JP2000046183A - ピストンのコイルエキスパンダ付きオイルリング用リング溝 - Google Patents

ピストンのコイルエキスパンダ付きオイルリング用リング溝

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JP2000046183A
JP2000046183A JP11090900A JP9090099A JP2000046183A JP 2000046183 A JP2000046183 A JP 2000046183A JP 11090900 A JP11090900 A JP 11090900A JP 9090099 A JP9090099 A JP 9090099A JP 2000046183 A JP2000046183 A JP 2000046183A
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oil
ring
ring groove
coil expander
groove
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English (en)
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Eiji Hitosugi
英司 一杉
Nobuyuki Murakami
伸之 村上
Taro Ito
太郎 伊藤
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Nippon Piston Ring Co Ltd
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Nippon Piston Ring Co Ltd
Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】リング溝からのオイル上がり量を抑制すること
ができる2ピースオイルリング用リング溝を提供し、エ
ンジンのオイル消費量を低減する。 【解決手段】ピストン(20)の軸方向に直交する上下
面(13、14)と、その上下面を連結する底面(1
2)と、その底面に開口(19)を有するオイル逃がし
穴(18)とを備えたリング溝(11)において、リン
グ溝(11)にオイルリング(2)を外周端がシリンダ
(7)の内周面に接するように内装したとき、底面(1
2)を、上下端(15、16)がオイルリング本体
(1)の上下面内端よりも所定距離、好ましくはシリン
ダの内径の1/100〜1/300だけ内方に寄った半
径方向位置にあり、本体の背面から張り出したコイルエ
キスパンダ(6)から、所定距離、好ましくは、シリン
ダ(7)の内径の1/100〜1/300離れてそれを
囲む母線(17)を有する凹面に形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ピストンのコイル
エキスパンダ付きオイルリング用リング溝に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のリング溝は、図1に示すように、
横断面が角張った矩形であるか、又は、実開昭47−3
8204号に提案された内方の角を丸めた矩形であっ
た。底面2と上下面3、4からなる矩形のリング溝1に
は本体5とコイルエキスパンダ6を組み合わせた2ピー
スオイルリングが内装され、リング溝1の軸方向幅は本
体5の軸方向幅よりもわずかに、例えば0.04〜0.
06mm大きく設定されていた。
【0003】リング溝1の底面2は、ピストン20が実
動熱膨時に首振り運動をしても、コイルエキスパンダ6
の内端が接触しないようにしなければならない。このた
め、底面2は、本体1の外周端がシリンダ7に接すると
き、コイルエキスパンダ2の内端よりも所定の距離、例
えばシリンダ7の内径の1/200程度内方に寄った位
置にくるように設定されていた。
【0004】リング溝1のオイルをホイルパンへ逃がす
オイル逃がし穴8の開口9は底面2の軸方向中心よりも
下方又はリング溝1の下面4に設定されていた。2ピー
スオイルリングのコイルエキスパンダ2は本体1の背面
から半分近く内方へ張り出すから、リング溝1内におけ
るオイルリング背面の空隙は比較的大きく、特に、オイ
ルリングのシリンダへの追従性を向上するために本体を
薄幅化したとき、この空隙は一層大きくなっていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】リング溝内のオイルリ
ングは、図2に示すように、実動時にシリンダとの摩擦
力、ピストンの運動による慣性力、燃焼によるガス圧力
が作用する。排気工程において、慣性力が上向きに作用
しても、ある期間摩擦力によりオイルリング10はリン
グ溝1の下面側にあり、図3(a)に示すように、オイ
ルリング10の上面に隙間が生じる。このとき、オイル
リング背面溝内空隙のオイルが上面の隙間に入り込む。
次に、慣性力が摩擦力を超え、オイルリング10がオ
イルリング溝1の上面側に移動すると、上面の隙間に入
り込んだオイルは、図3(b)に示すように、ピストン
の外周へ押し出され、さらに、図3(c)に示すよう
に、オイルは慣性力によりリング溝1から上昇し、燃焼
室方向に移動して燃焼消失する。したがって、リング溝
内のオイルリング背面空隙が大きいと、そこに存在する
オイル量も、リング溝からのオイル上がり量も多くな
り、当然、オイル消費量も増大する。
【0006】ブローバイガスはオイルリング背面空隙の
オイルをオイル逃がし穴へ吹き下げるが、空隙が大きい
上に、オイル逃がし穴の開口がコイルエキスパンダより
も下にあるため、ブローバイガスの吹き下げ作用は抑制
され、空隙の上面側にオイルが残る。本発明は、リング
溝のオイルリング背面空隙によるオイル消費の増大を防
止することを課題とするものであり、その目的はオイル
消費量を低減することが可能な2ピースオイルリング用
リング溝を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を達成するた
め、本発明が採用する手段は、2ピースオイルリングの
本体軸方向幅よりもわずかに大きな軸方向幅を有するリ
ング溝に、本体の外周端がシリンダの内周面に接するよ
うに内装したとき、リング溝の上下面の内端を本体上下
面内端よりも所定距離、例えばシリンダ内径の1/20
0程度内方の位置に設定し、その上下面内端を上下端と
する底面を横断面においてコイルエキスパンダを所定距
離、例えばシリンダ内径の1/200程度離れて囲む母
線からなる凹面に形成したことにある。
【0008】このリング溝は、従来のリング溝と軸方向
及び半径方向の幅は同一であるが、オイルリングの背面
の空隙は従来のものよりも大幅に小さくなるから、空隙
に残って本体上面の隙間に流出するオイルは少なくな
る。オイル逃がし穴の開口を底面の中央に設けると、空
隙に残るオイルをブローバイガスの吹き下げ作用を利用
してオイルパンに戻すことができる。しかし、吹き下げ
作用を利用しにくいときは、従来のように、オイル逃が
し穴の開口をリング溝の下面と同じレベル又はそれより
も低くして、オイルリングが掻き落としたオイルを迅速
にオイルパンに戻す。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明を図面に示す第1実施例に
基づいて説明する。図4に示すように、2ピースオイル
リング10は、その外周端がシリンダ7の内周面に接す
るようにピストンのリング溝11に内装する。リング溝
11の軸方向に垂直な上面13と下面14の間隔は、従
来のものと同じであり、内装した2ピースオイルリング
10の本体5の軸方向よりも0.04〜0.06mm大
きい。
【0010】横断面において、上下面13、14の内端
15、16は、半径方向位置において、本体5の上下面
の内端よりもシリンダ7の内径の1/200程度内方に
ある。リング溝11の底面12は、半径がコイルエキス
パンダ6の半径よりもシリンダ7の内径の1/200程
度大きく、中心が軸方向位置においてリング溝11の軸
方向中心と、半径方向位置においてコイルエキスパンダ
6の中心とそれぞれ同一であり、両端の半径方向位置が
リング溝の上下面内端15、16と同一である円弧と、
その円弧の両端と上下面内端15、16とをそれぞれ結
ぶ2つの直線とからなる母線17により形成される丸底
状凹面である。
【0011】上の圧力リングを抜けるブローバイガスの
吹き下げ作用を利用できるときは、リング溝11のオイ
ル逃がし穴18は底面12に開口し、その開口19の中
心は、軸方向位置において、リング溝11の軸方向中心
と一致するのが最良であるが、従来公知のものと同様
に、開口中心は底面の軸方向中心よりも下方又はリング
溝の下面に設置してもよい。このオイルリング溝11の
開口19より上のオイルリング背面の空隙は、横断面に
おいて、従来の矩形横断面リング溝のものよりも図にお
いてクロスハッチングした部分だけ減少する。
【0012】第1実施例のリング溝11は、図3(d)
に示すように、オイルリング10の背面空隙は小さいか
ら排気行程時に空隙に存在するオイルは、図3(a)に
示す従来例のものに比べると少量であり、したがって、
図3(e)及び(f)に示すように、オイルリング10
の上面側への移動によりリング溝から外周へ押し出され
るオイルの量も、リング溝11から上がるオイルの量も
図3(b)及び(c)に示す従来のものよりも少ない。
【0013】オイルリングの背面空隙に残存するオイル
はブローバイガスによりオイル逃がし穴に吹き下げられ
るが、高速回転時には1サイクル当りのブローバイガス
流量は減少し、それに対し慣性力が増加するため、オイ
ルリングの背面空隙に残存するオイル量も増大する。し
かし、本発明のオイルリング背面空隙は従来よりも小さ
いから、オイルリング背面空隙に残るオイル量も、リン
グ溝からのオイル上がり量も少ないから、オイル消費量
は従来よりも低減する。
【0014】
【実施例】次に、図5に示す本発明の第2実施例につい
て説明する。第2実施例の平底状底面12を形成する母
線21は、横断面において上下端が開口19の上下端と
合致し、半径方向位置がコイルエキスパンダ6の内端よ
りもシリンダ7の内形の1/200程度だけ内方に寄る
軸方向の直線と、その直線の上下端と上下面13、14
の内端15、16を結ぶ2つの直線とからなる。
【0015】第2実施例の母線27は第1実施例のもの
より全体として少し内方に寄るから、オイルリング10
の背面の上方空隙は、第1実施例のものよりも少し大き
いが、それでも従来の矩形横断面リング溝のものに比べ
ると、図においてクロスハッチングした部分だけ減少す
るから、面積は大幅に小さくなる。したがって、第2実
施例もオイル消費量を低減することができる。これ以外
は第1実施例と同じである。
【0016】図示していないが、リング溝の底面を第1
実施例の底面よりは内方に寄るが、第2実施例の底面よ
りは外方に寄るように形成してもよい。例えば、底面を
第1実施例の円弧と、その円弧に対してリング溝上下面
内端から延長した2つの接線からなる母線により形成さ
れる丸底状凹面とすることも可能である。図6は、図1
に示す従来例のリング溝、図4及び図5に示す第1及び
第2実施例のリング溝を持つピストンを3.1リットル
水冷直列4気筒ディーゼルエンジンに取付けて実施し
た。オイル消費量測定テストの結果を示すグラフであ
る。このグラフは、本発明のリング溝によりエンジンの
オイル消費量が低減することを示すものであり、オイル
消費量を従来例よりも実施例1は35%程度、実施例2
は15%程度低減する。
【0017】先に述べたように、オイル逃がし穴の開口
をリング溝の下面よりも低くすることも可能である。図
7に示す第3実施例及び図8に示す第4実施例のリング
溝11の底面12は、第1実施例及び第2実施例のもの
とそれぞれ略同じであるが、オイル逃がし穴18の開口
19は底面12の中央ではなく、リング溝11の下面1
4と交差する低い位置にある。
【0018】
【発明の効果】本発明のリング溝は、従来の底面が横断
面が角張った矩形又は内方の上下の隅に丸みを付けた矩
形の底辺てあったものとは異なり、底面がオイルリング
本体の背面から張り出すコイルエキスパンダを囲む凹面
であるから、従来のものよりもオイルリング背面空隙が
大幅に縮小して、そこに存在するオイルを減少すると共
に、その底面にオイル逃がし穴を開口してオイルリング
背面空隙のオイルが容易に吹き下げられるようにしたか
ら、リング溝からのオイル上がり量が減少してエンジン
のオイル消費量が低減するという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来例のリング溝の拡大横断面図、
【図2】オイルリングの実動時の軸方向挙動、摩擦力、
慣性力を示すグラフ、
【図3】リング溝内オイルの挙動を示す略図、(a)、
(b)、(c)は従来例を、(d)、(e)、(f)は
実施例をそれぞれ示す。
【図4】本発明の第1実施例の拡大断面図、
【図5】第2実施例の拡大断面図、
【図6】従来例、第1及び第2実施例のオイル消費量測
定結果を示すグラフ、
【図7】第3実施例の拡大断面図、
【図8】第4実施例の拡大断面図、
【符号の説明】
1:リング溝 2:底面 3:上面 4:下面 5:本体 6:コイルエキスパンダ 7:シリンダ 8:オイル逃がし穴 9:開口 10:オイルリング 11:リング溝 12:底面 13:上面 14:下面 15、16:内端 17:母線 18:オイル逃がし穴 19:開口 20:ピストン 21:母線
フロントページの続き (72)発明者 村上 伸之 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 伊藤 太郎 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ピストン(20)の軸方向に直交する上
    下面(13、14)と、前記上下面を連結する底面(1
    2)と、前記底面に開口(19)を有するオイル逃がし
    穴(18)とを備えたリング溝(11)において、前記
    リング溝にオイルリング(2)を外周端がシリンダ
    (7)の内周面に接するように内装したとき、前記上下
    面の内端(15、16)は前記オイルリング本体(1)
    の上下面内端よりも所定距離、好ましくは前記シリンダ
    の内径の1/100〜1/300だけ内方に寄った半径
    方向位置にあり、前記底面(12)は、前記内端(1
    5、16)を上下端とし、前記本体の背面から張り出し
    たコイルエキスパンダ(6)を囲む母線(17、21)
    から形成された凹面であることを特徴としてなるピスト
    ンのコイルエキスパンダ付きオイルリング用リング溝。
  2. 【請求項2】 前記母線(17)は、中心が軸方向位置
    において前記リング溝(11)の軸方向中心に、半径方
    向位置において前記コイルエキスパンダ(6)の中心に
    それぞれ等しい位置にあり、半径が前記コイルエキスパ
    ンダ(6)の外径よりも所定距離、好ましくは前記シリ
    ンダ(7)の内径の1/100〜1/300だけ大き
    く、両端の半径方向位置が前記内端(15、16)と等
    しい位置にある円弧と、前記円弧の両端から前記内端に
    至る2つの直線とからなることを特徴としてなる請求項
    1記載のピストンのコイルエキスパンダ付きオイルリン
    グ用リング溝。
  3. 【請求項3】 前記母線(21)は両端が前記開口(1
    9)の上下端と一致し、半径方向位置が前記コイルエキ
    スパンダ(6)の内端より所定距離、好ましくは前記シ
    リンダ(7)の内径の1/100〜1/300だけ内方
    に寄る軸方向の直線と、前記直線の両端から前記内端
    (15、16)に延長した2つの斜線とからなることを
    特徴としてなる請求項1記載のピストンのコイルエキス
    パンダ付きオイルリング用リング溝。
  4. 【請求項4】 前記母線は、中心が軸方向位置において
    前記リング溝の軸方向中心に、半径方向位置において前
    記コイルエキスパンダの中心にそれぞれ等しい位置にあ
    り、半径が前記コイルエキスパンダの外半径よりも所定
    距離、好ましくは前記シリンダの内径の1/100〜1
    /300だけ大きい円弧と、前記円弧に前記内端から引
    いた2つの接線とからなることを特徴としてなる請求項
    1記載のピストンのコイルエキスパンダ付きオイルリン
    グ用リング溝。
  5. 【請求項5】 前記開口(19)は、前記底面(12)
    の略中央に開口することを特徴としてなる請求項1ない
    し4のいずれか1つに記載のピストンのコイルエキスパ
    ンダ付きオイルリング用リング溝。
  6. 【請求項6】 前記開口(19)は、前記下面(14)
    と交差することを特徴としてなる請求項1ないし4のい
    ずれか1つに記載のピストンのコイルエキスパンダ付き
    オイルリング用リング溝。
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