特許 7254836 組合せオイルリング

(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】

(24)【登録日】2023-03-31

(45)【発行日】2023-04-10

(54)【発明の名称】組合せオイルリング

(51)【国際特許分類】

   F16J 9/20 20060101AFI20230403BHJP

   F16J 9/06 20060101ALI20230403BHJP

   F02F 5/00 20060101ALI20230403BHJP

【ＦＩ】

F16J9/20

F16J9/06 B

F02F5/00 B

F02F5/00 301B

F02F5/00 301E

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020568646

(86)(22)【出願日】2020-01-31

(86)【国際出願番号】 JP2020003802

(87)【国際公開番号】W WO2020158949

(87)【国際公開日】2020-08-06

【審査請求日】2022-08-05

(31)【優先権主張番号】P 2019017454

(32)【優先日】2019-02-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2019210758

(32)【優先日】2019-11-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【早期審査対象出願】

(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】110000958

【氏名又は名称】弁理士法人インテクト国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100120237

【弁理士】

【氏名又は名称】石橋 良規

(72)【発明者】

【氏名】内海 昌弘

(72)【発明者】

【氏名】新井 健寿

(72)【発明者】

【氏名】鮫島 和宏

(72)【発明者】

【氏名】梶原 誠人

(72)【発明者】

【氏名】安藤 肇

【審査官】山田 康孝

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－００３０５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０３５３２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１１９８３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｊ ７／００－１０／０４

Ｆ０２Ｆ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ピストンのオイルリング溝に装着され、平板で且つ環状に形成されると共に、シリンダと摺接する摺接部を有する上下一対のサイドレールと、
前記上下一対のサイドレールの間に配置されると共に、前記上下一対のサイドレールを外方に押圧する上側耳部及び下側耳部からなる耳部を有するスペーサエキスパンダを備えた組合せオイルリングにおいて、
前記上下一対のサイドレールは、前記摺接部の前記ピストンの軸方向に沿った断面形状の最外径部分が前記上下一対のサイドレールの軸方向幅の中心よりも下方に配置され、
前記上側耳部及び下側耳部と前記上下一対のサイドレールの内周側とが接触する位置に前記シリンダとの摺接による前記上下一対のサイドレールの傾きを防止する傾き防止手段を備え、
前記傾き防止手段は、前記上側耳部及び前記下側耳部の前記上下一対のサイドレールとのそれぞれの当接面が、前記ピストンの軸方向に沿った断面形状が前記ピストンの軸方向に対して所定の角度だけ傾いた上側傾斜面及び下側傾斜面を有し、
前記上側傾斜面の傾斜角度θ１は、前記下側傾斜面の傾斜角度θ２よりも小さく形成されることを特徴とする組合せオイルリング。

【請求項2】

請求項１に記載の組合せオイルリングにおいて、
前記上側傾斜面の傾斜角度θ１は、２～１８°に形成され、
前記下側傾斜面の傾斜角度θ２は、７～２３°に形成されることを特徴とする組合せオイルリング。

【請求項3】

請求項２に記載の組合せオイルリングにおいて、
前記上側傾斜面と前記下側傾斜面の傾斜角度の差（Δθ＝θ２－θ１）は、少なくとも５°以上２０°以下に形成されることを特徴とする組合せオイルリング。

【請求項4】

ピストンのオイルリング溝に装着され、平板で且つ環状に形成されると共に、シリンダと摺接する摺接部を有する上下一対のサイドレールと、
前記上下一対のサイドレールの間に配置されると共に、前記上下一対のサイドレールを外方に押圧する上側耳部及び下側耳部からなる耳部を有するスペーサエキスパンダを備えた組合せオイルリングにおいて、
前記上下一対のサイドレールは、前記摺接部の前記ピストンの軸方向に沿った断面形状の最外径部分が前記上下一対のサイドレールの軸方向幅の中心よりも下方に配置され、
前記上側耳部及び下側耳部と前記上下一対のサイドレールの内周側とが接触する位置に前記シリンダとの摺接による前記上下一対のサイドレールの傾きを防止する傾き防止手段を備え、
前記傾き防止手段は、前記上下一対のサイドレールと前記上側耳部及び前記下側耳部とのそれぞれの内周側の当接面が、前記ピストンの水平方向と略平行の中心線について非対称形状に形成されることを特徴とする組合せオイルリング。

【請求項5】

請求項４に記載の組合せオイルリングにおいて、
前記上下一対のサイドレールの内周側の当接面が、前記中心線よりも上側に位置する内周上側部と下側に位置する内周下側部に区画され、
前記内周上側部は、内周上側円弧部を有し、
前記内周下側部は、内周下側円弧部を有し、
前記内周上側円弧部の半径Ｒは、前記内周下側円弧部の半径Ｒよりも大きいことを特徴とする組合せオイルリング。

【請求項6】

請求項５に記載の組合せオイルリングにおいて、
前記内周上側部及び前記内周下側部の連続する位置には前記軸方向と略平行な直線部を有することを特徴とする組合せオイルリング。

【請求項7】

請求項５又は６に記載の組合せオイルリングにおいて、
前記内周上側円弧部の半径Ｒは、前記上下一対のサイドレールの軸方向寸法の１／３以上に形成されることを特徴とする組合せオイルリング。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか１項に記載の組合せオイルリングにおいて、
前記上下一対のサイドレールは、前記摺接部における前記ピストンの軸方向に沿った断面形状が、前記ピストンの上方から下方に向かって直線状に拡がるテーパ形状であり、
前記テーパ形状は、前記ピストンの軸方向に対し８～１２°の角度を有し、前記上下一対のサイドレールの下端から０．１５ｍｍ以内に前記テーパ形状の頂点が位置することを特徴とする組合せオイルリング。

【請求項9】

請求項８に記載の組合せオイルリングにおいて、
前記テーパ形状の頂点は、前記ピストンの軸方向と略平行に延びる直線部に形成されることを特徴とする組合せオイルリング。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、組合せオイルリングに関し、特に、上下一対のサイドレールと、それらの間に配置されるスペーサエキスパンダとを備えている３ピース構成の組合せオイルリングに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、内燃機関のシリンダ内壁面に付着した余分なエンジンオイルを掻き落とし、適度な油膜を形成して内燃機関の運転に伴うピストンの焼き付きを防止すると共にオイルリングとシリンダとの摺接面の摩耗の減少を図るオイルリングが知られている。このようなオイルリングは種々の形態が知られており、例えば、下記の特許文献１に記載されているように、上下一対のサイドレールと、それらの間に配置されたスペーサエキスパンダとを備えた組合せオイルリングにおいて、摺動部におけるピストンの軸方向に沿った断面形状がピストンの上方から下方に向かって直線状に拡がるテーパ形状のサイドレールを有する組合せオイルリングが知られている。

【0003】

また、例えば特許文献２に記載されているように、高負圧条件下など特定の条件下においてもオイルリング溝上下面のシール性を低下させないようにスペーサエキスパンダの形状をサイドレールに対して傾斜面をもって押圧するように構成した形状が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－０３５３２６号公報

【文献】特開平７－１１９８３２号公報

【0005】

また、近年の低燃費化への要請から、組合せオイルリングのシリンダ内壁への押圧力を低減してフリクションを低減させるために、組合せオイルリングの低張力化が行われている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、特許文献１に記載されたような所謂テーパ形状のサイドレールを有する組合せオイルリングの張力を低減させると、図１０に示すように、サイドレール１１１の摺動部がサイドレール１１１の軸方向幅の中心から下方にズレていることから、ピストンの上下動に伴ってサイドレール１１１がシリンダ内壁と摺接すると、シリンダからの反力の発生箇所が摺動部となるため、サイドレール１１１にサイドレール支持部１１９外周側の近傍を支点とするモーメント力Ｍが発生し、当該モーメント力Ｍによってサイドレール１１１の外周側が下方へ動くように作用し、サイドレール１１１の外周が下方へ傾いた状態となる場合があった。

【0007】

このように、サイドレール１１１の外周が下方へ傾いた状態では、サイドレール１１１の下面とオイルリング溝下面とのオイルシール性能が低下し、所望の性能を発揮することができないという問題があった。

【0008】

そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、組合せオイルリングの張力を低下させた場合であっても、サイドレールの下面とオイルリング溝下面とのオイルシール性能を低下させることなく、エンジンオイルのオイル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提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る組合せオイルリングは、ピストンのオイルリング溝に装着され、平板で且つ環状に形成されると共に、シリンダと摺接する摺接部を有する上下一対のサイドレールと、前記上下一対のサイドレールの間に配置されると共に、前記上下一対のサイドレールを外方に押圧する上側耳部及び下側耳部からなる耳部を有するスペーサエキスパンダを備えた組合せオイルリングにおいて、前記上下一対のサイドレールは、前記摺接部の前記ピストンの軸方向に沿った断面形状の最外径部分が前記上下一対のサイドレールの軸方向幅の中心よりも下方に配置され、前記上側耳部及び下側耳部と前記上下一対のサイドレールの内周側とが接触する位置に前記シリンダとの摺接による前記上下一対のサイドレールの傾きを防止する傾き防止手段を備え、前記傾き防止手段は、前記上側耳部及び前記下側耳部の前記上下一対のサイドレールとのそれぞれの当接面が、前記ピストンの軸方向に沿った断面形状が前記ピストンの軸方向に対して所定の角度だけ傾いた上側傾斜面及び下側傾斜面を有し、前記上側傾斜面の傾斜角度θ１は、前記下側傾斜面の傾斜角度θ２よりも小さく形成されることを特徴とする。

【0010】

また、本発明に係る組合せオイルリングにおいて、前記上側傾斜面の傾斜角度θ１は、２～１８°に形成され、前記下側傾斜面の傾斜角度θ２は、７～２３°に形成されると好適である。

【0011】

また、本発明に係る組合せオイルリングにおいて、前記上側傾斜面と前記下側傾斜面の傾斜角度の差（Δθ＝θ２－θ１）は、少なくとも５°以上２０°以下に形成されると好適である。

【0012】

本発明に係る組合せオイルリングは、ピストンのオイルリング溝に装着され、平板で且つ環状に形成されると共に、シリンダと摺接する摺接部を有する上下一対のサイドレールと、前記上下一対のサイドレールの間に配置されると共に、前記上下一対のサイドレールを外方に押圧する上側耳部及び下側耳部からなる耳部を有するスペーサエキスパンダを備えた組合せオイルリングにおいて、前記上下一対のサイドレールは、前記摺接部の前記ピストンの軸方向に沿った断面形状の最外径部分が前記上下一対のサイドレールの軸方向幅の中心よりも下方に配置され、前記上側耳部及び下側耳部と前記上下一対のサイドレールの内周側とが接触する位置に前記シリンダとの摺接による前記上下一対のサイドレールの傾きを防止する傾き防止手段を備え、前記傾き防止手段は、前記上下一対のサイドレールと前記上側耳部及び前記下側耳部とのそれぞれの内周側の当接面が、前記ピストンの水平方向と略平行の中心線について非対称形状に形成されることを特徴とする。

【0013】

また、本発明に係る組合せオイルリングにおいて、前記上下一対のサイドレールの内周側の当接面が、前記中心線よりも上側に位置する内周上側部と下側に位置する内周下側部に区画され、前記内周上側部は、内周上側円弧部を有し、前記内周下側部は、内周下側円弧部を有し、前記内周上側円弧部の半径Ｒは、前記内周下側円弧部の半径Ｒよりも大きいと好適である。

【0014】

また、本発明に係る組合せオイルリングにおいて、前記内周上側部及び前記内周下側部の連続する位置には前記軸方向と略平行な直線部を有すると好適である。

【0015】

また、本発明に係る組合せオイルリングにおいて、前記内周上側円弧部の半径Ｒは、前記上下一対のサイドレールの軸方向寸法の１／３以上に形成されると好適である。

【0016】

また、本発明に係る組合せオイルリングにおいて、前記上下一対のサイドレールは、前記摺接部における前記ピストンの軸方向に沿った断面形状が、前記ピストンの上方から下方に向かって直線状に拡がるテーパ形状であり、前記テーパ形状は、前記ピストンの軸方向に対し８～１２°の角度を有し、前記上下一対のサイドレールの下端から０．１５ｍｍ以内に前記テーパ形状の頂点が位置する好適である。

【0017】

また、本発明に係る組合せオイルリングにおいて、前記テーパ形状の頂点は、前記ピストンの軸方向と略平行に延びる直線部に形成されると好適である。

【発明の効果】

【0018】

本発明に係る組合せオイルリングは、上下一対のサイドレールは、摺接部のピストンの軸方向に沿った断面形状の最外径部分が前記サイドレールの軸方向幅の中心よりも下方に配置され、上側耳部及び下側耳部とサイドレールの内周側とが接触する位置にシリンダとの摺接によるサイドレールの傾きを防止する傾き防止手段を備えるので、ピストンがシリンダライナと摺動した場合であってもサイドレールに付与されるモーメント力を低減又はサイドレールがモーメント力を受けた場合に、サイドレールの内径側を下方に押さえる力が付与されて、当該モーメント力に抗してサイドレールの先端が下方向きとなることを防止する傾き防止手段を有するので、オイル掻き落とし性能の低下を防止して、燃焼室負圧時のオイル吸い上がりを防止してオイル消費量の低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る組合せオイルリングを組み付けた内燃機関のシリンダ軸方向で切断して示した要部断面の概要図。

【図2】本発明の第１の実施形態に係る組合せオイルリングを図３におけるＡ－Ａ断面で切断して示した断面図。

【図3】本発明の第１の実施形態に係る組合せオイルリングに用いられるスペーサエキスパンダの一部分を示す斜視図。

【図4】本発明の第１の実施形態に係る組合せオイルリングに用いられるスペーサエキスパンダの変形例の一部分を示す斜視図。

【図5】本発明の第１の実施形態に係る組合せオイルリングに用いられるスペーサエキスパンダを示す断面図。

【図6】本発明の第２の実施形態に係る組合せオイルリングを内燃機関のシリンダ軸方向で切断して示した断面図。

【図7】本発明の第２の実施形態に係る組合せオイルリングに用いられるサイドレールの軸方向断面図。

【図8】本発明の第２の実施形態に係る組合せオイルリングに用いられるサイドレール外周側の変形例を示す軸方向断面図。

【図9】本発明の第２の実施形態に係る組合せオイルリングに用いられるサイドレール内周側の変形例を示す断面図。

【図10】従来の組合せオイルリングをピストンの軸方向で切断して示した断面図。

【図11】本発明の第１の実施形態に係る組合せオイルリングと従来のオイルリングのオイル消費量を比較した測定結果。

【図12】本発明の第２の実施形態に係る組合せオイルリングと従来のオイルリングのオイル消費量を比較した測定結果。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0021】

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る組合せオイルリングを組み付けた内燃機関のシリンダ軸方向で切断して示した要部断面の概要図であり、図２は、本発明の第１の実施形態に係る組合せオイルリングを図３におけるＡ－Ａ断面で切断して示した断面図であり、図３は、本発明の第１の実施形態に係る組合せオイルリングに用いられるスペーサエキスパンダの一部分を示す斜視図であり、図４は、本発明の第１の実施形態に係る組合せオイルリングに用いられるスペーサエキスパンダの変形例の一部分を示す斜視図であり、図５は、本発明の第１の実施形態に係る組合せオイルリングに用いられるスペーサエキスパンダを示す断面図である。なお、本明細書において、上下方向とは、図１における紙面上方・下方に沿った方向と定義する。

【0022】

図１に示すように、本実施形態に係る組合せオイルリング１０は、内燃機関のピストン２の外周面に形成されたオイルリング溝３に組み付けられ、シリンダ１の内壁と摺接することで、シリンダ１の内壁に付着した余分なエンジンオイルを掻き落としてシリンダ１の内壁に適切な油膜を形成する部材である。

【0023】

組合せオイルリング１０は、上下一対のサイドレール１１，１１と、この上下一対のサイドレール１１，１１の間に配置されるスペーサエキスパンダ１２とから構成されている。これらサイドレール１１，１１及びスペーサエキスパンダ１２は鋼等からなっておりサイドレール１１は、合口（図示せず）を備えた平板の環状リングとして構成されている。

【0024】

図３に示すように、スペーサエキスパンダ１２は、鋼材を塑性加工して形成されており、軸方向に沿って凹凸形状（波形形状）となると共に、周方向に略円形状に構成されている。この軸方向の凹凸形状によって、軸方向の端部に上片１３及び下片１４が形成されている。即ち、スペーサエキスパンダ１２は、軸方向及び周方向に離間して周方向に交互に多数配置された上片１３及び下片１４を備えており、互いに隣接する上片１３と下片１４とは連結片１５によって連結されている。

【0025】

また、図１に示すように、スペーサエキスパンダ１２の上片１３及び下片１４の内周側端部には、サイドレール１１，１１を外周側に押圧する耳部１６がアーチ状に立設して形成されている。耳部１６は、上側のサイドレール１１を外周側に押圧する上側耳部１６ａと、下側のサイドレール１１を外周側に押圧する下側耳部１６ｂとを有している。

【0026】

さらに、図３に示すように、耳部１６には、径方向に沿って貫通孔１８が形成されており、上片１３の上面及び下片１４の下面（図示せず）には、それぞれ径方向に沿って溝１７が形成されている。また、スペーサエキスパンダ１２の上片１３及び下片１４の外周側端部には、溝１７よりも一段高く形成されたサイドレール支持部１９が形成されている。

【0027】

また、本実施形態に係るスペーサエキスパンダ１２は、溝１７に径方向に沿った断面形状がＶ形状又はＲ形状に形成された凹部１７ａが形成されている。溝部１７に凹部１７ａを形成することによって貫通孔１８の開口面積が大きくなるので、貫通孔１８を流通するオイル流量を大きくすることが可能となる。

【0028】

このように、スペーサエキスパンダ１２に溝１７を形成することで、ピストンの外周側から内周側へ円滑にエンジンオイルを流すことが可能となり、ピストンリングで掻き落としたエンジンオイルをエンジン内部に還流させると共に、燃焼室へ漏出することを防止することでオイル消費量（ＬＯＣ）の低減を図っている。

【0029】

なお、図４に示すように、変形例として実施形態に係るスペーサエキスパンダ１２ａは、溝１７に径方向に沿った断面形状がＶ形状又はＲ形状に形成された凹部１７ａを形成せずに、平坦面としても構わない。

【0030】

なお、スペーサエキスパンダ１２は、ピストン２のオイルリング溝３に組み付けられた状態で合口が付き合わされて周方向に縮められた状態で組み付けられている。したがって、スペーサエキスパンダ１２の張力によって径方向外方へ拡張力を生じるように組み付けられているので、上下のサイドレール１１，１１を上片１３，下片１４のサイドレール支持部１９，１９で軸方向に沿って上下に隔離保持すると共に、耳部１６がサイドレール１１の内周面をそれぞれ押圧することによって、上下のサイドレール１１，１１の外周面をシリンダ１の内壁面に密着させている。

【0031】

図２に示すように、上下一対のサイドレール１１は、シリンダと摺接する摺接部を備えており、当該摺接部におけるピストン２の軸方向に沿った断面形状が、サイドレール上面２１からサイドレール下面２２に向かって外周面２３が直線状に広がるテーパ形状となっており、シリンダ側端面の最外径（径方向の最外端に位置する頂点２４）がサイドレール１１の軸方向幅の中心よりも下方に配置されている。なお、当該テーパ形状は、ピストンの軸方向に対し５～３０°より好ましくは８～１２°に設定されると好適であり、最外径（頂点２４）の位置は、サイドレール１１の下面２２からの高さが０．１５ｍｍ以内の位置に形成されていると好適である。

【0032】

また、図５に示すように、スペーサエキスパンダ１２の耳部１６とサイドレール１１との当接面は、ピストンの軸方向に沿った断面形状がピストンの軸方向に対して所定の角度だけ傾いた上側傾斜面２１ａおよび下側傾斜面２１ｂを有している。上側傾斜面２１ａ及び下側傾斜面２１ｂは、それぞれ上側のサイドレール１１及び下側のサイドレール１１に対して上側傾斜面２１ａ及び下側傾斜面２１ｂの法線方向Ｐ，Ｐ´にスペーサエキスパンダ１２からの張力を付与し、径方向分力Ｒ，Ｒ´によって、サイドレール１１をシリンダに押し当てるように外方に押圧する力を付与している。

【0033】

また、上側傾斜面２１ａの傾斜角度θ１は、ピストンの軸方向に対して２～１８°傾いて形成されると好適であり、下側傾斜面２１ｂの傾斜角度θ２は、ピストンの軸方向に対して７～２３°傾いて形成されると好適である。なお、図５に示すように上側傾斜面２１ａの傾斜角度θ１は、下側傾斜面２１ｂの傾斜角度θ２よりも小さく形成されており、この傾斜角度の違いによって傾き防止手段を構成しており、当該張力の軸方向分力Ｑ，Ｑ´は、上側のサイドレール１１が受ける上向きの軸方向分力Ｑよりも下側のサイドレール１１が受ける下向きの軸方向分力Ｑ´の方が大きくなり、組合せオイルリング１０全体で下向きの力を付与することができ、この下向きの力がモーメント力に抗することよって下側のサイドレール１１がモーメント力を受けて傾くことを防止している。

【0034】

なお、上側傾斜面２１ａと下側傾斜面２１ｂの傾斜角度の差Δθ＝θ２－θ１は、少なくとも５°以上２０°以下を有していると好適であり、さらに好適には１２°以上１８°以下であると好適である。この場合、例えば、上側傾斜面２１ａの傾斜角度θ１をピストンの軸方向に対して５°、下側傾斜面２１ｂの傾斜角度θ２をピストンの軸方向に対して２０°傾斜させると好適である。

【0035】

［第２の実施形態］
以上説明した第１の実施形態に係る組合せオイルリングは、スペーサエキスパンダの耳部の上側傾斜面２１ａの傾斜角度θ１を下側傾斜面２１ｂの傾斜角度θ２よりも小さく形成して傾き防止手段を構成した場合について説明を行った。次に説明する第２の実施形態に係る組合せオイルリングは、第１の実施形態と異なる形態を有する傾き防止手段について説明を行うものである。なお、上述した第１の実施形態の場合と同一又は類似する部材については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

【0036】

図６は、本発明の第２の実施形態に係る組合せオイルリングを内燃機関のシリンダ軸方向で切断して示した断面図であり、図７は、本発明の第２の実施形態に係る組合せオイルリングに用いられるサイドレールの軸方向断面図であり、図８は、本発明に係る第２の実施形態に係る組合せオイルリングに用いられるサイドレール外周側の変形例を示す軸方向断面図であり、図９は、本発明に係る第２の実施形態に係る組合せオイルリングに用いられるサイドレール内周側の変形例を示す断面図である。

【0037】

図６に示すように、本実施形態に係る組合せオイルリング１０´は、上下一対のサイドレール１１´に傾き防止機構を形成している。具体的には、上述した第１の実施形態に係る組合せオイルリング１０のサイドレール１１と同様に、シリンダと摺接する摺接部を備えており、当該摺接部におけるピストン２の軸方向に沿った断面形状が、サイドレール上面２１からサイドレール下面２２に向かって外周面２３が直線状に広がるテーパ形状となっており、シリンダ側端面の最外径（径方向の最外端に位置する頂点２４）がサイドレール１１´の軸方向幅の中心よりも下方に配置されている。なお、当該テーパ形状は、ピストンの軸方向に対し５～３０°より好ましくは８～１２°に設定されると好適であり、最外径（頂点２４）の位置は、サイドレール下面２２からの高さが０．１５ｍｍ以内の位置に形成されていると好適である。

【0038】

なお、図８に示すように、上下一対のサイドレール１１´の最外径の形状を直線部２４´として形成し、テーパ形状の頂点を、ピストンの軸方向と略平行に延びる直線部２４´としても構わない。このような最外径の直線部２４´は、軸方向にラッピング加工することで形成され、外周面周方向の真円度が向上し、シリンダへ追従しやすくなり、運転初期からオイル消費量の低減を図ることができる。

【0039】

図７に示すように、サイドレール１１´の内周側の当接面（耳部１６ａ，１６ｂと対向する面）は、ピストンの水平方向と略平行な中心線Ｃについて非対称の形状となっており、当該非対称形状によって傾き防止手段を構成している。

【0040】

本実施形態に係る傾き防止手段について詳述すると、サイドレール１１´の内周側は、中心線Ｃの上側の内周上側部２５が内周上側円弧部Ｒｕを有し、中心線Ｃの下側の内周下側部２６が内周下側円弧部Ｒｌを有している。ここで、内周上側円弧部Ｒｕの半径Ｒは、内周下側円弧部Ｒｌの半径Ｒよりも大きく形成されており、例えば、内周上側円弧部Ｒｕの半径Ｒは、サイドレール１１´の軸方向高さｈの１／３以上に形成され、内周下側円弧部Ｒｌの半径Ｒは例えばＲ０．１ｍｍに設定されると好適である。さらに好ましくは、内周上側円弧部Ｒｕの半径Ｒは、サイドレール１１´の軸方向高さｈの１／３以上２／３以下に形成されると好適である。

【0041】

また、本実施形態に係る傾き防止手段は、サイドレール１１´の内周側を中心線Ｃに対して非対称形状とすることで、図６に示すように、耳部１６ａ，１６ｂとサイドレール１１´の内周側面との当接点Ｐｉｕ，Ｐｉｌを下側にすることができる。このようにサイドレール１１´の内周側の耳部との当接点Ｐｉｕ及びＰｉｌが耳部１６ａ，１６ｂに対して下側に位置することで、サイドレール１１´の外周側形状がテーパ形状である場合にシリンダとの摺動点となる頂点２４が下側に下がったことによるモーメント力を抑制してサイドレール１１´の傾きを防止している。

【0042】

なお、内周上側部２５及び内周下側部２６は、内周上側円弧部Ｒｕ及び内周下側円弧部Ｒｌを単一の半径Ｒを有する場合に限らず、例えば、図９に示すように、内周上側部２５と内周下側部２６とが連続する位置に直線部２７を形成しても構わない。また、非対称形状とすることで、内周側の当接点Ｐｉｕ及びＰｉｌを下げることができれば、例えば、内周上側部２５は、テーパ形状として、サイドレール１１´の内周側の形状を所謂ベベル形状としても構わない。

【0043】

なお、本実施形態に係る組合せオイルリング１０´に用いられるサイドレール１１´は、耳部１６ａ，１６ｂと当接する内周側形状が円弧形状を含む形状となっているため、サイドレール１１´の内周側と耳部１６ａ,１６ｂとはより広い面接触となることから、スペーサエキスパンダ１２´の耳部１６ａ，１６ｂへの攻撃性が低減し、当該耳部１６ａ，１６ｂの摩耗を軽減することができる。

【実施例】

【0044】

次に、本発明を更に具体的に説明するために、実施例及び比較例を挙げて、本実施形態に係る組合せオイルリング１０，１０´について機能試験を実施した。機能試験は、排気量２．５リットル直列４気筒の自動車用ガソリンエンジンを用いて行った。試験条件は、エンジン回転数６０００ｒ／ｍｉｎ、ＷＯＴ（ワイドオープンスロットル）にて従来例と本発明に係る組合せオイルリングでのオイル消費量（ＬＯＣ）を測定し、従来例値が１となるように相対比率で確認を行った。

【0045】

図１１は、第１の実施形態に係る組合せオイルリング１０と従来のオイルリングにおけるオイル消費量を比較した測定結果であり、図１２は、第２の実施形態に係るオイルリング１０´と従来のオイルリングにおけるオイル消費量を比較した測定結果である。

【0046】

第１圧力リング及びオイルリングのサイドレールの外周面には、Ｃｒ－Ｎからなるイオンプレーティング皮膜を形成した。オイルリングの外周面は、イオンプレーティング皮膜を形成した後、ラッピング処理を行い、外周面凸部とテーパ部が滑らかになるように形成した。

【0047】

なお、その他の試験条件は以下の通りである。
ピストンボア径：８７．５ｍｍ，
回転数：６０００ｒ／ｍｉｎ，
ピストンストローク：１０３．４ｍｍ，
サイドレール半径方向の厚み：１．７０ｍｍ，
サイドレール軸方向の厚み：０．３５ｍｍ，
サイドレールの外周角度θ：１０°，
オイルリング軸方向幅：２．０ｍｍ。

【0048】

また、実施例１は、スペーサエキスパンダの耳角度をそれぞれ上側傾斜面の傾斜角度を２°、下側傾斜面の傾斜角度を７°に設定し、実施例２は、スペーサエキスパンダの耳角度をそれぞれ上側傾斜面の傾斜角度を１８°、下側傾斜面の傾斜角度を２３°に設定し、実施例３は、スペーサエキスパンダの耳角度をそれぞれ上側傾斜面の傾斜角度を５°、下側傾斜面の傾斜角度を２０°に設定し、比較例１は、スペーサエキスパンダの耳角度をそれぞれ上側傾斜面の傾斜角度を１８°、下側傾斜面の傾斜角度を１５°に設定し、比較例２は、スペーサエキスパンダの耳角度をそれぞれ上側傾斜面の傾斜角度を２３°、下側傾斜面の傾斜角度を３０°に設定し、比較例３は、スペーサエキスパンダの耳角度をそれぞれ上側傾斜面の傾斜角度を０°、下側傾斜面の傾斜角度を５°に設定した。従来例１は、スペーサエキスパンダの耳角度を上側傾斜面の傾斜角度及び下側傾斜面の傾斜角度ともに１０°に設定した。

【0049】

図１１に示すように、上側傾斜面の傾斜角度を下側傾斜面の傾斜角度よりも小さく形成すると、実施例１や実施例２から明らかなように、オイル消費量比が５％～１０％程度良好となることが確認できた。さらに、上側傾斜面の傾斜角度と下側傾斜面の傾斜角度の差を１５°とすることで、オイル消費量比を従来に比べて約２０％良好となることが確認できた。

【0050】

これに対し、比較例１のように、上側傾斜面の傾斜角度を下側傾斜面の傾斜角度よりも大きく形成すると、下側のサイドレールの分力が小さいため、下側のサイドレールがより傾き、オイルリング溝にオイルが入りやすくなるため１０％程度の増加となった。また、比較例２のように、上側傾斜面の傾斜角度が２３°、下側傾斜面の傾斜角度が３０°とした場合に、傾斜面の傾斜角度が大きくなることは、傾斜面の軸方向分力は大きくなるが、上側のサイドレールと下側のサイドレールの軸方向分力の差が小さくなってしまうことから傾き防止の効果も出にくくなる。また、傾斜面の傾斜角度を大きくすることは高速回転時のオイル消費を増加させるため、角度を大きくするだけでは解決することはできず従来例に対してオイル消費量比は、増加することが確認できた。また、比較例３のように、上側傾斜面の傾斜角度が０°、下側傾斜面の傾斜角度が５°とした場合には、傾斜面の軸方向分力が小さく、高速での往復運動によるサイドレールの慣性力の影響が大きくなり、下側のサイドレールの傾きが大きくなるため、オイルリング溝にオイルが入りやすくなり１０％程度増加することが確認できた。

【0051】

次に、実施例４は、サイドレールの内周側の当接面をピストンの水平方向と略平行な中心線について非対称の形状とし、内周上側円弧部の曲率半径をＲ０．１１ｍｍ、内周下側円弧部の曲率半径をＲ０．１ｍｍに設定し、実施例５は、内周上側円弧部の曲率半径をＲ０．１３ｍｍ、内周下側円弧部の曲率半径をＲ０．１ｍｍに設定し、実施例６は、内周上側円弧部の曲率半径をＲ０．１６５ｍｍ、内周下側円弧部の曲率半径をＲ０．１ｍｍに設定し、実施例７は、内周上側円弧部の曲率半径をＲ０．２ｍｍ、内周下側円弧部の曲率半径をＲ０．１ｍｍに設定し、従来例２は、内周上側円弧部及び内周下側円弧部の曲率半径をともにＲ０．１ｍｍに設定してオイル消費量を比較した。

【0052】

図１２に示すように、内周上側円弧部の曲率半径を内周下側円弧部の曲率半径よりも大きく形成すると、従来と比較してオイル消費量比を低減することができ、特に、実施例５では、約３５％、実施例６及び実施例７では、約５０％のオイル消費量の低減を確認することができた。

【0053】

なお、上述した本実施形態に係る組合せオイルリング１０，１０´のサイドレール上面２１には、図示しない表裏判別手段としての凹部などが形成されても構わない。この凹部は、サイドレール上面２１が判別することができればよいので、サイドレール上面２１に環状に形成しても構わないし、点状に形成しても構わない。なお、凹部の形成方法は、サイドレールにプレス、打刻又はレーザー加工によって形成しても構わないし、例えばロール引きやダイス引き等の線材の引き抜き加工と同時に形成しても構わない。また、凹部を設けずにサイドレール上面２１又は下面２２に断続的又は連続的なペイントを塗布しても構わないし、上面２１又は下面２２のいずれか一方の表面粗さを変えて、例えば上面２１を平滑に処理すると共に、下面２２を粗く処理することで触感によって表裏判別するように形成しても構わない。この場合、視覚による判別に依らない為、作業場の明るさが十分でない場合であっても確実に表裏判別を行うことができる。

【0054】

また、上述した本実施形態に係る組合せオイルリング１０，１０´は、サイドレールの外周面に硬質炭素皮膜（ＤＬＣ：Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）などの表面処理を施してもしても構わない。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【符号の説明】

【0055】

１ シリンダ， ２ ピストン， ３ オイルリング溝， １０，１０´ 組合せオイルリング， １１，１１´ サイドレール， １２，１２´ スペーサエキスパンダ， １６ 耳部， １６ａ 上側耳部， １６ｂ 下側耳部， １９ サイドレール支持部， ２１ サイドレール上面， ２１ａ 上側傾斜面， ２１ｂ
下側傾斜面， ２２ サイドレール下面， ２３ 外周面， ２４ 頂点， ２５ 内周上側部， ２６ 内周下側部， θ１ 上側傾斜面の傾斜角度， θ２ 下側傾斜面の傾斜角度， Δθ 傾斜角度の差， Ｃ 中心線， Ｐｉｕ 内周上側円弧部， Ｐｉｌ 内周下側円弧部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】