(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１本のリング溝に２本のピストンリングが装着される組合せピストンリングにおいて、シリンダと摺動する外側のピストンリングは自己張力を有しており、内側のピストンリングは自己張力が０〜２．５Ｎで、背面にリング溝との間に隙間を有し、外周側に開口している環状溝を有するコ字断面をなすとともに、前記外側のピストンリングよりも大きな軸方向幅を有しており、この内側のピストンリングの環状溝に前記外側のピストンリングを内周が接するように配置し、外側のピストンリングが前記環状溝よりも大きな半径方向厚さを有していることを特徴とする組合せピストンリング。
【請求項２】
１本のリング溝に２本のピストンリングが装着される組合せピストンリングにおいて、シリンダと摺動する外側のピストンリングは自己張力を有しており、内側のピストンリングは自己張力が０〜２．５Ｎで、背面にリング溝との間に隙間を有し、外周側に切欠部を有するＬ字断面をなすとともに、前記外側のピストンリングよりも大きな軸方向幅を有しており、この内側のピストンリングの切欠部に前記外側のピストンリングを内周が接するように配置し、外側のピストンリングが前記切欠部よりも大きな半径方向厚さを有し、外側のピストンリングと内側のピストンリングは同一の重量を有していることを特徴とする組合せピストンリング。
【請求項３】
１本のリング溝に２本のピストンリングが装着される組合せピストンリングにおいて、シリンダと摺動する外側のピストンリングは自己張力を有しており、内側のピストンリングは自己張力が０〜２．５Ｎで、背面にリング溝との間に隙間を有し、外周側に切欠部を有するＬ字断面をなすとともに、前記外側のピストンリングよりも大きな軸方向幅を有しており、この内側のピストンリングの切欠部に前記外側のピストンリングを内周が接するように配置し、外側のピストンリングが前記切欠部よりも大きな半径方向厚さを有し、外側のピストンリングと内側のピストンリングとが上下方向に固定され、かつ、円周方向には相対移動できるように構成されていることを特徴とする組合せピストンリング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１本のリング溝に２本のピストンリングが装着される内燃機関用組合せピストンリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
往復動内燃機関において、ピストンリングがシリンダボア面からのガス、オイルの漏れを防ぐためのシール力は、ピストンリングの自己張力、又は背面をコイルスプリング等でバックアップして発生する張力、及び燃焼、圧縮によりピストンリングの背面に作用する内圧によって発生している。一方、近年、ピストンの短縮化等の目的によってピストンリングの軸方向幅は薄くなってきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ピストンリングが薄幅化していくと、ピストンリングの背面の面積が減少するため、背圧によるシール力が小さくなる。これに対して、ピストンリングの軸方向幅を単に厚くすると、張力が大きくなり、フリクションロスが大きくなる。
【０００４】
本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その課題は、張力を極力増加させずに、背圧によるシール力を大きくできる組合せピストンリングを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、次の手段を採る。すなわち、
本発明は、１本のリング溝に２本のピストンリングが装着される組合せピストンリングにおいて、シリンダと摺動する外側のピストンリングは自己張力を有しており、内側のピストンリングは自己張力が０〜２．５Ｎで、背面にリング溝との間に隙間を有し、外周側に開口している環状溝を有するコ字断面をなすとともに、前記外側のピストンリングよりも大きな軸方向幅を有しており、この内側のピストンリングの環状溝に前記外側のピストンリングを内周が接するように配置し、外側のピストンリングが前記環状溝よりも大きな半径方向厚さを有していることを特徴とする。
【０００６】
本発明は次のように構成することもできる。すなわち、
１本のリング溝に２本のピストンリングが装着される組合せピストンリングにおいて、シリンダと摺動する外側のピストンリングは自己張力を有しており、内側のピストンリングは自己張力が０〜２．５Ｎで、背面にリング溝との間に隙間を有し、外周側に切欠部を有するＬ字断面をなすとともに、前記外側のピストンリングよりも大きな軸方向幅を有しており、この内側のピストンリングの切欠部に前記外側のピストンリングを内周が接するように配置し、外側のピストンリングが前記切欠部よりも大きな半径方向厚さを有し、外側のピストンリングと内側のピストンリングは同一の重量を有していることを特徴とする。
あるいは、
１本のリング溝に２本のピストンリングが装着される組合せピストンリングにおいて、シリンダと摺動する外側のピストンリングは自己張力を有しており、内側のピストンリングは自己張力が０〜２．５Ｎで、背面にリング溝との間に隙間を有し、外周側に切欠部を有するＬ字断面をなすとともに、前記外側のピストンリングよりも大きな軸方向幅を有しており、この内側のピストンリングの切欠部に前記外側のピストンリングを内周が接するように配置し、外側のピストンリングが前記切欠部よりも大きな半径方向厚さを有し、外側のピストンリングと内側のピストンリングとが上下方向に固定され、かつ、円周方向には相対移動できるように構成されていることを特徴とする。
【０００７】
上記構成により、内圧がかからない場合には、外側のピストンリングの自己張力でシールする。なお、内側のピストンリングの自己張力は０であるのが望ましいが、製造上の誤差等により多少の張力を発生することがあり、２．５Ｎを限度とする。この場合、内側のピストンリングの自己張力が多少加わる。そして、燃焼、圧縮時に、内圧がかかる場合には、外側のピストンリングより大きい軸方向幅を有している内側のピストンリングの背面に内圧が作用するので、外側のピストンリングのみの場合よりも背圧によるシール力を大きくできる。
【０００８】
内側のピストンリングがＬ字断面の場合、外側のピストンリングと内側のピストンリングに加わる慣性力が異なると、２本のリングが離れて、背圧が有効に作用しないため、上記のように構成する。上下方向に固定する場合には、組合せピストンリングのピストンへの組付性等を考慮して、円周方向に外側のピストンリングと内側のピストンリングが相対的に移動できるように構成する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１において、１はピストン、２はシリンダで、ピストン１の外周に形成されているトップリング溝３に２本のピストンリング４，５が装着されている。
【００１１】
外側のピストンリング４は、合い口を有する矩形断面のリングで、自己張力を有しており、シリンダ２の内壁と摺動する外周面４ａを有している。
【００１２】
内側のピストンリング５は、合い口を有し、自己張力は有しておらず、外周側に開口している環状溝６を有するコ字断面リングである。この内側のピストンリング５は、外側のピストンリング４の軸方向幅よりも大きな軸方向幅を有しており、内側のピストンリング５の環状溝６に外側のピストンリング４が挿入されて配置している。外側のピストンリング４は、内側のピストンリング５における環状溝６の半径方向幅よりも大きい半径方向厚さを有しているので、内側のピストンリング５の外周より外側に突出している。したがって、外側のピストンリング４の外周面４ａがシリンダ２の内壁と摺動するが、内側のピストンリング５の外周面５ａはシリンダ２の内壁とは隙間を有している。また、内側のピストンリング５の内周面はトップリング溝３の底面との間に隙間を有している。
【００１３】
したがって、内圧がかからない場合には、外側のピストンリング４は自己張力で外周面４ａがシリンダ２の内壁を押接し、シール力を発生する。一方、燃焼、圧縮により、内圧がかかる場合には、シール力は、外側のピストンリング４の自己張力の他に、内側のピストンリング５の背面に作用する内圧が加わる。この場合、内側のピストンリング５の軸方向幅が外側のピストンリング４の軸方向幅よりも大きいため、背圧によるシール力が外側のピストンリング４のみの場合に比べて大きい。
【００１４】
図２は本発明の別の実施形態を示す。本実施形態は上記実施形態とは、内側のピストンリングの構成が相違しているだけで、他の構成は上記実施形態と同じである。
【００１５】
本実施形態における内側のピストンリング５は、合い口を有し、自己張力は有しておらず、外周側に切欠部７を有するＬ字断面リングである。この内側のピストンリング５は、外側のピストンリング４の軸方向幅よりも大きな軸方向幅を有しており、内側のピストンリング５の切欠部７に外側のピストンリング４が配置されている。外側のピストンリング４は、内側のピストンリング５における切欠部７の半径方向幅よりも大きい半径方向厚さを有しているので、内側のピストンリング５の外周より外側に突出している。したがって、外側のピストンリング４の外周面４ａがシリンダ２の内壁と摺動するが、内側のピストンリング５の外周面５ａはシリンダ２の内壁とは隙間を有している。また、内側のピストンリング５の内周面はトップリング溝３の底面との間に隙間を有している。
【００１６】
したがって、上記実施形態と同様に、内圧がかからない場合には、外側のピストンリング４は自己張力で外周面４ａがシリンダ２の内壁を押接し、シール力を発生する。一方、燃焼、圧縮により、内圧がかかる場合には、シール力は、外側のピストンリング４の自己張力の他に、内側のピストンリング５の背面に作用する内圧が加わる。この場合、内側のピストンリング５の軸方向幅が外側のピストンリング４の軸方向幅よりも大きいため、背圧によるシール力が外側のピストンリング４のみの場合に比べて大きい。
【００１７】
本実施形態の場合、外側のピストンリング４と内側のピストンリング５に加わる慣性力が異なると、２本のリング４，５が離れて、背圧が有効に作用しないため、外側のピストンリング４と内側のピストンリング５の重量を同一にする。
【００１８】
あるいは、図３又は図５に示されているように、外側のピストンリング４と内側のピストンリング５を上下方向にネジ８で固定する。この場合、ピストン１への組付性等を考慮して、円周方向に外側のピストンリング４と内側のピストンリング５が相対的に移動できるように構成する。
【００１９】
図３及び図４は内周側から固定したものである。内側のピストンリング５の上部に円周方向に沿って長孔９が形成されており、長孔９は軸方向幅の大きい長孔と軸方向幅の小さい長孔からなっている。この長孔９にネジ８が挿入され、外側のピストンリング４に螺着される。ネジ８と内側のピストンリング５とは隙間を有しているため、外側のピストンリング４と内側のピストンリング５は円周方向に相対的に移動できる。したがって、外側ピストンリング４と内側ピストンリング５からなる組合せピストンリングをピストン１のリング溝３に組付ける時、合い口が拡開されるが、外側のピストンリング４と内側のピストンリング５の拡開によるずれは両者が円周方向に相対的に移動することにより吸収されるので、良好に組付けを行える。
【００２０】
図５は下面側から固定したものである。外側のピストンリング４の下側の内側ピストンリング５部分に円周方向に沿って長孔１０が形成されており、長孔１０は半径方向幅の大きい長孔と半径方向幅の小さい長孔からなっている。この長孔１０にネジ８が挿入され、外側のピストンリング４に螺着される。ネジ８と内側のピストンリング５とは隙間を有しているため、外側のピストンリング４と内側のピストンリング５は円周方向に相対的に移動できる。したがって、上記同様に、ピストン１への組付けを良好に行える。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の組合せピストンリングによれば、張力を極力増加させずに、背圧によるシール力を大きくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明の別の実施形態を示す縦断面図である。
【図３】２本のピストンリングの固定例を示す縦断面図である。
【図４】同斜視図である。
【図５】２本のピストンリングの別の固定例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１  ピストン
２  シリンダ
３  トップリング溝
４  外側のピストンリング
４ａ  外周面
５  内側のピストンリング
５ａ  外周面
６  環状溝
７  切欠部
８  ネジ
９，１０  長孔
【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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