JP2003269610A - エキスパンダ付きオイルリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 装着が容易で、かつ油掻き落とし性能にすぐ
れるオイルリングを実現する。 【構成】 上方シール部11と下方シール部12とを柱部13
によって連結してなるオイルリング本体１にエキスパン
ダ２を配置してなるオイルリングにおいて、前記柱部13
に水平方向の弱め線16が加工されていることを特徴とす
る。この状態であれば装着は容易である。エンジン稼働
後、弱め線16で疲労破壊して２枚のリングに分離し、３
点構成のオイルリングに変わる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジンや
ガソリンエンジン等の内燃機関においてシリンダ内壁か
ら過剰のオイルを掻き落とすためにピストンに装着され
るエキスパンダ付きオイルリングに関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンやガソリンエンジン
等の内燃機関においては、ピストンの外周に設けられた
リング溝内に圧力ピストンリング（単に圧力リングとも
いう）とオイルリングを装着し、主として前者により燃
焼ガスの漏洩を防止すると共に、後者でシリンダ内壁に
付着した余分な潤滑油を掻き落とし、潤滑油が燃焼室に
流入して燃焼することを防止するのが普通である。ピス
トンリングの機能には、前記した以外にも燃焼による熱
を外部に伝えて除去する熱伝達作用や、ピストンの往復
運動を円滑にするベアリング作用等多くの作用が要求さ
れる。

【０００３】オイルリングとしては、オイルリング本体
の背面（内径側）にエキスパンダ溝を形成し、このエキ
スパンダ溝にばね作用を有するエキスパンダを装着し、
エキスパンダのばね作用によってオイルリング本体をシ
リンダ内壁に密着させてオイルリング性能を向上させる
ようにしたものが知られている。図４は、一般的なコイ
ルエキスパンダ付きオイルリングにおけるコイルエキス
パンダを除いたオイルリング本体を示す斜視図、図５は
実開昭54-53108号公報に従来例として記載されている図
４に示すものと同様のオイルリングの要部のみを示す分
解斜視図で、（ａ）はオイルリング本体の一部、（ｂ）
はコイルエキスパンダの一部を示し、１はオイルリング
本体、11はその上方（本明細書では燃焼室側を上、クラ
ンク室側を下とする）シール部、12は下方シール部、13
は上方シール部11と下方シール部12を結ぶ柱部、14はオ
イルリング本体１の側面に設けられた油窓、２はコイル
エキスパンダである。

【０００４】このオイルリング本体１は、上方シール部
11と下方シール部12を柱部13で連結して一体とした断面
略Ｉ字状の鋳鉄製リングであり、内径を押し広げてピス
トンに設けられたリング溝に装着するため合口15を設け
てある。ピストンの往復運動に伴い、シリンダ内壁に付
着している余分なオイルが上方および下方シール部11、
12の外周摺動面により掻き落とされる。

【０００５】柱部13の外周面は、掻き落としたオイルを
受け入れる溝を形成し、さらにこのオイルをピストン内
側からオイルパンへ戻してやるため、柱部13には油窓14
が設けられている。一方、柱部13の内面にはコイルエキ
スパンダ４が装着され、オイルリング本体１を外周側に
押し広げている。図６はこのようなオイルリング１の使
用状態を示すエンジン要部の部分断面図で、４はピスト
ン、５はシリンダである。オイルリング１はピストン４
の外周に設けられたリング溝41内に装着され、コイルエ
キスパンダ２により外方のシリンダ５の内壁51に押しつ
けられている。オイルリング本体１の背面（内径側）に
半円状断面のエキスパンダ溝を形成し、このエキスパン
ダ溝にコイルばね状のコイルエキスパンダ２を装着して
いる。

【０００６】また、図７は特開平9-210203号公報の図１
に示されているオイルリング１の使用状態を示すエンジ
ン要部の部分断面図で、オイルリング背面のエキスパン
ダ溝の断面をＶ字形状とし、コイルエキスパンダとは背
面の２点で接触するようにしている。さらにまた、これ
まで説明したコイルエキスパンダに対して、プレートエ
キスパンダと呼ばれるものも知られている。実公昭47-3
1927号公報に記載されているプレートエキスパンダを図
８により説明する。図８（ａ）はオイルリングの一部、
（ｂ）はプレートエキスパンダの一部を示す斜視図で、
３はプレートエキスパンダ、31はスロットである。

【０００７】プレートエキスパンダ３は、細長く薄い鋼
帯の両側から交互に反対側に突き抜けないスロット31を
設け、断面を「く」の字型に曲げるとともに全体をオイ
ルリング本体１の内周面に沿うように環状としたもので
ある。断面をコの字型、あるいは半円形に曲げてもよ
い。コイルエキスパンダ２と同様に、オイルリング本体
１を外周側に押し広げ、シリンダ５の内壁51に押しつけ
る作用をするが、コイルエキスパンダ２に比べて半径方
向の寸法が小さいのでピストン４に設けるリング溝41も
浅くてよいなどの利点がある。

【０００８】これらのエキスパンダによってオイルリン
グのシリンダ内壁に対する半径方向の密着性は向上する
けれども、さらなる問題点としてピストンのストローク
方向の隙間の問題がある。さきに図４ないし８で示し
た、オイルリング本体１が上方シール部11と下方シール
部12とが柱部13で連結されて一体となっているものにお
いては、組み立て上と熱膨張の双方から、オイルリング
本体１の上下面とピストン側のリング溝41との間に、図
６に示したストローク方向の隙間、すなわちサイドクリ
アランスｆが必要であるが、この隙間がオイルの抜け道
となってオイル消費が大きく、また上下のシール部11、
12が一体となって運動するためシリンダ内壁51に対する
追随性が悪いという問題点がある。また、オイルリング
の材質が鋳鉄である場合、油窓14は通常フライス加工に
よるため、むやみに多数の孔を形成することができず、
油窓14の一部がコイルエキスパンダ２あるいはプレート
エキスパンダ３により多少でもふさがれると、オイルの
通過が不良となってオイル掻き落としの効果が減少して
しまうという問題点もある。

【０００９】これらの問題点に対処するものとして、実
開昭54-53108号公報に記載されているオイルリングを図
９に示す。図９はこのオイルリングの使用状態を示すエ
ンジン要部の部分断面図で、このオイルリングは、上方
リング1a、下方リング1bの２枚のリングと、その内周側
に配置されるコイルエキスパンダ２の３点で構成されて
いる。

【００１０】すなわち、これまでのオイルリング本体１
が上方リング1a、下方リング1bの２枚のリングに分かれ
たことにより、コイルエキスパンダ２が上方リング1a、
下方リング1bのそれぞれの内周側の斜面で接触すると、
コイルエキスパンダ２のばね作用によって上方リング1a
と下方リング1bが半径方向に広がると同時に上方リング
1aと下方リング1bとの上下方向の間隔が開き、サイドク
リアランスが解消するという効果がある。

【００１１】なお、特開平8-261325号公報、特開平8-26
1326号公報に記載されているように、３点構成のオイル
リングにおいて、コイルエキスパンダを使用するもの
も、またプレートエキスパンダを使用するもののいずれ
もが知られている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしこのようなオイ
ルリング本体が２枚のリングに分離した構成のものは、
ピストンのオイルリング溝への装着が非常に困難である
という問題点があり、実用化されていないのが現状であ
る。このオイルリングをリング溝内に装着するには、ま
ずコイルエキスパンダの接合部を外し、コイルエキスパ
ンダをリング溝に装着して接合部を接合する。プレート
エキスパンダの場合はプレートエキスパンダをリング溝
に巻き付ける。ついで、上方リングと下方リングをエキ
スパンダに対して所定の位置になるようにリング溝内に
装着する。

【００１３】近年の自動車の軽量化、省資源化の趨勢に
おいてエンジンの小型化が推進されており、オイルリン
グも小型化、軽量化が図られている。小さいものではス
トローク方向のリングの幅（厚み）が実に1.5 ｍｍ程度
であり、さらにこれを1.2 ｍｍ以下にしたいという要求
がある。このような寸法のリングが２枚に分離している
と、合口を広げ、エキスパンダの嵌められているリング
溝の残された隙間に正しく装着するのはロボットでは到
底不可能であり、器用さに頼る手作業においても至難で
あるといわねばならない。

【００１４】本発明は、こうした問題点に鑑み、装着が
容易で、かつ軽量でオイル掻き性能にすぐれたオイルリ
ングを実現することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、外周摺動面が
シリンダ内壁に接する上方シール部と同じく外周摺動面
がシリンダ内壁に接する下方シール部とを柱部によって
連結してなるオイルリング本体に、前記上方シール部下
面側内周面および前記下方シール部上面側内周面に接触
させてエキスパンダを配置してなるエキスパンダ付きオ
イルリングにおいて、前記柱部に水平方向の弱め線が加
工されていることを特徴とするエキスパンダ付きオイル
リングであり、望ましくは前記弱め線が柱部の内外面に
加工されているか、あるいは前記弱め線が柱部の内外い
ずれか一方の面に加工されている前記のエキスパンダ付
きオイルリングである。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明におけるオイルリングは、
製造された状態では上方シール部と下方シール部とが柱
部によって連結されて一体となり、従来のものと同様の
寸法を有するからエキスパンダの外側への装着作業は容
易であり、装着後エンジンの稼働開始にともない柱部が
疲労破壊して弱め線から分離し、上方リングと下方リン
グに分かれるので、エキスパンダのばね作用によって上
下方向に開き、サイドクリアランスがなくなって良好な
リング性能を発揮する。

【００１７】

【実施例】本発明の一実施例を図面により説明する。図
１はオイルリングを組み込んだ時点におけるエンジン要
部の部分断面図で、これまでと同じ部分については同一
符号を使用している。このオイルリングは、外周摺動面
がシリンダ５の内壁51に接する上方シール部11と同じく
外周摺動面がシリンダ５の内壁51に接する下方シール部
12とを、柱部13によって連結してなるオイルリング本体
１に、前記上方シール部11下面側内周面および前記下方
シール部12上面側内周面に接触させてコイルエキスパン
ダ２を配置してなるエキスパンダ付きオイルリングであ
る。そして前記柱部13に水平方向（周方向）の弱め線16
が加工されていることを特徴とする。弱め線16とは応力
集中を起こして破壊するように設けたＶ字状等の切り欠
きである。繰り返し応力によって予定の位置で破壊が起
きるように刻みを設けることは、例えば注射液のアンプ
ルや、酒類のびんの蓋等に見ることができる。本発明の
場合、エンジンが稼働するとピストンは夥しい回数の上
下運動を行うので、オイルリングは前記した慣性力やガ
ス圧によってリング溝内でサイドクリアランスの分だけ
の上下移動と衝突を繰り返すことになるので、弱め線に
沿って簡単に疲労破断し、上方リングと下方リングに分
離して図９に示したような３点構成のリングとなり、エ
キスパンダのばね力の分力によって上方シール部11はリ
ング溝41の上面に、下方シール部12はリング溝41の下面
に押しつけられてサイドクリアランスがなくなる。つま
り装着時は作業性のよい従来型の一体のリングであり、
稼働後は掻き落とし性能のよい３点型に変わるのであ
る。

【００１８】図２はエンジン稼働後のオイルリングが分
離した状態を示すエンジン要部の部分断面図である。コ
イルエキスパンダ２とは上方シール部11下面側内周面お
よび前記下方シール部12上面側内周面と接触している
が、これら接触面はいずれもエキスパンダの形状に合わ
せた円周面または傾斜面となっているから、上方シール
部11と下方シール部12が図９における上方リング1a、下
方リング1bと同様になり、エキスパンダのばね力の上下
方向の分力によって上下方向に分離してサイドクリアラ
ンスが解消し、良好なリング性能を発揮してオイル消費
量を節減することができる。

【００１９】図３（ａ）はオイルリング本体１の断面図
で、弱め線16が柱部の内外面に加工されている。
（ｂ）、（ｃ）は図３（ａ）のＡ部のみを示す部分断面
図で、前記弱め線16が柱部13の内外いずれか一方の面に
加工されている。（ａ）〜（ｃ）のいずれを選択するか
は、オイルリング本体の形状、寸法や製造工程等から適
宜決定すればよい。

【００２０】オイルリング本体の素材を鋼材、あるいは
他の金属材の引き抜き加工によって製造する場合には、
ダイスの形状によって前記弱め線を内外面いずれにも容
易に設けることが出来る。なお図１〜３においては柱部
13に油窓14が設けられている例を示しているが、本発明
においては、柱部13が分離して隙間ができるので柱部13
の油窓14を省略することもでき、この加工工程が不要で
あれば製造コストが削減できる。

【００２１】なお図１、２ではコイルエキスパンダ２の
例で説明したが、プレートエキスパンダ等、他のエキス
パンダを使用してもよいことは、いうまでもない。な
お、オイルリング本体は、鋼製に限定されるものではな
く、鋳鉄やそれ以外の金属、あるいは耐熱性合成樹脂等
で製造してもよい。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、装着が容易で、かつ軽
量でオイル掻き落とし性能にすぐれたオイルリングが実
現し、オイル消費量が節減されるとともにエンジンの軽
量化が達成されるなどのすぐれた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のオイルリングの使用状態を示
すエンジン要部の部分断面図である。

【図２】同じく本発明の実施例のオイルリングの使用状
態を示すエンジン要部の部分断面図である。

【図３】本発明の実施例のオイルリング本体の断面図お
よび部分断面図である。

【図４】オイルリング本体の従来例を示す斜視図であ
る。

【図５】オイルリング本体およびエキスパンダの従来例
を示す部分斜視図である。

【図６】オイルリングの使用状態の従来例を示すエンジ
ン要部の部分断面図である。

【図７】オイルリングの使用状態の他の従来例を示すエ
ンジン要部の部分断面図である。

【図８】オイルリングおよびエキスパンダの他の従来例
を示す部分斜視図である。

【図９】オイルリングの使用状態の他の従来例を示すエ
ンジン要部の部分断面図である。

【符号の説明】

１ オイルリング本体 1a 上方リング 1b 下方リング ２ コイルエキスパンダ ３ プレートエキスパンダ ４ ピストン ５ シリンダ 11 上方シール部 12 下方シール部 13 柱部 14 油窓 15 合口 16 弱め線 31 スロット 41 リング溝 51 内壁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J044 AA06 AA14 AA18 BA01 BC06 CB05 CB21 CB29 DA09 DA17

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周摺動面がシリンダ内壁（51）に接す
   る上方シール部（11）と同じく外周摺動面がシリンダ内
   壁（51）に接する下方シール部（12）とを柱部（13）に
   よって連結してなるオイルリング本体（１）に、前記上
   方シール部（11）下面側内周面および前記下方シール部
   （12）上面側内周面に接触させてエキスパンダ（２）を
   配置してなるエキスパンダ付きオイルリングにおいて、
   前記柱部（13）に水平方向の弱め線（16）が加工されて
   いることを特徴とするエキスパンダ付きオイルリング。
2. 【請求項２】 前記弱め線（16）が柱部（13）の内外面
   に加工されている請求項１に記載のエキスパンダ付きオ
   イルリング。
3. 【請求項３】 前記弱め線（16）が柱部（13）の内外い
   ずれか一方の面に加工されている請求項１に記載のエキ
   スパンダ付きオイルリング。