JP5062931B2

JP5062931B2 - 組合せオイルリング、及びサイドレールの製造方法

Info

Publication number: JP5062931B2
Application number: JP2001275998A
Authority: JP
Inventors: 紀昭鮎沢
Original assignee: TPR Co Ltd
Current assignee: TPR Co Ltd
Priority date: 2001-09-12
Filing date: 2001-09-12
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2021-09-12
Also published as: JP2003083450A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関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】
内燃機関では高出力化、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本のサイドレールと、これらの間に配置されサイドレールを押圧付勢するスペーサエキスパンダとからなる。この組合せオイルリングは上下のサイド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い。また、上下のサイド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をピストンに装着する際、組合せオイルリング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とを９０°以上ずらして装着される。しかし、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相対回転し、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とが一致することがある。この場合、シール性が低下し、潤滑油消費量が増加する場合がある。
【０００４】
サイドレールの単独回転防止の従来技術として、実開昭６１−１４０２５９号、実開平１−７８７６９号がある。これらの公報には、サイドレールの内周面にブラスト処理や成形ローラ等で機械的に細かな凹凸を形成し、スペーサエキスパンダとの摩擦を増すことが記載されている。また、別の従来技術として、実公昭５５−２８８４２号、実開昭６０−１２８９５１号がある。これらの公報には、サイドレールの一部を折り曲げたり、サイドレールの合い口端部や上下面に突起を設けたりしてスペーサエキスパンダと係合可能とすることが記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の技術は、サイドレールの内周面に凹凸を形成する際、外周形状が変形し、外周シールを低下させることがある。後者の技術について、サイドレールの一部を折り曲げる場合は、サイドレールの上下面のシール面積が減少することにより上下面シールを低下させる。また、折り曲げたり、あるいは合い口端部や上下面に突起を形成する場合は、組合せオイルリングのピストンへの自動組み付けを困難にする。
【０００６】
最近では更なる燃費の向上を目指し、フリクションを低減するためにオイルリングの低張力化が図られている。低張力化により、サイドレール内周とスペーサエキスパンダの耳部との接触圧が減少するため、サイドレールは単独回転し易い状況にある。従って、従来よりも強固な単独回転防止が求められている。
【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、サイドレールとスペーサエキスパンダの相対的な回転を確実に防止でき、サイドレールの外周面及び上下面のシール性を確保し、しかも組付性に優れた組合せオイルリング、及びそれに使用されるサイドレールの製造方法を提供することである。
【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、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周方向に複数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組合せオイルリングにおいて、
前記サイドレールの上下面の少なくとも一方の面にサイドレールの内周側にのみ開口している窪みがプレス加工により設けられ、前記窪みの半径方向最大長さは０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍ、窪みの最大深さは０．０３ｍｍ〜０．１５ｍｍ、サイドレールの合い口端面から前記窪みの中心までの距離は３ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内にあり、この窪みの形成によりサイドレールの内周に飛び出し量が０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍで周方向最大長さが、０．５ｍｍ〜（スペーサエキスパンダの隣り合う耳部間距離−０．０５）ｍｍの範囲内にある突起が形成されており、この突起が前記スペーサエキスパンダの隣り合う耳部の間に配置していることを特徴とする。
【０００９】
上記組合せオイルリングにおいては、サイドレールの上下面の一方に窪みが設けられ、窪みの反対側部分は平坦であるか、サイドレールの上下面の双方に窪みが設けられている。サイドレールの上下面には突起を形成しないので、ピストンへの自動組付け等における組付性が優れている。
【００１０】
上記構成により、サイドレールの内周に形成されている突起がスペーサエキスパンダの耳部と係合することにより、サイドレールとスペーサエキスパンダの相対回転が防止される。突起の飛び出し量が０．０５ｍｍ未満であるとサイドレールが単独回転することがあり、飛び出し量が０．１５ｍｍを越えるにはプレス圧や窪み深さを過大に設定する必要があり、外周形状や上下面の変形が増加してシール性が低下する。
【００１１】
突起の周方向最大長さを、０．５ｍｍ〜（スペーサエキスパンダの隣り合う耳部間距離−０．０５）ｍｍの範囲内とすることにより、突起がスペーサエキスパンダの隣り合う耳部の間に容易に入ることができる。突起の周方向最大長さが０．５ｍｍ未満であると突起が小さくなり、サイドレールが単独回転し易くなる。（スペーサエキスパンダの隣り合う耳部間距離−０．０５）ｍｍを越えるとスペーサエキスパンダの隣り合う耳部の間に突起が入りにくくなる。
【００１２】
サイドレールの合い口端面から突起の中心までの距離は３ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内であるのが好ましい。突起が合い口端部から離れた位置に形成されることにより、組合せオイルリングのピストンへの自動組付性を損なわない。
【００１３】
窪みの半径方向最大長さを０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍ、窪みの最大深さを０．０３ｍｍ〜０．１５ｍｍの範囲内とすることにより、外周形状の変形がなく、上下面形状の変形を小さくできる。窪みの半径方向最大長さが０．１５ｍｍ未満であると満足する突起を形成できない。０．２５ｍｍを越えると外周形状の変形が発生し易くなる。窪みの最大深さが０．０３ｍｍ未満であると満足する突起を形成できない。０．１５ｍｍを越えると上下面の変形が過大になり易い。
【００１４】
また、サイドレールの合い口端面から窪みの中心までの距離を３ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内とすることにより、合い口部の変形がなく、外周形状変化による合い口隙間の変化も発生しない。サイドレールの合い口端面から窪みの中心までの距離が３ｍｍ未満であると合い口端面に膨らみが生じ易く、合い口隙間の管理やピストンのリング溝への組付性に悪影響を与える。３０ｍｍを越えると外周形状の変形が出易くなる。
【００１５】
上記サイドレールの窪み及び突起の製造方法は次のように行えばよい。すなわち、上下面の一方に窪みを設ける場合は、サイドレールの片面を平坦な台に載せ、台と反対側の面の内周側部分を先端の平坦なパンチによりプレス加工する。上下面の双方に窪みを設ける場合は、サイドレールの軸方向幅に応じて上記方法で片側ずつ行ってもよいし、両側からパンチで押圧してもよい。突起の適切な飛び出し量を得るために、窪みの位置及び深さを前記のように設定し、プレス圧は材料やパンチの寸法により適宜決定すればよい。本発明は上下方向の加工のため、ブラスト処理や成形ローラ等による内周加工に比べて容易に行える。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。
【００１７】
組合せオイルリング１は、環状で合い口２を備えている上下２本のサイドレール３，４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５とからなっている。
【００１８】
下側のサイドレール４の上面４ａの内周側部分にサイドレール４の内周側が開口している窪み６がプレス加工により設けられ、この窪み６の形成によりサイドレール４の内周に半径方向内方に突出する突起７が形成されている。突起７は、飛び出し量が０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍの範囲内、周方向最大長さが０．５ｍｍ〜（スペーサエキスパンダ５の隣り合う耳部間距離−０．０５）ｍｍの範囲内で形成されている。また、突起７は、サイドレール４の合い口端面２ａから突起７の中心までの距離が３ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内の位置にある。そして窪み６の反対側のサイドレール下面４ｂ部分は平坦面をなしている。
【００１９】
窪み６は、半径方向最大長さが０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍの範囲内、最大深さが０．０３ｍｍ〜０．１５ｍｍの範囲内で形成されており、サイドレール４の合い口端面２ａから窪み６の中心までの距離が３ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内の位置にある。
【００２０】
上記窪み６と突起７は次のようにして形成される。すなわち、サイドレール４を平坦な台に載せ、断面が円形のパンチを用い、１９．６ＭＰａ〜７８．５ＭＰａの範囲内の所定のプレス圧で片面の所定部分をプレス加工し、片面に窪み６を形成することによって内周に半径方向内方に突出する突起７を形成する。
【００２１】
上側のサイドレール３にも、下側のサイドレール４と同じように、その下面の所定部分に窪みが設けられているとともに、内周に突起が形成されている。
【００２２】
スペーサエキスパンダ５は、軸方向に波形をなす周期要素が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５は、水平な上片８と下片９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８と下片９とが連結片１０で接続されている。上片８と下片９の外周側の端部は一段高く形成され、サイドレール３，４の支持部８ａ，９ａを形成している。上片８と下片９の内周側の端部は、上下に突出してサイドレール３，４を押圧するための耳部１１，１２を起立形成している。
【００２３】
スペーサエキスパンダ５は、ピストンのオイルリング溝内に、両合い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３，４を上下片８，９のサイドレール支持部８ａ，９ａで上下（軸方向）に離隔保持し、上下の耳部１１，１２が上下のサイドレール３，４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３，４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３，４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。
【００２４】
この際、組合せオイルリング１は上下のサイドレール３，４の合い口２とスペーサエキスパンダ５の合い口とを９０°以上ずらして装着される。そして、本実施形態の組合せオイルリング１においては、運転中、サイドレール３，４の内周の突起７がスペーサエキスパンダ５の耳部１１，１２に係合することにより、サイドレール３，４とスペーサエキスパンダ５が相対回転することが防止され、サイドレール３，４の合い口２とスペーサエキスパンダ５の合い口とが一致することが防止される。そしてサイドレール３，４は外周面及び上下面の変形もほとんどなく、上下面のシール面積の減少もないので、サイドレール３，４の外周面及び上下面のシール性を確保でき、しかも突起７が合い口端部から離れた位置にあるので、ピストンのリング溝への自動組付性を損なわない。
【００２５】
次に、外径φ７２ｍｍ、軸方向幅０．４５ｍｍ、半径方向厚さ１．７ｍｍのサイドレールを平坦な台に載せ、φ１ｍｍのパンチを用い、プレス圧４９ＭＰａで片面の所定の内周側部分をプレス加工し、窪みの半径方向最大長さ、窪みの最大深さ、合い口端面から窪みの中心までの距離、突起の周方向最大長さ、突起の飛び出し量、サイドレールの外周形状変化量、及びサイドレールの上下面形状変化量を測定した。各変化量は加工前後に真円度測定器で形状測定し、変化量（上下面は上下の合計）を求めた（表１参照）。また、実機において、試料番号１，２，６〜１０について、サイドレールの単独回転有無の確認をした。サイドレールと組み合わせたスペーサエキスパンダの隣り合う耳部間の距離は１．４ｍｍであった。
【００２６】
図３〜図５において、ａは突起７の飛び出し量、ｂは窪み６の半径方向最大長さ、ｃは合い口端面から窪み６の中心までの距離、ｄは窪み６の最大深さ、ｅは突起７の周方向最大長さ、ｆは隣り合う耳部間の距離を示す。
【００２７】
試験結果は表１に示す。試験結果より明らかなように、窪みの半径方向最大長さが０．２５ｍｍ以下では外周形状の変化を起こさずに窪み深さを１５０μｍまでとることができ、突起の飛び出し量も１５０μｍまで得られる。突起の飛び出し量が５０μｍ以上ではサイドレールの単独回転は見られなかったが、突起の飛び出し量が２０μｍ品及び内周ブラスト品は単独回転が見られた。
【００２８】
【表１】

【００２９】
なお、本発明は上記実施形態で説明した組合せオイルリングすなわち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される。
【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によれば、サイドレールとスペーサエキスパンダの相対的な回転を確実に防止でき、サイドレールの外周面及び上下面のシール性を確保でき、しかも組付性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の組合せオイルリングの一実施形態における一部分を示す斜視図である。
【図２】サイドレールの一部分を示す斜視図である。
【図３】サイドレールの一部分を示す平面図である。
【図４】図３の正面図である。
【図５】スペーサエキスパンダの一部分を示す正面図である。
【図６】組合せオイルリングの縦断面図である。
【符号の説明】
１組合せオイルリング
２合い口
２ａ合い口端面
３，４サイドレール
４ａサイドレール上面
４ｂサイドレール下面
５スペーサエキスパンダ
６窪み
７突起
８上片
８ａ，９ａサイドレール支持部
９下片
１０連結片
１１，１２耳部

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周方向に複数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組合せオイルリングにおいて、
前記サイドレールの上下面の少なくとも一方の面にサイドレールの内周側にのみ開口している窪みがプレス加工により設けられ、前記窪みの半径方向最大長さは０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍ、窪みの最大深さは０．０３ｍｍ〜０．１５ｍｍ、サイドレールの合い口端面から前記窪みの中心までの距離は３ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内にあり、この窪みの形成によりサイドレールの内周に飛び出し量が０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍで周方向最大長さが、０．５ｍｍ〜（スペーサエキスパンダの隣り合う耳部間距離−０．０５）ｍｍの範囲内にある突起が形成されており、この突起が前記スペーサエキスパンダの隣り合う耳部の間に配置していることを特徴とする組合せオイルリング。
前記サイドレールの上下面の一方に窪みが設けられ、窪みの反対側部分は平坦であ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。
前記サイドレールの上下面に窪みが設けら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。
請求項１〜３のいずれかに記載の組合せオイルリングのサイドレールの製造方法であって、サイドレールの上下面の少なくとも一方の面の内周側部分をパンチによりプレス加工することを特徴とする組合せオイルリングのサイドレールの製造方法。