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JP2008008420A - Oil ring - Google Patents

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JP2008008420A
JP2008008420A JP2006179980A JP2006179980A JP2008008420A JP 2008008420 A JP2008008420 A JP 2008008420A JP 2006179980 A JP2006179980 A JP 2006179980A JP 2006179980 A JP2006179980 A JP 2006179980A JP 2008008420 A JP2008008420 A JP 2008008420A
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JP
Japan
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ring
oil
oil ring
main body
rail portion
Prior art date
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Pending
Application number
JP2006179980A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuru Urabe
満 浦辺
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Nippon Piston Ring Co Ltd
Original Assignee
Nippon Piston Ring Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Piston Ring Co Ltd filed Critical Nippon Piston Ring Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J9/00Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
    • F16J9/06Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction using separate springs or elastic elements expanding the rings; Springs therefor ; Expansion by wedging
    • F16J9/061Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction using separate springs or elastic elements expanding the rings; Springs therefor ; Expansion by wedging using metallic coiled or blade springs
    • F16J9/062Coiled spring along the entire circumference

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oil ring superior in oil consumption and easy to manufacture, having reduced friction by permitting the uniform slide contact of the outer peripheral faces of two rails with the inner wall face of a cylinder at all times. <P>SOLUTION: The oil ring comprises two body rail parts, an oil ring body 10 whose cross section is approximately L-shaped, connected with a columnar part joining the two body rail parts to each other, and an expander 20 for energizing the oil ring radially outward. On the outer peripheral face side of the oil ring body between the two body rail parts, an annular groove 14 is formed whose axial cross section is circular. A slidable and rockable rocking ring is arranged in the annular groove. The axial cross section shape of the inner peripheral face of the rocking ring corresponds to the shape of the annular groove, and the rocking ring is movable in the circular direction. On the outer peripheral face side of the rocking ring, annular first and second rail parts 31, 32 are provided which are separated from each other in the axial direction. The rail parts are protruded radially outward from the two body rail parts 12, 13 of the oil ring body 2. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は内燃機関内のピストンに装着されるオイルリングに関し、特に、オイル掻き作用を果たすオイルリング本体と、オイルリング本体をその半径方向外方に付勢するためのエキスパンダとを備えた低フリクションでオイル消費量の低減が可能なオイルリングに関する。   The present invention relates to an oil ring that is attached to a piston in an internal combustion engine, and in particular, includes a low oil ring body that performs an oil scraping action, and an expander that biases the oil ring body radially outward. The present invention relates to an oil ring that can reduce oil consumption by friction.

近年内燃機関においては、燃費向上のために、内燃機関ピストン等における各摺動部の摩擦力の低減が重要な課題となっている。特にシリンダ内壁面と摺動するピストンリングにおいては、圧力リングやオイルリングの摩擦力の低減に対し、張力の低減が有効なことから、低張力化の傾向にある。しかし、低張力化(2本の圧力リングと1本のオイルリングの合計張力をシリンダ内径で除した値が0.20N/mm〜0.25N/mm)に伴い、オイルリングのシール機能が不十分になり、オイル消費が増加する問題があった。   In recent years, in an internal combustion engine, reduction of the frictional force of each sliding part in an internal combustion engine piston or the like has been an important issue for improving fuel efficiency. Particularly in a piston ring that slides on the inner wall surface of the cylinder, the tension tends to be lowered because the reduction of the tension is effective for reducing the frictional force of the pressure ring and the oil ring. However, as the tension is reduced (the value obtained by dividing the total tension of two pressure rings and one oil ring by the cylinder inner diameter is 0.20 N / mm to 0.25 N / mm), the sealing function of the oil ring is impaired. There was a problem that the oil consumption increased and the oil consumption increased.

オイルリングの主たる機能は、オイルの掻き落とし機能と、オイルの消費量を制御するオイルコントロール機能を担うものであるが、これらの機能を向上させるため、オイルリング軸方向幅を薄幅化する技術が開発されている。従来の薄幅化されたオイルリングの例について示すと、図5に示すように、オイルリング1は、2本のレール12B、13Bを柱部で連結した断面略I字形状を呈するものである。この例には、2本のレール12B、13Bが対称に形成されている例を示すものである。レール12Bおよび13Bを柱部18Bで連結して形成される外周側環状溝14Bは、シリンダ内壁面から摺動面によってかきとられたオイルが受容される溝であり、さらに、外周側環状溝14Bに受容されたオイルは、柱部18Bに多数設けられている貫通孔15Bを通過し、オイルリング1の内周側へと移動する。   The main functions of the oil ring are the oil scraping function and the oil control function that controls the oil consumption. In order to improve these functions, the oil ring axial width is reduced. Has been developed. Referring to an example of a conventional oil ring with a reduced width, as shown in FIG. 5, the oil ring 1 has a substantially I-shaped cross section in which two rails 12B and 13B are connected by a pillar portion. . In this example, two rails 12B and 13B are formed symmetrically. The outer peripheral annular groove 14B formed by connecting the rails 12B and 13B with the pillar portion 18B is a groove for receiving oil scraped from the cylinder inner wall surface by the sliding surface, and further, the outer peripheral annular groove 14B. The oil received in the oil passes through the through holes 15B provided in a large number in the column portion 18B, and moves to the inner peripheral side of the oil ring 1.

このような構成からなるオイルリングにおいては、オイル消費量低減の観点から、オイルリング軸方向の幅、すなわち図5に示す軸方向高さ(h1)を薄くすることにより、オイルリングのオイルコントロール機能を高めている。h1の寸法が小さい程低フリクションとできるので、オイル消費量低減には有利であるが、常にシリンダ内壁面にフラットに接触しようとする構造であるため、初期に形成された当たり面が長期にわたり維持されてしまう。   In the oil ring having such a configuration, from the viewpoint of reducing oil consumption, the oil ring oil control function is achieved by reducing the width in the axial direction of the oil ring, that is, the axial height (h1) shown in FIG. Is increasing. The smaller the h1 dimension, the lower the friction, so it is advantageous for reducing oil consumption. However, the structure that always tries to make a flat contact with the cylinder inner wall keeps the contact surface formed in the initial stage for a long time. Will be.

フラットな面には楔効果が寄与しないので摺動面の油膜の厚さは薄く、フラットな広い面で薄い油膜をせん断する場合には摩擦力が大きくなる。オイルリングといえども、工程のほとんどの領域で流体潤滑で運転されるので、薄い油膜の場合は油膜内の速度勾配が大きくなり、速度勾配が大きいほどせん断力が大きくなるので、広いフラットな面は高いせん断力の発生領域が全面にわたりフリクションが大きくなる。   Since the wedge effect does not contribute to the flat surface, the oil film on the sliding surface is thin, and the frictional force increases when the thin oil film is sheared on the flat and wide surface. Even an oil ring is operated with fluid lubrication in most areas of the process, so in the case of a thin oil film, the velocity gradient in the oil film increases, and the shear force increases as the velocity gradient increases. In the region where high shear force is generated, the friction increases over the entire surface.

これを回避させるためには、摺動面当たり幅を小さくさせることが最も重要である。しかし、摺動面当たり幅を小さくすることでシリンダ内壁面との接触面圧が増大すると、オイルの掻き落とし機能やオイルコントロール機能は向上するが、摩耗が進行する為、安易に面圧を高く設定することはできない。   In order to avoid this, it is most important to reduce the width per sliding surface. However, if the contact surface pressure with the cylinder inner wall surface increases by reducing the width per sliding surface, the oil scraping function and the oil control function are improved, but wear increases, so the surface pressure is easily increased. It cannot be set.

特許文献1に記載された従来のオイルリングは、オイルリング本体の外周側面に沿って一対の環状レール溝が形成され、一対の環状レール溝に、オイルリング本体の合口部を通過するように薄板状の環状レールが装着される。環状レールの外周縁部は、オイルリング本体の外周面よりも半径方向外方に突出して、シリンダ内壁面に対して摺動する。係る構成によれば、摺動部分をなす環状レールのみを耐摩耗性の良好な材質で形成すればよく、オイルリング本体を低コスト材料で製造することができ、オイルリング本体に表面処理を施す必要がなくなる。更にオイルリング本体の合口部からのオイルの漏出は一対の環状レールによって防止できる。
特開平3−88946号公報
In the conventional oil ring described in Patent Document 1, a pair of annular rail grooves are formed along the outer peripheral side surface of the oil ring body, and the pair of annular rail grooves are thin plates so as to pass through the joint portion of the oil ring body. An annular rail is mounted. The outer peripheral edge of the annular rail protrudes radially outward from the outer peripheral surface of the oil ring body, and slides against the cylinder inner wall surface. According to such a configuration, only the annular rail that forms the sliding portion may be formed of a material having good wear resistance, and the oil ring body can be manufactured with a low-cost material, and the oil ring body is subjected to a surface treatment. There is no need. Furthermore, leakage of oil from the joint portion of the oil ring body can be prevented by a pair of annular rails.
Japanese Patent Laid-Open No. 3-88946

しかし特許文献1によるオイルリングでは、環状レールを装着させるためにオイルリング本体の外周面に環状レール溝加工を施す必要があるため、製造コストの上昇が考えられる。またピストンの上下動によりシリンダ内壁面と摺動する環状レールにねじれが生じ、薄板状の環状レール自体がそのねじれに耐えられなくなり、折損する恐れがあると考えられる。   However, in the oil ring according to Patent Document 1, it is necessary to perform the annular rail groove processing on the outer peripheral surface of the oil ring main body in order to mount the annular rail. Further, it is considered that the annular rail sliding with the cylinder inner wall surface is twisted by the vertical movement of the piston, and the thin annular rail itself cannot withstand the twist and may be broken.

更に、ピストンの真円加工の不完全さや組立誤差等に起因して、ピストンの軸心がシリンダ内壁面軸心に対してわずかに傾いてピストンが往復動作する場合に、一対の環状レールの外周面が均一にシリンダ内壁面に接触するとは限らず、一方の環状レールの外周面の一部がシリンダ内壁面から離間して微小な隙間が発生すると、この隙間からオイルが漏れてオイル消費に悪影響を来すおそれがある。   Furthermore, the outer circumference of a pair of annular rails when the piston reciprocates with the piston axis slightly tilted with respect to the cylinder inner wall axis due to incomplete piston rounding or assembly errors. The surface does not necessarily contact the inner wall of the cylinder evenly. If a small gap occurs when a part of the outer peripheral surface of one annular rail is separated from the inner wall of the cylinder, oil leaks from this gap and adversely affects oil consumption. May come.

そこで本発明は、ピストンの上下動によりシリンダ内壁面と摺動し、ねじれが生じても折損の問題がなく、2本のレールの外周面がそれぞれ均一に常時シリンダ内壁面に摺接可能で、なおかつ摺動摩擦を低減するとともに、オイル消費に優れ製造が容易なオイルリングを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention slides with the inner wall surface of the cylinder due to the vertical movement of the piston, and there is no problem of breakage even if a twist occurs, and the outer peripheral surfaces of the two rails can be slidably contacted with the inner wall surface of the cylinder at all times. It is another object of the present invention to provide an oil ring that reduces sliding friction and is excellent in oil consumption and easy to manufacture.

係る目的を達成するため、本発明は2本の本体レール部と、2本の本体レール部をつなぐ柱部で連結した断面略I字形状のオイルリング本体と、該オイルリング本体の内周面側に位置して該オイルリングをその半径方向外方に付勢するエキスパンダとを備えた内燃機関用オイルリングにおいて、該オイルリング本体の外周面側であって該2本の本体レール部の間には、軸方向断面が円弧形状の環状溝が形成され、該環状溝には摺動し且つ揺動可能な揺動リングが配置され、該揺動リングの内周面の該軸方向断面形状は該環状溝の形状に合致して該揺動リングが該環状溝に対して円弧方向に移動可能であり、該揺動リングの外周面側にはシリンダ内壁面に対する摺動面を形成し軸方向で互いに離間する環状の第1レール部と第2レール部とが設けられ、該第1レール部と第2レール部は該オイルリング本体の2本の本体レール部よりも半径方向外方に突出しているオイルリングを提供している。   In order to achieve such an object, the present invention provides two main body rail portions, an oil ring main body having a substantially I-shaped cross section connected by a column portion connecting the two main body rail portions, and an inner peripheral surface of the oil ring main body. An oil ring for an internal combustion engine having an expander that is positioned on the side and urges the oil ring outward in the radial direction, the outer ring surface side of the oil ring body, and the two body rail portions. An annular groove having an arc-shaped cross section in the axial direction is formed between them, and a swing ring that can slide and swing is disposed in the annular groove, and the axial cross section of the inner peripheral surface of the swing ring The shape matches the shape of the annular groove, and the oscillating ring can move in an arc direction with respect to the annular groove, and a sliding surface for the inner wall surface of the cylinder is formed on the outer peripheral surface side of the oscillating ring. An annular first rail portion and second rail portion that are separated from each other in the axial direction are provided. Is, first rail portion and the second rail part is providing oil ring projecting radially outward of the two main rail portion of the oil ring body.

ここで、該オイルリング本体は1個の合口部が形成され、該揺動リングには1個の合口部が形成され、該オイルリング本体の合口部と該揺動リングの合口部とは周方向で互いにずれている。   Here, the oil ring body is formed with one abutment, the swing ring is formed with a single abutment, and the abutment of the oil ring body and the abutment of the swing ring Are displaced from each other in direction.

請求項1記載のオイルリングによれば、揺動リングはオイルリング本体に対して揺動可能であるので、ピストンの往復動作中に、第1レール部と第2レール部の外周面全体が常時シリンダ内壁面に摺接可能となる。従ってオイルの漏れが防止でき、オイル消費量の上昇を抑えることができる。またシリンダ内壁面に対してピストンが傾いて、オイルリングに傾きが生じても、揺動リングの揺動によって第1レール部と第2レール部の外周面全体が良好にシリンダ内壁面に追従することができる。   According to the oil ring of the first aspect, since the swing ring is swingable with respect to the oil ring main body, the entire outer peripheral surfaces of the first rail portion and the second rail portion are always kept during reciprocation of the piston. It can be slidably contacted with the inner wall surface of the cylinder. Accordingly, oil leakage can be prevented and an increase in oil consumption can be suppressed. Even if the piston is inclined with respect to the inner wall surface of the cylinder and the oil ring is inclined, the entire outer peripheral surfaces of the first rail portion and the second rail portion follow the inner wall surface of the cylinder well by the swing of the swing ring. be able to.

又、第1レール部と第2レール部とは揺動リングの一部であって一体であるため、板状のレールと比較して剛性に優れ、折損のおそれがない。   Further, since the first rail portion and the second rail portion are a part of the swing ring and are integrated with each other, the first rail portion and the second rail portion are excellent in rigidity as compared with the plate-shaped rail, and there is no fear of breakage.

更に揺動リングの第1レール部と第2レール部の外周面(摺動面)のシリンダ内壁面に対する当たり幅を小さく形成しておけば、高面圧のオイルリングを提供することができる。   Furthermore, if the contact width of the outer peripheral surface (sliding surface) of the first rail portion and the second rail portion of the swing ring with respect to the inner wall surface of the cylinder is made small, an oil ring having a high surface pressure can be provided.

更に、揺動リングのシリンダ内壁面に対する当たり幅の小さい第1レール部摺動面と第2レール部摺動面のみがシリンダ内壁面に対して摺動する。そして揺動リングの第1レール部摺動面及び第2レール部摺動面の摩耗が進行した場合には、これらの摺動面は、オイルリング本体の2本の本体レール部摺動面と第1レール部摺動面及び第2レール部摺動面がシリンダ内壁面に対して同一面となり、本体レール部の摺動面もシリンダ内壁面に対して摺動する。この時、シリンダ内壁面に対しては、本体レール部と揺動リングの第1レール部及び第2レール部の摺動により、摩耗の進行を防止することができる。   Further, only the first rail portion sliding surface and the second rail portion sliding surface having a small contact width with respect to the cylinder inner wall surface of the swing ring slide relative to the cylinder inner wall surface. When wear of the first rail portion sliding surface and the second rail portion sliding surface of the swing ring has progressed, these sliding surfaces are separated from the two body rail portion sliding surfaces of the oil ring body. The first rail portion sliding surface and the second rail portion sliding surface are flush with the cylinder inner wall surface, and the sliding surface of the main body rail portion also slides with respect to the cylinder inner wall surface. At this time, with respect to the cylinder inner wall surface, the progress of wear can be prevented by the sliding of the main body rail portion and the first rail portion and the second rail portion of the swing ring.

請求項2記載のオイルリングによれば、オイルリング本体の合口部と揺動リングの合口部とはリング周方向で互いにずれて配置されているので、オイルリング本体の合口部からのオイルの漏出を揺動リングによって防止できる。よって、第1レール部摺動面と第2レール部摺動面の摩耗が進行して面圧が減少しても、合口部からのオイル漏れが防止できるので、全体としてオイル消費量低減を図ることができる。   According to the oil ring of the second aspect, since the joint portion of the oil ring main body and the joint portion of the swing ring are arranged to be shifted from each other in the ring circumferential direction, oil leakage from the joint portion of the oil ring main body Can be prevented by the rocking ring. Therefore, even if the wear of the sliding surface of the first rail portion and the sliding surface of the second rail portion progresses and the surface pressure decreases, oil leakage from the joint portion can be prevented, so that the oil consumption is reduced as a whole. be able to.

以下、本発明の第1の実施の形態によるオイルリングについて図1、図2を参照して説明する。オイルリング1は、オイルリング本体10と、コイルエキスパンダ20と揺動リング30とを有する。オイルリング本体10はスチール製であり、合口部16を備える。内周面側にはリング軸方向断面が略半円形状の内周側環状溝11が形成され、コイルエキスパンダ20が組み合わされる。外周面側には本体レール部12、13が設けられる。本体レール部12、13の摺動面には、PVD、DLC、窒化、Crめっき等の耐摩耗性皮膜を形成させることが望ましい。そして本体レール部12、13の間には、軸方向断面が円弧形状の外周側環状溝14が形成されている。オイルリング本体10の軸方向略中央には、半径方向に延びる複数の貫通孔15がリング周方向で等間隔に形成されている。貫通孔15はリング軸方向よりも周方向に長い長円形状である。貫通孔15を通じて掻き取られたオイルを図示せぬオイルリング溝の背面側のオイルドレイン穴へすばやく排出することができる。   Hereinafter, an oil ring according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The oil ring 1 includes an oil ring main body 10, a coil expander 20, and a swing ring 30. The oil ring main body 10 is made of steel and includes a joint portion 16. An inner circumferential side annular groove 11 having a substantially semicircular cross section in the ring axis direction is formed on the inner circumferential surface side, and the coil expander 20 is combined. Main body rail portions 12 and 13 are provided on the outer peripheral surface side. It is desirable to form a wear-resistant film such as PVD, DLC, nitriding, Cr plating on the sliding surfaces of the main body rail portions 12 and 13. An outer peripheral annular groove 14 having an arcuate cross section in the axial direction is formed between the main body rail portions 12 and 13. A plurality of through holes 15 extending in the radial direction are formed at substantially equal intervals in the circumferential direction of the ring at substantially the center in the axial direction of the oil ring main body 10. The through hole 15 has an oval shape that is longer in the circumferential direction than in the ring axis direction. The oil scraped off through the through hole 15 can be quickly discharged to an oil drain hole on the back side of an oil ring groove (not shown).

コイルエキスパンダ20はオイルリング本体10をその半径方向外方に付勢して張力を付与するためのものであり、オイルリング本体10の内周側環状溝11に装着される。なお図1においてコイルエキスパンダ20内に示されたハッチングの丸は、コイルエキスパンダ20を構成する線材の断面を示す。   The coil expander 20 is for urging the oil ring main body 10 radially outward to apply tension, and is mounted in the inner circumferential annular groove 11 of the oil ring main body 10. In FIG. 1, hatched circles shown in the coil expander 20 indicate the cross section of the wire constituting the coil expander 20.

揺動リング30は、オイルリング本体10の外周側環状溝14に摺動しつつ揺動可能に配置される。揺動リング30の内周面のリング軸方向に沿った断面形状は、外周側環状溝14の断面形状に合致しており、揺動リング30は外周側環状溝14に対して外周側環状溝14の円弧方向に移動可能である。揺動リング30の外周面側には図示せぬシリンダ内壁面に対する摺動面をなしリング軸方向で互いに離間する環状の第1レール部31と第2レール部32とが設けられる。第1レール部31と第2レール部32は、オイルリング本体10の本体レール部12、13よりも半径方向外方に突出している。第1レール部31と第2レール部32のシリンダ内壁面と摺動する面には耐摩耗層として、PVD、DLC、窒化、Crめっき等の耐摩耗性皮膜を形成させることが望ましい。   The swing ring 30 is disposed so as to be swingable while sliding in the outer circumferential annular groove 14 of the oil ring body 10. The cross-sectional shape along the ring axis direction of the inner peripheral surface of the swing ring 30 matches the cross-sectional shape of the outer peripheral annular groove 14, and the swing ring 30 has an outer peripheral annular groove with respect to the outer peripheral annular groove 14. It can move in the direction of 14 arcs. An annular first rail portion 31 and a second rail portion 32 are provided on the outer peripheral surface side of the swing ring 30 and form a sliding surface with respect to a cylinder inner wall surface (not shown) and are separated from each other in the ring axial direction. The first rail portion 31 and the second rail portion 32 protrude outward in the radial direction from the main body rail portions 12 and 13 of the oil ring main body 10. It is desirable to form a wear-resistant film such as PVD, DLC, nitriding, Cr plating or the like as a wear-resistant layer on the surface of the first rail portion 31 and the second rail portion 32 that slides with the cylinder inner wall surface.

揺動リング30はスチール製の線材を引き抜き加工又は切削加工することにより、所望の断面形状が得られる。具体的には、直径0.5〜1.5mmの線材から作製され、第1レール部31と第2レール部32のシリンダ内壁面に対する当たり幅(図3のL3)をそれぞれ0.1〜0.3mm程度とする。揺動リング材料としてはマルテンサイト系ステンレス鋼(SUS440B、SUS440C)を用いることが好ましい。本実施の形態では、揺動リング30の第1レール部31と第2レール部32の間の外周面側はリング軸方向断面において凹部形状をなしている。ここで第1レール部31と第2レール部32は、摺動面側から反摺動面側に向かって徐々にリング軸方向における厚さが大きくなるように形成される。第1レール部31と第2レール部32の外周面(摺動面)のシリンダ内壁面に対する当たり幅を小さく形成しておけば、高面圧のオイルリングを提供することができる。また、厚さを徐々に大きくすることにより、第1レール部31と第2レール部32の摩耗の進行によって徐々にシリンダ内壁面に対する当たり幅が大きくなり、面圧が減少して摩耗量を減少させることができる。   The swing ring 30 can obtain a desired cross-sectional shape by drawing or cutting a steel wire. Specifically, it is made from a wire having a diameter of 0.5 to 1.5 mm, and the contact width (L3 in FIG. 3) of the first rail portion 31 and the second rail portion 32 with respect to the cylinder inner wall surface is 0.1 to 0, respectively. About 3 mm. It is preferable to use martensitic stainless steel (SUS440B, SUS440C) as the rocking ring material. In the present embodiment, the outer peripheral surface side of the swing ring 30 between the first rail portion 31 and the second rail portion 32 has a concave shape in the cross section in the ring axis direction. Here, the first rail portion 31 and the second rail portion 32 are formed so that the thickness in the ring axis direction gradually increases from the sliding surface side toward the anti-sliding surface side. If the contact width of the outer peripheral surfaces (sliding surfaces) of the first rail portion 31 and the second rail portion 32 with respect to the inner wall surface of the cylinder is made small, an oil ring with a high surface pressure can be provided. Further, by gradually increasing the thickness, the contact width with respect to the inner wall surface of the cylinder gradually increases due to the progress of wear of the first rail portion 31 and the second rail portion 32, and the surface pressure is reduced to reduce the wear amount. Can be made.

揺動リング30の軸方向略中央には、半径方向に延びオイルリング本体10の貫通孔15の個数よりも多い複数の貫通孔33が、リング周方向で等間隔に、かつオイルリング本体10の貫通孔15と連通可能に形成されている。貫通孔33は真円形状が好ましく、その内径はオイルリング本体10の貫通孔15のリング軸方向における長さやリング周方向における長さよりも小さい。揺動リング30がオイルリング本体10に対して揺動するため、揺動している状態でも貫通孔15との連通を確保するためである。揺動リング30の貫通孔33の個数をオイルリング本体10の貫通孔15の個数よりも多くすると共に、貫通孔15、33のサイズを互いに異ならせているので、貫通孔15,33とを可能な限り互いに連通させることができる。   A plurality of through-holes 33 extending in the radial direction and larger in number than the number of through-holes 15 in the oil ring main body 10 are provided at substantially the center in the axial direction of the swing ring 30 at equal intervals in the circumferential direction of the ring. It is formed to be able to communicate with the through hole 15. The through-hole 33 is preferably a perfect circle, and the inner diameter thereof is smaller than the length of the through-hole 15 of the oil ring body 10 in the ring axial direction and the length in the ring circumferential direction. This is because the oscillating ring 30 oscillates with respect to the oil ring main body 10 so as to ensure the communication with the through hole 15 even in the oscillating state. Since the number of through holes 33 in the swing ring 30 is larger than the number of through holes 15 in the oil ring body 10 and the sizes of the through holes 15 and 33 are different from each other, the through holes 15 and 33 are possible. As long as they can communicate with each other.

揺動リング30は合口部34を有し、その位置はリング周方向においてオイルリング本体10の合口部16と異なる。合口部16、34を互いにずらして装着することにより、見かけ上の合口隙間をなくすことができ、オイルの掻き残しがなくなるため、オイル消費量を増加させることなく、耐摩耗性を維持することができる。よって、第1レール部31と第2レール部32の摩耗が進行して面圧が減少しても、合口部16からのオイルの漏れが防止できるので、全体としてオイル消費量低減を図ることができる。   The oscillating ring 30 has a joint portion 34, and the position thereof is different from the joint portion 16 of the oil ring main body 10 in the ring circumferential direction. By mounting the abutment portions 16 and 34 so as to be shifted from each other, it is possible to eliminate an apparent abutment gap, and there is no remaining oil scraping, so that it is possible to maintain wear resistance without increasing oil consumption. it can. Therefore, even if the wear of the first rail portion 31 and the second rail portion 32 progresses and the surface pressure decreases, oil leakage from the joint portion 16 can be prevented, so that the oil consumption can be reduced as a whole. it can.

このように、揺動リング30はオイルリング本体10に対して揺動可能であるので、ピストンの往復動作中に、第1レール部31と第2レール部32の外周面全体が常時シリンダ内壁面に摺接可能となる。従ってオイルの漏れが防止でき、オイル消費量の上昇を抑えることができる。またシリンダ内壁面に対してピストンが傾いて、オイルリングに傾きが生じても、揺動リング30の揺動によって第1レール部31と第2レール部32の外周面全体が均一にシリンダ内壁面に追従できる。又、第1レール部31と第2レール部32とは揺動リング30の一部であって一体であるため、板状のレールと比較して剛性に優れ、折損のおそれがない。   As described above, since the swing ring 30 can swing with respect to the oil ring main body 10, the entire outer peripheral surfaces of the first rail portion 31 and the second rail portion 32 are always in the cylinder inner wall surface during the reciprocating motion of the piston. Can be slidably contacted. Accordingly, oil leakage can be prevented and an increase in oil consumption can be suppressed. Further, even if the piston is inclined with respect to the inner wall surface of the cylinder and the oil ring is inclined, the entire outer peripheral surface of the first rail portion 31 and the second rail portion 32 is uniformly distributed due to the swing of the swing ring 30. Can follow. In addition, since the first rail portion 31 and the second rail portion 32 are a part of the swing ring 30 and are integrated with each other, the first rail portion 31 and the second rail portion 32 are superior in rigidity and do not break.

更に、揺動リング30のシリンダ内壁面に対する当たり幅の小さい第1レール部31摺動面と第2レール部32摺動面のみがシリンダ内壁面に対して摺動する。そして揺動リング30の第1レール部摺動面31及び第2レール部32摺動面の摩耗が進行した場合には、これらの摺動面は、オイルリング本体10の本体レール部12、13と第1レール部摺動面31と第2レール部摺動面がシリンダ内壁面に対して同一面となり、当たり幅の広い本体レール部12、13の摺動面もシリンダ内壁面に対して摺動する。従って低面圧のリングとして機能して摩耗の進行を防止することができる。   Further, only the sliding surface of the first rail portion 31 and the sliding surface of the second rail portion 32 having a small contact width with respect to the cylinder inner wall surface of the swing ring 30 slide with respect to the cylinder inner wall surface. When the wear of the first rail portion sliding surface 31 and the second rail portion 32 sliding surface of the swing ring 30 has progressed, these sliding surfaces are the body rail portions 12, 13 of the oil ring body 10. The first rail portion sliding surface 31 and the second rail portion sliding surface are the same surface with respect to the cylinder inner wall surface, and the sliding surfaces of the main body rail portions 12 and 13 having a wide contact width also slide with respect to the cylinder inner wall surface. Move. Accordingly, it can function as a ring having a low surface pressure and prevent progress of wear.

次に、本実施の形態によるオイルリング(実施例1と称す)のオイル消費試験について図3乃至図6に基づき説明する。   Next, an oil consumption test of the oil ring (referred to as Example 1) according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

図3に示されるように、実施例1のオイルリング本体10の材質は、SUS410材相当(C:0.65質量%、Si:0.40質量%、Mn:0.35質量%、P:0.03質量%以下、S:0.03質量%以下、Cr:13.5質量%、Mo:0.3質量%、残部:Fe)であり、軸方向長さh1は1.5mm、半径方向幅a1は1.7mmであった。又本体レール部12、13のリング軸方向における長さL1は0.2mmであった。更に、リング軸方向における長さが0.5mmでありリング周方向における長さが1.5mm の貫通孔15をパンチを用いて34箇所形成した。揺動リング30の材質は、SUS440B相当(C:0.90質量%、Si:0.40質量%、Mn:0.35質量%、P:0.04質量%以下、S:0.04質量%以下、Cr:17.5質量%、Mo:1.15質量%、V:0.12質量%)であり、ダイスを用いて熱間引抜加工にて作成した。オイルリング本体の外周側環状溝のリング軸方向における長さL2は1.1mm、第1、第2レール部31、32の外周面のリング軸方向における長さ(当たり幅)L3は0.1mmであった。貫通孔33はドリルを用いて内径を0.3mmとし40箇所形成した。揺動リング30をオイルリング本体10に装着したとき、本体レール部12、13の外周面からの揺動リングの第1、第2レール部31、32の外周面の突出量xは5μmであった。また第1、第2レール部31、32の外周面からエキスパンダ20の内周面までのリング半径方向の距離a12は2.3mmであった。   As shown in FIG. 3, the material of the oil ring body 10 of Example 1 is equivalent to SUS410 material (C: 0.65 mass%, Si: 0.40 mass%, Mn: 0.35 mass%, P: 0.03% by mass or less, S: 0.03% by mass or less, Cr: 13.5% by mass, Mo: 0.3% by mass, balance: Fe), axial length h1 is 1.5 mm, radius The direction width a1 was 1.7 mm. Further, the length L1 of the main body rail portions 12 and 13 in the ring axis direction was 0.2 mm. Furthermore, 34 through-holes 15 having a length in the ring axis direction of 0.5 mm and a length in the ring circumferential direction of 1.5 mm were formed using a punch. The material of the rocking ring 30 is equivalent to SUS440B (C: 0.90 mass%, Si: 0.40 mass%, Mn: 0.35 mass%, P: 0.04 mass% or less, S: 0.04 mass) %: Cr: 17.5% by mass, Mo: 1.15% by mass, V: 0.12% by mass), and was prepared by hot drawing using a die. The length L2 in the ring axis direction of the outer circumferential annular groove of the oil ring main body is 1.1 mm, and the length (per contact width) L3 in the ring axis direction of the outer peripheral surfaces of the first and second rail portions 31 and 32 is 0.1 mm. Met. The through-holes 33 were formed at 40 locations with an inner diameter of 0.3 mm using a drill. When the swing ring 30 is mounted on the oil ring main body 10, the protrusion amount x of the outer peripheral surfaces of the first and second rail portions 31 and 32 of the swing ring from the outer peripheral surface of the main body rail portions 12 and 13 is 5 μm. It was. The distance a12 in the ring radial direction from the outer peripheral surfaces of the first and second rail portions 31 and 32 to the inner peripheral surface of the expander 20 was 2.3 mm.

図4に示されるように、比較例1のオイルリングは、特許文献1記載のオイルリングである。オイルリング本体の材料、寸法h1、a1,a12や貫通孔の大きさと個数は実施例1と同様である。オイルリング本体10Aの外周面側には、1対の環状レール35を装着するための環状溝が形成されている。環状レール35は実施例1の揺動リングと同一材であり、その外周面のリング軸方向における長さ(当たり幅)は1対の環状レールで0.2mmであった。また環状レール35の外周面とオイルリング本体10Aの外周面との距離xは5μmであった。   As shown in FIG. 4, the oil ring of Comparative Example 1 is an oil ring described in Patent Document 1. The material of the oil ring body, the dimensions h1, a1, a12 and the size and number of the through holes are the same as those in the first embodiment. An annular groove for mounting a pair of annular rails 35 is formed on the outer peripheral surface side of the oil ring main body 10A. The annular rail 35 is made of the same material as that of the swing ring of the first embodiment, and the length of the outer peripheral surface in the ring axis direction (the contact width) is 0.2 mm for a pair of annular rails. The distance x between the outer peripheral surface of the annular rail 35 and the outer peripheral surface of the oil ring main body 10A was 5 μm.

図5に示されるように、比較例2のオイルリングは、従来のオイルリングである。オイルリング本体10Bの材料、寸法h1、a12や貫通孔の大きさと個数は実施例1と同様である。寸法a1’は、上記寸法a1とxとの和に相当する。   As shown in FIG. 5, the oil ring of Comparative Example 2 is a conventional oil ring. The material of the oil ring main body 10B, the dimensions h1 and a12, and the size and number of the through holes are the same as in the first embodiment. The dimension a1 'corresponds to the sum of the dimension a1 and x.

排気量2000cc、直列4気筒(シリンダ内径:86mm)のエンジンを用いて、実施例1及び比較例1、比較例2のオイルリングのオイル消費試験を行った。この際、WOT(全負荷)により機関回転数を4000rpm、3時間後のオイル消費量を調べた。比較例1のオイル消費量(g/h)を1.00とした時のそれぞれのオイル消費指数(オイル消費比率)を図6に示す。図6のグラフから明らかなように、比較例1のオイル消費量を1.00とした場合に、比較例2のオイル消費量は1.15であるが、実施例1のオイル消費量は0.80ときわめて低く、本実施の形態において、良好なオイル消費量低減効果が認められた。   An oil consumption test of the oil rings of Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 was performed using an engine with a displacement of 2000 cc and an in-line 4 cylinder (cylinder inner diameter: 86 mm). At this time, the oil consumption after 3 hours was examined at an engine speed of 4000 rpm by WOT (full load). Each oil consumption index (oil consumption ratio) when the oil consumption (g / h) of Comparative Example 1 is 1.00 is shown in FIG. As is apparent from the graph of FIG. 6, when the oil consumption of Comparative Example 1 is 1.00, the oil consumption of Comparative Example 2 is 1.15, but the oil consumption of Example 1 is 0. It was extremely low at .80, and a good oil consumption reduction effect was observed in this embodiment.

本実施の形態の揺動リングの変形例を図7、図8に示す。図7の揺動リング30’は、パイプ状の線材を円形断面で略2等分したものであり、端面が第1レール部31’、第2レール部32’の外周面に対応する。図8の揺動リング30”は、その外周面が内周面よりも半径の大きい円弧形状をしており、第1レール部31”や第2レール部32”の肉厚が反シリンダ内壁面方向に向かって徐々に大きくなっている。なお33’33”は貫通孔である。いずれの変形例においても第1の実施の形態による揺動リング30と同等の性能を発揮することができる。   A modification of the swing ring of the present embodiment is shown in FIGS. The swing ring 30 ′ in FIG. 7 is obtained by dividing a pipe-shaped wire material into approximately two equal parts in a circular cross section, and end surfaces thereof correspond to the outer peripheral surfaces of the first rail portion 31 ′ and the second rail portion 32 ′. 8 has an arc shape whose outer peripheral surface has a larger radius than the inner peripheral surface, and the thickness of the first rail portion 31 ″ and the second rail portion 32 ″ is the anti-cylinder inner wall surface. It gradually increases in the direction.33'33 "is a through hole. In any modification, performance equivalent to that of the rocking ring 30 according to the first embodiment can be exhibited.

尚、本発明のオイルリングは、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えばエキスパンダはオイルリング本体に張力を付与するものであればコイルエキスパンダに限定されず、プレートエキスパンダであってもよい。   The oil ring of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention. For example, the expander is not limited to the coil expander as long as it applies tension to the oil ring body, and may be a plate expander.

本発明の実施の形態によるオイルリングの概略断面図。1 is a schematic sectional view of an oil ring according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態によるオイルリングをその外周面側から視た部分斜視図。The fragmentary perspective view which looked at the oil ring by embodiment of this invention from the outer peripheral surface side. 本発明の実施の形態に基づく実施例1のオイルリングの寸法を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the dimension of the oil ring of Example 1 based on embodiment of this invention. 比較例1のオイルリングの寸法を示す概略断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing dimensions of an oil ring of Comparative Example 1. 比較例2のオイルリングの寸法を示す概略断面図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing dimensions of an oil ring of Comparative Example 2. 比較例1に対する比較例2、実施例1のオイル消費量比を示すグラフ。The graph which shows the oil consumption ratio of the comparative example 2 and Example 1 with respect to the comparative example 1. FIG. 本発明のオイルリングに用いられる揺動リングの第1の変形例を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the 1st modification of the rocking | fluctuation ring used for the oil ring of this invention. 本発明のオイルリングに用いられる揺動リングの第2の変形例を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the 2nd modification of the rocking | ringing ring used for the oil ring of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 オイルリング
10 オイルリング本体
11 内周側環状溝
12、13 本体レール部
14 外周側環状溝
15、33、33’33” 貫通孔
16、34 合口部
18 柱部
20 コイルエキスパンダ
30 揺動リング
31 第1レール部
32 第2レール部
35 環状レール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Oil ring 10 Oil ring main body 11 Inner peripheral side annular groove 12, 13 Main body rail part 14 Outer peripheral side annular groove 15, 33, 33'33 "Through-hole 16, 34 Joint part 18 Column part 20 Coil expander 30 Swing ring 31 1st rail part 32 2nd rail part 35 Annular rail

Claims (2)

2本の本体レール部と、2本の本体レール部をつなぐ柱部で連結した断面略I字形状のオイルリング本体と、
該オイルリング本体の内周面側に位置して該オイルリングをその半径方向外方に付勢するエキスパンダとを備えた内燃機関用オイルリングにおいて、
該オイルリング本体の外周面側であって該2本の本体レール部の間には、軸方向断面が円弧形状の環状溝が形成され、
該環状溝には摺動し且つ揺動可能な揺動リングが配置され、該揺動リングの内周面の該軸方向断面形状は該環状溝の形状に合致して該揺動リングが該環状溝に対して円弧方向に移動可能であり、該揺動リングの外周面側にはシリンダ内壁面に対する摺動面を形成し軸方向で互いに離間する環状の第1レール部と第2レール部とが設けられ、該第1レール部と第2レール部は該オイルリング本体の2本の本体レール部よりも半径方向外方に突出していることを特徴とするオイルリング。
An oil ring body having a substantially I-shaped cross section connected by two main body rail parts and a pillar part connecting the two main body rail parts;
In an oil ring for an internal combustion engine comprising an expander positioned on the inner peripheral surface side of the oil ring main body and biasing the oil ring outward in the radial direction,
An annular groove having an arcuate cross section in the axial direction is formed between the two main body rail portions on the outer peripheral surface side of the oil ring main body,
A swing ring that can slide and swing is disposed in the annular groove, and the axial cross-sectional shape of the inner peripheral surface of the swing ring matches the shape of the annular groove, and the swing ring is An annular first rail portion and a second rail portion which are movable in an arc direction with respect to the annular groove, and which form a sliding surface with respect to the inner wall surface of the cylinder on the outer peripheral surface side of the swing ring and are separated from each other in the axial direction The oil ring is characterized in that the first rail portion and the second rail portion protrude radially outward from the two main body rail portions of the oil ring main body.
該オイルリング本体は1個の合口部が形成され、該揺動リングには1個の合口部が形成され、該オイルリング本体の合口部と該揺動リングの合口部とは周方向で互いにずれていることを特徴とする請求項1に記載のオイルリング。   The oil ring body is formed with a single abutment, the swing ring is formed with a single abutment, and the abutment of the oil ring body and the abutment of the swing ring are mutually circumferential. The oil ring according to claim 1, wherein the oil ring is displaced.
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