JP4040407B2

JP4040407B2 - 組合せオイルリング

Info

Publication number: JP4040407B2
Application number: JP2002280210A
Authority: JP
Inventors: 政男石田; 孝男鈴木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2022-09-26
Also published as: JP2004116635A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属製リングとエキスパンダリングとからなり、前記エキスパンダリングが樹脂製リングよりなる往復動機関用の組合せオイルリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
往復動内燃機関用のオイルコントロールリングとしては、外周側に突出する上下２本のレール間に形成されたオイル受容溝の溝底にオイル戻し孔が円周方向に間隔を置いて複数個形成されているオイルリングと、このオイルリングを半径方向外方に押圧するコイルエキスパンダとから構成された２ピースタイプの組合せオイルリングが使用されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
一方、外側に金属製リングを配置し、内側に樹脂製リングを配置し、樹脂製リングの合い口が所定温度以上において熱膨張により突き当たり、金属製リングを半径方向外方に押圧する張力を発生する圧力リング用の組合せピストンリングが提案されている（特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特公平３−２９９７９号公報
【特許文献２】
特開２０００−１３０５８３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般的にエンジン回転数が高くなると、リングのボアへの追従性が悪化し、オイル消費が悪くなる。また、油温も高くなり、粘度が低くなり、蒸発成分の増加により、益々オイル消費が悪化する。しかしながら、コイルエキスパンダでオイルリングを半径方向外方に押圧する組合せオイルリングでは、コイルエキスパンダの張力を大きくすると、油温が低いエンジン始動時に、オイルリングとシリンダの摩擦が大きくなり、始動不良を起こすことがある。一方、コイルエキスパンダの張力を小さくすると、始動性は良いが、高回転時に、オイルリングのシリンダボア変形への追従性が不足して、シール性が悪化することがある。このように、従来のタイプの組合せオイルリングでは、始動時から高回転時にわたって張力を適性の値にすることが難しい問題を有している。
【０００６】
一方、樹脂製リングを使用した組合せピストンリングは、温度によって張力が変化し、温度が高くなるに伴って張力が増加する傾向を有している。しかしながら、特開２０００−１３０５８３号公報記載の組合せピストンリングは圧力リングであって、オイルリングについては記載されていない。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その課題は、オイルリングをエキスパンダで外側に押圧する組合せオイルリングにおいて、エキスパンダの張力をエンジンの始動時から高回転時にわたって適性な値とすることを可能にした組合せオイルリングを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、次の手段を採る。すなわち、
本発明は、外周側に突出する上下２本のレール間に形成されたオイル受容溝の溝底にオイル戻し孔を有し、内周側に溝が形成されている金属製リングと、この金属製リングの前記内周溝に装着され金属製リングを半径方向外方に押圧するエキスパンダリングとからなる組合せオイルリングにおいて、
前記エキスパンダリングが、合い口の突き当たった状態で熱膨張により張力が上昇する構造の樹脂製リングであり、前記金属製リングのオイル戻し孔と通じるオイル通路がこの樹脂製リングの上下面の一方又は両方に設けられた内外周を貫通する溝で形成されていることを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、エキスパンダリングが樹脂製リングで、張力は温度によって変化し、温度が高くなるに伴って張力が増加する。したがって、エンジン始動時の低温時には、樹脂製リングの張力を低張力とすることで、金属製リングとシリンダとの間は低摩擦となり、始動性を良好にできる。また、通常運転時においても、比較的低張力が得られ、低燃費化が可能となる。一方、高回転時には、樹脂の熱膨張により、樹脂製リングは高張力が得られ、金属製リングのシリンダボア変形への追従性が良好となり、高いシール性を確保することができる。
【００１０】
金属製リングで掻き取ったオイルは、金属製リングのオイル受容溝、オイル戻し孔、樹脂製リングのオイル通路を通ってリング溝内へ流れ、リング溝底やリング溝下面に設けられたオイル戻し通路を経て、クランクケースに戻される。
【００１１】
シリンダと摺動するリングを金属製リングとしたことで、高寿命化を図れる。また、剛性も高いことから、薄幅化も可能になる。外周面に窒化、クロムめっき、複合めっき、ＰＶＤ皮膜等の表面処理を施すことにより、耐摩耗性を向上できる。
【００１３】
上下面の一方に溝を形成した場合に比べて、上下面に溝を形成した場合の方が、樹脂製リングの上下方向のバランスが良く、金属製リングの動きに対して追従性を阻害することがなく、オイル掻き性能を向上できる。また、樹脂の膨張量も均一で、金属製リングを押す力を平滑化できるので、金属製リングの姿勢が安定し、オイル掻きが確実に行われる。
【００１６】
前記樹脂製リングの外周と金属製リングの内周溝との間に隙間が形成されていることが好ましい。この場合、樹脂製リングが外周に平坦部を有していると、隙間が容易に形成される。
【００１７】
金属製リングのオイル戻し孔を通って内周側に流入したオイルが、樹脂製リングの外周と金属製リングの内周溝とで形成される隙間を円周方向に流れ、樹脂製リングに形成されている溝からなるオイル通路を通って、リング溝内へ流出するので、金属製リングで掻き取られたオイルがリング溝内へ円滑に流れていくことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１において、１はピストン、２はシリンダで、ピストン１の外周に形成されているリング溝３に組合せオイルリング４が装着されている。組合せオイルリング４は２ピースタイプのオイルリングで、金属製リング５と、その内周側に配置され金属製リング５をシリンダ２の内壁２ａに押接する樹脂製リング６とから構成されている。
【００２０】
金属製リング５は、合い口を有する略Ｉ字形断面のリングで、外周側に突出する上下２本のレール７，８間にオイル受容溝９を有し、その溝底に半径方向に貫通しているオイル戻し孔１０を円周方向に複数個備えている。また、金属製リング５は、樹脂製リング６が配置される断面円弧形の内周溝１１を内周側に有している。この金属製リング５の上下のレール７，８の外周面には窒化、クロムめっき、複合めっき、ＰＶＤ皮膜等の所定の表面処理が施される。
【００２１】
樹脂製リング６は、円形断面の外周に平坦部１２を有している欠円形断面のリングである。したがって、樹脂製リング６の外周の平坦部１２と、金属製リング５の内周溝１１との間に隙間１３が円周方向全体にわたって形成される。一方、樹脂製リング６の下面には内外周を貫通する溝１４が円周方向に間隔をおいて複数個形成され、金属製リング５のオイル戻し孔１０と通じるオイル通路１５を形成している。溝１４の底面は、外周側から内周側に向かって下傾している。
【００２２】
この樹脂製リング６は、合い口を有し、合い口の突き当たった状態で熱膨張により張力が上昇する構造のリングである。すなわち、樹脂製リング６の張力は温度によって変化し、温度が高くなるに伴って張力が増加するようになっている。樹脂材料としては、例えばポリイミド樹脂が用いられる。
【００２３】
したがって、樹脂製リング６によってシリンダ２の内壁２ａに押し付けられた金属製リング５が、シリンダ２の内壁２ａを摺動し、シリンダ２の内壁２ａから掻き取ったオイルは、オイル受容溝９からオイル戻し孔１０を通って金属製リング５の内周側の隙間１３に入り、そこから樹脂製リング６の下面の溝１４を通ってリング溝３内に流出し、リング溝３の底部に形成されているオイル戻し通路１６からクランクケースに戻される。
【００２４】
この際、エンジン始動時の低温時には、樹脂製リング６は低張力とされているため、金属製リング５とシリンダ２の内壁２ａとの間は低摩擦となり、始動性が良好になる。また、通常運転時においても、樹脂製リング６は比較的低張力が得られ、低燃費化が可能となる。一方、高回転時には、樹脂製リング６の熱膨張によって、樹脂製リング６は高張力を発生するため、金属製リング６のシリンダ内壁２ａへの追従性が良好で、高いシール性を確保することができる。
【００２５】
図２は、本発明の別の実施形態２を示している。本実施形態２は、上記実施形態１とは、樹脂製リング６に形成する溝の構成が相違しているだけで、他の構成は上記実施形態１と同じである。
【００２６】
本実施形態２では、樹脂製リング６の上下面に半径方向に貫通する溝１４を上下対称に形成したものである。樹脂製リング６の下面に形成されている溝１４は、底面が上記実施形態１と同じく、外周側から内周側に向かって下傾している。これと対称的に、上面に形成された溝１４は、底面が外周側から内周側に向かって上傾している。
【００２７】
図３及び図４は、本発明の更に別の実施形態３を示している。本実施形態３は、上記第１の実施形態１とは、樹脂製リング６の断面形状が相違しているだけで、他の構成は同じである。
【００２８】
本実施形態３では、樹脂製リング６は略正方形断面を備えており、外周側の上下の角部は金属製リング５の内周溝１１に沿うよう円弧面に形成されている。そして、樹脂製リング６の下面には内外周を貫通する溝１４が円周方向に間隔をおいて複数個形成されており、この溝１４の底面も外周側から内周側に向かって下傾している。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、オイルリングをエキスパンダで外側に押圧する組合せオイルリングにおいて、エキスパンダの張力をエンジンの始動時から高回転時にわたって適性な値とすることができ、エンジン始動時等における低摩擦化と高回転時の高いシール性とを得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明の別の実施形態を示す縦断面図である。
【図３】本発明の更に別の実施形態を示す縦断面図である。
【図４】樹脂製リングの一部分を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ピストン
２シリンダ
２ａシリンダ内壁
３リング溝
４組合せオイルリング
５金属製リング
６樹脂製リング
７，８レール
９オイル受容溝
１０オイル戻し孔
１１内周溝
１２平坦部
１３隙間
１４溝
１５オイル通路
１６オイル戻し通路

Claims

外周側に突出する上下２本のレール間に形成されたオイル受容溝の溝底にオイル戻し孔を有し、内周側に溝が形成されている金属製リングと、この金属製リングの前記内周溝に装着され金属製リングを半径方向外方に押圧するエキスパンダリングとからなる組合せオイルリングにおいて、
前記エキスパンダリングが、合い口の突き当たった状態で熱膨張により張力が上昇する構造の樹脂製リングであり、前記金属製リングのオイル戻し孔と通じるオイル通路がこの樹脂製リングの上下面の一方又は両方に設けられた内外周を貫通する溝で形成されていることを特徴とする組合せオイルリング。
前記樹脂製リングの外周と金属製リングの内周溝との間に隙間が形成され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。
前記樹脂製リングが外周に平坦部を有し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。