ピストン点検ゲージ

【課題】ピストンリングの合口の計測、ガス逃がし溝深さの計測、ピストンリングとピストンリング溝の隙間の計測を一つの用具又は治具で計測する。
【解決手段】本尺１０の一端部にピストンリング４の合口寸法を計測するための物指し１１をＴ字状になるように軸支し、前記本尺１０の外側に本尺の長手方向にスライド可能な副尺１２を嵌合し、該副尺の反物指し側にピストンリング溝３４とピストンリング４の隙間３５およびピストンリング４のガス逃がし溝９の深さを計測するための計測棒１３を設けた。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダ直径が概ね４００ｍｍ以上の内燃機関、例えば、シリンダ直径が概ね４００ｍｍ以上のクロスヘッド型ディーゼル機関のピストンに用いられているピストンリングの合口の計測、ガス逃がし溝深さの計測、ピストンリングとピストンリング溝の隙間の計測に使用するピストン点検ゲージに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大型ディーゼル機関は、機関の状態を観察しながら、適宜、整備して運転される。整備の際には、摩耗した部品の交換などを行う。このため、部品の摩耗状態を計測して、摩耗が限界に達する時期を知らねばならない。
【０００３】
ピストンおよびピストンリングの関する計測すべき項目は、次の箇所である。（ａ）ピストンリングの半径方向の摩耗、（ｂ）ピストンに設けられたピストンリング溝の上下方向の摩耗（ここで、上下方向とは、シリンダライナの中心軸に沿った方向である。）、ピストンリングの半径方向の摩耗が限界に達した場合は、ピストンリングを交換する。また、ピストンリング溝の摩耗が限界に達した場合は、ピストンリング溝の表面のコーティングを補修する。
【０００４】
シリンダ直径が概ね４００ｍｍ以上のクロスヘッド型ディーゼル機関のピストンを抜き出して整備する間隔は、通常、ピストンリングの摩耗、若しくは、ピストンリング溝の摩耗によって決まる。これらの摩耗が限界に達した場合は、ピストンを抜き出して部品交換、あるいは補修を行う。ピストンを抜き出して計測するには、多くの手間がかかるので、通常は、ピストンを抜き出さずに、以下の方法によってピストンリングの状態を観察する。
【０００５】
シリンダライナーに掃気ポートを持つ大型の２サイクル機関は、機関をゆっくりと回転させ、ピストンリングを掃気ポートの部分に合わせると、機関を分解しなくてもシリンダの外部からピストンリングを観察することができる。通常、大型の２サイクル機関は、シリンダライナの外側が掃気溜めとなっているが、機関が大型であるために、人が掃気溜めに入ることが可能である。
【０００６】
点検の際は、掃気溜めの蓋を開いて人が中に入り、機関をゆっくりと回転させてピストンリングを掃気ポートに合わせる。この結果、掃気ポートをピストンリングの覗き窓として使用することができる。この状態で、ピストンリング合口、あるいはガス逃がし溝を計測してピストンリング摩耗を算出する。また、ピストンリングとピストンリング溝の間の隙間を計測することによってピストンリング溝摩耗を算出する。
【０００７】
尚、通常、ピストンリング溝の摩耗は、主として、ピストンリング溝の下面側に発生する。摩耗したピストンリングは、通常、再使用せず、破棄される。ピストンのピストンリング溝は、通常、メッキが施されているので、摩耗した場合は、再メッキを行って補修する。これらの補修は、定期整備の際に、ピストンを抜き出して行う。
【０００８】
従来、ピストンリングの合口の計測は、合口が掃気ポートから観察できるときに、物指しによって計測し、ガス逃がし溝深さの計測は、ノギスによって計測し、ピストンリングとピストンリング溝の隙間の計測は、隙間ゲージによって計測していたので、物指しと、ノギスと、隙間ゲージの３種類の計測用具を持参して計測を実施しなければならない。
【０００９】
また、ピストンリングとピストンリング溝の隙間を計測する隙間ゲージは、予め、決まった厚さに加工された金属板であり、これがピストンリングとピストンリング溝の隙間に入るか入らないかで計測を行う。この場合、様々な厚さの金属板をピストンリングとピストンリング溝の隙間に差し込んで試行錯誤によって隙間を計測するので、時間が余分にかかる。
【００１０】
ピストンリングの合口の計測のためには、掃気ポートに入るような短い物指しを作り、これを合口に当てて計測する。しかし、掃気ポートは、狭いので、手で物指しを当てることができないため、物指しに柄を付けなければ当てられない。また、掃気ポートは、シリンダライナの半径に対して角度を持っていることが多いので、合口が掃気ポートの隅の方にある場合、通常の矩形の物指しでは、計測できないことがある。
【００１１】
尚、ピストンを抜き出してシリンダの内径を計測する測定子としては、例えば、特許文献１が知られている。また、現場でピストンリングの合口を測定するノギス、或いは計測器として、特許文献２及び３が知られている。
【００１２】
しかし、特許文献２及び３は、いずれも合口を計測することに特化しており、合口以外のガス逃がし溝深さ、或いはピストンリングとピストンリング溝の隙間を測定するには、他の測定器が必要になる。狭い現場で効率的に作業するためには、全てを一つの機具で測定することが望ましい。
【特許文献１】特開平１１−２４８４０２号公報
【特許文献２】実開平６３−２０３号公報
【特許文献３】実開平６３−１１１６０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、その目的とするところは、ピストンリングの合口の計測、ガス逃がし溝深さの計測、ピストンリングとピストンリング溝の隙間の計測を一つの用具又は治具で計測することができるピストン計測ゲージを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願の請求項１に係るピストン計測ゲージは、本尺の一端部にピストンリングの合口寸法を計測するための物指しをＴ字状になるように軸支し、前記本尺の外側に本尺の長手方向にスライド可能な副尺を嵌合し、該副尺の反物指し側にピストンリング溝とピストンリングの隙間およびピストンリングのガス逃がし溝の深さを計測するための計測棒を設けたものである。
【００１５】
本願の請求項２に係るピストン計測ゲージは、請求項１において、ピストンリングの合口寸法を計測するための物指しを、本尺に回動可能に取り付けたものである。
【００１６】
本願の請求項３に係るピストン計測ゲージは、請求項１又は２において、ピストンリングの合口寸法を計測するための物指しを、計測面側が反計測面側より大きい台形状に形成したものである。
【００１７】
本願の請求項４に係るピストン計測ゲージは、請求項１において、計測棒の先端をテーパー状にしたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本願の請求項１に係る発明は、本尺の一端部にピストンリングの合口寸法を計測するための物指しをＴ字状になるように軸支し、前記本尺の外側に本尺の長手方向にスライド可能な副尺を嵌合し、該副尺の反物指し側にピストンリング溝とピストンリングの隙間およびピストンリングのガス逃がし溝の深さを計測するための計測棒を設けたので、一台のゲージでピストンリングの合口長さ、ピストンリング溝とピストンリングの隙間およびピストンリングのガス逃がし溝の深さを計測することができるようになった。このため、ピストンリングの合口長さ、ピストンリング溝とピストンリングの隙間およびピストンリングのガス逃がし溝の深さを精度良く、且つ、容易に計測するできるようになった。
【００１９】
本願の請求項２に係る発明は、請求項１において、ピストンリングの合口寸法を計測するための物指しを、本尺に回動可能に取り付けたので、合口の位置が人の手の入れ難い箇所にあったとしても、合口に物指しをぴったり当てることができ、容易に合口寸法を計測し得る。
【００２０】
本願の請求項３に係る発明は、ピストンリングの合口寸法を計測するための物指しを、計測面側が反計測面側より大きい台形状に形成したので、角度を持ったポートの隅の方に合口がある場合でも、物指しを合口に当てることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。
【００２２】
図１に示すように、シリンダライナ２に掃気ポート３を持つ大型２サイクル機関、例えば、シリンダ直径が概ね４００ｍｍ以上のクロスヘッド型ディーゼル機関１は、機関をゆっくりと回転させ、ピストンリング４を掃気ポート３の部分に合わせると、シリンダの外部から掃気ポート３を通してピストンリング４を観察することができる。
【００２３】
機関が大型である場合、人が掃気溜めに入ることが可能である。点検の際は、掃気溜め蓋を開いて人が中に入り、機関をゆっくりと回転させてピストンリング４を掃気ポート３の部分に合わせて観察、あるいは計測を行う。このとき、掃気ポート３からピストンリング４の合口８（図２（ａ），（ｂ）参照。）、あるいはガス逃がし溝９（図２（ａ），（ｃ）参照。）が観察できることがある。符号６はピストン、７は排気バルブを示している。
【００２４】
ガス逃がし溝９は、図２（ａ）に示すように、ピストンリング４の複数箇所個に設けられている。ピストンリング４は、Ｂ矢視図（図２（ｂ））のように、ガスタイト合口（合口が重なっていてガスがそこから漏れないようになっている。）となっている。Ａ矢視図（図２（ｃ））に示すように、ガス逃がし溝９は、斜めに切ってあることが多い。
【００２５】
ガス逃がし溝９の機能は、ここからガスを意図的に逃がし、ピストンリングの差圧を制御することである。ピストンリングのシール性が良いと、ピストンリング上下の差圧が高くなり、その結果、ピストンリングは、強い力でシリンダライナに押し付けられる。このため、ピストンリングの摩耗が増大する。わざわざ合口をタイトにしながら、一方で、ガスを逃がす目的は、次の二つである。
【００２６】
（Ａ）通常の合口は摩耗によって広がるので、摩耗によりガスの漏れ量も増えてしまう。
（Ｂ）合口の一箇所からガスを漏らすと、高温のガスがその下のピストンリングの合口の直下を加熱し、局部的に高温となるため、ピストンリングが痛む。ガスの漏れる箇所を分散することにより、直下のピストンリングの温度を均一化でき、損傷を少なくすることができる。
【００２７】
先ず、ピストンリングの半径方向の摩耗量を合口寸法から求める方法について説明する。
【００２８】
掃気ポート３からピストンリング４の合口８が観察できる場合、合口８の寸法を計測する。この結果、次の方法によってピストンリング４の半径方向の摩耗を知ることができる。
【００２９】
今、
Ｌ０：新品のシリンダライナに新品のピストンリングを装着したときの合口寸法（ｍｍ）
Ｌ１：計測された合口寸法（ｍｍ）
Ｒ０：シリンダライナの新品時の半径（ｍｍ）
Ｒ１：シリンダライナの計測時のピストンリングが接触している部分の半径（ｍｍ）
Ｔ０：ピストンリングの新品時の半径方向厚み（ｍｍ）
Ｔ１：ピストンリングの計測時の半径方向厚み（ｍｍ）
とすると、ピストンリング４の半径方向摩耗量Ｗｒ（ｍｍ）は、次式で示される。
Ｗｒ＝Ｔ１−Ｔ０
【００３０】
また、シリンダライナ２の半径方向摩耗量Ｗ１（ｍｍ）は、次の式で示される。
Ｗ１＝Ｒ１−Ｒ０
【００３１】
合口寸法の変化Ｌ１−Ｌ０は、ピストンリング４およびシリンダライナ２の半径方向の摩耗量と、次の関係がある。
Ｌ１−Ｌ０＝２π（Ｗｒ＋Ｗ１）
【００３２】
上記Ｌ０は、計算値から求められる。通常、掃気ポート３の部分では、シリンダライナ２の摩耗量は小さく、無視することができるので、Ｗ１を無視し、
Ｌ１−Ｌ０＝２πＷｒ
と考えることができる。
【００３３】
従って、ピストンリング４の半径方向摩耗量Ｗｒは、「掃気ポート部分における」Ｌ１を知ることにより、以下のように求められる。
Ｗｒ＝（Ｌ１−Ｌ０）／２π
【００３４】
なお、厳密に云えば、Ｌ１，Ｌ０は、円周方向に沿った長さ（弧）となるが、合口寸法は、シリンダ半径に比べて小さいので、円周方向に沿った長さ（弧）と、計測された合口寸法の長さ（弦）は、ほぼ等しいと見做すことができる。
【００３５】
次に、ピストンリングの半径方向の摩耗量をガス逃がし溝深さから求める方法を説明する。
【００３６】
掃気ポート３からガス逃がし溝９が観察できる場合、図４に示すように、ガス逃がし溝９の深さｇ０を計測することによってピストンリング４の半径方向の摩耗Ｗｒを求めることができる。ガス逃がし溝９は、ピストンリング４が摩耗するにしたがって浅くなる。ガス逃がし溝深さの変化（「ｇ０−ｇ１」）がピストンリング４の半径方向の摩耗量Ｗｒに相当する。図４において、新品時のガス逃がし溝の深さｇ０および摩耗後のガス逃がし溝深さｇ１を知ることによってピストンリングの半径方向の摩耗量Ｗｒを求めることができる。
【００３７】
更に、ピストンリング溝の摩耗量を求める方法を説明する。
【００３８】
ピストンリング溝３４の摩耗量は、図５に示すように、ピストンリング溝３４とピストンリング４の間の隙間を計測することによって求められる。
【００３９】
今、
Ｈ０：新品時のピストンリング溝の高さ（ｍｍ）
Ｈ１：計測時のピストンリング溝の高さ（ｍｍ）
ｈ０：新品時のピストンリングの高さ（ｍｍ）
ｈ１：計測時のピストンリングの高さ（ｍｍ）
とすると、新品のピストンリング溝に新品時のピストンリングを装着した場合の隙間ｄ０（ｍｍ）は、次式で示される。
ｄ０＝Ｈ０−ｈ０
【００４０】
また、ピストンリングとピストンリング溝の隙間の計測値ｄ１（ｍｍ）は、次式で示される。
ｄ１＝Ｈ１−ｈ１
【００４１】
更に、ピストンリング溝３４の上下方向寸法と、ピストンリング４の上下方向寸法に対するピストンリング溝摩耗およびピストンリング上下方向摩耗の関係は、ピストンリング４の上下方向の摩耗量をＷｂ（ｍｍ）、ピストンリング溝３４の上下方向の摩耗量をＷｇとすると、次式で示される。
ｄ１−ｄ０＝Ｗｂ＋Ｗｇ
【００４２】
大型２サイクル機関においては、ピストンリングの上下方向の摩耗量Ｗｂは、通常、小さいので、これを無視し、
ｄ１−ｄ０＝Ｗｇ
と考えることができる。
【００４３】
従って、ピストンリング溝の上下方向の摩耗量Ｗｇは、ピストンリングとピストンリング溝の隙間の計測値ｄ１により、以下の式で求められる。
Ｗｇ＝ｄ１−ｄ０
【００４４】
次に、合口の計測、ガス逃がし溝深さの計測、ピストンリングとピストンリング溝の隙間の計測をひとつの要具で実施できるように一体化したピストン点検ゲージを説明する。
【００４５】
図６に示すように、ピストン点検ゲージ５０は、本尺１０の一端部に物指し１１をＴ字状になるように取り付けている。物指し１１は、本尺１０に軸支され、本尺１０に対して任意の向き及び角度に回動させた状態で固定できるようになっている。図中、１５はボルト、１６はちょうナットである。
【００４６】
物指し１１の形状は、矩形状でも差し障りがないが、図のように、台形状にした方が使い易い。そして、計測面側にメートル法に基づく目盛り線１７を設けている。物指し１１の長さは、掃気ポートに差し込めるような短い長さ（例えば、３０〜５０ｍｍ程度。）とする。この物指し１１を合口に当てて合口寸法Ｌ１を計測する。その時、本尺１０は、物指し１１の柄を兼ねる。
【００４７】
これにより、合口の位置が人の手の入れ難い箇所にあったとしても、図１１に示すように、本尺１０を斜めに掃気ポート３に入れ、物指し１１を回転させて物指し１１が合口８に沿う方向に固定して、合口８に物指し１１をぴったり当てることができ、容易に合口寸法を計測し得る。
【００４８】
掃気ポート３は、シリンダ中心Ｏに対して角度を持っている場合がある。図１１は、このような場合で、掃気ポート３は、シリンダ半径方向に対して符号３９で示した角度を持っている。本ゲージでは、物指し１１は、計測する側が広い台形となっているので、角度を持ったポートの隅の方に合口８がある場合でも、物指し１１を合口８に当てることが可能である。矩形の物指しの場合は、ポートの壁と物指しとが干渉して物指しを合口に当てられないことがある。
【００４９】
更に、本尺１０は、その外側に本尺１０の長手方向にスライド可能な副尺１２を嵌合させている。副尺１２は、図８に示すように、反物指し側に角棒状の計測棒としてのデブスバー１３を設けている。デブスバー１３は、先端１８を楔状に加工している。このデブスバー１３の先端１８をガス逃がし溝９の底部に差し込んだ後、本尺１０の端部又は端面１９をピストンリング表面に当てることによってガス逃がし溝９の深さを計測する。
【００５０】
副尺１２の上面には、副尺１２の長手方向に沿って設けた開口部２０の両側に庇状部２１が設けられ、その一方の庇状部２１に、ノギスと同様に、本尺１０の目盛り線２２と合わせることによって本尺１０の最小目盛の十分の一から二十分の一までの寸法を読み取ることができるような目盛り線２３を設けている。なお、副尺１２の側面に締付ねじ（図示せず）を設けて副尺１２を本尺１０に対して一時的に固定できるようにすると、ゲージの出し入れ時の副尺１２のズレを防ぐことができる。
【００５１】
更に、デブスバーによるピストンリング溝隙間の計測を説明する。
【００５２】
この場合、図１０に示すように、デブスバー１３をピストンリング溝３４とピストンリング４の隙間３５に挿入し、デブスバー１３が入った深さを読み取ることによってピストンリング４とピストンリング溝３４の隙間ｄ１を計測することができる。
【００５３】
先ず、図１０に示すように、デブスバー１３を隙間３５内にいっぱい押込む。次に、本尺１０の端部又は端面１９をピストンリング４の表面に押し当てて副尺の位置をノギスの要領で読み取ることによってデブスバー１３が挿入された深さＤｔを読み取る。この結果、次の式により、隙間ｄ１が求められる。
ｄ１＝Ｄｔ（ａ１−ａ０）／ｂ＋ａ０
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】大型２サイクル機関の要部を示す断面図である。
【図２】（ａ）図１の大型２サイクル機関の要部の横断面図、（ｂ）図２（ａ）のＢ矢視図、（ｃ）図２（ａ）のＡ矢視図である。
【図３】合口寸法と摩耗量との関係を示す平面図である。
【図４】図２（ａ）のＣ部詳細図である。
【図５】ピストンリング溝の上下方向寸法と、ピストンリングの上下方向寸法に対するピストンリング溝摩耗およびピストンリング上下方向摩耗の関係を示す縦断面図である。
【図６】本発明に係るピストン点検ゲージの平面図である。
【図７】本発明に係るピストン点検ゲージの側面図である。
【図８】図６のＸ−Ｘ断面図である。
【図９】図６のＹ−Ｙ断面図である。
【図１０】ピストンリング溝隙間計測方法を示す図である。
【図１１】合口寸法計測方法を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
４ピストンリング
９ガス逃がし溝
１０本尺
１１物指し
１２副尺
１３計測棒
３４ピストンリング溝
３５隙間

【特許請求の範囲】
【請求項１】
本尺の一端部にピストンリングの合口寸法を計測するための物指しをＴ字状になるように軸支し、前記本尺の外側に本尺の長手方向にスライド可能な副尺を嵌合し、該副尺の反物指し側にピストンリング溝とピストンリングの隙間およびピストンリングのガス逃がし溝の深さを計測するための計測棒を設けて成るピストン点検ゲージ。
【請求項２】
ピストンリングの合口寸法を計測するための物指しを、本尺に回動可能に取り付けた請求項１記載のピストン点検ゲージ。
【請求項３】
ピストンリングの合口寸法を計測するための物指しを、計測面側が反計測面側より大きい台形状に形成した請求項１又は２記載のピストン点検ゲージ。
【請求項４】
計測棒の先端をテーパー状にした請求項１記載のピストン点検ゲージ。

【図１】