WO2005066482A1

WO2005066482A1 - コイルエキスパンダ用線材およびコイルエキスパンダ

Info

Publication number: WO2005066482A1
Application number: PCT/JP2005/000119
Authority: WO
Inventors: Nobuyuki Matsushima; Chikako Sasao; Takao Suzuki
Original assignee: Nippon Piston Ring Co., Ltd.; Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2004-01-09
Filing date: 2005-01-07
Publication date: 2005-07-21
Also published as: CN1910360A; US7954822B2; CN100510368C; US20090243225A1; JPWO2005066482A1; JP4358828B2

Abstract

　本発明は、異常摩耗およびそれに伴う強度の低下といった不都合が生じにくいコイルエキスパンダを煩雑な手間を要することなく製造可能なコイルエキスパンダ用線材を提供することを主目的とするものである。　本発明は、ピストンリングと、上記ピストンリングをその径方向外方に押圧付勢するコイルエキスパンダとを有する組合せピストンリングの上記コイルエキスパンダに用いられ、断面形状が矩形状のコイルエキスパンダ用線材であって、上記コイルエキスパンダ用線材を用いコイルエキスパンダを形成する際、コイルエキスパンダの外周面となる上記コイルエキスパンダ用線材の表面が、凸状の曲面状に形成されていることを特徴とするコイルエキスパンダ用線材を提供することにより上記課題を解決する。

Description

明細書

コイルエキスパンダ用線材およびコイルエキスパンダ技術分野

[0001] 本発明は、内燃機関のピストンに使用されるピストンリングを製造するための線材に関するものであり、特に組合せオイルリングを製造するための線材に関するものである。

背景技術

[0002] ピストンリングには、一般的に圧力リングとオイルリングとがある。このようなピストンリングとして、例えば、特殊な 2本リング (圧力リング 1本、オイルリング 1本)の場合や、ディーゼル機関のトップリング等では、耐熱性のある材料、例えばスチール材により形成されたコイルエキスパンダ等が用いられる場合がある。また、オイルリングでは、公知の 2ピースオイルリング等とした場合にコイルエキスパンダが用いられる。

このようなピストンリングにおいて、例えば、オイルリングにおいては、オイルリングの機能、すなわち、オイル搔き落とし機能およびオイルコントロール機能を満足させるため、他の圧力リングよりも高い張力を必要とする。このため接触幅を狭くし、接触面積を小さくすることで面圧を上げ、シール性、オイル搔き性を向上させている。しかしながら、単に張力を上げるだけでは、フリクションを増大させる要因となる。そこで、フリクシヨンの低減を図ることを目的とし張力を下げると、特に、高速回転域においてオイルシール性およびオイルコントロール等の機能を十分に得ることができな力つた。

[0003] このようなことから低回転域では、低い張力となり、高回転域では高い張力になる「可変張力リング」の研究が進められている。公知の先行文献として特許文献 1には、 Ni— Ti系の形状記憶合金を用、て形成されたコイルエキスパンダを用 V、たオイルリングにおいて、コイルエキスパンダ力低温では収縮状態に存し、高温では伸びた状態に存するように処理されて!ヽる技術が開示されて、る。

[0004] このように、コイルエキスパンダを形状記憶合金を用いて形成することにより、温度に応じてオイルリングをその径方向外方へ押圧する力を変化させることができるため、エンジンの始動性を向上させることが可能であり、フリクションの低減に効果を有する。し力しながら、形状記憶合金材の横弾性係数は、 Ni-Ti系の 2元系において、低温相（マルテンサイト相）である場合には約 6000— 9000MPa程度であり、高温相（オーステナイト相）では約 20000MPa程度である。この数値は通常用いられるスチール線材力もなるコイルエキスパンダと比較し、 1/4程度しかないため、スチール線材の場合と同程度の張力を得るためには、形状記憶合金力もなる線材の太さをスチール線材の太さよりも 4倍としなければならない。一方、昨今のオイルリングにおいては、追従性向上のために薄幅化される傾向にあり、サイズ上の制約から、形状記憶合金を用いて形成されたコイルエキスパンダは実用に供することは難しかった。

[0005] このような問題点を解決するために、断面形状を矩形状としたコイルエキスパンダが提案されている。し力しながら、断面形状が矩形状のものは、コイル状に曲げることにより生じる引張りや圧縮等の応力により、例えば、コイルエキスパンダの外周面においては、その断面形状が凹状となる変形が生じる場合がある。

[0006] このように、凹状に変形すると、コイルエキスパンダが配置されるオイルリングの内周溝に対して、局部摺動が強くなるため、異常摩耗が発生し、それに伴い強度が低下する問題があった。そこで、変形による局部摺動を防止するために、コイルエキスパンダの径方向に対して厚く形成された線材を用い、このような線材をコィリングした後、外周面にセンタレス力卩ェを行うことにより面摺動とする方法が行われている力加工による材料のロスおよび切削加工に伴う工程数の増加といった問題があり望ましくなかった。

[0007] また、コイルエキスパンダではな、が、スプリングの断面形状に関する技術としては特許文献 2に、内燃機関の動弁装置に用いられるコイルスプリングの線材の断面形状が開示されている。特許文献 2では、インナバルブスプリングの線材の断面形状を非対称な形状にし、それぞれの部分に異なった特性を付与している。このようなバルブスプリングとコイルエキスパンダとは、同様なパネの形態を有するものである力それらの使用目的および機能は全く異なるものでるため、上記コイルスプリングの技術をコイルエキスパンダに応用することはできな、。

[0008] また、特許文献 3には、曲率の異なる曲面力もなる断面形状を有するシールリングが開示されている。これは、上記コイルエキスパンダの場合と同様に、線材をリング状に形成する際に生じる断面形状の変化に対応しようとするものである。し力しながら、シールリングとコイルエキスパンダとは、用途も機能も全く異なり、コイル形状にする際の曲率も全く異なり、要求される特性も異なることから、特許文献 3に開示されている技術もコイルエキスパンダへ応用できるものではない。

[0009] 特許文献 1：実公平 3— 41078号公報

特許文献 2：実開昭 63 - 92011号公報

特許文献 3 :実開昭 52— 1933号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0010] 本発明は、上記目的に鑑みてなされたものであり、異常摩耗およびそれに伴う強度の低下と、つた不都合が生じにく!、コイルエキスパンダを煩雑な手間を要することなく製造可能なコイルエキスパンダ用線材を提供することを主目的とするものである。課題を解決するための手段

[0011] 本発明は、上記目的に鑑みてなされたものであり、ピストンリングと、上記ピストンリングをその径方向外方に押圧付勢するコイルエキスパンダとを有する組合せピストンリングの上記コイルエキスパンダに用いられ、断面形状が矩形状のコイルエキスパンダ用線材であって、上記コイルエキスパンダ用線材を用いコイルエキスパンダを形成する際、コイルエキスパンダの外周面となる上記コイルエキスパンダ用線材の表面が、凸状の曲面状に形成されて!ヽることを特徴とするコイルエキスパンダ用線材を提供する。

[0012] 本発明のコイルエキスパンダ用線材は、コイル状に曲げる際、コイルエキスパンダの外周面となる部分に生じる変形を考慮して、上述した形状に加工されている。したがって、本発明のコイルエキスパンダ用線材を用いることにより、コィリングした後、変形により断面形状が凹状となることを防止でき、外周面に対して切削または研磨等の後処理を施さなくとも、コイルエキスパンダが配置される、例えば、オイルリングの内周溝に対して面摺動となるコイルエキスパンダを製造することができる。よって、異常摩耗およびそれに伴う強度の低下といった不都合の発生を抑制し、コスト削減および製造効率の向上に効果を有する。 [0013] さらに本発明においては、上記凸状の曲面状に形成された上記コイルエキスパンダ用線材の表面における曲面の高さ力 0. 03-0. 1mmの範囲内であることが好ましい。上記範囲の曲面の高さを有するコイルエキスパンダ用線材であれば、コイル状に曲げた後のコイルエキスパンダにおける外周面の形状力変形により凹状となることはなぐ例えば、オイルリングに対して面摺動を可能とする平面形状とすることがでさるカゝらである。

[0014] また本発明にお!/、ては、上記コイルエキスパンダ用線材を用いコイルエキスパンダを形成する際、コイルエキスパンダの内周面となる上記コイルエキスパンダ用線材の表面が、凹状の曲面状に形成されていることが好ましい。コイルエキスパンダ用線材をコイル状に曲げると、コイルエキスパンダの内周面となる部分には、圧縮させる方向に力が作用し、内周面が凸状に変形したコイルエキスパンダが形成される場合がある。このようなコイルエキスパンダは、内側に挿入される芯材に対して片当たりとなるため、内周面における摩耗や破損等が生じる可能性が高い。したがって、本発明においては、コイルエキスパンダの内周面となるコイルエキスパンダ用線材の表面を、凹状の曲面状に形成することにより、コイルエキスパンダとして形成された際に、内周面が凸状に変形することを防止し、内周面の摩耗や破損の低減を図ることを可能とする。

[0015] さらにまた本発明においては、上記凸状の曲面状に形成された上記コイルエキスパンダ用線材の表面における曲面の高さを aとし、上記凹状の曲面状に形成された上記コイルエキスパンダ用線材の表面における曲面の高さを bとすると、 a≥b + 0. 0 05mmであることが好ましい。曲面状に形成された両方の表面における曲面の高さの関係を上述したものとすることにより、コイルエキスパンダを形成した際に、外周面および内周面における形状を平面とすることができるため、例えば、オイルリングの内周溝および芯材等に対して面摺動となり、全体的に摩耗量の低減を図ることができる

[0016] 本発明においては、上記凸状の曲面状に形成された上記コイルエキスパンダ用線材の表面の、上記コイルエキスパンダ用線材幅方向の両端部に位置する外周面側表面端部の曲面の曲率半径が、上記コイルエキスパンダ用線材幅方向の中央部に位置する外周面側表面中央部の曲面の曲率半径よりも小さ、ことが好ま、。コイルエキスパンダ用線材の外周面側表面端部を丸みを帯びた形状にすることにより応力を分散させることができるため、端部の強度を向上させることができる。

[0017] また、本発明においては、上記凹状の曲面状に形成された上記コイルエキスパンダ用線材の表面の、上記コイルエキスパンダ用線材幅方向の両端部に位置する内周面側表面端部の曲面の曲率半径が、上記コイルエキスパンダ用線材幅方向の中央部に位置する内周面側表面中央部の曲面の曲率半径よりも小さいことが好ましい。このように、コイルエキスパンダの内周面となる内周面側表面端部を丸みを帯びた形状にすることにより、コイルエキスパンダの内側に配置されるジョイント芯材の径を大きくすることができる。

[0018] さらに、本発明においては、上記コイルエキスパンダ用線材の側面力平面状であることが好ましい。上記側面が平面状にすることにより、上記コイルエキスパンダ用線材をコイル状に形成し、コイルエキスパンダとする際の線材のねじれを防止することができる。

[0019] また、本発明にお、ては、上記ピストンリングがオイルリングであることが好まし、。

フリクションの低減を図ることができ、オイル搔き落とし機能およびオイルコントロール機能に優れた組合せオイルリングを得ることができるからである。

[0020] さらに本発明においては、上記コイルエキスパンダ用線材力形状記憶合金により形成されてヽることが好まヽ。形状記憶合金を用いて形成されたコイルエキスパンダ用線材は、コイル状に曲げた際に生じる引張りおよび圧縮等の力による変形が特に大き、ことから、本発明の効果を十分に活かすことができるからである。

[0021] 本発明にお、ては、上述したコイルエキスパンダ用線材を用いて形成したことを特徴とするコイルエキスパンダを提供する。上述したように、上記コイルエキスパンダ用線材は、コイルエキスパンダとして形成された際の変形を見越して形成されてヽるので、上記コイルエキスパンダ用線材を用いて製造されたコイルエキスパンダであれば、異常摩耗および強度の低下といった不都合が生じにくぐコスト削減および製造ェ程の簡略化に効果を有する。

[0022] 本発明にお、ては、オイルリングと、上記オイルリングをその径方向外方に押圧付勢するコイルエキスパンダとを有する組合せオイルリングに用いられる上記コイルェキスパンダにおいて、上記コイルエキスパンダは形状記憶合金により形成されており、断面形状は矩形状であり、その外周面は平面であることを特徴とするコイルエキスパンダを提供する。

[0023] 本発明においては、断面形状が矩形状であり、外周面が平面であることから、コィルエキスパンダが配置されるオイルリングの内周溝に対して面摺動とすることができる

。したがって、異常摩耗の発生、さらには、それに伴う強度の低下といった問題を解決することができ、組合せオイルリングにおける機能の向上に効果を有する。さらに、形状記憶合金力なるコイルエキスパンダであることから、エンジンの運転状態に対応させて張力を変化させることができるので、オイル搔き落とし機能およびォイルコントロール機能の向上にカ卩えて、フリクションの低減も図ることができる。

[0024] さらに本発明においては、上記コイルエキスパンダの外周面は、塑性加工面であることが好ましい。研磨および切削といったカ卩ェをコィリング後に施さずに、外周面形状が平面形状のコイルエキスパンダを得ることができるので、材料の無駄が少なぐコスト面および効率面にお!、て効果を有する。

発明の効果

[0025] 本発明のコイルエキスパンダ用線材であれば、異常摩耗およびそれに伴う強度の低下と、つた不都合が生じにく、コイルエキスパンダを煩雑な手間を要することなく容易に製造可能とする。

発明を実施するための最良の形態

[0026] 以下、本発明のコイルエキスパンダ用線材およびコイルエキスパンダについて説明する。

[0027] A.コイルエキスパンダ用線材

まず、本発明のコイルエキスパンダ用線材について説明する。

[0028] 本発明のコイルエキスパンダ用線材は、ピストンリングと、前記ピストンリングをその径方向外方に押圧付勢するコイルエキスパンダとを有する組合せピストンリングの前記コイルエキスパンダに用いられ、断面形状が矩形状のコイルエキスパンダ用線材であって、前記コイルエキスパンダ用線材を用いコイルエキスパンダを形成する際、コイルエキスパンダの外周面となる前記コイルエキスパンダ用線材の表面（以下、外周面側表面とする場合がある）力凸状の曲面状に形成されていることを特徴とするものである。

[0029] このような本発明のコイルエキスパンダ用線材について図面を用いて説明する。図 1は、本発明のコイルエキスパンダ用線材の一例を示した概略断面図である。図 1に例示するように本発明のコイルエキスパンダ用線材 1は、コイル状に成形されてコィルエキスパンダとなった際に、そのコイルエキスパンダの外周面となる外周面側表面 2と、コイルエキスパンダの内周面となる表面 (以下、内周面側表面とする場合がある） 3と、 2つの側面 4と力構成されている。

[0030] 本発明のコイルエキスパンダ用線材は、図 1に示すように、その外周面側表面 2が凸状の曲面に形成されていることを特徴とするものである。これは、本発明のコイルェキスパンダ用線材をコイル状に曲げた際の様子を説明した説明図である図 2に示すように、コイルエキスパンダ用線材 1をコイル状に曲げてコイルエキスパンダを作製する際、コイルエキスパンダの外周面となる部分 10には、引張られる方向に力が作用するため、この力による変形の影響を回避するためである。すなわち、予め、このような力による形状変化を見越して、コイルエキスパンダの外周面となるコイルエキスパンダ用線材 1の外周面側表面 2を、図 1に示すように、厚みを持たせた凸状の曲面に形成することにより、コイル状に曲げた際、引張り応力が働いても、凹状に変形することを防止することができる。

[0031] さらに、図 2に示すように、コイルエキスパンダ用線材 1をコイル状に曲げた際、コィルエキスパンダの内周面 11には、圧縮する方向に力が作用する。したがって、本発明のコイルエキスパンダ用線材 1においては、このような力を考慮し、図 1に示すように、内周面側表面 3を、凹状の曲面状に形成することにより、断面矩形状のコイルェキスパンダを製造することができる。

[0032] このような本発明における上記コイルエキスパンダ用線材の厚みおよび幅について、図を用いて説明する。図 3は、上述したようなコイルエキスパンダ用線材を用いて形成されたコイルエキスパンダの、コイルエキスパンダの軸方向 yを含む断面における概略断面図である。図 3におけるコイルエキスパンダ用線材の断面形状 61は、上述した図 1に示すコイルエキスパンダ用線材 1の概略断面図に相当するものである。本発明においては、コイルエキスパンダ用線材の厚みとは、図 3に示すように、コイル状に巻く際、コイルエキスパンダの径方向 Xにおけるコイルエキスパンダ用線材の長さを意味し、コイルエキスパンダ用線材の幅とは、コイルエキスパンダの軸方向 yにおけるコイルエキスパンダ用線材の長さを意味する。具体的には、コイルエキスパンダ用線材の断面形状 61において、コイルエキスパンダの径方向 Xにおける長さがコイルェキスパンダ用線材の厚み 63に該当し、コイルエキスパンダの軸方向 yにおける長さがコィルエキスパンダ用線材の幅 62に該当する。

[0033] 以下、本発明のコイルエキスパンダ用線材について詳細に説明する。

[0034] 本発明のコイルエキスパンダ用線材は、ピストンリングと、前記ピストンリングをその径方向外方に押圧付勢するコイルエキスパンダとを有する組合せピストンリングの前記コイルエキスパンダに用いられ、断面形状が矩形状のものである。

[0035] 本発明のコイルエキスパンダ用線材を用いて作製されたコイルエキスパンダを有する組合せピストンリングとしては、少なくとも本発明のコイルエキスパンダ用線材により形成されたコイルエキスパンダと、ピストンリングとを有するものであれば特に限定はされない。また、本発明における組合せピストンリングに用いられるピストンリングとしては、オイルリングであることが好ましい。本発明の効果を十分に活かすことができ、フリクシヨンの低減、オイル搔き落とし機能およびオイルコントロール機能等に優れた組合せオイルリングを得ることができるからである。したがって、本発明における組合せピストンリングは、組合せオイルリングであることが好ましぐ具体的に組合せオイルリングとしては、 2ピースオイルリングの他に、 3ピースオイルリングまたは 4ピースオイルリング等を挙げることができる。

[0036] また、本発明のコイルエキスパンダ用線材の断面形状は矩形状であり、コイルェキスパンダを形成した際、コイルエキスパンダの外周面となるコイルエキスパンダ用線材の外周面側表面が、凸状の曲面状に形成されていることを特徴とするものである。

[0037] 本発明においては、コイルエキスパンダ用線材をコイル状に曲げた際、コイルェキスパンダの外周面に生じる引張り応力によるコイルエキスパンダ用線材の変形を考慮して、コイルエキスパンダの外周面となるコイルエキスパンダ用線材の外周面側表面を、凸状の曲面状に形成している。これにより、コィリングの際、上記外周面側表面が伸長し、変形しても、凹状に変形することはなぐコイルエキスパンダが配置される。例えば、オイルリングの内周溝に対して局部摺動となる問題を解消することができる。なお、ここでいう矩形状は、正方形および長方形等を意味するが、全体的に正方形および長方形等の矩形状として捉えることができる程度も含み、角または面が若干曲率を持ち丸みを帯びてヽるような場合も含むものとする。

[0038] また、具体的に、凸状の曲面状に形成された外周面側表面において、その曲面における高さは、コイル状に曲げた際に凹状に変形することがない程度であれば特に限定はされないが、 0. 03mm— 0. 1mmの範囲内、中でも、 0. 04mm— 0. 08mm の範囲内であることが好ましい。上記範囲の曲面に形成されていれば、最終的に得られるコイルエキスパンダにおいて、切削等のセンタレス加工を施すことなく外周面形状を平面形状とすることができ、コイルエキスパンダが配置される、例えば、オイルリングの内周溝に対して面摺動とすることができるからである。

[0039] なお、上記曲面の高さとは、凸状の曲面状に形成された外周面側表面のうち、最も膨らみが大きい部分における膨らみの程度を示している。具体的には、図 1に示すように、凸状の曲面に形成された外周面側表面の端部 cおよび dを結んだ直線 eと、凸状の曲面の頂点 fとの距離 aを示すものである。

[0040] さらに、凸状の曲面状に形成された外周面側表面において、その曲面の曲率半径 Rは、 0. 8mm— 1. 4mmの範囲内、中でも 0. 8mm— 1. 2mmの範囲内であることが好ましい。上記範囲よりも曲率半径 Rが小さい場合は、コイルエキスパンダとして形成された際に、変形後の形状が凸状の曲面となる場合があり、接触面積が小さくなるため好ましくない。一方、上記範囲よりも曲率半径 Rが大きい場合は、凹状に変形する場合があるため好ましくない。ここで、外周面側表面の曲率半径とは、図 1に波線で示す弧 R2の曲率半径である。

[0041] 本発明のコイルエキスパンダ用線材を用いてコイルエキスパンダを作製した際に、コイルエキスパンダの内周面となるコイルエキスパンダ用線材の内周面側表面の形状は、特に限定されるものではない。例えば、図 4に例示するように、内周面側表面 3 は平面状、凹状の曲面状、凸状の曲面状などの様々な形状をとり得る。本発明においては、中でも内周面側表面が、凹状の曲面状に形成されていることが好ましい。コィル状に曲げた際、図 2に示すように、外周面 10においては、引張り応力が働くが、内周面 11においては、圧縮する方向に力が作用する。このような力が作用すると、コィルエキスパンダとして形成された際、コイルエキスパンダの内周面は、凸状に変形する。このようなコイルエキスパンダは、内側に挿入される芯材に対して片当たりとなるため、芯材との嵌合わせの為芯材の径を小さくする必要がある。したがって、本発明においては、コイルエキスパンダの内周面となるコイルエキスパンダ用線材の内周面側表面を、凹状の曲面状に形成することにより、コイルエキスパンダとして形成された際に、内周面が凸状に変形することを防止し、コイルエキスパンダの内周面における摩耗や破損の低減を図る。ここで、内周面側表面の曲率半径とは、図 1に波線で示す弧 R3の曲率半径である。

[0042] このように、コイルエキスパンダの内周面となるコイルエキスパンダ用線材の内周面側表面を、凹状の曲面状に形成した場合、曲面状に形成された外周面側表面と内周面側表面との曲面の高さの関係は、上記凸状の曲面状に形成された外周面側表面における曲面の高さを aとし、上記凹状の曲面状に形成された内周面側表面における曲面の高さを bとすると、 a≥b + 0. 005mmであることが好ましい。

[0043] 曲面状に形成された外周面側表面と内周面側表面とは、互いに対向する位置関係にある。これは、凸状の曲面に形成された外周面側表面は、コイルエキスパンダの外周面となる部分であり、凹状の曲面に形成された内周面側表面は、コイルエキスパンダの内周面となる部分であるからである。このような両者の表面における曲面の高さの関係を上述したものとすることにより、コイルエキスパンダとして形成された際、外周面および内周面における形状を平面とすることができるため、例えば、オイルリングの内周溝および芯材等に対して面摺動となり、全体的に摩耗量の低減を図ることができる。

[0044] なお、ここでいう上記凹状の曲面状に形成された内周面側表面における曲面の高さとは、凹状の曲面状に形成された内周面側表面のうち、最も凹んでいる部分における凹みの程度を意味している。具体的には、図 1に示すように、凹状の曲面に形成された内周面側表面の端部 hおよび iを結んだ直線 jと、凹状の曲面の頂点 kとの距離 bを指している。

[0045] 本発明のコイルエキスパンダ用線材は、断面形状が矩形状である力中でも、コィルエキスパンダ用線材幅方向端部が丸みを帯びて形成されていることが好ましい (図

4参照)。エッジによる局部摺動を回避することができ、摩耗量の低減を図ることができる力らである。このような丸みの形状は特に限定されるものではないが、上記凸状の曲面状に形成された上記コイルエキスパンダ用線材の表面の、上記コイルエキスパンダ用線材幅方向の両端部に位置する外周面側表面端部の曲面の曲率半径が、上記コイルエキスパンダ用線材幅方向の中央部に位置する外周面側表面中央部の曲面の曲率半径よりも小さ、ことが好まヽ（以下、このような形状をコイルエキスパンダ用線材の第 1形態とする)。具体的には、図 4 (a)に例示するように、外周面側表面 2としての全体的な曲面形状をなす部分を外周面側表面中央部 5とし、外周面側表面 2の幅方向の両端部に位置する、上記外周面側表面中央部 5とは異なる曲率半径を有する曲面を外周面側表面端部 6とする。

[0046] この際、上記各曲面の曲率半径は、外周面側表面中央部 5の曲率半径が、上述した外周面側表面 2の曲率半径と同じ 0. 8mm— 1. 4mmの範囲内、中でも 0. 8mm 一 1. 2mmの範囲内であるのに対し、外周面側表面端部 6の曲率半径は 0. 03mm 一 0. 2mmの範囲内、好ましくは 0. 05mm— 0. 1mmの範囲内であることが好ましい。外周面側表面端部 6の曲率半径が上記範囲よりも小さいと、丸みを帯びた形状にしたことの効果が十分に得られない場合がある。一方、曲率半径が上記範囲よりも大きいと、そのような形状に外周面側表面端部 6を加工することが困難である場合がある

[0047] 上記外周面側表面 2において、上述したような外周面側表面端部 6と外周面側表面中央部 5とが占める割合は特に限定されるものではないが、図 4 (a)に示すように、外周面側表面 2の長さ、すなわちコイルエキスパンダ用線材の幅 62を L、外周面側表面中央部 5の長さを M、その両端に位置する外周面側表面端部 6の長さをそれぞれ Nとした場合、 L : M : 2Nが 1 : 0. 7—0. 95 : 0. 05—0. 3の範囲内、中でも、 L : M : 2Nが 1 : 0. 75—0. 9 : 0. 1—0. 25の範囲内であることが好ましい。

[0048] また、コイルエキスパンダ用線材の内周面側表面が凹状の曲面により形成されている場合は、上記外周面側表面の場合と同様に、上記凹状の曲面状に形成された上記コイルエキスパンダ用線材の表面の、上記コイルエキスパンダ用線材幅方向の両端部に位置する内周面側表面端部の曲面の曲率半径力上記コイルエキスパンダ用線材幅方向の中央部に位置する内周面側表面中央部の曲面の曲率半径よりも小

$ 、ことが好ま、（以下、このような形状をコイルエキスパンダ用線材の第 2形態とする）。なお、この場合は図 4(b)に例示するように、内周面側表面 3としての全体的な曲面形状をなす部分である内周面側表面中央部 7は凹状の曲面であるのに対し、上記内周面側表面 3の両端部に位置し、上記内周面側表面中央部 7とは異なる曲率半径を有する内周面側表面端部 8は凸状の曲面により形成される。このように内周面側表面 3を成形することにより、コイルエキスパンダの内側に配置されるジョイント芯材と、コイルエキスパンダ用線材の内周面側表面 3のエッジ部分とが接触し、破損する等の不具合を防止することができる。そのため、コイルエキスパンダの内径が同じ場合でも、従来よりも太、径の上記ジョイント芯材を用いることが可能になる。

[0049] 具体的には、内周面側表面中央部 7の曲率半径が 0. 8mm— 1. 4mmの範囲内、中でも 0. 8mm— 1. 2mmの範囲内であるのに対し、内周面側表面端部 8の曲率半径は 0. 05mm— 0. 2mmの範囲内、中でも 0. 05mm— 0. 1mmの範囲内であることが好ましい。

[0050] 上記内周面側表面 3において、上述したような内周面側表面端部 8と内周面側表面中央部 7とが占める割合は特に限定されるものではないが、図 4 (b)に示すように、内周面側表面 3の長さ、すなわちコイルエキスパンダ用線材の幅 62を L、内周面側表面中央部 7の長さを S、その両端に位置する内周面側表面端部 8の長さをそれぞれ Tとした場合、: L : S : 2T力 1 : 0. 7—0. 95 : 0. 05—0. 3の範囲内、中でも、: L : S : 2 Tが 1 : 0. 75—0. 9 : 0. 1—0. 25の範囲内であることが好ましい。

[0051] さらに、図 4(c)に示すように、コイルエキスパンダ用線材の内周面側表面 3が、凸状の曲面状に形成されている場合も同様に、内周面側表面端部 8の曲面の曲率半径力内周面側表面中央部 7の曲面の曲率半径よりも小さいことが好ましい（以下、このような形状をコイルエキスパンダ用線材の第 3形態とする)。このように内周面側表面 3を成形することにより、コイルエキスパンダ用線材の断面積を大きくすることができるので、より強い張力を発揮することができるコイルエキスパンダ用線材を得ることができる。

[0052] 具体的には、内周面側表面中央部 8の曲率半径が 0. 8mm— 1. 4mmの範囲内、中でも 0. 8mm— 1. 2mmの範囲内であるのに対し、内周面側表面端部 7の曲率半径は 0. 05mm— 0. 2mmの範囲内、中でも 0. 05mm— 0. 1mmの範囲内であることが好ましい。

[0053] 上記内周面側表面 3において、上述したような内周面側表面端部 8と内周面側表面中央部 7とが占める割合は特に限定されるものではないが、図 4 (c)に示すように、内周面側表面 3の長さ、すなわちコイルエキスパンダ用線材の幅 62を L、内周面側表面中央部 7の長さを S、その両端に位置する内周面側表面端部 8の長さをそれぞれ Tとした場合、: L : S : 2T力 1 : 0. 7—0. 95 : 0. 05—0. 3の範囲内、中でも、: L : S : 2 Tが 1 : 0. 75—0. 9 : 0. 1—0. 25の範囲内であることが好ましい。

[0054] 上述したように、外周面側表面および、または内周面側表面の端部が丸みを帯びた形状である場合、上述した外周面側表面の曲面の高さ aは上記外周面側表面中央部の高さとし、内周面側表面の曲面の高さ bとは上記内周面側表面中央部の高さとする。つまり、上述した、外周面側表面の端部が丸みを帯びていない形状においては、上記高さ aは「外周面側表面の端部同士（図 1における端部 cおよび d)を結んだ直線と、曲面の頂点 (図 1における頂点 f)との距離」である。一方、外周面側表面の端部が丸みを帯びている形状の場合は、外周面側表面端部の形状は考慮せず、上記高さ aとは、外周面側表面中央部の端部同士を結んだ直線と、曲面の頂点との距離とし、例えば、図 4における高さ aを指すものとする。また、内周面側表面の曲面の高さ bも同様に、内周面側表面中央部の端部同士を結んだ直線と、曲面の頂点との距離とし、例えば、図 4における高さ bを指すものとする。

[0055] 本発明にお、ては、コイルエキスパンダ用線材の側面力平面状であることが好ましい。側面が平面状であることにより、上記コイルエキスパンダ用線材をコイル状に成形してコイルエキスパンダとする際に生じるコイルエキスパンダ用線材のねじれを防止することができる。この際、平面状である側面の長さは特に限定されるものではないが、図 4に例示するように、側面の長さを Wとしたときに Wが 0. 3mm— 0. 8mmの範囲内であることが好ましい。また、上記側面 4の長さ Wは、図 4等に示すコイルェキスパンダ用線材の厚み 63の 35%— 80%の範囲内であることが好ましい。上記 Wの値および比率を上記範囲内にすることにより、コイルエキスパンダ用線材のねじれをより確実に防止できる。

[0056] このようなコイルエキスパンダ用線材を形成する材料としては、一般的に用いられているものであれば特に限定はされない。例えば、弁パネ鋼、工具鋼、ステンレス鋼等の鋼の他、チタン材、アルミニウム材および形状記憶合金等を挙げることができる。中でも、形状記憶合金であることが好ましい。形状記憶合金は、上記金属の中でも軟性が高ぐコイル状に曲げた際に生じる引張りおよび圧縮等の力による変形が特に大きいことから、本発明の効果を十分に活かすことができるからである。また、形状記憶合金を用いることにより、エンジンの運転状態に対応させて張力を変化させることができるので、例えば本発明における組合せピストンリングを組合せオイルリングとした場合には、オイル搔き落とし機能およびオイルコントロール機能の向上に加えて、フリクシヨンの低減も図ることができる力である。

[0057] 以下、本発明のコイルエキスパンダ用線材が形状記憶合金により形成されてなる場合について説明する。

[0058] 一般に、形状記憶合金は、室温では、マルテンサイト状態 (M相）であり、高温ではオーステナイト状態 (A相）となる。このマルテンサイト状態力もオーステナイト状態への変態を逆マルテンサイト変態と、、オーステナイト状態力もマルテンサイト状態への変態をマルテンサイト変態という。このような変態が生じる温度を称して、以下、マルテンサイト変態温度とする。このマルテンサイト変態温度は、ある温度幅を持っており、示唆熱分析により吸熱反応および発熱反応のピークから求める。

[0059] このような形状記憶合金は、上記マルテンサイト変態温度以下にぉ、て、合金を変形させ荷重を除いた後、ある温度 (例えば、 Ti M系ではマルテンサイト変態温度 1 0°C— 100°C)以上に加熱することによってもとの形状に戻る現象、すなわち、形状記憶効果を有している。

[0060] 本発明にお、ては、このような形状記憶効果を利用し、本発明のコイルエキスパンダ用線材により作製されたコイルエキスパンダにぉ、て、コイルエキスパンダ自体の温度が、マルテンサイト変態温度よりも高くなつた場合には、コイルエキスパンダが、その長手方向に伸長するように、コイルエキスパンダ用線材を処理することが好ましい。この理由については、後述する「B.コイルエキスパンダ」において詳述する。

[0061] 具体的に、本発明のコイルエキスパンダ用線材に使用可能な形状記憶合金としては、 Ti Ni系、 Cu— Zn— A1系、 Fe—Mn— Si系等を挙げることができる。中でも、本発明において、最も好ましくは、 Ti Niである。強度、耐疲労、耐食性の観点カゝら最も優れているからである。

[0062] Ti N ゝらなる形状記憶合金を使用した場合、その比率としては、 Ti 50原子％N i一 Ti 51原子％Niであることが好まし!/、。

[0063] 上記マルテンサイト変態温度として本発明にお、ては、 10°Cから 200°Cの範囲とすることが望ましぐ例えば、 Ti Ni系の場合では、 10°C— 100°C、その中でも、 30 °C一 90°Cの範囲内であることが好ましい。マルテンサイト変態温度は、形状記憶合金の組成や形状記憶合金を製造する際の熱処理等により変化させることができるが、マルテンサイト変態温度を上記範囲内に調整することにより、本発明のコイルエキスパンダ用線材を用いて作製されたコイルエキスパンダにおいて、例えば、組み合わせオイルリングの機能が十分に発揮される程度の面圧が必要な温度で、コイルェキスパンダにマルテンサイト変態が生じ、充分な張力を得ることができるからである。

[0064] 本発明の形状記憶合金カゝらなるコイルエキスパンダ用線材においては、断面形状における厚みと幅との比力 1 : 1一 1 :4の範囲内、その中でも、 1 : 2— 1 : 3. 5の範囲内、中でも、 1 : 2. 5— 1 : 3の範囲内であることが好ましい。上記範囲より、幅の長さの比率が大きい場合は、コイルエキスパンダを作製する際、所定のピッチでは、隣合う線材同士間の空隙が狭くなるため、所定の曲率で曲げることが困難となる場合があるため好ましくない。一方、上記範囲よりも幅の比を小さくすると、所定のピッチで巻いた際に、隣合う線材同士間に形成される空隙が広くなるため、充分な張力を得ることができな!/ヽ場合がある力も好ましくな、。

[0065] なお、ここで、うピッチとは、コイルエキスパンダ用線材をコイル状に卷、た際に、線材一回転における、線材の中心から、隣合う線材の中心までの長さを意味する。詳しくは、後述する「B.コイルエキスパンダ」の中で説明する。 [0066] また、本発明の形状記憶合金力もなるコイルエキスパンダ用線材にお、ては、その厚みが、例えば、図 5に示す h寸法が 2mm以下の薄幅化されたオイルリングを有する組合せオイルリングとした場合、 0. 2mm— 0. 5mmの範囲内、その中でも 0. 25m m— 0. 3mmの範囲内であることが好ましい。上記範囲よりも薄くすると、コイルエキスパンダとして形成された際、パネとしての反力が弱くなり充分な張力が得られない場合があるため好ましくなぐ一方、上記範囲よりも厚くすると、所定のコイル径のコイルエキスパンダとすることができな、場合があるため好ましくな、。

[0067] B.コイルエキスパンダ

次に、本発明のコイルエキスパンダについて説明する。本発明のコイルエキスパンダは、 2つの実施態様に分けることができる。以下、第 1実施態様および第 2実施態様に分けて本発明のコイルエキスパンダについて説明する。

[0068] 1.第 1実施態様

本実施態様のコイルエキスパンダは、上述したコイルエキスパンダ用線材を用いて形成したことを特徴とするものである。

[0069] 上述したように、上記コイルエキスパンダ用線材は、コイルエキスパンダとして形成された際の変形を見越して形成されているので、コィリングした後に、研磨または切削といった後処理を施さなくとも外周面形状が平面形状のコイルエキスパンダを得ることができる。したがって、上述したコイルエキスパンダ用線材を用いて製造されたコィルエキスパンダであれば、異常摩耗および強度の低下といった不都合が生じにくく、コスト削減および製造工程の簡略ィ匕を可能とする。

[0070] このような本実施態様のコイルエキスパンダの一例を用いた組合せオイルリングについて図面を用いて説明する。図 5は、本実施態様のコイルエキスパンダを用いた組合せオイルリングの一例を図示した概略断面図である。本実施態様における組合せオイルリングは、上述したコイルエキスパンダ用線材を用いて作製されたコイルエキスノンダ 40と、二つのレール 41、 42を柱状のウェブ 44で連結した断面略 I字形を呈するオイルリング 45とを有している。

[0071] 当該オイルリング 45は、摺動面 46でシリンダボア 20の内壁 21を摺動する。また、レール 41および 42をウェブ 44で連結して形成される外周溝 47は、シリンダ内壁 21から摺動面 46によって搔きとられた潤滑油が受容される溝であり、さらに、外周溝 47に受容された潤滑油は、ウェブ 44に多数設けられている油孔 48を通過し、オイルリング 45の内周側へと移動する。

[0072] さらに、レール 41および 42をウェブ 44で連結して内周側に形成される内周溝 49には、オイルリング 45をオイルリング 45の径方向外方へ付勢して、シリンダ内壁 21にォィルリング 45を押し付けるコイルエキスパンダ 40が配置されて、る。本実施態様にお V、ては、このコイルエキスパンダ 40が上述したコイルエキスパンダ用線材を用いて形成されている。コイルエキスパンダを作製する際には、コイル状に曲げた際に生じる引張りや圧縮等の力の作用により、外周面や内周面に変形が生じるが、上述したコィルエキスパンダ用線材は、そのような変形を考慮した形状に形成されているため、断面形状が矩形状のコイルエキスパンダとすることができる。

[0073] さらに、本実施態様においては、上述したコイルエキスパンダ用線材において形状記憶合金カゝらなるものとした場合には、コイルエキスパンダ自体の温度がマルテンサイト変態温度よりも高くなると、コイルエキスパンダ材の横弾性係数は大きく変化しコィルエキスパンダとしての張る力（張力）が大きく変わる。具体的には、 Ni— Ti系形状記憶合金の場合、低温相（マルテンサイト相）では 6000— 9000MPaであり、高温相（オーステナイト相）では約 20000MPaであり、コイルエキスパンダとしては、約 2— 3 倍の張力変化がある。

[0074] すなわち、エンジン始動時にぉ、ては、機関温度等はマルテンサイト変態温度よりも低い為、コイルエキスパンダは低い横弾性係数に基づぐ低い張力となりピストンリングとシリンダボアの摺動摩擦を低減することができ、エンジンの暖気状態の際生じる摺動面のフリクションを減らすことができる。

[0075] また、エンジンの回転数が高い場合や、エンジン負荷が高ぐエンジン温度が高い場合には機関温度等はマルテンサイト変態温度よりも高い為、コイルエキスパンダは高温での横弾性係数に基づぐ高い張力となり、ガスシール性やオイルシール性を良好にさせつつ、オイルリングの機能を発揮することができる。

[0076] このような利点を有する本実施態様のコイルエキスパンダは、上述したコイルエキスパンダ用線材を用いて作製されたものである。また、上述したコイルエキスパンダ用線材の形成材料は、形状記憶合金であることが好ましいことから、本実施態様のコィルエキスパンダにぉ、ても形状記憶合金力もなるものであることが好まし、。

[0077] 以下、本実施態様のコイルエキスパンダが、このような形状記憶合金カゝらなる場合について説明する。

[0078] 形状記憶合金は、上述したように、マルテンサイト変態温度以下にお!、て、合金を変形させ荷重を除いた後、ある温度 (例えば、 Ti M系ではマルテンサイト変態温度 — 10°C— 100°C)以上に加熱することによってもとの形状に戻る現象、すなわち、形状記憶効果を有している。このような形状記憶効果において、予め記憶させた形状に合金が戻る温度をマルテンサイト変態温度としている。

[0079] 本実施態様にぉ、ては、このような形状記憶効果を利用し、コイルエキスパンダ自体の温度が、マルテンサイト変態温度よりも高くなつた場合、所望の張力が得られるように処理されていることが好ましい。コイルエキスパンダは高温相（オーステナイト相）に所望の張力が得られるように縮み代を考慮して、記憶処理を施しておく。コイルェキスパンダをピストンリングとしてセットする際は、コイルエキスパンダの両端部は合口として突き当てた状態となり、伸縮状態でピストンにセットされる。エンジン始動時は上記の如く低い張力だが、エンジン温度が高い状態となると上記の如く高い張力となる。つまり、コイルエキスパンダは低温時及び高温時いずれもコイルエキスパンダとして両端部が固定されているため伸縮状態のまま、横弾性係数の変化で、張力変化が生ずる。エンジン始動時においては、潤滑油の温度および機関温度は、徐々に上昇している段階にあり、エンジンの始動力ある程度の時間が経過し十分に駆動した後の場合と比較して、それらの温度は低ぐ潤滑油の粘度は高い状態にある。また、この際の温度は本実施態様におけるマルテンサイト変態温度よりも低、。通常のコイルェキスパンダは、エンジン始動時においても、エンジンが十分に駆動している状態と同程度の張力が発現されることから、エンジン始動時においては、例えば、オイルリングの作用が働きすぎて機関の始動性を損なう要因となっていた。しかしながら、本実施態様にお、ては、エンジン始動時における機関温度等がマルテンサイト変態温度よりも低いため、コイルエキスパンダはその長手方向に伸長することはなぐ充分な張力を発揮しない。したがって、始動性を低下させるほどにオイルリングの面圧を高めることがないので、機関の始動性を向上させることができる効果を有する。

[0080] 一方、エンジンが十分に駆動している段階において、例えば、オイルリングの場合には、オイル搔き落とし機能およびオイルコントロール機能を得るためにある程度高い面圧を所望とするが、機関温度の上昇に伴い、コイルエキスパンダ自体の温度がマルテンサイト変態温度を超えると、コイルエキスパンダは、記憶された状態に戻ることにより、パネとしての反力が増し、張力を増加させることができる。その結果、オイルリングは、その機能を十分に発現させることができる程度の面圧を得ることができる。このような理由により、本実施態様においては、コイルエキスパンダ自体の温度力マルテンサイト変態温度よりも高くなつた場合には、コイルエキスパンダの記憶された状態に戻るように処理されて、ることが好ま、のである。

[0081] また、本実施態様におけるコイルエキスパンダの張力は、マルテンサイト変態前 (低温相）においては、例えば、図 5に示す h寸法 2. Omm以下に用いるコイルエキスパンダとした場合、 1N— 30Nの範囲内、その中でも、 1N— 15Nの範囲内であることが好ましい。マルテンサイト変態前は、エンジンは暖機状態にあり、徐々に機関温度が上昇している段階にあるので、上記範囲内の張力を有するコイルエキスパンダであれば、機関の始動性を向上させることができるからである。

[0082] さらに、マルテンサイト変態後（高温相）の張力は、例えば、本発明における組合せピストンリングを組合せオイルリングとした場合には、オイルリングの機能を損なうことがない程度であれば特に限定はされないが、具体的には、図 5に示す h寸法 2. Om m以下に用いるコイルエキスパンダとした場合、 3N— 40Nの範囲内、その中でも、 3 N— 20Nの範囲内であることが好ましい。一般的に、フリクションの低減にはオイルリングの面圧を低くすることが有効である力コイルエキスパンダのマルテンサイト変態後における張力を上記範囲内に調整することにより、フリクションの低減を実現でき、燃費の向上を図ることができる力である。

[0083] さらに、本実施態様におけるコイルエキスパンダを形成する材料およびマルテンサイト変態温度については、上記「A.コイルエキスパンダ用線材」の中に記載したものと同様なのでここでの説明は省略する。

[0084] さらに本実施態様におけるコイルエキスパンダは、上述したコイルエキスパンダ用線材を用いて作製されていることから、断面形状が矩形状のものとすることができる。これにより、例えば、薄幅化されたオイルリングの内周溝に設置可能な程度にコイルエキスパンダのコイル径を小さくした場合であっても、充分な張力を発現することができ、形状記憶合金力もなるコイルエキスパンダにおける張力不足の問題を解決することがでさる。

[0085] さらに、上述したコイルエキスパンダ用線材を用いて、本実施態様のコイルエキスパンダを製造する場合、コイル状に曲げる際のピッチとしては、コイルエキスパンダのコィル径に応じて、ほぼ所定の範囲内に決定される。なお、ここでいうピッチとは、線材をコイル状に巻いた際に、線材一回転における、線材の中心から、隣合う線材の中心までの長さを意味する。具体的には、図 6に示すように、 Aから Bまでの一回転において、 Aの位置における線材の中心から、 Bの位置における線材の中心までの間隔 p を指している。また、ここでいう、コイルエキスパンダのコイル径とは、コイルエキスパンダの径方向における長さのうち、最も外側の長さを意味しており、具体的には、図 6に示す d を指している力具体的に、このコイル径としては、例えば、図 5に示す h寸

14 1 法 2mm以下のコイルエキスパンダにおいて、 0. 3mm— 1. 8mmの範囲内、その中でも、 0. 3mm— 1. 4mmの範囲内であることが好ましい。上記範囲内のコイル径であれば、例えば、薄幅化されたオイルリングであっても対応することができるからである。コイルエキスパンダのコイル径を上記範囲内とした場合、ピッチは、例えば、 h寸法 2mm以下のコイルエキスパンダにおいて、 0. 3mm— 1. 8mmの範囲内、その中でも、 0. 3mm— 1. 4mmの範囲内にほぼ規定される。さらに、ピッチは、均一であることが好ましい。

[0086] また、上述したコイルエキスパンダ用線材をコイル状に巻きコイルエキスパンダを形成する際の巻き方としては、コイルエキスパンダ用線材の断面形状における長辺側力 Sコイルエキスパンダの周方向を形成するように巻くことが好ましい。このような巻き方力コイルエキスパンダのコイル径を最も小さくし、かつパネとしての反力を十分に発現することができるため、所望の張力を得ることができるからである。

[0087] 2.第 2実施態様

本実施態様のコイルエキスパンダは、オイルリングと、前記オイルリングをその径方向外方に押圧付勢するコイルエキスパンダとを有する組合せオイルリングに用いられる前記コイルエキスパンダにぉ、て、前記コイルエキスパンダは形状記憶合金により形成されており、断面形状は矩形状であり、その外周面は平面であることを特徴とするものである。

本実施態様においては、断面形状が矩形状であり、外周面が平面であることから、コイルエキスパンダが配置されるオイルリングの内周溝に対して面摺動とすることができる。したがって、異常摩耗の発生、さらには、それに伴う強度の低下といった問題を解決することができ、組合せオイルリングにおける機能の向上に効果を有する。さらに、形状記憶合金力なるコイルエキスパンダであることから、エンジンの運転状態に対応させて張力を変化させることができるので、オイル搔き落とし機能およびオイルコントロール機能の向上にカロえて、フリクションの低減も図ることができる。

[0088] このようなコイルエキスパンダにおいて、外周面は塑性カ卩工面であることが好ましい。ここでいう、塑性加工面とは、研磨や切削等の処理を施していない面を意味する。本実施態様においては、外周面をこのような塑性カ卩工面とすることにより、研磨および切削といったカ卩ェをコィリング後に施さずに、外周面形状が平面形状のコイルェキスパンダを得ることができるので、材料の無駄が少なぐコスト面および効率面において効果を有する。

[0089] このようなコイルエキスパンダを形成する線材としては、コイル状に曲げた際に、引張りおよび圧縮等の力の作用により変形が生じた場合であっても、研磨または切削等の処理を施さなくとも、コイルエキスパンダの外周面を平面とすることが可能な線材であることが好ましい。具体的には、上述したコイルエキスパンダ用線材を用いることにより、このようなコイルエキスパンダの形成が可能となる。

[0090] なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。上述の実施形態は例示であり、本明細書の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一の構成を有し、同様の効果を奏するものは、如何なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

実施例

[0091] 以下、実施例および比較例を挙げて本発明を具体的に説明する。 [0092] まず、以下に示す方法で摺動特性確認試験を行った。コイルエキスパンダの外周面となるコイルエキスパンダ用線材の外周面側表面が下記表 1に示す断面形状であるコイルエキスパンダ用線材を用いてコイルエキスパンダを作製し、作製したコイルェキスパンダをオイルリングに組付けて、図 7に示す単体試験を行った。

'ォィルリング仕様

材料 17Cr材

寸法 dl : 79mm、h : 1. 5mm、レール幅 0. 2mm

.コイルエキスパンダ仕様

材料 Ti 50原子％Ni材

用いたコイルエキスパンダ用線材の寸法は、図 4に示す寸法の 63を 0. 3mm、 62 を 0. 85mmとし、図 6に示す d を 1. 1mmとした。

14

[0093] (試験方法）

図 7に示す単体試験において、 D1径： φ 82mm, D2径： φ 79mm,回転数： 700r pmとし、ピストン 70にオイルリング 71を組付け、これをシリンダボア 72内に設置した。モータ（図示せず）の回転をピストン 70のストローク（上下動の動き）に変換させ、この上下動に伴い、オイルリング 71を φ 82mm— φ 79mmの間で繰り返し拡張、収縮させた。

[0094] 上記範囲のシリンダボア 72内を 5 X 10⁵回摺動させた後、コイルエキスパンダを外し摺動特性を確認した。その際に「コイルエキスパンダの摺動面位置」及び「コイルェキスパンダの摺動面大きさ」を拡大鏡で確認した。摺動面の大きさは面積より算出し下記表 1に示すように評価した。

[0095] [表 1] コィルエキス/ ンダ用線 ¾®s織

コイルコイル

外周面側表面外周面側外周面側外周歸嚷面

外周面側エキスパンダのエキスパンダの判定

曲^ ί圣表 ®i¾さ a 中央部長さ M

表面形状 rnrnmi 面大きさ

(mm; (mm) (mm) (mm)

例 1 凸 0.8 0.1 0.94 一全面觀中大 o

雄例 2 凸 1.0 0.065 0.94 m 大 o 単 ί*Ι¾Ι^(ϊ 鍾例 3 凸 1.2 0,03 0.70 全面 Sift 中大 o

靈例 4 凸 1.0 0.065 0.94 全大 o 単 MSI Hi内周凹 <a b = 0.005) 雄例 5 凸 1.2 0.03 0.70 ― 全面議中大 o 内簡凹 (a - b = 0.01) 雄例 6 凸 0.7 0.123 0.94 中中大 Δ mmmm

鐵例 7 凸 1.5 0.025 0.70 ― fSf¾iil!l 中 Δ

凸 0.8 0.1 0.94 ο.ω 全 »麵中大 o mt .第 i形態 m 例 9 凸 1.0 0.065 0.94 0.07 全 ffiffitt 大 o 単 «ΦΕΙΜΕΰ 第 1形態離例 10 凸 0.8 0.1 0.94 0.05 全面麵中大 o mm.第 2形態 (a - b = ο.οοκ 離例" 凸 1.0 0.065 0.94 0,07 全面鶴大〇 i m.第 2形態 (a - = ο.οοκ 離例 12 凸 0.8 0.1 0.94 0.03 全面 e» 中大〇単 i S^i, 第 3形態

例 13 凸 1.0 0.065 0.94 0.07 全面議大 o 単 ί*ίϊ «、第 3形態 it i □ oo 0 ― ― m 翻、 X 単極

[0096] なお、上記表 1において、外周面側表面曲率半径 (mm)とは、用いたコイルエキスパンダ用線材の外周面側表面の曲率半径 (外周面側表面の端部が丸みを帯びた形状である実施例 8— 13においては、外周面側表面中央部）を示している。 a (mm)とは、コイルエキスパンダ用線材の外周面側表面における曲面の高さ（実施例 8— 13 にお、ては、外周面側表面中央部の高さ）を示して、る。

[0097] なお、実施例 4、 5、 10、および 11は、内周面側表面を凹状の曲面形状であり、外周面側表面の高さ aと、内周面側表面の高さ bとの差を備考欄に示した。また、実施例 12および実施例 13において、内周面側表面は、それぞれの外周面側表面と同様の凸状の曲面形状である。力！]えて、外周面側表面の端部が丸みを帯びた形状である実施例 8— 13については、それぞれの断面形状の形態 (形態 1一形態 3、図 4 (a)— (c)参照)を備考欄に示す。外周面側表面および外周面側表面端部の曲率半径、 a 値および M値については、形状測定を用いて測定チャートより求めた。

[0098] さらに、摺動面が全面であり、かつ摺動面積が大きい実施例 2、実施例 4、実施例 6 、実施例 7、実施例 8、実施例 10、および実施例 12と、比較例とについて疲労試験を実施した。その結果を図 8に示す。

[0099] (評価）

上記表 1に示す結果から、実施例 1から実施例 5、および実施例 8から実施例 13では、コイルエキスパンダ用線材の外周面側表面形状を凸形状とし、外周面側表面の曲率半径を 0. 8—1. 4mmの範囲内、さらに外周面側表面の高さ aを 0. 03mm— 0 . 1mmの範囲内とすることで、コイルエキスパンダの外周面とオイルリングの摺動面が大きくなり局部摺動が解消できたことが分力る。

[0100] さらに、図 8に示す結果から、実施例 2、実施例 4、実施例 8、実施例 10、および実施例 12については、疲労強度が比較例より著しく高いことが分かる。さらに、外周面側表面の曲率半径のみ実施例 2および実施例 4より低ヽ実施例 6や、外周面側表面の曲率半径および外周面側表面の高さ aが実施例 2および実施例 4より高、実施例 7 と比較すると、疲労強度が格段に向上していることが分力る。

[0101] このような結果から、コイルエキスパンダ線材の外周面側表面を凸形状とすることにより、局部摺動を抑制する効果が得られ、さらに、外周面側表面の曲率半径を 0. 8— 1. 4mmの範囲内、さらに、外周面側表面の高さ aを 0. 03mm— 0. 1mmの範囲内とすることにより、コイルエキスパンダ外周面とオイルリングとの摺動面をより大きくすることができ、さらに、疲労強度の向上にも効果を有することが分力る。

図面の簡単な説明

[0102] [図 1]本発明のコイルエキスパンダ用線材の一例を示した概略断面図である。

[図 2]コイルエキスパンダ用線材をコイル状に曲げる際の様子を示した説明図である

[図 3]本発明のコイルエキスパンダ用線材における幅および厚みを説明する説明図である。

[図 4]本発明のコイルエキスパンダ用線材の他の例を示した概略断面図である。

[図 5]本発明のコイルエキスパンダの一例を有する組合せオイルリングの概略断面図である。

[図 6]本発明のコイルエキスパンダを説明する説明図である。

[図 7]実施例における摺動特性確認試験の様子を示した説明図である。

[図 8]実施例における疲労強度の結果を示したグラフである。

符号の説明

[0103] 1 … コイルエキスパンダ用線材

2 … 外周面側表面

3 … 内周面側表面

4 … 側面

Claims

請求の範囲

[1] ピストンリングと、前記ピストンリングをその径方向外方に押圧付勢するコイルエキスパンダとを有する組合せピストンリングの前記コイルエキスパンダに用いられ、断面形状が矩形状のコイルエキスパンダ用線材であって、

前記コイルエキスパンダ用線材を用いコイルエキスパンダを形成する際、コイルェキスパンダの外周面となる前記コイルエキスパンダ用線材の表面力凸状の曲面状に形成されていることを特徴とするコイルエキスパンダ用線材。

[2] 前記凸状の曲面状に形成された前記コイルエキスパンダ用線材の表面における曲面の高さが、 0. 03-0. 1mmの範囲内であることを特徴とする請求項 1に記載のコィルエキスパンダ用線材。

[3] 前記コイルエキスパンダ用線材を用いコイルエキスパンダを形成する際、コイルェキスパンダの内周面となる前記コイルエキスパンダ用線材の表面力凹状の曲面状に形成されていることを特徴とする請求項 1または請求項 2に記載のコイルエキスパンダ用線材。

[4] 前記凸状の曲面状に形成された前記コイルエキスパンダ用線材の表面における曲面の高さを aとし、前記凹状の曲面状に形成された前記コイルエキスパンダ用線材の表面における曲面の高さを bとすると、 a≥b + 0. 005mmであることを特徴とする請求項 3に記載のコイルエキスパンダ用線材。

[5] 前記凸状の曲面状に形成された前記コイルエキスパンダ用線材の表面の、前記コィルエキスパンダ用線材幅方向の両端部に位置する外周面側表面端部の曲面の曲率半径が、前記コイルエキスパンダ用線材幅方向の中央部に位置する外周面側表面中央部の曲面の曲率半径よりも小さいことを特徴とする請求項 1から請求項 4までのいずれかの請求項に記載のコイルエキスパンダ用線材。

[6] 前記凹状の曲面状に形成された前記コイルエキスパンダ用線材の表面の、前記コィルエキスパンダ用線材幅方向の両端部に位置する内周面側表面端部の曲面の曲率半径が、前記コイルエキスパンダ用線材幅方向の中央部に位置する内周面側表面中央部の曲面の曲率半径よりも小さいことを特徴とする請求項 3から請求項 5までのいずれかの請求項に記載のコイルエキスパンダ用線材。

[7] 前記コイルエキスパンダ用線材の側面が、平面状であることを特徴とする請求項 1 力請求項 6までのいずれかの請求項に記載のコイルエキスパンダ用線材。

[8] 前記ピストンリングがオイルリングであることを特徴とする請求項 1から請求項 7までのいずれかの請求項に記載のコイルエキスパンダ用線材。

[9] 前記コイルエキスパンダ用線材力形状記憶合金により形成されていることを特徴とする請求項 1から請求項 8までのいずれかの請求項に記載のコイルエキスパンダ用線材。

[10] 前記請求項 1から請求項 9までの、ずれかの請求項に記載のコイルエキスパンダ用線材を用いて形成したことを特徴とするコイルエキスパンダ。

[11] オイルリングと、前記オイルリングをその径方向外方に押圧付勢するコイルエキスパンダとを有する組合せオイルリングに用いられる前記コイルエキスパンダにぉ、て、前記コイルエキスパンダは形状記憶合金により形成されており、断面形状は矩形状であり、その外周面は平面であることを特徴とするコイルエキスパンダ。

[12] 前記コイルエキスパンダの外周面は、塑性加工面であることを特徴とする請求項 11 に記載のコイルエキスパンダ。