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JP6534066B2 - piston ring - Google Patents
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JP6534066B2 - piston ring - Google Patents

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JP6534066B2 JP2015220432A JP2015220432A JP6534066B2 JP 6534066 B2 JP6534066 B2 JP 6534066B2 JP 2015220432 A JP2015220432 A JP 2015220432A JP 2015220432 A JP2015220432 A JP 2015220432A JP 6534066 B2 JP6534066 B2 JP 6534066B2
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Description

本発明は、往復動形オイルフリーコンプレッサ等のピストン摺動部の気密を維持するのに用いられるピストンリングの改良に関するものである。   The present invention relates to the improvement of piston rings used to maintain the tightness of piston sliding parts such as reciprocating oil free compressors.

図14(A)、(B)は、従来の一般的なピストンリング200a、200bの側面
図である。このピストンリング200a、200bは、平板リング状をなし、ピストンに装着するために、平面に直角の合口201または平面に対して斜角の合口202を有する。しかし、これらのピストンリング200a、200bは、摩耗が進行すると、ピストンリングの外縁部が削られてピストンリング200a、200bの外径が小さくなるため、合口201,202の周方向の間隔が拡大して、ピストンリングが開き、合口の隙間が拡大して気密が低下する。このため、図14〜図17に示されるように、摩耗が進行しても気密が低下することがないように工夫した種々のピストンリングが提案され、一部は実用化されている。
FIGS. 14A and 14B are side views of conventional general piston rings 200a and 200b. The piston rings 200a and 200b have a flat ring shape, and have a joint 201 perpendicular to the plane or a joint 202 at an oblique angle to the plane for mounting on the piston. However, as the wear of these piston rings 200a and 200b progresses, the outer edges of the piston rings are scraped and the outer diameters of the piston rings 200a and 200b decrease, so the circumferential distance between the joint 201 and 202 increases. As a result, the piston ring opens, the gap in the joint increases, and the air tightness decreases. For this reason, as shown in FIGS. 14-17, various piston rings devised so that airtightness may not fall even if wear progresses are proposed, and one part is put to practical use.

図15(A)に記載の従来のピストンリング100aは、厚さ方向に相対する単純ステップ状の合口111を有し、図15(B)に示すピストンリング100bは、厚さ方向にロックされるステップ状の合口112を有する。これらのピストンリング100a、100bは、ステップによって合口の周方向に重なる部分の接触面の面積を大きくして摩耗による漏れを少なくしているが、ピストンリング100a、100bの摩耗によって外径が小さくなり、リングが拡がって合口の隙間が更に拡大してしまうと、ガスの漏れを防止することができなくなる欠点があった。なお、図15(A)のステップ状の合口を有するピストンリング100aは、例えば、特許文献1の図7に記載されている。   The conventional piston ring 100a shown in FIG. 15A has a simple step-like abutment 111 opposed in the thickness direction, and the piston ring 100b shown in FIG. 15B is locked in the thickness direction. It has a step-like abutment 112. In these piston rings 100a and 100b, the area of the contact surface of the overlapping portion in the circumferential direction of the joint is increased by steps to reduce the leakage due to wear, but the outer diameter is reduced due to the wear of the piston rings 100a and 100b. When the ring is expanded and the gap in the joint is further expanded, there is a disadvantage that the gas can not be prevented from leaking. The piston ring 100a having the step-like abutment shown in FIG. 15A is described, for example, in FIG. 7 of Patent Document 1.

図16(A)に記載の従来のピストンリング100cは、上下2つのリング片100
c1,100c2からなる多層の形態であり、各リング片100c1,100c2にはその周方向のそれぞれ異なる位置に直角合口113A,113Bが形成されている。一方のリング片100c2には直角の合口113Bを有する部分の外周にへこみ113ARが設けられ、他方のリング片100C1にはリング片100C2のへこみ113ARに嵌合する突部100BPが設けられている。
The conventional piston ring 100 c shown in FIG.
The ring segments 100c1 and 100c2 are in the form of multiple layers of c1 and 100c2, and right angle entrances 113A and 113B are formed at different positions in the circumferential direction. One ring piece 100c2 is provided with a recess 113AR on the outer periphery of a portion having a right angled joint 113B, and the other ring piece 100C1 is provided with a protrusion 100BP fitted to the recess 113AR of the ring piece 100C2.

また、図17(A)に記載の従来のピストンリング100dは、多層型ではなく一体型であるが、厚み方向と径方向とに相対するステップ状の合口114を有する。この合口114においては、厚さ方向の上半部114RAと下半部114RBとが周方向に延出し、厚さ方向に相互に重なり合っている。但し、図16(B)に示すように、下半部114RBはリングの外周側部分のみに形成されている。   The conventional piston ring 100d shown in FIG. 17A is not a multilayer type but an integral type, but has stepped abutments 114 opposed in the thickness direction and the radial direction. In the joint 114, the upper half 114RA and the lower half 114RB in the thickness direction extend in the circumferential direction, and overlap each other in the thickness direction. However, as shown in FIG. 16B, the lower half portion 114RB is formed only on the outer peripheral side portion of the ring.

これらの図16及び図17に記載のピストンリング100c、100dは、いずれも図15に記載のステップ状の合口を有するピストンリングに比べて、ピストンリングの摩耗時の漏れは少ない。図16及び図17において、(B)は摩耗前の状態、(C)は摩耗後の状態を示す。ピストンリング100cの摩耗によってリングの外周が痩せてくると、図16に記載のピストンリング100cではリング片100Bの突部100BPがピストンPとシリンダCとの隙間に達すると漏れが発生する。また図17のピストンリング100dの下半部114RBが磨耗して外径が小さくなり、外径と内径との間の部分が薄肉化してピストンPの外周面とシリンダCの内周面との間の隙間に薄肉化した下半部114RBが食い込んで気密性を失うと共に機械の焼損に繋がるという欠点があった。   The piston rings 100c and 100d described in FIGS. 16 and 17 both have less leakage at the time of wear of the piston ring as compared with the piston ring having the step-like joint described in FIG. In FIG. 16 and FIG. 17, (B) shows the state before abrasion, and (C) shows the state after abrasion. When the outer periphery of the ring is worn down due to the wear of the piston ring 100c, a leak occurs when the protrusion 100BP of the ring piece 100B reaches the gap between the piston P and the cylinder C in the piston ring 100c shown in FIG. Further, the lower half 114RB of the piston ring 100d in FIG. 17 is abraded to reduce the outer diameter, and the portion between the outer diameter and the inner diameter is thinned so that the outer peripheral surface of the piston P and the inner peripheral surface of the cylinder C are reduced. The thin lower half 114RB bites into the gap between the two and loses air tightness and leads to the burnout of the machine.

図18に記載のピストンリング200cは、合口216が一方の端部216Tが上半部となり、他方の端部216Dが下半部となって、相互に重なり合うが、更に、端部216Tの周方向の半分の部分が、端部216Dの周方向の半分の部分と、半径方向に隣り合うように形成されている。この形態のピストンリング200cは、特許文献2の図3に記載されている。このピストンリングは図16乃至図17のピストンリングよりも摩耗時の気密性の低下が大きく、性能の低下を防止することができない欠点を有する。   The piston ring 200c shown in FIG. 18 has an abutment 216 with the one end 216T at the upper half and the other end 216D at the lower half so as to overlap with each other. A half portion of the ring portion is formed radially adjacent to a circumferential half portion of the end portion 216D. A piston ring 200c of this form is described in FIG. 3 of Patent Document 2. This piston ring has a drawback that the air tightness at the time of wear is largely deteriorated compared to the piston rings of FIGS. 16 to 17, and the performance can not be prevented from being deteriorated.

上記図16及び図17のいずれのピストンリング100c、100dも、磨耗によって痩せると、最早使用に耐えない状態となり、寿命が短い欠点があった。   When any of the piston rings 100c and 100d in FIG. 16 and FIG. 17 is worn away, it is no longer resistant to use and has a short life.

図19(A)は特許文献3に記載のピストンリング200dを示す。このピストンリング200dは、その下方側の面の半径方向内側の部分に、溝201が設けられており、図19(B)に示すように、リング摩耗時に、溝201を介して、ピストンPとシリンダCとの間の隙間におけるピストンリング200dの上方の部分と下方の部分とが連通するようになっている。これにより、摩耗によって上方部分と下方の部分が連通することで圧縮気体を漏洩させる。そして気体を漏洩させて性能を低下させることで摩耗が一定量に達したことが判明する。このことによりピストンリング200dがピストンとシリンダとの隙間に食い込むのを防止することができ、摩耗による事故を防止している。しかし、この従来技術は、摩耗事故を防止することができるが、ピストンリングの長寿命化を達成するものではない。   FIG. 19A shows a piston ring 200d described in Patent Document 3. As shown in FIG. In this piston ring 200d, a groove 201 is provided at a radially inner portion of the lower side surface, and as shown in FIG. 19 (B), when the ring is worn, the piston P and the piston P are inserted via the groove 201. The upper portion and the lower portion of the piston ring 200d in the gap with the cylinder C are in communication with each other. As a result, the compressed gas leaks due to the communication between the upper part and the lower part due to wear. Then, it is found that the wear has reached a certain amount by leaking the gas and reducing the performance. This prevents the piston ring 200d from biting into the gap between the piston and the cylinder, thereby preventing an accident due to wear. However, although this prior art can prevent wear accident, it does not achieve prolongation of the life of the piston ring.

特開2008−88842号公報JP 2008-88842 A 特開2013−44272号公報JP, 2013-44272, A 特開平9−32922号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-32922

本発明の目的は、使用に耐える気密性を確保しつつ、この気密性を長期にわたり維持することができ、また、摩耗事故を防止することができる長寿命の自己潤滑性ピストンリングを提供することにある。   The object of the present invention is to provide a long-lasting, self-lubricating piston ring which can maintain the airtightness for a long time while ensuring the airtightness to be used, and can prevent the wear accident. It is in.

本発明に係る第1の自己潤滑性ピストンリングは、
シリンダと、シリンダ内を往復移動するピストンとの間に介在するように、前記ピストンの外周面に設けられた溝内に配置され、前記ピストンの前記溝の底面及び側面との間に隙間があって、この隙間に作用する圧力媒体により、前記シリンダ内面に向けて応力を印加されることにより、前記シリンダ内の2個の空間を、気密的に仕切る自己潤滑性ピストンリングにおいて、
リング板状をなし、周方向の一部で半径方向に相互に気密性を有して対向して形成された第1の合口を有し、この第1の合口では、対向する部分が周方向に相対的に移動できるが、この周方向に広がる距離が所定値以下に制限される第1のリング部材と、
リング板状をなし、周方向の一部で半径方向に相互に気密性を有して対向して形成された第2の合口を有し、この第2の合口では、対向する部分が周方向に相対的に移動できる第2のリング部材と、
を有し、
前記第1の合口と前記第2の合口がリング周方向の異なる位置になるように重ねられることを特徴とする。
The first self-lubricating piston ring according to the present invention is
It is disposed in a groove provided on the outer peripheral surface of the piston so as to be interposed between the cylinder and a piston reciprocating in the cylinder, and there is a gap between the bottom and the side surface of the groove of the piston The self-lubricating piston ring airtightly divides two spaces in the cylinder by applying a stress toward the inner surface of the cylinder by a pressure medium acting on the gap.
It has a ring plate shape, and has a first joint which is formed so as to be mutually airtight and airtight in a radial direction in a part of the circumferential direction, and in this first joint, the opposing part is in the circumferential direction A first ring member that can move relative to the first ring member and the circumferentially expanding distance is limited to a predetermined value or less;
It has a ring plate shape, and has a second joint that is formed so as to be mutually airtight and airtight in the radial direction in a part of the circumferential direction, and in this second joint, the opposing part is in the circumferential direction A second ring member movable relative to the
Have
The first joint and the second joint may be overlapped so as to be at different positions in the ring circumferential direction.

この自己潤滑性ピストンリングにおいて、例えば、
更に、リング板状をなし、周方向の一部で分断されて、周方向に対向する面を有する第3の合口が形成された第3のリング部材を有し、
前記第3のリング部材は、第2のリング部材に、前記第3の合口が、前記第2の合口とリング周方向の異なる位置になるように重ねられることを特徴とする。
In this self-lubricating piston ring, for example,
Furthermore, it has a third ring member which has a ring plate shape and is divided in a part in the circumferential direction and in which a third joint having surfaces facing in the circumferential direction is formed,
The third ring member may be superimposed on the second ring member such that the third joint is at a position different from the second joint in the circumferential direction of the ring.

更に、この自己潤滑性ピストンリングにおいて、例えば、
1枚の前記第1のリング部材と、2枚の前記第2のリング部材とを有し、前記第1のリング部材の第1の合口と、前記2枚のリング部材の2個の第2の合口とが、リング周方向の異なる位置になるように、第1及び第2のリング部材が重ねられることを特徴とする。
Furthermore, in this self-lubricating piston ring, for example
It has one of the first ring members and two of the second ring members, a first joint of the first ring members, and two second of the two ring members. The first and second ring members are overlapped such that the joint between the two is at different positions in the ring circumferential direction.

本発明に係る第2の自己潤滑性ピストンリングは、
シリンダと、シリンダ内を往復移動するピストンとの間に介在するように、前記ピストンの外周面に設けられた溝内に配置され、前記ピストンの前記溝の底面及び側面との間に隙間があって、この隙間に作用する圧力媒体により、前記シリンダ内面に向けて応力を印加されることにより、前記シリンダ内の2個の空間を、気密的に仕切る自己潤滑性ピストンリングにおいて、
リング板状をなし、周方向の一部で半径方向に相互に気密性を有して対向して形成された第1の合口を有し、この第1の合口では、対向する部分が周方向に相対的に移動できるが、この周方向に広がる距離が所定値以下に制限される3枚の第1のリング部材を有し、
3個の前記第1の合口がリング周方向の異なる位置になるように、3枚の第1のリング部材が重ねられることを特徴とする。
The second self-lubricating piston ring according to the present invention is
It is disposed in a groove provided on the outer peripheral surface of the piston so as to be interposed between the cylinder and a piston reciprocating in the cylinder, and there is a gap between the bottom and the side surface of the groove of the piston The self-lubricating piston ring airtightly divides two spaces in the cylinder by applying a stress toward the inner surface of the cylinder by a pressure medium acting on the gap.
It has a ring plate shape, and has a first joint which is formed so as to be mutually airtight and airtight in a radial direction in a part of the circumferential direction, and in this first joint, the opposing part is in the circumferential direction , And has three first ring members whose distance extending in the circumferential direction is limited to a predetermined value or less,
Three first ring members are overlapped so that the three first abutments are at different positions in the ring circumferential direction.

本発明に係る第3の自己潤滑性ピストンリングは、
シリンダと、シリンダ内を往復移動するピストンとの間に介在するように、前記ピストンの外周面に設けられた溝内に配置され、前記ピストンの前記溝の底面及び側面との間に隙間があって、この隙間に作用する圧力媒体により、前記シリンダ内面に向けて応力を印加されることにより、前記シリンダ内の2個の空間を、気密的に仕切る自己潤滑性ピストンリングにおいて、
リング板状をなし、周方向の一部で半径方向に相互に気密性を有して対向して形成された第2の合口を有し、この第2の合口では、対向する部分が周方向に相対的に移動できる第2のリング部材と、
リング板状をなし、周方向の一部で分断されて、周方向に対向する面を有する第3の合口が形成された第3のリング部材と、
を有し、
前記第2の合口と前記第3の合口がリング周方向の異なる位置になるように重ねられることを特徴とする。
The third self-lubricating piston ring according to the present invention is
It is disposed in a groove provided on the outer peripheral surface of the piston so as to be interposed between the cylinder and a piston reciprocating in the cylinder, and there is a gap between the bottom and the side surface of the groove of the piston The self-lubricating piston ring airtightly divides two spaces in the cylinder by applying a stress toward the inner surface of the cylinder by a pressure medium acting on the gap.
It has a ring plate shape, and has a second joint that is formed so as to be mutually airtight and airtight in the radial direction in a part of the circumferential direction, and in this second joint, the opposing part is in the circumferential direction A second ring member movable relative to the
A third ring member which has a ring plate shape and is divided in a part in the circumferential direction and in which a third joint having surfaces facing in the circumferential direction is formed;
Have
The second joint and the third joint may be overlapped so as to be at different positions in the ring circumferential direction.

本発明に係る第4の自己潤滑性ピストンリングは、
シリンダと、シリンダ内を往復移動するピストンとの間に介在するように、前記ピストンの外周面に設けられた溝内に配置され、前記ピストンの前記溝の底面及び側面との間に隙間があって、この隙間に作用する圧力媒体により、前記シリンダ内面に向けて応力を印加されることにより、前記シリンダ内の2個の空間を、気密的に仕切る自己潤滑性ピストンリングにおいて、
リング板状をなし、合口を持たずに、周方向に連続した第4のリング部材と、
リング板状をなし、周方向の一部で半径方向に相互に気密性を有して対向して形成された第2の合口を有し、この第2の合口では、対向する部分が周方向に相対的に移動できる第2のリング部材と、
を有することを特徴とする。
The fourth self-lubricating piston ring according to the present invention is
It is disposed in a groove provided on the outer peripheral surface of the piston so as to be interposed between the cylinder and a piston reciprocating in the cylinder, and there is a gap between the bottom and the side surface of the groove of the piston The self-lubricating piston ring airtightly divides two spaces in the cylinder by applying a stress toward the inner surface of the cylinder by a pressure medium acting on the gap.
A fourth ring member continuous in the circumferential direction, having a ring plate shape and having no abutment;
It has a ring plate shape, and has a second joint that is formed so as to be mutually airtight and airtight in the radial direction in a part of the circumferential direction, and in this second joint, the opposing part is in the circumferential direction A second ring member movable relative to the
It is characterized by having.

この自己潤滑性ピストンリングにおいて、例えば、
更に、リング板状をなし、周方向の一部で分断されて、周方向に対向する面を有する第3の合口が形成された第3のリング部材を有し、
前記第2の合口と前記第3の合口がリング周方向の異なる位置になるように重ねられることを特徴とする。
In this self-lubricating piston ring, for example,
Furthermore, it has a third ring member which has a ring plate shape and is divided in a part in the circumferential direction and in which a third joint having surfaces facing in the circumferential direction is formed,
The second joint and the third joint may be overlapped so as to be at different positions in the ring circumferential direction.

本発明に係る第5の自己潤滑性ピストンリングは、
シリンダと、シリンダ内を往復移動するピストンとの間に介在するように、前記ピストンの外周面に設けられた溝内に配置され、前記ピストンの前記溝の底面及び側面との間に隙間があって、この隙間に作用する圧力媒体により、前記シリンダ内面に向けて応力を印加されることにより、前記シリンダ内の2個の空間を、気密的に仕切る自己潤滑性ピストンリングにおいて、
リング板状をなし、周方向の一部で半径方向に相互に気密性を有して対向して形成された第1の合口を有し、この第1の合口では、対向する部分が周方向に相対的に移動できるが、この周方向に広がる距離が所定値以下に制限される4枚以上の第1のリング部材を有し、
4個以上の前記第1の合口がリング周方向の異なる位置になるように、4枚以上の第1のリング部材が重ねられることを特徴とする。
The fifth self-lubricating piston ring according to the present invention is
It is disposed in a groove provided on the outer peripheral surface of the piston so as to be interposed between the cylinder and a piston reciprocating in the cylinder, and there is a gap between the bottom and the side surface of the groove of the piston The self-lubricating piston ring airtightly divides two spaces in the cylinder by applying a stress toward the inner surface of the cylinder by a pressure medium acting on the gap.
It has a ring plate shape, and has a first joint which is formed so as to be mutually airtight and airtight in a radial direction in a part of the circumferential direction, and in this first joint, the opposing part is in the circumferential direction And four or more first ring members whose distance in the circumferential direction is limited to a predetermined value or less.
It is characterized in that four or more first ring members are stacked so that four or more of the first abutments are at different positions in the ring circumferential direction.

本願第1発明(請求項1)によれば、第1のリング部材は、シリンダに対する摺動により、周面が摩滅していくと、第1の合口にて対向する部分が周方向に相対的にずれる結果、第1のリング部材は周方向に開いていき、その周面が常にシリンダ内面に摺動しようとする。これにより、シリンダ内の空間は、第1のリング部材の周面が摩滅していっても、この第1のリング部材により2個の空間に気密的に仕切られる。第2のリング部材も同様である。一方、第1のリング部材は、第1の合口におけるリングの開き具合が、所定値以下に制限されるので、ある程度摩耗して、周面が所定の直径になった後は、周面がシリンダに摺動しなくなると共に、摩滅も停止する。しかし、第2のリング部材は、リングの周方向の開き具合が制限されていないので、周面の摩滅が進行した場合、第2の合口において、その対向部が周方向に移動して、リングが拡がり続ける。その結果、第2のリング部材は、その周面が常にシリンダ内面に摺動していると共に、周面の摩滅も停止せず、第2リング部材の半径方向の長さは減少し続ける。しかし、第2のリング部材は、第1のリング部材に重ねられており、前述の如く、第1のリング部材は、ある程度摩耗すると、それ以上は摩耗しなくなるので、第2のリング部材は、摩耗により小さくなっても、第1のリング部材に阻止されて、ピストンとシリンダとの隙間に侵入してしまうことはない。一方、第1のリング部材は、ある程度、摩耗が進行すると、シリンダ内面に摺動しなくなるので、両者間の気密性が低下するが、第2のリング部材がシリンダ内面との気密性を保持しているので、自己潤滑性ピストンリングとして、気密性は保持されている。よって、本発明によれば、自己潤滑性ピストンリングによる気密性と、その長寿命化を図ることができる。   According to the first invention of the present application (claim 1), when the circumferential surface of the first ring member wears away due to sliding with respect to the cylinder, the portions facing each other at the first joint are circumferentially relative to each other. As a result, the first ring member opens in the circumferential direction, and the circumferential surface always tries to slide on the inner surface of the cylinder. Thereby, the space in the cylinder is airtightly partitioned into two spaces by the first ring member even if the circumferential surface of the first ring member is worn out. The same is true for the second ring member. On the other hand, in the first ring member, since the degree of opening of the ring at the first joint is limited to a predetermined value or less, the peripheral surface becomes a cylinder after the peripheral surface becomes a predetermined diameter after being worn to a certain extent. It will not slide out and wear will stop. However, in the second ring member, the degree of opening of the ring in the circumferential direction is not limited, so when wear on the circumferential surface progresses, the opposing portion moves in the circumferential direction at the second joint and the ring Continues to expand. As a result, the circumferential surface of the second ring member always slides on the inner surface of the cylinder, and wear of the circumferential surface does not stop, and the radial length of the second ring member continues to decrease. However, since the second ring member is superimposed on the first ring member, and as described above, the first ring member is not worn any more when it is worn to a certain extent, so the second ring member is Even if it becomes smaller due to wear, it is not blocked by the first ring member and does not enter the gap between the piston and the cylinder. On the other hand, since the first ring member does not slide on the inner surface of the cylinder when the wear progresses to a certain extent, the air tightness between the two is reduced, but the second ring member maintains the air tightness with the cylinder inner surface. Therefore, as a self-lubricating piston ring, the air tightness is maintained. Therefore, according to the present invention, it is possible to achieve air tightness by the self-lubricating piston ring and prolongation of its life.

本願第2発明(請求項4)によれば、3枚の第1リング部材を使用しているので、ストッパ機能が働いたときはシール性は低下するがリングは一定以上摩耗しないためリングは超長寿命となる。機能が働いたときは印加応力はなくなりシール性は低下するが極めて少ない隙間でシールするラビリンスシールとして働き、シール性は無くならない。隙間を持ってシールするラビリンスシールはすでに知られている。   According to the second invention of the present application (claim 4), since the three first ring members are used, the sealing performance is reduced when the stopper function works, but the ring is not worn more than a certain degree, so the ring is over It has a long life. When the function works, the applied stress disappears and the sealing performance is reduced, but it works as a labyrinth seal that seals with an extremely small gap, and the sealing performance is not lost. Labyrinth seals that seal with gaps are already known.

また、本願第3発明(請求項5)によれば、第2のリング部材と、第3のリング部材とを使用し第2のリング部材の摩耗代を大きく(第16図参照)取ることによりリング寿命を大幅に延ばすことができる。 Further, according to the third invention of the present application (claim 5), by using the second ring member and the third ring member to increase the wear margin of the second ring member (see FIG. 16) The ring life can be significantly extended.

更に、本願第4発明(請求項6)によれば、第4のリング部材と、第2のリング部材とを使用するので、合口を有しないリング板状の第4のリング部材は、原則として径方向に移動しない限り摩耗しない。摩滅後の第1のリング部材と同様に、摩耗が進行しないため、第2のリング部材が摩滅して、小さくなっても、第2のリング部材がシリンダ内面とピストン外面との間に入り込むことを、第4のリング部材で阻止することができる。また、シール性は第2のリング部材により維持することができる。 Furthermore, according to the fourth invention of the present application (claim 6), since the fourth ring member and the second ring member are used, the ring plate-like fourth ring member having no joint is, in principle, It does not wear unless it moves in the radial direction. Similar to the first ring member after wear, the second ring member is inserted between the inner surface of the cylinder and the outer surface of the piston even if the second ring member wears and becomes smaller because the wear does not progress. Can be blocked by the fourth ring member. Also, the sealability can be maintained by the second ring member.

往復動形無給油空気圧縮機の垂直断面図を示す。FIG. 1 shows a vertical cross-sectional view of a reciprocating oilless air compressor. 本発明の第1実施形態に係るピストンリングを示す垂直断面図であり、同図(A)はピストン装着直後の状態、同図(B)はピストンリングが摩耗した状態をそれぞれ示す。It is a vertical sectional view showing a piston ring concerning a 1st embodiment of the present invention, and the figure (A) shows a state immediately after piston installation, and the figure (B) shows a state where a piston ring was worn, respectively. 同じく第1実施形態のピストンリングに用いられる3つの異なる形態のリング部材を同図(A)乃至(C)にそれぞれ平面で示し、またこれらリング部材の積層状態を同図(D)に側面で示す図である。Similarly, three different types of ring members used in the piston ring of the first embodiment are respectively shown in plan views in FIGS. (A) to (C), and the laminated state of these ring members is shown in side view in FIG. FIG. 同じく第1実施形態の合口のある好ましい実施形態(1)のピストンリングを装着したピストンとシリンダの垂直断面図であり、同図(A)はピストン装着直後の状態、同図(B)はピストンリングが摩耗した状態をそれぞれ示す。It is a vertical sectional view of a piston and a cylinder equipped with a piston ring of a preferred embodiment (1) having a joint of the first embodiment in the same manner. (A) shows the state immediately after the piston is installed, and (B) shows the piston The respective rings are shown as worn. 同じく第1実施形態のピストンリングの合口部分の要部を示した図であり、同図(A)は、図2(A)に相応する装着直後の状態、同図(B)は摩耗後の状態を示す。同図(C)は要部を拡大した図である。FIG. 6A is a view showing the main part of the joint portion of the piston ring of the first embodiment, and FIG. 6A shows a state immediately after mounting corresponding to FIG. 2A, and FIG. Indicates the status. The figure (C) is the figure which expanded the principal part. 第1リング部材の摩耗の進行によるギャップと隙間の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the gap and clearance gap by progress of wear of a 1st ring member. 本発明の第2実施形態に係るピストンリングを示す垂直断面図であり、同図(A)はピストン装着直後の状態、同図(B)はピストンリングが摩耗した状態をそれぞれ示す。It is a vertical sectional view showing a piston ring concerning a 2nd embodiment of the present invention, and the figure (A) shows a state immediately after piston installation, and the figure (B) shows a state where a piston ring was worn, respectively. 同じく第2実施形態のピストンリングに用いられる3つの異なる形態のリング部材を同図(A)乃至(C)にそれぞれ平面で示し、またこれらリング部材の積層状態を同図(D)に側面で示す図である。Similarly, three different types of ring members used in the piston ring of the second embodiment are respectively shown in plan views in FIGS. (A) to (C), and the layered state of these ring members is shown in side view in FIG. FIG. 同じく第2実施形態のピストンリングを装着したピストンとシリンダの垂直断面図であり、同図(A)はピストン装着直後の状態、同図(B)はピストンリングが摩耗した状態をそれぞれ示す。Similarly, it is a vertical sectional view of a piston and a cylinder on which the piston ring of the second embodiment is mounted, wherein (A) shows a state immediately after the piston is mounted, and (B) shows a worn state of the piston ring. 本発明の第1実施形態のリング部材を積層した状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which laminated | stacked the ring member of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態のピストンリングのリング部材を積層した状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which laminated | stacked the ring member of the piston ring of 2nd Embodiment of this invention. 第3実施形態のピストンリングを積層した状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which laminated | stacked the piston ring of 3rd Embodiment. 第4実施形態のピストンリングを積層した状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which laminated | stacked the piston ring of 4th Embodiment. 直角または斜角の合口を有する最も単純な従来技術によるピストンリングの側面図である。FIG. 1 is a side view of the simplest prior art piston ring with right or beveled abutments. 厚み方向に相対する合口を有する従来技術による2つの異なるピストンリングを示し、同図(A)(B)は、それぞれその平面図、同図(A’)(B’)は、それぞれ同図(A)(B)のピストンリングの側面図である。The figure shows two different piston rings according to the prior art having opposite joints in the thickness direction, the figures (A) and (B) respectively show a plan view thereof, and the figures (A ') and (B') respectively show A) It is a side view of the piston ring of (B). 厚み方向と径方向とに相対する合口を有する従来技術によるピストンリングを示し、同図(A)はその斜視図、同図(B)(C)は、このピストンリングの摩耗前と摩耗後の状態の断面図である。The piston ring by the prior art which has the abutment opposite to the thickness direction and radial direction is shown, The figure (A) is the perspective view, the figure (B) (C) is the wear before and after wear of this piston ring. It is sectional drawing of a state. 厚み方向と径方向とに相対する合口を有する従来技術によるピストンリングを示し、同図(A)はその斜視図、同図(B)(C)は、このピストンリングの摩耗前と摩耗後の状態の断面図である。The piston ring by the prior art which has the abutment opposite to the thickness direction and radial direction is shown, The figure (A) is the perspective view, the figure (B) (C) is the wear before and after wear of this piston ring. It is sectional drawing of a state. 厚み方向と径方向とに相対する合口を有する他の異なる従来技術によるピストンリングの斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of another different prior art piston ring with abutments facing in thickness and radial directions; 特許文献3のピストンリングの摩耗前と摩耗後の状態の断面図である。It is sectional drawing of the state before wear of the piston ring of patent document 3, and after wear.

以下、本発明の実施形態について説明する。図1は、本実施形態の自己潤滑性ピストンリングが使用される往復動形無給油空気圧縮機の縦断面図であり、図2乃至図5は、本発明の第1実施形態の自己潤滑性ピストンリングを示す図であり、図2はこの自己潤滑性ピストンリングを取り付けたピストン及びシリンダを示す縦断面図である。図1に示す圧縮機においては、クランク室(CC)の上に、シリンダ(C)が配置されており、クランク室(CC)の底部及びバルブカバー(VC)のバルブプレート(VP)により、シリンダ(C)及びクランク室(CC)等が密閉されている。クランク室(CC)内には、クランクがクランク軸(CS)を中心として回転可能に配置され、シリンダ(C)内には、ピストン(P)が上下動可能に配置されている。コンロッド(CR)は、そのコンロッド大端部(CRL)がクランク軸(CS)の周辺部に回転可能に連結されており、そのコンロッド小端部(CRS)がピストン(P)にピストン軸(PS)を介して回転可能に連結されている。これにより、クランク軸(CS)が回転すると、その回転の駆動力がコンロッド(CR)を介して、ピストン(P)に伝達され、ピストン(P)が上下動される。また、ピストン(P)が下降すると、圧縮室(PC)の容積は拡大し、気体が吸入弁(IL)を通って、圧縮室(PC)に吸入される。ピストン(P)の下死点時に圧縮室(PC)の容積は最大となる。ピストン(P)が上昇すると、圧縮室(PC)の容積は縮小し、圧縮室(PC)の圧力が吐出圧力に達すると、圧縮された気体は吐出弁(DV)を通って吐出され、ピストン(P)が上死点に達するまで、圧縮気体は吐出される。ピストン(P)の上端部近傍の外周面には、本実施形態の自己潤滑性ピストンリング(PR)が配置されており、その下方のピストン外周面には、円筒状のライダーリング(RR)が配置されている。これらの自己潤滑性ピストンリング(PR)により、ピストン(P)の外周面と、シリンダ(C)の内周面との間の気密性が確保されている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a reciprocating oilless air compressor using a self-lubricating piston ring of the present embodiment, and FIGS. 2 to 5 are self-lubricating properties of a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view showing a piston ring, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a piston and a cylinder to which the self-lubricating piston ring is attached. In the compressor shown in FIG. 1, the cylinder (C) is disposed above the crank chamber (CC), and the cylinder of the bottom of the crank chamber (CC) and the valve plate (VP) of the valve cover (VC) (C) and the crank chamber (CC) etc. are sealed. In the crank chamber (CC), a crank is disposed rotatably around a crankshaft (CS), and in a cylinder (C), a piston (P) is disposed to be able to move up and down. The connecting rod (CR) has its connecting rod large end (CRL) rotatably connected to the periphery of the crankshaft (CS), and its connecting rod small end (CRS) connects to the piston (P) with the piston shaft (PS) It is connected rotatably via). Thus, when the crankshaft (CS) rotates, the driving force of the rotation is transmitted to the piston (P) via the connecting rod (CR), and the piston (P) is moved up and down. Also, when the piston (P) descends, the volume of the compression chamber (PC) expands and gas is drawn into the compression chamber (PC) through the suction valve (IL). At the bottom dead center of the piston (P), the volume of the compression chamber (PC) is maximum. When the piston (P) rises, the volume of the compression chamber (PC) decreases, and when the pressure in the compression chamber (PC) reaches the discharge pressure, the compressed gas is discharged through the discharge valve (DV), The compressed gas is discharged until (P) reaches the top dead center. The self-lubricating piston ring (PR) of the present embodiment is disposed on the outer peripheral surface near the upper end portion of the piston (P), and the cylindrical rider ring (RR) is disposed on the lower piston outer peripheral surface. It is arranged. These self-lubricating piston rings (PR) ensure airtightness between the outer peripheral surface of the piston (P) and the inner peripheral surface of the cylinder (C).

本第1実施形態においては、自己潤滑性ピストンリング(PR)が、図2に示すように、第1リング部材20、第2リング部材30、第4リング部材40から構成されるピストンリング10として実現される。図3(A)〜(C)は、夫々、第1の実施形態のピストンリング10の3層のリング部材20、30、40を示す正面図である。各リング部材20、30、40は、相互に異なる形態の合口22,32,42を有する。そして、リング部材20,30,40は、図3(D)に示すように、この順に相互に重ねられるが、そのとき、各リング部材20,30,40の合口22,32,42の位置は、図3(A)〜(C)に示すように、合口22と合口32とが周方向の反対側に位置し、合口22と合口42とは周方向に関して同一位置に位置する。これにより、第1リング部材20の合口22の隙間は、第2リング部材30の合口32が存在しない部分で、ピストン移動方向に関して遮断され、また第2リング部材30の合口32の隙間は、第3リング部材40の合口42の存在しない部分で、ピストン移動方向に関して遮断されるため、ピストンリング10は、ピストン移動方向に関して、隙間が無い構造となり、シリンダ(C)内の圧縮室(PC)内の圧力は有効にシールされる。   In the first embodiment, as shown in FIG. 2, the self-lubricating piston ring (PR) is a piston ring 10 including a first ring member 20, a second ring member 30, and a fourth ring member 40. To be realized. FIGS. 3A to 3C are front views showing three-layer ring members 20, 30, 40 of the piston ring 10 of the first embodiment, respectively. Each ring member 20, 30, 40 has a different shape of joint 22, 32, 42. The ring members 20, 30, 40 are mutually stacked in this order as shown in FIG. 3D, but at that time, the positions of the abutments 22, 32, 42 of the ring members 20, 30, 40 are As shown in FIGS. 3A to 3C, the abutment 22 and the abutment 32 are located on the opposite side in the circumferential direction, and the abutment 22 and the abutment 42 are located at the same position in the circumferential direction. As a result, the gap in the joint 22 of the first ring member 20 is blocked in the piston movement direction in the portion where the joint 32 of the second ring member 30 does not exist, and the gap in the joint 32 of the second ring member 30 is The piston ring 10 is structured such that there is no gap in the piston movement direction, because the piston ring 10 is blocked in the piston movement direction at the portion where the joint 42 of the three ring member 40 does not exist, inside the compression chamber (PC) in the cylinder (C). The pressure is effectively sealed.

第1の実施形態の第1のリング部材20の合口22は、第1リング部材20の径方向に相対して係合する周片22A,22Bを有し、これらの相対する周片22A,22Bの対向面には、相互に噛み合う凹凸状(略台形の)の歯形部24A,24Bが形成されている。歯形部24A及び歯形部24Bにおける周片22A及び周片22Bの基端側の側片25A及び側片25Bは傾斜して形成されており、先端側の側片24AS及び24BS(図5(C)参照)は垂直に形成されている。そして、この側片24AS及び24BS間の距離が、ギャップ24gで(図5(A)参照)、第1リング部材20が周方向に開くことができる距離になる。この場合に、側片25A,25Bが接触した状態が、第1リング部材20の周長が最も短くなり、このとき、垂直の側片24AS,24BS間の距離が、最大のギャップ24gとなり、第1リング部材20が周方向に広がることができる最大距離、即ち、周片22A及び周片22Bが周方向に相対的に移動できる最大距離となる。よって、垂直側片24AS、24BSが第1リング部材20の広がりを最大距離以下とするストッパ手段26として機能する。側片25A,25Bが接触している状態から、最大ギャップ24gだけ、周片22A,22Bがリングの広がる方向に相対的に移動すると、垂直の側片24AS,24BSが相互に当接し(図5(B)参照)、それ以上、リング部材は開かない。   The joint 22 of the first ring member 20 of the first embodiment has peripheral pieces 22A and 22B engaged with each other in the radial direction of the first ring member 20, and these opposed peripheral pieces 22A and 22B On the opposing surface of the second embodiment, concavo-convex (substantially trapezoidal) tooth portions 24A and 24B are formed to engage with each other. Side pieces 25A and 25B on the base end side of the peripheral piece 22A and the peripheral piece 22B in the tooth shape portion 24A and the tooth shape portion 24B are formed to be inclined, and the side pieces 24AS and 24BS on the distal end side (FIG. 5C) Reference) is formed vertically. The distance between the side pieces 24AS and 24BS is a distance at which the first ring member 20 can open in the circumferential direction by the gap 24g (see FIG. 5A). In this case, the circumferential length of the first ring member 20 is shortest when the side pieces 25A and 25B are in contact with each other. At this time, the distance between the vertical side pieces 24AS and 24BS is the largest gap 24g. This is the maximum distance in which the one ring member 20 can expand in the circumferential direction, that is, the maximum distance in which the circumferential pieces 22A and 22B can be relatively moved in the circumferential direction. Therefore, the vertical side pieces 24AS, 24BS function as the stopper means 26 which makes the spread of the first ring member 20 equal to or less than the maximum distance. When the peripheral pieces 22A and 22B move relatively in the ring expanding direction by the maximum gap 24g from the state in which the side pieces 25A and 25B are in contact, the vertical side pieces 24AS and 24BS abut each other (FIG. 5) (See B)), no more ring members open.

垂直側片24AS,24BSは、これらの隣接する歯24A,24Bの周方向に相対する壁にギャップ24gを介して径方向に伸びる面を有するように形成されている。従って、この第1のリング部材20は、シリンダCとの摺動による摩耗が生じると、ギャップ24gが無くなるように歯肩部24ASと24BSとが衝合するまで径方向に拡張するが、それ以上は径方向に拡張することが無いため、以後摩耗を生ずることが無い。磨耗の進行状況を(図6)に基づき説明をする。リング装着時はギャップが最大で、かつ隙間は最小になるようにリング寸法を決定する(図6(A))。次に運転がなされてリング外周が摩耗して行くと、リング部材20は摩耗した量に応じて圧縮室(PC)内圧力によって外側に押し出される。そしてこの押し出された量に応じてギャップ24gは小さくなり、隙間24hは増大する。(図6(A))。更に磨耗が進行するとついにギャップ24gは0になり、垂直の側片24ASと24BSが当接すると隙間24hは最大になる。そしてリング部材20はこれ以上は摩耗しない。
The vertical side pieces 24AS, 24BS are formed on circumferentially opposed walls of these adjacent teeth 24A, 24B so as to have a radially extending surface via a gap 24g. Accordingly, when wear due to sliding with the cylinder C occurs, the first ring member 20 radially expands until the tooth shoulders 24AS and 24BS butt each other so that the gap 24g disappears. Since there is no radial expansion, there is no further wear. The progress of wear will be described based on FIG. When mounting the ring, the ring dimensions are determined so that the gap is maximum and the gap is minimum (FIG. 6 (A)). Next, when the operation is performed and the ring outer periphery wears, the ring member 20 is pushed outward by the pressure in the compression chamber (PC) according to the amount of wear. Then, the gap 24g becomes smaller and the gap 24h increases according to the pushed-out amount. (FIG. 6 (A)). As further wear progresses, the gap 24g finally becomes 0, and when the vertical side pieces 24AS and 24BS abut, the gap 24h becomes maximum. The ring member 20 does not wear any more.

第2のリング部材30は、図3(B)に示すように、その合口32が第1のリング部材20の合口22とは周方向に異なる位置、好ましくは第1のリング部材20の合口22とは180°にずらせた位置となるように、第1のリング部材20に対して積層される。なお、第1リング部材20の替わりに合口の無い第4リング部材70(図8参照)を使用した場合は第4リング部材70と第2リング部材30との周方向の位置は問題とはならない。   The second ring member 30 is, as shown in FIG. 3B, a position where the joint 32 is different from the joint 22 of the first ring member 20 in the circumferential direction, preferably the joint 22 of the first ring member 20. Are stacked with respect to the first ring member 20 so as to be shifted by 180 °. When the fourth ring member 70 (see FIG. 8) having no joint is used instead of the first ring member 20, the circumferential position of the fourth ring member 70 and the second ring member 30 does not cause a problem. .

第2のリング部材30の合口32は、図2(B)及び図3(B)に示すように、径方向に相対する歯なしの周片32A,32Bから成っている。従って、この第2のリング部材30は、合口32を有しない部分が第1のリング部材20の合口22に積層することになり、第1のリング部材20の合口22からの漏れを補足的に防止する機能を有する。また、この第2のリング部材30の合口32は、第1のリング部材20の合口22が無い部分に積層されるので、第2のリング部材30が摩耗によって痩せて径方向に拡張することがあっても、第1のリング部材20の合口がない部分でシリンダCとピストンPとの隙間Gから遮断されて第2のリング部材30の痩せた部分が隙間Gに食い込むことが無い。   As shown in FIGS. 2 (B) and 3 (B), the joint 32 of the second ring member 30 is composed of diametrically opposed toothless circumferential pieces 32A, 32B. Therefore, in the second ring member 30, a portion not having the joint 32 is to be laminated on the joint 22 of the first ring member 20, and the leak from the joint 22 of the first ring member 20 is complementarily It has a function to prevent. Further, since the joint 32 of the second ring member 30 is stacked in a portion where the joint 22 of the first ring member 20 does not exist, the second ring member 30 may be worn out and radially expanded. Even if there is a gap between the cylinder C and the piston P at a portion of the first ring member 20 where there is no joint, the thin portion of the second ring member 30 does not bite into the gap G.

第3のリング部材40は、図3(C)に示すように、その合口42が第2のリング部材30の合口32に対応する位置となるように第2のリング部材30の上に積層され、この合口42は、ギャップを介して周方向に相対する周片から成っている。   As shown in FIG. 3C, the third ring member 40 is stacked on the second ring member 30 so that the joint 42 is at a position corresponding to the joint 32 of the second ring member 30. The abutment 42 is composed of circumferentially opposed circumferential pieces via a gap.

第1のリング部材20、第2のリング部材30,第3のリング部材40は、図3(D)に示すように、この順に重ねられるが、このとき、合口22と、合口32とが同一位置にならないようにし、合口32と、合口42とが同一位置にならないように、各部材の周方向の位置が決められている。このように、第1のリング部材20,第2のリング部材30,第3のリング部材40を重ねることにより、合口22,32,42を介して、気体がピストンリングを通過し、ピストンリングの気密性が破られることが防止される。   Although the first ring member 20, the second ring member 30, and the third ring member 40 are stacked in this order as shown in FIG. 3D, at this time, the joint 22 and the joint 32 are identical. The positions in the circumferential direction of the respective members are determined so that the joint 32 and the joint 42 are not at the same position. Thus, by overlapping the first ring member 20, the second ring member 30, and the third ring member 40, the gas passes through the piston ring via the joint ports 22, 32, 42, and the piston ring Airtightness is prevented from being broken.

次に、本発明の第1実施形態の動作について説明する。図2及び図3の実施形態のピストンリング10は、図2及び図3(D)に示すように、ピストンPの溝PE内に第1のリング部材20の上に第2及び第3のリング部材30、40を順次積み上げて装着される。この積層状態でピストンP内に装着されたピストンリング10がシリンダ内でピストン運動すると、ピストンリング10の各リング部材20,30,40は、運動中に図4(A)で示すような圧力を受けつつ、シリンダCの内周面を摺動する。この摺動によって各リング部材20,30,40外径はシリンダ内周と摺動し、リング外周が摩耗して図4(B)に示すように痩せてくるが、図4(A)と図4(B)及び図5(A)と図5(B)とを対比して分かるように、第1のリング部材20は、合口22のストッパ手段26のギャップ(摩耗代)24gが無くなるまでは径方向に拡張するが、ギャップ24gが無くなって歯肩部24ASと24BSとが接触すると、それ以上は拡張することが無い。従って、図4(B)と図5(B)に示すように、径方向の拡張が停止した後は第1のリング部材20が摩耗することは無い。
Next, the operation of the first embodiment of the present invention will be described. The piston ring 10 of the embodiment of FIGS. 2 and 3 is a second and third ring on the first ring member 20 in the groove PE of the piston P, as shown in FIGS. 2 and 3D. The members 30, 40 are sequentially stacked and mounted. When the piston ring 10 mounted in the piston P in this stacked state performs a piston movement in the cylinder, each ring member 20, 30, 40 of the piston ring 10 has a pressure as shown in FIG. It slides on the inner circumferential surface of the cylinder C while being received. The outer diameter of each ring member 20, 30, 40 slides with the inner periphery of the cylinder by this sliding, and the outer periphery of the ring wears and becomes thinner as shown in FIG. 4 (B). As can be seen by comparison of FIG. 4 (B) and FIG. 5 (A) with FIG. 5 (B), the first ring member 20 is used until the gap (wear allowance) 24g of the stopper means 26 of the joint 22 disappears. It radially expands, but when gap 24g disappears and tooth shoulders 24AS and 24BS contact, there is no further expansion. Therefore, as shown in FIG. 4 (B) and FIG. 5 (B), the first ring member 20 is not worn away after the radial expansion is stopped.

合口のある第1のリング部材20の場合、図示の実施形態では、図3(A)乃至(C)の第1のリング部材20及び第2のリング部材30及び第3のリング部材40を積層してピストンリング10を構成したが、本発明のピストンリング10は、2つ以上のリング部材の積層物から成り、その少なくとも1つのリング部材は、第1のリング部材20であり、他の少なくとも1つのリング部材は、第1のリング部材20の合口22とは周方向に異なる位置に合口を有する任意のリング部材とすることができる。このようにすると、第1のリング部材20の合口22のストッパ手段26によって第1のリング部材20は、使用に耐える程度の隙間を残してそれ以上の摩耗を防止することができ、また他の少なくとも1つのリング部材の合口を有しない部分によって第1のリング部材20の合口22の残存隙間による気密漏れを有効に防止することができる。   In the case of the first ring member 20 having a joint, in the illustrated embodiment, the first ring member 20, the second ring member 30, and the third ring member 40 of FIGS. 3A to 3C are stacked. The piston ring 10 of the present invention is formed of a laminate of two or more ring members, at least one of which is the first ring member 20 and at least one other ring member. One ring member can be any ring member having an abutment at a position different from the abutment 22 of the first ring member 20 in the circumferential direction. In this way, the first ring member 20 can be prevented from further wear by leaving the gap enough to withstand use by the stopper means 26 of the joint 22 of the first ring member 20, and the other The portion of the at least one ring member not having the joint can effectively prevent airtight leakage due to the remaining gap of the joint 22 of the first ring member 20.

次に、本発明の第2実施形態について、図7乃至図9を参照して説明する。この実施形態は請求項7に対応するものである。第2の実施形態のピストンリング60は、図7及び図8(D)に示すように、ピストンPの上端凹部PE内に配置されており、第4のリング部材70の上に第2のリング部材及び第3のリング部材40を順次積み上げて装着される。この第4リング部材70には合口が無いため、ピストンPは第4リング部材70を装着するために分割する必要がある。この積層状態でピストンP内に装着されたピストンリング60がシリンダ内でピストン運動すると、ピストンリング60の各リング部材70,30,40は、運動中に図9(A)で示すような圧力を受けつつ、シリンダCの内周面を摺動する。但し、合口の無いリング部材70はリング内側からの圧力を受けても合口が無いため拡張せず、シリンダCの内周面を摺動しない。または圧力によって拡張しても拡張分を見込んでシリンダ内周に接触しない寸法を選択できる。従って第2のリング部材30及び第3のリング部材40が摩耗によって痩せて径方向に拡張することがあっても、合口の無い第1のリング部材によって第2のリング部材30の痩せた部分が隙間Gに食い込むことが無い。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 to 9. This embodiment corresponds to claim 7. The piston ring 60 of the second embodiment is disposed in the upper end recess PE of the piston P, as shown in FIGS. 7 and 8D, and the second ring is placed on the fourth ring member 70. The member and the third ring member 40 are sequentially stacked and mounted. Since the fourth ring member 70 has no joint, the piston P needs to be divided in order to mount the fourth ring member 70. When the piston ring 60 mounted in the piston P in this stacked state performs a piston movement in the cylinder, each ring member 70, 30, 40 of the piston ring 60 has a pressure as shown in FIG. It slides on the inner circumferential surface of the cylinder C while being received. However, the ring member 70 having no joint does not expand even if it receives pressure from the inside of the ring because there is no joint, and does not slide on the inner peripheral surface of the cylinder C. Alternatively, it is possible to select a dimension that does not contact the cylinder inner circumference in anticipation of expansion even if it is expanded by pressure. Therefore, even if the second ring member 30 and the third ring member 40 may be worn away and may be radially expanded, the second ring member 30 has a thin portion due to the first ring member without an abutment. There is no bite into the gap G.

一方、第4のリング部材70の替わりに合口のある第1のリング部材20を使用した場合は、第2のリング部材30は、第1のリング部材20の合口22に隙間が生じても、その隙間を閉じて第1のリング部材20の合口からの気密漏れを防止する機能を有する。同様に第2のリング部材30に対しても第3のリング部材40は同様の効果を発揮する。   On the other hand, in the case of using the first ring member 20 having a joint instead of the fourth ring member 70, even if a gap is generated in the joint 22 of the first ring member 20, the second ring member 30 It has a function of closing the gap to prevent airtight leakage from the joint of the first ring member 20. Similarly, the third ring member 40 exerts the same effect on the second ring member 30 as well.

合口の無い第4のリング部材70の場合は、第2のリング部材30の合口の隙間を第3のリング部材40を積層することにより塞ぎ、第4のリング部材70に合口が無いため第4のリング部材70の内側から気密漏れが生じることは無い。   In the case of the fourth ring member 70 having no joint, the gap in the joint of the second ring member 30 is closed by laminating the third ring member 40, and the fourth ring member 70 has no joint, so the fourth Airtight leakage does not occur from the inside of the ring member 70 of FIG.

合口のある第1のリング部材20の場合は、第1のリング20の合口は第2のリング部材30の合口のない部分で塞がれ、第2のリング部材30の合口は第3のリング部材40の合口の無い部分で塞がれることで厚み方向の漏れを防止するように作用すると共に、径方向の漏れは第1のリング部材20及び第2のリング部材30自身で塞ぐことで気密漏れを防止している。   In the case of the first ring member 20 having a joint, the joint of the first ring 20 is closed by the jointless portion of the second ring member 30, and the joint of the second ring member 30 is the third ring While it functions to prevent leakage in the thickness direction by being blocked by the part without joint of the member 40, leakage in the radial direction is sealed by closing by the first ring member 20 and the second ring member 30 itself. It prevents leakage.

合口の無い第4のリング部材70の場合は、第2のリング部材30及び第3のリング部材40は、径方向および厚み方向の漏れを防止するように相互に作用すると共に、第4のリング部材70によってリング内側からの気密漏れを防止している。   In the case of the fourth ring member 70 without a gap, the second ring member 30 and the third ring member 40 interact to prevent leakage in the radial and thickness directions, and the fourth ring The member 70 prevents airtight leakage from the inside of the ring.

合口のある第1のリング部材20の場合は、第2のリング部材30及び第3のリング部材40は、図4(B)に示すように、摩耗によって痩せてくるが、その痩せた部分が第1のリング部材20によってシリンダCとピストンPとの隙間G内に食い込むのが防止され、痩せた部分の食い込みによってピストンPの摺動性を阻害することは無い。   In the case of the first ring member 20 having a gap, the second ring member 30 and the third ring member 40 are worn away due to wear as shown in FIG. The first ring member 20 prevents biting into the gap G between the cylinder C and the piston P, and biting of a thin portion does not inhibit the slidability of the piston P.

合口の無い第4のリング部材70の場合も、第2のリング部材30及び第3のリング部材40は、図9(B)に示すように、摩耗によって痩せてくるが、その痩せた部分が第4のリング部材70によってシリンダCとピストンPとの隙間G内に食い込むのが防止され、痩せた部分の食い込みによってピストンPの摺動性を阻害することは無い。   Also in the case of the fourth ring member 70 without a gap, the second ring member 30 and the third ring member 40 are worn away due to wear as shown in FIG. The fourth ring member 70 prevents biting into the gap G between the cylinder C and the piston P, and biting of a thin portion does not inhibit the slidability of the piston P.

合口の無い第4のリング部材70の場合、図示の実施形態では、図8(A)乃至(C)の第4のリング部材70,第2のリング部材30,第3のリング部材40を積層してピストンリング60を構成したが、本発明のピストンリング60は、2つ以上のリング部材の積層物から成り、その少なくとも1つのリング部材は、第4のリング部材70であり、他の少なくとも1つのリング部材は、合口の周方向の位置は任意の位置とすることができる。   In the case of the fourth ring member 70 without a gap, in the illustrated embodiment, the fourth ring member 70, the second ring member 30, and the third ring member 40 of FIGS. 8A to 8C are stacked. Piston ring 60, but the piston ring 60 of the present invention is composed of a laminate of two or more ring members, at least one of which is the fourth ring member 70 and at least one other ring member. The one ring member may have any position in the circumferential direction of the joint.

次に、本発明の第3の実施形態について、図10を参照して説明する。この第3実施形態においては、第1リング部材20,第2リング部材30,第4リング部材40を重ねたものである。   Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the third embodiment, the first ring member 20, the second ring member 30, and the fourth ring member 40 are stacked.

図11に示す実施形態は本発明の第4実施形態を示す。この第4実施形態においては第2リング部材30,第3リング部材40、第4リング部材70を重ねたものである。   The embodiment shown in FIG. 11 shows a fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, the second ring member 30, the third ring member 40, and the fourth ring member 70 are stacked.

図12に示す第5実施形態は、請求項4に対応するものであり、3枚の第1リング部材20を使用するものである。各リング部材は一定量以上摩耗が進行しないので、シール性はやや低下するものの超長期寿命とすることができるため、シール性はやや低下しても超長期寿命が要求される用途に使用することができる。   The fifth embodiment shown in FIG. 12 corresponds to the fourth aspect, and uses three first ring members 20. Since wear does not progress more than a certain amount, each ring member can be made to have an extremely long service life although the sealability may be slightly reduced. Therefore, it should be used for applications requiring an extremely long life even if the sealability is slightly reduced. Can.

図13に示す第6実施形態は、請求項5に対応するものであり、第2リング部材30と第3リング部材40とを使用するものである。第2のリング部材30は摩耗が進行してもシール性の低下は僅かであるため、摩耗代を大きく取れば寿命を大きく延ばすことができる。但し、第1のリング部材20が無いので超長期寿命とすることはできない。   The sixth embodiment shown in FIG. 13 corresponds to claim 5, and uses a second ring member 30 and a third ring member 40. Even if the wear of the second ring member 30 progresses, the sealability is slightly reduced. Therefore, the life can be greatly extended by increasing the wear allowance. However, since there is no first ring member 20, an ultra-long life can not be achieved.

本発明によれば、合口を有する第1のリングの場合、ストッパ手段を含む合口を有する第1のリング部材にこの第1のリング部材の合口とは異なる周位置に合口を有する任意の追加のリング部材を積層しており、合口を有しない第1のリング部材の場合の双方とも寿命を延長することができる上にリング部材が摩耗したときのトラブルを回避でき、なお且つ追加のリング部材によって気密性を向上できるので、産業上の利用性が向上する。 According to the invention, in the case of the first ring having an abutment, any additional ring having an abutment at a circumferential position different from the abutment of this first ring member on the first ring member having the abutment including the stopper means In both of the first ring members in which the ring members are laminated and do not have a joint, the life can be extended, and troubles can be avoided when the ring members are worn, and by the additional ring members Since the airtightness can be improved, industrial applicability is improved.

ストッパ手段26を備えてギャップ24gが0になるまでの運転時間を例えば8000時間に取れば、従来品と同等以上の寿命が維持できた上で、性能が僅か低下した状態を保ったまま超長期の運転を可能とすることができるため、産業上の利用性が向上する。 If the operation time until the gap 24g becomes 0 is provided, for example, 8000 hours by providing the stopper means 26, the life equal to or longer than that of the conventional product can be maintained, and the super long term is maintained while the performance is slightly reduced. Industrial use is improved because it is possible to

B ボルト
C シリンダ
CC クランクケース
CR コンロッド
CRL コンロッド大端部
CRS コンロッド小端部
CS クランクシャフト
DV 吐出口
IL 吸入口
P ピストン
PC 圧縮室
PE ピストンリング溝
PP ピストンプレート
PR 自己潤滑性ピストンリング
RR 自己潤滑性ライダーリング
SB スライドベアリング
VC バルブカバー
VP バルブプレート
G ピストンPとシリンダCとの隙間
10 シリンダ内壁
20,30,40,70 リング部材
22,32,42 合口
22A,22B 合口22の周片
24A,24B 略台形の歯
24AS,24BS 歯肩部
24g ギャップ 24h 隙間
25A,25B 凹み
32A,32B 合口32の周片 32g 30の隙間
42A,42B 合口42の周片
B bolt C cylinder CC crankcase CR connecting rod CRL connecting rod large end CRS connecting rod small end CS crankshaft DV discharge port IL inlet P piston PC compression chamber PE piston ring groove PP piston plate PR self lubricating piston ring RR self lubricating Rider ring SB slide bearing
VC Valve cover VP Valve plate G Gap between piston P and cylinder C
10 Cylinder inner wall 20, 30, 40, 70 Ring member 22, 32, 42 Joint 22A, 22B Peripheral piece 24A, 24B of joint 22 substantially trapezoidal teeth 24AS, 24BS Tooth shoulder 24g Gap 24h Clearance 25A, 25B Recess 32A, 32B Gaps 42A and 42B in the gap 32g 30 of the gap 32 of the gap 32 the gap of the gap 42

Claims (3)

シリンダとシリンダ内を往復移動するピストンを含む圧縮機における、前記ピストンの外周を密封するためのピストンリングの配置構造において、
前記ピストンリングは、前記ピストンの外周面に設けられた溝内に少なくとも3段に重ねられ、それら3段のピストンリングのうち、特定の1段のものを合口無しとしたものであって、
前記ピストンの先端位置から一番離れた位置で、リング板状をなし、合口を持たずに周方向に連続した合口無しのリング部材と、
前記合口無しのリング部材の一面であり、その合口無しのリング部材よりも前記ピストンの先端により近い位置に配置され周方向の一部で半径方向に相互に気密性を有して対向して形成された第2の合口を有するリング部材であり、この第2の合口では、対向する部分が周方向に相対的に移動できる第2のリング部材と、
前記第2のリング部材の一面であり、その第2のリング部材よりも前記ピストンの先端に更に近い位置に配置され、周方向の一部で分断されて、周方向に対向する面を有する第3の合口が形成された第3のリング部材を有し、
前記第2の合口と前記第3の合口がリング周方向の異なる位置になるように重ねられることを特徴とする、ピストンリングの配置構造。
In a compressor including a cylinder and a piston reciprocating in the cylinder, an arrangement structure of a piston ring for sealing an outer periphery of the piston,
The piston rings are stacked in at least three stages in grooves provided on the outer peripheral surface of the piston, and among the three stages of piston rings, one of the three stages has no joint.
A ring member having a ring plate shape at a position farthest from the tip end position of the piston and having no joint, and a circumferentially continuous ring member without joint;
It is one surface of the ring member without the abutment , and is disposed closer to the tip of the piston than the ring member without the abutment , and faces each other with airtightness in a radial direction in a part of the circumferential direction a ring member having a second abutment formed in this second abutment, and a second ring member opposite portions can move relative to the circumferential direction,
A surface of the second ring member, which is disposed closer to the tip of the piston than the second ring member, is divided at a part in the circumferential direction, and has a circumferentially opposite surface. Having a third ring member in which three abutments are formed;
An arrangement structure of a piston ring , wherein the second joint and the third joint are overlapped so as to be at different positions in the ring circumferential direction .
前記合口無しのリング部材の外周と前記シリンダの内周との間の隙間は、前記合口のある第2および第3のリング部材の外周と前記シリンダの内周との間の隙間よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載のピストンリングの配置構造。 The gap between the outer periphery of the non-joined ring member and the inner periphery of the cylinder is larger than the gap between the outer periphery of the second and third ring members with the abutment and the inner periphery of the cylinder The piston ring arrangement structure according to claim 1, characterized in that 前記第2の合口を持つリング部材は、リング部材の周方向に沿う合口部分と、その合口に対して直行する合口部分とを備え、しかも、前記第3の合口を持つリング部材は,前記直行する合口部分のみを備える請求項1に記載のピストンリングの配置構造。 The ring member having the second joint has a joint portion along the circumferential direction of the ring member, and a joint portion orthogonal to the joint, and the ring member having the third joint has the direct joint The piston ring arrangement structure according to claim 1, comprising only an abutment portion .
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