JPS5841249A - Pressure equilibrium type piston ring - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To reduce a pressure difference between the inside and the outside of the piston ring and prevent the breakage thereof by a method wherein a groove is provided along the whole periphery of the inner peripheral surface of the piston ring to bring combustion gas quickly to the inside of the piston ring from the gap section thereof. CONSTITUTION:The groove 8 is provided along the whole periphery of the inner peripheral surface of the piston ring 7 and the combustion gas arrives quickly at the groove 8 through the gap section of the piston ring thereby preventing the generation of the pressure difference between the inside and the outside of the piston ring. According to this method, the breakage of the piston ring may be prevented. The groove 8 has a configuration having no stress concentration effect due to the deformation of the piston ring and has a labirinth effect, therefore, the amount of blow-off of the gas may be restrained.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はピストンリングの性能改善に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to improving the performance of piston rings.

最近のディーゼル機関は高出力化と低燃費化が著しく、
これが燃焼室強度部材に厳しい条件を生み出している。Recent diesel engines have significantly higher output and lower fuel consumption.
This creates severe conditions for the combustion chamber strength members.

このためピストンリング切損の増大はその影響の一つと
考えられる。Therefore, the increase in piston ring breakage is considered to be one of the effects.

従来のピストンリングを第１図（ａ）　、　（ｂ）　、
　（Ｃ）　、　（ｄ）。Conventional piston rings are shown in Figure 1 (a), (b),
(C), (d).

（ｅ）に示す。図において、１はピストン、２はピスト
ンリング、３はピストンリング溝とピストンリングとの
間隙、４はシリンダライナ５とピストンリングとの間隙
、６は合い口部であり、単純な形状のものが使用されて
いる。Shown in (e). In the figure, 1 is the piston, 2 is the piston ring, 3 is the gap between the piston ring groove and the piston ring, 4 is the gap between the cylinder liner 5 and the piston ring, and 6 is the abutment. It is used.

ピストンリング切損の原因としては、排気ホードにリン
グ合い口部６がひっかかって切損に至るものがあるが、
これは多くの対策がすでにとられている。ここで問題と
するものは２合い口部６からはなれた位置で折損する場
合でありピストンリング形状自体に対する積極的対策は
とられていなかった。One of the causes of piston ring breakage is that the ring aperture 6 gets caught in the exhaust hoard, leading to breakage.
Many measures have already been taken to address this issue. The problem here is the case where the piston ring breaks at a position away from the two joint openings 6, and no active measures have been taken for the piston ring shape itself.

本発明の目的は上記の点に着目し、内燃機関または圧縮
機等ピストンリングによって、気密を保たせる機械装置
で、ピストンリングの形状に工夫を加えて１合い口部６
からはなれた位置での切損全防止できるピストンリング
を提供することであり、その特徴とするところは、内周
面に全周にわたる凹溝を設けたことである。The object of the present invention is to focus on the above points, and to provide a mechanical device that maintains airtightness using a piston ring in an internal combustion engine or a compressor.
The object of the present invention is to provide a piston ring that can completely prevent breakage at a position away from the piston ring, and its feature is that a concave groove is provided on the inner peripheral surface over the entire circumference.

本発明は内燃機関、各種ピストン膨圧縮機、ピストン型
油圧機器に広く適用できる。The present invention can be widely applied to internal combustion engines, various piston expansion compressors, and piston type hydraulic equipment.

以下図面を参照して本発明による実施例につき説明する
。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第２図（ａ）は本発明による１実施例のピストンリンダ
を示す平面図、第２図色）は第２図（ａ）のＡ−Ａ矢視
断面図である。FIG. 2(a) is a plan view showing a piston cylinder according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2(a) is a sectional view taken along the line A--A in FIG. 2(a).

図において、７は本発明による圧力平衡型ピストンリン
グ、８はピストンリング７の内周面に全周にわたって設
けられた環状の凹溝である。ピストンリング７は上記凹
溝８を設けた以外は従来のピストンリングと同じである
。In the figure, 7 is a pressure-balanced piston ring according to the present invention, and 8 is an annular groove provided on the inner peripheral surface of the piston ring 7 over the entire circumference. The piston ring 7 is the same as a conventional piston ring except that the groove 8 is provided.

上記構成の場合の作用について述べる。The operation in the case of the above configuration will be described.

合い口部からはなれた位置での折損原因として実際に起
り得る可能性の高いものとして２次の原因がある。There is a secondary cause that is likely to actually occur as a cause of breakage at a position away from the abutment.

狭いピストンリング溝の範囲内でしかピストンリングは
変形できないことを考えると、１回の作用応力で折損す
ることは考えにぐい。このため。Considering that the piston ring can only be deformed within the narrow range of the piston ring groove, it is highly unlikely that the piston ring will break due to a single applied stress. For this reason.

疲労破壊で切損するとすれば、ピストンリング材として
使用されている耐摩耗高力鋳鉄の場合にはリング装置応
力（シリンダライナの中に装着したトキ燃焼ガスシール
のためにライチ壁に押付けるように働く初期応力）を考
慮すると、シリンダ径４５０晴前後の舶用主機関では約
９に９／■２の繰返し応力が作用すれば疲労破壊するこ
とになる。If breakage occurs due to fatigue fracture, in the case of the wear-resistant high-strength cast iron used as the piston ring material, ring device stress (for the combustion gas seal installed in the cylinder liner, it is pressed against the lychee wall). Taking into account the initial stress acting on the cylinder, a main marine engine with a cylinder diameter of around 450 mm will undergo fatigue failure if a repeated stress of approximately 9/9/2 is applied.

現実的には単一ではなく多くの現象が重なって起った時
に、この条件が成立すると考えられるが。In reality, this condition is thought to hold true when many phenomena occur simultaneously, rather than just one.

これらの現象の中で最も実現しやすいものに、ピストン
リング外周と内周との間（第１図（ｅ）のリング溝とリ
ングとの間隙３とシリンダライナとリングとの間隙４）
に差圧が立ち、ピストンリング溝の変形し得る範囲内で
ピストンリングが局部的に内側に曲げられる場合には、
第１表に示すように。Among these phenomena, the one that is most easily realized is the gap between the outer circumference and the inner circumference of the piston ring (the gap 3 between the ring groove and the ring and the gap 4 between the cylinder liner and the ring in Fig. 1(e)).
When a differential pressure is created and the piston ring is locally bent inward within the deformable range of the piston ring groove,
As shown in Table 1.

意外に小さな圧力差で疲労破壊が起る９　ｋｇ／＋＋ｍ
２以上に達することがわかる。9 kg/++m where fatigue failure occurs due to a surprisingly small pressure difference
It can be seen that the value reaches 2 or more.

第１表：疲労破壊する内外圧力差 なお、第１表は１例として、シリンダ径６００晴でピス
トンリングの断面形状ＢＸＴ＝１６ｍｍＸ１９ｍの場合
について計算したものである。Table 1: Internal and external pressure difference that causes fatigue failure Table 1 is calculated for the case where the cylinder diameter is 600 mm and the cross-sectional shape of the piston ring BXT is 16 mm x 19 m, as an example.

これは例として、ピストンリングにおいて、角度αが３
０ｃ′の部位が何らかの原因によってスティック（膠着
）シ、同時にその間のピストンリング溝とピストンリン
グとの間に燃焼残渣が入り、これによシピストンリング
溝とピストンリングがシールされて、　４．’　５　ｋ
ｇ／ｃｒｎ２以上の差圧状態が繰返されると疲労破壊す
ることを意味している。For example, in a piston ring, the angle α is 3
The part 0c' becomes stuck for some reason, and at the same time, combustion residue enters between the piston ring groove and the piston ring, which seals the piston ring groove and the piston ring.4. '5k
This means that repeated pressure differentials of g/crn2 or more will cause fatigue failure.

以上の理由によシ、ピストンの内外面に差圧が発生しな
いようにしたものであり、ピストンリングの内面に凹溝
８を設けることで、燃焼ガスが合い口部６を通って速や
かにピストンリングの内側とピストンリング溝の全周に
達するようにしたものである。For the above reasons, the pressure difference is prevented from occurring between the inner and outer surfaces of the piston, and by providing the groove 8 on the inner surface of the piston ring, the combustion gas can quickly pass through the abutment 6 to the piston. It is designed to reach the inside of the ring and the entire circumference of the piston ring groove.

上述の場合には次の効果がある。The above case has the following effects.

凹溝８を設けることによりピストンリングの内側と外側
の圧力差の発生することが防止できるので、従来解決さ
れなかった合い口部６からはなれた位置での折損を防止
できる。By providing the concave groove 8, it is possible to prevent a pressure difference between the inside and outside of the piston ring from occurring, thereby preventing breakage at a position away from the abutment portion 6, which has not been solved in the past.

また付帯的に次の効果がある。Additionally, there are the following effects.

凹溝８はピストンリング変形により応力集中効果はもた
ない形状である。また、凹溝８は、ピストンとシリンダ
ライナ聞及びピストンリンク溝トビストンリングとの間
隙３を通ってガスが吹き抜ける場合に、ラビリンス効果
により吹き抜は量を抑止する効果もある。The groove 8 has a shape that does not have a stress concentration effect due to the deformation of the piston ring. Furthermore, when gas blows through the gap 3 between the piston and the cylinder liner and between the piston link groove and the piston ring, the groove 8 also has the effect of suppressing the amount of gas blowing out due to the labyrinth effect.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図（、）は従来のピストンリング装着ピストンの要
部断面図、第１図（ｂ）は従来のピストンリングの平面
図、第１図（Ｃ）は従来のピストンリングの斜視図、第
１図（ｄ）は従来のピストンリングの断面図。 第１図（−）は従来のピストンリングを装着した時のピ
ストン、ピストンリング、シリンダライナ相互の間隙を
示す一部断面図、第２図（、）は本発明による１実施例
のピストンリングを示す平面図、第２図（ｂ）は第２図
（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。 ７・・・ピストンリング、８・・・凹溝。 “−） （７１５９，１ｔ、Ｗｋ　ａ　ｔｆｌ　’ｉＥ　％栂　
　　り さ ′ｂ　　　固 旧　　　　　　　　　。Fig. 1(,) is a cross-sectional view of a main part of a piston equipped with a conventional piston ring, Fig. 1(b) is a plan view of a conventional piston ring, Fig. 1(C) is a perspective view of a conventional piston ring, and Fig. 1(C) is a perspective view of a conventional piston ring. FIG. 1(d) is a cross-sectional view of a conventional piston ring. Fig. 1 (-) is a partial sectional view showing the gap between the piston, piston ring, and cylinder liner when a conventional piston ring is installed, and Fig. 2 (,) is a partial cross-sectional view showing the gap between the piston, piston ring, and cylinder liner when a conventional piston ring is installed. The plan view shown in FIG. 2(b) is a sectional view taken along the line A-A in FIG. 2(a). 7...Piston ring, 8...Concave groove. “-) (7159, 1t, Wk a tfl 'iE% Toga
Risa'b old and new.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １　内周面に全周にわたる凹溝を設けたことを特徴とす
る圧力平衡型ピストンリング。1. A pressure-balanced piston ring characterized by having a groove extending all the way around the inner peripheral surface.