(57)【要約】【課題】リング上面と溝上面との間隙を介したオイルの的確な排出を図ることのできる内燃機関及びオイルリングを提供する。【解決手段】内燃機関は、ピストン１０と、ピストン１０の周面に形成されたリング溝であってコンプレッションリングが装着されるリング溝よりも燃焼室から離間した位置に形成された第３リング溝１３に装着されるオイルリング４０とを備えている。オイルリング４０はリング本体４１とリング本体４１よりも径方向内側に位置してリング本体４１を径方向外側に付勢するコイルエキスパンダ４５とを有している。また、オイルリング４０のリング上面４１ａが径方向外側ほど燃焼室側に位置するように傾斜している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関ピストンと、同機関ピストンの周面に形成されたリング溝であってコンプレッションリングが装着されるリング溝よりも燃焼室から離間した位置に形成されたリング溝に装着されるオイルリングとを備える内燃機関において、
前記オイルリングにおいてその軸線方向における燃焼室側の端面をリング上面とするとき、
前記リング上面が径方向外側ほど燃焼室側に位置するように傾斜してなる
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関において、
前記リング上面に対向する前記リング溝の面を溝上面とするとき、
前記溝上面が径方向外側ほど燃焼室側に位置するように傾斜してなる
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関において、
前記オイルリングにおいてその軸線方向において前記リング上面とは反対側の端面をリング下面とするとき、
前記オイルリングの外周面には径方向外側に突出するとともに前記リング下面よりも燃焼室側にオフセットされたレール部が形成され、
前記レール部において前記リング下面側の面と前記外周面とによりオイル溜め部が形成されてなる
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関において、
前記オイルリングはリング本体と同リング本体よりも径方向内側に位置して同リング本体を径方向外側に付勢する付勢部とを有してなる
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項５】
機関ピストンの周面に形成されたリング溝に装着されるピストンリングであってコンプレッションリングが装着されるリング溝よりも燃焼室から離間した位置に形成されたリング溝に装着されるオイルリングにおいて、
前記オイルリングにおいてその軸線方向における燃焼室側の端面をリング上面とするとき、
前記リング上面が径方向外側ほど燃焼室側に位置するように傾斜してなる
ことを特徴とするオイルリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機関ピストンに形成されたリング溝にオイルリングが装着される内燃機関及びオイルリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のシリンダ内にはピストンが往復動可能に設けられており、このピストンの周面に形成された複数のリング溝にはピストンリングが装着されている（例えば特許文献１参照）。具体的には、シリンダの軸線方向において燃焼室に近い順に、トップリング、セカンドリング、及びオイルリングがそれぞれ装着されている。
【０００３】
トップリング及びセカンドリングは、燃焼室で生じた燃焼ガスがピストンとシリンダとの間から漏れないようにこれらの間をシールする機能を有している。尚、一般に、トップリング及びセカンドリングはコンプレッションリングと総称される。
【０００４】
また、オイルリングは、潤滑油としてのエンジンオイルを必要最小限の量だけシリンダのボア壁面に供給するとともに、余剰のオイルを掻き落とす機能を有している。
図５に示すように、従来のオイルリング２４０は、環状をなすリング本体２４１とリング本体２４１よりも径方向内側に位置してこれを径方向外側に付勢するコイルエキスパンダ２４５とを有している。リング本体２４１には径方向外側に突出するレール部２４３ａ、２４３ｂが形成されており、これらレール部２４３ａ，２４３ｂの外周面がピストン２１０の往復動に伴ってシリンダ１のボア壁面１ａ上を摺動する。そして、これらレール部２４３ａ，２４３ｂによってボア壁面１ａ上の余剰のオイルが掻き落とされる。
【０００５】
ちなみに、従来のオイルリング２４０では、加工が容易である等の理由から、オイルリング２４０の上下面（リング上面２４１ａ、リング下面２４１ｂ）は共にオイルリング２４０の軸線方向Ｃに直交する方向に沿うように形成されている。また、リング上面２４１ａに対応するリング溝２１３の面である溝上面２１３ａ及びリング下面２４１ｂに対向するリング溝２１３の面である溝下面２１３ｂは共にピストン２１０の軸線方向Ｃに直交する方向に沿うように形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００６―５１３３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、内燃機関では、機関運転に伴ってオイルが劣化することでデポジットが生じることがある。しかしながら、従来のオイルリングを備える内燃機関では、オイルリングとコンプレッションリングとの間にデポジットが生じた場合に、これを排出しにくい構造となっている。そのため、オイルリングとリング溝との間にデポジットが付着してオイルリングの機能を低下させ、オイル消費量が悪化するといった問題が生じるおそれがある。  
【０００８】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、リング上面と溝上面との間隙を介したオイルの的確な排出を図ることのできる内燃機関及びオイルリングを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、機関ピストンと、同機関ピストンの周面に形成されたリング溝であってコンプレッションリングが装着されるリング溝よりも燃焼室から離間した位置に形成されたリング溝に装着されるオイルリングとを備える内燃機関において、前記オイルリングにおいてその軸線方向における燃焼室側の端面をリング上面とするとき、前記リング上面が径方向外側ほど燃焼室側に位置するように傾斜してなることをその要旨としている。
【００１０】
同構成によれば、機関運転に伴いオイルリングが径方向内側に変位すると、これに伴ってリング上面とこれに対向するリング溝の面である溝上面との距離が小さくなる。また、オイルリングが径方向外側に変位すると、これに伴ってリング上面と溝上面との距離が大きくなる。このようにオイルリングの変位に伴ってリング上面と溝上面と距離が変動することによって、これらの間隙からオイルが押し出されることで、同間隙を介したオイルやデポジットの排出が促進されるようになる。また、シリンダの軸線方向が鉛直方向に沿ったものとされている構成にあっては、オイルリングを越えてコンプレッションリング側に流出したオイルが径方向内側に向けて鉛直方向下方に傾斜するリング上面を通じて引き戻されるようになる。従って、リング上面と溝上面との間隙を介したオイルの的確な排出を図ることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関において、前記リング上面に対向する前記リング溝の面を溝上面とするとき、前記溝上面が径方向外側ほど燃焼室側に位置するように傾斜してなることをその要旨としている。
【００１２】
同構成によれば、リング上面と共に溝上面が径方向外側ほど燃焼室側に位置するように傾斜している。このため、リング上面を傾斜面とすることに起因してリング上面と溝上面との間に不要な間隙が生じることが抑制され、そうした間隙を通じてのオイルの過度な流入が抑制される。従って、リング上面と溝上面との間隙を介したオイルの的確な排出を図るとともに、オイル消費の悪化を抑制することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の内燃機関において、前記オイルリングにおいてその軸線方向において前記リング上面とは反対側の端面をリング下面とするとき、前記オイルリングの外周面には径方向外側に突出するとともに前記リング下面よりも燃焼室側にオフセットされたレール部が形成され、前記レール部において前記リング下面側の面と前記外周面とによりオイル溜め部が形成されてなることをその要旨としている。
【００１４】
同構成によれば、機関ピストンが下死点に向けて移動する際にオイルリングのレール部により掻き取られたオイルがオイル溜め部に一時的に溜められるようになる。このため、掻き取られたオイルがリング下面とこれに対向するリング溝の面である溝下面との間隙を介してリング溝内に過度に流入することを抑制することができる。
【００１５】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関は、請求項４に記載の発明によるように、前記オイルリングはリング本体と同リング本体よりも径方向内側に位置して同リング本体を径方向外側に付勢する付勢部とを有してなるといった態様をもって具体化することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、機関ピストンの周面に形成されたリング溝に装着されるピストンリングであってコンプレッションリングが装着されるリング溝よりも燃焼室から離間した位置に形成されたリング溝に装着されるオイルリングにおいて、前記オイルリングにおいてその軸線方向における燃焼室側の端面をリング上面とするとき、前記リング上面が径方向外側ほど燃焼室側に位置するように傾斜してなることをその要旨としている。
【００１７】
同構成によれば、請求項１に記載の発明が奏する効果に準じた効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る内燃機関及びオイルリングを具体化した一実施形態について、ピストンを中心とした正面構造を示す正面図。
【図２】同実施形態におけるオイルリングを中心とした断面構造を示す断面図。
【図３】同実施形態の作用を説明するための図。
【図４】同実施形態の変形例について、オイルリングを中心とした断面構造を示す断面図。
【図５】従来の内燃機関及びオイルリングについて、オイルリングを中心とした断面構造を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る内燃機関及びオイルリングを具体化した一実施形態について、図１〜図３を参照して詳細に説明する。尚、本実施形態では直列４気筒式の内燃機関について例示している。また、内燃機関では、シリンダ１の軸線方向Ｃが鉛直方向に沿うように構成されている。
【００２０】
図１に示すように、内燃機関のシリンダ１の内部空間であるボア２にはピストン１０が往復動可能に設けられている。ピストン１０の周面には、シリンダ１の軸線方向Ｃにおいて燃焼室に近い順に、第１リング溝１１、第２リング溝１２、及び第３リング溝１３が形成されている。
【００２１】
第１リング溝１１及び第２リング溝１２には、コンプレッションリングとして機能するトップリング２０及びセカンドリング３０がそれぞれ装着されている。トップリング２０及びセカンドリング３０は、燃焼室で生じた燃焼ガスがピストン１０とシリンダ１のボア壁面１ａとの間から漏れないようにこれらの間をシールする機能を有している。
【００２２】
第３リング溝１３にはオイルリング４０が装着されている。
次に、図２を参照して本実施形態のオイルリング４０及び第３リング溝１３について説明する。
【００２３】
図２に示すように、オイルリング４０は所謂２ピースオイルリングであり、リング本体４１とリング本体４１よりも径方向内側に位置してリング本体４１を径方向外側に付勢する付勢部として機能するコイルエキスパンダ４５とを有している。
【００２４】
以下、リング本体４１においてオイルリング４０の軸線方向Ｃにおける燃焼室側の端面をリング上面４１ａと称するとともに、リング上面４１ａとは反対側の端面をリング下面４１ｂと称する。また、第３リング溝１３においてリング上面４１ａに対向する面を溝上面１３ａと称するとともに、リング下面４１ｂに対向する面を溝下面１３ｂと称する。
【００２５】
リング本体４１の外周面４１ｃには径方向外側（図２において右側）に突出した上側レール部４３ａ及び下側レール部４３ｂが形成されている。ここで、上側レール部４３ａはリング本体４１において最も燃焼室側（図２において上側）に位置している。一方、下側レール部４３ｂはリング下面４１ｂよりも燃焼室側にオフセットされており、この下側レール部４３ｂの下面及び外周面４１ｃによってオイル溜め部４３ｃが形成されている。
【００２６】
リング本体４１の内周面４１ｄは断面円弧状をなしており、この内周面４１ｄによって囲まれた収容部４２にコイルエキスパンダ４５の一部が収容されている。
リング本体４１の外周面４１ｃと内周面４１ｄとは径方向に延びる排出孔４４により連通されている。尚、排出孔４４は、外周面４１ｃにおいて上側レール部４３ａと下側レール部４３ｂとの間に開口している。
【００２７】
ここで、リング上面４１ａは径方向外側ほど燃焼室側に位置するように傾斜している。また、リング下面４１ｂは径方向外側ほどクランクケース側（下側）に位置するように傾斜している。
【００２８】
第３リング溝１３の溝上面１３ａは径方向外側ほど燃焼室側に位置するように傾斜している。また、溝下面１３ｂは径方向外側ほどクランクケース側に位置するように傾斜している。具体的には、溝上面１３ａはリング上面４１ａに対して平行とされるとともに、溝下面１３ｂはリング下面４１ｂに対して平行とされている。尚、溝底面１３ｃはピストン１０の軸線方向Ｃに沿うように形成されている。
【００２９】
次に、図３を参照して、本実施形態の作用について説明する。
ピストン１０の上死点に向けた移動に伴ってオイルリング４０の上側レール部４３ａ及び下側レール部４３ｂの外周面がシリンダ１のボア壁面１ａ上を摺動することにより、潤滑油としてのエンジンオイル（以下、オイル）が必要最小限の量だけボア壁面１ａに供給される。また、ピストン１０の下死点に向けた移動に伴って上側レール部４３ａ及び下側レール部４３ｂの外周面がシリンダ１のボア壁面１ａ上を摺動することにより、余剰のオイルが掻き落とされる。
【００３０】
また、こうしたピストンの往復動に伴いオイルリング４０が径方向内側に変位すると、これに伴ってリング上面４１ａとこれに対向する溝上面１３ａとの距離が小さくなる。また、オイルリング４０が径方向外側に変位すると、これに伴ってリング上面４１ａと溝上面１３ａとの距離が大きくなる。このようにオイルリング４０の変位に伴ってリング上面４１ａと溝上面１３ａと距離が変動することによって、図中に破線で示すように、これらの間隙からオイルが押し出されることで、同間隙を介したオイルやデポジットの排出が促進されるようになる。
【００３１】
また、オイルリング４０を越えてセカンドリング３０側に流出したオイルが、径方向内側に向けて鉛直方向下方に傾斜するリング上面４１ａを通じて引き戻されるようになる。
従って、リング上面４１ａと溝上面１３ａとの間隙を介したオイルの的確な排出が図られるようになる。
【００３２】
以上説明した本実施形態に係る内燃機関及びオイルリングによれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）内燃機関は、ピストン１０と、ピストン１０の周面に形成されたリング溝であってコンプレッションリング（トップリング２０、セカンドリング３０）が装着されるリング溝１１、１２よりも燃焼室から離間した位置に形成された第３リング溝１３に装着されるオイルリング４０とを備えている。オイルリング４０はリング本体４１とリング本体４１よりも径方向内側に位置してリング本体４１を径方向外側に付勢するコイルエキスパンダ４５とを有している。また、オイルリング４０のリング上面４１ａが径方向外側ほど燃焼室側に位置するように傾斜している。こうした構成によれば、リング上面４１ａと溝上面１３ａとの間隙を介したオイルの的確な排出を図ることができる。従って、オイルリング４０と第３リング溝１３との間にデポジットが付着してオイルリング４０の機能を低下させるといった問題が生じることを抑制することができる。
【００３３】
（２）第３リング溝１３の溝上面１３ａが径方向外側ほど燃焼室側に位置するように傾斜している。こうした構成によれば、リング上面４１ａと共に溝上面１３ａが径方向外側ほど燃焼室側に位置するように傾斜している。このため、リング上面４１ａを傾斜面とすることに起因してリング上面４１ａと溝上面１３ａとの間に不要な間隙が生じることが抑制され、そうした間隙を通じてのオイルの過度な流入が抑制される。従って、リング上面４１ａと溝上面１３ａとの間隙を介したオイルの的確な排出を図るとともに、オイル消費の悪化を抑制することができる。
【００３４】
（３）オイルリング４０の外周面４１ｃには径方向外側に突出するとともにリング下面４１ｂよりも燃焼室側にオフセットされた下側レール部４３ｂが形成されている。また、下側レール部４３ｂにおいてクランクケース側（リング下面４１ｂ側）の面と外周面４１ｃとによりオイル溜め部４３ｃが形成されている。こうした構成によれば、ピストン１０が下死点に向けて移動する際にオイルリング４０の下側レール部４３ｂにより掻き取られたオイルがオイル溜め部４３ｃに一時的に溜められるようになる。このため、掻き取られたオイルがリング下面４１ｂとこれに対向する溝下面１３ｂとの間隙を介して第３リング溝１３内に過度に流入することを抑制することができる。
【００３５】
尚、本発明に係る内燃機関及びオイルリングは、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
【００３６】
・上記実施形態では、直列４気筒式の内燃機関に対して本発明を適用したが、他に例えばＶ型式の内燃機関に対しても本発明を適用することができる。
・上記実施形態では、所謂２ピースオイルリングについて例示したが、本発明に係るオイルリングはこれに限られるものではなく、３ピースオイルリングであってもよいし、１ピースオイルリングであってもよい。
【００３７】
・上記実施形態によるように、オイルリング４０にオイル溜め部４３ｃを設けることが、下側レール部４３ｂにより掻き取られたオイルがリング下面４１ｂと溝下面１３ｂとの間隙を介して第３リング溝１３内に過度に流入することを抑制する上では望ましい。しかしながら、リング下面と溝下面との間隙を介したオイルの流入が問題とならない構成にあっては、こうしたオイル溜め部を割愛するようにしてもよい。
【００３８】
・上記実施形態では、オイルリング４０のリング下面４１ｂ及び第３リング溝１３の溝下面１３ｂを径方向外側ほどクランクケース側に位置するように傾斜するものとしたが、本発明はこれに限られるものではない。図４に示すように、オイルリング１４０のリング下面１４１ｂ及び第３リング溝１１３の溝下面１１３ｂについては、先の図５において示した従来構成と同様なものとしてもよい。すなわち、リング下面１４１ｂ及び溝下面１１３ｂを共にオイルリング１４０の軸線方向Ｃに直交する方向に沿うように形成してもよい。この場合、上記実施形態のオイルリング４０及び第３リング溝１３に比べて加工が容易なものとなる。尚、図４では、図２で示した構成と同一又は対応する構成には、図２の符号に「１００」を加算した符号が付されている。
【００３９】
・上記実施形態及び変形例では、第３リング溝１３，１１３の溝上面１３ａ，１１３ａを径方向外側ほど燃焼室側に位置するように傾斜するものとしたが、これに代えて、第３リング溝の溝上面については、オイルリングの軸線方向に直交する方向に沿うように形成してもよい。この場合であっても、オイルリングの径方向における変位に伴ってリング上面と溝上面と距離が変動し、このことによって、これらの間隙を介したオイルやデポジットの排出が促進されるようになる。
【００４０】
要するに、少なくともリング上面が径方向外側ほど燃焼室側に位置するように傾斜しているものであればよい。
【符号の説明】
【００４１】
１…シリンダ、１ａ…ボア壁面、２…ボア、１０，２１０…ピストン、１１…第１リング溝、１２…第２リング溝、１３，１１３…第３リング溝、１３ａ，１１３ａ，２１３ａ…溝上面、１３ｂ，１３１ｂ，２１３ｂ…溝下面、１３ｃ…溝底面、２０…トップリング、３０…セカンドリング、４０，１４０，２４０…オイルリング、４１，２４１…リング本体、４１ａ…リング上面、４１ｂ，１４１ｂ…リング下面、４１ｃ…外周面、４１ｄ…内周面、４２…収容部、４３ａ…上側レール部、４３ｂ…下側レール部、４３ｃ…オイル溜め部、４４…排出孔、４５，２４５…コイルエキスパンダ、２１３…リング溝、２４２ａ，２４３ａ…端面、２４３ａ，２４３ｂ…レール部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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