(57)【要約】【課題】組合せオイルリングにおいて、温度変化に応じた適正なオイルコントロール機能を確保すると共に張力減退率の抑制を図る。【解決手段】ピストン１４の外周面にリング溝４４，４５，４６を形成し、このリング溝４４，４５，４６にトップリング５１、セカンドリング５２、オイルリング５３を嵌合し、このオイルリング５３にて、リング形状をなす上下のレール６１，６２を有するオイルリング本体６３に、このオイルリング本体６３を径方向外方に押圧付勢する形状記憶合金からなるコイルエキスパンダ６４を装着すると共に、芯金として冷媒Ｃが封入された円筒リング６５をこのコイルエキスパンダ６４の中心部に貫入する。【選択図】        図１
2008069884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つのレールを柱部で連結した断面略Ｉ字形のオイルリング本体と、該オイルリング本体の二つのレールを連結する柱部の内周側に形成された内周溝に配置されて前記オイルリング本体を径方向外方に押圧付勢する形状記憶合金製コイルエキスパンダとからなる組合せオイルリングにおいて、前記コイルエキスパンダの螺旋内空間部に芯金として冷媒を封入した断面略円形状の円筒リングが収納されて配設されていることを特徴とする組合せオイルリング。
【請求項２】
前記冷媒は、前記断面略円形状の円筒リング内容積の５０〜７０ｖｏｌ％封入されたことを特徴とする請求項１に記載の組合せオイルリング。
【請求項３】
前記オイルリング本体は、前記コイルエキスパンダに伝達される熱を遮断する断熱層を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の組合せオイルリング。
【請求項４】
前記断熱層は、前記オイルリング本体と前記コイルエキスパンダとの接触面に設けられたことを特徴とする請求項３に記載の組合せオイルリング。
【請求項５】
前記断熱層は、前記オイルリング本体の前記内周溝に設けられたことを特徴とする請求項３または４に記載の組合せオイルリング。
【請求項６】
前記断熱層は、前記オイルリング本体のリング溝上面と対向する上レールに設けられたことを特徴とする請求項３に記載の組合せオイルリング。
【請求項７】
二つのレールを柱部で連結した断面略Ｉ字形のオイルリング本体と、該オイルリング本体の二つのレールを連結する柱部の内周側に形成された内周溝に配置されて前記オイルリング本体を径方向外方に押圧付勢する形状記憶合金製コイルエキスパンダとからなる組合せオイルリングにおいて、前記オイルリング本体は前記コイルエキスパンダに伝達される熱を遮断する断熱層を設けた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、内燃機関に用いられ、ピストンの外周面に形成されたリング溝に装着される組合せオイルリングに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、内燃機関において、シリンダヘッドはシリンダブロックの上部に組み付けられ、複数の締結ボルトにより締結されており、複数のシリンダボアが設けられ、各シリンダボアにピストンが上下動自在に支持されている。そして、シリンダヘッドとシリンダブロックとピストン区画される各燃焼室に対して吸気ポート及び排気ポートが対向して形成され、この吸気ポート及び排気ポートは吸気弁及び排気弁により開閉自在となっている。また、吸気ポート（または燃焼室）に燃料を噴射するインジェクタが装着されると共に、燃焼室の混合気に着火する点火プラグが装着されている。
【０００３】
従って、吸気弁の開放時に、空気が吸気ポートから燃焼室に吸入されると共に、インジェクタから噴射された燃料が燃焼室に吸入され、空気と燃料との混合気がピストンの上昇により圧縮され、この高圧の混合気が点火プラグに導かれて着火して爆発することで駆動力を得ることができ、排気弁の開放時に、燃焼後の排ガスが排気ポートから排出される。
【０００４】
そして、上述した内燃機関において、ピストンの外周部には複数のピストンリングが装着されている。ピストンリングには、ガスシール機能、熱伝導機能、オイルコントロール機能、フリクションコントロール機能がある。上方側に装着されるトップリング及びセカンドリング等の圧力リングは、ガスシール機能及び熱伝導機能を有し、その下方側に装着されるオイルリングは、オイルコントロール機能を有している。即ち、ガスシール機能は、内燃機関の吸気、圧縮、膨張、排気行程における燃焼室の機密性を確保するものであり、特に、燃焼室における燃焼ガスの膨張によりピストンが圧力を受けて下降するとき、燃焼ガスがシリンダボアとピストンとの隙間を通ってクランクケース内に漏れないように、ピストンリングがシリンダボアの壁面に接して機密性を確保している。また、熱伝導機能は、ピストンリングがシリンダボアの壁面に接することで、ピストンの熱をシリンダボア側に逃がし、ピストンやピストンリングの性能を確保するものである。更に、オイルコントロール機能は、潤滑油を必要最小限の量だけシリンダボアの壁面に供給し、余分な潤滑油をかき落として回収するものである。
【０００５】
オイルリングは、圧力リングに対して張力（ピストンリングをその径方向外方に拡張する力）を５〜１２倍に高くすることにより、オイルコントロール機能を満足させている。例えば、ピストンリング（圧力リング、オイルリング）の張力を合計したリング合計張力をボア径で割った合計張力比についてみると、１９８４年では、０．６〜１．０Ｎ／ｍｍであったが、低フリクション化が求められて徐々に低下し、現状は、０．２〜０．６Ｎ／ｍｍまで小さくなり、対応を求められている。このような背景の中で、オイルリングの機能性を満足させることが求められている。オイルリングの張力を低くすれば、フリクションが小さくなって燃費は向上するが、オイルをかき落とす機能が低くなってオイル消費が増大してしまう。
【０００６】
ここで、必要になるのがフリクションコントロール機能である。このフリクションコントロール機能は、ピストンとシリンダ内壁面の直接的な接触を避け、ピストンリングとシリンダ内壁面との間に適正な油膜を形成することにより摩擦を小さくし、燃焼によるエネルギが摩擦により損失しないようにする機能である。
【０００７】
ところで、オイルリングは、上述したように、オイルコントロール機能を有し、ピストンの上下動に応じて外周部がシリンダボアの壁面に摺動することで、潤滑油を必要最小限の量だけシリンダボアの壁面に供給し、余分な潤滑油をかき落として回収している。ところが、内燃機関が高回転・高負荷状態になると、燃焼室における燃焼ガスの圧力や温度がより一層高くなると共にシリンダボアが熱変形し、シリンダボアの変形に対するオイルリングの追従性が低下し、潤滑油の消費が増加することから、オイルリングはより大きな張力が必要となる。
【０００８】
オイルリングの張力は、内燃機関の高回転・高負荷運転時に必要とされる張力に合わせて設定されている。しかし、低回転・低負荷運転時には、高回転・高負荷運転時ほどの張力は必要ない。そこで、オイルリングとして理想的な機能は、低回転・低負荷運転時には張力を低く、フリクションを低減して燃費を向上し、高回転・高負荷運転時には高い張力を発生して十分なオイルをかき落とす機能である。
【０００９】
温度変化により張力が変化する材料の一つとして形状記憶合金があり、オイルリングに張力を付与するコイルエキスパンダに形状記憶合金を用いた技術がある。例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載されたピストンリングは、エキスパンダを、ピストンリング本体に対する拡径方向への押圧力を与えるためのマスターエキスパンダ部材と、このマスターエキスパンダ部材と係合して配置されて形状記憶合金により高温になると張力を発生し、低温になると張力が低くなるように形成されたサブエキスパンダ部材とから構成し、マスターエキスパンダ部材とサブエキスパンダ部材によって与えられるエキスパンダ全体としてのピストンリング本体に対する拡径方向への押圧力が、低温状態より高温状態の方が大きくなるようにしたものである。
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−００３５７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、形状記憶合金は、低温側と高温側で完全変態し、この完全変態回数が増加するとその性能が低下することが一般的に知られている。現在、コイルエキスパンダに成形可能な形状記憶合金は、運転始動後、早い段階でコイルエキスパンダの温度が逆変態終了温度（ＡＦ点）に達してしまい、十分な燃費向上効果が得られない。上述した特許文献１に記載されたピストンリングのように、この形状記憶合金を用いてエキスパンダ部材を内燃機関の運転状態に応じた所定の温度で張力が変化するように設定すると、ピストンリングの温度変化に応じて完全変態が繰り返し実施されることから、張力減退率が大きくなって性能低下して高精度なオイルコントロール機能を維持することができなくなるおそれがある。内燃機関の運転状態に応じた張力を変化させるピストンリング（オイルリング）の張力となるように、このピストンリングを形状記憶合金で形成することは困難であり、早期にピストンリングの張力が高くなってしまい、燃費効果が得られないばかりか、張力減退率が大きくなって性能を低下させてしまうおそれがある。
【００１２】
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、温度変化に応じた適正なオイルコントロール機能を確保すると共に張力減退率の抑制を図った高性能な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】
【００１３】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の組合せオイルリングは、二つのレールを柱部で連結した断面略Ｉ字形のオイルリング本体と、該オイルリング本体の二つのレールを連結する柱部の内周側に形成された内周溝に配置されて前記オイルリング本体を径方向外方に押圧付勢する形状記憶合金製コイルエキスパンダとからなる組合せオイルリングにおいて、前記コイルエキスパンダの螺旋内空間部に芯金として冷媒を封入した断面略円形状の円筒リングが収納されて配設されていることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の組合せオイルリングでは、前記冷媒は、前記断面略円形状の円筒リング内容積の５０〜７０ｖｏｌ％封入されたことを特徴としている。
【００１５】
本発明の組合せオイルリングでは、前記オイルリング本体は、前記コイルエキスパンダに伝達される熱を遮断する断熱層を設けたことを特徴としている。
【００１６】
本発明の組合せオイルリングでは、前記断熱層は、前記オイルリング本体と前記コイルエキスパンダとの接触面に設けられたことを特徴としている。
【００１７】
本発明の組合せオイルリングでは、前記断熱層は、前記オイルリング本体の前記内周溝に設けられたことを特徴としている。
【００１８】
本発明の組合せオイルリングでは、前記断熱層は、前記オイルリング本体のリング溝上面と対向する上レールに設けられたことを特徴としている。
【００１９】
本発明の組合せオイルリングは、二つのレールを柱部で連結した断面略Ｉ字形のオイルリング本体と、該オイルリング本体の二つのレールを連結する柱部の内周側に形成された内周溝に配置されて前記オイルリング本体を径方向外方に押圧付勢する形状記憶合金製コイルエキスパンダとからなる組合せオイルリングにおいて、前記オイルリング本体は前記コイルエキスパンダに伝達される熱を遮断する断熱層を設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の組合せオイルリングによれば、二つのレールを柱部で連結した断面略Ｉ字形のオイルリング本体と、このオイルリング本体の二つのレールを連結する柱部の内周側に形成された内周溝に配置されてオイルリング本体を径方向外方に押圧付勢する形状記憶合金製コイルエキスパンダとから構成し、コイルエキスパンダの螺旋内空間部に芯金として冷媒を封入した断面略円形状の円筒リングを収納して配設したので、ピストンが温度上昇してこのピストンの熱がオイルリング本体を介してコイルエキスパンダに伝達されるが、このコイルエキスパンダは冷媒が封入された円筒リングにより冷却されることで、完全変態温度に達する頻度が少なくなるため、繰り返し寿命が延びて張力減退率の上昇を抑制することができる。更に、円筒リングがない場合よりも冷媒の効果により温度上昇が遅れるため、燃費向上効果を十分に得ることができると共に、温度変化に応じた適正なオイルコントロール機能を確保することができる。
【００２１】
また、本発明の組合せオイルリングによれば、二つのレールを柱部で連結した断面略Ｉ字形のオイルリング本体と、このオイルリング本体の二つのレールを連結する柱部の内周側に形成された内周溝に配置されてオイルリング本体を径方向外方に押圧付勢する形状記憶合金製コイルエキスパンダとから構成し、オイルリング本体はコイルエキスパンダに伝達される熱を遮断する断熱層を設けたので、ピストンが温度上昇してこのピストンの熱がピストンリング本体を介してコイルエキスパンダに伝導されるが、断熱層によりその熱伝導が遅らされることで、形状記憶合金からなるコイルエキスパンダの完全変態温度に達する頻度が少なくなるため、張力減退率の上昇を抑制することができる。更に、断熱層がない場合よりも温度上昇が遅れるため、燃費向上効果を十分に得ることができると共に、温度変化に応じた適正なオイルコントロール機能を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明に係る組合せオイルリングの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明の実施例１に係る組合せオイルリングの装着状態を表す概略断面図、図２は、実施例１のオイルリングを表す概略斜視図、図３−１は、コイルエキスパンダの温度変化に対するコイルエキスパンダの張力及び組織変化を表すグラフ、図３−２は、実施例１の組合せオイルリングと従来の組合せオイルリングとの使用する温度領域を表すグラフ、図４は、ニッケル含有量に対する変態終了温度及び性能を表すグラフ、図５は、一般的なエンジンの縦断面図、図６は、２つの圧力リング及び１つの組合せオイルリングが装着されたピストンの要部断面図である。
【００２４】
実施例１の内燃機関は、多気筒エンジンであり、図５に示すように、シリンダヘッド１１はシリンダブロック１２上に組み付けられ、複数の図示しない締結ボルトにより締結されている。シリンダブロック１２には複数のシリンダボア１３が形成され、各シリンダボア１３にピストン１４が摺動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック１２の下部に図示しないクランクシャフトが回転自在に支持されており、各ピストン１４はコネクティングロッド１５を介してこのクランクシャフトに連結されている。
【００２５】
シリンダブロック１２の各シリンダボア１３に対応してその上方に燃焼室１６が直列するように形成されている。この燃焼室１６は、シリンダボア１３の内壁面と、シリンダヘッド１１の下面と、ピストン１４の頂面により囲繞されており、天井部（シリンダヘッド１１の下面）の中央部が高くなるように傾斜したペントルーフ形状をなしている。そして、この各燃焼室１６の上方、つまり、シリンダヘッド１１の下面に吸気ポート１７と、排気ポート１８が対向して開口している。
【００２６】
そして、この吸気ポート１７及び排気ポート１８に対して吸気弁１９及び排気弁２０がそれぞれ位置している。この吸気弁１９及び排気弁２０は、シリンダヘッド１１に固定された各ステムガイド２１，２２により軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、各バルブスプリング２３，２４により上方、つまり、吸気ポート１７及び排気ポート１８を閉止する方向に付勢支持されている。また、吸気弁１９及び排気弁２０は、上端部にローラロッカアーム２５，２６の一端部が連結され、このローラロッカアーム２５，２６の他端部はシリンダヘッド１１に固定されたラッシュアジャスタ２７，２８に連結されており、吸気カムシャフト２９の吸気カム３０及び排気カムシャフト３１の排気カム３２が各ローラロッカアーム２５，２６に接触している。
【００２７】
従って、エンジンに同期して吸気カムシャフト２９及び排気カムシャフト３１が回転すると、吸気カム３０及び排気カム３２がローラロッカアーム２５，２６を作動させ、各吸気弁１９及び排気弁２０が所定のタイミングで上下動することで、吸気ポート１７及び排気ポート１８を開閉し、吸気ポート１７と燃焼室１６、燃焼室１６と排気ポート１８とをそれぞれ連通することができる。
【００２８】
燃焼室１６の側部、つまり、吸気ポート１７側のシリンダヘッド１１の下面には、この燃焼室１６に直接燃料を噴射するインジェクタ３３が装着されている。また、燃焼室１６の天井部中央、つまり、吸気ポート１７と排気ポート１８の間のシリンダヘッド１１の下面には、点火プラグ３４が装着されている。そして、車両には、電子制御ユニット（ＥＣＵ）が搭載されており、このＥＣＵは、インジェクタ３３の燃料噴射量や噴射時期、点火プラグ３４による点火時期などを制御可能となっており、検出した吸入空気量、スロットル開度（アクセル開度）、エンジン回転数などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量、噴射時期、点火時期などを決定している。
【００２９】
上述したピストン１４は、図５及び図６に示すように、ピストン本体４１の外周面４２に３つのピストンリング５１，５２，５３が装着されて構成されている。そして、このピストン本体４１は、シリンダボア１３の内径より若干小さい外径を有する円柱形状をなし、外周面４２がシリンダボア１３の壁面と所定のクリアランスを有している。また、ピストン本体４１は、上部に燃焼室１６を区画形成する頂面４３を有している。
【００３０】
また、ピストン本体４１は、外周面に周方向に沿って所定深さを有する３つのリング溝４４，４５，４６が上下方向に対して所定間隔で形成されている。そして、各リング溝４４，４５，４６に、トップリング５１、セカンドリング５２、オイルリング５３を装着しており、外周面４２は、トップランド４２ａ、セカンドランド４２ｂ、サードランド４２ｃとして区画されている。
【００３１】
この場合、ピストン本体４１の頂面４３側に位置するトップリング５１及びセカンドリング５２は、ガスシール機能及び熱伝導機能を有している。即ち、トップリング５１及びセカンドリング５２は、エンジンの吸気、圧縮、膨張、排気行程における燃焼室１６の機密性を確保することができるものであり、特に、燃焼室１６における燃焼ガスの膨張によりピストン１４が圧力を受けて下降するが、トップリング５１及びセカンドリング５２が張力をもってシリンダボア１３の壁面に接することで、排ガスがピストン１４とシリンダボア１３との隙間を通ってクランクケース内に漏れないように機能している。また、トップリング５１及びセカンドリング５２は、外周面がシリンダボア１３の壁面に接することで、ピストン１４の熱をシリンダボア１３側に逃がし、ピストン１４やトップリング５１及びセカンドリング５２の性能を維持することができる。
【００３２】
また、セカンドリング５２とその下方側に装着されるオイルリング（組合せオイルリング）５３は、外周面がシリンダボア１３の壁面に接することで、ピストン１４の下降時にシリンダボア１３の壁面に付着している潤滑油をかき落とし、必要最小限の量の潤滑油をシリンダボア１３の壁面に供給し、余分な潤滑油を回収することができる。
【００３３】
ところで、上述したオイルリング５３は、オイルコントロール機能を有し、ピストン１４の上下動に応じて外周部がシリンダボア１３の壁面に摺動し、必要最小限の量の潤滑油を供給して余分な潤滑油をかき落として回収している。この場合、エンジンが高回転・高負荷状態になると、燃焼室１６における排ガスの圧力や温度がより一層高くなると共にシリンダボア１３が熱変形し、シリンダボア１３の変形に対するオイルリング５３の追従性が低下し、潤滑油の消費量が増加することから、オイルリング５３にはより大きな張力が必要とされる。
【００３４】
そのため、オイルリングにおけるコイルエキスパンダを形状記憶合金により構成することで、低温状態では低張力であるが、高温状態では高張力となってシリンダボア１３の壁面への押付力を大きくすることで、エンジンの高回転・高負荷状態であっても、適正なオイルコントロール機能を維持できるようにすることが考えられている。しかし、現在、コイルエキスパンダに成形可能な形状記憶合金では、運転始動後の早い段階でコイルエキスパンダの温度が逆変態終了温度（ＡＦ点）に達してしまい、十分な燃費向上効果が得られない。更に、オイルリングの温度変化に応じてコイルエキスパンダに対して完全変態が繰り返し作用することから、張力減退率が大きくなって性能が低下して高精度なオイルコントロール機能を維持することが困難となる。
【００３５】
そこで、本実施例では、図１及び図２に示すように、オイルリング５３は、リング形状をなす上下のレール６１，６２を有するオイルリング本体６３と、このオイルリング本体６３を径方向外方に押圧付勢する形状記憶合金からなるコイルエキスパンダ６４と、このコイルエキスパンダ６４の螺旋空間部内に収納する冷媒Ｃが封入された円筒リング６５とから構成されている。
【００３６】
具体的に説明すると、図１に示すピストン１４に形成されたリング溝４６は、リング溝上面４６ａと、リング溝下面４６ｂと、リング溝底面４６ｃとから構成されている。一方、オイルリング５３は、上述したようにオイルリング本体６３と、コイルエキスパンダ６４と、円筒リング６５とから構成されている。このオイルリング本体６３は、上部レール６１と下部レール６２が柱部６９で連結された断面略Ｉ字形に形成されたリング形状をなし、内周面にコイルエキスパンダ６４が嵌合する断面が円弧形状をなす内周溝６６が周方向に沿って形成されると共に、上部レール６１と下部レール６２との間に外周面と内周面を貫通するオイル孔６７が周方向に沿って複数形成されている。コイルエキスパンダ６４は、ニッケル（Ｎｉ）を含有したＮｉ−Ｔｉ合金、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｕ合金などの形状記憶合金製の素線を螺旋形状に形成したものであり、オイルリング本体６３の内周溝６６に嵌合している。そして、このコイルエキスパンダ６４は、所定の温度領域で、マルテンサイトからオーステナイトに変態することで、その張力を高めることができる。また、円筒リング６５は、コイルエキスパンダ６４の中心部に貫入された円筒形状をなすリングであって、内部容積の５０〜７０ｖｏｌ％に冷媒Ｃが封入されている。円筒リング６５の材質は特に限定はされないが、ステンレススチール材、鋳鋼材、鋼材等を適用することができる。この冷媒Ｃは、比較的、熱伝導率の高い金属として、ナトリウム（Ｎａ）、カリウムナトリウム合金（ＮａＫ）、銅（Ｃｕ）を用いることが望ましい。
【００３７】
そして、オイルリング５３は、上部レール６１の上面６１ａがリング溝上面４６ａに対向し、下部レール６２の下面６２ａがリング下面４６ｂに対向し、上部レール６１及び下部レール６２の外周面に形成された上レール摺動部６１ｂ及び下レール摺動部６２ｂがシリンダボア１３の壁面に接することができる。そして、オイルリング５３は、リング溝４６内を上下動可能に装着されることから、ピストン１４が上に移動する際には、オイルリング５３がリング溝下面４６ｂに押えられるため、上部レール６１の上面６１ａとリング溝上面４６ａとの間に上部隙間Ｓ１が設けられる一方、ピストン１４が下に移動する際には、オイルリング５３がリング溝上面４６ａに押えられるため、下部レール６２の下面６２ａとリング溝下面４６ｂとの間に下部隙間が設けられる。
【００３８】
ここで、本実施例の組合せオイルリングを有する内燃機関における作用を説明する。
【００３９】
図５及び図６に示すように、吸気弁１９の開放時に、吸気通路の空気が吸気ポート１７から燃焼室１６に吸入されると共に、インジェクタ３３から燃料が燃焼室１６に噴射され、この空気と燃料との混合気がピストン１４の上昇により圧縮され、この高圧の混合気が点火プラグ３４に導かれて着火して爆発することでピストン１４が押し下げられて駆動力を得ることができ、排気弁２０の開放時に、燃焼室１６の排ガスが排気ポート１８から排気管に排出される。
【００４０】
図５に示すように、内燃機関の運転時には、ピストン１４が上昇し燃焼室１６の混合気が圧縮され、高圧の混合気に点火することで膨張して爆発するが、爆発後の燃焼ガス、つまり、排ガスには、有害成分であるＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯが含まれている。そのため、ピストン１４の上下動時に、このピストン１４の外周面に装着されたトップリング５１及びセカンドリング５２がシリンダボア１３の壁面に摺接することで、燃焼室１６の燃焼ガスがピストン１４とシリンダボア１３との隙間を通ってクランクケースに漏洩することを防止することができる。クランクケースへのガスの漏洩が起きると、出力の低下が起きたり、排ガスに含まれている有害成分が図示しないオイルパンの潤滑油と反応してこの潤滑油の劣化が起きたりする。
【００４１】
また、このとき、図１に示すピストン１４の下降時に、ピストン１４の外周面に装着されたオイルリング５３がシリンダボア１３の壁面を押圧しており、上下レール６１，６２の上下レール摺動部６１ｂ，６２ｂがシリンダボア１３の壁面に摺動することで、潤滑油を必要最小限の量だけシリンダボア１３の壁面に供給し、余分な潤滑油をかき落として回収する。
【００４２】
本実施例では、このオイルリング５３が、リング形状をなすオイルリング本体６３の内周面に、形状記憶合金からなるコイルエキスパンダ６４を装着すると共に、冷媒Ｃが封入された円筒リング６５をこのコイルエキスパンダ６４の中心部に芯金として貫入して設けている。従って、エンジンが高回転・高負荷状態となって、ピストン１４が温度上昇してこのピストン１４の熱がリング溝４６を介してオイルリング本体６３に伝導し、このオイルリング本体６３からコイルエキスパンダ６４に伝導すると、所定の温度領域で、コイルエキスパンダ６４の組織がマルテンサイトからオーステナイトに変態することで、その張力を高めることができる。そのため、完全変態温度に達する頻度が少なくなり、繰り返し寿命が延びて張力減退率の上昇を抑制することができる。また、燃費向上効果を十分に得ることができ、潤滑油を必要最小限の量だけシリンダボア１３の壁面に供給し、余分な潤滑油をかき落として回収することができる。
【００４３】
また、オイルリング５３は、所定の温度領域を超えると、コイルエキスパンダ６４の組織がマルテンサイトからオーステナイトに完全変態する。このような変態が繰り返し行われると、コイルエキスパンダ６４の逆変態終了温度（ＡＦ）の低下が生じ、張力減退率が大きくなってその性能が低下してしまう。ところが、コイルエキスパンダ６４は、冷媒Ｃが封入された円筒リング６５により常時冷却されていることで、組織の一部がマルテンサイトからオーステナイトに変態して張力が高められるものの、完全変態する温度までは上昇しにくくなり、適正なオイルコントロール機能が維持されたまま、性能の低下が抑制される。このとき、円筒リング６５内には、内部容積の５０〜７０ｖｏｌ％に冷媒Ｃが封入されており、空間部を有するため、ピストン１４が上下動するときに円筒リング６５内の冷媒Ｃがシェイクされることとなり、コイルエキスパンダ６４を効率良く冷却することができる。
【００４４】
一般に、図３−１に示すように、形状記憶合金により構成されたコイルエキスパンダでは、その温度が上昇すると、所定の温度ｔ1にて、その組織がマルテンサイトからオーステナイトへの変態を開始し始めると共に張力が高くなり始める。そして、所定の温度ｔ2になると、その組織がオーステナイトに完全変態して張力が一定となる。従来のオイルリングでは、適用される温度領域Ａ0に、コイルエキスパンダの組織がマルテンサイトからオーステナイトに完全変態する際の完全層変態領域が存在するため、コイルエキスパンダの張力減退率が大きくなってその性能が低下する。一方、本実施例のオイルリング５３では、ピストン１４の熱がリング溝４６を介してオイルリング本体６３に伝導すると、このオイルリング本体６３の温度が上昇し、オイルリング本体６３の熱がコイルエキスパンダ６４に伝導するが、コイルエキスパンダ６４は冷媒Ｃを封入した円筒リング６５により冷却されているため、その温度の上昇が抑制される。そのため、本実施例のオイルリング５３では、温度領域Ａ1が適用されるため、温度領域Ａ0に達する頻度が少なくなって繰り返し寿命が延び、コイルエキスパンダ６４の張力減退率が大きくならずにその性能の低下が防止される。
【００４５】
即ち、図３−２に示すように、第１運転条件は、オイルリングにそれほど高い張力を必要としない内燃機関における常用運転領域であり、第２運転条件は、オイルリングに高い張力を必要とする内燃機関の高回転・高負荷運転領域となっている。第２運転条件では、第１運転条件に比べてコイルエキスパンダの温度が上昇し、使用する温度領域が広がるが、本実施例のオイルリング５３では、コイルエキスパンダ６４が冷媒Ｃを封入した円筒リング６５により冷却されるため、その温度の上昇が抑制され、完全変態に達する頻度が少なくなっている。
【００４６】
また、図４に示すように、形状記憶合金におけるニッケルの含有量が増加すると、材料の耐久性が向上する（図４の上部グラフ）一方で、形状記憶合金におけるニッケルの含有量が減少すると、変態終了温度が高くなる（図４の下部グラフ）ことが知られている。従って、図４に実線で示す本実施例のオイルリング５３は、図４に点線で示す従来のオイルリングよりも、耐久性が向上するので、要求される耐久性を確保しながらニッケルの含有量を減少して変態終了温度を高温化することができ、その結果、オイルリング５３における低張力領域が拡大し、燃費向上効果が十分に得ることができる。
【００４７】
このように実施例１の組合せオイルリングにあっては、図６に示すように、ピストン１４の外周面にリング溝４４，４５，４６を形成し、このリング溝４４，４５，４６にトップリング５１、セカンドリング５２、オイルリング５３を嵌合する。このオイルリング５３にて、リング形状をなす図１に示す上下のレール６１，６２を有するオイルリング本体６３に、このオイルリング本体６３を径方向外方に押圧付勢する形状記憶合金からなるコイルエキスパンダ６４を装着すると共に、冷媒Ｃが封入された円筒リング６５をこのコイルエキスパンダ６４の中心部に貫入している。
【００４８】
従って、ピストン１４が温度上昇してこのピストン１４の熱がオイルリング本体６３を介してコイルエキスパンダ６４に伝達されるが、このコイルエキスパンダ６４は冷媒Ｃが封入された円筒リング６５により冷却されることで、完全変態温度に達する頻度が少なくなり、張力減退率の上昇を抑制することができる。また、所定の温度で張力が高くなることとなり、温度変化に応じた適正なオイルコントロール機能を確保することができる。
【００４９】
即ち、コイルエキスパンダ６４が円筒リング６５に封入されている冷媒Ｃにより冷却されるため、その温度の上昇が抑制され、図３−１に示す適用される温度領域Ａ1に、材料の完全層変態領域へ到達する頻度が少なくなり、コイルエキスパンダ６４の張力減退率の上昇を抑制することができる。その結果、ニッケルの含有量を減少して変態終了温度を上げることができ、エンジンの運転状態に応じた適正な張力を確保することができる。
【００５０】
そして、実施例１の組合せオイルリングでは、冷媒を円筒リング６５内に容積の５０〜７０ｖｏｌ％封入しており、この円筒リング６５内に空間部が存在するため、ピストン１４の移動時に円筒リング６５内の冷媒Ｃがシェイクされ、コイルエキスパンダ６４を効率良く冷却することができる。
【実施例２】
【００５１】
図７は、本発明の実施例２に係る組合せオイルリングの装着状態を表す概略断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００５２】
本実施例において、図７に示すように、オイルリング７０は、リング形状をなす上下のレール７１，７２を有するオイルリング本体７３と、このオイルリング本体７３を径方向外方に押圧付勢する形状記憶合金からなるコイルエキスパンダ７４と、このコイルエキスパンダ７４の螺旋空間部内に収納する冷媒Ｃが封入された円筒リング７５と、オイルリング本体７３に設けられてピストン１４の熱がコイルエキスパンダ７４に伝達されるのを遮断する断熱層７８とから構成されている。
【００５３】
具体的に説明すると、このオイルリング７０は、上述したように、オイルリング本体７３と、コイルエキスパンダ７４と、円筒リング７５と、断熱層７８とから構成されている。このオイルリング本体７３は、上部レール７１と下部レール７２が柱部７９で連結された断面Ｉ字形に形成されたリング形状をなし、内周面にコイルエキスパンダ７４が嵌合する断面が円弧形状をなす内周溝７６が周方向に沿って形成されると共に、上部レール７１と下部レール７２との間に外周面と内周面を貫通するオイル孔７７が周方向に沿って複数形成されている。コイルエキスパンダ７４は、ニッケル（Ｎｉ）が含有されたＮｉ−Ｔｉ合金、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｕ合金などの形状記憶合金により螺旋形状に形成されており、オイルリング本体７３の内周溝７６に嵌合している。そして、このコイルエキスパンダ７４は、所定の温度領域で、マルテンサイトからオーステナイトに変態することで、その張力を高めることができる。円筒リング７５は、コイルエキスパンダ７４の中心部に貫入された円筒形状をなすリングであって、内部容積の５０〜７０ｖｏｌ％に冷媒Ｃが封入されている。また、断熱層７８は、オイルリング本体７３におけるコイルエキスパンダ７４との接触面、つまり、内周溝７６に装着されており、例えば、樹脂コーティング、塗料によって構成されている。
【００５４】
従って、ピストン１４が上下動するときに、このピストン１４の外周面に装着されたオイルリング７０がシリンダボア１３の壁面を押圧しており、上下のレール７１，７２の外周部がシリンダボア１３の壁面に摺動することで、潤滑油を必要最小限の量だけシリンダボア１３の壁面に供給し、余分な潤滑油をかき落として回収する。
【００５５】
本実施例では、このオイルリング７０は、コイルエキスパンダ７４が形状記憶合金により構成されると共に、冷媒Ｃが封入された円筒リング７５をこのコイルエキスパンダ７４の中心部に貫入して設けられ、オイルリング本体７３とコイルエキスパンダ７４との間に断熱層７８が設けられている。従って、エンジンが高回転・高負荷状態となって、ピストン１４が温度上昇してこのピストン１４の熱がリング溝４６を介してオイルリング本体７３に伝導し、このオイルリング本体７３からコイルエキスパンダ７４に伝導すると、所定の温度領域で、コイルエキスパンダ７４の組織がマルテンサイトからオーステナイトに変態することで、その張力を高めることができる。そのため、完全変態温度に達する頻度が少なくなり、繰り返し寿命が延びて張力減退率の上昇を抑制することができる。また、燃費向上効果を十分に得ることができ、潤滑油を必要最小限の量だけシリンダボア１３の壁面に供給し、余分な潤滑油をかき落として回収することができる。
【００５６】
また、ピストン１４の熱がリング溝４６を介してオイルリング本体７３に伝導されるが、コイルエキスパンダ７４は冷媒Ｃが封入された円筒リング７５により冷却されると共に、断熱層７８によりこのオイルリング本体７３からコイルエキスパンダ７４に伝達される熱が一部遮断されることとなる。そのため、コイルエキスパンダ７４は、温度上昇が抑制されることで、組織の一部がマルテンサイトからオーステナイトに変態して張力が高められるものの、完全変態する温度までは上昇しにくくなり、張力減退率の上昇を抑制し、適正なオイルコントロール機能を維持できる。その結果、エンジンの運転状態に応じた適正な張力を確保することができる。
【００５７】
このように実施例２の組合せオイルリングにあっては、ピストン１４の外周面に形成されたリング溝４６に嵌合するオイルリング７０にて、リング形状をなす上下のレール７１，７２を有するオイルリング本体７３に、このオイルリング本体７３を径方向外方に押圧付勢する形状記憶合金からなるコイルエキスパンダ７４を装着すると共に、オイルリング本体７３の内周溝７６にピストン１４の熱がコイルエキスパンダ７４に伝達されるのを遮断する断熱層７８を装着している。
【００５８】
従って、ピストン１４が温度上昇してこのピストン１４の熱がオイルリング本体７３を介してコイルエキスパンダ７４に伝達されとき、その熱の一部が断熱層７８により遮断されることで、コイルエキスパンダ７４の温度の上昇が抑制され、適用される温度領域に材料の完全層変態領域が存在しなくなって張力減退率の上昇を抑制することができると共に、高温時における高張力を確保することができ、その結果、温度変化に応じた適正なオイルコントロール機能を確保することができる。
【００５９】
なお、この実施例２では、断熱層７８をオイルリング本体７３に形成された内周溝７６に装着したが、この断熱層７８は、オイルリング本体７３とコイルエキスパンダ７４との接触面に設けられていれば良く、コイルエキスパンダ７４の外周面に設けてもよい。
【実施例３】
【００６０】
図８は、本発明の実施例３に係る組合せオイルリングの装着状態を表す概略断面図、図９は、実施例３のオイルリングにおけるオイルリング本体の内周面側から見た平面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００６１】
本実施例において、図８及び図９に示すように、オイルリング８０は、リング形状をなす上下のレール８１，８２を有するオイルリング本体８３と、このオイルリング本体８３を径方向外方に押圧付勢する形状記憶合金からなるコイルエキスパンダ８４と、このコイルエキスパンダ８４の螺旋空間部内に収納する冷媒Ｃが封入された円筒リング８５と、オイルリング本体８３に設けられてピストン１４の熱がコイルエキスパンダ８４に伝達されるのを遮断する断熱層８８とから構成されている。
【００６２】
具体的に説明すると、このオイルリング８０は、上述したようにオイルリング本体８３と、コイルエキスパンダ８４と、円筒リング８５と、断熱層８８とから構成されている。このオイルリング本体８３は、上部レール８１と下部レール８２が柱部８９で連結された断面略Ｉ字形に形成されたリング形状をなし、内周面にコイルエキスパンダ８４が嵌合する断面が円弧形状をなす内周溝８６が周方向に沿って形成されると共に、上部レール８１と下部レール８２との間に外周面と内周面を貫通するオイル孔８７が周方向に沿って複数形成されている。コイルエキスパンダ８４は、ニッケル（Ｎｉ）が含有されたＮｉ−Ｔｉ合金、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｕ合金などの形状記憶合金により螺旋形状に形成されており、オイルリング本体８３の内周溝８６に嵌合している。そして、このコイルエキスパンダ８４は、加熱された所定の温度領域で、マルテンサイトからオーステナイトに変態することで、その張力を高めることができる。円筒リング８５は、コイルエキスパンダ８４の中心部に貫入された円筒形状をなすリングであって、内部容積の５０〜７０ｖｏｌ％に冷媒Ｃが封入されている。また、断熱層８８は、オイルリング本体８３におけるコイルエキスパンダ８４との接触面、つまり、内周溝８６に設けられている。具体的には、上部レール８１及び下部レール８３に対応した内周溝８６の底面が所定深さ切り欠かれることで一つの断熱層８８が形成され、この断熱層８８は、各オイル孔８７の上方及び下方にオイルリング本体８３の周方向に沿って所定間隔で形成されている。
【００６３】
従って、ピストン１４が上下動するときに、このピストン１４の外周面に装着されたオイルリング８０がシリンダボア１３の壁面を押圧しており、上下のレール８１，８２の外周部がシリンダボア１３の壁面に摺動することで、潤滑油を必要最小限の量だけシリンダボア１３の壁面に供給し、余分な潤滑油をかき落として回収する。
【００６４】
本実施例では、このオイルリング８０は、コイルエキスパンダ８４が形状記憶合金により構成されると共に、冷媒Ｃが封入された円筒リング８５をこのコイルエキスパンダ８４の中心部に貫入して設けられ、オイルリング本体８３とコイルエキスパンダ８４との間に断熱層８８が設けられている。従って、エンジンが高回転・高負荷状態となって、ピストン１４が温度上昇してこのピストン１４の熱がリング溝４６を介してオイルリング本体８３に伝達され、このオイルリング本体８３からコイルエキスパンダ８４に伝達されると、所定の温度領域で、コイルエキスパンダ８４の組織がマルテンサイトからオーステナイトに変態することで、その張力を高められる。そのため、完全変態温度に達する頻度が少なくなり、繰り返し寿命が延びて張力減退率の上昇を抑制することができる。また、燃費向上効果を十分に得ることができ、潤滑油を必要最小限の量だけシリンダボア１３の壁面に供給し、余分な潤滑油をかき落として回収することができる。
【００６５】
また、ピストン１４の熱がリング溝４６を介してオイルリング本体８３に伝達されるが、コイルエキスパンダ８４は冷媒Ｃが封入された円筒リング８５により冷却されると共に、断熱層８５によりこのオイルリング本体８３からコイルエキスパンダ８４に伝達される熱が一部遮断されることとなる。そのため、コイルエキスパンダ８４は、温度上昇が抑制されることで、組織の一部がマルテンサイトからオーステナイトに変態して張力が高められるものの、完全変態する温度までは上昇しにくくなり、張力減退率の上昇を抑制し、また、適正なオイルコントロール機能を維持できる。その結果、エンジンの運転状態に応じた適正な張力を確保することができる。
【００６６】
このように実施例３の組合せオイルリングにあっては、ピストン１４の外周面に形成されたリング溝４６に嵌合するオイルリング８０にて、リング形状をなす上下のレール８１，８２を有するオイルリング本体８３に、このオイルリング本体８３を径方向外方に押圧付勢する形状記憶合金からなるコイルエキスパンダ８４を装着すると共に、オイルリング本体８３の内周溝８６にピストン１４の熱がコイルエキスパンダ８４に伝達されるのを遮断する断熱層８８を形成している。
【００６７】
従って、ピストン１４が温度上昇してこのピストン１４の熱がオイルリング本体８３を介してコイルエキスパンダ８４に伝達されとき、その熱の一部が断熱層８８により遮断されることで、コイルエキスパンダ８４の温度の上昇が抑制され、適用される温度領域に材料の完全層変態領域が存在しなくなって張力減退率の上昇を抑制することができると共に、高温時における高張力を確保することができ、その結果、温度変化に応じた適正なオイルコントロール機能を確保することができる。
【実施例４】
【００６８】
図１０は、本発明の実施例４に係る組合せオイルリングの装着状態を表す概略断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００６９】
本実施例において、図１０に示すように、オイルリング９０は、リング形状をなす上下のレール９１，９２を有するオイルリング本体９３と、このオイルリング本体９３を径方向外方に押圧付勢する形状記憶合金からなるコイルエキスパンダ９４と、このコイルエキスパンダ９４の螺旋空間部内に収納する冷媒Ｃが封入された円筒リング９５と、オイルリング本体９３の内部に設けられてピストン１４の熱がコイルエキスパンダ９４に伝達されるのを遮断する断熱層９８とから構成されている。
【００７０】
具体的に説明すると、このオイルリング９０は、上述したようにオイルリング本体９３と、コイルエキスパンダ９４と、円筒リング９５と、断熱層９８とから構成されている。このオイルリング本体９３は、上部レール９１と下部レール９２が柱部９９で連結された断面略Ｉ字形に形成されたリング形状をなし、内周面にコイルエキスパンダ９４が嵌合する断面が円弧形状をなす内周溝９６が周方向に沿って形成されると共に、上部レール９１と下部レール９２との間に外周面と内周面を貫通するオイル孔９７が周方向に沿って複数形成されている。コイルエキスパンダ９４は、ニッケル（Ｎｉ）が含有されたＮｉ−Ｔｉ合金、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｕ合金などの形状記憶合金により螺旋形状に形成されており、オイルリング本体９３の内周溝９６に嵌合している。そして、このコイルエキスパンダ９４は、所定の温度領域で、マルテンサイトからオーステナイトに変態することで、その張力を高めることができる。円筒リング９５は、コイルエキスパンダ９４の中心部に貫入された円筒形状をなすリングであって、内部容積の５０〜７０ｖｏｌ％に冷媒Ｃが封入されている。また、断熱層９８は、オイルリング本体９３における上部レール９１内に周方向に沿って空間部を形成することで形成されている。
【００７１】
従って、ピストン１４が上下動するときに、このピストン１４の外周面に装着されたオイルリング９０がシリンダボア１３の壁面を押圧しており、上下のレール９１，９２の外周部がシリンダボア１３の壁面に摺動することで、潤滑油を必要最小限の量だけシリンダボア１３の壁面に供給し、余分な潤滑油をかき落として回収する。
【００７２】
本実施例では、このオイルリング９０は、コイルエキスパンダ９４が形状記憶合金により構成されると共に、冷媒Ｃが封入された円筒リング９５をこのコイルエキスパンダ９４の中心部に貫入して設けられ、オイルリング本体９３の内部に断熱層９８が設けられている。従って、エンジンが高回転・高負荷状態となって、ピストン１４が温度上昇してこのピストン１４の熱がリング溝４６を介してオイルリング本体９３に伝達し、このオイルリング本体９３からコイルエキスパンダ９４に伝達すると、所定の温度領域で、コイルエキスパンダ９４の組織がマルテンサイトからオーステナイトに変態することで、その張力を高められる。そのため、完全変態温度に達する頻度が少なくなり、繰り返し寿命が延びて張力減退率の上昇を抑制することができる。また、燃費向上効果を十分に得ることができ、潤滑油を必要最小限の量だけシリンダボア１３の壁面に供給し、余分な潤滑油をかき落として回収することができる。
【００７３】
また、ピストン１４は、燃焼室に近い頂部側が高温となるため、ピストン１４の頂部側の熱がリング溝上面４６ａを介してオイルリング本体９３の上部レール９１に伝達されるが、コイルエキスパンダ９４は、冷媒Ｃが封入された円筒リング９５により常時冷却されると共に、断熱層９５によりこの熱が一部遮断されると共に、上部レール９１に伝達された熱が下部レール９２からリング溝下面４６ｂを介して比較的低温であるピストン１４の下部に伝達されて放熱することとなる。そのため、コイルエキスパンダ９４は、温度上昇が抑制されることで、組織の一部がマルテンサイトからオーステナイトに変態して張力が高められるものの、完全変態する温度までは上昇しにくくなり、張力減退率の上昇を抑制し、また、適正なオイルコントロール機能を維持できる。その結果、エンジンの運転状態に応じた適正な張力を確保することができる。
【００７４】
また、オイルリング本体９３の内部に断熱層９８として空間部を形成することで、オイルリング９０を軽量化することができ、ピストン１４が上下動するときの追従性を向上させ、オイル消費を低減することができる。
【００７５】
このように実施例４の組合せオイルリングにあっては、ピストン１４の外周面に形成されたリング溝４６に嵌合するオイルリング９０にて、リング形状をなす上下のレール９１，９２を有するオイルリング本体９３に、このオイルリング本体９３を径方向外方に押圧付勢する形状記憶合金からなるコイルエキスパンダ９４を装着すると共に、オイルリング本体９３の上部レール９１の内部にピストン１４の熱がコイルエキスパンダ９４に伝達されるのを遮断する断熱層９８を形成している。
【００７６】
従って、ピストン１４が温度上昇してこのピストン１４の熱がオイルリング本体９３を介してコイルエキスパンダ９４に伝達されとき、その熱の一部が断熱層９８により遮断されることで、コイルエキスパンダ９４の温度の上昇が抑制され、適用される温度領域に材料の完全変態領域が存在しなくなって張力減退率の上昇を抑制することができると共に、高温時における高張力を確保することができその結果、温度変化に応じた適正なオイルコントロール機能を確保することができる。
【実施例５】
【００７７】
図１１は、本発明の実施例５に係る組合せオイルリングの装着状態を表す概略断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００７８】
本実施例において、図１１に示すように、オイルリング１００は、リング形状をなす上下のレール１０１，１０２を有するオイルリング本体１０３と、このオイルリング本体１０３を径方向外方に押圧付勢する形状記憶合金からなるコイルエキスパンダ１０４と、このコイルエキスパンダ１０４の螺旋空間部内に収納する冷媒Ｃが封入された円筒リング１０５と、オイルリング本体１０３に設けられてピストン１４の熱がコイルエキスパンダ１０４に伝達されるのを遮断する断熱層１０８とから構成されている。
【００７９】
具体的に説明すると、このオイルリング１００は、上述したようにオイルリング本体１０３と、コイルエキスパンダ１０４と、円筒リング１０５と、断熱層１０８とから構成されている。このオイルリング本体１０３は、上部レール１０１と下部レール１０２が柱部１０９で連結された断面略Ｉ字形に形成されたリング形状をなし、内周面にコイルエキスパンダ１０４が嵌合する断面が台形形状をなす内周溝１０６が周方向に沿って形成されると共に、上部レール１０１と下部レール１０２との間に外周面と内周面を貫通するオイル孔１０７が周方向に沿って複数形成されている。コイルエキスパンダ１０４は、ニッケル（Ｎｉ）が含有されたＮｉ−Ｔｉ合金、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｕ合金などの形状記憶合金により螺旋形状に形成されており、オイルリング本体１０３の内周溝１０６に嵌合している。そして、このコイルエキスパンダ１０４は、加熱された所定の温度領域で、マルテンサイトからオーステナイトに変態することで、その張力を高めることができる。円筒リング１０５は、コイルエキスパンダ１０４の中心部に貫入された円筒形状をなすリングであって、内部容積の５０〜７０ｖｏｌ％に冷媒Ｃが封入されている。また、断熱層１０８は、オイルリング本体１０３とコイルエキスパンダ１０４との間に設けられている。具体的には、オイルリング本体１０３の台形形状をなす内周溝１０６にコイルエキスパンダ１０４が嵌合することで、両者は、線接触状態になると共に空間部が形成されることで、断熱層１０８が構成されている。
【００８０】
従って、ピストン１４が上下動するときに、このピストン１４の外周面に装着されたオイルリング１００がシリンダボア１３の壁面を押圧しており、上下のレール１０１，１０２の外周部がシリンダボア１３の壁面に摺動することで、潤滑油を必要最小限の量だけシリンダボア１３の壁面に供給し、余分な潤滑油をかき落として回収する。
【００８１】
本実施例では、このオイルリング１００は、コイルエキスパンダ１０４が形状記憶合金により構成されると共に、冷媒Ｃが封入された円筒リング１０５をこのコイルエキスパンダ１０４の中心部に貫入して設けられ、オイルリング本体１０３とコイルエキスパンダ１０４との間に断熱層１０８が設けられている。従って、エンジンが高回転・高負荷状態となって、ピストン１４が温度上昇してこのピストン１４の熱がリング溝４６を介してオイルリング本体１０３に伝導し、このオイルリング本体１０３からコイルエキスパンダ１０４に伝導すると、所定の温度領域で、コイルエキスパンダ１０４の組織がマルテンサイトからオーステナイトに変態することで、その張力を高められる。そのため、完全変態温度に達する頻度が少なくなり、繰り返し寿命が延びて張力減退率の上昇を抑制することができる。また、燃費向上効果を十分に得ることができ、潤滑油を必要最小限の量だけシリンダボア１３の壁面に供給し、余分な潤滑油をかき落として回収することができる。
【００８２】
また、ピストン１４の熱がリング溝４６を介してオイルリング本体１０３に伝達されるが、コイルエキスパンダ１０４は冷媒Ｃが封入された円筒リング１０５により冷却されると共に、断熱層１０８によりこのオイルリング本体１０３からコイルエキスパンダ１０４に伝達される熱が一部遮断されることとなる。そのため、コイルエキスパンダ１０４は、温度上昇が抑制されることで、組織の一部がマルテンサイトからオーステナイトに変態して張力が高められるものの、完全変態する温度までは上昇しにくくなり、張力減退率の上昇を抑制し、また、適正なオイルコントロール機能を維持できる。その結果、エンジンの運転状態に応じた適正な張力を確保することができる。
【００８３】
また、オイルリング本体１０３の内周溝１０６を断面が台形形状となるように形成することで、オイルリング１００を軽量化することができ、ピストン１４が上下動するときの追従性を向上させ、オイル消費を低減することができる。
【００８４】
このように実施例５の組合せオイルリングにあっては、ピストン１４の外周面に形成されたリング溝４６に嵌合するオイルリング１００にて、リング形状をなす上下のレール１０１，１０２を有するオイルリング本体１０３に、このオイルリング本体１０３を径方向外方に押圧付勢する形状記憶合金からなるコイルエキスパンダ１０４を装着すると共に、オイルリング本体１０３の内周溝１０６とコイルエキスパンダ１０４との間にピストン１４の熱がコイルエキスパンダ１０４に伝達されるのを遮断する断熱層１０８を形成している。
【００８５】
従って、ピストン１４が温度上昇してこのピストン１４の熱がオイルリング本体１０３を介してコイルエキスパンダ１０４に伝達されとき、その熱の一部が断熱層１０８により遮断されることで、コイルエキスパンダ１０４の温度の上昇が抑制され、適用される温度領域に材料の完全層変態領域が存在しなくなって張力減退率の上昇を抑制することができると共に、高温時における高張力を確保することができ、その結果、温度変化に応じた適正なオイルコントロール機能を確保することができる。
【実施例６】
【００８６】
図１２は、本発明の実施例６に係る組合せオイルリングの装着状態を表す概略断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００８７】
本実施例において、図１２に示すように、オイルリング１１０は、リング形状をなす上下のレール１１１，１１２を有するオイルリング本体１１３と、このオイルリング本体１１３を径方向外方に押圧付勢する形状記憶合金からなるコイルエキスパンダ１１４と、このコイルエキスパンダ１１４の螺旋空間部内に収納する冷媒Ｃが封入された円筒リング１１５と、オイルリング本体１１３の上面部に設けられてピストン１４の熱がコイルエキスパンダ１１４に伝達されるのを遮断する断熱層１１８とから構成されている。
【００８８】
具体的に説明すると、このオイルリング１１０は、上述したようにオイルリング本体１１３と、コイルエキスパンダ１１４と、円筒リング１１５と、断熱層１１８とから構成されている。このオイルリング本体１１３は、上部レール１１１と下部レール１１２が柱部１１９で連結された断面略Ｉ字形に形成されたリング形状をなし、内周面にコイルエキスパンダ１１４が嵌合する断面が円弧形状をなす内周溝１１６が周方向に沿って形成されると共に、上部レール１１１と下部レール１１２との間に外周面と内周面を貫通するオイル孔１１７が周方向に沿って複数形成されている。コイルエキスパンダ１１４は、ニッケル（Ｎｉ）が含有されたＮｉ−Ｔｉ合金、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｕ合金などの形状記憶合金により螺旋形状に形成されており、オイルリング本体１１３の内周溝１１６に嵌合している。そして、このコイルエキスパンダ１１４は、加熱された所定の温度領域で、マルテンサイトからオーステナイトに変態することで、その張力を高めることができる。円筒リング１１５は、コイルエキスパンダ１１４の中心部に貫入された円筒形状をなすリングであって、内部容積の５０〜７０ｖｏｌ％に冷媒Ｃが封入されている。また、断熱層１１８は、オイルリング本体１１３における上部レール１１１の上面が所定深さだけ切り欠かれることで形成され、この断熱層１１８はリング溝上面４６ａに対向するように周方向に沿って設けられている。
【００８９】
従って、ピストン１４が上下動するときに、このピストン１４の外周面に装着されたオイルリング１１０がシリンダボア１３の壁面を押圧しており、上下のレール１１１，１１２の外周部がシリンダボア１３の壁面に摺動することで、潤滑油を必要最小限の量だけシリンダボア１３の壁面に供給し、余分な潤滑油をかき落として回収する。
【００９０】
本実施例では、このオイルリング１１０は、コイルエキスパンダ１１４が形状記憶合金により構成されると共に、冷媒Ｃが封入された円筒リング１１５をこのコイルエキスパンダ１１４の中心部に貫入して設けられ、オイルリング本体１３の上面に断熱層１１８が設けられている。従って、エンジンが高回転・高負荷状態となって、ピストン１４が温度上昇してこのピストン１４の熱がリング溝４６を介してオイルリング本体１１３に伝導し、このオイルリング本体１１３からコイルエキスパンダ１１４に伝導すると、所定の温度領域で、コイルエキスパンダ１１４の組織がマルテンサイトからオーステナイトに変態することで、その張力を高められる。そのため、完全変態温度に達する頻度が少なくなり、繰り返し寿命が延びて張力減退率の上昇を抑制することができる。また、燃費向上効果を十分に得ることができ、潤滑油を必要最小限の量だけシリンダボア１３の壁面に供給し、余分な潤滑油をかき落として回収することができる。
【００９１】
また、ピストン１４は、燃焼室に近い頂部側が高温となるため、ピストン１４の頂部側の熱がリング溝４６の上面４６ａを介してオイルリング本体１１３の上部レール１１１に伝達されるが、コイルエキスパンダ１１４は冷媒Ｃが封入された円筒リング１１５により冷却されると共に、断熱層１１８によりこの熱が一部遮断されると共に、上部レール１１１に伝達された熱が下部レール１１２からリング溝４６の下面４６ａを介して比較的低温であるピストン１４の下部に伝達されて放熱することとなる。そのため、コイルエキスパンダ１１４は、温度上昇が抑制されることで、組織の一部がマルテンサイトからオーステナイトに変態して張力が高められるものの、完全変態する温度までは上昇しにくくなり、張力減退率の上昇を抑制し、また、適正なオイルコントロール機能を維持できる。その結果、エンジンの運転状態に応じた適正な張力を確保することができる。
【００９２】
また、オイルリング本体１１３の上面を切り欠いて断熱層１１８を形成することで、オイルリング１１０を軽量化することができ、ピストン１４が上下動するときの追従性を向上させ、オイル消費を低減することができる。
【００９３】
このように実施例６の組合せオイルリングにあっては、ピストン１４の外周面に形成されたリング溝４６に嵌合するオイルリング１１０にて、リング形状をなす上下のレール１１１，１１２を有するオイルリング本体１１３に、このオイルリング本体１１３を径方向外方に押圧付勢する形状記憶合金からなるコイルエキスパンダ１１４を装着すると共に、オイルリング本体１１３の上部レール１１１の上面にピストン１４の熱がコイルエキスパンダ１１４に伝達されるのを遮断する断熱層１１８を形成している。
【００９４】
従って、ピストン１４が温度上昇してこのピストン１４の熱がオイルリング本体１１３を介してコイルエキスパンダ１１４に伝達されとき、その熱の一部が断熱層１１８により遮断されることで、コイルエキスパンダ１１４の温度の上昇が抑制され、適用される温度領域に材料の完全層変態領域が存在しなくなって張力減退率の上昇を抑制することができると共に、高温時における高張力を確保することができ、その結果、温度変化に応じた適正なオイルコントロール機能を確保することができる。
【００９５】
なお、上述した実施例１〜６では、冷媒Ｃが封入された円筒リング６５をコイルエキスパンダ６４の中心部に貫入することで、コイルエキスパンダ６４の温度上昇を抑制し、実施例２〜６では、更に、オイルリング本体７３，８３，９３，１０３，１１３またはコイルエキスパンダ７４，８４，９４，１０４，１１４に、ピストン１４の熱がこのコイルエキスパンダ７４，８４，９４，１０４，１１４に伝達されるのを遮断する断熱層７８，８８，９８，１０８，１１８を設けることで、コイルエキスパンダ７４，８４，９４，１０４，１１４の温度上昇を抑制したが、各実施例を組み合わせて構成してもよく、冷媒が封入された円筒リングを設けずに、断熱層だけを設けてもよい。
【００９６】
上述した各実施例では、燃料を直接燃焼室に噴射する筒内噴射式の内燃機関として説明したが、燃料を吸気ポートに噴射するポート噴射式内燃機関に適用しても前述と同様の作用効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
以上のように、本発明に係る組合せオイルリングは、温度変化に応じた適正なオイルコントロール機能を確保すると共に、コイルエキスパンダの温度変化による完全変態を抑制して張力減退率の上昇を抑制するものであり、いずれの種類の内燃機関に用いても好適である。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の実施例１に係る組合せオイルリングの装着状態を表す概略断面図である。
【図２】実施例１のオイルリングを表す概略斜視図である。
【図３−１】コイルエキスパンダの温度変化に対するコイルエキスパンダの張力及び組織変化を表すグラフである。
【図３−２】実施例１の組合せオイルリングと従来の組合せオイルリングとの使用する温度領域を表すグラフである。
【図４】ニッケル含有量に対する変態終了温度及び寿命を表すグラフである。
【図５】一般的なエンジンの縦断面図である。
【図６】２つの圧力リング及び１つの組合せオイルリングが装着されたピストンの要部断面図である。
【図７】本発明の実施例２に係る組合せオイルリングの装着状態を表す概略断面図である。
【図８】本発明の実施例３に係る組合せオイルリングの装着状態を表す概略断面図である。
【図９】実施例３のオイルリングにおけるオイルリング本体の内周面側から見た平面図である。
【図１０】本発明の実施例４に係る組合せオイルリングの装着状態を表す概略断面図である。
【図１１】本発明の実施例５に係る組合せオイルリングの装着状態を表す概略断面図である。
【図１２】本発明の実施例６に係る組合せオイルリングの装着状態を表す概略断面図である。
【符号の説明】
【００９９】
１１  シリンダヘッド
１２  シリンダブロック
１３  シリンダボア
１４  ピストン
１６  燃焼室
１７  吸気ポート
１８  排気ポート
３３  インジェクタ
３４  点火プラグ
４１  ピストン本体
４２  外周面
４３  頂面
４４，４５，４６  リング溝
５１  トップリング
５２  セカンドリング
５３，７０，８０，９０，１００，１１０  オイルリング（組合せオイルリング）
６１，７１，８１，９１，１０１，１１１  上部レール
６２，７２，８２，９２，１０２，１１２  下部レール
６３，７３，８３，９３，１０３，１１３  オイルリング本体
６４，７４，８４，９４，１０４，１１４  コイルエキスパンダ
６５，７５，８５，９５，１０５，１１５  円筒リング
６６，７６，８６，９６，１０６，１１６  内周溝
６７，７７，８７，９７，１０７，１１７  オイル孔
６９，７９，８９，９９，１０９，１１９  柱部
７８，８８，９８，１０８，１１８  断熱層
Ｃ  冷媒
【図１】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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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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【図１１】
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【図１２】
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