JP7339456B1 - オイルコントロールリング - Google Patents

Abstract

オイルコントロールリングは、内周面及び外周面と、内周面に略直交する一側面及び他側面とを有する環状の本体部と、内周面に沿って装着されるコイルエキスパンダと、を備えている。オイルコントロールリングでは、本体部は、一対の環状の第１レール部及び第２レール部と、第１レール部及び第２レール部を接続する柱部と、を有している。第１レール部及び第２レール部の外周面は、それぞれの径方向外側に向かって凸状に突出する断面形状の突出面を有している。突出面は、第１レール部又は第２レール部の径方向最外点である頂点を含む摺接領域において曲率半径が０．３０ｍｍ以下の円弧面である。

Description

本開示は、内燃機関に使用されるオイルコントロールリングに関する。

自動車等の内燃機関に用いられるオイルコントロールリングとして、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２ピースオイルリングが記載されている。

特開平９－１４４８８１号公報

上記従来のオイルリングでは、オイル消費量の低減のため、テーパ面を設けることでシリンダ内周面に摺動する摺動面の面積が相対的に小さくされている。当該摺動面とシリンダ内周面との接触面圧が高くなり、ピストン下降時のオイル掻き下げ作用の促進が図られている。ピストン上昇時には、テーパ面とシリンダ内周面との間で形成される油膜に摺動面が乗り上げることで、オイルの掻き上げ抑制が図られている。しかしながら、上記従来のオイルリングは、シリンダ内周面と摺接する部分とその付近とを含む摺接領域の断面形状が上下非対称であり、表裏を管理する必要が生じるため、製造コストに影響がある。

本開示は、第１レール部及び第２レール部の外周面の断面形状をシンプル化しつつオイル消費量の低減を図ることができるオイルコントロールリングを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討を重ねた。その結果、本発明者らは、オイルコントロールリングの外周面において、オイル消費量の低減を図りつつ、少なくとも摺接領域において上下対称とすることができる外周面の構成を見出した。

本開示の一態様に係るオイルコントロールリングは、内周面及び外周面と、内周面に略直交する一側面及び他側面とを有する環状の本体部と、内周面に沿って装着されるコイルエキスパンダと、を備えたオイルコントロールリングであって、本体部は、一対の環状の第１レール部及び第２レール部と、第１レール部及び第２レール部を接続する柱部と、を有し、第１レール部及び第２レール部の外周面は、それぞれの径方向外側に向かって凸状に突出する断面形状の突出面を有し、突出面は、第１レール部又は第２レール部の径方向最外点である頂点を含む摺接領域において曲率半径が０．３０ｍｍ以下の円弧面である。

本開示の一態様に係るオイルコントロールリングでは、第１レール部及び第２レール部の外周面は、それぞれの径方向外側に向かって凸状に突出する断面形状の突出面を有している。突出面は、第１レール部又は第２レール部の径方向最外点である頂点を含む摺接領域において曲率半径が０．３０ｍｍ以下の円弧面である。このような構成によれば、円弧面をなす突出面の少なくとも一部は、頂点に関して軸方向に対称となる摺接領域を形成する。このように少なくとも摺接領域において上下対称な断面形状とすることで断面形状がシンプル化される。摺接領域によってオイルを十分に掻き下げることができる。よって、オイル消費量の低減を図ることができる。したがって、第１レール部及び第２レール部の外周面の断面形状をシンプル化しつつオイル消費量の低減を図ることができる。

本開示の他の態様に係るオイルコントロールリングは、内周面及び外周面と、内周面に略直交する一側面及び他側面とを有する環状の本体部と、内周面に沿って装着されるコイルエキスパンダと、を備えたオイルコントロールリングであって、本体部は、一対の環状の第１レール部及び第２レール部と、第１レール部及び第２レール部を接続する柱部と、を有し、第１レール部及び第２レール部の外周面は、それぞれの径方向外側に向かって凸状に突出する断面形状の突出面を有し、突出面の少なくとも一部は、第１レール部又は第２レール部の径方向最外点である頂点と、頂点から軸方向の両側にそれぞれ０．０５ｍｍ離れると共に径方向内側に所定の落差にて位置する一対の点と、を通る仮想凸面上に位置しており、落差は、０．００４５ｍｍ以上である。

本開示の他の態様に係るオイルコントロールリングでは、第１レール部及び第２レール部の外周面は、それぞれの径方向外側に向かって凸状に突出する断面形状の突出面を有している。突出面の少なくとも一部は、頂点と、頂点から軸方向の両側にそれぞれ０．０５ｍｍ離れると共に径方向内側に所定の落差にて位置する一対の点と、を通る仮想凸面上に位置している。落差は、０．００４５ｍｍ以上である。このような構成によれば、突出面のうち仮想凸面に沿う少なくとも一部は、頂点に関して軸方向に対称となる摺接領域を形成する。このように少なくとも摺接領域において上下対称な断面形状とすることで断面形状がシンプル化される。摺接領域によってオイルを十分に掻き下げることができる。よって、オイル消費量の低減を図ることができる。したがって、第１レール部及び第２レール部の外周面の断面形状をシンプル化しつつオイル消費量の低減を図ることができる。

一実施形態において、頂点は、第１レール部及び第２レール部の外周面のそれぞれの軸方向の中央部に位置していてもよい。このような構成によれば、摺接領域だけでなく、第１，第２レール部の外周面のそれぞれが全体として上下対称となる。そのため、オイルコントロールリングの表裏の逆組みを未然に抑制することができる。

一実施形態において、第１レール部及び第２レール部の外周面は、頂点を含む第１円弧面と、径方向に対して所定角度で傾斜するテーパ面である一対のベベル面と、突出面とベベル面とを接続する第２円弧面と、を含み、第１円弧面の曲率半径は、第２円弧面の曲率半径よりも大きくてもよい。このような構成によれば、第１，第２レール部のうちオイルコントロールリングの一側面又は他側面に近い部分が鋭利ではない形状となる。そのため、鋭利な形状であった場合に生じ得る欠損を未然に抑制することができる。

一実施形態において、第１円弧面の曲率半径Ｒ１と、第２円弧面の曲率半径Ｒ２との比Ｒ２／Ｒ１は、０．１以上０．６以下であってもよい。

本開示の更に他の態様に係るオイルコントロールリングは、内周面及び外周面と、内周面に略直交する一側面及び他側面とを有する環状の本体部と、内周面に沿って装着されるコイルエキスパンダと、を備えたオイルコントロールリングであって、本体部は、一対の環状の第１レール部及び第２レール部と、第１レール部及び第２レール部を接続する柱部と、を有し、第１レール部及び第２レール部の外周面は、それぞれの径方向外側に向かって凸状に突出する断面形状の突出面を有し、突出面は、一側面側及び他側面側にそれぞれ設けられた一対の部分円弧面と、一対の部分円弧面を接続するように軸方向に平行に延在する平坦部と、を有する摺接領域を含み、一対の部分円弧面は、摺接領域の軸方向の両端を通る曲率半径が０．３０ｍｍ以下の円弧面の一部分であり、摺接領域は、円弧面の仮想的な径方向最外点である仮想頂点に関して上下対称な断面形状である。

本開示の他の態様に係るオイルコントロールリングでは、第１レール部及び第２レール部の外周面は、それぞれの径方向外側に向かって凸状に突出する断面形状の突出面を有している。突出面は、一側面側及び他側面側にそれぞれ設けられた一対の部分円弧面と、一対の部分円弧面を接続するように軸方向に平行に延在する平坦部と、を有する摺接領域を含んでいる。一対の部分円弧面は、摺接領域の軸方向の両端を通る曲率半径が０．３０ｍｍ以下の円弧面の一部分である。摺接領域は、円弧面の仮想的な径方向最外点である仮想頂点に関して上下対称な断面形状である。このような構成によれば、突出面のうち平坦部及び平坦部の上下両側の一対の部分円弧面は、仮想頂点に関して軸方向に対称となる摺接領域を形成する。このように少なくとも摺接領域において上下対称な断面形状とすることで断面形状がシンプル化される。摺接領域によってオイルを十分に掻き下げることができる。よって、オイル消費量の低減を図ることができる。したがって、第１レール部及び第２レール部の外周面の断面形状をシンプル化しつつオイル消費量の低減を図ることができる。

一実施形態において、平坦部の軸方向寸法は、０ｍｍよりも大きく０．１００ｍｍよりも小さくてもよい。

本開示の種々の態様に係るオイルコントロールリングによれば、第１レール部及び第２レール部の外周面の断面形状をシンプル化しつつオイル消費量の低減を図ることができる。

実施形態に係るオイルコントロールリングの一例の斜視図である。 図１のオイルコントロールリングの分解斜視図である。 図２のオイルリング本体部の平面図である。 図３のIV－IV線に沿っての断面図である。 図４の断面の要部拡大図（第１レール部の外周部の拡大図）である。 （ａ）は、図５の断面における摺接部の拡大断面図である。（ｂ）は、変形例に係るオイルリング本体部についての図６（ａ）に相当する拡大断面図である。 図６（ｂ）の断面を有するオイルコントロールリングのシミュレーション結果を示す図である。

以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。

図１は、実施形態に係るオイルコントロールリングの一例の斜視図である。図２は、図１のオイルコントロールリングの分解斜視図である。図３は、図２のオイルリング本体部の平面図である。図４は、図３のIV－IV線に沿っての断面図である。なお、以下の説明において、断面形状とは、オイルコントロールリングの中心軸を含む断面に沿う断面形状を意味する。

図１，図２及び図３に示されるように、オイルコントロールリング１は、環状の本体部２と、本体部２の内周面２ａに沿って装着される環状のコイルエキスパンダ３と、を備えている。オイルコントロールリング１は、いわゆる２ピースオイルリングである。本体部２には、合口部４が形成されている。

オイルコントロールリング１は、例えば自動車の内燃機関のピストンの外周面に設けられたリング溝に組み付けられて使用される。本体部２は、コイルエキスパンダ３の接線張力によりシリンダ内周面と略一定の面圧にて当接する。コイルエキスパンダ３は、図２に示されるように、環状に形成されたバネ状の部品である。コイルエキスパンダ３は、例えば油焼き入れされたバネ鋼等の線材によって形成される。

本体部２は、用途に応じて要される強度、耐熱性、及び弾性を有するように、例えば複数の金属元素を含有する鋳鉄又は鋼材（スチール）によって形成されている。本体部２の外周面２ｂ（第１レール部７及び第２レール部８の外周面）等には、例えば硬質クロムめっき層、クロム窒化物層、ＰＶＤ層、又は鉄の窒化物層などによる表面改質が施され、本体部２の耐摩耗性の向上が図られている。

図１，図２及び図４に示されるように、本体部２は、一対の第１レール部７及び第２レール部８と、第１レール部７及び第２レール部８を接続する柱部１３と、を有している。

図４に示されるように、本体部２の内周面２ａは、コイルエキスパンダ３が収容されるように柱部１３側に向かって窪んだ曲面形状となっている。本体部２は、内周面２ａの径方向内側の一対の端面（内周面）２ｅに略直交する一対の側面２ｃ（一側面）及び側面２ｄ（他側面）を有している。以下の説明では、内周面２ａと外周面２ｂとを結ぶ方向をオイルコントロールリング１の厚さ方向とする。側面２ｃと側面２ｄとを結ぶ方向をオイルコントロールリング１の幅方向とする。オイルコントロールリング１の径方向は、厚さ方向と一致する方向である。

本体部２の幅ｈ１は、例えば１．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下である。本体部２の厚さａ１は、例えば１．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下である。本体部２の外径Ｒ０（呼称径ｄ１、図３参照）は、例えば６０ｍｍ以上４００ｍｍ以下である。本体部２の各寸法は、接触式又は非接触式の形状測定装置を用いて測定することができる。形状測定装置は、表面粗さ測定装置を含む。

一対の第１レール部７及び第２レール部８は、オイルコントロールリング１の軸方向において柱部１３を挟んで互いに対向している。柱部１３は、第１レール部７及び第２レール部８の厚さ方向中央部同士を結んでいる。第１レール部７は、柱部１３の側面２ｃ側に配置され、柱部１３に対して径方向の内外両側に張り出している。第２レール部８は、柱部１３の側面２ｄ側に配置され、柱部１３に対して径方向の内外両側に張り出している。柱部１３は、厚さ方向において第１レール部７及び第２レール部８と比べて薄肉に形成されている。このように、本体部２は、略Ｈ字形状の断面形状をなしている。第１レール部７及び第２レール部８は、柱部１３と一体形成されている。

図１，図２に示されるように、柱部１３の幅方向における中央部には、複数の通油孔１４がオイルコントロールリング１の周方向に沿って並んで設けられている。複数の通油孔１４のそれぞれの周方向に沿った断面形状は、例えば略楕円形状となっている。図４に示されるように、通油孔１４は、柱部１３の軸方向中央部に設けられている。通油孔１４は、柱部１３を径方向に貫通している。

複数の通油孔１４は、例えば切削又はレーザによる穿孔によって形成される。シリンダ内周面を潤滑するためのオイルは、これら複数の通油孔１４を柱部１３よりも内周側から外周側に通過することで、シリンダ内周面に供給される。シリンダ内周面のオイルは、これら複数の通油孔１４を柱部１３よりも外周側から内周側に通過することで、例えばオイルパンに戻される。

図１～図３に示されるように、合口部４は、本体部２の一部が分断された部分であり、互いに対向する一対の合口端部５，６によって形成されている。一対の合口端部５，６のそれぞれは、本体部２の自由端である。合口部４の隙間（合口隙間ｓ１）は、例えばオイルコントロールリング１が加熱されて熱膨張したときに突き当たらないように設定されている。合口部４は、オイルコントロールリング１の使用時において、オイルコントロールリング１とシリンダとの間の温度差に起因する本体部２の熱膨張分の逃げ部として機能する。

このようなオイルコントロールリング１では、例えばピストンが上死点側に移動する際、第１レール部７及び第２レール部８によってオイルがシリンダ内周面に塗布されて油膜が形成される。オイルコントロールリング１は、例えばピストンが下死点側に移動する際、シリンダ内周面の余剰なオイルを第１レール部７及び第２レール部８によって掻き落とす。これにより、シリンダ内周面への適切な厚さの油膜の形成が図られる。

次に、本体部２の外周面２ｂについて詳細に説明する。図４に示されるように、本体部２の外周面２ｂは、第１レール部７の外周面７ａと、第２レール部８の外周面８ａと、を含む。ここでの第２レール部８は、第１レール部７と軸方向について本体部２の幅方向の中央に関して対称であるため、代表として第１レール部７の構成について説明し、第２レール部８についての重複する説明は省略する。

第１レール部７の外周面７ａは、突出面１０と、ベベル面７ｃと、ベベル面７ｄと、を有している。突出面１０は、径方向外側に向かって凸状に突出する断面形状の部分である。ベベル面７ｃ，７ｄは、径方向に対して所定角度θ１，θ２でそれぞれ傾斜するテーパ面である。ベベル面７ｃは、接続部７ｂを介して突出面１０と側面２ｃとを連結する。ベベル面７ｄは、突出面１０と柱部１３とを連結する。所定角度θ１，θ２は、例えば、１０°以上３５°以下であってもよい。突出面１０は、シリンダ内周面への油膜を形成しやすいように、その断面形状及び突出の程度が規定されている。所定角度θ１，θ２は、互いに等しくてもよいし、互いに異なっていてもよい。

図５は、図４の断面の要部拡大図（第１レール部７の外周面７ａの拡大図）である。図６（ａ）は、図５の断面における摺接部の拡大断面図である。図５及び図６（ａ）に示されるように、突出面１０（第１レール部７の外周面７ａ）は、第１円弧面１１と、一対のベベル面７ｃ，７ｄと、第１円弧面１１とベベル面７ｃ，７ｄとを接続する一対の第２円弧面１２と、を含む。突出面１０は、一例として、３つの湾曲領域である第１円弧面１１及び一対の第２円弧面１２で構成されている。換言すれば、第１レール部７の外周面７ａの最外点（頂点１０ａ）を含む第１円弧面１１を境に幅方向Ａに対称な対称バレル形状となっている。

摺接領域１５（第１円弧面１１）は、シリンダ内周面と摺接する摺接部と、摺接部を挟んで軸方向の両側の一定範囲内の摺接周辺部とを含む領域である。一定範囲とは、第１レール部７のシリンダ内周面との実当り幅Ｌｈ１の範囲に相当する。一定範囲は、例えば、第１円弧面１１の上死点側の端部１１ａから下死点側の端部１１ｂまでの範囲と一致している。一定範囲は、第１円弧面１１の上死点側の端部１１ａから下死点側の端部１１ｂまでの一部であってもよい。実当り幅Ｌｈ１は、０．０１０ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下であってもよい。実当り幅Ｌｈ１は、例えば、０．１０ｍｍとすることができる。

第１円弧面１１は、第１レール部７の径方向最外点である頂点１０ａを含む。頂点１０ａは、シリンダ内周面と摺接する摺接部に相当する。第１円弧面１１のうち、頂点１０ａから端部１１ａまでの間、及び、頂点１０ａから端部１１ｂまでの間は、摺接部を挟んで軸方向の両側の一定範囲内である摺接周辺部に相当する。

頂点１０ａ及びこの一定範囲において、突出面１０は、摺接領域１５を含んでいる。摺接領域１５は、第１レール部７の外周面７ａのうちシリンダ内周面への油膜形成に寄与する部分である。摺接領域１５は、油膜形成に寄与する部分である。一般的に、油膜形成に寄与する部分は、例えば工夫を重ねると断面形状が複雑化する傾向がある。摺接領域１５の断面形状をシンプル化することで、製造コストを抑制し易くなる。そのため、摺接領域１５は、頂点１０ａに関して軸方向に対称（上下対称）な断面形状を有している。図５及び図６（ａ）の例では、摺接領域１５は、第１円弧面１１の範囲と一致している。なお、摺接領域１５は、第１円弧面１１の一部であって頂点１０ａに関して軸方向に対称な範囲であってもよい。

図５及び図６（ａ）の例では、頂点１０ａは、第１レール部７の外周面７ａの軸方向中央部に位置している。つまり、第１レール部７は、頂点１０ａに関して軸方向に対称な断面形状を有している。

第１円弧面１１は、曲率半径Ｒ１が０．３０ｍｍ以下の円弧面となっている。曲率半径Ｒ１が０．０５０ｍｍ以上であってもよい。曲率半径Ｒ１が０．０７６ｍｍ以上０．２７６ｍｍ以下であってもよい。第１円弧面１１は、頂点１０ａに関して軸方向に対称となる摺接領域１５をなしている。

第１円弧面１１の曲率半径Ｒ１は、第２円弧面１２の曲率半径Ｒ２，Ｒ３よりも大きい。例えば、第１円弧面１１の曲率半径Ｒ１と、第２円弧面１２の曲率半径Ｒ２，Ｒ３との比Ｒ２／Ｒ１及びＲ３／Ｒ１は、０．１以上０．６以下である。第２円弧面１２の曲率半径Ｒ２，Ｒ３は、例えば、互いに等しい。第２円弧面１２の曲率半径Ｒ２，Ｒ３は、例えば、互いに異なっていてもよい。

突出面１０の軸方向寸法（外周面幅Ｌｈ０）は、例えば、０．１０ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下である。突出面１０の軸方向寸法は、ベベル面７ｃと突出面１０との境界からベベル面７ｄと突出面１０との境界までの軸方向寸法に相当する。ベベル面７ｃ（又はベベル面７ｄ）と突出面１０との境界までの頂点１０ａからの径方向寸法Ｄ２は、０．００４５ｍｍ以上０．０１５０ｍｍ以下であってもよい。

別の観点で規定すると、突出面１０の少なくとも一部（ここでは第１円弧面１１）は、頂点１０ａと、一対の点である端部１１ａ，１１ｂと、を通る仮想凸面１６上に位置している。一対の点である端部１１ａ，１１ｂは、頂点１０ａから軸方向の両側にそれぞれ０．０５ｍｍ離れると共に径方向内側に所定の落差Ｄ１にて位置する点である。落差Ｄ１は、０．００４５ｍｍ以上である。落差Ｄ１は、０．０１５０ｍｍ以下であってもよい。落差Ｄ１は、０．００７５ｍｍ以上０．０１００ｍｍ以下であってもよい。

本開示を以下の実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。

（実施例１）
表１に示されるように、以下の手順で実施例１のオイルコントロールリング１を作製した。まず、第１レール部７の外周面７ａ及び第２レール部８の外周面８ａに第１円弧面１１を設けた本体部２を作製した。本体部２は、ＪＩＳ規格である硬鋼線（ＳＷＲＨ７７Ｂ相当）を用い、当該線材に圧延ロール成形及び引き抜き成形を施して作製した。本体部２の幅を３．０ｍｍとした。本体部２の厚さを２．５ｍｍとした。実当り幅Ｌｈ１と０．０４ｍｍとした。張力を１２．４８Ｎとした。第１円弧面１１は、中央部に頂点１０ａを配置し、曲率半径Ｒ１が０．３０ｍｍの円弧面とした。第１レール部７及び第２レール部８の幅を０．２５ｍｍとした。オイル消費性能を比較するためにオイルコントロールリング１の面圧を２．６ＭＰａ（計算面圧幅＝Ｌｈ１）とした。本体部２に対して側面加工及び合口加工を行った後、本体部２の外周面２ｂにＰＶＤ法により硬質膜として硬質炭素膜（ＤＬＣ膜）を形成した。

（実施例２）
実施例２のオイルコントロールリング１を作製した。実当り幅Ｌｈ１を０．０５ｍｍ、張力を１５．６０Ｎとしたほかは、実施例１のオイルコントロールリング１と同様とした。

（比較例１）
オイルコントロールリングの本体部の外周面として軸方向に沿う摺接面とテーパ面とを有する比較例１のオイルコントロールリングを作製した。テーパ面の軸方向に対する角度は９°とした。本体部の外周面の形状を除き、実施例１と同様の手順で作製した。摺接面とシリンダ内周面との当り幅は、０．１８ｍｍであった。

直列６気筒ディーゼルエンジンの各気筒に実施例１，２及び比較例１のオイルコントロールリングを装着した実機試験でオイル消費量（ＬＯＣ）を評価した。運転条件は、２０００ｒｐｍ、２種類の負荷モード（１００％負荷及び５０％負荷）とした。オイル消費量の評価結果を表２に示す。ＬＯＣ改善率は、比較例１のＬＯＣ量を１００％としたときの実施例１，２のＬＯＣ量を％で表した値である。

表２の評価結果から、実施例１，２のオイルコントロールリング１によれば、比較例１と比べて、１００％負荷（全負荷）においてＬＯＣ量が約２０％改善し、５０％負荷（中負荷）においてＬＯＣ量が約４０％改善した。この結果、第１円弧面１１によれば、シリンダ内周面への油膜形成に寄与する部分である摺接領域１５が構成された。第１円弧面１１は、軸方向寸法（実当り幅Ｌｈ１）を弦長とする曲率半径Ｒ１の円弧面を形成している。第１円弧面１１の断面形状がシンプル化されるにもかかわらず、ピストン下降時にシリンダ内周面のオイルを掻き落とし易い作用を得られることが判った。

以上説明したように、本開示の一態様に係るオイルコントロールリング１によれば、第１レール部７の外周面７ａ及び第２レール部８の外周面８ａは、それぞれの径方向外側に向かって凸状に突出する断面形状の突出面１０を有している。突出面１０は、第１レール部７又は第２レール部８の径方向最外点である頂点１０ａを含む摺接領域１５において曲率半径が０．３０ｍｍ以下の円弧面である。このような構成によれば、円弧面をなす突出面１０の少なくとも一部（第１円弧面１１）は、頂点１０ａに関して軸方向に対称となる摺接領域１５を形成する。このように少なくとも摺接領域１５において上下対称な断面形状とすることで断面形状がシンプル化される。摺接領域１５によってオイルを十分に掻き下げることができる。よって、オイル消費量の低減を図ることができる。したがって、第１レール部７の外周面７ａ及び第２レール部８の外周面８ａの断面形状をシンプル化しつつオイル消費量の低減を図ることができる。

本開示の他の態様に係るオイルコントロールリング１によれば、第１レール部７の外周面７ａ及び第２レール部８の外周面８ａは、それぞれの径方向外側に向かって凸状に突出する断面形状の突出面１０を有している。突出面１０の少なくとも一部（第１円弧面１１）は、頂点１０ａと、頂点１０ａから軸方向の両側にそれぞれ０．０５ｍｍ離れると共に径方向内側に所定の落差にて位置する一対の点である端部１１ａ，１１ｂと、を通る仮想凸面１６上に位置しており、落差は、０．００４５ｍｍ以上である。このような構成によれば、突出面１０のうち仮想凸面１６に沿う少なくとも一部は、頂点１０ａに関して軸方向に対称となる摺接領域１５を形成する。このように少なくとも摺接領域１５において上下対称な断面形状とすることで断面形状がシンプル化される。摺接領域１５によってオイルを十分に掻き下げることができる。よって、オイル消費量の低減を図ることができる。したがって、第１レール部７の外周面７ａ及び第２レール部８の外周面８ａの断面形状をシンプル化しつつオイル消費量の低減を図ることができる。

頂点１０ａは、第１レール部７の外周面７ａ及び第２レール部８の外周面８ａのそれぞれの軸方向の中央部に位置している。このような構成によれば、摺接領域１５だけでなく、第１レール部７の外周面７ａ及び第２レール部８の外周面８ａのそれぞれが全体として上下対称となる。そのため、オイルコントロールリング１の表裏の逆組みを未然に抑制することができる。

第１レール部７の外周面７ａ及び第２レール部８の外周面８ａは、頂点１０ａを含む第１円弧面１１と、径方向に対して所定角度で傾斜するテーパ面である一対のベベル面７ｃ，７ｄと、突出面１０とベベル面７ｃ，７ｄとを接続する第２円弧面１２と、を含む。第１円弧面１１の曲率半径Ｒ１は、第２円弧面１２の曲率半径Ｒ２，Ｒ３よりも大きい。このような構成によれば、第１レール部７，第２レール部８のうちオイルコントロールリング１の側面２ｃ又は側面２ｄに近い部分が鋭利ではない形状となる。そのため、鋭利な形状であった場合に生じ得る欠損を未然に抑制することができる。

［変形例］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述した実施形態に限定されるものではない。本開示は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。

図５及び図６（ａ）の例では、摺接領域１５は、第１円弧面１１の範囲と一致しており、摺接領域１５の全体が、曲率半径Ｒ１が０．３０ｍｍ以下の円弧面となっていたが、この例に限定されない。摺接領域は、軸方向に平行に延在する平坦部を含んでもよい。図６（ｂ）は、変形例に係るオイルコントロールリング１Ｍについての図６（ａ）に相当する拡大断面図である。

図４及び図６（ｂ）に示されるように、変形例に係る第１レール部７Ｍの外周面７Ｍａにおいて、突出面１０Ｍは、一対の部分円弧面１１ｃ，１１ｆと、一対の部分円弧面１１ｃ，１１ｆを接続する平坦部１７と、を有する摺接領域１５Ｍを含んでいる。第１レール部７Ｍの断面形状は、例えば、上述の第１レール部７の外周面７ａにおいて頂点１０ａに関して上下対称な所定範囲（平坦部１７）で外周面７ａを切り欠いたような形状となっている。

一対の部分円弧面１１ｃ，１１ｆは、側面２ｃ（一側面）側及び側面２ｄ（他側面）側にそれぞれ設けられている。部分円弧面１１ｃの側面２ｃ側の端部は、第１円弧面１１の側面２ｃ側の端部と一致しており、端部１１ａである。部分円弧面１１ｆの側面２ｄ側の端部は、第１円弧面１１の側面２ｄ側の端部と一致しており、端部１１ｂである。一対の部分円弧面１１ｃ，１１ｆは、それぞれ、上述の第１円弧面１１の上下両端側の一部分に相当している。つまり、一対の部分円弧面１１ｃ，１１ｆは、摺接領域１５Ｍの幅方向Ａ（軸方向）の両端である端部１１ａ，１１ｂを通る曲率半径が０．３０ｍｍ以下の第１円弧面１１の一部分である。

一対の部分円弧面１１ｃ，１１ｆは、仮想頂点１０ｘに関して上下対称となっている。仮想頂点１０ｘは、端部１１ａ，１１ｂを通る第１円弧面１１の仮想的な径方向最外点である。仮想頂点１０ｘは、上述の頂点１０ａに相当する仮想的な頂点である。一対の部分円弧面１１ｃ，１１ｆが上述の第１円弧面１１とは異なり実際には頂点１０ａを含まないため、ここでは、頂点１０ａに相当する仮想的な頂点として仮想頂点１０ｘを規定することができる。

平坦部１７は、図６（ｂ）において断面形状が直線状の部分である。平坦部１７は、一対の部分円弧面１１ｃ，１１ｆを接続するように幅方向Ａに平行に延在している。平坦部１７の側面２ｃ側の端部は、部分円弧面１１ｃの側面２ｄ側の端部と一致しており、頂端部１１ｄである。平坦部１７の側面２ｄ側の端部は、部分円弧面１１ｆの側面２ｃ側の端部と一致しており、頂端部１１ｅである。平坦部１７は、頂端部１１ｄから頂端部１１ｅまで、仮想頂点１０ｘに関して上下対称な所定範囲で延在している。したがって、一対の部分円弧面１１ｃ，１１ｆ及び平坦部１７は、仮想頂点１０ｘに関して上下対称となっている。すなわち、摺接領域１５Ｍは、第１円弧面１１の仮想的な径方向最外点である仮想頂点１０ｘに関して上下対称な断面形状である。

摺接領域１５Ｍは、シリンダ内周面と摺接する摺接部と、摺接部を挟んで軸方向の両側の一定範囲内の摺接周辺部とを含む領域である。平坦部１７は、シリンダ内周面と摺接する摺接部に相当する。頂端部１１ｄから端部１１ａまでの間、及び、頂端部１１ｅから端部１１ｂまでの間は、摺接部を挟んで軸方向の両側の一定範囲内であるの摺接周辺部とを含む領域に相当する。平坦部１７及びこの一定範囲において、突出面１０Ｍは、第１レール部７Ｍの外周面７Ｍａのうちシリンダ内周面への油膜形成に寄与する部分である摺接領域１５Ｍを含んでいる。

平坦部１７は、頂端部１１ｄから頂端部１１ｅまでの軸方向寸法である平坦部幅Ｌｈ２は、０ｍｍよりも大きく０．１００ｍｍよりも小さくてもよい。平坦部１７の平坦部幅Ｌｈ２は、０ｍｍよりも大きく０．０８５ｍｍ以下であってもよい。平坦部１７の平坦部幅Ｌｈ２は、０ｍｍよりも大きく０．０７０ｍｍ以下であってもよい。

具体的には、図７は、図６（ｂ）の断面を有するオイルコントロールリング１Ｍのシミュレーション結果を示す図である。図７の横軸は、平坦部幅Ｌｈ２である。縦軸は、内燃機関のピストンの下降行程における平均最小油膜厚さである。横軸及び縦軸のそれぞれの単位はμｍとなっている。図７では、オイルコントロールリング１Ｍについて、オイル消費量低減効果を確認するためのシミュレーション結果が示されている。シミュレーションとして、図７の例では、オイルコントロールリング１Ｍとシリンダ内周面との油膜厚さについて、Ｐａｔｉｒ＆Ｃｈｅｎｇの平均レイノルズ方程式を用いた理論計算を行った。シミュレーションでは、上述の実施例１で用いた仕様のオイルコントロールリング１に平坦部１７を設けると共に、平坦部１７の平坦部幅Ｌｈ２を複数の数値で変化させて計算を行った。

図７には、平坦部幅Ｌｈ２が０μｍ（破線の円）、７０μｍ（０．０７０ｍｍ）、８５μｍ（０．０８５ｍｍ）、１００μｍ（０．１００ｍｍ）（破線の円）、１２０μｍ（０．１２０ｍｍ）（破線の円）、及び、１５０μｍ（０．１５０ｍｍ）（破線の円）の計算結果がプロットされている。実線の円が実施例３に対応する。比較例として、外周面が軸方向に平行なストレート形状のオイルコントロールリングのプロット（ストレート）と、外周面が軸方向に傾斜したテーパ形状のオイルコントロールリングのプロット（テーパ）と、の計算結果が図７にプロットされている。油膜厚さとして、内燃機関のピストンの下降行程における平均最小油膜厚さが計算されている。図７に示されるように、平坦部幅Ｌｈ２が１００μｍ（０．１００ｍｍ）よりも小さい範囲において、比較例のストレート及びテーパの計算結果よりも小さい油膜厚さが得られることがわかる。平坦部幅Ｌｈ２が８５μｍ（０．０８５ｍｍ）以下の範囲において、平坦部幅Ｌｈ２が１００μｍ（０．１００ｍｍ）である場合よりも更に小さい油膜厚さが得られることがわかる。平坦部幅Ｌｈ２が７０μｍ（０．０７０ｍｍ）以下の範囲において、平坦部幅Ｌｈ２が８５μｍ（０．０８５ｍｍ）である場合よりも更に小さい油膜厚さが得られることがわかる。

このように、オイルコントロールリング１Ｍによれば、第１レール部７Ｍの外周面７Ｍａ（第２レール部の外周面も同様）は、それぞれの径方向外側に向かって凸状に突出する断面形状の突出面１０Ｍを有している。突出面１０Ｍは、側面２ｃ（一側面）側及び側面２ｄ（他側面）側にそれぞれ設けられた一対の部分円弧面１１ｃ，１１ｆと、一対の部分円弧面１１ｃ，１１ｆを接続するように幅方向Ａに平行に延在する平坦部１７と、を有する摺接領域１５Ｍを含んでいる。一対の部分円弧面１１ｃ，１１ｆは、摺接領域１５Ｍの幅方向Ａ（軸方向）の両端である端部１１ａ，１１ｂを通る曲率半径が０．３０ｍｍ以下の第１円弧面１１の一部分である。摺接領域１５Ｍは、第１円弧面１１の仮想的な径方向最外点である仮想頂点１０ｘに関して上下対称な断面形状である。このような構成によれば、突出面１０Ｍのうち平坦部１７及び平坦部１７の上下両側の一対の部分円弧面１１ｃ，１１ｆは、仮想頂点１０ｘに関して幅方向Ａに対称となる摺接領域１５Ｍを形成する。このように少なくとも摺接領域１５Ｍにおいて上下対称な断面形状とすることで断面形状がシンプル化される。摺接領域１５Ｍによってオイルを十分に掻き下げることができる。よって、オイル消費量の低減を図ることができる。したがって、第１レール部７Ｍ及び第２レール部の外周面７Ｍａの断面形状をシンプル化しつつオイル消費量の低減を図ることができる。

上述した実施形態では、仮想凸面１６は、曲率半径Ｒ１の円弧面と一致していたが、この例に限定されない。例えば、突出面１０の少なくとも一部が、頂点１０ａと一対の点とを通るような多角形状断面の仮想凸面１６上に位置していてもよい。

上述した実施形態では、突出面１０の一部である第１円弧面１１の実当り幅Ｌｈ１が０．１０ｍｍであったが、実施例のように０．１０ｍｍ未満であってもよい。つまり、仮想凸面１６の落差を規定するための頂点１０ａから軸方向の両側にそれぞれ０．０５ｍｍ離れた一対の位置が、仮想凸面１６上に位置する突出面１０の一部を挟むような位置関係となっていてもよい。このような場合、相似の考え方で落差を換算してもよい。例えば、突出面１０の少なくとも一部は、頂点１０ａと、頂点１０ａから軸方向の両側にそれぞれ０．０１ｍｍ離れると共に径方向内側に所定の落差にて位置する一対の点と、を通る仮想凸面１６上に位置しており、落差は、０．０００９ｍｍ以上であってもよい。

上述した実施形態では、頂点１０ａは、第１レール部７の外周面７ａの軸方向中央部に位置していたが、この例に限定されない。例えば、少なくとも摺接領域１５が頂点１０ａに関して軸方向に対称な断面形状を有していればよく、第１レール部７及び第２レール部８のそれぞれは、全体として頂点１０ａに関して軸方向に対称でなくてもよい。

上述した実施形態では、突出面１０は、突出面１０とベベル面７ｃ，７ｄとを接続する第２円弧面１２を有していたが、この例に限定されない。例えば、第２円弧面１２に代えて、多角形状の断面形状でもよいし、直線状のテーパ形状の面でもよい。

なお、以下、本開示の種々の態様の構成要件を記載する。
＜発明１＞
内周面及び外周面と、前記内周面に略直交する一側面及び他側面とを有する環状の本体部と、前記内周面に沿って装着されるコイルエキスパンダと、を備えたオイルコントロールリングであって、
前記本体部は、一対の環状の第１レール部及び第２レール部と、前記第１レール部及び前記第２レール部を接続する柱部と、を有し、
前記第１レール部及び前記第２レール部の外周面は、それぞれの径方向外側に向かって凸状に突出する断面形状の突出面を有し、
前記突出面は、前記第１レール部又は前記第２レール部の径方向最外点である頂点を含む摺接領域において曲率半径が０．３０ｍｍ以下の円弧面である、オイルコントロールリング。
＜発明２＞
内周面及び外周面と、前記内周面に略直交する一側面及び他側面とを有する環状の本体部と、前記内周面に沿って装着されるコイルエキスパンダと、を備えたオイルコントロールリングであって、
前記本体部は、一対の環状の第１レール部及び第２レール部と、前記第１レール部及び前記第２レール部を接続する柱部と、を有し、
前記第１レール部及び前記第２レール部の外周面は、それぞれの径方向外側に向かって凸状に突出する断面形状の突出面を含み、
前記突出面の少なくとも一部は、前記第１レール部又は前記第２レール部の径方向最外点である頂点と、前記頂点から軸方向の両側にそれぞれ０．０５ｍｍ離れると共に径方向内側に所定の落差にて位置する一対の点と、を通る仮想凸面上に位置しており、
前記落差は、０．００４５ｍｍ以上である、オイルコントロールリング。
＜発明３＞
前記頂点は、前記第１レール部及び前記第２レール部の前記外周面のそれぞれの軸方向の中央部に位置している、発明１又は２に記載のオイルコントロールリング。
＜発明４＞
前記第１レール部及び前記第２レール部の前記外周面は、前記頂点を含む第１円弧面と、径方向に対して所定角度で傾斜するテーパ面である一対のベベル面と、前記突出面と前記ベベル面とを接続する第２円弧面と、を含み、
前記第１円弧面の曲率半径は、前記第２円弧面の曲率半径よりも大きい、発明１～３の何れか一つに記載のオイルコントロールリング。
＜発明５＞
前記第１円弧面の曲率半径Ｒ１と、前記第２円弧面の曲率半径Ｒ２との比Ｒ２／Ｒ１は、０．１以上０．６以下である、発明４に記載のオイルコントロールリング。
＜発明６＞
内周面及び外周面と、前記内周面に略直交する一側面及び他側面とを有する環状の本体部と、前記内周面に沿って装着されるコイルエキスパンダと、を備えたオイルコントロールリングであって、
前記本体部は、一対の環状の第１レール部及び第２レール部と、前記第１レール部及び前記第２レール部を接続する柱部と、を有し、
前記第１レール部及び前記第２レール部の外周面は、それぞれの径方向外側に向かって凸状に突出する断面形状の突出面を有し、
前記突出面は、前記一側面側及び前記他側面側にそれぞれ設けられた一対の部分円弧面と、一対の部分円弧面を接続するように軸方向に平行に延在する平坦部と、を有する摺接領域を含み、
一対の前記部分円弧面は、前記摺接領域の軸方向の両端を通る曲率半径が０．３０ｍｍ以下の円弧面の一部分であり、
前記摺接領域は、前記円弧面の仮想的な径方向最外点である仮想頂点に関して上下対称な断面形状である、オイルコントロールリング。
＜発明７＞
前記平坦部の軸方向寸法は、０ｍｍよりも大きく０．１００ｍｍよりも小さい、発明６に記載のオイルコントロールリング。

１，１Ｍ…オイルコントロールリング、２…本体部、２ａ…内周面、２ｂ…外周面、２ｃ…側面（一側面）、２ｄ…側面（他側面）、３…コイルエキスパンダ、７，７Ｍ…第１レール部、８…第２レール部、７ａ，８ａ…外周面、７ｃ…ベベル面、７ｄ…ベベル面、１０，１０Ｍ…突出面、１０ａ…頂点、１０ｘ…仮想頂点、１１…第１円弧面、１１ｃ，１１ｆ…部分円弧面、１２…第２円弧面、１３…柱部、１５，１５Ｍ…摺接領域、Ｄ１…落差、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３…曲率半径。

Claims (8)

1. 内周面及び外周面と、前記内周面に略直交する一側面及び他側面とを有する環状の本体部と、前記内周面に沿って装着されるコイルエキスパンダと、を備えたオイルコントロールリングであって、
   前記本体部は、一対の環状の第１レール部及び第２レール部と、前記第１レール部及び前記第２レール部を接続する柱部と、を有し、
   前記第１レール部及び前記第２レール部の外周面は、それぞれの径方向外側に向かって凸状に突出する断面形状の突出面を有し、
   前記突出面は、前記第１レール部又は前記第２レール部の径方向最外点である頂点を含む摺接領域において曲率半径が０．３０ｍｍ以下の円弧面であり、
   前記第２レール部は、前記第１レール部と軸方向について前記本体部の幅方向の中央に関して対称である、オイルコントロールリング。
2. 内周面及び外周面と、前記内周面に略直交する一側面及び他側面とを有する環状の本体部と、前記内周面に沿って装着されるコイルエキスパンダと、を備えたオイルコントロールリングであって、
   前記本体部は、一対の環状の第１レール部及び第２レール部と、前記第１レール部及び前記第２レール部を接続する柱部と、を有し、
   前記第１レール部及び前記第２レール部の外周面は、それぞれの径方向外側に向かって凸状に突出する断面形状の突出面を含み、
   前記突出面の少なくとも一部は、前記第１レール部又は前記第２レール部の径方向最外点である頂点と、前記頂点から軸方向の両側にそれぞれ０．０５ｍｍ離れると共に径方向内側に所定の落差にて位置する一対の点と、を通る仮想凸面上に位置しており、
   前記落差は、０．００４５ｍｍ以上であり、
   前記第２レール部は、前記第１レール部と軸方向について前記本体部の幅方向の中央に関して対称である、オイルコントロールリング。
3. 前記頂点は、前記第１レール部及び前記第２レール部の前記外周面のそれぞれの軸方向の中央部に位置している、請求項１又は２に記載のオイルコントロールリング。
4. 内周面及び外周面と、前記内周面に略直交する一側面及び他側面とを有する環状の本体部と、前記内周面に沿って装着されるコイルエキスパンダと、を備えたオイルコントロールリングであって、
   前記本体部は、一対の環状の第１レール部及び第２レール部と、前記第１レール部及び前記第２レール部を接続する柱部と、を有し、
   前記第１レール部及び前記第２レール部の外周面は、それぞれの径方向外側に向かって凸状に突出する断面形状の突出面を有し、
   前記突出面は、前記第１レール部又は前記第２レール部の径方向最外点である頂点を含む摺接領域において曲率半径が０．３０ｍｍ以下の円弧面であり、
   前記第１レール部及び前記第２レール部の前記外周面は、前記頂点を含む第１円弧面と、径方向に対して所定角度で傾斜するテーパ面である一対のベベル面と、前記突出面と前記ベベル面とを接続する第２円弧面と、を含み、
   前記第１円弧面の曲率半径は、前記第２円弧面の曲率半径よりも大きい、オイルコントロールリング。
5. 内周面及び外周面と、前記内周面に略直交する一側面及び他側面とを有する環状の本体部と、前記内周面に沿って装着されるコイルエキスパンダと、を備えたオイルコントロールリングであって、
   前記本体部は、一対の環状の第１レール部及び第２レール部と、前記第１レール部及び前記第２レール部を接続する柱部と、を有し、
   前記第１レール部及び前記第２レール部の外周面は、それぞれの径方向外側に向かって凸状に突出する断面形状の突出面を含み、
   前記突出面の少なくとも一部は、前記第１レール部又は前記第２レール部の径方向最外点である頂点と、前記頂点から軸方向の両側にそれぞれ０．０５ｍｍ離れると共に径方向内側に所定の落差にて位置する一対の点と、を通る仮想凸面上に位置しており、
   前記落差は、０．００４５ｍｍ以上であり、
   前記第１レール部及び前記第２レール部の前記外周面は、前記頂点を含む第１円弧面と、径方向に対して所定角度で傾斜するテーパ面である一対のベベル面と、前記突出面と前記ベベル面とを接続する第２円弧面と、を含み、
   前記第１円弧面の曲率半径は、前記第２円弧面の曲率半径よりも大きい、オイルコントロールリング。
6. 前記第１円弧面の曲率半径Ｒ１と、前記第２円弧面の曲率半径Ｒ２との比Ｒ２／Ｒ１は、０．１以上０．６以下である、請求項４又は５に記載のオイルコントロールリング。
7. 内周面及び外周面と、前記内周面に略直交する一側面及び他側面とを有する環状の本体部と、前記内周面に沿って装着されるコイルエキスパンダと、を備えたオイルコントロールリングであって、
   前記本体部は、一対の環状の第１レール部及び第２レール部と、前記第１レール部及び前記第２レール部を接続する柱部と、を有し、
   前記第１レール部及び前記第２レール部の外周面は、それぞれの径方向外側に向かって凸状に突出する断面形状の突出面を有し、
   前記突出面は、前記一側面側及び前記他側面側にそれぞれ設けられた一対の部分円弧面と、一対の部分円弧面を接続するように軸方向に平行に延在する平坦部と、を有する摺接領域を含み、
   一対の前記部分円弧面は、前記摺接領域の軸方向の両端を通る曲率半径が０．３０ｍｍ以下（ただし、半径方向落差が２５μｍ以上となる範囲を除く）の円弧面の一部分であり、
   前記摺接領域は、前記円弧面の仮想的な径方向最外点である仮想頂点に関して上下対称な断面形状である、オイルコントロールリング。
8. 前記平坦部の軸方向寸法は、０ｍｍよりも大きく０．１００ｍｍよりも小さい、請求項７に記載のオイルコントロールリング。

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