(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オイルリング本体（１０）とオイルリング本体（１０）をその内周側より外周側半径方向へ押圧するエキスパンダ（２０）とより構成された２ピース型組合せオイルリングにおいて、オイルリング本体（１０）はオイルリング本体中心線に対して略対称であって、オイルリング本体（１０）の外周面中央部にリングの径を拡大するように、突出した１本のレール（１１）を有し、前記レール先端部が、シリンダ内周面（４０）に平行な当たり面（１４）と、その当たり面の上方に連なって配置され上から下向きにリング径を拡径するテーパ面（１５）とを備え、且つ、オイル戻し窓（１３）を有しないことを特徴とする組合せオイルリング。
【請求項２】
オイルリング本体（１０）とオイルリング本体（１０）をその内周側より外周側半径方向へ押圧するエキスパンダ（２０）とより構成された２ピース型組合せオイルリングにおいて、オイルリング本体（１０）はオイルリング本体中心線に対して略対称であって、オイルリング本体（１０）の外周面中央部にリングの径を拡大するように、突出した１本のレール（１１）を有し、前記レール先端部に、シリンダ内周面（４０）に平行な当たり面（１６）のみを有し、その当たり面幅（Ｄ）が０．１５〜０．３mmであり、且つ、オイル戻し窓（１３）を有しないことを特徴とする組合せオイルリング。
【請求項３】
前記レール先端部に少くともＰＶＤ又はＣＶＤによる耐磨耗性被膜を形成したことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか一項に記載の組合せオイルリング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関用２ピース型組合せオイルリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンには、図４（ａ）に示されるＩ型オイルリングのように、オイルリング本体１０とコイルエキスパンダ２０とから構成される、２ピース型の組合せオイルリングが使用されている。
【０００３】
前記オイルリング本体１０は外周に上下２本のレール１１ａ，１１ｂを有しており、上下のレール間がウェブ１２で連結されており、ウェブ１２には潤滑油を通過せしめる油窓１３が形成されている。
【０００４】
オイルリングがスチール製リングの場合は高強度のため、レール部は１０〜２０度の角度を有し、かつ当たり面の幅Ｄも０．２〜０．３mmと狭い幅とすることが可能となり、レール強度を保ちながら、高面圧を確保できる。
【０００５】
しかし、これら従来のオイルリングには、以下に述べるような問題があった。
（１）外周形状がテーパ形状を成す２ndリングのように、ピストン上昇行程での油膜への乗り上げ作用は得られず、油かき上げ量が多く、潤滑油消費量を低減させる上では不利となる。
【０００６】
（２）また、最近のオイルリングは、摺動面の高面圧化を進める目的で、レール先端部の当たり幅Ｄを狭くする傾向があり、製造上、実用上の当たり幅Ｄの下限値も明らかになってきた。したがって、レール１本当たりの当たり幅Ｄには限界があり、当たり幅の狭小化による高面圧化が困難になってきた。
【０００７】
たとえば、実公昭５５−１６１２８号公報では、前記摺動面の面圧確保を目的として、図３に示すような１本レールのオイルリングを提案しており、その当たり幅は２本レール品の１／２とすることができるため、面圧を上昇させ得ることが述べられている。しかし、レール１１が中央部にないので、中心線に対して非対称であり、線材からこの形状に圧延成形しようとすれば、ねじれなどが起こり、成形困難となる。これを避けるためには、図４（ｂ）に示すように対称性のある２本レール品の片側のレールを研磨で落とせば前記形状を得ることができるが、このようにすると、コストアップは明らかである。また図３のように、油戻し用窓１３を打ち抜かなければならないが、窓位置が中心線から離れるほど、打ち抜きは困難になる。
【０００８】
（３）ところでオイルリングは、潤滑油の制御を主な役割としている一方で、他のリングと同様に気密性を確保する役割を担っている。このように潤滑油の制御能力を維持しつつ、気密性を高める努力も成されており、実開平６−１６７６５号公報に記載されたものなどはその典型的な例である。この考案は、合口の一方を凸形状、他方を凹形状に形成し、両者が係合することで気密性を高めるものであり、この合口形状を形成するために、オイルリング本体中央部外周側に径を拡大するように突出したレールを一本有している。なぜならば、レール２本を有するオイルリングで、このような合口形状を形成することは製造上困難なためである。
【０００９】
このリングの他の問題点として、前記合口形状を確保することと、摺動面の高面圧確保を同時に満足させることができないことが上げられる。なぜならば、高面圧を確保するためにレール先端部当たり幅を狭くすることと同時に、前記合口形状を形成するならば、実用的な合い口部レール強度を得ることができなくなるからである。このオイルリングでは、前記合口形状確保を優先させていることは明らかである。また、１本レールに関する考案としては、実公昭５５−２８８４０号公報に記載されたものなどがあり、１本レールのオイルリングという発明には、既に新規性がないのであるから前記実開平６−１６７６５号公報に記載された考案の新規性は合口形状にあることは明らかである。以上のように分析すると前記実開平６−１６７６５号公報のオイルリング摺動面当たり幅を更に狭くすることは困難であるということがわかる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ピストン上昇行程時の油かきあげ作用の抑制、または、ピストル下降行程時のオイル掻き作用の増幅によって、潤滑油消費量を低減させるオイルリングを実現することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
図１に示すように、本発明のオイルリングは本体外周面中央部に突出した１本のレールを有し、かつ以下に示すレール外周形状を持つことで、前記課題の解決を図った。
【００１２】
（１）図１に示すように、オイルリング本体１０のレール先端部断面の外周形状がシリンダ面４０と平行に周接する当たり面１４と、その上方に連なって配置され、上から下向きにリング径を拡径させるテーパ面１５を有する。
【００１３】
（２）図２に示すように、オイルリング本体１０の外周面中央部にリング径を拡径するように突出し、その先端部がシリンダ内周面４０に平行な当たり面１６を持つような１本のレールを有し、その当たり面幅Ｄが０．１５〜０．３mmである。
【００１４】
（３）（１）または（２）のレール外周表面にＰＶＤ（Physical Vapour Deposition  物理的蒸着）又はＣＶＤ（Chemical Vapour Deposition化学的蒸着) による耐摩耗性被膜を形成する。ただし、（２）については必要に応じてこの被膜形成を行う。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態としてのオイルリングにおいては、図１に示すように、オイルリング本体１０の外周面中央部にリングの径を拡大する方向に突出する１本のレール１１を形成する。そして、レール１１の先端部の断面形状を、シリンダの内周面４０に対して平行に周接する当たり面１４と、当たり面１４の上方に連なって形成されて上から下向きにリング径を拡大させるテーパ面１５とを有する形状とする。
このように構成すると、ピストンの上昇行程においてはテーパ面１５の作用によってレール１１の先端部の油に対する乗り上げ作用が向上するので、油を２ndリング側へ多量に押し返すことがなくなる。また、レール１１を１本だけ設けたことによる効果として、摺動面（当たり面１４）の面圧が高くなるこので、ピストンの下降行程時におけるオイル掻き作用が強くなって潤滑油消費量を低減させることができる。
【００１６】
本発明の第２実施形態としてのオイルリングにおいては、図２に示すように、オイルリング本体１０の外周面中央部にリングの径を拡大する方向に突出する１本のレール１１を形成する。そして、レール１１の先端部の断面形状を、シリンダの内周面４０に対して平行に周接する当たり面１６を有する形状とする。そして、レール１１の先端部における当たり面幅Ｄを０．１５〜０．３mmとする。
このように構成すると、実用的に十分なレールの強度を維持しながら、２本のレールを有する従来品では得られない高い摺動面圧を得ることができるので、油掻き作用を強めることができる。
【００１７】
これらの実施形態においては、オイルリング本体１０の中央部にレール１１を１本だけ設けることによって、オイルリング本体１０中心線に対して対称性が得られるため、線材からこの形状に圧延成形する時のねじれがなくなり、製造面での問題が解消される。
【００１８】
また、２本レール１１ａ，１１ｂを有する従来のオイルリングでは、レール１１ａ，１１ｂの間に溜まった油の圧力緩和、及びクランクケースへの油戻しを目的とする戻し穴（窓）１３がレール間のオイルリング本体に形成されたが、本発明の実施形態のように１本のレール１１のみのオイルリング１０では、戻し穴を設ける必要がないため、当然のこととして窓開け工程が不要となるので、コストダウンが可能になる。また、オイルリング本体１０において、窓部１３とそれ以外の部分との強度差が出ないため加工面でも有利である。
【００１９】
更に、本発明の他の実施形態においては、オイルリング本体１０のレール１１の先端部に、少くともＰＶＤまたはＣＶＤによる硬質皮膜を形成することによって、その形状が保存され、且つ摺動面圧が保持される。
【００２０】
【実施例】
発明者らは、以下に示すような実験結果の分析から図１及び図２に示す本発明オイルリングの着想に到った。
なお、実験に供試したオイルリングの原型はＩ型オイルリングであり、このレール先端形状及び寸度を下記のように調整した。
【００２１】
（１）実験１：１本レールを有するオイルリングと２本レールのオイルリングのオイル消費量の比較（図４に供試オイルリングの寸度を示す。）
＜実験供試品＞
▲１▼１本レール品（２本レール品の下レールを研削したもの）：図４（ｂ）に示す。
当たり幅Ｄ            ０．２３mm
上下レールの段差Ｅ    ０．６mm
レール数              １本
面圧                  ３６６８kPa
▲２▼２本レール品：図４（ａ）に示す。
当たり幅Ｄ            ０．２３mm
レール数              ２本
面圧                  ３６７５kPa
＜実験条件＞
エンジン回転数        ４０００rpm     負荷    全負荷
【００２２】
（２）実験２：テーパ付レールを有するオイルリングとテーパなしオイルリングのオイル消費量の比較（図５に供試オイルリングの寸度を示す。）
＜実験供試品＞
▲１▼テーパ付レール品：図５（ｂ）に示す。
当たり幅Ｂ            ０．２mm
テーパ幅Ｃ            ０．２mm
テーパ角度            ２°
レール数              ２本
面圧                  ３６００kPa
▲２▼テーパなし品（従来のＩ型）：図５（ａ）に示す。
当たり幅Ｄ            ０．２mm
レール数              ２本
面圧                  ３６００kPa
＜実験条件＞
エンジン回転数        ４０００rpm     負荷    全負荷
【００２３】
（３）実験１の結果
図６に示すように１本レール品と２本レール品のオイル消費量との比は１：０．９４であり、ほぼ同レベルのオイル消費量となった。
【００２４】
（４）実験２の結果
図７に示すように、テーパ付品とテーパなし品のオイル消費量比は、０．７１：１となった。
【００２５】
したがって、実験結果から、１本レールであれば、レールの剛性を犠牲にしないで当たり面積の狭小化による高面圧を確保でき、しかもこの当たり面の上方に配置し、連なるテーパ面を設けることにより、シリンダ内周とオイルリング外周面間に形成された油膜への乗り上げ作用が働き、ピストンランド部への油のポンプアップが減少するため、オイル掻き上げ作用を抑制し、さらにオイル掻き作用をも向上させるものと考えられるため、潤滑油消費量を低減させるオイルリングの実現が期待できる。これが図１に示す本発明オイルリングである。
【００２６】
また、以下に記すような経験的知識から、図２に示すような本発明のオイルリングの着想に到った。
オイルリング本体の形成は、何回かの圧延と焼鈍の工程によって行われるが製造限界としては、レールの完成状態での当たり幅Ｄの下限は０．１５mm程度であることが判明した。ゆえに、２本レール品の場合の最小当たり幅合計は、０．３０mmであり、０．３０mmより大の１本レール品では、２本レール品に対して当たり面の高面圧化というメリットを主張できないので、１本レール品の当たり幅の上限値を０．３０mmと見なすことができる。
【００２７】
なお、本発明オイルリングを用いる場合、図２に示すようなオイル戻し通路３２を複数備えたピストン３０と組み合わせることが望ましい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、オイル掻き上げ作用を抑制するか、または、オイル掻き作用を増加させることによって、潤滑油消費量を低減させることができる組合せオイルリングを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態としてのオイルリングの断面図を示し、（ａ）はシリンダと係合した状態、（ｂ）は（ａ）のＡ部部分拡大断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態としてのオイルリングがピストンとシリンダとに組み合せられた状態を示す断面図である。
【図３】従来技術における１本のレールのオイルリングの断面図である。
【図４】実験１に供試したＩ型オイルリングを示す断面図で、（ａ）は２本レール品、（ｂ）は１本レール品である。
【図５】実験２に供試したＩ型オイルリングを示す断面図で、（ａ）はテーパなしオイルリング、（ｂ）はテーパ付オイルリングである。
【図６】実験１の結果を示す図である。
【図７】実験２の結果を示す図である。
【符号の説明】
１０…オイルリング本体
１１，１１ａ，１１ｂ…レール
１２…ウェブ
１３…油窓
１４，１６…当たり面
１５…テーパ面
２０…エキスパンダ
３０…ピストン
３１…リング溝面
３２…オイル戻し通路
４０…シリンダ内周面
Ｂ，Ｄ…当たり面幅
Ｃ…テーパ面垂直幅
【図１】
0003801250.tif 000002
【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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【図７】
0003801250.tif 000008