JP3243473B2 - ピストン - Google Patents

ピストン

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JP3243473B2
JP3243473B2 JP03924298A JP3924298A JP3243473B2 JP 3243473 B2 JP3243473 B2 JP 3243473B2 JP 03924298 A JP03924298 A JP 03924298A JP 3924298 A JP3924298 A JP 3924298A JP 3243473 B2 JP3243473 B2 JP 3243473B2
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    • F16J9/00Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
    • F16J9/06Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction using separate springs or elastic elements expanding the rings; Springs therefor ; Expansion by wedging
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    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00Metals
    • F05C2201/04Heavy metals
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    • F05C2201/0448Steel

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は合口を設けずエンド
レスに形成された樹脂製リングを、金属製の線材をコイ
ル状に形成して成るコイルエキスパンダで半径方向外側
に押圧するピストンリング構造体をリング溝に装着した
ピストンに関する。
【0002】
【従来の技術】ブローバイガスを減らすために、合口を
設けずにエンドレスに形成された樹脂製のピストンリン
グを使用することが公知である。例えば、フッ素樹脂の
1つであるポリテトラフルオロエチレン(PTFE)で
合口を設けずエンドレスに形成されたアウタリングを、
同じPTFEで合口を設けずエンドレスに形成されたイ
ンナリングを介して、金属製のコイルエキスパンダから
成るリング張力提供部材で半径方向外側に押圧するよう
にしたピストンリング構造体が開示されている(特開
9−280373号公報参照)。上記公報のピストンリ
ング構造体は、リングをインナリングとアウタリングに
分割し、インナリングによりリング溝まわりのシール性
を確保し、アウタリングによりシリンダ壁との摺動部の
シール性を確保するようにした優れたものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の合口
のあるピストンリングでは燃焼ガスが合口を通ってクラ
ンクケース側に少量洩れており、この洩れガスによって
ピストンのリング溝およびシリンダ壁に付着したオイル
がクランクケース側に吹き落とされオイル消費が抑制さ
れていた。ところが、合口の無い樹脂性のリングを使用
すると上記の吹き落とし効果が利用できなくなりピスト
ンのリング溝およびシリンダ壁に付着したオイルはクラ
ンクケースに戻されなくなりオイル消費が増加する可能
性がある。本発明は上記問題に鑑み、合口を設けずにエ
ンドレスに形成された樹脂製のピストンリングを使用し
たピストンのオイル消費の増大を抑制することを目的と
する。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記問題の解決には2つ
の考え方がある。一つは樹脂製リングに吹き落とし用の
穴を設ける方法であり、他の一つは、必要以上にピスト
ンのリング溝およびシリンダ壁にオイルが付着しないよ
うにするという方法である。しかし、前者はブローバイ
ガスが増えることを意味し、合口無しの樹脂製リングを
用いる意味を無くするものである。そこで、本発明は後
者の考え方に則り、必要以上にピストンのリング溝およ
びシリンダ壁にオイルが付着しないようにすることとし
た。
【0005】請求項1の発明によれば、合口を設けずエ
ンドレスに形成されシリンダ壁を摺動する樹脂製のアウ
タリングと、アウタリングの内周側に配設されるインナ
リングと、該インナリングに張力を与える金属製のコイ
ルエキスパンダから成るピストンリング構造体をリング
溝に装着し、前記リング溝よりもクランクケース側のラ
ンド部に段付部を設け、該段付部とピストン内部空間と
連通するオイル戻し穴を形成し、前記アウタリングより
クランクケース側のシリンダ壁とピストンの間の余分な
オイルを前記オイル戻し穴からピストンの内側を通して
クランクケース内に戻すようにしたピストンが提供され
る。このように構成されたピストンでは、余分なオイル
はオイル戻し穴からピストンの内側を通りクランクケー
ス内に戻される。
【0006】請求項2の発明によれば、請求項1の発明
において、インナリングがポリイミド製であるピストン
が提供される。
【0007】請求項3の発明によれば、請求項1の発明
において、インナリングが樹脂でエンドレスに形成され
たピストンが提供される。請求項4の発明によれば、請
求項3の発明において、インナリングがポリテトラフル
オロエチレン製であるピストンが提供される。請求項5
の発明によれば、請求項1の発明において、インナリン
グが金属で合口を有して形成されたピストンが提供され
る。請求項6の発明によれば、請求項5の発明におい
て、インナリングがスチール製であるピストンが提供さ
れる。
【0008】請求項7の発明によれば、請求項1の発明
において、前記段付部がピストンリング構造体が装着さ
れたリング溝の直ぐ下のランド部に形成されているピス
トンが提供される。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施の形態を説明する。図1は本発明のピストンの構造
を示す図であって、ピストン1はシリンダ壁2の内面を
摺動し、ピストン1はトップランド10、セカンドラン
ド20、サードランド30および、トップリング溝1
5、セカンドリング溝25、サードリング溝35を有す
る。トップリング溝15にはトップリング100が装着
され、セカンドリング溝25にはセカンドリング20が
装着され、サードリング溝35にはオイルリング30が
装着されている。
【0010】トップリング100はスチール製で合口を
有する構造のものである。セカンドリング200は、樹
脂で合口を設けずエンドレスに形成されたアウタリング
210を、やはり樹脂で合口を設けずエンドレスに形成
されたインナリング220を介してコイルエキスパンダ
230でシリンダ壁2に押しつけるタイプのものであ
る。この実施の形態においては、アウタリング210に
使われている樹脂はポリイミドで熱膨張係数が3×10
-5/K以下、破断伸びが10%以上の特性を有するもの
である。インナリング220に使われている樹脂はポリ
テトラフルオロエチレン(PTFE)である。
【0011】アウタリング210の、半径方向外側の、
シリンダ壁2との摺動面は溝211によって上側摺動面
212と下側摺動面213に分割されている。この様に
摺動面を上側摺動面212と下側摺動面213に分割す
ることによってアウタリング210は半径方向の幅を比
較的薄くしているにも係わらず安定した姿勢でシリンダ
壁2の上を摺動することができる。そして上側摺動面2
12、下側摺動面213の上端縁部分にはそれぞれ面取
り214、215が施されている。
【0012】インナリング220はPTFE製であって
その熱膨張係数と破断伸びは前記アウタリング210
材料であるポリイミドよりも大きい。インナリング22
0の内径側には上方内側に向かう上方傾斜面221と、
下方内側に向かう下方傾斜面222が形成されていて、
その傾斜角度はコイルエキスパンダ230の張力が半径
方向と、上下方向に適切に配分されるような角度とされ
ている。このインナリング220のピストン軸線方向の
高さは、セカンドリング溝25に装着しない常温の自由
状態では、セカンドリング溝25の高さよりも小さいよ
うに、略アウタリング210の高さと同等に設定されて
いる。
【0013】しかしながら、機関が運転状態にあり高温
になった時は、熱膨張係数が大きいので膨張し、また変
形しやすくなっている。そのような状態でコイルエキス
パンダ230の張力により前記傾斜面を介して外側に押
圧されるのでインナリング220の前記ピストン軸線方
向の高さは増大し、インナリング220の上面223が
リング溝25の上側面25aと、下面224がリング溝
25の下側面25bと密着する。これによりリング溝2
0の壁面に沿って流れようとするガスのシールが確保さ
れるのである。また、変形しやすくなっていることか
ら、コイルエキスパンダ230の張力を、有効にアウタ
リング210に作用せしめ、アウタリング210をシリ
ンダ壁2に押しつけることを可能にしており、これによ
りアウタリング210はシリンダ壁2との間のシール性
を維持することができるのである。
【0014】次に、コイルエキスパンダ230の構造に
ついて説明する。コイルエキスパンダ230の構造は公
知のものであってスチールの線材をコイル状に巻いたス
チールコイル231の中に芯材232を通し、芯材23
1にそって円形に曲げたものである。コイルエキスパン
ダ230は、前述のインナリング220の前記上下の傾
斜面221、222の間に受容されるように配置される
が、受容されることによってコイルエキスパンダ220
はその長さを縮める。したがって、コイルエキスパンダ
220は自由長さに戻ろうとするのでインナリング22
0を外側に押し広げようとする張力を発生するのであ
る。
【0015】そして、本発明の特徴として、上記の様に
構成されたセカンドリング220が装着されるセカンド
リング溝25の下のサードランド30のシリンダ壁側に
段付部31を形成し、この段付部31からピストン10
0の内壁150に通じるオイル逃がし穴32が設けられ
ている。段付部31は周方向に一周りするように設けら
れているが第1オイル逃がし穴32は複数個周方向に均
等に設けられている。
【0016】次にオイルリング300について説明す
る。オイルリング300は公知の一般的なものが用いら
れているが、この実施の形態ではオイルリング300は
組立て式と言われるものであってサイドレール310と
スペーサエキスパンダ320から成る。そして、同じく
公知のように、サードリング溝35とピストン1の内壁
1aに通じるオイル逃がし穴33が設けられている。
【0017】本実施の形態は上記のように構成されてい
るので、ピストン1が下降する時にシリンダ壁1の壁面
に付着している余分なオイルは、基本的には公知のオイ
ルリング300が掻き落としオイル逃がし穴33を通っ
てピストン1の内部に導かれ、そこからクランクケース
内に戻されるが、オイルリング300で掻き落とされな
かったオイルは段付部31を設けたことにより形成され
た拡大隙間34に達する。
【0018】ここで、オイル逃がし穴32が形成されて
いなければ、オイルはセカンドリング200のアウタリ
ング210の下側の隙間35から、アウタリング210
の下側摺動面213とシリンダ壁200の間の微小隙間
(図示せず)、溝211、上側摺動面212とシリンダ
壁200の間の微小隙間(図示せず)を通って、セカン
ドリング200の上側に抜けてしまう。しかし、オイル
逃がし穴32が形成されていることによって、前記拡大
された隙間35に達したオイルは矢印Aで示されるよう
にオイル逃がし穴32を通ってピストン100の内部に
導かれ、そこからクランクケース内に戻され、セカンド
リング200の上側に抜けることが抑制されるのであ
る。また、前述したようにアウタリング210の上側摺
動面212と下側摺動面213の上端円に面取り21
4、215が設けれていることにより、上側に抜けた
としてもピストン上昇時にアウタリング210の下側に
戻りやすくなっている。
【0019】
【発明の効果】各請求項の発明によるピストンは、合口
を設けずエンドレスに形成されシリンダ壁を摺動する樹
脂製のアウタリングと、アウタリングの内周側に配設さ
れるインナリングと、該インナリングに張力を与える金
属製のコイルエキスパンダから成るピストンリング構造
体をリング溝に装着し、前記リング溝よりもクランクケ
ース側のランド部に段付部を設け、該段付部とピストン
内部空間と連通するオイル戻し穴を形成し、前記アウタ
リングよりクランクケース側のシリンダ壁とピストンの
間の余分なオイルを前記オイル戻し穴からピストンの内
側を通してクランクケース内に戻すようにされており、
アウタリングよりクランクケース側のシリンダ壁に余分
なオイルが付着することが防止され、余分なオイルがア
ウタリングとシリンダ壁の隙間を通ってアウタリングの
燃焼室側に出ていくことが抑制され、アウタリングの燃
焼室側に余分なオイルが付着し、それが燃焼ガスで燃焼
されオイル消費が増大することが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構造を説明する図である。
【符号の説明】
10…トップランド 15…トップリング溝 20…セカンドランド 25…セカンドリング溝 30…サードランド 31…段付部 32…オイル逃がし穴 33…オイル逃がし穴 34…拡大隙間 35…オイルリング溝 100…トップリング 200…セカンドリング 210…アウタリング 214,215…面取り 220…インナリング 230…コイルエキスパンダ 300…オイルリング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭58−142342(JP,U) 実開 昭58−2349(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02F 3/00 F02F 5/00

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 合口を設けずエンドレスに形成されシリ
    ンダ壁を摺動する樹脂製のアウタリングと、アウタリン
    グの内周側に配設されるインナリングと、該インナリン
    グに張力を与える金属製のコイルエキスパンダから成る
    ピストンリング構造体をリング溝に装着し、前記リング
    溝よりもクランクケース側のランド部に段付部を設け、
    該段付部とピストン内部空間と連通するオイル戻し穴を
    形成し、前記アウタリングよりクランクケース側のシリ
    ンダ壁とピストンの間の余分なオイルを前記オイル戻し
    穴からピストンの内側を通してクランクケース内に戻す
    ようにしたことを特徴とするピストン。
  2. 【請求項2】 アウタリングがポリイミド製であること
    を特徴とする請求項1に記載のピストン。
  3. 【請求項3】 インナリングが樹脂で合口を設けずエン
    ドレスに形成されていることを特徴とする請求項1に記
    載のピストン。
  4. 【請求項4】 インナリングがポリテトラフルオロエチ
    レン製であることを特徴とする請求項3に記載のピスト
    ン。
  5. 【請求項5】 インナリングが金属で合口を有して形成
    されていることを特徴とする請求項1に記載のピスト
    ン。
  6. 【請求項6】 インナリングがスチール製であることを
    特徴とする請求項5に記載のピストン。
  7. 【請求項7】 前記段付部がピストンリング構造体が装
    着されたリング溝の直ぐ下のランド部に形成されている
    ことを特徴とする請求項1に記載のピストン。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3971528B2 (ja) * 1999-02-22 2007-09-05 本田技研工業株式会社 ピストンの油路構造
US6896269B2 (en) * 2001-11-20 2005-05-24 Caterpillar Inc Reverse pressure actuated seal
TWI235790B (en) * 2004-02-29 2005-07-11 Wen-Shan Chou Miniature simple air filling device
US20080145245A1 (en) * 2004-12-22 2008-06-19 Wen-San Chou Compressor for tire inflating combination
US7140291B2 (en) * 2005-01-28 2006-11-28 Bendix Commercial Vehicle Systems Llc Oil-free/oil-less air compressor with an improved seal
US7819958B2 (en) * 2005-08-08 2010-10-26 Bendix Commerical Vehicle Systems Llc Purge valve
JP4633639B2 (ja) * 2006-01-31 2011-02-16 日本ピストンリング株式会社 3ピースオイルリング及び3ピースオイルリングとピストンとの組合せ
JP4906619B2 (ja) 2007-07-19 2012-03-28 Tpr株式会社 ピストンとピストンリングの組合せ
WO2009097667A1 (en) 2008-02-08 2009-08-13 Mahle Metal Leve S/A A piston ring, an expander element and an internal combustion engine
US8573113B2 (en) 2010-04-30 2013-11-05 Bendix Commercial Vehicle Systems Llc Piston and cylinder assembly
US9121337B1 (en) * 2014-04-10 2015-09-01 Kan K Cheng Two-cycle pneumatic injection engine

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3494262A (en) * 1967-08-09 1970-02-10 Trw Inc Piston
US3667443A (en) * 1970-03-02 1972-06-06 Gen Motors Corp Internal combustion engine with vented piston clearance spaces and method
GB2104621A (en) * 1981-08-14 1983-03-09 Exxon Research Engineering Co Piston ring lubrication
DE3325015C1 (de) * 1983-07-11 1984-08-23 Goetze Ag, 5093 Burscheid Dichtungsring
FR2567607B1 (fr) * 1984-07-13 1988-04-15 Melchior Jean Piston pour moteur a combustion interne ou pour compresseur
JP3244396B2 (ja) * 1995-02-20 2002-01-07 トヨタ自動車株式会社 ピストンリング
JPH09280373A (ja) 1996-04-17 1997-10-28 Toyota Motor Corp ピストンリング

Also Published As

Publication number Publication date
JPH11236853A (ja) 1999-08-31
EP0937923A2 (en) 1999-08-25
EP0937923B1 (en) 2003-10-29
US6205908B1 (en) 2001-03-27
DE69912329T2 (de) 2004-08-05
DE69912329D1 (de) 2003-12-04
EP0937923A3 (en) 2000-03-22

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