(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンのリング溝内に配置され、該リング溝の下側面と摺接する環状のスペーサエキスパンダと、該スペーサエキスパンダと前記リング溝の上側面との間に配置される環状のサイドレールとからなる組合せオイルコントロールリングにおいて、
前記スペーサエキスパンダは、
互いに離間して配置され、半径方向に向かってピストンの軸方向に対して垂直に延びる一対のアーム部、一対の該アーム部を内周側で連結するベース部及び該ベース部から軸方向上方に向かい形成された耳部により構成されるスペーサユニットと、
隣接するスペーサユニットのアーム部を外周側で連結させるコネクタと、
前記ベース部の外周側から半径方向外側に向かって上方に傾斜して延びる舌片とを備えることを特徴とする組合せオイルコントロールリング。
【請求項２】
ピストンのリング溝内に配置され、該リング溝の下側面と摺接する環状のスペーサエキスパンダと、該スペーサエキスパンダと前記リング溝の上側面との間に配置される環状のサイドレールとからなる組合せオイルコントロールリングにおいて、
前記スペーサエキスパンダは、
互いに離間して配置され、半径方向外側に向かって上方に傾斜して延びる一対のアーム部、一対の該アーム部を内周側で連結するベース部及び該ベース部から軸方向上方に向かい形成された耳部により構成されるスペーサユニットと、
隣接するスペーサユニットのアーム部を外周側で連結させるコネクタと、
前記ベース部の外周側から半径方向に向かってピストンの軸方向に対して垂直に延びる舌片とを備えることを特徴とする組合せオイルコントロールリング。
【請求項３】
ピストンのリング溝内に配置され、該リング溝の下側面と摺接する環状のスペーサエキスパンダと、該スペーサエキスパンダと前記リング溝の上側面との間に配置される環状のサイドレールとからなる組合せオイルコントロールリングにおいて、
前記スペーサエキスパンダは、
互いに離間して配置され、半径方向に向かってピストンの軸方向に対して垂直に延びる一対のアーム部、一対の該アーム部を内周側で連結するベース部及び該ベース部から軸方向上方に向かい形成された耳部により構成されるスペーサユニットと、
隣接する前記スペーサユニットの前記アーム部を内周側で連結させるコネクタと、
該コネクタの外周側から半径方向外側に向かい上方に傾斜して延びる舌片とを備えることを特徴とする組合せオイルコントロールリング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関のピストンに装着されるオイルコントロールリング、特にガソリンエンジン等の高速内燃機関の燃焼室内に流入するオイルの抑制に好適な２ピース型の組合せオイルコントロールリングに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関のピストンに装着される従来のオイルコントロールリングは、例えば、特開平５−２３１５４０号公報に示されるように、内燃機関のリング溝内に配置されかつ環状に形成された鋼製のリング本体と、リング本体の内側に配置されてリング本体を径方向外側に弾性的に拡張するコイルエキスパンダと、リング本体の上側及び下側に配置されかつ内燃機関のシリンダの内壁に当接する一対のサイドレールとを有する。最近では、エンジンの軽量化、高速回転化のために、軽量なオイルコントロールリングが望まれ、リング本体に弾性を与えてコイルエキスパンダを省略した３ピース型オイルコントロールリングが開発されている。３ピース型オイルコントロールリングは、スペーサエキスパンダと、その上下に配置された一対のサイドレールとを備えている。
【０００３】
しかしながら、更に上下方向に薄い構造のオイルコントロールリングが必要とされ、例えば、特開昭６１−２３３２６５号、特公平３−６１８６０号及び特開平１−１６３４４６号等が開示されるように、１本のスペーサエキスパンダと１本のサイドレールからなるいわゆる２ピース型組合せオイルコントロールリングが開発されている。このような２ピース型組合せオイルコントロールリングには種々の問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
即ち、２ピース型組合せオイルコントロールリングでは、リング本体にスリットを半径方向に形成し、サイドレールの外周部を支持する山部をリング本体に一体に形成するので、山部の剛性が高い。このため、スペーサエキスパンダに半径方向の外力が加わった場合、山部の弾性変形範囲が狭く、撓み代が小さい欠点がある。このため、シリンダの変形に対して、サイドレールの外周方向への追従性が不十分となる。また、断面係数が高くなりオイルリング張力が過度に高くなる。更に、特公平３−６１８６０号及び特開平１−１６３４４６号のオイルコントロールリングでは、サイドレールの外周端部を支持する外周山部は中実構造であり、上下方向の撓み代が小さく、ピストンの上昇行程間に掻き上げるオイルを下方に逃すギャップがほとんど形成されない。このため、ピストンの上昇行程間に十分な量のオイルをクランク室に逃すことができず、オイル消費量が増加する問題点があった。
【０００５】
この発明は、ピストンの上昇行程間に掻き上げる潤滑油の十分な量をクランク室に戻す組合せオイルコントロールリングを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の第１の実施形態による組合せオイルコントロールリングは、ピストン(10)のリング溝(5)内に配置され、リング溝(5)の下側面(5a)と摺接する環状のスペーサエキスパンダ(2)と、スペーサエキスパンダ(2)とリング溝(5)の上側面(5b)との間に配置される環状のサイドレール(3)とからなる。スペーサエキスパンダ(2)は、互いに離間して配置され、半径方向に向かってピストンの軸方向に対して垂直に延びる一対のアーム部(6,7)、一対のアーム部(6,7)を内周側で連結するベース部(8)及びベース部(8)から軸方向上方に向かい形成された耳部(9)により形成されるスペーサユニット(4)と、隣接するスペーサユニット(4)のアーム部(6,7)を外周側で連結させるコネクタ(11)と、ベース部(8)の外周側から半径方向外側に向かい上方に傾斜して延びる舌片(12)とを備える。
【０００７】
半径方向の適度な弾性を有する耳部はシリンダの変形に対してサイドレールに対して十分な追従性を与え、シリンダの壁面とサイドレールとの間にと良好なシール性を生ずる。また、弾性を有する舌片はピストンが上昇行程にあるとき、シリンダ壁面との摩擦力によって十分に撓み、サイドレールとリング溝の上側面との間に十分な大きさのギャップが形成され、ギャップを通じて上方に掻き上げた潤滑油をクランク室に戻す。このため、サイドレールによって燃焼室内に掻き上げる潤滑油の量が減少し、オイル消費量を低減することができる。
【０００８】
この発明の第２の実施形態では、スペーサエキスパンダ(2)は、互いに離間して配置され、半径方向外側に向かって上方に傾斜して延びる一対のアーム部(6,7)、一対のアーム部(6,7)を内周側で連結するベース部(8)及びベース部(8)から軸方向上方に向かい形成された耳部(9)により構成されるスペーサユニット(4)と、隣接するスペーサユニット(4)のアーム部(6,7)を外周側で連結させるコネクタ(11)と、ベース部(8)の外周側から半径方向に向かってピストンの軸方向に対して垂直に延びる舌片(12)とを備える。第２の実施形態では、第１の実施形態の舌片(12)とアーム部(6,7)の作用を交換した例である。
【０００９】
この発明の第３の実施形態では、スペーサエキスパンダ(2)は、互いに離間して配置され、半径方向に向かってピストンの軸方向に対して垂直に延びる一対のアーム部(6,7)、一対のアーム部(6,7)を内周側で連結するベース部(8)及びベース部(8)から軸方向上方に向かい形成された耳部(9)を備えるスペーサユニット(4)と、隣接するスペーサユニット(4)のアーム部(6,7)を内周側で連結させるコネクタ(11)と、コネクタ(11)の外周側から半径方向外側に向かい上方に傾斜して延びる舌片(12)とを備える。
【００１０】
第３の実施形態では、隣接するスペーサエキスパンダ(2)のアーム部(6,7)の間で径方向外側に延びると共に、リング溝(5)の下側面(5a)から離間して傾斜して弾性を有する舌片(12)がコネクタ(11)に接続される。舌片(12)は、サイドレール(3)の外周端部付近の下側面(3c)を支持する。第１の実施形態において一対のアーム部(6,7)間で舌片(12)をコネクタ(11)に形成した例である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明による組合せオイルコントロールリングの第１の実施形態〜第４の実施形態を図１〜図６について説明する。
【００１２】
図１及び図２は、この発明の第１の実施形態による組合せオイルコントロールリング１を示す。組合せオイルコントロールリング１は、ピストン１０のリング溝５内に配置されかつリング溝５の下側面５ａと摺接する弾性を有する環状のスペーサエキスパンダ２と、スペーサエキスパンダ２とリング溝５の上側面５ｂとの間に配置される環状のサイドレール３とを備えている。スペーサエキスパンダ２は、互いに離間して半径方向に配置される一対のアーム部６、７と、一対のアーム部６、７を連結すると共に耳部９が形成されたベース部８とを備えたコ字状に形成されたスペーサユニット４とを備えている。図示しないが、スペーサエキスパンダ２及びサイドレール３は、全体として円環状に形成され、通常のピストンリングと同様に１カ所に切り離された合い口部分を有する。スペーサユニット４は連続して屈曲した薄い平板状に形成され、隣接する各スペーサユニット４のアーム部６、７は円周方向のコネクタ１１により接続される。スペーサエキスパンダ２は、ベース部８に形成されかつ一対のアーム部６、７の間で径方向外側に延びると共に、リング溝５の下側面５ａから離間して傾斜して弾性を有する舌片１２とを備えている。
【００１３】
平坦なアーム部６、７は、リング溝５の下側面５ａ上に安定して保持される舌片１２の基底をなし、スペースエキスパンダ２の姿勢を安定化する。耳部９はベース部８の内周側から垂直に上方にたち上がり、図２に示すように上端が内周側に角度θ＝１０°〜２５°で屈曲し、耳部９の屈曲開始点９ａは舌片１２の先端１２ａの高さと同じ位置に形成される。耳部９は、サイドレール３の外周端部３ａをシリンダ１３の内壁１３ａに対して弾性をもって押圧すると共に、サイドレール３の内周端部３ｂをリング溝５の上側面５ｂに対して弾性をもって押圧する。舌片１２はベース部８の外周側から半径方向外側に傾斜して立ち上がり、先端１２ａは屈曲して水平面１２ｂが形成される。舌片１２は、サイドレール３の外周端部付近の下側面３ｃを支持する。舌片１２は水平にした場合、コネクタ１１より外側に突出しない。
【００１４】
スペーサエキスパンダ２の厚さ及び１本のサイドレール３の板厚によって、従来の３ピース型の組合せオイルコントロールリングに比べて、リング厚さを減少することができる。スペーサエキスパンダ２の耳部９と舌片１２とによってサイドレール３を支持し、リング溝５の上側面５ｂに向かって突出して形成される耳部９はサイドレール３に半径方向の十分な弾力を与える。また、スペーサユニット４は半径方向に連続的に屈曲した形状で形成されるため、周方向に十分な弾性を有し、耳部９の板厚又は幅寸法を選択して、サイドレール３の張力を調整できる。更に、サイドレール３を介して加わる外力に対して、オイルコントロールリング１全体で変形できるので、シリンダ１３の径方向の変形に十分追従することが可能となる。舌片１２はスペーサユニット４よりリング溝５の上側面５ｂに向かって傾斜して突出するので、板厚、幅及び突出寸法を選択して、最適の剛性で撓み易く調整することができる。即ち、舌片１２の縦弾性係数をＥ、断面２次モーメントをＩ、突出長さをｌとし、舌片１２の先端１２ａに荷重Ｗが加えられたときの舌片１２の撓みδはδ＝（Ｗｌ3）／３ＥＩで示される。また、剛性はＥＩで表される。
【００１５】
従って、断面積が小さくて半径方向の適度な弾性を有する耳部９はシリンダ１３の変形に対してサイドレール３に対して十分な追従性を与え、シリンダ１３の壁面とサイドレール３との間にと良好なシール性を生ずる。また、ピストン１０の上昇行程では、シリンダ１３とサイドレール３の摩擦力によってサイドレール３がリング溝５の下側面５ａに向かって押され、このため、弾性を有する舌片１２は大きく撓むので、サイドレール３とリング溝５の上側面５ａとの十分な大きさのギャップが形成される。このため、上昇行程で掻き上げた潤滑油は舌片１２の撓みによってサイドレール３と上側面５ａとの間に形成されたギャップを通って、リング溝５の奥に形成されたオイル戻し孔５ｃよりオイルパンに戻される。このため、サイドレール３によって燃焼室内に供給される潤滑油の量が減少し、オイル消費量を低減することができる。
【００１６】
図３及び図４は第１の実施形態の舌片１２とアーム部６、７の作用を交換したこの発明の第２の実施形態を示す。図３及び図４に示すように、隣接する各スペーサユニット４のアーム部６、７は弾性を有しかつリング溝５の下側面５ａから離間して傾斜する。アーム部６、７は、円周方向のコネクタ１１により接続され、コネクタ１１の先端１１ａにはサイドレール３の外周端部３ａ付近の下側面３ｃを支持する水平面１１ｂが形成される。ベース部８に形成された舌片１２は、リング溝５の下側面５ａ上に安定して保持される舌片１２の基底をなし、スペースエキスパンダ２の姿勢を安定化する。
【００１７】
図５は、一対のアーム部６、７間に設けた舌片１２をコネクタ１１に形成したこの発明の第３の実施形態を示す。図５に示すように、隣接するスペーサ３のアーム部６、７の間にコネクタ１１が接続され、コネクタ１１に連結された弾性を有する舌片１２は、径方向外側に延び、リング溝５の下側面５ａから離間して傾斜する。舌片１２は、サイドレール３の外周端３ａ部付近の下側面３ｃを支持する。
【００１８】
図６は舌片１２を形成したコネクタ１１をアーム部６、７の外端部に接続した例を示す。図６に示すように、サイドレール３の外周端部３ａ付近の下側面３ｃを支持する弾性を有する舌片１２は、コネクタ１１に接続され、リング溝５の下側面５ａから離間して傾斜して、径方向外側に延びる。
【００１９】
【発明の効果】
半径方向及び上下方向に十分な撓み代を備え、スペーサエキスパンダの上下方向の柔軟性を高め、ピストンの上昇行程間に燃焼室に送られる潤滑油の量を減少して、潤滑油の消費量を低減することができる。また、組合せオイルコントロールリングの摩擦力を軽減すると共に、摩耗量を低減し、内燃機関の寿命を延長することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明による組合せオイルコントロールリングの第１の実施形態を示す斜視図
【図２】  図１の組合せオイルコントロールリングをピストンのリング溝に装着した状態を示す断面図
【図３】  この発明による組合せオイルコントロールリングの第２の実施形態を示す斜視図
【図４】  図３の組合せオイルコントロールリングをピストンのリング溝に装着した状態を示す断面図
【図５】  この発明による組合せオイルコントロールリングの第３の実施形態を示す斜視図
【図６】  組合せオイルコントロールリングの例を示す斜視図
【符号の説明】
１・・組合せオイルコントロールリング、  ２・・スペーサエキスパンダ、  ３・・サイドレール、  ４・・・スペーサユニット、  ５・・リング溝、  ６、７・・アーム部、  ８・・ベース部、  ９・・耳部、  １０・・ピストン、  １１・・コネクタ、  １２・・舌片、  １３・・シリンダ、  １３ａ・・内壁、
【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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【図６】
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