JPH0514143B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は油制御ピストンリング組立体に関し、
特に少なくとも１個のレールリングとレールリン
グ拡張リングとを有する油制御ピストンリング組
立体に関する。

従来の技術 油制御ピストンリング組立体はレールリングと
拡張リングとを有し、ピストンリング溝内に係合
する。拡張リングはレールリングを位置ぎめして
弾性的にシリンダー壁に押圧係合させる。レール
リングと拡張リングとの組立体の例として、米国
特許2833604号、3172672号、3355180号、3477732
号、3628800号、3741569号、3762728号がある。
一部の拡張リングでは円周方向に離れたばね指に
よつてばね力を生じ、ばね指は半径方向に曲がつ
て半径方向の弾性力をレールリングに作用する。
他の例ではリングの円周応力則ちフープ応力が拡
張リングの円周収縮に抵抗する。

多くの油制御ピストンリング組立体は２個のレ
ールリングと拡張リングとを有する。拡張リング
がレールリングの摩耗又はシリンダー直径の変化
等による寸法変化に応答して拡張収縮を行う形式
とした場合は油制御の損失が生じることがある。
例えば、一方のレールリングが拡張リングに力を
作用して拡張リングの収縮を生じさせた時に他方
のレールリングはシリンダー壁に対する負荷がな
くなり、油制御の損失となる。２個のレールリン
グが機能すべき時に１個のみのレールリングが油
制御の機能を行うため油制御に悪影響を生じる。

油制御ピストンリング組立体の拡張リングがば
ね指を有し２個のレールリングに半径方向のばね
力を作用する形式も油制御の損失を生じる。この
組立体では、レールリングは個別に収縮可能であ
る。このため、円周方向に収縮する拡張リングを
使用した時の油制御の損失は避けられる。しかし
ばね指は比較的高いばね率を有する。このために
レールリングの摩耗等によつてばね指の変形が減
少した時はばね指の作用する半径方向の力は著し
く減少する。この力の減少はレールリングとシリ
ンダー壁との間の単位圧力を減少させリングと壁
との間を油が容易に通過する。かくして油制御に
著しい悪影響がある。

上述の米国特許3628800号に示す拡張リングは
円周方向に拡張収縮可能であり拡張リング自体の
一部をシリンダー壁に接触押圧させる第１の弾性
力を供給し、半径方向に変形可能のばね指を設け
てレールリングをシリンダー壁に押圧係合させる
第２の弾性力を供給する。両弾性力は個別に機能
する。第１の力は拡張リングの掃引部とシリンダ
ー壁との間を直接係合させ、第２の力はレールリ
ングに作用する。第１の力は通常はレールリング
に力を作用せず、レールリングはばね指のみによ
つて定まる。

発明が解決しようとする問題点 本発明は上述の欠点をなくした油制御ピストン
リング用２重ばね拡張装置を提供する。

問題点を解決するための手段 本発明による油制御ピストンリング用２重ばね
拡張装置は２種のばね装置を共に直列に作用させ
て１本以上のレールリングにばね押圧力を作用さ
せる。２種のばね機構は円周方向に拡張収縮可能
の拡張リング本体と本体から突出した半径方向に
変形可能の指とから成る。両ばね機構の作動する
装置の総合ばね率は両ばね機構の何れよりも低い
値である。装置のばね率が低いためシリンダー壁
とレールリングとの間の係合力は熱、摩耗等によ
る寸法変化が生じた時に著しい変化はない。

本発明によるばね拡張リングは、既知の半径方
向に作用するばね指を使用してレールリングをシ
リンダー壁に係合させる形式の拡張リングの欠点
はない。則ち、本発明のばね拡張リングはレール
リングの摩耗によるレールリングとシリンダー壁
との間の大きな圧力低下は生じない。更にレール
リングは半径方向に作用する複数のばね指によつ
て半径方向に押圧され、レールは個別に動くこと
ができる。かくして本発明のばね拡張リングは既
知の円周方向に収縮可能のばね拡張リングの上述
の問題点はない。

本発明による拡張リングには拡張止め部を設け
て拡張リングのばね指による半径方向の拡張を制
限する。此の止め部はピストンを機関ブロツクに
取付ける時のレールの飛び出しを防ぎ、拡張リン
グ製造に際して半径方向変形可能な指の確実な位
置ぎめとなり、ばね指のばね率の良好な制御が得
られる。

更に、収縮止め部を拡張リングに設け、拡張リ
ングに係合して拡張リングに対するレールリング
の内方の動きを制限する。レールリングが止め部
に接触した後はレールリングのこれ以上の半径方
向の収縮は同じ寸法の拡張リングの収縮となる。
かくして、収縮止め部は拡張リングとピストン壁
との間の間隙を制御する。この止め部の位置は拡
張リングがピストン壁に接触しない位置として定
める。

実施例 本発明によるばね拡張リングを第１図に示し、
リングの一部を示す。拡張リング１０はほぼＵ型
のセグメント１１を有し、連結ストラツプ１２
ａ，１２ｂで連結する。各セグメント１１は２個
の離れて平行で半径方向に延長する脚１３，１４
を有し、Ｕのベースを形成する軸線方向に延長す
るクロス部１６によつてリングの半径方向外周で
結合する。各脚１３，１４の半径方向内方端は反
対の軸線方向に曲げて内方止め１７，１８を形成
し、脚１３の止め部１７は脚１４から離れる方向
に延長し、脚１４の止め部１８は脚１３から離れ
る方向に延長する。止め部の機能は後述する。

各脚１３，１４は夫々半径方向に延長させた突
出部２１，２２を有し、外縁２３に延長し、半径
はクロス部１６の最大半径に均しい。突出部は後
述するレールリングの支持となる。

交互のセグメント１１は同様の構造とし、隣の
セグメントとは鏡像対称とする。例えば、セグメ
ント１１ａは凡て同形とし、セグメント１１ｂの
鏡像対称とする。連結ストラツプ１２ａは隣接セ
グメントの脚１４のみに連結し連結ストラツプ１
２ｂは脚１３のみに連結する。連結ストラツプ１
２ａ，１２ｂは拡張リングの全周について連続で
はない。２個の隣接セグメント１１の脚１３は連
結ストラツプ１２ａによつて連結されるが互いに
連結せず、連結ストラツプ１２ｂによつて連結さ
れた脚１４は互いに連結されない。則ち、連結ス
トラツプ１２ａ，１２ｂは第１に拡張リングの一
側で次に拡張リングの他側で食い違い各連結スト
ラツプに対向して開口が形成される。この構成に
よつて拡張リングは円周方向に収縮可能である。
この場合に円周方向の応力は拡張リングの材料に
作用する。

連結ストラツプ１２ａ，１２ｂとセグメント１
１は円周ばね機構を構成し、円周応力は拡張リン
グの円周収縮によつて作用する。第２図に示す通
り拡張リングは円形であり円の第１の端部２６か
ら第２の端部２７に延長する。図では両端部２
６，２７は僅かに離れる。使用上は両端部に接触
し、拡張リングに力が作用した時に円周方向の収
縮を生じ弾性的に抵抗する。

拡張リングは第２のばね機構を有し半径方向に
作用する。半径ばね機構は複数の円周方向に離れ
たばね指３１ａ，３１ｂによつて行う。ばね指３
１ａは連結ストラツプ１２ａによつて支持され、
ばね指３１ｂは連結ストラツプ１２ｂによつて支
持される。ばね指３１ａの構造はばね指３１ｂと
同様であるが反対であるため一方のばね指につい
ての説明が両ばね指３１ａ，３１ｂに適用され
る。

各ばね指は軸線方向の外方部３２を有し、一端
を隣接する連結ストラツプ１２ａ，１２ｂの一方
に結合し曲面の曲がり部３３に延長する。曲がり
部３３から指の内向き部３４が半径方向内方に延
長して第２の曲がり部３６に達する。曲がり部３
６から指は外方軸線方向部３２と略平行の軸線方
向内方部３７に達し、このため指はほぼＵ型とな
る。軸線方向内方部３７の自由端３８は指の残り
の部分より広く連結ストラツプ１２ａ，１２ｂを
軸線方向に過ぎて延長する。連結ストラツプ１２
ａ，１２ｂの半径方向内方縁３９は指端３８に係
合して外方止め部を形成し指端３８の外方の動き
を制限する。

各ばね指の構成は、指に半径方向の力が作用し
ない時に指端３８は連結ストラツプ１２ａ，１２
ｂの一方に係合して指端３８を位置ぎめする。指
に充分な半径方向内方の力が作用すれば、指端３
８は縁部３９から離れて半径方向内方に曲がる。
ばね指３１ａ，３１ｂは半径方向ばね機構を形成
し、基本拡張リング構造の生ずる円周方向ばね機
構と直列に機能する。図示の拡張リング１０は第
１図に鎖線で示す２個のレールリング４３，４６
と共に使用し、レールリングは拡張リングの両側
の位置とし、円周方向ばね機構と直列の２個の同
様な作動の半径方向ばね機構となる。各レールリ
ング４３，４６は円形のリングでありリング間隙
を有する。間隙のため、リングは半径方向に収縮
可能となる。

本発明による拡張リングを２個のレールリング
と組合わせてピストンのピストンリング溝内に係
合した時は３種の異なる条件が存在し、第３〜５
図に示す。図示の例は拡張リングとレールリング
の組立体をピストン４２のピストンリング溝４１
内に係合させる。拡張リング１０の組付けはレー
ルリング４３が拡張リング１０の一側と溝の上壁
との間とする。下部レールリング４６は拡張リン
グ１０と溝４１の下壁４７との間とする。

第３図はピストンをシリンダー内に取付ける前
の組立体を示す。レールリング４３，４６は半径
方向最大外方位置である。この位置ではレールリ
ング４３，４６の半径方向外方縁４８はピストン
４２の外周４９から小さな距離だけ突出し、レー
ルリングの半径方向内方縁５１は指端３８に着座
する。各指端３８は夫夫の止め縁３９に係合しレ
ールリングのこれ以上の拡張を防ぐ。拡張リング
も最大無応力外周でありレールリングの最大拡張
を可能にし、更に拡張リングと溝４１の内壁５２
との間を所要の間隔とする。２個のレールリング
４３，４６のピストン４２の外周４９からの突出
寸法は小さいためピストンをシリンダー内に取付
ける時の外れの生じる傾向は避けられる。

ピストン４２をシリンダー壁５３に取付けた後
は各種素子は第４図に示す定常条件と位置にあ
る。レールリング４３，４６は外縁４８がシリン
ダー壁５３に接触して僅かな量だけ収縮する。レ
ールリングの収縮は係合した指端３８の曲がりを
生じ、指は半径方向弾性力を実際に作用してレー
ルリングを押してシリンダー壁５３に係合させ
る。更に、レールリングの収縮によつて拡張リン
グの主本体は円周方向に収縮し、拡張リングの半
径方向内面とピストンリング溝４１の内壁５２と
の間隔が減少する。更に、ばね指が回動してレー
ルリング４３，４６に力分力を作用しレールリン
グを押してピストン溝の側壁に係合させる。かく
してレールは図示の位置となりレールはピストン
溝の側壁と突出部２１，２２の縁部２３とシリン
ダー壁５３とに係合する。

第４図の条件は組立体の定常作動条件であり、
両ばね機構則ち指３１による半径方向ばね機構
と、拡張リング本体の生じる円周方向ばね機構と
が共に直列に作用し、後述の通り比較的低い組合
わせばね率で曲がる。

レールリングと拡張リングの組立体の最終可能
作動条件を第５図に示す。第５図の条件ではシリ
ンダー壁５３がピストン４２の外面に極めて近
い。この条件は過大温度、機関部品の異常負荷に
よつて生じ、ピストンのシリンダー内面との焼付
を生じる。第５図ではレールリング４３，４６は
収縮して内縁５１が内方止め部１７，１８に接触
してレールリングの拡張リングに対する収縮を防
ぐ。更に、ばね指３１ａ，３１ｂは最大の曲がり
となり、レールリングが更に収縮するためには拡
張リング本体自体の直接円周方向収縮を必要とす
る。この条件での拡張リングがレールリングに作
用するばね率は拡張リングの円周方向ばね作用の
みによつて定まる。

第６ａ−６ｃ図は本発明による拡張リングによ
るばね装置を代表する。この装置は、拡張リング
の円周ばね機構を代表する内側ばね６１と、指の
生じる半径方向ばね機構を代表する外側ばね６２
とを有する。レールリングはばね６２の上端に係
合する板６３によつて代表する。Ｕ型部材６４は
止め部６６を含み外側ばね６２の拡張を制限する
止め面３９に相当させる。内方止め部１７，１８
はＵ型部材６４に取付けた柱６８の頂部６７によ
つて代表させる。内方止め部６７は板６３のＵ型
部材６４に対する下方運動を限定し、これによつ
て外側ばね６２の収縮を限定する。

第６ａ図は第３図と同じ条件を示す。ばね６２
の最大伸長を止め部６６によつて制限する。定常
作動を第６ｂ図に示し板６３は下方に動き、レー
ルリング４３，４６の圧縮を代表する。これはば
ね６１，６２の圧縮を来し、有効ばね率は両ばね
６１，６２の共働圧縮の関数となる。

レールリングを代表する板６３が内方に板６７
に係合するまで動いた時は上部ばね６２はこれ以
上は圧縮されず、拡張リング装置はばね６１を圧
縮する。これが第５，６ｃ図の条件である。

ばねが直列で共に圧縮された時は、装置の総合
ばね率は次式となる。

Kc＝（K1xK2）／（K1＋K2） ここに、Kcは総合ばね率、 K1は第１のばねのばね率、 K2は第２のばねのばね率である。

それ故、直列で共に作動する両ばねの一方のば
ね率に比較して総合ばね率は常に低い。本発明の
拡張リングでは両ばね機構が定常作動間直列で共
に作用し、レールリングにばねバイアスを作用
し、両ばね機構は比較的高いばね率であるが、総
合して比較的低いばね率が得られる。

拡張リング装置のばね率は比較的低い値が望ま
しく、レールリングとシリンダー壁との間に摩耗
等による寸法変化が生じた時の力の変化が、装置
ばね率が高い場合よりは小さい値となる。ばね率
の変化は小さいため、レールリングとシリンダー
壁との間のユニツト圧力も大きな変化はなく、潤
滑制御は維持される。

更に、過大レールリング収縮が生じた時に、レ
ールリングは内方止め部に接触停止する拡張リン
グはシリンダー壁から離れた位置を保ち、接触に
よる損傷は生じない。

拡張リングは金属板を型切断し、次に各部を曲
げて図示の形状として製造する。ばね指は曲げて
止め縁３９に接触させるためゆびの所要のばね率
を得るのは比較的簡単である。

図示の実施例は２個のレールリングを有するが
本発明はレールリングを１個とした拡張リングに
も適用できる。本発明を好適な実施例について説
明したが実施例並びに図面は例示であつて発明を
限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明拡張リングの部分間の関係を示
すための部分斜視図、第２図は拡張リングの縮小
側面図、第３図はレールリングと拡張リングがピ
ストンリング溝内にありシリンダー取付け前の部
分断面図、第４図は第３図と同様であるが定常作
動を示す部分断面図、第５図は第３図と同様であ
るがレールリングが収縮止め部に接触停止した状
態を示す部分断面図、第６ａ図は本発明拡張リン
グ装置のばね線図であり第３図に相当する図、第
６ｂ図は第４図に相当したばね線図、第６ｃ図は
第５図に相当したばね線図である。 １０……拡張リング、１２ａ，１２ｂ……連結
ストラツプ、１３，１４……脚、１７，１８……
収縮止め部、３１ａ，３１ｂ……ばね指、４３，
４６……レールリング、４１……ピストンリング
溝、４２……ピストン、５３……シリンダー壁、
６１，６２……ばね、６３……板、６４……Ｕ型
部、６６，６７……止め部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 油制御ピストンリング組立体の少なくとも１
   個のレールリングに半径方向の力を作用する拡張
   装置において、環状の拡張リング本体と、本体の
   円周方向に離れて配置した複数の半径方向に変形
   可能のばね指とを備え、ばね指はレールリングの
   内縁に半径方向のばね力を作用しレールリングの
   円周方向の収縮とこれによる半径方向内方への動
   きとに弾性的に抵抗し、ばね指の半径方向外方運
   動を所定最大位置に制限してばね指によるレール
   リングの半径方向外方運動を制限する少なくとも
   １個の拡張止め部を形成する装置と、レールリン
   グの拡張リング本体に対する円周方向収縮を所定
   位置に制限する少なくとも１個の収縮止め部を形
   成する装置とを備え、拡張リング本体は円周方向
   に拡張収縮可能としてばね指と共働してレールリ
   ングの円周方向収縮に抵抗することを特徴とする
   油制御ピストンリング用２重ばね拡張装置。 ２ 前記少なくとも１個の収縮止め部はレールリ
   ングに係合して拡張リング本体に対するレールリ
   ングの円周方向収縮を制限することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の油制御ピストンリ
   ング用２重ばね拡張装置。 ３ 前記ばね指は拡張リング本体の両側から軸線
   方向に突出し、前記少なくとも１個の収縮止め部
   は少なくとも２個の収縮止め部を有して本体両側
   のレールリングの円周収縮に抵抗することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の油制御ピス
   トンリング用２重ばね拡張装置。 ４ 前記拡張リング本体、ばね指、少なくとも１
   個の拡張止め部、少なくとも１個の収縮止め部は
   凡て１枚の板材料から形成することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の油制御ピストンリ
   ング用２重ばね拡張装置。 ５ 前記拡張止め部は拡張リング本体の半径方向
   内方縁を有する装置を形成することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の油制御ピストンリ
   ング用２重ばね拡張装置。 ６ 前記収縮止め部は拡張リング本体の軸線方向
   に延長する面を含む装置を形成することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の油制御ピスト
   ンリング用２重ばね拡張装置。 ７ 拡張リングと少なくとも１個のレールリング
   とを備え、拡張リングがレールリングの一側に係
   合する複数の半径方向に延長する脚を有する複数
   の円周方向に離れたセグメントと、セグメントを
   互いに連結し共働してセグメントの半径方向内方
   運動に弾性的に抵抗する円周ばねを形成する連結
   部とを有し、拡張リングはレールリングの縁に係
   合してレールリングの半径方向収縮に弾性抵抗す
   る複数の円周方向に離れた半径方向作用ばね指を
   有し、レールリングは円周方向に収縮可能として
   ばね指を半径方向に変形させばね指によつてセグ
   メントを半径方向内方に動かせ、セグメントが収
   縮止め部を有してレールリングのセグメントに対
   する半径方向内方運動を制限することを特徴とす
   る油制御ピストンリング用２重ばね拡張装置。 ８ 前記拡張リングがばね指に係合してばね指の
   半径方向外方の運動を制限させる拡張止め装置を
   有することを特徴とする特許請求の範囲第７項に
   記載の油制御ピストンリング用２重ばね拡張装
   置。 ９ 前記円周ばねが第１のばね率を有し、半径方
   向作用ばね指が第２のばね率を有し、拡張リング
   のレールリングに対するばね力は第１、第２のば
   ね率の何れより低い総合ばね率としたばね力であ
   り、総合ばね率でなく第１又は第２のばね率の独
   立に作用する寸法変化に際してレールリングに作
   用するばね力が変化することを特徴とする特許請
   求の範囲第７項に記載の油制御ピストンリング用
   ２重ばね拡張装置。 １０ 収縮止め部は拡張リングに対するレールリ
   ングの収縮を制限し、次に円周ばねの収縮のみに
   よるレールリングに対するばね力を作用すること
   を特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の油制
   御ピストンリング用２重ばね拡張装置。 １１ 油制御ピストンリング組立体の少なくとも
   １個のレールリングと共に使用する拡張装置にお
   いて、環状の列に配置されレールリングの一側に
   係合する複数の半径方向に延長する脚を有する複
   数の円周方向に離れたセグメントと、セグメント
   を互いに連結して共働しセグメントの半径方向内
   方運動に弾性抵抗する円周ばねを形成する複数の
   連結部と、レールリングの縁部に係合しレールリ
   ングの円周収縮に弾性抵抗する複数の円周方向に
   離れた半径方向に作用するばね指とを備え、円周
   ばねが第１のばね率を有し、半径方向作用ばねが
   第２のばね率を有し、拡張リングのレールリング
   に作用するばね力は第１、第２のばね率の何れよ
   り低い総合ばね率とし、レールリングの摩耗によ
   るレールリングに作用するばね力の変化は第１、
   第２のばね率個別ではなく総合ばね率によつて定
   まることを特徴とする油制御ピストンリング用２
   重ばね拡張装置。 １２ 前記連結部はばね指によつて係合されてセ
   グメントに対するレールリングの半径方向内方運
   動を制限する収縮止め部を有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１１項に記載の油制御ピスト
   ンリング用２重ばね拡張装置。 １３ 前記セグメントはレールリングに係合して
   セグメントに対するレールリングの半径方向内方
   運動を制限する収縮止め部を有することを特徴と
   する特許請求の範囲第１１項に記載の油制御ピス
   トンリング用２重ばね拡張装置。 １４ セグメントはレールリングに係合して拡張
   リングに対するレールリングの収縮を制限し、次
   に円周ばねの円周収縮のみによつてレールリング
   にばね力を作用する収縮止め部を有することを特
   徴とする特許請求の範囲第１２項に記載の油制御
   ピストンリング用２重ばね拡張装置。