(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン及びシリンダを有するピストン機構の該ピストンに形成されたオイルリング溝に挿嵌されるスペーサーと、
該スペーサーの挿嵌された該オイルリング溝に挿嵌され、該スペーサーに当接し、該スペーサーの自己張力によって該ピストンの半径方向外側に押圧され、該シリンダの内壁面に当接する欠円略環状のサイドレールとにより構成される２ピース型組合せオイルリングにおいて、
該スペーサの軸を含む面で切った該スペーサの断面において該スペーサは、互いに一体に成形された基底部とサイドレールを支承する外周山部と内周山部とを有し該基底部と該外周山部と該内周山部とにより開口部が上方に形成された略コの字形状をなし、該スペーサーの外周面と内周面には半径方向に切り欠かれたスリット又は凹部がなく自己張力を備えた欠円略環状且つ断面非線対称形状をなすと共に、該スペーサが外部からの力の作用を受けていない自由時に、該スペーサーは、該ピストンの軸方向への一定のツイスト量を有しており、該サイドレールと該スペーサーとが該オイルリング溝に挿嵌され該ピストンが該シリンダ内に挿入されて該サイドレールと該シリンダの内壁面とが当接しているときに、該ツイスト量は０になることを特徴とする２ピース型組合せオイルリング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は２ピース型組合せオイルリングに関し、特に高回転、高出力のエンジンに用いられる２ピース型組合せオイルリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高回転、高出力、省燃費が要求される自動車等のエンジンのピストン機構に設けられるオイルリングとしては、１本のスペーサーエキスパンダと１本のサイドレールからなる２ピース型の組合せオイルリングが、従来よりよく知られている。
【０００３】
特開昭６３−２６４６３号公報には、この２ピース型の組合せオイルリングが記載されている。このオイルリングは、図３乃至図４に示されるように、スペーサーエキスパンダ１１０の上面に１枚のサイドレール１２０が支承された構造をとっており、これらはピストン１３０に形成されたオイルリング溝に挿嵌され、シリンダ１４０内にピストン１３０と共に挿入される。
【０００４】
スペーサーエキスパンダ１１０及びサイドレール１２０はそれぞれ、一カ所切離された合口を有し全体として略環状をなす部材である。スペーサーエキスパンダ１１０は、上部に平坦な基底部上面１１１ａを有する基底部１１１、外周山部１１２及び内周山部１１３を有している。これらは一体に形成され、開口部が上方に形成された断面略コの字形状をしている。内周山部１１３の高さは、外周山部１１２の高さとサイドレール１２０の厚さとの和とほぼ同じである。外周山部１１２及び内周山部１１３の上部には平坦部１１２ａ、１１３ａを有しており、それぞれの平坦部１１２ａ、１１３ａから基底部上面１１１ａに向かって斜面１１２ｂ、サイドレール押圧面１１３ｂがそれぞれ形成されている。
【０００５】
また、スペーサーエキスパンダ１１０の外周山部１１２、内周山部１１３には、スペーサーエキスパンダ１１０の半径方向外側、内側それぞれに向かって、基底部１１１の略半分に至るまでスリット１１２ｃ、１１３ｃが形成されている。スリット１１２ｃと１１３ｃとはスペーサーエキスパンダ１１０の円周方向に交互に形成されており、これらスリット１１２ｃ、１１３ｃの幅の総和は、スペーサーエキスパンダ１１０の円周長の２０〜３０％を占める程度である。このスリットによって、スペーサエキスパンダ自体が半径方向外方への拡張力を有するようになり、またピストンリング溝のうねりに対応でき、また、シリンダ１４０の内壁面１４０ａの変形に、サイドレール１２０が追従できるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の従来の２ピース型組合せオイルリングがピストン１３０のオイルリング溝に挿嵌され、シリンダ１４０に挿入されたときには、実際には、図４に示されるような状態となる。即ち、外周方向に広がろうとするスペーサーエキスパンダ１１０の張力によって、断面非線対称形状であるスペーサーエキスパンダ１１０がスカート状にねじれて、サイドレール１２０は、外周山部１１２ａから受ける力によって、半径方向内方及びオイルリング溝上面１３０ｂ方向に押しつけられ、半径方向への移動ができなくなる。そのためサイドレール１２０がシリンダー内壁面１４０ａに追従しなくなり、シール性が損なわれるばかりではなく、オイルリング溝上面１３０ｂの異常摩耗の発生にも繋がる。
【０００７】
仮に、オイルリングが、特開平４−７８３７６号公報に記載されているような、上下２枚のサイドレールによってスペーサーエキスパンダを挟むタイプの３ピース型組合せオイルリングであり、スペーサーエキスパンダが同タイプのスペーサーエキスパンダのような形状を採る場合には、スペーサーエキスパンダの断面形状が上下線対称であるため、スペーサーエキスパンダの張力によってスペーサーエキスパンダ自体に回転モーメントが発生することはない。しかし２ピース型の組合せオイルリングでは、スペーサエキスパンダが上下線対称ではないので、上述したようなねじれの問題が生じるのである。
【０００８】
そこで本発明は、オイルリング溝内でのサイドレールの動きを確保でき、良好なシール性を確保できる２ピース型組合せオイルリングを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、ピストン及びシリンダを有するピストン機構の該ピストンに形成されたオイルリング溝に挿嵌されるスペーサーと、  該スペーサーの挿嵌された該オイルリング溝に挿嵌され、該スペーサーに当接し、該スペーサーの自己張力によって該ピストンの半径方向外側に押圧され、該シリンダの内壁面に当接する欠円略環状のサイドレールとにより構成される２ピース型組合せオイルリングにおいて、該スペーサ１０の軸を含む面で切った該スペーサ１０の断面において該スペーサ１０は、互いに一体に成形された基底部１１とサイドレール２０を支承する外周山部１２と内周山部１３とを有し該基底部１１と該外周山部１２と該内周山部１３とにより開口部が上方に形成された略コの字形状をなし、該スペーサーの外周面と内周面には半径方向に切り欠かれたスリット又は凹部がなく自己張力を備えた欠円略環状且つ断面非線対称形状をなすと共に、該スペーサが外部からの力の作用を受けていない自由時に、該スペーサーは、該ピストンの軸方向への一定のツイスト量を有しており、該サイドレールと該スペーサーとが該オイルリング溝に挿嵌され該ピストンが該シリンダ内に挿入されて該サイドレールと該シリンダの内壁面とが当接しているときに、該ツイスト量は０になる２ピース型組合せオイルリングを提供している。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態による２ピース型組合せオイルリングについて図１乃至図２に基づき説明する。
【００１１】
本発明の２ピース型組合せオイルリングは、１枚のスペーサー１０及び１枚のサイドレール２０によって構成されており、これらはピストン３０に形成されたオイルリング溝に挿嵌され、シリンダ４０内にピストン３０と共に挿入される。
【００１２】
まず、スペーサー１０、サイドレール２０それぞれの構成について説明する。スペーサー１０及びサイドレール２０は、通常、鋼材で引抜加工や圧延加工などによって成形され、通常のピストンリングと同様に一カ所に切離された合口を有し、全体として欠円略環状をなす部材である。図１に示されるように、サイドレール２０はスペーサー１０によって、スペーサー１０の上側に支承される。
【００１３】
スペーサー１０は、図１の断面図に示されるように、基底部１１、外周山部１２及び内周山部１３を有している。これらは一体に形成され、開口部が上方に形成された断面略コの字形状をしている。内周山部１３の高さは、外周山部１２の高さとサイドレール２０の上下方向の厚さとの和よりも０．０５〜０．１５ｍｍ小さい。基底部１１、外周山部１２及び内周山部１３の上部は、平坦部１１ａ、１２ａ、１３ａを有している。内周山部１３の平坦部１３ａは水平であるが、外周山部１２の平坦部１２ａは、サイドレールの半径方向に対して０乃至１０度の角度で、内側に向かうほど低くなる斜面となっている。平坦部１２ａ、１３ａからは、基底部上面１１ａに向かって、斜面１２ｂ、サイドレール押圧面１３ｂがそれぞれ形成されている。サイドレール押圧面１３ｂは、後述のようにスペーサー１とサイドレール２とがオイルリング溝に挿嵌されたときに、サイドレール２と当接する部分であり、スペーサー１０の軸に対して５乃至２５度の角度で、下方に向かって軸から離れて行く斜面となっている。
【００１４】
また、スペーサー１０は、いわゆるコンプレッションリングと同様に、半径方向外側向きの自己張力を持っており、従来のスペーサエキスパンダとは異なり、スペーサー１０の外周面と内周面には半径方向に切り欠かれたスリット又は凹部が何ら形成されていない。スペーサー１０は、どの方向からも力が作用していない自由時には、外周山部１２が下方へ内周山部１３が上方へと位置するような一定のツイスト量を有している。このツイスト量は、後述のようにオイルリング溝にスペーサー１０及びサイドレール２０が挿嵌されたときに、スペーサー１０のサイドレール押圧面１３ｂがサイドレール２０から受ける反力によってスペーサー１０がねじれてツイスト量が０となる程度の量であり、その値は運転時の組合せ張力及びスペーサー１０の形状寸法によって異なる。スペーサー及びサイドレールの合口の幅や、自己張力、ツイスト量等の設計の詳細については、山海堂平成９年１０月６日発行の「自動車用ピストンリング」に記載があり、それを参照するものとする。
【００１５】
次に、スペーサー１０及びサイドレール２０のオイルリング溝への挿嵌について説明する。スペーサー１０が、ピストン３０のオイルリング溝に挿嵌された際には、スペーサー１０の有する一定のツイスト量により、基底部１１の外周端はオイルリング溝下面３０ａに当接し、基底部１１の内周端はオイルリング溝下面３０ａから離間している。そして、サイドレール２０が挿入されると、サイドレール２０の半径方向内側の一部がサイドレール押圧面１３ｂ及びオイルリング溝上面３０ｂに当接する。サイドレール押圧面１３ｂは、スペーサー１０の自己張力に対するサイドレール２０の反力により押圧される。自由時におけるスペーサー１０のツイスト量は僅かであるため、サイドレール２０による押圧によってスペーサー１０のツイスト量は０となり、スペーサー下面１０ｂは水平となる。サイドレール２０は、スペーサー１０による半径方向外側向きの自己張力によって、スペーサー１０の外周方向へ押圧され、図２に示されるように、シリンダ４０の内壁面４０ａに当接する。
【００１６】
スペーサー１０は一定のツイスト量を持ち、２ピース型のオイルリングとして使用された場合に、スペーサー１０のツイスト量は０となるため、スペーサー１０がサイドレール２０の半径方向への移動を阻害することはなく、サイドレール１０をシリンダ内壁面４０ａに常に当接させることができる。従って、ピストンリング溝にうねりがある場合、また、シリンダ内壁面４０ａが変形している場合にも、シリンダ内壁面４０ａに対するサイドレール１０の追従性を良好とし、高いシール性を確保することができる。
【００１７】
本発明による２ピース型組合せオイルリングは上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、図示されたオイルリングはスペーサーの上側にサイドレールが支承されていたが、この上下関係は逆であっても差し支えない。
【００１８】
またスペーサーは、異形に引抜加工または圧延加工した線材を環状に成形してもよく、矩形に引抜加工または圧延加工した線材を環状に成形した後に、機械加工によって図１乃至図２に示されたような形状としてもよい。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１記載の２ピース型組合せオイルリングによれば、スペーサーに予め一定のツイスト量を与えておき、シリンダへの挿入時に、スペーサーの張力に対するサイドレールの反力によって、スペーサーのツイスト量が０になるようにしたため、シリンダ内でのオイルリング摺動時に、オイルリング溝の上面とサイドレール上面とのクリアランス、或いは、サイドレール下面とスペーサーの外周山部の平坦面とのクリアランスが適正に保たれる。このため、サイドレールから受ける張力の反力によって生ずる回転モーメントによってスペーサが傾いたり、サイドレールがオイルリング溝の上面に押しつけられて安定した動きが阻害されたり、オイルリング溝の異常摩耗が起きたり、といった不具合が生ずることがないため、良好なシール性を確保でき、ピストン機構を有する内燃機関の高出力化、低燃費化とオイル消費量の低減化を達成することができる。
【００２０】
また、外周山部の一端でサイドレールを支承することとしたため、スペーサー上の、ある一定の位置において安定してサイドレールを支承でき、良好なシール性を確保できる。また、サイドレールの不特定な位置における摩耗を防止することができる。更に、外周山部の上面のみを精密に加工するだけで、サイドレールの所望の姿勢を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態による２ピース型組合せオイルリングを示す部分断面斜視図。
【図２】  本発明の実施の形態による２ピース型組合せオイルリングが、ピストンのオイルリング溝に装着された状態示す断面図。
【図３】  従来の２ピース型組合せオイルリングを示す部分断面斜視図。
【図４】  従来の２ピース型組合せオイルリングがピストンのオイルリング溝に装着され、サイドレールが移動不能となった状態を示す断面図。
【符号の説明】
１０    スペーサー
１２    外周山部
２０    サイドレール
３０    ピストン
４０    シリンダ
４０ａ  シリンダ内壁面
【図１】
0004104774.tif 000002
【図２】
0004104774.tif 000003
【図３】
0004104774.tif 000004
【図４】
0004104774.tif 000005