(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接触面（２）と内周面（３）と、該接触面（２）と該内周面（３）との間において延びる上側面（４）及び下側面（５）と、を有するベース体を備え、該ベース体は、合い口部を備えていて、かつその前記内周面（３）の領域に、横断面変化部（６）を有している、ピストンリングであって、
前記接触面（２）は、周方向で見て、変化する接触面円錐度（α）及び／又は接触面球面性を備えていて、前記合い口部の領域において、直径方向で反対側に位置するリング背側におけるよりも小さな接触面円錐度（α）及び／又は接触面球面性が与えられるようになっていることを特徴とするピストンリング。
【請求項２】
前記変化する接触面円錐度（α）及び／又は接触面球面性は、前記横断面変化部（６）の幾何学形状に関連して調節可能である、請求項１記載のピストンリング。
【請求項３】
前記横断面変化部（６）の前記幾何学形状は、内側面取り部又は内角によって形成されている、請求項１又は２記載のピストンリング。
【請求項４】
前記横断面変化部の前記幾何学形状は、外側面取り部によって形成されている、請求項１又は２記載のピストンリング。
【請求項５】
前記接触面円錐度（α）及び／又は接触面球面性は、合い口部を起点として、前記接触面（２）の両周方向において、一定の割合で大きくなる、請求項１から４までのいずれか１項記載のピストンリング。
【請求項６】
前記接触面円錐度（α）及び／又は接触面球面性は、合い口部を起点として、前記接触面（２）の両周方向において、変化する割合で大きくなる、請求項１から４までのいずれか１項記載のピストンリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触面と内周面と、該接触面と該内周面との間において延びる上側面及び下側面と、を有するベース体を備え、該ベース体は、合い口部を備えていて、かつ特にその前記内周面の領域に、横断面変化部を有している、ピストンリングに関する。
【０００２】
欧州特許第１６０８８９９号明細書に開示されたピストンリングは、合い口部を形成する、接触面のスリットと、内周面と、この接触面と内周面との間において延びる上側面及び下側面とを有している。そして内周面の領域には、不定の横断面変化部が設けられており、この横断面変化部は、周方向で見て、合い口部の領域において、合い口部とは直径方向で反対側に位置する領域におけるよりも大きく形成されている。ピストンリングは、周方向において変化する壁厚を有しており、合い口部の領域において壁厚は、合い口部とは直径方向で反対側に位置する領域におけるよりも小さく形成されている。
【０００３】
ピストンリングの横断面変化部によって、もしくは内側面取り部及び／又は内側面取り角の一定の又は不定の内側面取り部及び／又は内側面取り角によって、ピストンリングがエンジンにおける使用分野において下側の接触面縁部でシリンダ壁に及び内縁部で下側の側面に接触するような、技術的な効果が得られるようになっている。
【０００４】
この刊行物に記載された解決策は、技術的に手間がかかり、ひいては大量に使用するのにコストがかかりすぎる。
【０００５】
ゆえに本発明の課題は、従来技術に比べて簡単に製造することができ、かつさらに僅かなオイル消費のためにも貢献するピストンリングを提供することである。
【０００６】
この課題を解決するために本発明の構成では、接触面は、周方向で見て、変化する接触面円錐度及び／又は接触面球面性を備えていて、合い口部の領域において、直径方向で反対側に位置するリング背側におけるよりも小さな接触面円錐度及び／又は接触面球面性が与えられるようになっている。
【０００７】
本発明によるピストンリングの別の好適な態様は、従属請求項に記載されている。
【０００８】
均一な接触面円錐度又は接触面球面性は、内側面取り部又は幾何学的に他の横断面減衰部を備えたピストンリングでは、周囲における不均一の旋回点位置を生ぜしめ、ひいては不所望の機能特性を生ぜしめる。これによって、ピストンリングの局部的な箇所における流体力学的な圧力形成が不均一に発生することがあり、又は極めて不都合な場合には完全に破損してしまい、この結果、オイル移動又はこれに類したことのような事態が発生することがある。
【０００９】
横断面変化部は、内周面と外周面とに設けられていてよい。このとき横断面変化部の幾何学形状は、面取り部又は角度形成部によって形成されてよい。当業者によってその都度の使用例に対して、適宜な形式の横断面変化部が選択される。
【００１０】
「旋回点」という概念を、ピストンリングの当業者は、球面性／円錐度の半径方向において最外位に位置する点（頂点）であると理解し、又は接触面形状の最大ポイント又はピストンリングの取付け状態における接触面形状の反転ポイントであるとも理解する。最適なオイル掻き取り特性を保証するために、それぞれのピストンリングに関して、旋回点は軸方向で見てピストンリングの最下位の領域に位置していることが望ましい。ピストンリングの接触面の構成（円錐度、球面性、凹部）に応じて、ピストンリングの全周にわたって、等しい旋回点位置を実現することは、困難である。
【００１１】
本発明の構成によって、それぞれのピストンリングのねじれ角度に合わせられた接触面円錐度又は接触面球面性が得られ、ひいては全周にわたる均一な旋回点位置が得られる。旋回点位置は、既に述べたように、エンジンにおけるピストンリングの機能特性を決定的に制御する。同時に接触面円錐度の大きさは、エンジン運転時のガス圧下におけるシール特性に大きな影響を及ぼす。
【００１２】
本発明の構成によって、接触面におけるガス作用面は大幅に減じられ、その結果、ピストンリングの周囲に関して、必要な円錐度が最適化される。
【００１３】
特に好適な態様では、変化する接触面円錐度は、ピストンリングの横断面変化部の幾何学形状に関連して調節可能である。
【００１４】
この場合、合い口部を起点として、接触面円錐度は、両周方向において一定に又は不定の割合で大きくなる。これは、ピストンリングのその都度の使用例に関連する。
【００１５】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来技術を示す図である。
【図２】従来技術を示す図である。
【図３】本発明に係るピストンリングの原理を概略的に示す断面図である。
【００１７】
図１及び図２には、今日の従来技術の実際の例が示されている。図１のピストンリング１は、接触面２、内周面３、並びに接触面２と内周面３との間を延びる上側面４及び下側面５を有している。ピストンリング１の合い口部は示されていない。ここで、欧州特許第１６０８８９９号明細書の図１も一緒に参照すると、この図１においては、ピストンリングの合い口部を認識することができる。図１及び図２に示したピストンリング１は、内側面取り部として形成された、エッジリリーフとも呼ばれる横断面変化部（Querschnittsstoerung）６を有している。この横断面変化部６によって、ピストンリング１は周方向においてねじれる。ピストンリング１は閉鎖されておらず、合い口部を有しているので、ねじれ角度は周方向において変化する。
【００１８】
図１に示されているように、１２０‘ のねじれ角度を想定した場合に、旋回点７は全周にわたって見て変化する。図１の左図において、旋回点７はリング背部領域においてピストンリング１の中心の上に位置しており、かつリング合い口部の領域ではほぼ掻き取り縁８の領域に位置している。
【００１９】
図２には、図１に示したピストンリング１に対するガス圧（Ｆｇａｓ）の影響が示されている。理論的には、図２の左図に示すように、ピストンリング１の全周にわたってバランスされた状態が生じると想定される。しかしながら実際の使用においては、ガス圧（Ｆｇａｓ）は、ピストンリング１の全周にわたって見て、ピストンリング１の、対抗して作用する半径方向の内部応力よりも大きい。
【００２０】
既に述べたように、横断面減少部を備えたピストンリング１において、全周にわたって見て、接触面の円錐度又は球面性が均一であると、旋回点位置７は不均一になり、ひいては不所望の不安定な機能特性が生じる。これによって、ピストンリング周囲の局部的な箇所において流体力学的な圧力形成は、不均一に行われることがあり、その結果オイル移動又はこれに類したことのような事態が発生することがある。
【００２１】
図３には本発明の態様が示されており、この実施の形態では、ピストンリング１′の全周にわたって見て、常に一定の旋回点位置７′を得るために、ピストンリング１′の接触面２は周方向において、変化する接触面円錐度αを備えていて、図示されていない合い口部の領域（図３の右図）において、直径方向で反対側に位置するリング背部領域（図３の左図）におけるよりも小さな接触面円錐度αが与えられている。図３の右図に示した箇所を起点としてリング背部（図３の左図）に向かって、接触面円錐度αは一定に又は不定に変化することができる。図３には、接触面円錐度αがリング合い口部からリング背部に向かって一定に、つまり連続的に変化する様子が示されている。従って接触面２の接触面円錐度αは、従来技術とは異なり、全周にわたって見て、最大ねじれ角度よりもはるかに大きく調節される。ねじれ角度に合わせられた接触面円錐度α又は接触面球面性によって、ピストンリング１′の全周に関連して均一な旋回点位置７′が得られる。この旋回点位置７′は、相応にエンジンにおけるピストンリング１′の機能特性を制御する。同時に、接触面円錐度αの大きさは、エンジン運転時におけるガス圧下におけるシール特性に対して大きな影響がある。本発明の対象によって、接触面２における全係合面積は強く減じられるので、ピストンリング１′の全周に関連して、必要な接触面円錐度の最適化が達成される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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