JP2001082605A - 組合せオイルリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関の動作中の異音の発生を防止するこ
とを目的とした組合せオイルリングを提供する。 【解決手段】 組合せオイルリング１が装着されるリン
グ溝４の幅Ｗと、サイドレール支点となるスペーサエキ
スパンダ３の突起部７間の長さＡと、サイドレール２の
厚さＢとで表されるサイドクリアランスＳ（＝Ｗ−Ａ−
２Ｂ）を０．０３０〜０．１０ｍｍの範囲内とし、さら
に、（イ）最外周面より内方の評価位置を弦長さＣで
０．１５ｍｍまたは０．２０ｍｍの位置としたときに、
それぞれのバレル高さＨが０．００２〜０．０１１ｍｍ
または０．００３〜０．０１２ｍｍとなるようにサイド
レール２の外周面形状を設定すること、（ロ）サイドレ
ール２の支点となるスペーサエキスパンダ３の突起部７
の有効幅を０．３０ｍｍ以下とすること、の何れか一方
または両方を備える組合せオイルリング１によって、上
記課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のピスト
ンに装着される組合せオイルリングに関し、更に詳しく
は、内燃機関の動作中の異音の発生を防止した組合せオ
イルリングに関する。

【０００２】

【従来の技術】オイルリングは、自動車をはじめとする
多くのエンジン（内燃機関）に使用されている。そうし
たオイルリングの一種に、一対のサイドレールとスペー
サエキスパンダとからなる３ピースの組合せオイルリン
グがある。３ピースの組合せオイルリングは、内燃機関
のピストンのリング溝に装着され、スペーサエキスパン
ダが、各々のサイドレールをシリンダの内周面とリング
溝の内側面とに押圧付勢するように構成されている。

【０００３】一方、内燃機関を有する自動車等には、近
年高い静粛性や快音性が要求されている。こうした静粛
性や快音性に関する研究として、３ピースのオイルリン
グのスティックスリップによる異音発生メカニズムに関
する山本らの報告（山本、斉藤、小松、「オイルリング
スティックスリップに関する一考察」、社団法人自動車
技術会、学術講演会前刷集９６３、ｐ．６１、１９９６
−５）がある。この研究報告では、エンジン異音の発生
原因をオイルリングのスティックスリップとしてとら
え、リング周りの摩耗系に関係する因子について考察し
ている。ここでいうスティックスリップとは、組合せオ
イルリングを構成するサイドレールが上下の軸方向（図
１を参照。）に振動する現象をいい、上記の研究報告
は、こうしたスティックスリップと異音の発生メカニズ
ムとの関係について考察している。

【０００４】そうした研究に基づいて、従来は、サイド
レールとスペーサエキスパンダとの寸法関係、例えば
（イ）シリンダの内周面とスペーサエキスパンダとの間
の距離について規定したり、（ロ）シリンダの内周面と
サイドレールの突起部との位置関係について規定した
り、（ハ）上記の（イ）と（ロ）の比率を規定したり、
（ニ）サイドレールの表面処理について検討したりして
解決を図っていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た対策によっても、異音の発生に関する問題を十分に解
決するには至らなかった。

【０００６】そこで、本発明は、内燃機関の動作中の異
音の発生を防止することを目的とした組合せオイルリン
グを提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、バレ
ル形状の外周面を有する一対のサイドレールと、当該サ
イドレールをシリンダの内周面とリング溝の内側面とに
押圧するスペーサエキスパンダとからなる組合せオイル
リングにおいて、前記組合せオイルリングが装着される
リング溝の幅Ｗと、前記サイドレールの支点となるスペ
ーサエキスパンダの突起部間の長さＡと、前記サイドレ
ールの厚さＢとによって表されるサイドクリアランスＳ
（＝Ｗ−Ａ−２Ｂ）が、０．０３０〜０．１０ｍｍの範
囲内であり、前記サイドレールの外周面形状は、最外周
面より内方の評価位置を弦長さＣで０．１５ｍｍの位置
としたときに、バレル高さＨが０．００２〜０．０１１
ｍｍであることに特徴を有する。

【０００８】この発明によれば、サイドクリアランスＳ
を、０．０３０〜０．１０ｍｍの範囲内とするので、サ
イドレールの軸方向の動きを小さくして、スティックス
リップ振幅を小さくすることができる。さらに、サイド
レールの外周面形状を、最外周面より内方の評価位置を
弦長さＣで０．１５ｍｍの位置としたときに、バレル高
さＨが０．００２〜０．０１１ｍｍとなるように設定す
るので、サイドレールとシリンダの内周面との摩擦力を
小さくすることができる。このように、スティックスリ
ップ振幅と摩擦力を小さくすることによって、スティッ
クスリップ振幅に基づく異音の発生を防止することがで
きる。

【０００９】請求項２の発明は、バレル形状の外周面を
有する一対のサイドレールと、当該サイドレールをシリ
ンダの内周面とリング溝の内側面とに押圧するスペーサ
エキスパンダとからなる組合せオイルリングにおいて、
前記組合せオイルリングが装着されるリング溝の幅Ｗ
と、前記サイドレールの支点となるスペーサエキスパン
ダの突起部間の長さＡと、前記サイドレールの厚さＢと
によって表されるサイドクリアランスＳ（＝Ｗ−Ａ−２
Ｂ）が、０．０３０〜０．１０ｍｍの範囲内であり、前
記サイドレールの外周面形状は、最外周面より内方の評
価位置を弦長さＣで０．２０ｍｍの位置としたときに、
バレル高さＨが０．００３〜０．０１２ｍｍであること
に特徴を有する。

【００１０】この発明によれば、サイドクリアランスＳ
を、０．０３０〜０．１０ｍｍの範囲内とするので、サ
イドレールの軸方向の動きを小さくして、スティックス
リップ振幅を小さくすることができる。さらに、サイド
レールの外周面形状を、最外周面より内方の評価位置を
弦長さＣで０．２０ｍｍの位置としたときに、バレル高
さＨが０．００３〜０．０１２ｍｍとなるように設定す
るので、サイドレールとシリンダの内周面との摩擦力を
小さくすることができる。このように、スティックスリ
ップ振幅と摩擦力を小さくすることによって、スティッ
クスリップ振幅に基づく異音の発生を防止することがで
きる。

【００１１】請求項３の発明は、バレル形状の外周面を
有する一対のサイドレールと、当該サイドレールをシリ
ンダの内周面とリング溝の内側面とに押圧するスペーサ
エキスパンダとからなる組合せオイルリングにおいて、
前記組合せオイルリングが装着されるリング溝の幅Ｗ
と、前記サイドレールの支点となるスペーサエキスパン
ダの突起部間の長さＡと、前記サイドレールの厚さＢと
によって表されるサイドクリアランスＳ（＝Ｗ−Ａ−２
Ｂ）が、０．０３０〜０．１０ｍｍの範囲内であり、前
記サイドレールの支点となる前記スペーサエキスパンダ
の突起部の有効幅Ｄが、０．３０ｍｍ以下であることに
特徴を有する。

【００１２】この発明によれば、サイドクリアランスＳ
を、０．０３０〜０．１０ｍｍの範囲内とするので、サ
イドレールの軸方向の動きを小さくして、スティックス
リップ振幅を小さくすることができる。さらに、サイド
レールの支点となるスペーサエキスパンダの突起部の有
効幅Ｄを０．３０ｍｍ以下とするので、サイドレールが
シリンダの内周面に押圧される際の安定性が向上し、シ
リンダの内周面との摩擦力を小さくすることができる。
このように、スティックスリップ振幅と摩擦力を小さく
することによって、スティックスリップ振幅に基づく異
音の発生を防止することができる。

【００１３】請求項４の発明は、請求項３に記載の組合
せオイルリングにおいて、前記サイドレールの外周面形
状は、最外周面より内方の評価位置を弦長さＣで０．１
５ｍｍの位置としたときに、バレル高さＨが０．００２
〜０．０１１ｍｍであることに特徴を有する。また、請
求項５の発明は、請求項３に記載の組合せオイルリング
において、前記サイドレールの外周面形状は、最外周面
より内方の評価位置を弦長さＣで０．２０ｍｍの位置と
したときに、バレル高さＨが０．００３〜０．０１２ｍ
ｍであることに特徴を有する。

【００１４】これらの発明によれば、最外周面より内方
の評価位置を弦長さＣで０．１５ｍｍまたは０．２０ｍ
ｍの位置としたときに、それぞれのバレル高さＨが０．
００２〜０．０１１ｍｍまたは０．００３〜０．０１２
ｍｍとなるようにサイドレールの外周面形状を設定する
ので、サイドレールとシリンダの内周面との摩擦力を小
さくすることができる。このように、スティックスリッ
プ振幅と摩擦力を小さくすることによって、スティック
スリップ振幅に基づく異音の発生を防止することができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明について図面を参
照しつつ説明する。

【００１６】図１は、本発明の組合せオイルリング１の
一例を示す断面図であり、図２は、本発明の組合せオイ
ルリング１を構成するサイドレール２のバレル部６の形
状の一例を示す断面図であり、図３は、本発明の組合せ
オイルリング１を構成するスペーサエキスパンダ３のサ
イドレール支点となる突起部７の形状の一例を示す断面
図である。

【００１７】組合せオイルリング１は、図１に示すよう
に、スペーサエキスパンダ３とサイドレール２とからな
り、内燃機関のピストンのリング溝４に装着される。こ
のスペーサエキスパンダ３は、バレル形状の外周面を有
する一対のサイドレール２をシリンダの内周面５とリン
グ溝４の内側面とに押圧付勢するように構成されてい
る。

【００１８】本発明の組合せオイルリング１は、組合せ
オイルリング１が装着されるリング溝４の幅Ｗと、サイ
ドレール２の支点となるスペーサエキスパンダ３の突起
部７間の長さＡと、サイドレール２の厚さＢとで表され
るサイドクリアランスＳ（＝Ｗ−Ａ−２Ｂ）を０．０３
０〜０．１０ｍｍの範囲内に規定し、さらに、（イ）最
外周面より内方の評価位置を弦長さＣで０．１５ｍｍま
たは０．２０ｍｍの位置としたときに、それぞれのバレ
ル高さＨが０．００２〜０．０１１ｍｍまたは０．００
３〜０．０１２ｍｍとなるようにサイドレール２の外周
面形状を設定すること、（ロ）サイドレール２の支点と
なるスペーサエキスパンダ３の突起部７の有効幅Ｄを
０．３０ｍｍ以下とすること、の何れか一方または両方
を備えている。

【００１９】サイドクリアランスＳ（＝Ｗ−Ａ−２Ｂ）
は、サイドレール２がリング溝４内で上下に動くことが
できる許容量を表している。従って、このサイドクリア
ランスＳを０．０３０〜０．１０ｍｍの範囲内に規定す
ることにより、サイドレール２が上下の軸方向に動くの
を抑制し、サイドレール２のスティックスリップ振幅を
小さくすることができる。その結果、組合せオイルリン
グ１からの異音の発生を防止することができる。なお、
サイドクリアランスＳを、０．０４〜０．０８ｍｍの範
囲内にすることがより好ましい。サイドクリアランスＳ
が０．０３０ｍｍ未満の場合には、サイドレール２の軸
方向の動きが小さくなりすぎて、上下面でのシール性が
悪化したり、メカニカルスティックを発生するおそれが
ある。一方、サイドクリアランスＳが０．１０ｍｍを超
えると、サイドレール２の軸方向の動きが大きくなるの
で、スティックスリップ振幅を小さくすることができな
い。そのため、組合せオイルリング１からの異音の発生
を十分に防止することができない。

【００２０】組合せオイルリング１の異音の発生防止策
として、上述したように、最外周面より内方の評価位置
を弦長さＣで０．１５ｍｍの位置としたときに、バレル
高さＨが０．００２〜０．０１１ｍｍとなるように、サ
イドレール２の外周面形状を設定し、または、最外周面
より内方の評価位置を弦長さＣで０．２０ｍｍの位置と
したときに、バレル高さＨが０．００３〜０．０１２ｍ
ｍとなるように、サイドレール２の外周面形状を設定す
る。すなわち、本発明においては、サイドレール２の最
外周面より内方に弦長さＣで０．１５ｍｍまたは０．２
０ｍｍの位置となる位置を評価位置とし、その評価位置
から最外周面先端までの高さをバレル高さＨとし、その
バレル高さＨを所定の範囲内とすることによって、サイ
ドレール２のバレル部６の外周面形状を規定している。
評価位置を弦長さＣで０．１５ｍｍまたは０．２０ｍｍ
の位置としたのは、実状の評価に即しているため便利だ
からである。通常、弦長さＣ０．１５ｍｍの位置での評
価は、サイドレール２の厚さＢが０．３〜０．５ｍｍ程
度の比較的薄い場合に適用され、弦長さＣ０．２０ｍｍ
の位置での評価は、サイドレール２の厚さＢが０．４〜
０．６ｍｍ程度の比較的厚い場合に適用されるが、必ず
しもそうした厚さＢの範囲に限定されるものではない。
これらの場合において、バレル高さＨがそれぞれの弦長
さＣで規定された最大値よりも大きい場合には、サイド
レール２とシリンダの内周面５との摩擦力が大きくなっ
て、異音が発生するおそれがある。一方、バレル高さＨ
がそれぞれの弦長さＣで規定された最小値よりも小さい
場合には、潤滑油の消費量が増大するおそれがある。

【００２１】本発明において、弦長さＣが０．１５ｍｍ
または０．２０ｍｍの位置でのバレル高さＨは、図２に
示すように、サイドレール２の外周面の形状によって異
なる。バレル高さＨが小さい程、すなわち図２の（ａ）
〜（ｃ）の順になる程、サイドレール２とシリンダの内
周面５との摩擦力がより小さくなる傾向となる。そのた
め、本発明においては、図２（ｃ）のように、バレル高
さＨが小さい程、異音の発生防止の点では好ましい。ま
た、バレル部６は、図２に示すように、なだらかな曲面
形状または円弧状で形成されている。

【００２２】これに対して、従来のバレル部６の形状
は、先端が突出したバレル形状となっており、サイドレ
ール先端のバレル部６とシリンダの内周面５との摩擦力
が大きく、スティックスリップ振幅に基づく異音の発生
が起こり易い形状であったが、本発明では、サイドレー
ル先端のバレル部６とシリンダの内周面５との摩擦力が
小さくなるので、スティックスリップ振幅に基づく異音
の発生を防止することができる。

【００２３】さらに、組合せオイルリング１の異音の発
生防止策として、上述したように、サイドレール２の支
点となるスペーサエキスパンダ３の突起部７の有効幅Ｄ
を、サイドレール２の板厚Ｂの２分の１以下、具体的に
は０．３０ｍｍ以下で好ましくは０．２０ｍｍ以下とす
るように設定する。従来の突起部７は、有効幅Ｄがサイ
ドレール２の板厚Ｂ程度、例えば０．６０ｍｍ程度であ
ったので、サイドレール２が突起部７の内周側で支持さ
れるために、安定した支点として作用し得なかったが、
本発明では、シリンダの内周面５を押圧するサイドレー
ル２の安定性が向上するので、サイドレール２とシリン
ダの内周面５との摩擦力が小さくなり、異音の発生を防
止することができる。

【００２４】

【実施例】以下に、実施例と比較例によって本発明をさ
らに具体的に説明する。 （実施例１）先ず、一対のサイドレール２、２として、
厚さＢ０．６ｍｍで、弦長さＣが０．２０ｍｍの評価位
置でバレル高さＨが０．００７ｍｍの外周面形状を有す
るものを使用した。サイドレール２の支点となるスペー
サエキスパンダ３は、突起部間の長さＡが２．７５ｍｍ
のものを使用した。こうして構成した本発明の組合せオ
イルリング１を、リング溝の幅Ｗが４．０３ｍｍのピス
トンに装着した。これらによって表されるサイドクリア
ランスＳは、０．０８ｍｍであった。

【００２５】次に、一対のサイドレール２、２として、
厚さＢ０．５ｍｍで、弦長さＣが０．２０ｍｍの評価位
置でバレル高さＨが０．０１３ｍｍの外周面形状を有す
るものを使用した。サイドレール２の支点となるスペー
サエキスパンダ３は、突起部間の長さＡが１．９１ｍｍ
のものを使用した。こうして構成した従来型の組合せオ
イルリング１を、リング溝の幅Ｗが３．０３ｍｍのピス
トンに装着した。これらによって表されるサイドクリア
ランスＳは、０．１２ｍｍであった。 （実施例２）先ず、一対のサイドレール２、２として、
厚さＢ０．４ｍｍで、弦長さＣが０．１５ｍｍの評価位
置でバレル高さＨが０．００８ｍｍの外周面形状を有す
るものを使用した。サイドレール２の支点となるスペー
サエキスパンダ３は、突起部間の長さＡが１．９６ｍｍ
のものを使用した。こうして構成した本発明の組合せオ
イルリング１を、リング溝の幅Ｗが２．８３ｍｍのピス
トンに装着した。これらによって表されるサイドクリア
ランスＳは、０．０７ｍｍであった。

【００２６】次に、一対のサイドレール２、２として、
厚さＢ０．４ｍｍで、弦長さＣが０．１５ｍｍの評価位
置でバレル高さＨが０．０１３ｍｍの外周面形状を有す
るものを使用した。サイドレール２の支点となるスペー
サエキスパンダ３は、突起部間の長さＡが１．６１ｍｍ
のものを使用した。こうして構成した従来型の組合せオ
イルリング１を、リング溝の幅Ｗが２．５３ｍｍのピス
トンに装着した。これらによって表されるサイドクリア
ランスＳは、０．１２ｍｍであった。 （異音発生状況の測定と結果）異音発生状況の測定は、
弦長さＣが０．２０ｍｍの評価位置でバレル高さＨが規
定される実施例１の組合せオイルリング１の場合には、
最高出力が１０５ＫＷ−６０００ｒｐｍで排気量が２０
００ｃｃ（シリンダー内径８５ｍｍ）のエンジンを用
い、弦長さＣが０．１５ｍｍの評価位置でバレル高さＨ
が規定される実施例２の組合せオイルリング１の場合に
は、最高出力が７５ＫＷ−６０００ｒｐｍで排気量が１
５００ｃｃ（シリンダー内径７６ｍｍ）のエンジンを用
いた。測定と評価は、何れも約８００ｒｐｍのアイドリ
ング運転時での異音の発生の有無により行った。

【００２７】実施例１および実施例２の本発明の組合せ
オイルリング１を用いた場合には、異音の発生は認めら
れなかった。しかし、実施例１および実施例２の従来型
の組合せオイルリング１を用いた場合には、異音の発生
が確認された。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
サイドレールの軸方向の動きを小さくすること、サイド
レールとシリンダの内周面との摩擦力を小さくするこ
と、サイドレールがシリンダの内周面に押圧される際の
安定性を向上させてシリンダの内周面との摩擦力を小さ
くすること、によって、スチィックスリップ振幅に基づ
く異音の発生を防止することができる。そのため、この
ような組合せオイルリングを使用する内燃機関は、高い
静粛性と快音性を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の組合せオイルリングの一例を示す断面
図である。

【図２】本発明の組合せオイルリングを構成するサイド
レールのバレル部の形状の一例を示す断面図である。

【図３】本発明の組合せオイルリングを構成するスペー
サエキスパンダのサイドレール支点となる突起部の形状
の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 組合せオイルリング ２ サイドレール ３ スペーサエキスパンダ ４ リング溝 ５ シリンダの内周面 ６ バレル部 ７ 突起部 ８ サイドレール押圧部 Ｗ リング溝の幅 Ａ サイドレール支点となるスペーサエキスパンダの突
起部間の長さ Ｂ サイドレールの厚さ Ｃ 所定位置の弦長さ Ｄ スペーサエキスパンダの突起部の有効幅 Ｓ サイドクリアランス Ｈ バレル高さ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バレル形状の外周面を有する一対のサイ
   ドレールと、当該サイドレールをシリンダの内周面とリ
   ング溝の内側面とに押圧するスペーサエキスパンダとか
   らなる組合せオイルリングにおいて、 前記組合せオイルリングが装着されるリング溝の幅Ｗ
   と、前記サイドレールの支点となるスペーサエキスパン
   ダの突起部間の長さＡと、前記サイドレールの厚さＢと
   によって表されるサイドクリアランスＳ（＝Ｗ−Ａ−２
   Ｂ）が、０．０３０〜０．１０ｍｍの範囲内であり、 前記サイドレールの外周面形状は、最外周面より内方の
   評価位置を弦長さＣで０．１５ｍｍの位置としたとき
   に、バレル高さＨが０．００２〜０．０１１ｍｍである
   ことを特徴とする組合せオイルリング。
2. 【請求項２】 バレル形状の外周面を有する一対のサイ
   ドレールと、当該サイドレールをシリンダの内周面とリ
   ング溝の内側面とに押圧するスペーサエキスパンダとか
   らなる組合せオイルリングにおいて、 前記組合せオイルリングが装着されるリング溝の幅Ｗ
   と、前記サイドレールの支点となるスペーサエキスパン
   ダの突起部間の長さＡと、前記サイドレールの厚さＢと
   によって表されるサイドクリアランスＳ（＝Ｗ−Ａ−２
   Ｂ）が、０．０３０〜０．１０ｍｍの範囲内であり、 前記サイドレールの外周面形状は、最外周面より内方の
   評価位置を弦長さＣで０．２０ｍｍの位置としたとき
   に、バレル高さＨが０．００３〜０．０１２ｍｍである
   ことを特徴とする組合せオイルリング。
3. 【請求項３】 バレル形状の外周面を有する一対のサイ
   ドレールと、当該サイドレールをシリンダの内周面とリ
   ング溝の内側面とに押圧するスペーサエキスパンダとか
   らなる組合せオイルリングにおいて、 前記組合せオイルリングが装着されるリング溝の幅Ｗ
   と、前記サイドレールの支点となるスペーサエキスパン
   ダの突起部間の長さＡと、前記サイドレールの厚さＢと
   によって表されるサイドクリアランスＳ（＝Ｗ−Ａ−２
   Ｂ）が、０．０３０〜０．１０ｍｍの範囲内であり、 前記サイドレールの支点となる前記スペーサエキスパン
   ダの突起部の有効幅Ｄが、０．３０ｍｍ以下であること
   を特徴とする組合せオイルリング。
4. 【請求項４】 前記サイドレールの外周面形状は、最外
   周面より内方の評価位置を弦長さＣで０．１５ｍｍの位
   置としたときに、バレル高さＨが０．００２〜０．０１
   １ｍｍであることを特徴とする請求項３に記載の組合せ
   オイルリング。
5. 【請求項５】 前記サイドレールの外周面形状は、最外
   周面より内方の評価位置を弦長さＣで０．２０ｍｍの位
   置としたときに、バレル高さＨが０．００３〜０．０１
   ２ｍｍであることを特徴とする請求項３に記載の組合せ
   オイルリング。