JP2008133923A - 組合せオイルリング - Google Patents

Abstract

【課題】上下レールが一体構造の組合せオイルリングにおいて、合口隙間を通じたオイル消費を低減する。
【解決手段】組合せオイルリング１はシリンダ９の内周面１０と摺動する上下一対のレール６，７がウェブ８で連結された断面略I字形の鋼製オイルリング２と、このオイルリング２を半径方向外方に押圧付勢するコイルエキスパンダ３とからなる。組合せオイルリング１は、オイルリング２の合口隙間を塞ぐ矩形断面の線材からなる遮断部材１４を、上下レール６，７とウェブ８で形成される外周溝１２内に上レール６と接触可能に有する。遮断部材１４は端部を曲げてオイルリング２のウェブ８に形成されている窓孔１３に引っ掛ける構造としてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関に使用する組合せオイルリングに関し、特に合口隙間を通じたオイル消費を低減する組合せオイルリングに関する。

内燃機関のピストンにはガスシール機能を主に行うコンプレッションリングと、シリンダボア壁の油膜厚のコントロールを主に行うオイルコントロールリングとが装着されている。このオイルコントロールリングには上下レールが独立しているスペーサエキスパンダ付き鋼製組合せオイルリングと、上下レールが一体構造のコイルエキスパンダ付き鋼製組合せオイルリングが主に使用されている。どちらの組合せオイルリングもエキスパンダによりレール部をシリンダボア内壁に押し付け、その面圧によりボア内壁に付着しているオイルを掻き落とすことでシリンダ壁の油膜厚のコントロールを行っている。上下レールが一体構造の組合せオイルリングの場合、上下レールの合口位置は円周方向で同位置又は近傍となる。

上下レールが一体構造であるコイルエキスパンダ付き組合せオイルリングの合口部に遮断部材を設ける技術として、特許文献１では、リング本体の合口両端に所定の溝加工を施し、そこに合口遮断部材を挿入する構造が提案されている。
特開平８−４２６９２号公報

上下レールの合口位置が円周方向で同一位置、又は近傍にある場合、下レールの合口隙間を通過したオイルミストや下レールの合口部で掻き残したシリンダ壁のオイルが、上レールの合口隙間を通過して燃焼室に入りやすい。特にエンジンブレーキが働く減速時は燃焼室が負圧になる為、上下レールの合口が揃っている場合はオイル上がりの現象が顕著になる。

リング本体に溝加工を施し合口遮断部材を挿入する特許文献１の技術は、合口遮断部材と上下レールは接触せずシールされていない。その結果、オイルが吸い上げられるような状況の下では、オイルが合口遮断部材と上レールの間の隙間を通り、上レールの合口隙間から燃焼室に入りやすいため、オイル消費の低減効果が低い。また、溝加工を必要とするためコストアップとなる。

本発明の目的は、上下レールが一体構造の組合せオイルリングにおいて、合口隙間を通じたオイル消費を低減することにある。

上記課題を解決するために本発明は次の解決手段を採る。すなわち、
本発明は、シリンダの内周面と摺動する上下一対のレールがオイルを逃がす窓孔を有するウェブで連結されている断面略I字形のオイルリングと、このオイルリングを半径方向外方に押圧付勢するコイルエキスパンダとからなる組合せオイルリングにおいて、オイルリングの合口隙間を塞ぐ遮断部材が前記上下レールとウェブで形成される外周溝内に上レールと接触可能に配置されていることを特徴とする。

遮断部材の外周はオイルリング外周の曲率と略同じ曲率を有することがシール性の面で好ましい。

遮断部材のリング軸方向における幅は、遮断部材が上下レールとウェブで形成される外周溝内で上下に動くことができ、また遮断部材がオイルリングのウェブに形成されている窓孔を塞ぐことがないよう設定されることが好ましい。遮断部材のリング半径方向における厚さは、遮断部材がオイルリングの外周よりも突出しないように設定される。したがって、例えば、遮断部材のリング軸方向における幅は上下レール間距離の１／２以下、遮断部材のリング半径方向における厚さは上下レールとウェブで形成される外周溝の深さよりも小さくされる。

遮断部材の周長は、合口隙間を塞ぐ周長であればよいが、オイルリングのウェブに形成されている窓孔の周方向長さよりも長くされることが望ましく、オイルリングの周長の１／２以上、オイルリングの周長以下とするのが合口隙間を安定的に塞ぐ点で好ましい。なお、遮断部材の周長はオイルリングの周長以上として重なり部を持たせてもよい。この場合、オイルリングに抱きつかせる必要はない。

遮断部材の端部をオイルリングのウェブに形成されている窓孔に引っ掛ける構造とすることで、遮断部材に回り止め効果を持たせることができる。この場合、遮断部材の周長は短くしてもよい。遮断部材は両端部を曲げて窓孔に引っ掛けてもよく、一端部を曲げて窓孔に引っ掛けるようにしてもよい。

遮断部材の断面が四角形、円、楕円、又は樽形であることがシール性や製造の容易さから好ましい。

本発明は上記の構成により、燃焼室が負圧となるエンジンブレーキ時のピストン下降時、遮断部材は慣性力と負圧により持ち上がり、オイルリングの上レールに接触する。その結果、オイル通路となる面積が小さくなるため、燃焼室に吸い上げられるオイルの量を低減できる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。

組合せオイルリング１は鋼製のオイルリング２とコイルエキスパンダ３とからなり、ピストン４のリング溝５に装着されている。

オイルリング２は、合口２ａを有している断面略Ｉ字形のリングであり、円周方向に延びる上下一対のレール６，７と、円周方向に延び前記一対のレール６，７を連結する薄肉の真っ直ぐなウェブ８とからなっている。上下のレール６，７の外周面はそれぞれシリンダ９の内周面１０と接触する摺動面１１を構成する。上下のレール６，７の外周側突出部とウェブ８とで外周溝１２が形成される。下レール７でシリンダ９の内周面１０から掻き取られたオイルはそのままオイルパンに落とされ、上レール６で掻き取られたオイルは外周溝１２から、ウェブ８に円周方向に間隔をおいて形成されている複数個の窓孔１３を通ってオイルリング２の内周側に移動し、ピストン４に形成されている図示外のオイル通路を通ってオイルパンに落とされる。

外周溝１２には遮断部材１４が装着されている。遮断部材１４は断面が矩形の線材で、オイルリング２の合口２ａの隙間部分を塞ぐようにして配置されている。遮断部材１４の周長はオイルリング２の周長の約３／４、リング軸方向における幅ａは上下レール６，７間距離Ａの約１／３、リング半径方向における厚さｂは外周溝１２の深さＢの約９／１０である。

上下のレール６，７の内周側突出部とウェブ８とで内周溝１５が形成され、この溝１５内にコイルエキスパンダ３が装着されている。コイルエキスパンダ３は線材をコイル状に巻いたものをリング状としたものであり、オイルリング２を半径方向外方に押圧付勢し、オイルリング２の外周摺動面１１をシリンダ内周面１０に押接させる。

したがって、上記構成の組合せオイルリング１によれば、燃焼室が負圧となるエンジンブレーキ時のピストン４下降時、遮断部材１４は慣性力と負圧により持ち上がり、オイルリング２の上レール６に接触する。その結果、オイル通路となる面積が小さくなるため、シリンダ９壁油膜から蒸発したオイルミストやシリンダ９壁のオイルが合口２ａの隙間を通って燃焼室に吸い上げられる量を低減できる。

なお、遮断部材１４の断面形状は限定されない。遮断部材１４の断面形状の他の例を図４と図５に示す。図４は正方形断面、図５は円形断面を示す。

また、遮断部材１４の周長は、合口２ａの隙間を塞ぐ周長であればよいが、オイルリング２のウェブ８に形成されている窓孔１３の周方向長さよりも長くされることが望ましい。遮断部材１４の周長の他の例を図６、図７及び図８に示す。図６はオイルリング２の周長の約１／２、図７はオイルリング２の周長の約１／５、図８はオイルリング２の周長以上として重なり部を持たせたものである。

また、遮断部材１４の端部を曲げてオイルリング２のウェブ８に形成されている窓孔１３に引っ掛ける構造とすることで、遮断部材１４に回り止め効果を持たせることができる。図９及び図１０にその例を示す。図９は、遮断部材１４の両端部を曲げて窓孔１３に引っ掛けた場合を示している。図１０は、遮断部材１４の一端部を曲げて窓孔１３に引っ掛けた場合を示している。このような構造とすることで遮断部材１４は回り止めされるため、遮断部材１４の周長は短くできる。

次に、オイル消費試験を行った結果を説明する。約φ８０ｍｍの直列４気筒のガソリンエンジンで、エンジンブレーキを想定したモード運転を行い、オイル消費量を比較した。従来の組合せオイルリングに対し、遮断部材を追加した本発明の組合せオイルリングでは、オイル１Ｌ当りの走行距離が約３０％改善された。本試験に使用した遮断部材の周長はオイルリングの周長の約３／４、リング軸方向における幅は上下レール間距離の約３０％、リング半径方向における厚さはオイルリングの外周溝の深さの約９０％で、端部に曲げ加工を施し、その端部をオイルリングの窓孔に引っ掛けた構造である。

本発明の一実施形態を示し、（ａ）は組合せオイルリングを装着したピストンがシリンダに挿入されている状態を示す縦断面図、（ｂ）は組合せオイルリングの各種寸法を表す符合を示すための図である。 組合せオイルリングの一部分を示す正面図である。 遮断部材の周長を示すためのオイルリングの平面図である。 遮断部材の別の断面形状例を示す組合せオイルリングの縦断面図である。 遮断部材の更に別の断面形状例を示す組合せオイルリングの縦断面図である。 遮断部材の別の周長例を示すためのオイルリングの平面図である。 遮断部材の更に別の周長例を示すためのオイルリングの平面図である。 遮断部材の更に別の周長例を示すためのオイルリングの平面図である。 遮断部材の両端部を曲げて窓孔に引っ掛けた組合せオイルリングの一部分を示す正面図である。 遮断部材の一端部を曲げて窓孔に引っ掛けた組合せオイルリングの一部分を示す正面図である。

符号の説明

１ 組合せオイルリング
２ オイルリング
２ａ 合口
３ コイルエキスパンダ
４ ピストン
５ リング溝
６ 上レール
７ 下レール
８ ウェブ
９ シリンダ
１０ シリンダ内周面
１１ 外周摺動面
１２ 外周溝
１３ 窓孔
１４ 遮断部材
１５ 内周溝
ａ リング軸方向における幅
Ａ 上下レール間距離
ｂ リング半径方向における厚さ
Ｂ 外周溝の深さ

Claims (6)

1. シリンダの内周面と摺動する上下一対のレールがオイルを逃がす窓孔を有するウェブで連結されている断面略I字形のオイルリングと、このオイルリングを半径方向外方に押圧付勢するコイルエキスパンダとからなる組合せオイルリングにおいて、オイルリングの合口隙間を塞ぐ遮断部材が前記上下レールとウェブで形成される外周溝内に上レールと接触可能に配置されていることを特徴とする組合せオイルリング。
2. 遮断部材の外周がオイルリング外周の曲率と略同じ曲率を有することを特徴とする請求項１記載の組合せオイルリング。
3. 遮断部材のリング軸方向における幅は上下レール間距離の１／２以下で、遮断部材のリング半径方向における厚さは上下レールとウェブで形成される外周溝の深さよりも小さいことを特徴とする請求項１又は２記載の組合せオイルリング。
4. 遮断部材の周長はオイルリングの周長の１／２以上、オイルリングの周長以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の組合せオイルリング。
5. 遮断部材の端部がオイルリングのウェブに形成されている窓孔に引っ掛けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の組合せオイルリング。
6. 遮断部材の断面が四角形、円、楕円、又は樽形であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の組合せオイルリング。

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