JP2564947Y2 - Barrel face type piston ring - Google Patents
Barrel face type piston ringInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この考案は、優れた初期なじみ性
を有する内燃機関用バレルフェイス形ピストンリングに
関連する。BACKGROUND OF THE INVENTION This invention relates to a barrel face type piston ring for an internal combustion engine having excellent initial conformability.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、ディーゼル機関用ピストンリン
グでは、シリンダ径に対するピストンの長さが短くなる
と、スカッフィングの原因となるピストンの首振り運動
が生じやすい。また、熱ひずみの大きいシリンダでは初
期なじみの期間にスカッフィングを起こすおそれがあ
る。スカッフィングを減少するため、すべり面にあらか
じめ丸みを与えたバレルフェイス形ピストンリングが採
用される。バレルフェイス形ピストンリングは、シリン
ダ壁上部に油膜形成を助長してシリンダ壁を破傷するお
それが少なく、初期なじみがつきやすくかつオイル消費
量を低減することができる。バレルフェイス形ピストン
リングのすべり面の丸みの度合いはリングの幅寸法に殆
ど無関係に一定の円弧で与えられる。2. Description of the Related Art In general, in a piston ring for a diesel engine, when the length of the piston with respect to the cylinder diameter is reduced, the swinging motion of the piston which causes scuffing is likely to occur. Also, in a cylinder having a large thermal strain, scuffing may occur during the initial adaptation period. In order to reduce scuffing, a barrel face type piston ring having a pre-rounded slip surface is employed. The barrel face type piston ring promotes the formation of an oil film on the upper part of the cylinder wall and is less likely to damage the cylinder wall, so that it can be easily adapted to the initial stage and the oil consumption can be reduced. The degree of roundness of the sliding face of the barrel face type piston ring is given by a constant arc almost independently of the width dimension of the ring.
【０００３】[0003]
【考案が解決しようとする課題】燃焼室に最も近い位置
でピストンのリング溝に装着されるピストンリング、特
にディーゼルエンジン用の圧力リングには、ガス窒化に
より表面処理したピストンリングを用いるため、シリン
ダ壁との良好な初期なじみ性を生ずることが必要とな
る。また、エンジンの運転中に、ピストンの往復運動に
伴ってピストンが角度１°程度の首振り運動を行うた
め、従来の圧力リングでは、ピストンの首振り運動への
追従が困難であり、シリンダ壁の上部では所望の厚さの
油膜が形成されない問題がある。従って、この考案は、
初期なじみ性に優れたバレルフェイス形ピストンリング
を提供することを目的とする。The piston ring mounted on the piston ring groove at the position closest to the combustion chamber, particularly the pressure ring for a diesel engine, uses a piston ring surface-treated by gas nitriding. It is necessary to produce good initial conformability with the wall. In addition, during operation of the engine, the piston makes a swing motion at an angle of about 1 ° in accordance with the reciprocating motion of the piston. Therefore, it is difficult for the conventional pressure ring to follow the swing motion of the piston, and the cylinder wall is difficult to follow. There is a problem that an oil film having a desired thickness is not formed on the upper portion of the film. Therefore, this invention
An object of the present invention is to provide a barrel face type piston ring having excellent initial conformability.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】この考案によるバレルフ
ェイス形ピストンリング（10、20）は、径方向に互いに
平行に形成されたリング下面（13、23）及びリング上面
（14、24）と、リング下面（13、23）とリング上面（1
4、24）との間に形成されたバレルフェイス形の外周面
（11、21）とを有する。外周面（11、21）は、テーパ面
部（12、22）と、テーパ面部（12、22）とリング上面
（14、24）との間に形成された上部円弧面（11a、21a）
と、テーパ面部（12、22）とリング下面（13、23）との
間に形成された下部円弧面（11b、21b）を備えている。
テーパ面部（12、22）のテーパ角度（θ）はリング下面
（13、23）からリング上面（14、24）に向かって内側に
傾斜して外周面（11、21）が縮径される。上部円弧面
（11a、21a）及び下部円弧面（11b、21b）は、それぞれ
同一曲率の円弧面又は円滑な連続する曲面を構成する異
なる曲率の複数の円弧面の組み合わせにより形成され
る。上部円弧面（11a、21a）の全ての曲率半径は下部円
弧面（11b、21b）の全ての曲率半径よりも大きい。上部
円弧面（11a、21a）とテーパ面部（12、22）との境界部
及び下部円弧面（11b、21b）とテーパ面部（12、22）と
の境界部はエッジなしに円滑に成形される。この考案の
実施例では、テーパ面部（12、22）のテーパ角度（θ）
は２０’〜１°であり、テーパ面部の長さ（L1、L2）は
リング幅の１／３〜１／２である。A barrel face type piston ring (10, 20) according to the present invention includes a ring lower surface (13, 23) and a ring upper surface (14, 24) formed parallel to each other in a radial direction. Ring lower surface (13, 23) and ring upper surface (1
4, 24), and a barrel face shaped outer peripheral surface (11, 21). The outer peripheral surfaces (11, 21) are tapered surface portions (12, 22), and upper arc surfaces (11a, 21a) formed between the tapered surface portions (12, 22) and the ring upper surface (14, 24).
And a lower arcuate surface (11b, 21b) formed between the tapered surface (12, 22) and the ring lower surface (13, 23).
The taper angles (θ) of the tapered surface portions (12, 22) are inclined inward from the ring lower surface (13, 23) toward the ring upper surface (14, 24), so that the outer peripheral surfaces (11, 21) are reduced in diameter. The upper arc surface (11a, 21a) and the lower arc surface (11b, 21b) are each formed by a combination of a plurality of arc surfaces having different curvatures forming an arc surface having the same curvature or a smooth continuous curved surface. All the radii of curvature of the upper arc surface (11a, 21a) are larger than all the radii of curvature of the lower arc surface (11b, 21b). The boundary between the upper circular surface (11a, 21a) and the tapered surface (12, 22) and the boundary between the lower circular surface (11b, 21b) and the tapered surface (12, 22) are smoothly formed without edges. . In the embodiment of the present invention, the taper angle (θ) of the tapered surface portion (12, 22) is used.
Is 20 ′ to 1 °, and the length (L 1 , L 2 ) of the tapered surface portion is １ ／ to の of the ring width.
【０００５】テーパ面部（12、22）のテーパ角度（θ）
はリング下面（13、23）からリング上面（14、24）に向
かって内側に傾斜して外周面（11、21）が縮径されるの
で、バレルフェイス形ピストンリング（10、20）はピス
トンの首振り運動にも十分に追従することができる。上
部円弧面（11a、21a）とテーパ面部（12、22）との境界
部はエッジが生じないように円滑に成形されるため、シ
リンダ壁面と円滑に摺動接触しかつ過剰量のオイルを掻
き上げないので、摩耗時又はピストンの首振り時に、シ
リンダ壁面と外周面（11、21）との間に好適な厚さの油
膜が形成される。また、下部円弧面（11b、21b）とテー
パ面部（12、22）との境界部はエッジが生じないように
円滑に成形されるため、良好な初期なじみ性が得られる
と共に、ピストンの首振り運動にもバレルフェイス形ピ
ストンリング（10、20）に過度な応力を発生させず、円
滑に追従させることができる。The taper angle (θ) of the tapered surface (12, 22)
The barrel face type piston ring (10, 20) is a piston that is inclined inward from the ring lower surface (13, 23) toward the ring upper surface (14, 24) and the outer peripheral surface (11, 21) is reduced in diameter. Can sufficiently follow the swing motion of the user. Since the boundary between the upper arc surface (11a, 21a) and the tapered surface (12, 22) is formed smoothly so as not to cause an edge, it makes smooth sliding contact with the cylinder wall surface and scrapes excess oil. Since it is not raised, an oil film having a suitable thickness is formed between the cylinder wall surface and the outer peripheral surface (11, 21) at the time of wear or swinging of the piston. In addition, the boundary between the lower circular arc surfaces (11b, 21b) and the tapered surface portions (12, 22) is smoothly formed so as not to cause edges, so that good initial conformability can be obtained and the piston can be swung. It can smoothly follow the movement without generating excessive stress on the barrel face type piston rings (10, 20).
【０００６】[0006]
【実施例】以下、この考案によるバレルフェイス形ピス
トンリングの実施例を図１〜図４について説明する。図
１に示すように、この考案によるバレルフェイス形ピス
トンリング１０は、径方向に互いに平行に形成されたリ
ング下面１３及びリング上面１４と、リング下面１３と
リング上面１４との間に形成されたバレルフェイス形の
外周面１１とを有する。外周面１１は、テーパ面部１２
と、テーパ面部１２とリング上面１４との間に形成され
た上部円弧面１１ａと、テーパ面部１２とリング下面１
３との間に形成された下部円弧面１１ｂとを備えてい
る。図示の実施例では、上部円弧面１１ａの全ての曲率
半径は下部円弧面１１ｂの全ての曲率半径よりも大きい
が、上部円弧面１１ａ及び下部円弧面１１ｂは、それぞ
れ同一曲率の円弧面又は円滑な連続する曲面を構成する
異なる曲率の複数の円弧面の組み合わせにより形成され
る。テーパ面部１２はリング中心軸線に対して２０’〜
１°のテーパ角度θで傾斜し、テーパ面部１２の長さＬ
1はリング幅（Ｂ）の約１／３〜１／２に相当する。特
定の外周面１１の形状では、理論計算値及び実験から例
えばテーパ角度θ＝３０’で油膜厚さが最適となり、オ
イル消費量を低減できることが判明した。テーパ角度θ
はリング下面１３からリング上面１４に向かって内側に
傾斜して外周面１１が縮径され、テーパ面部１２、上部
円弧面１１ａ及び下部円弧面１１ｂは図示しないシリン
ダ壁に摺接するため、上部円弧面１１ａ及び下部円弧面
１１ｂとテーパ面部１２との各境界部は極力エッジが生
じないように円滑に成形される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a barrel face type piston ring according to the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the barrel face type piston ring 10 according to the present invention is formed between a ring lower surface 13 and a ring upper surface 14 which are formed parallel to each other in the radial direction, and between the ring lower surface 13 and the ring upper surface 14. And a peripheral face 11 having a barrel face shape. The outer peripheral surface 11 has a tapered surface portion 12
, An upper arc surface 11 a formed between the tapered surface portion 12 and the ring upper surface 14, a tapered surface portion 12 and the ring lower surface 1
3 and a lower arcuate surface 11b formed between them. In the illustrated embodiment, all the radii of curvature of the upper circular surface 11a are larger than all the radii of curvature of the lower circular surface 11b, but the upper circular surface 11a and the lower circular surface 11b have the same curvature or a smooth circular surface, respectively. It is formed by a combination of a plurality of arc surfaces having different curvatures constituting a continuous curved surface. The tapered surface portion 12 is from 20 'to the ring central axis.
Inclined at a taper angle θ of 1 °, the length L of the tapered surface portion 12
1 corresponds to about 1/3 to 1/2 of the ring width (B). With the specific shape of the outer peripheral surface 11, it has been found from theoretical calculation values and experiments that the oil film thickness is optimal when the taper angle θ = 30 ′, for example, and that the oil consumption can be reduced. Taper angle θ
Is inclined inward from the ring lower surface 13 toward the ring upper surface 14 so that the outer peripheral surface 11 is reduced in diameter, and the tapered surface portion 12, the upper circular surface 11a and the lower circular surface 11b are in sliding contact with a cylinder wall (not shown). Each boundary between the tapered surface 11a and the lower arcuate surface 11b and the tapered surface 12 is smoothly formed so as not to generate an edge as much as possible.
【０００７】エンジンの稼動中に、ピストンは往復運動
に伴い角度約１°で首振り運動を行うが、バレルフェイ
ス形ピストンリング１０では、テーパ面部１２のテーパ
角度θはリング下面１３からリング上面１４に向かって
リング中心軸線に対して２０’〜１°のテーパ角度θで
内側に傾斜して外周面１１が縮径されるので、ピストン
の首振り運動にも十分に追従することができる。特に、
ディーゼルエンジンでは、運転の際の初期なじみ性に優
れ、全運転期間を通じて安定したオイル消費性能が得ら
れる。上部円弧面１１ａとテーパ面部１２との境界部は
エッジが生じないように円滑に成形されるため、シリン
ダ壁面と円滑に摺動接触しかつ過剰量のオイルを掻き上
げないので、摩耗時又はピストンの首振り時に、シリン
ダ壁面と外周面１１との間に好適な厚さの油膜が形成さ
れる。また、下部円弧面１１ｂとテーパ面部１２との境
界部はエッジが生じないように円滑に成形されるため、
良好な初期なじみ性が得られると共に、ピストンの首振
り運動にもバレルフェイス形ピストンリング１０に過度
な応力を発生させず、円滑に追従させることができる。
下部円弧面１１ｂとテーパ面部１２との境界部はバレル
フェイス形ピストンリング１０で最も外側に位置してシ
リンダ壁面に強く当接するため、境界部にエッジが形成
されると、初期なじみ性が著しく低下すると共に、適正
な厚さの油膜を形成することができない。During operation of the engine, the piston oscillates at an angle of about 1 ° in accordance with the reciprocating motion. In the barrel face type piston ring 10, the taper angle θ of the tapered surface portion 12 changes from the ring lower surface 13 to the ring upper surface 14. , The outer peripheral surface 11 is inclined inward at a taper angle θ of 20 ′ to 1 ° with respect to the center axis of the ring to reduce the diameter of the outer peripheral surface 11, so that it is possible to sufficiently follow the swinging motion of the piston. Especially,
Diesel engines have excellent initial adaptability during operation, and stable oil consumption performance can be obtained throughout the entire operation period. Since the boundary between the upper arcuate surface 11a and the tapered surface 12 is smoothly formed so as not to have an edge, it is in smooth sliding contact with the cylinder wall surface and does not scrape up an excessive amount of oil. When the head is swung, an oil film having a suitable thickness is formed between the cylinder wall surface and the outer peripheral surface 11. In addition, since the boundary between the lower arc surface 11b and the tapered surface 12 is smoothly formed so that no edge is generated,
A good initial conformability can be obtained, and the barrel face type piston ring 10 can smoothly follow the swinging motion of the piston without generating excessive stress on the barrel face type piston ring 10.
Since the boundary between the lower circular arc surface 11b and the tapered surface portion 12 is located on the outermost side of the barrel face type piston ring 10 and strongly contacts the cylinder wall surface, if an edge is formed at the boundary, the initial conformability is significantly reduced. In addition, an oil film having an appropriate thickness cannot be formed.
【０００８】図３は、従来のバレルフェイス形ピストン
リングのオイル消費率を１００％としてこの考案の実施
例によるバレルフェイス形ピストンリング１０のオイル
消費率と比較するグラフである。図３に示すように、こ
の考案のバレルフェイス形ピストンリング１０のオイル
消費量は従来のバレルフェイス形ピストンリングに比べ
て大幅に低下している。図４は、従来のバレルフェイス
形ピストンリングとこの考案の実施例によるバレルフェ
イス形ピストンリング１０との２００時間の運転により
得られたオイル消費率の変化を示すグラフである。図４
は、運転の初期段階からこの考案によるバレルフェイス
形ピストンリング１０が従来のバレルフェイス形ピスト
ンリングに比べて顕著に低いオイル消費率を生ずること
及び運転時間の経過と共にさらに低下するが、５０時間
経過前にほぼ一定のオイル消費率となることを示す。従
って、この考案によるバレルフェイス形ピストンリング
１０が良好な初期なじみ性を備え、初期なじみ性の改善
によりならし運転の期間短縮が可能となることが理解さ
れよう。FIG. 3 is a graph comparing the oil consumption rate of the barrel face type piston ring 10 according to the embodiment of the present invention with the oil consumption rate of the conventional barrel face type piston ring being 100%. As shown in FIG. 3, the oil consumption of the barrel face type piston ring 10 of the present invention is greatly reduced as compared with the conventional barrel face type piston ring. FIG. 4 is a graph showing changes in the oil consumption rate obtained by operating the conventional barrel face type piston ring and the barrel face type piston ring 10 according to the embodiment of the present invention for 200 hours. FIG.
From the initial stage of operation, the barrel face type piston ring 10 according to the present invention produces a remarkably lower oil consumption rate as compared with the conventional barrel face type piston ring, and further decreases with the lapse of operation time. It is shown before that the oil consumption rate becomes almost constant. Therefore, it will be understood that the barrel face type piston ring 10 according to the present invention has a good initial conformability, and the period of the running-in operation can be shortened by improving the initial conformability.
【０００９】図２は、図１の実施例のテーパ面部１２よ
りリング幅Ｂに対し長さＬ2が大きいテーパ面部２２を
有する外周面２１を備えたこの考案による他の実施例の
バレルフェイス形ピストンリング２０を示す。[0009] Figure 2 is a barrel face shape of another embodiment according to this invention having an outer peripheral surface 21 having a tapered surface portion 22 length L 2 is greater relative ring width B than the taper surface portion 12 of the embodiment of FIG. 1 1 shows a piston ring 20.
【００１０】[0010]
【考案の効果】前記のように、この考案によるバレルフ
ェイス形ピストンリングは、ピストンの首振り運動にも
十分に追従でき、好適な初期なじみ性が得られ、運転初
期を含み全運転期間を通じてオイル消費率を低減しかつ
安定化することができるので、エンジンの性能を向上す
ることができる。As described above, the barrel face type piston ring according to the present invention can sufficiently follow the swinging motion of the piston, can obtain a suitable initial adaptability, and can obtain the oil throughout the entire operation including the initial operation. Since the consumption rate can be reduced and stabilized, the performance of the engine can be improved.
【図１】 この考案によるバレルフェイス形ピストンリ
ングの実施例を示す断面図FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a barrel face type piston ring according to the present invention.
【図２】 他の実施例の断面図FIG. 2 is a sectional view of another embodiment.
【図３】 従来のバレルフェイス形ピストンリングとこ
の考案の実施例によるバレルフェイス形ピストンリング
のオイル消費率と比較するグラフFIG. 3 is a graph comparing oil consumption rates of a conventional barrel face type piston ring and a barrel face type piston ring according to an embodiment of the present invention.
【図４】 従来のバレルフェイス形ピストンリングとこ
の考案の実施例によるバレルフェイス形ピストンリング
との２００時間の運転により得られたオイル消費率の変
化を示すグラフFIG. 4 is a graph showing a change in oil consumption rate obtained by operating the conventional barrel face type piston ring and the barrel face type piston ring according to the embodiment of the present invention for 200 hours.
１０・・バレルフェイス形ピストンリング、 １１・・
外周面、 １１ａ・・上部円弧面、 １１ｂ・・下部円
弧面、 １２．．テーパ面部、 １３・・リング下面、
１４・・リング上面、10. Barrel face type piston ring, 11
11. Outer peripheral surface, 11a: Upper arc surface, 11b: Lower arc surface, . Tapered surface part, 13 ... Ring lower surface,
14. Ring top,
Claims (3)
下面（13、23）及びリング上面（14、24）と、前記リン
グ下面（13、23）と前記リング上面（14、24）との間に
形成されたバレルフェイス形の外周面（11、21）とを有
するピストンリング（10、20）において、 前記外周面（11、21）は、テーパ面部（12、22）と、該
テーパ面部（12、22）と前記リング上面（14、24）との
間に形成された上部円弧面（11a、21a）と、前記テーパ
面部（12、22）と前記リング下面（13、23）との間に形
成された下部円弧面（11b、21b）を備え、 前記テーパ面部（12、22）のテーパ角度（θ）は、前記
リング下面（13、23）から前記リング上面（14、24）に
向かって内側に傾斜して前記外周面（11、21）が縮径さ
れ、 前記上部円弧面（11a、21a）及び前記下部円弧面（11
b、21b）は、それぞれ同一曲率の円弧面又は円滑な連続
する曲面を構成する異なる曲率の複数の円弧面の組み合
わせにより形成され、 前記上部円弧面（11a、21a）の全ての曲率半径は前記下
部円弧面（11b、21b）の全ての曲率半径よりも大きく、 前記上部円弧面（11a、21a）と前記テーパ面部（12、2
2）との境界部及び前記下部円弧面（11b、21b）と前記
テーパ面部（12、22）との境界部はエッジなしに円滑に
成形されることを特徴とするバレルフェイス形ピストン
リング。A ring lower surface (13, 23) and a ring upper surface (14, 24) formed parallel to each other in a radial direction, and the ring lower surface (13, 23) and the ring upper surface (14, 24). In a piston ring (10, 20) having a barrel face type outer peripheral surface (11, 21) formed therebetween, the outer peripheral surface (11, 21) has a tapered surface portion (12, 22) and the tapered surface portion. (12, 22) and the upper circular arc surface (11a, 21a) formed between the ring upper surface (14, 24), the tapered surface portion (12, 22) and the ring lower surface (13, 23). A lower circular arc surface (11b, 21b) formed therebetween, and a taper angle (θ) of the tapered surface portion (12, 22) from the ring lower surface (13, 23) to the ring upper surface (14, 24). The outer peripheral surface (11, 21) is reduced in diameter inward toward the inside, and the upper arc surface (11a, 21a) and the lower arc surface (11
b, 21b) are each formed by a combination of a plurality of arc surfaces having different curvatures constituting an arc surface having the same curvature or a smooth continuous curved surface, and all the radii of curvature of the upper arc surface (11a, 21a) are as described above. It is larger than all the radii of curvature of the lower arc surface (11b, 21b), and the upper arc surface (11a, 21a) and the taper surface portion (12, 2)
A barrel face type piston ring characterized in that a boundary portion with 2) and a boundary portion between the lower circular arc surfaces (11b, 21b) and the tapered surface portions (12, 22) are smoothly formed without edges.
（θ）は２０’〜１°である請求項１に記載のバレルフ
ェイス形ピストンリング。2. The barrel face type piston ring according to claim 1, wherein a taper angle (θ) of the tapered surface portions (12, 22) is 20 ′ to 1 °.
グ幅の１／３〜１／２である請求項１又は請求項２のい
ずれか１項に記載のバレルフェイス形ピストンリング。3. The barrel face type piston according to claim 1, wherein a length (L 1 , L 2 ) of the tapered surface portion is １ ／ to の of a ring width. ring.
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-
1991
- 1991-08-12 JP JP1991063594U patent/JP2564947Y2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0514733U (en) | 1993-02-26 |
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