JPH07908Y2 - ピストンリングの張力測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、エンジンにおけるピストンに対して使用され
る組合せ式ピストンリングの張力を測定する装置の構造
に関するものである。

〔従来の技術〕

リング体の一端を切って適宜寸法の合口隙間を設けて成
るピストンリングを、エンジンにおけるピストンのリン
グ溝内に嵌挿した状態で、エンジンのシリンダボア内に
嵌めた時、ボア内周面に及ぼす圧力（張り力）が大き過
ぎると、ボア内周面での油膜切れが起こり、反対に小さ
過ぎるとエンジンの燃焼室内の圧力ガス漏れや燃焼室内
へのオイル上りが生じて、いずれにしても不都合が生じ
る。

従って、出来上がったピストンリングの張り力が適当な
値であるものだけを良品として採用するため、ピストン
リングの製品検査のうちの一つである張力の測定を実行
する。

この張力測定は、ピストンリングの外周面がボア内面に
接当する半径外向きの押圧力（張り力）に比例する合口
部での円周接線方向の力（以下この力を張力と称する）
を測定するもので、その測定装置の先行技術として、先
に本出願人は実開昭59-25443号公報において、平面視半
円環状の一対の枠体の一端を回動自在に枢着し、該一対
の枠体の内径側には、被測定用ピストンリングの外周面
に接当する摺接抵抗の少ないボールや円柱状のピン等の
接当体を円周方向に適宜間隔にて多数設け、該一対の枠
体にて前記ピストンリングを挟持し、且つ前記一方の枠
体を他方の枠体に対して半径が縮むように締め付け、被
測定用ピストンリングの合口部の隙間間隔が所定値にな
ったときの締め付け力を測定する装置を提案した。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、最近、エンジンにおけるピストンの外周に設
けられた環状のリング溝内に嵌挿されるいわゆるオイル
リング等のピストンリングとして、断面略台形に平金属
板を屈曲させて成るスペーサエキスパンダと、その上下
面に配置する上下一対のサイドレールとを、組合せた状
態にて前記リング溝内に配設し、前記該一対のサイドレ
ールの外周端面をボア内面に摺接させるものが種々開発
されている。

この種の組合せ式ピストンリングの張力測定に際して、
前記先行技術の測定装置を利用するには、まず、ピスト
ンにおける環状のリング溝と同じ寸法を有するリング溝
が形成された円板状の組込み治具を用意し、該組込み治
具におけるリング溝内に予め測定しようとする組込合せ
式ピストンリングを組込み、この組込み治具と共に組合
せ式ピストンリングの外周面を前記一対の枠体内周側に
嵌入し、この一対の枠体にて被測定物であるピストンリ
ングの外周面を締め付けて測定することが考えられる
が、単にこのような組込み治具を使用しただけではつぎ
のような不都合が発生するのであった。

即ち、この種の組合せ式ピストンリングは、ピストンの
リング溝の上下寸法に比較して薄い厚さの上下対のサイ
ドレールを複雑な断面形状のスペーサエキスパンダの上
下面に支え、且つ該スペーサエキスパンダにおける内周
側の上下両突起部が各サイドレールの内周端を半径外向
きに押圧するように、当該スペーサエキスパンダの弾性
力が作用するとき、前記両サイドレールの外周面がボア
内面に略直角を押圧するのであるから、単に前記上下両
サイドレールとスペーサエキスパンダとをリング溝内に
組入れただけでは、サイドレールが互いに略平行状に配
列しないとか、スペーサエキスパンダにおける内周側の
上下両突起部がうまく各サイドレールの内周端に接当す
るように噛合わない等、上述のような正常な作用が発揮
できる組込み状態となり難く、従って、測定結果の張力
の値に誤差が生じやすく、信頼性に欠けるという問題が
あった。

本考案はこのような事情に鑑みて、正確な測定値を得る
ことができるピストンリングの測定装置を提供すること
を目的するものである。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するため本考案は、被測定物である組合
せ式ピストンリングを外周のリング溝に嵌入した円板状
の組込み治具と、該組込み治具を外周から締め付けてそ
の締め付け力を検出するための一対の枠体と、これらを
載置する支持台とから成り、前記一対の枠体には、前記
組合せ式ピストンリングの外周面に接当する曲率半径の
小さい押圧体を前記組合せ式ピストンリングの円周方向
に沿って適宜間隔で多数個設ける一方、前記一対の枠体
のうち一方の枠体を支持台に固定し、該固定された枠体
の基端部に他方の枠体の基端部を水平回動自在に連結
し、前記組込み治具の下面と支持台上面との間には減摩
擦手段を介在させると共に、加振手段にて前記支持台に
振動を与えるように構成したものである。

〔考案の作用・効果〕

この構成によれば、被測定物である組合せ式ピストンリ
ングにおける上下両サイドレール及びスペーサエキスパ
ンダを組込み治具のリング溝に予め組み込むことができ
るので、被測定物を組込み治具ごと運搬したり、測定装
置に対して装着・取り外しできるから、測定の準備作業
等の段取りを効率良く実行できる。

前記組合せ式ピストンリングの上下両サイドレールの外
周面は、組込み治具に組み込まれた状態で、該組込み治
具を外径側から締め付ける左右一対の枠体における多数
の曲率半径の小さい押圧体にて点接触または線接触され
た状態にて所定の直径に締め付けられるので、接触によ
る摩擦抵抗が極めて少なくできる。

また、支持台を加振手段にて振動させると共に、支持台
と組込み治具との間に減摩擦手段を介在させてあるか
ら、組込み治具におけるリング溝内に組み込んだままの
状態でのスペーサエキスパンダと上下両サイドレールと
の接触部等でのなじみ難さを、支持台に与えた振動によ
り減摩擦手段を介して組込み治具を揺することで至極簡
単に解消できる効果を有する。

さらに、支持台と組込み治具との間にボール等の減摩擦
手段を介在させることで、振動する左右両枠体に対して
組込み治具の相対的移動が可能となり、当該両枠体によ
る締め付け状態での厚さの薄い上下両サイドレール外周
面と押圧体の表面との接触のなじみ難さを解消し、組合
せ式ピストンリングを正常な姿勢に修正して各部品間の
不自然な接触による摩擦力の増大を無くすることができ
る。

従って本考案によれば、組合せ式ピストンリングの張力
の測定を、効率良く、しかも正確に行うことができると
いう顕著な効果を有するのである。

〔実施例〕 次に実施例について説明すると、第１図及び第２図にお
いて、符号１は張力測定装置における基台２上に複数の
スプリング３を介して載置された断面下向きコ字型の支
持台を示し、符号4,4′は後述の組込み治具５に組込ん
だ被測定物である組合せ式ピストンリング６の外周面を
外側から挟みこむ左右一対の平面視略半円環状の枠体で
ある。

組合せ式ピストンリング６の一例は、第３図及び第５図
に示すように、金属板にて断面内向きコ字状に形成さ
れ、且つ外周部と内周部とに各々切り込み溝7c,7dを交
互に多数個設けて成るスペーサエキスパンダ７と、平金
属板製の上側のサイドレール８と、同じく平金属板製の
下側のサイドレール９とにより構成されており、前記ス
ペーサエキスパンダ７の上下両面7a,7bにおける外周部
には、前記両サイドレール8,9に対する受け突起10,11が
各々一体的に造形され、また、前記スペーサエキスパン
ダ７の上下両面7a,7bにおける内周部には、前記両サイ
ドレール8,9の内周面に対する傾斜面12a,13aを有する押
圧突起12,13が各々一体的に造形されている。

そして、前記両受け突起10、11の先端から上下両押圧突
起12,13の先端までの高さ寸法、及びスペーサエキスパ
ンダ７の上下両面7a,7bから上下両押圧突起12,13の先端
までの高さ寸法を、上下両サイドレール8,9の厚さ寸法
より適宜寸法だけ小さい寸法に設定し、ピストン（図示
せず）の往復動に際して、サイドレール8,9がピストン
外周におけるリング溝内において傾斜しても上下両押圧
突起12,13の先端がリング溝の天井面および底面に接当
することがないように構成するものである。

また、前記組合せ式ピストンリング６の組込み治具５
は、第４図に示すように、内燃機関に実際に使用される
ピストンと同じ直径（D1）を有し、且つ、前記ピストン
におけると同じ断面形状のリング溝14を形成してあり、
該リング溝14に予め前記被測定物である組合せ式ピスト
ンリング６を組込んでおくものである。

一対の枠体4,4′は、その内径円周面が互いに対向し、
且つ、各枠体4,4′の円弧の中心軸線が支持台１の上面
に対して直角となるように配設し、一方の枠体４を支持
台１の上面にボルト16等にて固定し、他方の枠体４′は
その基端部を前記一方の枠体４の基端部に支軸17を介し
て回動自在に枢着する。

前記一対の枠体4,4′の内周面には、当該両枠体4,4′が
互いに近付くとき、その間に配置した前記組込み治具５
に組込まれた組合せピストンリング６の上下両サイドレ
ール8,9の外周面が接当する曲率半径の小さい金属製の
円柱ピン又はボール等の押圧体18をボアの内径に相当す
る円周方向に沿って適宜間隔にて多数個（実施例では各
枠体につき11個づつ）設ける。

この押圧体18の実施例としては、両枠体4,4′の内径円
周面側に、高さ寸法（H1）の組込み治具５が嵌合し得る
嵌合溝15,15′（高さ寸法＝H2＞H1）を凹み形成し、こ
の各嵌合溝15,15′内に円柱ピン又はボール等の凸局面
の一部が露出するように押圧体18を設けるものである
が、前記嵌合溝15,15′を設けることなく、枠体の内径
円周面に一部露出するように前述のような押圧体18を設
けても良いのである。

前記支持台１上にて回動し得る枠体４′の下面には、適
宜箇所に凹み部19を形成し、各凹み部19に金属球のよう
な転動体20を入れ、該枠体４′が前記支軸17を中心にし
て極めて軽い力にて回動し得るように構成する。

なお、前記支軸17の箇所にボールベアリングを介して枠
体４′を枢着することで、該枠体４′が軽い力で水平回
動できるので、前記の転動体20を省略しても良い。

符号21は、前記他方の枠体４′における支軸17と反対側
の自由端側のフランジ部22外面に固着したロードセルの
ような締め付け力を検出する締付力検出手段で、支持台
１の上面にブラケット23にアーム24を跳ね上げ回動自在
に設け、倒伏した状態のアーム24先端には、中間バー25
を前記締付力検出手段21に向かって進退動するように支
持台１の上面と平行状に移動自在に装着し、該中間バー
25を挟んで締付力検出手段21と反対側には、中間バー25
を締付力検出手段21に向かって押圧する締付け手段26を
設ける。

該締付け手段26の一つの実施例は、図示のごとく、測長
手段26′を備えたマイクロメータのようなものであり、
締付け手段26におけるスピンドル27にて回動自在な枠体
４′を固定側の枠体４方向に押圧し、組合せ式ピストン
リング６を締付けできるように構成するものである。

また、符号28は前記組込み治具５の下面と支持台１の上
面との間に介在させる金属製やセラミックス製ボールの
ような転動体、四ふっ化エチレン樹脂等のフッ素樹脂製
シート等の減摩擦手段で、該減摩擦手段28は後述の支持
台１からの振動を組込み治具５に伝達できるものであり
ながら、組込み治具５と支持台１との間の摩擦力を低減
できるように構成するものである。

さらに前記支持台１の下面には、当該支持台１に振動を
与える非平衡質量等を上下回動させる等する加振器29を
固着し、該加振器29を基台２上の駆動モータ30にて作動
させるようにした加振手段を設けるのである。

なお、符号31は締付力検出手段21であるロードセルから
の信号を増幅する動歪計、符号32は、前記動歪計31から
の出力信号をデジタル表示するデジタル電圧計等の表示
器、符号33は前記駆動モータ30の駆動時間と停止時間の
制御や、一つの組合せ式ピストンリング６について複数
回の締付力検出値を測定したとき、各々の検出値を記録
紙に記憶させる等のチェッカー機能を有する中央制御装
置である。

この構成において、予め、被測定物である組合せ式ピス
トンリング６を組込み治具５におけるリング溝14内に嵌
挿する。このとき、組合せ式ピストンリング６における
上下両サイドレール8,9の合口部が組込み治具５の上面
外周端近傍に刻印等された目印34の位置に合うようにセ
ットする。

他方、ロードセルのような締付力検出手段21を無負荷の
状態にして、動歪計31の零点校正や表示器32の校正を実
行しておく。

ついで、前記測定装置における支持台１上の中間バー25
を上向きに跳ね上げておき、締付け手段26における測長
手段26′を予め規定の値にセットしておく。この規定値
とは、エンジンのシリンダボア内に組合せ式ピストンリ
ング６を嵌挿し、その合口の隙間寸法が所定の寸法にな
るように、可動側の枠体４′を固定側の枠体４に近付
け、可動側の枠体４′の自由端の締付力検出手段21と測
長手段26′におけるスピンドル27との間に中間バー25を
挿入したときの、当該測長手段26′のセット位置であ
る。

次に、前記可動側の枠体４′を開き、前述のようにセッ
トされた組込み治具５を測定装置における支持台１の一
対の枠体4,4′間に配置された減摩擦手段28上に載置す
る。

このとき、組込み治具５上面に設けた把手35（第４図の
一点鎖線で示す）を利用すると、運搬が容易となる。ま
た、組込み治具５における前記目印34を前記一対の枠体
4,4′の自由端側可動側の枠体４′のフランジ部22箇所
に位置するように調節する。

次に支持台１の上面の孔箇所に操作レバー36の枢支ピン
37を差し込んでセットし、該操作レバー36にて前記可動
側の枠体４′の外周面を押すと、前記一対の枠体4,4′
の嵌合溝15,15′内に組込み治具５の外周が嵌入し、両
枠体4,4′における多数の押圧体18にて組合せ式ピスト
ンリング６における上下回動両サイドレール8,9の外周
面を押圧し、当該両サイドレール8,9の直径が縮径する
ように締め付けられる。

この状態でアーム24を下降させ、締付力検出手段21と締
付け手段26のスピンドル27との間に中間バー25が位置す
るようにセットし、前記操作レバー26への力を静に抜
き、加えた力を完全に抜いた状態にて、操作レバー36を
支持台１から取り外す。

次いで、中央制御装置33のスイッチをONにして所定時間
（実施例では約10秒間）駆動モータ30を作動させると、
支持台１は加振器29にて上下等に振動し、減摩擦手段28
を介してその上の組込み治具５ひいては組合せ式ピスト
ンリング６にも振動が加えられ、組込み治具５のリング
溝14内にて上下両サイドレール8,9とスペーサエキスパ
ンダ７との位置関係がなじむように揺すられ、各々部品
が所定の姿勢に定まり、且つ、左右両枠体における多数
箇所の押圧体18とサイドレール8,9の外周面との接触に
よる摩擦力が偏よらないようになじむことになる。

この状態で、前記締付力検出手段21による検出値（通常
はその検出値のうちの最大値）を読み取れば良いのであ
る。

なお、測定は加振状態で実行しても良いし、適宜時間加
振した後、振動停止後に測定するようにしても良い。ま
た、検出誤差を考慮し、複数回の測定を実行し、検出値
が所定値の範囲内にあれば良品とする。

このようにして、被測定物である組合せ式ピストンリン
グ６における上下両サイドレール8,9の外周面は多数の
曲率半径の小さい押圧体18にて点接触または線接触され
た状態にて所定の直径に締め付けられるので、接触によ
る摩擦抵抗が極めて少なくできる。

また、組込み治具５におけるリング溝14内に組み込んだ
ままの状態でのスペーサエキスパンダ７と上下両サイド
レール8,9との接触部でのなじみ難さを、支持台１に与
えた振動により減摩擦手段28を介して組込み治具５を揺
することで解消できる。

特に、支持台１と組込み治具５との間にボール等の減摩
擦手段28を介在させることで、振動する左右両枠体4,
4′と組込み治具５との間に相対的移動が可能となるこ
とで、当該両枠体4,4′による締め付け状態での厚さの
薄い上下両サイドレール8,9外周面と押圧体18の表面と
の接触のなじみ難さを解消し、組合せ式ピストンリング
６を正常な姿勢に修正して各部品間の不自然な接触によ
る摩擦力の増大を無くし、ピストンリングの張力の測定
に際して正確な結果を得ることができる。

なお、種々の形態の組合せ式ピストンリング６を被測定
物の対象とすることができることはいうまでもない。

さらに、組込み治具５の形状は、その下面が減摩擦手段
28と任意の箇所で接当できる平面部分を有し、外周にリ
ング溝が形成されておれば良く、組込み治具５の上面を
凹み形成して重量の軽減を図るように形成しても良いの
である。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示し、第１図は測定装置の平面
図、第２図は第１図のII−II視断面図、第３図は組合せ
式ピストンリングの要部斜視図、第４図は組込み治具の
斜視図、第５図は組込み治具に組合せ式ピストンリング
を組み込んだ状態の要部拡大断面図、第６図は第２図の
要部拡大断面図、第７図は第１図のVII−VII視図であ
る。 １……支持台、２……基台、３……スプリング、4,4′
……枠体、５……組込み治具、６……組合せ式ピストン
リング、７……スペーサエキスパンダ、8,9……サイド
レール、14……リング溝、15,15′……嵌合溝、17……
支軸、18……押圧体、19凹み部、20……転動体、21……
締付力検出手段、25……中間バー、26……締付け手段、
26′……測長手段、27……スピンドル、28……減摩擦手
段、29……加振器、30……駆動モータ、31……動歪計、
32……表示器、33……中央制御装置、34……目印、35…
…把手、36……操作レバー。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定物である組合せ式ピストンリングを
   外周のリング溝に嵌入した円板状の組込み治具と、該組
   込み治具を外周から締め付けてその締め付け力を検出す
   るための一対の枠体と、これらを載置する支持台とから
   成り、前記一対の枠体には、前記組合せ式ピストンリン
   グの外周面に接当する曲率半径の小さい押圧体を前記組
   合せ式ピストンリングの円周方向に沿って適宜間隔で多
   数個設ける一方、前記一対の枠体のうち一方の枠体を支
   持台に固定し、該固定された枠体の基端部に他方の枠体
   の基端部を水平回動自在に連結し、前記組込み治具の下
   面と支持台上面との間には減摩擦手段を介在させると共
   に、加振手段にて前記支持台に振動を与えるように構成
   したことを特徴とするピストンリングの張力測定装置。