特開 2023-142634 ピストンリング

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023142634

(43)【公開日】2023-10-05

(54)【発明の名称】ピストンリング

(51)【国際特許分類】

   F16J 9/12 20060101AFI20230928BHJP

   F02F 5/00 20060101ALI20230928BHJP

【ＦＩ】

F16J9/12

F02F5/00 301D

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022049625

(22)【出願日】2022-03-25

(71)【出願人】

【識別番号】000005463

【氏名又は名称】日野自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100130052

【弁理士】

【氏名又は名称】大阪 弘一

(72)【発明者】

【氏名】町井 輝男

【テーマコード（参考）】

3J044

【Ｆターム（参考）】

3J044AA02

3J044AA20

3J044CB24

3J044CB25

3J044DA09

(57)【要約】

【課題】リング溝の溝底に堆積するデポジットを除去する。
【解決手段】ピストンのリング溝に嵌められるピストンリング１は、ピストンリング１の径方向Ｄ１内側に張り出す第一張出部４Ａ及び第二張出部４Ｂを備える。このピストンリング１では、第一張出部４Ａ及び第二張出部４Ｂがピストンリング１の径方向Ｄ１内側に張り出しているため、シリンダに対するピストンの往復運動によりピストンリング１がリング溝に沿って回転する際に、第一張出部４Ａ及び第二張出部４Ｂによってリング溝の溝底に堆積するデポジットを掻き取ることができる。これにより、リング溝の溝底に堆積するデポジットを除去することができる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ピストンのリング溝に嵌められるピストンリングであって、
前記ピストンリングの径方向内側に張り出す張出部を備える、
ピストンリング。

【請求項2】

前記張出部は、合口を形成する前記ピストンリングの両端部に設けられており、
前記合口に向かうに従って前記張出部の前記径方向内側への張出量が大きくなる、
請求項１に記載のピストンリング。

【請求項3】

前記張出部は、前記ピストンリングの周方向に延びる切欠きを有する、
請求項１又は２に記載のピストンリング。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ピストンのリング溝に嵌められるピストンリングに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ピストンのリング溝に嵌められるピストンリングが記載されている。このピストンリングでは、リング溝とピストンリングとの間に堆積したデポジットを除去するために、ピストンリングの上端面に、外周面から内周面の手前にかけて径方向に延在する第１凹部と、内周面から外周面の手前にかけて径方向に延在する第２凹部と、が設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－２４１８７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載されたピストンリングでは、リング溝に堆積されたデポジットのうち、ピストンリングの上端面側にあるデポジットしか除去することができない。つまり、リング溝の溝底に堆積したデポジットを除去することができない。このため、リング溝の溝底に堆積したデポジットが固形化することにより、ピストンリングの機能が長期的に維持されず、経年によるエンジン性能の劣化を十分に抑制することができない。

【0005】

そこで、本発明は、リング溝の溝底に堆積するデポジットを除去することができるピストンリングを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係るピストンリングは、ピストンのリング溝に嵌められるピストンリングであって、ピストンリングの径方向内側に張り出す張出部を備える。

【0007】

このピストンリングでは、張出部がピストンリングの径方向内側に張り出しているため、シリンダに対するピストンの往復運動によりピストンリングがリング溝に沿って周方向に回転する際に、張出部によってリング溝の溝底に堆積するデポジットを掻き取ることができる。これにより、リング溝の溝底に堆積するデポジットを除去することができる。

【0008】

張出部は、合口を形成するピストンリングの両端部に設けられており、合口に向かうに従って張出部の径方向内側への張出量が大きくなっていてもよい。このピストンリングでは、張出部が合口を形成するピストンリングの両端部に設けられているとともに、合口に向かうに従って張出部の径方向内側への張出量が大きくなっている。このため、張出部の合口側の端面においてリング溝の溝底に堆積するデポジットが掻き取られる。そして、張出部により掻き取られたデポジットは、合口からリング溝の外に排出される。これにより、リング溝の溝底に堆積するデポジットをより適切に除去することができる。

【0009】

張出部は、ピストンリングの周方向に延びる切欠きを有してもよい。このピストンリングでは、張出部に形成された切欠きにより、張出部の合口側の領域と張出部の合口とは反対側の領域とを連通する空間が形成される。これにより、張出部の合口とは反対側に存在するデポジットを、切欠きを通じて合口に移動させることができる。これにより、リング溝の溝底に堆積するデポジットを合口からリング溝の外に容易に排出することができる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、リング溝の溝底に堆積するデポジットを除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態に係るピストンリングの平面図である。

【図2】図１に示すピストンリングがピストンのリング溝に嵌められた状態を示す断面図である。

【図3】図３（ａ）は、図１に示すピストンリングの一方の端部を示す斜視図であり、図３（ｂ）は、図１に示すピストンリングの他方の端部を示す斜視図である。

【図4】図４（ａ）は、変形例のピストンリングの一方の端部を示す斜視図であり、図４（ｂ）は、変形例のピストンリングの他方の端部を示す斜視図である。

【図5】図５（ａ）は、変形例のピストンリングの一方の端部を示す斜視図であり、図４（ｂ）は、変形例のピストンリングの他方の端部を示す斜視図である。

【図6】変形例のピストンリングの平面図である。

【図7】変形例のピストンリングの平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

【0013】

図１は、実施形態に係るピストンリングの平面図である。図２は、図１に示すピストンリングがピストンのリング溝に嵌められた状態を示す断面図である。図３（ａ）は、図１に示すピストンリングの一方の端部を示す斜視図であり、図３（ｂ）は、図１に示すピストンリングの他方の端部を示す斜視図である。図１～図３に示すように、本実施形態に係るピストンリング１は、シリンダ（不図示）に対して往復運動を行うピストン１０のリング溝１１に嵌められる部材である。ピストンリング１は、円環の一部が合口２で切り欠かれた略環状に形成されている。このようなピストンリング１の形状を、切欠き環状、円弧状、Ｃ字状等ともいう。ピストンリング１の切り欠かれた部分が、合口２となる。

【0014】

ピストンリング１は、ピストンリング１の径方向Ｄ１内側に面する内周面１ａと、ピストンリング１の径方向Ｄ１外側に面する外周面１ｂと、ピストンリング１の肉厚方向Ｄ２における一方側に面する第一表面１ｃと、肉厚方向Ｄ２における他方側（第一端面１ｅとは反対側）に面する第二表面１ｄと、合口２を形成する第一端面１ｅ及び第二端面１ｆと、を有する。ピストンリング１の径方向Ｄ１内側は、ピストンリング１の径方向Ｄ１における中心に向かう方向であり、ピストンリング１の径方向Ｄ１外側は、ピストンリング１の径方向Ｄ１における中心とは反対側に向かう方向である。ピストンリング１の肉厚方向Ｄ２は、第一表面１ｃと第二表面１ｄとが対向する方向であって、シリンダに対してピストン１０が往復運動する方向でもある。合口２は、第一端面１ｅと第二端面１ｆとの間に形成される。そして、ピストンリング１の周方向Ｄ３における両端部のうち、第一端面１ｅを含む部分を第一端部１ｇといい、第二端面１ｆを含む部分を第二端部１ｈという。

【0015】

ピストンリング１の内周面１ａは、リング溝１１に嵌められた際に、リング溝１１の溝底１２に向けられる。リング溝１１の溝底１２は、リング溝１１の深さ方向における底である。リング溝１１の深さ方向は、リング溝１１に嵌められたピストンリング１の径方向Ｄ１でもある。ピストンリング１の外周面１ｂは、ピストンリング１がリング溝１１に嵌められた際に、シリンダの内周面に当接される。

【0016】

ピストンリング１は、ピストンリング本体部３と、第一張出部４Ａ及び第二張出部４Ｂと、を備える。

【0017】

ピストンリング本体部３は、ピストンリング１の本体を成す部分である。ピストンリング本体部３は、ピストンリング１の周方向Ｄ３の全域において同一断面に形成されている。つまり、ピストンリング本体部３の径方向Ｄ１における幅は、ピストンリング１の周方向Ｄ３の全域において同一となっている。ピストンリング本体部３は、ピストンリング１と同様に円環の一部が合口２で切り欠かれた略環状に形成されている。

【0018】

第一張出部４Ａ及び第二張出部４Ｂは、ピストンリング１の径方向Ｄ１内側に向けて張り出す部分である。つまり、第一張出部４Ａ及び第二張出部４Ｂは、ピストンリング本体部３から径方向Ｄ１内側に向けて張り出している。第一張出部４Ａは、ピストンリング１の第一端部１ｇに設けられており、第一端面１ｅは、ピストンリング本体部３及び第一張出部４Ａにより形成されている。また、第二張出部４Ｂは、ピストンリング１の第二端部１ｈに設けられており、第二端面１ｆは、ピストンリング本体部３及び第二張出部４Ｂにより形成される。

【0019】

第一張出部４Ａ及び第二張出部４Ｂは、合口２に向かうに従って径方向Ｄ１内側への張出量が大きくなっている。つまり、ピストンリング１の第一端部１ｇ及び第二端部１ｈでは、第一張出部４Ａ及び第二張出部４Ｂにより、合口２に向かうに従って、ピストンリング１の径方向Ｄ１における幅が大きくなるとともに、ピストンリング１の内径が小さくなっている。そして、合口２を形成する第一端面１ｅ及び第二端面１ｆにおいて、ピストンリング１の径方向Ｄ１における幅が最も大きくなっているとともに、ピストンリング１の内径が最も小さくなっている。

【0020】

第一張出部４Ａには、ピストンリング１の周方向Ｄ３に延びる第一切欠き４Ａａが形成されており、第二張出部４Ｂには、ピストンリング１の周方向Ｄ３に延びる第二切欠き４Ｂａが形成されている。第一切欠き４Ａａは、ピストンリング１がリング溝１１に嵌められた際に、第一張出部４Ａの合口２側の領域と第一張出部４Ａの合口２とは反対側の領域とを連通する空間を形成する。第二切欠き４Ｂａは、ピストンリング１がリング溝１１に嵌められた際に、第二張出部４Ｂの合口２側の領域と第二張出部４Ｂの合口２とは反対側の領域とを連通する空間を形成する。このため、第一切欠き４Ａａは、ピストンリング１の第一端面１ｅまで延びており、第一端面１ｅは、第一切欠き４Ａａにより切り欠かれている。また、第二切欠き４Ｂａは、ピストンリング１の第二端面１ｆまで延びており、第二端面１ｆは、第二切欠き４Ｂａにより切り欠かれている。

【0021】

第一切欠き４Ａａは、第一張出部４Ａの径方向Ｄ１内側の内周端部４Ａｂに形成されて、ピストンリング１の内周面１ａを切り欠いている。また、第二切欠き４Ｂａは、第二張出部４Ｂの径方向Ｄ１内側の内周端部４Ｂｂに形成されて、ピストンリング１の内周面１ａを切り欠いている。第一切欠き４Ａａは、ピストンリング１がリング溝１１に嵌められた際に、リング溝１１の溝底１２とピストンリング１との間に、第一張出部４Ａの合口２側の領域と第一張出部４Ａの合口２とは反対側の領域とを連通する空間を形成する。また、第二切欠き４Ｂａは、ピストンリング１がリング溝１１に嵌められた際に、リング溝１１の溝底１２とピストンリング１との間に、第二張出部４Ｂの合口２側の領域と第二張出部４Ｂの合口２とは反対側の領域とを連通する空間を形成する。

【0022】

第一切欠き４Ａａ及び第二切欠き４Ｂａの切り欠き形状は、特に限定されるものではないが、第一切欠き４Ａａと第二切欠き４Ｂａとは、互いに異なることが好ましい。本実施形態では、第一切欠き４Ａａは、ピストンリング１の肉厚方向Ｄ２における第一張出部４Ａの中央部を切り欠いた形状であり。第二切欠き４Ｂａは、肉厚方向Ｄ２における第二張出部４Ｂの両端部を切り欠いた形状である。これにより、第一端面１ｅは、内周面１ａの肉厚方向Ｄ２における中央部が凹んだ凹状に形成されており、第二端面１ｆは、内周面１ａの肉厚方向Ｄ２における両端部が凹んだ凸状形成されている。

【0023】

また、リング溝１１に対するピストンリング１の、周方向Ｄ３における一方側への回転抵抗と他方側への回転抵抗とが乖離しないように、第一張出部４Ａの第一端面１ｅにおける内周面１ａの長さと第二張出部４Ｂの第二端面１ｆにおける内周面１ａの長さとは略同一であることがより好ましい。

【0024】

以上説明したように、本実施形態に係るピストンリング１では、第一張出部４Ａ及び第二張出部４Ｂがピストンリング１の径方向Ｄ１内側に張り出しているため、シリンダに対するピストン１０の往復運動によりピストンリング１がリング溝１１に沿って周方向Ｄ３に回転する際に、第一張出部４Ａ及び第二張出部４Ｂによってリング溝１１の溝底１２に堆積するデポジットを掻き取ることができる。これにより、リング溝１１の溝底１２に堆積するデポジットを除去することができる。

【0025】

また、このピストンリング１では、第一張出部４Ａ及び第二張出部４Ｂが合口２を形成するピストンリング１の第一端部１ｇ及び第二端部１ｈに設けられているとともに、合口２に向かうに従って第一張出部４Ａ及び第二張出部４Ｂの径方向Ｄ１内側への張出量が大きくなっている。このため、第一張出部４Ａ及び第二張出部４Ｂの合口２側の端面である第一端面１ｅ及び第二端面１ｆにおいてリング溝１１の溝底１２に堆積するデポジットが掻き取られる。そして、第一張出部４Ａ及び第二張出部４Ｂにより掻き取られたデポジットは、合口２からリング溝１１の外に排出される。これにより、リング溝１１の溝底１２に堆積するデポジットをより適切に除去することができる。

【0026】

また、このピストンリング１では、第一張出部４Ａ及び第二張出部４Ｂに形成された第一切欠き４Ａａ及び第二切欠き４Ｂａにより、第一張出部４Ａ及び第二張出部４Ｂの合口２側の領域と第一張出部４Ａ及び第二張出部４Ｂの合口２とは反対側の領域とを連通する空間が形成される。これにより、第一張出部４Ａ及び第二張出部４Ｂの合口２とは反対側に存在するデポジットを、第一切欠き４Ａａ及び第二切欠き４Ｂａを通じて合口２に移動させることができる。これにより、リング溝１１の溝底１２に堆積するデポジットを合口２からリング溝１１の外に容易に排出することができる。

【0027】

また、このピストンリング１では、第一切欠き４Ａａ及び第二切欠き４Ｂａが内周端部４Ａｂ及び内周端部４Ｂｂに形成されているため、ピストンリング１がリング溝１１に嵌められた際に、リング溝１１の溝底１２とピストンリング１との間に、第一張出部４Ａの合口２側の領域と第一張出部４Ａの合口２とは反対側の領域とを連通する空間を形成することができる。これにより、第一張出部４Ａ及び第二張出部４Ｂの合口２とは反対側に存在するデポジットを合口２に容易に移動させることができる。

【0028】

ここで、第一切欠き４Ａａと第二切欠き４Ｂａとの形状が異なる場合、ピストンリング１が周方向Ｄ３の一方向にのみ回転すると、リング溝１１の溝底１２に堆積されるデポジットを掻き取ることができない領域が発生する。そこで、このピストンリング１では、第一張出部４Ａの第一端面１ｅにおける内周面１ａの長さと第二張出部４Ｂの第二端面１ｆにおける内周面１ａの長さとは略同一としている。これにより、リング溝１１に嵌められたピストンリング１の、周方向Ｄ３における一方側への回転抵抗と周方向Ｄ３における他方側への回転抵抗とが略同一となるため、ピストンリング１の周方向Ｄ３の何れの方向にも回転させることが可能になる。その結果、リング溝１１の溝底１２に堆積するデポジットをより適切に掻き取ることができる。

【0029】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。

【0030】

例えば、上記実施形態では、張出部が切り欠かれているものとして説明したが、例えば、図４に示すピストンリング２１のように、第一張出部２４Ａ及び第二張出部２４Ｂは切り欠かれていないものとしてもよい。この場合、ピストンリング２１の両端面である第一端面２１ｅ及び第二端面２１ｆも切り欠かれていない。

【0031】

また、上記実施形態では、張出部に形成される切欠きの具体的な形状について説明したが、切欠きの形状は特に限定されるものではない。例えば、図５に示すピストンリング３１のように、第一張出部３４Ａに形成される第一切欠き３４Ａａは、肉厚方向Ｄ２における第一張出部３４Ａの一方側の端部を切り欠いた形状であり、第二切欠き３４Ｂａは、肉厚方向Ｄ２における第二張出部３４Ｂの他方側の端部を切り欠いた形状であってもよい。この場合、第一端面３１ｅは、内周面３１ａの肉厚方向Ｄ２における一方側の端部が径方向Ｄ１内側に延びるＬ字状に形成されており、第二端面３１ｆは、内周面３１ａの肉厚方向Ｄ２における他方側の端部が径方向Ｄ１内側に延びるＬ字状されている。

【0032】

また、上記実施形態では、二つの張出部を備えるものとして説明したが、張出部の数は特に限定されるものではない。例えば、図６に示すピストンリング４１のように、ピストンリング４１の両端部である第一端部４１ｇ及び第二端部４１ｈのうち、第一端部４１ｇにのみ張出部４４が形成され、第二端部４１ｈには張出部が形成されないものとしてもよい。この場合、ピストンリング４１の第一端面４１ｅは、ピストンリング本体部３及び張出部４４により形成されるが、ピストンリング４１の第二端面４１ｆは、ピストンリング本体部３のみにより形成される。

【0033】

また、上記実施形態では、張出部は、ピストンリングの端部に形成されるものとして説明したが、張出部は、ピストンリングの径方向内側に張り出していれば、ピストンリングの如何なる位置に形成されていてもよい。例えば、図７に示すピストンリング５１のように、張出部５４は、ピストンリング５１の両端部である第一端部５１ｇ及び第二端部５１ｈ以外の位置に形成されていてもよい。この場合、ピストンリング５１の両端面である第一端面５１ｅ及び第二端面５１ｆは、ピストンリング本体部３のみにより形成される。

【0034】

また、上記実施形態では、合口に向かうに従って張出部の径方向内側への張出量が大きくなるものとして説明したが、張出部の形状は特に限定されるものではない。例えば、図７に示すピストンリング５１のように、張出部５４は、矩形状に径方向内側に張り出すものであってもよい。

【符号の説明】

【0035】

１…ピストンリング、１ａ…内周面、１ｂ…外周面、１ｃ…第一表面、１ｄ…第二表面、１ｅ…第一端面、１ｆ…第二端面、１ｇ…第一端部、１ｈ…第二端部、２…合口、３…ピストンリング本体部、４Ａ…第一張出部、４Ａａ…第一切欠き、４Ａｂ…内周端部、４Ｂ…第二張出部、４Ｂａ…第二切欠き、４Ｂｂ…内周端部、１０…ピストン、１１…リング溝、１２…溝底、２１…ピストンリング、２１ｅ…第一端面、２１ｆ…第二端面、２４Ａ…第一張出部、２４Ｂ…第二張出部、３１…ピストンリング、３１ａ…内周面、３１ｅ…第一端面、３１ｆ…第二端面、３４Ａ…第一張出部、３４Ａａ…第一切欠き、３４Ｂ…第二張出部、３４Ｂａ…第二切欠き、４１…ピストンリング、４１ｅ…第一端面、４１ｆ…第二端面、４１ｇ…第一端部、４１ｈ…第二端部、４４…張出部、５１…ピストンリング、５１ｅ…第一端面、５１ｆ…第二端面、５１ｇ…第一端部、５１ｈ…第二端部、５４…張出部、Ｄ１…径方向、Ｄ２…肉厚方向、Ｄ３…周方向。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】