JPH06281004A

JPH06281004A - 圧力リング

Info

Publication number: JPH06281004A
Application number: JP7243193A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kiyohara; 啓清原; Akira Kabasawa; 晃樺沢; Isamu Akabane; 勇赤羽根
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 1993-03-30
Filing date: 1993-03-30
Publication date: 1994-10-07

Abstract

(57)【要約】【目的】特殊合い口構造の圧力リングが有する優れた
気密特性を、シリンダ内壁の磨耗時も維持し、耐折損性
が向上して充分な耐久性を有する圧力リングを提供す
る。【構成】圧力リングＲは、一方の合い口端部１１に外
周面および一方側面から周方向に延びる凸部１２を設
け、他方の合い口端部１に凸部に係合する切欠凹部２を
設けて構成される。そして、凸部の合せ面は滑らかな凸
状湾曲に形成され、切欠凹部の受け面は、凸部の補形を
なしている。このように凸部と切欠凹部を形成すると、
凸部と切欠凹部とが当接して力が発生しても、その力は
当接点で分力として作用し、凸部の基端部に対する曲げ
モーメントは小さくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧力リングに係り、特
に優れた気密性を維持しつつ耐折損性を向上せしめた圧
力リングに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に内燃機関のピストンには、ピスト
ンリングとして圧力リングとオイルリングとが装着され
る。この圧力リングは、高圧の燃焼ガスが燃焼室側から
クランク室側へ流出する現象（ブローバイ）の防止機能
およびシリンダ内壁の余分な潤滑油が燃焼室に流入する
ことを防止している。一方、オイルリングは、シリンダ
内壁の余分な潤滑油がクランク室側から燃焼室側へ侵入
して消費される現象（オイルアップ）の抑制機能を有す
る。そして、従来の標準的なピストンリングの組合せと
しては、トップリングおよびセカンドリングからなる２
本の圧力リングと１本のオイルリングとの計３本のピス
トンリングの組合せが挙げられる。

【０００３】一方、内燃機関の低燃費化の要請からピス
トンリングの構成についても種々の検討がなされ、特に
１本の圧力リングと１本のオイルリングとを組合せた２
本構成のピストンリングは、摩擦損失を低減し、内燃機
関の一層の効率化を可能にする技術として注目されてい
る。

【０００４】しかしながら、この２本構成のピストンリ
ングはシール性の維持に留意しなければならない。従っ
て、ここに使用される圧力リングは、気密特性に優れて
いることが要求される。かかる気密特性の向上を図った
圧力リングとして、たとえば図６に示す特殊合い口構造
（いわゆるダブルラップジョイント構造）の圧力リング
が提案されている（実公平１−２２９１６号公報参
照）。

【０００５】この特殊合い口構造の圧力リングは、図６
に示すように、一方の合い口端部におけるシリンダ内壁
側の隅部に切欠凹部５０を設け、他方の合い口端部に内
燃機関用ピストンに装着され更にシリンダ内に装着され
たときに切欠凹部５０に収容される凸部６０を設けてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示す特殊合い口構造の圧力リングは、燃焼室方向へのオ
イル上りに対する気密特性が向上しているためオイル消
費量は低減するものの、基端部が細いこと及び基端部に
大きな曲げモーメントが加わるため、凸部６０の折損の
おそれがあった。

【０００７】そこで、本発明は上記課題を解決するため
になされたものであり、特殊合い口構造のピストンリン
グが有する優れた気密性を維持し、かつ耐折損性の向上
が図られた圧力リングを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、内燃機関用ピストンリングであって、一方
の合い口端部におけるシリンダ内壁側の隅部に切欠凹部
を設け、前記切欠凹部に収容される凸部を他方の合い口
端部に設け、前記切欠凹部の合い口端面がなす受け面と
前記凸部の合い口端面がなす合せ面とを対向させるよう
にした圧力リングにおいて、前記凸部の合せ面は凸状の
湾曲面をなし、前記切欠凹部は前記凸部の補形をなして
構成した。

【０００９】また、前記凸部の合せ面と切欠凹部の受け
面とがなす空隙に、樹脂を充填して構成した。

【００１０】

【作用】図２（Ａ）に示すように、凸部１２は、シリン
ダ内に装着された状態で切欠凹部２に収容される。

【００１１】そして、シリンダ内でのピストンの往復運
動に伴う圧力リングの摺動時には、凸部１２の合せ面と
切欠凹部２の受け面とが当接されると、図２（Ｂ）に示
すように、合せ面１３の各点における接線に対して、垂
直方向に力ｗが作用する。ここに、前記力ｗのＹ軸方向
の分力はそれぞれｗ₁，ｗ₂，ｗ₃となる。従って、凸
部１２には、図２（Ｃ）に示すように、不等分布力が作
用することになり、その曲げモーメントは、先端に近い
ほど小さくなる。

【００１２】これに対して、図２（Ｄ）に示すような従
来の凸部６０（図６参照）では、等分布となり、その曲
げモーメントは先端部も基端部も同一である。従って、
図２（Ｃ）の場合と図２（Ｄ）の場合とでは、図２
（Ｃ）の場合の方が曲げモーメントが小さくなり、耐折
損性が向上する。なお、合せ面と受け面とが点接触した
場合でも、基端部からその接触点までの距離が等しけれ
ば、図２（Ｃ）と図２（Ｄ）に示すように、ｗ₁₁＜ｗ₁₂
となる。即ち、本発明の方が従来の場合より、曲げモー
メントが小さくなり、凸部１２が折損しにくい。

【００１３】また、図３に示すように、凸部の合せ面１
３と切欠凹部の受け面４とがなす空隙に樹脂Ｊを充填し
たので、気密性が向上する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。第１実施例図１（Ａ）〜（Ｃ）に、第１実施例の圧力リングＲ₁の
斜視図，IB-IB 線方向から見た縦断面図，IC-IC 線方向
から見た縦断面図を示す。

【００１５】図１（Ａ）に示すように、本実施例の圧力
リングＲ₁の合い口部は、一方の合い口端部１における
シリンダ内壁側３の隅部に切欠凹部２が設けられると共
に、他方の合い口端部１１に内燃機関用ピストンに装着
され更にシリンダ内に装着されたときに前記切欠凹部２
に収容される凸部１２が設けられている。

【００１６】前記凸部１２の合せ面１３は、滑らかな凸
状の湾曲面をなしている。即ち、該凸部１２のリングの
周方向の断面形状は、幅広の基端部側から該幅狭の先端
部側に向けて滑らかな凸状湾曲を備えている。そして、
前記凸部１２のIB-IB 線に沿う断面形状は、図１（Ｂ）
に示すように、矩形をなしている（斜線を付して示
す）。

【００１７】前記切欠凹部２には、図１（Ｃ）に示すよ
うに、前記合せ面１３に対応した受け面４が形成され、
前記受け面４は、前記合せ面１３の補形をなしている。
前記凸部１２は、図２（Ａ）に示すように、シリンダ内
に装着された状態で切欠凹部２に収容される。

【００１８】そして、シリンダ内でのピストンの往復運
動に伴う圧力リングの摺動時には、凸部１２の合せ面１
３と切欠凹部２の受け面４とが当接されると、図２
（Ｂ）に示すように、合せ面１３の各点における接線と
垂直方向に、力ｗが作用する。ここに、前記力ｗのＹ軸
方向の分力はそれぞれｗ₁，ｗ₂，ｗ₃となる。従っ
て、凸部１２には、図２（Ｃ）に示すように、不等分の
分布力が作用することになり、凸部１２を折損させる上
方への力とならう曲げモーメントは、先端に近いほど小
さくなる。

【００１９】これに対して、図２（Ｄ）に示すような従
来の凸部６０（図６参照）では、等分布となり、その曲
げモーメントは先端部も基端部も同一である。従って、
図２（Ｃ）の場合と図２（Ｄ）の場合とでは、図２
（Ｃ）の場合の方が曲げモーメントが小さくなり、凸部
１２の耐折損性が向上する。第２実施例第２実施例の正面図を図３に示す。

【００２０】図３に示すように、凸部１２の合せ面１３
と切欠凹部２の受け面４により構成される空隙Ｇに、自
己潤滑性の樹脂をスプレーで塗布した後、焼成する。こ
のようにして空隙Ｇを前記樹脂で充填すれば、気密性の
低下を防止することができる。ここに、自己潤滑性の樹
脂としては、４弗化エチレン樹脂やポリイミド樹脂、お
よびこれらの樹脂に２硫化モリブデンや黒鉛等の自己潤
滑性をもつ粉末を混入した樹脂が好適である。第３実施例図４（Ａ）〜（Ｃ）に、第３実施例の圧力リングＲ₂の
斜視図，IVB-IVB 線方向から見た縦断面図，IVC-IVC 線
方向から見た縦断面図を示す。

【００２１】図４（Ａ）に示すように、本実施例の圧力
リングＲ₂の合い口部は、一方の合い口端部１Ａにおけ
るシリンダ内壁側３Ａの隅部に切欠凹部２Ａが設けられ
ると共に、他方の合い口端部１１Ａに内燃機関用ピスト
ンに装着され更にシリンダ内に装着されたときに前記切
欠凹部２Ａに収容される凸部１２Ａが設けられている。

【００２２】前記凸部１２Ａの合せ面１３Ａは、滑らか
な凸状湾曲面をなしている。即ち、該凸部１２Ａのリン
グの周方向の断面形状は、幅広の基端部側から該幅狭の
先端部側に向けて滑らかな凸状湾曲を備えている。

【００２３】そして、前記凸部１２ＡのIVB-IVB 線に沿
う断面形状は、図４（Ｂ）に示すように、台形をなして
いる（斜線を付して示す）。即ち、凸部１２Ａのリング
の半径方向内側の傾斜面１３Ａ₁は、リング半径方向内
側からシリンダ内壁面に向かい傾斜している。

【００２４】前記切欠凹部２Ａには、前記合せ面１３Ａ
に対応した受け面４Ａが形成され、そのIVC-IVC 線に沿
う断面形状を図４（Ｃ）に示す。そして、ピストンの往
復運動に伴う凸部１２Ａと切欠凹部２Ａとの当接時にお
いても、前記図２に示したように、従来に比較して曲げ
モーメントが小さくなり、凸部の耐折損性が向上する。

【００２５】この第３実施例の場合にも、前述と同様に
受け面は合せ面の補形をなし、また、第２実施例と同様
に樹脂を合せ面と受け面との間に充填すれば、気密性が
向上する。第４実施例図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、第４実施例の圧力リ
ングＲ₃は、凸部１２Ｂの断面形状が下辺の長い台形で
あり（斜線を付して示す）、下面が第１合せ面１３Ｂ₁
をなし、斜面が第２合せ面１３Ｂ₂をなす。即ち、前記
第２合せ面１３Ｂ₂は、リング半径方向内側からリング
中心方向に向い傾斜している。また、切欠凹部２Ｂは、
前記第１合せ面１３Ｂ₁に対応した第１受け面４Ｂ
₁と、前記第２合せ面１３Ｂ₂に対応する第２受け面４
Ｂ₂とからなる。

【００２６】この第４実施例の場合にも、前述と同様に
受け面は合せ面の補形をなし、また、第２実施例と同様
に樹脂を合せ面と受け面との間に充填すれば、気密性が
向上する。

【００２７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、凸部の合せ面と切欠凹部の受け面を対向配置し、凸
部の合せ面を、滑らかな凸状湾曲に形成し、切欠凹部の
受け面を前記凸部の補形に形成しているので、前記凸部
と切欠凹部とが当接して力が発生した際に、曲げモーメ
ントが小さくなり、凸部の耐折損性を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の合い口部を示す部分説明
図であって、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）はIB-IB 線に沿う
縦断面図、（Ｃ）はIC-IC 線に沿う縦断面図である。

【図２】前記合い口端部の動作を示す図であって、
（Ａ）は凸部と切欠凹部とが当接された図、（Ｂ）は凸
部に作用する力を説明する図、（Ｃ）は凸部のＹ軸方向
に作用する力を示す図、（Ｄ）は従来の凸部に作用する
力を示す図である。

【図３】本発明の第２実施例を示す図であって、凸部の
合せ面と切欠凹部の受け面とがなす空隙に樹脂を塗布し
た状態を示す正面図である。

【図４】本発明の第３実施例の合い口部を示す部分説明
図であって、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）はIVB-IVB 線に沿
う縦断面図、（Ｃ）はIvC-IvC 線に沿う縦断面図であ
る。

【図５】本発明の第４実施例の合い口部を示す部分説明
図であって、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）はVB-VB 線に沿う
縦断面図、（Ｃ）はvC-vC 線に沿う縦断面図である。

【図６】従来の合い口構造を示す斜視図である。

【符号の説明】

Ｒ…圧力リング１…一方の合い口端部２…切欠凹部４…受け面１１…他方の合い口端部１２…凸部１３…合せ面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関用ピストンリングであって、一
方の合い口端部におけるシリンダ内壁側の隅部に切欠凹
部を設け、前記切欠凹部に収容される凸部を他方の合い
口端部に設け、前記切欠凹部の合い口端面がなす受け面
と前記凸部の合い口端面がなす合せ面とを対向させるよ
うにした圧力リングにおいて、前記凸部の合せ面は凸状の湾曲面をなし、前記切欠凹部
は前記凸部の補形をなすことを特徴とする圧力リング。
【請求項２】前記凸部の側面は傾斜面であり、該傾斜
面は、リング半径方向内側からシリンダ内壁面に向かい
傾斜していることを特徴とする請求項１記載の圧力リン
グ。
【請求項３】前記凸部の側面は傾斜面であり、該傾斜
面は、リング半径方向内側からリング中心方向に向かい
傾斜していることを特徴とする請求項１記載の圧力リン
グ。
【請求項４】前記凸部の合せ面と切欠凹部の受け面と
がなす空隙に、樹脂を充填したことを特徴とする請求項
１乃至請求項３記載の圧力リング。