JP7116861B1 - サイドレール及びこれを備えるオイルコントロールリング - Google Patents

Abstract

スペーサエキスパンダとともにオイルコントロールリングを構成するサイドレールであって、外周面と、軸方向の断面において上下対称の形状を有する内周面と、第一の側面と、第二の側面とを有し、軸方向の断面において内周面が以下の条件１を満たす内側先端部を有する、サイドレール。条件１：０．７≦Ｒ１／ｈ０≦１．１式中、Ｒ１は内側先端部を構成する曲線の曲率半径（単位：ｍｍ）を示し、ｈ０はサイドレールの高さ（単位：ｍｍ）を示す。

Description

本開示は、サイドレール及びこれを備えるオイルコントロールリングに関する。

オイルコントロールリングはシリンダボアの内面に適度な油膜を形成するためのものである。オイルコントロールリングはピストンの往復動に伴って過剰なエンジンオイルを掻き落とす。オイルコントロールリングとして、スリーピースオイルリングと称される態様が知られている（特許文献１，２参照）。スリーピースオイルリングは、一対のサイドレールと、これらの間に配置されるスペーサエキスパンダとを備える。サイドレールはリング状のパーツであり、その外周面がシリンダボアの内面に当接し、その側面がピストン溝の内面に当接する。スペーサエキスパンダは、サイドレールの内周面が当接する耳部と、サイドレールの側面と対面するサイドレール支持部とを有する（特許文献１の図１，２参照）。

国際公開第２０１６／１５９２６９号 特開２０２０－２０４３４９号公報

近年、自動車エンジンに代表される内燃機関は、環境保護の観点から、高出力化、燃費の向上及び低エミッション化が図られている。例えば、高出力化の観点から、内燃機関は従来と比較して高い回転数で作動する傾向にある。本発明者らは、この往復動の平均速度が秒速２０ｍを超える場合、オイル消費量が増大する現象に着目した。

本開示は、内燃機関が高い回転数で作動しているときであってもオイル消費量の増大を十分に抑制できるサイドレール及びこれを備えるオイルコントロールリングを提供する。

本開示に係るサイドレールは、スペーサエキスパンダとともにオイルコントロールリングを構成するものである。このサイドレールは、外周面と、軸方向の断面において上下対称の形状を有する内周面と、第一の側面と、第二の側面とを有し、軸方向の断面において、上記内周面が以下の条件１を満たす内側先端部を有する。
条件１：０．７≦Ｒ１／ｈ０≦１．１
式中、Ｒ１は内側先端部を構成する曲線の曲率半径（単位：ｍｍ）を示し、ｈ０はサイドレールの高さ（単位：ｍｍ）を示す。なお、サイドレールの輪郭形状（内周面及び外周面等の形状）は輪郭形状測定機（例えば、株式会社東京精密製）を使用して計測することができる。

従来のオイルコントロールリングが備えるサイドレールは、内周面が半円状の丸みを帯びていた（特許文献１の図１参照）。これに対し、本開示に係るサイドレールの内周面は、従来のサイドレールの内周面と比較して丸みを帯びていない。つまり、内周面の内側先端部が条件１を満たしている。なお、内周面が半円状である場合、Ｒ１／ｈ０の値は０．５である。

本発明者らの検討によると、内周面の内側先端部が条件１を満たすことで、内燃機関が高い回転数で作動しているときであってもオイル消費量を十分に抑制できる。これは、高速運転時におけるサイドレールの挙動が安定化し、ピストン溝の内面にサイドレールの側面が当接しやすくなりシール性が向上したためと推察される。サイドレールの挙動は、シリンダとの摩擦力と、往復動に伴う慣性力の影響を受ける。往復動の高速化はオイルコントロールリングに加わる慣性力を増大させるため、摩擦力の影響よりも慣性力の影響の方が支配的になると推察される。内側先端部が条件１を満たすことで、従来のサイドレールと比較して重心が内周面側にシフトするとともに、スペーサエキスパンダの耳部に当接する位置がシフトする。これらの事項がサイドレールの挙動の安定化に寄与していると推察される。

本開示に係るオイルコントロールリングは、一対のサイドレールと、一対のサイドレールの間に配置されるスペーサエキスパンダとを備え、一対のサイドレールがいずれも本開示に係る上記サイドレールである。このオイルコントロールリングによれば、内燃機関が高い回転数で作動しているときであってもオイル消費量の増大を十分に抑制できる。

本開示によれば、内燃機関が高い回転数で作動しているときであってもオイル消費量の増大を十分に抑制できるサイドレール及びこれを備えるオイルコントロールリングが提供される。

図１は本開示の一実施形態に係るオイルコントロールリングがピストン溝に装着された状態を模式的に示す断面図である。 図２（ａ）は図１に示すサイドレールの斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に示すｂ－ｂ線における断面図である。 図３は図２に示すサイドレールの内周側を拡大して示す断面図である。 図４は図２に示すサイドレールの外周側を拡大して示す断面図である。 図５は図１に示すスペーサエキスパンダの第１の例を示す平面図である。 図６は図５に示す一点鎖線で囲った領域を拡大して示す斜視図である。 図７はスペーサエキスパンダの第２の例を部分的に示す斜視図である。 図８はスペーサエキスパンダの第３の例を部分的に示す斜視図である。 図９（ａ）及び図９（ｂ）は、図８に示すスペーサエキスパンダ及びこれに装着されたサイドレールの断面図であって、スペーサエキスパンダの互いに異なる態様を示した断面図である。 図１０は本開示に係るスペーサエキスパンダの第４の例を部分的に示す斜視図である。 図１１は本開示に係るスペーサエキスパンダの第５の例を部分的に示す斜視図である。 図１２は本開示に係るスペーサエキスパンダの第６の例を部分的に示す斜視図である。 図１３は図１２に示すスペーサエキスパンダ及びこれに装着されたサイドレールを模式的に示す面図である。 図１４はサイドレールの内周面の他の例を拡大して示す断面図である。 図１５は他の実施形態に係るサイドレールの外周側を拡大して示す断面図である。 図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、図８に示すスペーサエキスパンダ及びこれに装着された図１５に示すサイドレールの断面図であって、スペーサエキスパンダの互いに異なる態様を示した断面図である。 図１７は実施例及び比較例の結果をプロットしたグラフである。 図１８は実施例及び比較例の結果をプロットしたグラフである。 図１９は実施例及び比較例の結果をプロットしたグラフである。 図２０は実施例及び比較例の結果をプロットしたグラフである。 図２１は実施例及び比較例の結果をプロットしたグラフである。 図２２は実施例及び比較例の結果をプロットしたグラフである。

以下、図面を参照しながら本開示の実施形態について詳細に説明する。以下の説明では、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。本明細書の記載及び請求項において「左」、「右」、「正面」、「裏面」、「上」、「下」、「上方」、「下方」等の用語が利用されている場合、これらは、説明を意図したものであり、必ずしも永久にこの相対位置であるという意味ではない。

＜オイルコントロールリング＞
図１は本実施形態に係るオイルコントロールリング５０がピストンＰの溝Ｐａに装着された状態を模式的に示す断面図である。この断面図は、オイルコントロールリングの軸方向（ピストンＰの往復動方向Ａ）における断面を示すものである。図１に示すとおり、オイルコントロールリング５０は、一対のサイドレール１，２と、一対のサイドレール１，２の間に配置されるスペーサエキスパンダ１０Ａとを備える。サイドレール１，２の外周面１ａ，２ａがシリンダボアＢの内面Ｂａに接している。サイドレール１，２の内周面１ｂ，２ｂがスペーサエキスパンダ１０Ａの耳部５に接している。

［サイドレール］
サイドレール１，２の材質は、例えば、ステンレス鋼、炭素鋼である。サイドレール１，２は、少なくとも外周面１ａ，２ａを覆うように設けられた硬質皮膜（不図示）を備えてもよい。硬質皮膜の材質として、例えば、非晶質炭素、窒化クロム（ＣｒＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化アルミチタン（ＴｉＡｌＮ）、窒化クロム（ＣｒＮ）、ＴｉＣＮ、ＡｌＣｒＮ、ＴｉＣ、又はニッケル（Ｎｉ）やニッケルリン（ＮｉＰ）などのニッケル合金が挙げられる。図１に示すように、本実施形態において、サイドレール１，２は同じ形状である。以下、サイドレール１の形状について説明し、サイドレール２の形状の説明は省略する。

図２（ａ）はサイドレール１の斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に示すｂ－ｂ線における断面図である。サイドレール１は軸方向の断面において、図２（ｂ）に一点鎖線で示す中心線Ｌを中心として上下対称の形状を有する。サイドレール１は、外周面１ａと、内周面１ｂと、第一及び第二の側面１ｃ，１ｄと、外周面１ａと第一の側面１ｃの間の第一の傾斜面１ｅと、外周面１ａと第二の側面１ｄの間の第二の傾斜面１ｆとを有する。図２（ｂ）に示す断面において、サイドレール１の重心Ｇは、中心線Ｌ上にあり且つサイドレール１の厚さ方向の中心位置よりも内周面１ｂ側に位置している。

図２（ａ）に示すように、サイドレール１は環状であり、例えば、外径Ｒ_Ｏが６０～１２０ｍｍであり、内径Ｒ_Ｉが５６～１１４ｍｍである。サイドレール１の厚さＴ（＝（Ｒ_Ｏ－Ｒ_Ｉ）／２）は、例えば、１．０～３．０ｍｍであり、１．２～２．７ｍｍ又は１．４～２．５ｍｍであってもよい。サイドレール１の高さｈ０は、例えば、０．２～０．７ｍｍであり、０．２５～０．５５ｍｍ又は０．３０～０．４５ｍｍであってもよい。なお、ここでいう「環状」とは、必ずしも閉じた円を意味するものではなく、サイドレール１は合口部を有していてもよい。また、サイドレール１は、平面視で真円状でもよいし、楕円状でもよい。

図３はサイドレール１の内周側を拡大して示す断面図である。サイドレール１の内周面１ｂは、図３に示すように、軸方向の断面において、サイドレール１の高さ方向の中央部に位置する内側先端部１ｇを備える。内側先端部１ｇは以下の条件１を満たしている。
条件１：０．７≦Ｒ１／ｈ０≦１．１
式中、Ｒ１は内側先端部１ｇを構成する曲線の曲率半径（単位：ｍｍ）を示し、ｈ０はサイドレールの高さ（単位：ｍｍ）を示す。Ｒ１／ｈ０の値が０．７～１．１の範囲であることで、ピストンの往復動の平均速度が秒速２０ｍを超える場合であっても、オイル消費量の増大を十分に抑制することができる。

サイドレール１の高さｈ０に対する内側先端部１ｇの高さｈ２（図３における高さｈ２）の比率ｈ２／ｈ０は、１以下であればよく、好ましくは０．５～０．７５であり、０．５～０．７又は０．５～０．６５であってもよい。本実施形態において、高さｈ２は、軸方向の断面において、一方の変曲点（凸状湾曲部Ｃ１の頂点）から他方の変曲点（凸状湾曲部Ｃ２の頂点）までの距離を意味する（図３参照）。ｈ２／ｈ０の値が上記範囲であることで、ピストンの往復動の平均速度が秒速２０ｍを超える場合であっても、オイル消費量の増大をより一層確実に抑制することができる。

内周面１ｂは、図３に示すように、内側先端部１ｇを挟むように位置する周縁部Ｐ１，Ｐ２を更に備えてもよい。内側先端部１ｇと周縁部Ｐ１によって凸状湾曲部Ｃ１が構成され、内側先端部１ｇと周縁部Ｐ２によって凸状湾曲部Ｃ２が構成されていることが好ましい。周縁部Ｐ１，Ｐ２は以下の条件２を満たすことが好ましい。
条件２：０．２≦Ｒ２／ｈ０≦０．５
式中、Ｒ２は周縁部Ｐ１，Ｐ２を構成する曲線の曲率半径（単位：ｍｍ）を示し、ｈ０はサイドレールの高さ（単位：ｍｍ）を示す。Ｒ２／ｈ０の値が０．２～０．５の範囲であることで、ピストンの往復動の平均速度が秒速２０ｍを超える場合であっても、オイル消費量の増大を十分に抑制することができる。

図４はサイドレール１の外周側を拡大して示す断面図である。図４に示すように、サイドレール１の外周面１ａは、軸方向の断面において、以下の条件３を満たす外側先端部１ｈを有することが好ましい。
条件３：０．１≦Ｒ０／ｈ０≦０．２３
式中、Ｒ０は外側先端部１ｈを構成する曲線の曲率半径（単位：ｍｍ）を示し、ｈ０はサイドレール１の高さ（単位：ｍｍ）を示す。

第一及び第二の傾斜面１ｅ，１ｆの角度θは３０～５０°であることが好ましい。なお、角度θは軸方向と直交する面と傾斜面１ｅ，１ｆのなす角度を意味する。軸方向の断面において、外周面１ａの先端から、側面１ｃと傾斜面１ｅとの境界までの径方向の距離ａ（単位：ｍｍ）が以下の条件４を満たすことが好ましい。
条件４：０．１≦ａ／Ｔ≦０．２
式中、Ｔは軸方向の断面におけるサイドレール１の厚さ（単位：ｍｍ）を示す（図２（ｂ）参照）。

［スペーサエキスパンダ］
図５はスペーサエキスパンダ１０Ａの平面図である。この図に示すとおり、スペーサエキスパンダ１０Ａは環状であり、二つの端面１０ａ，１０ｂによって構成される合口部１０ｃを有する。スペーサエキスパンダ１０Ａは、例えば、鋼板をプレス加工（切り曲げ加工及び打ち抜き加工）することによって、あるいは、バネ鋼からなる線材を複数の歯車によりかみ合わせながら塑性変形させることによって製造される。図６は図５に示す一点鎖線で囲った領域を拡大して示す斜視図である。

スペーサエキスパンダ１０Ａは、耐摩耗性、耐凝着性等の向上の観点から、表面処理が施されたものであってもよい。例えば、無電解めっき及び電解めっき、硬質塗料コーティング、物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、スパッタ法により、スペーサエキスパンダ１０Ａの表面に膜を形成してもよい。膜の材質としては、非晶質炭素、窒化クロム（ＣｒＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化アルミチタン（ＴｉＡｌＮ）、窒化クロム（ＣｒＮ）、ＴｉＣＮ、ＡｌＣｒＮ、ＴｉＣ、又はニッケル（Ｎｉ）やニッケルリン（ＮｉＰ）などのニッケル合金からなるめっきが挙げられる。また、無機材料による皮膜以外にもポリイミド等の高分子皮膜を形成することでもよい。なお、高分子皮膜にはカーボンファイバーやグラスファイバーなどのフィラーを混入させたものであっても構わない。

図１においてハッチングで示した部分の厚さ（スペーサエキスパンダの板厚）は、例えば、０．１ｍｍ～０．７ｍｍである。この部分をなるべく厚くすることで、より高い張力が得られるとともに、サイドレール１，２との接触面積を確保できるので、より優れた摩耗低減効果が得られる。

スペーサエキスパンダ１０Ａは、サイドレール１，２の内周面１ｂ，２ｂがそれぞれ当接する複数の耳部５と、サイドレール１，２の側面１ｄ，２ｃとそれぞれ対面する複数のレール対面部７とを有する（図６参照）。レール対面部７は、耳部５よりも外周側であって耳部５と隣接した位置に形成されている。耳部５はレール対面部７よりも高く形成されている。スペーサエキスパンダ１０Ａは、耳部５と、レール対面部７とによって構成される開口５ｈを有する。

耳部５におけるサイドレール１，２が当接する面は軸方向に対して傾斜している。図１に示す傾斜角αは、好ましくは５～３０°であり、より好ましくは１０～２５°である。

スペーサエキスパンダ１０Ａは、例えば、作業台に置かれたときに、山部１０Ｍと谷部１０Ｖが交互に連なる形状を有する。本実施形態においては、スペーサエキスパンダ１０Ａの山部１０Ｍ（図６における上側）に位置する耳部５と、谷部１０Ｖ（図６における下側）に位置する耳部５は実質的に同じ形状である。また、スペーサエキスパンダ１０Ａの山部１０Ｍ（図６における上側）に位置するレール対面部７と、谷部１０Ｖ（図６における下側）に位置するレール対面部７も実質的に同じ形状である。よって、作業台の上に置かれたスペーサエキスパンダ１０Ａの上下を逆さにすれば、図６に示す山部１０Ｍが谷部１０Ｖとなり、谷部１０Ｖが山部１０Ｍとなる。

本実施形態に係るレール対面部７は、図６に示すとおり、平坦な面で構成されている。平坦な面にサイドレール１，２が当接し、これによりサイドレール１，２が支持される。

図７はスペーサエキスパンダの第２の例を部分的に示す斜視図である。この図に示すスペーサエキスパンダ１０Ｂは、レール対面部７が平坦な面を有する代わりに、径方向に延びるように形成された隆起部７ｂを有することの他は、スペーサエキスパンダ１０Ａと同様の構成を有する。レール対面部７が隆起部７ｂを有することで、エンジンオイルやこれに含まれる異物がレール対面部７の表面上に滞留することを十分に抑制できるとともに、レール対面部７とサイドレール１，２の固着を十分に抑制することができる。隆起部７ｂはスペーサエキスパンダ１０Ｂの外周側の端部にまで延びている。

図８はスペーサエキスパンダの第３の例を部分的に示す斜視図である。この図に示すスペーサエキスパンダ１０Ｃは、レール対面部７が平坦な面を有する代わりに、外周側に平坦部７ｃを有するとともに、耳部５と平坦部７ｃとの間に径方向に延びるように形成された窪み７ａを有することの他はスペーサエキスパンダ１０Ａと同様の構成を有する。かかる構成を採用することで、レール対面部７とサイドレール１，２の間におけるスラッジ等の燃焼生成物の滞留を防ぐことができる。また、固着の抑制にも寄与する。窪み７ａの深さ（レール対面部７の最も高い位置と窪み７ａの最も低い位置の高低差）は、例えば、５０～５００μｍである。平坦部７ｃは、スペーサエキスパンダ１０Ｃの外周側の縁部に沿って形成されている。平坦部７ｃの高さを耳部５よりも低く且つレール対面部７の他の部分よりも高く形成することで、サイドレール１が平坦部７ｃに当接した状態において、レール対面部７における他の部分とサイドレール１との間に隙間が形成される。なお、平坦部７ｃは「突起部」とも称され、レール対面部７における平坦部７ｃ以外の領域（耳部５と平坦部７ｃとをつなぐ部分）は「中手部」とも称される。レール対面部７が平坦部７ｃを有することで、サイドレール１，２の側面とスペーサエキスパンダ１０Ｃとの間に空間が形成され、サイドレール１，２でシリンダボアから掻き落されたオイルが耳部５とレール対面部７の間に掻き落され、効率的にスペーサエキスパンダ１０Ｃの内周側に流すことができるという効果が奏される。

図９（ａ）及び図９（ｂ）は、図８に示すスペーサエキスパンダ１０Ｃ及びこれに装着されたサイドレール１，２の断面図であり、互いに異なる態様を図示したものである。いずれの態様においても、レール対面部７において平坦部７ｃとその他の領域７ｄ（中手部）に段差が設けられている。図９（ａ）に示す態様は、レール対面部７において平坦部７ｃとその他の領域７ｄの間が切断されておらず、部材が連続している。つまり、この部分に貫通孔は形成されていない。これに対し、図９（ｂ）に示す態様においては、レール対面部７において平坦部７ｃとその他の領域７ｄの間が切断されており、この部分に貫通孔７ｈが形成されている。貫通孔７ｈは形成されていても、形成されていなくてもよいが、ディーゼルエンジン内のように異物が存在しやすい環境で使用される場合、異物によって貫通孔７ｈが閉塞されるおそれがあるとともに、貫通孔７ｈを設けることで張力の経年劣化の程度が大きくなる場合がある。内燃機関の環境により、これらの懸念がある場合、図９（ａ）に示すように、貫通孔７ｈが形成されていないスペーサエキスパンダを使用することが好ましい。他方、貫通孔７ｈを設けることで、シリンダボアから掻き落されたオイルは効率的にスペーサエキスパンダ１０Ｄの内周側に流すことができる機会が多くなる。なお、貫通孔７ｈは、例えば、窪み７ａの最深部と平坦部７ｃとによって形成されるものであってもよい。

図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す断面において、サイドレール１，２の重心Ｇは平坦部７ｃよりも内側に位置していることが好ましい。かかる構成を採用することで、高速運転時におけるサイドレール１，２の挙動の安定化が図られ、これにより、オイル消費量の増大をより一層効果的に抑制することができる。

図１０はスペーサエキスパンダの第４の例を部分的に示す斜視図である。この図に示すスペーサエキスパンダ１０Ｄは、レール対面部７が平坦な面を有する代わりに、外周側に平坦部７ｃを有するとともに耳部５と平坦部７ｃとの間に径方向に延びるように形成された隆起部７ｂを有することの他はスペーサエキスパンダ１０Ａと同様の構成を有する。平坦部７ｃは、スペーサエキスパンダ１０Ｄの外周側の縁部に沿って形成されている。スペーサエキスパンダ１０Ｄにサイドレール１，２が組み合わされた状態において、耳部５にサイドレール１，２の内周面１ｂ，２ｂが当接し且つレール対面部７の平坦部７ｃにサイドレール１，２の側面１ｄ，２ｂが対面するため、平坦部７ｃは耳部５よりも低く形成されている。

図１１はスペーサエキスパンダの第５の例を部分的に示す斜視図である。この図に示すスペーサエキスパンダ１０Ｅは、レール対面部７が平坦な面を有する代わりに、レール対面部７が径方向に延びる窪み７ａを有することの他は第１実施形態に係るスペーサエキスパンダ１０Ａと同様の構成を有する。窪み７ａはスペーサエキスパンダ１０Ｅの外周側の端部にまで延びている。かかる構成のスペーサエキスパンダ１０Ｅは、上述のスペーサエキスパンダと比較して塑性変形による加工がしやすいというメリットがある。

図１２はスペーサエキスパンダの第６の例を部分的に示す斜視図である。この図に示すスペーサエキスパンダ１０Ｆは、レール対面部７が平坦な面を有する代わりに、外周側に平坦部７ｃを有することの他は、スペーサエキスパンダ１０Ａと同様の構成を有する。かかる構成のスペーサエキスパンダ１０Ｆは、上述の第５実施形態に係るスペーサエキスパンダと同様、塑性変形による加工がしやすいというメリットがある。図１３はスペーサエキスパンダ１０Ｆと、これに装着されたサイドレール１，２を模式的に示す面図である。

以上、本開示の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、サイドレール１の内周面が軸方向の断面において曲率半径が異なる２つの円弧で構成されている場合を例示したが、サイドレールの内周面は軸方向の断面において曲率半径が異なる３つ以上の円弧で構成されていてもよい。図１４に示すサイドレール３は曲率半径が異なる３つの円弧で構成されている。すなわち、サイドレール３の内周面３ｂは、曲率半径Ｒ１の内側先端部３ｇと、これを挟むように形成されている曲率半径Ｒ２の第一の周縁部Ｐ１，Ｐ２と、これらの外側に形成されている曲率半径Ｒ３の第二の周縁部Ｑ１，Ｑ２とによって構成されている。内周面３ｂは以下の条件を満たすことが好ましい。なお、式中、ｈ０はサイドレール３の高さを示し、ｈ２は内側先端部（曲率半径Ｒ１の部分）の高さ（図１４における高さｈ２）を示す。
条件１ａ：０．７≦Ｒ１／ｈ０≦１．１
条件２ａ：０．２≦Ｒ２／ｈ０≦０．５
条件３ａ：ｈ２／ｈ０≦１．０

上記条件３ａに係る比率ｈ２／ｈ０の値は、より好ましくは０．５～０．７５であり、更に好ましくは０．５～０．７であり、０．５～０．６５であってもよい。なお、図１４に示すように、ｈ２は、軸方向の断面において、内側先端部３ｇの高さ（一方の変曲点から他方の変曲点までの距離）を意味する。ｈ２／ｈ０の値が上記範囲であることで、ピストンの往復動の平均速度が秒速２０ｍを超える場合であっても、オイル消費量の増大をより一層確実に抑制することができる。

上記実施形態では軸方向の断面において上下対称の形状を有するサイドレール１，２を例示したが、図１５に示すように、サイドレールの外周面は軸方向の断面において上下非対称であってもよい。図１５に示すサイドレール１１は、外周面１１ａの外側先端部１１ｈが下方（クランク室側）にずれている。図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、スペーサエキスパンダ及びこれに装着されたサイドレール１１の断面図であって、スペーサエキスパンダの互いに異なる態様を示した断面図である。サイドレール１１は、外周面１１ａと、内周面１１ｂと、第一及び第二の側面１１ｃ，１１ｄと、外周面１１ａと第一の側面１１ｃの間の第一の傾斜面１１ｅと、外周面１１ａと第二の側面１１ｄの間の第二の傾斜面１１ｆとを有する。第一の傾斜面１１ｅの傾斜角θ１は、例えば、３０～７０°であり、好ましくは３０～６０°である。第二の傾斜面１１ｆの傾斜角θ２は、例えば、０°より大きく６０°以下であり、好ましくは０°より大きく５０°以下である。外側先端部１１ｈ（丸みを帯びた部分）と第二の側面１１ｄの間に、第二の傾斜面１１ｆが介在せず、外側先端部１１ｈと第二の側面１１ｄが連続的に設けられていてもよい。

サイドレール１１が装着されたオイルコントロールリングによれば、外側先端部１１ｈがシリンダ内面に高い面圧で当接し、ピストン下降行程におけるオイル掻き落とし作用を高めることができる。また、軸方向の断面において、外側先端部１１ｈが側面１１ｄ側にずれていることで、外側先端部１１ｈがシリンダ内面に押圧されたとき、サイドレール１１の内周側が外側先端部１１ｈを支点として、上側（燃焼室側）に傾斜しやすくなる。このため、サイドレール１１の側面１１ｃにおける内周側がリング溝の上面に確実に接触し、シール性を向上させることができる。この効果は、特にピストンの上昇行程、つまり、オイルコントロールリングがピストンのリング溝の下面側に着座している時間が長い場合に期待できる。これにより、エンジンのオイル上がりを抑制してそのオイル消費量を低減することができる。

以下、本開示について実施例に基づいて説明する。本発明は以下の実施例の内容に限定されるものではない。

＜実施例１＞
［オイルコントロールリングの作製］
ＳＵＳ４４０フープ線材（０．４０ｍｍ×１．７０ｍｍ）を使用して表１の実施例１に示す設定のサイドレールを作製した。他方、ピアノ線フープ材（０．２５ｍｍ×１．９ｍｍ）を使用して図１２に示すスペーサエキスパンダ１０Ｆと同様の構成のスペーサエキスパンダを作製した。スペーサエキスパンダの耳部の傾斜角αは１０°とした。オイルコントロールリングの設定は以下のとおりとした（図１３、図２（ｂ）及び図３参照）。
・組合せ高さｈ１：２．０ｍｍ
・組合せ厚さａ１：２．３ｍｍ
・オイルコントロールリングの呼び径に対する組合せ張力：０．３Ｎ／ｍｍ

＜実施例２～１０及び比較例１～５＞
表１～３に示す設定のサイドレール及びスペーサエキスパンダをそれぞれ作製し、これらを使用したことの他は実施例１と同様にしてオイルコントロールリングを得た。

＜オイル消費量の測定＞
以下の条件でオイル消費量を評価した。表１～３には比較例１のオイル消費量を基準とする相対値を記載した。図１７～２２は実施例及び比較例の結果をプロットしたグラフである。これらのグラフにおいて、実施例のプロットを「〇」で示し、比較例のプロットを「△」で示した。
・エンジン：４ストロークのガソリンエンジン
・トップリングの材質：ＳＷＯＳＣ－Ｖ（外周面：窒化クロムイオンプレーティング処理）
・セカンドリングの材質：ＳＷＯＳＣ―Ｖ（全面：リン酸亜鉛処理）
・冷却水温：１００℃
・エンジンオイル温度：１２５℃
・エンジンオイル：５Ｗ－２０（粘度分類ＳＡＥ Ｊ３００）
・負荷条件：ワイドオープンスロットル
・平均ピストンスピード：２０ｍ／秒
・エンジンの運転時間：３０時間

本開示によれば、内燃機関が高い回転数で作動しているときであってもオイル消費量の増大を十分に抑制できるサイドレール及びこれを備えたオイルコントロールリングが提供される。

１，２，１１…サイドレール（一対のサイドレール）、１ａ，２ａ…外周面、１ｂ，２ｂ…内周面、１ｃ…第一の側面、１ｄ…第二の側面、１ｅ…第一の傾斜面、１ｆ…第二の傾斜面、１ｇ，３ｇ…内側先端部、１ｈ，１１ｈ…外側先端部、５…耳部、７…レール対面部、７ａ…窪み、７ｂ…隆起部、７ｃ…平坦部、１０Ａ～１０Ｆ…スペーサエキスパンダ、５０…オイルコントロールリング、Ｃ１，Ｃ２…凸状湾曲部、Ｇ…重心、Ｐ１，Ｐ２…周縁部（第一の周縁部）、Ｑ１，Ｑ２…第二の周縁部。

Claims (11)

1. スペーサエキスパンダとともにオイルコントロールリングを構成するサイドレールであって、
   外周面と、軸方向の断面において上下対称の形状を有する内周面と、第一の側面と、第二の側面とを有し、
   軸方向の断面において、前記内周面が以下の条件１を満たす内側先端部を有する、サイドレール。
   条件１：０．７≦Ｒ１／ｈ０≦１．１
   式中、Ｒ１は前記内側先端部を構成する曲線の曲率半径（単位：ｍｍ）を示し、ｈ０は前記サイドレールの高さ（単位：ｍｍ）を示す。
2. 前記内周面が、軸方向の断面において、前記内側先端部と前記第一の側面との間に第一の凸状湾曲部を有するとともに、前記内側先端部と前記第二の側面との間に第二の凸状湾曲部を有する、請求項１に記載のサイドレール。
3. 前記内周面が、軸方向の断面において、前記内側先端部を挟むように位置する周縁部を更に有し、前記周縁部が以下の条件２を満たす、請求項１又は２に記載のサイドレール。
   条件２：０．２≦Ｒ２／ｈ０≦０．５
   式中、Ｒ２は前記周縁部を構成する曲線の曲率半径（単位：ｍｍ）を示し、ｈ０は前記サイドレールの高さ（単位：ｍｍ）を示す。
4. 軸方向の断面において、前記外周面が以下の条件３を満たす外側先端部を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載のサイドレール。
   条件３：０．１≦Ｒ０／ｈ０≦０．２３
   式中、Ｒ０は前記外側先端部を構成する曲線の曲率半径（単位：ｍｍ）を示し、ｈ０は前記サイドレールの高さ（単位：ｍｍ）を示す。
5. 前記外周面と前記第一の側面の間の第一の傾斜面と、前記外周面と前記第二の側面の間の第二の傾斜面とを更に有し、
   前記第一の傾斜面の傾斜角θ１及び前記第二の傾斜面の傾斜角θ２の少なくとも一方が３０～５０°である、請求項１～４のいずれか一項に記載のサイドレール。
6. 軸方向の断面において、前記外周面の先端から、前記第一の側面と前記傾斜面との境界までの径方向の距離ａが以下の条件４を満たす、請求項５に記載のサイドレール。
   条件４：０．１≦ａ／Ｔ≦０．２
   式中、ａは前記外周面の先端から前記第一の側面と前記傾斜面との境界までの径方向の距離（単位：ｍｍ）を示し、Ｔは軸方向の断面における前記サイドレールの厚さ（単位：ｍｍ）を示す。
7. 軸方向の断面において上下対称の形状を有する、請求項１～６のいずれか一項に記載のサイドレール。
8. 少なくとも前記外周面を覆うように設けられた硬質皮膜を備える、請求項１～７のいずれか一項に記載のサイドレール。
9. 一対のサイドレールと、
   前記一対のサイドレールの間に配置されるスペーサエキスパンダと、
   を備え、
   前記一対のサイドレールがいずれも請求項１～８のいずれか一項に記載のサイドレールである、オイルコントロールリング。
10. 前記スペーサエキスパンダが、
    前記サイドレールの前記内周面が当接する複数の耳部と、
    前記耳部と隣接して設けられており、前記サイドレールの前記側面と対面する複数のレール対面部と、
    を有し、
    軸方向に対する前記耳部の傾斜角αが５～３０°である、請求項９に記載のオイルコントロールリング。
11. 前記レール対面部は、前記サイドレールの前記側面が当接する平坦部を有し、
    前記平坦部は、前記スペーサエキスパンダの外周側の縁部に沿って形成されており、
    軸方向の断面において、前記サイドレールの重心が前記平坦部よりも内側に位置している、請求項１０に記載のオイルコントロールリング。
    
    

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