JPH06331030A

JPH06331030A - ピストンリングの合い口構造

Info

Publication number: JPH06331030A
Application number: JP11869793A
Authority: JP
Inventors: Takao Suzuki; 孝男鈴木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1993-05-20
Filing date: 1993-05-20
Publication date: 1994-11-29

Abstract

(57)【要約】【目的】ブローバイガス、オイル消費の低減をはかる
とともに、合い口凸部の切損を抑制すること。【構成】ピストンリング１０の周方向端部の一方に形
成された周方向に突出する凸部２０と他方に形成された
周方向に凹む凹部３０とから形成されるピストンリング
合い口構造において、凸部２０と凹部３０の合わせ面２
１、３１をピストンリング軸方向端面に対して傾斜さ
せ、凸部２０の内周側端に、ピストンリング軸方向に延
びる内側側面２２を設けた。合わせ面２１、３１の傾斜
によってブローバイガス、オイル消費が低減され、内側
側面２２を設けてエッジをなくすこにより凸部２０の切
損を抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はピストンリングの合い口
の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】実開昭５２−１０２０６号公報は、図８
に示すように、ピストンリングの周方向端部の一方に形
成された、周方向に突出する凸部１と、周方向端部の他
方に形成された、周方向に凹む凹部２とで形成される、
いわゆるダブルアングルタイプのピストンリング合い口
構造を開示している。上記において凸部１の、ピストン
リング周方向と直交する断面の形状は矩形とされてい
る。しかし、凸部１と凹部２とのうち、燃焼室側に配さ
れた方が熱膨張が大となるため、熱膨張差を吸収するた
めに、凸部１と凹部２との間に半径方向隙間ｃが設けら
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来構造で
は、ピストンリング端面間隙間と、凸部先端面とその対
向面間との間の隙間とが、上記熱膨張隙間によって常時
連通されるので、図９に示すように、ブローバイガスの
下方への吹き抜けもオイルの上方へのすい上げも完全に
は止めることができず、シール性能上問題となってい
た。また、凸部１にガス圧荷重がかかると、凸部１の根
もとにせん断力が生じ、断面積が小の凸部は切損するお
それがある。いったん切損が生じると切損した凸部がリ
ング溝に咬み込んでスティックを生じるおそれがある。

【０００４】本発明の目的は、熱膨張吸収隙間を低減で
き、かつ凸部の切損も抑制できるダブルアングルタイプ
のピストンリング合い口構造を提供するにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明のピストンリングの合い口構造は、次の構造か
らなる。すなわち、ピストンリングの周方向端部の一方
に形成された周方向に突出する凸部と、周方向端部の他
方に形成された周方向に凹む凹部とから形成されるピス
トンリングの合い口構造において、前記凸部と前記凹部
との合わせ面をピストンリングの軸方向端面に対して傾
斜させ、前記凸部の傾斜された合わせ面のピストンリン
グ内径側端と前記ピストンリング軸方向端面との間にピ
ストンリング軸方向に延びる凸部内側側面を設けたピス
トンリングの合い口構造。

【０００６】

【作用】上記本発明のピストンリングの合い口構造で
は、凸部と凹部との合わせ面を斜面としたので、半径方
向熱膨張差を、斜面に沿う方向の成分と斜面と直交する
方向の成分にわけたとき、斜面と直交する方向の成分は
小さくなり、凸部と凹部の合わせ面間に設けられる隙間
は従来必要であった半径方向隙間（図８のｃ）に比べて
著しく小になり、該隙間を通り抜けるブローバイガス、
オイル量は低減される。また、凸部内側側面と該側面に
対向する凹部の面との間には、従来の隙間（図８のｃ）
と同じ巾の隙間が設けられなければならないが、斜面に
よって隙間の高さが小になっているので、ブローバイガ
ス、オイルの通り抜けは従来に比べて抑制される。ま
た、凸部の内側端に軸方向に延びる内側側面を設けたの
で、凸部のピストンリング内径側端はエッジが切り落と
されており、エッジとされている場合には生じるエッジ
からの亀裂発生、凸部の切損、切損した凸部片の咬み込
み、などが抑制され、耐久性が向上する。

【０００７】

【実施例】図１〜図４は本発明の第１実施例を、図５は
本発明の第２実施例を、図６は本発明の第３実施例を、
図７は本発明の第４実施例を、それぞれ、示している。
共通構成部分には、全ての実施例にわたって同一符号を
付してある。はじめに各実施例に共通な構成を、たとえ
ば図１〜図４を参照して説明する。ピストンリング１０
は周方向に１ヶ所切れ目を有するリングで、切れ目にダ
ブルアングルタイプの合い口を有する。合い口以外の部
分で、ピストンリング１０は、上面１１、下面１２、外
側面１３、内側面１４で郭定される矩形断面を有する。

【０００８】ピストンリング１０の合い口は、切れ目を
はさんで互いに対向するピストンリング周方向端部の一
方から、周方向に突出する凸部２０と、ピストンリング
周方向端部の他方にて周方向に凹む凹部３０とから構成
される。凸部２０はピストンリング端面１５から突出し
ており、凹部３０は端面１６から凹んでいる。凸部２０
と凹部３０は周方向に対向し、凹部３０は凸部２０を受
け入れる。

【０００９】凸部２０と凹部３０の合わせ面２１、３１
は、ピストンリング１０の軸方向端面に対して傾斜され
ている。合わせ面２１、３１の傾斜は互いに同傾斜とさ
れている。この傾斜された合わせ面２１、３１は、ピス
トンリング外側面（ボア壁面５０に摺接する面）１３か
らピストンリング軸方向端面（上面１１または下面１２
の何れか一方）に向って斜めに延び、軸方向端面と交叉
する位置より手前（ピストンリング半径方向外側）で止
まる。凸部２０の傾斜合わせ面２１のピストンリング内
径側端と、該端部に近い側のピストンリング軸方向端面
との間には、ピストンリング軸方向に延びる凸部内側側
面２２が形成されている。この凸部内側側面２２は、ピ
ストンリング軸方向にストレートにのびていてもよい
し、あるいは湾曲しながら延びてもよい。しかし、凸部
内側側面２２は、傾斜合わせ面２１の延長とピストンリ
ング軸方向端面とで郭定されるエッジをなくす形状の面
でなければならない。

【００１０】上記凸部構成により、凸部２０の、ピスト
ンリング周方向に直交する断面の形状は、ピストンリン
グ外側面１３側を長底とし凸部内側側面２２を短底とす
るほぼ台形となる。凹部３０の、凸部内側側面２２と対
向する側面３２と、凸部内側側面２２との間には、凸部
２０と凹部３０の熱膨張差を吸収するための隙間ｇがあ
る。この隙間ｇのピストンリング軸方向長さは短かく、
そのため隙間ｇの断面積は、従来の熱膨張吸収用隙間ｃ
（図８参照）の断面積に比べて小である。

【００１１】凸部２０の、ピストンリング外側面１３側
の高さは、大とされており、これによって、凸部２０の
ピストンリング周方向と直交する断面の面積を大とし
て、凸部２０の強度を増大させてある。凸部２０の、ピ
ストンリング内径側端位置は、ピストンリング１０がピ
ストンリング溝４０に装着されたときに、溝上面４１ま
たは溝下面４２によってカバーされる位置にある。これ
によって、凸部２０のピストンリング軸方向端面は、ピ
ストンリング１０をピストンリング溝４０内に装着した
ときに、溝上面４１または溝下面１２と面接触して、シ
ール面を形成する。また、凸部２０の、ピストンリング
内径側端位置は、ピストンリング外側面１３よりはピス
トンリング内側面１４に近い位置にあり、これによって
凸部２０のピストンリング半径方向における長さを大に
して、凸部２０の断面積を大にし、凸部２０の強度を向
上させてある。

【００１２】つぎに、上記共通構成による、各実施例に
共通な作用を説明する。まず、シール作用を説明する。
高負荷時、燃焼室内圧力が高くなる時は、図２に示すよ
うに、ピストンリング１０はガス圧でピストンリング溝
下面４２に押しつけられる。ブローバイガスはピストン
リング上面１１とピストンリング溝上面４１との間の隙
間を通ってピストンリング背面にまわり込む。ピストン
リング背面にまわり込んだブローバイガスは、ピストン
リング合口の、ピストンリング周方向端面１５、１６の
間で、凸部傾斜合わせ面２１とピストンリング溝下面４
２との間の小さな隙間を通って下方へと抜ける。この場
合、凸部２０の合わせ面２１が斜面となっているため隙
間の高さが小で、ブローバイガスの通り抜け量は、一般
のストレート型合い口のピストンリングに比べて、極め
て小さい。

【００１３】また、凸部２０のピストンリング周方向端
面２３と、該凸部端面２３と周方向に対向する凹部３０
側の面３３との間の隙間に入ったブローバイガスが、凸
部２０の傾斜合わせ面２１と凹部３０の傾斜合わせ面３
１との間を通って、ピストンリングの周方向端面１５、
１６間の隙間へと抜けていくブローバイガス通り抜け通
路は、傾斜合せ面２１、３１間の隙間が熱膨張吸収用隙
間の斜面と直交する方向の成分だけの隙間であるため、
このルートのブローバイガス量は無視できる。程度に少
量である。

【００１４】さらに、減速時には、燃焼室内の負圧状態
に応じて、ピストンリング１０は、図３に示すように、
ピストンリング溝上面４１に押しつけられる。この時、
吸い上げられるオイルは、ピストンリング下面１２とピ
ストンリング溝下面４２との間の隙間を通って、ピスト
ンリング１０の背面にまわり込む。このオイルは、ピス
トンリング周方向端面１５、１６間の隙間を通って吸い
上げられようとするが、凸部１０の上面がピストンリン
グ溝下面４１と密に接触し、凸部と凹部の合わせ面２
１、３１もほぼ密着しているため、オイルの通り抜けは
ほぼ遮断される。ただし、凸部２０に内側側面２２を設
けたため、該内側側面２２とその凹部側対向面３２との
間の隙間を通ってオイルが少量通り抜けるが、該隙間の
高さが小のため、その通り抜け量は、極めて少ない。こ
のように、ブローバイガスも抑制され、オイルの通り抜
けも抑制される。

【００１５】つぎに、耐久性について説明する。合い口
の凸部２０には、ガス圧などの荷重が働き、根もとにせ
ん断力や曲げ力が作用する。このため、もしも凸部２０
の傾斜合わせ面２１がピストンリング軸方向端面まで延
びていて、凸部のピストンリング内周側端がエッジ状に
なると、エッジに応力集中によって亀裂が発生し、繰り
返し荷重によって亀裂が進展して凸部２０が根もとから
切損するおそれがある。しかし、本発明では、凸部２０
は内側側面２２を有し、エッジをなくしてあるため、亀
裂の発生が抑制され、合い口の耐久性が向上される。ま
た、凸部２０の合わせ面２１を斜面としたため、凸部２
０の断面積を大きくでき、凸部２０の強度を向上でき、
この点からも耐久性を向上できる。

【００１６】また、つぎの作用もある。合わせ面２１、
３１の傾斜によって、接触面が増加するので、オイル消
費およびブローバイガスがさらに減少する。また、凸部
２０の断面積増大による強度上昇によって、凸部２０の
長さ（ピストンリング周方向突出長さ）を長くとれるの
で、合わせ面２１、３１の面積がそれだけ増え、オイル
消費およびブローバイガス減小に対して有利となる。ま
た、凸部２０の強度上昇によりリング寸法を小にでき、
ピストンリングトータル重量が減少し、慣性力が小さく
なるので、ボアへの追従性がより増し、オイルかきおよ
びブローバイガスのシール性が向上する。また、凸部２
０の強度上昇により、ピストンリング１０の摺動面巾も
薄くでき、リング張力も低く設定可能となり、燃費がよ
くなる。また、ピストン全高もそれだけ減らすことがで
き、ピストン重量軽減、燃費、加速性の向上、エミッシ
ョン低下をはかれる。

【００１７】つぎに、各実施例に特有の構成、作用を説
明する。第１実施例においては、図１〜図４に示すよう
に、傾斜合わせ面２１、３１は、ピストンリング１０の
外側面１３から上面１１に向って延びており、凸部２０
の内側側面２２も、凹部３０の対向面３２も、ピストン
リング軸方向にストレートに延びている。内側側面２２
とその対向面３２との間には、熱膨張吸収用隙間が設け
られている。第１実施例の作用は、前述の共通作用と同
じである。

【００１８】第２実施例においては、図５に示すよう
に、傾斜合わせ面２１、３１は、ピストンリング１０の
外側面１３から上面１１に向って延びている。凸部２０
の内側側面２２Ａと、凹部３０の対向面３２Ａは、ピス
トンリング軸方向に延びているが、ピストンリング半径
方向内側に突出するように湾曲している。内側側面２０
Ａとその対向面３２Ａとの間には、熱膨張吸収用隙間が
設けられている。第２実施例の作用は、内側側面２２Ａ
の湾曲によって、さらに凸部根元の亀裂発生が生じにく
くなっていることである。

【００１９】第３実施例においては、図６に示すよう
に、傾斜合わせ面２１、３１は、ピストンリング１０の
外側面１３から上面１１に向って延びている。凸部２０
の内側側面２２Ｂはピストンリング軸方向に延びている
が、凹部３０の対向面３２Ｂは、凹部３０の傾斜合わせ
面３１の延長面から成る。第３実施例の作用は、対向面
３２Ｂを傾斜合わせ面３１の延長面としたことにより、
凹部３０の加工が容易になるが、凸部内側側面２２Ｂと
対向面３２Ｂとの間の隙間が大きくなるので、オイルの
通り抜けが第１、第２実施例よりは若干大になることで
ある。

【００２０】第４実施例においては、図７に示すよう
に、傾斜合わせ面２１Ｃ、３１Ｃが、ピストンリング１
０の外側面１３から下面１２に向って延びている。凸部
２０の内側側面２２も、凹部３０の対向面３２も、ピス
トンリング軸方向にストレートに延びている。凸部内側
側面２２とその対向面３２との間には、熱膨張吸収用隙
間が設けられている。第４実施例の作用は、ブローバイ
ガスとオイルの通り抜け抑制作用が第１実施例と逆にな
り、ブローバイガスは面２２、３２間を通るブローバイ
ガスを除いてはほぼ完全に止まるが、オイルは少量通り
抜ける。ただし、オイルの通り抜けは、従来のストレー
ト合い口に比べてはるかに少ない。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、ピストンリングの周方
向端部の一方に形成された凸部と他方に形成された凹部
とからなるピストンリング合い口構造において、凸部と
凹部の合わせ面を傾斜させ、かつ凸部のピストンリング
内周側端にピストンリング軸方向に延びる凸部内側側面
を設けたので、オイル消費の低減とブローバイガスの減
少との両方をはかることができ、かつ凸部の切損も抑制
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るピストンリングの合
い口構造の断面図である。

【図２】図１のピストンリングがピストンリング溝下面
に接触した状態のブローバイガス流れを示すピストンリ
ングの合い口構造の断面図である。

【図３】図１のピストンリングがピストンリング溝上面
に接触した状態のオイルの吸い上げを示すピストンリン
グの合い口構造の断面図である。

【図４】図１のピストンリングの合い口構造の斜視図で
ある。

【図５】本発明の第２実施例に係るピストンリングの合
い口構造の断面図である。

【図６】本発明の第３実施例に係るピストンリングの合
い口構造の断面図である。

【図７】本発明の第４実施例に係るピストンリングの合
い口構造の断面図である。

【図８】実開昭５２−１０２０６号公報のピストンリン
グ合い口構造の斜視図である。

【図９】図８のピストンリング合い口構造の、ブローバ
イガスおよびオイルの流れを併せ示した、断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ピストンリング１１上面１２下面１３外側面１４内側面１５周方向端面１６周方向端面２０凸部２１傾斜合わせ面２２内側側面３０凹部３１傾斜合わせ面３２内側側面の対向面４０ピストンリング溝４１溝上面４２溝下面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ピストンリングの周方向端部の一方に形
成された周方向に突出する凸部と、周方向端部の他方に
形成された周方向に凹む凹部とから形成されるピストン
リングの合い口構造において、前記凸部と前記凹部との
合わせ面をピストンリングの軸方向端面に対して傾斜さ
せ、前記凸部の傾斜された合わせ面のピストンリング内
径側端と前記ピストンリング軸方向端面との間にピスト
ンリング軸方向に延びる凸部内側側面を設けたことを特
徴とするピストンリングの合い口構造。