JP3349281B2 - 往復動機関用ピストン - Google Patents
往復動機関用ピストンInfo
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- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
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- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は往復動内燃機関、往復動
圧縮機等の往復動機関に使用されるピストンに関する。
圧縮機等の往復動機関に使用されるピストンに関する。
【０００２】
【従来の技術】図５には従来の往復動内燃機関用ピスト
ンの近傍の断面図が示されている。図において、01はシ
リンダライナ、03はシリンダライナ01内に往復動自在に
嵌装されたピストン、02は燃焼室である。
ンの近傍の断面図が示されている。図において、01はシ
リンダライナ、03はシリンダライナ01内に往復動自在に
嵌装されたピストン、02は燃焼室である。
【０００３】ピストン03の外周には燃焼室02内で発生す
る高圧の燃焼ガスをシールするための複数本のピストン
リング04、05、06、07が嵌挿されている。020 はピスト
ン03と図示しないクロスヘッドとを連結するピストン棒
である。
る高圧の燃焼ガスをシールするための複数本のピストン
リング04、05、06、07が嵌挿されている。020 はピスト
ン03と図示しないクロスヘッドとを連結するピストン棒
である。
【０００４】また、08はピストン03のトップランド、09
はセンカドランド、011 はトップランド08とシリンダラ
イナ01の内面との間に形成されるトップランド隙間、01
2 はセカンドランド09とシリンダライナ01の内面との間
に形成されるセカンドランド隙間である。
はセンカドランド、011 はトップランド08とシリンダラ
イナ01の内面との間に形成されるトップランド隙間、01
2 はセカンドランド09とシリンダライナ01の内面との間
に形成されるセカンドランド隙間である。
【０００５】上記ピストンを具えた内燃機関の運転時に
おいて、トップランド隙間011 には燃焼室02内と同一の
筒内圧力P1が作用し、セカンドランド隙間012 のガス圧
力はトップリング04のシール作用により圧力P2となる。
おいて、トップランド隙間011 には燃焼室02内と同一の
筒内圧力P1が作用し、セカンドランド隙間012 のガス圧
力はトップリング04のシール作用により圧力P2となる。
【０００６】上記圧力P1とP2との関係は、図６に示すよ
うに、ピストン03が下死点から上死点に向かう圧縮行程
及び上死点から下死点に向かう膨張行程の前半まではP1
＞P2であるが、膨張行程の後半においては、P1＜P2とな
る。
うに、ピストン03が下死点から上死点に向かう圧縮行程
及び上死点から下死点に向かう膨張行程の前半まではP1
＞P2であるが、膨張行程の後半においては、P1＜P2とな
る。
【０００７】従って、ガス圧力がトップリング０４の挙
動（以下リング挙動という）に及ぼす力は,図７に示さ
れるように,圧縮行程及び膨張行程前半においては下向
き,つまり、トップリング０４をリング溝１３の下面１
３ａに密着させるように作用し,膨張行程の後半におい
ては上記とは反対に上向き、つまり,トップリング０４
をリング溝１３の下面１３ａから持ち上げるように作用
する。
動（以下リング挙動という）に及ぼす力は,図７に示さ
れるように,圧縮行程及び膨張行程前半においては下向
き,つまり、トップリング０４をリング溝１３の下面１
３ａに密着させるように作用し,膨張行程の後半におい
ては上記とは反対に上向き、つまり,トップリング０４
をリング溝１３の下面１３ａから持ち上げるように作用
する。
【０００８】トップリング04に作用する力はガス圧力の
他にシリンダライナ01の内面とトップリング04の外周面
との間に発生する摩擦力及びトップリング04自身の慣性
力等があるが、これらの力に較べてガス圧力がトップリ
ング04のシール挙動に及ぼす影響が大きいため、トップ
リング04は、図８に示されるように、リング溝013 の下
面１３ａに所定期間着座し、リング溝013 の上面１３ｂ
に所定期間着座する。
他にシリンダライナ01の内面とトップリング04の外周面
との間に発生する摩擦力及びトップリング04自身の慣性
力等があるが、これらの力に較べてガス圧力がトップリ
ング04のシール挙動に及ぼす影響が大きいため、トップ
リング04は、図８に示されるように、リング溝013 の下
面１３ａに所定期間着座し、リング溝013 の上面１３ｂ
に所定期間着座する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】図９に示されるよう
に、トップリング04がリング溝013 の下面013aに着座し
ている期間は着座面でのシール性が良好であるため、漏
洩ガスの流れはトップリング04の合い口隙間からのもの
が大部分である。
に、トップリング04がリング溝013 の下面013aに着座し
ている期間は着座面でのシール性が良好であるため、漏
洩ガスの流れはトップリング04の合い口隙間からのもの
が大部分である。
【００１０】しかしながら、図10に示されるように、ト
ップリング04がリング溝013 の上面013bに着座している
期間はトップリング04の上面に付着しているスラッジ01
4 のために隙間25が形成され、図10の矢印に示されるよ
うに、合い口隙間を経由するガスの流れに隙間25を経由
して流れるガスが加わるので、漏洩ガスの量が増加す
る。
ップリング04がリング溝013 の上面013bに着座している
期間はトップリング04の上面に付着しているスラッジ01
4 のために隙間25が形成され、図10の矢印に示されるよ
うに、合い口隙間を経由するガスの流れに隙間25を経由
して流れるガスが加わるので、漏洩ガスの量が増加す
る。
【００１１】その際、この漏洩ガスに伴われて潤滑油が
セカンドランド隙間012 からトップランド隙間011 へと
上がり、更に、燃焼室02に流出してここで燃焼し消費さ
れる。
セカンドランド隙間012 からトップランド隙間011 へと
上がり、更に、燃焼室02に流出してここで燃焼し消費さ
れる。
【００１２】本発明の目的とするところは、トップリン
グのリング溝内における浮き上がりを阻止することによ
り潤滑油の消費量を低減できる往復動機関用ピストンを
提供することにある。
グのリング溝内における浮き上がりを阻止することによ
り潤滑油の消費量を低減できる往復動機関用ピストンを
提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために発明されたものであって、その要旨とすると
ころは、シリンダライナ内に往復動自在に嵌装され、リ
ング溝内に嵌挿された複数本のピストンリングを具備す
る往復動機関用ピストンにおいて、上記ピストンのトッ
プランドと上記シリンダライナの内面との間に形成され
るトップランド隙間と上記ピストンのセカンドランドと
上記シリンダライナの内面との間に形成されるセカンド
ランド隙間とを連通する連通孔と、上記セカンドランド
隙間の圧力P2がトップランド隙間の圧力P1よりも高いと
きにのみ開弁して上記トップランド隙間とセカンドラン
ド隙間とを上記連通孔を介して連通せしめる逆止弁を設
けたことを特徴とする往復動機関用ピストンにある。
するために発明されたものであって、その要旨とすると
ころは、シリンダライナ内に往復動自在に嵌装され、リ
ング溝内に嵌挿された複数本のピストンリングを具備す
る往復動機関用ピストンにおいて、上記ピストンのトッ
プランドと上記シリンダライナの内面との間に形成され
るトップランド隙間と上記ピストンのセカンドランドと
上記シリンダライナの内面との間に形成されるセカンド
ランド隙間とを連通する連通孔と、上記セカンドランド
隙間の圧力P2がトップランド隙間の圧力P1よりも高いと
きにのみ開弁して上記トップランド隙間とセカンドラン
ド隙間とを上記連通孔を介して連通せしめる逆止弁を設
けたことを特徴とする往復動機関用ピストンにある。
【００１４】
【作用】本発明においては、セカンドランド隙間の圧力
P2がトップランド隙間の圧力P1よりも高くなると、逆止
弁が開弁してトップランド隙間とセカンドランド隙間が
連通孔を介して連通してこれら両隙間の圧力がバランス
する。
P2がトップランド隙間の圧力P1よりも高くなると、逆止
弁が開弁してトップランド隙間とセカンドランド隙間が
連通孔を介して連通してこれら両隙間の圧力がバランス
する。
【００１５】これによりトップリングのリング溝内にお
ける浮き上がりが阻止され、トップリングの下面とリン
グ溝との間に良好なシール性が保持される。
ける浮き上がりが阻止され、トップリングの下面とリン
グ溝との間に良好なシール性が保持される。
【００１６】
【実施例】本発明の１実施例を図１ないし図４を参照し
て詳細に説明する。図１において、１はシリンダライ
ナ、３はピストン、２は燃焼室、４、５、６、７はピス
トンリング、20はピストンロッドである。
て詳細に説明する。図１において、１はシリンダライ
ナ、３はピストン、２は燃焼室、４、５、６、７はピス
トンリング、20はピストンロッドである。
【００１７】11はトップランド８とシリンダライナ１の
内面1aとの間に形成されるトップランド隙間、12はセカ
ンドランド９とシリンダライナ１の内面1aとの間に形成
されるセカンドランド隙間である。
内面1aとの間に形成されるトップランド隙間、12はセカ
ンドランド９とシリンダライナ１の内面1aとの間に形成
されるセカンドランド隙間である。
【００１８】トップランド隙間11とセカンドランド隙間
12とは、ピストン３の内部に穿設された連通孔32、30、
31によって互いに連通せしめられている。即ち、トップ
ランド隙間11に開口する水平連通孔32とセカンドランド
隙間12に開口する水平連通孔31とをピストン３の下面か
ら穿設された垂直連通孔30により接続し、トップランド
隙間11とセカンドランド隙間12との間のガスの流動を可
能としている。
12とは、ピストン３の内部に穿設された連通孔32、30、
31によって互いに連通せしめられている。即ち、トップ
ランド隙間11に開口する水平連通孔32とセカンドランド
隙間12に開口する水平連通孔31とをピストン３の下面か
ら穿設された垂直連通孔30により接続し、トップランド
隙間11とセカンドランド隙間12との間のガスの流動を可
能としている。
【００１９】水平連通孔31内には球状の弁体34と、弁座
部材33と、戻しばね35と、ばね受36とからなる逆止弁30
0 が配設されている。
部材33と、戻しばね35と、ばね受36とからなる逆止弁30
0 が配設されている。
【００２０】この逆止弁300 はセカンドランド隙間12内
の圧力P2がトップランド隙間11内の圧力P1よりも高くな
ったとき( 厳密にはセカンドランド隙間12内の圧力P2が
トップランド隙間11内の圧力P1と戻しばね35の弾力との
和よりも高くなったとき) にのみ開弁し、セカンドラン
ド隙間12内のガスをトップランド隙間11へ流動せしめる
ようになっている。
の圧力P2がトップランド隙間11内の圧力P1よりも高くな
ったとき( 厳密にはセカンドランド隙間12内の圧力P2が
トップランド隙間11内の圧力P1と戻しばね35の弾力との
和よりも高くなったとき) にのみ開弁し、セカンドラン
ド隙間12内のガスをトップランド隙間11へ流動せしめる
ようになっている。
【００２１】なお、逆止弁300 は、P 2 ＞P 1 のときセカン
ドランド隙間12内のガスをトップランド隙間11に流動さ
せ、上記以外のときはガスの流れを遮断しうるものであ
れば図１のような構造でなくても良い。37は垂直連通孔
30の下端を塞ぐためのプラグである。
ドランド隙間12内のガスをトップランド隙間11に流動さ
せ、上記以外のときはガスの流れを遮断しうるものであ
れば図１のような構造でなくても良い。37は垂直連通孔
30の下端を塞ぐためのプラグである。
【００２２】しかして、内燃機関の運転時において、ト
ップランド隙間11には燃焼室２内と同一の筒内圧力P1が
作用し、セカンドランド隙間12のガス圧力P2はトップリ
ング４のシール作用によりP1よりも低い圧力P2となる。
ップランド隙間11には燃焼室２内と同一の筒内圧力P1が
作用し、セカンドランド隙間12のガス圧力P2はトップリ
ング４のシール作用によりP1よりも低い圧力P2となる。
【００２３】ピストン３の圧縮行程時及び膨張行程の前
半までは図２に示すようにP1＞P2であるが、膨張行程の
後半においてP2＞P1となろうとするとき、逆止弁300 が
開弁する。
半までは図２に示すようにP1＞P2であるが、膨張行程の
後半においてP2＞P1となろうとするとき、逆止弁300 が
開弁する。
【００２４】これによりセカンドランド隙間12内のガス
が逆止弁300 、連通孔31、30、32をこの順に流れてトッ
プランド隙間11に流出するので、P2＞P1となることはな
く、P1＞P2なる状態が保持される。
が逆止弁300 、連通孔31、30、32をこの順に流れてトッ
プランド隙間11に流出するので、P2＞P1となることはな
く、P1＞P2なる状態が保持される。
【００２５】従って、図３に示されるように、トップリ
ング４には常時下向きの力が作用することとなり、図４
に示されるように、トップリング４は常時リング溝13の
下面13a に所定の力で着座せしめられる。
ング４には常時下向きの力が作用することとなり、図４
に示されるように、トップリング４は常時リング溝13の
下面13a に所定の力で着座せしめられる。
【００２６】よって、運転中にトップリングがリング溝
13の下面13a から浮き上がることはなく、トップリング
４の背部からトップリング４の上面とリング溝13の下面
との隙間を通ってガス及び潤滑油が吹き抜けるのを防止
しうる。
13の下面13a から浮き上がることはなく、トップリング
４の背部からトップリング４の上面とリング溝13の下面
との隙間を通ってガス及び潤滑油が吹き抜けるのを防止
しうる。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、セカンドランド隙間の
圧力P2がトップランド隙間の圧力P1よりも高くなると、
逆止弁が開弁してトップランド隙間とセカンドランド隙
間が連通孔を介して連通してこれら両隙間の圧力がバラ
ンスする。
圧力P2がトップランド隙間の圧力P1よりも高くなると、
逆止弁が開弁してトップランド隙間とセカンドランド隙
間が連通孔を介して連通してこれら両隙間の圧力がバラ
ンスする。
【００２８】このため、トップリングには常時下向きの
力が作用し、トップリングはリング溝の下面に着座し浮
き上がることはない。
力が作用し、トップリングはリング溝の下面に着座し浮
き上がることはない。
【００２９】これにより潤滑油がガスとともにトップリ
ングの上面とリング溝の下面との隙間を通ってトップラ
ンド隙間に上昇するのを防止することができるので、潤
滑油の消費量を低減することができる。
ングの上面とリング溝の下面との隙間を通ってトップラ
ンド隙間に上昇するのを防止することができるので、潤
滑油の消費量を低減することができる。
【図１】本発明の実施例に係わる内燃機関用ピストンを
示すその近辺の断面図である。
示すその近辺の断面図である。
【図２】上記実施例におけるガス圧力とクランク角度と
の関係を示す線図である。
の関係を示す線図である。
【図３】上記実施例におけるリング挙動に及ぼす力とク
ランク角度との関係を示す線図である。
ランク角度との関係を示す線図である。
【図４】上記実施例におけるリングの着座期間とクラン
ク角度との関係を示す線図である。
ク角度との関係を示す線図である。
【図５】従来の内燃機関用のピストンを示すその近辺の
断面図である。
断面図である。
【図６】従来のガス圧力とクランク角度との関係を示す
線図である。
線図である。
【図７】従来のリング挙動に及ぼす力とクランク角度と
の関係を示す線図である。
の関係を示す線図である。
【図８】従来のリングの着座期間とクランク角度との関
係を示す線図である。
係を示す線図である。
【図９】トップリングの着座状態を示す部分的拡大断面
図である。
図である。
【図10】トップリングの浮き上がり状態を示す部分的拡
大断面図である。
大断面図である。
１ シリンダライナ ２ 燃焼室 ３ ピストン ４ トップリング ５、６、７ ピストンリング ８ トップランド ９ セカンドランド 11 トップランド隙間 12 セカンドランド隙間 13 リング溝 30、31、32 連通孔 300 逆止弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16J 9/00 F02F 3/00
Claims (1)
- 【請求項１】 シリンダライナ内に往復動自在に嵌装さ
れ、リング溝内に嵌挿された複数本のピストンリングを
具備する往復動機関用ピストンにおいて、上記ピストン
のトップランドと上記シリンダライナの内面との間に形
成されるトップランド隙間と上記ピストンのセカンドラ
ンドと上記シリンダライナの内面との間に形成されるセ
カンドランド隙間とを連通する連通孔と、上記セカンド
ランド隙間の圧力P2がトップランド隙間の圧力P1よりも
高いときにのみ開弁して上記トップランド隙間とセカン
ドランド隙間とを上記連通孔を介して連通せしめる逆止
弁を設けたことを特徴とする往復動機関用ピストン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27970094A JP3349281B2 (ja) | 1994-10-20 | 1994-10-20 | 往復動機関用ピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27970094A JP3349281B2 (ja) | 1994-10-20 | 1994-10-20 | 往復動機関用ピストン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08121595A JPH08121595A (ja) | 1996-05-14 |
| JP3349281B2 true JP3349281B2 (ja) | 2002-11-20 |
Family
ID=17614664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27970094A Expired - Fee Related JP3349281B2 (ja) | 1994-10-20 | 1994-10-20 | 往復動機関用ピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3349281B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100559537B1 (ko) * | 1999-12-31 | 2006-03-10 | 현대자동차주식회사 | 피스톤 기구 |
| JP5151618B2 (ja) * | 2008-03-31 | 2013-02-27 | マツダ株式会社 | ピストン構造 |
| US12117084B2 (en) * | 2021-07-30 | 2024-10-15 | Tpr Co., Ltd. | Combination of piston rings, and combination structure of piston and piston rings |
| CN116641806B (zh) * | 2023-05-30 | 2026-04-07 | 湖南江滨机器（集团）有限责任公司 | 一种稳压活塞及发动机 |
| US12104551B1 (en) * | 2024-01-30 | 2024-10-01 | Caterpillar Inc. | Piston having baffle ring for limiting abnormal combustion and piston and cylinder liner assembly |
-
1994
- 1994-10-20 JP JP27970094A patent/JP3349281B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08121595A (ja) | 1996-05-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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