JP2005351424A - Piston ring structure - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide technique capable of restraining friction and slapping sound from occurring while restraining problem such as seizure of a piston and deterioration of fuel consumption from occurring in a piston ring structure provided on the piston which reciprocates in a cylinder. <P>SOLUTION: The structure is provided with a ball 11 which is plurally disposed within an oil ring groove 3a in circumferential direction and comes into contact with inner peripheral surface 101a of a cylinder bore and a back-up ring 12 which is provided on inside diameter side rather than the ball 11 and urges the ball 11 in outside diameter direction. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ピストンリング構造体に関する。   The present invention relates to a piston ring structure.

内燃機関や圧縮機などのシリンダ内（シリンダに形成されたシリンダボア内）を往復動するピストンにおいては、シリンダ内を往復動する場合に、ピストンスカートとシリンダ内周面とがピストンの２次挙動（スラップ）により強く接触し、フリクションの増大とスラップ音の発生という問題が生じてしまうことが懸念される。   In a piston that reciprocates in a cylinder of an internal combustion engine or a compressor (in a cylinder bore formed in the cylinder), when the piston reciprocates in the cylinder, the piston skirt and the inner circumferential surface of the cylinder cause the secondary behavior of the piston ( There is a concern that the problem of increased friction and generation of slap noise may occur due to a stronger contact with the slap.

このような問題の対策として、ピストンスカートに転がり軸受けを設ける構成（例えば、特許文献１参照）や、ピストンスカートにボールベアリングを埋設した構成（例えば、特許文献２参照）などが提案されている。
特開昭６２−９８０６９号公報 実開平２−１０５５６０号公報 特開２０００−１４５９５８号公報 実開平３−７５７３号公報 特開２００３−２３２２５９号公報 特開２０００−１９２９６７号公報 特開２００１−４１２４９号公報 実開平４−１０７５７３号公報 特開平８−３０３２９８号公報 As measures against such problems, a configuration in which a rolling bearing is provided on the piston skirt (see, for example, Patent Document 1), a configuration in which a ball bearing is embedded in the piston skirt (see, for example, Patent Document 2), and the like have been proposed.
JP-A-62-98069 Japanese Utility Model Publication No. 2-105560 JP 2000-145958 A Japanese Utility Model Publication No. 3-7573 JP 2003-232259 A JP 2000-192967 A JP 2001-41249 A Japanese Utility Model Publication No. 4-107573 JP-A-8-303298

ところで、ピストンスカート部は、高温時には、熱膨張により外径が大きくなり、シリンダボア内径よりもスカート外径の方が大きくなってしまうような場合がある。   By the way, the piston skirt portion may have a larger outer diameter due to thermal expansion at a high temperature, and the skirt outer diameter may be larger than the cylinder bore inner diameter.

そこで、ピストンピンに直交する方向のピストンスカート中央部は、ピストンピン近傍の部分よりピストンスカート肉厚が薄く形成されることによって、ピストンスカートが熱膨張で拡大しシリンダボア内径よりも大きくなるような場合には、ピストンスカートが変形することにより、シリンダボアとの強当たりを防止し、ピストンとボアとの焼き付きを防いでいる。   Therefore, in the case where the piston skirt center portion in the direction perpendicular to the piston pin is formed thinner than the portion near the piston pin, the piston skirt expands due to thermal expansion and becomes larger than the cylinder bore inner diameter. The piston skirt is deformed to prevent strong contact with the cylinder bore and to prevent seizure between the piston and the bore.

したがって、上述した従来技術のようにピストンスカート部に転がり軸受けを設けた場合や、ピストンスカート部にボールベアリングを埋設した場合には、転がり軸受けやボールベアリングを支持させるためにピストンスカートを肉厚とする必要があり、ピストンスカートの剛性が大きくなってしまう。このため、ピストンの熱膨張時には、転がり軸受けやボールベアリングと、シリンダボアとの接触面圧が高くなってしまい、フリクションの増加や、焼き付きの発生を招き易くなってしまうことが懸念される。   Therefore, when a rolling bearing is provided in the piston skirt portion as in the prior art described above, or when a ball bearing is embedded in the piston skirt portion, the piston skirt is made thick to support the rolling bearing or the ball bearing. This will increase the rigidity of the piston skirt. For this reason, at the time of thermal expansion of the piston, there is a concern that the contact surface pressure between the rolling bearing or ball bearing and the cylinder bore becomes high, and it becomes easy to increase friction and cause seizure.

また、ピストンスカート部にボールベアリングを埋設した場合には、スラスト力を受けた場合にボールは回転せずに滑ってしまうことが懸念される。このような場合においては、ピストンがシリンダボア内周面にボールで点接触することとなり、面圧が大きくなってしまい、摩耗が生じ易くなってしまうことが懸念される。   In addition, when a ball bearing is embedded in the piston skirt, there is a concern that the ball slips without rotating when it receives a thrust force. In such a case, the piston is in point contact with the inner peripheral surface of the cylinder bore with a ball, and there is a concern that the surface pressure increases and wear tends to occur.

また、ピストンスカート部に転がり軸受けやボールベアリングが設けられた場合には、ピストンの重量が増大してしまうこととなる。これにより、燃費悪化、出力低下、騒音悪
化（ピストン往復動時に軸受けとシリンダボアとの間で生じる衝撃音を含む）、オイル消費悪化などの問題を生じることが懸念される。 Further, when a rolling bearing or a ball bearing is provided in the piston skirt portion, the weight of the piston increases. As a result, there are concerns that problems such as deterioration in fuel consumption, output reduction, noise deterioration (including impact noise generated between the bearing and the cylinder bore during piston reciprocation), and oil consumption deterioration may occur.

本発明は、上記したような事情に鑑みてなされたものであり、シリンダ内を往復動するピストンに設けられるピストンリング構造体において、ピストンの焼き付きや燃費悪化などの問題の発生を抑制しつつ、フリクションやスラップ音の発生を抑制させることができる技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and in a piston ring structure provided in a piston that reciprocates in a cylinder, while suppressing the occurrence of problems such as piston seizure and fuel consumption deterioration, An object of the present invention is to provide a technique capable of suppressing the generation of friction and slap sounds.

上記目的を達成するために、本発明にあっては、
シリンダ内を往復動するピストンの外周面に形成されたリング溝に装着されるピストンリング構造体において、
リング溝内に周方向に複数配置されてシリンダ内周面に接触するボールと、
前記複数のボールよりも内径側に設けられ、該複数のボールを外径方向に付勢するバックアップリングと、
を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, in the present invention,
In the piston ring structure attached to the ring groove formed on the outer peripheral surface of the piston that reciprocates in the cylinder,
A plurality of balls arranged in the circumferential direction in the ring groove and in contact with the inner circumferential surface of the cylinder;
A backup ring provided on the inner diameter side of the plurality of balls, and biasing the plurality of balls in the outer diameter direction;
It is characterized by providing.

このように、ピストンと、該ピストンが摺動するシリンダ内周面とが接触する部分にボールを適用することにより、ピストンが往復動する場合には、ボールは摺動せずに（滑らずに）転がることとなるので、フリクションをより低減させることができる。   In this way, when the piston reciprocates by applying the ball to the portion where the piston and the cylinder inner surface on which the piston slides, the ball does not slide (does not slide). ) Since rolling occurs, the friction can be further reduced.

そして、ピストンが熱膨張した場合においては、ピストンの熱膨張に伴ってボールがシリンダ内周面側に押し付けられることとなるが、ピストンの熱膨張分（または、ボールをシリンダ内周面側に押し付けようとする力）をバックアップリングによって吸収させることができる。したがって、ピストンの膨張に伴ってボールがシリンダ内周面側に押し付けられることを抑制することができるようになり、ピストンの剛性が大きくなってしまうことを抑制することが可能となる。これにより、ピストンが熱膨張した場合、ピストンスカートがシリンダ内周面に接触すると同時に変形することによって焼き付を防ぐこととなる。   When the piston is thermally expanded, the ball is pressed against the cylinder inner peripheral surface as the piston expands. However, the piston is thermally expanded (or the ball is pressed against the cylinder inner peripheral surface). Force to be absorbed) can be absorbed by the backup ring. Therefore, it becomes possible to suppress the ball from being pressed against the cylinder inner peripheral surface side with the expansion of the piston, and it is possible to suppress the piston from increasing in rigidity. As a result, when the piston is thermally expanded, seizure is prevented by deforming at the same time as the piston skirt contacts the inner circumferential surface of the cylinder.

また、ボールとバックアップリングとによってピストンリング構造体を構成することにより、ピストンの重量が増大してしまうことを抑制することができるので、燃費悪化、出力低下、騒音悪化、オイル消費悪化などの問題の発生を抑制することが可能となる。   In addition, since the piston ring structure is composed of the ball and the backup ring, it is possible to suppress an increase in the weight of the piston, thereby causing problems such as a deterioration in fuel consumption, a decrease in output, noise, and oil consumption. Can be suppressed.

また、上記の構成において、前記複数のボールと前記バックアップリングとの間に、該複数のボールを保持する保持部材を備えるとよい。   In the above configuration, a holding member that holds the plurality of balls may be provided between the plurality of balls and the backup ring.

これにより、複数のボールをピストンに組み付ける際の組付け作業性を向上することができる。   Thereby, the assembly workability | operativity at the time of assembling a some ball | bowl to a piston can be improved.

保持部材の断面形状としては、外径方向に向かって開口した溝を有する略コの字形状とし、該溝内にボールを保持するように構成するとよい。また、溝の開口側（溝内にボールが配置された場合に、該ボールの中心より外径側に相当する部分）に、開口幅がボールの直径よりも小さい部位を設けてもよい。   As a cross-sectional shape of the holding member, it is preferable that the holding member has a substantially U-shape having a groove opened in the outer diameter direction, and the ball is held in the groove. Further, a portion where the opening width is smaller than the diameter of the ball may be provided on the opening side of the groove (a portion corresponding to the outer diameter side from the center of the ball when the ball is disposed in the groove).

また、上記の構成において、前記ボールは、少なくとも樹脂により構成され、前記バックアップリングによりシリンダ内周面に付勢されることによって変形可能に設けられているとよい。   In the above configuration, it is preferable that the ball is made of at least a resin and is deformable by being urged to the inner circumferential surface of the cylinder by the backup ring.

このように構成することにより、ボールとシリンダ内周面とが接触する部分の長さを長
くすることができるので、オイルシール効果（密封機能）を高めることが可能となる。 By configuring in this way, the length of the portion where the ball and the cylinder inner peripheral surface come into contact with each other can be increased, so that the oil seal effect (sealing function) can be enhanced.

また、上記の構成において、前記バックアップリングの外周には、
シリンダ内周面近傍まで設けられる複数の凸部と、
前記複数の凸部のうち隣り合う凸部の間に設けられ、前記ボールが配置される複数の凹部と、
が形成されているとよい。 In the above configuration, on the outer periphery of the backup ring,
A plurality of convex portions provided to the vicinity of the cylinder inner peripheral surface;
A plurality of concave portions provided between adjacent convex portions of the plurality of convex portions, and the balls are disposed;
Is good to be formed.

このように構成することにより、隣り合うボール間の距離を長くとることができるので、ピストンリング構造体を構成するボールの数を少なくすることができる。したがって、フリクションをより低減させることが可能となる。   With this configuration, the distance between adjacent balls can be increased, and the number of balls constituting the piston ring structure can be reduced. Therefore, friction can be further reduced.

さらに、高温時においては、バックアップリングが熱膨張することによって、バックアップリングとシリンダ内周面との隙間がなくなる（バックアップリングがシリンダ内周面に接触する）こととなる。このように、高温時において、ピストンリング構造体とシリンダ内周面とが接触する部分の長さを長くすることができるので、オイルシール効果を高めることが可能となる。この場合に、ボールが変形可能に設けられていれば、ピストンリング構造体とシリンダ内周面とが接触する部分の長さをさらに長くすることができ、オイルシール効果をより高めることが可能となる。   Further, at a high temperature, the backup ring thermally expands to eliminate a gap between the backup ring and the cylinder inner peripheral surface (the backup ring contacts the cylinder inner peripheral surface). Thus, at the time of high temperature, the length of the portion where the piston ring structure and the cylinder inner peripheral surface come into contact with each other can be increased, so that the oil seal effect can be enhanced. In this case, if the ball is provided so as to be deformable, the length of the portion where the piston ring structure and the cylinder inner peripheral surface come into contact with each other can be further increased, and the oil seal effect can be further enhanced. Become.

ここで、凹部の径方向の深さは、ボールの直径よりも小さく設けられ、凹部の外径側には、周方向の幅がボールの直径よりも小さい部分が設けられているとよい。   Here, the depth of the concave portion in the radial direction is preferably smaller than the diameter of the ball, and a portion having a circumferential width smaller than the diameter of the ball is preferably provided on the outer diameter side of the concave portion.

なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。   In addition, said each structure can be employ | adopted combining as much as possible.

本発明によれば、ピストンの焼き付きや燃費悪化などの問題の発生を抑制しつつ、フリクションやスラップ音の発生を抑制させることができる技術を提供することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the technique which can suppress generation | occurrence | production of a friction and a slap sound, suppressing generation | occurrence | production of problems, such as the burning of a piston and a fuel consumption deterioration.

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below on the basis of embodiments with reference to the drawings.

図１は、本発明の実施例１に係る内燃機関１００としてディーゼルエンジンを説明するための概略断面図である。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a diesel engine as the internal combustion engine 100 according to the first embodiment of the present invention.

図１に示すように、内燃機関１００は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程（爆発行程）及び排気行程の４サイクルを繰り返して出力を得るディーゼルエンジンである。内燃機関１００は、その内部にシリンダ１０１を形成する。   As shown in FIG. 1, the internal combustion engine 100 is a diesel engine that obtains output by repeating four cycles of an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke (explosion stroke), and an exhaust stroke. The internal combustion engine 100 forms a cylinder 101 therein.

シリンダ１０１で発生する燃料の爆発力（燃焼力）は、ピストン１及びコンロッド１０２を介してクランクシャフト１０３の回転力に変換される。また、シリンダ１０１には、吸気通路１０４の最下流部をなす吸気ポート１０５と、排気通路１０６の最上流部をなす排気ポート１０７とが設けられている。吸気ポート１０５とシリンダ１０１との境界は吸気弁１０８によって開閉される。また、排気ポート１０７とシリンダ１０１との境界は排気弁１０９によって開閉される。   The fuel explosive force (combustion force) generated in the cylinder 101 is converted into the rotational force of the crankshaft 103 via the piston 1 and the connecting rod 102. In addition, the cylinder 101 is provided with an intake port 105 that forms the most downstream portion of the intake passage 104 and an exhaust port 107 that forms the most upstream portion of the exhaust passage 106. The boundary between the intake port 105 and the cylinder 101 is opened and closed by an intake valve 108. Further, the boundary between the exhaust port 107 and the cylinder 101 is opened and closed by an exhaust valve 109.

また、内燃機関１は、燃料噴射弁１１０を備えている。燃料噴射弁１１０は、高圧ポン
プ（図示略）等によって加圧された軽油を、シリンダ１０１内に適宜の量、適宜のタイミングで噴射供給する電磁駆動式開閉弁である。 Further, the internal combustion engine 1 includes a fuel injection valve 110. The fuel injection valve 110 is an electromagnetically driven on-off valve that supplies light oil pressurized by a high-pressure pump (not shown) or the like into the cylinder 101 at an appropriate amount and at an appropriate timing.

また、排気通路１０６は、下流にてマフラー（図示略）と接続されている。そして、排気通路１０６の途中には、排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、ＰＭ等の排気成分を浄化するための排気浄化装置１１１が設けられている。   Further, the exhaust passage 106 is connected to a muffler (not shown) downstream. An exhaust purification device 111 for purifying exhaust components such as nitrogen oxide (NOx), hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO), and PM contained in the exhaust is provided in the exhaust passage 106. Is provided.

図２は、本実施例に係るピストン１の側面を示す概略図である。以下に、本実施例に係るピストン１について説明する。   FIG. 2 is a schematic view illustrating a side surface of the piston 1 according to the present embodiment. Below, the piston 1 which concerns on a present Example is demonstrated.

ピストン１は、内燃機関１００のシリンダ１０１内に挿入され、燃焼室１１２を画するとともに外周面にピストンリング溝３が設けられたピストンヘッド２と、ピストンヘッド２の外周とその下部のピストンスカート６とが一体となったピストン外周部７と、ピストンピンが挿通されるピストンピン穴４が設けられたピストンピンボス５と、を備えている。ここで、ピストンの説明における上下方向については、ピストンに対して燃焼室１１２側（または、上死点側）を上とし、ピストンに対して燃焼室１１２とは反対側（または、下死点側）を下で表すこととする。   The piston 1 is inserted into a cylinder 101 of the internal combustion engine 100, defines a combustion chamber 112, and has a piston ring groove 3 on the outer peripheral surface thereof, and an outer periphery of the piston head 2 and a piston skirt 6 below the piston head 2. And a piston pin boss 5 provided with a piston pin hole 4 through which the piston pin is inserted. Here, with regard to the vertical direction in the description of the piston, the combustion chamber 112 side (or top dead center side) is up with respect to the piston, and the opposite side of the piston to the combustion chamber 112 (or bottom dead center side) ) Is represented below.

ピストン１の側面上部、すなわちピストンヘッド２の外周面には、通常、計三カ所のピストンリング溝３が形成されているとともに、その下方にはピストンスカート６が形成されている。ピストンリング溝３のうち上の２つはコンプレッションリング用であり、最下の１つがオイルリング用のオイルリング溝３ａとなっている。そして、このオイルリング溝３ａに、本実施例に係るピストンリング構造体１０が装着されることとなる。   A total of three piston ring grooves 3 are formed on the upper side surface of the piston 1, that is, on the outer peripheral surface of the piston head 2, and a piston skirt 6 is formed below the piston ring groove 3. The upper two of the piston ring grooves 3 are for compression rings, and the lowermost one is an oil ring groove 3a for an oil ring. Then, the piston ring structure 10 according to this embodiment is mounted in the oil ring groove 3a.

ここで、ピストン１はいわゆる円柱状の形状ではなく、軽量化とフリクションロスの低減を図るため、相対的に側圧が小さくなるように、ピストンスカート６においてピストンピン軸方向（クランクシャフト１０３の軸方向、ピストンピン穴４に対向する側）の一部を切り欠いてサイドウォール８を形成している。   Here, the piston 1 is not a so-called columnar shape, and in order to reduce the weight and reduce the friction loss, the piston pin axial direction (the axial direction of the crankshaft 103) is set in the piston skirt 6 so that the side pressure becomes relatively small. The side wall 8 is formed by cutting out a part of the side facing the piston pin hole 4.

すなわち、ピストン１では、図２に示すように、対向するピストンスカート６を内側から連結するように一対のサイドウォール８を形成している。サイドウォール８は、ピストンを横切るようにピストンスカート６と交わる方向に平行に設けられ、これらのサイドウォール８には、それぞれピストンピンボス５が形成されており、このピストンピンボス５には、コンロッド１０２に接続するためのピストンピン穴４が形成されている。ピストンピン穴４には図示しないピストンピンが挿入され、ピストン１とコンロッド１０２とが接続されるようになっている。   That is, in the piston 1, as shown in FIG. 2, a pair of sidewalls 8 is formed so as to connect the opposing piston skirts 6 from the inside. The sidewalls 8 are provided in parallel to the direction intersecting the piston skirt 6 so as to cross the piston, and piston pin bosses 5 are respectively formed on these sidewalls 8. The piston pin bosses 5 are connected to the connecting rods 102. A piston pin hole 4 for connection is formed. A piston pin (not shown) is inserted into the piston pin hole 4 so that the piston 1 and the connecting rod 102 are connected.

次に、本実施例の特徴的な構成について説明する。図３は、本実施例に係るピストンリング構造体１０がオイルリング溝３ａに装着された状態を説明するための図であり、同図（ａ）はピストン１の往復動方向（シリンダ１０１の軸方向）に切断した切断面を示す概略図、同図（ｂ）はピストン１の往復動方向に略直交する方向に切断した切断面を示す概略図である。   Next, a characteristic configuration of the present embodiment will be described. FIG. 3 is a view for explaining a state in which the piston ring structure 10 according to this embodiment is mounted in the oil ring groove 3a. FIG. 3 (a) shows the reciprocating direction of the piston 1 (the axis of the cylinder 101). (B) is a schematic view showing a cut surface cut in a direction substantially perpendicular to the reciprocating direction of the piston 1.

本実施例に係るピストンリング構造体１０は、図３に示すように、複数のボール１１とバックアップリング１２とを備え、オイルリング溝３ａ内に装着されるものである。   As shown in FIG. 3, the piston ring structure 10 according to the present embodiment includes a plurality of balls 11 and a backup ring 12, and is mounted in the oil ring groove 3a.

ボール１１は、オイルリング溝３ａ内において、全周にわたって複数設けられるものであって、ピストン１本体の外周面（ピストンヘッド２の外周面）３ｂより外径側に突出して、シリンダ１０１の内周面（ピストン１の摺動面、いわゆるシリンダボア内周面）１０
１ａに接触するように設けられている。 A plurality of balls 11 are provided over the entire circumference in the oil ring groove 3a, and protrude from the outer peripheral surface (the outer peripheral surface of the piston head 2) 3b of the main body of the piston 1 to the outer diameter side. Surface (sliding surface of piston 1, so-called cylinder bore inner peripheral surface) 10
It is provided in contact with 1a.

バックアップリング１２は、オイルリング溝３ａ内においてボール１１の内径側に設けられることにより、ボール１１を外径方向に付勢するものである。これにより、ボール１１はシリンダボア内周面１０１ａに常に付勢されることとなる。ここで、バックアップリング１２は、オイルリング溝３ａの溝底３ｃとの間に隙間を有して設けられているとよい。   The backup ring 12 is provided on the inner diameter side of the ball 11 in the oil ring groove 3a to urge the ball 11 in the outer diameter direction. As a result, the ball 11 is always urged to the cylinder bore inner peripheral surface 101a. Here, the backup ring 12 may be provided with a gap between the oil ring groove 3a and the groove bottom 3c.

ボール１１の材質としては、バネ鋼、ステンレス鋼、チタン材等を用いることとし、その外周面においては、Ｃｒ（クロム）メッキ、窒化処理、ＰＶＤ（物理気相成長（蒸着）法）処理、酸化膜処理、樹脂皮膜処理、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）処理等を施して、ボール１１の外周面の耐摩耗性を向上することが好ましい。   As the material of the ball 11, spring steel, stainless steel, titanium material or the like is used, and on its outer peripheral surface, Cr (chromium) plating, nitriding treatment, PVD (physical vapor deposition (evaporation) method) treatment, oxidation is performed. It is preferable to improve the abrasion resistance of the outer peripheral surface of the ball 11 by performing a film treatment, a resin film treatment, a DLC (diamond-like carbon) treatment, or the like.

また、バックアップリング１２は、樹脂材により構成されている。そして、周方向の１箇所で分離している分離部、いわゆる合口が設けられていると好ましい。合口は、オイルリング溝３ａに装着されていないような状態（自由状態）では隙間を有し、使用状態で合口端部同士が突き当たった状態となるように構成されることにより、オイルリング溝３ａへの装着性と、合口隙間を通る漏れの低減とを両立することができる。なお、バックアップリング１２を合口の無いエンドレスリングとしてもよい。   The backup ring 12 is made of a resin material. And it is preferable when the isolation | separation part isolate | separated at one place of the circumferential direction, what is called a joint is provided. The abutment has a gap in a state where it is not attached to the oil ring groove 3a (free state), and is configured so that the abutment ends are in contact with each other in the used state, so that the oil ring groove 3a It is possible to achieve both the ease of mounting and the reduction of leakage through the gap. The backup ring 12 may be an endless ring with no joint.

また、バックアップリング１２の外周面においては、ピストン１の往復動方向の中央部がくぼんだ凹部が設けられているものであっても好ましい。これにより、オイルリング溝３ａ内でボール１１（の姿勢）をより安定させることができる。   Moreover, it is preferable that the outer peripheral surface of the backup ring 12 is provided with a concave portion in which a central portion in the reciprocating direction of the piston 1 is recessed. Thereby, the ball | bowl 11 (posture) can be stabilized more in the oil ring groove | channel 3a.

以上説明したように、本実施例によれば、ピストン１とシリンダボア内周面１０１ａとの接触部にボール１１を用いることにより、ピストン１がシリンダ１０１に対して往復動する場合にはボール１１が摺動せずに（滑らずに）転がることとなるので、フリクションをより低減させることができる。   As described above, according to the present embodiment, the ball 11 is used in the contact portion between the piston 1 and the cylinder bore inner peripheral surface 101a, so that when the piston 1 reciprocates with respect to the cylinder 101, the ball 11 Since it rolls without sliding (without sliding), friction can be further reduced.

また、ピストン１がほとんど熱膨張していない状態（ピストン１の熱膨張によってピストンスカート６がシリンダボア内周面１０１ａに接触するまでの間）では、バックアップリング１２によってボール１１がシリンダボア内周面１０１ａに付勢されていることによって、シリンダ１０１内を往復動するピストン１がシリンダボア内周面１０１ａに打ちつけられることを抑制することができるので、スラップ打音を低減させることが可能となる。   When the piston 1 is hardly thermally expanded (until the piston skirt 6 comes into contact with the cylinder bore inner peripheral surface 101a by the thermal expansion of the piston 1), the ball 11 is brought into contact with the cylinder bore inner peripheral surface 101a by the backup ring 12. By being energized, it is possible to suppress the piston 1 reciprocating in the cylinder 101 from being struck against the cylinder bore inner circumferential surface 101a, so that it is possible to reduce the slap hitting sound.

また、ピストン１が熱膨張した場合においては、ピストン１はシリンダボア内周面１０１ａ側に膨張することとなるが、バックアップリング１２や、バックアップリング１２とオイルリング溝３ａの溝底３ｃとの間の隙間によってその膨張分を吸収させることができるので、ピストン１の膨張に伴ってボール１１がシリンダボア内周面１０１ａ側に押し付けられることを抑制することができる。すなわち、ピストン１の膨張に伴ってボール１１がシリンダボア内周面１０１ａに押し付けられることによって剛性が大きくなってしまうことを抑制することができる。   Further, when the piston 1 is thermally expanded, the piston 1 expands toward the cylinder bore inner peripheral surface 101a side, but between the backup ring 12 and the groove 3c between the backup ring 12 and the oil ring groove 3a. Since the expansion can be absorbed by the gap, it is possible to suppress the ball 11 from being pressed against the cylinder bore inner peripheral surface 101a side as the piston 1 expands. That is, it is possible to suppress the rigidity from being increased by the ball 11 being pressed against the cylinder bore inner peripheral surface 101a as the piston 1 expands.

したがって、ピストン１が熱膨張した場合には、ピストンスカート６がシリンダボア内周面１０１ａに接触すると同時に変形することによって焼き付を防ぐこととなる。   Therefore, when the piston 1 is thermally expanded, the piston skirt 6 contacts the cylinder bore inner peripheral surface 101a and is simultaneously deformed to prevent seizure.

また、本実施例によれば、ボール１１とバックアップリング１２とによってピストンリング構造体を構成しているので、ピストン１の重量が増大してしまうことを抑制することができ、燃費悪化、出力低下、騒音悪化、オイル消費悪化などの問題の発生を抑制するこ
とが可能となる。 Further, according to the present embodiment, since the piston ring structure is constituted by the ball 11 and the backup ring 12, it is possible to suppress an increase in the weight of the piston 1, resulting in a deterioration in fuel consumption and a decrease in output. It is possible to suppress the occurrence of problems such as noise deterioration and oil consumption deterioration.

以下に、本発明の実施例２に係るピストンリング構造体２０について説明する。本実施例のピストンリング構造体２０は、実施例１で説明したピストンリング構造体１０のボール１１とバックアップリング１２との間に、ボール１１を保持するための保持部材としてリテーナ１３が設けられたものである。   The piston ring structure 20 according to the second embodiment of the present invention will be described below. The piston ring structure 20 of the present embodiment is provided with a retainer 13 as a holding member for holding the ball 11 between the ball 11 and the backup ring 12 of the piston ring structure 10 described in the first embodiment. Is.

図４は、本発明の実施例２に係るピストンリング構造体２０を示す概略断面図であって、ピストンリング構造体２０がオイルリング溝３ａに装着された状態で、ピストン１の往復動方向（シリンダ１０１の軸方向）に切断した切断面を示す概略図である。なお、本実施例のピストンリング構造体２０は、上述した実施例に係るピストンリング構造体１０と同様に内燃機関１００のピストン１に好適に適用されるものであり、実施例１と同様の構成部分については同一の符号を付してその説明は省略する。   FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the piston ring structure 20 according to the second embodiment of the present invention, in the state where the piston ring structure 20 is mounted in the oil ring groove 3a. It is the schematic which shows the cut surface cut | disconnected in the axial direction of the cylinder 101). The piston ring structure 20 of the present embodiment is suitably applied to the piston 1 of the internal combustion engine 100 as with the piston ring structure 10 according to the above-described embodiment, and has the same configuration as that of the first embodiment. Parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図５は、本実施例に係るピストンリング構造体２０を構成する保持部材としてのリテーナ１３を示す概略図であり、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面を示す図である。   FIG. 5 is a schematic view showing a retainer 13 as a holding member constituting the piston ring structure 20 according to the present embodiment, where FIG. 5 (a) is a plan view and FIG. 5 (b) is the same drawing (a). It is a figure which shows the AA cross section.

図５に示すように、リテーナ１３は環状に設けられており、外径方向に向かって開口した溝１３ａを有する断面略コの字形状をしている。   As shown in FIG. 5, the retainer 13 is provided in an annular shape and has a substantially U-shaped cross section having a groove 13 a that opens toward the outer diameter direction.

リテーナ１３の溝１３ａにおいては、図５（ｂ）に示すように、内径側の溝幅ｈ２は、ボール１１の直径ｄと同一かまたは、わずかに大きく設けられており（ｈ２≧ｄ）、外径側の溝幅ｈ１は、ボール１１の直径ｄよりも小さく設けられている（ｈ１＜ｄ）。   In the groove 13a of the retainer 13, as shown in FIG. 5B, the groove width h2 on the inner diameter side is the same as or slightly larger than the diameter d of the ball 11 (h2 ≧ d). The radial groove width h1 is smaller than the diameter d of the ball 11 (h1 <d).

このようにリテーナ１３を設けることにより、リテーナ１３の溝１３ａ内にボール１１を保持させることができる。これにより、ピストンリング構造体２０をピストン１のオイルリング溝３ａに組み付ける際の組付け作業性を向上させることができる。   By providing the retainer 13 in this way, the ball 11 can be held in the groove 13 a of the retainer 13. Thereby, the assembly workability | operativity at the time of assembling the piston ring structure 20 to the oil ring groove | channel 3a of the piston 1 can be improved.

ここで、リテーナ１３においても、リテーナ１３の周方向の１箇所に分離部、いわゆる合口が設けられているとよく、この合口を拡げることによってリテーナ１３の溝１３ａ内に容易にボール１１を挿入することができる。また、リテーナ１３の材質としては、金属、ゴム、樹脂等で構成されるとよい。   Here, also in the retainer 13, it is preferable that a separation portion, that is, a so-called joint is provided in one place in the circumferential direction of the retainer 13, and the ball 11 is easily inserted into the groove 13 a of the retainer 13 by expanding the joint. be able to. Further, the retainer 13 may be made of metal, rubber, resin, or the like.

このように本実施例によれば、実施例１で説明した効果に加えて、組付け作業性を向上することが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, in addition to the effects described in the first embodiment, the assembly workability can be improved.

以下に、本発明の実施例３に係るピストンリング構造体３０について説明する。本実施例においては、実施例１で説明したピストンリング構造体１０に対して、ピストンリング構造体３０を構成しているボール３１の材質を変更したもので、シリンダボア内周面１０１ａに接触しているボール３１が、バックアップリング１２に付勢されることによって変形するように設けたものである。   The piston ring structure 30 according to the third embodiment of the present invention will be described below. In the present embodiment, the material of the ball 31 constituting the piston ring structure 30 is changed from the piston ring structure 10 described in the first embodiment, and is in contact with the cylinder bore inner peripheral surface 101a. The ball 31 is provided so as to be deformed by being urged by the backup ring 12.

図６は、本発明の実施例３に係るピストンリング構造体３０を示す概略断面図であり、同図（ａ）はバックアップリング１２を装着していない状態でのボール３１とシリンダボア内周面１０１ａとの間の関係を説明するための図、同図（ｂ）はバックアップリング１２を装着した状態でのボール３１とシリンダボア内周面１０１ａとの間の関係を説明するための図である。なお、本実施例のピストンリング構造体３０は、上述した実施例１に係
るピストンリング構造体１０と同様に内燃機関１００のピストン１に好適に適用されるものであり、実施例１と同様の構成部分については同一の符号を付してその説明は省略する。 FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a piston ring structure 30 according to a third embodiment of the present invention. FIG. 6 (a) shows a ball 31 and a cylinder bore inner peripheral surface 101a when the backup ring 12 is not mounted. FIG. 5B is a diagram for explaining the relationship between the ball 31 and the cylinder bore inner peripheral surface 101a in a state where the backup ring 12 is mounted. The piston ring structure 30 according to the present embodiment is preferably applied to the piston 1 of the internal combustion engine 100 in the same manner as the piston ring structure 10 according to the first embodiment described above. Constituent parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

本実施例に係るピストンリング構造体３０は、ピストンリング構造体１０同様、複数のボール３１とバックアップリング１２とを備え、オイルリング溝３ａ内に装着されるものである。   Similar to the piston ring structure 10, the piston ring structure 30 according to the present embodiment includes a plurality of balls 31 and a backup ring 12 and is mounted in the oil ring groove 3 a.

そして、本実施例においては、バックアップリング１２により付勢されたボール３１は、シリンダボア内周面に接触することにより変形するような材質、例えば、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、全芳香族ポリエステル、ポリエーテルサルホン、ポリベンズイミダゾール、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などを含んだ樹脂材、または、これらにガラス繊維、カーボンファイバー、アルミナ繊維、ＳｉＣ粒子などが複合されたもので構成することとしている。   In this embodiment, the ball 31 urged by the backup ring 12 is made of a material that deforms by contacting the inner peripheral surface of the cylinder bore, such as polyimide, polyetheretherketone, wholly aromatic polyester, A resin material containing ether sulfone, polybenzimidazole, PTFE (polytetrafluoroethylene) or the like, or a composite of glass fiber, carbon fiber, alumina fiber, SiC particles, or the like, is used.

このように、バックアップリング１２により付勢されたボール３１は、シリンダボア内周面１０１ａに接触し変形することによって、ボール３１とシリンダボア内周面１０１ａとが接触する部分の長さ（シリンダボア内周面１０１ａに対するシール長）が長くなる（図６参照）ので、実施例１で説明した効果に加えてさらに、オイルシール効果（密封機能）を高めることが可能となる。   As described above, the ball 31 urged by the backup ring 12 contacts and deforms the cylinder bore inner peripheral surface 101a, so that the length of the portion where the ball 31 and the cylinder bore inner peripheral surface 101a are in contact (the cylinder bore inner peripheral surface). Since the seal length with respect to 101a becomes longer (see FIG. 6), in addition to the effect described in the first embodiment, the oil seal effect (sealing function) can be further enhanced.

以下に、本発明の実施例４に係るピストンリング構造体４０について説明する。本実施例に係るピストンリング構造体４０においては、実施例３で説明したピストンリング構造体３０に対して、ピストンリング構造体４０を構成しているバックアップリング４２の形状を変更したものである。   The piston ring structure 40 according to Example 4 of the present invention will be described below. In the piston ring structure 40 according to the present embodiment, the shape of the backup ring 42 constituting the piston ring structure 40 is changed with respect to the piston ring structure 30 described in the third embodiment.

図７は、本実施例に係るピストンリング構造体４０がオイルリング溝３ａに装着された状態を説明するための図であり、同図（ａ）はピストン１の往復動方向（シリンダ１０１の軸方向）に切断した切断面を示す概略図、同図（ｂ）はピストン１の往復動方向に略直交する方向に切断した切断面を示す概略図である。図８（ａ），（ｂ）は、それぞれ図７（ａ），（ｂ）に示すピストンリング構造体４０の高温時における状態を説明するための図である。なお、本実施例に係るピストンリング構造体４０は、上述した実施例３に係るピストンリング構造体３０と同様に内燃機関のピストン１に好適に適用されるものであり、実施例１，３と同様の構成部分については同一の符号を付してその説明は省略する。   FIG. 7 is a view for explaining a state in which the piston ring structure 40 according to this embodiment is mounted in the oil ring groove 3a. FIG. 7 (a) shows the reciprocating direction of the piston 1 (the axis of the cylinder 101). (B) is a schematic view showing a cut surface cut in a direction substantially perpendicular to the reciprocating direction of the piston 1. FIGS. 8A and 8B are diagrams for explaining the state of the piston ring structure 40 shown in FIGS. 7A and 7B at a high temperature, respectively. The piston ring structure 40 according to the present embodiment is preferably applied to the piston 1 of the internal combustion engine, similarly to the piston ring structure 30 according to the above-described third embodiment. Similar components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

本実施例に係るピストンリング構造体４０は、ピストンリング構造体３０同様、複数のボール３１とバックアップリング４２とを備え、オイルリング溝３ａ内に装着されるものである。   Similar to the piston ring structure 30, the piston ring structure 40 according to the present embodiment includes a plurality of balls 31 and a backup ring 42 and is mounted in the oil ring groove 3 a.

バックアップリング４２は、上述したバックアップリング１２同様、ボール３１を外径方向、すなわち、シリンダボア内周面１０１ａ側に付勢するものであり、以下に、バックアップリング４２の形状について説明する。   Like the backup ring 12, the backup ring 42 urges the ball 31 in the outer diameter direction, that is, the cylinder bore inner peripheral surface 101a side. The shape of the backup ring 42 will be described below.

本実施例のバックアップリング４２は、その外周において、ピストン１がシリンダ１０１に組み付けられた状態で、シリンダボア内周面１０１ａ近傍まで設けられる部分を備えるものである。すなわち、バックアップリング４２の外周においては、図７（ｂ）に示すように、シリンダボア内周面１０１ａ近傍まで設けられた複数の凸部（バックアップリング４２の最外周部分、径大となる部分）４２ａと、複数の凸部４２ａが設けられることによって隣り合う２つの凸部４２ａの間に形成された凹部（溝、径小となる部分）４２ｂと
が設けられている。 The backup ring 42 according to the present embodiment includes a portion provided on the outer periphery thereof up to the vicinity of the cylinder bore inner peripheral surface 101a in a state where the piston 1 is assembled to the cylinder 101. In other words, on the outer periphery of the backup ring 42, as shown in FIG. 7B, a plurality of convex portions (the outermost peripheral portion of the backup ring 42, the portion having a large diameter) 42a provided up to the vicinity of the cylinder bore inner peripheral surface 101a. And the recessed part (groove, the part used as a diameter) 42b formed between the two adjacent convex parts 42a by providing the some convex part 42a is provided.

凹部４２ｂは、ボール３１を配置するための溝であって、溝深さはボール３１の直径（ボール３１が変形していない状態での直径）より小さく設けられることによって、ピストン１がシリンダ１０１に組み付けられた状態では、凸部４２ａはシリンダボア内周面１０１ａ近傍に位置することとなる。   The recess 42b is a groove for arranging the ball 31, and the groove depth is provided smaller than the diameter of the ball 31 (the diameter when the ball 31 is not deformed), so that the piston 1 is placed in the cylinder 101. In the assembled state, the convex portion 42a is positioned in the vicinity of the cylinder bore inner peripheral surface 101a.

バックアップリング４２の材質としては、樹脂、または、高膨張金属（熱膨張係数の大きな金属）で構成するとよい。また、凸部４２ａや凹部４２ｂは、全周にわたって略等間隔に設けられていると好ましい。   The material of the backup ring 42 may be made of resin or a high expansion metal (a metal having a large thermal expansion coefficient). Moreover, it is preferable that the convex part 42a and the recessed part 42b are provided in substantially equal intervals over the perimeter.

また、組付け作業性の向上を目的として、バックアップリング４２の周方向の１箇所に合口を設け、ピストン１がシリンダ１０１に組み込まれた状態において、バックアップリング４２の合口が常温で突き当たった状態（隙間がない状態）となるようにしてもよい。   Further, for the purpose of improving the assembly workability, a joint is provided at one place in the circumferential direction of the backup ring 42, and the joint of the backup ring 42 abuts at room temperature when the piston 1 is incorporated in the cylinder 101 ( (There is no gap).

このように構成されるピストンリング構造体４０は、常温時（または低温時）においては、凹部４２ｂに配置されたボール３１がバックアップリング４２により付勢されてシリンダボア内周面に接触して変形することとなるが、本実施例のピストンリング構造体４０においては、ボール３１は周方向に凸部４２ｂを介して設けられているため、実施例３のピストンリング構造体よりも隣り合うボール間の距離が長くボールの数が少なく構成されている。したがって、実施例３の場合よりもフリクションを低減させることが可能となる。   The piston ring structure 40 configured as described above is deformed when the ball 31 disposed in the recess 42b is urged by the backup ring 42 and contacts the inner peripheral surface of the cylinder bore at normal temperature (or low temperature). However, in the piston ring structure 40 of the present embodiment, the balls 31 are provided in the circumferential direction via the convex portions 42b, and therefore, between adjacent balls than the piston ring structure of the third embodiment. The distance is long and the number of balls is small. Therefore, it is possible to reduce the friction as compared with the case of the third embodiment.

また、高温時においては、図８に示すように、バックアップリング４２が熱膨張することによって、バックアップリング４２とシリンダボア内周面との隙間がなくなる（バックアップリング４２は、さらに熱膨張した場合にはシリンダボア内周面に接触する）こととなる。ボール３１においても、熱膨張するバックアップリング４２によって外径方向にさらに付勢されることにより、変形した状態でシリンダボア内周面１０１ａに接触することとなり、シール長が長い状態となる。また、バックアップリング４２に合口が設けられ、合口が常温で突き当たった状態となるように構成することにより、バックアップリング４２は熱膨張時には、外径側にのみ膨張する（合口が突き当たっているため、周方向には膨張できないため）こととなるので、より確実に、ボール３１をシリンダボア内周面１０１ａ側に付勢させることができ、バックアップリング４２自体もシリンダボア内周面１０１ａに接触させることができる。   Further, at high temperatures, as shown in FIG. 8, the backup ring 42 is thermally expanded to eliminate a gap between the backup ring 42 and the inner peripheral surface of the cylinder bore (when the backup ring 42 is further thermally expanded, In contact with the inner peripheral surface of the cylinder bore). The ball 31 is also further urged in the outer diameter direction by the thermally expanding backup ring 42, and thus comes into contact with the cylinder bore inner peripheral surface 101a in a deformed state, resulting in a long seal length. In addition, the backup ring 42 is provided with an abutment and configured so that the abutment is abutted at room temperature, so that the backup ring 42 expands only on the outer diameter side during thermal expansion (since the abutment abuts, Therefore, the ball 31 can be urged to the cylinder bore inner peripheral surface 101a side more reliably, and the backup ring 42 itself can be brought into contact with the cylinder bore inner peripheral surface 101a. .

したがって、図８（ｂ）に示すように、ピストンリング構造体４０とシリンダボア内周面１０１ａとのシール長をより長くすることができ、実施例３の場合よりも、オイルシール効果をより高めることが可能となる。また、高温時においては、バックアップリング４２自体の張力も増加するため、より高いオイルシール効果が得られることとなる。また、さらに高温となった場合には、図８（ｂ）に示す状態から、さらにボール３１とバックアップリング４２とがシリンダボア内周面１０１ａに接触する面積が大きくなり、ボール３１とバックアップリング４２とがシリンダボア内周面１０１ａに略隙間なく接触するようになり、高温になる程、オイルシール効果がより高まることとなる。また、高温では、ボール３１がシリンダボア内周面１０１ａに接触する面積が増え、オイル掻き作用をするので、ボール３１とシリンダボア内周面１０１ａとの間には常にオイルが介在し、ボール３１の摩耗もより低減することとなる。   Accordingly, as shown in FIG. 8B, the seal length between the piston ring structure 40 and the cylinder bore inner peripheral surface 101a can be made longer, and the oil seal effect can be further enhanced than in the case of the third embodiment. Is possible. Further, since the tension of the backup ring 42 itself increases at a high temperature, a higher oil seal effect can be obtained. When the temperature further increases, the area where the ball 31 and the backup ring 42 come into contact with the cylinder bore inner peripheral surface 101a further increases from the state shown in FIG. Comes into contact with the cylinder bore inner circumferential surface 101a with almost no gap, and the higher the temperature, the higher the oil seal effect. Further, at high temperatures, the area where the ball 31 contacts the cylinder bore inner peripheral surface 101a increases and acts as an oil scraper. Therefore, oil always intervenes between the ball 31 and the cylinder bore inner peripheral surface 101a, and the wear of the ball 31 wears. Will be further reduced.

なお、上述した実施例に係るピストンリング構造体１０，２０，３０，４０においては、図２に示すピストンリング溝３のうち最下のオイルリング溝３ａに設けた場合について説明したが、これに限らず、通常設けられるピストンリング溝とは別に設けられたピスト
ンリング溝に装着されるものであってもよい。図９は、他の実施例に係るピストン５０を示す図である。なお、図２に示すピストン１と同様の構成部分については、同一の符号を付している。 In the piston ring structure 10, 20, 30, 40 according to the above-described embodiment, the case where the piston ring structure 3 is provided in the lowermost oil ring groove 3a among the piston ring grooves 3 shown in FIG. 2 has been described. Not only the piston ring groove provided normally but also a piston ring groove provided separately from the piston ring groove may be used. FIG. 9 is a view showing a piston 50 according to another embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the component similar to the piston 1 shown in FIG.

図９に示すピストン５０においては、図２に示すピストン１に対して、３つのピストンリング溝３の下方に、さらにピストンリング溝５１が設けられ、このピストンリング溝５１に、上述した実施例に係るピストン構造体を装着するものである。   In the piston 50 shown in FIG. 9, piston ring grooves 51 are further provided below the three piston ring grooves 3 with respect to the piston 1 shown in FIG. The piston structure is mounted.

図９に示すようにピストン５０を構成することにより、従来のリング機能に加えて、さらに機能を充実させることができ、高出力のエンジンなどに好適に適用することが可能となる。   By configuring the piston 50 as shown in FIG. 9, in addition to the conventional ring function, the function can be further enhanced, and it can be suitably applied to a high-power engine or the like.

また、図２に示すピストン１のピストンリング溝３の真中（セカンドリング）に、上述した実施例に係るピストンリング構造体１０，２０，３０，４０を装着してもよい。これにより、高速、高負荷（高温）運転時のブローバイガスのシール性をより高めることができるので、出力向上（圧縮圧上昇）、オイル汚れ低減などの効果を得ることが可能となる。   Moreover, you may mount | wear with the piston ring structure 10, 20, 30, 40 which concerns on the Example mentioned above in the middle (second ring) of the piston ring groove | channel 3 of the piston 1 shown in FIG. Thereby, since the sealing property of blow-by gas at the time of high speed and high load (high temperature) operation can be further improved, it is possible to obtain effects such as output improvement (compression pressure increase) and oil dirt reduction.

本発明の実施例１に係る内燃機関を説明するための概略断面図。1 is a schematic cross-sectional view for explaining an internal combustion engine according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例１に係る内燃機関用ピストンの側面を示す概略図。Schematic which shows the side surface of the piston for internal combustion engines which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例１に係るピストンリング構造体がオイルリング溝に装着された状態を説明するための図。The figure for demonstrating the state by which the piston ring structure which concerns on Example 1 of this invention was mounted | worn with the oil ring groove | channel. 本発明の実施例２に係るピストンリング構造体を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the piston ring structure which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例２に係るピストンリング構造体を構成する保持部材を示す概略図。Schematic which shows the holding member which comprises the piston ring structure which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例３に係るピストンリング構造体を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the piston ring structure which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例３に係るピストンリング構造体がオイルリング溝に装着された状態を説明するための図。The figure for demonstrating the state by which the piston ring structure which concerns on Example 3 of this invention was mounted | worn with the oil ring groove | channel. 図７に示すピストンリング構造体の高温時における状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the state at the time of the high temperature of the piston ring structure shown in FIG. 本発明の他の実施例に係る内燃機関用ピストンの側面を示す概略図。Schematic which shows the side surface of the piston for internal combustion engines which concerns on the other Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１，５０ ピストン
２ ピストンヘッド
３ ピストンリング溝
３ａ，５１ オイルリング溝
４ ピストンピン穴
５ ピストンピンボス
６ ピストンスカート
７ ピストン外周部
８ サイドウォール
１０，２０，３０，４０ ピストンリング構造体
１１，３１ ボール
１２，４２ バックアップリング
１３ リテーナ
１３ａ 溝
１００ 内燃機関
１０１ シリンダ
１０１ａ シリンダボア内周面
１０２ コンロッド
１０３ クランクシャフト
１１２ 燃焼室 1, 50 Piston 2 Piston head 3 Piston ring groove 3a, 51 Oil ring groove 4 Piston pin hole 5 Piston pin boss 6 Piston skirt 7 Piston outer peripheral part 8 Side wall 10, 20, 30, 40 Piston ring structure 11, 31 Ball 12 , 42 Backup ring 13 Retainer 13a Groove 100 Internal combustion engine 101 Cylinder 101a Cylinder bore inner surface 102 Connecting rod 103 Crankshaft 112 Combustion chamber

Claims (5)

シリンダ内を往復動するピストンの外周面に形成されたリング溝に装着されるピストンリング構造体において、
リング溝内に周方向に複数配置されてシリンダ内周面に接触するボールと、
前記複数のボールよりも内径側に設けられ、該複数のボールを外径方向に付勢するバックアップリングと、
を備えることを特徴とするピストンリング構造体。 In the piston ring structure attached to the ring groove formed on the outer peripheral surface of the piston that reciprocates in the cylinder,
A plurality of balls disposed in the circumferential direction in the ring groove and in contact with the inner circumferential surface of the cylinder;
A backup ring provided on the inner diameter side of the plurality of balls, and biasing the plurality of balls in the outer diameter direction;
A piston ring structure characterized by comprising: 前記複数のボールと前記バックアップリングとの間に、該複数のボールを保持する保持部材を備えることを特徴とする請求項１に記載のピストンリング構造体。   The piston ring structure according to claim 1, further comprising a holding member that holds the plurality of balls between the plurality of balls and the backup ring. 前記保持部材は、その断面形状が、外径方向に向かって開口した溝を有する略コの字形状をしており、該溝内にボールを保持することを特徴とする請求項２に記載のピストンリング構造体。   3. The holding member according to claim 2, wherein a cross-sectional shape of the holding member is substantially U-shaped with a groove opened in an outer diameter direction, and the ball is held in the groove. Piston ring structure. 前記ボールは、少なくとも樹脂により構成され、前記バックアップリングによりシリンダ内周面に付勢されることによって変形可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のピストンリング構造体。   2. The piston ring structure according to claim 1, wherein the ball is made of at least a resin and is deformable by being urged to an inner circumferential surface of the cylinder by the backup ring. 前記バックアップリングの外周には、
シリンダ内周面近傍まで設けられる複数の凸部と、
前記複数の凸部のうち隣り合う凸部の間に設けられ、前記ボールが配置される複数の凹部と、
が形成されていることを特徴とする請求項４に記載のピストンリング構造体。 On the outer periphery of the backup ring,
A plurality of convex portions provided to the vicinity of the cylinder inner peripheral surface;
A plurality of concave portions provided between adjacent convex portions of the plurality of convex portions, and the balls are disposed;
The piston ring structure according to claim 4, wherein the piston ring structure is formed.

Images