JP5106376B2 - 内燃機関用ピストン装置 - Google Patents

Description

本発明は、高速・高負荷運転時及びハイブースト条件運転時においてもオイル消費を少なくできる圧力リングを備えた内燃機関用ピストン装置に関する。

高速・高負荷運転時及びハイブースト条件運転時においてオイル消費を少なくするために、特許文献１では、第２圧力リングの合口隙間をリングの両端が突き当たらない程度に極力小さくするとともに、リングの下側面の合口部の少なくとも一方のリング端部に外周面から内周面に通ずる切欠きを設け、該切欠きを含むリング下面の合口隙間が第１圧力リングの合口隙間より大きくなるようにした内燃機関用圧力リングが提案されている。また、特許文献２では、リングの回り止め用のピン１２がピストン１に設けられ、このピン１２に干渉しないように一対のリング３，４の端部下面に円弧状の切欠きを備えたものが提案されている。一方のリング３はアンダカットリングとされている。
実開平５−０３０６２４号公報 特開昭４８−２１０１４号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２のリングでは、いずれも外周面が軸方向平行面で形成されているため、高速・高負荷運転時及びハイブースト条件運転時におけるオイル消費が未だ充分とはいえない場合がある。また、特許文献２のリングは端部下面の切欠きが円弧状のため、オイルが円弧面に沿って上方に上がりやすい。

本発明の目的は、内燃機関用ピストン装置において、高速・高負荷運転時及びハイブースト条件運転時におけるオイル消費の一層の低減を図ることにある。

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、ピストン外周に燃焼室側から第１圧力リングと第２圧力リングを備える内燃機関用ピストン装置において、
前記第２圧力リングが、合口部の下面に内外に貫通する切欠きを有し、この切欠き部における合口隙間が第１圧力リングの合口隙間よりも大きく、切欠き部以外の部分における合口隙間が第１圧力リングの合口隙間と同じか又は小さく、
前記第２圧力リングが、上側に向かって半径方向厚さが減少するテーパ面と、その下方に設けられている軸方向平行面とからなる外周面を全周にわたって有しており、前記軸方向平行面が合口部の前記切欠きによって分断されないように前記切欠き部の手前から高さ位置が徐々に上昇してゆき、合口部の切欠き部では切欠きの上面よりも上側にあることを特徴とする。

本発明は、上記内燃機関用ピストン装置において、前記軸方向平行面に代えて、軸方向に平行な面に対して上側のテーパ面のテーパ角度よりも小さいテーパ角度を有するテーパ面としてもよい。すなわち、第２圧力リングが、上側に向かって半径方向厚さが減少するテーパ面と、その下方に設けられ軸方向に平行な面に対して前記上側のテーパ面のテーパ角度よりも小さいテーパ角度を有するテーパ面とからなる外周面を全周にわたって有しており、前記下側のテーパ面が合口部の前記切欠きによって分断されないように前記切欠き部の手前から高さ位置が徐々に上昇してゆき、合口部の切欠き部では切欠きの上面よりも上側にあるように構成してもよい。

また、本発明は、上記内燃機関用ピストン装置において、前記軸方向平行面に代えて、下側に向かって半径方向厚さが減少するテーパ面としてもよい。すなわち、第２圧力リングが、上側に向かって半径方向厚さが減少するテーパ面と、その下方に設けられ下側に向かって半径方向厚さが減少するテーパ面とからなる外周面を全周にわたって有しており、前記下側のテーパ面が合口部の前記切欠きによって分断されないように前記切欠き部の手前から高さ位置が徐々に上昇してゆき、合口部の切欠き部では切欠きの上面よりも上側にあるように構成してもよい。

上記の内燃機関用ピストン装置において、前記第２圧力リングが外周下側に切欠きを有しているアンダカットの断面形状を有していることが好ましい。

上記の内燃機関用ピストン装置において、前記合口部下面の切欠きが矩形断面を有していることが好ましい。

上記の内燃機関用ピストン装置において、前記合口部下面の切欠きの周方向幅が外周よりも内周の方が広くなっていることが好ましい。

請求項１−３によれば、第２圧力リングが合口部の下面に内外に貫通する切欠きを有し、この切欠き部における合口隙間が第１圧力リングの合口隙間よりも大きく、切欠き部以外の部分における合口隙間が第１圧力リングの合口隙間と同じか又は小さくしたので、高速・高負荷運転時、第２圧力リングがリング溝の下面に接触しているとき、リング溝に流入したブローバイガスはリングの内周側からリング合口部下面の切欠き部を通って外側に抜けてゆくため、第２圧力リング上方のピストンランド部における圧力上昇を防止でき、オイル上がりを防止できる。また、ハイブースト条件運転時、第２圧力リングがリング溝の上面に接触しているとき、合口隙間が小さいので、オイル上がりを少なくできる。また、第２圧力リングはリング外周上部をテーパ面としたため、リングが上昇したときのオイルの掻き上げ作用を抑制でき、オイル消費の低減を一層図れる。更に、第２圧力リングの外周面に形成されている軸方向平行面やテーパ面が合口部の切欠きによって分断されないように切欠き部の手前から高さ位置が徐々に上昇してゆき、合口部の切欠き部では切欠きの上面よりも上側にあるように構成されていることにより、切欠き部を含む外周面全周にわたってオイル掻き効果を確保できるため、オイル消費の増大を防ぐことができる。
請求項４によれば、アンダカット形状によりオイル掻き効果を向上できる。
請求項５によれば、円弧面に比較して、オイルが上方に上がりにくい。
請求項６によれば、高速・高負荷運転時、ブローバイガスが合口部に入りやすくなるので、オイル上がりを一層防止でき、オイル消費の低減を一層図れる。

以下、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。

図１において、内燃機関のシリンダ１内で往復動するピストン２の外周面に複数のリング溝３，４，５が形成されており、各リング溝３，４，５に第１圧力リング６、第２圧力リング７、組合せオイルリング８がそれぞれ装着されている。第１圧力リング６と第２圧力リング７はコンプレッション機能を持ち、主に燃焼室からのブローバイガスを抑制するが、シリンダ壁からオイルを掻き落とす作用も行なっている。

第２圧力リング７は、図３〜図６に示されているように、合口部の下面に内外に貫通する矩形断面の切欠き９を有している。第２圧力リング７は、切欠き９部における合口隙間Ｓ１が第１圧力リング６の合口隙間Ｓ（図２参照）よりも大きく、切欠き９部以外の部分における合口隙間Ｓ２が第１圧力リング６の合口隙間Ｓと同じか又は小さく形成されている。第２圧力リング７は、上側に向かって半径方向厚さが減少するテーパ面１０と、その下方に設けられている軸方向平行面１１とからなる外周面１２を全周にわたって有している。テーパ面１０と軸方向平行面１１との境界は、切欠き９部付近以外の周方向位置では、切欠き９の上面９ａよりも下側でリング下面７ａから一定高さ位置にあり、軸方向平行面１１が合口部の切欠き９によって分断されないように切欠き９部の手前から高さ位置が徐々に上昇してゆき、切欠き９部では切欠き９の上面９ａよりも上側にある。

図７〜図９は、本発明における第２圧力リングの別の例を示している。第２圧力リング７は、外周面１２の下部をステップ状に切欠したアンダカットの断面形状を有している点で上述の第２圧力リングと相違する。

第２圧力リング７における合口部の切欠き９のリング下面７ａからの高さをＨ１、アンダカットの切欠き１３のリング下面７ａからの高さをＨ２としたとき、Ｈ１＞Ｈ２の関係を有している。合口部の切欠き９部におけるオイル溜まりの空間は大きく、リングが下降してオイルを掻き下げた際のオイル圧力を低減でき、オイル上がりを防止できる。

図１０は、第２圧力リング７の平面図を示しており、図に示すように、合口部下面の切欠き９の周方向幅が外周よりも内周の方が広くなっている。前述した第２圧力リング７をこのように構成すれば、ブローバイガスが合口部に入りやすくなるので、オイル上がりを一層防止でき、オイル消費の低減を一層図れる。

以上の実施形態では、第２圧力リング７の外周面１２を、上側に向かって半径方向厚さが減少するテーパ面１０とその下側に設けられた軸方向平行面１１とで形成したが、本発明はこれに限ることはない。例えば、第２圧力リング７の外周面１２は、上側に向かって半径方向厚さが減少するテーパ面１０と、その下側に設けられ軸方向に平行な面に対して上側のテーパ面１０よりもテーパ角度の小さいテーパ面とで形成してもよい。あるいは、上側に向かって半径方向厚さが減少するテーパ面１０と、その下側に設けられ下側に向かって半径方向厚さが減少するテーパ面とで形成してもよい。

本発明の一実施形態であるピストン装置を装着した内燃機関のシリンダ部分を示す縦断面図である。 第１圧力リングの一部分を示す正面図である。 第２圧力リングの一部分を示す斜視図である。 第２圧力リングの一部分を示す正面図である。 図４のＡ−Ａ線断面図である。 図４のＢ−Ｂ線断面図である。 第２圧力リングの別の例を示し、その一部分を示す正面図である。 図７のＡ−Ａ線断面図である。 図７のＢ−Ｂ線断面図である。 第２圧力リングを示す平面図である。

符号の説明

１ シリンダ
２ ピストン
３，４，５ リング溝
６ 第１圧力リング
７ 第２圧力リング
７ａ リング下面
８ 組合せオイルリング
９ 切欠き
９ａ 切欠き上面
１０ テーパ面
１１ 軸方向平行面
１２ 外周面
１３ 切欠き

Claims (6)

1. ピストン外周に燃焼室側から第１圧力リングと第２圧力リングを備える内燃機関用ピストン装置において、
   前記第２圧力リングが、合口部の下面に内外に貫通する切欠きを有し、この切欠き部における合口隙間が第１圧力リングの合口隙間よりも大きく、切欠き部以外の部分における合口隙間が第１圧力リングの合口隙間と同じか又は小さく、
   前記第２圧力リングが、上側に向かって半径方向厚さが減少するテーパ面と、その下方に設けられている軸方向平行面とからなる外周面を全周にわたって有しており、前記軸方向平行面が合口部の前記切欠きによって分断されないように前記切欠き部の手前から高さ位置が徐々に上昇してゆき、合口部の切欠き部では切欠きの上面よりも上側にあることを特徴とする内燃機関用ピストン装置。
2. ピストン外周に燃焼室側から第１圧力リングと第２圧力リングを備える内燃機関用ピストン装置において、
   前記第２圧力リングが、合口部の下面に内外に貫通する切欠きを有し、この切欠き部における合口隙間が第１圧力リングの合口隙間よりも大きく、切欠き部以外の部分における合口隙間が第１圧力リングの合口隙間と同じか又は小さく、
   前記第２圧力リングが、上側に向かって半径方向厚さが減少するテーパ面と、その下方に設けられ軸方向に平行な面に対して前記上側のテーパ面のテーパ角度よりも小さいテーパ角度を有するテーパ面とからなる外周面を全周にわたって有しており、前記下側のテーパ面が合口部の前記切欠きによって分断されないように前記切欠き部の手前から高さ位置が徐々に上昇してゆき、合口部の切欠き部では切欠きの上面よりも上側にあることを特徴とする内燃機関用ピストン装置。
3. ピストン外周に燃焼室側から第１圧力リングと第２圧力リングを備える内燃機関用ピストン装置において、
   前記第２圧力リングが、合口部の下面に内外に貫通する切欠きを有し、この切欠き部における合口隙間が第１圧力リングの合口隙間よりも大きく、切欠き部以外の部分における合口隙間が第１圧力リングの合口隙間と同じか又は小さく、
   前記第２圧力リングが、上側に向かって半径方向厚さが減少するテーパ面と、その下方に設けられ下側に向かって半径方向厚さが減少するテーパ面とからなる外周面を全周にわたって有しており、前記下側のテーパ面が合口部の前記切欠きによって分断されないように前記切欠き部の手前から高さ位置が徐々に上昇してゆき、合口部の切欠き部では切欠きの上面よりも上側にあることを特徴とする内燃機関用ピストン装置。
4. 請求項１，２又は３記載の内燃機関用ピストン装置において、前記第２圧力リングが外周下側に切欠きを有しているアンダカットの断面形状を有していることを特徴とする内燃機関用ピストン装置。
5. 請求項１，２又は３記載の内燃機関用ピストン装置において、前記合口部下面の切欠きが矩形断面を有していることを特徴とする内燃機関用ピストン装置。
6. 請求項１，２又は３記載の内燃機関用ピストン装置において、前記合口部下面の切欠きの周方向幅が外周よりも内周の方が広くなっていることを特徴とする内燃機関用ピストン装置。

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