JP4382220B2

JP4382220B2 - 組合せオイルリング

Info

Publication number: JP4382220B2
Application number: JP31651099A
Authority: JP
Inventors: 紀昭鮎沢; 政男石田
Original assignee: 帝国ピストンリング株式会社
Priority date: 1999-11-08
Filing date: 1999-11-08
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2019-11-08
Also published as: JP2001132840A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関やコンプレッサなどのピストンに装着され、オイルコントロールを行う組合せオイルリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の内燃機関では高出力化や燃費の向上に加え、潤滑油消費量の低減が求められている。このため、特にガソリンエンジン等においては、３ピース形の組合せオイルリングが多用されている。３ピース形の組合せオイルリングは、上下２本のサイドレールの間にスペーサエキスパンダを配置した構造をなし、上下のレールが別々であるので、シリンダボアの変形に追従し易く、また、上下レールがピストンのオイルリング溝の上下面にも接触するので、シール効果に優れており、潤滑油消費量の低減に効果がある。
【０００３】
組合せオイルリングは、ピストン及びシリンダ装着時には、上下のサイドレールの合い口とスペーサエキスパンダの合い口を９０°以上ずらして配置するが、運転中に、サイドレールがスペーサエキスパンダに対して回転して、上下のサイドレールの合い口とスペーサエキスパンダの合い口が一致することがある。上下のサイドレールの合い口とスペーサエキスパンダの合い口が一致すると、シール性能が低下し、潤滑油消費量が増加する場合がある。スペーサエキスパンダに対するサイドレールの回転防止には、スペーサエキスパンダのサイドレール押圧部である耳部のサイドレールとの接触面積を小さくして接触面圧を高くすることが効果的であるが、耳部の周方向の幅をそのまま小さくすることは、製造上、及び耳部の強度の面から困難である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
スペーサエキスパンダに対するサイドレールの回転を防止する従来技術に実用新案登録第２５９４８９１号がある。この技術は、スペーサエキスパンダ２の耳部３の中央に凹部７を設け、その両側の突起６でサイドレール１の内周面１ａを押圧することにより、サイドレール１との接触面積を小さくして接触面圧を高くしている。しかしながら、図２に示されているように、突起６は円弧面をなすのでサイドレール１と線接触で当たり、しかも凹部７の凹みが浅いため、耳部３の摺動による摩耗で、次第にサイドレール１との接触面積が大きくなって接触部の面圧が下がり、サイドレール１が回転し易くなってしまう。また、スペーサエキスパンダの耳部の周方向の長さが短いものや耳部の先端が狭い形状のものについては凹み加工が困難である。
【０００５】
また、スペーサエキスパンダに対するサイドレールの回転を防止する従来技術に実開平１−７８７６８号がある。この技術は、スペーサエキスパンダ２の耳部８に細かな凹凸９を設け、サイドレール３との摩擦力を大きくして、サイドレール３の回転を防止する。しかしながら、この技術も、スペーサエキスパンダ２の耳部８の摺動による摩耗で、細かな凹凸９が摩滅し、サイドレール３が回転し易くなる。
【０００６】
本発明の課題は、スペーサエキスパンダに対するサイドレールの回転防止効果を長期にわたって維持できる組合せオイルリングを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上下２本のサイドレールと、それらの間に配置するスペーサエキスパンダとを備え、スペーサエキスパンダに形成されている上下の耳部により前記２本のサイドレールが押圧される３ピース形の組合せオイルリングにおいて、
前記スペーサエキスパンダの耳部におけるサイドレール押接側の面の周方向中央部に耳部の半径方向厚さが厚くなる突起が設けられ、この突起の半径方向厚さが０．０７ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であることを特徴とする。
【０００８】
本発明は次の構成でもよい。即ち、上下２本のサイドレールと、それらの間に配置するスペーサエキスパンダとを備え、スペーサエキスパンダに形成されている上下の耳部により前記２本のサイドレールが押圧される３ピース形の組合せオイルリングにおいて、
前記スペーサエキスパンダの耳部におけるサイドレール押接側の面の周方向の中央部を含む片側部分に突起が設けられ、この突起の半径方向厚さが０．０７ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であることを特徴とする。
【０００９】
前記突起のサイドレール押接面は平面に形成されているのが望ましく、周方向幅は０．２ｍｍ以上０．７ｍｍ以下であるのが望ましい。
【００１０】
前記耳部に形成した突起によって、スペーサエキスパンダの耳部とサイドレールとの接触面積が小さくなり接触面圧が高くなるため、スペーサエキスパンダに対するサイドレールの回転を防止できる。そして、突起の半径方向厚さが厚いので、サイドレールの回転防止効果を長期にわたって維持でき、この効果は突起のサイドレール押接面が平面であればより効果的である。なお、耳部の周方向片側部分に突起を設けたものの方が、スペーサエキスパンダの耳部の周方向幅がより小さい場合にも対応できる。
【００１１】
また、本発明は、次の構成でもよい。即ち、上下２本のサイドレールと、それらの間に配置するスペーサエキスパンダとを備え、スペーサエキスパンダに形成されている上下の耳部により前記２本のサイドレールが押圧される３ピース形の組合せオイルリングにおいて、
前記スペーサエキスパンダの耳部は、周方向両端部の根元が凹曲面をなし、先端に行くに従って周方向幅が狭くなっていることを特徴とする。
【００１２】
このスペーサエキスパンダの耳部は、周方向両端部の根元の凹曲面の半径が１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、サイドレールと接触する部分の周方向幅が０．４ｍｍ以上０．７ｍｍ以下であるのが望ましい。
【００１３】
耳部の周方向両端部の根元が凹曲面をなし、先端に行くに従って周方向幅を狭くした耳部形状によって、スペーサエキスパンダの耳部とサイドレールとの接触面積が小さくなり接触面圧が高くなるため、スペーサエキスパンダに対するサイドレールの回転を防止できる。そして、耳部のサイドレールとの接触部の板厚を確保できるため、サイドレールの回転防止効果を長期にわたって維持できる。また、耳部の根元側の部分の周方向幅を大きくとれるので、耳部の強度を確保できる。また、スペーサエキスパンダの耳部の周方向幅がより小さい場合にも対応できる。
【００１４】
前記組合せオイルリングにおいて、サイドレールの内周面にブラスト処理を施してサイドレール内周面の表面粗さを３〜２０μｍＲｚとするのが、スペーサエキスパンダに対するサイドレール回転防止効果の点でより好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態１を図１により説明する。
【００１６】
図１において、組合せオイルリング１は、環状で合い口を備えている上下２本のサイドレール２，３と、それらの間に配置し環状で合い口を備えているスペーサエキスパンダ４とからなっている。
【００１７】
スペーサエキスパンダ４は、軸方向に波形をなす周期要素が周方向に多数連なって構成されている。以下、具体的に説明すると、スペーサエキスパンダ４は、水平な上片５と下片６とが軸方向及び周方向に離間して周方向に交互に多数配置し、隣接する上片５と下片６とが連結片１５で接続されている。上片５と下片６の外周側の端部は内周側に対して一段高く形成され、サイドレール２，３の支持部５ａ，６ａを形成している。上片５と下片６の内周側の端部には、サイドレール２，３を押圧するための耳部７，８がアーチ形状をなして上下に起立形成されており、この耳部７，８のサイドレール押接側の面９，１０の周方向中央部に突起１１，１２が形成されている。突起１１，１２はサイドレール２，３の押接面が平面に形成されており、半径方向厚さは０．０７ｍｍ以上０．２ｍｍ以下で、周方向幅は０．２ｍｍ以上０．７ｍｍ以下である。また、突起１１，１２のサイドレール押接面は、サイドレール２，３をシリンダ内壁の他に、オイルリング溝の上下面にも密着させるように傾斜面に形成されている。
【００１８】
前記突起１１，１２は、耳部７，８の成形時に型により容易に成形できる。
【００１９】
サイドレール２，３の内周面にはブラスト処理が施されて、サイドレール２，３の内周面の表面粗さは３〜２０μｍＲｚとされている。
【００２０】
スペーサエキスパンダ４は、ピストンのオイルリング溝内に、両合口端部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、上下のサイドレール２，３を上下片５，６のサイドレール支持部５ａ，６ａで上下（軸方向）に離隔保持し、上下の耳部７，８が上下のサイドレール２，３の内周面をそれぞれ押圧することによって、各サイドレール２，３の外周面をシリンダ内壁に密着させるとともに、各サイドレール２，３の内周側の端部をオイルリング溝の上下面に密着させる。
【００２１】
この際、スペーサエキスパンダ４の耳部７，８は突起１１，１２がサイドレール２，３の内周面に接触してサイドレール２，３を押圧するため、スペーサエキスパンダ４の耳部７，８とサイドレール２，３との接触面積が小さくなり接触面圧が高くなる。その結果、スペーサエキスパンダ４に対するサイドレール２，３の回転を防止できる。そして、スペーサエキスパンダ４の耳部７，８の突起１１，１２は、半径方向厚さが厚く、サイドレール押接面が平面に形成されているので、サイドレール２，３の回転防止効果を長期にわたって維持できる。また、スペーサエキスパンダ４の耳部７の周方向両端は、連結片１５を介して、軸方向反対側の耳部８の周方向端部に連結している。使用状態において、スペーサエキスパンダ４とサイドレール２，３は、耳部７，８とサイドレール支持部５ａ，６ａでのみ接触し、連結片１５は自由な（振動・変形の際、摩擦力が働かない）状態にある。従って、耳部７，８の周方向両端は、連結片１５の振動や変形の影響を受け易い部位である。スペーサエキスパンダ４は耳部７，８の周方向の中央部に突起１１，１２が形成されている。このため、連結片１５の振動や変形の影響がサイドレール２，３に及び難く、安定した接触が得られ、結果として、サイドレール２，３とスペーサエキスパンダ４の相対的な回転が防止される。
【００２２】
図２は、本発明の別の実施形態２を示す。本実施形態２の組合せオイルリング１は、スペーサエキスパンダ４の耳部７，８の突起１１，１２の位置が上記実施形態１と相違しているのみで、他の構成は上記実施形態１と同じである。
【００２３】
本実施形態２においては、スペーサエキスパンダ４の耳部７，８の突起１１，１２が、耳部７，８におけるサイドレール押接側の面９，１０の周方向の中央部を含む片側部分に設けられている。突起１１，１２は、上記実施形態１と同じように、サイドレール２，３の押接面が平面に形成されており、半径方向厚さは０．０７ｍｍ以上０．２ｍｍ以下で、周方向幅は０．２ｍｍ以上０．７ｍｍ以下である。また、突起１１，１２のサイドレール押接面は、サイドレール２，３をシリンダ内壁の他に、オイルリング溝の上下面にも密着させるように傾斜面に形成されている。なお、本実施形態２では、上下の耳部７，８の突起１１，１２は、上下とも周方向において同じ側（図示のものは左側）に設けたが、これに限ることは無く、上下の突起１１，１２とも周方向における左右どちらの側に設けてもよい。
【００２４】
前記突起１１，１２は、耳部７，８の成形時に型により容易に成形できる。
【００２５】
本実施形態２の組合せオイルリング１は、上記実施形態１と同じようにして、スペーサエキスパンダ４に対するサイドレール２，３の回転防止効果を長期にわたって維持できる。また、スペーサエキスパンダ４の耳部７，８の突起１１，１２が周方向の中央部を越えて延びているので、上記実施形態１で説明したように、突起１１，１２の耳部中央部付近でサイドレール２，３と安定した接触が得られ、結果として、サイドレール２，３とスペーサエキスパンダ４の相対的な回転が防止される。なお、上記実施形態１の組合せオイルリングに比べて、スペーサエキスパンダ４の耳部７，８の周方向幅がより小さい場合にも対応できる。
【００２６】
図３は、本発明の更に別の実施形態３を示す。本実施形態３の組合せオイルリング１は、スペーサエキスパンダ４の耳部７，８が上記２つの実施形態１，２のような突起１１，１２を形成しておらず、上下の耳部７，８の周方向両端部の根元が凹曲面１３，１４をなし、先端に行くに従って周方向幅が狭くなっている形状をなしている。耳部７，８は、周方向両端部の根元の凹曲面１３，１４の半径が１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、サイドレール２，３と接触する部分の周方向幅が０．４ｍｍ以上０．７ｍｍ以下である。また、耳部７，８のサイドレール押接面は平面に形成されているとともに、サイドレール２，３をシリンダ内壁の他に、オイルリング溝の上下面にも密着させるように傾斜面に形成されている。耳部７，８以外の構成は前記実施形態１と同じである。
【００２７】
前記耳部７，８は、軸方向波形の成形時に型により容易に成形できる。
【００２８】
本実施形態３の組合せオイルリング１も、スペーサエキスパンダ４の耳部７，８とサイドレール２，３との接触面積が小さくなり接触面圧が高くなる。その結果、スペーサエキスパンダ４に対するサイドレール２，３の回転を防止できる。そして、耳部７，８のサイドレール２，３との接触部の板厚を確保できるため、サイドレール２，３の回転防止効果を長期にわたって維持できる。また、耳部７，８の根元側の部分の周方向幅を大きくとれるので、耳部７，８の強度を確保できる。また、スペーサエキスパンダ４の耳部７，８の周方向幅がより小さい場合にも対応できる。
【００２９】
本発明は、上記実施形態１，２，３で説明した組合せオイルリング（軸方向に波形をなす周期要素が周方向に多数連なったスペーサエキスパンダを有する組合せオイルリング）に限定されるものではなく、半径方向に波形をなす周期要素が周方向に多数連なったスペーサエキスパンダを有する組合せオイルリングや、略コ字形断面を有する周期要素が周方向に多数連なったスペーサエキスパンダを有する組合せオイルリングにも適用できるものである。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の組合せオイルリングは、スペーサエキスパンダに対するサイドレールの回転防止効果を長期にわたって維持でき、組合せオイルリングの信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示し、（ａ）は組合せオイルリングの縦断面図、（ｂ）はスペーサエキスパンダの一部分を示す斜視図である。
【図２】本発明の別の実施形態を示し、（ａ）は組合せオイルリングの縦断面図、（ｂ）はスペーサエキスパンダの一部分を示す斜視図である。
【図３】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縦断面図、（ｂ）はスペーサエキスパンダの一部分を示す斜視図である。
【符号の説明】
１・・組合せオイルリング、２，３・・サイドレール、４・・スペーサエキスパンダ、５・・上片、５ａ・・サイドレール支持部、６・・下片、６ａ・・サイドレール支持部、７，８・・耳部、９，１０・・サイドレール押接側の面、１１，１２・・突起、１３，１４・・凹曲面、１５・・連結片。

Claims

上下２本のサイドレールと、それらの間に配置するスペーサエキスパンダとを備え、スペーサエキスパンダに形成されている上下の耳部により前記２本のサイドレールが押圧される３ピース形の組合せオイルリングにおいて、
前記スペーサエキスパンダの耳部におけるサイドレール押接側の面の周方向中央部に耳部の半径方向厚さが厚くなる突起が設けられ、この突起の半径方向厚さが０．０７ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であることを特徴とする組合せオイルリング。
上下２本のサイドレールと、それらの間に配置するスペーサエキスパンダとを備え、スペーサエキスパンダに形成されている上下の耳部により前記２本のサイドレールが押圧される３ピース形の組合せオイルリングにおいて、
前記スペーサエキスパンダの耳部におけるサイドレール押接側の面の周方向の中央部を含む片側部分に突起が設けられ、この突起の半径方向厚さが０．０７ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であることを特徴とする組合せオイルリング。
前記突起のサイドレール押接面が平面に形成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。
前記突起の周方向幅は、０．２ｍｍ以上０．７ｍｍ以下であ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。
上下２本のサイドレールと、それらの間に配置するスペーサエキスパンダとを備え、スペーサエキスパンダに形成されている上下の耳部により前記２本のサイドレールが押圧される３ピース形の組合せオイルリングにおいて、
前記スペーサエキスパンダの耳部は、周方向両端部の根元が凹曲面をなし、先端に行くに従って周方向幅が狭くなっていることを特徴とする組合せオイルリング。
前記スペーサエキスパンダの耳部は、周方向両端部の根元の凹曲面の半径が１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、サイドレールと接触する部分の周方向幅が０．４ｍｍ以上０．７ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５記載の組合せオイルリング。
サイドレールの内周面にブラスト処理が施されてサイドレール内周面の表面粗さが３〜２０μｍＲｚであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の組合せオイルリング。