JP7053282B2

JP7053282B2 - オイルリング

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Publication number: JP7053282B2
Application number: JP2018008387A
Authority: JP
Inventors: 嘉夫岡田; 充洋安達
Original assignee: Riken Corp
Current assignee: Riken Corp
Priority date: 2018-01-22
Filing date: 2018-01-22
Publication date: 2022-04-12
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Description

本発明は、レシプロエンジン（往復動内燃機関）のピストンに用いられるオイルリングに関し、特に、オイルリング本体の径方向内側部分にコイルエキスパンダーが装着されてなる２ピースタイプの組合せオイルリングに関する。

従来から、レシプロエンジンのピストンには、燃焼ガスをシールするためのコンプレッションリングに加えて、潤滑用のオイルをシールするためのオイルリングが装着されている。

オイルリングには、主としてガソリンエンジンに用いられる３ピースタイプのものと、主としてディーゼルエンジンに用いられる２ピースタイプのものとがある。低燃費化等の要請から、ガソリンエンジンにおいても、より軸方向幅を薄型化することが可能な２ピースタイプのオイルリングが用いられるようになってきている。

このような２ピースタイプのオイルリングとしては、通油孔を有するウェブ部とこのウェブ部の軸方向両側（上下）に一体に設けられる一対のレール部とを有するオイルリング本体と、このオイルリング本体の径方向内側部分に装着されてオイルリング本体を径方向外側に向けて付勢するコイルエキスパンダーと、の２つのパーツで構成されたものが知られている。このような２ピースタイプのオイルリングでは、オイルリング本体は合口部を備えた割りリング形状に形成され、コイルエキスパンダーにより径方向外側に向けて付勢されることで拡張（拡径）できるようになっている。そして、オイルリング本体がコイルエキスパンダーにより付勢されて拡張し、各レール部の径方向外側を向く外周面がシリンダの内周面に一定の接触圧力（面圧）で接触することにより、ピストンが往復動したときに、一対のレール部の間に滞留するオイルをシリンダの内周面に塗布するとともに余分なオイルをレール部により掻き下げつつ通油孔を通してクランク室へ戻し、シリンダの内周面に適切な厚みの油膜を形成するようになっている。

近年、低燃費や低オイル消費などの市場要求による内燃機関用エンジンの性能向上に伴い、オイルリングにも、ピストン上昇行程時のオイル掻き上げ作用の抑制や、ピストン下降工程時のオイル掻き下げ作用の増幅により、シリンダの内周面に対するフリクションを低減させつつオイル消費量を低減させ得る性能を有したものが求められている。このような要求に対応するために、径方向外側を向く外周面を種々の形状としたオイルリングが提案されている。

例えば特許文献１には、上下のレール部の外周面を、シリンダの内周面に摺動する摺動面と、摺動面の燃焼室側（オイルリングの上面側）に配置され該燃焼室側に向けて徐々に縮径するテーパ面と、を有するように構成したオイルリングが記載されている。

特開平９－１４４８８１号公報

特許文献１に記載されたオイルリングのように、テーパ面を設けることで、シリンダの内周面に摺動する摺動面の面積を小さくすることが可能となる。これにより、当該摺動面がシリンダの内周面に与える接触面圧が高まり、ピストン下降行程時にオイルを掻き下げる作用が得られる。また、ピストン上昇行程時には、テーパ面とシリンダの内周面との間で油膜が形成され、摺動面が油膜の上に乗り上げることで、オイルを掻き上げることが抑制される。このように、特許文献１に記載されたオイルリングのようにテーパ面を設けたオイルリングが、オイル消費量の低減に有効であることが知られている。

ところで、エンジン組み立ての一工程として、オイルリングを装着したピストンをシリンダへ挿入する工程がある。当該工程では、通常、ピストンは、ピストンのスカート側（下側）からシリンダ内に挿入される。一方、例えば大型ディーゼルエンジン等では、ピストンは、ピストンの冠面側（上側）からシリンダ内に挿入される場合がある。

ピストンを、シリンダの内周面を構成するライナーの上端側からシリンダ内に挿入する場合、すなわち、ピストンを、ピストンの下側からシリンダ内に挿入する場合、オイルリングは下面側からシリンダ内に挿入される。このとき、上述のテーパ面を設けたオイルリングを用いると、摺動面がテーパ面よりも先に挿入される。摺動面がシリンダの内周面に接触すると、コイルエキスパンダーからの付勢によって摺動面全体がシリンダの内周面に押し付けられて、オイルリングの軸方向とシリンダの軸方向とが一致した状態で安定し、その状態を保ったまま挿入されていく。従って、オイルリングは安定的にエンジンに組み込まれやすい。

一方、ピストンを、ライナーの下端側からシリンダ内に挿入する場合、すなわち、ピストンを、ピストンの上側からシリンダ内に挿入する場合、オイルリングは上面側からシリンダ内に挿入される。このとき、上述のテーパ面を設けたオイルリングを用いると、摺動面よりも先にテーパ面が挿入される。ここで、テーパ面は摺動面よりも径が小さいため、テーパ面が挿入されてから摺動面が挿入されるまでの間、通常、テーパ面がシリンダの内周面に接触しない状態で挿入されていく。このとき、オイルリングの位置はシリンダに対して径方向に不安定であるため、テーパ面がシリンダの内周面に接触し、例えばオイルリングの一部が欠ける等の損傷が発生する可能性がある。また、オイルリングの軸方向とシリンダの軸方向とが一致しない状態のまま、ピストンがシリンダに無理に押し込まれると、オイルリングが変形する可能性がある。この問題は、ピストンやコネクティングロッドの重量が比較的大きい大型ディーゼルエンジンでは、特に顕著となる。

本発明は、このような点を解決することを課題とするものであり、その目的は、オイル消費量を低減させつつ、エンジン組み立て時における損傷の可能性を低減できるオイルリングを提供することにある。

本発明のオイルリングは、径方向外側に向けて突出するランドが設けられたオイルリング本体と、前記オイルリング本体の径方向内側部分に装着されて前記オイルリング本体を径方向外側に向けて付勢するコイルエキスパンダーと、を有するオイルリングであって、前記ランドは、軸方向の一方を向く上面と、軸方向と平行な円筒面からなり、径方向の最も外側で径方向外側を向く最外周面と、軸方向の前記一方側から軸方向の他方側に向けて拡径する円錐面の一部からなり、前記上面と前記最外周面との間に位置するテーパ面と、を有し、前記テーパ面が軸方向に対してなす角度が、１７°を超えて２７°未満であることを特徴とする。

本発明は、上記構成において、前記上面は、前記オイルリングの中心軸を含む平面に沿う断面視で、直線状であり、前記断面視で、前記上面に沿う直線と前記最外周面に沿う直線との交点を第１地点とし、前記最外周面における前記一方側の端を前記最外周面の上端とし、前記最外周面における他方側の端を前記最外周面の下端とするとき、前記第１地点から前記下端までの距離に対する、前記上端から前記下端までの距離の比が、０．７６以下であることが好ましい。

本発明は、上記構成において、前記断面視で、前記第１地点から前記下端までの距離が、０．１５ｍｍを超えて０．３０ｍｍ以下であることが好ましい。

本発明は、上記構成において、前記断面視で、前記上面に沿う直線と前記テーパ面に沿う直線との交点を第２地点とするとき、前記最外周面が、前記第２地点から径方向外側に０．０１５ｍｍ以上突出していることが好ましい。

本発明は、上記構成において、前記断面視で、前記上端から前記下端までの距離が、０．１５ｍｍ以下であることが好ましい。

本発明は、上記構成において、前記テーパ面の表面粗さが、前記最外周面の表面粗さより大きいことが好ましい。

本発明は、上記構成において、前記上面は、前記オイルリングの中心軸を含む平面に沿う断面視で、直線状であり、前記ランドは、径方向内側で前記上面に連なり、かつ、径方向外側で前記テーパ面に連なる、表面側に凸となるように湾曲した第１湾曲面を更に有し、前記第１湾曲面は、前記断面視で、前記上面に沿う直線及び前記テーパ面に沿う直線のいずれとも交差していないことが好ましい。

本発明は、上記構成において、前記第１湾曲面は、前記断面視で、半径を０．００５ｍｍ以上とする円弧状であることが好ましい。

本発明は、上記構成において、前記上面は、前記オイルリングの中心軸を含む平面に沿う断面視で、直線状であり、前記ランドは、径方向内側で前記テーパ面に連なり、かつ、径方向外側で前記最外周面に連なる、表面側に凸となるように湾曲した第２湾曲面を更に有し、前記第２湾曲面は、前記断面視で、前記テーパ面に沿う直線及び前記最外周面に沿う直線のいずれとも交差していないことが好ましい。

本発明は、上記構成において、前記第２湾曲面は、前記断面視で、半径を０．００５ｍｍ以上とする円弧状であることが好ましい。

本発明は上記構成において、前記オイルリング本体の軸方向に沿う幅が、２．５ｍｍ以上であることが好ましい。

本発明は、上記構成において、前記最外周面は、前記ランドの表層を構成する硬質被膜層の表面であることが好ましい。

本発明によれば、オイル消費量を低減させつつ、エンジン組み立て時における損傷の可能性を低減できるオイルリングを提供することができる。

本発明の一実施形態としてのオイルリングの平面図である。図１に示すオイルリングの使用状態を示す正面断面図である。図１に示すオイルリングのランド部分を拡大して示す正面断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。各図において共通の構成には、同一の符号を付している。本明細書において、軸方向は、オイルリング１の中心軸Ｏ（図１参照）に沿う方向を意味する。また、軸方向の一方側は、オイルリング１の使用状態での燃焼室側（図２及び図３における上側）を意味する。また、軸方向の他方側は、軸方向の一方側の反対側であり、オイルリング１の使用状態でのクランク室側（図２及び図３における下側）を意味する。

図１は、本発明の一実施形態としてのオイルリング１の平面図である。図１に示すオイルリング１はオイルコントロールリングとも呼ばれる。オイルリング１は、例えばディーゼルエンジンのピストンの外周面に形成されたリング溝に装着されて使用される。このオイルリング１は２ピースタイプとなっており、オイルリング本体１０とコイルエキスパンダー２０とを有している。

図１に示すように、オイルリング本体１０は、合口部１０ａを備えた割リング形状に形成されている。つまり、オイルリング本体１０は、周方向の一部分が切断されて当該切断部分が合口部１０ａとなったＣ字形状に形成されている。オイルリング本体１０は、例えばスチール（鋼材）製とすることができる。オイルリング本体１０は、合口部１０ａが形成されることにより、この合口部１０ａを周方向に近接及び離間させることで、径方向に弾性変形できる。また、オイルリング本体１０は、ピストンＰ（図２参照）に装着された状態でシリンダＣ（図２参照）内に配置されると、合口部１０ａが閉じた略円環状になると共に、コイルエキスパンダー２０により径方向外側に付勢される。これにより、オイルリング本体１０とシリンダＣ（図２参照）の内周面１０１（図２参照）とが、ピストンＰの全周に亘って密着し、オイルをシールすることができる。

図２は、オイルリング１の使用状態を示す正面断面図である。詳細には、図２は、オイルリング１の中心軸Ｏ（図１参照）を含む平面に沿う断面図であり、このことは図３も同様である。図２に示すように、オイルリング本体１０はウェブ部１１と一対のレール部１２とを有し、その断面は略Ｍ字形状となっている。

ウェブ部１１は薄肉の円筒状に形成され、その軸方向の中央位置には、このウェブ部１１を径方向に貫通する複数の通油孔１３が周方向に間隔を空けて並べて設けられている。これらの通油孔１３は、例えば長孔や円形孔に形成することができる。

一対のレール部１２は、それぞれウェブ部１１の軸方向の一方側および他方側に該ウェブ部１１と一体に設けられている。それぞれのレール部１２は、その径方向厚み寸法がウェブ部１１の径方向厚み寸法よりも大きくされており、ウェブ部１１は各レール部１２の径方向中間部位において当該レール部１２に連ねられている。

オイルリング本体１０の径方向内側部分（内周面）には、コイルエキスパンダー２０を装着するための装着溝１４が設けられている。この装着溝１４は、ウェブ部１１から両レール部１２にまで達する半円形の凹断面を有し、周方向に沿ってオイルリング本体１０の全周に亘って延びている。

図１においては簡略化して示すが、コイルエキスパンダー２０は、鋼材等により形成された線材をコイル状に巻いたものを、その両端を接続して円環状に形成して構成されている。このコイルエキスパンダー２０は径方向内外方向に向けて弾性変形自在となっており、その自然状態における外径寸法はオイルリング本体１０の内径寸法よりも大きくなっている。そして、コイルエキスパンダー２０は、図２に示すように、縮径方向に弾性変形した状態でオイルリング本体１０の装着溝１４に装着され、オイルリング本体１０を径方向外側に向けて付勢する。

なお、図２に示すように、コイルエキスパンダー２０の周方向に垂直な方向から見た半径は、オイルリング本体１０の装着溝１４の半径よりも僅かに小さくなっている。

一対のレール部１２の径方向外側を向く外周端には、それぞれランド３０が一体に設けられている。これらのランド３０は、それぞれ対応するレール部１２の、全周に亘って径方向外側に突出する外周端を構成している。

次に、図３に基づいて、ランド３０の詳細について説明する。図３は、オイルリング１のランド３０部分を拡大して示す正面断面図である。なお、上側のレール部１２に設けられるランド３０と下側のレール部１２に設けられるランド３０は、基本的に同一の形状を有しているので、以下では、上側のレール部１２に設けられたランド３０に基づいて説明する。

図３に示すように、ランド３０の外壁は、上面３１と、下面３２と、最外周面３４と、テーパ面３３と、を有する。

ランド３０の上面３１は、軸方向の一方側を向く面である。本実施形態では、上面３１は、図３に示す断面視で、直線状である。図３に示す例では、上面３１は、軸方向の一方側から軸方向の他方側に向かうに連れて徐々に拡径する円錐面の一部からなる。

ランド３０の下面３２は、軸方向の他方側を向く面である。本実施形態では、下面３２は、図３に示す断面視で、直線状である。図３に示す例では、下面３２は、軸方向の他方側から軸方向の一方側に向かうに連れて徐々に拡径する円錐面の一部からなる。

最外周面３４は、オイルリング１の径方向の最も外側に位置し、径方向外側を向く面である。最外周面３４は、軸方向と平行な円筒面からなる。最外周面３４は、下面３２とテーパ面３３との間に位置する。より具体的に、最外周面３４は、図３に示す断面視でのランド３０の外壁に沿う外壁方向において、下面３２とテーパ面３３との間に位置する。以下、最外周面３４における一方側の端を最外周面３４の上端４１とし、最外周面３４における他方側の端を最外周面３４の下端４２とする。

図３に示すように、テーパ面３３は、軸方向の一方側から軸方向の他方側に向かうに連れて徐々に拡径する。換言すれば、テーパ面３３は、軸方向に対して傾斜する円錐面の一部からなる。テーパ面３３は、上面３１と最外周面３４との間に位置する。より具体的に、テーパ面３３は、図３に示す断面視でのランド３０の外壁に沿う外壁方向において、上面３１と最外周面３４との間に位置する。図３に示すように、テーパ面３３が軸方向に対してなす角度αは、上面３１が軸方向に対してなす角度よりも小さい。具体的に、角度αは、１７°を超えて２７°未満である。角度αが１７°超であることで、エンジン組み立ての一工程としての、オイルリング１を装着したピストンＰ（図２参照）をシリンダＣ（図２参照）に挿入する工程（以下、適宜「エンジン組み立て時」とも記載する。）において、テーパ面３３がシリンダＣの内周面１０１（図２参照）に接触しにくく、オイルリング１の損傷の可能性を低減させることができる。また、角度αが２７°未満であることで、ピストンＰの上昇行程時にテーパ面３３とシリンダＣの内周面１０１との間に油膜が十分に形成され、最外周面３４が油膜の上に乗り上げることで、オイルを掻き上げることが抑制されるので、オイル消費量を低減させることができる。上記効果をより高める観点では、角度αは１８°以上２６°以下であることが好ましい。

図３に示す断面視で、ランド３０の上面３１に沿う直線と最外周面３４に沿う直線との交点を第１地点４３とする。また、図３に示す断面視で、第１地点４３から最外周面３４の下端４２までの距離をランド幅Ｌとする。また、図３に示す断面視で、最外周面３４の上端４１から下端４２までの距離を最外周面幅Ｌ１とする。このとき、ランド幅Ｌに対する最外周面幅Ｌ１の比、すなわちＬ１／Ｌは、０．７６以下であることが好ましい。Ｌ１／Ｌが０．７６以下であれば、テーパ面３３の面積が十分に確保されるため、テーパ面３３を設けることによるオイル消費量の低減等の効果が長期間維持される。

ランド幅Ｌは、０．１５ｍｍを超えて０．３０ｍｍ以下であることが好ましい。ランド幅Ｌが０．１５ｍｍ以下であると、ランド３０の剛性が不十分となり、エンジン組み立て時にランド３０が変形しやすくなる。

図３に示す断面視で、ランド３０の上面３１に沿う直線とテーパ面３３に沿う直線との交点を第２地点４４とする。また、図３に示す断面視で、最外周面３４が第２地点４４から径方向外側に突出する距離を突出長Ｈとする。このとき、突出長Ｈは、０．０１５ｍｍ以上であることが好ましい。突出長Ｈが０．０１５ｍｍ以上であることで、上面３１とシリンダＣの内周面１０１との間の距離を十分に保持できるので、エンジン組み立て時におけるオイルリング１の損傷の可能性を低減させることができる。

最外周面幅Ｌ１は、０．１５ｍｍ以下であることが好ましい。最外周面幅Ｌ１が０．１５ｍｍ以下であることで、最外周面３４がシリンダＣの内周面１０１に与える接触面圧が高まり、ピストン下降行程時にオイルを掻き下げる作用が向上する。

テーパ面３３の表面粗さは、最外周面３４の表面粗さよりも大きいことが好ましい。テーパ面３３の表面粗さを最外周面３４の表面粗さよりも大きくすることで、テーパ面３３に形成された凹部にオイルが保持されやすくなり、燃焼室側（図３の上側）へオイルが飛散することが抑制される。上記効果をより高める観点では、テーパ面３３の表面粗さは、２μｍ以上１０μｍ以下であることがより好ましい。テーパ面３３及び最外周面３４の表面粗さは、触針をテーパ面３３及び最外周面３４それぞれの表面に接触させた状態で、オイルリング１の周方向に沿ってオイルリング１に対して相対的に移動させることで、測定できる。具体的には、テーパ面３３及び最外周面３４の表面粗さは、表面粗さ・輪郭形状測定機（株式会社東京精密製、サーフコム１８００Ｄ）を用いて、ＪＩＳＢ０６０１２００１に記載される手法に基づいて測定できる。表面粗さの測定条件として、カットオフ値を０．８ｍｍ、評価長さを４．０ｍｍ、測定速度を０．３ｍｍ／ｓとし、触針として先端半径が２μｍの６０°円錐型の触針を用いることができる。

オイルリング本体１０（図２参照）の軸方向に沿う幅は、２．５ｍｍ以上であることが好ましい。オイルリング本体１０の軸方向に沿う幅が２．５ｍｍ以上であれば、オイルリング本体１０の剛性が低下しにくくなり、加工時及びエンジン組立時の変形を防止できる。さらに、上記効果をより発揮できる点で、オイルリング本体１０の軸方向に沿う幅は、３．０ｍｍ以上であることがより好ましい。また、オイルリング本体１０の軸方向に沿う幅に対する、最外周面幅Ｌ１の比は、０．０１以上０．０６以下であることが好ましい。オイルリング本体１０の軸方向に沿う幅に対する最外周面幅Ｌ１の比が０．０１以上０．０６以下であれば、オイル掻き性能がより安定する。

オイルリング本体１０のランド３０の最外周面３４側の表層は、硬質被膜層で構成されることが好ましい。すなわち、最外周面３４は、ランド３０の表層を構成する硬質被膜層の表面であることが好ましい。硬質被膜層としては、例えば、窒化処理層、ＰＶＤ処理層、硬質クロムめっき処理層およびＤＬＣ層のうち少なくともいずれか１つの層を備えた構成を採用することができる。このような硬質被膜層を設けることにより、最外周面３４の摩耗による消失を長期間に亘って防止して、長期間に亘ってオイル消費量を低減させることができる。

なお、「ＰＶＤ処理層」とは「物理気相成長（Physical Vapor Deposition）により形成された層」を意味し、「ＤＬＣ（Diamond Like Carbon）層」とは主として炭化水素や炭素の同素体から成る非晶質の硬質炭素膜を意味する。

図３に示すように、ランド３０の外壁は、第１湾曲面３５と、第２湾曲面３６と、第３湾曲面３７と、を更に有する。

第１湾曲面３５は、径方向内側でランド３０の上面３１に連なり、かつ、径方向外側でテーパ面３３に連なっている。第１湾曲面３５は、上面３１とテーパ面３３とを滑らかに連ねる、表面側に凸な湾曲面である。第１湾曲面３５は、図３に示す断面視で、上面３１に沿う直線、及びテーパ面３３に沿う直線のいずれとも交差していない。このように、上面３１とテーパ面３３との間を滑らかに連ねる第１湾曲面３５を有することで、エンジン組み立て時におけるオイルリング１の損傷の可能性を更に低減させることができる。第１湾曲面３５は、図３に示す断面視で、円弧状であってもよい。この場合、上記効果を高める観点では、図３に示す断面視で、第１湾曲面３５の半径が０．００５ｍｍ以上であることが好ましい。

第２湾曲面３６は、径方向内側でテーパ面３３に連なり、かつ、径方向外側で最外周面３４に連なっている。第２湾曲面３６は、テーパ面３３と最外周面３４とを滑らかに連ねる、表面側に凸な湾曲面である。第２湾曲面３６は、図３に示す断面視で、テーパ面３３に沿う直線及び最外周面３４に沿う直線のいずれとも交差していない。このように、テーパ面３３と最外周面３４とを滑らかに連ねる第２湾曲面３６を有することで、エンジン組み立て時におけるオイルリング１の損傷の可能性を更に低減させることができる。第２湾曲面３６は、図３に示す断面視で、円弧状であってもよい。この場合、上記効果を高める観点では、図３に示す断面視で、第２湾曲面３６の半径が０．００５ｍｍ以上であることが好ましい。

第３湾曲面３７は、径方向内側でランド３０の下面３２に連なり、かつ、径方向外側で最外周面３４に連なっている。第３湾曲面３７は、下面３２と最外周面３４とを滑らかに連ねる、表面側に凸な湾曲面である。第３湾曲面３７は、図３に示す断面視で、下面３２に沿う直線及び最外周面３４に沿う直線のいずれとも交差していない。このように、下面３２と最外周面３４とを滑らかに連ねる第３湾曲面３７を有することで、エンジン組み立て時におけるオイルリング１の損傷の可能性を更に低減させることができる。第３湾曲面３７は、図３に示す断面視で、円弧状であってもよい。この場合、上記効果を高める観点では、図３に示す断面視で、第３湾曲面３７の半径が０．００５ｍｍ以上であることが好ましい。

本発明の効果を確認するために、本発明の実施例１～１０のオイルリングと、本発明との比較のための比較例のオイルリング１～１２とを用意し、これらのオイルリングについて、オイルリングの損傷の評価と、オイル消費量の評価とを行った。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
以下の手順で、実施例１のオイルリング本体を作製した。まず、ＪＩＳＳＷＲＨ７７Ｂ相当の硬鋼線に、圧延ロール成形及び引き抜き成形を施した。このとき、成形品の呼称径を１００ｍｍ、軸方向に沿う幅を２．５ｍｍ、径方向に沿う厚さを２．５ｍｍとした。次に、側面加工及び合口加工を行った。最後に、内径１００ｍｍの真円スリーブを用いて外周ラップ加工を行い、オイルリング本体を作製した。

実施例１のオイルリングは、図１～図３に示す形状において、一対のレール部それぞれについて、ランド幅Ｌが０．２５ｍｍ、最外周面幅Ｌ１が０．１５ｍｍ、突出長Ｈが０．０３６ｍｍ、テーパ面の角度αが１９．８０°であった。

（実施例２）
実施例１と同様の手順で、実施例２のオイルリング本体を作製した。実施例２のオイルリングは、図１～図３に示す形状において、一対のレール部それぞれについて、ランド幅Ｌが０．２３ｍｍ、最外周面幅Ｌ１が０．１５ｍｍ、突出長Ｈが０．０２５ｍｍ、テーパ面の角度αが１７．３５°であった。

（実施例３）
実施例１と同様の手順で、実施例３のオイルリング本体を作製した。実施例３のオイルリングは、図１～図３に示す形状において、一対のレール部それぞれについて、ランド幅Ｌが０．１７ｍｍ、最外周面幅Ｌ１が０．１３ｍｍ、突出長Ｈが０．０１５ｍｍ、テーパ面の角度αが２０．５６°であった。

（実施例４）
実施例１と同様の手順で、実施例４のオイルリング本体を作製した。実施例４のオイルリングは、図１～図３に示す形状において、一対のレール部それぞれについて、ランド幅Ｌが０．３０ｍｍ、最外周面幅Ｌ１が０．０５ｍｍ、突出長Ｈが０．１００ｍｍ、テーパ面の角度αが２１．８０°であった。

（実施例５）
実施例１と同様の手順で、実施例５のオイルリング本体を作製した。実施例５のオイルリングは、図１～図３に示す形状において、一対のレール部それぞれについて、ランド幅Ｌが０．３０ｍｍ、最外周面幅Ｌ１が０．１５ｍｍ、突出長Ｈが０．０６４ｍｍ、テーパ面の角度αが２３．１１°であった。

（実施例６）
実施例１と同様の手順で、実施例６のオイルリング本体を作製した。実施例６のオイルリングは、図１～図３に示す形状において、一対のレール部それぞれについて、ランド幅Ｌが０．２５ｍｍ、最外周面幅Ｌ１が０．１２ｍｍ、突出長Ｈが０．０５５ｍｍ、テーパ面の角度αが２２．９３°であった。

（実施例７）
実施例１と同様の手順で、実施例７のオイルリング本体を作製した。実施例７のオイルリングは、図１～図３に示す形状において、一対のレール部それぞれについて、ランド幅Ｌが０．２７ｍｍ、最外周面幅Ｌ１が０．１２ｍｍ、突出長Ｈが０．０４９ｍｍ、テーパ面の角度αが１８．０９°であった。

（実施例８）
実施例１と同様の手順で、実施例８のオイルリング本体を作製した。実施例８のオイルリングは、図１～図３に示す形状において、一対のレール部それぞれについて、ランド幅Ｌが０．３０ｍｍ、最外周面幅Ｌ１が０．１０ｍｍ、突出長Ｈが０．０９９ｍｍ、テーパ面の角度αが２６．３４°であった。

（実施例９）
実施例１と同様の手順で、実施例９のオイルリング本体を作製した。実施例９のオイルリングは、図１～図３に示す形状において、一対のレール部それぞれについて、ランド幅Ｌが０．２９ｍｍ、最外周面幅Ｌ１が０．０３ｍｍ、突出長Ｈが０．１２５ｍｍ、テーパ面の角度αが２５．６８°であった。

（実施例１０）
実施例１と同様の手順で、実施例１０のオイルリング本体を作製した。実施例１０のオイルリングは、図１～図３に示す形状において、一対のレール部それぞれについて、ランド幅Ｌが０．３０ｍｍ、最外周面幅Ｌ１が０．０８ｍｍ、突出長Ｈが０．０９０ｍｍ、テーパ面の角度αが２２．２５°であった。

（比較例１～１２）
実施例１と同様の手順で、比較例１～１２のオイルリング本体を作製した。比較例１～１２のオイルリングの各寸法は、下記表１に示すとおりである。なお、比較例１のオイルリングは、テーパ面を有さない。

（オイルリングの損傷の評価）
各実施例及び各比較例のオイルリングを装着したピストンをそれぞれ用意し、各ピストンを、シリンダの内周面を構成するライナーの下端側から、シリンダ内に挿入した。すなわち、各ピストンを、ピストンの上側（オイルリングの上面側）から、シリンダ内に挿入した。その後、オイルリングの損傷の程度として、テーパ面における欠けの発生の有無を評価した。評価結果を下記表１に示す。

（オイル消費量の評価）
各実施例及び各比較例のオイルリングを、それぞれディーゼルエンジンのピストンに装着し、１８００ｒｐｍ×４／４の負荷で所定の時間運転した場合におけるオイル消費量の測定をそれぞれ行った。各実施例及び各比較例において、オイルリングの張力を同じにするため、同一仕様のコイルエキスパンダーを用いた。また、各実施例及び各比較例において、トップリング及びセカンドリングは、共通のものを用いた。オイル消費量は、エンジン運転前に収容されていたオイル量と、エンジン運転後に収容されていたオイル量とをそれぞれ測定することによって算出した。比較例１のオイル消費量を１００％とした場合の、各実施例及び各比較例のオイル消費量の割合（％）を、下記表１に示す。

表１から、テーパ面の角度αが１７°を超えて２７°未満である実施例１～１０では、欠けが発生しにくいことが分かった。また、実施例１～１０では、テーパ面の角度αが１７°以下又は２７°以上である比較例１～１２に比べて、オイル消費量を低減できることが分かった。

また、テーパ面の角度αが１８°以上２６°以下である実施例１、３～７、９、１０では、オイル消費量を更に低減できることが分かった。

突出長Ｈが０．０１５ｍｍ以上である実施例１～１０、比較例２～４、８、９、１１、１２では欠けが発生しなかったのに対し、突出長Ｈが０．０１５ｍｍ未満である比較例５、６、７、１０では欠けが発生したことが分かった。

本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、前記実施形態においては、本発明のオイルリング１をディーゼルエンジンのピストンに装着されるものとして説明しているが、これに限らず、ガソリンエンジンのピストンに装着されるオイルリングに本発明を適用することもできる。

また、オイルリング本体１０の材質は鋼材に限らず他の材質とすることもできる。

ランド３０は、第１湾曲面３５、第２湾曲面３６、及び第３湾曲面３７のうち、いずれか１つ以上を有していなくてもよい。しかしながら、ランド３０が、第１湾曲面３５、第２湾曲面３６、及び第３湾曲面３７を有していれば、エンジン組み立て時におけるオイルリング１の損傷の可能性を低減できる点で好ましい。

１：オイルリング
１０：オイルリング本体
１０ａ：合口部
１１：ウェブ部
１２：レール部
１３：通油孔
１４：装着溝
２０：コイルエキスパンダー
３０：ランド
３１：ランドの上面
３２：ランドの下面
３３：テーパ面
３４：最外周面
３５：第１湾曲面
３６：第２湾曲面
３７：第３湾曲面
４１：最外周面の上端
４２：最外周面の下端
４３：第１地点
４４：第２地点
１０１：シリンダの内周面
Ｃ：シリンダ
Ｐ：ピストン
Ｏ：オイルリングの中心軸
Ｌ：ランド幅
Ｌ１：最外周面幅
Ｈ：突出長
α：テーパ面の角度

Claims

径方向外側に向けて突出するランドが設けられたオイルリング本体と、前記オイルリング本体の径方向内側部分に装着されて前記オイルリング本体を径方向外側に向けて付勢するコイルエキスパンダーと、を有するオイルリングであって、
前記ランドは、
軸方向の一方を向く上面と、
軸方向と平行な円筒面からなり、径方向の最も外側で径方向外側を向く最外周面と、
軸方向の前記一方側から軸方向の他方側に向けて拡径する円錐面の一部からなり、前記上面と前記最外周面との間に位置するテーパ面と、を有し、
前記テーパ面が軸方向に対してなす角度が、１７°を超えて２７°未満であり、
前記テーパ面の表面粗さが、前記最外周面の表面粗さより大きいことを特徴とするオイルリング。
前記上面は、前記オイルリングの中心軸を含む平面に沿う断面視で、直線状であり、
前記断面視で、前記上面に沿う直線と前記最外周面に沿う直線との交点を第１地点とし、前記最外周面における前記一方側の端を前記最外周面の上端とし、前記最外周面における他方側の端を前記最外周面の下端とするとき、前記第１地点から前記下端までの距離に対する、前記上端から前記下端までの距離の比が、０．７６以下であることを特徴とする、請求項１に記載のオイルリング。
前記断面視で、前記第１地点から前記下端までの距離が、０．１５ｍｍを超えて０．３０ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項２に記載のオイルリング。
前記断面視で、前記上面に沿う直線と前記テーパ面に沿う直線との交点を第２地点とするとき、前記最外周面が、前記第２地点から径方向外側に０．０１５ｍｍ以上突出していることを特徴とする、請求項２又は３に記載のオイルリング。
前記断面視で、前記上端から前記下端までの距離が、０．１５ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項２から４のいずれか一項に記載のオイルリング。
前記上面は、前記オイルリングの中心軸を含む平面に沿う断面視で、直線状であり、
前記ランドは、径方向内側で前記上面に連なり、かつ、径方向外側で前記テーパ面に連なる、表面側に凸となるように湾曲した第１湾曲面を更に有し、
前記第１湾曲面は、前記断面視で、前記上面に沿う直線及び前記テーパ面に沿う直線のいずれとも交差していないことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のオイルリング。
前記第１湾曲面は、前記断面視で、半径を０．００５ｍｍ以上とする円弧状であることを特徴とする、請求項６に記載のオイルリング。
前記上面は、前記オイルリングの中心軸を含む平面に沿う断面視で、直線状であり、
前記ランドは、径方向内側で前記テーパ面に連なり、かつ、径方向外側で前記最外周面に連なる、表面側に凸となるように湾曲した第２湾曲面を更に有し、
前記第２湾曲面は、前記断面視で、前記テーパ面に沿う直線及び前記最外周面に沿う直線のいずれとも交差していないことを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のオイルリング。
前記第２湾曲面は、前記断面視で、半径を０．００５ｍｍ以上とする円弧状であることを特徴とする、請求項８に記載のオイルリング。
前記オイルリング本体の軸方向に沿う幅が、２．５ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のオイルリング。
前記最外周面は、前記ランドの表層を構成する硬質被膜層の表面であることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載のオイルリング。