JPH10169778A - ピストンリング - Google Patents

ピストンリング

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JPH10169778A
JPH10169778A JP32684696A JP32684696A JPH10169778A JP H10169778 A JPH10169778 A JP H10169778A JP 32684696 A JP32684696 A JP 32684696A JP 32684696 A JP32684696 A JP 32684696A JP H10169778 A JPH10169778 A JP H10169778A
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JP
Japan
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ring
seal ring
piston
seal
groove
Prior art date
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Pending
Application number
JP32684696A
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English (en)
Inventor
Yasuo Fujioka
泰雄 富士岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPH10169778A publication Critical patent/JPH10169778A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高負荷・高温状態におけるシールリングの熱
膨張を吸収することにより、シールリングのうねり状変
形を低減し、シール性の向上を図る。 【解決手段】 ピストン5の外周面に形成されたリング
溝6に挿入される樹脂製のシールリング101と、リン
グ溝6に挿入されたシールリング101がシリンダ壁面
7に接するようにシールリング101を外方向に押圧す
るリング状バネ部材2と、を具備するピストンリングに
おいて、シールリング101に、その周方向に対して交
差する方向に延在しリング溝6内に収容される範囲のみ
において部分的にシールリング101を分割する複数の
溝を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関におい
て、ピストン本体とシリンダとの間の隙間を埋めるべ
く、ピストン頭部に形成されたリング溝に嵌め込まれる
ピストンリングに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、内燃機関のピストンには、通
常、ガス密閉用の2本の圧縮(コンプレッション)リン
グ及びオイル掻き落とし用の1本のオイルリングの計3
本のピストンリングが取り付けられている。近年におい
ては、シール性の向上、オイル消費量の低減、摩擦損失
の低減等の観点から、ピストンリングに関して種々の改
良が図られている。
【0003】例えば、実開昭57−148036号公報
は、シリンダ壁面に接する合成樹脂製シールリングとそ
のシールリングを内側から外側に押圧するエキスパンダ
リングとから構成されたピストンリングをオイルリング
として使用することを開示している。
【0004】図1は、合成樹脂製シールリング1とエキ
スパンダリング2とから構成されたピストンリングが、
ピストン5の頭部に形成されたリング溝6に嵌め込ま
れ、シリンダ壁面7と接する様子を示す断面図である。
合成樹脂製シールリング1によれば、その弾性を活用し
て合口(リングの切れ目)のないシール構造を得ること
ができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図1に
示されるようなピストンリングにおいては、高負荷・高
温状態になると、図2に示されるように、シールリング
1にうねり状の変形が発生するという問題がある。な
お、図2は、FEM(有限要素法)計算に基づくもので
あり、半径方向の変位が10倍に拡大されて示されてお
り、また、シールリング1とエキスパンダリング2とが
分離して示されているが、これは変形状態をわかりやす
くするためであり、実際には接触している。このような
うねりの原因は、樹脂は金属に比べ熱膨張係数が大きい
ため、高温になるとシールリング1にリング周方向への
伸びが生じ、この伸びの逃げ場がないために、エキスパ
ンダリング2による半径外方向への付勢力に打ち勝って
内側方向すなわちリング溝底部方向に変形してしまうこ
とによる。従って、高負荷・高温状態では、シール性が
損なわれることとなる。
【0006】その対策として、熱膨張係数の小さな繊維
を樹脂に混入して複合材とすることでシールリングの熱
膨張を抑えることもできるが、その場合には、同時に弾
性伸びも低下し、ピストンへの組付けが困難になってし
まう。すなわち、このような対策では、熱膨張を抑えか
つ弾性伸びを大きくするような構成とすることはできな
い。
【0007】かかる実情に鑑み、本発明の目的は、ピス
トン外周面に形成されたリング溝に挿入される樹脂製の
シールリングと、リング溝に挿入されたシールリングが
シリンダ壁面に接するようにシールリングを外方向に押
圧するリング状バネ部材と、を備えるピストンリングに
おいて、高負荷・高温状態におけるシールリングの熱膨
張を吸収することにより、シールリングのうねり状変形
を低減し、もってシール性の更なる向上を図ることにあ
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
に案出された、本願第1の発明に係るピストンリング
は、ピストン外周面に形成されたリング溝に挿入される
樹脂製のシールリングと、前記リング溝に挿入された前
記シールリングがシリンダ壁面に接するように前記シー
ルリングを外方向に押圧するリング状バネ部材と、を具
備するピストンリングにおいて、前記シールリングに、
その周方向に対して交差する方向に延在し前記リング溝
内に収容される範囲のみにおいて部分的に前記シールリ
ングを分割する複数の溝を形成したことを特徴とする。
【0009】上述の如く構成されたピストンリングにお
いては、シールリングに形成された複数の溝により、シ
ールリングのリング周方向への膨張を吸収することがで
き、結果としてピストンリングのうねりを低減すること
ができる。また、かかる複数の溝はリング溝内の領域の
みに形成されているため、シールリングの溝の開口はリ
ング溝の壁によって塞がれ、その結果、この溝を介して
ガスが吹き抜けるような事態は生じえない。
【0010】また、本願第2の発明に係るピストンリン
グは、ピストン外周面に形成されたリング溝に挿入され
る樹脂製のシールリングと、前記リング溝に挿入された
前記シールリングがシリンダ壁面に接するように前記シ
ールリングを外方向に押圧するリング状バネ部材と、を
具備するピストンリングにおいて、前記シールリング
に、その周方向に対して交差する方向に延在しかつ前記
シールリングの厚さ方向において部分的に前記シールリ
ングを分割する複数の溝を形成し、かつ、前記リング状
バネ部材と前記シールリングとの間に、前記シールリン
グの内周面に密着する外周面を有する弾性リングを介在
させたことを特徴とする。
【0011】上述の如く構成されたピストンリングにお
いては、上下方向(円筒軸方向)に延びる溝を形成した
結果として発生する変形は上下方向内で生じ、シールリ
ングのうねりを防止することができる。また、シールリ
ングの背面には、形成された溝の開口を塞ぐ弾性リング
が密着するため、形成された溝を介してガスが漏れるよ
うな事態は生じえない。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明する。
【0013】本発明に係るピストンリングは、合成樹脂
製のシールリングとそのシールリングを外方向に押圧す
るリング状バネ部材(例えば、コイル状又は板状のエキ
スパンダリング)とを備えるものであるが、そのシール
リングの構造に特徴がある。かかるシールリングの基本
的構造は、図3に示されるように、合成樹脂(例えばポ
リイミド樹脂)製のリングであり、金属製リングと異な
り、合口(リングの切れ目)を持つ必要がないため、シ
ール性が向上している点で、従来と同様であるが、その
詳細構造に工夫が凝らされている。
【0014】図4は、本発明の第1実施形態に係るシー
ルリング101の一部、すなわち図3のA部に相当する
部分を拡大して示す斜視図である。この図に示されるよ
うに、シールリング101には、その内側から、その周
方向に対して交差する方向へすなわち半径方向へ、複数
のスリットすなわち溝が形成されている。シールリング
の熱膨張時、スリットがないシールリング1の場合に
は、前述の如く図5(A)に示されるようにうねり状に
変形するのに対し、スリットがあるシールリング101
の場合には、図5(B)に示されるように変形する。す
なわち、スリットが熱膨張時の逃げ場として作用するた
め、シリンダ壁面7とシールリング101との隙間は小
さくなり、それらの摺動面におけるシール性が向上する
のである。なお、FEM(有限要素法)による計算の結
果によれば、シリンダとシールリングとの接触部は、シ
リンダ上面から見て4ヵ所発生することが判明している
ため、かかるスリットは5個以上設けることが好まし
い。
【0015】図6は、図4のシールリング101とエキ
スパンダリング2とからなるピストンリングをピストン
5のリング溝6に挿入した様子をシリンダ壁面7ととも
に示す断面図であって、同図(A)はシールリングが図
4の切断線X−Xに沿って切断される場合を示し、同図
(B)はシールリングが図4の切断線Y−Yに沿って切
断される場合を示している。この図に示されるように、
リング溝6に挿入されたシールリング101は、その内
側に配置されたエキスパンダリング5によって外方向す
なわちシリンダ壁面7の方向に押圧されるため、シリン
ダ壁面7と密着する。
【0016】その際、同図(B)に示されるように、シ
ールリング101のスリットは、リング溝6内に完全に
収容されるような寸法に設計されている。すなわち、ピ
ストン5とシリンダ壁面7との隙間にスリットが露出す
ることのないように、換言すればスリットがリング溝6
の壁によって塞がれるようにされている。その結果、ス
リットを介してガスが吹き抜けるような事態(ブローバ
イ)は生じえない。このように、ブローバイを防止しつ
つ、シールリングの周方向の熱膨張をスリットで吸収す
ることが可能となる。かくして、高負荷・高温状態にお
けるシール性が保証される。
【0017】図7は、本発明の第2実施形態に係るシー
ルリング201の一部、すなわち図3のA部に相当する
部分を拡大して示す斜視図である。この図に示されるよ
うに、シールリング201には、その周方向に対して交
差する方向に延在しかつシールリングの厚さ方向におい
て部分的にシールリングを分割する複数のスリットすな
わち溝が上面及び下面に形成されている。
【0018】すなわち、第1実施形態に係るシールリン
グ101が、半径方向にスリットを設けたシールリング
であったのに対し、第2実施形態に係るシールリング2
01は、円筒軸方向(ストローク方向)にスリットを設
けたシールリングである。そのため、シールリング20
1では、熱膨張が円筒軸方向に発生する。すなわち、熱
膨張を逃がす方向が円筒軸方向に変えられることによ
り、前述した周方向のうねり状変形が防止され、シリン
ダ壁面とシールリングとの間のシール性が保証されるの
である。なお、上面に形成されたスリットの方が、下面
に形成されたスリットよりも、深くなっているのは、不
要なオイルを下方に掻き落とすのを容易にするためであ
るが、同一形状でもよい。
【0019】ところで、図7に示すような円筒軸方向の
スリットを設けた場合には、シールリングの上面とリン
グ溝の上壁面との間のシール性及びシールリングの下面
とリング溝の下壁面との間のシール性が損なわれる。そ
こで、第2実施形態では、以下に説明するように、イン
ナリングが採用される。
【0020】図8は、図7のシールリング201とエキ
スパンダリング2とインナリング3とからなるピストン
リングをピストン5のリング溝6に挿入した様子をシリ
ンダ壁面7とともに示す断面図であって、同図(A)は
シールリングが図7の切断線X−Xに沿って切断される
場合を示し、同図(B)はシールリングが図7の切断線
Y−Yに沿って切断される場合を示している。第1実施
形態と同様に、リング溝6に挿入されたシールリング2
01は、その内側に配置されたエキスパンダリング5に
よって外方向すなわちシリンダ壁面7の方向に押圧され
るが、第1実施形態とは異なり、シールリング201と
エキスパンダリング2との間には、弾性リング(例えば
PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)製)としての
インナリング3が介在せしめられている。
【0021】そして、シールリング201の内周面とイ
ンナリング3の外周面とは密着している。また、インナ
リング3はリング溝6の上壁面及び下壁面とも密着して
いる。したがって、図8(A)及び(B)から容易にわ
かるように、上面側スリットに流入するガスは、インナ
リング3によってせきとめられ、下面側スリットを介し
て下方に漏れることはない。このように、第2実施形態
では、耐磨耗性及び耐熱性に優れた硬質のシールリング
201が、ピストンとシリンダとの摺動面におけるシー
ル性を確保する一方、軟質のインナリング3が、リング
溝内すなわちシールリング背面におけるシール性を確保
している。なお、図7のスリットはU字形であったが、
図9に示されるようなV字形のスリットを採用してもよ
い。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、第1の発明によれ
ば、半径方向に複数の溝(スリット)を設けたシールリ
ングが採用されるため、シールリングのリング周方向へ
の熱膨張を吸収することができ、結果としてピストンリ
ングのうねりを低減することができ、また、かかる複数
の溝(スリット)はリング溝内の領域のみに形成されて
いるため、このスリットを介するブローバイが防止され
る。従って、高負荷・高温時におけるシール性が保証さ
れる。
【0023】また、第2の発明によれば、円筒軸方向に
複数の溝(スリット)を設けたシールリングが採用され
るため、熱膨張を円筒軸方向に逃がすことができてピス
トンとシリンダとの摺動面におけるシール性が確保され
るとともに、シールリングを外方向に押圧するリング状
バネ部材とシールリングとの間に弾性リングが介在せし
められるため、リング溝内のシール性も確保され、高負
荷・高温時におけるシール性が保証される。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のピストンリングの一例を示す断面図であ
る。
【図2】従来のピストンリングが熱膨張により変形する
様子を示す図である。
【図3】シールリングの概略(基本的構造)を示す斜視
図である。
【図4】本発明の第1実施形態に係るシールリングの一
部を示す拡大斜視図である。
【図5】シールリングの熱膨張時の変形を、(A)スリ
ットがない場合及び(B)スリットがある場合について
示す図である。
【図6】本発明の第1実施形態に係るピストンリングを
リング溝及びシリンダ壁面とともに示す断面図であっ
て、(A)シールリングが図4の切断線X−Xに沿って
切断される場合及び(B)シールリングが図4の切断線
Y−Yに沿って切断される場合のそれぞれについて示す
図である。
【図7】本発明の第2実施形態に係るシールリングの一
部を示す拡大斜視図である。
【図8】本発明の第2実施形態に係るピストンリングを
リング溝及びシリンダ壁面とともに示す断面図であっ
て、(A)シールリングが図7の切断線X−Xに沿って
切断される場合及び(B)シールリングが図7の切断線
Y−Yに沿って切断される場合のそれぞれについて示す
図である。
【図9】本発明の第2実施形態に係るシールリングの変
形例の一部を示す拡大斜視図である。
【符号の説明】
1,101,201…シールリング 2…エキスパンダリング 3…インナリング 5…ピストン 6…リング溝 7…シリンダ壁面

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ピストン外周面に形成されたリング溝に
    挿入される樹脂製のシールリングと、前記リング溝に挿
    入された前記シールリングがシリンダ壁面に接するよう
    に前記シールリングを外方向に押圧するリング状バネ部
    材と、を具備するピストンリングにおいて、前記シール
    リングに、その周方向に対して交差する方向に延在し前
    記リング溝内に収容される範囲のみにおいて部分的に前
    記シールリングを分割する複数の溝を形成したことを特
    徴とするピストンリング。
  2. 【請求項2】 ピストン外周面に形成されたリング溝に
    挿入される樹脂製のシールリングと、前記リング溝に挿
    入された前記シールリングがシリンダ壁面に接するよう
    に前記シールリングを外方向に押圧するリング状バネ部
    材と、を具備するピストンリングにおいて、前記シール
    リングに、その周方向に対して交差する方向に延在しか
    つ前記シールリングの厚さ方向において部分的に前記シ
    ールリングを分割する複数の溝を形成し、かつ、前記リ
    ング状バネ部材と前記シールリングとの間に、前記シー
    ルリングの内周面に密着する外周面を有する弾性リング
    を介在させたことを特徴とするピストンリング。
JP32684696A 1996-12-06 1996-12-06 ピストンリング Pending JPH10169778A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008275021A (ja) * 2007-04-26 2008-11-13 Anest Iwata Corp ピストンリングおよびこのピストンリングを用いた流体吸排装置
DE102017202785A1 (de) 2017-02-21 2018-08-23 Elringklinger Ag Führungselement, Kolbenvorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Führungselements
CN112771290A (zh) * 2018-09-28 2021-05-07 日本活塞环株式会社 内燃机用油环
US12334572B2 (en) * 2021-03-10 2025-06-17 Jiangsu Contemporary Amperex Technology Limited Sealing assembly for sealing through hole, and method and device for preparing battery cell

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CN112771290B (zh) * 2018-09-28 2023-10-27 日本活塞环株式会社 内燃机用油环
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