JPS5969569A - 組合せオイルリング - 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】 本発明は、内燃機関のピストンに嵌着されるエキスパン
ダとサイトレールの組合せ型のオイルリングに関するも
のである。

従来、組合せオイルリングはボアへの追従性の良さと、
リング溝のシール機構が取れることによりガソリンエン
ジンに多用されてきている。

しかし、高鉛ガソリンを使用する場合には摩耗が大であ
り、摩耗上特に問題となるサイトレール内周およびエキ
スパンダにＱｒメッキあるいはタフトライド処理等を施
すことにより対処しているのが現状である。また、高鉛
対策を施したものでもディーゼルエンジンで使用すれば
早期に摩耗してしまい、オイルコントロール機能を消失
してしまう。このため、ディーゼルエンジン用の組み合
せオイルリングとしてはサイトレール内周およびエキス
パンダに、ｃｒの厚メッキ（高鉛対策用より１０〜２０
倍の厚メッキ）や、厚タフトライド処理（このためタフ
トが入り易い特殊材の使用が必要）で対処している。

これらは省資源、省エネルギに反ししかもコストアップ
につながる。

本発明は、従来のようなコストアップを招くことなく組
合せオイルリングの摩耗防止対策を施すことを目的とす
る。さらに詳しくは、組合せオイルリングの摩耗を生じ
やすい部位であるサイトレール内周とエキスパンダとの
接触部位の接触面積を増加し、しかもサイトレールの単
独回転を防ぐことにより摩耗の防止、オイル消費の安定
をはかることを目的とする。

この目的を達成するために、本発明の組合せオイルリン
グにおいては、そのエキスパンダおよびエキスパンダ爪
が次のような特別な構造に形成されている。すなわち、
エキスパンダが、帯状部材をその幅方向を摺動方向に向
けてかつその長手方向を凹凸状にしつつ周方向に環状に
丸めて端部を突合せたものから構成されており、したが
ってエキスパンダのばね構造は径方向の凹凸で構成され
、エキスパンダの摺動方向の任意断面はコの字形を形成
しない。エキスパンダの凹凸状の内径部分の上下端には
エキスパンダ爪が形成されている。該エキスパンダ爪は
、エキスパンダの凹凸状の部分に摺動方向に一体的に接
続している円弧部と、該円弧部に周方向に一体的に接続
しエキスパンダの凹凸状の部分から切離されている平面
部とから成っており、平面部の存在により爪の周方向長
さを大にとることができ、エキスパンダ爪の周方向の長
さの総和は組合せオイルリングの周長の４０％ないし７
０％に設定されている。また、エキスパンダ爪のうち円
弧部はその曲率がサイトレールの内周の曲率に一致させ
られており、平面部はサイトレールと非係合状態におい
てサイトレールの内周より外径側に延設されている。

従来型とサイトレールとの接触長の総和は、その形状上
組合せオイルリングの局長の２０％ないし３０％程度し
かとれなかったが、本発明のようにエキスパンダの凹凸
状の部分から切離された平面部を周方向に延設すること
により、本発明の組合せオイルリングにおいては組合せ
オイルリングの周長の４０％ないし７０％という大きな
接触長が確保され、接触面積が増大されてエキスパンダ
とサイトレールとの接触部の摩耗が大幅に緩和される。

また、平面部がサイトレール内周より外径側に延びるこ
とにより、平面部の先端はサイトレールの内周にエツジ
あたりしようとし、サイトレールの単独回転が抑制され
る。この単独回転の防止は摩耗の防止になる他、上側の
サイトレールと下側のサイトレールの切目が円周方向に
一致することを防止し、切目が一致したときに生じるオ
イル消費最の増大を抑制する。

このような接触長の増大による摩耗低減により従来の摩
耗対策かつぎのように軽減される。

すなわち、高鉛ガソリン使用のエンジンに用いるときは
サイトレール内周、エキスパンダのＣｒメッキおよびタ
クト処理等の摩耗対策は廃止できる。また、ディーゼル
エンジンに用いるときは通常のガソリンエンジンの高鉛
ガソリン対策仕様、すなわち通常のＣｒメッキまたはタ
フト処理の摩耗対策で済ますことができる。

以下に本発明の組合せオイルリングの望ましい実施例を
図面を参照しながら説明する。

第１図は組合せオイルリングの装着状態を示しピストン
１に設定されたオイルリング溝２の中に組合せオイルリ
ングを構成するエキスパンダ３と、サイトレール４が収
納されている。サイトレール４はエキスパンダ２の上下
に一対装着される。

サイトレール４は、第２図に示すように、周上に１ケ所
切目４ａを有するばね性のある環状の板状部材から成り
、サイトレールの外周４ｂはシリンダボア５と油膜を介
して接し、オイルコントロールを行なっている。サイト
レール外周４ｂには通常摩耗対策としてＯｒメッキ４Ｇ
あるいはタフトライド処理等が施されている。

第３図は本発明のエキスパンダ３の概略を示しており、
第４図はその一部を拡大して示している。図に示すよう
に、エキスパンダ３はばね性を有する帯状部材をその幅
方向を摺動方向Ａに向けかつその長手力向日を凹凸状に
しつつ周方向に丸めて端部３ａを突合せることにより構
成されており、径方向に対し凹凸になった部分がエキス
パンダ３のばね構造を構成している。

エキスパンダ３のばね力は、エキスパンダ３の摺動方向
への上下端に形成されたエキスパンダ爪６によってサイ
トレール４の内周４Ｃに伝えられる。

第５図ないし第７図はエキスパンダ爪６の詳細を示して
いる。図示の如（、エキスパンダ爪６はエキスパンダ本
体すなわちエキスパンダ３の凹凸状の部分に連続して形
成される円弧部６ａとエキスパンダ３の凹凸状の部分か
ら切離され円弧部６ａと周方向に連続している平面部６
ｂから構成されている。

エキスパンダ爪６の円弧部６ａは、サイトレール４の内
周４ｄと同じ曲率をもつ曲面で構成されている。また、
平面部６ｂはエキスパンダ３との切離し点６ｃから先端
に向って自由状態で直線状に延び、サイトレール４の内
周４ｄより外径側に向って延びている。すなわち、平面
部６ｂは、切離し点６ｃにり先端において円弧の接線方
向より少なくとも外周側に向くようにされている。した
がって、サイトレール４との係合状態においては、平面
部６ｂの先端６ｄはサイトレール４の内周４ｄにエツジ
あたりし、食い込む。

第８図はエキスパンダ爪６がらサイトレール内周４ｄに
伝えられる力を示したものである。

ただし、図は上側のサイトレール４についてのみ示して
おり、下側のサイトレール４は対称となる。エキスパン
ダ爪６は上下にいく程内径側にいくように、摺動方向Ａ
から傾斜されており、このためエキスパンダ爪６からサ
イトレール４の内周４ｄに伝えられる力Ｆは径方向にＦ
ｋの力で押され、摺動方向Ａ（すなわち上下方向）にＦ
Ｓの力で押される。そして、Ｆｓがサイトレール４をオ
イルリング満２の上下面に押しつける力となる。

円弧部６ａと平面部６ｂとから成るエキスパンダ爪６は
、周方向の長さの和、すなわち一つ一つのエキスパンダ
爪６の長さを全エキスパンダ爪６に対して加えた総和は
、組合せオイルリングのエキスパンダ爪６位置における
周長の４０％ないし７０％に設定され、従来の爪の２０
％ないし３０％に比べて極端に大に設定されている。エ
キスパンダ爪６の平面部６ｂがエキスパンダ３から切離
し形成されているので、従来のように形状上の制限を受
けることなく自由にこの長さにセットされ得る。なお、
４０％以上としたのは、第９図に示すようにエキスパン
ダとサイトレールとの接触長のオイルリング周長に対す
る割合を上げていけばいく程エキスパンダの張力減退率
が低下していくが、３００８ｒで２５％程度の張力減退
率を確保するためである。すなわち、３００Ｈｒを越え
るとほぼ張力減退率が飽和し、張力の変化が安定してく
るので、３００Ｈｒ時点で最終必要張力を見込んで、必
要な接触長を確保するようにしたものである。

また、７０％としたのは、製作上これ以上にすることが
難しいためで、製作上容易に７０％以上にできるならば
７０％以上としてもよい。なお、ソリッドリングとすれ
ば張力減退防止上はよいが、シリンダボアへの追従性が
恩（なるので、シリンダボア内面への追従性の向上によ
るオイル消費量の低下の観点からは組合せリングの方が
望ましい。

つぎに、上記構成を有する組合せオイルリングの作用に
ついて説明する。

まず、サイトレール４を半径方向外方に拡径してシリン
ダボア内面に押しつけるエキスパンダ３のばね力につい
てであるが、これはエキスパンダ３の凹凸状の部分によ
り得られ、第８図に示すように、サイトレール４の内周
４ｄとエキスパンダ爪６が接触することによってサイト
レール４に伝えられる。

第１０図に示すような従来のエキスパンダａでは初期は
爪すの角Ｃで接触し、摩耗してきて徐々にエキスパンダ
爪す全体に当るようになる。

このため有鉛ガソリンを使用したり、ディーゼルエンジ
ンで使用する場合、鉛化合物やカーボン等でサイトレー
ルｄの内周ｅや爪すが早期に摩耗してしまう。この対策
としてエキスパンダａおよびサイトレールｄの内周ｅに
Ｃｒメッキやタフトライド処理を施したり、または特殊
材を使用していたのは前記の通りである。しかし、爪す
が平面でできていたので爪すの角部Ｃから当っていくた
め、根本的な対策にはなり得なかった。

本発明においてはエキスパンダ３のばねを構成する凹凸
状を成形する前にエキスパンダ爪６部を広くとっておき
、しかもエキスパンダ爪６の一部をエキスパンダ本体か
ら切離しておくことにより作製する。これによりエキス
パンダ爪６部が広くなるとともにエキスパンダ爪６に円
弧部６ａと平面部６ｂを設けたので、円弧部６ａは組付
時からサイトレール内周４ｄと全面当りし、面圧低下が
はかられ、平面部６ｂの角部をサイトレール内周４ｄに
当てることにＪ：リサイドレール４の単独回転が止めら
れる。また、エキスパンダ爪６の平面部６ｂはエキスパ
ンダ３の本体部と切離されているため、円弧部６ａと平
面部６ｂとの変曲点（切離し点６Ｃと同じ位［）を境に
ばね槙造となっているため、サイトレール内周４ｄと曲
率に沿って当たることができる。このため、本発明の組
み合せオイルリングは、第１０図に示したような従来品
に比べて、エキスパンダ爪６とサイトレール４間の接触
部の面圧低下は著しく、したがって摩耗も極端に減少さ
れる。これにより、従来高鉛ガソリン対策として用いて
きたＣｒメッキやタフトライド処理等は不要となり、従
来摩耗により用いることができなかったディーゼルニシ
ンにも高鉛ガソリン対策程度のもので使用可能となる。

以上説明したように、本発明の組合せオイルリングによ
るどきは、エキスパンダ爪を円弧部とエキスパンダ本体
から切離された平面部とから構成してこれをサイトレー
ル円周に係合させたので、接触面積の増加により、サイ
トレール内周とエキスパンダ爪の摩耗低減に対し著しい
効果が得られ、高鉛ガソリン使用に対してはＣｒメッキ
、タフトライド処理等が不要となり、かつディーゼルエ
ンジンに対しては通常の高鉛ガソリン程度の対策で使用
可能となるという効果が得られる。

なお、この場合、エキスパンダ爪の周方向長さの総和を
組合せオイルリングの周長の４０％ないし７０％とし、
円弧部の曲率をサイトレールの内周の曲率と一致させれ
ば前記の接触面積の増大は効果的に達成され、かつ平面
部をサイトレールとの係合状態においてサイトレール内
周より外径側に突出させれば平面部先端がサイトレール
にエツジあたりするので、サイトレールの単独回転が防
止され、上下のサイトレールの切目が一致することによ
るオイル消費量の増大も防止できるという効果も得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の組合せオイルリングの装着状態の断面
図、 第２図は第１図の組合せオイルリングのサイトレールの
平面図、 第３図は第１図の組合せオイルリングのエキスパンダの
平面図、 第４図は第３図のエキスパンダの部分拡大平面図、 第５図は第１図の組合せオイルリングにおけるエキスパ
ンダ爪の平面図、 第６図は第５図のエキスパンダ爪の側面図、第７図は第
５図のエキスパンダ爪の正面図、第８図はエキスパンダ
爪とサイトレール間の力の伝達を示す部分拡大側面図、 第９図は組合せオイルリング運転時間とエキスパンダの
張力減退率と組合せオイルリング周長に対する接触部長
さの割合との関係を示す組合せオイルリングの張力減退
特性図、 第１０図は従来の組合せオイルリングの部分拡大平面図
、 である。 １・・・・・・・・・ピストン ２・・・・・・・・・オイルリング溝 ３・・・・・・・・・エキスパンダ ４・・・・・・・・・サイトレール ４ｄ・・・・・・・・・サイトレール内周５・・・・・
・・・・シリンダボア ６・・・・・・・・・エキスパンダ爪 ６ａ・・・・・・・・・円弧部 ６ｂ・・・・・・・・・平面部 ６Ｃ・・・・・・・・・切離し点 ６ｄ・・・・・・・・・平面部先端 Ａ・・・・・・・・・摺動方向 第５図 第７図 ら 第６図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　帯状部材をその幅方向を摺動方向に向けかつそ
   の長手方向を凹凸状にしつつ周方向に環状に丸めて端部
   を突合せることによりエキスパンダを構成し、エキスパ
   ンダの前記凹凸状の内径部分の上下端に該エキスパンダ
   に摺動方向に一体的に接続する円弧部と該円弧部に周方
   向に一体的に接続し前記エキスパンダの凹凸状の部分か
   ら切離された平面部とを有するエキスパンダ爪を形成し
   、前記エキスパンダの上下端にサイトレールを該サイト
   レール内周を前記エキスパンダ爪に係合させて設置した
   ことを特徴とする組合せオイルリング。 （２）　前記エキスパンダ爪の周方向長さの総和を組合
   せオイルリング周長の４０％ないし７０％に設定した特
   許請求の範囲第１項に記載の組合せオイルリング。 記サイトレールの内周の曲率に一致させた特許請求の範
   囲第１項に記載の組合せオイルリング。 （４）　前記エキスパンダ爪のうち前記平面部をサイト
   レールとの係合以前の状態の自由状態においてサイトレ
   ール内周より半径方向外側に向けて延設した特許請求の
   範囲第１項に記載の組合せオイルリング。