(57)【要約】【課題】オイル消費の低減及びフリクションの低減に効果のある内燃機関用ピストン装置を提供する。【解決手段】内燃機関のシリンダ１内を往復動するピストン２の外周面のリング溝３，４，５にピストンリング６，７，８が装着されている。セカンドリング７がシリンダ１壁から掻き落としたオイルが溜まる空間１２が、セカンドリング７の下面に設けられた突出部１１とセカンドリング溝４の外周側端部に設けられた切欠部１０との間に形成されており、前記空間１２に溜まったオイルの油圧によりセカンドリング７が外周側に押圧される。油圧を利用してセカンドリング７を押圧するため、セカンドリング７自身の張力は小さくしてある。【選択図】図１
2008032034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダ内を往復動するピストンの外周面のリング溝にピストンリングが装着されているピストン装置において、ピストンリングがシリンダ壁から掻き落としたオイルが溜まる空間が、ピストンリングの下面に設けられた突出部とリング溝の外周側端部に設けられた切欠部との間に形成されており、前記空間に溜まったオイルの油圧によりピストンリングが外周側に押圧されることを特徴とする内燃機関用ピストン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オイル消費の低減及びフリクションの低減に効果のある内燃機関用ピストン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の自動車用内燃機関の低燃費要求は高まってきており、それに伴いピストン及びピストンリングの低フリクション要求も高まってきている。ピストンリングの低フリクション対応技術として張力低減が有効な手段であるが、機関の性能向上に伴い、従来のピストンリングを張力低減することは難しい状況である。従来、ピストンリングの低張力化を行う際には、幅寸法あるいは厚さ寸法を減少し、シリンダへの追従性能を維持することで機関の性能を維持させている。しかしながら、薄幅化等の寸法変更には限界があり、張力低減が難しくなってきている。
【０００３】
通常、シリンダ壁面に付着したオイルはピストンリングで掻き落とされて、ピストンに設けられたオイル戻し孔や切り欠き部を介してクランクケースに戻されるだけで、ピストンリングをシリンダ壁側に押し出す力を付与する構造とはなっていない。したがって、ピストンリングの張力を減少した場合は、シリンダへの追従性能が低下することでシリンダ壁面とピストンリングとの隙間が増加し、燃焼ガスの漏出やクランクケース側から燃焼室へのオイル上がりが問題となる。
【０００４】
特許文献１では、ピストンリングのシリンダ壁への追従性能向上の方法として、リング上面に開口し、リング上面隙間から導入されたガスの圧力をリング外周面の方向に作用させる周面が形成された環状凹部を形成した、ガス圧を利用した方法が提案されている。また、特許文献２では、テーパフェースリングの下面に形成された環状溝が、シリンダ内周面とピストン外周面との隙間に開口しているリングが提案されている。
【特許文献１】特開２００１−３１１４６８号公報
【特許文献２】特開２０００−１７０６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１には、ピストンリングがシリンダ壁から掻き落としたオイルの油圧を利用してピストンリングのシリンダ壁への追従性の向上を図る技術は記載されていない。また、開示された構造では、ガス圧を利用しているため、負圧時など筒内圧が上がらない条件では、追従性向上の効果が充分発揮されない場合がある。特許文献２では、ピストンリングの下面に形成された環状溝によってオイル溜まり空間が増加するので、ピストンランド部分の油圧が下がり、燃焼室側にオイルが逆流することを防止するもので、油圧を利用してピストンリングを外周側に押圧することは示されていない。特許文献２の環状溝では、油圧はピストンリングの半径方向の内外に等しく作用するため、ピストンリングを外周側に押し出す作用は有さない。
【０００６】
本発明の目的は、オイル消費の低減及びフリクションの低減に効果のある内燃機関用ピストン装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は次の解決手段を採る。すなわち、
本発明は、内燃機関のシリンダ内を往復動するピストンの外周面のリング溝にピストンリングが装着されているピストン装置において、ピストンリングがシリンダ壁から掻き落としたオイルが溜まる空間が、ピストンリングの下面に設けられた突出部とリング溝の外周側端部に設けられた切欠部との間に形成されており、前記空間に溜まったオイルの油圧によりピストンリングが外周側に押圧されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、上記のようなオイル溜まり空間を設けることにより、その空間にピストンリングがシリンダ壁から掻き落としたオイルが溜まり、その油圧により、ピストンリングを外周側に押し出す力が発生することでシリンダに対するリングの追従性能が向上し、燃焼ガスのブローバイ低減を図れるとともに、オイルの掻き落とし性能が向上する。油圧利用のため、筒内圧が負圧時においてもオイル消費低減効果が得られる。また、油圧利用の分、ピストンリング自身のシリンダへ張り出す力（張力）を小さくすることができるので、圧縮、排気行程でフリクションの低減効果が得られる。
【０００９】
上記オイル溜まり空間は、ピストンリングの下面に設けられた突出部とリング溝の外周側端部に設けられた切欠部との間に形成されることにより、ピストン外周面とシリンダ壁面との隙間に臨む開口面積を小さくできるため、空間に溜まったオイルの流出が抑制されることでより効果的にピストンリングを押し出す力が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１に示されているように、内燃機関のシリンダ１内で往復動するピストン２の外周面には複数のリング溝３，４，５が形成されており、各リング溝３，４，５にそれぞれピストンリング６，７，８が装着されている。ピストンリングは、燃焼室に近い側から順に、トップリング６、セカンドリング７、及びオイルリング８である。トップリング６とセカンドリング７はコンプレッションリングの機能を持ち、主に燃焼室からのブローバイガスを抑制するが、シリンダ壁からオイルを掻き落とす作用も行っている。
【００１２】
図１及び図２は、本発明をセカンドリング溝４とセカンドリング７に適用した場合を示している。セカンドリング７は合い口を有している略逆L字断面形状の環状部材で、外径が下方に向かって増加するテーパフェースの外周面９を有している。一方、セカンドリング溝４の外周側端部の下側角部はステップ状に切り欠かれ、切欠部１０をリング溝全周にわたって形成しており、この切欠部１０に、セカンドリング７の外周側端部の下面から下方に突出してリング全周にわたって形成されている突出部１１が配置されている。セカンドリング溝４の切欠部１０における外周面１０ａと、セカンドリング７の突出部１１の内周面１１ａとは所定の間隔を有しており、突出部１１と切欠部１０で囲まれたオイル溜まり空間１２が形成される。セカンドリング７の突出部１１の下面１１ｂと、セカンドリング溝４の切欠部１０における上面１０ｂとの間隔は狭く形成されており、ピストン外周面２ａとシリンダ内周面１ａとの隙間に臨む開口面積は小さくされて、オイル溜まり空間１２に溜まったオイルの流出を抑制することでより効果的にセカンドリング７を外周側に押し出す力が得られるようにしている。
【００１３】
したがって、吸入行程や爆発行程において、シリンダ内周面１ａに付着しているオイルはセカンドリング７で掻き落とされ、オイルリング８側に流入するとともに、オイル溜まり空間１２に流入し、オイル溜まり空間１２を満たしたオイル１３で油圧作用が発生し、セカンドリング７をシリンダ内周面１ａに全周にわたって押し付ける作用を及ぼし、シリンダ内周面１ａに対するセカンドリング７の追従性を向上させ、オイル消費低減に優れた効果を及ぼす。一方、油圧を利用してセカンドリング７を押圧するため、セカンドリング７自身の張力は小さくしてある。したがって、圧縮行程や排気行程では、セカンドリング７自身の張力だけとなり、フリクションが低減される。
【００１４】
上記セカンドリング７でオイル消費を評価した結果を図９に示す。図９は、従来品の場合のオイル消費量を１とした場合の相対値で示している。図９に見られるとおり、リング張力を限りなくゼロに近づけた本発明品でオイル消費は低減した。
【００１５】
以下、本発明の別の実施形態を示す。上記図１及び図２に示した実施形態と相違している箇所のみを説明する。
【００１６】
図３は、セカンドリング溝４の外周側端部の下側角部が面取り形状に切り欠かれて切欠部１０が形成されているものであり、突出部１１と切欠部１０で囲まれたオイル溜まり空間１２が形成される。セカンドリング７の突出部１１の内周下端と、セカンドリング溝４の切欠部１０における斜面１０ｃとの間隔は狭く形成されており、ピストン外周面２ａとシリンダ内周面１ａとの隙間に臨む開口面積は小さくされている。
【００１７】
図２に示すセカンドリング７は、突出部１１の内周上端の隅部に面取りが形成されている。これに対して、図４は、面取りを形成していないものである。
【００１８】
図５は、オイル溜まり空間１２をシリンダ１側に向かって拡大するよう、セカンドリング７の突出部１１の内周面とそれに隣接する下面の形状を変更したものである。
【００１９】
図６は、オイル溜まり空間１２をシリンダ１側に向かって拡大するよう、セカンドリング７の突出部１１に隣接する下面部分に断面三角形の溝１４を形成したものである。
【００２０】
図７は、セカンドリング７における突出部１１の下端部に内周側に半径方向に突出する内周突出部１５をリング全周にわたって形成したものである。
【００２１】
図８は、セカンドリング溝４の外周側端部の下側角部を面取り形状に切り欠いて切欠部１０を形成し、セカンドリング７における突出部１１の下端部に内周側に鉤状に突出する内周突出部１５をリング全周にわたって形成したものである。セカンドリング７の突出部１１の下面と、セカンドリング溝４の切欠部１０における斜面１０ｃは平行に配置され、その間隔は狭く形成されており、ピストン外周面２ａとシリンダ内周面１ａとの隙間に臨む開口面積は小さくされている。
【００２２】
なお、以上の実施形態では本発明をセカンドリング溝とセカンドリングに適用した例を示したが、本発明はこれに限られることはない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態であるピストン装置を装着した内燃機関のシリンダ部分を示す縦断面図である。
【図２】図１の一部分を示す拡大図である。
【図３】本発明の別の実施形態を示すセカンドリング部分の縦断面図である。
【図４】本発明の更に別の実施形態を示すセカンドリング部分の縦断面図である。
【図５】本発明の更に別の実施形態を示すセカンドリング部分の縦断面図である。
【図６】本発明の更に別の実施形態を示すセカンドリング部分の縦断面図である。
【図７】本発明の更に別の実施形態を示すセカンドリング部分の縦断面図である。
【図８】本発明の更に別の実施形態を示すセカンドリング部分の縦断面図である。
【図９】オイル消費試験結果を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  シリンダ
１ａ  シリンダ内周面
２  ピストン
２ａ  ピストン外周面
３  トップリング溝
４  セカンドリング溝
５  オイルリング溝
６  トップリング
７  セカンドリング
８  オイルリング
９  セカンドリング外周面
１０  切欠部
１０ａ  切欠部外周面
１０ｂ  切欠部上面
１０ｃ  切欠部斜面
１１  突出部
１１ａ  突出部内周面
１１ｂ  突出部下面
１２  オイル溜まり空間
１３  オイル
１４  リング下面溝
１５  内周突出部
【図１】
2008032034.tif 000003
【図２】
2008032034.tif 000004
【図３】
2008032034.tif 000005
【図４】
2008032034.tif 000006
【図５】
2008032034.tif 000007
【図６】
2008032034.tif 000008
【図７】
2008032034.tif 000009
【図８】
2008032034.tif 000010
【図９】
2008032034.tif 000011