JP2011174562A

JP2011174562A - 組合せオイルリング

Info

Publication number: JP2011174562A
Application number: JP2010039757A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Kayano; 務茅野; Hiroyuki Nagakura; 弘幸長倉; Takashi Oguro; 隆大黒
Original assignee: Teikoku Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Teikoku Piston Ring Co Ltd
Priority date: 2010-02-25
Filing date: 2010-02-25
Publication date: 2011-09-08

Abstract

【課題】合口隙間を通じたオイル消費を確実に低減できる２ピース形の組合せオイルリングを提供する。
【解決手段】オイルリング１１と、このオイルリング１１を半径方向外方に押圧付勢するコイルエキスパンダ１２とからなる組合せオイルリング１０において、前記コイルエキスパンダ１２に挿通されているラッチピン２１の一端部が半径方向外側に屈曲されており、この屈曲された端部２１ａがコイルエキスパンダ１２の隣り合う素線間の隙間を挿通してコイルエキスパンダ１２から外側に突出し、オイルリング１１の合口隙間２７に配置している。ラッチピンの屈曲端部に樹脂製チューブが装着されていることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、合口隙間を通じたオイル消費を低減した２ピース形の組合せオイルリングに関する。

ピストンリングの合口隙間は、ピストンがシリンダボアに挿入された後、ピストンリングが熱膨張した際にその熱膨張分を逃すための空間を確保するために必要とされる。しかし、合口隙間があると、オイルの掻き残しを生じたり、エンジンブレーキが働く減速時などの燃焼室が負圧となる場合、合口隙間を通じてオイルが燃焼室に吸い上げられやすい。

特許文献１では、ピストンリングの合口隙間に樹脂製部材を固定して合口隙間を通じた漏れを低減している。また、特許文献２も、ピストンリングの合口隙間に樹脂部を一体的に形成して、合口隙間を通じた漏れを低減している。

特開２００５−１０５８８０号公報特開２００８−２４９１２４号公報

特許文献１では、合口端面に穴を形成したり、リング端部の外周面に切り欠き溝を形成する加工を必要とし、また、合口が広がった場合に樹脂製部材が脱離する可能性がある。特許文献２でも、衝撃などにより、樹脂部が脱離してしまう可能性がある。

本発明の目的は、合口隙間を通じたオイル消費を確実に低減できる２ピース形の組合せオイルリングを提供することである。

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、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、前記コイルエキスパンダに挿通されているラッチピンの一端部が半径方向外側に屈曲されており、この屈曲された端部がコイルエキスパンダの隣り合う素線間の隙間を挿通してコイルエキスパンダから外側に突出し、オイルリングの合口隙間に配置していることを特徴とする。

前記ラッチピンは同一の太さであってもよいが、径が異なる部分があってもよい。例えば、屈曲端部の少なくとも一部分を他の部分よりも大きな幅を有するようにしてもよい。

前記ラッチピンの屈曲端部に樹脂製チューブが装着されていることが好ましい。樹脂製チューブの材料は特に限定されないが、フッ素樹脂から形成されていることが好ましい。オイルリングの合口端面と樹脂製チューブが接触していることが好ましい。

本発明によれば、ラッチピンの屈曲端部がオイルリングの合口隙間から脱離することがないので、オイルリングの合口隙間を通じたオイル消費量を確実に低減できる。ラッチピンの屈曲端部に樹脂製チューブが装着されていれば、熱膨張によりオイルリングの合口端面に樹脂製チューブが接触した場合においても、樹脂製チューブが収縮可能であるため、オイルリングの合口隙間を小さくすることが可能である。その結果、オイル掻き残し量とオイル消費量をより一層低減できる。また、樹脂製チューブが収縮可能であるため、合口端面の接触によるオイルリングの外周への張り出しによるスカッフの発生を防止できる。樹脂製チューブが最初からオイルリングの合口端面に接触している場合は、オイル掻き残し量とオイル消費量を更に低減できる。

本発明の一実施形態を示し、（ａ）は組合せオイルリングの合口付近を示す一部断面平面図、（ｂ）はラッチピンの平面図である。組合せオイルリングを装着したピストンがシリンダ内に装着されている状態を示す縦断面図である。ラッチピンの別の例を示す平面図である。本発明の別の実施形態を示し、組合せオイルリングの合口付近を示す一部断面平面図である。ラッチピンの先端面とオイルリングの合口付近を外側から見た図である。本発明の更に別の実施形態を示し、組合せオイルリングの合口付近を示す一部断面平面図である。ラッチピンの先端面とオイルリングの合口付近を外側から見た図である。本発明の更に別の実施形態を示し、（ａ）は組合せオイルリングの合口付近を示す一部断面平面図、（ｂ）はラッチピンの一部断面平面図である。組合せオイルリングを装着したピストンがシリンダ内に装着されている状態を示す縦断面図である。ラッチピンの先端面とオイルリングの合口付近を外側から見た図である。本発明の更に別の実施形態を示し、組合せオイルリングの合口付近を示す一部断面平面図である。ラッチピンの別の例を示す一部断面平面図である。オイル消費量の試験結果を示すグラフである。オイル消費量の試験結果を示すグラフである。

以下、本発明の一実施形態を図面を参照しながら説明する。

図１及び図２において、シリンダ１内のピストン２の外周面３に形成されているオイルリング溝４に組合せオイルリング１０が装着されている。組合せオイルリング１０は２ピース形の鋼製組合せオイルリングであり、オイルリング１１とコイルエキスパンダ１２とから構成されている。

オイルリング１１は、合い口を有する略Ｉ字形断面の鋼製リングで、円周方向に延びる上下一対のレール１３，１４と、円周方向に延び上下のレール１３，１４を連結する薄肉の真っ直ぐな柱部１５とからなっている。上下のレール１３，１４の外周面１６，１７はシリンダ１の内周面５と接触し、シリンダ１の内周面５上のオイルを掻き取る摺動面を構成する。柱部１５と上下のレール１３，１４とで形成される外周溝１８はオイル受容溝であり、上下のレール１３，１４の外周面１６，１７でシリンダ１の内周面５から掻き取ったオイルは、外周溝１８から、柱部１５に円周方向に間隔をおいて形成されている複数個のオイル孔１９を通ってオイルリング１１の内周側に移動し、ピストン２のオイルリング溝４の底面６に形成されている複数のオイル逃し孔（図示せず）を通ってオイルパンに落とされる。

上下のレール１３，１４と柱部１５とで形成されている内周溝２０にコイルエキスパンダ１２が装着されており、オイルリング１１を半径方向外方に押圧付勢する。コイルエキスパンダ１２は、素線をコイル状に巻き、それをリング状に形成したものである。コイルエキスパンダ１２を形成する素線の断面形状は円形や長方形などが使用されるが、特に限定はない。コイルエキスパンダ１２の巻線ピッチは、隣合う素線間の隙間が後述するラッチピン２１の太さよりも若干大きい寸法になるようにされているが、巻線ピッチは部分的に異なるように構成することもできる。コイルエキスパンダ１２の両合口端部の端面２２，２３は研磨加工されている。

コイルエキスパンダ１２の円周方向孔２４にはラッチピン２１が、コイルエキスパンダ１２の一対の合口端部に跨って挿通されている。ラッチピン２１は鋼等からなり、コイルエキスパンダ１２と略同じ曲率を有している円弧形の線材で、半径方向外側に屈曲されている一端部２１ａを有しており、他端は半径方向に屈曲せずにコイルエキスパンダ１２と略同じ曲率で延びている。ラッチピン２１の断面形状は円形、楕円形又は長方形などが使用されるが、特に限定はない。ラッチピン２１は、屈曲している一端部２１ａがコイルエキスパンダ１２の隣合う素線間の隙間を挿通して、コイルエキスパンダ１２から半径方向外側に突出して、オイルリング１１の一対の軸方向に平行な合口端面２５，２６間に形成されている合口隙間２７に配置している。

コイルエキスパンダ１２は、ピストン２のオイルリング溝４内に、両合口端部の端面が突き合わされて縮められた状態で装着され、半径方向外方への拡張力を生じるようにされている。コイルエキスパンダ１２の半径方向外方への拡張力によって、オイルリング１１は半径方向外方へ押圧され、オイルリング１１の上下のレール１３，１４の外周面１６，１７がシリンダ１の内周面５に押接される。また、ラッチピン２１の屈曲端部２１ａはコイルエキスパンダ１２から半径方向外側に突出して、オイルリング１１の合口隙間２７に配置している。

したがって、ラッチピン２１の屈曲端部２１ａがオイルリング１１の合口隙間２７に配置することによって、オイルリング１１の合口隙間２７を通じてオイルが燃焼室側に吸い上げられる量が減少し、オイル消費量を低減できる。そしてラッチピン２１の屈曲端部２１ａがオイルリング１１の合口隙間２７から脱離することがない。

上記実施形態では、ラッチピン２１は同一の太さであったが、径が異なる部分があってもよい。例えば、図３は、本発明の別の実施形態を示しており、ラッチピン２１の屈曲端部２１ａの先端部を潰して扁平とし、他の部分よりも大きな幅を有するようにしたものである。このようなラッチピン２１の構成は、合口隙間が部分的に広い寸法部分を有している合口形状の場合（本発明の別の実施形態である図４〜図５及び図６〜図７を参照）に特に有効である。

図４及び図５は、オイルリング１１の一対の合口端面２５，２６が、軸方向に平行な端面と、その下に下方に向かって広がるテーパ面とから形成されている場合を示している。ラッチピン２１は、屈曲端部２１ａの先端部が潰されて扁平とされ、他の部分よりも大きな幅を有するように形成されており、屈曲端部２１ａがオイルリング１１の一対のテーパ面間に形成される合口隙間２７部分に配置される。本構成によれば、オイルリング１１の合口隙間２７でのオイル掻き残し量と合口隙間２７を通じてオイルが燃焼室側に吸い上げられる量が減少し、オイル消費量を低減できる。

図６及び図７は、オイルリング１１の一対の合口端面２５，２６がＵ字状に凹んで凹部２８，２９が形成されている場合を示している。ラッチピン２１は、屈曲端部２１ａの先端部が潰されて扁平とされ、他の部分よりも大きな幅を有するように形成されており、屈曲端部２１ａがオイルリング１１の一対の合口端面２５，２６の凹部２８，２９間に形成される合口隙間２７部分に配置される。本構成によれば、オイルリング１１の合口隙間２７でのオイル掻き残し量と合口隙間２７を通じてオイルが燃焼室側に吸い上げられる量が減少し、オイル消費量を低減できる。

図８〜図１０は、本発明の更に別の実施形態を示している。本実施形態では、ラッチピン２１の屈曲端部２１ａがオイルリング１１の合口隙間２７に配置され、ラッチピン２１の屈曲端部２１ａの先端部にＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等からなる樹脂製チューブ３０が装着されている場合を示す。樹脂製チューブ３０とラッチピン２１との固定は、チューブの熱収縮やラッチピン２１の先端を潰してチューブを抜け止めする方法等によって行なわれる。樹脂製チューブ３０は、ピストン２がシリンダ１内に装着時、オイルリング１１の合口端面２５，２６と接触している。樹脂製チューブ３０の先端面は本実施形態ではシリンダ１の内周面５に接触させているが、接触させない場合もある。ラッチピン２１の先端面とシリンダ１の内周面５との間には隙間がある。

上記によれば、オイルリング１１の合口隙間２７が樹脂製チューブ３０によって閉塞されるので、オイルリング１１の合口隙間２７でのオイルの掻き残し量と合口隙間２７を通じてオイルが燃焼室側に吸い上げられる量が減少し、オイル消費量を一層低減できる。また、樹脂製チューブ３０が収縮可能であるため、熱膨張によるオイルリング１１の外周への張り出しによるスカッフの発生を防止できる。

図１１は本発明の更に別の実施形態を示している。上記実施形態では、樹脂製チューブ３０がオイルリング１１の合口端面２５，２６に接触している場合を示したが、図１１は、樹脂製チューブ３０がオイルリング１１の合口端面２５，２６に接触せず、隙間を有している場合を示している。

上記によれば、熱膨張によりオイルリング１１の合口端面２５，２６に樹脂製チューブ３０が接触した場合においても、樹脂製チューブ３０が収縮可能であるため、オイルリング１１の合口隙間２７を小さくできる。その結果、オイルリング１１の合口隙間２７でのオイル掻き残し量と合口隙間２７を通じてオイルが燃焼室側に吸い上げられる量が減少し、オイル消費量を低減できる。また、樹脂製チューブ３０が収縮可能であるため、熱膨張による合口端面２５，２６の接触によるオイルリング１１の外周への張り出しによるスカッフの発生を防止できる。

前記実施形態では、ラッチピン２１の屈曲端部２１ａの先端部に樹脂製チューブ３０を装着した例を示したが、これに限定されることがないことはいうまでもない。例えば、図１２に別の例を示す。図１２は樹脂製チューブ３０をラッチピン２１の屈曲端部２１ａの全体とコイルエキスパンダ１２の円周方向孔２４に挿通配置されている部分の所定範囲とにわたって被覆するように装着したものである。

図１３は、１．８ｌガソリンエンジンを使用し、回転数６０００ｒｐｍ、全負荷運転で、オイルリングの合口隙間に何も配置していない従来の組合せオイルリングのオイル消費量を１として、図８〜図１０に示す本発明の組合せオイルリングのオイル消費量比を示したものである。図１３により、本発明の組合せオイルリングは、従来の組合せオイルリングに比べて約４０％オイル消費量が少ないことがわかる。これは、本発明の組合せオイルリングは、オイルリングの合口隙間部分のオイルの掻き残し量が少ないためであると考えられる。

図１４は、高負圧運転条件で、オイルリングの合口隙間に何も配置していない従来の組合せオイルリングの絶対圧２０ｋＰａでのオイル消費量を１として、従来の組合せオイルリング及び図８〜図１０に示す本発明の組合せオイルリングのオイル消費量比を示したものである。図１４により、従来の組合せオイルリングは、負圧が大きくなる（絶対圧が０に近づく）とともに、オイル消費量が上昇することがわかる。一方、本発明の組合せオイルリングは、負圧が大きくなってもオイル消費量に変化がないことがわかる。これは、負圧が大きくなることにより、従来の組合せオイルリングは合口隙間からオイルが燃焼室側に吸い上げられてしまうが、本発明の組合せオイルリングは合口隙間が閉塞されているため、オイルが燃焼室側に吸い上げられることを阻止されるためであると考えられる。

１・・シリンダ、２・・ピストン、３・・ピストン外周面、４・・オイルリング溝、５・・シリンダ内周面、６・・リング溝底面、１０・・組合せオイルリング、１１・・オイルリング、１２・・コイルエキスパンダ、１３・・上側レール、１４・・下側レール、１５・・柱部、１６，１７・・外周面、１８・・外周溝、１９・・オイル孔、２０・・内周溝、２１・・ラッチピン、２１ａ・・屈曲端部、２２，２３・・コイルエキスパンダ合口端面、２４・・円周方向孔、２５，２６・・オイルリング合口端面、２７・・合口隙間、２８，２９・・凹部、３０・・樹脂製チューブ。

Claims

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、前記コイルエキスパンダに挿通されているラッチピンの一端部が半径方向外側に屈曲されており、この屈曲された端部がコイルエキスパンダの隣り合う素線間の隙間を挿通してコイルエキスパンダから外側に突出し、オイルリングの合口隙間に配置していることを特徴とする組合せオイルリング。
前記ラッチピンの屈曲端部の少なくとも一部分が他の部分よりも大きな幅を有してい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。
前記ラッチピンの屈曲端部に樹脂製チューブが装着されている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。
前記樹脂製チューブがフッ素樹脂から形成されていることを特徴とする請求項３記載の組合せオイルリング。
前記オイルリングの合口端面と樹脂製チューブが接触していることを特徴とする請求項３又は４記載の組合せオイルリング。