JPS61135966A - ピストンリング組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はシリンダ及びシリンダ内に（ｊ４成されるす＜
　ｒ’ｃ　くともシリンダリングを右するピストン、そ
の際シリンダ、ピストン、ピストンリングはそれぞれし
てラミックから構成されでいる内燃機関のビス］−ンリ
ンノノ配置に関する。

〔従来の技術〕

通常の内燃機関のピストンリングはピストンからピスト
ン壁への熱伝導を伝達し、機関の油量を調整し、燃焼室
をクランク駆動室に対して密閉することはに＜シられて
いる。これに夕・１してピストンリングはシリンダ壁の
その周囲に密着し、シリンダ壁の側面とピストンみぞの
側面が突き合せている。この半径方向にピストンリング
に固有なばね力が働き、ばね力はピストンリングの後方
に生じるガス圧によつ℃下から支えられている。ピスト
ンリングの軸方向にはガス圧と加速力によって決定され
、したがって下部及び上部のリングの側面の間では変化
している。

この問題についてのより良い適応を目的として通常分画
されたピストンリングいわゆる圧力リングといわゆるオ
イルリングとがその断面を巽に（）て使用されている。

今日、軒昂構造に構成される機関のシリンダの遅延は特
に可撓＋Ｊ１のオイルリングを使用Ｍろことを要求して
いる。この可撓ｆ１のオイルリングは一般に小所面を右
し、そのため僅小４Ｔ抵抗モーメントを有し、オイルリ
ングの圧力はその後ｙノに同かれるばねににり支えられ
、そのばねはビスｌ−ンのみぞ底に支えられている。ル
ージン著［自動車技術ハンドブック」１巻１８版１９６
５年２５８頁を参照。

機関のシリンダとピストン【まセラミックから製造され
る。セラミックによる行程のｖ１質からそのような機関
の油量を調整すること及びピストンからシリンダ壁への
熱伝導を伝導するという課題は、ぞこでは問題にならな
い。すなわちそのＪ：うな機関はただ燃焼室が各所望す
る圧縮を達成するにうに密着させるだＬ：Ｊ　ｒあり、
このことはオイルリングの使用を放争することができ、
その結束、いわゆる圧力リングのみを使用Ｍることは重
要である。

そのような１１ラミック機関のときには、お互いに滑ら
かに接触で−ろで−べての部分が同じ材ｒ１から構成さ
れねばならないので、ピストンリングもセラミックから
製ｊ告される。セラミックからつくられるピストンリン
グはしかし弾力性が非常に僅少であり、セラミックは木
質的にピストンリングとして今迄どおりの技術に使用さ
れる金屈まりｔ）もろいのである。

そのようなビス１ヘンはそれ故できるかぎりそのピスト
ンス１〜［］−りの縦方向に一直線に導かねばならない
。イのことにはいわゆるシャフトガイドが投ず１９。た
とえば、ドイツ特許公報９２０７５８に記載され、図示
されている。イれについて、セラミックからつくられろ
ピストンはピストンリングみぞのなかにピストンヘツド
を収容するためにピストンリングの弾力１イ１がそれに
対して十分でないので、ビス］−ンリングをビス［−ン
ケースの上部に平滑に覆るため２つの部分に構成してい
る。

そのようイ【ピストンはイ゛れ酸ビス１ヘンケースを持
っているビス［・ン部分及びピストンヘツドを含んでい
るピストン部分を包含しでいてそれは完全に平らで、互
いに向い合っている正面の間に外に向って横たわる聞１
′］部、断面長方形のリングみぞを設【フねばならない
。さらに両ビス１ヘン部分は一列に同中心的な間１１部
をスリーブの収容のために設けねばならイ１い。そのイ
【かに断面がＴ形の支承がかみ合い、同中心的な下方の
穴からピストンをピストン棒に固定するＪ、うに貫通さ
けている。多数の構成部分は製造の値段を高くするし、
引立と保守とをむずかしくする。ピストンリングそれ自
身はシリンダの内側被覆面に関して設片１から必要とさ
れる一定の弾力性を持つためにスリットをっ番ノなけれ
ばならない。その際スリットは部分的にみぞとして構成
され、イのなかにそれに対して垂直に導かれるピンが２
リ−イクルモーターではピストンリングのねじれを丙１
止するＪ、うに割って入り、合目的であることが証明さ
れている。

この構成によるピストンリングは比較的ｉ！１造に金が
かかり１）に相マｌのどきにセラミックのもろさにＪ、
りひどくこわれや勺−い。

〔発明が解決しようどづ−る問題点〕

本発明にはここに新１ノいピストンリング配置というと
くに新しいピストンリングの設泪を創造し、特別イ丁ピ
ストンリングがセラミック機関のピストンと１ｔｉ　ｔ
Ｍ的に結合して、ピストンが数部分から成るＪζうに構
成されることなく構成するという課題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明ににれば、この課題はピストンリングを２つの部
分に構成し、ピストンに受（）入れられるみぞがピスト
ンリングの幅Ｊ、りも深く構成され、ピストンリングの
内側被覆面ど向きあうみぞの底面との間にピストンリン
グ部分の１９径方向に作動＞ｌるＶ′＋１原形状のはね
要素が入る場所を設（Ｊて構成！［ろことにＪ：すｈｖ
決される。

本発明の第１の実施前（、）１にＪ、れば、ばね要素は
円環形状の波形ばねである。

本発明の第２の実施ｆ７ｊ（様（、二よれば、ばね要素
は２つの部分に分割されたセラミックからつくられたピ
ストンリングであり、イのピストンリングの直径は第１
のピストンリングのｆｉ　ｔ’ｉ’より５僅かに小さく
、その分自１１面は第１のビス［ヘンリングの分＾１（
面に対して９０°にＷかれ、配置されている。

本発明の第２の実施態様のどき第１のピストンリング（
ま外ｉ′″ｆで定格寸法が約２　／　１００ｍｍの残留
応力の下で第２のピストンリングｔ、１第１のピストン
リングの定（３内ｔＹに：２・Ｉ　ｂ　Ｔ外（ｙで／Ｉ
　／　１　（１０ｍｍの残留応力の下で製ｊｊ：！され
る。

ピストンリング部分の分ｌｌｌ１１面はイれぞれ斜めの
分離継［１を合口的に構成している。

ピストンクースの幅がｌ＋’７　ｑ’ｆの０．０２から
０゜０４イ８であり、その厚さがピストンリングの直径
の０．０２から０．ｒ）／Ｉ償であり、分離１継目がピ
ストンリングの直径の０．０１倍になるときに本発明の
特徴が特に右利であることが証明されている。

る。

本発明にＪ：るピストンリングの構成は、好ましくはそ
れぞれ斜めの分離継「１をもつ２つの部分からなるピス
トンリングどして、互いに向き合う側から）１１常の方
法で、一部分からなるビス１ヘンのピストンクースのな
かのピストンリングみぞのなかにさしこまれる。

ビス１へシリンダの内側被覆面に関係づ１．−Ｊられる
円環形状のばね要素は個々のリング部分が半径方向の外
側へ押してしめることであり、その結宋ピストンリング
はピストンが関係づけられるシリンダに位Ｆｌ？ｌるや
否やシリンダの内側被覆面に保たれる。そこでＪ：＜シ
られているＪ：うにビス］・シリンダの分割はピストン
リングが内燃機関の運転の間完全イｉ圧縮を受はイｖい
のでいかなる欠陥をも持たない。ピストンリグに作用す
る力は多くは不均一に周囲に分配される。分割されたピ
ストンリングはイれ故にこの力の彩＝の下でピストンリ
ングがシリンダ内側被覆面において分割されないピスト
ンリングよりもずっと良く取り（ｊｌ’　ｔ：Ｊでさる
という利点を右している。２つに分割されたピストンリ
ングはスリブ］−のある一部分から／７るピストンリン
グよりも壊れや１＜７７いという利点がある。

次に本発明を図面を禽照して実施例について訂しく説明
づろ。

〔実施例〕

いわゆるセラミック機関のビス１−ンヘッド１０及びピ
ストン今一ス１１からなるピストン１２は第１図に示さ
れるが、そのピストン及びここに図示されていないシリ
ンダはセラミックから製造される。直線運動を回転運動
に転換覆るために同じく図示されないクランクガイドの
一部分であり、ただ一部分を図示しているピストン捧１
／Ｉの収容及び固定のためにピストンヘツド１０のイ１
かに中央に間（）られた間口部１３を設けである。

ピストンケース１１の土の領域においてピストン１２は
断面長方形のみぞ１６を設ＧＪでいる。そのみぞ１６の
輿行１゛【、１第２図にみられるようにピー　１〇　− ストンリング１８の内側被覆面１９とみぞ１６の底面２
０との間にばね要素を配置する余地がある。

特に第３図に示寸ようにセラミックから構成されたピス
トンリング１８は長方形状の断面の２つの同一の半リン
グ１８ａと１８ｂとから成っている。その３Ｆ　？Ｙ方
向に対してηに向き合っている正面２４と２５とは角１
ααをもって傾斜している。

ピストンリングの幅Ｂは直径の０．０２から０゜０４倍
であり、その厚さＤは直径の０．０２から（）、ＯＡ４
？、であり、分画継目ＴＦはビスｌ−シリングの直径の
０．０１倍になっていて傾斜角αはこのましくは第２図
を参照して４０°から８０°の間である。

第１図から第３図の実施態様で、ばね要素としてばね鋼
から構成される波形ばね２２が役立つ。

波形ばねの直径がピストンリング１８とみぞ１６の底面
２０との間に空所があるように選ばれている。波形ばね
はピストンリング１８を構成するピストンリング部分１
８ａと１８１）を第３図に関連して丁径方向の外側に動
かり。このことは、ここには示して＞１いシリンダの内
側被覆面によってビス！〜ンの挿入位置にピストンリン
グを止めている。

第４図ど第５図において第２の実７１１！ｉ態扛のビス
１−シリング配置を示し、第１の実施態様に相当する構
成部品は同じ記号をイ・）シである。

波形ばねの代りに同じく２つに分割されたリング２８が
Ｅ′！ラミックからつくられ、みぞの根底に収容され、
２つに分割されたビス１−シリング１８は相当する残留
応力をもってここに示されていないシリンダ壁を圧して
いる。ピストンリング部分１８ａと１８ｂとは、その際
定格用払で外径の約２／１００ｍで残留応力の下にシ１
造されるべきである。そのように製）告されたピストン
リングの？ｒ分は２つのリング平置の状態にあり、たと
えば第１のピストンリングの定格内径に対して外径の４
／１００ｍｍで残留応力を５って製造され、第５図に示
１ように２つのピストンリング部分１８ａと１８ｂは平
径方向で外側へ圧されている。

ピストンリング部分はその際約９０°のその下にあるば
ね要素どして作用するピストンリング部分２８ａ　及び
２８ｂで置換されている。外部ピストンリング要素はみ
ぞ底の内で市販のピン２って回転に対して固定しａ−り
ればならない。外側のピストンリング半分は図面の平面
に対して直角に配置され、ここにはｌ（示してないピン
によって安全にするか、またはそれによってピストンリ
ング半分の１９にへ抗Ｊる突出部によって安全にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるピストンリング配置を右づるセラ
ミック機関のピストンの断面図、第２図は第１図の断面
図で示したピストンリングのみぞの拡大図、第３図は第
１図のｍ−ｍ線にｊ、る断面図、第４図は第１図のビス
［−シリング配置の第２の実施態様による第３図と同じ
断面図、第５図はばね４位Ｖｉの第１図のピストンリン
グ配置を示す図である。 １０・・・・・・ピストンヘッド、１１・・・・・・ピ
ストンケース、１２・・・・・・ピストン、１３・・・
・・・間口部、１４・・・・・・ピストン棒、１６・・
・・・・溝、１８．２８・・・・・・ピストンリング、
１８ａ、１８ｂ・・・・・・ピストンリングの半部分、
１９・・・・・・内側被覆面、２０・・・・・・底面、
２２・・・・・・波形ばね、２４．２５・・・・・・継
目、２９・・・・・・ピン、Ｂ・・・・・・幅、■・・
・・・・奥行、ＴＦ・・・・・・斜めの継。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、シリンダ、ピストン及びピストンリングはそれぞれ
   セラミックから構成され、シリンダ及びシリンダのなか
   に備えるすくなくとも１つのピストンリングを持ち前記
   ピストンリング（１８）は２つの部分（１８ａ、１８ｂ
   ）に構成され、前記ピストン（１２）のなかで前記ピス
   トンリングを収容するみぞ（１６）は前記ピストンリン
   グの幅よりも深く構成されていて、前記ピストンリング
   （１８）の内側被覆面（１９）とそれに向き合う前記み
   ぞ（１６）の底面（２０）との間に前記ピストンリング
   部分（１８ａ、１８ｂ）を半径方向に作動する円環状形
   のばね要素（２２）が入る場所を有することを特徴とす
   るピストンリング配置。 ２、前記ばね要素が円環状の波形ばね（２２）であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のピストンリ
   ング配置。 ３、前記ばね要素が２つに分割されたセラミックからな
   るピストンリング（２８）であり、第１のピストンリン
   グ（１８）よりも直径が僅かに小さく、その分離面（２
   ４、２５）は第１のピストンリングの分離面に対して約
   ９０°で配置することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載によるピストンリング配置。 ４、前記第１のピストンリング（１８）は定格寸法で外
   径の約２／１００ｍｍに残留応力の下に、前記第２のピ
   ストンリング（２８）は前記第１のピストンリングの定
   格内径で外径の４／１００ｍｍに残留応力の下で製造さ
   れることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載による
   ピストンリング配置。 ５、前記ピストンリング（１８、２８）の分離面（２４
   、２５）が約角度（α）で傾斜した分離継目（ＴＦ）を
   形成することを特徴とする特許請求の範囲第１項から第
   ４項記載のいずれか１つによるピストンリング配置。 ６、前記ピストンリングの幅（Ｂ）が直径の０．０２か
   ら０．０４倍であり、その厚さ（Ｄ）は前記ピストンリ
   ングの直径の０．０２から０．０４倍であり、分離継目
   （ＴＦ）は前記ピストンリングの直径の０．０１倍であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第２項記
   載のいずれか１つによるピストンリング配置。