JP2020204349A - piston ring - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関用のピストンに装着されるピストンリングに関する。 The present invention relates to a piston ring mounted on a piston for an internal combustion engine.
内燃機関用のピストンには、燃焼ガスやオイルをシールするためのコンプレッションリング(圧力リング)、シリンダ内周面に付着するオイルを制御するためのオイルリング(オイルコントロールリング)等の、ピストンリングが装着されている。ピストンリングは合口部を有し、摺動面を外周に備えた円環状のリングである。 Pistons for internal combustion engines include piston rings such as a compression ring (pressure ring) for sealing combustion gas and oil, and an oil ring (oil control ring) for controlling oil adhering to the inner peripheral surface of the cylinder. It is installed. The piston ring is an annular ring having a joint portion and a sliding surface on the outer periphery.
従来のピストンリングには、オイルリングのサイドレールであって、当該サイドレールの外周面に小寸法の突起を設けたものがある(例えば、「特許文献1」参照。)。この従来技術によれば、サイドレールが摩耗しても、前記小寸法の突起が、サイドレールのシリンダに対する接触幅を増加させることがなく、当該サイドレールのシリンダに対する面圧低下を抑えることができる。したがって、この従来技術によれば、オイル掻き性能の劣化を防止することができ、ひいては、オイル消費量の増加を防止することができる。 Some conventional piston rings are side rails of oil rings, which are provided with small-sized protrusions on the outer peripheral surface of the side rails (see, for example, "Patent Document 1"). According to this conventional technique, even if the side rail is worn, the small protrusions do not increase the contact width of the side rail with respect to the cylinder, and the decrease in surface pressure of the side rail with respect to the cylinder can be suppressed. .. Therefore, according to this conventional technique, it is possible to prevent deterioration of the oil scraping performance and, by extension, prevent an increase in oil consumption.
また、他の従来のピストンリングには、サイドレールの外側面に突起を設け、当該突起を中心よりも軸方向の一方側にずらしたものもある(例えば、「特許文献2」参照。)。この従来技術によれば、サイドレールの外周面に設けた突起を軸方向の一方側にずらしたことによって、オイルの掻き落とし作用を高めつつ当該オイルの掻き上げが抑制される。したがって、この従来技術によれば、オイル消費量を低減することができる。
Further, in some other conventional piston rings, a protrusion is provided on the outer surface of the side rail, and the protrusion is shifted to one side in the axial direction from the center (see, for example, "
しかしながら、上述の従来技術はいずれも、オイル消費量の低減を更に改善する余地があった。 However, all of the above-mentioned prior arts have room for further improvement in reducing oil consumption.
本発明の目的は、オイル消費量を低減することができる、ピストンリングを提供することである。 An object of the present invention is to provide a piston ring capable of reducing oil consumption.
本発明に係るピストンリングは、軸線の周りに延在しているピストンリングであって、前記ピストンリングの外周面は、当該ピストンリングの2つの側面のそれぞれに隣接する、一対の側面隣接部と、前記一対の側面隣接部の間に配置されていると共に最大外径を有する最外径部と、前記一対の側面隣接部の一方と前記最外径部との間と、前記一対の側面隣接部の他方と前記最外径部との間と、の、それぞれの間に配置されている、少なくとも1つの凹み部と、を備えており、前記ピストンリング周方向視において、前記最外径部の輪郭線は、曲率中心を有する曲線であり、また、当該曲率中心は、前記側面隣接部の前記輪郭線と、前記最外径部の前記輪郭線との共通接線よりも径方向内側に配置されており、更に、前記ピストンリング周方向視において、前記少なくとも1つの凹み部の輪郭線は、曲率中心を有する曲線であり、また、当該曲率中心は、前記共通接線よりも径方向外側に配置されている。本発明に係るピストンリングによれば、オイル消費量を低減することができる。 The piston ring according to the present invention is a piston ring extending around an axis, and the outer peripheral surface of the piston ring is a pair of side surface adjacent portions adjacent to each of the two side surfaces of the piston ring. , The outermost diameter portion which is arranged between the pair of side surface adjacent portions and has the maximum outer diameter, between one of the pair of side surface adjacent portions and the outermost diameter portion, and the pair of side surface adjacent portions. It is provided with at least one recessed portion arranged between the other portion and the outermost diameter portion, and the outermost diameter portion in the circumferential view of the piston ring. The contour line of is a curve having a center of curvature, and the center of curvature is arranged radially inside the common tangent line of the contour line of the side surface adjacent portion and the contour line of the outermost diameter portion. Further, in the circumferential view of the piston ring, the contour line of the at least one recessed portion is a curve having a center of curvature, and the center of curvature is arranged radially outside the common tangent line. Has been done. According to the piston ring according to the present invention, oil consumption can be reduced.
本発明に係るピストンリングにおいて、前記最外径部の径方向最外縁と、前記側面の径方向最外縁との寸法差Hは、H≦0.25mmであることが好ましい。 In the piston ring according to the present invention, the dimensional difference H between the outermost radial edge of the outermost diameter portion and the outermost radial edge of the side surface is preferably H ≦ 0.25 mm.
本発明に係るピストンリングでは、前記ピストンリング周方向視において、前記軸線と、前記一対の側面隣接部の前記一方側の前記共通接線とがなす鋭角側の角度θ1は、θ1≦50°であることが好ましい。 In the piston ring according to the present invention, the angle θ1 on the acute angle side formed by the axis and the common tangent on one side of the pair of side surface adjacent portions is θ1 ≦ 50 ° in the circumferential direction of the piston ring. Is preferable.
本発明に係るピストンリングでは、前記ピストンリング周方向視において、前記軸線と、前記一対の側面隣接部の前記他方側の前記共通接線とがなす鋭角側の角度θ2は、θ2≦60°であることが好ましい。 In the piston ring according to the present invention, the angle θ2 on the acute angle side formed by the axis and the common tangent on the other side of the pair of side surface adjacent portions is θ2 ≦ 60 ° in the circumferential direction of the piston ring. Is preferable.
本発明に係るピストンリングでは、前記角度θ1は、前記角度θ2以下とすることができる。 In the piston ring according to the present invention, the angle θ1 can be set to the angle θ2 or less.
本発明に係るピストンリングでは、前記ピストンリング周方向視において、前記外周面の、前記一対の側面隣接部の前記一方と前記最外径部との間と、当該外周面の、前記一対の側面隣接部の前記他方と前記最外径部との間と、の少なくともいずれか一方の間の、前記一対の側面隣接部の輪郭線、前記凹み部及び前記最外径部の輪郭線は、それぞれ、曲率中心を有する曲線であり、前記最外径部の曲率半径R1、前記凹み部の曲率半径R2及び前記側面隣接部の曲率半径R3は、それぞれ、R2/R1≦4.5、かつ、R2/R3≦4.5の条件を満たすことが好ましい。 In the piston ring according to the present invention, in the circumferential direction of the piston ring, between the one of the pair of side surface adjacent portions and the outermost diameter portion of the outer peripheral surface, and the pair of side surfaces of the outer peripheral surface. The contour lines of the pair of side surface adjacent portions, the contour lines of the recessed portion, and the contour lines of the outermost diameter portion, between at least one of the other adjacent portion and the outermost diameter portion, are respectively. , The radius of curvature R1 of the outermost diameter portion, the radius of curvature R2 of the recessed portion, and the radius of curvature R3 of the side surface adjacent portion are R2 / R1 ≦ 4.5 and R2, respectively. It is preferable to satisfy the condition of / R3 ≦ 4.5.
本発明に係るピストンリングにおいて、前記最外径部の曲率半径R1は、R1≦0.12mmであることが好ましい。 In the piston ring according to the present invention, the radius of curvature R1 of the outermost diameter portion is preferably R1 ≦ 0.12 mm.
本発明に係るピストンリングにおいて、当該ピストンリングは、オイルリングのサイドレールであることが好ましい。 In the piston ring according to the present invention, the piston ring is preferably a side rail of an oil ring.
本発明に係るピストンリングにおいて、当該ピストンリングがオイルリングである場合、当該オイルリングは、間隔を置いて配置された2つのサイドレールを備えており、前記ピストンリングの外周面は、前記2つのサイドレールの少なくともいずれか一方の外周面であることとすることができる。 In the piston ring according to the present invention, when the piston ring is an oil ring, the oil ring includes two side rails arranged at intervals, and the outer peripheral surface of the piston ring has the two side rails. It can be the outer peripheral surface of at least one of the side rails.
本発明に係るピストンリングにおいて、当該ピストンリングは、コンプレッションリングとすることができる。 In the piston ring according to the present invention, the piston ring can be a compression ring.
本発明に係るピストンリングにおいて、当該ピストンリングの外周面を形成する輪郭線の凹み部が軸方向上下に対称とすることができる。 In the piston ring according to the present invention, the recessed portion of the contour line forming the outer peripheral surface of the piston ring can be symmetrical up and down in the axial direction.
本発明に係るピストンリングにおいて、当該ピストンリングの前記外周面に、硬質被膜層又は樹脂被膜層が設けられていることが好ましい。 In the piston ring according to the present invention, it is preferable that a hard coating layer or a resin coating layer is provided on the outer peripheral surface of the piston ring.
本発明によれば、オイル消費量を低減することができるピストンリングを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a piston ring capable of reducing oil consumption.
以下、図面を参照して、本発明に係る、様々な実施形態のピストンリングについて説明をする。なお、以下の説明において、「軸線」とは、「ピストンリングの軸線O」をいう。また、「軸方向」とは、「前記軸線に沿って延在する方向」、即ち、「軸線Oに沿って延在する方向」をいう。更に、「径方向」とは、「前記軸方向に対して直交する方向」、即ち、「軸線Oに沿って延在する方向に対して直交する方向」をいう。また、「周方向」とは、「前記軸線の周りに沿った方向」、即ち、「軸線Oの周りに沿った方向」をいう。 Hereinafter, various embodiments of the piston ring according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the "axis line" means the "axis line O of the piston ring". Further, the "axial direction" means a "direction extending along the axis", that is, a "direction extending along the axis O". Further, the "radial direction" means a "direction orthogonal to the axial direction", that is, a "direction orthogonal to a direction extending along the axis O". Further, the "circumferential direction" means a "direction along the circumference of the axis", that is, a "direction along the circumference of the axis O".
図1には、本発明に係るピストンリングとして使用され得る各種ピストンリングと共に、これら各種ピストンリングを組み込み可能なピストンを片側断面で示す。図1中、符号100は、内燃機関(例えば、ガソリンエンジン)に使用されるピストンである。
FIG. 1 shows a piston ring to which these various piston rings can be incorporated together with various piston rings that can be used as the piston ring according to the present invention in a cross section on one side. In FIG. 1,
符号10〜30は、それぞれ、本発明に係るピストンリングとして使用され得る各種ピストンリングである。この例では、符号10は、本発明に係るピストンリングの一実施形態であるサイドレールを備えたオイルリングである。オイルリング10は、ピストン100の外周面に形成されたリング溝101に組み込まれる。
また、符号20及び30は、それぞれ、コンプレッションリング(圧力リング)である。具体的には、コンプレッションリング20は、トップリングである。また、コンプレッションリング30は、セカンドリングである。コンプレッションリング20,30は、それぞれ、ピストン100の外周面に形成されたリング溝102,103に組み込まれる。
以下、オイルリング10を参照して、本発明に係るピストンリングについて説明をする。
Hereinafter, the piston ring according to the present invention will be described with reference to the
この例では、オイルリング10は、3ピースタイプのオイルリングである。オイルリング10は、本発明の一実施形態に係る、一対のサイドレール(オイルリングレール)11と、スペーサエキスパンダ12とを備えている。2つのサイドレール11は、軸方向に間隔を置いてエンジン(図示省略。)の燃焼室側とクランク室側に配置されている。この例では、一対のサイドレール11は、それぞれ、互いに同一の構成を有するものである。
In this example, the
図2には、オイルリング10を側面から示す。また、図3には、サイドレール11を側面から示す。
FIG. 2 shows the
本発明によれば、ピストンリングは、軸線の周りに延在している。本実施形態では、図2に示すように、オイルリング10は、サイドレール11およびスペーサ12を組み合わせたものであり、図3に示すように、サイドレール11は、軸線Oの周りに延在している。本実施形態に係るサイドレール11は、長尺で平板状の鋼材(スチール材)を曲げることにより、合口11cを備えた割リング形状に形成されている。即ち、本実施形態に係るサイドレール11は、その周方向の一部分が切断されて当該切断部分が合口11cとなったC字形状に形成されている。一方、この例では、スペーサエキスパンダ12は、後述するように、サイドレール11を径方向外側に押圧付勢することにより、シリンダ200の内周面201(シリンダライナーを有する場合、当該シリンダライナーの内周面)の壁面に付着するオイルの量を制御することができる。
According to the present invention, the piston ring extends around the axis. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
また、本発明によれば、ピストンリングは、軸方向に対向する2つの側面を備えている。図4は、図3のA−A断面図である。本実施形態では、図4に示すように、サイドレール11は、軸方向に対向する2つの側面を備えている。本実施形態では、サイドレール11は、第1側面111と、第2側面112とを備えている。第1側面111及び第2側面112は、それぞれ、軸線Oの周りに延在している。本実施形態では、上述のとおり、サイドレール11の第1側面111及び第2側面112は、それぞれ、その周方向の一部分が切断されて当該切断部分が合口11cとなったC字形状に形成されている。本実施形態では、第1側面111は、軸方向一方側(図中上側)を向く側面である。また、第2側面112は、軸方向他方側(図中下側)を向く側面である。本実施形態では、第1側面111及び第2側面112は、それぞれ、互いに径方向(水平方向)に対して平行である。本実施形態では、第1側面111及び第2側面112は、それぞれ、径方向および周方向に沿って延在する平坦面に形成されている。
Further, according to the present invention, the piston ring has two side surfaces facing each other in the axial direction. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the
更に、本実施形態では、第1側面111及び第2側面112は、それぞれ、同一の平面構成を有している。
Further, in the present embodiment, the
図4中、符号111e1は、第1側面111の径方向最外縁である。また、符号111e2は、第1側面111の径方向最内縁である。更に、符号W1は、第1側面111の径方向最外縁111e1と径方向最内縁111e2との間の径方向幅、即ち、第1側面111の径方向幅である。同様に、図4中、符号112e1は、第2側面112の径方向最外縁である。また、符号112e2は、第2側面112の径方向最内縁である。更に、符号W2は、第2側面112の径方向最外縁112e1と径方向最内縁112e2との間の径方向幅、即ち、第2側面112の径方向幅である。
In FIG. 4, reference numeral 111e1 is the outermost radial edge of the
本実施形態では、第1側面111の径方向最外縁111e1の、軸線Oからの径方向距離と、第2側面112の径方向最外縁112e1の、軸線Oからの径方向距離とは等しい。即ち、本実施形態では、第1側面111の径方向最外縁111e1と、第2側面112の径方向最外縁112e1とは、軸線Oを基準とした径方向において、同一の位置に配置されるように構成されている。また、本実施形態では、第1側面111の径方向最内縁111e2の、軸線Oからの径方向距離と、第2側面112の径方向最内縁112e2の、軸線からの径方向距離とは等しい。即ち、本実施形態では、第1側面111の径方向最内縁111e2と、第2側面112の径方向最内縁112e2とは、軸線Oを基準とした径方向において、同一の位置に配置されるように構成されている。即ち、本実施形態では、第1側面111の径方向幅W1と、第2側面112の径方向幅W2とは、互いに等しい幅で、同一の位置に配置されるように構成されている。
In the present embodiment, the radial distance of the radial outermost edge 111e1 of the
更に、サイドレール11は、外周面1と、内周面2とを備えている。外周面1と、内周面2とは、それぞれ、軸線Oの周りに延在している。外周面1は、第1側面111の径方向最外縁111e1と、第2側面112の径方向最外縁112e1を軸方向に繋いだ、径方向外側を向く面である。内周面2は、第1側面111の径方向最内縁111e2と、第2側面112の径方向最内縁112e2を軸方向に繋いだ、径方向内側を向く面である。図4を参照すれば、サイドレール11を周方向から視た状態(以下、「サイドレール周方向視)ともいう。)において、サイドレール11の外周面1及び内周面2の輪郭線は、それぞれ、全周に亘って略一様となっている。
Further, the
図5には、オイルリング10を組み込んだピストン100が、シリンダ200の内部に配置された状態を、図2のB−B断面相当で示されている。図5に示すように、本実施形態では、オイルリング10は、サイドレール11の第1側面111が燃焼室側に向けられると共に、サイドレール11の第2側面112がクランク室側に向けられるように、ピストン100のリング溝101に装着されている。サイドレール11の外周面1は、それぞれ、シリンダ200の内周面201を摺動可能に押圧している。
FIG. 5 shows a state in which the
サイドレール11は、スペーサエキスパンダ12を介して、ピストン100のリング溝101に弾性的に装着されている。即ち、スペーサエキスパンダ12は、オイルリング10をピストン100のリング溝101内に装着することで生ずる弾性力によって、径方向外周側にサイドレール11の内周面2を、押圧付勢することができる。この例では、スペーサエキスパンダ12は、サイドレール11を径方向外側に向けて拡径させるように付勢する。このため、スペーサエキスパンダ12が径方向内側に圧縮されるように、ピストン100とシリンダ200との間にオイルリング10を介在させれば、サイドレール11の外周面1とシリンダ200の内周面201との接触により、当該シリンダ200の内周面(壁面)201に付着するオイルの量を制御することができる。なお、スペーサエキスパンダ12は、例えば、径方向に弾性変形可能な円環状に形成されている。こうしたスペーサエキスパンダ12としては、例えば、軸方向又は円周方向に波形形状に成形されたものが挙げられる。スペーサエキスパンダ12は、鋼材等によって形成することができる。
The
図6には、サイドレール11の外周面1及びその周辺が拡大して示されている。図6には、サイドレール周方向視における、外周面1の輪郭線が示されている。
In FIG. 6, the outer peripheral surface 1 of the
本発明によれば、ピストンリングの外周面は、当該ピストンリングの2つの側面のそれぞれに隣接する、一対の側面隣接部を備えている。本実施形態では、図6に示すように、サイドレール11の外周面1は、軸方向の一方側に、第1側面隣接部3を備えている。第1側面隣接部3は、一対の側面隣接部の一方である。第1側面隣接部3は、サイドレール11の第1側面111に隣接している。本実施形態では、第1側面隣接部3は、図6に示すように、第1側面111の径方向最外縁111e1と径方向内側で繋がっている。また、本実施形態では、サイドレール11の外周面1は、図6に示すように、軸方向の他方側に、第2側面隣接部4を備えている。第2側面隣接部4は、一対の側面隣接部の他方である。第2側面隣接部4は、サイドレール11の第2側面112に隣接している。第2側面隣接部4は、図6に示すように、第2側面112の径方向最外縁112e1と径方向内側で繋がっている。
According to the present invention, the outer peripheral surface of the piston ring includes a pair of side surface adjacent portions adjacent to each of the two side surfaces of the piston ring. In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the outer peripheral surface 1 of the
また、本発明によれば、ピストンリングの外周面は、一対の側面隣接部の間に配置されていると共に最大外径を有する最外径部を備えている。本実施形態では、図6に示すように、サイドレール11の外周面1は、最外径部6を備えている。最外径部6は、図6に示すように、第1側面隣接部3と、第2側面隣接部4の間に配置されている。また、図6に示すように、最外径部6は、当該最外径部6の径方向最外縁e6において最大外径Dを有している。なお、本実施形態では、図6に示すように、最外径部6の径方向最外縁e6は、サイドレール11の第1側面111と第2側面112との間の軸方向の中央位置P1に配置されるように構成されている。
Further, according to the present invention, the outer peripheral surface of the piston ring is provided between a pair of side surface adjacent portions and has an outermost diameter portion having a maximum outer diameter. In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the outer peripheral surface 1 of the
更に、本発明によれば、ピストンリングの外周面は、一対の側面隣接部の一方と最外径部との間と、前記一対の側面隣接部の他方と前記最外径部との間と、の、それぞれの間に配置されている、少なくとも1つの凹み部を備えている。本実施形態では、図6に示すように、サイドレール11の外周面1は、軸方向の一方側に、1つの第1凹み部7を備えている。第1凹み部7は、第1側面隣接部3と、最外径部6との間に配置されている。本実施形態では、第1凹み部7は、第1側面隣接部3と径方向内側で繋がっていると共に、最外径部6と径方向外側で繋がっている。また、本実施形態では、図6に示すように、サイドレール11の外周面1は、軸方向の他方側に、1つの第2凹み部8を備えている。第2凹み部8は、第2側面隣接部4と、最外径部6との間に配置されている。本実施形態では、第2凹み部8は、第2側面隣接部4と径方向内側で繋がっていると共に、最外径部6と径方向外側で繋がっている。
Further, according to the present invention, the outer peripheral surface of the piston ring is between one of the pair of side surface adjacent portions and the outermost diameter portion, and between the other of the pair of side surface adjacent portions and the outermost diameter portion. It has at least one recess arranged between the two. In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the outer peripheral surface 1 of the
また、本発明によれば、ピストンリング周方向視において、最外径部の輪郭線は、曲率中心を有する曲線である。本実施形態では、図6に示すように、サイドレール周方向視において、最外径部6の輪郭線L6は、曲率中心O6を有する曲線である。本実施形態では、前記曲線は、曲率半径r6で形成されている。
Further, according to the present invention, the contour line of the outermost diameter portion is a curve having a center of curvature in the circumferential direction of the piston ring. In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the contour line L6 of the
また、本発明によれば、ピストンリング周方向視において、最外径部の輪郭線の曲率中心は、側面隣接部の輪郭線と、最外径部の輪郭線との共通接線よりも径方向内側に配置されている。 Further, according to the present invention, in the circumferential view of the piston ring, the center of curvature of the contour line of the outermost diameter portion is in the radial direction from the common tangent line of the contour line of the side surface adjacent portion and the contour line of the outermost diameter portion. It is located inside.
本実施形態において、サイドレール11の第1側面111側(以下、「第1側面側」ともいう。)で見ると、曲率中心O6は、図6に示すように、サイドレール周方向視において、第1側面隣接部3の輪郭線L3と、最外径部6の輪郭線L6との共通接線L1よりも径方向内側に配置されている。本実施形態では、図6に示すように、サイドレール周方向視において、第1側面隣接部3の輪郭線L3は、曲率中心O3を有する曲線である。本実施形態では、前記曲線は、曲率半径r3で形成されている。また、本実施形態では、共通接線L1は、図6に示すように、サイドレール周方向視において、第1側面隣接部3の輪郭線L3との接点A1と、最外径部6の輪郭線L6との接点B1とを通る接線である。また、本実施形態では、曲率中心O6は、図6に示すように、サイドレール周方向視において、曲率中心O3と共に、共通接線L1よりも径方向内側に配置されている。
In the present embodiment, when viewed from the
これに対して、本実施形態において、サイドレール11の第2側面112側(以下、「第2側面側」ともいう。)で見ると、曲率中心O6は、図6に示すように、サイドレール周方向視において、第2側面隣接部4の輪郭線L4と、最外径部6の輪郭線L6との共通接線L2よりも径方向内側に配置されている。本実施形態では、図6に示すように、サイドレール周方向視において、第2側面隣接部4の輪郭線L4は、曲率中心O4を有する曲線である。本実施形態では、前記曲線は、曲率半径r4で形成されている。また、本実施形態では、共通接線L2は、図6に示すように、サイドレール周方向視において、第2側面隣接部4の輪郭線L4との接点A2と、最外径部6の輪郭線L6との接点B2とを通る接線である。また、本実施形態では、曲率中心O6は、図6に示すように、サイドレール周方向視において、曲率中心O4と共に、共通接線L2よりも径方向内側に配置されている。
On the other hand, in the present embodiment, when viewed on the
更に、本発明によれば、ピストンリング周方向視において、凹み部の輪郭線は、曲率中心を有する曲線である。また、当該曲率中心は、共通接線よりも径方向外側に配置されている。 Further, according to the present invention, the contour line of the recessed portion is a curve having a center of curvature in the circumferential direction of the piston ring. Further, the center of curvature is arranged radially outside the common tangent line.
本実施形態において、サイドレール11の第1側面側で見ると、本実施形態では、図6に示すように、サイドレール周方向視において、第1凹み部7の輪郭線L7は、曲率中心O7を有する曲線である。本実施形態では、前記曲線は、曲率半径r7で形成されている。また、曲率中心O7は、図6に示すように、サイドレール周方向視において、共通接線L1よりも径方向外側に配置されている。
Looking at the first side surface side of the
これに対して、本実施形態において、サイドレール11の第2側面側で見ると、本実施形態では、図6に示すように、サイドレール周方向視において、第2凹み部8の輪郭線L8は、曲率中心O8を有する曲線である。本実施形態では、前記曲線は、曲率半径r8で形成されている。また、曲率中心O8は、図6に示すように、サイドレール周方向視において、共通接線L2よりも径方向外側に配置されている。ここで、第1凹み部7の曲率半径r7および第2凹み部8の曲率半径r8は、それぞれ、第1凹み部7の輪郭線L7および第2凹み部8の輪郭線L8が、それぞれ、軸方向上下に対称となるように、同じ半径であっても良い。
On the other hand, in the present embodiment, when viewed from the second side surface side of the
図7は、図6の拡大断面である。図7は、サイドレール11の外周面1のうち、当該サイドレール11の第1側面側、言い換えれば、燃焼室側の外周面1を示している。図7に示すように、本実施形態では、サイドレール11の第1側面側では、第1凹み部7の輪郭線L7の延在方向一方側は、第1側面隣接部3の輪郭線L3と直接繋がっている。本実施形態では、第1凹み部7の輪郭線L7は、第1側面隣接部3の輪郭線L3との接続点で、当該第1側面隣接部3の輪郭線L3と同一の接線を有している。これにより、本実施形態では、第1凹み部7の輪郭線L7と、第1側面隣接部3の輪郭線L3とは、滑らかに繋がっている。ただし、本発明によれば、第1側面隣接部3の輪郭線L3と、第1凹み部7の輪郭線L7とは、直接繋げることなく、例えば、直線の輪郭線を介して繋げることができる。また、第1凹み部7の輪郭線L7の延在方向他方側は、最外径部6の輪郭線L6と直接繋がっている。本実施形態では、第1凹み部7の輪郭線L7は、最外径部6の輪郭線L6の輪郭線L6との接続点で、当該最外径部6の輪郭線L6と同一の接線を有している。これにより、本実施形態では、第1凹み部7の輪郭線L7と、最外径部6の輪郭線L6とは、滑らかに繋がっている。ただし、本発明によれば、第1凹み部7の輪郭線L7と、最外径部6の輪郭線L6とは、直接繋げることなく、例えば、直線の輪郭線を介して繋げることができる。
FIG. 7 is an enlarged cross section of FIG. FIG. 7 shows the outer peripheral surface 1 of the
同様に、図7を参照して、サイドレール11の外周面1のうち、当該サイドレール11の第2側面側、言い換えれば、クランク室側の外周面1について説明する。図7をクランク室側の外周面1の拡大断面図としてみたとき、本実施形態において、サイドレール11の第2側面側では、サイドレール11の第1側面側と同様に、図7に示すように、サイドレール11の第2側面側では、第2凹み部8の輪郭線L8の延在方向一方側は、第2側面隣接部4の輪郭線L4と直接繋がっている。本実施形態では、第2凹み部8の輪郭線L8は、第2側面隣接部4の輪郭線L4との接続点で、当該第2側面隣接部4の輪郭線L4と同一の接線を有している。これにより、本実施形態では、第2凹み部8の輪郭線L8と、第2側面隣接部4の輪郭線L4とは、滑らかに繋がっている。ただし、本発明によれば、第2側面隣接部4の輪郭線L4と、第2凹み部8の輪郭線L8とは、直接繋げることなく、例えば、直線の輪郭線を介して繋げることができる。また、第2凹み部8の輪郭線L8の延在方向他方側は、最外径部6の輪郭線L6と直接繋がっている。本実施形態では、第2凹み部8の輪郭線L8は、最外径部6の輪郭線L6の輪郭線L6との接続点で、当該最外径部6の輪郭線L6と同一の接線を有している。これにより、本実施形態では、第2凹み部8の輪郭線L8と、最外径部6の輪郭線L6とは、滑らかに繋がっている。ただし、本発明によれば、第2凹み部8の輪郭線L8と、最外径部6の輪郭線L6とは、直接繋げることなく、例えば、直線の輪郭線を介して繋げることができる。
Similarly, with reference to FIG. 7, of the outer peripheral surface 1 of the
オイルリングは、上述のとおり、シリンダ200の内周面201に付着するオイル量の制御に用いられる。このため、サイドレール11のシリンダ200に対する面圧はより高くなる方が好ましい。
As described above, the oil ring is used to control the amount of oil adhering to the inner
図8Aは、本実施形態に係るサイドレール11の外周面1を拡大して示す断面図である。図8Aには、サイドレール11の有効バレル量EBを示す。有効バレル量EBは、オイルの掻き落とし作用に寄与する。サイドレール11のシリンダ200に対する面圧を高めるためには、有効バレル量EBを大きく確保することが好ましい。本発明のように、最外径部6の輪郭線L6が曲率半径r6で形成された曲線である場合、有効バレル量EBを大きく確保するためには、最外径部6の曲率半径r6を小さく設計することが有効である。
FIG. 8A is an enlarged cross-sectional view showing the outer peripheral surface 1 of the
一方、図8Bは、従来のサイドレール60の外周面61を拡大して示す断面図である。図8Bに示すように、サイドレール60の外周面61は、凹み部を備えない。サイドレール60において、最外径部66の曲率半径r66を小さく設計する場合、最外径部66から第1側面661までの間および最外径部66から第2側面662までの間を、それぞれ、滑らかに繋ごうとすると、図8Bのように、軸方向に対してより大きな角度θ6を設定することとなる。即ち、従来のサイドレール60では、曲率半径r66を小さく抑えようとすると、第1側面661の径方向最外縁661e1および第2側面662の径方向最外縁662e2は、シリンダ200の内周面201よりも径方向内側に離間した位置となる。その結果、従来のサイドレール60によれば、例えば、当該サイドレール60の第1側面側における、第1側面661の径方向最外縁661e1と最外径部66の径方向最外縁e66との間の寸法差Hは大きくなる。サイドレール60の第1側面側における寸法差Hが大きくなると、図8Bに示すように、サイドレール60外周面61のうち、第1側面隣接部63と最外径部66との間の傾斜面67は、第1側面隣接部63の輪郭線L63と、最外径部66の輪郭線L66との共通接線L61で輪郭付けられた、角度θ6の大きな傾斜面となる。このため、従来のサイドレール60の場合、ピストン100が燃焼室側に向かって上昇する行程時(以下、「ピストン上昇行程時」ともいう。)、サイドレール60の第1側面側に存在するオイルは、当該サイドレール60の外周面61のうちの傾斜面67によって、シリンダ200の内周面201側よりも燃焼室側に向かって飛散され、燃焼室へ運ばれてしまう。したがって、従来のサイドレール60は、オイルの掻き落とし作用を向上させることを目的に、シリンダ200に対する面圧を高めようとすると、オイル消費増加をもたらす。
On the other hand, FIG. 8B is an enlarged cross-sectional view showing the outer
一方、従来のサイドレール60において、寸法差Hを小さくしようとすると、最外径部66の曲率半径r66を大きくする必要がある。しかしながら、従来のサイドレール60において、最外径部66の曲率半径r66を大きく設定すると、サイドレール60の外周面61の有効な摺接面(有効バレル量EBによって規定される面)の軸方向幅が広がるため、摩耗進行による面圧の低下が著しくなる。このため、従来のサイドレール60において、最外径部66の曲率半径r66を大きく設定すると、サイドレール11の性能の経年劣化が早まる傾向となる。
On the other hand, in the
即ち、従来のサイドレール60は、シリンダ200に対する面圧を高めつつ、オイル消費量を低減できるものではなかった。
That is, the
これに対し、図8Aに示すように、本実施形態に係るサイドレール11は、サイドレール最外径部6と第1側面111との間に第1凹み部7を備えている。この場合、シリンダ200に対する面圧を高めるために、最外径部6の曲率半径r6を小さく設定しても、サイドレール11の第1側面側における寸法差Hは、第1凹み部7が最外径部6と第1側面111との間で径方向内側に凹んでいることによって、小さく抑えることができる。即ち、本実施形態に係るサイドレール11は、第1側面隣接部3の輪郭線L3と、サイドレール最外径部6の輪郭線L6との共通接線L1の角度θ1は、従来のサイドレール60の傾斜面67の角度θ6よりも小さく抑えることができる。
On the other hand, as shown in FIG. 8A, the
即ち、本実施形態に係るサイドレール11によれば、最外径部6の曲率半径r6を小さくすることで、シリンダ200に対する面圧を高めつつ、寸法差H(角度θ1)も小さく抑えられることで、燃焼室側へのオイルの飛散に伴う、オイル消費量を低減できる。
That is, according to the
図6に示すように、本実施形態に係るサイドレール11において、当該サイドレール11の外周面1における最外径部6の輪郭線L6は、サイドレール周方向視において、曲率中心O6を有する曲線であり、また、当該曲率中心O6は、共通接線L1,L2よりも径方向内側に位置している。この場合、最外径部6は、所望の曲率半径で形作られた突起状とすることができる。このため、図5に示すように、シリンダ200の内周面201に対して、面圧を高く設定でき、オイルを掻き落とす効果に優れることからオイル消費量を低減することができる。
As shown in FIG. 6, in the
上述したところを更に詳細に説明すると、図5を参照すれば、オイルがクランク室側(図5中下側)から掻き上げられるとき、オイルリング10のサイドレール11は、クランク室側から掻き上げられたオイルを、燃焼室側に向かって均等にシリンダ200の内周面201に付着させる。このとき、当該オイルが燃焼室側に飛散してしまうと、この飛散したオイルが燃焼室側(図5中上側)に逆流する燃焼ガスと共に当該燃焼室側に送られることで、当該オイルは、燃焼ガスと共に、前記燃焼室側で燃焼されてしまうことが懸念される。図9Bには、従来のサイドレール60の外周面61によって、オイルが拡散している状態を、概略的に示す。例えば、図9Bに示すように、サイドレール60の外周面61のうち、傾斜面67が直線的なテーパ形状である場合、オイルがサイドレール60によって飛散する向きODは、燃焼室に向かう側(軸線Oに沿う側)に方向付けられてしまう。このため、オイルリングのサイドレールは、オイルが掻き上げられるときに、当該オイルを燃焼室側に飛散させないようにすることが、オイル消費量の低減に有効である。
Explaining the above in more detail, referring to FIG. 5, when the oil is scraped from the crank chamber side (lower side in the middle of FIG. 5), the
これに対して、図6に示すように、本実施形態に係るサイドレール11では、第1凹み部7の輪郭線L7及び第2凹み部8の輪郭線L8は、それぞれ、ピストンリング周方向視において、曲率中心O7を有する曲線と、曲率中心O8を有する曲線とであり、また、当該曲率中心O7,O8は、それぞれ、共通接線L1,L2よりも径方向外側に位置している。図9Aには、本実施形態に係るサイドレール11の外周面1によって、オイルが拡散している状態を、概略的に示す。この場合、図9Aの矢印に示すように、オイルが燃焼室側(図9A中上側)に掻き上げられるときに、当該オイルがサイドレール11によって飛散する向きODは、第1凹み部7を形作る輪郭線L7の曲率によって、当該サイドレール11の径方向外側、即ち、シリンダ200の内周面201に向けるように方向付けることができる。このため、本実施形態に係るサイドレール11によれば、オイルがサイドレール11によって飛散するときに、当該オイルが燃焼室に送られることを抑制できる。これにより、オイルの飛散に起因して生じるオイル消費量を低減することができる。
On the other hand, as shown in FIG. 6, in the
上述のように、本実施形態に係るサイドレール11によれば、面圧、及びオイルの飛散を考慮して、オイル消費量を低減することができる。したがって、本実施形態に係るサイドレール11によれば、オイル消費量の低減がより改善されることとなる。
As described above, according to the
また、図6を参照すれば、本実施形態において、最外径部6の径方向最外縁e6と、第1側面111の径方向最外縁111e1との寸法差Hは、H≦0.25mmであることが好ましい。さらに好ましくは、0.01mm≦H≦0.25mm、より好ましくは、0.05mm≦H≦0.25mmである。
Further, referring to FIG. 6, in the present embodiment, the dimensional difference H between the radial outermost edge e6 of the
サイドレール11の第1側面側の寸法差Hを0.25mm以下とすれば、ピストン上昇行程時における、オイルの燃焼室側への飛散が効率的に抑えられ、オイル消費量の低減に有効である。また、最適な最外径部6、凹み部7および側面隣接部3を形成させるためには、寸法差Hは、0.01mm以上あればよく、より好ましくは、0.05mm≦H≦0.25mmとすれば、サイドレール11の性能を効率的に維持しつつ、オイルの飛散に起因する、オイル消費量を確実に低減することができる。
If the dimensional difference H on the first side surface side of the
また、図6を参照すれば、本実施形態では、サイドレール周方向視において、サイドレール11の軸線Oと、第1側面側の共通接線L1とがなす、鋭角側の角度(以下、「第1角度」ともいう。)θ1は、θ1≦50°であることが好ましい。さらに、角度θ1は、下限値が2°〜6°、好ましくは、5°≦θ1≦50°とする。ここで、サイドレール11の軸線Oとは、サイドレール11の側面111,112(径方向)に対して直交し、かつ、最外径部6の径方向最外縁e6を通る直線とすることができる。
Further, referring to FIG. 6, in the present embodiment, in the side rail circumferential direction view, the angle on the acute angle side formed by the axis O of the
この例では、図5に示すように、オイルリング10は、サイドレール11の第1側面111が燃焼室側を向くように、ピストン100に装着される。即ち、ピストン上昇行程では、サイドレール11の第1側面側の外周面1は主として、当該サイドレール11がシリンダ200の内周面201に適切な潤滑油膜を形成する必要がある。これに対し、第1側面側の第1角度θ1が大き過ぎる場合、オイルの掻き上げと共に飛散する量が増大することが懸念される。例えば、第1角度θ1が50°を超える場合、こうした懸念が大きくなる。
In this example, as shown in FIG. 5, the
一方、図6を参照すれば、第1側面側の第1角度θ1が小さ過ぎる場合、運転中にピストン100の首振り現象によるサイドレール11に傾きが生じた際、第1側面隣接部3がシリンダ200の内周面201の壁面に衝突する虞がある。ピストン上昇時にこの接触が起こると、シリンダ200の内周面201(壁面)に付着したオイルを掻き上げてしまいオイル消費量を悪化させてしまう。こうした虞は、例えば、第1角度θ1が5°以上の場合、)著しく低下する。
On the other hand, referring to FIG. 6, when the first angle θ1 on the first side surface side is too small, when the
したがって、サイドレール11の外周面1における第1側面側の第1角度θ1を、θ1≦50°、より好ましくは、5°≦θ1≦50°とすれば、オイルの飛散に起因するオイル消費量を効果的に低減することができる。
Therefore, if the first angle θ1 on the first side surface side of the outer peripheral surface 1 of the
また、本実施形態では、サイドレール周方向視において、サイドレール11の軸線Oと、第2側面側の共通接線L2とがなす鋭角側の角度(以下、「第2角度」ともいう。)θ2は、θ2≦60°であることが好ましい。さらに、角度θ2は、10°≦θ2≦60°であることが好ましい。ここでも、サイドレール11の軸線Oとは、サイドレール11の側面111,112(径方向)に対して直交し、かつ、最外径部6の径方向最外縁e6を通る直線とすることができる。
Further, in the present embodiment, the angle on the acute angle side (hereinafter, also referred to as “second angle”) θ2 formed by the axis O of the
この例では、図5に示すように、オイルリング10は、サイドレール11の第2側面112がクランク室側を向くように、ピストン100に装着される。即ち、この例では、サイドレール11の第2側面112は主として、当該サイドレール11がシリンダ200の内周面201に付着した余分なオイルをクランク室側に掻き落とすときに、その機能を発揮することとなる。これに対し、第2側面側の第2角度θ2が大き過ぎるとオイル掻き効果が小さい。例えば、第2角度θ2が60°を超える場合、こうした懸念が大きくなる。
In this example, as shown in FIG. 5, the
また、第2側面側の第2角度θ2が小さ過ぎる場合、サイドレール11の外周面1とシリンダ200の内周面201の壁面で形成される空間面積(体積)が小さくなり、ピストン下降行程(ピストン100がクランク室側に向かって下降する工程時)に油圧の上昇が発生し易くなりオイルアップに繋がることで、オイルを掻き落とす効果が十分に発揮できないことが懸念される。こうした懸念は、例えば、第2角度θ2が10°以上の場合、小さく抑えられる。
If the second angle θ2 on the second side surface side is too small, the space area (volume) formed by the outer peripheral surface 1 of the
したがって、第2側面側の第2角度θ2を、θ2≦60°、より好ましくは、10°≦θ2≦60°とすれば、オイルの掻き落としを効率的に行いつつ、オイル消費量を効果的に低減することができる。 Therefore, if the second angle θ2 on the second side surface side is θ2 ≦ 60 °, more preferably 10 ° ≦ θ2 ≦ 60 °, the oil consumption can be effectively reduced while efficiently scraping the oil. Can be reduced to.
ところで、本発明に従えば、第1側面側の第1角度θ1と、第2側面側の第2角度θ2とは、同一の角度または異なる角度とすることができる。即ち、本実施形態では、第1側面側の第1角度θ1は、第2側面側の第2角度θ2以下であることができる。 By the way, according to the present invention, the first angle θ1 on the first side surface side and the second angle θ2 on the second side surface side can be the same angle or different angles. That is, in the present embodiment, the first angle θ1 on the first side surface side can be equal to or less than the second angle θ2 on the second side surface side.
この場合、サイドレール11の外周面1における第1側面側(第1角度θ1側)では、オイル掻き上げ時における、オイルの飛散に起因するオイル消費量を重視し、当該オイル消費量を低減することができ、また、当該サイドレール11の外周面1における第2側面側(第2角度θ2側)では、オイルの掻き落としを効率的に行いつつ、オイル消費量を低減することができる。
In this case, on the first side surface side (first angle θ1 side) of the outer peripheral surface 1 of the
また、本発明に従えば、サイドレール11の外周面1を形成する、輪郭線L7の第1凹み部7および輪郭線L8の第2凹み部8は、それぞれ、サイドレール周方向視において、軸方向上下に対称とすることができる。この場合、ピストンへ装着する際にサイドレール11の上下判別(サイドレール11の第1側面111および第2側面112の向きの判別)を行う必要がないので、作業効率を向上させることができる。本実施形態では、第1凹み部7の曲率中心O7と第2凹み部7の曲率中心O7とは、軸方向に対称な位置にある。また、本実施形態では、第1側面側の第1角度θ1と、第2側面側の第2角度θ2とは、等しい角度である。また、本実施形態では、第1凹み部7の曲率半径r7と第2凹み部8の曲率半径r8とは、等しい半径である。
Further, according to the present invention, the first recessed
更に、本実施形態では、サイドレール周方向視において、外周面1の、第1側面隣接部3と最外径部6との間と、当該外周面1の、第2側面隣接部4と最外径部6との間と、の少なくともいずれか一方の間の、第1側面隣接部3の輪郭線L3、第1凹み部7の輪郭線L7及び最外径部6の輪郭線L6、並びに、第2側面隣接部4の輪郭線L4、第2凹み部8の輪郭線L8及び最外径部6の輪郭線L6は、それぞれ、曲率中心を有する曲線であり、最外径部6の曲率半径R1、第1凹み部7及び第2凹み部8の曲率半径R2並びに第1側面隣接部3及び第2側面隣接部4の曲率半径R3は、それぞれ、R2/R1≦4.5、かつ、R2/R3≦4.5の条件を満たすことが好ましい。
Further, in the present embodiment, in the side rail circumferential direction view, between the first side surface
この場合、サイドレール11の外周面1における第1側面側では、最外径部6の曲率半径r6、第1凹み部7の曲率半径r7及び第1側面隣接部3の曲率半径r3の寸法を、それぞれ、R1〜R3による一定の関係に基づいて設定することによって、また、サイドレール11の外周面1における第2側面側では、最外径部6の曲率半径r6、第2凹み部8の曲率半径r8及び第2側面隣接部4の曲率半径r8の寸法を、それぞれ、R1〜R3による一定の関係に基づいて設定することによって、サイドレール11の性能を効率的に維持しつつ、面圧及びオイルの飛散に起因する、オイル消費量を簡易に低減することができる。
In this case, on the first side surface side of the outer peripheral surface 1 of the
また、本実施形態において、最外径部6の曲率半径R1(=r6)は、R1≦0.12mmであることが好ましい。さらに、曲率半径R1は、0.01mm≦R1≦0.12mm、より好ましくは、0.04mm≦R1≦0.12mmである。
Further, in the present embodiment, the radius of curvature R1 (= r6) of the
サイドレール11のシリンダ200に対する面圧を高めるためには、最外径部6の曲率半径r6を小さくすることが有効である。反対に、最外径部6の曲率半径r6が大きすぎると、上述のとおり、摩耗進行による面圧の低下が著しく、実用性に欠けることが想定される。これに対し、例えば、最外径部6の曲率半径r6が0.12mm以下の場合、市場に流通しているほとんどの種類の内燃機関(例えば、ガソリンエンジン)に採用することができる。
In order to increase the surface pressure of the
一方、最外径部6の曲率半径r6が0.01mmを下回る場合、サイドレール11を製造する際の加工性が悪くなる。
On the other hand, when the radius of curvature r6 of the
したがって、最外径部6の曲率半径R1(=r6)を、R1≦0.12mm、より好ましくは、0.01mm≦R1≦0.12mmとすれば、最外径部6の曲率半径r6の寸法を一定の数値範囲に設定することによって、より広い適用範囲において、面圧に起因する、オイル消費量を確実かつ簡易に低減することができる。
Therefore, if the radius of curvature R1 (= r6) of the
ところで、サイドレール11の第2側面112と最外径部6との間に配置される第2凹部8は、ピストン下降時のオイル掻き効果に密接に関連する。本発明によれば、第2凹み部8によって形成されるシリンダ200の内周面201との空間部を大きくすることによって、ピストン下降時に滞留するオイルが圧縮されにくくなり油圧の発生を回避することができる。また、この場合、シリンダ200の内周面201に沿って上昇するオイルを低減することによってオイル掻き効果を向上させることができる。図10は、本発明に係るピストンリングの第2の実施形態であるサイドレール11であって、当該サイドレール11を、図6に相当する領域で示す拡大断面図である。以下、他の実施形態と実質的に同一の部分には、同一の符号を用いる。
By the way, the
図10に示すように、本実施形態では、第1側面111の径方向最外縁111e1は、軸線Oを基準とした径方向において、第2側面112の径方向最外縁112e1よりも、径方向外側の位置に配置されるように構成されている。即ち、本実施形態では、第1側面111の径方向幅W1は、第2側面112の径方向幅W2よりも広い幅となるように構成されている。特に、本実施形態では、図10に示すように、サイドレール周方向視において、第2凹み部8の輪郭線L8は、最外径部6と径方向に沿って延在する直線的な輪郭線L91を介して繋がっている。このため、図10に示すように、本実施形態では、第2凹み部8は、サイドレール周方向視において、最外径部6に対して、輪郭線L91で形作られたアンダーカット部91を形成している。
As shown in FIG. 10, in the present embodiment, the radial outermost edge 111e1 of the
また、図11は、本発明に係るピストンリングの第3の実施形態であるサイドレール11であって、当該サイドレール11を、図6に相当する領域で示す拡大断面図である。
Further, FIG. 11 is a
図11に示すように、本実施形態では、第2の実施形態と同様、第1側面111の径方向最外縁111e1は、軸線Oを基準とした径方向において、第2側面112の径方向最外縁112e1よりも、径方向外側の位置に配置されるように構成されている。即ち、本実施形態では、第1側面111の径方向幅W1は、第2側面112の径方向幅W2よりも広い幅となるように構成されている。特に、本実施形態では、図11に示すように、サイドレール周方向視において、最外径部6の輪郭線L6は、円形に近い曲線となっている。このため、第2凹み部8の輪郭線L8は、最外径部6と、当該最外径部6よりも第1側面側に食い込むように湾曲している輪郭線L92で繋がっている。即ち、図11に示すように、本実施形態では、第2凹み部8は、サイドレール周方向視において、最外径部6bに対して、輪郭線L92で形作られたアンダーフック部9を形成している。
As shown in FIG. 11, in the present embodiment, as in the second embodiment, the radial outermost edge 111e1 of the
なお、本発明に係るピストンリングは、オイルリング10とすることができる。この場合、面圧及びオイルの飛散を考慮して、オイル消費量を低減することができる。
The piston ring according to the present invention may be an
ところで、本実施形態において、オイルリング10は、間隔を置いて配置された2つのサイドレール11を備えている。本実施形態によれば、本発明に係るピストンリングの外周面は、2つのサイドレール11の少なくともいずれか一方の外周面1とすることができる。
By the way, in the present embodiment, the
上述の各実施形態では、2つのサイドレール11の両方が、本発明に係るピストンリングの外周面を有している。図6に示すように、第1の実施形態では、サイドレール11の外周面1は、エンジンの燃焼室側とクランク室側とが同一の平面構成(第1の実施形態では、第1凹み部7および第2凹み部8が軸方向上下に対称である平面構成)を有している。図10に示すように、第2の実施形態では、サイドレール11の外周面1は、エンジンの燃焼室側とクランク室側とが異なる平面構成を有している。図11に示すように、第3の実施形態では、第2の実施形態と同様、2つのサイドレール11の外周面1は、エンジンの燃焼室側とクランク室側とが異なる平面構成を有している。
In each of the above embodiments, both of the two
ただし、本発明によれば、上記の外周面1の構成は、それぞれ、適宜、組み合わせることができる。例えば、2つのサイドレール11の一方のサイドレール11の外周面として図6の外周面1を採用し、他方のサイドレール11の外周面として図10の外周面1を採用することができる。あるいは、2つのサイドレール11の一方のサイドレール11の外周面として図6の外周面1を採用し、他方のサイドレール11の外周面として図11の外周面1を採用することができる。あるいは、2つのサイドレール11の一方のサイドレール11の外周面として図10の外周面1を採用し、他方のサイドレール11の外周面として図11の外周面1を採用することができる。
However, according to the present invention, the configurations of the outer peripheral surfaces 1 can be combined as appropriate. For example, the outer peripheral surface 1 of FIG. 6 can be adopted as the outer peripheral surface of one
ところで、本発明において、ピストンリングとは、任意の面をシールしつつ当該面を摺動可能な、無終端または有端のシール部材を含む意味である。即ち、本発明に係るピストンリングにおいて、当該ピストンリングは、上述の各実施形態のように、オイルリング10のサイドレール11とすることができる。この場合、既存のオイルリングに適用可能な汎用性を持たせることで、上述した各実施形態に係るオイルリング10を簡易に製造することができる。
By the way, in the present invention, the piston ring means to include an endless or endless sealing member capable of sliding on an arbitrary surface while sealing the surface. That is, in the piston ring according to the present invention, the piston ring can be the
ところで、本発明に係るピストンリングの外周面には、硬質被覆層又は樹脂被覆層を設けることが好ましい。具体例としては、上述した各実施形態において、オイルリング10、即ち、サイドレール11の外周面1に、硬質被膜層又は樹脂被膜層を設けることができる。前記硬質被膜層又は前記樹脂被膜層としては、例えば、窒化処理層、PVD処理層、硬質クロムめっき処理層およびDLC層のうち少なくとも何れか1つの層を備えた構成を採用することができる。この場合、サイドレール11の外周面1の摩耗、特に、最外径部6の摩耗が長期に亘って防止されることにより、オイルリング10の性能を効率的に維持しつつ、オイル消費量を低減することができる。
By the way, it is preferable to provide a hard coating layer or a resin coating layer on the outer peripheral surface of the piston ring according to the present invention. As a specific example, in each of the above-described embodiments, a hard coating layer or a resin coating layer can be provided on the
また、本発明に係るピストンリングは、上述のとおり、図1に示すコンプレッションリング20、30とすることができる。この場合、面圧及びオイルの飛散を考慮して、オイル消費量を低減することができるコンプレッションリングを提供することができる。また、本発明によれば、コンプレッションリングの外周面にも、上述のような、硬質被覆層又は樹脂被覆層を設けることができる。この場合も、コンプレッションリングの外周面1の摩耗、特に、最外径部6の摩耗が長期に亘って防止される。
Further, as described above, the piston ring according to the present invention can be the compression rings 20 and 30 shown in FIG. In this case, it is possible to provide a compression ring capable of reducing oil consumption in consideration of surface pressure and oil scattering. Further, according to the present invention, the hard coating layer or the resin coating layer as described above can be provided on the outer peripheral surface of the compression ring. Also in this case, wear of the outer peripheral surface 1 of the compression ring, particularly wear of the
上述したところは、本発明のいくつかの実施形態を開示したにすぎず、特許請求の範囲に従えば、様々な変更が可能となる。例えば、上述した各実施形態において、第1側面隣接部3と最外径部6との間には、1つの第1凹み部7が配置されているが、第1凹み部7は、軸方向に沿って複数配置することができる。第2凹み部8も同様で、上述した各実施形態において、第2側面隣接部4と最外径部6との間には、1つの第2凹み部8が配置されているが、第2凹み部8も、軸方向に沿って複数配置することができる。第1凹み部7及び第2凹み部8をそれぞれ複数配置する場合、第1凹み部7及び第2凹み部8の個数は、同一することが好ましいが、異ならせることも可能である。
The above has only disclosed some embodiments of the present invention, and various modifications can be made according to the claims. For example, in each of the above-described embodiments, one first recessed
上述した各実施形態及び各実施例に採用された様々な構成は、互いに組み合わせて使用することができる。また、上述した各実施形態及び各実施例に採用された様々な構成は、相互に適宜、置き換えることができる。 The various configurations adopted in each of the above-described embodiments and examples can be used in combination with each other. In addition, the various configurations adopted in each of the above-described embodiments and examples can be appropriately replaced with each other.
本発明の実施例1〜3と、比較例1とを試作し、実際に試験を行った際のデータを、以下の表に示す。実施例1〜3には、サイドレール11を使用し、比較例1には、軸方向に延在しているサイドレールの外周面のうち、当該外周面の第1側面側のみを面取りしたものを使用した。試験は、1.5Lの4気筒ガソリンエンジンをスロットル全開時(回転数6000rpm)で駆動させた状態で行った。なお、各実施例及び比較例において、トップリング及びセカンドリングは、共通のリングを用いて行い、オイル消費量(LOC:Lubricating Oil Consumption)は、エンジン運転前に収容されていたオイル量と、エンジン運転後に収容されていたオイル量とをそれぞれ測定することによって算出した。比較例1のオイル消費量を1とした場合、各実施例1〜3とのオイル消費量の割合を算出した。 The following table shows the data when Examples 1 to 3 of the present invention and Comparative Example 1 were prototyped and actually tested. In Examples 1 to 3, side rails 11 are used, and in Comparative Example 1, only the first side surface side of the outer peripheral surface of the side rails extending in the axial direction is chamfered. It was used. The test was carried out with a 1.5 L 4-cylinder gasoline engine driven at full throttle (rotation speed 6000 rpm). In each of the examples and the comparative examples, the top ring and the second ring are performed by using a common ring, and the oil consumption (LOC: Lubricating Oil Consumption) is the amount of oil stored before the engine is operated and the engine. It was calculated by measuring the amount of oil stored after the operation. Assuming that the oil consumption of Comparative Example 1 was 1, the ratio of the oil consumption to each of Examples 1 to 3 was calculated.
表中のR1は、最外径部6の曲率半径r6である。R2は、第1凹み部7の曲率半径r7である。R3は、第1側面隣接部3の曲率半径r3である。また、表中のHは、最外径部6の径方向最外縁e6と、第1側面111の径方向最外縁111e1との寸法差である。R1〜R3およびHの単位は、それぞれ、"mm"(ミリメートル)である。更に、表中のθ1は、第1側面隣接部3と最外径部6との間の第1角度である。θ1の単位は、"°"(度)である。また、表中の「摺動位置」とは、サイドレールの最外径部が当該サイドレールの外周面に対して配置された軸方向位置である。
R1 in the table is the radius of curvature r6 of the
実施例1〜3、比較例1は、それぞれ、サイドレールの板厚を0.35mmとした、また、実施例1〜3、比較例1は、それぞれ、第1側面隣接部の曲率半径を、R3=0.1mmとした。実施例1〜3の凹み部R2と最外径部の曲率半径R1との比(R2/R1)は、それぞれ、4.3、1、2とした。なお、ここでは第1凹み部の存在の有無とその大きさR2/R1の発明効果を明確にするため、摺動位置はすべて中心とし、最外径部の径方向最外縁と側面の径方向最外縁との寸法差Hを0.2mmと第1凹み部の凹部輪郭線の傾斜度θ1(40°)の値を固定して実験を行った。その結果を表1に示す。 In Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, the plate thickness of the side rail was set to 0.35 mm, respectively, and in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, the radius of curvature of the first side surface adjacent portion was set to 0.35 mm, respectively. R3 = 0.1 mm. The ratio (R2 / R1) of the recessed portion R2 of Examples 1 to 3 to the radius of curvature R1 of the outermost diameter portion was 4.3, 1 and 2, respectively. Here, in order to clarify the presence or absence of the first recess and the effect of the invention of its size R2 / R1, all the sliding positions are centered, and the outermost radial edge of the outermost diameter portion and the radial direction of the side surface are all centered. The experiment was carried out by fixing the dimensional difference H from the outermost edge to 0.2 mm and the value of the inclination degree θ1 (40 °) of the concave contour line of the first recessed portion. The results are shown in Table 1.
上記表1を参照すれば、実施例1〜3は、凹み部を有さない比較例1に比べてオイル消費量が27〜61%に低減された。 With reference to Table 1 above, in Examples 1 to 3, the oil consumption was reduced to 27 to 61% as compared with Comparative Example 1 having no recessed portion.
1:外周面, 3:第1側面隣接部(一対の側面隣接部の一方), O3:曲率中心, R3、r3:曲率半径, 4:第2側面隣接部(一対の側面隣接部の他方), O4:曲率中心, R3、r4:曲率半径, 6:最外径部, O6:曲率中心, R1,r6:曲率半径, e6:最外径部の径方向最外縁, 7:第1凹み部(凹み部), O7:曲率中心, R2,r7:曲率半径, 8:第2凹み部(凹み部方), O8:曲率中心, R2,r8:曲率半径, 10:オイルリング(ピストンリング), 11:サイドレール(ピストンリング), 12:スペーサ, 20:コンプレッションリング, 30:コンプレッションリング, H:寸法差, L1:第1共通接線, L2:第2共通接線, θ1:第1角度, θ2:第2角度, 40:オイルリング, 41:一体型サイドレール, 43:サイドレール部, 44:ウェブ部, 45:装着溝, 111:第1側面(側面), 111e1:第1側面の径方向最外縁(側面の径方向最外縁), 112:第2側面(側面), 112e1:第2側面の径方向最外縁(側面の径方向最外縁) 1: Outer peripheral surface, 3: First side surface adjacent part (one of the pair of side surface adjacent parts), O3: Center of curvature, R3, r3: Diameter of curvature, 4: Second side surface adjacent part (the other of the pair of side surface adjacent parts) , O4: center of curvature, R3, r4: radius of curvature, 6: outermost diameter, O6: center of curvature, R1, r6: radius of curvature, e6: outermost radial edge of outer diameter, 7: first recess (Recessed part), O7: Center of curvature, R2, r7: Radius of curvature, 8: Second dented part (recessed part), O8: Center of curvature, R2, r8: Diameter of curvature, 10: Oil ring (piston ring), 11: Side rail (piston ring), 12: Spacer, 20: Compression ring, 30: Compression ring, H: Dimensional difference, L1: 1st common tangent line, L2: 2nd common tangent line, θ1: 1st angle, θ2: 2nd angle, 40: Oil ring, 41: Integrated side rail, 43: Side rail part, 44: Web part, 45: Mounting groove, 111: 1st side surface (side surface), 111e1: 1st side surface in radial direction Outer edge (radial outermost edge of side surface), 112: second side surface (side surface), 112e1: radial outermost edge of second side surface (radial outermost edge of side surface)
Claims (12)
前記ピストンリングの外周面は、
当該ピストンリングの2つの側面のそれぞれに隣接する、一対の側面隣接部と、
前記一対の側面隣接部の間に配置されていると共に最大外径を有する最外径部と、
前記一対の側面隣接部の一方と前記最外径部との間と、前記一対の側面隣接部の他方と前記最外径部との間と、の、それぞれの間に配置されている、少なくとも1つの凹み部と、
を備えており、
前記ピストンリング周方向視において、前記最外径部の輪郭線は、曲率中心を有する曲線であり、また、当該曲率中心は、前記側面隣接部の前記輪郭線と、前記最外径部の前記輪郭線との共通接線よりも径方向内側に配置されており、更に、
前記ピストンリング周方向視において、前記少なくとも1つの凹み部の輪郭線は、曲率中心を有する曲線であり、また、当該曲率中心は、前記共通接線よりも径方向外側に配置されている、ピストンリング。 A piston ring that extends around the axis
The outer peripheral surface of the piston ring is
A pair of side-to-side adjoining portions adjacent to each of the two sides of the piston ring,
An outermost diameter portion that is arranged between the pair of side surface adjacent portions and has a maximum outer diameter,
At least arranged between one of the pair of side surface adjacent portions and the outermost diameter portion, and between the other of the pair of side surface adjacent portions and the outermost diameter portion. One dent and
Is equipped with
In the circumferential view of the piston ring, the contour line of the outermost diameter portion is a curve having a center of curvature, and the center of curvature is the contour line of the side surface adjacent portion and the outermost diameter portion. It is arranged radially inside the common tangent line with the contour line, and further
In the circumferential view of the piston ring, the contour line of the at least one recess is a curve having a center of curvature, and the center of curvature is arranged radially outside the common tangent line. ..
前記最外径部の曲率半径R1、前記凹み部の曲率半径R2及び前記側面隣接部の曲率半径R3は、それぞれ、
R2/R1≦4.5、かつ、R2/R3≦4.5
の条件を満たす、請求項1乃至5のいずれか1項に記載のピストンリング。 In the peripheral view of the piston ring, between the one of the pair of side surface adjacent portions and the outermost diameter portion of the outer peripheral surface, and the other and the most of the pair of side surface adjacent portions of the outer peripheral surface. The contour lines of the pair of side surface adjacent portions, the recessed portion, and the contour lines of the outermost diameter portion between the outer diameter portion and at least one of the outer diameter portions are curves having a center of curvature, respectively. ,
The radius of curvature R1 of the outermost diameter portion, the radius of curvature R2 of the recessed portion, and the radius of curvature R3 of the side surface adjacent portion are respectively.
R2 / R1 ≤ 4.5 and R2 / R3 ≤ 4.5
The piston ring according to any one of claims 1 to 5, which satisfies the condition of.
前記ピストンリングの外周面は、前記2つのサイドレールの少なくともいずれか一方の外周面である、請求項8に記載のピストンリング。 The oil ring has two side rails that are spaced apart from each other.
The piston ring according to claim 8, wherein the outer peripheral surface of the piston ring is the outer peripheral surface of at least one of the two side rails.
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