22に押し戻す力が不足し
て十分なシール性が得られない。また摩擦損失低減のた
め圧力リング３の張力を低くしようとするとブローバイ
ガスがさらに増加し、ブローバイガスが立ち上がる回転
数も低くなる傾向が認められる。燃焼室の気密性確保の
ためにはブローバイガスを減少させるとともに、燃焼室
へのオイル上がりも増加させてはならないことはいうま
でもない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
条件を勘案し、２本リング構成のままで高効率化と重量
軽減を図りつつ、ブローバイガスを減少させ、かつオイ
ル上がり量も増加させないピストンにおけるリング溝を
実現することを目的とする。
条件を勘案し、２本リング構成のままで高効率化と重量
軽減を図りつつ、ブローバイガスを減少させ、かつオイ
ル上がり量も増加させないピストンにおけるリング溝を
実現することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、１本の圧力リ
ングと１本のオイルリングを配置してなる内燃機関のピ
ストンにおいて、略長方形断面の圧力リングの挿入され
るリング溝の上面に、内側から外側に向けて上向きの1
0’ないし50’の勾配を設けたことを特徴とするピスト
ンにおけるリング溝であり、あるいはまた略長方形断面
の圧力リングの挿入されるリング溝の上面に、内側から
外側に向けて上向きの10’ないし50’の勾配を設けると
ともに、リング溝の下面にも前記上面の勾配と等しいか
それ以下の勾配を設けたことを特徴とするピストンにお
けるリング溝である。
ングと１本のオイルリングを配置してなる内燃機関のピ
ストンにおいて、略長方形断面の圧力リングの挿入され
るリング溝の上面に、内側から外側に向けて上向きの1
0’ないし50’の勾配を設けたことを特徴とするピスト
ンにおけるリング溝であり、あるいはまた略長方形断面
の圧力リングの挿入されるリング溝の上面に、内側から
外側に向けて上向きの10’ないし50’の勾配を設けると
ともに、リング溝の下面にも前記上面の勾配と等しいか
それ以下の勾配を設けたことを特徴とするピストンにお
けるリング溝である。
【０００６】
【発明の実施の形態】軽負荷高速回転時の圧縮工程にお
いて、慣性力によって圧力リングはリング溝下面から浮
き上がるが、本発明においては燃焼室内のガス圧が圧力
リング上面全体に作用して迅速にこれをリング溝下面に
押し戻し密着させるので、シール性が改善される。
いて、慣性力によって圧力リングはリング溝下面から浮
き上がるが、本発明においては燃焼室内のガス圧が圧力
リング上面全体に作用して迅速にこれをリング溝下面に
押し戻し密着させるので、シール性が改善される。
【０００７】
【実施例】〔実施例１〕本発明の第一の実施例を図１に
より説明する。この図もシリンダと圧力リング付近を示
す部分断面図で、各符号はさきの図５と同じである。リ
ング溝の上面21には外側に向けて上向きの勾配θ1 が設
けられている。これにより、リング溝の外径寄りの部分
は隙間が大きく開くので、図１（ａ）に示すように慣性
力で圧力リング３が浮き上がった状態においても圧力リ
ング３の上面全面に燃焼室内のガスが回り込み、このガ
ス圧によって（ｂ）に示すように圧力リング３がリング
溝下面22に押しつけられてシール性が確保される。ま
た、リング溝の内径寄りの部分は隙間が小さく、圧力リ
ング３のばたつきがないので折損や異常摩耗を起こすこ
とがない。このような条件を満足する勾配θ1 の角度は
10’以上と考えられるが、リングツイスト等を考慮する
と勾配は小さい方がよいので、結局10' ないし50' の範
囲が望ましい。10’以下では効果が現れない。
より説明する。この図もシリンダと圧力リング付近を示
す部分断面図で、各符号はさきの図５と同じである。リ
ング溝の上面21には外側に向けて上向きの勾配θ1 が設
けられている。これにより、リング溝の外径寄りの部分
は隙間が大きく開くので、図１（ａ）に示すように慣性
力で圧力リング３が浮き上がった状態においても圧力リ
ング３の上面全面に燃焼室内のガスが回り込み、このガ
ス圧によって（ｂ）に示すように圧力リング３がリング
溝下面22に押しつけられてシール性が確保される。ま
た、リング溝の内径寄りの部分は隙間が小さく、圧力リ
ング３のばたつきがないので折損や異常摩耗を起こすこ
とがない。このような条件を満足する勾配θ1 の角度は
10’以上と考えられるが、リングツイスト等を考慮する
と勾配は小さい方がよいので、結局10' ないし50' の範
囲が望ましい。10’以下では効果が現れない。
【０００８】圧力リング３は一応従来どおりの略長方形
断面でよいが、かりに勾配を設けても上記のリング溝の
勾配以下とすれば、圧力リング３が慣性力により浮き上
がった状態においても図１（ａ）に示すように圧力リン
グ内径側でシールが確保できる。なお本発明とは別技術
として、リングの収縮の際のクリアランスを変化させて
固着防止を図るため圧力リングの上面とリング溝上面と
のいずれにも同じ勾配を設けるキーストンリングがある
が、この場合の勾配は通常 2°〜 3°であり、本発明に
おける勾配θ1 は、これよりもずっと小さい角度であ
る。 〔実施例２〕本発明の第二の実施例を図２により説明す
る。この図もシリンダと圧力リング付近を示す部分断面
図で、各符号もこれまでと同じである。リング溝の上面
21に外側に向けて上向きの勾配θ1 が設けられていると
ともに、リング溝の下面22にも外側に向けて上向きの勾
配θ2 を設けている。圧力リング３がガス圧によってリ
ング溝の下面22に押しつけられても、リング溝の下面22
にも勾配があり、ガスが圧力リング３の下側にも回り込
むためシール性は第一の実施例よりも若干悪くなるが、
圧力リング３上面におけるシール性は図１に示す第一の
実施例と同等である。下面の勾配θ2 は、リング性能に
問題を生じない角度でなければならないから、上面の勾
配θ1 と等しいかそれ以下であることが必要である。
断面でよいが、かりに勾配を設けても上記のリング溝の
勾配以下とすれば、圧力リング３が慣性力により浮き上
がった状態においても図１（ａ）に示すように圧力リン
グ内径側でシールが確保できる。なお本発明とは別技術
として、リングの収縮の際のクリアランスを変化させて
固着防止を図るため圧力リングの上面とリング溝上面と
のいずれにも同じ勾配を設けるキーストンリングがある
が、この場合の勾配は通常 2°〜 3°であり、本発明に
おける勾配θ1 は、これよりもずっと小さい角度であ
る。 〔実施例２〕本発明の第二の実施例を図２により説明す
る。この図もシリンダと圧力リング付近を示す部分断面
図で、各符号もこれまでと同じである。リング溝の上面
21に外側に向けて上向きの勾配θ1 が設けられていると
ともに、リング溝の下面22にも外側に向けて上向きの勾
配θ2 を設けている。圧力リング３がガス圧によってリ
ング溝の下面22に押しつけられても、リング溝の下面22
にも勾配があり、ガスが圧力リング３の下側にも回り込
むためシール性は第一の実施例よりも若干悪くなるが、
圧力リング３上面におけるシール性は図１に示す第一の
実施例と同等である。下面の勾配θ2 は、リング性能に
問題を生じない角度でなければならないから、上面の勾
配θ1 と等しいかそれ以下であることが必要である。
【０００９】図３は排気量2000ｃｃの４サイクルガソリ
ンエンジン（シリンダ径86ｍｍ、ストローク86ｍｍ）に
ついて、リング溝に勾配のない従来例、リング溝上面に
θ1＝30’の勾配を設けた実施例１のもの、リング溝上
下面にθ1 ＝θ2 ＝30’の勾配を設けた実施例２のもの
の３とおりのピストンを組み入れてエンジンの回転数と
ブローバイガスの量を測定した結果を示すグラフであ
る。従来のものでは3200回転からすでにブローバイガス
が立ち上がっているのに対し、実施例１のものでは3600
回転から立ち上がりが認められ、実施例２のものでは32
00回転付近から立ち上がっているもののいずれも従来の
ものに比較するとブローバイ量がはるかに少なく、4000
回転付近では実施例１と実施例２のいずれもほとんど差
がない。
ンエンジン（シリンダ径86ｍｍ、ストローク86ｍｍ）に
ついて、リング溝に勾配のない従来例、リング溝上面に
θ1＝30’の勾配を設けた実施例１のもの、リング溝上
下面にθ1 ＝θ2 ＝30’の勾配を設けた実施例２のもの
の３とおりのピストンを組み入れてエンジンの回転数と
ブローバイガスの量を測定した結果を示すグラフであ
る。従来のものでは3200回転からすでにブローバイガス
が立ち上がっているのに対し、実施例１のものでは3600
回転から立ち上がりが認められ、実施例２のものでは32
00回転付近から立ち上がっているもののいずれも従来の
ものに比較するとブローバイ量がはるかに少なく、4000
回転付近では実施例１と実施例２のいずれもほとんど差
がない。
【００１０】なおいずれの実施例においても、オイルリ
ングについては従来のものと同様であり、オイルのかき
落とし性能については従来のものととくに相違は認めら
れなかった。
ングについては従来のものと同様であり、オイルのかき
落とし性能については従来のものととくに相違は認めら
れなかった。
【００１１】
【発明の効果】本発明によれば、２本リング構成のまま
でブローバイガスを減少させ、オイル上がり量も増加し
ない４サイクルエンジンが実現するという、すぐれた効
果を奏する。
でブローバイガスを減少させ、オイル上がり量も増加し
ない４サイクルエンジンが実現するという、すぐれた効
果を奏する。
【図１】本発明の第一の実施例を示すシリンダと圧力リ
ング付近の部分断面図である。
ング付近の部分断面図である。
【図２】本発明の第二の実施例を示すシリンダと圧力リ
ング付近の部分断面図である。
ング付近の部分断面図である。
【図３】本発明の第一、第二の実施例および従来例にお
けるブローバイガスの立ち上がり量とエンジンの回転数
との関係を示すグラフである。
けるブローバイガスの立ち上がり量とエンジンの回転数
との関係を示すグラフである。
【図４】従来の技術を示すシリンダとピストンの一部を
示す部分断面図である。
示す部分断面図である。
【図５】従来の技術を示すシリンダと圧力リング付近の
部分断面図である。
部分断面図である。
１ シリンダ ２ ピストン ３ 圧力リング ４ オイルリング 21 （リング溝の）上面 22 （リング溝の）下面
Claims (2)
- 【請求項１】 １本の圧力リング（３）と１本のオイル
リング（４）を配置してなる内燃機関のピストンにおけ
るピストンリングとリング溝の組み合わせ構造であっ
て、略長方形断面の圧力リングの挿入されるリング溝の
上面（21）に、内側から外側に向けて上向きの10’ない
し50’の勾配を設けたことを特徴とするピストンにおけ
るリング溝。 - 【請求項２】 １本の圧力リング（３）と１本のオイル
リング（４）を配置してなる内燃機関のピストンにおけ
るピストンリングとリング溝の組み合わせ構造であっ
て、略長方形断面の圧力リングの挿入されるリング溝の
上面（21）に、内側から外側に向けて上向きの10’ない
し50’の勾配を設けるとともに、リング溝の下面（22）
にも前記上面の勾配と等しいかそれ以下の勾配を設けた
ことを特徴とするピストンにおけるリング溝。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11059588A JP2000257714A (ja) | 1999-03-08 | 1999-03-08 | ピストンにおけるリング溝 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11059588A JP2000257714A (ja) | 1999-03-08 | 1999-03-08 | ピストンにおけるリング溝 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000257714A true JP2000257714A (ja) | 2000-09-19 |
Family
ID=13117553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11059588A Pending JP2000257714A (ja) | 1999-03-08 | 1999-03-08 | ピストンにおけるリング溝 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000257714A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110234912A (zh) * | 2016-12-21 | 2019-09-13 | 马勒国际有限公司 | 活塞 |
| US10914380B2 (en) | 2017-03-30 | 2021-02-09 | Kabushiki Kaisha Riken | Piston and piston ring for internal combustion engine |
-
1999
- 1999-03-08 JP JP11059588A patent/JP2000257714A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110234912A (zh) * | 2016-12-21 | 2019-09-13 | 马勒国际有限公司 | 活塞 |
| CN110234912B (zh) * | 2016-12-21 | 2022-02-22 | 马勒国际有限公司 | 活塞 |
| US10914380B2 (en) | 2017-03-30 | 2021-02-09 | Kabushiki Kaisha Riken | Piston and piston ring for internal combustion engine |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060411 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060414 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060605 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060725 |