(57)【要約】      （修正有）【課題】外周側リングを内周側リングで外側に押圧するピストンリングの温度変化による内側リングの径方向の伸縮を全体円の円周方向で均一にする。【解決手段】ピストンリング１は外側リング１０と内側リング２０を含み、内側リングはコイルエキスパンダ３０で覆われている。内側リングは、外側リングよりも熱膨張率の大きな材料で形成され合口２１を有し、合口は常温状態では図示されるように隙間を有する。コイルエキスパンダは長い金属製の線材を隙間を有するように螺旋状に巻いて形成されている。コイルエキスパンダの内径Ｄ３は、最大でも、内側リング２０の内径Ｄ２の２倍よりも小さくされ、好ましくは、内側リングが移動できる程度の微少な隙間が確保できる程度の大きさとされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側リングと、外側リングよりも熱膨張率の大きい材料で形成され外周側リングに内接する合口を有する内側リングとを備えて成るピストンリングであって、
内側リングの個断面の外周を被覆しながら内側リングの全体円の全周にわたって延伸するガイド部材を具備し、ガイド部材によって、温度変化による内側リングの全体円の径方向の伸縮が全体円の全周にわたって均一になるようにした、ことを特徴とするピストンリング。
【請求項２】
ガイド部材の個断面の内径が、内側リングの個断面の外径の２倍よりも小さい、ことを特徴とする請求項１に記載のピストンリング。
【請求項３】
ガイド部材が、帯状の部材を螺旋巻きにしたコイルエキスパンダである、ことを特徴とする請求項１に記載のピストンリング。
【請求項４】
コイルエキスパンダが帯状の部材を、隙間を有して、螺旋巻きにして形成されていて、内側リングの表面に、前記隙間に係合する少なくとも一つの突起が内側リングに形成されている、ことを特徴とする請求項３に記載のピストンリング。
【請求項５】
内側リングの合口で対向する２つの端部の一方、または、両方に、突起が形成されている、ことを特徴とする請求項４に記載のピストンリング。
【請求項６】
ガイド部材が合口を有して形成されていて、組み付け時に内側リングの合口とガイド部材の合口が同じ位置にないようにされる、ことを特徴とする請求項１に記載のピストンリング。
【請求項７】
内側リングの材料が、ポリイミド系、または、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）系の樹脂で形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のピストンリング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、往復動機関用のピストンリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
往復動機関用のピストンリングが各種開発され使用されている。特許文献１には、外側に金属製の外側リングを配置し、内側に樹脂製の内側リングを配置し、内側リングの合い口が所定温度以上において熱膨張により突き当たり、金属製リングを半径方向外方に押圧するようにしたピストンリングが提案されている。
ところが、上記公報のピストンリングでは、合口の初期隙間が過少であった場合には、図５に示すように高温になると内側リングにうねりを生じることがある。あるいは、図６に示すように、組み付け時に、合口部が互いに径方向にずれた状態で高温になると、合口部が重なってしまうことがある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１３０５８３
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、内側リングに熱膨張によってうねりが発生すると所定の張力の上昇が得られなかったり、外周リングとの接触が不連続となって面圧が不均一となり、シール性を悪化する場合がある。又、ピストンのリング溝に内周側リングを挿入する際に内周側リングの合い口が重なった場合、熱膨張による所定の張力の上昇が得られず、シール性が悪化する場合がある。
【０００５】
本発明は上記問題に鑑み、外周側リングを内周側リングで外側に押圧するピストンリングにおいて、温度変化による内側リングの径方向の伸縮を全体円の円周方向で均一にすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、外側リングと、外側リングよりも熱膨張率の大きい材料で形成され外周側リングに内接する合口を有する内側リングとを備えて成るピストンリングであって、
内側リングの個断面の外周を被覆しながら内側リングの全体円の全周にわたって延伸するガイド部材を具備し、ガイド部材によって、温度変化による内側リングの全体円の径方向の伸縮が全体円の全周にわたって均一になるようにした、ことを特徴とするピストンリングが提供される。
このように構成されるピストンリングでは内側リングはガイド部材によってガイドされ温度変化によって均一に径方向に伸縮する。
【０００７】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、ガイド部材の個断面の内径が、内側リングの個断面の外径の２倍よりも小さくされている、ピストンリングが提供される。
このように構成されるピストンリングでは内側リングが合口部分で重なることが防止される。
【０００８】
請求項３の発明によれば、請求項１の発明において、ガイド部材が、長尺の部材を螺旋巻きにしたコイルエキスパンダである、ピストンリングが提供される。
【０００９】
請求項４の発明によれば、請求項３の発明において、コイルエキスパンダが、長尺の部材を、隙間を有して、螺旋巻きにして形成されていて、内側リングの表面に、前記隙間に係合する少なくとも一つの突起が内側リングに形成されている、ピストンリングが提供される。
このように構成されるピストンリングでは内側リングとコイルエキスパンダの相対ずれが防止される。
請求項５の発明によれば、請求項４の発明において、内側リングの、合口で対向する、２つの端部の一方、または、両方に、突起が形成されている、ピストンリングが提供される。
【００１０】
請求項６の発明によれば、請求項１の発明において、ガイド部材が合口を有して形成されていて、組み付け時に内側リングの合口とガイド部材の合口が同じ位置にないようにされた、ピストンリングが提供される。
このように構成されるピストンリングでは内側リングとコイルエキスパンダの相対ずれが確実に防止される。
【００１１】
請求項７の発明によれば、請求項１の発明において、内側リングの材料が、ポリイミド系、または、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）系の樹脂で形成されている、ピストンリングが提供される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１はピストン１００の溝部に取り付けられた本発明のピストンリング１の断面を示す図である。このピストンリング１は所謂オイルリングであって、外側リング１０と内側リング２０を含み、内側リング２０はガイド部材としてのコイルエキスパンダ３０で覆われている。
また、図２は、図１のようにピストン１００の溝部に取り付けられた常温状態のピストンリング１の単体を上面から見た図であるが、外側リング１０は上側半分を除去して示してある。また、見やすくするために、径方向の寸法は誇張して大きくしてある。
【００１３】
外側リング１０は、金属で形成されており、図１に示されるように所謂、Ｍ型、あるいは、Ｉ型の断面形状を有し、周方向に適切な間隔で形成された穴１０ａを有する。また、図２に示されるように合口１１を有している。
【００１４】
内側リング２０は、外側リング１０よりも熱膨張率の大きな材料で形成され、好ましくは、４０×１０−６ｍｍ／℃より大きな熱膨張率を有する材料で形成される。具体的には、ポリイミド系、あるいは、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）系の樹脂、あるいは、好ましくはリチウムを含有する金属で形成されている。内側リング２０の外径は、この実施の形態の場合は、１．５〜２．５ｍｍとされている。また、内側リング２０は合口２１を有し、常温状態では図示されるように隙間を有するように寸法設定されている。
【００１５】
コイルエキスパンダ３０は長い円形断面の金属製の線材（この実施の形態では径は０．５ｍｍ）を隙間を有するように螺旋状に巻いて形成されている。コイルエキスパンダ３０の内径Ｄ３は、最大でも、内側リング２０の内径Ｄ２の２倍よりも小さくされ、好ましくは、図示されるように内側リング２０が移動できる程度の微少な隙間が確保できる程度の大きさとされている。
また、コイルエキスパンダ３０も合口３１を有している。
【００１６】
図３の（Ａ）は組立て後の、常温状態における内側リング２０の合口２１を拡大して示す図であり、内側リング２０がコイルエキスパンダ３０を介して外側リング１０を径方向外側に押圧する力Ｆは、内側リング２０とコイルエキスパンダ３０が直線に戻ろうとする力によるものだけである。なお、内側リング２０とコイルエキスパンダ３０は、それぞれ、直線的に延伸するように製造され、組み付け時に外側リング１０の内側に沿って曲げて使用される。その際、内側リング２０の合口２１とコイルエキスパンダ３０の合口３１がずれるようにされる。
【００１７】
図３の（Ｂ）は運転中の高温状態における内側リング２０の合口２１の部分を拡大して示す図であり、合口２１は隙間なく密接し、且つ、熱膨張によって径を拡大しようとしている状態を示している。したがって、内側リング２０がコイルエキスパンダ３０を介して外側リング１０を径方向外側に押圧する力Ｆは、上記の内側リング２０とコイルエキスパンダ３０が直線に戻ろうとする力に、熱膨張で拡大することによる力が加わり大きくなる。
【００１８】
上記の力によって、内側リング２０の径が拡大するが、コイルエキスパンダ３０により外側が覆われているので、高温時に図５に示すようなうねりは発生しない。また、組み付け時に図６の（Ａ）のようになることも防止され、したがって、図６の（Ｂ）のようになることもない。
【００１９】
図４は、内側リング２０の合口２１を形成する端部の一方にコイルエキスパンダ３０の隙間に係合する突起２２を設けた変形例を示す図である。この場合、内側リング２０の外径に、突起２２の突出量を加えた値がコイルエキスパンダ３０の内径よりも小さくされている。したがって、突起２２とコイルエキスパンダ３０の合口の位置関係を任意にすることができる。したがって、組み立て状態で突起２２をコイルエキスパンダ３０の合口ではない部分にあるようにすれば、突起２２がコイルエキスパンダ３０の隙間に係合し、内側リング２０とコイルエキスパンダ３０の相対位置がずれない。なお、突起２２は、内側リング２０の合口を形成する両方の端部に設けてもよいし、端部以外の場所に設けてもよい。
【００２０】
以上、ガイド部材としてコイルエキスパンダを使用したオイルリングの場合を例にとって説明したが、ガイド部材はコイルエキスパンダに限られることはなく、例えば、チューブ状のものを使用することもでき、また、オイルリングではないピストンリングにも適用することも可能である。
【００２１】
【発明の効果】
各請求項に記載のピストンリングでは、内側リングはガイド部材によってガイドされ温度変化によって均一に径方向に伸縮し、うねりが発生しない。
特に請求項２のようにすれば、合口における内側リングの径方向のずれの発生が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のピストンリングの断面図である。
【図２】本発明のピストンリングの全体を示す上面図であって、外側リングは上半分を除去して示してある。
【図３】（Ａ）常温時の内側リングの合口部を示す図である。
（Ｂ）高温時の内側リングの合口部を示す図である。
【図４】内側リングに設けた突起を示す図である。
【図５】従来技術において内側リングに発生するうねりを説明する図であって、
（Ａ）は常温時の状態を示し、
（Ｂ）は高温時のうねりの発生した状態を示している。
【図６】従来技術において内側リングに発生するズレを説明する図であって、
（Ａ）は常温時の状態を示し、
（Ｂ）は高温時の状態を示している。
【符号の説明】
１０…外側リング
１１…合口
２０…内側リング
２１…合口
２２…突起
３０…コイルエキスパンダ
３１…合口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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