(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
合い口を有し、ピストンのリング溝内に嵌合されるピストンリングと、当該ピストンリングの内側に配置されるガイドリングと、を備えるピストンリング構成体において、
前記合い口で分離されたピストンリングの一端の外周部から同心状に外周側突部が突設されているとともに、当該ピストンリングの他端の内周部から同心状に内周側突部が突設されており、前記外周側突部の内周と前記内周側突部の外周とが互いに摺接しており、
前記ピストンリングは、ピストンリングの軸方向に複数個重ねて配置されているとともに、
前記外周側突部の内周と前記内周側突部の外周とを互いに摺接させた状態で各ピストンリングの前記他端と前記外周側突部との間に形成される第２の隙間部が、周方向において相互に異なる位置に配置され、
相互に重ねられた複数個の前記ピストンリングと前記ガイドリングとの間に、周方向において相互に異なる位置に配置された前記第２の隙間部のうちの一方の第２の隙間部が形成されたピストンリングと他方の第２の隙間部が形成されたピストンリングとの間の相対回転を規制する回転規制手段が設けられ、
前記回転規制手段は、前記ガイドリングと一体でピストンリングの内周に向けて突出する突起を備えていることを特徴とするピストンリング構成体。
【請求項２】
前記外周側突部の内周と前記内周側突部の外周とを互いに摺接させた状態で各ピストンリングの前記一端と前記内周側突部との間に形成される第１の隙間部が、ピストンリングの軸方向で連通する位置に配置され、
前記回転規制手段は、前記ガイドリングと一体の前記突起が、前記各ピストンリングの前記第１の隙間部に係合していることを特徴とする請求項１に記載のピストンリング構成体。
【請求項３】
前記ガイドリングと一体の前記突起は、当該ガイドリングの一端部を外方に折曲した折曲片で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のピストンリング構成体。
【請求項４】
前記ガイドリングと一体の前記突起は、当該ガイドリングの周方向の一部を外方に膨出形成した突出部で構成され、前記突出部が前記各ピストンリングの内周部に形成された凹部に係合していることを特徴とする請求項１に記載のピストンリング構成体。
【請求項５】
複数の前記ピストンリングは、それぞれ同一形状に形成されており、
相互に重ねた状態で隣接するピストンリングのうちの一方のピストンリングが、他方のピストンリングに対して裏返して配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のピストンリング構成体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンとシリンダとの間の気密性を確保するためのピストンリング構成体に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関やコンプレッサ等は、ピストンがシリンダ内を往復運動してガスを圧縮するが、このとき、ピストンの外周に形成されたリング溝内にピストンリングを嵌合させるとともに、ピストンリングの側面をリング溝の内側面に圧接することでシリンダの内周との間の気密性を確保するようにしている。
【０００３】
ところで、ピストンリングには合い口と称される分離箇所が設けられており、この合い口を設けることで径方向の寸法変化を許容できるようにしている。しかしながら、合い口を設けると、この合い口からガス漏れが生じて機密性を保てなくなるという問題があるため、合い口を伝わってガス漏れが生じないように工夫を凝らしたピストンリング構成体が各種提案されている。
【０００４】
例えば、合い口を有する略Ｃ字状のピストンリングの内周にガイドリングを設け、このガイドリングによって合い口を内周側から覆うことで、径方向へのガス漏れを防止するとともに、２個のピストンリングを、それぞれの合い口が周方向において相互に異なる位置となるようにピストンリングの厚さ方向に重ねることで、ピストンリングの厚さ方向へのガス漏れを防止するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１２５１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、かかる従来のピストンリングの合い口は、径方向に連通しているため、合い口を覆うガイドリングの外周とピストンリングの内周との間に隙間が形成された場合、２個のピストンリングを合い口が周方向で異なる位置となるように重ねたとしても、ガスが隙間を介して合い口から漏れてしまうおそれがある。したがって、機密性を高めるためには、ピストンリングおよびガイドリングの加工精度を高めなければならず、それらの生産性が悪化するとともに、コストアップが来されるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、生産性の向上を図りつつ、気密性を高めることのできるピストンリング構成体を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、合い口を有し、ピストンのリング溝内に嵌合されるピストンリングと、当該ピストンリングの内側に配置されるガイドリングと、を備えるピストンリング構成体において、前記合い口で分離されたピストンリングの一端の外周部から同心状に外周側突部が突設されているとともに、当該ピストンリングの他端の内周部から同心状に内周側突部が突設されており、前記外周側突部の内周と前記内周側突部の外周とが互いに摺接しており、前記ピストンリングは、ピストンリングの軸方向に複数個重ねて配置されているとともに、前記外周側突部の内周と前記内周側突部の外周とを互いに摺接させた状態で各ピストンリングの前記他端と前記外周側突部との間に形成される第２の隙間部が、周方向において相互に異なる位置に配置され、相互に重ねられた複数個の前記ピストンリングと前記ガイドリングとの間に、周方向において相互に異なる位置に配置された前記第２の隙間部のうちの一方の第２の隙間部が形成されたピストンリングと他方の第２の隙間部が形成されたピストンリングとの間の相対回転を規制する回転規制手段が設けられ、前記回転規制手段は、前記ガイドリングと一体でピストンリングの内周に向けて突出する突起を備えていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載のピストンリング構成体において、前記外周側突部の内周と前記内周側突部の外周とを互いに摺接させた状態で各ピストンリングの前記一端と前記内周側突部との間に形成される第１の隙間部が、ピストンリングの軸方向で連通する位置に配置され、前記回転規制手段は、前記ガイドリングと一体の前記突起が、前記各ピストンリングの前記第１の隙間部に係合していることを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載のピストンリング構成体において、前記ガイドリングと一体の前記突起は、当該ガイドリングの一端部を外方に折曲した折曲片で構成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１に記載のピストンリング構成体において、前記ガイドリングと一体の前記突起は、当該ガイドリングの周方向の一部を外方に膨出形成した突出部で構成され、前記突出部が前記各ピストンリングの内周部に形成された凹部に係合していることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のピストンリング構成体において、複数の前記ピストンリングは、それぞれ同一形状に形成されており、相互に重ねた状態で隣接するピストンリングのうちの一方のピストンリングが、他方のピストンリングに対して裏返して配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、合い口の両端に設けた外周側突部と内周側突部とが、それぞれピストンリングの径方向で相互に重なって摺接されるため、合い口での径方向のガス漏れを抑制できる。したがって、合い口を内周側から覆ってガイドリングの外周とピストンリングの内周との間の気密性を高くする必要がなくなり、それらガイドリングおよびピストンリングの加工精度を低下させることが可能となり、生産性を向上できるとともに、製品のコストダウンを図ることができる。
請求項１の発明によれば、複数個のピストンリングを、外周側突部と内周側突部とを摺接させた状態で各ピストンリングの他端と外周側突部との間に形成される第２の隙間部が周方向において相互に異なる位置に配置されるように、ピストンリングの軸方向に重ねて配置することで、第２の隙間部がピストンリングの軸方向に連通してしまうことがなくなるため、ピストンリングの軸方向のガス漏れを抑制することができる。
請求項１の発明によれば、周方向において相互に異なる位置に配置された第２の隙間部のうち一方の第２の隙間部が形成されるピストンリングと他方の第２の隙間部が形成されるピストンリングとの間の相対回転を規制する回転規制手段を設けることで、ピストンリングの回転によって第２の隙間部がピストンリングの軸方向に連通してしまうことを防止でき、高い気密性を維持することができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、回転規制手段は、ガイドリングと一体の突起が、各ピストンリングの第１の隙間部に係合しているため、各ピストンリングの相対回転を規制することができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、ガイドリングと一体の折曲片を第１の隙間部に係合させることで、各ピストンリングの相対回転を規制することができる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、ガイドリングと一体の突出部を各ピストンリングの内周部に形成された凹部に係合させることで、各ピストンリングの相対回転を規制することができる。
請求項５の発明によれば、各ピストンリングを同一形状に形成することで、複数個重ねるピストンリングの金型を１種類にできるので、加工費の低下を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるピストンリング構成体を示す分解斜視図。
【図２】本発明の第１実施形態にかかるピストンリング構成体の組付け状態を示す斜視図。
【図３】本発明の第１実施形態にかかるピストンリング構成体の平面図。
【図４】本発明のピストンリング構成体を装着したコンプレッサの断面図。
【図５】図４中Ａ部の拡大断面図。
【図６】本発明の第２実施形態にかかるピストンリング構成体を示す分解斜視図。
【図７】本発明の第２実施形態にかかるピストンリング構成体の組付け状態を示す斜視図。
【図８】本発明の第２実施形態にかかるピストンリング構成体の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
図１〜図５は、本発明にかかるピストンリング構成体の第１実施形態を示し、図１は、ピストンリング構成体を示す分解斜視図、図２は、ピストンリング構成体の組付け状態を示す斜視図、図３は、ピストンリング構成体の平面図である。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態のピストンリング構成体１は、２個のピストンリング２，３と、１つのガイドリング４と、によって構成されている。ピストンリング２およびピストンリング３は、それぞれ所定幅Ｗ１をもった環状に形成されており、それらピストンリング２，３はそれぞれ合い口２１，３１を有している。そして、これら合い口２１，３１によってピストンリング２，３の径方向寸法の変化が許容されている。また、ガイドリング４は、各ピストンリング２，３の内周２ａ，３ａ側に配置されている。
【００２０】
さらに、本実施形態では、各ピストンリング２，３は、合い口２１，３１で分離された一端２１ａ，３１ａの外周部から同心状に外周側突部２２，３２を突設するとともに、他端２１ｂ，３１ｂの内周部から同心状に内周側突部２３，３３を突設し、それら外周側突部２２，３２の内周２２ａ，３２ａと内周側突部２３，３３の外周２３ａ，３３ａとを互いに摺接させてある。
【００２１】
このとき、内周側突部２３，３３の先端と各ピストンリング２，３の一端２１ａ，３１ａとの間には、第１の隙間部δ１，δ１′がそれぞれ設けられるとともに、外周側突部２２，３２の先端と各ピストンリング２，３の他端２１ｂ，３１ｂとの間には、第２の隙間部（ピストンリングの他端と外周側突部との間に形成される隙間部）δ２、δ２′が設けられ、これら第１の隙間部δ１，δ１′および第２の隙間部δ２，δ２′によってピストンリング２，３の径方向寸法の変化が許容されている。
【００２２】
また、図２に示すように、本実施形態では、ピストンリング２およびピストンリング３を、ピストンリング２，３の厚さｔ方向に重ねるとともに、相互に重ねられた２個のピストンリング２，３の内周２ａ，３ａ側にガイドリング４を配置している。
【００２３】
ガイドリング４は、２個のピストンリング２，３を重ねたときの厚さ（＝２ｔ）と略等しい幅Ｗ２の帯状材を略Ｃ字状に湾曲させて形成されており、その両端間には適宜の隙間Ｇが設けられている。
【００２４】
このとき、互いに重ねられた各ピストンリング２，３の第２の隙間部δ２、δ２′は、ピストンリング２，３の周方向において相互に異なる位置に配置されている。つまり、本実施形態では、図３に示すように、第２の隙間部δ２，δ２′がピストンリング２，３の周方向で所定量ずれた位置にくるように、ピストンリング２，３を配置している。なお、第１の隙間部δ１，δ１′は、ピストンリング２，３の厚さｔ方向で連通している。
【００２５】
また、本実施形態では、相互に重ねられたピストンリング２，３とガイドリング４との間に、ピストンリング２（周方向において相互に異なる位置に配置された隙間部のうちの一方の隙間部が形成されたピストンリング）とピストンリング（他方の隙間部が形成されたピストンリング）３との間の相対回転を規制する回転規制手段５が設けられている。
【００２６】
本実施形態では、回転規制手段５は、ガイドリング４の一端部４ａを外方に折曲した折曲片４ｂと、ピストンリング２，３の内周２ａ，３ａ側に設けられた第１の隙間部δ１，δ１′と、によって構成されている。そして、図３に示すように、相互に重ねたピストンリング２，３の内周２ａ，３ａにガイドリング４を配置する際に、折曲片４ｂをピストンリング２，３の厚さｔ方向で連通している第１の隙間部δ１，δ１′にそれぞれ係合させている。このとき、折曲片４ｂと第１の隙間部δ１，δ１′の周方向両側との間には、各ピストンリング２，３の径方向寸法の変化量を許容するに十分な隙間がそれぞれ設けられている。
【００２７】
このように、第１の隙間部δ１，δ１′に折曲片４ｂを係合させることで、ピストンリング２とピストンリング３とが振動等により相対回転しようとしても、折曲片４ｂに第１の隙間部δ１，δ１′の周方向内側の一方が当接するため、各ピストンリング２，３の相対回転を規制することができる。
【００２８】
さらに、本実施形態では、相互に重ねられるピストンリング２，３は、それぞれ同一形状に形成されており、ピストンリング２（相互に重ねた状態で隣接するピストンリングのうちの一方のピストンリング）が、ピストンリング３（相互に重ねた状態で隣接するピストンリングのうちの他方のピストンリング）に対して裏返して配置されている。このため、図１に示すように、ピストンリング２では、外周側突部２２が一端２１ａから図中左方に突出し、内周側突部２３が他端２１ｂから図中右方に突出するのに対し、ピストンリング３では、外周側突部３２が一端３１ａから図中右方に突出し、内周側突部３３が他端３１ｂから図中左方に突出している。そして、ピストンリング２をピストンリング３に対して裏返し、第１の隙間部δ１と第１の隙間部δ１′とがピストンリング２，３の厚さｔ方向に連通するように、ピストンリング２，３を相互に重ねると、第２の隙間部δ２、δ２′が、ピストンリング２，３の周方向で相互に異なる位置に配置されることとなる。
【００２９】
図４は、ピストンリング構成体を装着したコンプレッサの断面図であり、同図に示すように、ピストンリング構成体１は、例えば、コンプレッサ１０のピストン１１に取り付けられている。
【００３０】
円筒状に形成されたピストン１１は、シリンダ１２の内周１２ａに摺動自在に密接嵌合され、当該ピストン１１がシリンダ１２内で往復運動をすることにより、吸入口１３からシリンダ室１４内に導入されたガスを加圧して吐出口１５から排出するようになっている。なお、図中、符号１６はピストンピン、符号１７はコネクティングロッド、符号１８はライダーリングである。
【００３１】
ピストン１１の外周にはリング溝２０が複数段に形成されており、それら複数のリング溝２０にそれぞれピストンリング構成体１が嵌合配置されている。
【００３２】
図５は、図４中Ａ部の拡大断面図であり、同図に示すように、リング溝２０の互いに対向する上方側壁２０ａと下方側壁２０ｂとの間隔は、重ねたピストンリング２，３の厚さ（＝２ｔ）よりも僅かに大きく形成されるとともに、リング溝２０の底壁２０ｃとガイドリング４の内周４ｃとの間に僅かの隙間δが設けられている。また、各ピストンリング２，３に形成された第１の隙間部δ１，δ１′は、リング溝２０内に収容されている。
【００３３】
したがって、ピストンリング構成体１は、リング溝２０内に遊嵌状態で嵌合され、ピストン１１がシリンダ室１４方向に移動する際には、図５に示すように、ピストンリング構成体１がリング溝２０の下方側壁２０ｂに圧接される。本実施形態では、各ピストンリング２，３に形成された第１の隙間部δ１，δ１′をリング溝２０内に収容し、ピストンリング３の外周側突部３２をリング溝２０の下方側壁２０ｂに圧接させることで、ピストン１１とシリンダ１２との間の隙間がピストンリング２，３の厚さｔ方向で連通してしまうのを防いでいる。その結果、本実施形態のように、第１の隙間部δ１，δ１′をピストンリング２，３の周方向で一致させ、ピストンリング２，３の厚さｔ方向に連通させた場合でも、第１の隙間部δ１，δ１′を伝ってピストンリング２，３の厚さｔ方向にガスが漏れてしまうのを抑制することができ、シリンダ室１４内の気密状態を保持することができるようになる。
【００３４】
なお、これとは逆にピストン１１がシリンダ室１４から離れる方向に移動する際には、図示省略したがピストンリング構成体１はリング溝２０の上方側壁２０ａに圧接されることとなる。
【００３５】
以上の構成による本実施形態のピストンリング構成体１によれば、ピストンリング２およびピストンリング３は、それぞれの合い口２１，３１の両端に設けた外周側突部２２，３２と内周側突部２３，３３とが、それぞれピストンリング２，３の径方向で相互に重なって摺接されるため、合い口２１，３１における径方向のガス漏れを抑制できる。
【００３６】
したがって、合い口２１，３１を内周２ａ，３ａ側から覆ってガイドリング４の外周４ｄとピストンリング２，３の内周２ａ，３ａとの間の気密性を高くしなくても合い口２１，３１における径方向のガス漏れを抑制でき、ガイドリング４およびピストンリング２，３の加工精度を低下させることが可能となり、生産性を向上できるとともに、製品のコストダウンを図ることができる。
【００３７】
また、本実施形態のピストンリング構成体１は、複数個、つまり２個のピストンリング２，３を相互に重ねるとともに、ピストンリング２，３の外周側突部２２，３２と内周側突部２３，３３とをそれぞれ摺接させた状態で各ピストンリング２，３の他端２１ｂ，３１ｂと外周側突部２２，３２の先端との間に形成される第２の隙間部δ２，δ２′が、ピストンリング２，３の周方向で相互に異なる位置となるように、各ピストンリング２，３を配置しているため、第２の隙間部δ２，δ２′を伝って、ピストンリング２，３の厚さｔ方向にガス漏れが生じてしまうのを抑制することができる。
【００３８】
また、本実施形態によれば、第２の隙間部δ２が形成されるピストンリング２と第２の隙間部δ２′が形成されるピストンリング３との間の相対回転を規制する回転規制手段５を設けているため、ピストンリング２とピストンリング３とが相対回転することによって、各ピストンリング２，３の周方向に異なる位置に配置されたそれぞれの第２の隙間部δ２、δ２′が、ピストンリング２，３の厚さｔ方向に連通してしまうのを防止でき、高い気密性を維持することができる。
【００３９】
さらにまた、本実施形態では、同一形状に形成したピストンリング２，３を用いているため、ピストンリング２，３の金型を１種類にでき、加工費の低下を図ることができる。
【００４０】
（第２実施形態）
図６〜図８は、本発明の第２実施形態を示し、上記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図６は、ピストンリング構成体を示す分解斜視図、図７は、ピストンリング構成体の組付け状態を示す斜視図、図８は、ピストンリング構成体の平面図である。
【００４１】
本実施形態のピストンリング構成体１Ａは、図６に示すように、基本的に上記第１実施形態のピストンリング構成体１と同様に、２個のピストンリング２，３と、１つのガイドリング４と、によって構成されている。そして、各ピストンリング２，３は、それぞれの合い口２１，３１の一端２１ａ，３１ａおよび他端２１ｂ，３１ｂに外周側突部２２，３２および内周側突部２３，３３を突設し、それら外周側突部２２，３２の内周２２ａ，３２ａと内周側突部２３，３３の外周２３ａ，３３ａとを互いに摺接させてある。なお、本実施形態では、ガイドリング４には上記第１実施形態で示した折曲片４ｂ（図１参照）は設けられていない。
【００４２】
また、本実施形態にあっても、内周側突部２３，３３の先端と各ピストンリング２，３の一端２１ａ，３１ａとの間には、第１の隙間部δ１，δ１′がそれぞれ設けられるとともに、外周側突部２２，３２の先端と各ピストンリング２，３の他端２１ｂ，３１ｂとの間には、第２の隙間部δ２、δ２′が設けられており、第２の隙間部δ２、δ２′は、ピストンリング２，３の周方向において相互に異なる位置に配置されている。
【００４３】
さらに、ピストンリング２，３とガイドリング４との間には、各ピストンリング２，３の相対回転を阻止する回転規制手段５Ａが設けられている。
【００４４】
ここで、本実施形態が上記第１実施形態と主に異なる点は、回転規制手段５Ａが、ピストンリング２，３の内周２ａ，３ａ部にそれぞれ形成した切欠凹部２４，３４と、ガイドリング４の周方向中間部に外方に膨出形成した突出部４ｅと、によって構成されていることにある。そして、図７、図８に示すように、相互に重ねたピストンリング２，３の内周２ａ，３ａにガイドリング４を配置する際に、突出部４ｅをピストンリング２，３の切欠凹部２４，３４に係合させている。
【００４５】
また、本実施形態にあっても、ピストンリング２，３は、それぞれ同一形状に形成されており、ピストンリング２が、ピストンリング３に対して裏返して配置されている。本実施形態では、切欠凹部２４，３４（回転規制手段５Ａ）は、同一形状に形成されたピストンリング２，３の中心Ｏと第２の隙間部δ２、δ２′とを結ぶ延長線Ｌから外れた位置に設けられている。
【００４６】
したがって、本実施形態のピストンリング構成体１Ａによれば、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００４７】
さらに、本実施形態によれば、回転規制手段５Ａを構成する切欠凹部２４，３４を、各ピストンリング２，３の中心Ｏと第２の隙間部δ２、δ２′とを結ぶ延長線Ｌから外れた位置に設けたため、ピストンリング３に対して裏返したピストンリング２とピストンリング３とを、切欠凹部２４，３４がピストンリング２，３の厚さｔ方向に一致するように重ねて配置するだけで、それぞれの第２の隙間部δ２、δ２′をピストンリング２，３の周方向において相互に異なる位置に配置させることができる。したがって、より容易に気密性の向上を図ることのできるピストンリング構成体を得ることができる。
【００４８】
以上、本発明にかかるピストンリング構成体の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限ることなく要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態を採用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１、１Ａ  ピストンリング構成体
２  ピストンリング
２１  合い口
２２  外周側突部
２３  内周側突部
３  ピストンリング
３１  合い口
３２  外周側突部
３３  内周側突部
４  ガイドリング
５、５Ａ  回転規制手段
１１  ピストン
２０  リング溝
δ２、δ２′  隙間部
Ｏ  ピストンリングの中心
Ｌ  延長線
【図１】
0006765197.tif 000002
【図２】
0006765197.tif 000003
【図３】
0006765197.tif 000004
【図４】
0006765197.tif 000005
【図５】
0006765197.tif 000006
【図６】
0006765197.tif 000007
【図７】
0006765197.tif 000008
【図８】
0006765197.tif 000009