(57)【要約】【課題】既存のサイドレールを有効利用し、新たな材料変更に伴うコストアップを抑えつつ、オイルの掻き落とし性能の向上およびオイルの消費量の低減を図ることができるピストンのオイルリング構造を提供する。【解決手段】オイルリングを、ピストン軸方向上下に設けられた上側サイドレールおよび下側サイドレール２３２と、この各サイドレール間に組み合わされたコイルエキスパンダとで構成し、下側サイドレール２３２の円周方向所定間隔置きの所定位置に、そのサイドレール２３２の剛性を部分的に低下させる複数の低剛性部２３２ｂ，２３２ｂ，…を設けている。各低剛性部２３２ｂを、下側サイドレール２３２をピストン軸方向に貫通する貫通孔により構成し、この貫通孔を、下側サイドレール２３２の円周方向に長い長円孔形状に形成している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン軸方向上下一対の略円環形状のサイドレールと、この一対のサイドレール間に組み合わされ、上記各サイドレールを内周側から押圧して該各サイドレールに張力を付与するエキスパンダとを備えてなるピストンのオイルリング構造であって、
上記サイドレールの円周方向の所定位置には、そのサイドレールの剛性を部分的に低下させる複数の低剛性部がそれぞれ設けられていることを特徴とするピストンのオイルリング構造。
【請求項２】
請求項１に記載のピストンのオイルリング構造において、
上記複数の低剛性部は、上記サイドレールをピストン軸方向に貫通する貫通孔によって形成されていることを特徴とするピストンのオイルリング構造。
【請求項３】
請求項２に記載のピストンのオイルリング構造において、
上記貫通孔は、上記サイドレールの円周方向に長い長円孔形状または円孔形状に形成されていることを特徴とするピストンのオイルリング構造。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載のピストンのオイルリング構造において、
上記複数の低剛性部は、シリンダヘッドのシリンダブロックに対するボルト締結力により生じるシリンダボアの変形時、および熱変形により生じるシリンダボアの変形時に半径方向内外方へ突出する凸状変形部位に対応する上記サイドレールの円周方向の所定位置にそれぞれ設けられていることを特徴とするピストンのオイルリング構造。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載のピストンのオイルリング構造において、
上記複数の低剛性部は、ピストン軸方向下側のサイドレールにのみ設けられていることを特徴とするピストンのオイルリング構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はピストンのオイルリング構造に関し、詳しくは、既存のオイルリングを有効利用してシリンダボアの変形に対する追従性を図る対策に係る。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関のピストンのオイルリングとしては、ピストン軸方向上下一対の略円環形状のサイドレールと、この一対のサイドレール間に組み合わされ、上記各サイドレールを内周側から押圧して該各サイドレールに張力を付与するエキスパンダとを備えてなる３ピースタイプのものが用いられている（例えば、特許文献１参照）。そして、このようなオイルリングは、潤滑油をシリンダボアに均一に塗布する機能と余分な潤滑油を回収する機能とを有しており、潤滑油が無ければ圧力リングやピストンはシリンダボアに対し直ぐに焼き付きを起こすことになる。
【０００３】
この場合、シリンダボアに塗布される潤滑油量が多かったり、回収されなければ、潤滑油は燃焼室に運ばれて燃焼することになるため、潤滑油の消費量が多くなる。そのため、潤滑油の消費量を低減する上で、シリンダボアに塗布する潤滑油量をシリンダとピストンや圧力リングが焼き付かない範囲で薄く保つことや、余分な潤滑油を効率よく回収することが重要であり、サイドレールがシリンダボアを押圧する力の基になるリング張力を圧力リングに比べて大きくする必要がある。
【特許文献１】特開平６−２４９３４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、シリンダボアは、シリンダヘッドのシリンダブロックへのボルト締結時にボルトの締結力を受けて、ボルト近傍のシリンダボア上部が半径方向外方に拡がってたとえば４次の変形（円周上に４ヶ所半径方向外方に突出した部分を有する形状）を生じたり、シリンダボアが熱変形によって２次の変形（円周上に２ヶ所突出した部分を有する形状）を生じたりし、これらが重なると６次の変形（２次、４次、６次までが代表的かつ影響の大きい変形モード）が生じることがある。そのため、オイルリングの外周が全周にわたってシリンダボアに接触することができなくなり、オイルリングの外周の一部とシリンダボアとの間に生じる隙間によって、シリンダボアに付着する余分な潤滑油を効率よく回収することができず、潤滑油の掻き落とし性能が悪化する上、潤滑油の消費量が増大することになる。
【０００５】
その場合、サイドレールを既存の材料に代えて弾性変形し易い材料で形成することにより、シリンダボアの変形に対するサイドレールの追従性を向上させて、シリンダボアに付着する余分な潤滑油を効率よく回収し、潤滑油の掻き落とし性能を向上させるとともに、潤滑油の消費量を低減させるようにすることが考えられる。
【０００６】
しかしながら、上記提案のものでは、サイドレールの材料自体を新たに変更して対処しなければならないため、オイルリングのコストが嵩むおそれがあり、既存のサイドレールを有効利用して安価なオイルリングを提供したいという要求がある。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、既存のサイドレールを有効利用して新たな材料変更に伴うコストアップを抑えつつ、シリンダボアの変形に対する追従性を向上させて、シリンダボアに付着する余分な潤滑油を効率よく回収し、潤滑油の掻き落とし性能を向上させるとともに、潤滑油の消費量を低減させることができるピストンのオイルリング構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明では、ピストン軸方向上下一対の略円環形状のサイドレールと、この一対のサイドレール間に組み合わされ、上記各サイドレールを内周側から押圧して該各サイドレールに張力を付与するエキスパンダとを備えてなるピストンのオイルリング構造を前提とする。そして、上記サイドレールの円周方向の所定位置に、そのサイドレールの剛性を部分的に低下させる複数の低剛性部をそれぞれ設けている。
【０００９】
この特定事項により、サイドレールは、その円周方向の所定位置に設けられた複数の低剛性部によってサイドレール自身の剛性が円周方向の所定位置において部分的に低下しているので、既存の材料よりなるサイドレールであるにも拘わらず弾性変形し易い構造となる。このため、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間でのボルト締結力により生じるシリンダボアの変形や、熱変形により生じるシリンダボアの変形に対しサイドレールが効果的に追従してオイルリングの外周とシリンダボアとの間に隙間を生じさせることはなく、オイルリングの外周が全周にわたってシリンダボアに接触することになる。これにより、シリンダボアの変形に対するサイドレールの追従性が向上して、シリンダボアに付着する余分な潤滑油を効率よく回収し、潤滑油の掻き落とし性能を向上させることが可能となる上、潤滑油の消費量を低減させることも可能となる。
【００１０】
しかも、サイドレールは、その円周方向所定間隔置きの所定位置に複数の低剛性部を設けることによって構成されていることにより、既存のサイドレールが有効利用され、新たな材料変更に伴うコストアップを抑えて、安価なオイルリングを提供することが可能となる。
【００１１】
また、上記複数の低剛性部を、上記サイドレールをピストン軸方向に貫通する貫通孔によって形成している場合には、ピストン軸方向に貫通孔を貫通させるだけで低剛性部が形成され、コストの低廉化をさらに図ることが可能となる。
【００１２】
そして、上記貫通孔を、上記サイドレールの円周方向に長い長円孔形状または円孔形状に形成している場合には、貫通孔の周囲に対する局部的な応力集中が回避され易い形状となり、サイドレールの耐久性を向上させることが可能となる。
【００１３】
また、シリンダヘッドのシリンダブロックに対するボルト締結力により生じるシリンダボアの変形時、および熱変形により生じるシリンダボアの変形時に半径方向内外方へ突出する凸状変形部位に対応する上記サイドレールの円周方向の所定位置に上記複数の低剛性部を設けている場合には、ボルト締結力により生じるシリンダボアの変形や、熱変形により生じるシリンダボアの変形に対しサイドレールが効果的に追従してオイルリングの外周とシリンダボアとの間に隙間を生じさせることはなく、オイルリングの外周が全周にわたってシリンダボアに円滑に接触し、シリンダボアに付着する余分な潤滑油をさらに効率よく回収し、潤滑油の掻き落とし性能をより一層向上させることが可能となる上、潤滑油の消費量をより一層低減させることが可能となる。
【００１４】
更に、上記複数の低剛性部をピストン軸方向下側のサイドレールにのみ設けている場合には、ピストン軸方向上側のサイドレールとピストンのオイルリング溝の上側面との間において潤滑油の閉きりが行われることになり、潤滑油の掻き落とし性能をさらに向上させることが可能となる上、潤滑油の消費量をさらに低減させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
以上、要するに、剛性を部分的に低下させる複数の低剛性部をサイドレールの円周方向の所定位置に設けることで、既存の材料よりなるサイドレールであるにも拘わらず弾性変形し易い構造となり、シリンダボアの変形に対するサイドレールの追従性を向上させて、シリンダボアに付着する余分な潤滑油を効率よく回収し、潤滑油の掻き落とし性能を向上させることができる上、潤滑油の消費量を低減させることもできる。しかも、既存のサイドレールを有効利用し、コストアップを抑えて安価なオイルリングを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は本発明の実施例１に係るオイルリング構造を備えたピストン付近の断面図であって、ピストン１の上部外周面にはトップリング溝１１、セカンドリング溝１２、およびサードリング溝１３がそれぞれ形成されており、それら各リング溝１１〜１３に、コンプレッションリング２１，２２およびオイルリング２３がそれぞれ装着されている。
【００１８】
ここで、コンプレッションリング２１，２２は、ピストン１とシリンダ３のシリンダボア３１との間隙をふさぎ、圧縮ガスおよび高圧燃料ガスが燃焼室１０からクランクケース（図示略）へブローバイガスとして漏れるのを抑制したり、ピストン１が受けた熱をシリンダボア３１へ伝え、放熱作用を行う等の機能を有している。
【００１９】
一方、オイルリング２３は、ピストン１軸方向上下に設けられた一対の上側および下側サイドレール２３１，２３２と、この上側および下側サイドレール２３１，２３２の間に組み合わされたコイルエキスパンダ２３３（エキスパンダ）とを備えた所謂３ピースタイプのものを構成している。各サイドレール２３１，２３２は、それぞれ合い口２３２ａ（図２に下側サイドレール２３２の合い口のみ示す）を有して略円環形状に形成され、従来公知の薄い金属製のものよりなる。また、コイルエキスパンダ２３３は、このコイルエキスパンダ２３３と組み合わされる各サイドレール２３１，２３２を内周側から押圧して該各サイドレール２３１，２３２に張力を付与するように略円環形状に形成され、周方向所定間隔置きに内周側から外周側へ貫通する複数の貫通孔を有している。そして、オイルリング２３は、シリンダボア３１の潤滑油膜形成の制御を受け持っている。すなわち、このオイルリング２３は、上側および下側サイドレール２３１，２３２とコイルエキスパンダ２３３とによって、オイル（潤滑油）を掻き落とし易いように断面が略「コ」の字型に組み合わされ、シリンダボア３１から掻き落としたオイルを、コイルエキスパンダ２３３の各貫通孔から当該リング溝（サードリング溝）１３の内周面に導き、このサードリング溝１３の内周面に形成されている排油孔２３４を介してピストン１内部へ落とし込んで回収するようにしている。
【００２０】
そして、本発明の特徴部分として、図２にも示すように、下側サイドレール２３２の円周方向所定間隔置きの所定位置には、そのサイドレール２３２の剛性を部分的に低下させる複数の低剛性部２３２ｂ，２３２ｂ，…がそれぞれ設けられている。上記各低剛性部２３２ｂは、下側サイドレール２３２をピストン１軸方向に貫通する貫通孔よりなり、この貫通孔は、下側サイドレール２３２の円周方向に長い長円孔形状に形成されている。この場合、各低剛性部２３２ｂは、下側サイドレール２３２にのみ設けられ、上側サイドレール２３１には低剛性部が存在しない構成となっている。
【００２１】
したがって、上記実施例１では、下側サイドレール２３２は、その円周方向所定間隔置きの所定位置に設けられた複数の低剛性部２３２ｂ，２３２ｂ，…によって下側サイドレール２３２自身の剛性が円周方向所定間隔置きの所定位置において部分的に低下しているので、既存の材料よりなる下側サイドレール２３２であるにも拘わらず弾性変形し易い構造となっている。このため、シリンダヘッドとシリンダブロック３との間でのボルト締結力により生じるシリンダボア３１の変形や、熱変形により生じるシリンダボア３１の変形に対し下側サイドレール２３２が効果的に追従してオイルリング２３の外周とシリンダボア３１との間に隙間を生じさせることはなく、オイルリング２３の外周が全周にわたってシリンダボア３１に円滑に接触することになる。これにより、シリンダボア３１の変形に対する下側サイドレール２３２の追従性が向上して、シリンダボア３１に付着する余分なオイルを効率よく回収し、オイルの掻き落とし性能を向上させることができる上、オイルの消費量を低減させることもできる。
【００２２】
しかも、下側サイドレール２３２は、その円周方向所定間隔置きの所定位置に複数の低剛性部２３２ｂ，２３２ｂ，…を設けることによって構成されていることにより、既存の下側サイドレール２３２が有効利用され、新たな材料変更に伴うコストアップを抑えて、安価なオイルリング２３を提供することができる。
【００２３】
また、上記複数の低剛性部２３２ｂ，２３２ｂ，…が、下側サイドレール２３２をピストン１軸方向に貫通する貫通孔によって形成されているので、ピストン１軸方向に貫通孔を貫通させるだけで低剛性部２３２ｂが形成され、コストの低廉化をさらに図ることができる。しかも、上記貫通孔が、下側サイドレール２３２の円周方向に長い長円孔形状に形成されているので、貫通孔の周囲に対する局部的な応力集中が回避され易い形状となり、下側サイドレール２３２の耐久性を向上させることができる。
【００２４】
更に、複数の低剛性部２３２ｂ，２３２ｂ，…が下側サイドレール２３２にのみ設けられているので、上側サイドレール２３１とサードリング溝１３の上側面との間においてオイルの閉きりが行われることになり、オイルの掻き落とし性能の向上およびオイルの消費量の低減を図る上で非常に有利なものとなる。
【実施例２】
【００２５】
次に、本発明の実施例２を図３に基づいて説明する。
【００２６】
この実施例では、下側サイドレールの構成を変更している。なお、下側サイドレールを除くその他の構成は、上記実施例１の場合と同じであり、同一部分については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００２７】
すなわち、本実施例では、図３に示すように、下側サイドレール２３５の円周方向所定間隔置きの所定位置には、その下側サイドレール２３５の剛性を部分的に低下させるようにそれぞれ円孔形状に形成された複数の低剛性部２３５ｂ，２３５ｂ，…が設けられている。上記各低剛性部２３５ｂは、下側サイドレール２３５をピストン１軸方向に貫通する貫通孔よりなる。そして、下側サイドレール２３５は、合い口２３５ａを有して略円環形状に形成され、従来公知の薄い金属製のものよりなる。
【００２８】
この場合、各低剛性部２３５ｂは、円孔形状であるがゆえに円周方向に密な配置で数多く設けられ、円周方向に長い長円孔形状のものに比してさらに弾性変形し易い構造となっている。また、各低剛性部２３５ｂは、下側サイドレール２３５にのみ設けられている。
【００２９】
したがって、上記実施例２では、下側サイドレール２３５は、その円周方向所定間隔置きの所定位置に設けられた円孔形状の複数の低剛性部２３５ｂ，２３５ｂ，…によって下側サイドレール２３５自身の剛性が円周方向所定間隔置きの所定位置において部分的に低下しているので、既存の材料よりなる下側サイドレール２３５であるにも拘わらず弾性変形し易い構造となっている。このため、シリンダヘッドとシリンダブロック３との間でのボルト締結力により生じるシリンダボア３１の変形や、熱変形により生じるシリンダボア３１の変形に対し下側サイドレール２３５が効果的に追従してオイルリング２３の外周とシリンダボア３１との間に隙間を生じさせることはなく、オイルリング２３の外周が全周にわたってシリンダボア３１により円滑に接触することになる。これにより、シリンダボア３１の変形に対する下側サイドレール２３５の追従性がより一層向上して、シリンダボア３１に付着する余分なオイルをさらに効率よく回収し、オイルの掻き落とし性能をさらに向上させることができる上、オイルの消費量をさらに低減させることもできる。
【００３０】
しかも、下側サイドレール２３５は、その円周方向所定間隔置きの所定位置に複数の低剛性部２３５ｂ，２３５ｂ，…を設けることによって構成されていることにより、既存の下側サイドレール２３５が有効利用され、新たな材料変更に伴うコストアップを抑えて、安価なオイルリング２３を提供することができる。
【００３１】
また、上記複数の低剛性部２３５ｂ，２３５ｂ，…が、下側サイドレール２３５をピストン１軸方向に貫通する円孔形状の貫通孔によって形成されているので、ピストン１軸方向に円孔形状の貫通孔を貫通させるだけで低剛性部２３５ｂが形成され、加工のし易さと相まってコストの低廉化をより一層図ることができる。しかも、上記貫通孔が円孔形状に形成されていることにより、貫通孔の周囲に対する局部的な応力集中がより回避され易い形状となり、下側サイドレール２３５の耐久性をより一層向上させることができる。
【００３２】
なお、本発明は、上記各実施例に限定されるものではなく、その他種々の変形例を包含している。例えば、上記各実施例では、下側サイドレール２３２，２３５の円周方向所定間隔置きの所定位置に複数の低剛性部２３２ｂ，２３５ｂを設けたが、シリンダヘッドのシリンダブロックに対するボルト締結力により生じるシリンダボアの変形時、および熱変形により生じるシリンダボアの変形時に半径方向内外方向へ突出する凸状変形部位に対応する下側サイドレールの円周方向対応位置に複数の低剛性部が設けられていてもよく、その場合には、ボルト締結力により生じるシリンダボアの変形や、熱変形により生じるシリンダボアの変形に対しサイドレールが効果的に追従してオイルリングの外周とシリンダボアとの間に隙間を生じさせることはなく、オイルリングの外周が全周にわたってシリンダボアに円滑に接触し、シリンダボアに付着する余分なオイルをさらに効率よく回収し、オイルの掻き落とし性能をより一層向上させることが可能となる上、オイルの消費量をより一層低減させることが可能となる。
、また、上記各実施形態では、複数の低剛性部２３２ｂ，２３５ｂを、下側サイドレール２３２，２３５をピストン１軸方向に貫通する長円孔形状または円孔形状の貫通孔によって形成したが、各低剛性部が、下側サイドレールをピストン軸方向に貫通する矩形孔形状または多角形孔形状の貫通孔によって形成されていてもよい。
【００３３】
更に、上記各実施形態では、各低剛性部２３２ｂ，２３５ｂを下側サイドレール２３２，２３５にのみ設けたが、各低剛性部が上側サイドレールにも設けられていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施例１に係るピストンのオイルリング付近の断面図である。
【図２】同じくオイルリングの下側サイドレールの平面図である。
【図３】本発明の実施例２に係るオイルリングの下側サイドレールの平面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１          ピストン
２３        オイルリング
２３１      上側サイドレール
２３２      下側サイドレール
２３２ｂ    低剛性部
２３３      コイルエキスパンダ（エキスパンダ）
２３５      下側サイドレール
２３５ｂ    低剛性部
３          シリンダブロック
３１        シリンダボア
【図１】
2008095882.tif 000003
【図２】
2008095882.tif 000004
【図３】
2008095882.tif 000005