JP4852332B2 - 油圧測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、油圧測定装置に関するものである。

一般的に、エンジン等の往復動機関のピストンには、その頭部に三本のピストンリングが外嵌装着されており、上の二本がシリンダ内のガス（混合気、爆発ガス、排気ガス）を逃がさないためのコンプレッションリング、一番下の一本がピストンの下降時にシリンダライナの壁面に残る余分な潤滑油を掻き落とすためのオイルリングを成すようになっている。

従来、潤滑油はオイルリングの摺動面（オイルリングとシリンダライナの隙間）やオイルリングの背面及び合口（オイルリングの円周方向一箇所で切れている部分：オイルリングはピストンへの外嵌装着のために円周方向の一箇所が切れたＣ型を成している）の隙間を経由して燃焼室に入るものとされており、特にオイルリングの合口の隙間では、当該部分に潤滑油を掻き落とす機能がないことから、単純に潤滑油が掻き残されることで燃焼室に潤滑油が侵入して燃料と一緒に消費されてしまうものと考えられていたが、実際に本発明者らが鋭意研究を重ねたところでは、ただ単にオイルリングの合口の隙間で掻き残されて燃焼室に潤滑油が侵入しているのではなく、ピストンの下降時にオイルリングの合口の隙間から上方へ潤滑油が吹き上げているような挙動が確認されており、ピストンの下降時にオイルリングの直下で油圧が発生し且つその油圧に応じた量の潤滑油が吹き上げているとの仮設が立てられた。

尚、オイルリングの直下の空間から潤滑油を逃がす排油孔をピストン側に設けることで潤滑油の消費量が減らせるといった事実は経験的に知られているが、実際にオイルリングの直下の油圧を測定した例は今までになかった。

このようなオイルリング直下の油圧を測定する先行技術文献情報は特に見つけられなかったが、エンジンのピストンとシリンダライナとの間に作用する摩擦力を測定するといった関連技術分野の先行技術文献情報として下記の特許文献１等の存在を確認している。
特開平１１−１０８８０１号公報

しかしながら、ピストンの下降時にオイルリング直下に発生すると考えられる油圧は極めて微小なものであり、そのように微小な油圧を精度良く測定し得るような具体的手段の提供は未だ成されていないのが実情である。

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、オイルリング直下の微小な油圧を精度良く測定し得る油圧測定装置を提供することを目的としている。

本発明は、往復動機関のピストンに使用されるスリーピースタイプのオイルリングの直下に発生する油圧を測定するための油圧測定装置であって、オイルリングのロアレールにおける円周方向の一部の上層部分を減肉し且つその円周方向の両側部に半径方向外側から内側に切れ込むスリットを入れてカンチレバー部を形成し、そのカンチレバー部の表面に装着されて該カンチレバー部の曲げ歪をオイルリング直下の油圧の代用値として測定する歪ゲージを備えたことを特徴とするものである。

而して、このようにすれば、オイルリングのカンチレバー部が上層部分の減肉と両側のスリットとにより上下方向に撓み易くなるので、ピストンの下降時にオイルリング直下に微小な油圧が発生するだけでも、カンチレバー部が上向きに撓んで該カンチレバー部の曲げ歪が歪ゲージによりオイルリング直下の油圧の代用値として測定されることになる。

即ち、カンチレバー部の曲げ歪とオイルリング直下の油圧との相関関係を予備実験等により予め検証しておき、その相関関係に基づいてカンチレバー部の曲げ歪の測定値を換算することでオイルリング直下の微小な油圧を精度良く測定することが可能となる。

また、本発明をより具体的に実施するに際しては、カンチレバー部の外径を本来のロアレールの外径より小さく形成し、前記カンチレバー部がシリンダライナ側から潤滑油膜を介して受ける摩擦力の影響を除き得るよう該シリンダライナに対し所要のクリアランスを確保することが好ましい。

このようにすれば、シリンダライナに対し所要のクリアランスが確保される結果、該シリンダライナ側から潤滑油膜を介して受ける摩擦力の影響が極めて少なくなり、カンチレバー部がオイルリング直下の油圧を主要因として撓むことになって、より精度の高い油圧の測定が可能となる。

更に、本発明においては、カンチレバー部の形成箇所にあたるエキスパンダを部分的に取り除き、該エキスパンダとロアレールをピストン側に対し回り止めしておくことが好ましく、このようにすれば、エキスパンダがカンチレバー部の表面に載り上がって歪ゲージや該歪ゲージのリード線を損傷する虞れが未然に回避されることになる。

上記した本発明の油圧測定装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。

（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、ピストンの下降時にオイルリング直下に発生する微小な油圧によりカンチレバー部を上向きに撓ませて、該カンチレバー部の曲げ歪を歪ゲージによりオイルリング直下の油圧の代用値として測定することができ、その測定値をカンチレバー部の曲げ歪とオイルリング直下の油圧との相関関係に基づいて換算することでオイルリング直下の微小な油圧を精度良く測定することができる。

（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、シリンダライナ側から潤滑油膜を介して受ける摩擦力の影響を極めて少なくすることができるので、カンチレバー部をオイルリング直下の油圧を主要因として撓ませることができ、より精度の高い油圧の測定を実現することができる。

（ＩＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明によれば、エキスパンダがカンチレバー部の表面に載り上がって歪ゲージや該歪ゲージのリード線を損傷する虞れを未然に回避することができ、油圧測定装置の耐久性を大幅に向上することができる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１〜図４は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図１及び図２中における符号の１はエンジン（往復動機関）のピストン、２，３はシリンダ内のガス（混合気、爆発ガス、排気ガス）を逃がさないためのコンプレッションリング、４はピストン１の下降時にシリンダライナ５の壁面に残る余分な潤滑油を掻き落とすためのオイルリングを示し、このオイルリング４は、アッパレール６とロアレール７とエキスパンダ８とから成るスリーピースタイプとして構成されている。

そして、斯かるスリーピースタイプのオイルリング４の直下に発生する油圧を測定するための油圧測定装置を構成するにあたり、先の図１及び図３、図４に示す如く、オイルリング４のロアレール７における円周方向の一部の上層部分が減肉され且つその円周方向の両側部に半径方向外側から内側に切れ込むスリット７ａが入れられてカンチレバー部９が形成されている。

また、このカンチレバー部９の表面には、該カンチレバー部９の曲げ歪をオイルリング４直下の油圧の代用値として測定する歪ゲージ１０が装着されており、この歪ゲージ１０では、電気抵抗体に曲げ歪が生じた時に電気抵抗値が変化する物理現象を応用して曲げ歪みの度合を測定するようになっている。

ここで、本形態例においては、特に図３に判り易く図示している通り、カンチレバー部９の外径が本来のロアレール７の外径より小さく形成されており、前記カンチレバー部９がシリンダライナ５側から潤滑油膜を介して受ける摩擦力の影響を除き得るよう該シリンダライナ５に対し所要のクリアランスＣが確保されている。

更に、図４に示している通り、カンチレバー部９の形成箇所にあたるエキスパンダ８は部分的に取り除かれており、アッパレール６とロアレール７との間でピストン１側から半径方向外側へ張り出すエキスパンダストッパ１１によりエキスパンダ８の端部が掛止されて回り止めされている。

また、ロアレール７のカンチレバー部９を挟んだ両側にもロアレールストッパ１２が立設されており、該ロアレールストッパ１２がエキスパンダ８の端部と干渉することで該エキスパンダ８とロアレール７との円周方向の相対変位が拘束され、結果的にロアレール７もピストン１側に対し回り止めされるようになっている。

尚、前記歪ゲージ１０のリード線１３は、ピストン１側に穿設されている排油孔１４を通してピストン１の内部に引き出され、該ピストン１から図示しないコンロッド等に沿わせて最終的にエンジン外部へ導き出されるようにしてあり、そのエンジン外部に配置された計測器により電気信号が読み取られて、カンチレバー部９の曲げ歪の測定値がオイルリング４直下の油圧に換算されるようになっている。

而して、このように油圧測定装置を構成すれば、オイルリング４のカンチレバー部９が上層部分の減肉と両側のスリット７ａとにより上下方向に撓み易くなるので、ピストン１の下降時にオイルリング４直下に微小な油圧が発生するだけでも、カンチレバー部９が上向きに撓んで該カンチレバー部９の曲げ歪が歪ゲージ１０によりオイルリング４直下の油圧の代用値として測定されることになる。

即ち、カンチレバー部９の曲げ歪とオイルリング４直下の油圧との相関関係を予備実験等により予め検証しておき、その相関関係に基づいてカンチレバー部９の曲げ歪の測定値をエンジン外部の計測器で換算することでオイルリング４直下の微小な油圧を精度良く測定することが可能となる。

この際、特に本形態例においては、カンチレバー部９の外径を本来のロアレール７の外径より小さく形成してシリンダライナ５に対し所要のクリアランスＣを確保するようにしているので、シリンダライナ５側から潤滑油膜を介して受ける摩擦力の影響が極めて少なくなり、カンチレバー部９がオイルリング４直下の油圧を主要因として撓むことになって、より精度の高い油圧の測定が可能となる。

以上に述べた通り、図１〜図４に示す形態例によれば、ピストン１の下降時にオイルリング４直下に発生する微小な油圧によりカンチレバー部９を上向きに撓ませて、該カンチレバー部９の曲げ歪を歪ゲージ１０によりオイルリング４直下の油圧の代用値として測定することができ、その測定値をカンチレバー部９の曲げ歪とオイルリング４直下の油圧との相関関係に基づいて換算することでオイルリング４直下の微小な油圧を精度良く測定することができる。

しかも、カンチレバー部９にシリンダライナ５に対する所要のクリアランスＣを確保したことによって、シリンダライナ５側から潤滑油膜を介して受ける摩擦力の影響を極めて少なくすることもできるので、カンチレバー部９をオイルリング４直下の油圧を主要因として撓ませることができ、より精度の高い油圧の測定を実現することができる。

更に、カンチレバー部９の形成箇所にあたるエキスパンダ８を部分的に取り除き、該エキスパンダ８とロアレール７をエキスパンダストッパ１１及びロアレールストッパ１２によりピストン１側に対し回り止めしているので、エキスパンダ８がカンチレバー部９の表面に載り上がって歪ゲージ１０や該歪ゲージ１０のリード線を損傷する虞れを未然に回避することができ、油圧測定装置の耐久性を大幅に向上することができる。

尚、本発明の油圧測定装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、エンジン以外にエアコンプレッサ等の往復動機関に適用しても良いこと、また、エキスパンダとロアレールをピストン側に対し回り止めするにあたっては、必ずしも図示の如きエキスパンダストッパやロアレールストッパによる形式に限定されないこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明を実施する形態の一例を示す断面図である。 図１のオイルリングの周辺構造を示す断面図である。 図１のロアレールのＩＩＩ−ＩＩＩ方向の矢視図である。 図１のオイルリングのＩＶ−ＩＶ方向の矢視図である。

符号の説明

１ ピストン
４ オイルリング
５ シリンダライナ
７ ロアレール
７ａ スリット
８ エキスパンダ
９ カンチレバー部
１０ 歪ゲージ
１１ エキスパンダストッパ
１２ ロアレールストッパ
Ｃ クリアランス

Claims (3)

1. 往復動機関のピストンに使用されるスリーピースタイプのオイルリングの直下に発生する油圧を測定するための油圧測定装置であって、オイルリングのロアレールにおける円周方向の一部の上層部分を減肉し且つその円周方向の両側部に半径方向外側から内側に切れ込むスリットを入れてカンチレバー部を形成し、そのカンチレバー部の表面に装着されて該カンチレバー部の曲げ歪をオイルリング直下の油圧の代用値として測定する歪ゲージを備えたことを特徴とする油圧測定装置。
2. カンチレバー部の外径を本来のロアレールの外径より小さく形成し、前記カンチレバー部がシリンダライナ側から潤滑油膜を介して受ける摩擦力の影響を除き得るよう該シリンダライナに対し所要のクリアランスを確保したことを特徴とする請求項１に記載の油圧測定装置。
3. カンチレバー部の形成箇所にあたるエキスパンダを部分的に取り除き、該エキスパンダとロアレールをピストン側に対し回り止めしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の油圧測定装置。

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