(57)【要約】【課題】エンジンの運転状態に応じて必要とされるオイルリングのリング張力を得ることができるピストンの構造を提供する。【解決手段】オイルリング２３に、ピストン軸方向上下において外周側に突出する一対の上側および下側サイドレール２３１，２３２を有するリング本体２３３と、このリング本体２３３の内周側に組み合わされ、上記リング本体２３３を内周側から押圧して張力を付与するコイルエキスパンダ２３４とを備える。そして、オイルリング溝１３のピストン軸方向の上面１３ａを、上側サイドレール２３１の上面２３１ａに対し内周側から外周側に行くに従いピストン軸方向上向きに傾斜させている。【選択図】図２
2008111405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑油をシリンダボアに均一に塗布しつつ余分な潤滑油を回収するオイルリングがオイルリング溝内に挿入されているピストンの構造であって、
上記オイルリングは、ピストン軸方向上下において外周側に突出する一対のサイドレールを有するリング本体と、このリング本体の内周側に組み合わされ、上記リング本体を内周側から押圧して張力を付与するエキスパンダとを備えており、
上記オイルリング溝のピストン軸方向上面は、上記ピストン軸方向上側のサイドレールの上面に対し内周側から外周側に行くに従いピストン軸方向上向きに傾斜していることを特徴とするピストンの構造。
【請求項２】
請求項１に記載のピストンの構造において、
上記ピストン軸方向上側のサイドレールの上面は、上記ピストン軸と直交する面に対し内周側から外周側に行くに従いピストン軸方向上向きに傾斜しており、
そのピストン軸方向上側のサイドレールの上面の傾斜角度は、上記オイルリング溝のピストン軸方向上面の傾斜角度よりも小さい角度に設定されていることを特徴するピストンの構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンの構造に関し、詳しくは、内燃機関の運転状態に応じて必要とされるオイルリングのリング張力を得るようにする対策に係る。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関のピストンには、潤滑油をシリンダボアに均一に塗布しつつ余分な潤滑油を回収するオイルリングを挿入するためのオイルリング溝が設けられている。そして、オイルリングとしては、ピストン軸方向上下において外周側に突出する一対のサイドレールを有する略円環形状のリング本体と、このリング本体の内周側に組み合わされ、上記リング本体を内周側から押圧して張力を付与するエキスパンダとを備えてなる２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）。
【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コンプレッション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、リング本体の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コンプレッションリングに比べて大きくする必要がある。
【特許文献１】特開２００４−１６２６３４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、オイルリングによりシリンダボアに塗布された潤滑油は、このオイルリングよりもピストン軸方向上側にあるコンプレッションリングによってシリンダボアから掻き落とされて回収されるようになっている。
【０００５】
その場合、上記従来のものでは、オイルリング溝のピストン軸方向上面がピストン軸に対し直交する面（ピストンの横断面）と平行に形成されているため、潤滑油の掻き落とし時にオイルリング溝のピストン軸方向上面とオイルリングのリング本体のピストン軸方向上側のサイドレールの上面との間が密接し、コンプレッションリングによりシリンダボアから掻き落とされた潤滑油がピストン軸方向上側のサイドレールとの間に溜まって非常に回収し難いものとなる。
【０００６】
そこで、オイルリングのリング張力を最適化し、コンプレッションリングによりシリンダボアから掻き落とされた潤滑油をオイルリングのリング本体のピストン軸方向上側のサイドレールとシリンダボアとの間を介してピストン軸方向上下のサイドレール間に導き、リンク本体の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からオイルリング溝の内周面に開口する排油孔を介して潤滑油をピストン内部へ落とし込んで回収するようにすることが考えられる。
【０００７】
しかしながら、オイルリングのリング張力は、内燃機関の高回転時や高負荷時に必要となるものの、低回転時や低負荷時にはさほど高いリング張力が必要とされず、内燃機関の運転状態に応じて必要とされるリング張力に差が生じることになる。
【０００８】
つまり、内燃機関の高回転時や高負荷時にオイルリングのリング張力が小さすぎると、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。
【０００９】
一方、内燃機関の低回転時や低負荷時にオイルリングのリング張力が大きすぎると、シリンダボアに対する摩擦力が大きくなりすぎて、ピストンのフリクションが増大する結果、燃費に悪影響を及ぼすおそれがある。
【００１０】
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、内燃機関の運転状態に応じて必要とされるオイルリングのリング張力を得ることができるピストンの構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明では、潤滑油をシリンダボアに均一に塗布しつつ余分な潤滑油を回収するオイルリングがオイルリング溝内に挿入されているピストンの構造を前提とし、上記オイルリングに、ピストン軸方向上下において外周側に突出する一対のサイドレールを有するリング本体と、このリング本体の内周側に組み合わされ、上記リング本体を内周側から押圧して張力を付与するエキスパンダとを備える。そして、上記オイルリング溝のピストン軸方向上面を、上記ピストン軸方向上側のサイドレールの上面に対し内周側から外周側に行くに従いピストン軸方向上向きに傾斜させている。
【００１２】
この特的事項により、エキスパンダによって張力が付与されたオイルリングのピストン軸方向上側のサイドレールの上面と、このサイドレールの上面に対し内周側から外周側に行くに従いピストン軸方向上向きに傾斜するオイルリング溝のピストン軸方向上面との間に、くさび状の空間が形成されることになり、コンプレッションリングによりシリンダボアから掻き落とされた潤滑油は、サイドレールの上面に案内されて上記くさび状の空間に導かれ、サイドレールの上面の内方端とオイルリング溝のピストン軸方向上面との間を通ってオイルリングの背面（内方側）に排出され、オイルリング溝の内周面の排油孔を介してピストン内部へ落とし込んで回収されることになる。
【００１３】
これにより、上記くさび状の空間からサイドレールの上面の内方端とオイルリング溝のピストン軸方向上面との間を通ってオイルリングの背面に潤滑油が排出される際、そのサイドレールの上面の内方端とオイルリング溝のピストン軸方向上面との間を通過する潤滑油によりピストン軸方向上側のサイドレールがシリンダボア側に押圧され、オイルリングのリング張力が増大することになる。この潤滑油の通過によるオイルリングのリング張力の増大化は、内燃機関の高回転時や高負荷時に顕著に表れる。このため、オイルリングのリング張力を大きく設定しておく必要がなくなって、内燃機関の低回転時や低負荷時にシリンダボアに対する摩擦力を小さく抑えて、ピストンのフリクションを低減させることが可能となり、よって燃費を良好に保つことが可能となる。しかも、オイルリングのリング張力を小さく設定しておく必要もなくなって、内燃機関の高回転時や高負荷時にシリンダボアに付着する余分な潤滑油が効率よく回収されて、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、潤滑油の消費量を抑制することが可能となる。
【００１４】
また、上記ピストン軸方向上側のサイドレールの上面を、上記ピストン軸と直交する面に対し内周側から外周側に行くに従いピストン軸方向上向きに傾斜させ、そのピストン軸方向上側のサイドレールの上面の傾斜角度を、上記オイルリング溝のピストン軸方向上面の傾斜角度よりも小さい角度に設定している場合には、コンプレッションリングによりシリンダボアから掻き落とされた潤滑油は、サイドレールの上面の傾斜と相俟ってサイドレールの上面にスムーズに案内されて上記くさび状の空間に円滑に導かれ、サイドレールの上面の内方端とオイルリング溝のピストン軸方向上面との間を通ってオイルリングの背面に効率よく排出され、オイルリング溝の内周面の排油孔を介してピストン内部へ落とし込んで効果的に回収されることになる。
【００１５】
これにより、上記くさび状の空間からサイドレールの上面の内方端とオイルリング溝のピストン軸方向上面との間を通ってオイルリングの背面に潤滑油が排出され易くなり、そのサイドレールの上面の内方端とオイルリング溝のピストン軸方向上面との間を通過する潤滑油によりピストン軸方向上側のサイドレールがシリンダボア側に押圧されて、オイルリングのリング張力がより一層増大することになる。このとき、潤滑油の通過によるオイルリングのリング張力の増大化が内燃機関の高回転時や高負荷時に顕著に表れることから、オイルリングのリング張力を大きく設定しておく必要がなくなって、内燃機関の低回転時や低負荷時にシリンダボアに対する摩擦力を小さく抑えて、ピストンのフリクションを低減させることが可能となるため、燃費を良好に保つことが可能となる。しかも、オイルリングのリング張力を小さく設定しておく必要もなくなって、内燃機関の高回転時や高負荷時にシリンダボアに付着する余分な潤滑油がより効率よく回収されて、潤滑油の掻き落とし性能を一層向上させることが可能となる上、潤滑油の消費量を効果的に抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
以上、要するに、オイルリング溝のピストン軸方向上面を、サイドレールの上面に対し内周側から外周側に行くに従いピストン軸方向上向きに傾斜させることで、サイドレールの上面とオイルリング溝のピストン軸方向上面との間にくさび状の空間を形成し、コンプレッションリングによりシリンダボアから掻き落とした潤滑油が上記くさび状の空間からサイドレールの上面の内方端とオイルリング溝のピストン軸方向上面との間を通過する際に、その潤滑油の通過によりピストン軸方向上側のサイドレールをシリンダボア側に押圧してオイルリングのリング張力を増大させて、オイルリングのリング張力を大きく設定しなくても内燃機関の低回転時や低負荷時にシリンダボアに対する摩擦力を小さく抑えて、ピストンのフリクションを低減させることができるため、燃費を良好に保つことができ、一方、オイルリングのリング張力を小さく設定しなくても内燃機関の高回転時や高負荷時に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て、潤滑油の掻き落とし性能を向上させることができる上、潤滑油の消費量を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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】
【００１８】
図１は本発明の実施例１に係るピストン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、およびオイルリング溝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。
【００１９】
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焼ガスが燃焼室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。
【００２０】
一方、オイルリング２３は、ピストン１軸方向上下において外周側に突出する一対の上側および下側サイドレール２３１，２３２を有する断面略エ字状のリング本体２３３と、このリング本体２３３の内周側に組み合わされ、上記リング本体２３３を内周側から押圧して張力を付与するコイルエキスパンダ２３４とを備えた所謂２ピースタイプのものを構成している。リング本体２３３は、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。また、コイルエキスパンダ２３４は、このコイルエキスパンダ２３４と組み合わされるリング本体２３３を内周側から押圧して該リング本体２３３に張力を付与するように略円環形状に形成されている。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、リング本体２３３の上側および下側サイドレール２３１，２３２によって、オイル（潤滑油）を掻き落とし易いようにコイルエキスパンダ２３４が内周側から組み合わされ、シリンダボア３１から掻き落としたオイルを、リング本体２３３の各貫通孔から当該リング溝（オイルリング溝）１３の内周面に導き、このオイルリング溝１３の内周面に形成されている排油孔１３１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。
【００２１】
そして、本発明の特徴部分として、図２にも示すように、上側サイドレール２３１の上面２３１ａは、ピストン１軸に対し直交する面Ａ（ピストン１の横断面）と平行に形成されているのに対し、オイルリング溝１３のピストン軸方向の上面１３ａは、上側サイドレール２３１の上面２３１ａ（ピストン１軸に対し直交する面Ａ）に対し内周側から外周側に行くに従いピストン１軸方向上向きに傾斜している。この場合、オイルリング溝１３の上面１３ａの傾斜角度αは、上側サイドレール２３１の上面２３１ａに対し、例えば２〜３°に設定されている。
【００２２】
したがって、上記実施例１では、コイルエキスパンダ２３４によって張力が付与されたオイルリング２３の上側サイドレール２３１の上面２３１ａと、この上側サイドレール２３１の上面２３１ａに対し内周側から外周側に行くに従いピストン１軸方向上向きに傾斜するオイルリング溝１３の上面１３ａとの間に、くさび状の空間Ｚが形成されることになり、コンプレッションリング２１，２２によりシリンダボア３１から掻き落とされたオイルは、上側サイドレール２３１の上面２３１ａに案内されて上記くさび状の空間Ｚに導かれ、上側サイドレール２３１の上面２３１ａの内方端とオイルリング溝１３の上面１３ａとの間を通ってオイルリング２３の背面（内方側）に排出され、オイルリング溝１３の内周面の排油孔１３１を介してピストン１内部へ落とし込んで回収されることになる。
【００２３】
これにより、上記くさび状の空間Ｚから上側サイドレール２３１の上面２３１ａの内方端とオイルリング溝１３の上面１３ａとの間を通ってオイルリング２３の背面にオイルが排出される際、その上側サイドレール２３１の上面２３１ａの内方端とオイルリング溝１３の上面１３ａとの間を通過するオイルにより上側サイドレール２３１がシリンダボア３１側に押圧され、オイルリング２３のリング張力が増大することになる。このオイルの通過によるオイルリング２３のリング張力の増大化は、エンジンの高回転時や高負荷時に顕著に表れる。このため、オイルリング２３のリング張力を大きく設定しておく必要がなくなって、エンジンの低回転時や低負荷時にシリンダボア３１に対する摩擦力を小さく抑えて、ピストン１のフリクションを低減させることができるため、燃費を良好に保つことができる。しかも、オイルリング２３のリング張力を小さく設定しておく必要もなくなって、エンジンの高回転時や高負荷時にシリンダボア３１に付着する余分なオイルが効率よく回収されて、オイルの掻き落とし性能を向上させることができる上、オイルの消費量を抑制することができる。
【実施例２】
【００２４】
次に、本発明の実施例２を図３および図４に基づいて説明する。
【００２５】
この実施例では、リング本体の上側サイドレールの構成を変更している。なお、上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。
【００２６】
すなわち、本実施例では、図３に示すように、リング本体２３３の上側サイドレール２３１の上面２３１ａは、ピストン１軸と直交する面Ａに対し内周側から外周側に行くに従いピストン軸１方向上向きに傾斜されている。この上側サイドレール２３１の上面の傾斜角度βは、オイルリング溝１３の上面１３ａの傾斜角度αよりも小さい角度に設定されている。この場合、オイルリング溝１３の上面１３ａの傾斜角度αと上側サイドレール２３１の上面２３１ａの傾斜角度βとの差（α−β）は、２〜３°に設定されている。
【００２７】
したがって、上記実施例２では、コンプレッションリング２１，２２によりシリンダボア３１から掻き落とされたオイルは、上側サイドレール２３１の上面２３１ａの傾斜と相俟って上側サイドレール２３１の上面２３１ａにスムーズに案内されてくさび状の空間Ｚに円滑に導かれ、上側サイドレール２３１の上面２３１ａの内方端とオイルリング溝１３の上面１３ａとの間を通ってオイルリング２３の背面に効率よく排出され、オイルリング溝１３の内周面の排油孔１３１を介してピストン１内部へ落とし込んで効果的に回収されることになる。
【００２８】
これにより、上記くさび状の空間Ｚから上側サイドレール２３１の上面２３１ａの内方端とオイルリング溝１３の上面１３ａとの間を通ってオイルリング２３の背面にオイルが排出され易くなり、その上側サイドレール２３１の上面２３１ａの内方端とオイルリング溝１３の上面１３ａとの間を通過するオイルにより上側サイドレール２３１がシリンダボア３１側に押圧されて、オイルリング２３のリング張力がより一層増大することになる。このとき、オイルの通過によるオイルリング２３のリング張力の増大化がエンジンの高回転時や高負荷時に顕著に表れることから、オイルリング２３のリング張力を大きく設定しておく必要がなくなって、エンジンの低回転時や低負荷時にシリンダボア３１に対する摩擦力を小さく抑えて、ピストン１のフリクションを低減させることができるため、燃費を良好に保つことができる。しかも、オイルリング２３のリング張力を小さく設定しておく必要もなくなって、エンジンの高回転時や高負荷時にシリンダボア３１に付着する余分なオイルがより効率よく回収されて、オイルの掻き落とし性能を一層向上させることができる上、オイルの消費量を効果的に抑制することができる。
【００２９】
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、上記実施例１では、オイルリング溝１３の上面１３ａを上側サイドレール２３１の上面２３１ａに対し２〜３°傾斜させたが、オイルリング溝の上面の傾斜角度は、これに限定されるものではなく、くさび状の空間にオイルを導き易い角度であれば何度であってもよい。
【００３０】
また、上記実施例２では、オイルリング溝１３の上面１３ａの傾斜角度αと上側サイドレール２３１の上面の傾斜角度βとの差（α−β）を２〜３°に設定したが、オイルリング溝の上面の傾斜角度と上側サイドレールの上面の傾斜角度との差は、これに限定されるものではなく、くさび状の空間にオイルを導き易い角度であれば何度であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【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付近の拡大断面図である。
【図３】本発明の実施例２に係るピストンのオイルリング付近の断面図である。
【図４】同じくオイルリング付近の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１          ピストン
１３        オイルリング溝
１３ａ      上面（ピストン軸方向上面）
２３        オイルリング
２３１      上側サイドレール
２３１ａ    上面
２３３      リング本体
２３４      コイルエキスパンダ（エキスパンダ）
３          シリンダブロック
３１        シリンダボア
Ａ          ピストン軸と直交する面
α          オイルリング溝の上面の傾斜角度
β          サイドレールの上面の傾斜角度
【図１】
2008111405.tif 000003
【図２】
2008111405.tif 000004
【図３】
2008111405.tif 000005
【図４】
2008111405.tif 000006