JPH06185620A - ピストンリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 オイル消費量の減少とブローバイの減少とを
両立させ得る内燃機関用ピストンリングを提供する。 【構成】 ピストンリング５の外周面を、半径方向最外
方の頂点部ｂを過ぎてその下方位置ｃまで延びる上方の
バレル形状部分11と、前記下方位置ｃからほぼピストン
２のリング溝３の外周縁部分に対応する位置ｄまで直線
的に延びる下方の面取り部分12とにより形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関のピストンリン
グに関する。

【０００２】

【従来技術】一般に、４サイクルガソリンエンジンにお
いては、ピストンに３本のピストンリング、すなわちト
ップリング、セカンドリングおよびオイルリングが装着
されている。オイルリングはシリンダ面のオイルをかき
落としオイル消費量の低減を図るために設けられるが、
オイルをかき落す機能は、オイルリングのみならず、セ
カンドリングにもかなり依存するので、セカンドリング
としては、外周にオイルかきに適したテーパ面を有する
テーパ型のピストンリングが使用される。

【０００３】この場合、トップリングにはガスシール機
能のみが要求されるので、リングが傾斜しても外周のシ
ール性能が低下することのない、バレル形状の外周面を
備えたバレル型のピストンリングがトップリングとして
使用される。

【０００４】ところで、ピストンを軽量化し、またシリ
ンダ面との摩擦を低減するために、ピストンに装着する
ピストンリングの数を２本とする場合がある。この場
合、トップリングにバレル型ピストンリングを使用する
と、ブローバイガスのシール性は確保されるが、オイル
上りが増し、オイル消費量が多くなる。逆にトップリン
グにテーパ型ピストンリングを使用した場合には、オイ
ル消費量は３本のリングを装着した場合と同等になる
が、ブローバイガスのシール性が悪くなり、シール性と
オイル消費量を両立させることは非常に難かしい。

【０００５】実公昭58−8926号公報に、オイル上り（オ
イルアップ）とブローバイの減少を目的としたピストン
リングが提案されている。このピストンリングは、下面
を、リング中心側の巾の狭い環状平坦面と、その外側に
あって外周側に行くにつれて燃焼室側へ上昇する巾の広
いテーパ面で形成されており、ガス圧力が作用すると、
平坦面とテーパ面の間の環状境界線を支点としてリング
外周部が下降するように反り返り、テーパ面がリング溝
下面に衝突する以前に、リング上面の内周縁がリング溝
上面に圧接する。

【０００６】

【解決しようとする課題】しかし、上記のように構成さ
れたピストンリングは、ピストン上昇時に環状境界線を
支点として反り返り、かつリング上面の内周縁がリング
溝上面に圧接するので、特に爆発行程時に、上記支点部
分および圧接部分における面圧が高くなり、これらの部
分特に支点部分におけるリング溝の摩耗が激しい。

【０００７】さらに、このピストンリングは、テーパ面
外周縁のエッジ部分によりシリンダ面に摺接するので、
バレル型ピストンリングに比しシール面積が減少し、シ
ール性能も劣ることになる。

【０００８】

【課題を解決するための手段および作用】本発明はこの
ような事情に鑑みてなされたものであり、本発明のピス
トンリングは、その外周面を、半径方向最外方の頂点部
を過ぎてその下方位置まで延びる上方のバレル形状部分
と、前記下方位置からピストンのリング溝の外周縁部分
に対応する位置まで直線的に延びる下方の面取り部分と
により形成する。

【０００９】このピストンリングは、通常の運転状態に
おいては、上方のバレル形状部分でシリンダ面に摺接す
るので、良好なガスシール性が確保され、その上、下方
の面取り部分がオイルかき効果を発揮するので、オイル
消費量の減少とブローバイの減少とを両立させることが
できる。

【００１０】面取り部分はピストンのリング溝の外周縁
より外側、すなわちピストンリングをリング溝に装着し
た時に該リング溝から突出する領域にのみ設けられてい
るので、ピストンリングとリング溝は広い平坦面を介し
て互いに接触し、従ってリング溝に局部的な摩耗が生ず
ることはない。

【００１１】さらに、このピストンリングは、バレル形
状に形成した外周面の下部を面取りすることにより容易
に加工、製作することができ、従ってまた薄いピストン
リングにも容易に適用することができる。

【００１２】

【実 施 例】図１は、本発明によるピストンリングを
備えたピストンと、これが嵌装されたシリンダとを示す
部分的縦断面で、１はシリンダ壁、２はピストンであ
る。なお、図において上方が燃焼室側である。

【００１３】ピストン２の外周には上下２つのリング溝
３，４が設けられており、上方のリング溝３にトップリ
ング５、下方のリング溝４にオイルリング６が装着され
ている。オイルリング６は通常のものであり、上下２つ
の部片６ａ，６ｂからなっている。これらのオイルリン
グ部片６ａ，６ｂは保持リング７によりそれぞれリング
溝４の上壁面および下壁面に沿わされている。保持リン
グ７は周方向に連続する波形からなる波板状をなし、該
波形の頂部７ａを連ねる面により上方の部片６ａが保持
され、底部７ｂを連ねる面により下方の部片６ｂが保持
されている。また、波形の各頂部および底部の内周側端
部にそれぞれ突起８が設けられ、オイルリング部片６
ａ，６ｂの内周縁がこれらの突起８に係合している。

【００１４】オイルリング部片６ａ，６ｂはピストン２
の往復運動に伴ってシリンダ面９上を摺動し、シリンダ
面９上のオイルをかき落す。かき落されたオイルは保持
リング７の前記波形の間を通ってリング溝４の奥に達
し、さらにピストン裏側に連通するオイル戻し孔10を経
て、図示してないクランクケース内に回収される。

【００１５】ピストン２は上述したオイルリング６のほ
かにはトップリング５を備えているだけであって、オイ
ルリング６のオイルかき作用を補完するセカンドリング
を備えていないので、トップリング５にブローバイガス
シール効果とオイルかき効果の両方が求められる。そこ
で本実施例においては、トップリング５として本発明に
よるピストンリングが使用されている。以下トップリン
グ５について詳述する。

【００１６】本発明によるこのトップリング５は、その
外周面すなわちシリンダ面９に対向する周面の形状に大
きな特徴がある。図２は図１のトップリング５の外周面
部分を拡大して、該外周面の形状を一層明瞭に示したも
のである。図２から明らかなように、トップリング５の
外周面は２つの部分すなわち上方のバレル形状部分11と
下方の面取り部分12とによって形成されている。

【００１７】バレル形状部分11の断面形状は、トップリ
ング５の上面５ａの外周縁上の点ａから半径方向外方へ
膨出しながら下降し、トップリング５の厚さＢの中間点
ｂにおいて半径方向最も外側へ張出した頂点部を形成
し、該頂点部ｂを過ぎてその下方位置ｃまで連続した曲
率で延びる円弧状の曲線13をなし、バレル形状部分11は
かかる曲線13により形成された回転面をなしている。ト
ップリング５がシリンダ軸線に対して直角をなしている
時には、図２に示すように、トップリング５は曲線13の
頂点部ｂにおいてシリンダ面９に摺接する。

【００１８】バレル形状部分11は前記下方位置ｃで終っ
ており、該位置ｃの下側は直線的に延びる面取り部分12
となっている。すなわち面取り部分12の断面形状は、点
ｃからトップリング５の下面５ｂへ向って角度θで斜め
に延びる直線14をなす。角度θは、面取り部分12を形成
する前記直線14がリング溝３の下壁面の外周縁に対応す
る位置ｄでトップリング５の下面５ｂと交わるように選
定されている。従って面取り部分12はトップリング５を
リング溝３に装着した時に該リング溝３から突出する領
域に設けられるので、トップリング５はその広い平坦な
下面５ｂ全体にわたってリング溝３の下壁面に当接し、
該下壁面に局部的な摩耗を生じさせることはない。

【００１９】上記のように外周面にバレル形状部分11と
面取り部分12とを形成したトップリング５は、先ず外周
面全体をバレル形状に形成した後、この外周面の下部を
面取り加工することにより、極めて容易に製作すること
ができるが、この面取り加工をトップリング５の全周に
わたって行い、図３に示すように、合い口部15の一方の
端面から他方の端面まで全周にわたって連続した面取り
部分12を形成してもよく、あるいは、図４に示すよう
に、合い口部15の両側部分ｅ，ｆを残して面取り加工を
行い、この部分はその外周面全体をバレル形状のままに
しておいてもよい。

【００２０】このトップリング５は、通常、上方のバレ
ル形状部分11の頂点部ｂ近傍の曲率部分でシリンダ面９
に摺接するので、良好なガスシール性が確保され、その
上、下方の面取り部分12がオイルかき効果を発揮するの
で、オイル消費量の減少とブローバイの減少とが両立す
る。

【００２１】図５は、図１のピストン２においてトップ
リング５としてバレル型ピストンリングを使用した場合
（ＴＯＰリング：バレル）、テーパ型ピストンリングを
使用した場合（ＴＯＰリング：テーパ）および前記した
本発明によるピストンリングを使用した場合（ＴＯＰリ
ング：バレル＋下面面取り）について、エンジン回転数
に対するオイル消費量特性を示したグラフである。この
グラフから分るように、本発明によるトップリング５を
使用することにより、オイル消費量は、バレル型のトッ
プリングを使用した場合に比し大巾に低減し、テーパ型
のトップリングを使用した場合とほぼ同程度になる。た
だし本発明によるトップリングにおける面取り部分12は
テーパ型ピストンリング程のエッジ効果を有しないの
で、テーパ型のトップリングを使用した場合に比しオイ
ル消費量が幾分多いが、その差は実用上ほとんど無視で
きる程度である。

【００２２】図６は前記３つの場合についてエンジン回
転数に対するブローバイ特性を示したグラフである。本
発明によるトップリングを使用することにより、ブロー
バイは、テーパ型のトップリングを使用した場合に比し
大巾に減少し、バレル型のトップリングを使用した場合
とほぼ同程度になる。ただし本発明によるピストンリン
グは通常のバレル型ピストンリングに比して下側のシー
ル面巾が減るので、通常の運転状態では全く問題ない
が、ピストンが首振り状態の時等にシール性が低下し、
バレル型のトップリングを使用した場合に比しブローバ
イが幾分多くなるが、この差も実用上ほとんど無視でき
る程度のものである。

【００２３】以上、トップリング５とオイルリング６と
を有する２本構成のピストン２のトップリング５に本発
明を適用した実施例について本発明を説明したが、セカ
ンドリングを有する３本構成のピストンのトップリング
に本発明を適用してもよいことは言うまでもない。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、オイル消費量の減少と
ブローバイの減少とを両立させることができ、かつピス
トンのリング溝に局部的な摩耗を生じさせることがな
く、しかも加工、製作が容易なピストンリングが得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるピストンリングを備えたピストン
と、これが嵌装されたシリンダとを示す部分的縦断面図
である。

【図２】図１の一部拡大図である。

【図３】本発明によるピストンリングの全体上面図であ
る。

【図４】本発明によるピストンリングの他の実施例を示
す全体上面図である。

【図５】各種ピストンリングのエンジン回転数−オイル
消費量特性を示すグラフである。

【図６】各種ピストンリングのエンジン回転数−ブロー
バイ特性を示すグラフである。

【符号の説明】

１…シリンダ壁、２…ピストン、３，４…リング溝、５
…トップリング、６…オイルリング、７…保持リング、
８…突起、９…シリンダ面、10…オイル戻し孔、11…バ
レル形状部分、12…面取り部分、13…曲線、14…直線、
15…合い口部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金澤 賢 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周面を、半径方向最外方の頂点部を過
   ぎてその下方位置まで延びる上方のバレル形状部分と、
   前記下方位置からほぼピストンのリング溝の外周縁部分
   に対応する位置まで直線的に延びる下方の面取り部分と
   により形成したことを特徴とするピストンリング。