JPH08338530A - エキスパンダ付きオイルリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 組み付け性がよく、軽量でオイルコントロー
ル性能にすぐれ、かつ耐久性のあるオイルリングを実現
する。 【構成】 上方リング１と下方リング２とからなるオイ
ルリング本体の上方リング１の内周面は、上部が内方に
傾斜する傾斜面13に形成され、一方、下方リング２の内
周面は、下部が内方に傾斜する傾斜面23に形成されてお
り、このオイルリング本体の内周側にあってこれを外方
に拡張するコイルエキスパンダ５との中間に、外周面が
中高で、内周面は凹面の断面形状を有するリング体であ
るリングプレート４を配設して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジンや
ガソリンエンジン等の内燃機関においてシリンダ内壁か
ら過剰のオイルを掻き落とすためのエキスパンダ付きオ
イルリングに関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンやガソリンエンジン
等の内燃機関においては、ピストンの外周に設けられた
リング溝に圧力ピストンリング（単に圧力リングともい
う）とオイルリングを装着し、主として前者により燃焼
ガスの漏洩を防止すると共に、後者でシリンダ内壁に付
着した余分な潤滑油を掻き落とし、潤滑油が燃焼室に流
入して燃焼することを防止するのが普通である。ピスト
ンリングの機能には、前記した以外にも燃焼熱をピスト
ンから外部に除去する伝熱作用や、ピストンの往復運動
を円滑にするベアリング作用等多くの作用が要求され
る。

【０００３】これらのオイルリングは、所定の拡張力
（押しつけ力）によってシリンダ内壁に押しつけること
が必要であるが、リング自身の拡張力では不十分なた
め、内周に添ってコイルエキスパンダ等のリング状の弾
性体を挿入することが行われている。図３は、一般的な
コイルエキスパンダ付きオイルリングにおけるコイルエ
キスパンダを除いたオイルリング本体を示す斜視図、図
４は実開昭54-53108号公報に従来例として記載されてい
る図３に示すものと同様のオイルリングの要部を示す分
解斜視図で、（ａ）はオイルリング本体の一部、（ｂ）
はコイルエキスパンダの一部を示し、３は一体形リン
グ、31は上方シール部、32は下方シール部、33は上下シ
ール部を結ぶ連結部、34は油孔、35は合口、５はコイル
エキスパンダである。

【０００４】このオイルリング本体は、上方シール部31
と下方シール部32を連結部33で結合して一体形リング３
とした断面略Ｉ字状の鋳鉄製リングで、内径を押し広げ
てピストンに設けられたリング溝に装着するため、合口
35を設けてある。図５はこのオイルリングの使用状態を
示す要部の断面図で、７はピストン、71はその外周に設
けられたリング溝、８はシリンダ、81はその内壁であ
る。

【０００５】ピストン７の上下運動に伴い、シリンダの
内壁81に付着している余分なオイルが上方シール部31と
下方シール部32の外周摺動面により掻き落とされる。連
結部33の外周部は掻き落としたオイルを受け入れる溝と
なっており、さらにこのオイルをピストン７の内側から
オイルパンへ戻してやるため、連結部33には油孔34が設
けられている。一方、連結部33の内周側にはコイルエキ
スパンダ５が配置され、これにより一体形リング３はシ
リンダの内壁81に押しつけられる。

【０００６】このようにオイルリング本体が、上方シー
ル部31と下方シール部32が連結部33で結合されて一体と
なっているものにおいては、組み立て上と熱膨張の双方
から、一体形リング３の上下面とピストン側のリング溝
71との間に、図５に示したサイドクリアランスｆが必要
であり、この隙間がオイルの抜け道となってオイル消費
が大きくなる場合がある。また、鋳鉄製オイルリングは
機械的強度が低いため断面寸法が大きくなり、ピストン
の作動に対して一層追随性が悪く、またエンジンの軽量
化にとっても好ましくない。

【０００７】図６は、実開昭54-53108号公報に記載され
たオイルリングの使用状態を示す要部の断面図で、オイ
ルリング本体が上方リング１と下方リング２に分離さ
れ、これらの内周側に配置されるコイルエキスパンダ５
と合わせて３点で構成されている。この構成において
は、コイルエキスパンダ５との接触を上方リング１、下
方リング２の内周側の傾斜面13、23で行うことにより、
コイルエキスパンダ５による水平方向の拡張力の一部が
傾斜面によって上下方向の分力として作用し、上方リン
グ１と下方リング２を上下方向にも押し開くので、ピス
トンストロークの全域にわたって前記サイドクリアラン
スｆが解消される。

【０００８】しかし、コイルエキスパンダ５は線材をら
せん状にしたコイルであるから傾斜面13、23との接触面
積が少なく、力の伝達が不安定でかつ摩耗も速いという
問題点がある。そこで、コイルエキスパンダ５に代え
て、リング状の弾性体であるエキスパンダリングを使用
するものが実開昭55-67341号公報により提案されてい
る。図７にこれを示す。この図も使用状態を示す要部の
断面図で、このオイルリングは、上方リング１、下方リ
ング２の２枚のリングと、その内側に配置されるエキス
パンダリング６の３点で構成されている。

【０００９】図８はエキスパンダリング６の単体を示す
斜視図で、61、62は傾斜面、64は油孔、65は合口であ
る。上方の傾斜面61は内方上方に傾斜し、下方の傾斜面
62は内方下方に傾斜した中高断面で、これらの傾斜角は
上方リング１、下方リング２の内周部分の傾斜と一致さ
せてあるから、ピストンの運動によって上方リング１、
下方リング２が相対的に運動してもエキスパンダリング
６との接触は安定して維持され、上方リング１、下方リ
ング２の外周面に拡張力を付与すると同時にこれらを上
下方向にも押圧する。

【００１０】なお、上記実開昭55-67341号公報には、他
の実施例として、エキスパンダリング６の内側にさらに
コイルエキスパンダ５を配置して、拡張力を増強するこ
とも記載されており、これを図９に示す。ところで、上
記のような従来のオイルリングは、リング本体として通
常鋳鉄を用いており、機械的強度や耐摩耗性などの観点
から半径方向の寸法を大きくとらざるをえないため、組
み付け性、すなわちピストンへの装着作業にはとくに問
題がなかった。しかし、近年、ディーゼルエンジン用と
して耐摩耗性を重視してリング本体を鋼製にするととも
にシリンダへの追随性を向上させるためリング本体の半
径方向寸法を小さくし、コイルエキスパンダを併用して
シリンダに対する押しつけ力を高くすることが志向され
ている。

【００１１】そこで、例えば図９に示したようなオイル
リングをピストンに組み付ける場合、ピストン７のリン
グ溝71内に内側に入るものから、すなわちコイルエキス
パンダ５をリング溝71内に装入し、この合口を接続し、
次にエキスパンダリング６の合口を開いてリング溝71内
に装入する。さらに同様にして上方リング１、下方リン
グ２を装入するのであるが、コイルエキスパンダ５につ
づいてエキスパンダリング６を装入しようとするとき、
コイルエキスパンダ５の外径Ｂがリング溝71の幅Ｗに対
して小さいので、コイルエキスパンダ５が現実には図の
ような中央位置にとどまらずにリング溝71内で逃げてし
まい、エキスパンダリング６をこれと正しく組み合わせ
て装着するのはきわめて困難であるという問題点があっ
た。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題点を解消し、組み付け性がよく、軽量でオイル掻き
性能にすぐれ、かつ耐摩耗性にすぐれるオイルリングを
実現することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、上方リングと下方リングとからなるオイルリング本
体の上方リングの内周面は、上部が内方に傾斜する円錐
状の傾斜面に形成され、一方、下方リングの内周面は、
下方が内側に傾斜する円錐状の傾斜面に形成されてお
り、このオイルリング本体の内周側にあってこれを外方
に拡張するリング状のコイルばねであるコイルエキスパ
ンダとの中間に、外周面が中高で、内周面は凹面の断面
形状を有するリング体であるリングプレートを配設して
なるエキスパンダ付きオイルリングである。

【００１４】請求項２に記載の本発明は、リングプレー
トの外周面の中高断面が、上下部分が、上方リングの内
周の傾斜面および下方リングの内周の傾斜面とそれぞれ
略一致する傾斜の直線よりなる３つ折り形状である請求
項１に記載のエキスパンダ付きオイルリングである。ま
た、請求項３に記載の本発明は、リングプレートの外周
面の中高断面が、上方リングの内周の傾斜面および下方
リングの内周の傾斜面に内接する円弧状である請求項１
に記載のエキスパンダ付きオイルリングである。

【００１５】さらに、請求項４に記載の本発明は、ピス
トンに設けられたリング溝の幅Ｗに対して、 リングプレートの幅Ａ＝(0.75 〜0.85) Ｗ、 コイルエキスパンダの外径Ｂ＝(0.7〜0.8)Ｗ である請求項１ないし３のいずれかに記載のエキスパン
ダ付きオイルリングである。

【００１６】

【作 用】本発明におけるオイルリングは、上方リング
と下方リングよりなるオイルリング本体とコイルエキス
パンダとの中間にリングプレートを配設することによ
り、コイルエキスパンダとリングプレート、リングプレ
ートとオイルリング本体とが確実に接触してコイルエキ
スパンダの拡張力が上方リングと下方リングに確実に伝
達されると同時に、サイドクリアランスも解消するの
で、オイル掻き性能がよい。

【００１７】また、ピストンに設けられたリング溝の幅
Ｗに対して、 リングプレートの幅Ａ＝(0.75 〜0.85) Ｗ、 コイルエキスパンダの外径Ｂ＝(0.7〜0.8)Ｗ、 の範囲とすることにより、コイルエキスパンダがリング
溝内で逃げることがなく、次に組み込まれるコイルプレ
ートと自然に正しい関係で嵌合するので、組み付け性が
きわめてよい。

【００１８】

【実施例】本発明の一実施例を図１により説明する。図
１はオイルリングの使用状態における要部断面図で、こ
れまでと同じ部分については同一符号を使用している。
このオイルリングは、上方リング１と下方リング２より
なるオイルリング本体と、その内周にあってオイルリン
グ本体を半径方向に拡張するコイルエキスパンダ５との
中間に、外周面が中高で、内周面は凹面の断面形状を有
するリング体であるリングプレート４を配設して構成さ
れる。

【００１９】上方リング１は、内周の傾斜面13は上部が
内方に傾斜する円錐状、外周は中央付近が突出してラン
ド部12を形成する凸状断面であり、下方リング２は、内
周の傾斜面23が下部が内方に傾斜する円錐状、外周は中
央付近が突出してランド部22を形成する凸状断面であ
る。リングプレート４の断面形状を図２に示す。内周面
43はコイルエキスパンダ５の外径よりやや大きい曲率を
有する円弧状の凹状溝、外周側はたとえば（ａ）の場合
は、上下の部分の傾斜が上方リング１と下方リング２の
内周面の傾斜に略一致する３つ折り面、（ｂ）の場合
は、上方リング１と下方リング２の内周面に内接する円
弧状の球面で、いずれも上半分は上方が内方に傾斜し、
下半分は下方が内方に傾斜する中高形状である。図示し
ないが図８のエキスパンダリングと同様に、合口を有す
る。オイルリング本体を拡張する機能は主としてコイル
エキスパンダ５が受け持つので、リングプレート４自身
は弾性体でなくてもよい。

【００２０】コイルエキスパンダ５とオイルリング本体
との中間にリングプレート４が挿入されたことにより、
コイルエキスパンダ５に対してリングプレート４は凹状
溝の内周面43により安定して接触するとともに、リング
プレート４と上方リング１、下方リング２とは円錐面あ
るいは球面と傾斜面との間で確実に接触し、かつ傾斜角
によってコイルエキスパンダ５の拡張力が上下方向にも
伝達されるから、ピストン７のリング溝71との間のサイ
ドクリアランスも解消してリング溝71上下面のシールが
良好となり、これによりオイル消費量を節減することが
できる。

【００２１】ここで、ピストン７に設けられたリング溝
71の軸方向の幅Ｗに対して、 リングプレート４の幅Ａ＝(0.75 〜0.85) Ｗ、 コイルエキスパンダ５のコイルの外径Ｂ＝(0.7〜0.8)
Ｗ、 の範囲とすると、コイルエキスパンダ５のみを装入した
状態でもコイルエキスパンダがリング溝71内で隅の方に
逃げることがなくほぼ溝中央に位置しており、次にリン
グプレート４を組み込むと、リングプレートの内周面43
の凹状溝と自然に正しい関係で嵌合するので、組み付け
性がきわめてよい。

【００２２】上記Ａ、Ｂの値は、エンジンの軽量化の見
地からは小さい方が望ましいので、上限値を１とせず、
効果の変わらない範囲で低めの値である0.85または0.8
とした。下限値未満となると前記したような「逃げ」が
発生し、組み付け性が悪くなる。コイルエキスパンダ５
の拡張力と上下方向の分力との配分は、前記接触面の傾
斜角θにより変化するわけであるが、実験結果によれば
傾斜角θは 5〜20°の範囲が望ましい。

【００２３】なお、オイルリング本体およびリングプレ
ートの材質は特に鋼製に限定されるものではなく、鋳鉄
やそれ以外の金属、あるいは耐熱性合成樹脂等で製造し
てもよい。

【００２４】

【発明の効果】本発明のオイルリングは、組み付け性が
よく、拡張力の伝達や部品間の接触がよいのでオイルコ
ントロール性能がよいとともに耐久性にもすぐれる等の
特徴を有し、オイルの消費量が節減されるとともにエン
ジンの軽量化が達成されるなどのすぐれた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のオイルリングの使用状態を示
す部分断面図である。

【図２】本発明の実施例のリングプレートの形状を示す
断面図である。

【図３】従来一般的なオイルリングの例を示す斜視図で
ある。

【図４】従来一般的なオイルリングの例を示す部分斜視
図である。

【図５】従来一般的なオイルリングの使用状態を示す部
分断面図である。

【図６】他の従来例のオイルリングの使用状態を示す部
分断面図である。

【図７】さらに他の従来例のオイルリングの使用状態を
示す部分断面図である。

【図８】図７のオイルリングにおけるエキスパンダリン
グを示す斜視図である。

【図９】さらに他の従来例のオイルリングの使用状態を
示す部分断面図である。

【符号の説明】

１ 上方リング ２ 下方リング ３ 一体形リング ４ リングプレート ５ コイルエキスパンダ ６ エキスパンダリング ７ ピストン ８ シリンダ 11 上面シール部 12、22 ランド部 13、23 傾斜面 21 下面シール部 31 上方シール部 32 下方シール部 33 連結部 34 油孔 35 合口 41、42 傾斜面 43 内周面 44 油孔 45 合口 71 リング溝 81 内壁

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上方リング（１）と下方リング（２）と
   からなるオイルリング本体の上方リング（１）の内周面
   は、上部が内方に傾斜する円錐状の傾斜面（13）に形成
   され、一方、下方リング（２）の内周面は、下方が内側
   に傾斜する円錐状の傾斜面（23）に形成されており、こ
   のオイルリング本体の内周側にあってこれを外方に拡張
   するリング状のコイルばねであるコイルエキスパンダ
   （５）との中間に、外周面が中高で、内周面は凹面の断
   面形状を有するリング体であるリングプレート（４）を
   配設してなるエキスパンダ付きオイルリング。
2. 【請求項２】 リングプレート（４）の外周面の中高断
   面が、上下部分が、上方リング（１）の内周の傾斜面
   （13）および下方リング（２）の内周の傾斜面（23）と
   それぞれ略一致する傾斜の直線よりなる３つ折り形状で
   ある請求項１に記載のエキスパンダ付きオイルリング。
3. 【請求項３】 リングプレート（４）の外周面の中高断
   面が、上方リング（１）の内周の傾斜面（13）および下
   方リング（２）の内周の傾斜面（23）に内接する円弧状
   である請求項１に記載のエキスパンダ付きオイルリン
   グ。
4. 【請求項４】 ピストン（７）に設けられたリング溝
   （71）の幅Ｗに対して、 リングプレート（４）の幅Ａ＝(0.75 〜0.85) Ｗ、 コイルエキスパンダ（５）の外径Ｂ＝(0.7〜0.8)Ｗ である請求項１ないし３のいずれかに記載のエキスパン
   ダ付きオイルリング。