JPH04231611A - シリンダ壁を潤滑するための油浸透性リング - Google Patents

シリンダ壁を潤滑するための油浸透性リング

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JPH04231611A
JPH04231611A JP3034609A JP3460991A JPH04231611A JP H04231611 A JPH04231611 A JP H04231611A JP 3034609 A JP3034609 A JP 3034609A JP 3460991 A JP3460991 A JP 3460991A JP H04231611 A JPH04231611 A JP H04231611A
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cylinder
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William H Crouse
ウィリアム　エイチ．クルーズ
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ピストンとの摩擦を減
らすためにシリンダ内側の潤滑をする構造に関する。よ
り詳しくは本発明は、内燃機関の内壁の潤滑をする円筒
状の油浸透性リングの使用に関する。
【０００２】
【従来の技術】及び
【発明が解決しようとする課題】シリンダ壁内側の潤滑
は内燃機関の設計上の大きな関心事である。従来からク
ランク・ケースからの油は開口したシリンダ内に上方に
向けてはねかけられる。ピストンがシリンダ内を下降す
ると、ピストン・リングは過剰の油をシリンダ内壁から
クランスケース内に向けてふき戻す。クランク・シャフ
トが回転する毎に、油がシリンダ内を上方に向けてはね
かかり、シリンダ壁が潤滑される。
【０００３】上記の技術によれば、シリンダ壁の特定の
部分に供給される油量の制御は困難であった。シリンダ
壁にはある特定の部分の壁をピストンが強圧することに
よってより多く摩耗する部分がある。従ってピストン壁
の特定の部分を他の部分以上に潤滑することができれば
有益である。しかし不幸なことに、従来の潤滑方法を使
用してシリンダ壁の特定の潤滑をすることは困難であっ
た。
【０００４】過去において、シリンダ壁を潤滑するため
のいくつかの提案がなされている。Ｄａｖｅｎｐｏｒｔ
　に付与された米国特許第　１，６３２，１１９号はそ
の初期の例である。この特許にはひも状充填材料を充填
したシリンダ壁内の溝を開示されている。充填材料の内
側はシリンダ壁の内側に対して面一に形成される。充填
材料の背後から供給された油は、最初充填材料に吸収さ
れ、次いでシリンダの内面に流れる。Ｄａｖｅｎｐｏｒ
ｔ　の特許の充填材料によれば、貯蔵器から送られて来
た油は数個所の特定の場所にのみ供給される。シリンダ
壁の内周縁の残りの部分を油で潤滑するために、ひも状
充填材料を通してシリンダの内周縁全体に油を分散させ
ねばならない。しかし、充填材料の背後に油搬送流路が
設けられておらぬことと、Ｄａｖｅｎｐｏｒｔ　のリン
グが下死点（ＢＤＣ）　より下方のシリンダ内の低い位
置にあることとのためにシリンダの潤滑は充分ではない
。
【０００５】Ｍｉｌｌｅｒに付与された米国特許第　１
，６４３，６７４号はシリンダ内壁に位置したオイル・
リングを開示している。この特許は環状の油搬送流路を
使用する。しかしＭｉｌｌｅｒのオイル・リングは、油
搬送流路からシリンダ内側の特定の位置に油を導く分離
された複数の孔を含む。 これらの分離された複数の孔と、オイル・リングが下死
点より下方に位置する位置にあることのためにシリンダ
の潤滑は充分ではない。
【０００６】Ｔａｒｔｒａｉｓに付与された米国特許第
　１，６３０，５４７号はまた別の提案を示す。この発
明は、ピストンの下死点の上方の位置においてシリンダ
壁を潤滑する装置を備える。またこの発明は油供給装置
からシリンダ内側に油を供給する分離された複数の孔を
開示している。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明はシリンダ壁の内
側に配設した油浸透性で多孔質のリングを提供する。油
浸透性リングの内面はシリンダの内壁と面一に形成され
る。油浸透性リングの浸透特性に基因して環状の油供給
流路からの油は、該油浸透性リングを通して該リングの
内面に向けて供給される。油浸透性リングは、ピストン
行程の底部においてピストン・ヘッドが該リングの下方
にあるように、シリンダ内の位置に配設されている。下
死点（ＢＤＣ）　から上死点（ＴＤＣ）　に向ってピス
トンが上昇移動することによって、ピストンは、油浸透
性リングの表面からの油をシリンダ壁の内側に亘って押
し拡げる。
【０００８】油浸透性リングを通しての圧力勾配によっ
て、油は油浸透性リングを通して該油浸透性リングの内
面に強制される。内燃機関のパワー行程中にはシリンダ
内は高圧になり、また排出行程中にはシリンダ内は低圧
になる。油浸透リングの背後の環状の油供給流路内の油
は、排出行程中のシリンダ圧よりも高い圧力で与圧され
ているので、この低圧の排出行程中に、油は油浸透性リ
ングの内面からシリンダ内に流入する。従って内燃機関
の各サイクル毎に少なくとも一度は、油浸透性リングか
らシリンダ内面に向けて油が送り出されることになる。
【０００９】本発明の特徴と利益は、添付図面を参照し
て好ましい実施例についての詳細な説明を読めば容易に
理解されるであろう。
【００１０】
【実施例】図１はシリンダ２の下死点に位置したピスト
ン１を示す。クランクケース５内でクランク・シャフト
３が回転して、連接棒４によってピストン１を上下に移
動するように強制すると、ピストン１はシリンダ２内を
上下に移動する。燃料は燃料噴射器６を介してシリンダ
内に噴射される。シリンダ壁８の内側は、油与圧装置１
５から油用供給管路１４及び油用接続流路１３を介して
環状の油供給流路１２に流入する油によって潤滑される
。この環状の油供給流路１２からの油は、油浸透性リン
グ（以下油リングと称す）１１を通して油リングの内側
表面に通過する。ピストン１が上死点（ＴＤＣ）　に向
けて上昇移動すると、上記内側表面からの油は、ピスト
ン１のピストン・リング７によってシリンダ壁８の内側
面全体に分配される。
【００１１】図１は本発明の一実施例を示し、該実施例
では排気口９の僅か上方に油リング１１が位置している
。 上記の排気口９は、ピストンが下死点（ＢＤＣ）　位置
にある時に、ピストンの僅か上方に位置する。シリンダ
からの排気ガスは、排気口９を通って移動し排気マニホ
ルド１０を通って排出される。
【００１２】図２は排気弁を有する内燃機関の油リング
１１の、図１と類似の使用法を示す。図２は油リング１
１がピストン１の下死点（ＢＤＣ）　の極く僅か上方に
位置されている。図２の内燃機関では排気口をシリンダ
の低位に設けないで、排気口１６をシリンダの頂部に設
けている。排気弁１５を開き、排気口１６を通してシリ
ンダから排気ガスを放逐する。
【００１３】図３に示すように油リングはシリンダの内
壁の環状溝５０内に設置されている。最初に油浸透性リ
ングを輪状に巻いて、巻かれた直径がシリンダの内径よ
り小さくなるようにする。次にリングの第１の端部３１
がシリンダ壁８の内側の環状溝５０内に嵌るように、巻
かれた油リングをシリンダの内側に置く。この油リング
の第１の端部３１を所定の位置に取付けて、リングの第
２の端部３０が第１の端部３１と出会うまでリングの残
りの部分を環状溝５０に嵌め込む。
【００１４】図５に、シリンダ壁に嵌められた油リング
の断面を示す。油リングは境界面４０において油リング
とシリンダ壁８間に密接な摩擦ばめを生ずる。また、油
リング１１を図示のように挿入すると、該油リング１１
とシリンダ壁８の内側との間に油供給流路１２が形成さ
れることになる。摩擦ばめされた境界面４０があるので
、油供給流路１２からシリンダ壁内に向っての油の流れ
は油リングを通してのものだけとなる。環状溝５０は軽
度のくさび形になっている。図５，６の環状溝５０のく
さび形は誇張して示されている。軽度のくさび形にする
と油リングを環状溝に密接に圧力ばめするのに都合がよ
い。
【００１５】油リングの両端面３２，　３３も密接に接
触するように形成されてい。従って環状の油供給流路１
２から上記の両端面の接触部を通って、シリンダ内に油
が漏洩することがない。第２の端部３０をその最終位置
に押込むのが容易なように、油リングの両端面３２，　
３３を種々の形状に形成することができる。
【００１６】図５には小さな押込力で挿入できる両端面
３２，　３３の形状を示す。図示の形状の油リングの両
端部３０，　３１は、第２の端部３０の角度３４が９０
°より大きいので小さな押込力で挿入できる。上記に対
応した第１の端部３１の角度３４は、略９０°−角度３
４で小さい角度である。従って環状溝５０に対する第２
の端部３０の挿入は小さな角度３５によって容易となる
。図４の油リングは図１，２に符号１７で表わした継ぎ
目を構成する。
【００１７】油リングを環状溝５０内の所定の位置に押
込むと、図５から判るように、該油リングの内面はシリ
ンダ壁８の内面と面一ではない。従って油リング１１と
シリンダ壁８の内面とをホーニング仕上げする。図６は
ホーニング加工された油リングが環状溝５０に設置され
ていることを示す。この場合シリンダ壁８の内面と油リ
ング１１の内面とは完全に面一となっている。
【００１８】浸透性材料を通過する液体の流速は以下に
示すＤａｒｃｙ　の式によって計算される。
【数１】 上記の式においてＶは所望の流速、ｋは材料の浸透率、
ｙは流体の粘性、ｄＰ／ｄＬは材料に亘っての圧力勾配
である。精確な流速は構造によって異なるが、油リング
浸透性であることは明らかである。
【００１９】焼結金属及び多孔質のセラミックは油リン
グを作るのに適した材料である。また二つ以上の混合材
料からなる鋳造リングも使用される。そのようなリング
を鋳造した後に、化学的処理或いは熱処理して一方の材
料を除去する。残った空隙によって多孔質で浸透性のあ
る油リングが得られる。
【００２０】例えば、油リングはタングステン・カーバ
イド、モリブデン、プラチナ、ニッケル、ボロンの合金
で作られる。またマンガンの含有率の高い鋳鉄で油リン
グを作り、最終製品の有孔率を略２〜２０％にすること
ができる。また略１．２５％の燐と０．５〜１％の炭素
を含む鉄系材料を使用してもよい。多孔質材料のいくつ
かの孔を連結して、リングを浸透性にしかつリング全体
を通して油が流れるようにすることができる。
【００２１】孔の寸法を１０ミクロン以下にして油中に
含まれた粒状物質が油リングの孔に詰まらないようにす
ることが望ましい。しかし与圧された環状の油供給流路
１２からの定速度の油によって、油リングの孔は開放状
に保たれ、従って上記粉状物質が詰まることがない。
【００２２】油リングの熱膨張係数は少なくともシリン
ダの材料の熱膨張係数ほど大きい。もし油リングの熱膨
張係数がシリンダ壁の熱膨張係数より僅か大きいと、内
燃機関の温度が上昇するにつれて、油リングは環状溝５
０内に向って拡がる。従って油リングと環状溝間の密接
な圧力ばめが維持される。
【００２３】シリンダ壁の内周面の或る部分を其他の部
分よりもよりよく潤滑したい場合は、第２の油供給流路
１２を使用して、シリンダ壁の上記の或る部分を特別に
よく潤滑する。図７は第２の油供給流路１８が構成する
ように形成された環状溝を示す。油リング１１は環状溝
５０に嵌め込むと、本来の油供給流路１２と第２の油供
給流路１８の両者がシリンダ壁８内に形成される。
【００２４】第２の油供給流路１８は本来の油供給流路
１２よりも高圧の油を含むので、該第２の油供給流路１
８に対向する油リングの部分はより多くの油を通過させ
る。図７に示す実施例において、シリンダの内周縁の一
部分だけに亘って延びている。上述の油用供給管路によ
ってシリンダ壁の局部的部分に上述した油を供給する。
【００２５】図７の実施例では二つの油リングが設けら
れている。上部油リング９０は主スラスト領域付近のシ
リンダ上部に設けられ、下部油リング９１は副スラスト
領域付近のシリンダ下部に向って設けられている。図７
は、燃焼圧６３、側方スラスト６２、連接棒４、主スラ
スト領域６０、及び副スラスト領域６１間の関係を示す
。
【００２６】主スラスト領域は、ピストンの下降行程中
にピストンとシリンダ内壁間の主摩擦負荷が生ずる場所
なので、上部油リングによって主スラスト領域の特別な
局部的潤滑を行なう。また副スラスト領域は、ピストン
が上昇運動を開始する時の行程の底部の摩擦場所なので
、下部油リングによって副スラスト領域の特別な潤滑を
行なう。
【００２７】本発明は上述の実施例について説明したが
、本発明の精神と特許請求の範囲に述べた請求項の範囲
とに含まれる他の実施例があることを理解すべきである
。
【図面の簡単な説明】
【図１】油浸透性リングが排気口の僅か上方に配設され
た、２サイクル内燃機関の破断図である。
【図２】排気弁がシリンダの頂部に配設された、２サイ
クル内燃機関に使用される油浸透性リングの破断図であ
る。
【図３】シリンダの内部に位置しかつシリンダ壁の溝内
に設置できるように、輪状に巻かれた油浸透性リングを
示す図である。
【図４】両当接端部を有する、油浸透性リングの一実施
例を示す図である。
【図５】シリンダ壁をホーニング加工する前に、シリン
ダ壁に配設された油浸透性リングの拡大断面図である。
【図６】油浸透性リングとシリンダ壁とをホーニング加
工した後の、図５の油浸透性リングの拡大断面図である
。
【図７】主スラスト領域、副スラスト領域及び本来の環
状の油供給流路に追加した第２の環状の油供給流路を示
す、シリンダ内のピストンの概略図である。
【符号の説明】 １…ピストン ７…ピストン・リング ８…シリンダ壁 １１，９０，９１…潤滑材浸透リング １２，１８　…潤滑材供給流路 １３…潤滑材用接続流路 ３０…第２の端部 ３１…第１の端部 ４０…境界面 ５０…環状溝 ６０…主スラスト領域 ６１…副スラスト領域

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　潤滑材供給流路からシリンダ壁内側に
    潤滑材を供給する潤滑組立材であって、上記シリンダ壁
    は上死点位置と下死点位置間を移動するピストンを収容
    したものにおいて、シリンダ壁（８）に形成した環状溝
    （５０）内に潤滑材浸透性リング（１１，　９０）を配
    設して、潤滑材供給流路（１２）を環状溝（５０）と潤
    滑材浸透性リングとの間に形成し、上記潤滑材浸透性リ
    ングはピストン（１）の上死点位置と該ピストンの下死
    点位置との間に配置されたことを特徴とするシリンダ壁
    内側に潤滑材を供給する潤滑組立体。
  2. 【請求項２】　　潤滑材浸透性リングは、シリンダ壁の
    内径に等しい内径を有する円筒状の内面を備え、シリン
    ダ壁の内面と潤滑材浸透性リングの内面とによって一つ
    の円筒面を形成した請求項１に記載の潤滑材組立体。
  3. 【請求項３】　　潤滑材を潤滑材供給流路に供給する少
    なくとも一つの潤滑材用接続流路（１３）を備えた請求
    項１に記載の潤滑組立体。
  4. 【請求項４】　　環状溝と潤滑材浸透性リングとの間に
    密封状態が形成されるように潤滑材浸透性リングを環状
    溝内に圧力ばめした請求項１に記載の潤滑組立体。
  5. 【請求項５】　　ピストンはシリンダ壁と係合する少な
    くとも一つのピストン・リング（７）を含み、潤滑材浸
    透性リングは、ピストンがその上死点位置にある時の上
    記少なくとも一つのピストン・リングの位置と、ピスト
    ンがその下死点位置にある時の上記少なくとも一つのピ
    ストン・リングの位置との間に配置された請求項１に記
    載の潤滑組立体。
  6. 【請求項６】　　環状溝は潤滑材リングと協働して摩擦
    ばめを構成するよう形成された二つの境界面（４０）を
    備え、該両境界面はシリンダ壁内面において環状溝の幅
    が最大となるようにテーパをなした請求項１に記載の潤
    滑組立体。
  7. 【請求項７】　　上記の潤滑材浸透性リングは第１の端
    部（３１）と第２の端部（３０）とを有する割りリング
    であって、夫々の端部は互いに係合して密接に密封する
    当該面を有した請求項１に記載の潤滑組立体。
  8. 【請求項８】　　上記当該面は平坦である請求項７に記
    載の潤滑組立体。
  9. 【請求項９】　　上記の当接面は潤滑材浸透性リングの
    軸線を含む面に横たわった請求項８に記載の潤滑組立体
    。
  10. 【請求項１０】　　潤滑材浸透性リングの半径は当接面
    を交差し、該当接面の平坦面は潤滑材浸透性リングの軸
    線に平行であり、上記当接面と上記半径とは鋭角をなし
    て交差した請求項８に記載の潤滑組立体。
  11. 【請求項１１】　　上記当接面は潤滑材浸透性リングと
    ある角度をなして交差する平面上に横たわった請求項８
    に記載の潤滑組立体。
  12. 【請求項１２】　　上記シリンダ壁は主スラスト領域（
    ６０）と副スラスト領域（６１）とを有し、上記潤滑材
    浸透性リングは上記主スラスト領域と交差した請求項８
    に記載の潤滑組立体。
  13. 【請求項１３】　　第２の環状溝に位置した第２の潤滑
    材浸透性リング（９１）を備え、該第２の潤滑材浸透性
    リングは上記副スラスト領域（６１）と交差した請求項
    １２に記載の潤滑組立体。
  14. 【請求項１４】　　上記環状溝は、上記潤滑材浸透性リ
    ング（９０）を該環状溝に配設した時に、少なくとも一
    つの別の潤滑材供給流路（１８）が形成されるように形
    成され、上記の少なくとも一つの別の潤滑材供給流路は
    、シリンダの内周縁を巡った一部分に対してだけ延びた
    請求項１に記載の潤滑組立体。
  15. 【請求項１５】　　上記の少なくとも一つの別の潤滑材
    供給流路は、他の潤滑材供給流路の潤滑材よりも高い圧
    力の潤滑材を含んだ請求項１に記載の潤滑組立体。
  16. 【請求項１６】　　上記潤滑材浸透性リングは多孔質の
    焼結金属で作られた請求項１に記載の潤滑組立体。
  17. 【請求項１７】　　上記潤滑材浸透性リングは多孔質の
    セラミックで作られた請求項１に記載の潤滑組立体。
  18. 【請求項１８】　　上記潤滑材浸透性リングは鋳造した
    銑系リングである請求項１に記載の潤滑組立体。
  19. 【請求項１９】　　シリンダ壁（８）の内側の環状溝（
    ５０）に割りリングを取付ける方法であって、シリンダ
    壁は内径を有し、割りリングは外径を有し、割りリング
    は該割りリングの第１及び第２の端部を形成する割れ目
    を有するものにおいて、（ａ）割りリングの外径がシリ
    ンダ壁の内径より小さくなるように割りリングを輪状に
    巻き、（ｃ）巻かれた割りリングをシリンダの内側に置
    き、（ｄ）割りリングを環状溝内に巻きもどす工程から
    なることを特徴とするシリンダ壁の内側の環状溝に割り
    リングを取付ける方法。
  20. 【請求項２０】　　上記の工程（ｂ）は、割りリングの
    第１の端部（３１）を環状溝に嵌め込むことを含んだ請
    求項１９に記載の方法。
  21. 【請求項２１】　　上記の工程（ｃ）は、割りリングの
    第２の端部が環状構内に嵌り込むまで割りリングを巻き
    もどすことを含んだ請求項２０に記載の方法。
  22. 【請求項２２】　　割りリングは、シリンダ壁と協働し
    て密接な密封を構成するように環状溝に圧力ばめされた
    請求項２１に記載の方法。
  23. 【請求項２３】　　シリンダ壁と割りリングとが互いに
    面一となるようにホーニング加工する工程を含んで、夫
    々ホーニング加工されたシリンダ壁と割りリングとが同
    一の内径を有するようにした請求項２０に記載の方法。
  24. 【請求項２４】　　ホーニング加工前の割りリングの内
    径は、ホーニング加工後のシリンダ壁の内径より小さい
    請求項２３に記載の方法。
  25. 【請求項２５】　　シリンダ壁とピストンとを備えた内
    燃機関を潤滑する方法であって、上記ピストンは、下死
    点位置と上死点位置間に亘ってシリンダ内を往復作動し
    て該シリンダ内の圧力を最大圧力と最小圧力間に亘って
    変化させ、潤滑材浸透性リングは、潤滑材供給流路が環
    状溝と潤滑材浸透性リングとの間に形成されるようにシ
    リンダ壁の環状溝内に位置し、かつ上記潤滑材浸透性リ
    ングは上死点位置と下死点位置との間に位置したものに
    おいて、少なくともシリンダ内の上記最小圧力と等しい
    圧力で、上記潤滑材供給流路に潤滑材を供給する工程を
    含んだことを特徴とする内燃機関を潤滑する方法。
  26. 【請求項２６】　　上記の潤滑材を供給する工程は、さ
    らにシリンダ壁の潤滑が望まれる場合に、上記潤滑材の
    上記圧力を増加させることを含んだ請求項２５に記載の
    方法。
JP3034609A 1990-06-18 1991-02-28 シリンダ壁を潤滑するための油浸透性リング Pending JPH04231611A (ja)

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