(57)【要約】【課題】ピストンリングを外周側に張り出す力を適正に保つことができ、しかもピストンのリング溝上面側のシール性を良好にできるピストンリングとピストンの組合せを提供する。【解決手段】ピストンリング１の背面を斜め下方より押圧する付勢手段５を有し、付勢手段５がピストン２のリング溝３の底面３ａに設けた凹部６に挿入されている。ピストンリングは、セカンドリングの他、コイルエキスパンダ付きオイルリングも含む。コイルエキスパンダ付きオイルリングの場合、付勢手段がコイルエキスパンダの斜め下方を押圧する。付勢手段としては、円周方向に間隔を置いて複数のハンプを有する板ばねでリング溝底に設けられた凹部の底面に接触しているもの、軸方向波型のエキスパンダ、半径方向波型のエキスパンダ、あるいはコイルエキスパンダが使用される。【選択図】図１
2008180334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンリング背面を斜め下方より押圧する付勢手段を有し、前記付勢手段がピストンのリング溝底に設けた凹部に挿入されていることを特徴とするピストンリングとピストンの組合せ。
【請求項２】
ピストンリングが内周側にテーパ部を有し、付勢手段がテーパ部を押圧することを特徴とする請求項１記載のピストンリングとピストンの組合せ。
【請求項３】
ピストンリングがコイルエキスパンダ付きオイルリングで、付勢手段がコイルエキスパンダの斜め下方を押圧することを特徴とする請求項１記載のピストンリングとピストンの組合せ。
【請求項４】
付勢手段が円周方向に間隔を置いて複数のハンプを有する板ばねで、リング溝底に設けられている凹部の底面に接触していることを特徴とする請求項１、２又は３記載のピストンリングとピストンの組合せ。
【請求項５】
付勢手段が軸方向波型のエキスパンダであることを特徴とする請求項１、２又は３記載のピストンリングとピストンの組合せ。
【請求項６】
付勢手段が半径方向波型のエキスパンダであることを特徴とする請求項１、２又は３記載のピストンリングとピストンの組合せ。
【請求項７】
付勢手段がコイルエキスパンダであることを特徴とする請求項１、２又は３記載のピストンリングとピストンの組合せ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に使用するピストンリングとピストンの組合せに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のピストンには、主にガスシールを行うコンプレッションリングと、シリンダボアの潤滑油をコントロールするオイルコントロールリングが装着されている。コンプレッションリングにはガスシールの他にオイルコントロールの機能を持つ摺動面テーパ状のリングがあり、セカンドリングとして使われている。また、オイルコントロールリングには上下レールが独立し、スペーサエキスパンダによってレール外周をシリンダボア面に張り出し、レール側面をリング溝の上下面に張り出す３ピースタイプと、上下レールがウェブで連結されて一体構造となり、コイルエキスパンダでレールを外周に張り出す２ピースタイプが主に使用されている。
【０００３】
しかしながら、上記セカンドリングはリング溝の上面のシール性が悪い場合がある。一方、オイルコントロールリングでは、上下レールが独立タイプのものはリング溝の上下面のシール性は良いが、耐スティック性が悪い場合がある。また、上下レールが一体タイプのものはリング溝の上下面のシール性が悪い場合がある。
【０００４】
上下レールが一体タイプのものについて、リング溝上面のシール性を向上させる手段として、特許文献１では、オイルリング本体の背面を傾斜させ、その傾斜面を加圧エレメントで押圧する構造が提案されている。また、特許文献２及び特許文献３では、オイルリング本体の背面を傾斜させ、その傾斜面をコイルエキスパンダで押圧する構造が提案されている。
【特許文献１】特公昭４８−１２００６号公報
【特許文献２】特開２００２−３１０００１号公報
【特許文献３】特開２００２−３１０００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術は、オイルリング本体の傾斜背面と加圧エレメントの傾斜面が互いに上下にずれたり、オイルリング本体の傾斜背面と加圧エレメントの傾斜面の接触位置が一定でないことがあるため張力が変化し、オイルコントロール性能の低下や摩擦力の増加などの悪影響がでる場合がある。また、特許文献２及び特許文献３の技術は、コイルエキスパンダが慣性力やピストンの挙動により、オイルリング本体の背面を上下方向に移動できるのでコイルエキスパンダのたわみ量が変化して張力が変化するため、特許文献１と同様の悪影響がでる場合がある。
【０００６】
本発明の目的は、ピストンリングを外周側に張り出す力を適正に保つことができ、しかもピストンのリング溝上面側のシール性を良好にできるピストンリングとピストンの組合せを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は次の解決手段を採る。すなわち、
本発明は、ピストンリング背面を斜め下方より押圧する付勢手段を有し、前記付勢手段がピストンのリング溝底に設けた凹部に挿入されていることを特徴とするピストンリングとピストンの組合せである。
【０００８】
ピストンリングが内周側にテーパ部を有し、付勢手段がテーパ部を押圧するのが好ましい。これはセカンドリング等に適用される。
【０００９】
前記ピストンリングは、セカンドリングの他、コイルエキスパンダ付きオイルリングも含む。コイルエキスパンダ付きオイルリングの場合、付勢手段がコイルエキスパンダの斜め下方を押圧する。
【００１０】
付勢手段としては、円周方向に間隔を置いて複数のハンプを有する板ばねでリング溝底に設けられた凹部の底面に接触しているもの、軸方向波型のエキスパンダ、半径方向波型のエキスパンダ、あるいはコイルエキスパンダが使用される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ピストンリング背面に配置された付勢手段によってピストンリングが斜め上方に押圧されることで、ピストンリングをピストンのリング溝上面に接触させることができ、ピストンのリング溝上面側のシール性を向上できる。また、付勢手段の上下方向の移動をピストンのリング溝底に設けた凹部で規制できるため、付勢手段のリング溝内での上下動を小さくでき、ピストンリングを外周側に張り出す力を適正に保ちながら、リング溝上面側のシール性を向上できる。
【００１２】
付勢手段が特に上記の板ばねによればリング溝上面側のシール性の向上に加えて、ピストンスラップを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図２に基づいて説明する。
【００１４】
図に示すピストンリングはセカンドリング１で、ピストン２のリング溝３に装着されている。このセカンドリング１は背面の下部にテーパ部４を有している。テーパ部４は下方に向かって外周側に傾斜する傾斜面を形成し、リング内周側下部が円錐面を形成する。セカンドリング１の背面には板ばね５が配置されている。板ばね５は鋼帯を多角形状に成形した板ばねで、円周方向に等間隔を置いて複数のハンプを有し、リング溝３の底面３ａの下部に形成された凹部６に挿入されている。凹部６はリング溝３の下面３ｂ位置から所定の高さで及び底面３ａ位置から所定の深さで形成されている。
【００１５】
したがって、板ばね５は内周が凹部６の底面６ａに接触し、外周が凹部６から突出した状態で、リング溝下面３ｂ上に配置されており、多角形の頂点位置における外周上端部がセカンドリング１の背面のテーパ部４に接触してセカンドリング１を外方に押圧することによって、セカンドリング１は外周側に斜め上方に押圧される。その結果、セカンドリング１は、外周摺動面がシリンダ７の内周面に押接され、上面がリング溝上面３ｃに接触されるので、ピストン２のリング溝上面３ｃ側のシール性を向上できる。また、板ばね５の上下方向の移動をリング溝３の底面３ａに設けた凹部６で規制できるため、板ばね５のリング溝３内での上下動を小さくでき、セカンドリング１を外周側に張り出す力を適正に保ちながら、リング溝上面３ｃ側のシール性を向上できる。
【００１６】
図３は本発明の別の実施形態で、ピストンリングが組合せオイルリングの場合を示している。
【００１７】
組合せオイルリング１０は鋼製のオイルリング１１とコイルエキスパンダ１２とからなり、ピストン２のリング溝３に装着されている。オイルリング１１は断面略Ｉ字形のリングで、円周方向に延びる上下一対のレール１３，１４と、円周方向に延び前記一対のレール１３，１４を連結するウェブ１５とからなっている。下レール１４でシリンダ７の内周面から掻き取られたオイルはそのままオイルパンに落とされ、上レール１３で掻き取られたオイルはウェブ１５に円周方向に間隔をおいて形成されている複数個の窓孔１６を通ってオイルリング１１の内周側に移動し、ピストン２に形成されている図示外のオイル通路を通ってオイルパンに落とされる。
【００１８】
オイルリング１１の内周側には断面円弧状のエキスパンダ装着溝１７が形成されており、この溝１７内にコイルエキスパンダ１２が装着されている。コイルエキスパンダ１２は線材をコイル状に巻いたものをリング状としたものであり、オイルリング１１を半径方向外方に押圧付勢する。
【００１９】
組合せオイルリング１０の背面には板ばね５が配置されている。板ばね５は板材を多角形状に成形した板ばねで、リング溝３の底面３ａの下部に形成された凹部６に挿入されている。凹部６はリング溝３の下面３ｂ位置から所定の高さで及び底面３ａ位置から所定の深さで形成されている。
【００２０】
したがって、板ばね５は内周が凹部６の底面６ａに接触し、外周が凹部６から突出した状態で、リング溝下面３ｂ上に配置されており、多角形の頂点位置における外周上端部が組合せオイルリング１０におけるコイルエキスパンダ１２の背面側の斜め下部に接触してコイルエキスパンダ１２を外方に押圧することによって、組合せオイルリング１０は外周側に斜め上方に押圧される。その結果、組合せオイルリング１０は、オイルリング１１の外周摺動面がシリンダ７の内周面に押接され、オイルリング１１の上レール１３の上面がリング溝上面３ｃに接触されるので、ピストン２のリング溝上面３ｃ側のシール性を向上できる。また、板ばね５の上下方向の移動をリング溝３の底面３ａに設けた凹部６で規制できるため、板ばね５のリング溝３内での上下動を小さくでき、オイルリング１１を外周側に張り出す力を適正に保ちながら、リング溝上面３ｃ側のシール性を向上できる。
【００２１】
図４〜図５は本発明の更に別の実施形態で、ピストンリングが組合せオイルリングで、付勢手段が軸方向波型エキスパンダの場合を示している。
【００２２】
組合せオイルリング１０は上記実施形態で説明したものと同じである。
【００２３】
組合せオイルリング１０の背面には軸方向波型エキスパンダ１８が配置されている。軸方向波型エキスパンダ１８は軸方向に離間して円周方向に交互に配置している水平な上片１９及び下片２０と、これらの隣接する端部同士を連結する連結片２１とで形成されている。このエキスパンダ１８は板材を板厚方向に波状に成形し、更にそれを環状に成形することにより形成される。軸方向波型エキスパンダ１８はリング溝３の底面３ａの下部に形成された凹部６に挿入されている。凹部６はリング溝３の下面３ｂ位置から所定の高さで及び底面３ａ位置から所定の深さで形成されている。
【００２４】
したがって、軸方向波型エキスパンダ１８は外周が凹部６から突出した状態で、リング溝下面３ｂ上に配置されており、外周上端部が組合せオイルリング１０におけるコイルエキスパンダ１２の背面側の斜め下部に接触してコイルエキスパンダ１２を外方に押圧することによって、組合せオイルリング１０は外周側に斜め上方に押圧される。その結果、組合せオイルリング１０は、オイルリング１１の外周摺動面がシリンダ７の内周面に押接され、オイルリング１１の上レール１３の上面がリング溝上面３ｃに接触されるので、ピストン２のリング溝上面３ｃ側のシール性を向上できる。また、軸方向波型エキスパンダ１８の上下方向の移動をリング溝３の底面３ａに設けた凹部６で規制できるため、軸方向波型エキスパンダ１８のリング溝３内での上下動を小さくでき、オイルリング１１を外周側に張り出す力を適正に保ちながら、リング溝上面３ｃ側のシール性を向上できる。
【００２５】
図６は本発明の更に別の実施形態で、図５で示した軸方向波型エキスパンダの構造を少し変更した例である。
【００２６】
本実施形態における軸方向波型エキスパンダ１８は、外周面２２が下方に向かって外周側に傾斜するテーパ状に形成されて円錐面をなしており、このテーパ状の外周面２２が組合せオイルリング１０におけるコイルエキスパンダ１２の背面側の斜め下部に接触してコイルエキスパンダ１２を外方に押圧することによって、組合せオイルリング１０が外周側に斜め上方に押圧されるものである。
【００２７】
図７〜図８は本発明の更に別の実施形態で、ピストンリングが組合せオイルリングで、付勢手段が半径方向波型エキスパンダの場合を示している。
【００２８】
組合せオイルリング１０は前記実施形態で説明したものと同じである。
【００２９】
組合せオイルリング１０の背面には半径方向波型エキスパンダ２３が配置されている。半径方向波型エキスパンダ２３は半径方向に離間して円周方向に交互に配置している垂直な外片２４及び内片２５と、これらの隣接する端部同士を連結する連結片２６とで形成されている。このエキスパンダ２３は板材を板厚方向に波状に成形し、更にそれを環状に成形することにより形成される。半径方向波型エキスパンダ２３はリング溝３の底面３ａの下部に形成された凹部６に挿入されている。凹部６はリング溝３の下面３ｂ位置から所定の高さで及び底面３ａ位置から所定の深さで形成されている。
【００３０】
したがって、半径方向波型エキスパンダ２３は外周が凹部６から突出した状態で、リング溝下面３ｂ上に配置されており、外周上端部が組合せオイルリング１０におけるコイルエキスパンダ１２の背面側の斜め下部に接触してコイルエキスパンダ１２を外方に押圧することによって、組合せオイルリング１０は外周側に斜め上方に押圧される。その結果、組合せオイルリング１０は、オイルリング１１の外周摺動面がシリンダ７の内周面に押接され、オイルリング１１の上レール１３の上面がリング溝上面３ｃに接触されるので、ピストン２のリング溝上面３ｃ側のシール性を向上できる。また、半径方向波型エキスパンダ２３の上下方向の移動をリング溝３の底面３ａに設けた凹部６で規制できるため、半径方向波型エキスパンダ２３のリング溝３内での上下動を小さくでき、オイルリング１１を外周側に張り出す力を適正に保ちながら、リング溝上面３ｃ側のシール性を向上できる。
【００３１】
図９〜図１０は本発明の更に別の実施形態で、ピストンリングが組合せオイルリングで、付勢手段がコイルエキスパンダの場合を示している。
【００３２】
組合せオイルリング１０は前記実施形態で説明したものと同じである。
【００３３】
組合せオイルリング１０の背面にはコイルエキスパンダ２７が配置されている。コイルエキスパンダ２７は線材をコイル状に巻いたものをリング状としたものである。コイルエキスパンダ２７はリング溝３の底面３ａの下部に形成された凹部６に挿入されている。凹部６はリング溝３の下面３ｂ位置から所定の高さで及び底面３ａ位置から所定の深さで形成されている。
【００３４】
したがって、コイルエキスパンダ２７は外周が凹部６から突出した状態で、リング溝下面３ｂ上に配置されており、外周斜め上部が組合せオイルリング１０におけるコイルエキスパンダ１２の背面側の斜め下部に接触してコイルエキスパンダ１２を外方に押圧することによって、組合せオイルリング１０は外周側に斜め上方に押圧される。その結果、組合せオイルリング１０は、オイルリング１１の外周摺動面がシリンダ７の内周面に押接され、オイルリング１１の上レール１３の上面がリング溝上面３ｃに接触されるので、ピストン２のリング溝上面３ｃ側のシール性を向上できる。また、コイルエキスパンダ２７の上下方向の移動をリング溝３の底面３ａに設けた凹部６で規制できるため、コイルエキスパンダ２７のリング溝３内での上下動を小さくでき、オイルリング１１を外周側に張り出す力を適正に保ちながら、リング溝上面３ｃ側のシール性を向上できる。
【００３５】
図１１は本発明の更に別の実施形態で、図９〜図１０で示したものとはピストンのリング溝の形状のみが相違している。すなわち、本実施形態では、ピストン２のリング溝底面３ａと凹部底面６ａをそれぞれコイルエキスパンダ１２，２７の円弧面に沿った形状としたものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】板ばねとセカンドリングを示す平断面図である。
【図３】本発明の別の実施形態を示す縦断面図である。
【図４】本発明の更に別の実施形態を示す縦断面図である。
【図５】軸方向波型エキスパンダの一部分を示す斜視図である。
【図６】本発明の更に別の実施形態を示す縦断面図である。
【図７】本発明の更に別の実施形態を示す縦断面図である。
【図８】半径方向波型エキスパンダを示す平面図である。
【図９】本発明の更に別の実施形態を示す縦断面図である。
【図１０】コイルエキスパンダを示す平面図である。
【図１１】本発明の更に別の実施形態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１・・セカンドリング、２・・ピストン、３・・リング溝、３ａ・・リング溝底面、３ｂ・・リング溝下面、３ｃ・・リング溝上面、４・・テーパ部、５・・板ばね、６・・凹部、６ａ・・凹部底面、７・・シリンダ、１０・・組合せオイルリング、１１・・オイルリング、１２・・コイルエキスパンダ、１３・・上レール、１４・・下レール、１５・・ウェブ、１６・・窓孔、１７・・エキスパンダ装着溝、１８・・軸方向波型エキスパンダ、１９・・上片、２０・・下片、２１・・連結片、２２・・外周面、２３・・半径方向波型エキスパンダ、２４・・外片、２５・・内片、２６・・連結片、２７・・コイルエキスパンダ。
【図１】
2008180334.tif 000003
【図２】
2008180334.tif 000004
【図３】
2008180334.tif 000005
【図４】
2008180334.tif 000006
【図５】
2008180334.tif 000007
【図６】
2008180334.tif 000008
【図７】
2008180334.tif 000009
【図８】
2008180334.tif 000010
【図９】
2008180334.tif 000011
【図１０】
2008180334.tif 000012
【図１１】
2008180334.tif 000013