(57)【要約】【課題】ピストンリングのばたつきの発生を抑えつつ、ピストンリングによる筒内の密閉性を向上させる。【解決手段】本発明の内燃機関のピストンは、トップランドの径が第２ランドの径よりも小さく形成されており、トップランドの下部に形成されたリング溝に配置されたピストンリングを備える。ピストンリングは、トップリングと第２リングとを含んで構成されている。トップリングは、ピストンのトップランドの径よりも小さな内径を有し、シリンダボアとの摺動面に凹部を有する。第２リングは、合口を有さないリングで、トップランドの径よりも大きな内径を有する。第２リングは、トップリングの下面に当接して配置されている。【選択図】図１
2019127835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンのトップランドの径が第２ランドの径よりも小さく形成され、
前記トップランドの下部に形成されたリング溝に配置されたピストンリングを備え、
前記ピストンリングは、
前記トップランドの径よりも小さな内径を有し、シリンダボアとの摺動面に凹部を有するトップリングと、
前記トップランドの径よりも大きな内径を有し、前記トップリングの下面に当接して配置された、合口を有さない第２リングと、
を含むことを特徴とする内燃機関のピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関のピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、レシプロ型の内燃機関で用いられるピストンの外周には溝が形成され、この溝にはピストンリングが装着されている。ピストンリングによりピストンとシリンダ内壁面との隙間が埋められ、これにより気筒の機密性が高められる。また、一般に、ピストンリングは拡縮を可能とするために、その一部が切り離される形で合口が設けられている。このため、合口隙間から気筒内の高圧ガスが内燃機関内部に流入する虞がある。
【０００３】
これに対し、特許文献１には、トップリングと、第２リングと第３リングとの３つのリングを組み合わせて構成されたピストンリングを有するピストンが記載されている。特許文献１のピストンにおいて、トップランドのリング溝には、断面Ｌ字形で合口が設けられたトップリングが配置されている。トップリングの下方には、トップリングの下面と当接する第２リングと第３リングとが配置されている。第２リングの内径は、トップランドの径よりも大きく、第２リングは合口を有していない。特許文献１のピストンリングにおいては、トップリングの合口隙間が、その下面に当接する合口を有していない第２リングによって閉塞されており、これにより気筒の気密性が高められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平０５−３０６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、ピストンとシリンダボアとの間のガスシールに、合口を有するピストンリングが用いられている場合、合口部には隙間が残存しており、この隙間を通過して内燃機関内部に燃焼ガスが流入する虞がある。燃焼ガスの流入は、潤滑油の劣化等を招く等、内燃機関の信頼性を低下させる要因となりうるため、好ましいものではない。
【０００６】
これに対し特許文献１のピストンでは、シリンダ内壁面と接するトップリングと第３リングとは、共に合口が設けられている。しかしトップリングには合口が設けられており、この合口から流れこむガスの逃げ場がない。このため、シリンダボアとピストンリングとの隙間にガスが流れ込んだ場合、ピストンリングがばたつく虞があり、この点で改良の余地が残る。
【０００７】
本発明は、ピストンリングのばたつきの発生を抑えつつ、ピストンリングによる筒内の密閉性を向上させることができるよう改良された内燃機関のピストンを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の内燃機関のピストンは、トップランドの径が第２ランドの径よりも小さく形成されており、トップランドの下部に形成されたリング溝に配置されたピストンリングを備える。ピストンリングは、トップリングと第２リングとを含んで構成されている。トップリングは、ピストンのトップランドの径よりも小さな内径を有し、シリンダボアとの摺動面に凹部を有する。第２リングは、合口を有さないリングで、トップランドの径よりも大きな内径を有する。第２リングは、トップリングの下面に当接して配置されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ピストンリングのトップリングは、合口を有し、シリンダボアとの摺動面に凹部を有している。従って、シリンダボアとトップリングとの接触面積は小さくなっており、ピストンリングとシリンダボアとのフリクションが低減される。また、トップリングの下面には、トップリングより大きな内径の合口を有さない第２リングが配置されている。これによりトップリングの合口が第２リングによって閉じられ、筒内の機密性が高められている。また、トップリングには凹部が形成されている。これによりトップリングの合口からガスが流入した場合にも、凹部の体積がバッファとなり、第２リングの直上での圧力上昇が緩和される。これによりピストンリングがシリンダボアから浮き上がってばたつくのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１のピストンの構成を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１のトップリングの上面形状を模式的に示す図である。
【図３】本発明の実施の形態２のピストンの構成を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１のピストンの構成を模式的に示す断面図である。図１はピストン１のトップランド２の近傍かつシリンダボア４との摺動面近傍の部分の、シリンダの軸方向に平行な断面形状を表している。なお、本実施の形態では、簡略化のため、図１に示すシリンダの軸方向に平行な断面を、単に「断面」とも称することとする。
【００１３】
図１のピストン１には、トップランド２と第２ランド３とが形成されている。トップランド２の径は、第２ランド３の径よりも小さい。ピストン１は、トップランド２に形成されたリング溝にはめ込まれたピストンリングを有している。ピストンリングは、トップリング１０と第２リング２０とを有する。第２リング２０は、円環リング２１、インナリング２２、及び、エキスパンダコイル２３の３部材で構成されている。
【００１４】
図２は、トップリング１０の上面形状を模式的に示す図である。図１及び図２に示されるように、トップリング１０は、円環形状の部材である。トップリング１０は、その断面が凹形状に形成されたリングであり、シリンダボア４との摺動面に凹形状のくぼみ部１１（即ち、凹部）を有する。また、トップリング１０は、その一部に合口１２を有している。トップリング１０の内径は、トップランド２の径よりも小さい。
【００１５】
図１を参照して、第２リング２０は、トップリング１０の下面側に接して配置されている。第２リング２０の円環リング２１は樹脂製の円環形状の部材である。円環リング２１には合口は形成されていない。円環リング２１の外径はトップリング１０の外径より大きく、円環リング２１の内径は、トップリング１０の内径及びトップランド２の径よりも大きい。
【００１６】
円環リング２１の内周には、金属製のインナリング２２が配置されている。インナリング２２の内周には、エキスパンダコイル２３が配置されている。エキスパンダコイル２３は、インナリング２２を介して、円環リング２１を径方向外側に付勢する機能を有している。
【００１７】
以上のように、本実施の形態において、ピストンのトップリング１０のシリンダボア４との摺動面には、くぼみ部１１が設けられている。これによりシリンダボア４とトップリング１０との接触面積が低減されている。これによりピストンリングとシリンダボアとのフリクションが低減される。
【００１８】
また、トップリング１０の下部には合口を有さない第２リング２０が配置されており、トップリング１０の合口１２が第２リング２０によって閉じられている。これにより筒内の密閉性が高められている。また、トップリング１０にはくぼみ部１１が形成されている。このくぼみ部１１の体積がバッファとなり、トップリング１０の合口１２からガスが流入した場合にも、第２リング２０の直上での圧力上昇が緩和される。従って、ピストンリングがシリンダボア４から浮き上がってばたつくのを抑制することができる。またトップリング１０の断面形状を摺動面に開口する凹形状とすることで、トップリング１０と第２リング２０との接触面積が十分に確保されている。これにより第２リング２０は十分に押さえられ、ピストンリングのばたつきがより効果的に抑えられている。
【００１９】
実施の形態２．
図３は、本実施の形態２のピストンの構成を模式的に示す断面図である。図３のピストンは、トップリング１３の形状が、図１のトップリング１０とは異なる点を除き、図１のピストンと同一の構成を有している。
【００２０】
図３のピストンにおいて、トップリング１３は、断面がＬ字型に形成されたリングである。つまり、トップリング１３のくぼみ部１４は、シリンダボア４との摺動面と第２リング２０側に開口している。図示を省略するが、トップリング１３は、実施の形態１のトップリング１０と同様に、合口を有している。トップリング１３の内径は、トップランド２の径よりも小さい。
【００２１】
実施の形態２の構成においても、トップリング１３の、シリンダボア４との摺動面にくぼみ部１４が設けられることで、シリンダボア４との接触面積が低減されている。これによりピストンリングとシリンダボア４とのフリクションが低減される。
【００２２】
また、トップリング１３の下部には合口を有さない第２リング２０が配置されており、トップリング１３の合口が第２リング２０によって閉じられている。これにより筒内の密閉性が高められている。また、トップリング１３にはくぼみ部１４が形成されている。このくぼみ部１４の体積がバッファとなり、トップリング１３の合口からガスが流入した場合にも、第２リング２０の直上での圧力上昇が緩和される。これによりトップリング１３がシリンダボア４から浮き上がってばたつくのを抑制することができる。
【００２３】
なお、以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、この実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【符号の説明】
【００２４】
１  ピストン
２  トップランド
３  第２ランド
４  シリンダボア
１０、１３  トップリング
１１、１４  くぼみ部
１２  合口
２０  第２リング
２１  円環リング
２２  インナリング
２３  エキスパンダコイル
【図１】
2019127835.tif 000003
【図２】
2019127835.tif 000004
【図３】
2019127835.tif 000005