オイルリング及び内燃機関
【課題】下側レール部の下面がリング溝の対向面に貼り付くことに起因してオイル消費が増大することを抑制することのできるオイルリング及び内燃機関を提供する。
【解決手段】オイルリング４は、ピストン２の外周面に形成されたリング溝３に装着されている。また、リング溝３において互いに対向する一対の上側対向面３１及び下側対向面３２上をそれぞれ摺動可能な一対の上側レール部５１及び下側レール部５２と、これらレール部５１，５２を連結する連結部５３とを有している。連結部５３にはオイルリング４の径方向に貫通するオイル戻し孔５４が形成されている。オイルリング４の下側レール部５２の下面にはリング本体５の径方向における中央位置にリング本体５の全周にわたって延びる全周溝５６が形成されている。また、下側レール部５２の下面には下側レール部５２の内周面と全周溝５６とを接続する接続溝５７が形成されている。
【解決手段】オイルリング４は、ピストン２の外周面に形成されたリング溝３に装着されている。また、リング溝３において互いに対向する一対の上側対向面３１及び下側対向面３２上をそれぞれ摺動可能な一対の上側レール部５１及び下側レール部５２と、これらレール部５１，５２を連結する連結部５３とを有している。連結部５３にはオイルリング４の径方向に貫通するオイル戻し孔５４が形成されている。オイルリング４の下側レール部５２の下面にはリング本体５の径方向における中央位置にリング本体５の全周にわたって延びる全周溝５６が形成されている。また、下側レール部５２の下面には下側レール部５２の内周面と全周溝５６とを接続する接続溝５７が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機関ピストンの外周面に形成されたリング溝に装着されるオイルリング及び同オイルリングを備える内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のシリンダ内にはピストンが往復動可能に設けられており、このピストンの外周面に形成された複数のリング溝にはピストンリングが装着されている。具体的には、ピストンの軸線方向において燃焼室に近い順に、トップリング、セカンドリング、及びオイルリングがそれぞれ装着されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
トップリング及びセカンドリングは、燃焼室で生じた燃焼ガスがピストンとシリンダとの間から漏れないようにこれらの間をシールする機能を有している。尚、一般に、トップリング及びセカンドリングはコンプレッションリングと総称される。
【０００４】
また、オイルリングは、エンジンオイルを必要最小限の量だけシリンダのボア壁面に供給するとともに、余剰のオイルを掻き落とす機能を有している。
図５に示すように、オイルリング４０４は、リング本体４０５とリング本体４０５の内周側に位置してリング本体４０５を外周側に付勢するコイルエキスパンダ６とを備えている。リング本体４０５は、リング溝３の上側対向面３１上を摺動可能な上側レール部４５１、上側対向面３１に対向する下側対向面３２上を摺動可能な下側レール部４５２、及びこれらレール部４５１，４５２を連結する連結部４５３とを有している。これらレール部４５１，４５２は連結部４５３よりも内周側及び外周側の双方に突出している。すなわち、リング本体４０５は断面略Ｉ字状をなしている。また、連結部４５３には、オイルリング４０４の径方向に貫通する複数のオイル戻し孔４５４が形成されている。尚、オイル戻し孔４５４はオイルリング４０４の周方向において所定間隔毎に形成されている。連結部４５３の内周面は断面円弧状に形成されており、コイルエキスパンダ６が収容される収容部４５５とされている。
【０００５】
こうしたオイルリング４０４を備える内燃機関では、ピストン２の往復動に伴って上側レール部４５１及び下側レール部４５２の外周面がシリンダのボア壁面１上を摺動することにより、ボア壁面１に付着している余剰なオイルが掻き落とされ、オイル戻し孔４５４を通じてリング溝３内に導入される。そして、リング溝３内のオイルは、リング溝３の底面３３に形成された排出通路（図示略）を通じてクランクケースに戻される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６―３２２３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、図６に期間Ａ１、Ａ２として示すように、ピストン２が上動し、且つピストン２の加速度がプラス、すなわち上方に向かう速度が増大しているときには、リング溝３内のオイルリング４０４及びオイルは下側対向面３２に押し付けられた状態となる。その後、図６に期間Ｂ１、Ｂ２として示すように、ピストン２が上動し、且つピストン２の加速度がマイナス、すなわち上方に向かう速度が減少するようになると、図７に示すように、リング溝３内のオイルは直ぐさま上側対向面３１に向けて相対移動する。このとき、下側レール部４５２の下面が下側対向面３２に密着して貼り付いているため、リング本体４０５が下側対向面３２から離脱するまでに、ある程度の時間を要することとなる。その結果、上側対向面３１近傍に移動しているオイルが上側レール部４５１の上面と上側対向面３１との間隙を通じて流出し、ピストン２の外周面とボア壁面１との間隙から上方に流出することで、オイル消費が増大するといった問題が生じる。
【０００８】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、下側レール部の下面がリング溝の対向面に貼り付くことに起因してオイル消費が増大することを抑制することのできるオイルリング及び内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、機関ピストンの外周面に形成されたリング溝に装着されるオイルリングであって、前記リング溝において互いに対向する一対の対向面上をそれぞれ摺動可能な一対のレール部と、これらレール部を連結する連結部とを有するリング本体と、同リング本体の内周側に位置して同リング本体を外周側に付勢するコイルエキスパンダとを備えるオイルリングにおいて、前記一対のレール部において当該オイルリングの軸線方向における燃焼室側のものを上側レール部とするとともに同軸線方向における燃焼室とは反対側のものを下側レール部とするとき、前記下側レール部の下面には前記リング本体の全周にわたって凹部が形成されてなることをその要旨としている。
【００１０】
同構成によれば、下側レール部の下面に全周にわたって凹部が形成されているため、下側レール部の下面全体が平面状をなす従来構成とは異なり、下側レール部の下面の径方向における幅、すなわちシール幅が小さなものとなる。このため、リング溝の下側対向面に対して下側レール部が密着しにくくなりこれを貼り付かせる力が全周にわたって小さくなる。これにより、下側対向面から下側レール部が早期に脱離するようになる。これらのことから、機関ピストンの加速度が上向きから下向きに反転した後にリング溝内のオイルが上側対向面に向けて相対移動すると、リング本体がこれに追従するようになり、上側レール部の上面が上側対向面に早期に接するようになる。その結果、上側レール部の上面と上側対向面との間を通じてリング溝の内部のオイルが燃焼室側に流出することを抑制することができる。従って、下側レール部がリング溝の対向面に貼り付くことに起因してオイル消費が増大することを抑制することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のオイルリングにおいて、前記凹部は前記下側レール部の下面において前記リング本体の径方向の中央位置に形成され、前記下側レール部の下面には前記下側レール部の内周面及び外周面の少なくとも一方と前記凹部とを接続する接続溝が更に形成されてなることをその要旨としている。
【００１２】
下側レール部の下面のシール幅を小さくするほど、リング溝の下側対向面に対して下側レール部が密着しにくくなり、下側対向面に対して下側レール部を貼り付かせる力は小さくなる。しかしながら、下側レール部の下面のシール幅を過度に小さくすると、下側対向面との接触面積が小さくなり、接触面圧が大きくなることで下側対向面或いはリング本体が摩耗しやすくなるといった新たな問題が生じる。
【００１３】
また、凹部を下側レール部の外周側端部を含むものとした場合には、機関運転中にリング本体が傾動して姿勢が不安定なものとなるおそれがある。
この点、上記構成によれば、下側レール部の下面がリング溝の下側対向面に密着して貼り付こうとするときに、下側レール部に形成された接続溝を通じて凹部に空気やオイルが導入される。このため、下側対向面に対して下側レール部が密着しにくくなりこれを貼り付かせる力が小さくなる。
【００１４】
更に、接続溝を通じて凹部に空気やオイルを導入することが可能となるため、下側対向面に対して下側レール部を貼り付かせる力を小さくしつつも、凹部自体の径方向における幅を小さくすることが可能となる。すなわち、下側レール部の下面のシール幅をある程度大きいものとしても、リング溝の下側対向面に対して下側レール部を貼り付かせる力を的確に小さくすることが可能となる。従って、リング溝の下側対向面或いはリング本体の摩耗を抑制することができる。
【００１５】
また、凹部は下側レール部の下面においてリング本体の径方向の中央位置に形成されており、下側レール部の外周側端面はシール面とされているため、機関運転中においてリング本体の姿勢の不安定化を抑制することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のオイルリングにおいて、前記接続溝は前記リング本体の周方向において複数形成されてなることをその要旨としている。
同構成によれば、下側レール部の下面に形成された凹部に対して複数の接続溝を通じて空気やオイルが導入される。これにより、リング溝の下側対向面に対して下側レール部の下面を貼り付かせる力が好適に弱められる。尚、このような貼り付かせる力をオイルリングの周方向において均等に弱める上では、複数の貫通孔をオイルリングの周方向において等間隔にて形成することが望ましい。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のオイルリングにおいて、前記凹部は前記下側レール部の内周側端部を含む内側凹部及び前記下側レール部の外周側端部を含む外側凹部の少なくとも一方を有してなることをその要旨としている。
【００１８】
同構成によれば、下側レール部の内周側端部を含む内側凹部や下側レール部の外周側端部を含む外側端部を全周にわたって形成することによって請求項１に記載の凹部を具現化することができる。この場合、例えばリング本体を成形するための型形状を一部変更するだけで凹部を成形することが可能となるため、下側レール部の下面に凹部を設定することに起因してオイルリングの製造工程の複雑化を回避することができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のオイルリングにおいて、前記一対の対向面において当該ピストンの軸線方向における燃焼室側のものを上側対向面とするとともに同軸線方向における燃焼室とは反対側のものを下側対向面とするとき、前記上側対向面と前記上側レール部の上面とが当接した際のシール性が前記下側対向面と前記下側レール部の下面とが当接した際のシール性よりも高くなるように前記上側レール部の上面の形状が設定されてなることをその要旨としている。
【００２０】
同構成によれば、上側レール部の上面が下側レール部の下面に比べて高いシール性を発揮する形状とされている。このため、上側レール部の上面が上側対向面に当接すると、上側レール部の上面と上側対向面との間が好適にシールされることでリング溝の内部のオイルが燃焼室側に流出することを的確に抑制することができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、機関ピストンの外周面に形成されたリング溝に装着されるオイルリングであって、前記リング溝において互いに対向する一対の対向面上をそれぞれ摺動可能な一対のレール部と、これらレール部を連結する連結部とを有するリング本体と、同リング本体の内周側に位置して同リング本体を外周側に付勢するコイルエキスパンダとを備えるオイルリングにおいて、前記一対のレール部において当該オイルリングの軸線方向における燃焼室側のものを上側レール部とするとともに同軸線方向における燃焼室とは反対側のものを下側レール部とするとき、前記下側レール部の下面は前記上側レール部の上面よりも表面粗さが大きくされてなることをその要旨としている。
【００２２】
同構成によれば、下側レール部の下面の表面粗さが上側レール部の上面と同一とされる従来構成とは異なり、リング溝の下側対向面に対して下側レール部の下面が当接した状態においてこれらの間を通じてオイルが漏出しやすくなる。これにより、リング溝の対向面に対して下側レール部が密着することが抑制され、当該対向面に対して下側レール部を貼り付かせる力が全周にわたって小さくなる。このため、リング溝の対向面から下側レール部が早期に脱離するようになる。その結果、機関ピストンの加速度が上向きから下向きに反転した後にリング溝内のオイルが上側対向面に向けて相対移動すると、リング本体がこれに追従するようになり、上側レール部の上面が上側対向面に早期に接するようになる。これらのことから、上側レール部の上面と上側対向面との間を通じてリング溝の内部のオイルが燃焼室側に流出することを抑制することができる。従って、下側レール部がリング溝の対向面に貼り付くことに起因してオイル消費が増大することを抑制することができる。
【００２３】
また、下側レール部の下面に比べて上側レール部の上面の表面粗さは小さくされているため、上側レール部の上面と上側対向面とが接した際のシール性は高いものとなる。
請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のオイルリングを備える内燃機関をその要旨としている。
【００２４】
同構成によれば、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の発明の作用効果に準じた作用効果を奏することができる。
請求項８に記載の発明は、機関ピストンと、同機関ピストンの外周面に形成されたリング溝に装着されるオイルリングであって、前記リング溝において互いに対向する一対の対向面上をそれぞれ摺動可能な一対のレール部と、これらレール部を連結する連結部とを有するリング本体と、同リング本体の内周側に位置して同リング本体を外周側に付勢するコイルエキスパンダとを備えるオイルリングとを備える内燃機関において、前記一対のレール部において当該オイルリングの軸線方向における燃焼室側のものを上側レール部とするとともに同軸線方向における燃焼室とは反対側のものを下側レール部とし、前記一対の対向面において当該ピストンの軸線方向における燃焼室側のものを上側対向面とするとともに同軸線方向における燃焼室とは反対側のものを下側対向面とするとき、前記下側対向面と前記下側レール部の下面とが当接した際のシール性が前記上側対向面と前記上側レール部の上面とが当接した際のシール性よりも低くなるように、前記下側対向面、前記下側レール部の下面、前記上側対向面、及び前記上側レール部の上面の表面粗さが設定されてなることをその要旨としている。
【００２５】
同構成によれば、下側対向面と下側レール部の下面とが当接した際のシール性が上側対向面と上側レール部の上面とが当接した際のシール性と同一とされる従来構成とは異なり、下側対向面に対して下側レール部の下面が当接した状態においてこれらの間を通じてオイルが漏出しやすくなる。これにより、下側対向面に対して下側レール部が密着することが抑制され、下側対向面に対して下側レール部を貼り付かせる力が全周にわたって小さくなる。このため、下側対向面から下側レール部が早期に脱離するようになる。その結果、機関ピストンの加速度が上向きから下向きに反転した後にリング溝内のオイルが上側対向面に向けて相対移動すると、リング本体がこれに追従するようになり、上側レール部の上面が上側対向面に早期に接するようになる。これらのことから、上側レール部の上面と上側対向面との間を通じてリング溝の内部のオイルが燃焼室側に流出することを抑制することができる。従って、下側レール部がリング溝の対向面に貼り付くことに起因してオイル消費が増大することを抑制することができる。
【００２６】
請求項８に記載の発明は、請求項９に記載の発明によるように、前記下側対向面は前記上側対向面よりも表面粗さが大きくされてなるといった態様をもって具体化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係るオイルリング及び内燃機関の第１実施形態について、（ａ）オイルリングを中心としたシリンダの断面構造を示す断面図、（ｂ）（ａ）中の矢印Ａ方向から視たオイルリングの端面図。
【図２】同実施形態におけるオイルリングの作用を説明するための概略図。
【図３】本発明の第２実施形態について、オイルリングを中心としたシリンダの断面構造を示す断面図。
【図４】本発明の第３実施形態について、オイルリングを中心としたシリンダの断面構造を示す断面図。
【図５】従来のオイルリングを中心としたシリンダの断面構造を示す断面図。
【図６】ピストンの位相、速度、及び加速度の推移を併せ示すタイミングチャート。
【図７】従来のオイルリングの課題を説明するための概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
＜第１実施形態＞
以下、本発明に係るオイルリング及び内燃機関を具体化した第１実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
【００２９】
尚、以降において、オイルリング４（ピストン２）の軸線方向Ｃにおいて燃焼室に近接する方向を単に上方と称し、軸線方向Ｃにおいて燃焼室から離間する方向、すなわちクランクケースに近接する方向を単に下方と称する。
【００３０】
図１（ａ）に示すように、内燃機関のシリンダ内にはピストン２が往復動可能に設けられており、このピストン２の外周面に形成されたリング溝３にはオイルリング４が装着されている。オイルリング４は、所謂、２ピースオイルリングであり、リング本体５とリング本体５の内周側に位置してリング本体５を外周側に付勢するコイルエキスパンダ６とを備えている。
【００３１】
リング溝３は、ピストン２の径方向に沿って延びる一対の対向面（上側対向面３１，下側対向面３２）と、これら対向面３１，３２の内周側端部の間に形成されて軸線方向Ｃに沿って延びる底面３３とによって形成されている。
【００３２】
リング本体５は、リング溝３の上側対向面３１上を摺動可能な上側レール部５１、下側対向面３２上を摺動可能な下側レール部５２、及びこれらレール部５１，５２を連結する連結部５３とを有している。これらレール部５１，５２は連結部５３よりも内周側及び外周側の双方に突出している。すなわち、リング本体５は断面略Ｉ字状をなしている。また、連結部５３には、オイルリング４の径方向に貫通する複数のオイル戻し孔５４が形成されている。尚、オイル戻し孔５４はオイルリング４の周方向において所定間隔毎に形成されている。連結部５３の内周面は断面円弧状に形成されており、コイルエキスパンダ６が収容される収容部５５とされている。
【００３３】
オイルリング４の下側レール部５２の下面にはリング本体５の径方向における中央位置にリング本体５の全周にわたって延びる全周溝５６が形成されている。また、下側レール部５２の下面には下側レール部５２の内周面と全周溝５６とを接続する接続溝５７が形成されている。
【００３４】
図１（ｂ）に示すように、接続溝５７はリング本体５の周方向において等間隔にて複数形成されている。すなわち、接続溝５７は放射状に形成されている。尚、これら全周溝５６及び接続溝５７はスタンプ成型によって形成されている。
【００３５】
次に、本実施形態の作用について説明する。
こうしたオイルリング４を備える内燃機関では、ピストン２の往復動に伴って上側レール部５１及び下側レール部５２の外周面がシリンダのボア壁面１上を摺動することにより、ボア壁面１に付着している余剰なオイルが掻き落とされ、オイル戻し孔５４を通じてリング溝３内に導入される。そして、リング溝３内のオイルは、リング溝３の底面３３に形成された排出通路（図示略）を通じてクランクケースに戻される。
【００３６】
また、先の図６に期間Ａ１、Ａ２として示すように、ピストン２が上動し、且つピストン２の加速度がプラス、すなわち上方に向かう速度が増大しているときには、リング溝３内のオイルリング４及びオイルは下側対向面３２に押し付けられた状態となる。ここで、本実施形態では、下側レール部５２の下面に全周にわたって全周溝５６が形成されているため、下側レール部の下面全体が平面状をなす従来構成とは異なり、下側レール部５２の下面の径方向における幅であるシール幅が小さなものとなる。これにより、下側レール部５２の下面がリング溝３の下側対向面３２に密着して貼り付こうとするときに、下側レール部５２に形成された接続溝５７を通じて全周溝５６に空気やオイルが導入される。従って、リング溝３の下側対向面３２に対して下側レール部５２が密着しにくくなりこれを貼り付かせる力が全周にわたって小さくなる。
【００３７】
その後、図６に期間Ｂ１、Ｂ２として示すように、ピストン２が上動し、且つピストン２の加速度がマイナス、すなわち上方に向かう速度が減少するようになると、リング溝３内のオイルは直ぐさま上側対向面３１に向けて相対移動する。このとき、図２に示すように、下側レール部５２の下面がリング溝３の下側対向面３２から早期に脱離するようになる。このため、ピストン２の加速度が上向きから下向きに反転した後にリング溝３内のオイルが上側対向面３１に向けて相対移動すると、リング本体５がこれに追従するようになり、上側レール部５１の上面がリング溝３の上側対向面３１に早期に接するようになる。その結果、上側レール部５１の上面と上側対向面３１との間がシールされることで、リング溝３の内部のオイルが燃焼室側に流出することが抑制されるようになる。
【００３８】
以上説明した本実施形態に係るオイルリング及び内燃機関によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）オイルリング４の下側レール部５２の下面にはリング本体５の径方向における中央位置にリング本体５の全周にわたって延びる全周溝５６が形成されている。また、下側レール部５２の下面には下側レール部５２の内周面と全周溝５６とを接続する接続溝５７が形成されている。
【００３９】
こうした構成によれば、ピストン２の加速度が上向きから下向きに反転した後にリング溝３内のオイルが上側対向面３１に向けて相対移動すると、リング本体５がこれに追従するようになり、上側レール部５１の上面がリング溝３の上側対向面３１に早期に接するようになる。その結果、上側レール部５１の上面と上側対向面３１との間を通じてリング溝３の内部のオイルが燃焼室側に流出することを抑制することができる。従って、下側レール部５２がリング溝３の下側対向面３２に貼り付くことに起因してオイル消費が増大することを抑制することができる。
【００４０】
ところで、下側レール部の下面のシール幅を小さくするほど、リング溝３の下側対向面３２に対して下側レール部が密着しにくくなり、下側対向面３２に対して下側レール部を貼り付かせる力は小さくなる。しかしながら、下側レール部の下面のシール幅を過度に小さくすると、下側対向面３２との接触面積が小さくなり、接触面圧が大きくなることで下側対向面３２或いはリング本体が摩耗しやすくなるといった問題が生じる。
【００４１】
この点、上記実施形態によれば、接続溝５７を通じて全周溝５６に空気やオイルを導入することが可能となるため、下側対向面３２に対して下側レール部５２を貼り付かせる力を小さくしつつも、全周溝５６自体の径方向における幅を小さくすることが可能となる。すなわち、下側レール部５２の下面のシール幅をある程度大きいものとしても、リング溝３の下側対向面３２に対して下側レール部５２を貼り付かせる力を的確に小さくすることが可能となる。従って、リング溝３の下側対向面３２或いはリング本体５の摩耗を抑制することができる。
【００４２】
また、全周溝を下側レール部の外周側端部を含むものとした場合には、機関運転中にリング本体が傾動して姿勢が不安定なものとなるおそれがある。
この点、上記実施形態によれば、全周溝５６は下側レール部５２の下面においてリング本体５の径方向の中央位置に形成されており、下側レール部５２の外周側端面はシール面とされているため、機関運転中においてリング本体５の姿勢の不安定化を抑制することができる。
【００４３】
（２）接続溝５７はリング本体５の周方向において等間隔にて複数形成されている。こうした構成によれば、下側レール部５２の下面に形成された全周溝５６に対して複数の接続溝５７を通じて空気やオイルが導入される。これにより、リング溝３の下側対向面３２に対して下側レール部５２の下面を貼り付かせる力がオイルリング４の周方向において均等に弱められるられるようになる。
【００４４】
（３）上側レール部５１の上面において上側対向面３１と平行となる部分全体が平面状に形成されている。すなわち、上側対向面３１と上側レール部５１の上面とが当接した際のシール性が下側対向面３２と下側レール部５２の下面とが当接した際のシール性よりも高くなるように上側レール部５１の上面の形状が設定されている。こうした構成によれば、上側レール部５１の上面が下側レール部５２の下面に比べて高いシール性を発揮する形状とされている。このため、上側レール部５１の上面がリング溝３の上側対向面３１に当接すると、上側レール部５１の上面と上側対向面３１との間が好適にシールされることでリング溝３の内部のオイルが燃焼室側に流出することを的確に抑制することができる。
【００４５】
＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態について、図３を参照して説明する。
本実施形態では、リング本体１０５以外の構成については先の第１実施形態と同一である。従って、第１実施形態の構成と同一の構成については同一の符号を付すことにより重複する説明を割愛する。また、リング本体１０５の構成において第１実施形態のリング本体５の構成と対応する構成については「１００」を加算した符号を付すことにより重複する説明を割愛する。
【００４６】
図３に示すように、本実施形態では、リング本体１０５の下側レール部１５２の下面には、下側レール部１５２の内周側端部を含む溝であってリング本体１０５の全周にわたって延びる内側溝１５８が形成されている。また、下側レール部１５２の下面には、外周側端部を含む溝であってリング本体１０５の全周にわたって延びる外側溝１５９が形成されている。すなわち、下側レール部１５２の下面には全周にわたって内側溝１５８及び外側溝１５９が形成されている。このため、下側レール部の下面全体が平面状をなす従来構成とは異なり、下側レール部１５２の下面の径方向における幅であるシール幅が小さなものとされている。
【００４７】
以上説明した本実施形態に係るオイルリング及び内燃機関によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（４）リング本体１０５の下側レール部１５２の下面には、内周側端部を含む溝であってリング本体１０５の全周にわたって延びる内側溝１５８が形成されている。また、下側レール部１５２の下面には、外周側端部を含む溝であってリング本体１０５の全周にわたって延びる外側溝１５９が形成されている。
【００４８】
こうした構成によれば、ピストン２の加速度が上向きから下向きに反転した後にリング溝３内のオイルが上側対向面３１に向けて相対移動すると、リング本体１０５がこれに追従するようになり、上側レール部１５１の上面がリング溝３の上側対向面３１に早期に接するようになる。その結果、上側レール部１５１の上面と上側対向面３１との間がシールされることで、リング溝３の内部のオイルが燃焼室側に流出することを抑制することができる。従って、下側レール部１５２がリング溝３の下側対向面３２に貼り付くことに起因してオイル消費が増大することを抑制することができる。
【００４９】
また、リング本体１０５を成形するための引き抜き型の形状を一部変更するだけで内側溝１５８及び外側溝１５９を成形することが可能となる。このため、下側レール部１５２の下面にこれら溝１５８，１５９を設定することに起因したリング本体１０５の製造工程の複雑化を回避することができる。
【００５０】
＜第３実施形態＞
以下、本発明に係る内燃機関を具体化した第３実施形態について、図４を参照して説明する。
【００５１】
本実施形態では、リング本体２０５以外の構成については先の第１実施形態と同一である。従って、第１実施形態の構成と同一の構成については同一の符号を付すことにより重複する説明を割愛する。また、リング本体２０５の構成において第１実施形態のリング本体５の構成と対応する構成については「２００」を加算した符号を付すことにより重複する説明を割愛する。
【００５２】
図４に示すように、本実施形態では、リング溝３の上側対向面３１及び下側対向面３２は互いに同一の表面粗さとなるように加工されている。一方、下側レール部２５２の下面は上側レール部２５１の上面よりも表面粗さが大きくされている。
【００５３】
次に、本実施形態の作用について説明する。
こうしたオイルリング２０４を備える内燃機関では、ピストン２の往復動に伴って上側レール部２５１及び下側レール部２５２の外周面がシリンダのボア壁面１上を摺動することにより、ボア壁面１に付着している余剰なオイルが掻き落とされ、オイル戻し孔２５４を通じてリング溝３内に導入される。そして、リング溝３内のオイルは、リング溝３の底面３３に形成された排出通路（図示略）を通じてクランクケースに戻される。
【００５４】
また、先の図６に期間Ａ１、Ａ２として示すように、ピストン２が上動し、且つピストン２の加速度がプラス、すなわち上方に向かう速度が増大しているときには、リング溝３内のオイルリング２０４及びオイルは下側対向面３２に押し付けられた状態となる。ここで、本実施形態では、下側レール部の下面の表面粗さが上側レール部の上面と同一とされる従来構成とは異なり、リング溝３の下側対向面３２に対して下側レール部２５２の下面が当接した状態においてこれらの間を通じてオイルが漏出しやすくなる。これにより、リング溝３の下側対向面３２に対して下側レール部２５２の下面が密着することが抑制され、下側対向面３２に対して下側レール部２５２を貼り付かせる力が全周にわたって小さくなる。
【００５５】
その後、図６に期間Ｂ１、Ｂ２として示すように、ピストン２が上動し、且つピストン２の加速度がマイナス、すなわち上方に向かう速度が減少するようになると、リング溝３内のオイルは直ぐさま上側対向面３１に向けて相対移動する。このとき、下側レール部２５２の下面がリング溝３の下側対向面３２から早期に脱離するようになる。このため、ピストン２の加速度が上向きから下向きに反転した後にリング溝３内のオイルが上側対向面３１に向けて相対移動すると、リング本体２０５がこれに追従するようになり、上側レール部２５１の上面がリング溝３の上側対向面３１に早期に接するようになる。その結果、上側レール部２５１の上面と上側対向面３１との間がシールされることで、リング溝３の内部のオイルが燃焼室側に流出することを抑制することができる。
【００５６】
以上説明した本実施形態に係るオイルリング及び内燃機関によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（５）下側レール部２５２の下面は上側レール部２５１の上面よりも表面粗さが大きくされている。こうした構成によれば、ピストン２の加速度が上向きから下向きに反転した後にリング溝３内のオイルが上側対向面３１に向けて相対移動すると、リング本体２０５がこれに追従するようになり、上側レール部２５１の上面がリング溝３の上側対向面３１に早期に接するようになる。その結果、従って、下側レール部２５２がリング溝３の下側対向面３２に貼り付くことに起因してオイル消費が増大することを抑制することができる。
【００５７】
また、下側レール部２５２の下面に比べて上側レール部２５１の上面の表面粗さは小さくされているため、上側レール部２５１の上面とリング溝３の上側対向面３１とが接した際のシール性は高いものとなる。
【００５８】
尚、本発明に係るオイルリング及び内燃機関は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
【００５９】
・上記第３実施形態では、下側レール部２５２の下面の表面粗さを上側レール部２５１の上面の表面粗さよりも大きく設定することにより、下側対向面３２と下側レール部２５２の下面とが当接した際のシール性が上側対向面３１と上側レール部２５１の上面とが当接した際のシール性よりも低くなるようにした。これに代えて、リング本体の下側レール部の下面の表面粗さと上側レール部の上面の表面粗さとを同一とする一方、リング溝の下側対向面の表面粗さを上側対向面の表面粗さよりも大きくするようにしてもよい。この場合であっても、第３実施形態の作用効果（５）に準じた作用効果を奏することができるようになる。更に、第３実施形態と同様に下側レール部の下面の表面粗さを上側レール部の上面の表面粗さよりも大きくするとともに、リング溝の下側対向面の表面粗さを上側対向面の表面粗さよりも大きくするようにしてもよい。要するに、下側対向面と下側レール部の下面とが当接した際のシール性が上側対向面と上側レール部の上面とが当接した際のシール性よりも低くなるように、下側対向面、下側レール部の下面、上側対向面、及び上側レール部の上面の表面粗さが適宜設定されているものであればよい。
【００６０】
・上記第２実施形態では、リング本体１０５の下側レール部１５２の下面に内周側端部を含む内側溝１５８と、外周側端部を含む外側溝１５９との双方を設けるようにした。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、内周側端部を含む内側溝のみを形成するようにしても良いし、外周側端部を含む外側溝のみを形成するようにしても良い。
【００６１】
・上記第１実施形態によるように、接続溝５７をリング本体５の周方向において等間隔にて複数形成することが、リング溝３の下側対向面３２に対して下側レール部５２の下面を貼り付かせる力をオイルリング４の周方向において均等に弱めるようにする上では望ましい。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、こうした接続溝を不等間隔にて形成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１…ボア壁面、２…ピストン、３…リング溝、３１…上側対向面、３２…下側対向面、３３…底面、４，１０４，２０４，４０４…オイルリング、５，１０５，２０５，４０５…リング本体、６…コイルエキスパンダ５１，１５１，２５１，４５１…上側レール部、５２，１５２，２５２，４５２…下側レール部、５３，１５３，２５３，４５３…連結部、５４，１５４，２５４，４５４…オイル戻し孔、５５，１５５，２５５，４５５…収容部、５６…全周溝（凹部）、５７…接続溝、１５８…内側溝（内側凹部）、１５９…外側溝（外側凹部）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機関ピストンの外周面に形成されたリング溝に装着されるオイルリング及び同オイルリングを備える内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のシリンダ内にはピストンが往復動可能に設けられており、このピストンの外周面に形成された複数のリング溝にはピストンリングが装着されている。具体的には、ピストンの軸線方向において燃焼室に近い順に、トップリング、セカンドリング、及びオイルリングがそれぞれ装着されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
トップリング及びセカンドリングは、燃焼室で生じた燃焼ガスがピストンとシリンダとの間から漏れないようにこれらの間をシールする機能を有している。尚、一般に、トップリング及びセカンドリングはコンプレッションリングと総称される。
【０００４】
また、オイルリングは、エンジンオイルを必要最小限の量だけシリンダのボア壁面に供給するとともに、余剰のオイルを掻き落とす機能を有している。
図５に示すように、オイルリング４０４は、リング本体４０５とリング本体４０５の内周側に位置してリング本体４０５を外周側に付勢するコイルエキスパンダ６とを備えている。リング本体４０５は、リング溝３の上側対向面３１上を摺動可能な上側レール部４５１、上側対向面３１に対向する下側対向面３２上を摺動可能な下側レール部４５２、及びこれらレール部４５１，４５２を連結する連結部４５３とを有している。これらレール部４５１，４５２は連結部４５３よりも内周側及び外周側の双方に突出している。すなわち、リング本体４０５は断面略Ｉ字状をなしている。また、連結部４５３には、オイルリング４０４の径方向に貫通する複数のオイル戻し孔４５４が形成されている。尚、オイル戻し孔４５４はオイルリング４０４の周方向において所定間隔毎に形成されている。連結部４５３の内周面は断面円弧状に形成されており、コイルエキスパンダ６が収容される収容部４５５とされている。
【０００５】
こうしたオイルリング４０４を備える内燃機関では、ピストン２の往復動に伴って上側レール部４５１及び下側レール部４５２の外周面がシリンダのボア壁面１上を摺動することにより、ボア壁面１に付着している余剰なオイルが掻き落とされ、オイル戻し孔４５４を通じてリング溝３内に導入される。そして、リング溝３内のオイルは、リング溝３の底面３３に形成された排出通路（図示略）を通じてクランクケースに戻される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６―３２２３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、図６に期間Ａ１、Ａ２として示すように、ピストン２が上動し、且つピストン２の加速度がプラス、すなわち上方に向かう速度が増大しているときには、リング溝３内のオイルリング４０４及びオイルは下側対向面３２に押し付けられた状態となる。その後、図６に期間Ｂ１、Ｂ２として示すように、ピストン２が上動し、且つピストン２の加速度がマイナス、すなわち上方に向かう速度が減少するようになると、図７に示すように、リング溝３内のオイルは直ぐさま上側対向面３１に向けて相対移動する。このとき、下側レール部４５２の下面が下側対向面３２に密着して貼り付いているため、リング本体４０５が下側対向面３２から離脱するまでに、ある程度の時間を要することとなる。その結果、上側対向面３１近傍に移動しているオイルが上側レール部４５１の上面と上側対向面３１との間隙を通じて流出し、ピストン２の外周面とボア壁面１との間隙から上方に流出することで、オイル消費が増大するといった問題が生じる。
【０００８】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、下側レール部の下面がリング溝の対向面に貼り付くことに起因してオイル消費が増大することを抑制することのできるオイルリング及び内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、機関ピストンの外周面に形成されたリング溝に装着されるオイルリングであって、前記リング溝において互いに対向する一対の対向面上をそれぞれ摺動可能な一対のレール部と、これらレール部を連結する連結部とを有するリング本体と、同リング本体の内周側に位置して同リング本体を外周側に付勢するコイルエキスパンダとを備えるオイルリングにおいて、前記一対のレール部において当該オイルリングの軸線方向における燃焼室側のものを上側レール部とするとともに同軸線方向における燃焼室とは反対側のものを下側レール部とするとき、前記下側レール部の下面には前記リング本体の全周にわたって凹部が形成されてなることをその要旨としている。
【００１０】
同構成によれば、下側レール部の下面に全周にわたって凹部が形成されているため、下側レール部の下面全体が平面状をなす従来構成とは異なり、下側レール部の下面の径方向における幅、すなわちシール幅が小さなものとなる。このため、リング溝の下側対向面に対して下側レール部が密着しにくくなりこれを貼り付かせる力が全周にわたって小さくなる。これにより、下側対向面から下側レール部が早期に脱離するようになる。これらのことから、機関ピストンの加速度が上向きから下向きに反転した後にリング溝内のオイルが上側対向面に向けて相対移動すると、リング本体がこれに追従するようになり、上側レール部の上面が上側対向面に早期に接するようになる。その結果、上側レール部の上面と上側対向面との間を通じてリング溝の内部のオイルが燃焼室側に流出することを抑制することができる。従って、下側レール部がリング溝の対向面に貼り付くことに起因してオイル消費が増大することを抑制することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のオイルリングにおいて、前記凹部は前記下側レール部の下面において前記リング本体の径方向の中央位置に形成され、前記下側レール部の下面には前記下側レール部の内周面及び外周面の少なくとも一方と前記凹部とを接続する接続溝が更に形成されてなることをその要旨としている。
【００１２】
下側レール部の下面のシール幅を小さくするほど、リング溝の下側対向面に対して下側レール部が密着しにくくなり、下側対向面に対して下側レール部を貼り付かせる力は小さくなる。しかしながら、下側レール部の下面のシール幅を過度に小さくすると、下側対向面との接触面積が小さくなり、接触面圧が大きくなることで下側対向面或いはリング本体が摩耗しやすくなるといった新たな問題が生じる。
【００１３】
また、凹部を下側レール部の外周側端部を含むものとした場合には、機関運転中にリング本体が傾動して姿勢が不安定なものとなるおそれがある。
この点、上記構成によれば、下側レール部の下面がリング溝の下側対向面に密着して貼り付こうとするときに、下側レール部に形成された接続溝を通じて凹部に空気やオイルが導入される。このため、下側対向面に対して下側レール部が密着しにくくなりこれを貼り付かせる力が小さくなる。
【００１４】
更に、接続溝を通じて凹部に空気やオイルを導入することが可能となるため、下側対向面に対して下側レール部を貼り付かせる力を小さくしつつも、凹部自体の径方向における幅を小さくすることが可能となる。すなわち、下側レール部の下面のシール幅をある程度大きいものとしても、リング溝の下側対向面に対して下側レール部を貼り付かせる力を的確に小さくすることが可能となる。従って、リング溝の下側対向面或いはリング本体の摩耗を抑制することができる。
【００１５】
また、凹部は下側レール部の下面においてリング本体の径方向の中央位置に形成されており、下側レール部の外周側端面はシール面とされているため、機関運転中においてリング本体の姿勢の不安定化を抑制することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のオイルリングにおいて、前記接続溝は前記リング本体の周方向において複数形成されてなることをその要旨としている。
同構成によれば、下側レール部の下面に形成された凹部に対して複数の接続溝を通じて空気やオイルが導入される。これにより、リング溝の下側対向面に対して下側レール部の下面を貼り付かせる力が好適に弱められる。尚、このような貼り付かせる力をオイルリングの周方向において均等に弱める上では、複数の貫通孔をオイルリングの周方向において等間隔にて形成することが望ましい。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のオイルリングにおいて、前記凹部は前記下側レール部の内周側端部を含む内側凹部及び前記下側レール部の外周側端部を含む外側凹部の少なくとも一方を有してなることをその要旨としている。
【００１８】
同構成によれば、下側レール部の内周側端部を含む内側凹部や下側レール部の外周側端部を含む外側端部を全周にわたって形成することによって請求項１に記載の凹部を具現化することができる。この場合、例えばリング本体を成形するための型形状を一部変更するだけで凹部を成形することが可能となるため、下側レール部の下面に凹部を設定することに起因してオイルリングの製造工程の複雑化を回避することができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のオイルリングにおいて、前記一対の対向面において当該ピストンの軸線方向における燃焼室側のものを上側対向面とするとともに同軸線方向における燃焼室とは反対側のものを下側対向面とするとき、前記上側対向面と前記上側レール部の上面とが当接した際のシール性が前記下側対向面と前記下側レール部の下面とが当接した際のシール性よりも高くなるように前記上側レール部の上面の形状が設定されてなることをその要旨としている。
【００２０】
同構成によれば、上側レール部の上面が下側レール部の下面に比べて高いシール性を発揮する形状とされている。このため、上側レール部の上面が上側対向面に当接すると、上側レール部の上面と上側対向面との間が好適にシールされることでリング溝の内部のオイルが燃焼室側に流出することを的確に抑制することができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、機関ピストンの外周面に形成されたリング溝に装着されるオイルリングであって、前記リング溝において互いに対向する一対の対向面上をそれぞれ摺動可能な一対のレール部と、これらレール部を連結する連結部とを有するリング本体と、同リング本体の内周側に位置して同リング本体を外周側に付勢するコイルエキスパンダとを備えるオイルリングにおいて、前記一対のレール部において当該オイルリングの軸線方向における燃焼室側のものを上側レール部とするとともに同軸線方向における燃焼室とは反対側のものを下側レール部とするとき、前記下側レール部の下面は前記上側レール部の上面よりも表面粗さが大きくされてなることをその要旨としている。
【００２２】
同構成によれば、下側レール部の下面の表面粗さが上側レール部の上面と同一とされる従来構成とは異なり、リング溝の下側対向面に対して下側レール部の下面が当接した状態においてこれらの間を通じてオイルが漏出しやすくなる。これにより、リング溝の対向面に対して下側レール部が密着することが抑制され、当該対向面に対して下側レール部を貼り付かせる力が全周にわたって小さくなる。このため、リング溝の対向面から下側レール部が早期に脱離するようになる。その結果、機関ピストンの加速度が上向きから下向きに反転した後にリング溝内のオイルが上側対向面に向けて相対移動すると、リング本体がこれに追従するようになり、上側レール部の上面が上側対向面に早期に接するようになる。これらのことから、上側レール部の上面と上側対向面との間を通じてリング溝の内部のオイルが燃焼室側に流出することを抑制することができる。従って、下側レール部がリング溝の対向面に貼り付くことに起因してオイル消費が増大することを抑制することができる。
【００２３】
また、下側レール部の下面に比べて上側レール部の上面の表面粗さは小さくされているため、上側レール部の上面と上側対向面とが接した際のシール性は高いものとなる。
請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のオイルリングを備える内燃機関をその要旨としている。
【００２４】
同構成によれば、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の発明の作用効果に準じた作用効果を奏することができる。
請求項８に記載の発明は、機関ピストンと、同機関ピストンの外周面に形成されたリング溝に装着されるオイルリングであって、前記リング溝において互いに対向する一対の対向面上をそれぞれ摺動可能な一対のレール部と、これらレール部を連結する連結部とを有するリング本体と、同リング本体の内周側に位置して同リング本体を外周側に付勢するコイルエキスパンダとを備えるオイルリングとを備える内燃機関において、前記一対のレール部において当該オイルリングの軸線方向における燃焼室側のものを上側レール部とするとともに同軸線方向における燃焼室とは反対側のものを下側レール部とし、前記一対の対向面において当該ピストンの軸線方向における燃焼室側のものを上側対向面とするとともに同軸線方向における燃焼室とは反対側のものを下側対向面とするとき、前記下側対向面と前記下側レール部の下面とが当接した際のシール性が前記上側対向面と前記上側レール部の上面とが当接した際のシール性よりも低くなるように、前記下側対向面、前記下側レール部の下面、前記上側対向面、及び前記上側レール部の上面の表面粗さが設定されてなることをその要旨としている。
【００２５】
同構成によれば、下側対向面と下側レール部の下面とが当接した際のシール性が上側対向面と上側レール部の上面とが当接した際のシール性と同一とされる従来構成とは異なり、下側対向面に対して下側レール部の下面が当接した状態においてこれらの間を通じてオイルが漏出しやすくなる。これにより、下側対向面に対して下側レール部が密着することが抑制され、下側対向面に対して下側レール部を貼り付かせる力が全周にわたって小さくなる。このため、下側対向面から下側レール部が早期に脱離するようになる。その結果、機関ピストンの加速度が上向きから下向きに反転した後にリング溝内のオイルが上側対向面に向けて相対移動すると、リング本体がこれに追従するようになり、上側レール部の上面が上側対向面に早期に接するようになる。これらのことから、上側レール部の上面と上側対向面との間を通じてリング溝の内部のオイルが燃焼室側に流出することを抑制することができる。従って、下側レール部がリング溝の対向面に貼り付くことに起因してオイル消費が増大することを抑制することができる。
【００２６】
請求項８に記載の発明は、請求項９に記載の発明によるように、前記下側対向面は前記上側対向面よりも表面粗さが大きくされてなるといった態様をもって具体化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係るオイルリング及び内燃機関の第１実施形態について、（ａ）オイルリングを中心としたシリンダの断面構造を示す断面図、（ｂ）（ａ）中の矢印Ａ方向から視たオイルリングの端面図。
【図２】同実施形態におけるオイルリングの作用を説明するための概略図。
【図３】本発明の第２実施形態について、オイルリングを中心としたシリンダの断面構造を示す断面図。
【図４】本発明の第３実施形態について、オイルリングを中心としたシリンダの断面構造を示す断面図。
【図５】従来のオイルリングを中心としたシリンダの断面構造を示す断面図。
【図６】ピストンの位相、速度、及び加速度の推移を併せ示すタイミングチャート。
【図７】従来のオイルリングの課題を説明するための概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
＜第１実施形態＞
以下、本発明に係るオイルリング及び内燃機関を具体化した第１実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
【００２９】
尚、以降において、オイルリング４（ピストン２）の軸線方向Ｃにおいて燃焼室に近接する方向を単に上方と称し、軸線方向Ｃにおいて燃焼室から離間する方向、すなわちクランクケースに近接する方向を単に下方と称する。
【００３０】
図１（ａ）に示すように、内燃機関のシリンダ内にはピストン２が往復動可能に設けられており、このピストン２の外周面に形成されたリング溝３にはオイルリング４が装着されている。オイルリング４は、所謂、２ピースオイルリングであり、リング本体５とリング本体５の内周側に位置してリング本体５を外周側に付勢するコイルエキスパンダ６とを備えている。
【００３１】
リング溝３は、ピストン２の径方向に沿って延びる一対の対向面（上側対向面３１，下側対向面３２）と、これら対向面３１，３２の内周側端部の間に形成されて軸線方向Ｃに沿って延びる底面３３とによって形成されている。
【００３２】
リング本体５は、リング溝３の上側対向面３１上を摺動可能な上側レール部５１、下側対向面３２上を摺動可能な下側レール部５２、及びこれらレール部５１，５２を連結する連結部５３とを有している。これらレール部５１，５２は連結部５３よりも内周側及び外周側の双方に突出している。すなわち、リング本体５は断面略Ｉ字状をなしている。また、連結部５３には、オイルリング４の径方向に貫通する複数のオイル戻し孔５４が形成されている。尚、オイル戻し孔５４はオイルリング４の周方向において所定間隔毎に形成されている。連結部５３の内周面は断面円弧状に形成されており、コイルエキスパンダ６が収容される収容部５５とされている。
【００３３】
オイルリング４の下側レール部５２の下面にはリング本体５の径方向における中央位置にリング本体５の全周にわたって延びる全周溝５６が形成されている。また、下側レール部５２の下面には下側レール部５２の内周面と全周溝５６とを接続する接続溝５７が形成されている。
【００３４】
図１（ｂ）に示すように、接続溝５７はリング本体５の周方向において等間隔にて複数形成されている。すなわち、接続溝５７は放射状に形成されている。尚、これら全周溝５６及び接続溝５７はスタンプ成型によって形成されている。
【００３５】
次に、本実施形態の作用について説明する。
こうしたオイルリング４を備える内燃機関では、ピストン２の往復動に伴って上側レール部５１及び下側レール部５２の外周面がシリンダのボア壁面１上を摺動することにより、ボア壁面１に付着している余剰なオイルが掻き落とされ、オイル戻し孔５４を通じてリング溝３内に導入される。そして、リング溝３内のオイルは、リング溝３の底面３３に形成された排出通路（図示略）を通じてクランクケースに戻される。
【００３６】
また、先の図６に期間Ａ１、Ａ２として示すように、ピストン２が上動し、且つピストン２の加速度がプラス、すなわち上方に向かう速度が増大しているときには、リング溝３内のオイルリング４及びオイルは下側対向面３２に押し付けられた状態となる。ここで、本実施形態では、下側レール部５２の下面に全周にわたって全周溝５６が形成されているため、下側レール部の下面全体が平面状をなす従来構成とは異なり、下側レール部５２の下面の径方向における幅であるシール幅が小さなものとなる。これにより、下側レール部５２の下面がリング溝３の下側対向面３２に密着して貼り付こうとするときに、下側レール部５２に形成された接続溝５７を通じて全周溝５６に空気やオイルが導入される。従って、リング溝３の下側対向面３２に対して下側レール部５２が密着しにくくなりこれを貼り付かせる力が全周にわたって小さくなる。
【００３７】
その後、図６に期間Ｂ１、Ｂ２として示すように、ピストン２が上動し、且つピストン２の加速度がマイナス、すなわち上方に向かう速度が減少するようになると、リング溝３内のオイルは直ぐさま上側対向面３１に向けて相対移動する。このとき、図２に示すように、下側レール部５２の下面がリング溝３の下側対向面３２から早期に脱離するようになる。このため、ピストン２の加速度が上向きから下向きに反転した後にリング溝３内のオイルが上側対向面３１に向けて相対移動すると、リング本体５がこれに追従するようになり、上側レール部５１の上面がリング溝３の上側対向面３１に早期に接するようになる。その結果、上側レール部５１の上面と上側対向面３１との間がシールされることで、リング溝３の内部のオイルが燃焼室側に流出することが抑制されるようになる。
【００３８】
以上説明した本実施形態に係るオイルリング及び内燃機関によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）オイルリング４の下側レール部５２の下面にはリング本体５の径方向における中央位置にリング本体５の全周にわたって延びる全周溝５６が形成されている。また、下側レール部５２の下面には下側レール部５２の内周面と全周溝５６とを接続する接続溝５７が形成されている。
【００３９】
こうした構成によれば、ピストン２の加速度が上向きから下向きに反転した後にリング溝３内のオイルが上側対向面３１に向けて相対移動すると、リング本体５がこれに追従するようになり、上側レール部５１の上面がリング溝３の上側対向面３１に早期に接するようになる。その結果、上側レール部５１の上面と上側対向面３１との間を通じてリング溝３の内部のオイルが燃焼室側に流出することを抑制することができる。従って、下側レール部５２がリング溝３の下側対向面３２に貼り付くことに起因してオイル消費が増大することを抑制することができる。
【００４０】
ところで、下側レール部の下面のシール幅を小さくするほど、リング溝３の下側対向面３２に対して下側レール部が密着しにくくなり、下側対向面３２に対して下側レール部を貼り付かせる力は小さくなる。しかしながら、下側レール部の下面のシール幅を過度に小さくすると、下側対向面３２との接触面積が小さくなり、接触面圧が大きくなることで下側対向面３２或いはリング本体が摩耗しやすくなるといった問題が生じる。
【００４１】
この点、上記実施形態によれば、接続溝５７を通じて全周溝５６に空気やオイルを導入することが可能となるため、下側対向面３２に対して下側レール部５２を貼り付かせる力を小さくしつつも、全周溝５６自体の径方向における幅を小さくすることが可能となる。すなわち、下側レール部５２の下面のシール幅をある程度大きいものとしても、リング溝３の下側対向面３２に対して下側レール部５２を貼り付かせる力を的確に小さくすることが可能となる。従って、リング溝３の下側対向面３２或いはリング本体５の摩耗を抑制することができる。
【００４２】
また、全周溝を下側レール部の外周側端部を含むものとした場合には、機関運転中にリング本体が傾動して姿勢が不安定なものとなるおそれがある。
この点、上記実施形態によれば、全周溝５６は下側レール部５２の下面においてリング本体５の径方向の中央位置に形成されており、下側レール部５２の外周側端面はシール面とされているため、機関運転中においてリング本体５の姿勢の不安定化を抑制することができる。
【００４３】
（２）接続溝５７はリング本体５の周方向において等間隔にて複数形成されている。こうした構成によれば、下側レール部５２の下面に形成された全周溝５６に対して複数の接続溝５７を通じて空気やオイルが導入される。これにより、リング溝３の下側対向面３２に対して下側レール部５２の下面を貼り付かせる力がオイルリング４の周方向において均等に弱められるられるようになる。
【００４４】
（３）上側レール部５１の上面において上側対向面３１と平行となる部分全体が平面状に形成されている。すなわち、上側対向面３１と上側レール部５１の上面とが当接した際のシール性が下側対向面３２と下側レール部５２の下面とが当接した際のシール性よりも高くなるように上側レール部５１の上面の形状が設定されている。こうした構成によれば、上側レール部５１の上面が下側レール部５２の下面に比べて高いシール性を発揮する形状とされている。このため、上側レール部５１の上面がリング溝３の上側対向面３１に当接すると、上側レール部５１の上面と上側対向面３１との間が好適にシールされることでリング溝３の内部のオイルが燃焼室側に流出することを的確に抑制することができる。
【００４５】
＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態について、図３を参照して説明する。
本実施形態では、リング本体１０５以外の構成については先の第１実施形態と同一である。従って、第１実施形態の構成と同一の構成については同一の符号を付すことにより重複する説明を割愛する。また、リング本体１０５の構成において第１実施形態のリング本体５の構成と対応する構成については「１００」を加算した符号を付すことにより重複する説明を割愛する。
【００４６】
図３に示すように、本実施形態では、リング本体１０５の下側レール部１５２の下面には、下側レール部１５２の内周側端部を含む溝であってリング本体１０５の全周にわたって延びる内側溝１５８が形成されている。また、下側レール部１５２の下面には、外周側端部を含む溝であってリング本体１０５の全周にわたって延びる外側溝１５９が形成されている。すなわち、下側レール部１５２の下面には全周にわたって内側溝１５８及び外側溝１５９が形成されている。このため、下側レール部の下面全体が平面状をなす従来構成とは異なり、下側レール部１５２の下面の径方向における幅であるシール幅が小さなものとされている。
【００４７】
以上説明した本実施形態に係るオイルリング及び内燃機関によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（４）リング本体１０５の下側レール部１５２の下面には、内周側端部を含む溝であってリング本体１０５の全周にわたって延びる内側溝１５８が形成されている。また、下側レール部１５２の下面には、外周側端部を含む溝であってリング本体１０５の全周にわたって延びる外側溝１５９が形成されている。
【００４８】
こうした構成によれば、ピストン２の加速度が上向きから下向きに反転した後にリング溝３内のオイルが上側対向面３１に向けて相対移動すると、リング本体１０５がこれに追従するようになり、上側レール部１５１の上面がリング溝３の上側対向面３１に早期に接するようになる。その結果、上側レール部１５１の上面と上側対向面３１との間がシールされることで、リング溝３の内部のオイルが燃焼室側に流出することを抑制することができる。従って、下側レール部１５２がリング溝３の下側対向面３２に貼り付くことに起因してオイル消費が増大することを抑制することができる。
【００４９】
また、リング本体１０５を成形するための引き抜き型の形状を一部変更するだけで内側溝１５８及び外側溝１５９を成形することが可能となる。このため、下側レール部１５２の下面にこれら溝１５８，１５９を設定することに起因したリング本体１０５の製造工程の複雑化を回避することができる。
【００５０】
＜第３実施形態＞
以下、本発明に係る内燃機関を具体化した第３実施形態について、図４を参照して説明する。
【００５１】
本実施形態では、リング本体２０５以外の構成については先の第１実施形態と同一である。従って、第１実施形態の構成と同一の構成については同一の符号を付すことにより重複する説明を割愛する。また、リング本体２０５の構成において第１実施形態のリング本体５の構成と対応する構成については「２００」を加算した符号を付すことにより重複する説明を割愛する。
【００５２】
図４に示すように、本実施形態では、リング溝３の上側対向面３１及び下側対向面３２は互いに同一の表面粗さとなるように加工されている。一方、下側レール部２５２の下面は上側レール部２５１の上面よりも表面粗さが大きくされている。
【００５３】
次に、本実施形態の作用について説明する。
こうしたオイルリング２０４を備える内燃機関では、ピストン２の往復動に伴って上側レール部２５１及び下側レール部２５２の外周面がシリンダのボア壁面１上を摺動することにより、ボア壁面１に付着している余剰なオイルが掻き落とされ、オイル戻し孔２５４を通じてリング溝３内に導入される。そして、リング溝３内のオイルは、リング溝３の底面３３に形成された排出通路（図示略）を通じてクランクケースに戻される。
【００５４】
また、先の図６に期間Ａ１、Ａ２として示すように、ピストン２が上動し、且つピストン２の加速度がプラス、すなわち上方に向かう速度が増大しているときには、リング溝３内のオイルリング２０４及びオイルは下側対向面３２に押し付けられた状態となる。ここで、本実施形態では、下側レール部の下面の表面粗さが上側レール部の上面と同一とされる従来構成とは異なり、リング溝３の下側対向面３２に対して下側レール部２５２の下面が当接した状態においてこれらの間を通じてオイルが漏出しやすくなる。これにより、リング溝３の下側対向面３２に対して下側レール部２５２の下面が密着することが抑制され、下側対向面３２に対して下側レール部２５２を貼り付かせる力が全周にわたって小さくなる。
【００５５】
その後、図６に期間Ｂ１、Ｂ２として示すように、ピストン２が上動し、且つピストン２の加速度がマイナス、すなわち上方に向かう速度が減少するようになると、リング溝３内のオイルは直ぐさま上側対向面３１に向けて相対移動する。このとき、下側レール部２５２の下面がリング溝３の下側対向面３２から早期に脱離するようになる。このため、ピストン２の加速度が上向きから下向きに反転した後にリング溝３内のオイルが上側対向面３１に向けて相対移動すると、リング本体２０５がこれに追従するようになり、上側レール部２５１の上面がリング溝３の上側対向面３１に早期に接するようになる。その結果、上側レール部２５１の上面と上側対向面３１との間がシールされることで、リング溝３の内部のオイルが燃焼室側に流出することを抑制することができる。
【００５６】
以上説明した本実施形態に係るオイルリング及び内燃機関によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（５）下側レール部２５２の下面は上側レール部２５１の上面よりも表面粗さが大きくされている。こうした構成によれば、ピストン２の加速度が上向きから下向きに反転した後にリング溝３内のオイルが上側対向面３１に向けて相対移動すると、リング本体２０５がこれに追従するようになり、上側レール部２５１の上面がリング溝３の上側対向面３１に早期に接するようになる。その結果、従って、下側レール部２５２がリング溝３の下側対向面３２に貼り付くことに起因してオイル消費が増大することを抑制することができる。
【００５７】
また、下側レール部２５２の下面に比べて上側レール部２５１の上面の表面粗さは小さくされているため、上側レール部２５１の上面とリング溝３の上側対向面３１とが接した際のシール性は高いものとなる。
【００５８】
尚、本発明に係るオイルリング及び内燃機関は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
【００５９】
・上記第３実施形態では、下側レール部２５２の下面の表面粗さを上側レール部２５１の上面の表面粗さよりも大きく設定することにより、下側対向面３２と下側レール部２５２の下面とが当接した際のシール性が上側対向面３１と上側レール部２５１の上面とが当接した際のシール性よりも低くなるようにした。これに代えて、リング本体の下側レール部の下面の表面粗さと上側レール部の上面の表面粗さとを同一とする一方、リング溝の下側対向面の表面粗さを上側対向面の表面粗さよりも大きくするようにしてもよい。この場合であっても、第３実施形態の作用効果（５）に準じた作用効果を奏することができるようになる。更に、第３実施形態と同様に下側レール部の下面の表面粗さを上側レール部の上面の表面粗さよりも大きくするとともに、リング溝の下側対向面の表面粗さを上側対向面の表面粗さよりも大きくするようにしてもよい。要するに、下側対向面と下側レール部の下面とが当接した際のシール性が上側対向面と上側レール部の上面とが当接した際のシール性よりも低くなるように、下側対向面、下側レール部の下面、上側対向面、及び上側レール部の上面の表面粗さが適宜設定されているものであればよい。
【００６０】
・上記第２実施形態では、リング本体１０５の下側レール部１５２の下面に内周側端部を含む内側溝１５８と、外周側端部を含む外側溝１５９との双方を設けるようにした。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、内周側端部を含む内側溝のみを形成するようにしても良いし、外周側端部を含む外側溝のみを形成するようにしても良い。
【００６１】
・上記第１実施形態によるように、接続溝５７をリング本体５の周方向において等間隔にて複数形成することが、リング溝３の下側対向面３２に対して下側レール部５２の下面を貼り付かせる力をオイルリング４の周方向において均等に弱めるようにする上では望ましい。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、こうした接続溝を不等間隔にて形成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１…ボア壁面、２…ピストン、３…リング溝、３１…上側対向面、３２…下側対向面、３３…底面、４，１０４，２０４，４０４…オイルリング、５，１０５，２０５，４０５…リング本体、６…コイルエキスパンダ５１，１５１，２５１，４５１…上側レール部、５２，１５２，２５２，４５２…下側レール部、５３，１５３，２５３，４５３…連結部、５４，１５４，２５４，４５４…オイル戻し孔、５５，１５５，２５５，４５５…収容部、５６…全周溝（凹部）、５７…接続溝、１５８…内側溝（内側凹部）、１５９…外側溝（外側凹部）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関ピストンの外周面に形成されたリング溝に装着されるオイルリングであって、前記リング溝において互いに対向する一対の対向面上をそれぞれ摺動可能な一対のレール部と、これらレール部を連結する連結部とを有するリング本体と、同リング本体の内周側に位置して同リング本体を外周側に付勢するコイルエキスパンダとを備えるオイルリングにおいて、
前記一対のレール部において当該オイルリングの軸線方向における燃焼室側のものを上側レール部とするとともに同軸線方向における燃焼室とは反対側のものを下側レール部とするとき、
前記下側レール部の下面には前記リング本体の全周にわたって凹部が形成されてなる
ことを特徴とするオイルリング。
【請求項２】
請求項１に記載のオイルリングにおいて、
前記凹部は前記下側レール部の下面において前記リング本体の径方向の中央位置に形成され、
前記下側レール部の下面には前記下側レール部の内周面及び外周面の少なくとも一方と前記凹部とを接続する接続溝が更に形成されてなる
ことを特徴とするオイルリング。
【請求項３】
請求項２に記載のオイルリングにおいて、
前記接続溝は前記リング本体の周方向において複数形成されてなる
ことを特徴とするオイルリング。
【請求項４】
請求項１に記載のオイルリングにおいて、
前記凹部は前記下側レール部の内周側端部を含む内側凹部及び前記下側レール部の外周側端部を含む外側凹部の少なくとも一方を有してなる
ことを特徴とするオイルリング。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のオイルリングにおいて、
前記一対の対向面において当該ピストンの軸線方向における燃焼室側のものを上側対向面とするとともに同軸線方向における燃焼室とは反対側のものを下側対向面とするとき、
前記上側対向面と前記上側レール部の上面とが当接した際のシール性が前記下側対向面と前記下側レール部の下面とが当接した際のシール性よりも高くなるように前記上側レール部の上面の形状が設定されてなる
ことを特徴とするオイルリング。
【請求項６】
機関ピストンの外周面に形成されたリング溝に装着されるオイルリングであって、前記リング溝において互いに対向する一対の対向面上をそれぞれ摺動可能な一対のレール部と、これらレール部を連結する連結部とを有するリング本体と、同リング本体の内周側に位置して同リング本体を外周側に付勢するコイルエキスパンダとを備えるオイルリングにおいて、
前記一対のレール部において当該オイルリングの軸線方向における燃焼室側のものを上側レール部とするとともに同軸線方向における燃焼室とは反対側のものを下側レール部とするとき、
前記下側レール部の下面は前記上側レール部の上面よりも表面粗さが大きくされてなる
ことを特徴とするオイルリング。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のオイルリングを備える内燃機関。
【請求項８】
機関ピストンと、同機関ピストンの外周面に形成されたリング溝に装着されるオイルリングであって、前記リング溝において互いに対向する一対の対向面上をそれぞれ摺動可能な一対のレール部と、これらレール部を連結する連結部とを有するリング本体と、同リング本体の内周側に位置して同リング本体を外周側に付勢するコイルエキスパンダとを備えるオイルリングとを備える内燃機関において、
前記一対のレール部において当該オイルリングの軸線方向における燃焼室側のものを上側レール部とするとともに同軸線方向における燃焼室とは反対側のものを下側レール部とし、
前記一対の対向面において当該ピストンの軸線方向における燃焼室側のものを上側対向面とするとともに同軸線方向における燃焼室とは反対側のものを下側対向面とするとき、
前記下側対向面と前記下側レール部の下面とが当接した際のシール性が前記上側対向面と前記上側レール部の上面とが当接した際のシール性よりも低くなるように、前記下側対向面、前記下側レール部の下面、前記上側対向面、及び前記上側レール部の上面の表面粗さが設定されてなる
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項９】
請求項８に記載の内燃機関において、
前記下側対向面は前記上側対向面よりも表面粗さが大きくされてなる
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項１】
機関ピストンの外周面に形成されたリング溝に装着されるオイルリングであって、前記リング溝において互いに対向する一対の対向面上をそれぞれ摺動可能な一対のレール部と、これらレール部を連結する連結部とを有するリング本体と、同リング本体の内周側に位置して同リング本体を外周側に付勢するコイルエキスパンダとを備えるオイルリングにおいて、
前記一対のレール部において当該オイルリングの軸線方向における燃焼室側のものを上側レール部とするとともに同軸線方向における燃焼室とは反対側のものを下側レール部とするとき、
前記下側レール部の下面には前記リング本体の全周にわたって凹部が形成されてなる
ことを特徴とするオイルリング。
【請求項２】
請求項１に記載のオイルリングにおいて、
前記凹部は前記下側レール部の下面において前記リング本体の径方向の中央位置に形成され、
前記下側レール部の下面には前記下側レール部の内周面及び外周面の少なくとも一方と前記凹部とを接続する接続溝が更に形成されてなる
ことを特徴とするオイルリング。
【請求項３】
請求項２に記載のオイルリングにおいて、
前記接続溝は前記リング本体の周方向において複数形成されてなる
ことを特徴とするオイルリング。
【請求項４】
請求項１に記載のオイルリングにおいて、
前記凹部は前記下側レール部の内周側端部を含む内側凹部及び前記下側レール部の外周側端部を含む外側凹部の少なくとも一方を有してなる
ことを特徴とするオイルリング。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のオイルリングにおいて、
前記一対の対向面において当該ピストンの軸線方向における燃焼室側のものを上側対向面とするとともに同軸線方向における燃焼室とは反対側のものを下側対向面とするとき、
前記上側対向面と前記上側レール部の上面とが当接した際のシール性が前記下側対向面と前記下側レール部の下面とが当接した際のシール性よりも高くなるように前記上側レール部の上面の形状が設定されてなる
ことを特徴とするオイルリング。
【請求項６】
機関ピストンの外周面に形成されたリング溝に装着されるオイルリングであって、前記リング溝において互いに対向する一対の対向面上をそれぞれ摺動可能な一対のレール部と、これらレール部を連結する連結部とを有するリング本体と、同リング本体の内周側に位置して同リング本体を外周側に付勢するコイルエキスパンダとを備えるオイルリングにおいて、
前記一対のレール部において当該オイルリングの軸線方向における燃焼室側のものを上側レール部とするとともに同軸線方向における燃焼室とは反対側のものを下側レール部とするとき、
前記下側レール部の下面は前記上側レール部の上面よりも表面粗さが大きくされてなる
ことを特徴とするオイルリング。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のオイルリングを備える内燃機関。
【請求項８】
機関ピストンと、同機関ピストンの外周面に形成されたリング溝に装着されるオイルリングであって、前記リング溝において互いに対向する一対の対向面上をそれぞれ摺動可能な一対のレール部と、これらレール部を連結する連結部とを有するリング本体と、同リング本体の内周側に位置して同リング本体を外周側に付勢するコイルエキスパンダとを備えるオイルリングとを備える内燃機関において、
前記一対のレール部において当該オイルリングの軸線方向における燃焼室側のものを上側レール部とするとともに同軸線方向における燃焼室とは反対側のものを下側レール部とし、
前記一対の対向面において当該ピストンの軸線方向における燃焼室側のものを上側対向面とするとともに同軸線方向における燃焼室とは反対側のものを下側対向面とするとき、
前記下側対向面と前記下側レール部の下面とが当接した際のシール性が前記上側対向面と前記上側レール部の上面とが当接した際のシール性よりも低くなるように、前記下側対向面、前記下側レール部の下面、前記上側対向面、及び前記上側レール部の上面の表面粗さが設定されてなる
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項９】
請求項８に記載の内燃機関において、
前記下側対向面は前記上側対向面よりも表面粗さが大きくされてなる
ことを特徴とする内燃機関。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２４１８６１（Ｐ２０１２−２４１８６１Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１５０３６（Ｐ２０１１−１１５０３６）
【出願日】平成２３年５月２３日（２０１１．５．２３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２３日（２０１１．５．２３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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