(57)【要約】【課題】  オイルリング本体及びリップ部のシリンダ内周面への追従性を向上して、リップ部によりシリンダ内周面に付着したオイルを確実に掻き取る。【解決手段】  ピストン１１の外周面に形成された複数のリング状の凹溝１２ｂ，１２ｃのうちピストンの頂面から最も離れた位置に形成されたロア凹溝１２ｃにオイルリング１３が収容され、オイルリング外周面がシリンダ１５内周面に当接するように構成される。縦断面略Ｃ字状のガイド部材１４がロア凹溝に収容され、ガイド部材にオイルリング本体１６及びコイルばね１７がこのガイド部材に対して相対移動可能に収容される。ガイド部材の一対のガイド側片１４ｂ，１４ｃの先端がシリンダ内周面に接触しない範囲でロア凹溝から突出し、オイルリング本体の外周面に設けられたリップ部１８，１９がガイド部材から突出してシリンダ内周面に当接するように構成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン(11)の外周面に形成された複数のリング状の凹溝(12a,12b,12c)のうち前記ピストン(11)の頂面から最も離れた位置に形成されたロア凹溝(12c)にオイルリング(13)が収容され、前記オイルリング(13)外周面がシリンダ(15)内周面に当接するように構成されたピストンのオイルリング構造において、
前記オイルリング(13)が、前記ロア凹溝(12c)に収容された縦断面略Ｃ字状のガイド部材(14)と、前記ガイド部材(14)にこのガイド部材(14)に対して相対移動可能に収容されたオイルリング本体(16)と、前記ガイド部材(14)に収容されかつ前記オイルリング本体(16)の内周面に装着されたコイルばね(17)とを備え、
前記ガイド部材(14)が、前記ロア凹溝(12c)に収容されかつこのロア凹溝(12c)の奥面に平行に設けられたガイド本体(14a)と、前記ガイド本体(14a)の両側縁に沿ってそれぞれ設けられ先端が前記シリンダ(15)内周面に向いかつ前記シリンダ(15)内周面に接触しない範囲で前記ロア凹溝(12c)から突出する一対のガイド側片(14b,14c)とを有し、
前記オイルリング本体(16)の外周面に設けられたリップ部(18,19)が前記ガイド部材(14)から突出して前記シリンダ(15)内周面に当接するように構成された
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】
コイルばね(17)の内周面がガイド本体(14a)に当接するように構成された請求項１記載の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、エンジンのピストン外周面の凹溝に収容されたオイルリングの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ピストンがシリンダボア内で往復動し、ピストンの外周面に上側環状溝と下側環状溝が形成され、下側環状溝内にオイル制御リング組立体が配置されたオイルリング（例えば、特許文献１参照。）が開示されている。このオイルリングでは、オイル制御リング組立体が、鉄鋼等により作られ複数の断続スロットが周方向に間隔をあけて形成されたレール部材を備える。このレール部材は、２重レールのスクレーパリングを有し、スクレーパリングは第１及び第２レール部分と内側環状バネ溝部分とからなる。またスクレーパリングは端部ギャップを形成するように分割される。一方、レール部材は、第１及び第２端部を有するＵ形部品を更に有する。このＵ形部品は半径方向の段付き端部ギャップを形成するように分割されるため、端部の半径方向の幅は減少して重なり合い効果を生じる。更に第２端部の下側表面は、溶接又は物理的接合プロセス等により、端部ギャップが相互にオフセット配置されるような状態で、第１レール部の上側表面とのみ結合される。
このように構成されたオイルリングでは、Ｕ形部品の案内する能力により、従来よりスクレーパリングを半径方向に細くできる。また半径方向に細いスクレーパリングはシリンダの歪みに対する感受性を最小にすることができるようになっている。
【特許文献１】特開平８−２４７２８８号公報（段落［０００５］、段落［０００６］、段落［００１３］、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記従来の特許文献１に示されたオイルリングでは、レール部材の形状が複雑であり、また第２端部の下側表面を第１レール部の上側表面に溶接等により結合するため、部品の製造工数を増大する不具合があった。
また、上記従来の特許文献１に示されたオイルリングでは、スクレーパリングを半径方向に細くしても、このスクレーパリングを半径方向に太いＵ形部品に溶接等により結合しているため、シリンダの歪みに対する感受性が大きくなる、即ちシリンダの歪みに対するスクレーパリングのシリンダ内周面への追従性が低下する問題点もあった。
更に、上記従来の特許文献１に示されたオイルリングでは、シリンダ内周面にスクレーパリングの第１及び第２レール部分の先端のみならず、Ｕ形部品の第２端部の先端も接触しているため、焼付けを生じるおそれがあった。
【０００４】
本発明の目的は、比較的簡単な形状のガイド部材の追加で、焼付けを生じることなく、オイルリング本体及びリップ部のシリンダ内周面への追従性を向上して、リップ部によりシリンダ内周面に付着したオイルを確実に掻き取ることができる、ピストンのオイルリング構造を提供することにある。
本発明の別の目的は、オイルリング本体及びリップ部をガイド部材を介してロア凹溝に速やかに装着できるとともに、オイルリング本体及びリップ部がロア凹溝から離脱するのを防止できる、ピストンのオイルリング構造を提供することにある。
本発明の更に別の目的は、ガイド部材の一対のガイド側片がシリンダ内周面に接触するのを確実に防止できる、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】
【０００５】
請求項１に係る発明は、図１及び図２に示すように、ピストン１１の外周面に形成された複数のリング状の凹溝１２ａ，１２ｂ，１２ｃのうちピストン１１の頂面から最も離れた位置に形成されたロア凹溝１２ｃにオイルリング１３が収容され、オイルリング１３外周面がシリンダ１５内周面に当接するように構成されたピストンのオイルリング構造の改良である。
その特徴ある構成は、オイルリング１３が、ロア凹溝１２ｃに収容された縦断面略Ｃ字状のガイド部材１４と、ガイド部材１４にこのガイド部材１４に対して相対移動可能に収容されたオイルリング本体１６と、ガイド部材１４に収容されかつオイルリング本体１６の内周面に装着されたコイルばね１７とを備え、ガイド部材１４が、ロア凹溝１２ｃに収容されかつこのロア凹溝１２ｃの奥面に平行に設けられたガイド本体１４ａと、ガイド本体１４ａの両側縁に沿ってそれぞれ設けられ先端がシリンダ１５内周面に向いかつシリンダ１５内周面に接触しない範囲でロア凹溝１２ｃから突出する一対のガイド側片１４ｂ，１４ｃとを有し、オイルリング本体１６の外周面に設けられたリップ部１８，１９がガイド部材１４から突出してシリンダ１５内周面に当接するように構成されたところにある。
【０００６】
この請求項１に記載されたピストンのオイルリング構造では、ロア凹溝１２ｃとオイルリング本体１６との間にガイド部材１４を介装することにより、オイルリング本体１６及び一対のリップ部１８，１９の半径方向の合計厚さＴを低減でき、またオイルリング本体１６がガイド部材１４に対して相対移動可能に収容されるので、オイルリング本体１６及び一対のリップ部１８，１９の半径方向の合計厚さＴとオイルリング本体１６のピストン１１摺動方向の幅Ｈとの比Ｔ／Ｈが従来より小さくなり、オイルリング本体１６及びリップ部１８，１９のシリンダ１５内周面への追従性が向上する。またオイルリング本体１６及び一対のリップ部１８，１９の半径方向の合計厚さＴを小さくしても、オイルリング本体１６の全て又は大部分がガイド部材１４内に収容されるので、オイルリング本体１６及び一対のリップ部１８，１９をガイド部材１４を介してロア凹溝１２ｃに速やかに装着できる。更にオイルリング本体１６及び一対のリップ部１８，１９の半径方向の合計厚さＴを小さくしても、オイルリング本体１６がガイド部材１４により確実に保持されるので、オイルリング本体１６及び一対のリップ部１８，１９がロア凹溝１２ｃから離脱しない。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、更に図１に示すように、コイルばね１７の内周面がガイド本体１４ａに当接するように構成されたことを特徴とする。
この請求項２に記載されたピストンのオイルリング構造では、コイルばね１７の外周面が一対のリップ部１８，１９の先端をシリンダ１５内周面に圧接し、コイルばね１７の内周面がガイド本体１４ａに当接するので、ガイド部材１４の半径方向の位置が決まり、ガイド部材１４の一対のガイド側片１４ｂ，１４ｃがシリンダ１５内周面に接触するのを確実に防止できる。
【発明の効果】
【０００８】
以上述べたように、本発明によれば、ロア凹溝に縦断面略Ｃ字状のガイド部材を収容し、このガイド部材にオイルリング本体及びコイルばねをガイド部材に対して相対移動可能に収容し、ガイド部材の一対のガイド側片の先端がシリンダ内周面に接触しない範囲でロア凹溝から突出し、更にオイルリング本体の外周面に設けられたリップ部がガイド部材から突出してシリンダ内周面に当接するように構成したので、オイルリング本体及び一対のリップ部の半径方向の合計厚さＴを低減できる。この結果、オイルリング本体及び一対のリップ部の半径方向の合計厚さＴとオイルリング本体のピストン摺動方向の幅Ｈとの比Ｔ／Ｈを従来より小さくすることができるので、オイルリング本体及びリップ部のシリンダ内周面への追従性が向上し、シリンダの内径が変化しても一対のリップ部によりシリンダ内周面に付着したオイルを確実に掻き取ることができる。またオイルリング本体及び一対のリップ部の半径方向の合計厚さＴを小さくしても、オイルリング本体の全て又は大部分がガイド部材内に収容され、かつオイルリング本体がガイド部材により確実に保持されるので、オイルリング本体及び一対のリップ部をガイド部材を介してロア凹溝に速やかに装着できるとともに、オイルリング本体及び一対のリップ部がロア凹溝から離脱することはない。
更にコイルばねの内周面がガイド本体に当接するように構成すれば、コイルばねの外周面が一対のリップ部の先端をシリンダ内周面に圧接し、コイルばねの内周面がガイド本体に当接するので、ガイド部材の半径方向の位置が決まる。この結果、ガイド部材の一対のガイド側片がシリンダ内周面に接触するのを確実に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２に示すように、ディーゼルエンジンのピストン１１は外周面に複数のリング状の凹溝１２ａ，１２ｂ，１２ｃが形成されたピストン本体１２と、これらの凹溝１２ａ，１２ｂ，１２ｃのうちピストン本体１２の頂面から最も離れた位置に形成されたロア凹溝１２ｃに収容されたオイルリング１３とを備える。ピストン本体１２の頂面には燃焼室１２ｄが形成され、下面にはコンロッド収容凹部１２ｅが形成される（図２）。コンロッド収容凹部１２ｅには図示しないがコンロッドの上端が挿入され、このコンロッドの上端は図示しないピストンピンを介してピストン本体１２に枢着される。また複数の凹溝１２ａ，１２ｂ，１２ｃは３本であり、上記ロア凹溝１２ｃの他にピストン本体１２の頂面に最も近い位置に形成されたアッパ凹溝１２ａと、このアッパ凹溝１２ａとロア凹溝１２ｃとの間に形成されたミドル凹溝１２ｂとからなる。アッパ凹溝１２ａ及びミドル凹溝１２ｂには第１及び第２コンプレッションリング２１，２２がそれぞれ収容され、これらのコンプレッションリング２１，２２はエンジンの膨張行程や圧縮行程における燃焼室１２ｄ内のガスに対する気密性を保つ機能を有する（図２及び図４）。
【００１０】
オイルリング１３は、ロア凹溝１２ｃに収容されたガイド部材１４と、ガイド部材１４にこのガイド部材１４に対して相対移動可能に収容されたオイルリング本体１６と、ガイド部材１４に収容されかつオイルリング本体１６の内周面に装着されたコイルばね１７とを備える（図１）。ガイド部材１４は鉄系板材を折曲げることにより形成される（図１及び図３）。ガイド部材１４の縦断面形状は略Ｃ字状に形成され（図１）、ロア凹溝１２ｃに挿入する前に上方から見たガイド部材１４の形状は略Ｃ字状に形成される（図３）。このガイド部材１４は、ロア凹溝１２ｃに収容されかつこのロア凹溝１２ｃの奥面に平行に設けられたガイド本体１４ａと、ガイド本体１４ａの両側縁に沿ってそれぞれ設けられかつシリンダ１５内周面に向って突出する一対のガイド側片１４ｂ，１４ｃとを有する（図１）。ガイド本体１４ａはロア凹溝１２ｃの奥面から所定の間隔をあけて設けられ、ガイド本体１４ａにはこのガイド本体１４ａの円周方向に所定の間隔をあけて複数のオイル戻し用通孔１４ｄが形成される（図１及び図３）。また一対のガイド側片１４ｂ，１４ｃの先端は、シリンダ１５内周面に接触しない範囲で、ロア凹溝１２ｃから即ちピストン本体１２の外周面から突出するように構成される（図１）。ガイド部材１４の長さは、このガイド部材１４をロア凹溝１２ｃに収容したときに、ガイド部材１４の円周方向の両端が極めて接近するか或いは当接するように設定される。更にガイド部材１４のピストン１１摺動方向の幅はロア凹溝１２ｃの幅より僅かに小さく形成される、即ち、ガイド部材１４がピストン１１の往復動に伴ってロア凹溝１２ｃ内をその隙間分だけピストン１１摺動方向に移動可能に構成される。
【００１１】
一方、ガイド部材１４に挿入する前に上方から見たオイルリング本体１６の形状は、ガイド部材１４と同様に、略Ｃ字状に形成される。このオイルリング本体１６は、ロア凹溝１２ｃに収容したときに、オイルリング本体１６の円周方向の両端が極めて接近するか或いは当接するように設定され、オイルリング本体１６をロア凹溝１２ｃに収容した状態で、オイルリング本体１６の外周面が一対のガイド側片１４ｂ，１４ｃの先端面に略一致し、かつオイルリング本体１６の内周面がロア凹溝１２ｃ内に僅かに入り込むように構成されることが好ましい（図１）。またオイルリング本体１６のピストン１１摺動方向の幅はガイド部材１４のピストン１１摺動方向の幅より僅かに小さく形成される、即ち、オイルリング本体１６がピストン１１の往復動に伴ってガイド部材１４内をその隙間分だけピストン１１摺動方向に移動可能に構成される。オイルリング本体１６の外周面には、一対のリップ部１８，１９がオイルリング本体１６のピストン１１摺動方向に所定の間隔をあけかつオイルリング本体１６と一体的に設けられる。これらのリップ部１８，１９はガイド部材１４から突出し、先端がシリンダ１５内周面にそれぞれ当接するように構成される。
【００１２】
またオイルリング本体１６には一対のリップ部１８，１９の間に位置しオイルリング本体１６の円周方向に所定の間隔をあけかつオイルリング本体１６の円周方向に延びる複数のオイル戻し用長孔１６ａが形成され、オイルリング本体１６の内周面にはこのオイルリング本体１６の円周方向に延びるばね用凹部１６ｂが形成される（図１）。更にコイルばね１７の外周面はオイルリング本体１６の内周面、即ちばね用凹部１６ｂに装着され、コイルばね１７の内周面はガイド本体１４ａに当接するように構成される。上記一対のリップ部１８，１９の先端は、オイルリング本体１６の弾性力及びコイルばね１７の弾性力によりシリンダ１５内周面に所定の圧力で密着するように構成される。これによりオイルリング１３はシリンダ１５内周面に付着したオイルが燃焼室に入って燃焼されるのを防止し、かつシリンダ１５内周面に必要最小限の油膜を形成する機能を有する。なお、オイルリング本体１６及び一対のリップ部１８，１９の半径方向の合計厚さをＴとし、オイルリング本体１６のピストン１１摺動方向の幅をＨとするとき、Ｔ／Ｈは０．３〜０．９、好ましくは０．３〜０．６の範囲に設定される。Ｔ／Ｈを０．３〜０．９の範囲に設定したのは、０．３未満ではオイルリング本体１６の内周面がロア凹溝１２ｃに入り込まないためオイルリング本体１６の座りが不安定になるとともに、リップ部１８，１９のシリンダ１５内周面への密着性が低下するためオイル消費量（ＬＯＣ）が増大してしまうからであり、また０．９を越えると一対のリップ部１８，１９の柔軟性が損なわれてこれらのリップ部１８，１９がシリンダ１５内周面に密着しなくなるからである。
【００１３】
一方、ピストン本体１２にはロア凹溝１２ｃ内とコンロッド収容凹部１２ｅとを連通する第１オイル戻し孔３１と、ロア凹溝１２ｃより下方のピストン本体１２外周面とコンロッド収容凹部１２ｅとを連通する第２オイル戻し孔３２とが設けられる（図１及び図２）。第１オイル戻し孔３１はロア凹溝１２ｃ内からコンロッド収容凹部１２ｅに向うに従ってピストン本体１２の頂面から離れるように傾斜して形成され、この第１オイル戻し孔３１の入口３１ａはロア凹溝１２ｃの奥面のみに形成される。また第２オイル戻し孔３２はロア凹溝１２ｃより下方、即ち第１オイル戻し孔３１より下方のピストン本体１２外周面からコンロッド収容凹部１２ｅに向うに従ってピストン本体１２の頂面から離れるように傾斜して形成され、この第２オイル戻し孔３２の入口３２ａはピストン本体１２の外周面のうちロア凹溝１２ｃ直下に形成される。
【００１４】
このように構成されたピストン１１のオイルリング構造の動作を説明する。
シリンダ１５の内径は、図示しないがシリンダヘッドを取付けるボルトを締付けることにより、ミクロン単位で変形するため、オイルリング１３の一対のリップ部１８，１９の先端がシリンダ１５内周面から離れるおそれがある、即ちオイルリング本体１６及びリップ部１８，１９のシリンダ１５内周面への追従性が低下してオイル掻き機能が低下するおそれがある。しかし、本実施の形態では、ロア凹溝１２ｃとオイルリング本体１６との間にガイド部材１４を介装することにより、オイルリング本体１６及び一対のリップ部１８，１９の半径方向の合計厚さＴを低減できる。この結果、オイルリング本体１６及び一対のリップ部１８，１９の半径方向の合計厚さＴとオイルリング本体１６のピストン１１摺動方向の幅Ｈとの比Ｔ／Ｈが従来より小さくなり、またオイルリング本体１６及び一対のリップ部１８，１９がガイド部材１４に対して相対的に移動することができるので、オイルリング本体１６及びリップ部１８，１９のシリンダ１５内周面への追従性を向上できる。従って、シリンダ１５の内径が変化しても、一対のリップ部１８，１９によりシリンダ１５内周面に付着したオイルを確実に掻き取ることができる。
【００１５】
一方、オイルリング本体１６及び一対のリップ部１８，１９の半径方向の合計厚さＴを小さくしても、オイルリング本体１６の全てがガイド部材１４内に収容されるので、オイルリング本体１６及び一対のリップ部１８，１９をガイド部材１４を介してロア凹溝１２ｃに速やかに装着できる。またオイルリング本体１６及び一対のリップ部１８，１９の半径方向の合計厚さＴを小さくしても、オイルリング本体１６がガイド部材１４により確実に保持されるので、オイルリング本体１６及び一対のリップ部１８，１９がロア凹溝１２ｃから離脱することはない。更にコイルばね１７の外周面が一対のリップ部１８，１９の先端をシリンダ１５内周面に圧接し、コイルばね１７の内周面がガイド本体１４ａに当接するので、ガイド部材１４の半径方向の位置が決まるため、ガイド部材１４の一対のガイド側片１４ｂ，１４ｃがシリンダ１５内周面に接触するのを確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明実施形態のピストンのオイルリング構造を示す図２のＡ部拡大断面図である。
【図２】図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】ガイド部材の斜視図である。
【図４】そのピストンの側面図である。
【符号の説明】
【００１７】
１１  ピストン
１２  ピストン本体
１２ａ  アッパ凹溝
１２ｂ  ミドル凹溝
１２ｃ  ロア凹溝
１３  オイルリング
１４  ガイド部材
１４ａ  ガイド本体
１４ｂ，１４ｃ  ガイド側片
１５  シリンダ
１６  オイルリング本体
１７  コイルばね
１８，１９  リップ部
【図１】
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【図２】
2007078022.tif 000004
【図３】
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【図４】
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