JP4859686B2 - Combination of oil ring with coil expander and piston - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関に使用するコイルエキスパンダ付きオイルリングとピストンの組合せに関する。 The present invention relates to a combination of an oil ring with a coil expander and a piston used in an internal combustion engine.
内燃機関のピストンには、主にガスシールを行うコンプレッションリングと、シリンダボアの潤滑油をコントロールするオイルコントロールリングが装着されている。コンプレッションリングにはガスシールの他にオイルコントロールの機能を持つ摺動面テーパ状のリングがあり、セカンドリングとして使われている。また、オイルコントロールリングには上下レールが独立し、スペーサエキスパンダによってレール外周をシリンダボア面に張り出し、レール側面をリング溝の上下面に張り出す3ピースタイプと、上下レールがウェブで連結されて一体構造となり、コイルエキスパンダでレールを外周に張り出す2ピースタイプが主に使用されている。 A compression ring that mainly performs gas sealing and an oil control ring that controls lubricating oil in the cylinder bore are mounted on the piston of the internal combustion engine. In addition to the gas seal, the compression ring has a sliding surface tapered ring with oil control function, and is used as a second ring. The oil control ring has independent upper and lower rails, and a three-piece type with a spacer expander that projects the outer circumference of the rail to the cylinder bore surface and the rail side surfaces to the upper and lower surfaces of the ring groove. A two-piece type that has a structure and projects a rail to the outer periphery with a coil expander is mainly used.
しかしながら、上記セカンドリングはリング溝の上面のシール性が悪い場合がある。一方、オイルコントロールリングでは、上下レールが独立タイプのものはリング溝の上下面のシール性は良いが、耐スティック性が悪い場合がある。また、上下レールが一体タイプのものはリング溝の上下面のシール性が悪い場合がある。 However, the second ring may have poor sealing performance on the upper surface of the ring groove. On the other hand, in the oil control ring, when the upper and lower rails are independent types, the sealing properties of the upper and lower surfaces of the ring groove are good, but the stick resistance may be poor. In addition, when the upper and lower rails are of an integrated type, the sealing performance of the upper and lower surfaces of the ring groove may be poor.
上下レールが一体タイプのものについて、リング溝上面のシール性を向上させる手段として、特許文献1では、オイルリング本体の背面を傾斜させ、その傾斜面を加圧エレメントで押圧する構造が提案されている。また、特許文献2及び特許文献3では、オイルリング本体の背面を傾斜させ、その傾斜面をコイルエキスパンダで押圧する構造が提案されている。
しかしながら、特許文献1の技術は、オイルリング本体の傾斜背面と加圧エレメントの傾斜面が互いに上下にずれたり、オイルリング本体の傾斜背面と加圧エレメントの傾斜面の接触位置が一定でないことがあるため張力が変化し、オイルコントロール性能の低下や摩擦力の増加などの悪影響がでる場合がある。また、特許文献2及び特許文献3の技術は、コイルエキスパンダが慣性力やピストンの挙動により、オイルリング本体の背面を上下方向に移動できるのでコイルエキスパンダのたわみ量が変化して張力が変化するため、特許文献1と同様の悪影響がでる場合がある。 However, in the technique of Patent Document 1, the inclined back surface of the oil ring main body and the inclined surface of the pressure element are displaced vertically from each other, or the contact position between the inclined back surface of the oil ring main body and the inclined surface of the pressure element is not constant. For this reason, the tension may change, and adverse effects such as a decrease in oil control performance and an increase in frictional force may occur. Moreover, since the coil expander can move the back surface of the oil ring body in the vertical direction by the inertial force and the behavior of the piston, the deflection amount of the coil expander changes and the tension changes. Therefore, the same adverse effect as in Patent Document 1 may occur.
本発明の目的は、オイルリングを外周側に張り出す力を適正に保つことができ、しかもピストンのリング溝上面側のシール性を良好にできるコイルエキスパンダ付きオイルリングとピストンの組合せを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a combination of an oil ring with a coil expander and a piston that can appropriately maintain the force of projecting the oil ring to the outer peripheral side, and that can improve the sealing performance on the upper surface side of the ring groove of the piston. There is.
上記課題を解決するために本発明は次の解決手段を採る。すなわち、
本発明は、オイルリングの内周側にコイルエキスパンダが配置されたコイルエキスパンダ付きオイルリングのコイルエキスパンダ背面を斜め下方より押圧する付勢手段を有し、前記付勢手段がピストンのリング溝底に設けた凹部に挿入されていることを特徴とするコイルエキスパンダ付きオイルリングとピストンの組合せである。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means. That is,
The present invention has a biasing means for pressing the back surface of a coil expander of an oil ring with a coil expander in which a coil expander is arranged on the inner peripheral side of the oil ring from an obliquely lower side, and the biasing means is a ring of a piston. A combination of an oil ring with a coil expander and a piston, which is inserted into a recess provided in the groove bottom.
付勢手段としては、円周方向に間隔を置いて複数のハンプを有する板ばねでリング溝底に設けられた凹部の底面に接触しているもの、軸方向波型のエキスパンダ、半径方向波型のエキスパンダ、あるいはコイルエキスパンダが使用される。 As the biasing means, a leaf spring having a plurality of humps spaced apart in the circumferential direction is in contact with the bottom surface of the recess provided in the ring groove bottom, an axial wave type expander, a radial wave A type expander or coil expander is used.
本発明によれば、コイルエキスパンダ付きオイルリングの背面に配置された付勢手段によってコイルエキスパンダ付きオイルリングが斜め上方に押圧されることで、オイルリングをピストンのリング溝上面に接触させることができ、ピストンのリング溝上面側のシール性を向上できる。また、付勢手段の上下方向の移動をピストンのリング溝底に設けた凹部で規制できるため、付勢手段のリング溝内での上下動を小さくでき、オイルリングを外周側に張り出す力を適正に保ちながら、リング溝上面側のシール性を向上できる。 According to the present invention, the oil ring with the coil expander is pushed obliquely upward by the biasing means disposed on the back surface of the oil ring with the coil expander , so that the oil ring is brought into contact with the upper surface of the ring groove of the piston. Thus, the sealing performance on the upper surface side of the ring groove of the piston can be improved. In addition, since the vertical movement of the urging means can be restricted by a recess provided at the bottom of the ring groove of the piston, the vertical movement in the ring groove of the urging means can be reduced, and the force to project the oil ring to the outer peripheral side The sealability on the upper surface side of the ring groove can be improved while keeping it appropriate.
付勢手段が特に上記の板ばねによればリング溝上面側のシール性の向上に加えて、ピストンスラップを抑制することができる。 In particular, when the biasing means is the above-described leaf spring, the piston slap can be suppressed in addition to the improvement of the sealing performance on the ring groove upper surface side.
以下、本発明の一実施形態を図1〜図2に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
組合せオイルリング10は鋼製のオイルリング11とコイルエキスパンダ12とからなり、ピストン2のリング溝3に装着されている。オイルリング11は断面略I字形のリングで、円周方向に延びる上下一対のレール13,14と、円周方向に延び前記一対のレール13,14を連結するウェブ15とからなっている。下レール14でシリンダ7の内周面から掻き取られたオイルはそのままオイルパンに落とされ、上レール13で掻き取られたオイルはウェブ15に円周方向に間隔をおいて形成されている複数個の窓孔16を通ってオイルリング11の内周側に移動し、ピストン2に形成されている図示外のオイル通路を通ってオイルパンに落とされる。
The
オイルリング11の内周側には断面円弧状のエキスパンダ装着溝17が形成されており、この溝17内にコイルエキスパンダ12が装着されている。コイルエキスパンダ12は線材をコイル状に巻いたものをリング状としたものであり、オイルリング11を半径方向外方に押圧付勢する。
An
組合せオイルリング10の背面には板ばね5が配置されている。板ばね5は板材を多角形状に成形した板ばねで、リング溝3の底面3aの下部に形成された凹部6に挿入されている。凹部6はリング溝3の下面3b位置から所定の高さで及び底面3a位置から所定の深さで形成されている。
A
したがって、板ばね5は内周が凹部6の底面6aに接触し、外周が凹部6から突出した状態で、リング溝下面3b上に配置されており、多角形の頂点位置における外周上端部が組合せオイルリング10におけるコイルエキスパンダ12の背面側の斜め下部に接触してコイルエキスパンダ12を外方に押圧することによって、組合せオイルリング10は外周側に斜め上方に押圧される。その結果、組合せオイルリング10は、オイルリング11の外周摺動面がシリンダ7の内周面に押接され、オイルリング11の上レール13の上面がリング溝上面3cに接触されるので、ピストン2のリング溝上面3c側のシール性を向上できる。また、板ばね5の上下方向の移動をリング溝3の底面3aに設けた凹部6で規制できるため、板ばね5のリング溝3内での上下動を小さくでき、オイルリング11を外周側に張り出す力を適正に保ちながら、リング溝上面3c側のシール性を向上できる。
Accordingly, the
図3〜図4は本発明の別の実施形態で、付勢手段が軸方向波型エキスパンダの場合を示している。 3 to 4 show another embodiment of the present invention, in which the biasing means is an axial wave expander.
組合せオイルリング10は上記実施形態で説明したものと同じである。
The
組合せオイルリング10の背面には軸方向波型エキスパンダ18が配置されている。軸方向波型エキスパンダ18は軸方向に離間して円周方向に交互に配置している水平な上片19及び下片20と、これらの隣接する端部同士を連結する連結片21とで形成されている。このエキスパンダ18は板材を板厚方向に波状に成形し、更にそれを環状に成形することにより形成される。軸方向波型エキスパンダ18はリング溝3の底面3aの下部に形成された凹部6に挿入されている。凹部6はリング溝3の下面3b位置から所定の高さで及び底面3a位置から所定の深さで形成されている。
An
したがって、軸方向波型エキスパンダ18は外周が凹部6から突出した状態で、リング溝下面3b上に配置されており、外周上端部が組合せオイルリング10におけるコイルエキスパンダ12の背面側の斜め下部に接触してコイルエキスパンダ12を外方に押圧することによって、組合せオイルリング10は外周側に斜め上方に押圧される。その結果、組合せオイルリング10は、オイルリング11の外周摺動面がシリンダ7の内周面に押接され、オイルリング11の上レール13の上面がリング溝上面3cに接触されるので、ピストン2のリング溝上面3c側のシール性を向上できる。また、軸方向波型エキスパンダ18の上下方向の移動をリング溝3の底面3aに設けた凹部6で規制できるため、軸方向波型エキスパンダ18のリング溝3内での上下動を小さくでき、オイルリング11を外周側に張り出す力を適正に保ちながら、リング溝上面3c側のシール性を向上できる。
Therefore, the axial
図5は本発明の更に別の実施形態で、図4で示した軸方向波型エキスパンダの構造を少し変更した例である。 FIG. 5 shows still another embodiment of the present invention, which is an example in which the structure of the axial wave type expander shown in FIG. 4 is slightly changed.
本実施形態における軸方向波型エキスパンダ18は、外周面22が下方に向かって外周側に傾斜するテーパ状に形成されて円錐面をなしており、このテーパ状の外周面22が組合せオイルリング10におけるコイルエキスパンダ12の背面側の斜め下部に接触してコイルエキスパンダ12を外方に押圧することによって、組合せオイルリング10が外周側に斜め上方に押圧されるものである。
The axial wave type expander 18 in the present embodiment is formed in a tapered shape in which an outer
図6〜図7は本発明の更に別の実施形態で、付勢手段が半径方向波型エキスパンダの場合を示している。 6 to 7 show still another embodiment of the present invention, in which the biasing means is a radial wave type expander.
組合せオイルリング10は前記実施形態で説明したものと同じである。
The
組合せオイルリング10の背面には半径方向波型エキスパンダ23が配置されている。半径方向波型エキスパンダ23は半径方向に離間して円周方向に交互に配置している垂直な外片24及び内片25と、これらの隣接する端部同士を連結する連結片26とで形成されている。このエキスパンダ23は板材を板厚方向に波状に成形し、更にそれを環状に成形することにより形成される。半径方向波型エキスパンダ23はリング溝3の底面3aの下部に形成された凹部6に挿入されている。凹部6はリング溝3の下面3b位置から所定の高さで及び底面3a位置から所定の深さで形成されている。
A radial
したがって、半径方向波型エキスパンダ23は外周が凹部6から突出した状態で、リング溝下面3b上に配置されており、外周上端部が組合せオイルリング10におけるコイルエキスパンダ12の背面側の斜め下部に接触してコイルエキスパンダ12を外方に押圧することによって、組合せオイルリング10は外周側に斜め上方に押圧される。その結果、組合せオイルリング10は、オイルリング11の外周摺動面がシリンダ7の内周面に押接され、オイルリング11の上レール13の上面がリング溝上面3cに接触されるので、ピストン2のリング溝上面3c側のシール性を向上できる。また、半径方向波型エキスパンダ23の上下方向の移動をリング溝3の底面3aに設けた凹部6で規制できるため、半径方向波型エキスパンダ23のリング溝3内での上下動を小さくでき、オイルリング11を外周側に張り出す力を適正に保ちながら、リング溝上面3c側のシール性を向上できる。
Accordingly, the radial
図8〜図9は本発明の更に別の実施形態で、付勢手段がコイルエキスパンダの場合を示している。 8 to 9 show still another embodiment of the present invention, in which the biasing means is a coil expander.
組合せオイルリング10は前記実施形態で説明したものと同じである。
The
組合せオイルリング10の背面にはコイルエキスパンダ27が配置されている。コイルエキスパンダ27は線材をコイル状に巻いたものをリング状としたものである。コイルエキスパンダ27はリング溝3の底面3aの下部に形成された凹部6に挿入されている。凹部6はリング溝3の下面3b位置から所定の高さで及び底面3a位置から所定の深さで形成されている。
A
したがって、コイルエキスパンダ27は外周が凹部6から突出した状態で、リング溝下面3b上に配置されており、外周斜め上部が組合せオイルリング10におけるコイルエキスパンダ12の背面側の斜め下部に接触してコイルエキスパンダ12を外方に押圧することによって、組合せオイルリング10は外周側に斜め上方に押圧される。その結果、組合せオイルリング10は、オイルリング11の外周摺動面がシリンダ7の内周面に押接され、オイルリング11の上レール13の上面がリング溝上面3cに接触されるので、ピストン2のリング溝上面3c側のシール性を向上できる。また、コイルエキスパンダ27の上下方向の移動をリング溝3の底面3aに設けた凹部6で規制できるため、コイルエキスパンダ27のリング溝3内での上下動を小さくでき、オイルリング11を外周側に張り出す力を適正に保ちながら、リング溝上面3c側のシール性を向上できる。
Therefore, the
図10は本発明の更に別の実施形態で、図8〜図9で示したものとはピストンのリング溝の形状のみが相違している。すなわち、本実施形態では、ピストン2のリング溝底面3aと凹部底面6aをそれぞれコイルエキスパンダ12,27の円弧面に沿った形状としたものである。
FIG. 10 shows still another embodiment of the present invention, which differs from that shown in FIGS. 8 to 9 only in the shape of the ring groove of the piston. That is, in the present embodiment, the ring groove
2・・ピストン、3・・リング溝、3a・・リング溝底面、3b・・リング溝下面、3c・・リング溝上面、5・・板ばね、6・・凹部、6a・・凹部底面、7・・シリンダ、10・・組合せオイルリング、11・・オイルリング、12・・コイルエキスパンダ、13・・上レール、14・・下レール、15・・ウェブ、16・・窓孔、17・・エキスパンダ装着溝、18・・軸方向波型エキスパンダ、19・・上片、20・・下片、21・・連結片、22・・外周面、23・・半径方向波型エキスパンダ、24・・外片、25・・内片、26・・連結片、27・・コイルエキスパンダ。 2. Piston, 3. Ring ring groove, 3a, Ring groove bottom surface, 3b, Ring groove lower surface, 3c, Ring groove upper surface, 5, Plate spring, 6, Recess, 6a, Recess bottom surface, 7 · · Cylinder, 10 · · Combination oil ring, 11 · · Oil ring, 12 · · Coil expander, 13 · · Upper rail, 14 · · Lower rail, 15 · · Web, 16 · · Window hole, 17 · · Expander mounting groove, 18 ..Axial wave type expander, 19 ..Upper piece, 20 ..Lower piece, 21 ..Connecting piece, 22 ..Outer peripheral surface, 23 ..Radial wave type expander, 24 ..Outer piece, 25..Inner piece, 26..Connecting piece, 27..Coil expander.
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