JPH07158732A - オイルリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】オイル消費量及び張力を最小にでき、小型化さ
れたオイルリングを提供する。 【構成】シリンダライナ面の油膜厚を表す係数（Ｋ₁）
と所定の油膜厚を表す基準値（Ｓ₁）とに基づく張力
（Ｗ）とオイルリング幅（ｂ_r）との第１の関係と、シ
リンダライナの変形形態を表すデータと該シリンダライ
ナの変形量に対する前記オイルリングの追従性を表す係
数（Ｋ₂）と所定のオイル消費量を表す基準値とに基づ
く張力（Ｗ）とオイルリング幅（ｂ_r）との第２の関係
と、前記オイルリングのうねり変形に対する該オイルリ
ングの耐追従性を表す係数（Ｋ₃）と前記オイルリング
の耐追従性を表す係数の所定の基準値（Ｓ₃）とに基づ
く張力（Ｗ）とオイルリング幅（ｂ_r）との第３の関係
と、第１の関係と第２の関係と第３の関係とを満足する
オイルリング諸元を有することを特徴とするオイルリン
グ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばレシプロエンジ
ンに用いるサイドレールとスペーサを有するオイルリン
グに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、レシプロエンジンのオイルリ
ングによるオイル消費量（ＬＯＣ）のコントロール方法
として、ａ）シリンダライナ面油膜厚のコントロール、
ｂ）シリンダライナ面のライナ変形に伴うオイルリング
の追従性のコントロール、ｃ）オイルリング溝への密着
性のコントロールという３つの要素によってオイル消費
量をコントロールしていた。 ａ）第１の要素であるシ
リンダライナ面油膜厚のコントロールは、シリンダライ
ナ面圧を約８〜９kgf/cm²に設定することによって油膜
厚を保持しようとするものである。 ｂ）また、第２の
要素であるシリンダライナ面のライナ変形に伴うオイル
リングの追従性のコントロールは、追従性係数（オイル
リングの追従し易さを表す値）を０．４よりも大きい値
に設定することによって、ライナ変形によって発生する
オイルリングとライナとの隙間を小さくしようとするも
のである。

【０００３】ｃ）更に、第３の要素であるオイルリング
溝への密着性のコントロールとは、ピストンの往復動に
よって発生するオイルリングのサイドレールのうねりを
抑えるため、レール剛性をできるだけ大きくすることに
よってオイル漏れ量をコントロールするものである。本
来、上述したａ）、ｂ）、ｃ）の３つの要素について
は、夫々に経験的な基準値を用い、その基準値内におい
て、ライナ面圧や追従性係数やレール剛性を設定し、様
々な組み合わせを設定しながら実験することによって、
謂わば、試行錯誤を繰り返しながらオイル消費量（ＬＯ
Ｃ）が最小となるようなオイルリング諸元の設計を行な
っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来技術において、オイルリングの摩擦損失の低
減を狙ってオイルリングの低張力化を図ろうとすると、
低張力でかつ高面圧又は追従性係数を大きくする必要が
ある。しかしながらいずれもサイドレールの剛性が低下
して結果的にオイルの消費量が大きくなってしまうとい
う問題が生じていた。

【０００５】また、実験等による経験に頼るところが大
きく設計にバラツキが生じてしまうという問題が生じて
いた。従って、本発明のオイルリングは、上記の事情に
鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、、ピストンスピード（エンジン回転数）とライナ真
円度（ライナ変形形態）及びオイルリング諸元とオイル
消費量の関係をオイル漏れの要因となる隙間面積を表す
パラメータを利用して関連づけることによりオイル消費
量及び張力が最小となるようなオイルリングを提供する
ことである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決し、目
的を達成するために、本発明のオイルリングは、ピスト
ンの周方向に形成されたオイルリング溝内に環装すると
共に、サイドレールとスペーサを有するオイルリングに
おいて、シリンダライナ面の油膜厚を表す係数（Ｋ₁）
と所定の油膜厚を表す基準値（Ｓ₁）とに基づく張力
（Ｗ）とオイルリング幅（ｂ_r）との第１の関係と、シ
リンダライナの変形形態を表すデータと該シリンダライ
ナの変形量に対する前記オイルリングの追従性を表す係
数（Ｋ₂）と所定のオイル消費量を表す基準値とに基づ
く張力（Ｗ）とオイルリング幅（ｂ_r）との第２の関係
と、前記オイルリングのうねり変形に対する該オイルリ
ングの耐追従性を表す係数（Ｋ₃）と前記オイルリング
の耐追従性を表す係数の所定の基準値（Ｓ₃）とに基づ
く張力（Ｗ）とオイルリング幅（ｂ_r）との第３の関係
と、前記第１の関係と第２の関係と第３の関係とを満足
する前記オイルリング諸元を有することを特徴としてい
る。

【０００７】また、好ましくは、前記第１の手段におい
て、ボア径（Ｄ）、ピストンスピード（Ｕ）とすると、
前記張力とオイルリング幅との関係は、 b_r＝［K₁/｛D・（U・D）^1/2｝］・W^1/2 なる式によって算出されることを特徴としている。ま
た、好ましくは、前記第２の手段において、前記サイド
レール厚さ（ｔ_r）、前記サイドレールのヤング率
（Ｅ_r）、前記ライナの変形形態によって決まる次数
（ｉ）、ｉ次のライナ変形量（Ｕ_max）とすると、前記
張力とオイルリング幅との関係は、 b_r＝K₂・［D³/｛K₂・t_r・E_r・U_max・（i²−1）²｝］・W なる式によって算出されることを特徴としている。

【０００８】また、好ましくは、前記第３の手段におい
て、前記スペーサの中心幅（ｂ₃）、該スペーサの全周
のピッチ数（ｎ）、該スペーサのピッチ寸（Ｐ_s）、該
スペーサの板厚（ｂ_s）、該スペーサ厚（ｔ_s）、該スペ
ーサのヤング率（Ｅ_s）とすると、前記張力とオイルリ
ング幅との関係は、 b_r＝［｛b₃ ²・n・（b₃／3＋p_s／2）｝／（K₃・E_r・t_r・
E^s・b_s ³・t_s）］^1/3・W^1/3 なる式によって算出されることを特徴としている。

【０００９】また、好ましくは、前記張力が前記領域内
の最小値付近となるように前記オイルリング幅を設定す
ることを特徴としている。また、好ましくは、前記シリ
ンダライナ面油膜厚係数（Ｋ₁）は、該ライナ面を真円
と見なした場合の油膜厚を表す値であって、 K₁≦１．３ なる条件を満たすことを特徴としている。

【００１０】また、好ましくは、前記シリンダライナの
変形量に対する前記オイルリングの追従性係数（Ｋ₂）
は、該ライナの変形で発生する該ライナと前記オイルリ
ングとの隙間を表す値であって、 K₂≦前記所定のオイル消費量を表す基準値 なる条件を満たすことを特徴としている。

【００１１】また、好ましくは、前記オイルリングの耐
追従性係数（Ｋ₃）は、該オイルリングの側面方向への
うねりにより発生する前記ライナ面との隙間を表す値で
あって、 K₃≦０．９ なる領域を満足することを特徴としている。

【００１２】また、好ましくは、前記所定の油膜厚を表
す基準値（Ｓ₁）は、標準値と前記シリンダライナ面油
膜厚を表す実験値（ｋ１）との比を表す値であって、 Ｓ₁＝ｋ₁／８５１．６ なる式によって算出されることを特徴としている。ま
た、好ましくは、前記オイルリングの耐追従性係数の所
定の基準値（Ｓ₃）は、標準値と前記オイルリングの耐
追従性を表す実験値（ｋ₃）との比を表す値であって、 Ｓ₃＝ｋ₃／６．９０*１０^-5 なる式によって算出されることを特徴としている。

【００１３】

【作用】以上のように、この発明に関わるオイルリング
は構成されているので、オイル漏れの要因となる隙間面
積を表すパラメータを利用し、それらをオイルリングの
諸元に関連づけることによりオイル消費量及び張力が最
小となるようなオイルリングを提供することができる。

【００１４】また、サイドレール厚を小さくできるた
め、小型化されたオイルリングを提供できる。 また、
容易にオイルリング諸元の設計の評価を行なえるため、
定式化されたオイルリング諸元を有するオイルリングを
提供することができる。

【００１５】

【実施例】以下に本発明の実施例につき、添付の図面を
参照して詳細に説明する。図１は、本実施例を示すレシ
プロエンジンに用いられる３ピースオイルリングの構成
図である。また、図２は、図１のＢ−Ｂ矢視断面部分を
拡大しかつ簡略化した図である。図１に示すように、ピ
ストン１は、上部オイルリング受部６ａと下部オイルリ
ング受部６ｂとの間にオイルリング溝７を形成してい
る。また、オイルリング溝７は、３ピースオイルリング
を嵌装するように構成されている。３ピースオイルリン
グ１２は、挟持部（不図示）を有する上部サイドレール
９と下部サイドレール１０と両サイドレールに挟持され
る略矩形波状に折曲形成されたエキスパンダ状のスペー
サ１１とによって構成されている。

【００１６】＜オイル消費（ＬＯＣ）発生要因の分析＞
周知のように、オイルリングとは、シリンダライナとピ
ストンとが往復運動するのに必要な潤滑油（エンジンオ
イル）の油膜厚を適正に保持するために用いられてい
る。したがって、オイルリングの特性等に起因して燃焼
室内に流入するエンジンオイル量が増加してしまうと、
本来不要なオイル消費量（ＬＯＣ）はそれに伴って増加
していく。ここで、上述した３ピース構造のオイルリン
グ１２を有するレシプロエンジンのオイル消費量（ＬＯ
Ｃ）に注目すると、燃焼室内へのエンジンオイルの漏れ
量は、オイルリングシール部にできる隙間面積、即ち、
シリンダライナ面油膜厚Ｋ₁、シリンダライナ面変形部
隙間Ｋ₂、後に詳しく説明するピストンリングのうねり
変形量Ｋ₃というの３つの要素に起因すると考えられ
る。これら３つの要素は、いずれもオイルリングとシリ
ンダライナとの間を通過して燃焼室内に流入するオイル
のオイル通路としての断面積（隙間面積）を表してい
る。図３は、エンジンオイル通路とシリンダライナ面油
膜厚とシリンダライナ面変形部面積との関係を示すライ
ナ部分の断面図である。図３において、シリンダライナ
面油膜厚Ｋ₁とは、ライナの変形がないとした場合の油
膜の厚さを示す値である。シリンダライナ面変形部面積
Ｋ₂とは、ライナ部固定ボルトを締めることによって生
じるライナ変形部に形成される隙間面積を示す値であ
る。ここで、シリンダライナ面油膜厚Ｋ₁は、下記に示
す関係式１によって算出される。

【００１７】K₁＝br・D・（U・D／W）^1/2・・・（１） 但し、 ｂ_r：サイドレール幅 Ｄ：ボア径 Ｕ：ピストンスピード Ｗ：張力 上記関係式１に示すサイドレール幅ｂ_rとは、上部又は
下部サイドレールのいずれか一方のサイドレールの幅で
あって、ピストンスピードＵは、エンジン回転数から算
出される値である。また、張力Ｗとは、オイルリングの
外周方向（広がろうとする方向）に作用するものであ
る。更に、シリンダライナ面変形部面積Ｋ ₂は、下記に
示す関係式２によって算出される。

【００１８】 K₂＝｛b_r・t_r ³・E_r・U_max・（i²−1）²｝／（W・D³）・・・（２） 但し、ｔ_r：サイドレール厚 Ｅ_r：サイドレールのヤング率 ｉ：ライナ変形次数 Ｕ_max：ｉ次のライナ変形量 関係式２に示されるライナ変形次数ｉとは、図４ａから
図４ｃに示すように、ライナ部固定ボルトＶの個数によ
って決定される値である。例えば、ライナ部固定ボルト
が４本のときは、ｉは４次（ｉ＝４）の値となる。ま
た、ライナ変形次数ｉと、そのときのｉ次のライナ変形
量Ｕ_maxとは、夫々所定基準値に対して最も厳しい次数
で算出される値となる。

【００１９】厳密には、シリンダライナ面変形部面積Ｋ
₂は、ライナ変形面積から変形にともなってオイルリン
グが追従する面積を引いた値となるが、夫々の絶対値予
測が非常に困難であるため、ライナ変形量を変形次数の
影響で乗じた値をオイルリング追従量で割った値で近似
することによって代用している。この場合のオイルリン
グ追従量は、サイドレールを梁と仮定して算出するので
あるが、このような手法は周知の文献等によって開示さ
れているので、説明を省略することとする（参考文献；
SAE Technical Paper Series 841222;Piston Ring Desi
gns for Reduced Friction 著者;Stephen H.Hill and
Brian A.Newman）。

【００２０】次に、オイルリング溝に環装されたサイド
レールのうねり変形量Ｋ₃について説明する。図５は本
実施例に基づくオイルリングのオイルリング溝内でのう
ねりの状態を示す図である。また、図６は、本実施例に
基づくスペーサのオイルリング溝内でのうねりの状態を
示す図である。更に、図７は、本実施例に基づくスペー
サのたわみの状態を示す図である。図５、図６におい
て、ピストンが往復動することによってオイルリング溝
内のオイルリングはサイドレール自身の弾性によってう
ねりを発生する。うねり量を算出するに当たって、実際
のうねり量の解析が困難であるため、このうねり量に対
するレールの追従しやすさを表すためにスペーサのたわ
み量をうねり量として近似している。即ち、スペーサの
うねり量は、スペーサのたわみ量をサイドレールの側面
方向の剛性で割った値として算出される。下記に示す関
係式３によってサイドレールのうねり変形量Ｋ₃を算出
する。

【００２１】K₃＝α／β・・・（３） α＝｛W・b₃ ²・n・（b₃/3＋P_s/2）｝／（E_s・b_s ³・t_s） β＝E_r・b_r ³・t_r b₃＝B−2・b_r−b_s−0.1 n＝π（D−T）／P_s 但し、ｔ_s：スペーサの幅 Ｅ_r：サイドレールのヤング率 Ｅ_s：スペーサのヤング率 Ｐ_s：スペーサのピッチ Ｂ：オイルリング組立厚 Ｔ：オイルリング組立幅 以上説明したように、オイル消費量の増大は、ＬＯＣ発
生要因Ｋ₁、Ｋ₂、Ｋ₃をオイルリングに付加される張力
Ｗの関数として算出できるのである。尚、改めて、各発
生要因Ｋ₁、Ｋ₂、Ｋ₃を、オイルリングとシリンダライ
ナを真円とみなした場合のシリンダライナ面の油膜厚を
表す係数Ｋ₁、ライナの変形形態を表すデータとその変
形量に対するサイドレールの追従性を表す係数Ｋ₂、ス
ペーサのうねり変形に対するサイドレールの耐追従性を
表す係数Ｋ₃と定義し、オイルリング諸元の設計を行な
うのである。

【００２２】尚、図８は、本実施例に基づくオイルリン
グの各設計諸元を示す断面図である。同様に、図９は、
本実施例に基づくスペーサの諸元を示す図である。 ＜各ＬＯＣ発生要因Ｋ₁、Ｋ₂、Ｋ₃のＬＯＣへの寄与形
態＞次に、各ＬＯＣ発生要因のＬＯＣへの寄与形態につ
いて説明する。図１０は、実験により得た値に基づく各
ＬＯＣ発生要因Ｋ₁、Ｋ₂、Ｋ₃とＬＯＣとの関係を示す
図である。図１０において、縦軸はＬＯＣ量であり、横
軸は各ＬＯＣ発生要因Ｋ₁、Ｋ₂、Ｋ₃のスタンダード値
（標準値）と実験値との比を表すスタンダード比Ｓ₁、
Ｓ₃を示している。ここで、所定のＬＯＣ基準値を設定
し、その基準値に対する各発生要因Ｋ₁、Ｋ₂、Ｋ₃のス
タンダード値を算出し、実験値とスタンダード値との
比、即ちスタンダード比を夫々算出するのである。スタ
ンダード値の算出には下記に示すオイルリング諸元の値
を代入して算出する。

【００２３】［オイルリング諸元のスタンダード値］ ｂ_r＝０．５mm Ｄ＝７８ mm Ｕ＝１８．９４９ m/sec Ｗ＝３．１kgf ｂ₃＝１．５mm ｎ＝５９．３個 Ｐ_s＝４mm Ｅ_r＝２１０００kgf/mm² ｔ_r＝２mm Ｅ_s＝１８０００kgf/mm² ｂ_s＝０．４mm ｔ_s＝２．２mm 上記のオイルリング諸元のスタンダード値を前述した式
１及び式３に代入することによって、各Ｋ₁、Ｋ₃のスタ
ンダード値は、下記のように算出される。

【００２４】Ｚ₁＝８５１．６ Ｚ₃＝６．９０＊１０^-5 また、各Ｋ₁、Ｋ₃の実験値は、下記に示す条件に設定さ
れる。 ｋ₁≦１１００ ｋ₃≦７．００*１０^-5 なぜ上記の条件に設定されるかというと、図１０からわ
かるように各発生要因Ｋ₁、Ｋ₃によるＬＯＣは、Ｓ₁、
Ｓ₃の値を境に急激に増加している。特に、Ｓ₃はサイド
レールの座屈が生じる限界となっている。そのため、各
発生要因Ｋ₁、Ｋ₃は、図１０におけるＳ₁、Ｓ₃の値以下
に設定する必要があるのである。従って、標準型レシプ
ロエンジンに用いられるオイルリングに関するスタンダ
ード比Ｓ₁、Ｓ₃の条件は、図１０より、 Ｓ₁＝ｋ₁／Ｚ₁≦１．３０ Ｓ₃＝ｋ₃／Ｚ₃≦０．９０ となる。即ち、スタンダード比Ｓ₁、Ｓ₃が上記の値以下
であればＬＯＣを効果的に押さえることができるのであ
る。

【００２５】＜オイルリング諸元とＬＯＣとの関係＞次
に、オイルリング諸元とＬＯＣとの関係について説明す
る。図１１は、各ＬＯＣ要因によるＬＯＣのトータル量
と張力Ｗとの関係を示す図である。図１１において、Ｗ
₁、Ｗ₃を境界として、ＬＯＣトータルが急増している。
即ち、Ｗ₁、Ｗ₂は、前述のスタンダード比Ｓ₁、Ｓ₃にそ
れぞれ対応する値なのである。各ＬＯＣ要因Ｋ₁、Ｋ
₃は、ＬＯＣへの寄与率が特に高く、それゆえ、各ＬＯ
Ｃ要因がＬＯＣに寄与する領域（Ｓ₁≧１．３０、Ｓ₃≧
０．９０となる領域）では、トータルＬＯＣをコントロ
ールすることが困難となってしまう。従って、Ｓ₁が
１．３以下、Ｓ₃が０．９以下となるような領域におい
て、オイルリング諸元を設計することがＬＯＣトータル
をコントロールする上で有効な手段となるのである。更
に、トータルＬＯＣの算出式を下記関係式４に示す。

【００２６】 ＬＯＣトータル＝（S₁−1.3）*a₁＋S₂*a₂＋（S₃−0.9）*a₃・・・（４） 但し、Ｓ₁≦１．３０のとき Ｓ₁−１．３＝０ Ｓ₃≦０．９のとき Ｓ₃−０．９＝０ ａ₁＝３００ ａ₂＝１０ ａ₃＝７０ 即ち、上記の領域を満足することによって、トータルＬ
ＯＣについては発生要因Ｋ₂のみをコントロールするだ
けで良いことになる。

【００２７】＜オイルリング諸元の設計＞次に、オイル
リング諸元の設計について説明する。図１２は、サイド
レール厚と張力との関係を示す図である。図１２におい
て、領域Ｚ内を満足するようオイルリング諸元を求め
る。領域Ｚを示す関係式を下記に示す。

【００２８】 領域Z₁； b_r≦［（1.3*851.6）/｛D・（U・D）^1/2｝］・W^1/2・・・（５） 領域Z₂； b_r≧［｛b₃ ²・n・（b₃/3＋P_s/2）/（E_r・t_r・E_s・b_s ³・t_s）｝^1/3/ 0.9/6.90*10^-5］・Ｗ^1/3 ・・・（６） 領域Z₃； b_r≦（ＬＯＣ基準／10）・［D³/｛t_r・E_r・U_max・（i²−1）²｝］ ・W・・・（７） ここで、領域Ｊは、上記の関係式によって表される領域
内Ｊ₁、Ｊ₂、Ｊ₃の全てを満足する領域とする。前述し
たように、ＬＯＣ要因Ｋ₂のみがＬＯＣ増大に寄与して
いる領域Ｊ₂内において、所定のＬＯＣ基準値を満足す
るようにＫ₂を設定し、オイルリングの摩擦損失防止の
ため、張力が最も小さいポイントをサイドレール幅とし
て設定するのである。

【００２９】具体的に説明すると、初めにサイドレール
幅を除いたオイルリング諸元を設定し、コンピュータ等
の電子計算機を使用して領域Ｊ内にあるかどうか選別す
る。その後、領域Ｊ内に存在するものだけについて表示
し、その中で最も張力が小さくなるようなサイドレール
幅を設定するのである。次にオイルリング諸元の設計の
ための手順を説明する。

【００３０】図１３は、オイルリング諸元の設計手順を
示すフローチャートである。図１３において、ステップ
Ｓ１では、ＬＯＣ要因を３つの要因Ｋ₁、Ｋ₂、Ｋ₃に夫
々分析する。ステップ２では、ステップ１において分解
した要因Ｋ₁、Ｋ₂、Ｋ₃を夫々数式化する。その後ステ
ップ３において、各ＬＯＣ要因のスタンダード値（標準
値）と実験値との比に基づき、ＬＯＣ発生要因Ｋ₁、
Ｋ₂、Ｋ₃の各限界値を設定する。その後ステップ４に進
む。ステップ４においては、ＬＯＣの基準値を設定す
る。その後ステップ５へ進む。ステップ５において、ス
テップＳ３とステップＳ４において設定した限界値と基
準値を用いて最適な領域の設定を行なう。ステップＳ６
においては、サイドレール幅を除くオイルリング諸元を
設定する。その後ステップＳ７において、ステップＳ６
で設定されたオイルリング諸元がステップＳ５において
決定された領域を満足するか否かを判断し、満足するも
のだけを表示する。ステップＳ８では、ステップＳ７で
表示された結果に基づいて張力の最も小さくなるところ
のサイドレール幅を決定する。ステップＳ９では、ステ
ップＳ８において決定されたサイドレール厚に基づい
て、オイルリング諸元の全てが決定される。以上説明し
たような設計手順により一義的にオイルリングの諸元が
決定されるのである。

【００３１】図１４から図１６は、本実施例のおいて説
明したオイルリング諸元の設計によって得られるオイル
リングのボア径毎の最適範囲を示す図である。図１４か
ら図１６において、いずれのボア径においても斜線で囲
まれた部分がオイルリング諸元の設定に関する最適領域
である。即ち、設定された最適領域内を満足するオイル
リング諸元の組み合わせだけを表示した後、張力Ｗが最
小となるようにサイドレール厚ｂ_rの設定を行なうこと
によって、謂わば狙う目標が定められたことになり、図
１４から図１６に示すような従来の実績値よりも一義的
で最適な方法によるオイルリング諸元の設定を行なうこ
とができる。

【００３２】以上のように、ＬＯＣ発生要因を３つの要
素に分解し、各発生要因の限界値を決定する事により、
オイルリングに付加される張力を小さくでき、摩擦係数
の小さい最適なサイドレール厚を有するオイルリングを
提供することができる効果がある。また、サイドレール
幅を小さくできるため、小型化されたオイルリングを提
供できる効果がある。

【００３３】以上説明したように、本実施例のオイルリ
ングによれば、オイル消費量増大の要因となる隙間面積
を表すパラメータを利用して関連づけることによりオイ
ル消費量及び張力が最小となるオイルリングを提供でき
るのである。尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲
で上記実施例を修正又は変形したものに適用可能であ
る。

【００３４】例えば、本実施例ではＫ₁、Ｋ₂、Ｋ₃とい
う３つの要因を利用してオイルリングのサイドレール幅
の設計を行なったが、少なくとも２つの要因の組み合わ
せによってオイルリングのサイドレール厚を設計しても
よいのである。また、同様の手順によってサイドレール
幅以外のオイルリング諸元を目的として設定してもよい
のである。

【００３５】更に、図１７は、オイルリング諸元の設計
手順の変形例を示すフローチャートである。また、図１
８は、本実施例に基づく変形例を示すブロック図であ
る。変形例として図１７に示すように、図１３において
ステップＳ７からステップＳ１０へ進み、ステップＳ１
０において操作者からのオイルリング諸元のデータの入
力があるか否か判断する。ステップＳ１０においてデー
タの入力があった場合（判定がＹＥＳのとき）、ステッ
プＳ１１に進む。ステップＳ１１では、ステップＳ５に
おいて設定された領域内において、サイドレール幅と張
力とを具体的な値として表示する。その後ステップＳ１
２へ進む。ステップＳ１２では、ステップＳ１１で表示
された具体的な値が適切か否かを操作者が判断する。ス
テップＳ１２での判断が適切だった場合（判定がＹＥＳ
のとき）、ステップＳ９へ進む。また、ステップＳ１０
で入力がなかった場合（判定がＮＯのとき）とステップ
Ｓ１２での判定が不適切の場合（判定がＮＯのとき）、
いずれもステップＳ７へリターンする。

【００３６】また、図１８において、データ入力手段と
してのキーボード又はマウスによって入力されたオイル
リング諸元データは、ＣＰＵによって演算処理され、サ
イドレール幅と張力の具体的な値を表示手段であるＣＲ
Ｔによって表示する。評価手段としてのＲＯＭ及びＲＡ
Ｍに格納されたオイルリングの適正情報に基づいてＣＲ
Ｔにより表示された値が適正か否か判断し、その結果を
ＣＲＴにより表示する。フロッピーディスク及びハード
ディスクは、オイルリング諸元のデータを保存するのに
使用される。

【００３７】以上説明したように、領域を表示し、操作
者が指定する位置に入力し、入力された位置が適正か否
か評価する設計装置によって定式化された設計方法に基
づくオイルリング諸元を有するオイルリングを提供する
ことができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明のように、本発明のオイルリン
グによれば、オイル消費量増大の要因となる隙間面積を
表すパラメータを利用して関連づけることによりオイル
消費量及び張力を最小限に抑えることができるオイルリ
ング諸元を有するオイルリングを提供することができる
効果がある。

【００３９】また、サイドレール幅を小さくできるた
め、小型化されたオイルリングを提供することが可能と
なる効果がある。また、容易にオイルリング諸元の設計
の評価を行なえるため、定式化されたオイルリング諸元
を有するオイルリングを提供することができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に基づくレシプロエンジンに用いる３
ピースオイルリングの構成図である。

【図２】図１のＢ−Ｂ矢視断面部分を拡大かつ簡略化し
た図である。

【図３】図３は、エンジンオイル通路とシリンダライナ
面油膜厚とシリンダライナ面変形部面積との関係を示す
ライナ部分の断面図である。

【図４ａ】本実施例に基づくライナ固定ボルトの個数が
２本のときのライナ変形状態を示す模式図である。

【図４ｂ】本実施例に基づくライナ固定ボルトの個数が
３本のときのライナ変形状態を示す模式図である。

【図４ｃ】本実施例に基づくライナ固定ボルトの個数が
４本のときのライナ変形状態を示す模式図である。

【図５】本実施例に基づくオイルリングのオイルリング
溝内でのうねりの状態を示す図である。

【図６】本実施例に基づくスペーサのうねりの状態を示
す図である。

【図７】本実施例に基づくスペーサのたわみの状態を示
す図である。

【図８】本実施例に基づくオイルリングの各諸元を示す
断面図である。

【図９】本実施例に基づくオイルリングの各諸元を示す
断面図である。

【図１０】各ＬＯＣ発生要因Ｋ₁、Ｋ₂、Ｋ₃とＬＯＣと
の関係を示す図である。

【図１１】ＬＯＣトータルと張力Ｗとの関係を示す図で
ある。

【図１２】サイドレール厚と張力との関係を示す図であ
る。

【図１３】本実施例に基づくオイルリング諸元の設計手
順を示すフローチャートである。

【図１４】本実施例に基づくオイルリングのボア径φ７
０のときの最適範囲と、従来のオイルリングの実績値を
示す図である。

【図１５】本実施例に基づくオイルリングのボア径φ８
０のときの最適範囲と、従来のオイルリングの実績値を
示す図である。

【図１６】本実施例に基づくオイルリングのボア径φ９
０のときの最適範囲と、従来のオイルリングの実績値を
示す図である。

【図１７】本実施例に基づくオイルリング諸元の設計手
順の変形例を示すフローチャートである。

【図１８】本実施例に基づく変形例を示すブロック図で
ある。

【符号の説明】

１ ピストン ６ａ 上部オイルリング受け部 ６ｂ 下部オイルリング受け部 ７ オイルリング溝 ９ 上部サイドレール １０ 下部サイドレール １１ エキスパンダ状のスペーサ １３ 拡大部 Ｋ₁ シリンダライナ面の油膜厚を表す係数 Ｋ₂ ライナの変形量に対するサイドレールの追
従性を表す係数 Ｋ₃ スペーサのうねりに対するサイドレールの
耐追従性を表す係数 ｋ₁ 実験値 ｋ₃ 実験値 Ｓ₁ スタンダード比 Ｓ₃ スタンダード比 Ｄ ボア径 Ｗ オイルリングの外周方向の張力 Ｕ ピストンスピード Ｚ₁ 実験により算出される値 Ｚ₃ 実験により算出される値 ｔ_r サイドレール厚 ｔ_s スペーサ厚 Ｕ_max（ｉ²−１）² ライナ変形を代表する値 ｂ₃ スペーサの中心幅 ｂ_s スペーサの板厚 ｐ_s スペーサのピッチ寸 ｎ スペーサの全周のピッチ数 Ｅ_s スペーサのヤング率 Ｅ_r サイドレールのヤング率 Ｖ ライナ固定ボルト

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストンの周方向に形成されたオイルリ
   ング溝内に環装すると共に、サイドレールとスペーサを
   有するオイルリングにおいて、 シリンダライナ面の油膜厚を表す係数（Ｋ₁）と所定の
   油膜厚を表す基準値（Ｓ₁）とに基づく張力（Ｗ）とオ
   イルリング幅（ｂ_r）との第１の関係と、 シリンダライナの変形形態を表すデータと該シリンダラ
   イナの変形量に対する前記オイルリングの追従性を表す
   係数（Ｋ₂）と所定のオイル消費量を表す基準値とに基
   づく張力（Ｗ）とオイルリング幅（ｂ_r）との第２の関
   係と、 前記オイルリングのうねり変形に対する該オイルリング
   の耐追従性を表す係数（Ｋ₃）と前記オイルリングの耐
   追従性を表す係数の所定の基準値（Ｓ₃）とに基づく張
   力（Ｗ）とオイルリング幅（ｂ_r）との第３の関係と、 前記第１の関係と第２の関係と第３の関係とを満足する
   前記オイルリング諸元を有することを特徴とするオイル
   リング。
2. 【請求項２】 前記第１の手段において、ボア径
   （Ｄ）、ピストンスピード（Ｕ）とすると、前記張力と
   オイルリング幅との関係は、 b_r＝［K₁/｛D・（U・D）^1/2｝］・W^1/2 なる式によって算出されることを特徴とする請求項１に
   記載のオイルリング。
3. 【請求項３】 前記第２の手段において、前記サイドレ
   ール厚さ（ｔ_r）、前記サイドレールのヤング率
   （Ｅ_r）、前記ライナの変形形態によって決まる次数
   （ｉ）、ｉ次のライナ変形量（Ｕ_max）とすると、前記
   張力とオイルリング幅との関係は、 b_r＝K₂・［D³/｛K₂・t_r・E_r・U_max・（i²−1）²｝］・W なる式によって算出されることを特徴とする請求項１に
   記載のオイルリング。
4. 【請求項４】 前記第３の手段において、前記スペーサ
   の中心幅（ｂ₃）、該スペーサの全周のピッチ数
   （ｎ）、該スペーサのピッチ寸（Ｐ_s）、該スペーサの
   板厚（ｂ_s）、該スペーサ厚（ｔ_s）、該スペーサのヤン
   グ率（Ｅ_s）とすると、前記張力とオイルリング幅との
   関係は、 b_r＝［｛b₃ ²・n・（b₃／3＋p_s／2）｝／（K₃・E_r・t_r・
   E^s・b_s ³・t_s）］^1/3・W^1/3 なる式によって算出されることを特徴とする請求項１に
   記載のオイルリング。
5. 【請求項５】 前記張力が前記領域内の最小値付近とな
   るように前記オイルリング幅を設定することを特徴とす
   る請求項１に記載のオイルリング。
6. 【請求項６】 前記シリンダライナ面油膜厚係数
   （Ｋ₁）は、該ライナ面を真円と見なした場合の油膜厚
   を表す値であって、 K₁≦１．３ なる条件を満たすことを特徴とする請求項２に記載のオ
   イルリング。
7. 【請求項７】 前記シリンダライナの変形量に対する前
   記オイルリングの追従性係数（Ｋ₂）は、該ライナの変
   形で発生する該ライナと前記オイルリングとの隙間を表
   す値であって、 K₂≦前記所定のオイル消費量を表す基準値 なる条件を満たすことを特徴とする請求項３に記載のオ
   イルリング。
8. 【請求項８】 前記オイルリングの耐追従性係数
   （Ｋ₃）は、該オイルリングの側面方向へのうねりによ
   り発生する前記ライナ面との隙間を表す値であって、 K₃≦０．９ なる領域を満足することを特徴とする請求項４に記載の
   オイルリング。
9. 【請求項９】 前記所定の油膜厚を表す基準値（Ｓ₁）
   は、標準値と前記シリンダライナ面油膜厚を表す実験値
   （ｋ１）との比を表す値であって、 Ｓ₁＝ｋ₁／８５１．６ なる式によって算出されることを特徴とする請求項６に
   記載のオイルリング。
10. 【請求項１０】 前記オイルリングの耐追従性係数の所
    定の基準値（Ｓ₃）は、標準値と前記オイルリングの耐
    追従性を表す実験値（ｋ₃）との比を表す値であって、 Ｓ₃＝ｋ₃／６．９０*１０^-5 なる式によって算出されることを特徴とする請求項８に
    記載のオイルリング。