JP2007309376A - ピストンリング - Google Patents

Abstract

【課題】潤滑油として用いられる軽油等を保持することができ、ピストンリング摺動面における良好な潤滑特性、特にエンジン始動時、エンジン停止時等の良好な潤滑特性を得ることができるピストンリングを提供することを課題とする。
【解決手段】ピストンリング（１）は、リング本体（２）に複数の潤滑油保持孔（３）が設けられている。潤滑油保持孔（３）は、シリンダライナと対向するピストンリング摺動面（４）に開口しており、リング本体（２）の内周面（５）まで貫通している。潤滑油保持孔（３）は、毛細管現象により潤滑油である軽油を取り込む。潤滑油保持孔（３）に取り込まれた軽油は、流れ落ちたり、蒸発したりすることが減り、エンジン始動時にピストンリング摺動面（４）に染み出し、当該箇所の良好な潤滑特性を実現する。
【選択図】図１

Description

本発明は、軽油等の燃料を潤滑油として利用するエンジンのピストンに装着するピストンリングに関する。

従来、シリンダライナとピストンリングとの摺動条件の最もきびしい時期に強い潤滑油膜を形成することができシリンダライナとピストンリングの摩耗を大幅に低減できるシリンダ注油システムの提案がある（特許文献１）。このシリンダ注油システムには、ピストンリングの内側のシリンダ油滞留室と、ピストンリング上面の前記シリンダ油滞留室の壁を切り欠いた切欠きと、前記シリンダ油滞留室からピストンリング摺動面へ通ずる連通穴と、ピストンリング摺動面に設けられた前記連通穴に通ずる周方向の溝を備えたピストンリングが含まれている。このようなピストンリングは、ピストンの上昇時にシリンダライナとの間に潤滑油膜を形成するシリンダ油をシリンダ上方へかき上げる。このかき上げられたシリンダ油はピストンリング上面内周側の複数の切欠きによってピストンリング内面側のシリンダ油滞留室へ供給される。シリンダ油滞留室に供給されたシリンダ油はピストンリング背面圧によって連通穴よりピストンリング摺動面に供給される。

また、特許文献２には、ピストンリングのリング本体の外周面に摺動面形成域より後退するように連なる逃げ面形成域を備え、逃げ面にオイル溜め機能と摺動面への給油機能を持たせる提案が開示されている。

一方、特許文献３には燃料である軽油を潤滑油として利用する軽油潤滑式ディーゼルエンジンが開示されている。このような軽油潤滑式ディーゼルエンジンでは、燃料となる軽油がエンジン各部の潤滑油としても用いられ、エンジン各部を循環する。このため、潤滑専用のオイルは不要であり、オイル交換の手間も省くことができる。

このようなディーゼルエンジンでは燃料として一般的に軽油を用い、軽油が潤滑系に供給されて各部の潤滑に供される。

特開平６−１８５４０６号公報 特開平７−１２６８８９号公報 実開昭６０−１９４１１２号公報

特許文献３記載のような軽油潤滑式ディーゼルエンジンでは、軽油がピストンリング摺動面にも供給される。
しかしながら、軽油は一般的なエンジンオイルよりも粘性が低く流れ落ち易いという特性を有するため、特にエンジン始動時に油膜切れを起こし易いという問題がある。特許文献１に開示されたようなピストンリングは、特許文献３で開示されたような軽油潤滑式ディーゼルエンジンに用いることができる。しかし、特許文献１に開示されたようなピストンリングであっても軽油等の粘度の低い潤滑油が用いられた場合に充分な潤滑特性を得られるものではない。すなわち、特許文献１に開示されたようなピストンリングは、シリンダ油滞留室が設けられているが、粘度の低い軽油等の潤滑油を充分保持できるような構成となっていない。特に、エンジンが停止しているような状態では、シリンダ油滞留室への潤滑油の供給も途絶える。このためエンジンが再始動するときにはシリンダライナやシリンダ油滞留室を含めたピストンリング周辺から潤滑油が流れ落ちており、ドライスタート状態となることが懸念される。

また、特許文献２で開示されたようなピストンリングを用いた場合も、エンジンを長時間停止させるような場合には、逃げ面に溜められた潤滑油が蒸発し、エンジン始動時の潤滑性に問題を生じるおそれがある。特に、軽油は一般的な潤滑油と比較して蒸発し易いことからこのような問題が顕著となる。

そこで、本発明は、潤滑油として用いられる軽油等を保持することができ、ピストンリング摺動面における良好な潤滑特性、特にエンジン始動時、エンジン停止時等の良好な潤滑特性を得ることができるピストンリングを提供することを課題とする。

かかる課題を解決するための、本発明のピストンリングは、燃料を潤滑油として利用するエンジンのピストンに装着されるピストンリングであって、毛細管現象により潤滑油を保持する潤滑油保持手段を備えたことを特徴とする（請求項１）。毛細管現象により潤滑油を保持するようにすれば、潤滑油の蒸発も低減させることができ、エンジンの長時間停止後の再始動時にもピストンリング摺動における良好な潤滑特性を確保することができる。

このようなピストンリングでは、前記潤滑油保持手段は、シリンダライナと対向するピストンリング摺動面に開口した潤滑油保持孔を備えたリング本体とすることができる（請求項２）。また、前記潤滑油保持手段は、シリンダライナと対向するピストンリング摺動面に開口し、当該ピストンリング摺動面から内周面まで貫通した潤滑油保持孔を備えたリング本体とすることができる（請求項３）。このようにリング本体に潤滑油保持孔を設けることにより、潤滑油の蒸発を低減することができる。また、毛細管現象によって潤滑油保持孔に保持された潤滑油は、エンジン停止後等のドライ状態でピストンリング摺動面がシリンダライナ摺動面と摺り合わされるとピストンリング摺動面へ染み出てくる。これにより、当該摺動面の潤滑が確保される。また、リング本体内で保持される潤滑油は変質等も起こりにくい。

また、前記のようなピストンリングにおける前記潤滑油保持手段は、シリンダライナと対向するピストンリング摺動面に開口した潤滑油保持孔を備えたリング本体と、前記潤滑油保持孔内に装着され、毛細管現象を生じる潤滑油保持材である構成とすることもできる（請求項４）。このような潤滑油保持部材としては例えば毛細管現象を生じる多孔質物質及び／又は繊維状物質を採用することができる（請求項５）。このような潤滑油保持部材は、単独で、または、潤滑油保持孔による毛細管現象と併せて潤滑油を保持することができる。このため、潤滑油の蒸発を低減することができ、ドライ状態でのエンジン始動時に摺動部に潤滑を染み出させて良好な潤滑特性を確保することができる。

本発明によれば、毛細管現象によりリング本体内に潤滑油を取り込んで保持するようにしたので潤滑油の蒸発を低減することができる。また、ピストンが動き出すと即座にピストンリング摺動面に潤滑油が供給されるので、ピストンリング摺動面、シリンダライナ摺動面において良好な潤滑特性を確保することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

図１は、本発明のピストンリング１の斜視図である。また、図２は、図１におけるＡ−Ａ線拡大断面図である。また、図３は、ピストンリング１をピストン１０に装着し、燃焼圧が加わった状態を示す一部拡大断面図である。ピストンリング１は、燃料である軽油を潤滑油として利用するエンジンのピストン１０に装着されるものである。

ピストンリング１は、リング本体２に複数の潤滑油保持孔３が設けられている。この潤滑油保持孔３は、図１に示すように放射状に設けられている。各潤滑油保持孔３は、シリンダライナ１１と対向するピストンリング摺動面４に開口しており、リング本体２の内周面５まで貫通している。このような潤滑油保持孔３は、毛細管現象により潤滑油である軽油６を取り込むことができる。このような潤滑油保持孔３を備えたリング本体２が本発明における潤滑油保持手段に相当する。

軽油６は、従来用いられている一般的な潤滑油と比較して粘度が低いため、毛細管現象が起こり易く、潤滑油保持孔３内へ取り込まれ易い。潤滑油保持孔３の寸法は、用いられる軽油６の特性を考慮して決定されている。すなわち、用いられる軽油６の粘度、表面張力といった特性に合わせて適切に毛細管現象を実現することができるように、潤滑油保持孔３の長さ、直径が定められている。このようにして長さ、直径が定められた潤滑油保持孔３は、その寸法に応じて、ドリル加工や放電加工によって穿設される。例えば、内径０．５ｍｍ程度であればドリル加工とし、内径０．３ｍｍ程度であれば放電加工を行う。なお、リング本体２は、通常、ピストンリングに用いられる材料を用いて成形することができる。

以上のように構成されるピストンリング１は、ピストン１０に装着されて使用される。ピストン１０の周囲には、図示しないオイルジェットにより軽油６が供給され、シリンダライナ１１等にも付着する。ピストン１０が稼働すると、これらの箇所に供給された軽油６が毛細管現象によって潤滑油保持孔３内へ取り込まれて保持される。毛細管現象によって保持されている軽油６は、エンジンが停止し、ピストン１０やシリンダライナ１１周辺の軽油６が流れ落ちてドライ状態に近づいても潤滑油保持孔３内から流れ落ちることなく保持される。また、蒸発も抑制されている。

このように潤滑油保持孔３内へ保持された軽油６は、エンジンが始動し、ピストン１０が稼働し始めると、ピストンリング摺動面４に染み出てくる。ここで、潤滑油保持孔３は、シリンダライナ１１と対向するピストンリング摺動面４に開口しており、リング本体２の内周面５まで貫通していることから、スムーズに軽油６がピストンリング摺動面４に染み出てくる。これにより、当該箇所における良好な潤滑特性が確保される。

なお、ピストンリング１に燃焼圧が加わった状態であると、ピストンリング１は、図３で示したようにピストン１０に押し付けられ、参照符号Ｂ及びＣを付した箇所でシールされる。これにより、筒内の燃焼圧も確保されている。

次に、本発明の実施例２について説明する。図４に示す実施例２のピストンリング２０は、リング本体２１に潤滑油保持孔２２が設けられ、さらに、この潤滑油保持孔２２内に発泡セラミック２３が装着されている。この発泡セラミック２３は、本発明における潤滑油保持材に相当するものであり、毛細管現象を実現することができるものである。

このような構成としても、実施例１の場合と同様に潤滑油保持孔２２内に軽油６を取り込み、保持することができる。また、ピストン１０が稼働する際に、ピストンリング摺動面２４に軽油６を染み出させ、良好な潤滑特性を確保することができる。

上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。例えば、実施例２における発泡セラミック２３に代えて他の多孔質物質、繊維状物質を採用することができる。例えば、スチールウール等、毛細管現象を実現でき、耐熱性のあるものであれば採用することができる。

実施例１のピストンリングの斜視図である。 図１におけるＡ−Ａ線拡大断面図である。 ピストンリングをピストンに装着し、燃焼圧が加わった状態を示す一部拡大断面図である。 実施例２のピストンリングの拡大断面図である。

符号の説明

１、２０ ピストンリング
２、２１ リング本体
３、２２ 潤滑油保持孔
４、２４ ピストンリング摺動面
５ 内周面
６ 軽油
１０ ピストン
１１ シリンダライナ
２３ 発泡セラミック

Claims (5)

1. 燃料を潤滑油として利用するエンジンのピストンに装着されるピストンリングであって、
   毛細管現象により潤滑油を保持する潤滑油保持手段を備えたことを特徴とするピストンリング。
2. 請求項１記載のピストンリングにおいて、
   前記潤滑油保持手段は、シリンダライナと対向するピストンリング摺動面に開口した潤滑油保持孔を備えたリング本体であることを特徴とするピストンリング。
3. 請求項１記載のピストンリングにおいて、
   前記潤滑油保持手段は、シリンダライナと対向するピストンリング摺動面に開口し、当該ピストンリング摺動面から内周面まで貫通した潤滑油保持孔を備えたリング本体であることを特徴とするピストンリング。
4. 請求項１記載のピストンリングにおいて、
   前記潤滑油保持手段は、シリンダライナと対向するピストンリング摺動面に開口した潤滑油保持孔を備えたリング本体と、
   前記潤滑油保持孔内に装着され、毛細管現象を生じる潤滑油保持材であることを特徴としたピストンリング。
5. 請求項１記載のピストンリングにおいて、
   前記潤滑油保持手段は、シリンダライナと対向するピストンリング摺動面に開口した潤滑油保持孔を備えたリング本体と、
   前記潤滑油保持孔内に装着され、毛細管現象を生じる多孔質物質及び／又は繊維状物質であることを特徴としたピストンリング。
   

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