JP5341616B2 - ピストンのオイルリング機構 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に用いられるピストンのピストン外周面に設けられるリング溝とそのリング溝内に配置されるオイルリングとから構成されるピストンのオイルリング機構に関する。

周知のように、内燃機関のピストンの外周には、いわゆるピストンリングとして、該ピストンの燃焼室側（上側）に装着される２本のコンプレッションリング（トップリング、セカンドリング）と、同ピストンのクランクケース側（下側）に装着される１本のオイルリングとがそれぞれ設けられている。そしてこれらピストンリングのうち、コンプレッションリングは、ピストンとシリンダとの隙間を介して燃焼室からの燃焼ガスの漏れを抑えて同燃焼室の気密を保つ機能や、ピストン温度の過上昇を防止するためにピストンの受けた熱をシリンダの壁面に伝達する機能を有する。一方、オイルリングは、シリンダの壁面に適切なオイル膜を形成するために同壁面に付着している潤滑油の余剰分を掻き落とす機能や、ピストンの燃焼室側とクランクケース側との間のオイルシールをする機能を有する。オイルリングとしては、シリンダヘッド側の可変動弁機構等の制御により、ピストンの下降時に燃焼室内に発生する負圧がシリンダ壁面に付着している潤滑油を燃焼室に吸引するいわゆるオイル上りが生じ、ひいてはオイル消費量を増加させ、燃焼室における潤滑油の燃焼も生じてしまう。

図７（ａ）及び（ｂ）は、このようなオイルリングの一例として、ピストン５１のリング溝５２の上下方向に所定の隙間ＣＬ１を有して配置される２ピースオイルリング５３の断面構造を示したものである。この２ピースオイルリング５３は、ピストン５１の運動に伴って上下動するが、そのリング本体５４がコイルエキスパンダ５５によりシリンダ５０の壁面に押圧されているために、ピストン５１の上下動方向が切り替わるときには、隙間ＣＬ１の分だけ遅れて上下動方向が切り替わる。すなわち、図７（ａ）に示すように、ピストン５１の移動方向が下から上に変わる場合、ピストン５１のリング溝５２の上側面５２ａに押し付けられていたリング本体５４は、ピストン５１が隙間ＣＬ１だけ上動してからリング溝５２の下側面５２ｂに押し付けられるようになる。また図７（ｂ）に示すように、ピストン５１の移動方向が上から下に変わる場合、ピストン５１のリング溝５２の下側面５２ｂに押し付けられていたリング本体５４は、ピストン５１が隙間ＣＬ１だけ下動してからリング溝５２の上側面５２ａに押し付けられるようになる。これにより、ピストン５１が上昇するとき、シリンダ５０の壁面の潤滑油はリング本体５４の上面５４ａの先端部により掻き落とされるとともに、リング本体５４とリング溝５２との間に収容される。逆に、ピストン５１が下降するとき、同収容された潤滑油は、リング本体５４の下面５４ｂとリング溝５２の下側面５２ｂとの間を介してクランクケース側に流されるとともに、リング本体５４の上面５４ａとリング溝５２の上側面５２ａとの間が閉じられることでオイル上がりが抑制される。２ピースオイルリング５３はこのように、潤滑油を掻き落とすとともにオイル上がりを抑制することでオイル消費量を低減させていが、例えばエキスパンダを挟む態様で上下にサイドレールを有するいわゆる３ピースオイルリングなどと比較すると、なおオイル消費量が多いという問題を有している。

すなわちこの２ピースオイルリング５３は、ピストン５１の移動方向が上から下に変わる場合、ピストン５１のリング溝５２の下側面５２ｂに押し上げられていたリング本体５４は、ピストン５１の減速に伴い生じる上方への慣性力やシリンダ５０の壁面との摩擦力などにより直ちに下側面５２ｂから離間するものと考えられていた。ところが実際には、リング本体５４の下面５４ｂは潤滑油５７の付着力によりリング溝５２の下側面５２ｂか
ら直ぐには離間せずに、暫くピストン５１とともに下動する。そしてそのことにより、ピストン５１の下動中にリング本体５４の上面５４ａとリング溝５２の上側面５２ａとの間は開放したままとなり、矢印で示すような潤滑油のオイル上がりが生じ、これがオイル消費量を増加させる一因となっている。

そこで従来は、例えば特許文献１に見られるように、さらなるオイル消費量の低減を目的とする２ピース型のオイルリングなども提案されている。この特許文献１に記載の２ピースオイルリングは、リング本体の内周面を傾斜面として、スプリングによるリング本体への付勢を同傾斜面を介して行なうようにしている。すなわち、傾斜面を下方に向けるようにしてリング本体をリング溝に配置させることで、スプリングの外周方向への付勢力が同傾斜面を介してシリンダ壁面方向に作用するとともに、同傾斜面介してリング溝上側面方向にも作用するようにしている。これにより、リング本体の上面とリング溝の上側面との間に生じる隙間を閉じて、同隙間を介して生じるオイル上がりを軽減させている。

特開２００２−３１０００２号公報

ところで、上記特許文献１に記載の２ピースオイルリングは、オイル上がりを軽減させることが可能である一方、リング本体の上面とリング溝の上側面との間を閉じることから、燃焼室側にて掻き落とされた潤滑油のクランクケース側への移動を制限するようにもなる。そのため、この掻き落とされた潤滑油が燃焼室側に残留することとなり、その残留した潤滑油の消費を下げることが困難となっている。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、２ピースオイルリングを採用しつつも、リング溝との協働によりオイル消費量の好適な抑制を図ることのできるピストンのオイルリング機構を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、内燃機関のシリンダ内を往復動するピストンの外周面に形成された円周状のリング溝と、該リング溝に配置されたリング状のオイルリング本体がその内周側に配設されたコイルエキスパンダにより同リング溝内で外周方向に付勢させてなる２ピースオイルリングとを備えるピストンのオイルリング機構において、前記リング溝の側壁面のうちの機関燃焼室と反対側のクランクケース側の面からなる当接面と同当接面に対する前記オイルリング本体の当接面とのうち前記リング溝の当接面には、それら各当接面の当接面積を縮小する複数の凹部が設けられているとともに、前記複数の凹部及びそれら複数の凹部の間の当接面部分が等しい幅で周状に並行に配設されてなり、前記複数の凹部は、前記リング溝の当接面に周状の溝又は円弧状の溝として設けられていることを要旨とする。

このような構成によれば、当接面に形成される凹部によりオイルリングとリング溝とが当接されたときの当接面積が縮小されるに伴い、リング溝の側壁面とオイルリング本体の当接面との間に挟まれる潤滑油によりそれら各面の間に生じる付着力が減少される。これにより、ピストンが上昇する際にリング溝とオイルリング本体との間に形成される付着力が減少することとなるから、ピストンが下降するときに、同付着力に抗する力として作用するオイルリング本体の上方への慣性力や同本体のシリンダの壁面との摩擦力が小さいうちに、すなわちより迅速に離間することができるようになる。これにより、ピストンが上昇しているときには燃焼室側のシリンダの壁面の潤滑油を回収するとともに、ピストンが下降するときにはオイルリングはリング溝の機関燃焼室の反対側の側壁面から同室側の側壁面に迅速に移動して、ピストン上昇時にリング溝に収容した潤滑油の機関燃焼室側への
移動であるオイル上がりを抑制するようになる。その結果、潤滑油のオイル消費量の増加が抑制されるようになる。

また、このような構造により、シリンダの壁面との摩擦力が小さくされても、オイルリングはリング溝から好適に離間するようになる。これにより、オイルリングのシリンダ壁面との摩擦力の減少がオイル消費量を増加させることが少なくなり、フリクションロスの軽減を目的としてオイルリングのシリンダの壁面への摩擦力を小さくすることができるようにもなる。その結果、オイル消費量を維持するとともに、オイルリングのフリクションロスを低減させて燃費の向上を図ることもできるようになる。

さらに、このような構成によれば、複数の凹部を設けた場合、これら凹部とその間に位置する当接面部分とを等しい幅で並行に配置させてオイルリングのリング溝への付着力の分布を均等にする。これにより、オイルリングがリング溝から離間するとき、リング溝への付着力が均等でないことによりオイルリングに生じる傾きが抑制されるようになる。すなわち、オイルリングの傾きによるオイルシール性の悪化やシリンダ壁面との摩擦力の増加が減少し、オイルリングのオイルシール性がより好適に維持されるとともに、シリンダ壁面との摩擦力をより好適に低減させることができるようになる。

また、このような構成によれば、リング溝へのオイルリング本体の当接によりリング溝の側壁面とオイルリング本体の面とにそれぞれ形成される当接面には凹部として円周状の溝が形成されることでオイルリングのリング溝への付着力を均等に分布させることが容易
になる。又、凹部として円弧状の溝を形成することで、凹部の設計自由度が高められる。

さらに、この構成によるように、ピストンのリング溝へ凹部を設けることでオイルリングとリング溝によるピストンのオイルリング機構を実施することができるようになる。このときには、従来と同様のオイルリングを採用してオイルリング機構を構成することも可能となり、このようなオイルリング機構の実施をより容易にするようになる。

請求項２に記載の発明は、前記リング溝に設けられた凹部は、前記オイルリング本体の内周に干渉しない位置に設けられてなることを要旨とする。
このような構成によれば、オイルリング本体の内周がリング溝の凹部に干渉して、例えば引っかかってしまうような不都合が生じないようになる。これにより、このようなオイルリング機構の信頼性がより好適に維持されるようになる。
請求項３に記載の発明は、前記オイルリング本体が径方向に移動しても前記オイルリング本体の内周面に前記凹部が向かい合わないように該凹部が形成されていることを要旨と
する。
このような構成によれば、オイルリング本体の内周面がリング溝の凹部に引っかかってしまうおそれがない。これにより、このようなオイルリング機構の信頼性がより好適に維持されるようになる。

請求項４に記載の発明は、前記凹部の断面形状は、矩形状、多角形状及び円弧形状のうちの１つの形状、もしくは少なくとも２つの形状を組み合わせた形状からなることを要旨とする。
このような構成によれば、凹部の断面形状の設計や形成の自由度が向上するようになるため、このようなオイルリング機構を好適に設計することができるようになる。

本発明に係るピストンのオイルリング機構の具体化された一実施形態についてその断面構造を示す断面図。 同実施形態におけるオイルリング機構について、（ａ）は拡大した断面構造を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の２ｂ−２ｂ線断面における断面構造を示す断面図。 内燃機関のオイル消費率を示すグラフ。 本発明に係るピストンのオイルリング機構の具体化された他の実施形態について、（ａ）は断面構造を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の４ｂ−４ｂ線断面における断面構造を示す断面図。 本発明に係るピストンのオイルリング機構に採用されるリング溝、もしくはオイルリング本体について、（ａ）は他の実施形態における断面構造を示す断面図、（ｂ）はさらに他の実施形態における断面構造を示す断面図。 本発明に係るピストンのオイルリング機構のさらに他の実施形態について、（ａ）はリング溝の平面構造を示す断面図、（ｂ）はオイルリング本体の平面構造を示す平面図。 従来のピストンのオイルリングについてその作用を説明する断面図であって、（ａ）はピストンの動きが下から上へ変化するときを示す図、（ｂ）はピストンの動きが上から下へ変化するときを示す図。

（第１の実施形態）
以下、本発明のピストンのオイルリング機構を具体化した第１の実施形態について図面に従って説明する。図１は、本実施形態のピストンのオイルリング機構の構造をピストンの上下方向の断面として示す図である。

図１に示すように、シリンダ５０は略鉛直方向（図１において上下方向）に延びる円筒状に形成されており、ピストン１０はこのシリンダ５０内を上下方向に往復運動するように構成されている。ピストン１０は、その下側にスカート部を有する略円柱状をなしており、その上面がシリンダ５０との協働により燃焼室を区画する。またピストン１０は、その外周面の上側には、上下方向への断面形状が矩形状の第１〜第３のリング溝１１〜１３がそれぞれ形成されている。なお、第３のリング溝１３には図示しない排油孔が形成されており、排油孔の一端部であるリング溝側開口部が第３のリング溝１３に開口するとともにその他端部であるピストン内周面側開口部がピストン１０の内壁に開口している。

３つのリング溝１１〜１３のうち上部の２つの第１及び第２のリング溝１１，１２には、第１及び第２のコンプレッションリング１４，１５がそれぞれ装着されている。第１及び第２のコンプレッションリング１４，１５は、周方向の１箇所に合口を有する円環形状をなしており、その外周面がシリンダ５０の壁面に摺接される。これにより、第１及び第２のコンプレッションリング１４，１５は、ピストン１０とシリンダ５０との隙間を介して燃焼室からの燃焼ガスの漏れを抑えて同燃焼室の気密を保つ機能や、ピストン温度の過上昇を防止するためにピストンの受けた熱をシリンダの壁面に伝達する機能を有するようになっている。

３つのリング溝１１〜１３のうち最下部の第３のリング溝１３には、２ピース型のピストンリングであるオイルリング１６が装着されている。オイルリング１６には、周方向の１箇所に合口（１７ｋ（図６（ｂ）参照））を有する円環状のリング本体１７と、該リング本体１７の内側に配置されて線材をコイル状に巻いたものを環状に繋いだ形状により外周方向に付勢力を生じるコイルエキスパンダ２１とが設けられている。コイルエキスパン
ダ２１の外周方向への付勢によりリング本体１７の外周面がシリンダ５０の壁面に所定の付勢力で当接されるようになる。これにより、オイルリング１６は、シリンダ５０の壁面に適切なオイル膜を形成するために同壁面に付着している潤滑油の余剰分を掻き落とす機能や、ピストン１０の燃焼室側とクランクケース側との間のオイルシール性能を維持する機能を有するようになっている。そして、オイルリング１６としてのこれらの機能により、ピストン１０の下降時に燃焼室内に発生する負圧がシリンダ５０壁面に付着している潤滑油を燃焼室に吸引するいわゆるオイル上りが抑制され、ひいてはオイル消費量を増加させる燃焼室における潤滑油の燃焼が抑制されるようになっている。なお、本実施形態では、第３のリング溝１３とオイルリング１６とからオイルリング機構が構成されている。

次に、オイルリング機構について、図２に従って詳細に説明する。図２は、図１における第３のリング溝１３、オイルリング１６及びその周辺を拡大して示しており、（ａ）は上下方向の断面構造を示す断面図、（ｂ）は２ｂ−２ｂ線における断面構造を示す断面図である。

図２（ａ）に示すように、オイルリング１６のリング本体１７は、ピストン１０の静止状態においてピストン１０の中心軸に対して直角となる（図２において水平な）上面１７ａ及び下面１７ｂを有している。またシリンダ５０の壁面と対向するリング本体１７の外周面には、その中央に断面矩形状の溝としての第１の溝部１７ｄが形成されることにより、同第１の溝部１７ｄの上側には上面１７ａに連続する突部１８が、同第１の溝部１７ｄの下側には下面１７ｂに連続する突部１８がそれぞれ形成されている。さらに、リング本体１７の内周面１７ｃには、その中央に断面円弧状の溝としての第２の溝部１７ｅが形成されている。

第２の溝部１７ｅには、前記コイルエキスパンダ２１が嵌合され、同第２の溝部１７ｅを外周方向に付勢している。すなわちコイルエキスパンダ２１は、その直径が第２の溝部１７ｅの開口部の幅（図２（ａ）における上下方向の長さ）と略同じで、円形断面の外周側の略半分が第２の溝部１７ｅに嵌合されるようにして配置されている。

第３のリング溝１３は、ピストン１０の外周面を上側外周面１０ａと下側外周面１０ｂとに区分するとともに、ピストン１０に形成された側壁面のうちの上側を上側面１３ａとし、下側を下側面１３ｂとし、中心軸方向の底面を内側面１３ｃとしている。第３のリング溝１３の開口部の軸方向の幅は、リング本体１７の厚みよりも隙間距離Ｄだけ長くなっており、リング本体１７は、第３のリング溝１３に嵌合された状態において上下方向に隙間距離Ｄだけ移動可能になっている。これにより、ピストン１０の往復運動の際、リング本体１７はその上面１７ａ及び下面１７ｂをリング溝１３の上側面１３ａ及び下側面１３ｂに当接させるようになり、リング溝１３の上側面１３ａには上面１７ａの当接する上側当接面が、リング溝１３の下側面１３ｂには下面１７ｂの当接する下側当接面１３ｇがそれぞれ形成される。下側当接面１３ｇは、リング溝１３の下側面１３ｂにリング状に形成され、その内周はリング本体１７の内周面１７ｃの位置とされ、その外周はピストン１０の下側外周面１０ｂの位置とされ、その内周と外周との間にはリング形状の幅として当接幅Ｌｐを有するようになっている。

第３のリング溝１３の下側当接面１３ｇには、第１及び第２の凹部２２，２３が形成されている。第１及び第２の凹部２２，２３は、下側当接面１３ｇに開口部を有する断面矩形状の凹部であり、下側当接面１３ｇのピストン１０の水平方向において予め設定された位置になるように配置されている。これにより、下側当接面１３ｇのリング本体１７の下面１７ｂとの当接面積が第１及び第２の凹部２２，２３の開口部の分だけ縮小される。また本実施形態では、下側当接面１３ｇの当接幅Ｌｐを下側外周面１０ｂから順に、区間ａ、区間ｂ、区間ｃ、区間ｄ、区間ｅの５区間に等分し、区間ｂに第２の凹部２３を、区間
ｄに第１の凹部２２を設けるようにしている。これにより、第１の凹部２２と第２の凹部２３とが下側当接面１３ｇの幅方向に等間隔に配置されて、第３のリング溝１３の下側面１３ｂとリング本体１７の下面１７ｂとの当接面積を下側当接面１３ｇにおいて周方向に均等に分布させるようにもなっている。

また、ピストン１０とシリンダ５０との間の隙間の変動により、オイルリング１６の配置位置がリング溝１３に対して径方向に移動する場合もある。そこで、リング本体１７に生じる径方向への移動距離よりも区間ｅの幅を広くしておくことで、リング本体１７がリング溝を水平方向に移動した場合であれ、リング本体１７の内周面１７ｃの下部が第１の凹部２２に干渉し、引っかかったり、嵌り込んでしまったりすることを防ぐことができるようになっている。

次に、ピストン１０の上下動に伴うオイルリング機構の動作について説明する。
オイルリング機構のオイルリング１６は、ピストン１０の運動に伴って上下動するが、そのリング本体１７がコイルエキスパンダ２１によりシリンダ５０の壁面５０ａに押圧されているために、ピストン１０の上下動方向が切り替わるときに原理的には、隙間距離Ｄの分だけ遅れて上下動方向が切り替わる。すなわち、ピストン１０の移動方向が下から上に変わる場合、ピストン１０のリング溝１３の上側面１３ａに押し付けられていたリング本体１７は、ピストン１０が隙間距離Ｄだけ上動してからリング溝１３の下側面１３ｂに付着し押し付けられるようになる。逆に、ピストン１０の移動方向が上から下に変わる場合、ピストン１０のリング溝１３の下側面１３ｂに押し付けられていたリング本体１７は、ピストン１０が隙間距離Ｄだけ下動してからリング溝１３の上側面１３ａに押し付けられるようになる。

ところで、ピストン１０の移動方向が上から下に変わる場合、ピストン１０のリング溝１３の下側面１３ｂに押し付けられていたリング本体１７には、ピストン１０の減速に伴い生じる上方への慣性力やシリンダ５０の壁面５０ａとの摩擦力などにより、下側面１３ｂから離間させる方向への力が直ちに作用する。その一方、リング本体１７の下面１７ｂには、リング溝１３の下側面１３ｂの下側当接面１３ｇとの間に配置される潤滑油（図示略）の付着力が作用する。そのため、下側面１３ｂから離間させる方向への力が潤滑油の付着力に抗するようになるまでリング本体１７はリング溝１３に付着された状態となる。

しかしながら、本実施形態では、下側当接面１３ｇに形成されている第１及び第２の凹部２２，２３が、下側当接面１３ｇとリング本体１７の下面１７ｂとの当接面積を縮小させて、それら面の間に生じる付着力を低減させるようになっている。また、第１及び第２の凹部２２，２３に収容された潤滑油が下面１７ｂに接した場合であれ、第１及び第２の凹部２２，２３に収容された潤滑油は下側当接面１３ｇと下面１７ｂとの間に薄く配置された潤滑油に比べて移動や変形の自由度が高いためそこに生じる付着力も軽減され、下側当接面１３ｇに全体として生じる付着力は低減される。これにより、リング本体１７に下側面１３ｂから離間させる方向への力が従来通り作用する場合、下側当接面１３ｇと下面１７ｂとの間の潤滑油による付着力が低減されることから、ピストン１０の移動方向が上から下に変わるとき、オイルリング１６は、従来よりも速やかにリング溝１３の下側面１３ｂから離間するようになる。このことにより、リング本体１７の上面１７ａとリング溝１３の上側面１３ａとの間が開放された状態でピストン１０が下動する時間が短縮されるようになり、そこから潤滑油のオイル上がりが生じることが抑制され、オイル消費量が軽減されるようになる。図３は、従来の内燃機関のオイル消費率と本実施形態のオイル消費率とを対比させたグラフであり、例えば図３に示すように、本実施形態によれば、オイル消費率が従来に比べて３〜４割程度軽減されるようになる。

なお、コンプレッションリングに対しては、それが受ける高温高圧により生じるリング
溝への凝着を抑制するための各種の提案がなされていることが知られている。そのような提案には、リング溝に当接する面が同リング溝に凝着することを抑制するため同当接する面に冷却効果を生ずる潤滑油を保持する溝を形成しているものもある。しかし、上述したようなオイルリングのリング溝への付着の原因と、コンプレッションリングのリング溝への凝着の原因とはそれぞれ原理が異なり、当然それらの解決原理も相違するものであることから、コンプレッションリングに採用されている凝着を抑制させる構造をオイルリングに採用するような動機付けはなかった。

以上説明したように、本実施形態のピストンのオイルリング機構によれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。
（１）下側当接面１３ｇに形成される各凹部２２，２３によりオイルリング１６とリング溝１３とが当接されたときの当接面積が縮小されるに伴い、リング溝１３の下側面１３ｂとリング本体１７の下面１７ｂとが当接する当接面との間に挟まれる潤滑油によりそれら各面の間に生じる付着力が減少されるようにした。これにより、ピストン１０が上昇される際にリング溝１３とリング本体１７との間に形成される付着力が減少されることとなる。このことから、ピストン１０が下降するときに、同リング本体１７のシリンダ５０の壁面５０ａとの摩擦力が小さいうちに、より迅速に離間することができるようになる。これにより、ピストン１０が上昇や下降しているときには燃焼室側のシリンダ５０の壁面５０ａの潤滑油を回収する。そしてピストン１０が下降するときにはオイルリング１６はリング溝１３の機関燃焼室の反対側の下側面１３ｂから同室側の上側面１３ａに迅速に移動して、ピストン１０上昇時にリング溝１３に収容した潤滑油の機関燃焼室側への移動であるオイル上がりを抑制するようになる。その結果、潤滑油のオイル消費量の増加が抑制されるようになる。

（２）また、このような構造により、シリンダ５０の壁面５０ａとの摩擦力が小さくされても、オイルリング１６はリング溝１３から好適に離間するようになる。これにより、オイルリング１６のシリンダ５０の壁面５０ａとの摩擦力の減少がオイル消費量を増加させるおそれが小さくされ、フリクションロスの軽減を目的としてオイルリング１６のシリンダ５０の壁面５０ａへの摩擦力を小さくすることができるようにもなる。その結果、オイル消費量を維持するとともに、オイルリング１６のフリクションロスを低減させて燃費の向上を図ることもできるようになる。

（３）複数の凹部２２，２３を等間隔に配置させてオイルリング１６のリング溝１３への付着力の分布を均等にするようにした。これにより、オイルリング１６がリング溝１３から離間するとき、リング溝１３への付着力が均等でないことによりオイルリング１６に生じる傾きが抑制されるようになる。すなわち、オイルリング１６の傾きによるオイルシール性の悪化やシリンダ壁面との摩擦力の増大するおそれが減少され、オイルリング１６のオイルシール性がより好適に維持されるとともに、シリンダ５０の壁面５０ａとの摩擦力をより好適に低減させることができるようになる。

（４）リング溝１３へのリング本体１７の当接によりリング溝１３の下側面１３ｂに形成される下側当接面１３ｇには円周状の溝としての凹部が形成されるようにした。これによりオイルリング１６のリング溝１３への付着力を均等に分布させることが容易になる。

（５）ピストン１０のリング溝１３に各凹部２２，２３を設けるようにしてオイルリング機構を構成するようにした。このときには、従来と同様のオイルリング１６を採用してオイルリング機構の構成も可能となり、このようなオイルリング機構の実施をより容易にするようになる。

（６）所定の幅の区間ｅを設けることで、リング本体１７の内周面１７ｃがリング溝１
３の第１の凹部２２に干渉して、例えば引っかかってしまうような不都合が生じないようにした。これにより、このようなオイルリング機構の信頼性がより好適に維持されるようになる。

（第２の実施形態）
本発明に係るピストンのピストンリング機構の第２の実施形態について、図４に従って説明する。図４は、図１における第３のリング溝１３、オイルリング１６及びその周辺に対応する部分を拡大して示したものであり、（ａ）は上下方向の断面構造を示す断面図、（ｂ）は４ｂ−４ｂ線における断面構造を示す断面図である。

本実施形態は、第１の実施形態ではリング溝１３に設けた凹部をリング本体１７の下面１７ｂに設けるようにしたところが、第１の実施形態との相違点であり、その他の構成については同様なので、説明の都合上、第１の実施形態と同様な部分には第１の実施形態と同一の符号を付しその説明を省略する。

図４に示すように、本実施形態でも、第３のリング溝１３には、リング本体１７が上下方向に隙間距離Ｄだけの隙間を有するように配置されており、ピストン１０の往復運動の際、リング本体１７がその上面１７ａ及び下面１７ｂをリング溝１３の上側面１３ａ及び下側面１３ｂに当接させる。これによりリング本体１７には、上面１７ａが上側面１３ａに当接する部分に上側当接面が、下面１７ｂが下側面１３ｂに当接する部分に下側当接面１７ｇがそれぞれ形成される。このとき下側当接面１７ｇは、リング本体１７の下面１７ｂにリング状に形成され、その内周がリング本体１７の内周面１７ｃの位置となり、その外周がピストン１０の下側外周面１０ｂの位置となり、その内周と外周との間に当接幅Ｌｐを有するようになる。

リング本体１７の下側当接面１７ｇには、第１及び第２の凹部２６，２７が形成されている。第１及び第２の凹部２６，２７は、下側当接面１７ｇに開口部を有する断面矩形状の凹部であり、下側当接面１７ｇのピストン１０の水平方向において、予め設定された位置になるように配置されている。本実施形態では、具体的には、下側当接面１７ｇの当接幅Ｌｐを下側外周面１０ｂに対応する位置から順に区間ｆ、区間ｇ、区間ｈ、区間ｉ、区間ｊの５区間に等分し、区間ｇに第２の凹部２７を、区間ｉに第１の凹部２６を設けるようにしている。これにより、第１の凹部２６と第２の凹部２７とが下側当接面１７ｇの幅方向に等間隔に配置されて、第３のリング溝１３の下側面１３ｂとリング本体１７の下面１７ｂとの当接面積を下側当接面１７ｇにおいて周方向に均等に分布させるようにもなっている。

また、ピストン１０とシリンダ５０との間の隙間の変動により、オイルリング１６の配置がリング溝１３に対して径方向に移動する場合もある。そこで、リング本体１７に生じる径方向への移動距離よりも区間ｆの幅を広くし、リング本体１７の第２の凹部２７がピストン１０の下側外周面１０ｂに干渉し、引っかかったり、嵌り込んでしまったりすることを防ぐことができるようになっている。

次に、ピストン１０の上下動に伴うオイルリング機構の動作について説明する。
ピストン１０の移動方向が上から下に変わる場合、第１の実施形態と同様に、リング本体１７には付着力が作用するが、下側当接面１７ｇに形成されている第１及び第２の凹部２６，２７が、下側当接面１７ｇとリング溝１３の下側面１３ｂとの当接面積を縮小させて同付着力を低減させている。また、第１及び第２の凹部２６，２７に収容された潤滑油も下側当接面１７ｇと下側面１３ｂとの間に薄く配置された潤滑油に比べて移動や変形の自由度が高いためそこに生じる付着力が軽減され、下側当接面１７ｇに全体として生じる付着力は低減される。これにより、リング本体１７に下側面１３ｂから離間させる方向へ
の力が従来通り作用する場合、下側当接面１７ｇと下側面１３ｂとの間の潤滑油による付着力が低減されることから、ピストン１０の移動方向が上から下に変わるとき、オイルリング１６は、従来よりも速やかにリング溝１３の下側面１３ｂから離間するようになる。これによっても、リング本体１７の上面１７ａとリング溝１３の上側面１３ａとの間が開放されたままピストン１０が下動する時間が短縮されるようになり、そこから潤滑油のオイル上がりが生じることが抑制され、オイル消費量が軽減されるようになる。

以上説明したように、本実施形態によっても先の第１の実施形態の前記（１）〜（３）の効果と同等もしくはそれに準じた効果が得られるとともに、次のような効果が得られるようになる。

（７）リング溝１３へのリング本体１７の当接によりリング本体１７の下面１７ｂに形成される下側当接面１７ｇには円周状の溝としての凹部が形成される。これによりオイルリング１６のリング溝１３への付着力を均等に分布させることが容易になる。

（８）リング本体１７へ各凹部２６，２７を設けるようにしてオイルリング機構を構成するようにした。このときには、従来と同様のピストン１０を採用してオイルリング機構を構成することも可能となり、このようなオイルリング機構の実施をより容易にするようになる。

（９）所定の幅の区間ｆを設けることで、ピストン１０の下側外周面１０ｂにリング本体１７の第２の凹部２７が干渉して、例えば引っかかってしまうような不都合が生じないようにした。これにより、このようなオイルリング機構の信頼性がより好適に維持されるようになる。

なお、上記各実施形態は、例えば以下のような態様にて実施することもできる。
・上記第１の実施形態では、リング溝１３の下側面１３ｂの区間ｅは、オイルリング１６が水平方向に移動した場合であれ、第１の凹部２２にリング本体１７の内周面１７ｃが干渉しない位置に設けられる場合について例示した。しかしこれに限らず、付着力の分布を均等にするとともに、不都合を生じるような干渉を生じさせないものであれば、凹部をリング本体の内周面に干渉するような位置に設けることも可能である。これにより、オイルリング機構の実施の自由度が高められる。

・上記各実施形態では、各区間ａ〜ｅの各間隔、及び各区間ｆ〜ｊの各間隔はそれぞれ等間隔である場合について例示したが、これに限らず、各区間の間隔は一部が等間隔であっても、全部が異なっていてもよい。これにより、凹部の設置の自由度が高められる。

・上記各実施形態では、断面形状を矩形状とした各凹部２２，２３，２６，２７について例示した。しかしこれに限らず、凹部の断面形状は、当接面の当接面積を縮小させるものであれば、多角形状であっても、円弧状であっても、それらが組み合わされた形状であってもよい。図５は、凹部の断面形状の態様の一例について、（ａ）は三角形状の場合について示す図であり、（ｂ）は円弧形状の場合について示す図である。例えば、リング溝の下側当接面１３ｇやリング本体側の下側当接面１７ｇには、図５に示されるような三角形状の各凹部３０，３１が設けられても、図５（ｂ）に示されるような円弧形状の各凹部３２，３３が設けられてもよい。これにより、リング溝やリング本体に形成される凹部の設計自由度が高められるようになる。

・上記各実施形態では、各凹部２２，２３は下側当接面１３ｇに各凹部２６，２７は下側当接面１７ｇにそれぞれ周状に形成された場合について例示したが、これに限らず、凹部は、円弧状に形成されたものであってもよい。例えば、オイルリングに形成される凹部
をオイルリングの合口部分に形成しないようにしてもよい。図６は凹部が円弧状である場合について、（ａ）はリング溝１３に形成された複数の凹部３４について示す図であり、（ｂ）はリング本体１７に形成された複数の凹部３５について示す図である。図６（ａ）に示すようにリング溝の下側当接面１３ｇの当接幅Ｌｐの間に周方向に延びる複数本（図においては８本）の凹部３４を配置して円周状の凹部が形成されるようにしてもよい。また、図６（ｂ）に示すようにリング本体１７の下側当接面１７ｇの当接幅Ｌｐの間に周方向に延びる複数本（図においては８本）の凹部３５を配置して円周状の凹部が形成されるようにしてもよい。これにより、凹部の形状の自由度が高められてオイルリング機構の実施可能性及び適用可能性が高められる。

・上記各実施形態では、下側当接面１３ｇに第１及び第２の凹部２２，２３の２つの凹部が設けられる場合と、下側当接面１７ｇに第１及び第２の凹部２６，２７の２つの凹部が設けられる場合とについて例示した。しかしこれに限らず、下側当接面には、リング本体の下面とリング溝の下側面との当接面積を均一に縮小させる凹部であれば、その数は１つでも３つ以上でもよい。これにより、凹部の形成自由度が高められピストンリング機構の実施可能性が高められる。

・上記各実施形態では、凹部がリング溝１３の下側面１３ｂに設けられる場合と、凹部がリング本体１７の下面１７ｂに設けられる場合とについてそれぞれ個々に例示した。しかしこれに限らず、凹部がリング溝の下面及びリング本体の下側面の両方に形成されてもよい。これにより、凹部による付着力の調整可能性が高められ、付着力が好適に低減されるオイルリング機構を構成することが可能ともなる。

１０…ピストン、１０ａ…上側外周面、１０ｂ…下側外周面、１１…第１のリング溝、１２…第２のリング溝、１３…第３のリング溝、１３ａ…上側面、１３ｂ…下側面、１３ｃ…内側面、１３ｇ…下側当接面、１４…第１のコンプレッションリング、１５…第２のコンプレッションリング、１６…オイルリング、１７…リング本体、１７ａ…上面、１７ｂ…下面、１７ｃ…内周面、１７ｄ…第１の溝部、１７ｅ…第２の溝部、１７ｇ…下側当接面、１８…突部、２１…コイルエキスパンダ、２２…第１の凹部、２３…第２の凹部、２６…第１の凹部、２７…第２の凹部、３０，３１，３２，３３，３４，３５…凹部、５０…シリンダ、５０ａ…壁面。

Claims (4)

1. 内燃機関のシリンダ内を往復動するピストンの外周面に形成された円周状のリング溝と、該リング溝に配置されたリング状のオイルリング本体がその内周側に配設されたコイルエキスパンダにより同リング溝内で外周方向に付勢させてなる２ピースオイルリングとを備えるピストンのオイルリング機構において、
   前記リング溝の側壁面のうちの機関燃焼室と反対側のクランクケース側の面からなる当接面と同当接面に対する前記オイルリング本体の当接面とのうち前記リング溝の当接面には、それら各当接面の当接面積を縮小する複数の凹部が設けられているとともに、前記複数の凹部及びそれら複数の凹部の間の当接面部分が等しい幅で周状に並行に配設されてなり、前記複数の凹部は、前記リング溝の当接面に周状の溝又は円弧状の溝として設けられている
   ことを特徴とするピストンのオイルリング機構。
2. 前記リング溝に設けられた凹部は、前記オイルリング本体の内周に干渉しない位置に設けられてなる
   請求項１に記載のピストンのオイルリング機構。
3. 前記オイルリング本体が径方向に移動しても前記オイルリング本体の内周面に前記凹部が向かい合わないように該凹部が形成されている
   請求項２に記載のピストンのオイルリング機構。
4. 前記凹部の断面形状は、矩形状、多角形状及び円弧形状のうちの１つの形状、もしくは少なくとも２つの形状を組み合わせた形状からなる
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のピストンのオイルリング機構。

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