JP4104774B2 - 2ピース型組合せオイルリング - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は2ピース型組合せオイルリングに関し、特に高回転、高出力のエンジンに用いられる2ピース型組合せオイルリングに関する。
【0002】
【従来の技術】
高回転、高出力、省燃費が要求される自動車等のエンジンのピストン機構に設けられるオイルリングとしては、1本のスペーサーエキスパンダと1本のサイドレールからなる2ピース型の組合せオイルリングが、従来よりよく知られている。
【0003】
特開昭63−26463号公報には、この2ピース型の組合せオイルリングが記載されている。このオイルリングは、図3乃至図4に示されるように、スペーサーエキスパンダ110の上面に1枚のサイドレール120が支承された構造をとっており、これらはピストン130に形成されたオイルリング溝に挿嵌され、シリンダ140内にピストン130と共に挿入される。
【0004】
スペーサーエキスパンダ110及びサイドレール120はそれぞれ、一カ所切離された合口を有し全体として略環状をなす部材である。スペーサーエキスパンダ110は、上部に平坦な基底部上面111aを有する基底部111、外周山部112及び内周山部113を有している。これらは一体に形成され、開口部が上方に形成された断面略コの字形状をしている。内周山部113の高さは、外周山部112の高さとサイドレール120の厚さとの和とほぼ同じである。外周山部112及び内周山部113の上部には平坦部112a、113aを有しており、それぞれの平坦部112a、113aから基底部上面111aに向かって斜面112b、サイドレール押圧面113bがそれぞれ形成されている。
【0005】
また、スペーサーエキスパンダ110の外周山部112、内周山部113には、スペーサーエキスパンダ110の半径方向外側、内側それぞれに向かって、基底部111の略半分に至るまでスリット112c、113cが形成されている。スリット112cと113cとはスペーサーエキスパンダ110の円周方向に交互に形成されており、これらスリット112c、113cの幅の総和は、スペーサーエキスパンダ110の円周長の20〜30%を占める程度である。このスリットによって、スペーサエキスパンダ自体が半径方向外方への拡張力を有するようになり、またピストンリング溝のうねりに対応でき、また、シリンダ140の内壁面140aの変形に、サイドレール120が追従できるようにしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の従来の2ピース型組合せオイルリングがピストン130のオイルリング溝に挿嵌され、シリンダ140に挿入されたときには、実際には、図4に示されるような状態となる。即ち、外周方向に広がろうとするスペーサーエキスパンダ110の張力によって、断面非線対称形状であるスペーサーエキスパンダ110がスカート状にねじれて、サイドレール120は、外周山部112aから受ける力によって、半径方向内方及びオイルリング溝上面130b方向に押しつけられ、半径方向への移動ができなくなる。そのためサイドレール120がシリンダー内壁面140aに追従しなくなり、シール性が損なわれるばかりではなく、オイルリング溝上面130bの異常摩耗の発生にも繋がる。
【0007】
仮に、オイルリングが、特開平4−78376号公報に記載されているような、上下2枚のサイドレールによってスペーサーエキスパンダを挟むタイプの3ピース型組合せオイルリングであり、スペーサーエキスパンダが同タイプのスペーサーエキスパンダのような形状を採る場合には、スペーサーエキスパンダの断面形状が上下線対称であるため、スペーサーエキスパンダの張力によってスペーサーエキスパンダ自体に回転モーメントが発生することはない。しかし2ピース型の組合せオイルリングでは、スペーサエキスパンダが上下線対称ではないので、上述したようなねじれの問題が生じるのである。
【0008】
そこで本発明は、オイルリング溝内でのサイドレールの動きを確保でき、良好なシール性を確保できる2ピース型組合せオイルリングを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、ピストン及びシリンダを有するピストン機構の該ピストンに形成されたオイルリング溝に挿嵌されるスペーサーと、 該スペーサーの挿嵌された該オイルリング溝に挿嵌され、該スペーサーに当接し、該スペーサーの自己張力によって該ピストンの半径方向外側に押圧され、該シリンダの内壁面に当接する欠円略環状のサイドレールとにより構成される2ピース型組合せオイルリングにおいて、該スペーサ10の軸を含む面で切った該スペーサ10の断面において該スペーサ10は、互いに一体に成形された基底部11とサイドレール20を支承する外周山部12と内周山部13とを有し該基底部11と該外周山部12と該内周山部13とにより開口部が上方に形成された略コの字形状をなし、該スペーサーの外周面と内周面には半径方向に切り欠かれたスリット又は凹部がなく自己張力を備えた欠円略環状且つ断面非線対称形状をなすと共に、該スペーサが外部からの力の作用を受けていない自由時に、該スペーサーは、該ピストンの軸方向への一定のツイスト量を有しており、該サイドレールと該スペーサーとが該オイルリング溝に挿嵌され該ピストンが該シリンダ内に挿入されて該サイドレールと該シリンダの内壁面とが当接しているときに、該ツイスト量は0になる2ピース型組合せオイルリングを提供している。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の第1の実施の形態による2ピース型組合せオイルリングについて図1乃至図2に基づき説明する。
【0011】
本発明の2ピース型組合せオイルリングは、1枚のスペーサー10及び1枚のサイドレール20によって構成されており、これらはピストン30に形成されたオイルリング溝に挿嵌され、シリンダ40内にピストン30と共に挿入される。
【0012】
まず、スペーサー10、サイドレール20それぞれの構成について説明する。スペーサー10及びサイドレール20は、通常、鋼材で引抜加工や圧延加工などによって成形され、通常のピストンリングと同様に一カ所に切離された合口を有し、全体として欠円略環状をなす部材である。図1に示されるように、サイドレール20はスペーサー10によって、スペーサー10の上側に支承される。
【0013】
スペーサー10は、図1の断面図に示されるように、基底部11、外周山部12及び内周山部13を有している。これらは一体に形成され、開口部が上方に形成された断面略コの字形状をしている。内周山部13の高さは、外周山部12の高さとサイドレール20の上下方向の厚さとの和よりも0.05〜0.15mm小さい。基底部11、外周山部12及び内周山部13の上部は、平坦部11a、12a、13aを有している。内周山部13の平坦部13aは水平であるが、外周山部12の平坦部12aは、サイドレールの半径方向に対して0乃至10度の角度で、内側に向かうほど低くなる斜面となっている。平坦部12a、13aからは、基底部上面11aに向かって、斜面12b、サイドレール押圧面13bがそれぞれ形成されている。サイドレール押圧面13bは、後述のようにスペーサー1とサイドレール2とがオイルリング溝に挿嵌されたときに、サイドレール2と当接する部分であり、スペーサー10の軸に対して5乃至25度の角度で、下方に向かって軸から離れて行く斜面となっている。
【0014】
また、スペーサー10は、いわゆるコンプレッションリングと同様に、半径方向外側向きの自己張力を持っており、従来のスペーサエキスパンダとは異なり、スペーサー10の外周面と内周面には半径方向に切り欠かれたスリット又は凹部が何ら形成されていない。スペーサー10は、どの方向からも力が作用していない自由時には、外周山部12が下方へ内周山部13が上方へと位置するような一定のツイスト量を有している。このツイスト量は、後述のようにオイルリング溝にスペーサー10及びサイドレール20が挿嵌されたときに、スペーサー10のサイドレール押圧面13bがサイドレール20から受ける反力によってスペーサー10がねじれてツイスト量が0となる程度の量であり、その値は運転時の組合せ張力及びスペーサー10の形状寸法によって異なる。スペーサー及びサイドレールの合口の幅や、自己張力、ツイスト量等の設計の詳細については、山海堂平成9年10月6日発行の「自動車用ピストンリング」に記載があり、それを参照するものとする。
【0015】
次に、スペーサー10及びサイドレール20のオイルリング溝への挿嵌について説明する。スペーサー10が、ピストン30のオイルリング溝に挿嵌された際には、スペーサー10の有する一定のツイスト量により、基底部11の外周端はオイルリング溝下面30aに当接し、基底部11の内周端はオイルリング溝下面30aから離間している。そして、サイドレール20が挿入されると、サイドレール20の半径方向内側の一部がサイドレール押圧面13b及びオイルリング溝上面30bに当接する。サイドレール押圧面13bは、スペーサー10の自己張力に対するサイドレール20の反力により押圧される。自由時におけるスペーサー10のツイスト量は僅かであるため、サイドレール20による押圧によってスペーサー10のツイスト量は0となり、スペーサー下面10bは水平となる。サイドレール20は、スペーサー10による半径方向外側向きの自己張力によって、スペーサー10の外周方向へ押圧され、図2に示されるように、シリンダ40の内壁面40aに当接する。
【0016】
スペーサー10は一定のツイスト量を持ち、2ピース型のオイルリングとして使用された場合に、スペーサー10のツイスト量は0となるため、スペーサー10がサイドレール20の半径方向への移動を阻害することはなく、サイドレール10をシリンダ内壁面40aに常に当接させることができる。従って、ピストンリング溝にうねりがある場合、また、シリンダ内壁面40aが変形している場合にも、シリンダ内壁面40aに対するサイドレール10の追従性を良好とし、高いシール性を確保することができる。
【0017】
本発明による2ピース型組合せオイルリングは上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、図示されたオイルリングはスペーサーの上側にサイドレールが支承されていたが、この上下関係は逆であっても差し支えない。
【0018】
またスペーサーは、異形に引抜加工または圧延加工した線材を環状に成形してもよく、矩形に引抜加工または圧延加工した線材を環状に成形した後に、機械加工によって図1乃至図2に示されたような形状としてもよい。
【0019】
【発明の効果】
請求項1記載の2ピース型組合せオイルリングによれば、スペーサーに予め一定のツイスト量を与えておき、シリンダへの挿入時に、スペーサーの張力に対するサイドレールの反力によって、スペーサーのツイスト量が0になるようにしたため、シリンダ内でのオイルリング摺動時に、オイルリング溝の上面とサイドレール上面とのクリアランス、或いは、サイドレール下面とスペーサーの外周山部の平坦面とのクリアランスが適正に保たれる。このため、サイドレールから受ける張力の反力によって生ずる回転モーメントによってスペーサが傾いたり、サイドレールがオイルリング溝の上面に押しつけられて安定した動きが阻害されたり、オイルリング溝の異常摩耗が起きたり、といった不具合が生ずることがないため、良好なシール性を確保でき、ピストン機構を有する内燃機関の高出力化、低燃費化とオイル消費量の低減化を達成することができる。
【0020】
また、外周山部の一端でサイドレールを支承することとしたため、スペーサー上の、ある一定の位置において安定してサイドレールを支承でき、良好なシール性を確保できる。また、サイドレールの不特定な位置における摩耗を防止することができる。更に、外周山部の上面のみを精密に加工するだけで、サイドレールの所望の姿勢を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態による2ピース型組合せオイルリングを示す部分断面斜視図。
【図2】 本発明の実施の形態による2ピース型組合せオイルリングが、ピストンのオイルリング溝に装着された状態示す断面図。
【図3】 従来の2ピース型組合せオイルリングを示す部分断面斜視図。
【図4】 従来の2ピース型組合せオイルリングがピストンのオイルリング溝に装着され、サイドレールが移動不能となった状態を示す断面図。
【符号の説明】
10 スペーサー
12 外周山部
20 サイドレール
30 ピストン
40 シリンダ
40a シリンダ内壁面
Claims (1)
- ピストン及びシリンダを有するピストン機構の該ピストンに形成されたオイルリング溝に挿嵌されるスペーサーと、
該スペーサーの挿嵌された該オイルリング溝に挿嵌され、該スペーサーに当接し、該スペーサーの自己張力によって該ピストンの半径方向外側に押圧され、該シリンダの内壁面に当接する欠円略環状のサイドレールとにより構成される2ピース型組合せオイルリングにおいて、
該スペーサの軸を含む面で切った該スペーサの断面において該スペーサは、互いに一体に成形された基底部とサイドレールを支承する外周山部と内周山部とを有し該基底部と該外周山部と該内周山部とにより開口部が上方に形成された略コの字形状をなし、該スペーサーの外周面と内周面には半径方向に切り欠かれたスリット又は凹部がなく自己張力を備えた欠円略環状且つ断面非線対称形状をなすと共に、該スペーサが外部からの力の作用を受けていない自由時に、該スペーサーは、該ピストンの軸方向への一定のツイスト量を有しており、該サイドレールと該スペーサーとが該オイルリング溝に挿嵌され該ピストンが該シリンダ内に挿入されて該サイドレールと該シリンダの内壁面とが当接しているときに、該ツイスト量は0になることを特徴とする2ピース型組合せオイルリング。
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