JPH05272641A - 組合せオイルリングのサイドレール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 潤滑油の還流用通路を確保することができる
組合せオイルリングのサイドレールの提供。 【構成】 上側面から下側面へと貫通する通油孔１ａが
形成された組合せオイルリングのサイドレール１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スペーサーエキスパン
ダーと組合せ、組合せオイルリングとして使用される組
合せオイルリングのサイドレールに関し、更に詳しく
は、通油孔が穿設されている組合せオイルリングのサイ
ドレールに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、内燃機関のオイルリングとしては
スペーサーエキスパンダーにサイドレールを組み合わせ
た組合せオイルリングが主流となっている。この種のオ
イルリングはスペーサーエキスパンダーが１枚若しくは
２枚のサイドレールと組合せられることによって構成さ
れ、ピストンのリング溝に嵌装されることによりオイル
リングとしての機能を発揮している。

【０００３】即ち、サイドレールはスペーサーエキスパ
ンダーの弾性によりリング溝の上下面あるいはシリンダ
内周面に押圧される。この結果、組合せオイルリングの
サイドレールは、内燃機関の作動時には燃焼室側への潤
滑油の油上がりを防止しつつ、シリンダ内周壁に付着し
た潤滑油をクランク室側へ還流させるために掻き落とす
働きをすることとなる。

【０００４】ここで組合せオイルリングはその逆止弁作
用により、ピストン上昇時にはリング溝のクランク室側
に移動し、ピストンの下降時にはリング溝の燃焼室側に
移動する。この逆止弁作用はサイドレール外周端とシリ
ンダ内周壁との間の摩擦力がピストンの動く方向と反対
方向への力としてサイドレール外周端に働くために生じ
る。このためこの逆止弁作用はサイドレール外周端とシ
リンダ内周壁との間の摩擦力が大きいほど、又、サイド
レールの重量が軽いほど顕著になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】組合せオイルリングは
ピストン上昇時にリング溝内のクランク室側に移動す
る。リング溝の高さ（ピストン軸方向の長さ）は組合せ
オイルリングの厚さ（ピストン軸方向の長さ）より若干
大きめであるため、リング溝の燃焼室側に間隙部分が形
成される。しかしながら、上側サイドレール４０の内周
側が上方（燃焼室方向）に持ち上がると、該上側サイド
レール４０の上側面の一部分がリング溝７０ａの上側面
と当接し、上部空間を密閉する（図８）。このためオイ
ルリングより燃焼室側に取り残された潤滑油が矢印に示
されるようにオイルリング方向に流れてきても、上側サ
イドレール４０によってシールされクランク室側に還流
することができなかった。このため、この潤滑油が内燃
機関の爆発工程時に燃焼し、潤滑油消費量が増大してし
まうという問題が生じていた。

【０００６】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あって、組合せオイルリングに使用されるサイドレール
に通油孔を穿設することによって、オイルリングより燃
焼室側部分、上部ランド部分等に残された潤滑油をクラ
ンク室側への回収することを可能とし、潤滑油消費量の
低減を達成することができる組合せオイルリングのサイ
ドレールを提供することを目的としている。

【０００７】

【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、スペーサーエキスパンダーと組み合わせる
ことによって組合せオイルリングを構成する組合せオイ
ルリングのサイドレールであって、その上側面から下側
面へと該サイドレールを貫通するように穿設された通油
孔が形成されている組合せオイルリングのサイドレール
を提供するものである。

【０００８】又、本発明は、スペーサーエキスパンダー
に環状の上側サイドレール及び下側サイドレールを組み
合わせることによって構成される組合せオイルリングで
あって、上記上側サイドレールにその上側面から下側面
へと該サイドレールを貫通するように穿設された通油孔
が形成されている組合せオイルリングをも提供するもの
である。

【０００９】更に、本発明は、スペーサーエキスパンダ
ーに環状のサイドレールを組み合わせることによって構
成される組合せオイルリングであって、上記サイドレー
ルにその上側面から下側面へと該サイドレールを貫通す
るように穿設された通油孔が形成されている組合せオイ
ルリングを提供するものである。

【００１０】

【作用】上記構成を有する本発明の組合せオイルリング
のサイドレールでは、ピストンが上昇してサイドレール
の内周側が持ち上がり、リング溝上面と接触した際に
も、通油孔を通して潤滑油がクランク室側に還流する。

【００１１】

【実施例】以下、図面に従って本発明を詳細に説明す
る。図１は本実施例のサイドレール１を示す平面図であ
る。サイドレール１は従来のサイドレールと同様に矩形
の断面を有する環状の外形を有している。従来のサイド
レールと異なる点は、上側面から下側面へと、上下方向
（ピストン軸方向）に該サイドレール１を貫通する横断
面が円形の複数の通油孔１ａ、１ａ、１ａ・・・が形成
されている点である。

【００１２】この通油孔１ａの大きさ（通油孔のサイド
レールの半径方向の差し渡し）はサイドレール１の半径
方向の幅（Ｔ寸法）の約半分もしくはそれ以下であるこ
とが好ましい。又、通油孔１ａの大きさ・位置は、該サ
イドレール１が組合せオイルリングとしてピストンに嵌
装され、そのピストンがシリンダに装填された際、該通
油孔１ａがピストンのリング溝からシリンダ内壁側方向
にはみ出さない程度のものであることが必要である。具
体的には、通油孔１ａとサイドレール１との位置関係等
は以下のような条件に従うことが求められる。

【数１】ｄ＜Ｔ−２ｃ ここで、ｄはサイドレールの内周側端部から通油孔１ａ
の外周側端部までの長さであり（図１）、Ｔは上記サイ
ドレールの半径方向の幅、即ちＴ寸法であり、、更にｃ
は該サイドレールが組合せオイルリングとしてピストン
に嵌装され、該ピストンがシリンダ内に装填された際の
ピストン外周面とシリンダ内周面との間隔（図２参照）
である。

【００１３】又、この通油孔１ａ、１ａ・・・の数・形
状はオイルリングの使用条件等の種々の要因によって決
定されるものであり、図１の実施例に限定されるもので
はない。例えば、通油孔１ａの形状は図１に示された横
断面円形の他、横断面が卵型、又は菱型等であっても良
い。

【００１４】図２は本発明の第１実施例のサイドレール
１を上側サイドレールとして、下側サイドレール２及び
スペーサーエキスパンダー３と組合せて組合せオイルリ
ング１０を構成した後、該組合せオイルリング１０をピ
ストン４のリング溝４ａ内に嵌装した状態を示す断面図
である。リング溝４ａの最奥部には潤滑油をリング溝４
ａからクランク室方向にに還流させるための潤滑油通路
４ｂが形成されている。

【００１５】本実施例のサイドレール１が組み合わせら
れるスペーサーエキスパンダー３は、内周側の上下には
内周方向に傾斜した上側耳部３ａ、下側耳部３ｃがそれ
ぞれ形成されている。更に、このスペーサーエキスパン
ダー３の外周側の上下には上記両耳部３ａ、３ｃより高
さの低い上側サイドレール支持用突起３ｂ、下側サイド
レール支持用突起３ｄがそれぞれ形成されている。スペ
ーサーエキスパンダー３の形状としては例えば半径方向
の波型、軸方向波型、内周開放型等の形状が挙げられ
る。

【００１６】本実施例のサイドレール１はこのスペーサ
ーエキスパンダー３の上側耳部３ａの外周面にその内周
縁が当接し、上側サイドレール支持用突起３ｂの端面に
その下側面が当接するようにして上側サイドレールとし
てスペーサーエキスパンダー３に組み合わされている。
更に、他方のサイドレール２はこのスペーサーエキスパ
ンダー３の下側耳部３ｃの外周面にその内周縁が当接
し、下側サイドレール支持用突起３ｄの端面にその上側
面が当接するようにして下側サイドレールとしてスペー
サーエキスパンダー３に組み合わされている。

【００１７】次に、図３Ａ乃至図３Ｂに従って、上記の
ような構成を有する本発明のサイドレールを組み合わせ
た組合せオイルリング１０がどのような挙動を示すかを
説明する。ここで図３Ａはピストン上昇時のリング溝内
での組合せオイルリング１０の状態を示し、図３Ｂはピ
ストン下降時の組合せオイルリング１０の状態を示す。

【００１８】ピストンの上昇時には前述のように組合せ
オイルリング１０は、ピストン４のリング溝４ａのクラ
ンク室側に位置する。この時、上側サイドレール１の内
周側が上方（燃焼室方向）に持ち上がり、該上側サイド
レール１の上側面の内周側の一部分がリング溝４ａの上
側面と当接する（図３Ａ）。しかしながら、上記の先行
技術（図８参照）の場合と異なり、上側サイドレール１
に複数の通油孔１ａが形成されているため、該リング溝
４ａの上側面と上側サイドレール１の上側面とによって
規定された上部空間は、この通油孔１ａを通して上側サ
イドレール１の下側面と上側耳部３ａと上側サイドレー
ル支持用突起３ｂとによって規定された空間部に接続さ
れることとなる。ここでスペーサーエキスパンダー３の
上側耳部３ａには不図示の切込部が形成されているの
で、この上側サイドレール１の下側面と上側耳部３ａと
上側サイドレール支持用突起３ｂとの間の空間部はリン
グ溝４ａの裏側の空間部と、更には潤滑油通路４ｂと連
通していることとなる。

【００１９】この結果、ピストン上昇時においては、組
合せオイルリング１０より上部側（燃焼室側）に取り残
され、上側サイドレール１によって掻き落とされた潤滑
油は図３Ａの矢印に示された経路をたどり、上側サイド
レール１の通油孔１ａを通りクランク室側へと還流する
ことが可能となる。

【００２０】一方、ピストン下降時には前述のように組
合せオイルリング１０は、ピストン４のリング溝４ａの
燃焼室側に位置している（図３Ｂ）。この時、下側サイ
ドレール２の外周端部はシリンダ内周壁５ａとの摩擦に
より上側（燃焼室側）方向に持ち上がり、サイドレール
３に押し付けられることとなる。この結果、下側サイド
レール２とリング溝４ａの下側面との間に下部空間部が
規定される。この下部空間部の一端はピストン４の外周
面とシリンダ５の内周壁５ａとによって規定される空間
と連通しており、他端はリング溝４ａの裏側の空間部、
更には潤滑油通路４ｂと連通している。

【００２１】この結果、ピストン下降時においては、下
側サイドレール２より下部側（クランク室側）のシリン
ダ内周壁５ａに付着し、下側サイドレール２によって掻
き落とされた潤滑油は図３Ｂの矢印に示され経路をたど
り、下側サイドレール２とリング溝４ａの下面に規定さ
れた下部空間、更には潤滑油通路４ｂを通りクランク室
側へと還流することが可能となる。この時、上側サイド
レール１はリング溝４ａの上側面に押圧されている。上
側サイドレール１に穿設されている通油孔１ａはリング
溝４ａの外側にはみ出さない大きさ及び位置を有してい
るので、上側サイドレール１はオイルリング１０の下側
（クランク室側）から上側（燃焼室側）への油上がりを
効果的にシールすることとなる。

【００２２】上記の例では本願の通油孔を有するサイド
レール１を３ピース構造の組合せオイルリング（サイド
レールの上下にそれぞれ上側及び下側サイドレールを配
置した組合せオイルリング）の上側サイドレールにのみ
使用したものであるが、上側及び下側の両サイドレール
に本願の通油孔１ａが穿設されたサイドレールを使用し
ても良い。この種の構成はリング溝の下側面に潤滑油通
路が形成されていないタイプのピストンと組合せて使用
する組合せオイルリングに適用すると特に効果的であ
る。

【００２３】又、本発明は上側サイドレールの逆止弁作
用を利用したものであるので、逆止弁作用の効果を大き
くするため、サイドレールは可能な限り軽く、サイドレ
ールの外周摺動面とシリンダ内周壁面との摩擦力は大き
めに設計する方が良い。

【００２４】次に、図４に従って第２実施例を説明す
る。図４はスペーサーエキスパンダー３’に通油孔１ａ
が形成されたサイドレール１を上側サイドレールとし
て、通油孔が形成されていないサイドレール２を下側サ
イドレールとして組合せた組合せオイルリング１０’を
ピストン４のリング溝４ａ内に嵌装し、該ピストン４を
シリンダ５に装着した状態の断面図である。組合せオイ
ルリング１０’の基本的な構成は上記第１の実施例と同
様である。又、本実施例に使用される通油孔１ａが穿設
されたサイドレール１においても、上記第１の実施例の
サイドレール１の場合と同様の通油孔１ａとサイドレー
ル１の位置及び大きさの関係が充足される必要がある。

【００２５】第１の実施例と本実施例との相違点はスペ
ーサーエキスパンダー３’の形状である。上記第１の実
施例のスペーサーエキスパンダー３の上側耳部３ａ及び
下側耳部３ｃは同じイヤーアングル（耳部のピストン内
周方向への傾き角）を有している。しかし、この第２の
実施例に使用されているスペーサーエキスパンダー３’
は、上側耳部３ａ’のイヤーアングルθ１と下側耳部３
Ｃ’のイヤーアングルθ２とが異なっている（θ１＜θ
２）。

【００２６】図５は上記図４に示された第２の実施例の
変形例である。この変形例は基本的には上記第２の実施
例と同一の構造を有する。この変形例では、スペーサー
エキスパンダー３”の上側耳部３ａ”イヤーアングルが
０゜、即ち該上側耳部３ａ”が内周方向に傾斜していな
い状態となっている。この構成によると、上側サイドレ
ール１がシリンダ内周壁面に対して垂直に支持されてい
るので逆止弁的効果が顕著に発生し、大きな効果が得ら
れる。

【００２７】次に図６に従って第３実施例を説明する。
上記の第１及び第２実施例等はスペーサーエキスパンダ
ー１の上下に上側及び下側サイドレールを配した構成の
所謂３ピース構造の組合せオイルリングに通油孔が穿設
されたサイドレールを使用したものであったが、本実施
例ではスペーサーエキスパンダー３０と１枚のサイドレ
ールとから構成される所謂２ピース構成の組合せオイル
リング２０に通油孔１ａが穿設されたサイドレール１が
組合わされたものである。又、本実施例に使用される通
油孔１ａが穿設されたサイドレール１は上記第１の実施
例のサイドレール１と同様の形状を有するものである。
又、本実施例においても、上記第１の実施例のサイドレ
ール１の場合と同様の通油孔１ａとサイドレール１とシ
リンダ内周壁５ａとの位置及び大きさの関係が充足され
る必要がある。

【００２８】この第３実施例で使用されているスペーサ
ーエキスパンダー３０は図７に示されるような横断面が
略Ｌ字状の環状形状を有している。このスペーサーエキ
スパンダー３０の内周側には複数の内周山部３０ａ、３
０ａ・・・が、外周側には複数の外周山部３０ｂ、３０
ｂ・・・が形成されている。又、複数の切込部３０ｃ、
３０ｃ・・・が内周と外周とから交互に形成されてい
る。尚、このスペーサーエキスパンダー３０については
特開平１−１６３４４６号公報で詳細に開示されてい
る。

【００２９】サイドレール１はその内周端がスペーサー
エキスパンダー３０の内周山部３０ａの外周面に当接
し、その下側面がスペーサーエキスパンダー３０の外周
山部３０ｂに当接するようにして、スペーサーエキスパ
ンダー３０上に載置されている。上記第１の実施例の場
合同様、サイドレール１に穿設された通油孔１ａはリン
グ溝から外側（シリンダ５の内周壁５ａ側）にはみ出さ
ないことが必要である。

【００３０】次に、上記のような構成を有する本発明の
サイドレールを組み合わせた組合せオイルリング２０が
どのように挙動するかを説明する。

【００３１】ピストンの上昇時には前述のように組合せ
オイルリング２０は、ピストン４のリング溝４ａのクラ
ンク室側に位置する。この時、サイドレール１の内周側
が上方（燃焼室方向）に持ち上がり、該上側サイドレー
ル１の上側面の内周側の一部分がリング溝４ａの上側面
と当接する（図６）。しかしながら、上記の先行技術
（図８参照）の場合と異なりサイドレール１に複数の通
油孔１ａが形成されているため、該リング溝４ａの上側
面とサイドレール１の上側面とによって規定された上部
空間は、この通油孔１ａを通してサイドレール１の下側
面と内周山部３０ａの外周面と外周山部３０ｂの内周面
とによって規定された空間部に接続されることとなる。
ここでサイドレール３０には切込部３０ｃが形成されて
いるので、このサイドレール１の下側面と内周山部３０
ａの外周面と外周山部３０ｂの内周面とによって規定さ
れた空間部は、潤滑油通路４ｂと連通している。

【００３２】この結果、ピストン上昇時においては、組
合せオイルリング２０のサイドレール１の上部側（燃焼
室側）に取り残され、サイドレール１によって掻き落と
された潤滑油は、サイドレール１の通油孔１ａを通りク
ランク室側へと還流することが可能となる。

【００３３】一方、ピストン下降時には前述のように組
合せオイルリング２０は、ピストン４のリング溝４ａの
燃焼室側に位置している（不図示）。この時、サイドレ
ール１はリング溝４ａの上側面に押圧されている。サイ
ドレール１に穿設されている通油孔１ａはリング溝４ａ
の外側にはみ出さない大きさ及び位置を有しているの
で、上側サイドレール１はオイルリング１０の下側（ク
ランク室側）から上側（燃焼室側）への油上がりを効果
的にシールすることとなる。

【００３４】尚、本発明は上記実施例に何等限定される
ものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項
の範囲で種々の変更・改良が可能である。また、通油孔
の数・形状はオイルリングの使用状況に応じて適宜選択
することが可能である。例えば、通油孔１ａの形状は図
１に示された横断面円形の他、横断面が卵型、又は菱型
等であっても良い。

【００３５】

【発明の効果】以上、詳述したように本発明によれば、
組合せオイルリングに使用されるるサイドレールに通油
孔が穿設されているので、この通油孔を通して潤滑油を
クランク側に還流させることが可能となり、内燃機関に
おける潤滑油消費量低減を達成することができる。

【００３６】更に、通油孔はサイドレールが組合せオイ
ルリングとしてピストンに嵌装され、該ピストンがシリ
ンダに装着された際、リング溝からシリンダ内周壁側に
突出しない大きさ及びサイドレール上における位置を有
しているので、該サイドレールのシール性が悪化するこ
とがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の１実施例の組合せオイルリングのサ
イドレールの平面図及びその一部分の拡大図。

【図２】 図１のサイドレールを３ピース構成の組合せ
オイルリングの上側サイドレールとして使用した場合の
断面図。

【図３Ａ】 図２の組合せオイルリングの挙動及び潤滑
油の流れを説明するための説明図。

【図３Ｂ】 図２の組合せオイルリングの挙動及び潤滑
油の流れを説明するための説明図。

【図４】 図１のサイドレールを図２とは異なった形式
のスペーサーエキスパンダーと組合せ、組合せオイルリ
ングを構成した場合の断面図。

【図５】 図４の組合せオイルリングの変形例の断面
図。

【図６】 図１のサイドレールを２ピース構成の組合せ
オイルリングのサイドレールとして使用した状態の断面
図。

【図７】 図６の組合せオイルリングに使用されるスペ
ーサーエキスパンダーの一部分の斜視図。

【図８】 従来例のサイドレールを使用した組合せオイ
ルリングの断面図。

【符号の説明】

１ サイドレール １ａ 通油孔 ３ スペーサーエキスパンダー ４ ピストン ４ａ リング溝 ５ シリンダ ５ａ シリンダ内周壁

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スペーサーエキスパンダーと組み合わせ
   ることによって組合せオイルリングを構成する組合せオ
   イルリングのサイドレールであって、 その上側面から下側面へと該サイドレールを貫通するよ
   うに穿設された通油孔が形成されていることを特徴とす
   る組合せオイルリングのサイドレール。
2. 【請求項２】 上記通油孔と上記サイドレールとが、 ｄ＜Ｔ−２ｃ なる条件、（但し、ｄは該サイドレールの内周側端部か
   ら該通油孔の外周側端部までの長さであり、Ｔは該サイ
   ドレールの半径方向の幅、即ちＴ寸法であり、ｃは該サ
   イドレールが組合せオイルリングとしてピストンに嵌装
   され、該ピストンがシリンダ内に装填された際のピスト
   ン外周面とシリンダ内周面との間隔とする。）を充足す
   ることを特徴とする請求項１記載の組合せオイルリング
   のサイドレール。
3. 【請求項３】 スペーサーエキスパンダーに環状の上側
   サイドレール及び下側サイドレールを組み合わせること
   によって構成される組合せオイルリングであって、 上記上側サイドレールにその上側面から下側面へと該サ
   イドレールを貫通するように穿設された通油孔が形成さ
   れていることを特徴とする組合せオイルリング。
4. 【請求項４】 上記下側サイドレールにもその上側面か
   ら下側面へと該サイドレールを貫通するように穿設され
   た通油孔が形成されていることを特徴とする請求項３記
   載の組合せオイルリング。
5. 【請求項５】 上記スペーサーエキスパンダーがそれぞ
   れ上側サイドレール及び下側サイドレールの内周端に当
   接し、所定のイヤーアングルを有する上側及び下側耳部
   を有しており、かつ上側耳部のイヤーアングルが０゜で
   あることを特徴とする請求項３記載の組合せオイルリン
   グ。
6. 【請求項６】 スペーサーエキスパンダーに環状のサイ
   ドレールを組み合わせることによって構成される組合せ
   オイルリングであって、 上記サイドレールにその上側面から下側面へと該サイド
   レールを貫通するように穿設された通油孔が形成されて
   いることを特徴とする組合せオイルリング。