JPH04362369A - 組合せオイルリングのスペーサエキスパンダ - Google Patents

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、内燃機関や圧縮機に用
いられる組合せオイルリングのスペーサエキスパンダに
関する。

【０００２】

【従来の技術】ガソリンエンジンや往復動圧縮機のピス
トンには、３ピース形の組合せオイルリングがよく用い
られる。これらの組合せオイルリングは、一対のサイド
レールを上下に離隔保持して半径方向および軸方向に押
圧付勢するスペーサエキスパンダと、シリンダと摺動し
過剰の油を掻き落として油膜厚さをコントロールする上
下のサイドレールとから構成されている。そして通常ス
ペーサエキスパンダは周期要素が周方向に多数連なった
環状のもので、その上下部の内周側には、スペーサエキ
スパンダを構成する周期要素の各々に一つずつサイドレ
ールを押す耳部と呼ばれる押圧部が突出して設けられて
いる。

【０００３】サイドレールは、摺動面シールと上下面シ
ールの二つの機能を果たしている。このうち摺動面シー
ルについていえば、サイドレールとシリンダは、ピスト
ンの上下動行程の全期間、全周にわたって均一で適切な
圧力で接しているのが望ましい。そしてこのためには、
サイドレールの内周面とスペーサエキスパンダのサイド
レール押圧部は全周にわたって一様に押し合っていなけ
ればならない。

【０００４】しかし、シリンダボアの変形やピストンス
ラップが発生したとき、サイドレール内周面とスペーサ
エキスパンダのサイドレール押圧部とが離れてしまい、
オイル消費量が増大する場合がある。

【０００５】ここでピストンが、ボア変形したシリンダ
内を上下動する場合を考える。スペーサエキスパンダの
張力は上下動行程の全期間全周にわたって一様であり、
サイドレールをシリンダ壁に追従させる運動の駆動力で
あることが期待される。しかしながら、シリンダ壁への
追従のためスペーサエキスパンダの周期要素の周方向へ
の運動（周期要素同士が周方向に延びるあるいは縮む）
に対して、サイドレール押圧部とサイドレールの間に摩
擦力が作用し、この摩擦力は周期要素の周方向への運動
に対して減衰力として作用するので、ピストンの高速運
動に対し時間の遅れ無しにシリンダ壁にサイドレールを
追従させることができない。

【０００６】これに対して、サイドレール押圧部の半径
方向のたわみは、サイドレールを半径方向に変位させる
量としては０．０２〜０．０３ｍｍと小さいが、摩擦力
なしにサイドレールをシリンダ壁に押すことができるの
で、高速回転時の微小なボア変形やピストンスラップの
ある場合等に追従性を左右する要因として重要である。

【０００７】従来シリンダ壁への追従性を上げるために
よく行われた対策は、 （１）スペーサエキスパンダの張力を増すこと。 （２）スペーサエキスパンダの周期要素のピッチを大き
くすること。 である。これ等は、スペーサエキスパンダの一つの周期
要素のサイドレール押圧部のたわみを増すことにつなが
る。たわみが増せば、サイドレールとスペーサエキスパ
ンダが押し合いつつ半径方向に移動できる範囲が増すの
で、ボア変形やピストンスラップによるサイドレールと
シリンダ壁とは離れ難くなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の（１）
では、張力に比例してピストン−シリンダ系の摩擦力が
大きくなる問題があり、（２）ではスペーサエキスパン
ダのばね定数の増大に起因してオイル消費が増し、更に
サイドレールあるいはシリンダが摩耗するとオイル消費
が増大する問題がある。

【０００９】なお、半径方向波形のスペーサエキスパン
ダが実公昭５６−１００８号に、軸方向波形のスペーサ
エキスパンダが実公昭３８−１１４０１号に記載されて
いる。前者はサイドレール押圧部がスペーサエキスパン
ダを構成する周期要素の各々の上下の一方に互い違いに
設けられているが、これはスペーサエキスパンダがねじ
れることを期待して上下のサイドレールの運動の独立性
を増そうとしたものである。また、後者はスペーサエキ
スパンダのばね定数を小さくするため一つ置きに切り欠
きを設けたものであるが、軸方向波形のスペーサエキス
パンダの場合は上下に対称になり得ない。これらの非対
称なスペーサエキスパンダは、対称なスペーサエキスパ
ンダに比べると、成形加工においてねじれを生じやすく
、そのためサイドレール押圧部の当たりが一様になりに
くい欠陥を有している。そしてこのサイドレール押圧部
の当たりの一様なことは、スペーサエキスパンダの機能
上きわめて重要なことである。

【００１０】本発明の目的は、サイドレールのシリンダ
壁への追従性を良好にすることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、略コ字断面を
有する周期要素が周方向に多数連なり、一対のサイドレ
ールを上下に離隔保持して上下のサイドレールを半径方
向および軸方向に押圧付勢する組合せオイルリングのス
ペーサエキスパンダにおいて、スペーサエキスパンダは
上下対称で、スペーサエキスパンダを構成する周期要素
の一つ置きにサイドレール押圧部が設けられていること
を特徴とする。

【００１２】また、半径方向に波形をなす周期要素が周
方向に多数連なり、一対のサイドレールを上下に離隔保
持して上下のサイドレールを半径方向および軸方向に押
圧付勢する組合せオイルリングのスペーサエキスパンダ
において、スペーサエキスパンダは上下対称で、スペー
サエキスパンダを構成する周期要素の一つ置きにサイド
レール押圧部が設けられていることを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明のスペーサエキスパンダは、上下対称の
ため成形加工における歪みが小さく、サイドレール押圧
部の当たりが一様である。そしてスペーサエキスパンダ
を構成する周期要素の一つ置きにサイドレール押圧部が
設けられているので、張力を増すこと及び周期要素のピ
ッチを大きくすることなく、サイドレール押圧部に働く
力を増加できる。この力の増加により、一つのサイドレ
ール押圧部当たりに蓄えられるたわみが増して、サイド
レールと押し合いつつ半径方向に移動できる範囲が増加
する。この結果シリンダ壁へのサイドレールの追従性が
改善されオイル消費量が減少する。

【００１４】

【実施例】図１〜図３は略コ字断面を有する周期要素が
周方向に多数連なったスペーサエキスパンダの一例を示
すもので、図２は鋼製組合せオイルリングをピストンに
組付けた断面を示し、１はピストン、２はシリンダで、
ピストン１の外周壁に設けられたオイルリング溝３に鋼
製組合せオイルリング４が装着されている。組合せオイ
ルリング４は、環状で合口を備えた上下一対のサイドレ
ール５，６と、環状で合口を備えたスペーサエキスパン
ダ７とからなる。

【００１５】上記スペーサエキスパンダ７は次のように
して形成したものである。図１はスペーサエキスパンダ
の一部分を示す斜視図、図３はスペーサエキスパンダの
素材を示す平面図で、素材１１は長手方向中心線に対し
て対称形状をなし、オーステナイト系のステンレス鋼の
薄鋼帯の長手方向に等間隔にオイル孔となる亀甲状の孔
１２を列設するとともに、これらの孔１２の間の薄鋼帯
の両側部に略Ｖ字状スリット１３を設けたものである。 この素材１１を対称形に折り曲げ加工する。即ち、屈曲
線Ａ−ＡおよびＢ−Ｂに沿って幅方向両側を同一幅で同
一方向に９０度屈曲して、コ字断面の周期要素が多数連
なった形状とし、直立片１４で連結された上下片１５，
１６でサイドレール支承部を構成する。ついで、コ字断
面の周期要素の一つ置きに、屈曲線Ｃ−Ｃ，Ｄ−Ｄに沿
って上下の先端部を同一幅で外方へ斜めに屈曲して、こ
れらの起立片がサイドレール押圧部１７を構成する。素
材１１を以上のように屈曲した後、耐摩耗性を付与する
ために窒化処理を施し、その後所定の長さに切断したも
のを、サイドレール押圧部１７が内周側になるように環
状に形成してスペーサエキスパンダ７は形成されたもの
で、このスペーサエキスパンダ７は上下対称をなす。な
お、図４に示すように、サイドレール押圧部を形成しな
い部分の薄鋼帯の幅方向両縁部は切断線Ｘ−ＸおよびＹ
−Ｙに沿って亀甲状の孔１２付近まで同一幅切断するよ
うにしてもよい。

【００１６】このスペーサエキスパンダ７を縮めてオイ
ルリング溝３に装着して半径方向外方への拡張力を生じ
させ、一対のサイドレール５，６を上下片１５，１６で
上下（軸方向）に離隔保持し、サイドレール押圧部１７
によってサイドレール５，６の外周摺動面をシリンダ２
の内壁８に一様に押圧密着させてオイルを掻き落とすと
ともに、サイドレール５，６の内周側の端部をオイルリ
ング溝３の上下面９，１０に押圧密着させて上下面９，
１０のシールを行う。

【００１７】図５〜図７は半径方向に波形をなす周期要
素が周方向に多数連なったスペーサエキスパンダ７Ａの
一例を示すもので、図５はスペーサエキスパンダの素材
を示す平面図、図６はスペーサエキスパンダの一部を示
す斜視図、図７はスペーサエキスパンダの断面図である
。素材２０は長手方向中心線に対して対称形状をなし、
オーステナイト系のステンレス鋼の薄鋼帯に長手方向に
等間隔にオイル孔となる長孔２１を列設し、幅方向の両
縁部を所定部分打ち抜いて、長孔２１の間の両縁に一つ
置きにサイドレール支持部形成用の突片２２を設け、こ
れらの突片２２間に一つ置きにサイドレール押圧部形成
用の突片２３を長孔２１の間の両縁に設けたものである
。この素材２０を対称形に折り曲げ加工する、即ち、サ
イドレール押圧部形成用の突片２３を屈曲線Ｅ−Ｅに沿
って斜めに屈曲することによりサイドレール押圧部２３
Ａを形成し、全体を長手方向に沿ってコ字形ジグザグ状
に屈曲した後、耐摩耗性を付与するために窒化処理を施
し、その後所定の長さに切断したものをサイドレール押
圧部２３Ａが内周側になるように環状に形成してスペー
サエキスパンダ７Ａは形成されたもので、このスペーサ
エキスパンダ７Ａは上下対称をなす。このようにして、
円周方向に交互に配置された外側山部片２４と内側谷部
片２５が中間部片２６で連結されて、半径方向に波形を
なす周期要素が周方向に多数連なったスペーサエキスパ
ンダ７Ａが構成される。

【００１８】このスペーサエキスパンダ７Ａを縮めてオ
イルリング溝３に装着して半径方向外方への拡張力を生
じさせ、一対のサイドレール５，６を上下のサイドレー
ル支持部２２で上下（軸方向）に離隔保持し、サイドレ
ール押圧部２３Ａによってサイドレール５，６の外周摺
動面をシリンダ２の内壁８に一様に押圧密着させてオイ
ルを掻き落とすとともに、サイドレール５，６の内周側
の端部をオイルリング溝３の上下面９，１０に押圧密着
させて上下面９，１０のシールを行う。

【００１９】なお、上記において、通常のスペーサエキ
スパンダのサイドレール押圧部は、スペーサエキスパン
ダとサイドレールが相対的に回転しないように、サイド
レール内周面の曲率と反対向きの曲率で成形加工されて
いるが、本発明の場合、この曲率を少し小さくして局部
的な圧力を軽減することが望ましい。

【００２０】上記図１〜図４のスペーサエキスパンダ７
は、上下対称のため成形加工における歪みが小さく、サ
イドレール押圧部１７の当たりが一様である。そしてス
ペーサエキスパンダ７を構成する周期要素の一つ置きに
サイドレール押圧部１７が設けられているので、張力を
増すこと及び周期要素のピッチを大きくすることなく、
サイドレール押圧部１７に働く力を増加できる。この力
の増加により、一つのサイドレール押圧部１７当たりに
蓄えられるたわみが増して、サイドレール５，６と押し
合いつつ半径方向に移動できる範囲が増加する。この結
果シリンダ壁８へのサイドレール５，６の追従性が改善
されオイル消費量が減少する。

【００２１】上記図５〜図７のスペーサエキスパンダ７
Ａについても同様にシリンダ壁８へのサイドレール５，
６の追従性が改善されオイル消費量が減少する。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明のスペーサエ
キスパンダによれば、シリンダ壁へのサイドレールの追
従性が改善されオイル消費を減少できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】スペーサエキスパンダの一部を示す斜視図であ
る。

【図２】ピストンの組合せオイルリング部分を示す断面
図である。

【図３】スペーサエキスパンダの素材を示す平面図であ
る。

【図４】スペーサエキスパンダの素材を示す平面図であ
る。

【図５】スペーサエキスパンダの素材を示す平面図であ
る。

【図６】スペーサエキスパンダの一部を示す斜視図であ
る。

【図７】スペーサエキスパンダの断面図である。

【符号の説明】

１　　ピストン ２　　シリンダ ３　　オイルリング溝 ４　　組合せオイルリング ５、６　　サイドレール ７、７Ａ　　スペーサエキスパンダ ８　　シリンダ内壁 ９　　リング溝上面 １０　　リング溝下面 １１、２０　　素材 １２、２１　　孔 １３　　スリット １４　　直立片 １５　　上部片 １６　　下部片 １７、２３Ａ　　サイドレール押圧部 ２２　　サイドレール支持部形成用の突片２３　　サイ
ドレール押圧部形成用の突片２４　　外側山部片 ２５　　内側谷部片 ２６　　中間部片

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　略コ字断面を有する周期要素が周方向
   に多数連なり、一対のサイドレールを上下に離隔保持し
   て上下のサイドレールを半径方向および軸方向に押圧付
   勢する組合せオイルリングのスペーサエキスパンダにお
   いて、スペーサエキスパンダは上下対称で、スペーサエ
   キスパンダを構成する周期要素の一つ置きにサイドレー
   ル押圧部が設けられていることを特徴とする組合せオイ
   ルリングのスペーサエキスパンダ。
2. 【請求項２】　　半径方向に波形をなす周期要素が周方
   向に多数連なり、一対のサイドレールを上下に離隔保持
   して上下のサイドレールを半径方向および軸方向に押圧
   付勢する組合せオイルリングのスペーサエキスパンダに
   おいて、スペーサエキスパンダは上下対称で、スペーサ
   エキスパンダを構成する周期要素の一つ置きにサイドレ
   ール押圧部が設けられていることを特徴とする組合せオ
   イルリングのスペーサエキスパンダ。