JP2017003052A

JP2017003052A - ピストンリング

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Publication number: JP2017003052A
Application number: JP2015119257A
Authority: JP
Inventors: 大志清水; Hiroshi Shimizu
Original assignee: Riken Corp
Current assignee: Riken Corp
Priority date: 2015-06-12
Filing date: 2015-06-12
Publication date: 2017-01-05
Anticipated expiration: 2035-06-12
Also published as: JP6579813B2

Abstract

【課題】合口部の加工容易性とシール性とを良好に確保できるピストンリングを提供する。【解決手段】ピストンリング１の合口部３において、本体部２の側面２ａ側には、一方の合口端部１１から他方の合口端部１２に向かって突出する第１の突出部１３と、他方の合口端部１２において第１の突出部１３を受ける第１の受け部１４とが設けられる。本体部２の側面２ｂ側には、他方の合口端部１２から一方の合口端部１１に向かって突出する第２の突出部１５と、一方の合口端部１１において第２の突出部１５を受ける第２の受け部１６とが設けられる。第２の突出部１５の先端面１５ａは、凸状及び凹状の一方をなす湾曲面となっており、第２の受け部１６の先端面１６ａは、凸状及び凹状の他方をなすと共に、第２の突出部１５の先端面１５ａの湾曲形状に対応する湾曲面となっている。【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関に用いられるピストンリングに関する。

自動車の内燃機関等に用いられるピストンリングは、例えばピストン外周面のリング溝に設けられ、ピストンリングの外周面がボア内周面に摺接し、かつピストンリングの一側面がリング溝の側面に当接することで燃焼室側からクランク室側へのブローバイガスの防止機能を有している。かかるピストンリングは、リング溝への装着の都合上、合口部を有する割りリング形状をなしているため、合口部におけるブローバイガスを抑制することが課題となっている。

このような課題に対し、例えば特許文献１に記載のピストンリングでは、合成樹脂製のピストンリングにステップ状の合口部を形成したものが開示されている。このピストンリングでは、幅方向及び厚さ方向のそれぞれにおいて一方の合口端部に凸部が、他方の合口端部に凹部が設けられている。この構成においては、凸部及び凹部の合せ面同士が閉鎖されることで、凸部及び凹部の合せ面同士の間を介してピストンリングの幅方向及び厚さ方向に漏れる流体の遮断を図り、ブローバイガスのシール性を向上している。

実開平４−４１１５３号公報

上記特許文献１のような合口構造では、例えば厚さ方向において矩形の凹部及び凸部を形成しているため、複数の角部あるいは隅部が存在している。このため、合口構造の形成には高い加工精度が要求され、加工コストが上昇してしまう問題があった。ピストンリングの性能上、良好なシール性も必要となっており、合口部の加工容易性とシール性とを良好に確保できる技術が求められている。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、合口部の加工容易性とシール性とを良好に確保できるピストンリングを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るピストンリングは、互いに対向する内周面及び外周面を有する環状の本体部と、本体部に形成された合口部とを備えたピストンリングであって、合口部において、本体部の一側面側には、一方の合口端部から他方の合口端部に向かって突出する第１の突出部と、他方の合口端部において第１の突出部を受ける第１の受け部とが設けられ、本体部の他側面側には、他方の合口端部から一方の合口端部に向かって突出する第２の突出部と、一方の合口端部において第２の突出部を受ける第２の受け部とが設けられ、第２の突出部の先端面は、凸状及び凹状の一方をなす湾曲面となっており、第２の受け部の先端面は、凸状及び凹状の他方をなすと共に、第２の突出部の先端面の湾曲形状に対応する湾曲面となっている。

このピストンリングでは、本体部の一側面側に位置する第２の突出部及び第２の受け部において、第２の突出部の先端面は、凸状及び凹状の一方をなす湾曲面となっており、第２の受け部の先端面は、凸状及び凹状の他方をなすと共に、第２の突出部の先端面の湾曲形状に対応する湾曲面となっている。これにより、第２の突出部及び第２の受け部に矩形の凸部及び凹部が設けられる場合と比較して、第２の突出部及び第２の受け部の先端面には角部、隅部が存在しなくなるので、合口部の加工容易性を確保できる。また、第２の突出部と第２の受け部との間に形成される厚さ方向のガス流路を長くできると共に、当該ガス流路が延在する方向をピストンリングの径方向から変化させることができる。これにより、該ガス流路での圧力損失が大きくなり、ピストンリングの厚さ方向へのガスの抜けを低減できる。さらには、このピストンリングでは、本体部の一側面側で第１の突出部及び第１の受け部が対向する位置と、本体部の他側面側で第２の突出部及び第２の受け部が対向する位置とが互いにずれることでクランクが形成されている。これにより、ピストンリングの使用時に、第１の突出部と第２の突出部とが本体部の幅方向に合わさりクランクが閉鎖することで、ピストンリングの幅方向に抜けるガスを遮断できる。したがって、上記ピストンリングによれば、合口部の加工容易性とシール性とを良好に確保できる。

また、第２の突出部の先端面は、内周面側を向く凹状の湾曲面となっており、第２の受け部の先端面は、外周面側を向く凸状の湾曲面となっていることが好ましい。ピストンの外周面にピストンリングを装着したときに、合口部の厚さ方向に流れるガスは、ピストンリングの径方向に沿って内周面側から外周面側に流れる。このとき、第２の突出部及び第２の受け部の先端面が上述した湾曲面となっているので、第２の突出部と第２の受け部との間に形成される厚さ方向のガス流路は、外周面側に向かうにしたがってピストンリングの径方向から周方向へと徐々に変化する。このように内周面側では、元々のガス流路の向きと、先端面間に形成されるガス流路の向きとが一致するため、ガスの滞留が抑制される。したがって、ガスの滞留の抑制により合口端部にヒートスポットが発生しにくくなり、合口部の摩耗及び破損が抑制される。

また、第２の突出部の先端面は、外周面側を向く凸状の湾曲面となっており、第２の受け部の先端面は、内周面側を向く凹状の湾曲面となっていることが好ましい。ピストンの外周面にピストンリングを装着したときに、合口部の厚さ方向に流れるガスは、ピストンリングの径方向に沿って内周面側から外周面側に流れる。このとき、第２の突出部及び第２の受け部の先端面が上述した湾曲面となっているので、第２の突出部と第２の受け部との間に形成される厚さ方向のガス流路は、外周面側に向かうにしたがってピストンリングの径方向から周方向へと徐々に変化する。このように内周面側では、元々のガス流路の向きと、先端面間に形成されるガス流路の向きとが一致するため、ガスの滞留が抑制される。したがって、ガスの滞留の抑制により合口端部にヒートスポットが発生しにくくなり、合口部の摩耗及び破損が抑制される。

また、第２の突出部の先端面は、外周面側を向く凹状の湾曲面となっており、第２の受け部の先端面は、内周面側を向く凸状の湾曲面となっていることが好ましい。この場合、一側面側から見て、第２の突出部及び第２の受け部のうち、より先鋭な形状を有する方が、内周面側に位置する。これにより、ピストンの外周面にピストンリングを装着したときに、合口部の摩耗及び破損が抑制される。加えて、合口部の厚さ方向に流れるガスは、ピストンリングの径方向に沿って内周面側から外周面側に向かう方向に流れる。このとき、第２の突出部及び第２の受け部の先端面が上述した湾曲面となっているので、第２の突出部と第２の受け部との間に形成される厚さ方向のガス流路は、外周面側に向かうにしたがってピストンリングの周方向から径方向へと徐々に変化する。このように内周面側では、元々のガス流路の向きと、先端面間に形成されるガス流路の向きとが大きくずれるため、ガスが他側面側の合口部に入りにくくなる。したがって、先端面間に形成されるガス流路を介したガスの抜けを一層確実に抑制できる。

また、第２の突出部の先端面は、内周面側を向く凸状の湾曲面となっており、第２の受け部の先端面は、外周面側を向く凹状の湾曲面となっていることが好ましい。この場合、一側面側から見て、第２の突出部及び第２の受け部のうち、より先鋭な形状を有する方が、内周面側に位置する。これにより、ピストンの外周面にピストンリングを装着したときに、合口部の摩耗及び破損が抑制される。加えて、合口部の厚さ方向に流れるガスは、ピストンリングの径方向に沿って内周面側から外周面側に向かう方向に流れる。このとき、第２の突出部及び第２の受け部の先端面が上述した湾曲面となっているので、第２の突出部と第２の受け部との間に形成される厚さ方向のガス流路は、外周面側に向かうにしたがってピストンリングの周方向から径方向へと徐々に変化する。このように内周面側では、元々のガス流路の向きと、先端面間に形成されるガス流路の向きとが大きくずれるため、ガスが他側面側の合口部に入りにくくなる。したがって、先端面間に形成されるガス流路を介したガスの抜けを一層確実に抑制できる。

また、第２の突出部の先端面、及び第２の受け部の先端面は、一方の合口端部と他方の合口端部とを正対させたときに、一側面側から見た第２の突出部と第２の受け部との隙間が内周面側から外周面側に向かって狭くなるように湾曲していることが好ましい。ピストンの外周面にピストンリングを装着したときに、ピストンリングの合口部において厚さ方向に流れるガスは、内周面側から外周面側に向かって流れる。したがって、上記隙間が内周面側から外周面側に向かって狭くなるように互いの先端面が湾曲していることにより、上記ガスの抜けを一層確実に抑制できる。

また、第２の突出部の幅が先端側に向かって狭くなるように、第２の突出部における第１の突出部との合わせ面が、第１の突出部における第２の突出部との合わせ面に対して傾斜していることが好ましい。この場合、第１の突出部と第２の突出部とによって形成されるクランクの長さを十分に確保できるので、クランクでの圧力損失が大きくなり、ピストンリングの幅方向へのガスの抜けを一層確実に抑制できる。また、第２の突出部の基端部が肉厚になるため、第２の突出部の強度をより確保することが可能となる。

また、第１の受け部の先端面が、第１の突出部の先端面に対して傾斜していることが好ましい。これにより、先端面同士の接触を回避でき、第１の突出部の摩耗を抑制できる。

また、第２の突出部の先端面が、第２の受け部の先端面に対して傾斜していることが好ましい。これにより、先端面同士の接触を回避でき、第２の突出部の摩耗を抑制できる。

また、本体部は、金属又は合金によって形成されていることが好ましい。これにより、ピストンリングの耐熱性を十分に確保できる。

本発明に係るピストンリングによれば、合口部の加工容易性とシール性とを良好に確保できる。

本発明の一態様に係るピストンリングの一実施形態を示す斜視図である。図１に示したピストンリングの合口部を一側面側から示す要部拡大斜視図である。図１に示したピストンリングの合口部を他側面側から示す要部拡大斜視図である。図１に示したピストンリングの合口部を他側面側から見た要部拡大図である。図１に示したピストンリングの合口部を外周面側から見た要部拡大図である。第１変形例〜第３変形例に係るピストンリングの合口部を他側面側から見た要部拡大図である。第４変形例に係るピストンリングの合口部を他側面側から見た要部拡大図である。第５変形例に係るピストンリングの合口部を他側面側から見た要部拡大図である。第６変形例に係るピストンリングの合口部を外周面側から見た要部拡大図である。第７変形例に係るピストンリングの合口部を外周面側から見た要部拡大図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一態様に係るピストンリングの好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の一態様に係るピストンリングの一実施形態を示す斜視図である。同図に示すピストンリング１は、例えば自動車の内燃機関においてピストン外周面のリング溝に設けられる。ピストンリング１の外周面２ｄがボア内周面に摺接し、かつピストンリング１の側面２ｂ側がリング溝の側面に当接してシール面となることで、燃焼室側からクランク室側へのブローバイガスの防止機能を奏するようになっている。

このピストンリング１は、環状の本体部２と、本体部２の一部に形成された合口部３とを備えている。本体部２は、幅方向の端面である側面（一側面）２ａ及び側面（他側面）２ｂと、厚さ方向の端面である内周面２ｃ及び外周面２ｄとによって、厚さ方向が長辺かつ幅方向が短辺となる断面略長方形状をなしている。この本体部２は、例えば金属又は合金（複数の金属元素を含有する鋳鉄或いは鋼材）によって十分な強度、耐熱性、及び弾性をもって形成されている。また、本体部２の表面には、例えば硬質クロムめっき層、クロムの窒化物層、或いは鉄の窒化物層などによる表面改質が施され、本体部２の耐摩耗性の向上が図られている。

図２は、図１に示したピストンリング１の合口部３を側面２ａ側から示す要部拡大斜視図であり、図３は、図１に示したピストンリング１の合口部３を側面２ｂ側から示す要部拡大斜視図である。図４は、図１に示したピストンリングの合口部３を側面２ｂ側から見た要部拡大図である。図２〜４に示すように、合口部３は、本体部２の一部に形成された切れ目であり、ピストンリング１をピストン外周面のリング溝に装着する際の装着性の確保を目的として設けられている。合口部３では、ピストンリング１をリング溝に装着する前の状態において、一方の合口端部１１と他方の合口端部１２とが所定の間隔をもって互いに対向した状態となっている。

この合口部３において、図２に示すように、本体部２の側面２ａ側には、一方の合口端部１１から他方の合口端部１２に向かって突出する第１の突出部１３と、他方の合口端部１２において第１の突出部１３を受ける第１の受け部１４とが設けられている。より具体的には、第１の突出部１３では、一方の合口端部１１から本体部２の側面２ａ側の略半分部分が断面略長方形状に突出した状態となっている。第１の受け部１４では、他方の合口端部１２において本体部２の側面２ａ側の略半分部分が第１の突出部１３の形状に対応して断面略長方形状に切り欠かれた状態となっている。したがって、第１の突出部１３における第１の受け部１４との対向面である先端面１３ａ、及び第１の受け部１４における第１の突出部１３との対向面である先端面１４ａは、それぞれ周方向に対して垂直又は略垂直に延在する略長方形状である。側面２ａ側においては、第１の突出部１３及び第１の受け部１４によっていわゆるストレート合口が形成されている。

また、図３及び図４に示すように、本体部２の側面２ｂ側には、他方の合口端部１２から一方の合口端部１１に向かって突出する第２の突出部１５と、一方の合口端部１１において第２の突出部１５を受ける第２の受け部１６とが設けられている。より具体的には、第２の突出部１５は、第２の受け部１６との対向面である先端面１５ａが内周面２ｃ側を向く凹状の湾曲面となるように、第２の受け部１６に向かって突出した状態となっている。つまり、第２の突出部１５の先端面１５ａは、ピストンリング１の幅方向から見て内周面２ｃ側から外周面２ｄ側にかけて、第２の受け部１６に向かって突出度合が大きくなるように湾曲している。第２の受け部１６は、第２の突出部１５との対向面である先端面１６ａが外周面２ｄ側を向く凸状の湾曲面となるように、第２の突出部１５の先端面１５ａの湾曲形状に対応して切り欠かれた状態となっている。よって、第２の受け部１６の先端面１６ａは、ピストンリング１の幅方向から見て、第２の突出部１５の先端面１５ａの湾曲形状に隙間なく接触可能に湾曲している。

図４に示すように、側面２ｂ側から見た先端面１５ａ，１６ａは、弧状となっている。先端面１５ａと先端面１６ａとは、合口端部１１，１２同士を正対させたときに、側面２ｂ側から見た第２の突出部１５と第２の受け部１６との隙間の距離ｄ１が一定になるように湾曲している。

側面２ｂ側においては、第２の突出部１５の先端面１５ａ及び第２の受け部１６の先端面１６ａによって、ストレート合口とは異なる形状の合口が形成されている。第２の突出部１５は、第２の受け部１６よりも先鋭な形状である先鋭部分２１を有している。この先鋭部分２１は、外周面２ｄ側に位置しており、第２の受け部１６に向かって先細りとなっている。先鋭部分２１に研磨又は面取り等が施され、先鋭部分２１の少なくとも一部が除去されてもよい。これにより、ピストンリング１をピストンの外周に装着して先鋭部分２１がシリンダに衝突したとしても、該先鋭部分２１の摩耗及び破損を抑制できる。

以上のような構成を有するピストンリング１では、第２の突出部１５及び第２の受け部１６には厚さ方向において矩形の凸部及び凹部が設けられない。これにより、第２の突出部１５及び第２の受け部１６に角部あるいは隅部が形成される場合と比較して、第２の突出部１５及び第２の受け部１６の先端面１５ａ，１６ａには角部、隅部が存在しなくなる。したがって、例えば加工治具の挿入角度及び大きさ等の制限が緩くなり、側面２ｂ側における合口部３の加工容易性を確保できる。また、第２の突出部１５と第２の受け部１６との間に形成される厚さ方向のガス流路は、例えば第１の突出部１３と第１の受け部１４によって形成されるストレート合口と比較して長くなる。これにより、ピストンリング１の厚さ方向のガス流路を長くできると共に、当該ガス流路が延在する方向をピストンリング１の径方向から変化させることができる。したがって、該ガス流路での圧力損失が大きくなり、ピストンリング１の厚さ方向へのガスの抜けを低減できる。

また、本体部２の側面２ａ側で第１の突出部１３及び第１の受け部１４が対向する位置と、本体部２の側面２ｂ側で第２の突出部１５及び第２の受け部１６が対向する位置とが、本体部２の周方向に互いにずれている。これにより、合口部３を外周面２ｄ側から見た場合、図５に示すように、第１の突出部１３の先端面１３ａ、第１の受け部１４の先端面１４ａ、第１の突出部１３における第２の突出部１５との合わせ面１３ｂ、第２の突出部１５における第１の突出部１３との合わせ面１５ｂ、第２の突出部１５の先端面１５ａ、及び第２の受け部１６の先端面１６ａによってクランクＣ１が形成されている。

したがって、ピストンリング１がピストン外周面のリング溝に装着されてピストンの上下運動による荷重を受けた場合に、第１の突出部１３の合わせ面１３ｂと第２の突出部１５の合わせ面１５ｂとが本体部２の幅方向に合わさり、クランクＣ１が閉鎖することで、ピストンリング１の幅方向に抜けるガスを遮断できる。

また、ピストンリング１では、第２の突出部１５及び第２の受け部１６には矩形の凸部及び凹部が形成されず、先端面１５ａ，１６ａが湾曲面となっている。このため、ピストンリング１に突き当たり等が生じた場合、湾曲面である先端面１５ａが湾曲面である先端面１６ａの表面を滑りやすくなり、互いの先端面１５ａ，１６ａにかかる応力が特定の箇所に集中しにくくなる。加えて、第１の突出部１３は第２の突出部１５よりも突出しているため、第２の突出部１５が片持ち構造とならずに第１の突出部１３によって支持される。このような構造により、合口部３の強度を確保できる。

また、ピストンリング１では、第２の突出部１５の先端面１５ａは、内周面２ｃ側を向く凹状の湾曲面となっており、第２の受け部１６の先端面１６ａは、外周面２ｄ側を向く凸状の湾曲面となっている。ピストンの外周面にピストンリング１を装着したときに、合口部３の厚さ方向に流れるガスは、ピストンリング１の径方向に沿って内周面２ｃ側から外周面２ｄ側に向かう方向に流れる。このとき、第２の突出部１５及び第２の受け部１６の先端面１５ａ，１６ａが上述した湾曲面となっているので、第２の突出部１５と第２の受け部１６との間に形成される厚さ方向のガス流路は、外周面２ｄ側に向かうにしたがってピストンリング１の径方向から周方向へと徐々に変化する。このように内周面２ｃ側では、元々のガス流路の向きと、先端面１５ａ，１６ａ間に形成されるガス流路の向きとが一致するため、ガスの滞留が抑制される。したがって、ガスの滞留の抑制により合口端部１１，１２にヒートスポットが発生しにくくなり、合口部３の摩耗及び破損が抑制される。

本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、本体部２を金属又は合金によって形成することを例示しているが、加工容易性をより重視する場合には、合成樹脂等によってピストンリング１の本体部２を形成してもよい。

また、上記実施形態では、先鋭部分２１が第２の突出部１５の外周面２ｄ側に設けられているが、例えば図６（ａ）に示す第１変形例のように、先鋭部分２１が内周面２ｃ側に設けられてもよい。この場合、第２の突出部１５の先端面１５ａは、外周面２ｄ側を向く凹状の湾曲面となり、第２の受け部１６の先端面１６ａは、内周面２ｃ側を向く凸状の湾曲面となる。このような第１変形例においても、上記実施形態と同様に、合口部３の加工容易性とシール性とを良好に確保できる。また、ピストンの外周面にピストンリング１を装着したときに、先鋭部分２１がシリンダに衝突しなくなり、合口部３の摩耗及び破損が抑制される。加えて、合口部３の厚さ方向に流れるガスは、ピストンリング１の径方向に沿って内周面２ｃ側から外周面２ｄ側に向かう方向に流れる。このとき、第２の突出部１５及び第２の受け部１６の先端面１５ａ，１６ａが上述した湾曲面となっているので、第２の突出部１５と第２の受け部１６との間に形成される厚さ方向のガス流路は、外周面２ｄ側に向かうにしたがってピストンリング１の周方向から径方向へと徐々に変化する。このように内周面２ｃ側では、元々のガス流路の向きと、先端面１５ａ，１６ａ間に形成されるガス流路の向きとが大きくずれるため、ガスが側面２ｂ側の合口部３に入りにくくなる。したがって、先端面１５ａ，１６ａ間に形成されるガス流路を介したガスの抜けを一層確実に抑制できる。

図６（ｂ）に示す第２変形例のように、例えば先鋭部分２１が第２の受け部１６に設けられると共に、先鋭部分２１が第２の受け部１６の外周面２ｄ側に設けられてもよい。この場合、第２の突出部１５の先端面１５ａは、外周面２ｄ側を向く凸状の湾曲面となり、第２の受け部１６の先端面１６ａは、内周面２ｃ側を向く凹状の湾曲面となる。第２変形例の場合、上記実施形態と同様に、合口部３の加工容易性とシール性とを良好に確保できると共に、合口端部１１，１２にヒートスポットが発生しにくくなり、合口部３の摩耗及び破損が抑制される。

図６（ｃ）に示す第３変形例のように、例えば先鋭部分２１が第２の受け部１６に設けられると共に、先鋭部分２１が第２の受け部１６の内周面２ｃ側に設けられてもよい。この場合、第２の突出部１５の先端面１５ａは、内周面２ｃ側を向く凸状の湾曲面となり、第２の受け部１６の先端面１６ａは、外周面２ｄ側を向く凹状の湾曲面となる。第３変形例の場合、上記第１変形例と同様に、合口部３の加工容易性を良好に確保でき、先鋭部分２１がシリンダに衝突しなくなることで合口部３の摩耗及び破損が抑制されると共に、ガスが側面２ｂ側の合口部３に入りにくくなることでシール性をより良好に確保できる。

また、上記実施形態では、側面２ｂ側から見た先端面１５ａ，１６ａは、弧状となっているが、例えば図７に示すように、第４変形例では、側面２ｂ側から見た先端面１５ａ，１６ａを楕円形状の一部としてもよい。もしくは、側面２ｂ側から見た先端面１５ａ，１６ａを、インボリュート曲線を描くように湾曲してもよい。これらの場合、第２の突出部１５と第２の受け部１６との間に形成される厚さ方向のガス流路がより長くなる。なお、インボリュート曲線とは、該曲線の法線が常に一つの定円に接することにより描かれる曲線である。側面２ｂ側から見た先端面１５ａ，１６ａがインボリュート曲線を描くように湾曲する場合、例えば側面２ｂ側から見た先端面１６ａの曲率半径は、内周面２ｃ側から外周面２ｄ側にかけて連続的に増加する。また、側面２ｂ側から見た先端面１５ａ，１６ａを、円形状又は真円形状の一部としてもよい。第４変形例にて示された、側面２ｂ側から見た先端面１５ａ，１６ａの形状は、上記実施形態、第１〜第３変形例、及び後述する第５〜第８変形例に適用できる。

また、上記実施形態では、側面２ｂ側から見た先端面１５ａ，１６ａの曲率半径は同一となっているが、これらの曲率半径は互いに異なってもよい。例えば図８に示すように、第５変形例では、第２の突出部１５の先端面１５ａは、外周面２ｄ側を向く凸状の湾曲面となり、第２の受け部１６の先端面１６ａは、内周面２ｃ側を向く凹状の湾曲面となると共に、側面２ｂ側から見て、第２の突出部１５の先端面１５ａの曲率半径Ｒ１は、第２の受け部１６の先端面１６ａの曲率半径Ｒ２よりも小さくなっている。また、曲率半径Ｒ２を描く中心点Ｐ２は、曲率半径Ｒ１を描く中心点Ｐ１よりも内周面２ｃ側に位置している。この場合、第２の突出部１５の先端面１５ａ、及び第２の受け部１６の先端面１６ａは、一方の合口端部１１と他方の合口端部１２とを正対させたときに、側面２ｂ側から見た第２の突出部１５と第２の受け部１６との隙間が内周面２ｃ側から外周面２ｄ側に向かって狭くなるように湾曲している。例えば、内周面２ｃにおける先端面１５ａ，１６ａ同士の隙間の距離ｄ１は、外周面２ｄにおける先端面１５ａ，１６ａ同士の隙間の距離ｄ２よりも大きくなる。ピストンの外周面にピストンリング１を装着したときに、ピストンリング１の合口部３において厚さ方向に流れるガスは、内周面２ｃ側から外周面２ｄ側に向かって流れる。したがって、上記隙間が内周面２ｃ側から外周面２ｄ側に向かって狭くなるように先端面１５ａ，１６ａが湾曲していることにより、上記ガスの抜けを一層確実に抑制できる。第５変形例にて示された、一方の合口端部１１と他方の合口端部１２とを正対させたときの第２の突出部１５の先端面１５ａと第２の受け部１６の先端面１６ａとの関係は、上記実施形態、第１〜第４変形例、及び後述する第６〜第８変形例に適用できる。

また、上記実施形態では、第１の突出部１３及び第２の突出部１５の断面形状がいずれも長方形状となっているが、第６変形例として、例えば第２の突出部１５を図９に示すような形状としてもよい。具体的には、第１の突出部１３及び第２の受け部１６を断面長方形状のまま維持する一方、第２の突出部１５の幅が先端側に向かって狭くなるように、第２の突出部１５における第１の突出部１３との合わせ面１５ｂを、第１の突出部１３における第２の突出部１５との合わせ面１３ｂに対して傾斜させてもよい。この場合、クランクＣ１の長さをより拡張できるので、クランクＣ１での圧力損失が大きくなり、ピストンリング１の幅方向へのガスの抜けを一層確実に抑制できる。加えて、第２の突出部１５の基端部がより肉厚になるため、第２の突出部１５の強度をより確保できる。

また、図９の例では、第１の受け部１４の先端面１４ａが、第１の突出部１３の先端面１３ａに対して傾斜していると共に、第２の突出部１５の先端面１５ａが、第２の受け部１６の先端面１６ａに対して傾斜している。これにより、先端面１３ａ，１４ａ同士の接触を回避でき、第１の突出部１３の摩耗を抑制できる。同様に、先端面１５ａ，１６ａ同士の接触を回避でき、第２の突出部１５の摩耗を抑制できる。第６変形例にて示された、第２の突出部１５の形状は、上記実施形態、第１〜第５変形例、及び後述する第８変形例に適用できる。

さらに、図９の例では、第１の突出部１３及び第２の受け部１６を断面長方形状としているが、第７変形例として、例えば図１０に示すように、第１の突出部１３の先端面１３ａ、第１の受け部１４の先端面１４ａ、第１の突出部１３における第２の突出部１５との合わせ面１３ｂ、第２の突出部１５における第１の突出部１３との合わせ面１５ｂ、第２の突出部１５の先端面１５ａ、及び第２の受け部１６の先端面１６ａを、それぞれ側面２ａ，２ｂに対して傾斜させてもよい。

この場合、クランクＣ１の長さを更に拡張できるので、ピストンリング１の幅方向へのガスの抜けを一層確実に抑制できる。また、第１の突出部１３の基端部がより肉厚になるため、第１の突出部１３の強度をより確保できる。なお、第１の突出部１３は、ピストンリング１の使用時において幅方向にガス圧のバランスが取れるため、第２の突出部１５に比べて強度が多少小さくてもよい。また、図１０において、先端面１３ａ，１４ａ同士及び先端面１５ａ，１６ａ同士は、いずれも非平行であることが好ましい。こうすると、先端面１３ａ，１４ａ同士の接触及び先端面１５ａ，１６ａ同士の接触を回避でき、第１の突出部１３及び第２の突出部１５の摩耗を回避できる。第７変形例にて示された、第１の突出部１３の先端面１３ａ，第１の受け部１４の先端面１４ａ、第１の突出部１３における第２の突出部１５との合わせ面１３ｂ、第２の突出部１５における第１の突出部１３との合わせ面１５ｂ、第２の突出部１５の先端面１５ａ、及び第２の受け部１６の先端面１６ａの関係は、上記実施形態、第１〜第５変形例、及び後述する第８変形例に適用できる。

また、上記実施形態及び第１〜第７変形例では、側面２ａ側に位置する第１の突出部１３及び第１の受け部１４はストレート合口を形成しているが、本発明ではこれに限定されない。例えば、第１の突出部１３及び第１の受け部１４は斜め合口又は段付き合口であってもよい。もしくは、第１の突出部１３及び第１の受け部１４は、第２の突出部１５及び第２の受け部１６と同様に、第１の突出部１３の先端面１３ａが凸状及び凹状の一方をなす湾曲面となっており、第１の受け部１４の先端面１４ａが凸状及び凹状の他方をなすと共に、第１の突出部１３の先端面１３ａの湾曲形状に対応する湾曲面となってもよい。この場合、先端面１３ａが凹状の湾曲面でもよく、凸状の湾曲面でもよい。また、先端面１３ａは内周面２ｃ側を向いてもよく、外周面２ｄ側を向いてもよい。第１の突出部１３の先端面１３ａ、及び第１の受け部１４の先端面１４ａは、一方の合口端部１１と他方の合口端部１２とを正対させたときに、側面２ａ側から見た第１の突出部１３と第１の受け部１４との隙間が一定になるように湾曲してもよく、内周面２ｃ側から外周面２ｄ側に向かって狭くなるように湾曲してもよい。

１…ピストンリング、２…本体部、２ａ…側面（一側面）、２ｂ…側面（他側面）、２ｃ…内周面、２ｄ…外周面、３…合口部、１１…一方の合口端部、１２…他方の合口端部、１３…第１の突出部、１３ａ…先端面、１３ｂ…合わせ面、１４…第１の受け部、１４ａ…先端面、１５…第２の突出部、１５ａ…先端面、１５ｂ…合わせ面、１６…第２の受け部、１６ａ…先端面、２１…先鋭部分、Ｃ１…クランク、Ｐ１、Ｐ２…中心点。

Claims

互いに対向する内周面及び外周面を有する環状の本体部と、前記本体部に形成された合口部とを備えたピストンリングであって、
前記合口部において、
前記本体部の一側面側には、一方の合口端部から他方の合口端部に向かって突出する第１の突出部と、前記他方の合口端部において前記第１の突出部を受ける第１の受け部とが設けられ、
前記本体部の他側面側には、前記他方の合口端部から前記一方の合口端部に向かって突出する第２の突出部と、前記一方の合口端部において前記第２の突出部を受ける第２の受け部とが設けられ、
前記第２の突出部の先端面は、凸状及び凹状の一方をなす湾曲面となっており、
前記第２の受け部の先端面は、凸状及び凹状の他方をなすと共に、前記第２の突出部の前記先端面の湾曲形状に対応する湾曲面となっている、
ピストンリング。
前記第２の突出部の前記先端面は、前記内周面側を向く凹状の湾曲面となっており、
前記第２の受け部の前記先端面は、前記外周面側を向く凸状の湾曲面となっている、請求項１記載のピストンリング。
前記第２の突出部の前記先端面は、前記外周面側を向く凸状の湾曲面となっており、
前記第２の受け部の前記先端面は、前記内周面側を向く凹状の湾曲面となっている、請求項１記載のピストンリング。
前記第２の突出部の前記先端面は、前記外周面側を向く凹状の湾曲面となっており、
前記第２の受け部の前記先端面は、前記内周面側を向く凸状の湾曲面となっている、請求項１記載のピストンリング。
前記第２の突出部の前記先端面は、前記内周面側を向く凸状の湾曲面となっており、
前記第２の受け部の前記先端面は、前記外周面側を向く凹状の湾曲面となっている、請求項１記載のピストンリング。
前記第２の突出部の前記先端面、及び前記第２の受け部の前記先端面は、前記一方の合口端部と前記他方の合口端部とを正対させたときに、前記一側面側から見た前記第２の突出部と前記第２の受け部との隙間が前記内周面側から前記外周面側に向かって狭くなるように湾曲している、請求項１〜５のいずれか一項記載のピストンリング。
前記第２の突出部の幅が先端側に向かって狭くなるように、前記第２の突出部における前記第１の突出部との合わせ面が、前記第１の突出部における第２の突出部との合わせ面に対して傾斜している、請求項１〜６のいずれか一項記載のピストンリング。
前記第１の受け部の先端面が、前記第１の突出部の先端面に対して傾斜している、請求項１〜７のいずれか一項記載のピストンリング。
前記第２の突出部の前記先端面が、前記第２の受け部の前記先端面に対して傾斜している、請求項１〜８のいずれか一項記載のピストンリング。
前記本体部は、金属又は合金によって形成されている、請求項１〜９のいずれか一項記載のピストンリング。