特許 5871277 内燃機関用オイルリング

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5871277

(24)【登録日】2016年1月22日

(45)【発行日】2016年3月1日

(54)【発明の名称】内燃機関用オイルリング

(51)【国際特許分類】

   F16J 9/06 20060101AFI20160216BHJP

   F16J 9/20 20060101ALI20160216BHJP

   F16J 9/26 20060101ALI20160216BHJP

   F02F 5/00 20060101ALI20160216BHJP

【ＦＩ】

   F16J9/06 A

   F16J9/20

   F16J9/26 C

   F02F5/00 C

   F02F5/00 301A

【請求項の数】8

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2012-518280(P2012-518280)

(86)(22)【出願日】2011年3月31日

(86)【国際出願番号】JP2011058335

(87)【国際公開番号】WO2011152114

(87)【国際公開日】20111208

【審査請求日】2014年1月28日

(31)【優先権主張番号】PCT/JP2010/059558

(32)【優先日】2010年6月4日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】390022806

【氏名又は名称】日本ピストンリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100124327

【弁理士】

【氏名又は名称】吉村 勝博

(72)【発明者】

【氏名】千葉 篤

(72)【発明者】

【氏名】藤村 和浩

(72)【発明者】

【氏名】平石 巖

(72)【発明者】

【氏名】梶原 誠人

【審査官】 中尾 麗

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−３１０００１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５０−０６９４５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１１３９４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３２３１３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第３８０１２５０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２００７−０６４３４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／１５１５８９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２００３−５２０９３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｊ ９／００−９／２６

Ｆ０２Ｆ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒状のシリンダ内周壁と摺動する略リング状のオイルリング本体とコイルエキスパンダとからなり、当該オイルリング本体の上側に配置された第１レールの下面側に、シリンダの内周壁より掻き落としたオイルをピストン裏面へ流下させるための複数のオイル戻し孔を備えるウェブの上端部を接続配置し、当該ウェブの下端部を円筒状のシリンダ内周壁と摺動する略リング状のオイルリング本体の下面側に配置された第２レールの上面側に接続配置して一体化したオイルリングであって、
当該オイルリング本体を構成する当該第１レール及び第２レールの摺動方向に沿った垂直断面形状において、第１レール及び第２レールは、各レールのシリンダ内壁面と摺動接触する外周摺動突起に備わる摺動面の当該ウェブに面した側の隅部に凹部段差を有し、
当該凹部段差の壁面が、曲率半径０．０２ｍｍ〜０．０８ｍｍの円弧形状面と、当該円弧形状面から当該外周摺動突起の側壁側に向けて連接した延設曲面とを備えると共に、
当該第１レールに備わる当該外周摺動突起と当該第２レールに備わる当該外周摺動突起とが当該ウェブを挟んで対称位置にあることを特徴とする内燃機関用オイルリング。

【請求項2】

前記凹部段差の壁面は、前記円弧形状面から前記外周摺動突起の摺動面に向けて連接した延設平面を備える請求項１に記載の内燃機関用オイルリング。

【請求項3】

前記円弧形状面の円弧中心は、前記シリンダ内壁面と摺動接触する摺動面よりもオイルリングの径方向外側に位置する請求項１に記載の内燃機関用オイルリング。

【請求項4】

前記オイルリング本体は、前記凹部段差が形成された外周摺動突起における、シリンダ内壁面と摺動接触する摺動面の隅部に面取り加工を施した請求項１〜請求項３のいずれかに記載の内燃機関用オイルリング。

【請求項5】

前記外周摺動突起は、シリンダ内壁面と摺動接触する摺動面のオイルリング本体軸方向の長さが０．０２ｍｍ〜０．１８ｍｍである請求項１〜請求項４のいずれかに記載の内燃機関用オイルリング。

【請求項6】

前記オイルリング本体は、ステンレス鋼製又はスチール製であり、少なくとも前記外周摺動突起が備える摺動面に、硬質層として窒化処理層、ＰＶＤ処理層、ＤＬＣ層から選ばれる１種又は２種以上の層を備える請求項１〜請求項５のいずれかに記載の内燃機関用オイルリング。

【請求項7】

請求項１〜請求項６のいずれかに記載の内燃機関用オイルリングの製造方法であって、
以下の工程Ａ及び工程Ｂをこの工程順で備えることを特徴とする内燃機関用オイルリングの製造方法。
工程Ａ： 当該オイルリングを構成するステンレス鋼製又はスチール製の前記オイルリング本体の少なくとも外周摺動面に窒化処理を施す工程。
工程Ｂ： 当該オイルリング本体の外周摺動面の周方向の一部領域を研削して当該摺動面の隅部に凹部段差を形成する工程。

【請求項8】

前記工程Ｂの後、前記オイルリング本体の少なくともシリンダ内壁面と摺動接触する摺動面に、ＰＶＤ処理層及び／又はＤＬＣ層を形成する請求項７に記載の内燃機関用オイルリングの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本件発明は、内燃機関に使用されるオイルリングに関する。具体的には、オイルリング本体を構成する上側レール及び下側レールにおける摺動方向に沿った垂直断面形状に特徴を有するオイルリングに関する。

【背景技術】

【0002】

近年における自動車用エンジンの性能の向上に伴い、内燃機関に用いられるオイルリングにも、エンジンオイル消費量の低減を満足するものが求められている。そのため、オイルリングの形状等に工夫を施し、例えば、オイルリングにおいて、オイルリング本体の上側レール及び下側レールの少なくとも一方のレールにおける摺動方向に沿った垂直断面形状に特徴を有するオイルリングが存在している。

【0003】

例えば、特許文献１（特許第３８０１２５０号）には、内燃機関用２ピース型組み合わせオイルリングにおいて、ピストン上昇工程時の油かきあげ作用の抑制、または、オイル掻き作用の増幅により、潤滑油消費量を低減させるオイルリングについて開示されている。具体的には、特許文献１には、オイルリング本体１０の外周面中央部に突出した１本のレール１１を備え、前記レール１１の先端部断面の外周形状が、シリンダ内周面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を備え、又は、レール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本のレールを備え、その当たり面幅を０．１５〜０．３ｍｍとすることを特徴とするオイルリングが開示されている。

【0004】

また、特許文献２（特表２００３−５２０９３１号）には、耐摩耗被膜（５）が形成されている、少なくとも１つのテーパ形状のつば部（２、３）を有する油掻きピストンリング（１）について開示されている。具体的には、特許文献２には、耐摩耗性被膜（５）を有するテーパ形状のつば部（２、３）を少なくとも１つ備えた油掻きピストンリングにおいて、前記つば部（２、３）の前記テーパ形状のリング平面の領域内に、前記耐摩耗性被膜（５）を有し、予め設定可能な半径方向高さ（ｔ）と軸方向幅（ｈ５´）の半径方向の隆起部（６）が備えられていることを特徴とする油掻きピストンリングが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第３８０１２５０号

【特許文献2】特表２００３−５２０９３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に開示されたオイルリングは、オイルリング本体を構成する上側レール及び下側レールの形状では、使用期間が長くなるに従って摺動面積が大きくなりやすく、オイルリングのシリンダ内壁面に対する押圧力が減少し、オイルの掻き残しが生じてオイル消費量の増大を招きやすい。一般的にオイルリングは、シリンダ内壁面に対する押圧力が摩耗等により減少することでオイル上がりが生じてしまい、エンジンのシリンダ燃焼室側にオイルが侵入することによって、オイルが一緒に燃焼されて黒煙が発生してしまう場合がある。なお、この問題を解消すべく、オイルリングの張力を高くすると、シリンダ内壁面とオイルリングとの間における摩擦が大きくなり過ぎて、ピストンのスムーズな往復運動を阻害することになる。

【0007】

特許文献２に開示されたオイルリングにおいても、特許文献１に記載されたオイルリングと同様に、オイルリング本体を構成する上側レール及び下側レールの形状では、使用期間が長くなるに従って摺動面積が大きくなりやすく、オイルリングのシリンダ内壁面に対する押圧力が減少し、オイルの掻き残しが生じてオイル消費量の増大を招きやすくなる。そのため、特許文献２に開示のオイルリングでは、オイル消費量の低減を図るのに必ずしも十分であるとは言い難い。更に、特許文献２に開示されている製造方法の場合、上側レール及び下側レールの形状は、摺動部突起を複数の研磨工程を経て形成するものであるため、上側レール及び下側レールの特許文献２に規定する寸法形状に高い精度で形成することが困難である。

【0008】

以上のことから、本件発明は、長期間安定してオイル消費量の低減が図られ、且つ上側レール及び下側レールの形状を低コストで高い精度に形成可能な高品質のオイルリングを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

そこで、本発明者等は、鋭意研究を行った結果、オイルリング本体を構成する上側レール及び下側レールの形状について、所定の条件を満たした形状とすることで、上述した課題を解決するに到った。以下、本件発明に関して説明する。

【0010】

本件発明に係る内燃機関用オイルリング： 本件発明に係る内燃機関用オイルリングは、円筒状のシリンダ内周壁と摺動する略リング状のオイルリング本体とコイルエキスパンダとからなり、当該オイルリング本体の上側に配置された第１レールの下面側に、シリンダの内周壁より掻き落としたオイルをピストン裏面へ流下させるための複数のオイル戻し孔を備えるウェブの上端部を接続配置し、当該ウェブの下端部を円筒状のシリンダ内周壁と摺動する略リング状のオイルリング本体の下面側に配置された第２レールの上面側に接続配置して一体化したオイルリングであって、当該オイルリング本体を構成する当該第１レール及び第２レールの摺動方向に沿った垂直断面形状において、第１レール及び第２レールは、各レールのシリンダ内壁面と摺動接触する外周摺動突起に備わる摺動面の当該ウェブに面した側の隅部に凹部段差を有し、当該凹部段差の壁面が、曲率半径０．０２ｍｍ〜０．０８ｍｍの円弧形状面と、当該円弧形状面から当該外周摺動突起の側壁側に向けて連接した延設曲面とを備えると共に、当該第１レールに備わる当該外周摺動突起と当該第２レールに備わる当該外周摺動突起とが当該ウェブを挟んで対称位置にあることを特徴とする。

【0011】

本件発明に係る内燃機関用オイルリングにおいて、前記凹部段差の壁面は、前記円弧形状面から前記外周摺動突起の摺動面に向けて連接した延設平面を備えることが好ましい。

【0012】

本件発明に係る内燃機関用オイルリングにおいて、前記円弧形状面の円弧中心は、前記シリンダ内壁面と摺動接触する摺動面よりもオイルリングの径方向外側に位置することが好ましい。

【0013】

本件発明に係る内燃機関用オイルリングにおいて、前記オイルリング本体は、前記凹部段差が形成された外周摺動突起における、シリンダ内壁面と摺動接触する摺動面の隅部に面取り加工を施したことが好ましい。

【0014】

本件発明に係る内燃機関用オイルリングにおいて、前記外周摺動突起は、シリンダ内壁面と摺動接触する摺動面のオイルリング本体軸方向の長さが０．０２ｍｍ〜０．１８ｍｍであることが好ましい。

【0015】

本件発明に係る内燃機関用オイルリングにおいて、前記オイルリング本体は、ステンレス鋼製又はスチール製であり、少なくとも前記外周摺動突起が備える摺動面に、硬質層として窒化処理層、ＰＶＤ処理層、ＤＬＣ層から選ばれる１種又は２種以上の層を備えることが好ましい。

【0016】

本件発明に係る内燃機関用オイルリングの製造方法： 本件発明に係る内燃機関用オイルリングの製造方法は、上述した内燃機関用オイルリングの製造方法であって、以下の工程Ａ及び工程Ｂをこの工程順で備えることを特徴とする。

【0017】

工程Ａ： 当該オイルリングを構成するステンレス鋼製又はスチール製の前記オイルリング本体の少なくとも外周摺動面に窒化処理を施す工程。
工程Ｂ： 当該オイルリング本体の外周摺動面の周方向の一部領域を研削して当該摺動面の隅部に凹部段差を形成する工程。

【0018】

本件発明に係る内燃機関用オイルリングの製造方法において、前記工程Ｂの後、前記オイルリング本体の少なくともシリンダ内壁面と摺動接触する摺動面に、ＰＶＤ処理層及び／又はＤＬＣ層を形成することが好ましい。

【発明の効果】

【0019】

本件発明に係る内燃機関用オイルリングは、オイルリング本体の形状を本件発明で規定する条件を満足する形状とすることで、オイルリングのシリンダ内壁面に対する押圧力のばらつきを抑えることができ、長期間安定してオイル消費量を確実に削減できると共に燃費の向上を図ることができるようになる。そして、本件発明に係る内燃機関用オイルリングの製造方法によれば、オイルリング本体を本件発明で規定する条件を満足する形状に高い精度で製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】オイルリング本体と、当該オイルリング本体の内周に配置されるコイルエキスパンダとから構成される内燃機関用オイルリングの斜視図である。

【図2】本件発明に係る内燃機関用オイルリングをピストンのオイルリング溝に装着した状態を説明するためにシリンダ軸方向で切断して示した断面図である。

【図3】本件発明のオイルリング本体のレール外周面の形状について、当該オイルリング本体をオイルリング軸方向で切断して例示した断面図である。

【図4】本件発明のオイルリング本体の第１レール及び第２レールの外周形状の形成方法を例示した図である。

【図5】本件発明のオイルリング本体に形成される凹部段差の壁面の形状を説明するために、当該オイルリング本体をオイルリング軸方向で切断して例示した要部断面図である。

【図6】本件発明のオイルリング本体に形成される凹部段差の壁面における円弧形状面の円弧中心位置を説明するために、当該オイルリング本体をオイルリング軸方向で切断して例示した要部断面図である。

【図7】本件発明のオイルリング本体の形状パターンを説明するためにオイルリング軸方向で切断して示した断面図である。

【図8】本件発明のオイルリング本体の外表面に硬質層を備えた状態をオイルリング軸方向で切断して例示した断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本件発明に係る内燃機関用オイルリングの好ましい実施の形態について、以下に図を用いて示しながら本件発明をより詳細に説明する。

【0022】

図１は、オイルリング本体と、当該オイルリング本体の内周に配置されるコイルエキスパンダとから構成される内燃機関用オイルリングの斜視図である。図１に示すように、本件発明に係る内燃機関用オイルリング１は、オイルリング本体２と、コイルエキスパンダ３とから構成されている。また、当該オイルリング本体２は、その断面が略Ｉ形のリングであり、合口部２ａを備えている。そして、このオイルリング本体２は、上側の第１レール５と、下側の第２レール６と、これらレールを連結してオイルリング本体２の中間部分に位置するウェブ４とが一体化して構成されている。

【0023】

このオイルリング本体２を構成する第１レール５及び第２レール６は、内燃機関用オイルリング１の周方向に略円形に形成されている。当該第１レール５及び第２レール６の各々の外周摺動面は、シリンダの内周壁と油膜を介して接触し、ピストン軸方向に摺動する。また、ウェブ４は、図１に示すように内燃機関用オイルリング１の周方向に略円形であって、半径方向に貫通形成されたオイル戻し孔７を備え、且つ、そのオイル戻し孔７が内燃機関用オイルリング１の周方向に複数配置されている。そして、図１に示すように、コイルエキスパンダ３は、螺旋状の形態のスプリングを円弧状としたものである。

【0024】

図２は、本件発明に係る内燃機関用オイルリングをピストンのオイルリング溝に装着した状態を説明するためにシリンダ軸方向で切断して示した断面図である。図２に示すように、オイルリング本体２の外周面側には、第１レール５と第２レール６とウェブ４とにより、オイルリング軸方向断面でみたときに凹字状の外周溝２ｃが形成されている。また、コイルエキスパンダ３は、シリンダ軸方向断面でみてオイルリング本体２の第１レール５と第２レール６とで形成されるオイルリング本体内周側の略半円状凹部２ｄ内に包み込まれる状態で収容されている。このように、コイルエキスパンダ３は、オイルリング本体２の内周側に安定して配置され、この状態でオイルリング本体２をシリンダ２０の内周壁２１に対して押圧している。なお、図示はしないが、コイルエキスパンダ３には、当該コイルエキスパンダの合口部を接続し円環状のコイルとするために、当該合口部にジョイント用の芯線が用いられている。

【0025】

参考までに、図２を参照しつつ、内燃機関用オイルリング１のシリンダ内壁面２１のオイル掻き落とし機能を順を追って説明する。まず、ピストン１０が往復動（図２における矢印方向）する際に、オイルリング本体２の第１レール５及び第２レール６のそれぞれの外周摺動面８，９が、シリンダ２０の内周壁２１に付着している余分なオイルを掻き落とす。そして、掻き落とされたオイルは、オイルリング本体２の外周溝２ｃ内に一時的に滞留受容された後、オイル戻し孔７とオイルリング溝１１内に設けられているオイルドレイン孔１２とを通ってピストン１０の裏面に流下し、図示せぬオイルパンに戻される。

【0026】

以上に説明した内燃機関用オイルリング１によるシリンダ内壁面２１の余分なオイルを掻き落とすに際し、本件発明に係る内燃機関用オイルリング１は、オイルリング本体２を構成する第１レール５及び第２レール６の摺動方向に沿った垂直断面形状において、第１レール５及び第２レール６は、各レールのシリンダ内壁面と摺動接触する外周摺動突起が備える摺動面８，９の当該ウェブに面した側の隅部に凹部段差２ｂを形成したものである。第１レール５及び第２レール６の外周形状を、例えば図２に示すような形状とすることで、オイルリングを長期間使用したとしても当該第１レール５及び第２レール６の外周摺動面８，９の面積に変化が起こり難く、オイル消費量の増大を抑止する効果を安定して長期間得ることができる。また、オイルリング本体２を構成する第１レール５及び第２レール６の形状を図２に例示するような形状とすることで、シリンダ内壁面２１の余分なオイルを掻き落とす機能と、シリンダ内壁面２１の油膜厚さをコントロールする機能との向上及び安定を図ることが可能となる。この結果、内燃機関用オイルリング１は、自身が掻き落としたオイルをすばやくオイルリングの背面側に設けられたオイルドレイン孔１２に逃がすことができ、オイル消費量を低減させることができる。

【0027】

図３は、本件発明のオイルリング本体のレール外周面の形状について、当該オイルリング本体をオイルリング軸方向で切断して例示した断面図である。図３に示すように、本件発明に係る内燃機関用オイルリング１は、第１レール５及び第２レール６の外周形状において、シリンダ内壁面と摺動接触する外周摺動突起が備える摺動面の当該ウェブに面した側の隅部に凹部段差２ｂを形成した後の当該凹部段差の壁面の曲率半径Ｒが０．０２ｍｍ〜０．０８ｍｍの円弧形状を含むことを特徴としたものである。図３（ａ）には、本件発明のオイルリング本体２を構成する第２レール６に形成される当該凹部段差の壁面に曲率半径Ｒの円弧形状を含む形状（図３においてａで囲まれた箇所）の要部拡大図が示されている。ちなみに、本件発明のオイルリング本体２は、第１レール５及び第２レール６の外周形状を形成するにあたり、例えば研磨部材や砥石等を用いてこれらを回転させながら第１レール５及び第２レール６に押し当てて研削加工して形成することができる。従って、本件発明のオイルリング本体２は、その形成に際し特別な設備や特別なスキルが不要な簡単な方法でありながらも、高い寸法精度で当該レールの外周形状を形成することができる。

【0028】

ここで、当該凹部段差の壁面に曲率半径Ｒが０．０２ｍｍ未満の円弧形状を含む場合、外周摺動突起の付け根部分に応力が集中し、クラックやカケ等が発生しやすくなる。なお、本件発明のオイルリング本体において、外周摺動突起は、第１レール５及び第２レール６の外周に形成される凹部段差２ｂを除いて、シリンダ内壁面との摺動面を頂とした突起部分をいう。また、砥石等を用いて当該レールの外周形状を形成するにあたって、当該砥石等を長期間使用した場合に当該砥石等の研削部分に摩耗が生じて当該円弧形状の精度維持が困難となる。これは、当該壁面に円弧形状を含む凹部段差を形成するに際し、当該円弧形状は砥石の形状に左右されるものであるからである。従って、当該円弧形状の曲率半径Ｒが０．０２ｍｍ未満の場合には、長期間安定して当該レールの品質を維持するための管理等にかかるコストが増大するため好ましくない。一方、当該凹部段差の壁面が曲率半径０．０８ｍｍを超える円弧形状を含む場合、当該凹部段差の壁面が略テーパー形状となり、オイルリングの使用期間が長くなるに従って摺動面積が大きくなりやすく、オイルリングのシリンダ内壁面に対する押圧力が減少し、また、オイルの掻き残しが生じやすくなり、この結果オイル消費量の増大を招きやすくなり好ましくない。ちなみに、当該凹部段差の壁面に含む曲率半径Ｒは、０．０４ｍｍ〜０．０６ｍｍであることがより好ましい。

【0029】

図４は、本件発明のオイルリング本体の第１レール及び第２レールの外周形状の形成方法を例示した図である。ここで、図４（Ａ）は、オイルリング本体２を構成する第１レール５と第２レール６の外周摺動面のウェブ４に面した側に円弧形状を含む凹部段差２ｂを形成する方法を示している。また、図４（Ｂ）は、参考として、オイルリング本体２を構成する第１レール５と第２レール６の外周摺動面のオイルリング本体の上レールの上側面、下レールの下側面に円弧形状を含む凹部段差２ｂを形成する方法を示している。図４に示すように、本件発明のオイルリング本体２は、第１レール５及び第２レール６の外周摺動面に対して、例えば回転する砥石等の本件発明に規定する当該円弧状形状の曲率半径Ｒが形成されている部分を押し当てて研削加工することで当該レール５，６の外周形状を形成することができる。図４（Ａ）には、金属板５０の両面に砥石４０を設け、当該砥石４０部分をレール５，６に押し当てることで一工程で当該レール５，６に凹部段差２ｂを形成する加工例が示されている。なお、本件発明のオイルリング本体２を形成するに際し、レール５，６に押し当てる砥石４０は、図４（Ａ）に示した金属板５０の両面に設けたものに限定されるものではなく、全体を砥石４０のみで構成されたものとしても良い。本件発明に係る内燃機関用オイルリングは、オイルリング本体の外周形状をこのように加工工程数も少なく、簡単な方法で形成可能であるため、コストパフォーマンスに優れたオイルリングの提供を可能とする。

【0030】

また、本件発明に係る内燃機関用オイルリング１は、オイルリング本体２を構成する第１レール５及び第２レール６のシリンダ内壁面と摺動接触する外周摺動突起に備わる摺動面８、９の隅部に形成される凹部段差の壁面が、円弧形状面から外周摺動突起の側壁側に向けて連接した延設曲面を備えたものである。

【0031】

図５は、本件発明のオイルリング本体に形成される凹部段差の壁面の形状を説明するために、当該オイルリング本体をオイルリング軸方向で切断して例示した要部断面図である。なお、図５には、図３においてａで囲まれた箇所が例示されている。本件発明に係る内燃機関用オイルリング１は、図５（Ａ）に示すように、オイルリング本体２を構成する第１レール５及び第２レール６の外周摺動突起に備わる摺動面８、９の隅部に形成される凹部段差の壁面が、円弧形状面から外周摺動突起の側壁側に向けて連接した延設曲面Ｃを備えることで、オイルリング自身が掻き落としたオイルをすばやくオイルリングの背面側に設けられたオイルドレイン孔に逃がすことができ、オイル消費量を低減させることができる。

【0032】

また、本件発明に係る内燃機関用オイルリング１は、オイルリング本体２を構成する第１レール５及び第２レール６のシリンダ内壁面と摺動接触する外周摺動突起に備わる摺動面８、９の隅部に形成される凹部段差の壁面が、円弧形状面から外周摺動突起の摺動面８、９に向けて連接した延設平面を備えることが好ましい。

【0033】

本件発明に係る内燃機関用オイルリング１は、図５（Ｂ）に示すように、オイルリング本体２を構成する第１レール５及び第２レール６の外周摺動突起に備わる摺動面８、９の隅部に形成される凹部段差の壁面が、円弧形状面から当該外周摺動突起の摺動面８、９に向けて連接した延設平面Ｓを備えることで、当該外周摺動突起の摺動面積に変化が起こりにくくなる。その結果、例えオイルリングの使用期間が長くなったとしても、オイルリングのシリンダ内壁面に対する押圧力の減少を抑制することが可能となり、オイルリング自身によるオイル掻き落とし性能を長期間持続させることができる。

【0034】

また、本件発明に係る内燃機関用オイルリング１は、図５（Ｃ）に示すように、オイルリング本体２を構成する第１レール５及び第２レール６の外周摺動突起に備わる摺動面８、９の隅部に形成される凹部段差の壁面が、円弧形状面から外周摺動突起の側壁側に向けて連接した延設曲面Ｃを備え、且つ、円弧形状面から当該外周摺動突起の摺動面８、９に向けて連接した延設平面Ｓを備えることもできる。本件発明に係る内燃機関用オイルリング１は、オイルリング本体２に形成される凹部段差の壁面を図５（Ｃ）に示す形状とすることで、オイル消費量の低減効果をより発揮することができる。

【0035】

また、本件発明に係る内燃機関用オイルリング１は、オイルリング本体２を構成する第１レール５及び第２レール６の、少なくとも一方のレールのシリンダ内壁面と摺動接触する外周摺動突起に備わる摺動面８、９の隅部に形成される凹部段差の壁面における円弧形状面の円弧中心が、シリンダ内壁面と摺動接触する摺動面８、９よりもオイルリングの径方向外側に位置することが好ましい。

【0036】

図６は、本件発明のオイルリング本体に形成される凹部段差の壁面における円弧形状面の円弧中心位置を説明するために、当該オイルリング本体をオイルリング軸方向で切断して例示した要部断面図である。なお、図６には、図３においてａで囲まれた箇所の要部断面が例示されている。図６に示されるように、本件発明に係る内燃機関用オイルリング１は、オイルリング本体２を構成する第１レール５及び第２レール６の外周摺動突起に備わる摺動面８、９の隅部に形成される凹部段差の壁面における円弧形状面の円弧中心（図中Ｏ）が、シリンダ内壁面と摺動接触する摺動面８、９（図中Ｆ）よりもオイルリング１の径方向外側（図中矢印方向）に位置することで加工量を少なくすることができ、加工に用いる研磨部材や砥石等の寿命を長くすることができる。更に、オイルリング本体２における第１レール５及び第２レール６の外周摺動部分の形状を図６に示す形状にすることで、オイルリング本体２の耐久性を向上させると共に、オイル消費量の低減を図ることができる。

【0037】

また、本件発明に係る内燃機関用オイルリング１は、オイルリング本体２が、凹部段差が形成された外周摺動突起における、シリンダ内壁面と摺動接触する摺動面８、９の隅部に面取り加工を施したことが好ましい。

【0038】

本件発明に係る内燃機関用オイルリング１は、図５に示すように、オイルリング本体２を構成する第１レール５及び第２レール６の外周摺動突起に備わる摺動面の隅部に形成される凹部段差が形成された外周摺動突起における、シリンダ内壁面と摺動接触する摺動面８、９の隅部に面取り加工を施すことで、ＰＶＤ、ＤＬＣ等の硬質皮膜を形成する際に摺動面端部にカケ等が発生するのを抑制することができる。また、当該外周摺動突起のシリンダ内壁面と摺動接触する摺動面８、９の隅部に面取り加工を施すことで、シリンダ内壁面との摺動摩擦を低減させると共に、オイルコントロール性能の向上を図ることができる。

【0039】

また、本件発明に係る内燃機関用オイルリングは、第１レール５と第２レール６の外周摺動突起における、シリンダ内壁面と摺動接触する摺動面８、９のオイルリング本体軸方向の長さＬ（図３（ａ）参照のこと。）が０．０２ｍｍ〜０．１８ｍｍであることが好ましい。ここで、当該オイルリング本体軸方向の長さＬが０．０２ｍｍ未満の場合、当該オイルリング本体のシリンダ内壁面に対する押圧力が増大して、オイルリングのオイルコントロール機能の向上が図れず、また、シリンダ内壁面に対する攻撃性が増大するため好ましくない。一方、当該オイルリング本体軸方向の長さＬが０．１８ｍｍを超える場合、当該オイルリング本体のシリンダ内壁面に対する押圧力が低下して、シリンダ内壁面における余分なオイルを掻き取る機能を十分に発揮することができず好ましくない。

【0040】

また、本件発明に係る内燃機関用オイルリング１は、第１レール５に備わる外周摺動突起と第２レール６に備わる外周摺動突起とがウェブ４を挟んで対称位置にあることを特徴とする。なお、本件発明のオイルリング本体において外周摺動突起は、上述したように、シリンダ内壁面との摺動面を頂とした突起部分であって、第１レール５及び第２レール６の外周に形成される凹部段差２ｂを除いた部分をいう。図７（Ａ）は、本件発明のオイルリング本体の形状パターンを説明するためにオイルリング軸方向で切断して示した断面図であり、図７（Ｂ）は、参考としてのオイルリング本体の形状パターンを説明するためにオイルリング軸方向で切断して示した断面図である。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）には、第１レール５に備わる外周摺動突起と第２レール６に備わる外周摺動突起とがウェブ４を挟んで対称位置にあるオイルリング本体２の形状を例示している。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示したようなオイルリング本体２の形状の場合、オイルリング１をピストンに組み付けた際に、上下誤って組み付ける恐れが生じない。また、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すような、第１レール及び第２レールの外周形状（凹部段差２ｂ）を形成するに際し、図４（Ａ）又は図４（Ｂ）に示したように砥石を用いた場合、砥石側の形状を複雑化させることがなく一工程で加工できるため、オイルリング本体２を低コストで形成可能となる。

【0041】

また、参考までに、図７（Ｃ）及び図７（Ｄ）には、第１レール５に備わる外周摺動突起と第２レール６に備わる外周摺動突起とがウェブ４を挟んで非対称位置にある場合を示す。この場合も、第１レール及び第２レールの外周形状（凹部段差２ｂ）を形成するに際して砥石を用いた場合、砥石側の形状を複雑化させることがなく一工程で加工できるため、オイルリング本体２を低コストで形成可能となる。

【0042】

また、本件発明に係る内燃機関用オイルリング１は、オイルリング本体２が、ステンレス鋼製又はスチール製であり、少なくとも外周摺動突起が備える摺動面に、硬質層として窒化処理層、ＰＶＤ処理層、ＤＬＣ層から選ばれる１種又は２種以上の層を備えることが好ましい。

【0043】

本件発明に係る内燃機関用オイルリング１は、オイルリング本体２が、ステンレス鋼製又はスチール製であることが、耐久性の面からみて好ましい。ちなみに、ステンレス鋼とは、鉄−クロム合金を基本としたものである。そして、ステンレス鋼は、耐食性や加工性等の性質を向上させるために、ニッケルやモリブデン等が添加され、鉄−クロム系と、鉄−クロム−ニッケル系とに大別される。一方、スチールとは、鉄と炭素を基本とした合金のことである。例えば、本件発明のオイルリング本体をステンレス鋼製とする場合には、８Ｃｒ鋼、１３Ｃｒ鋼、１８Ｃｒ鋼等を好適に用いることができる。また、本件発明のオイルリング本体をスチール製とする場合には、ＳＫ材（工具鋼）、ＳＷＲＨ等を好適に用いることができる。参考までに、本件発明のオイルリング本体に好適に用いられる材質、及びその組成を以下に示しておく。但し本件発明のオイルリング本体の材質は、これら材質に限定されるものではない。

【0044】

本件発明のオイルリング本体は、８Ｃｒ鋼を用いることができる。この８Ｃｒ鋼は、炭素０．６〜０．８質量％、ケイ素０．１５〜０．３５質量％、マンガン０．２０〜０．４０質量％、クロム７．００〜９．００質量％、リン０．０４質量％以下、硫黄０．０３質量％以下、残部鉄及び不可避不純物の組成のものをいう。

【0045】

本件発明のオイルリング本体は、１３Ｃｒ鋼を用いることができる。この１３Ｃｒ鋼は、炭素０．６〜０．７質量％、ケイ素０．２５〜０．５質量％、マンガン０．２０〜０．５０質量％、クロム１３．０〜１４．０質量％、モリブデン０．２〜０．４質量％、リン０．０３質量％以下、硫黄０．０３質量％以下、残部鉄及び不可避不純物の組成のものをいう。

【0046】

本件発明のオイルリング本体は、１７Ｃｒ鋼を用いることができる。この１７Ｃｒ鋼は、炭素０．８０〜０．９５質量％、ケイ素０．３５〜０．５質量％、マンガン０．２５〜０．４０質量％、クロム１７．０〜１８．０質量％、モリブデン１．００〜１．２５質量％、リン０．０４質量％以下、硫黄０．０４質量％以下、バナジウム０．０８〜０．１５質量％、残部鉄及び不可避不純物の組成のものをいう。

【0047】

本件発明のオイルリング本体は、ＳＫ材（ＳＫ５相当材）を用いることができる。このＳＫ材（ＳＫ５相当材）は、炭素０．７９〜０．８６質量％、ケイ素０．１５〜０．３５質量％、マンガン０．３０〜０．６０質量％、リン０．０３質量％以下、硫黄０．０３質量％以下、残部鉄及び不可避不純物の組成のものをいう。

【0048】

本件発明のオイルリング本体は、ＳＷＲＨ（ＳＷＲＳ７７Ｂ相当材）を用いることができる。このＳＷＲＨ（ＳＷＲＳ７７Ｂ相当材）は、炭素０．７５〜０．８０質量％、ケイ素０．１２〜０．３２質量％、マンガン０．６０〜０．９０質量％、リン０．０２５質量％以下、硫黄０．０２５質量％以下、銅０．２質量％以下、残部鉄及び不可避不純物の組成のものをいう。

【0049】

図８は、本件発明のオイルリング本体の外表面に硬質層を備えた状態をオイルリング軸方向で切断して例示した断面図である。ここで、図８（Ａ）は、オイルリング本体２の摺動面にのみ硬質層３０を備えた状態を示したものである。また、図８（Ｂ）は、オイルリング本体２の全周面に硬質層３１を備え、オイルリング本体２の摺動面に備わる当該硬質層３１の上に更に硬質層３０を備えた状態を示したものである。例えば、図８（Ｂ）において、硬質層３１を窒化処理層とし、硬質層３０をＰＶＤ処理層又はＤＬＣ層とすることができる。

【0050】

また、図８（Ｃ）は、硬質層３０が外周摺動面以外の外周面にも形成されているのが示されている。ここで、図８（Ｃ）においても、硬質層３０を例えばＰＶＤ処理層又はＤＬＣ層として考えることができる。図８（Ｃ）に示す如く、例えば、母材上に窒化処理を施さずに直接硬質層３０（ＰＶＤ処理層又はＤＬＣ層）を形成しても良い。また、図８（Ｄ）は、オイルリング本体２の全周面に硬質層３１を備え、更に外周摺動面以外の外周面の上にも更に硬質層３０を備えた状態を示したものである。例えば、図８（Ｄ）においても、硬質層３１を窒化処理層とし、硬質層３０をＰＶＤ処理層又はＤＬＣ層とすることができる。図８（Ｃ）及び図８（Ｄ）に示す如く、硬質層３０を外周摺動面以外の外周面にも形成した場合には、工程を複雑化させずに製造コストを低減させることができる。

【0051】

また、図８（Ｅ）は、硬質層３０が外周摺動面以外の外周面にも形成され、当該硬質層３０の上に更に硬質層３２を備えた状態を示したものである。例えば、図８（Ｅ）において、硬質層３０をＰＶＤ処理層とし、硬質層３２をＤＬＣ層とすることができる。また、図８（Ｆ）は、オイルリング本体２の全周面に硬質層３１を備え、更に当該硬質層３１の上であって外周摺動面以外の外周面の上にも更に硬質層３０を備え、当該硬質層３０の上に更に硬質層３２を備えた状態を示したものである。例えば、図８（Ｅ）において、硬質層３１を窒化処理層とし、硬質層３０をＰＶＤ処理層とし、硬質層３２をＤＬＣ層とすることができる。図８（Ｅ）及び図８（Ｆ）に示す如く、ＰＶＤ処理層の上にＤＬＣ層を形成することで、オイルリングのシリンダに対する初期なじみ性を向上させることができる。

【0052】

図８に示すように、本件発明のオイルリング本体２には、少なくともレール部の外周摺動面に、窒化処理層、ＣｒＮやＣｒ_２Ｎや、Ｃｒ、Ｃｒ_２Ｎ、ＣｒＮ等の混合物からなるＰＶＤ処理層（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｆｉｌｍ）、ＤＬＣ層（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｌｍ）から選ばれる１種又は２種以上の層を備えることで、更に耐摩耗性の向上が図られると共に、フリクションの低減を図ることができる。なお、当該オイルリング本体のレール部の摺動面にＰＶＤ処理層やＤＬＣ層を備える場合は、これら層の内側に窒化処理層を備えると飛躍的に耐摩耗性能が向上するため更に好ましい。

【0053】

ここで、窒化処理層は、その形成に際し、ガス窒化、イオン窒化、塩浴窒化、浸硫窒化等のあらゆる窒化処理方法を採用することが可能である。オイルリング本体２は、窒化処理を施すことで外表面を硬化させて耐久性を向上させることができる。これは、最近の自動車用内燃機関の高速、高負荷化により、オイルリング本体２についてもより高い耐摩耗性が要求されている背景があるためである。オイルリング本体２は、その材質に鉄鋼材料が用いられた場合、オイルリング本体２に窒化処理を施すことでクロムや鉄と反応して作られる窒化物からなる極めて硬い窒化処理層を備えることとなる。すなわち、オイルリング本体２は、その表面に窒化処理層を備えることで、耐摩耗性及びシリンダに対する耐スカッフ性に優れたものとなり、より過酷な状況下での使用に耐え得る内燃機関用オイルリングを提供することが可能となる。このときの窒化処理層は、オイルリング本体の表面全体に備えても良く、シリンダ内壁面と摺動接触するオイルリング本体の摺動面に対してのみ備えても良い。以上に述べてきた窒化処理層の表面には、物理蒸着（ＰＶＤ）等の手法を用いて、更に硬質層を備えることも耐摩耗性等の特性を向上させる上で好ましい。

【0054】

また、本件発明に係る内燃機関用オイルリング１は、オイルリング本体２におけるシリンダ内壁面２１との摺動面にＤＬＣ層を備えることも好ましい。このＤＬＣ層は、上述のオイルリング本体２の窒化処理層を備えた摺動面の最外層に設けても、その窒化処理層を省略して当該摺動面の上に直接備えても構わない。このＤＬＣ層は、ＴｉＮ、ＣｒＮ等の耐摩耗性の硬質皮膜材と比べ、摩擦係数が低い低摩擦材料として知られており、当該摺動面の表面にＤＬＣ層を備えることで、フリクションの低減が図られ、シリンダへの馴染み性を飛躍的に向上させ得る。

【0055】

なお、図８（Ｂ）、図８（Ｄ）、図８（Ｆ）に示すオイルリング本体２には、レール部外周に形成される凹部段差２ｂ部分を除いた外周表面に硬質層３１の形成がされている。これは、オイルリング本体２の外周表面に硬質層３１として例えば窒化処理層を形成後、砥石により当該オイルリング本体の外周摺動突起が備える摺動面の隅部に凹部段差２ｂを形成しているためである。図８（Ｂ）、図８（Ｄ）、図８（Ｆ）に示すように、オイルリング本体２に当該凹部段差２ｂを形成する場合に、例えば予め硬質層として窒化処理層を形成しておくことで、砥石等による研削加工の際、より高い精度で当該凹部段差２ｂを形成することができる。なお、オイルリング本体２に当該凹部段差２ｂを形成するに際し、予め窒化処理層を形成しておく場合、当該凹部段差２ｂに含まれる曲率半径Ｒが大きくなるにつれて当該オイルリング本体２の表面に形成された窒化処理層の失われる範囲が大きくなる。しかし、本件発明のオイルリング本体２の場合、外周摺動突起が備える摺動面の隅部に当該凹部段差２ｂを形成するため、外周摺動面に形成される窒化処理層が完全に失われることがなく、オイルリング本体２の耐摩耗性に影響は生じない。

【0056】

本件発明に係る内燃機関用オイルリングの製造方法： 本件発明に係る内燃機関用オイルリングの製造方法は、上述した本件発明に係る内燃機関用オイルリングの製造方法であって、以下の工程Ａ及び工程Ｂをこの工程順で備えることを特徴とするものである。

【0057】

工程Ａ： 当該オイルリングを構成するステンレス鋼製又はスチール製の前記オイルリング本体の少なくとも外周摺動面に窒化処理を施す工程。
工程Ｂ： 当該オイルリング本体の外周摺動面の周方向の一部領域を研削して当該摺動面の隅部に凹部段差を形成する工程。

【0058】

本件発明に係る内燃機関用オイルリング１の製造方法は、上記工程Ａ及び工程Ｂをこの工程順で備えることで、内燃機関用オイルリング１の外周摺動面の周方向の一部領域を研削する際の加工精度の向上を図ることができる。従って、本件発明に係る内燃機関用オイルリング１の製造方法によれば、オイルリング本体２を本件発明で規定する条件を満足する形状に高い精度で製造することが可能となるため、フリクション性能と、耐久性能と、オイル消費性能とのトータルバランスに関して優れたオイルリングを提供することができる。

【0059】

本件発明に係る内燃機関用オイルリング１の製造方法は、上記工程Ｂの後、オイルリング本体２の少なくともシリンダ内壁面と摺動接触する摺動面に、ＰＶＤ処理層及び／又はＤＬＣ層を形成することが好ましい。

【0060】

本件発明に係る内燃機関用オイルリング１の製造方法によれば、オイルリング本体２の外周摺動面の周方向の一部領域を研削した後に、摺動面にＰＶＤ処理層等の硬質層を形成することで、当該オイルリング本体２の耐久性を向上させることができる。従って、本件発明に係る内燃機関用オイルリング１の製造方法によれば、オイルリング本体２の少なくともシリンダ内壁面と摺動接触する摺動面に、ＰＶＤ処理層及び／又はＤＬＣ層を形成することで、ピストンに対する追従性を損なわず、また、オイルリング溝１１との繰り返し接触にも長期間耐え得るオイルリング１の提供が可能となる。

【0061】

以下、実施例及び比較例を示して本件発明を具体的に説明する。なお、本件発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

【実施例1】

【0062】

実施例１では、排気量が１００００ｃｃ、シリンダボア径が１２５ｍｍの６気筒ディーゼルエンジンの実機試験を行い、用いるオイルリング本体の上側レール及び下側レールの形状の相違がオイルリングの特性（フリクション性能、耐久性能、オイル消費性能）にどのような影響を及ぼすかについて確認を行った。なお、エンジンの運転条件は、全負荷（ＷＯＴ）で１００時間行った。そして、用いるピストンリングは、トップリング、セカンドリング、オイルリングの３本からなる組合せとした。このときのトップリングは、１７Ｃｒ鋼からなる軸方向高さが３．５ｍｍ、径方向厚さが４．６ｍｍのものにガス窒化処理を施し、更に外周摺動面にＰＶＤ処理（Ｃｒ−Ｎ系）を施したものを用いた。セカンドリングは、１０Ｃｒ鋼からなり、軸方向高さが２．５ｍｍ、径方向厚さが４．５ｍｍのものにガス窒化処理を施したものを用いた。オイルリングは、１３Ｃｒ鋼からなり、軸方向高さ３．５ｍｍ、径方向厚さ２．３５ｍｍのものにガス窒化処理を施したものを用いた（図８（Ｄ）参照のこと。）。

【0063】

ここで、トップリングを構成する１７Ｃｒ鋼は、炭素０．９０質量％、ケイ素０．４０質量％、マンガン０．３０質量％、クロム１７．５質量％、モリブデン１．１０質量％、バナジウム０．１２質量％、リン０．０２質量％、硫黄０．０１質量％、残部鉄及び不可避不純物の組成を備えるＪＩＳ規格のＳＵＳ４４０Ｂ材に相当するものである。

【0064】

また、セカンドリングを構成する１０Ｃｒ鋼は、炭素０．５０質量％、ケイ素０．２０質量％、マンガン０．３０質量％、クロム１０．２質量％、リン０．０２質量％、硫黄０．０２質量％、残部鉄及び不可避不純物の組成を備えるものである。

【0065】

また、オイルリング本体を構成する１３Ｃｒ鋼は、炭素０．６５質量％、ケイ素０．３８質量％、マンガン０．３５質量％、クロム１３．５０質量％、モリブデン０．３質量％、リン０．０１質量％、硫黄０．０１質量％、残部鉄及び不可避不純物の組成を備えるＪＩＳ規格のＳＵＳ４１０材に相当するものである。

【0066】

実施例１のオイルリングは、オイルリング本体を構成する第１レール及び第２レールの外周摺動突起に備わる摺動面の隅部（オイルリング本体の外周溝に面した側）に凹部段差が形成され（図７（Ａ）参照のこと。）、当該凹部段差の壁面が円弧形状面から外周摺動突起の側壁側に向けて連接した延設曲面を備え、更に、当該円弧形状面の円弧中心がシリンダ内壁面と摺動接触する摺動面よりもオイルリングの径方向外側に位置した形状を備えたものである（図５（Ａ）又は図６参照のこと。）。なお、当該円弧形状面は、曲率半径が０．０６ｍｍに形成されている。そして、実施例１のオイルリングの外周摺動突起には、摺動面の隅部にバフを用いて面取り加工を施した後にＣｒＮからなるＰＶＤ処理層を形成し、最終的な仕上げとしてラッピング研磨を行った。

【0067】

以上に示した実施例１の条件のオイルリングを用いて、オイルリングの特性（フリクション性能、耐久性能、オイル消費性能）を確認するために行った試験の結果を表１に示す。表１における「フリクション指数」は、オイルリングのフリクション性能を図る指標であり、従来相当品（以下に示す比較例１）を用いた場合のフリクションを基準「１」として、これに対する相対比で表示している。また、表１における「耐久性」は、試験時間（１００時間）経過後のオイルリング本体の外周摺動突起摩耗量が、２μｍを超えた場合を×、２μｍ未満の場合を△、１μｍ未満の場合を○とした。また、表１における「オイル消費量比」は、試験時間（１００時間）経過後の従来相当品（以下に示す比較例１）を用いた場合のオイル消費量を基準「１」として、これに対する相対比で表示している。そして、表１に示す結果より、実施例１のオイルリングによれば、「フリクション指数」が０．５となり、「耐久性」が○となり、「オイル消費量比」が１となった。

【実施例2】

【0068】

実施例２では、実施例１と同じエンジンを用い、また、実施例１と同じ駆動条件でエンジンを駆動させて、用いるオイルリング本体の上側レール及び下側レールの形状の相違がオイルリングの特性（フリクション性能、耐久性能、オイル消費性能）にどのような影響を及ぼすかについて確認を行った。そして、用いるピストンリングは、実施例１と同様に、トップリング、セカンドリング、オイルリングの３本からなる組合せとした。このときのトップリングは、実施例１と同様に、１７Ｃｒ鋼からなる軸方向高さが３．５ｍｍ、径方向厚さが４．６ｍｍのものにガス窒化処理を施し、更に外周摺動面にＰＶＤ処理（Ｃｒ−Ｎ系）を施したものを用いた。また、セカンドリングに関しても、実施例１と同様に、１０Ｃｒ鋼からなり、軸方向高さが２．５ｍｍ、径方向厚さが４．５ｍｍのものを用いた。そして、オイルリングに関しては、１３Ｃｒ鋼からなり、軸方向高さ３．５ｍｍ、径方向厚さ２．３５ｍｍのものにガス窒化処理を施して研削加工を行ったものを用いた。すなわち、実施例２のオイルリングは、実施例１と異なりＰＶＤ処理を施さないものである。なお、実施例２で用いるトップリング、セカンドリング、及びオイルリング本体の組成は、実施例１と同様である。

【0069】

実施例２のオイルリングは、オイルリング本体を構成する第１レール及び第２レールの、少なくとも一方のレールのシリンダ内壁面と摺動接触する外周摺動突起に備わる摺動面の隅部（オイルリング本体の外周溝に面した側）に凹部段差が形成され（図７（Ａ）参照のこと。）、当該凹部段差の壁面が円弧形状面から外周摺動突起の摺動面に向けて連接した延設平面を備えたものである（図５（Ｂ）参照のこと。）。なお、当該円弧形状面は、曲率半径が０．０３ｍｍに形成されている。そして、実施例２のオイルリングの外周摺動突起には、摺動面の隅部にバフを用いて面取り加工を施し、最終的な仕上げとしてラッピング研磨を行った。

【0070】

以上に示した実施例２の条件のオイルリングを用いて、オイルリングの特性（フリクション性能、耐久性能、オイル消費性能）を確認するために行った試験の結果を表１に示す。表１における「フリクション指数」、「耐久性」、及び「オイル消費」に関する表示に関しては、実施例１で説明した通りである。そして、表１に示す結果より、実施例２のオイルリングによれば、「フリクション指数」が０．５となり、「耐久性」が△となり、「オイル消費量比」が１となった。

【実施例3】

【0071】

実施例３では、実施例１と同じエンジンを用い、また、実施例１と同じ駆動条件でエンジンを駆動させて、用いるオイルリング本体の上側レール及び下側レールの形状の相違がオイルリングの特性（フリクション性能、耐久性能、オイル消費性能）にどのような影響を及ぼすかについて確認を行った。そして、用いるピストンリングは、実施例１と同様に、トップリング、セカンドリング、オイルリングの３本からなる組合せとした。このときのトップリングは、実施例１と同様に、１７Ｃｒ鋼からなる軸方向高さが３．５ｍｍ、径方向厚さが４．６ｍｍのものにガス窒化処理を施し、更に外周摺動面にＰＶＤ処理（Ｃｒ−Ｎ系）を施したものを用いた。また、セカンドリングに関しても、実施例１と同様に、１０Ｃｒ鋼からなり、軸方向高さが２．５ｍｍ、径方向厚さが４．５ｍｍのものを用いた。また、オイルリングに関しても、実施例１と同様に、１３Ｃｒ鋼からなり、軸方向高さ３．５ｍｍ、径方向厚さ２．３５ｍｍのものにガス窒化処理を施して研削加工を行った後にＰＶＤ処理（Ｃｒ−Ｎ系）を施したものを用いた（図８（Ｄ）参照のこと。）。なお、実施例３で用いるトップリング、セカンドリング、及びオイルリング本体の組成は、実施例１と同様である。

【0072】

実施例３のオイルリングは、オイルリング本体を構成する第１レール及び第２レールの外周摺動突起に備わる摺動面の隅部（オイルリング本体の外周溝に面した側）に凹部段差が形成され（図７（Ａ）参照のこと。）、当該凹部段差の壁面が円弧形状面から外周摺動突起の摺動面に向けて連接した延設平面を備えたものである（図５（Ｂ）参照のこと。）。なお、当該円弧形状面は、曲率半径が０．０４ｍｍに形成されている。そして、実施例３のオイルリングの外周摺動突起には、摺動面の隅部にバフを用いて面取り加工を施し、最終的な仕上げとしてラッピング研磨を行った。

【0073】

以上に示した実施例３の条件のオイルリングを用いて、オイルリングの特性（フリクション性能、耐久性能、オイル消費性能）を確認するために行った試験の結果を表１に示す。表１における「フリクション指数」、「耐久性」、及び「オイル消費量比」に関する表示に関しては、実施例１で説明した通りである。そして、表１に示す結果より、実施例３のオイルリングによれば、「フリクション指数」が０．５となり、「耐久性」が○となり、「オイル消費量比」が１となった。

【0074】

（参考例１）
参考例１では、実施例１と同じエンジンを用い、また、実施例１と同じ駆動条件でエンジンを駆動させて、用いるオイルリング本体の上側レール及び下側レールの形状の相違がオイルリングの特性（フリクション性能、耐久性能、オイル消費性能）にどのような影響を及ぼすかについて確認を行った。そして、用いるピストンリングは、実施例１と同様に、トップリング、セカンドリング、オイルリングの３本からなる組合せとした。このときのトップリングは、実施例１と同様に、１７Ｃｒ鋼からなる軸方向高さが３．５ｍｍ、径方向厚さが４．６ｍｍのものにガス窒化処理を施し、更に外周摺動面にＰＶＤ処理（Ｃｒ−Ｎ系）を施したものを用いた。また、セカンドリングに関しても、実施例１と同様に、１０Ｃｒ鋼からなり、軸方向高さが２．５ｍｍ、径方向厚さが４．５ｍｍのものを用いた。また、オイルリングに関しても、実施例１と同様に、１３Ｃｒ鋼からなり、軸方向高さ３．５ｍｍ、径方向厚さ２．３５ｍｍのものにガス窒化処理を施して研削加工を行った後にＰＶＤ処理を施したものを用いた（図８（Ｄ）参照のこと。）。なお、参考例１で用いるトップリング、セカンドリング、及びオイルリング本体の組成は、実施例１と同様である。

【0075】

参考例１のオイルリングは、オイルリング本体を構成する第１レール及び第２レールの外周摺動突起に備わる摺動面の隅部（オイルリング本体の上下面側）に凹部段差が形成され（図７（Ｂ）参照のこと。）、当該凹部段差の壁面が、円弧形状面から外周摺動突起の側壁側に向けて連接した延設曲面を備え、且つ、円弧形状面から当該外周摺動突起の摺動面に向けて連接した延設平面を備えたものである（図５（Ｃ）参照のこと。）。なお、当該円弧形状面は、曲率半径が０．０７ｍｍに形成されている。そして、参考例１のオイルリングの外周摺動突起には、摺動面の隅部にバフを用いて面取り加工を施し、最終的な仕上げとしてラッピング研磨を行った。

【0076】

以上に示した参考例１の条件のオイルリングを用いて、オイルリングの特性（フリクション性能、耐久性能、オイル消費性能）を確認するために行った試験の結果を表１に示す。表１における「フリクション指数」、「耐久性」、及び「オイル消費量比」に関する表示に関しては、実施例１で説明した通りである。そして、表１に示す結果より、参考例１のオイルリングによれば、「フリクション指数」が０．５となり、「耐久性」が○となり、「オイル消費量比」が１となった。

【比較例】

【0077】

［比較例１］
比較例１は、実施例との対比用として用いる。比較例１では、実施例１と同じエンジンを用い、また、実施例１と同じ駆動条件でエンジンを駆動させてオイル消費量の確認を行った。そして、比較例１のピストンリングは、実施例１と同様に、トップリング、セカンドリング、及びオイルリングの３本からなる組合せを採用し、全て同じ断面形状及び材質のリングを用いた。このときのトップリングは、実施例１と同様に、１７Ｃｒ鋼からなる軸方向高さが３．５ｍｍ、径方向厚さが４．６ｍｍのものにガス窒化処理を施し、更に外周摺動面にＰＶＤ処理（Ｃｒ−Ｎ系）を施したものを用いた。また、セカンドリングに関しても、実施例１と同様に、１０Ｃｒ鋼からなり、軸方向高さが２．５ｍｍ、径方向厚さが４．５ｍｍのものを用いた。また、オイルリングに関しても、実施例１と同様に、１３Ｃｒ鋼からなり、軸方向高さ３．５ｍｍ、径方向厚さ２．３５ｍｍのものにガス窒化処理を施して研削加工を行った後にＰＶＤ処理（Ｃｒ−Ｎ系）を施したものを用いた（図８（Ｄ）参照のこと。）。なお、比較例１で用いるトップリング、セカンドリング、及びオイルリング本体の組成は、実施例１と同様である。

【0078】

比較例１のオイルリングは、オイルリング本体を構成する第１レール及び第２レールの摺動方向に沿った垂直断面形状において、当該第１レール及び第２レールのシリンダ内壁面と摺動接触する外周摺動突起に備わる摺動面の隅部に、凹部段差を形成しない従来品に相当するものである。なお、比較例１のオイルリングの外周摺動突起には、摺動面の隅部にバフを用いて面取り加工を施し、最終的な仕上げとしてラッピング研磨を行った。

【0079】

以上に示した比較例１の条件のオイルリングを用いて、オイルリングの特性（フリクション性能、耐久性能、オイル消費性能）を確認するために行った試験の結果を、実施例と併せて表１に示す。表１における「フリクション指数」、「耐久性」、及び「オイル消費量比」に関する表示に関しては、実施例１で説明した通りである。そして、表１に示す結果より、比較例１のオイルリングによれば、「フリクション指数」が１．０となり、「耐久性」が○となり、「オイル消費量比」が１となった。

【0080】

［実施例と参考例と比較例との対比］
実施例と参考例と比較例との対比： 以下に示す表１には、用いるオイルリング本体の上側レール及び下側レールの形状がそれぞれ異なる、実施例１〜実施例３、参考例１、比較例１について、オイルリングの特性（フリクション性能、耐久性能、オイル消費性能）を確認するために行った試験の結果を示している。

【0081】

【表1】

【0082】

表１より、「オイル消費量比」に関しては、用いるオイルリング本体の上側レール及び下側レールの形状がそれぞれ異なる、実施例１〜実施例３、参考例１、比較例１が皆同じ数値「１」となった。すなわち、ディーゼルエンジンの実機試験を全負荷（ＷＯＴ）で１００時間行った場合に、実施例１〜実施例３、参考例１、比較例１の各オイルリングの形状及び表面処理条件によって、オイル消費量に差が生じない結果が得られた。しかし、表１より、「耐久性」に関しては、用いるオイルリング本体の上側レール及び下側レールにおいて、ガス窒化処理を施して研削加工を行っただけの実施例２よりも、ガス窒化処理を施して研削加工を行った後にＰＶＤ処理を施した実施例１、実施例３、参考例１及び比較例１の方が優れる結果が得られた。また、表１より、「フリクション指数」に関しては、比較例１が「１．０」であるのに対し実施例１〜実施例３及び参考例１が「０．５」となり、比較例１のオイルリングを用いるよりも実施例１〜実施例３及び参考例１のオイルリングを用いる方がフリクション性能に優れる結果が得られた。以上の結果より、実施例１〜実施例３及び参考例１のオイルリングは、従来相当品である比較例１のオイルリングに比べてオイルリングの特性である、フリクション性能と、耐久性能と、オイル消費性能とのトータルバランスに関して優れたものであることが実証された。

【0083】

以上のことから、内燃機関用オイルリングは、オイルリング本体の形状を本件発明で規定する条件を満足する形状とすることで、オイルリングのシリンダ内壁面に対する押圧力のばらつきを抑えることができ、長期間安定してオイル消費量を確実に削減できると共に燃費の向上を図ることができるようになることが分かった。

【0084】

以上に説明してきたように、本件発明に係る内燃機関用オイルリングは、オイルリング本体を構成する当該第１レール及び第２レールの摺動方向に沿った垂直断面形状において、少なくとも一方のレールは、当該レールのシリンダ内壁面と摺動接触する外周摺動突起が備える摺動面の隅部に凹部段差を形成し、当該凹部段差の壁面が曲率半径０．０２ｍｍ〜０．０８ｍｍの円弧形状面を備えることによって、長期間安定してオイル消費量の低減化を図ることができる。

【産業上の利用可能性】

【0085】

本件発明に係る内燃機関用オイルリングは、あらゆる内燃機関に適用可能なものであり、このオイルリングを用いることで、内燃機関の駆動時のオイル消費量の低減化、及び、オイルリング自身の耐摩耗性能の向上を図ることができる。また、本件発明のオイルリング本体は、その形状を形成するに際し、上側レール及び下側レールの形状を低コストで高い精度に形成可能である。従って、自動車用内燃機関に本件発明に係る内燃機関用オイルリングを用いることで、高品質のオイルリングを低価格で提供可能となり好ましい。

【符号の説明】

【0086】

１ 内燃機関用オイルリング
２ オイルリング本体
２ａ 合口部
２ｂ 円弧形状を含む凹部段差
２ｃ 外周溝
２ｄ 略半円状凹部
３ コイルエキスパンダ
４ ウェブ
５ 第１レール
６ 第２レール
７ オイル戻し孔
８ 外周摺動面（第１レール側）
９ 外周摺動面（第２レール側）
１０ ピストン
１１ オイルリング溝
１２ オイルドレイン孔
２０ シリンダ
２１ シリンダ内周壁
Ｒ 円弧形状の曲率半径
Ｌ レール摺動面のオイルリング本体軸方向の長さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】