(57)【要約】【課題】  エンジンの大型化を招くことなく、ピストンの組み付け性を向上する技術を提供する。【解決手段】  本発明の方法は、シリンダボアを有するシリンダブロックにピストンを組み付ける方法である。その方法は、ピストンの外周面にピストンの上面と連通するリング溝を形成する工程と、シリンダボアの下方の開口からシリンダボアにピストンを収納する工程と、シリンダボアの上方の開口からリング溝に開曲線形状のピストンリングを挿入する工程を備えている。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダボアを有するシリンダブロックにピストンを組み付ける方法であって、
ピストンの外周面にピストンの上面と連通するリング溝を形成する工程と、
シリンダボアの下方の開口からシリンダボアにピストンを収納する工程と、
シリンダボアの上方の開口からリング溝に開曲線形状のピストンリングを挿入する工程を備えるピストンの組み付け方法。
【請求項２】
リング溝が円環形状に形成されており、
ピストンリングが合い口を有する円環形状に形成されており、
ピストンの外周面にピストンの上面とリング溝を連通するガイド溝が形成されている請求項１の組み付け方法。
【請求項３】
リング溝がピストンの上面と連通する螺旋形状に形成されており、
ピストンリングが螺旋形状に形成されている請求項１の組み付け方法。
【請求項４】
シリンダボア内にピストンを収納する工程より前に、ピストンをコンロッドによってクランクシャフトに組み付ける工程と、クランクシャフトをロアケースに組み付ける工程をさらに備えている、請求項１から３の何れかの組み付け方法。
【請求項５】
上方と下方で開口したシリンダボアを有するシリンダブロックと、
シリンダボアに収納されており、外周面にリング溝が形成されているピストンと、
リング溝に嵌め込まれた開曲線形状のピストンリングを備えるエンジンであって、
リング溝がピストンの上面と連通していることを特徴とするエンジン。
【請求項６】
リング溝が円環形状に形成されており、
ピストンリングが合い口を有する円環形状に形成されており、
ピストンの外周面にピストンの上面とリング溝を連通するガイド溝が形成されていることを特徴とする請求項５のエンジン。
【請求項７】
リング溝がピストンの上面と連通する螺旋形状に形成されており、
ピストンリングが螺旋形状に形成されていることを特徴とする請求項５のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダブロックへのピストンの組み付け方法に関する。特に本発明は、ピストンリングが取り付けられたピストンをシリンダブロックのシリンダボアへ収納する際の作業性を向上する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ピストンエンジンを組み立てる際には、ピストンリングが取り付けられたピストンを、シリンダブロックのシリンダボアに収納する。一般的なピストンリングは、無負荷状態での外径がシリンダボアの内径よりも大きくなるように形成されている。このピストンリングを取り付けたピストンがシリンダボアに収納されると、弾性的な復元力によってピストンリングの外面がシリンダボアの内面に押し付けられる。
【０００３】
従来より、ピストンリングを縮径しながらピストンをシリンダボアに挿入して、ピストンリングが取り付けられたピストンをシリンダボアに収納する技術が開発されている。特許文献１には、シリンダボアの端部にテーパ部を形成しておいて、ピストンを押込む際のテーパ部からの反力によってピストンリングを縮径して、ピストンをシリンダボアに収納する技術が開示されている。特許文献２には、テーパ部を有する治具をシリンダボアのロアケース側の開口にセットしておいて、ピストンを押込む際のテーパ部からの反力によってピストンリングを縮径して、ピストンをシリンダボアに収納する技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】実開昭５５−４１５１３号公報
【特許文献２】特開２００２−４６０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術では、シリンダボアの端部にテーパ部を形成する分だけ、シリンダブロックを高く形成しておかなければならない。シリンダブロックを高く形成すると、それだけエンジンが大型となってしまい、エンジンの重量も増加してしまう。
【０００６】
特許文献２の技術では、シリンダボアにピストンを収納した後に、ピストンリングを縮径するために用いた治具をロアケース側の開口から取り除かなければならない。シリンダボアへ収納する前にピストンがコンロッドによってクランクシャフトとすでに組み付けられている場合には、ロアケース側の開口の近傍に存在するクランクシャフトやコンロッドと干渉しないように、注意を払いながら治具を取り除かなければならない。シリンダボアへ収納する前にピストンがコンロッドによってクランクシャフトとすでに組み付けられ、さらにクランクシャフトがロアケースとすでに組み付けられている場合には、ピストンをシリンダボアに収納した時点でロアケース側の開口が閉塞される。この状態から、ピストンリングを縮径するために用いた治具を取り除くことは困難であり、ピストンの組み付けの作業性が悪い。
【０００７】
本発明は上記の課題を解決する。本発明は、エンジンの大型化を招くことなく、ピストンの組み付け性を向上する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の方法は、シリンダボアを有するシリンダブロックにピストンを組み付ける方法である。その方法は、ピストンの外周面にピストンの上面と連通するリング溝を形成する工程と、シリンダボアの下方の開口からシリンダボアにピストンを収納する工程と、シリンダボアの上方の開口からリング溝に開曲線形状のピストンリングを挿入する工程を備えている。
【０００９】
上記の方法では、ピストンリングが取り付けられる前のピストンをシリンダボアの下方の開口からシリンダボアに収納し、その後にシリンダボアの上方の開口からピストンリングをピストンに組み付ける。ピストンリングは開曲線形状であり、一方の端部をピストンの上面からリング溝へ挿入して押込んでいくことで、シリンダボアに収納されたピストンにピストンリングを組み付けることができる。この方法では、従来技術で必要とされていた、ピストンリングを縮径しつつピストンをシリンダボアに挿入するという手間のかかる作業を行う必要がない。簡単な作業でピストンの組み付けを行うことができる。
【００１０】
上記の方法では、リング溝が円環形状に形成されており、ピストンリングが合い口を有する円環形状に形成されており、ピストンの外周面にピストンの上面とリング溝を連通するガイド溝が形成されていることが好ましい。
【００１１】
上記の方法によれば、ピストンリングの一端をピストンの上面からガイド溝に挿入してピストンリングを押込んでいくと、ピストンリングの先端がガイド溝に沿ってリング溝に案内される。そのままピストンリングを押込んでいくことで、リング溝にピストンリングを組み付けることができる。上記の方法では、従来から広く一般に用いられている、合い口を有する円環形状のピストンリングを用いることができる。ピストンリングとして特殊な形状のものを用意する必要がなく、製造コストを抑制することができる。
【００１２】
あるいは上記の方法では、リング溝がピストンの上面と連通する螺旋形状に形成されており、ピストンリングが螺旋形状に形成されていることが好ましい。
【００１３】
上記の方法によれば、ピストンリングの一端をピストンの上面からリング溝に挿入してピストンリングを押込んでいくことで、ピストンリングの先端がリング溝に沿って進んで行く。そのままピストンリングを押込んでいくことで、リング溝にピストンリングを組み付けることができる。螺旋形状のピストンリングを用いる場合、ピストンリング全体において、コンプレッションリングとしての機能を有する部分と、オイルリングとしての機能を有する部分をそれぞれ形成しておくことで、ピストンリングを単一の部品として実装することができる。部品点数が削減されて、生産管理をより容易にすることができる。
【００１４】
上記の方法は、シリンダボア内にピストンを収納する工程より前に、ピストンをコンロッドによってクランクシャフトに組み付ける工程と、クランクシャフトをロアケースに組み付ける工程をさらに備えていることが好ましい。
【００１５】
ピストンがクランクシャフトにすでに組み付けられ、さらにクランクシャフトがロアケースにすでに組み付けられている場合、ピストンをシリンダボアに収納した時点で、シリンダボアの下方の開口がロアケースによって閉塞される。しかしながら上記の方法によれば、シリンダボアの上方の開口からピストンリングを組み付けることができるので、シリンダボアの下方の開口が閉塞されていても問題が生じない。ピストンをシリンダボアに収納する前に、ピストンをクランクシャフトに組み付け、さらにクランクシャフトをロアケースに組み付けておくことが可能となる。エンジンの組み立て性が向上する。
【００１６】
本発明は上記したピストンの組み付け方法を利用して組み立てられたエンジンとしても具現化することができる。すなわち、本発明のエンジンは、上方と下方で開口したシリンダボアを有するシリンダブロックと、シリンダボアに収納されており、外周面にリング溝が形成されているピストンと、リング溝に嵌め込まれた開曲線形状のピストンリングを備えるエンジンである。そのエンジンは、リング溝がピストンの上面と連通していることを特徴とする。
【００１７】
上記のエンジンでは、リング溝が円環形状に形成されており、ピストンリングが合い口を有する円環形状に形成されており、ピストンの外周面にピストンの上面とリング溝を連通するガイド溝が形成されていることが好ましい。
【００１８】
あるいは上記のエンジンでは、リング溝がピストンの上面と連通する螺旋形状に形成されており、ピストンリングが螺旋形状に形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、エンジンの大型化を招くことなく、ピストンの組み付け性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。
（形態１）  直列型エンジンにおけるピストンの組み付け方法である。
【実施例１】
【００２１】
図１に示すように、本実施例のエンジン１００は、シリンダヘッド１０２、シリンダブロック１０４、ロアケース１０６を備えている。エンジン１００は直列４気筒エンジンであって、図１の奥行き方向に並んで配置された４つのピストン１０８を備えている。シリンダブロック１０４には各ピストン１０８を収納する４つのシリンダボア１１０が形成されている。シリンダボア１１０は上側（すなわちシリンダヘッド１０２側）と下側（すなわちロアケース１０６側）でそれぞれ開口している。各ピストン１０８は対応するコンロッド１１２によってクランクシャフト１１４に連結されている。クランクシャフト１１４はキャップ１１６とロアケース１０６によって回転可能に保持されている。エンジン１００では、シリンダヘッド１０２と、シリンダブロック１０４と、ピストン１０８によって燃焼室１１８が形成されている。エンジン１００では、シリンダブロック１０４と、ロアケース１０６と、ピストン１０８によってクランク室１２０が形成されている。
【００２２】
それぞれのピストン１０８には、トップリング１２２、セカンドリング１２４、オイルリング１２６が取り付けられている。本明細書では、トップリング１２２、セカンドリング１２４、オイルリング１２６を総称してピストンリングともいう。またトップリング１２２とセカンドリング１２４を総称してコンプレッションリングともいう。トップリング１２２、セカンドリング１２４、オイルリング１２６は、合い口を有する円環形状に形成されている。トップリング１２２、セカンドリング１２４、オイルリング１２６は、無負荷状態での外径がシリンダボア１１０の内径よりも大きくなるように形成されている。ピストン１０８がシリンダボア１１０に収納され、トップリング１２２、セカンドリング１２４、オイルリング１２６がピストン１０８に組み付けられた状態では、弾性的な復元力によってトップリング１２２、セカンドリング１２４、オイルリング１２６の外面が、シリンダボア１１０の内面に押し付けられる。
【００２３】
本実施例では、エンジン１００を組み立てる際に、まずトップリング１２２、セカンドリング１２４、オイルリング１２６が取り付けられていないピストン１０８をコンロッド１１２によってクランクシャフト１１４に一体的に組み付けておく。そして、クランクシャフト１１４をキャップ１１６とロアケース１０６に組み付けておく。以下ではピストン１０８、コンロッド１１２、クランクシャフト１１４、キャップ１１６およびロアケース１０６の組み立て品をムービングモジュール１２８ともいう。そして、ムービングモジュール１２８をシリンダブロック１０４に組み付けた後、トップリング１２２、セカンドリング１２４、オイルリング１２６をピストン１０８に組み付け、最後にシリンダブロック１０４にシリンダヘッド１０２を組み付ける。
【００２４】
図２に示すように、ピストン１０８の外周面には、トップリング１２２が取り付けられる第１リング溝２０２、セカンドリング１２４が取り付けられる第２リング溝２０４、オイルリング１２６が取り付けられる第３リング溝２０６が形成されている。第１リング溝２０２、第２リング溝２０４、第３リング溝２０６は、円環形状に形成されている。また、ピストン１０８の外周面には、ピストン１０８の上面と第１リング溝２０２を連通する第１ガイド溝２１２と、ピストン１０８の上面と第２リング溝２０４を連通する第２ガイド溝２１４と、ピストン１０８の上面と第３リング溝２０６を連通する第３ガイド溝２１６が形成されている。第１ガイド溝２１２、第２ガイド溝２１４、第３ガイド溝２１６は、ピストン１０８の外周面に沿った滑らかな曲線状に形成されている。第１ガイド溝２１２は、第１リング溝２０２と３０度程度の角度を成して接続している。第２ガイド溝２１４は、第１リング溝２０２と交差し、第２リング溝２０４と３０度程度の角度を成して接続している。第３ガイド溝２１６は、第１リング溝２０２および第２リング溝２０４と交差し、第３リング溝２０６と３０度程度の角度を成して接続している。
【００２５】
図３から図５を参照しながら、ムービングモジュール１２８のシリンダブロック１０４への組み付けと、トップリング１２２、セカンドリング１２４、オイルリング１２６の組み付けについて説明する。まず図３に示すように、シリンダボア１１０の中心軸とピストン１０８の中心軸が一致し、かつピストン１０８がシリンダボア１１０の下側の開口と対向するように、シリンダブロック１０４とピストン１０８の位置合わせを行う。この状態から、ムービングモジュール１２８を押し上げていくことで、シリンダボア１１０の下側の開口からピストン１０８が挿入される。この段階では、ピストン１０８にトップリング１２２、セカンドリング１２４、オイルリング１２６が取り付けられていないので、ピストン１０８をシリンダボア１１０に容易に収納することができる。
【００２６】
次いで図４に示すように、シリンダボア１１０にピストン１０８が収納された状態で、シリンダボア１１０の上側の開口から、オイルリング１２６、セカンドリング１２４、トップリング１２２をピストン１０８に順に取り付ける。
【００２７】
まずオイルリング１２６の一端をピストン１０８の上面から第３ガイド溝２１６に挿入してオイルリング１２６を押込んでいく。オイルリング１２６の先端は第３ガイド溝２１６に沿って進入していき、第３リング溝２０６に案内される。そのままオイルリング１２６を押込んでいくことで、第３リング溝２０６にオイルリング１２６が取り付けられる。
【００２８】
次にセカンドリング１２４の一端をピストン１０８の上面から第２ガイド溝２１４に挿入してセカンドリング１２４を押込んでいく。セカンドリング１２４の先端は第２ガイド溝２１４に沿って進入していき、第２リング溝２０４に案内される。そのままセカンドリング１２４を押込んでいくことで、第２リング溝２０４にセカンドリング１２４が取り付けられる。
【００２９】
次にトップリング１２２の一端をピストン１０８の上面から第１ガイド溝２１２に挿入してトップリング１２２を押込んでいく。トップリング１２２の先端は第１ガイド溝２１２に沿って進入していき、第１リング溝２０２に案内される。そのままトップリング１２２を押込んでいくことで、第１リング溝２０２にトップリング１２２が取り付けられる。
【００３０】
図５に示すように、トップリング１２２、セカンドリング１２４、オイルリング１２６が全てピストン１０８の第１リング溝２０２、第２リング溝２０４、第３リング溝２０６に組み付けられると、シリンダヘッド１０２をシリンダブロック１０４に組み付けて、エンジン１００の組み立てが完了する。
【００３１】
本実施例の方法では、トップリング１２２、セカンドリング１２４、オイルリング１２６が取り付けられていないピストン１０８を予めシリンダボア１１０に収納しておき、その後にトップリング１２２、セカンドリング１２４、オイルリング１２６をピストン１０８の上面から第１リング溝２０２、第２リング溝２０４、第３リング溝２０６に挿入して取り付ける。従来技術の方法のように、トップリング１２２、セカンドリング１２４、オイルリング１２６を縮径しつつピストン１０８をシリンダボア１１０に挿入するという手間のかかる作業を行う必要がない。ピストン１０８をシリンダブロック１０４に組み付ける際の作業性が良い。
【００３２】
本実施例の方法では、トップリング１２２、セカンドリング１２４、オイルリング１２６として、一般的なピストンリングの形状である、合い口を有する円環形状のものを用いることができる。トップリング１２２、セカンドリング１２４、オイルリング１２６として特殊な形状のものを用意する必要がなく、製造コストを抑制することができる。
【００３３】
本実施例の方法では、第１リング溝２０２、第２リング溝２０４、第３リング溝２０６のそれぞれに対応する第１ガイド溝２１２、第２ガイド溝２１４、第３ガイド溝２１６がピストン１０８の外周面に形成されている。従って、トップリング１２２、セカンドリング１２４、オイルリング１２６を取り付ける際には、正しいガイド溝に挿入しさえすれば、正しいリング溝への取り付けがなされる。トップリング１２２、セカンドリング１２４、オイルリング１２６を、誤ったリング溝に間違って取り付けてしまうことがない。
【００３４】
なお本実施例では、第１ガイド溝２１２、第２ガイド溝２１４、第３ガイド溝２１６が近接して形成されている場合を説明しているが、第１ガイド溝２１２、第２ガイド溝２１４、第３ガイド溝２１６はピストン１０８の外周面上で互いに離れた位置に形成されていてもよい。例えば、ピストン１０８の外周面を周方向に三等分するような位置関係で、第１ガイド溝２１２、第２ガイド溝２１４、第３ガイド溝２１６が形成されていてもよい。
【実施例２】
【００３５】
本実施例のエンジンは、実施例１のエンジン１００とほぼ同様の構成を備えており、ピストンとピストンリングの構成が異なっている。以下では実施例１と相違する点について詳細に説明し、実施例１と共通する点については説明を省略する。
【００３６】
図６に示すように、本実施例のピストン６００の外周面には、ピストン６００の外周面を３周する螺旋形状のリング溝６０２が形成されている。リング溝６０２はピストン６００の上面に連通している。リング溝６０２の先端にはラッチ溝部６０４が形成されている。またリング溝６０２がピストン６００の上面と連通する部分では、直下のリング溝６０２にまで至る拡幅溝部６０６が形成されている。
【００３７】
図６のようにピストン６００がシリンダボア１１０に収納された状態で、リング溝６０２にピストンリング６０８が取り付けられる。ピストンリング６０８は、リング溝６０２の形状に合わせた螺旋形状の部材である。ピストンリング６０８には、トップリング部６１０、セカンドリング部６１２、オイルリング部６１４が形成されている。トップリング部６１０は、実施例１のトップリング１２２と同様の材質で、同様の断面形状を有し、同様の表面処理が施されている。セカンドリング部６１２は、実施例１のセカンドリング１２４と同様の材質で、同様の断面形状を有し、同様の表面処理が施されている。オイルリング部６１４は、実施例１のオイルリング１２６と同様の材質で、同様の断面形状を有し、同様の表面処理が施されている。トップリング部６１０、セカンドリング部６１２、オイルリング部６１４は、それぞれ螺旋形状のピストンリング６０８においてピストン６００の外周面を１周する長さで形成されている。
【００３８】
ピストンリング６０８のオイルリング部６１４側の先端には、ラッチ部６１６が形成されている。ラッチ部６１６は、ピストンリング６０８がリング溝６０２に取り付けられた際に、ラッチ溝部６０４と係合する。ピストンリング６０８のトップリング部６１０側の先端には、拡幅部６１８が形成されている。拡幅部６１８は、ピストンリング６０８がリング溝６０２に取り付けられた際に、拡幅溝部６０６に嵌め込まれる。
【００３９】
ピストンリング６０８をピストン６００に取り付ける際には、ピストンリング６０８のオイルリング部６１４側の先端をピストン６００の上面からリング溝６０２に挿入して、ピストンリング６０８を押込んでいく。ピストンリング６０８の先端はリング溝６０２に沿って進入していく。そのままピストンリング６０８を押込んでいくことで、図７に示すように、ピストンリング６０８の先端にあるラッチ部６１６がリング溝６０２のラッチ溝部６０４に係合して、ピストンリング６０８の後端にある拡幅部６１８がリング溝６０２の拡幅溝部６０６に嵌め込まれて、リング溝６０２にピストンリング６０８が取り付けられる。
【００４０】
螺旋形状のピストンリングを用いる場合には、ピストンの外周面をピストンリングに沿って気体が流れてしまい、燃焼室とクランク室の間で気体が行き来してしまうという問題がある。本実施例では、ピストンリング６０８に拡幅部６１８が形成されており、この拡幅部６１８によってピストンリング６０８に沿った気体の流れが遮断される。燃焼室１１８とクランク室１２０の間のシール性を確保することができる。
【００４１】
本実施例の方法では、ピストンリング６０８が取り付けられていないピストン６００を予めシリンダボア１１０に収納しておき、その後にピストンリング６０８をピストン６００の上面からリング溝６０２に挿入して取り付ける。従来技術の方法のように、ピストンリング６０８を縮径しつつピストン６００をシリンダボア１１０に挿入するという手間のかかる作業を行う必要がない。ピストン６００をシリンダブロック１０４に組み付ける際の作業性が良い。
【００４２】
本実施例の方法では、単一の部品であるピストンリング６０８が、実施例１のトップリング１２２、セカンドリング１２４、オイルリング１２６と同様の機能を備えている。このため、エンジン１００の部品点数が削減されて、生産管理をより容易にすることができる。
【００４３】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１はエンジン１００の縦断面図である。（実施例１）
【図２】図２はピストン１０８の外周面の外観を示す図である。（実施例１）
【図３】図３はムービングモジュール１２８とシリンダブロック１０４を位置合わせする様子を示す図である。（実施例１）
【図４】図４はシリンダボア１１０に収納されたピストン１０８にトップリング１２２、セカンドリング１２４、オイルリング１２６を組み付ける様子を示す図である。（実施例１）
【図５】図５はピストン１０８にトップリング１２２、セカンドリング１２４、オイルリング１２６が組み付けられた様子を示す図である。（実施例１）
【図６】図６はピストン６００の外周面の外観を示す図である。（実施例２）
【図７】図７はピストン６００にピストンリング６０８が組み付けられた様子を示す図である。（実施例２）
【符号の説明】
【００４５】
１００ エンジン
１０２ シリンダヘッド
１０４ シリンダブロック
１０６ ロアケース
１０８ ピストン
１０８ 各ピストン
１１０ シリンダボア
１１２ コンロッド
１１４ クランクシャフト
１１６ キャップ
１１８ 燃焼室
１２０ クランク室
１２２ トップリング
１２４ セカンドリング
１２６ オイルリング
１２８ ムービングモジュール
２０２ 第１リング溝
２０４ 第２リング溝
２０６ 第３リング溝
２１２ 第１ガイド溝
２１４ 第２ガイド溝
２１６ 第３ガイド溝
６００ ピストン
６０２ リング溝
６０４ ラッチ溝部
６０６ 拡幅溝部
６０８ ピストンリング
６１０ トップリング部
６１２ セカンドリング部
６１４ オイルリング部
６１６ ラッチ部
６１８ 拡幅部
【図１】
2009299578.tif 000003
【図２】
2009299578.tif 000004
【図３】
2009299578.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2009299578.tif 000008
【図７】
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