(57)【要約】【課題】長期間内燃機関を運転してもサイドレールとスペーサエキスパンダとの間にカーボンスラッジ等が堆積することのない組合せオイルリングを提供する。【解決手段】ピストンのオイルリング溝に装着され、平板で且つ環状の上下一対のサイドレールと、上下一対のサイドレールの間に配置されるスペーサエキスパンダと、を備え、スペーサエキスパンダは軸方向及び周方向に離間して周方向に交互に多数配置された上片及び下片と、互いに隣接する上片と下片とを連結する連結片と、上片及び下片の内周側端部に立設して形成されサイドレールを押圧するための耳部とを備え、上片の上面及び下片の下面の少なくとも一方の面に溝が形成され、該溝が連通する貫通孔が耳部に形成された組合せオイルリングにおいて、貫通孔は、耳部の頂部における上面又は下面の一方から溝の最深部までの軸方向に沿った距離が０．２２ｍｍ以上に形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンのオイルリング溝に装着され、平板で且つ環状の上下一対のサイドレールと、
前記上下一対のサイドレールの間に配置されるスペーサエキスパンダと、を備え、
前記スペーサエキスパンダは軸方向及び周方向に離間して周方向に交互に多数配置された上片及び下片と、互いに隣接する上片と下片とを連結する連結片と、前記上片及び前記下片の内周側端部に立設して形成され前記サイドレールを押圧するための耳部とを備え、
前記上片の上面及び前記下片の下面の少なくとも一方の面に溝が形成され、該溝が連通する貫通孔が前記耳部に形成された組合せオイルリングにおいて、
前記貫通孔は、前記耳部の頂部における上面又は下面の一方から前記溝の最深部までの軸方向に沿った距離Ａが０．２２ｍｍ以上に形成されることを特徴とする組合せオイルリング。
【請求項２】
請求項１に記載の組合せオイルリングにおいて、
前記貫通孔は、軸方向に沿った断面積が０．１０ｍｍ2以上に形成されることを特徴と
する組合せオイルリング。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の組合せオイルリングにおいて、
前記スペーサエキスパンダは、前記上片及び前記下片の外周側端部に前記溝よりも一段高く形成されたサイドレール支持部を有し、前記サイドレール支持部から前記溝の溝縁部までの軸方向に沿った距離Ｂが０．０４〜０．２０ｍｍに形成されることを特徴とする組合せオイルリング。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の組合せオイルリングにおいて、
前記スペーサエキスパンダの板厚Ｔは、０．１７〜０．２８ｍｍに形成されることを特徴とする組合せオイルリング。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の組合せオイルリングにおいて、
前記溝は、径方向に沿って形成されることを特徴とする組合せオイルリング。
【請求項６】
請求項３から５のいずれか１項に記載の組合せオイルリングにおいて、
前記サイドレール支持部には、前記溝と連通する開口が形成され、前記開口の軸方向に沿った断面積は前記貫通孔の軸方向に沿った断面積よりも小さいことを特徴とする組合せオイルリング。
【請求項７】
請求項４に記載の組合せオイルリングにおいて、
前記耳部の頂部における上面又は下面の一方から前記溝の最深部までの軸方向に沿った距離と前記スペーサエキスパンダの板厚の比Ａ／Ｔは、０．７７〜３．００であることを特徴とする組合せオイルリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組合せオイルリングに関し、特に、上下一対のサイドレールと、それらの間に配置されるスペーサエキスパンダとを備えている３ピース構成の組合せオイルリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関のシリンダ内壁面に付着した余分なエンジンオイルを掻き落とし、適度な油膜を形成して内燃機関の運転に伴うピストンの焼き付きを防止するオイルリングが知られている。このようなオイルリングは種々の形態が知られており、例えば、下記の特許文献に記載されているように、上下一対のサイドレールと、それらの間に配置されたスペーサエキスパンダとを備え、スペーサエキスパンダは軸方向及び周方向に離間して周方向に交互に多数配置された上片及び下片と、隣接する上片及び下片とを連結する連結片と、上片と下片の内周側端部に起立形成され、サイドレールを押圧するための耳部が形成された組合せオイルリングが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１８５３８３号公報
【０００４】
また、組合せオイルリングは、上述したように内燃機関のシリンダ内壁面に付着した余分なエンジンオイルを掻き落とし、適度な油膜を形成してピストンの焼き付きを防止しているが、未燃焼カーボンや潤滑油燃焼生成物から生じたカーボンスラッジ等がスペーサエキスパンダとサイドレールとの間に堆積し、円滑なエンジンオイルの掻き落としを阻害するという問題を有していた。
【０００５】
この問題を解決するために、例えば特許文献１に記載された組合せオイルリングは、上片の上面と下片の下面の少なくとも一方の面に溝を形成し、該溝が連通する貫通孔が耳部に形成され、該溝及び貫通孔を通して掻き落としたエンジンオイルが流出するため、スペーサエキスパンダとサイドレールとの間にカーボンスラッジが堆積することを防止している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の組合せオイルリングは、低フリクション化の要求により軸方向寸法を薄幅化して張力を下げることで対応しているが、内燃機関の運転時間の経過に伴い、カーボンスラッジがスペーサエキスパンダとサイドレールとの間に堆積しやすい。特に、サイドレールとスペーサエキスパンダの間の隙間のうち最狭部や、図６に示すようなサイドレール１１´とスペーサエキスパンダ１２´が接する角部１００などにカーボンスラッジが堆積しやすく、長期間内燃機関を運転すると、次第にこれらの部位にカーボンスラッジが堆積することで、依然としてエンジンオイルの円滑な流出を阻害するという問題を有していた。なお、上述した特許文献１には、オイルリングの各寸法について具体的な数値が記載されておらず、上述した問題を解決する最適な寸法形状が求められている。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、長期間内燃機関を運転してもサイドレールとスペーサエキスパンダとの間にカーボンスラッジが堆積することのない組合せオイルリングを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る組合せオイルリングは、ピストンのオイルリング溝に装着され、平板で且つ環状の上下一対のサイドレールと、前記上下一対のサイドレールの間に配置されるスペーサエキスパンダと、を備え、前記スペーサエキスパンダは軸方向及び周方向に離間して周方向に交互に多数配置された上片及び下片と、互いに隣接する上片と下片とを連結する連結片と、前記上片及び前記下片の内周側端部に立設して形成され前記サイドレールを押圧するための耳部とを備え、前記上片の上面及び前記下片の下面の少なくとも一方の面に溝が形成され、該溝が連通する貫通孔が前記耳部に形成された組合せオイルリングにおいて、前記貫通孔は、前記耳部の頂部における上面又は下面の一方から前記溝の最深部までの軸方向に沿った距離が０．２２ｍｍ以上に形成されることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る組合せオイルリングにおいて、前記貫通孔は、軸方向に沿った断面積が０．１０ｍｍ2以上に形成されると好適である。
【００１０】
また、本発明に係る組合せオイルリングにおいて、前記スペーサエキスパンダは、前記上片及び前記下片の外周側端部に前記溝よりも一段高く形成されたサイドレール支持部を有し、前記サイドレール支持部から前記溝の溝縁部までの軸方向に沿った距離が０．０４〜０．２０ｍｍに形成されると好適である。
【００１１】
また、本発明に係る組合せオイルリングにおいて、前記スペーサエキスパンダの板厚は、０．１７〜０．２８ｍｍに形成されると好適である。
【００１２】
また、本発明に係る組合せオイルリングにおいて、前記溝は、径方向に沿って形成されると好適である。
【００１３】
また、本発明に係る組合せオイルリングにおいて、前記サイドレール支持部には、前記溝と連通する開口が形成され、前記開口の軸方向に沿った断面積は前記貫通孔の軸方向に沿った断面積よりも小さいことが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係る組合せオイルリングにおいて、前記耳部の頂部における上面又は下面の一方から前記溝の最深部までの軸方向に沿った距離と前記スペーサエキスパンダの板厚の比は、０．７７〜３．００であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る組合せオイルリングは、耳部の頂部における上面及び下面の一方から溝の最深部までの軸方向に沿った距離が０．２２ｍｍ以上に形成されているので、サイドレールとスペーサエキスパンダとの間の隙間を大きくすることができ、掻き落としたエンジンオイルを円滑に流出させて、カーボンスラッジの堆積を防止することができる。
【００１６】
また、本発明に係る組合せオイルリングは、耳部に形成された貫通孔の軸方向に沿った断面積が０．１０ｍｍ2以上に形成されているので、サイドレールとスペーサエキスパン
ダの間のエンジンオイルを該貫通孔を介して円滑にピストン側に流出させることができる。
【００１７】
また、本発明に係る組合せオイルリングは、サイドレール支持部から溝の溝縁部までの軸方向に沿った距離である段差が０．０４〜０．２０ｍｍに形成されているので、サイドレールとスペーサエキスパンダの間の隙間を大きくすることができ、掻き落としたエンジンオイルを円滑に流出させて、当該部位にカーボンスラッジが堆積することを防止することができる。特に好ましい範囲は、０．１２〜０．２０ｍｍである。なお、当該段差が０．０４ｍｍを下回ると、カーボンスラッジの堆積を防止することができず、０．２０ｍｍを上回ると、スペーサエキスパンダの強度が不足し、加工性が悪化して歩留まりが低下する。
【００１８】
また、本発明に係る組合せオイルリングは、スペーサエキスパンダの板厚が０．１７〜０．２８ｍｍに形成されているので、上述した溝の最深部までの距離や貫通孔の断面積を確保することができる。特に好ましい範囲は、０．２０〜０．２５ｍｍである。
【００１９】
また、本発明に係る組合せオイルリングは、溝が径方向に沿って形成されているので、エンジンオイルが外周側から内周側に向かって円滑に流出することで、カーボンスラッジの堆積を防止することができる。
【００２０】
また、本発明に係る組合せオイルリングは、サイドレール支持部に、溝と連通する開口が形成され、開口の断面積は貫通孔の断面積よりも小さく形成されているので、エンジンオイルが外周側から内周側に向かってより円滑に流出することで、カーボンスラッジの堆積を防止することができる。
【００２１】
また、本発明に係る組合せオイルリングは、前記耳部の頂部における上面又は下面の一方から前記溝の最深部までの軸方向に沿った距離と前記スペーサエキスパンダの板厚の比が、０．７７〜３．００となるように形成されているので、カーボンスラッジが堆積することの抑制を十分に行うことができる。特に好ましい範囲は、１．００〜２．５０である。なお、当該比が０．７７を下回ると、貫通孔の面積を十分に確保することができず、カーボンスラッジの堆積を抑制するのが困難となり、３．００を上回ると、スペーサエキスパンダの強度が不足し、加工性が悪化して歩留まりが低下する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る組合せオイルリングを組み付けた内燃機関のシリンダ軸方向に耳部の頂部にて切断して示した要部断面図。
【図２】本発明の実施形態に係る組合せオイルリングに用いられるスペーサエキスパンダの一部分を示す斜視図。
【図３】本発明の実施形態に係る組合せオイルリングに用いられるスペーサエキスパンダの一部分をオイルリングの径方向外方からみた正面図。
【図４】（ａ）は、本発明の実施形態に係る組合せオイルリングの一部分を示す斜視図、（ｂ）は、（ａ）におけるIV−IV断面図。
【図５】本発明の実施形態のスラッジ堆積量の試験結果。
【図６】従来の組合せオイルリングをピストンに組み付けた状態をオイルリングの径方向外方からみた正面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２４】
図１は、本発明の実施形態に係る組合せオイルリングを組み付けた内燃機関のシリンダ軸方向に耳部の頂部にて切断して示した要部断面図であり、図２は、本発明の実施形態に係る組合せオイルリングに用いられるスペーサエキスパンダの一部分を示す斜視図であり、図３は、本発明の実施形態に係る組合せオイルリングに用いられるスペーサエキスパンダの一部分をオイルリングの径方向外方からみた正面図であり、図４において（ａ）は、本発明の実施形態に係る組合せオイルリングの一部分を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるIV−IV断面図である。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態に係る組合せオイルリング１０は、内燃機関のピストン２の外周面に形成されたオイルリング溝３に組み付けられ、シリンダ１の内壁と摺接することで、シリンダ１の内壁に付着した余分なエンジンオイルを掻き落としてシリンダ１の内壁に適切な油膜を形成する部材である。
【００２６】
組合せオイルリング１０は、上下一対のサイドレール１１，１１と、この上下一対のサイドレール１１，１１の間に配置されるスペーサエキスパンダ１２とから構成されている。これらサイドレール１１，１１及びスペーサエキスパンダ１２は鋼等からなっておりサイドレール１１は、合口（図示せず）を備えた平板の環状リングとして構成されている。
【００２７】
図２に示すように、スペーサエキスパンダ１２は、鋼材を塑性加工して形成されており、軸方向に沿って凹凸形状（波形形状）となると共に、周方向に略円形状に構成されている。この軸方向の凹凸形状によって、軸方向の端部に上片１３及び下片１４が形成されている。即ち、スペーサエキスパンダ１２は、軸方向及び周方向に離間して周方向に交互に多数配置された上片１３及び下片１４とを備えており、互いに隣接する上片１３と下片１４とは連結片１５によって連結されている。
【００２８】
また、図１に示すように、スペーサエキスパンダ１２の上片１３及び下片１４の内周側
端部には、サイドレール１１，１１を外周側に押圧する耳部１６がアーチ状に立設して形成されている。なお、図２に示すように、耳部１６には、径方向に沿って貫通孔１８が形成されている。
【００２９】
さらに、図２及び図３に示すように、上片１３の上面１３ａ及び下片１４の下面（図示せず）には、それぞれ径方向に沿って溝１７が形成されている。溝１７は軸方向に沿った断面形状が、Ｖ形状又はＲ形状に形成されている。なお、本明細書において、Ｖ形状とは、互いに隣接する斜面が鋭角に交差する形状の他、図４（ｂ）に示すように互いに隣接する斜面を円弧で連続させた形状も含む。また、スペーサエキスパンダ１２の上片１３及び下片１４の外周側端部には、溝１７の溝縁部１７ａよりも一段高く形成されたサイドレール支持部１９が形成されている。
【００３０】
図３に示すように、サイドレール支持部１９には、溝１７と連通するように開口２０が形成されており、該開口２０の軸方向に沿った断面積は、耳部１６に形成された貫通孔１８の軸方向に沿った断面積よりも小さくなるように形成されている。
【００３１】
なお、スペーサエキスパンダ１２は、ピストン２のオイルリング溝３に組み付けられた状態で合口が付き合わされて周方向に縮められた状態で組み付けられている。したがって、スペーサエキスパンダ１２の張力によって径方向外方へ拡張力を生じるように組み付けられているので、上下のサイドレール１１，１１を上片１３，下片１４のサイドレール支持部１９，１９で軸方向に沿って上下に保持すると共に、耳部１６がサイドレール１１の内周面をそれぞれ押圧することによって、上下のサイドレール１１，１１の外周面をシリンダ１の内壁面に密着させている。
【００３２】
次に、各部の寸法や具体的な形状及びエンジンオイルの流路について説明を行う。図４（ｂ）に示すように、耳部の頂部における下面１６ｂ（又は上面）から溝１７の最深部までの軸方向に沿った距離Ａは、０．２２ｍｍ以上に形成されている。このように形成されることで、図４（ａ）に示すように、溝１７を流れるエンジンオイルの流量を増加させることができるので、シリンダ１の内壁面から掻き落とされたエンジンオイルが円滑に溝１７に沿って外周側から内周側へ流出することが可能となる。
【００３３】
また、図３に示すように、サイドレール支持部１９の上面（又は下面）から溝部１７の溝縁部１７ａまでの軸方向に沿った距離である段差Ｂは、０．０４〜０．２０ｍｍに形成され、好ましくは０．１２〜０．２０ｍｍに形成されている。このように段差Ｂを大きく形成することで、図４（ａ）に示すように、サイドレール１１とスペーサエキスパンダ１２とが接する角部を流れる流路▲１▼に沿ってエンジンオイルが内周側まで流れた際、溝１７側へ流れる流路▲２▼に流れる流量を一定以上に確保することができるので、耳部１６にカーボンスラッジが堆積することを防止することが可能となる。
【００３４】
なお、この際、溝１７が軸方向に沿った断面形状がＶ形状に形成されることで、より流路▲２▼に沿った流れを流れ易くすることができる。
【００３５】
さらに、耳部１６に形成された貫通孔１８の軸方向に沿った断面積は、０．１０ｍｍ2以上に形成されている。このように形成されることで、流路▲３▼に沿って溝１７を流れてきたエンジンオイルを貫通孔１８で滞留させることなく、円滑に内周側に排出することが可能となる。
【００３６】
なお、スペーサエキスパンダ１２を形成する鋼材の板厚Ｔは、０．１７〜０．２８ｍｍとすると好適である。このような薄い板材を用いることで、上述した溝１７の最深部までの距離Ａ，段差Ｂ及び貫通孔１８の断面積を満足するように形成することが可能となる。
【００３７】
さらに、耳部の頂部における下面１６ｂ（又は上面）から溝１７の最深部までの軸方向に沿った距離Ａと、スペーサエキスパンダ１２を形成する鋼材の板厚Ｔとの比Ａ／Ｔは、０．７７〜３．００に形成されると好適である。
【００３８】
このように形成することで、スペーサエキスパンダ１２の剛性や耐久性を確保したまま、貫通孔１８の断面積を大きくすることができるので、溝１７を流れるエンジンオイルを円滑に排出することができ、カーボンスラッジの堆積を抑制することができる。このように、カーボンスラッジの堆積を抑制することで、オイルの消費量を低減させることができる。
【実施例】
【００３９】
次に、実施例と比較例及び従来例を参照して、本発明についてさらに詳しく説明を行う。
【００４０】
［実施例］
実施例としては、上述した溝あり形状の組み合わせオイルリング（溝あり形状２）であって、２本のサイドレールとスペーサエキスパンダからなる以下の寸法形状の組み合わせオイルリングを用いた。なお、サイドレールは全て同一の形状を用いた。
【００４１】
（実施例１）
スペーサエキスパンダの板厚：０．２２ｍｍ，軸方向（図１における鉛直方向）の幅寸法：２．０ｍｍ，径方向（図１における水平方向）の厚さ：２．３ｍｍ，
耳部の頂部における上面又は下面から溝の最深部までの軸方向に沿った距離（距離Ａ）：０．２９ｍｍ，
サイドレール支持部の上面（又は下面）から溝部の溝縁部までの軸方向に沿った距離Ｂ：０．０８ｍｍ，
耳部に形成された貫通孔の断面積：０．１２ｍｍ2，
溝の断面形状：Ｖ形状。
【００４２】
（実施例２）
耳部の頂部における上面又は下面から溝の最深部までの軸方向に沿った距離（距離Ａ）：０．２３ｍｍ，
サイドレール支持部の上面（又は下面）から溝部の溝縁部までの軸方向に沿った距離Ｂ：０．０８ｍｍ，
耳部に形成された貫通孔の断面積：０．１０ｍｍ2，
溝の断面形状：Ｖ形状。
【００４３】
（実施例３）
耳部の頂部における上面又は下面から溝の最深部までの軸方向に沿った距離（距離Ａ）：０．２６ｍｍ，
サイドレール支持部の上面（又は下面）から溝部の溝縁部までの軸方向に沿った距離Ｂ：０．０８ｍｍ，
耳部に形成された貫通孔の断面積：０．１１ｍｍ2，
溝の断面形状：Ｖ形状。
【００４４】
なお、溝あり形状の比較例（溝あり形状１）及び溝なし形状の従来例としては以下の形状の組み合わせオイルリングを用いた。
【００４５】
［比較例］
耳部の頂部における上面又は下面から溝の最深部までの軸方向に沿った距離（距離Ａ）：０．２１ｍｍ，
サイドレール支持部の上面（又は下面）から溝部の溝縁部までの軸方向に沿った距離Ｂ：０．０８ｍｍ，
耳部に形成された貫通孔の断面積：０．０９ｍｍ2，
溝の断面形状：Ｖ形状。
【００４６】
［従来例］
サイドレール支持部からの軸方向に沿った段差：０．０７ｍｍ，
耳部に形成された貫通孔の断面積：０．０４ｍｍ2。
【００４７】
［スラッジ堆積量確認試験］
上述した実施例、比較例及び従来例を組み付けた自動車用ガソリンエンジン（排気量１．６リットル、直列４気筒型）による実機試験にて、ピストンリングに堆積するスラッジの堆積量確認試験を行った。運転条件は、自動車用ガソリンエンジンの回転数を４０００ｒｐｍとし、３００時間運転を行った。なお、本試験で使用したエンジンオイルは、劣化したオイルを使用し、スラッジによるオイル戻し孔の閉塞の発生を考慮した。また、スラッジ堆積量は、従来例のスラッジ堆積量を１とした場合の比率として示した。
【００４８】
図５に記載された確認試験結果から明らかなように、実施例のスラッジ堆積量は、従来例に比べて２８％と大幅にスラッジの堆積量が減少している。また、溝あり形状１の比較例は、従来例に比べて６１％とスラッジ堆積量が減少しているものの、実施例と比較すると、実施例は比較例に比べて、約３０％以上のスラッジ堆積量が減少している。
【００４９】
このように、実施例に係る組合せオイルリングは、従来の溝あり形状１の組み合わせオイルリングと比較しても、長期間内燃機関を運転した場合でもサイドレールとスペーサエキスパンダとの間にスラッジ堆積量を大幅に減少させることができ、最適な寸法形状を備えていることがわかる。
【００５０】
また、上述した本実施形態に係る組合せオイルリング１０は、溝１７の断面形状をＶ形状に形成した場合について説明を行ったが、溝１７の断面形状はこれに限られず例えば断面Ｒ形状に形成しても構わない。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００５１】
１  シリンダ，    ２  ピストン，    ３  オイルリング溝，    １０  組合せオイルリング，    １１  サイドレール，    １２  スペーサエキスパンダ，    １３  上片，
１３ａ  上面，    １４  下片，    １５  連続片，    １６  耳部，    １６ａ  耳部の頂部における上面，    １６ｂ  耳部の頂部における下面，    １７  溝，    １７ａ  溝縁部，    １８  貫通孔，    １９  サイドレール支持部，    ２０
開口，    １００  角部，    Ａ  溝の深さ，    Ｂ  段差，    Ｔ  板厚。
【図１】
2014209018.tif 000003
【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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