(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端が開放された円環状の形状を有し、拡径された状態で円筒状のマガジンに複数積み重ねられて装着されたものがその幅分ずつ一方向にシフトされて同マガジンの一方端から外されることにより自らの弾性力によってその内側への付勢を受け、ピストンのオイルリング溝に組み付けられるオイルリングのスペーサエキスパンダであって、
その内周面及び外周面は共に円環の軸方向に変位する波形に形成されるとともに、内周側の波形は外周側の波形よりも大きな波高値を有し、前記複数の積み重ねに際してはこの内周側の波形同士が当接される
ことを特徴とするオイルリングのスペーサエキスパンダ。
【請求項２】
前記内周側の波形の両側端部は前記外周側の波形の両側端部よりも外側に突き出てなる
請求項１記載のオイルリングのスペーサエキスパンダ。
【請求項３】
前記内周側の波形の変位の基準位置における該内周側の波形の接線が前記円環の軸方向の直線に対して形成する角度は、前記外周側の波形の同変位の基準位置における該外周側の波形の接線が同円環の軸方向の直線に対して形成する角度よりも小さい
請求項２記載のオイルリングのスペーサエキスパンダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関用ピストンの組み合わせオイルリングに用いられるスペーサエキスパンダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関のピストンに形成されたピストンリング溝に組み付けられるピストンリングには、同機関のシリンダ内壁面にある潤滑用オイルの量を調整し、余分なオイルをかき落とすオイルリングがある。従来、このようなオイルリングとしては、例えば、特開昭６０−２２０２６３号公報に記載されたものが知られている。すなわち、同公報記載のオイルリングは図６にその平面構造が示されるように、略ドーナツ板状に形成されたサイドレール６０及び半径方向に変位する波形に形成されたスペーサエキスパンダ６１によって構成されている。上記サイドレール６０は上記シリンダ内壁面に当接するように上記ピストンリング溝に装着されてオイルをかき落とすためのものであり、上記スペーサエキスパンダ６１は同サイドレール６０を上記シリンダ内壁面側に付勢するためのものである。
【０００３】
ところで、上記公報に記載された半径方向に変位する波形に形成されたスペーサエキスパンダ６１の場合、その構造上、幅を薄くしてその張力を低減し、燃料消費率の低減を図ることが難しいことから、近年は、図７に示すようにスペーサエキスパンダの軸方向（幅方向）に変位する波形に形成されたもので薄幅のものが採用される傾向にある。
【０００４】
このようなスペーサエキスパンダの細部形状について図８に基づき説明する。なお、同図８において、図８（ａ）は図７に示したスペーサエキスパンダ５１を内周側から見た部分側面図であり、図８（ｂ）は同スペーサエキスパンダ５１を外周側から見た部分側面図である。
【０００５】
同図８（ａ），（ｂ）に示されるように、内周側の波形５２の高さ（幅）Ｗ１１は外周側の波形５３の高さ（幅）Ｗ１２に比べて高く形成されている。なお、前記サイドレールは、このように異なる高さ（幅）Ｗ１１，Ｗ１２の波形５２，５３を有するスペーサエキスパンダ５１の外壁と前記ピストンリング溝の内壁とによって形成される空間に収容される。
【０００６】
次に、上記スペーサエキスパンダ５１をオイルリング溝に組み付ける作業態様について、図９に基づき説明する。なお、図９は上記組み付け作業を行う組付機４０等を示す部分断面図である。
【０００７】
同図９に示されるように、上記スペーサエキスパンダ５１は作業台３１上に固定された円筒状の組付機マガジン３２の周りに若干外側に広げられるように弾性変形された状態で嵌められ、複数段に積み重ねられている。ピストン１は、同ピストン１のオイルリング溝２の上端（図９では下端）の高さと上記組付機マガジン３２の上面の高さとが一致するように上記組付機マガジン３２に逆さに挿入され、図示しない支持装置によって支持されている。
【０００８】
一方、組付機４０の支柱４１には、同支柱４１の上下方向に移動可能な支持棒４２が設けられている。同支持棒４２は図示しない圧力（空気圧）回路により、ピストン１が上記組付機マガジン３２に上述のように配置される都度、上記スペーサエキスパンダ５１の幅（内周側の波形５２の高さ）Ｗ１１ずつ上方に移動される。上記支持棒４２の先端側には、上記組付機マガジン３２が貫通される孔４４の形成された略ドーナツ板状の押出部材４３が設けられている。
【０００９】
ここで、上記支持棒４２は上記押出部材４３の上面が上記積み重ねられたスペーサエキスパンダ５１の最下段に位置するスペーサエキスパンダの下端に当接するように配置される。そして、上記支持棒４２は上述したように、ピストン１が配置される都度、上記スペーサエキスパンダ５１の幅Ｗ１１ずつ上方に移動される。これにより、各スペーサエキスパンダ５１は順次押し上げられ、最上段に位置するスペーサエキスパンダ５１は組付機マガジン３２の外に押し出される。押し出されたスペーサエキスパンダ５１はその弾性力によって本来の形状に戻る際、その下段に位置するスペーサエキスパンダ５１から分離され（以下、このような分離を「切り出し」という）、上記オイルリング溝２に嵌められる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記スペーサエキスパンダ５１は通常、先の図８（ａ），（ｂ）に示されるように、外周側の波形５３の両側端部５３ａが内周側の波形５２の両側端部５２ａに比べて外側に突き出た形状となっていることから、上記切り出しの際の次のような不都合も無視できないものとなっている。
【００１１】
すなわち、スペーサエキスパンダ５１が上記組み付け作業のために積み重ねられた状態では、その内周側から見て図１０（ａ）に示されるように、またその外周側から見て図１０（ｂ）に示されるようになる。これら図１０（ａ），（ｂ）に示されるように、外周側の波形５３の両側端部５３ａが内周側の波形５２の両側端部５２ａよりも外側に突き出た形状を有して積み重ねられたスペーサエキスパンダ５１は、内周側の波形５２の両側端部５２ａで接触せず、外周側の波形５３の両側端部５３ａで接触するようになる。このため、上述のように最上段に位置するスペーサエキスパンダ５１が切り出される際、その下段に位置するスペーサエキスパンダ５１と完全に分離するまではそれらが互いに干渉するようになる。そして、このように互いに干渉する期間が長くなることで、前記オイルリング溝２に正確に嵌まらなくなるなど、押し出されたスペーサエキスパンダ５１の切り出しに支障が生じることがある。
【００１２】
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、こうした組付機による切り出しを円滑、且つ、確実なものとすることのできるオイルリングのスペーサエキスパンダを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、両端が開放された円環状の形状を有し、拡径された状態で円筒状のマガジンに複数積み重ねられて装着されたものがその幅分ずつ一方向にシフトされて同マガジンの一方端から外されることにより自らの弾性力によってその内側への付勢を受け、ピストンのオイルリング溝に組み付けられるオイルリングのスペーサエキスパンダであって、その内周面及び外周面は共に円環の軸方向に変位する波形に形成されるとともに、内周側の波形は外周側の波形よりも大きな波高値を有し、前記複数の積み重ねに際してはこの内周側の波形同士が当接されることをその要旨とするものである。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のオイルリングのスペーサエキスパンダにおいて、前記内周側の波形の両側端部は前記外周側の波形の両側端部よりも外側に突き出てなることをその要旨とするものである。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項２記載のオイルリングのスペーサエキスパンダにおいて、前記内周側の波形の変位の基準位置における該内周側の波形の接線が前記円環の軸方向の直線に対して形成する角度は、前記外周側の波形の同変位の基準位置における該外周側の波形の接線が同円環の軸方向の直線に対して形成する角度よりも小さいことをその要旨とするものである。
【００１６】
請求項１〜３に記載の発明の構成によれば、オイルリングのスペーサエキスパンダの内周面及び外周面は共に円環の軸方向に変位する波形に形成されるとともに、内周側の波形は外周側の波形よりも大きな波高値を有し、複数の積み重ねに際してはこの内周側の波形同士が当接される。したがって、拡径された状態で円筒状のマガジンに複数積み重ねられて装着されたスペーサエキスパンダをその幅分ずつ一方向にシフトして同マガジンの一方端から外すことにより、同スペーサエキスパンダをピストンのオイルリング溝に組み付ける作業は、隣り合うスペーサエキスパンダの内周側の波形同士が互いに分離するだけの極めて短い干渉期間をもって実質的に完了する。このため、オイルリング溝に組み付けるスペーサエキスパンダの切り出しもより円滑に、しかも確実に行われるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るオイルリングのスペーサエキスパンダの一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は本実施の形態のスペーサエキスパンダが組み付けられるピストンの概要を示す側面図である。
図１に示されるように、略有蓋円筒状に形成されたピストン１には、その円周方向に沿って３つのピストンリング溝２，３，４が形成されている。ピストンリング溝３，４には、それぞれ略ドーナツ板状のコンプレッションリング６，７が組み付けられている。これらコンプレッションリング６，７はピストン１と同ピストン１を収容するシリンダとの間をシールして、混合気や燃焼ガスの漏れを防止するためのものである。また、ピストンリング溝２には、２本のサイドレール９及びスペーサエキスパンダ１１からなるオイルリング５が組み付けられている。このオイルリング５は上記シリンダの内壁面にある潤滑用オイルの量を調整し、余分なオイルをかき落とすためのものである。上記サイドレール９は略ドーナツ板状に形成されており、上記シリンダの内壁面に当接するように上記ピストンリング溝２に装着されてオイルをかき落とす。また、上記スペーサエキスパンダ１１は上記サイドレール９を上記シリンダの内壁面側に付勢する。
【００１９】
次に、本実施の形態におけるスペーサエキスパンダ１１の構造について図２〜図４に基づき更に説明する。
図２に平面構造が示されるように、スペーサエキスパンダ１１は内周面１１ａと外周面１１ｂとを備えており、開口部１１ｃにおいて開放されている。
【００２０】
上記内周面１１ａと外周面１１ｂの形状について図３及び図４を参照して更に詳述する。なお、図３（ａ）はスペーサエキスパンダ１１を内周側から見た部分側面図であり、図３（ｂ）は同スペーサエキスパンダ１１を外周側から見た部分側面図である。また、図４は図３（ａ）の４−４線に沿った断面図である。
【００２１】
同図３（ａ），（ｂ）及び図４に示されるように、上記内周面１１ａは当該スペーサエキスパンダ１１の幅方向に変位する内周側の波形１２の繰り返しによって形成されており、上記外周面１１ｂは同内周側の波形１２に対応して同じく幅方向に変位する外周側の波形１３の繰り返しによって形成されている。そして、上記内周側の波形１２の高さ（幅）Ｗ１は上記外周側の波形１３の高さ（幅）Ｗ２に比べて高く形成されている。そして、前記サイドレール９（図１）は、このように異なる高さ（幅）Ｗ１，Ｗ２の波形１２，１３を有するスペーサエキスパンダ１１の外壁と前記ピストンリング溝２の内壁とによって形成される空間に収容される。なお、上記内周側、外周側の波形１２，１３の中間は上記高さ（幅）Ｗ１，Ｗ２よりも低い高さ（幅）Ｗ３を有する波形が繰り返されて形成されている。
【００２２】
ここで、スペーサエキスパンダ１１の内周側の波形１２及び外周側の波形１３の幅Ｗ１，Ｗ２の２等分線Ｈが、同内周側の波形１２及び外周側の波形１３に交わる位置を変位の基準位置とする。そして、この基準位置における内周側の波形１２及び外周側の波形１３の幅方向（スペーサエキスパンダ１１の円環の軸方向）の直線を直線Ｖとし、同基準位置における内周側の波形１２及び外周側の波形１３の接線をそれぞれ直線Ｌ１及び直線Ｌ２とすると、本実施の形態に係るスペーサエキスパンダ１１においては、図３（ａ），（ｂ）に示されるように、直線Ｖと直線Ｌ１とにより形成される角度θ１は、直線Ｖと直線Ｌ２とにより形成される角度θ２よりも小さく形成されて、内周側の波形１２の両側端部１２ａが外周側の波形１３の両側端部１３ａよりも外側に突き出る形状とされている。
【００２３】
このように形成されたスペーサエキスパンダ１１を積み重ねた状態について、図５に基づき説明する。ここで、図５は２つのスペーサエキスパンダ１１が積み重ねられた状態を示す部分側面図であり、図５（ａ）は同エキスパンダ１１の内周側から、図５（ｂ）は外周側からそれぞれ見たものである。内周側の波形１２の両側端部１２ａは外周側の波形１３の両側端部１３ａよりも外側に突き出た形状となっているため、図５（ａ），（ｂ）に示されるように、積み重ねられたスペーサエキスパンダ１１は内周側の波形１２の両側端部１２ａで接触しており、外周側の波形１３の両側端部１３ａは分離されている。
【００２４】
したがって、このようなスペーサエキスパンダ１１を先の図９に例示した組付機４０を通じてピストン１のオイルリング溝２に組み付ける場合には、支持棒４２の同スペーサエキスパンダ１１の幅（内周側の波形１２の高さ）Ｗ１ずつの上方移動に伴い、都度最上段に位置するスペーサエキスパンダ１１が自らの弾性力によってその内側への付勢を受け、順次切り出されていくこととなるが、ここでは上述のように、各隣り合うスペーサエキスパンダ１１が内周側の波形１２の両側端部１２ａのみで接触しているため、同切り出しはそれら内周側の波形１２の両側端部１２ａが互いに分離するだけの極めて短い干渉期間をもって実質的に完了する。このため、オイルリング溝２に組み付けられるスペーサエキスパンダ１１の切り出しもより円滑に、しかも確実に行われるようになる。
【００２５】
ちなみに、こうした組み付け作業に際し、従来のスペーサエキスパンダ５２においては、１時間に２回程度、オイルリング溝２に正確に嵌まらないなどの組み付け不良が生じる可能性がある。またその１回当たりの組み付け不良につき、上記組付機４０も２分程度、一時停止させる必要がある。すなわち、１時間当たり約４分の時間損失を招いていた。例えば、１分当たり１つの組み付け作業が完了すると仮定すると、本実施の形態に係るスペーサエキスパンダ１１の場合、このような損失時間（４分）を解消することによって１時間当たり４つの組み付け作業を余分に行うことができるようにもなる。
【００２６】
以上詳述したように、本実施の形態によれば、以下のような効果が得られるようになる。
（１）ピストン１のオイルリング溝２に組み付けられるスペーサエキスパンダ１１の切り出しを円滑、且つ確実に行って、その不良等の発生を好適に防止することができる。そしてこのような切り出し不良に伴う組付機４０の一時停止等も解消でき、同組み付けに係る作業性を大幅に向上することができる。
【００２７】
なお、本実施の形態においては、角度θ１，θ２の設定により、内周側の波形１２の両側端部１２ａを外周側の波形１３の両側端部１３ａよりも外側に突き出させる形状としたが、こうした形状を得るための手法は任意である。要は、内周側の波形１２の両側端部１２ａが外周側の波形１３の両側端部１３ａよりも外側に突き出る形状であればよい。そして更には、スペーサエキスパンダ１１の複数の積み重ねに際し、内周側の波形同士が当接される形状でさえあればよい。
【００２８】
次に、以上の実施の形態から把握することができる請求項以外の技術的思想を、その効果とともに以下に記載する。
（１）両端が開放された円環状の形状を有するオイルリング用スペーサエキスパンダを拡径した状態で円筒状のマガジンに複数積み重ねて装着し、これを当該スペーサエキスパンダの幅分ずつ一方向にシフトして該マガジンの一方端から外すことにより、同マガジンの一方端に対応して配置したピストンのオイルリング溝に前記スペーサエキスパンダをその自らの弾性力に基づき組み付けるオイルリング用スペーサエキスパンダの組み付け方法において、前記スペーサエキスパンダとして、その内周面及び外周面が共に円環の軸方向に変位する波形に形成されるとともに、内周側の波形が外周側の波形よりも大きな波高値を有し、前記複数の積み重ねに際してはこの内周側の波形同士が当接されるスペーサエキスパンダを用いることを特徴とするオイルリング用スペーサエキスパンダの組み付け方法。
【００２９】
同組み付け方法によれば、スペーサエキスパンダとして、その内周面及び外周面が共に円環の軸方向に変位する波形に形成されるとともに、内周側の波形が外周側の波形よりも大きな波高値を有し、前記複数の積み重ねに際してはこの内周側の波形同士が当接されるスペーサエキスパンダを用いることにより、同組み付け作業は、隣り合うスペーサエキスパンダの内周側の波形同士が互いに分離するだけの極めて短い干渉期間をもって実質的に完了する。このため、スペーサエキスパンダの切り出しを円滑、且つ確実に行って、その不良等の発生を好適に防止することができる。そしてこのような切り出し不良に伴う組付機の一時停止等も解消でき、同組み付けに係る作業性を大幅に向上することができる。
【００３０】
（２）両端が開放された円環状の形状を有するオイルリング用スペーサエキスパンダを拡径した状態で円筒状のマガジンに複数積み重ねて装着し、これを当該スペーサエキスパンダの幅分ずつ一方向にシフトして該マガジンの一方端から外すことにより、同マガジンの一方端に対応して配置したピストンのオイルリング溝に前記スペーサエキスパンダをその自らの弾性力に基づき組み付けるオイルリング用スペーサエキスパンダの組み付け装置において、前記スペーサエキスパンダとして、その内周面及び外周面が共に円環の軸方向に変位する波形に形成されるとともに、内周側の波形が外周側の波形よりも大きな波高値を有し、前記複数の積み重ねに際してはこの内周側の波形同士が当接されるスペーサエキスパンダを用いることを特徴とするオイルリング用スペーサエキスパンダの組み付け装置。
【００３１】
同組み付け装置によれば、スペーサエキスパンダとして、その内周面及び外周面が共に円環の軸方向に変位する波形に形成されるとともに、内周側の波形が外周側の波形よりも大きな波高値を有し、前記複数の積み重ねに際してはこの内周側の波形同士が当接されるスペーサエキスパンダを用いることにより、同組み付け作業は、隣り合うスペーサエキスパンダの内周側の波形同士が互いに分離するだけの極めて短い干渉期間をもって実質的に完了する。このため、スペーサエキスパンダの切り出しを円滑、且つ確実に行って、その不良等の発生を好適に防止することができる。そしてこのような切り出し不良に伴う組付機の一時停止等も解消でき、同組み付けに係る作業性を大幅に向上することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１〜３に記載の発明では、ピストンのオイルリング溝に組み付けられるスペーサエキスパンダの切り出しを円滑、且つ確実に行って、その不良等の発生を好適に防止することができる。そしてこのような切り出し不良に伴う組付機の一時停止等も解消でき、同組み付けに係る作業性を大幅に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスペーサエキスパンダの一実施の形態が適用されるピストンを示す側面図。
【図２】同実施の形態のスペーサエキスパンダを示す平面図。
【図３】同実施の形態のスペーサエキスパンダを示す部分側面図。
【図４】図３の４−４線に沿った断面図。
【図５】同実施の形態のスペーサエキスパンダを重ねた状態を示す部分側面図。
【図６】従来のスペーサエキスパンダの一例を示す平面図。
【図７】従来のスペーサエキスパンダの他の例を示す平面図。
【図８】図７に示した従来のスペーサエキスパンダの側面形状を示す部分側面図。
【図９】同スペーサエキスパンダの組み付け態様を示す部分断面図。
【図１０】同スペーサエキスパンダを重ねた状態を示す部分側面図。
【符号の説明】
１…ピストン、２…オイルリング溝、５…オイルリング、１１…スペーサエキスパンダ、１１ａ…内周面、１１ｂ…外周面、１１ｃ…開口部、１２…外周側の波形、１２ａ，１３ａ…端部、１３…内周側の波形、３２…組付機マガジン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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