JP5009261B2

JP5009261B2 - オイルリング本体の製造方法

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Publication number: JP5009261B2
Application number: JP2008255771A
Authority: JP
Inventors: 亮介鎌田; 裕三石川
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2028-09-30
Also published as: JP2010084869A

Description

本件発明は、内燃機関に使用されるオイルリング本体の製造方法に関し、具体的には２ピース形オイルリングの外周摺動領域に面取り加工を施すために用いるリング状スペーサの形状に関する。

近年、世界中の国々で地球環境の保全や改善が取り上げられ、環境負荷低減を目指した動きが活発になっている。これに伴い、自動車用エンジンにおいても性能向上が求められ、環境問題の解決へ携わる業界や企業によって様々な手法で対応が試みている。自動車に係わる環境問題への対応は、二酸化炭素の排出削減に対して推進されてきた。この二酸化炭素は、「大気汚染」や「地球温暖化」をもたらす地球温暖化ガスの構成成分の一つであり、削減が求められている。排出される二酸化炭素を抑制するために、自動車には軽量化等による燃費向上や排気ガスの浄化等が求められており、内燃機関として用いられるオイルリングにも、摩擦力の低減とエンジンオイル消費量の低減との双方を満足するものが求められている。そのため、摩擦力低減のためにオイルリングの低張力化やオイル消費改善のためにオイルリングの薄幅化が図られている。

ここで、簡単にオイルリングについて説明しておく。一般的にオイルリングには、２ピース形オイルリングと３ピース形オイルリングと呼ばれるそれぞれ構造の異なるオイルリングが存在している。しかし、３ピース形オイルリングは構造が２ピース形オイルリングと比して複雑であるためにシリンダ軸方向の幅を薄幅化しにくいため、最近では２ピース形オイルリングが主に使用されるようになっている。オイルリングを薄幅化させることで、ピストンの高さも抑えることができ、ピストン自体の軽量化にも効果があると共に、オイルリングの張力を減少させることが可能となるためピストン摺動運動時の摩擦損失の低減化も図ることができるようになる。

２ピース形の組合せオイルリングにおけるオイルリング本体は、オイルリング本体の上側部分及び下側部分を構成する第１レール部及び第２レール部と、これらレール部と連結するウエブとからなり、ピストンの往復動作の際に、当該オイルリング本体が備える第１レール部及び第２レール部の各々の外周摺動面は、シリンダライナの内周壁面と油膜を介して接触しながらピストン軸方向に摺動運動する。従来のオイルリング本体は、シリンダ内壁面との摩擦を減少させることと、摺動面におけるオイル掻き性能との両方を満足させることは困難であり、仮に当該オイル掻き性能を重視した場合、オイルが流入し難くまた油膜が厚くならないよう、摺動面エッジ部を鋭角に仕上げ、且つ、シリンダ軸方向の断面でみてシリンダ内壁面との接触面が油膜を形成し難い直線状部分の占める割合を多くとる形状にしなければならず、その結果、オイルリング角部の当たりによってシリンダ内壁面に対する摩擦力の低減を図ることができなかった。

ここで、特許文献１には、フリクションの低減を図れ、オイル掻き能力も良好である組合せオイルリングが開示されている。具体的には、上下レール７，８を有するオイルリング５と、これを半径方向外方に押圧するエキスパンダ６とを有する組合せオイルリング４において、オイルリング５の上レール７の外周面１１を、軸方向幅０．０５〜０．３ｍｍの平坦面１１ａと、平坦面１１ａの上端から上レール上面１２につながる曲面１１ｂと、平坦面１１ａの下端から上レール下面１３につながる曲面１１ｃとで形成し、下レール８も同じように形成するオイルリングが提案されている。

また、特許文献２には、オイル消費を増大させることなく、摩擦力低減機能に優れたオイルリングが開示されている。具体的には、軸方向の上下に一対のレール部および合口を備えた円環状のオイルリング本体１０と、オイルリング本体１０の内周側に組み合わせられるコイルエキスパンダ２０とを有するオイルリング１であって、一対のレール部１２の外周摺動面ｆの半径方向に切断した断面形状は、中央に０．０５ｍｍ以上の略直線領域ｆ１と、直線領域ｆ１の両側に形成された曲線領域ｆ２とを有するオイルリングが提案されている。

特開２００４−１９７８１８号公報特開２００５−１１３６８４号公報

しかし、上記特許文献１のオイルリングは、上レールの外周面が、シリンダ軸方向幅０．０５〜０．３ｍｍの平坦面と、平坦面の上端から上レール上面につながる曲面とから形成され、下レールの外周面が、シリンダ軸方向幅０．０５〜０．３ｍｍの平坦面と、平坦面の下端から下レール下面につながる曲面とから形成されていることを特徴としている。更に、当該曲面の半径方向落差は２５〜７５μｍであることが好ましいとされているために、当該平坦面の面積をこれ以上大きくすることができない。仮に、当該平坦部のシリンダ軸方向幅を大きくすると、オイルリングのシリンダ軸方向幅が大きくなりすぎてしまい、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なくなる。

また、上記特許文献２のオイルリングは、シリンダ軸方向上下に形成された一対のレール部および合口を有する円環状のオイルリング本体と、該オイルリング本体の内周側に組み合わせられるコイルエキスパンダとを含むオイルリングであって、前記一対のレール部の外周摺動面は、中央に幅が０．０５ｍｍ以上の略平坦な平坦領域と、前記平坦領域の両側に延在される曲面領域とを有する。また、特許文献２のオイルリングは、平坦領域が外周摺動面の３３％以上９０％未満の範囲を占めるものであるとされており、更に、バレル処理等により、コーナー部にR処理を施すものが好ましいとされている。しかし、オイルリングの摺動面を形成するにあたり、オイルリング本体の外径よりも小径のリング状スペーサを交互に重ねて処理しているため、オイルリングをセットする際の安定性及び作業性が悪くなることに加え、コーナー部に形成されるＲ形状にバラツキを生じやすく、十分な平坦領域を得ることが困難となる。

以上のことから、内燃機関用オイルリングにおいては、従来よりオイル消費量を増大させることなく、且つ、シリンダライナ内壁面に対する摩擦力を低減させることができる２ピース形オイルリングの製造方法が望まれていた。

そこで、本件発明者等は、２ピース形のオイルリングにおいてレール部摺動面が油膜を形成しやすい形状について鋭意研究した結果、オイルリング本体の製造方法として、オイルリング本体の摺動方向に対するレール部の摺動面の端部に面取り加工を施す際に、形状に特徴を有するリング状スペーサを用いて、オイルリング本体と当該リング状スペーサとを交互に配列して面取り加工を施すことで、曲面の形状を最適となる寸法に安定して形成することが可能となることを見出した。この製造方法によって得られるオイルリングによれば、オイルシール機能と摩擦力低減機能とを共に向上させることができる。

本件発明のオイルリング本体の製造方法は、シリンダライナ内周壁と摺動する第１レール及び第２レールと、当該第１レール及び第２レールがシリンダライナ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とから構成されるオイルリング本体の製造方法であって、当該オイルリング本体と、このオイルリング本体と同一径のリング状スペーサとを交互に配し、シリンダ軸方向からみて、当該オイルリング本体を構成する第１レール及び第２レールと当該リング状スペーサとを密着させて、その外周が略真円となるように治具の回転軸に整列固定させる配列ステップと、当該オイルリング本体を構成する第１レール及び第２レールと当該リング状スペーサの外周面に研磨部材を押圧した状態で、オイルリング本体と当該リング状スペーサとを交互に整列固定した当該回転軸を駆動させ、当該第１レール及び第２レールのシリンダライナ内壁面と接触する外周摺動面の接触領域の円周端部を面取り加工するＲ加工ステップとを備えることを特徴としている。

そして、本件発明のオイルリング本体の製造方法は、前記リング状スペーサの外周部は、オイルリング本体と当該リング状スペーサとを交互に配して密着させて整列固定させたときに、当該オイルリング本体の備える第１レールとの間に空隙としての第１空間領域及び第２レールとの間に空隙としての第２空間領域を形成できるようリング状スペーサの中心部厚さよりも薄い厚さとした薄層外周縁端部を備えるものであることが好ましい。

また、本件発明のオイルリング本体の製造方法は、前記リング状スペーサは、その中心部厚さをＡ、前記リング状スペーサの薄層外周縁端部の厚さをＢとしたとき、Ｂ／Ａ≧２の関係を備えるものであることが好ましい。

また、本件発明のオイルリング本体の製造方法は、当該オイルリング本体を構成する第１レール及び第２レールの外周面の研磨部材との接触領域の治具の回転軸方向の長さをＸ、第１空間領域及び第２空間領域の治具の回転軸方向の最大長さをＹとしたとき、Ｙ／Ｘ＝１〜４の範囲であることが好ましい。

また、本件発明のオイルリング本体の製造方法は、前記第１空間領域及び第２空間領域の治具の回転軸の径方向最大深さをＺとしたとき、前記Ｘとの関係がＺ／Ｘ≧１であることが好ましい。

また、本件発明のオイルリング本体の製造方法は、前記研磨部材は、バフ、弾性砥石、若しくは、硬質粒子としてアルミナ粒子又は炭化珪素粒子を分散させた部材であることが好ましい。

また、本件発明のオイルリング本体の製造方法は、前記Ｒ加工ステップにおいて、前記研磨部材を回転させるものであることが好ましい。

また、本件発明のオイルリング本体の製造方法は、前記Ｒ加工ステップにおいて、オイルリング本体とリング状スペーサとを整列固定させた密着体を維持し、当該密着体を当該回転軸方向にスライド移動又は揺動させるものであることが好ましい。

本件発明のオイルリング本体の製造方法では、当該オイルリング本体と、このオイルリング本体と同一径のリング状スペーサとを交互に配し、シリンダ軸方向からみて、当該オイルリング本体を構成する第１レール及び第２レールと当該リング状スペーサとを密着させて、その外周が略真円となるように治具の回転軸に整列固定させる配列ステップと、当該オイルリング本体を構成する第１レール及び第２レールと当該リング状スペーサの外周面に研磨部材を押圧した状態で、オイルリング本体と当該リング状スペーサとを交互に整列固定した当該回転軸を駆動させ、当該第１レール及び第２レールのシリンダライナ内壁面と接触する外周摺動面の接触領域の円周端部を面取り加工するＲ加工ステップとを備えるように設定したものである。

また、本件発明のオイルリング本体の製造方法において、リング状スペーサは、その中心部厚さをＡ、前記リング状スペーサの薄層外周縁端部の厚さをＢとしたとき、Ｂ／Ａ≧２の関係を備え、当該オイルリング本体を構成する第１レール及び第２レールの外周面の研磨部材との接触領域の治具の回転軸方向の長さをＸ、第１空間領域及び第２空間領域の治具の回転軸方向の最大長さをＹとしたとき、Ｙ／Ｘ＝１〜４の範囲で、前記第１空間領域及び第２空間領域の治具の回転軸の径方向最大深さをＺとしたとき、前記Ｘとの関係がＺ／Ｘ≧１となるように設定している。

オイルリング本体の製造方法を、上述の設定条件を具備したものとすることにより、オイルリング摺動面にオイルを導入し易くなり、且つ、非常に薄い油膜を形成することが可能となるため、オイル導入部においても摺動油圧が発生し易くなる。その結果、オイルリングとシリンダライナ内壁面との摩擦力を低減することが可能となる。また、オイルリング本体のシリンダ内壁面との摺動領域を最適となる領域に安定して形成することが可能となるため、レール部に形成される面取り部のオイル導入性向上作用が、レール部のシリンダライナとの接触領域の高面圧化を低減させ、結果としてオイル消費を増大させることなく摩擦力を低減させることができる。

次に本件発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１及び図２には、本件発明の実施の形態に係る２ピース形オイルリング本体が備えるレール部の外周摺動面をシリンダ軸方向で切断したときの断面図を示す。図１には、本件発明に係るオイルリング１の断面図を示し、図２には、図１におけるａ部を拡大したものを示している。

図１に示すように、本実施の形態に係るオイルリング１は、シリンダ軸方向の断面でみてウエブ４と当該ウエブを挟んだ両側の第１レール部５と第２レール部６とで構成されるオイルリング本体２と、当該オイルリング本体２の内周側に配置されるコイルエキスパンダ３とからなる。オイルリング本体２が備える第１レール部５及び第２レール部６の外周摺動領域は、図２において「Ｄ」で示した領域である。図２には、図１におけるａ部を拡大したものである。本件発明のオイルリング本体２に構成されるレール部５，６は、その外周摺動領域Ｄに、シリンダ軸方向断面でみたときに中央付近の略直線部分Ｘと、当該略直線部分の両側に形成される曲線部分（Ｄ_１，Ｄ_２領域）とが形成される。図１及び図２に示すように、オイルリング本体２の第１レール部５及び第２レール部６の外周摺動領域Ｄに、シリンダ軸方向断面でみたときに略直線部分Ｘと曲線部分（Ｄ_１，Ｄ_２領域）とを形成することにより、オイル消費を増大させずにシリンダ内壁面との間の摩擦力を低減させる効果を効果的に得ることができる。また、内燃機関の使用の条件によっては、第１レール部と第２レール部とで当該外周摺動領域の曲線部分（Ｄ_１，Ｄ_２領域）の長さをそれぞれ変えることにより、更にオイル消費量及びシリンダ内壁面に対する摩擦力の低減化を図ることができることとなる。

図３は、本件発明の実施の形態に係るオイルリング本体の製造方法の一例を示したものである。なお、図３には、オイルリング本体２とリング状スペーサ１１とをそれぞれ交互に配し、シリンダ軸方向からみて、当該オイルリング本体を構成する第１レール及び第２レールと当該リング状スペーサとを密着させて、その外周が略真円となるように治具２１の回転軸２２に整列固定させたときのオイルリング本体及びリング状スペーサの断面及び外観の両方の状態を示している。図３より、オイルリング本体加工装置２０は、オイルリング本体セット用の治具２１を含み、当該治具２１の一端側は回転装置２３に接続され、その他端側が軸受け２４によって支持され、回転装置２３により当該治具２１が回転させられる構造となっている。

オイルリング本体セット用の治具２１に、複数のオイルリング本体２と当該オイルリング本体と同一径のリング状スペーサ１１とを交互に配置して、オイルリング本体２の外周がオイルリングセット用の治具２１の回転軸Ｌ方向からみて略真円となるように絞った状態に合口部を拘束して固定する。このとき、オイルリング本体２とリング状スペーサ１１とを同一径とすることで、治具２１に複数配置されているオイルリング本体の外周面を全て同一曲面上に整列固定することができる。また、複数のオイルリング本体について、Ｒ加工を同時に施すことができる。そして、図２に示すような、オイルリング本体が備える第１レール部及び第２レール部の外周摺動領域のシリンダ軸方向の断面でみて両端部に、曲線部分（Ｄ_１，Ｄ_２領域）を形成するには、リング状スペーサ１１と交互に密着させて配置したオイルリング本体２を回転装置２３により回転させ、当該オイルリング本体の外周摺動面にバフまたは弾性砥石３０を当接させて一定の圧力を加えた状態で、オイルリング本体セット用の治具２１の軸方向Ｌに平行に移動あるいは揺動させることで形成することができる。

なお、図３において、バフまたは弾性砥石３０をオイルリング本体２の外周摺動面に当接させた状態を示したが、これらをオイルリング本体セット用の治具２１の回転軸Ｌと直交又は平行となる軸に固定して回転させることで、オイルリング本体の外周摺動領域にＲ加工を施すこともできる。また、この場合にも、バフまたは弾性砥石３０を、当該治具軸方向に移動あるいは揺動させてＲ加工することができる。更に、バフや弾性砥石の代わりにアルミナや炭化ケイ素を硬質粒子として分散させたものを研磨材として用いることもできる。

オイルリング本体が備える第１レール及び第２レールの外周摺動領域の形状について、シリンダ軸方向断面でみて曲線部分の形状、あるいは、当該曲線部分のシリンダ軸方向長さＤ_１，Ｄ_２は、Ｒ加工時間、弾性砥石の硬さや押圧力等を変えることにより任意に設定することが可能である。更に、オイルリング本体セット用の治具２１を回転軸Ｌ方向に移動させながら、当該治具に配列されたオイルリング本体２を揺動させれば、短時間で第１レール部及び第２レール部の外周摺動領域にＲ加工を施すことができる。

また、図４及び図５には、本件発明に係るオイルリング本体の製造方法で用いるリング状スペーサの形状についての一例を示している。図４に示すリング状スペーサの形状は治具回転軸Ｌ方向断面でみて凸形状であり、図５に示すリング状スペーサの形状は治具回転軸Ｌ方向断面でみて突出部がＲ形状となっている。ここでは、リング状スペーサの形状を治具回転軸Ｌ方向断面でみて凸形状及び突出部がＲ形状のものを示したが、これらの形状に限定されるものではない。図４及び図５において、例えば、オイルリング本体２を整列固定する場合において、第１レール部５と第２レール部６との間の距離Ｓ_１と、リング状スペーサ１１の突出部Ｐを挟んだ両側の空隙幅Ｙ_１とＹ_２との長さを等しくすることで、各レールの外周摺動部の形状を対称形状にＲ加工することができる。当該第１レール及び第２レールの外周摺動面の形状を任意に設定することが可能となることで、オイル消費量の削減と燃費低下防止の双方の目的を同時に達成させることができることとなる。

また、リング状スペーサ１１の形状を変更することで、オイルリング本体２の第１レール部５及び第２レール部６の外周摺動部の形状を非対称形状にＲ加工することもできる。具体的には、当該オイルリング本体の備える第１レール部との間に空隙として形成される第１空間領域と、第２レール部との間に空隙として形成される第２空間領域との治具回転軸方向の当該レール部外周側長さＹ_１、Ｙ_２の長さを変更することにより、第１レール及び第２レールの外周摺動領域の形状について、シリンダ軸方向断面でみて曲線部分の形状を任意に設定することができる。

本件発明に係るオイルリング本体の製造方法に用いられるリング状スペーサの形状は、治具回転軸Ｌ方向断面でみて、その中心部厚さをＡ、前記リング状スペーサの薄層外周縁端部の厚さをＢとしたとき、Ｂ／Ａ≧２の関係を備えるものであることが好ましい。Ｂ／Ａが２未満となると、オイルリング本体の備える第１レール部との間に空隙として形成される第１空間領域と、第２レール部との間に空隙として形成される第２空間領域の治具回転軸Ｌ方向の長さが短くなり、当該第１レール部及び第２レール部の端に形成される曲面形状の曲率半径ｒがシリンダ軸方向断面でみて小さくなるため、オイルリングのシリンダ内壁面に対する摩擦力が増大してしまう。

また、本件発明に係るオイルリング本体の製造方法に用いられるリング状スペーサの形状は、当該オイルリング本体を構成する第１レール及び第２レールの外周面の研磨部材との接触領域の治具の回転軸方向の長さをＸ、前記第１空間領域及び第２空間領域の治具の回転軸方向の最大長さをＹとしたとき、Ｙ／Ｘ＝１〜４の範囲であることが好ましい。ここで、Ｙ／Ｘが１未満の場合は、オイルリング本体の備える第１レール部との間に空隙として形成される第１空間領域と、第２レール部との間に空隙として形成される第２空間領域との治具回転軸Ｌ方向の長さが短くなり、当該第１レール部及び第２レール部の端に形成される曲面形状の曲率半径ｒがシリンダ軸方向断面でみて小さくなるため、オイルリングのシリンダ内壁面に対する摩擦力が増大してしまう。また、Ｙ／Ｘが４を超える場合には、リング状スペーサの治具回転軸Ｌ方向厚さが厚くなり、治具にオイルリング本体を配置可能な数量が減小するため、オイルリング本体の加工工数が増大してしまう。

また、本件発明に係るオイルリング本体の製造方法に用いられるリング状スペーサの形状は、前記第１空間領域及び第２空間領域の治具の回転軸の径方向最大深さをＺとしたとき、前記Ｘとの関係がＺ／Ｘ≧１であることが好ましい。ここで、Ｚ／Ｘが１未満の場合は、オイルリング本体の備える第１レール部との間に空隙として形成される第１空間領域と、第２レール部との間に空隙として形成される第２空間領域の深さが浅くなり、当該第１レール部及び第２レール部の端に形成される曲面形状の曲率半径ｒがシリンダ軸方向断面でみて小さくなるため、オイルリングのシリンダ内壁面に対する摩擦力が増大してしまう。

上述したように、リング状スペーサの形状を設定することで、オイル消費量の削減と燃費低下防止の双方の目的を同時に達成させることができるオイルリング本体を得ることができる。

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していく。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。

実施例において、本件発明に係るオイルリング本体の製造方法で用いるリング状スペーサのオイルリング本体を配列した状態における寸法は、以下に示す通りである。なお、当該オイルリング本体は、軸方向高さｈ１が２．０ｍｍ、径方向厚さａ１が２．７５ｍｍの寸法のものをトータルで４０〜５０個用いた。また、オイルリング本体が備える第１レール部と第２レール部とは同一形状であり、オイルリング本体の備える第１レール部との間に空隙として形成される第１空間領域と、第２レール部との間に空隙として形成される第２空間領域とも同一空間領域のものとした。これら寸法及び数量に関しては以下に述べる比較例１〜比較例５についても同じ寸法、数量のものとした。

リング状スペーサの中心部厚さＡ：０．８２ｍｍ
リング状スペーサの薄層外周縁端部の厚さＢ：２．０２ｍｍ
レール部の治具回転軸方向の長さＸ：０．１８３ｍｍ〜０．１９３ｍｍ
空間領域の治具の回転軸方向の最大長さＹ_１：０．６０ｍｍ
空間領域の深さＺ：０．４０ｍｍ

以下の試験で用いるオイルリング本体を製造するにあたり、当該オイルリング本体と同一径のリング状スペーサとをオイルリング本体セット用治具に交互に配列して当該オイルリング本体の外周が略真円になるように絞った状態に当該治具を用いて両端を拘束して固定した。このとき、治具に整列固定したオイルリング本体の配置は、第１空間領域と第２空間領域の当該治具の回転軸方向最大長さをそれぞれ変えるためにリング状スペーサの形状が異なるものを用意した。そして、当該治具に整列固定したオイルリング本体を回転装置により、３００ｒｐｍで回転させ、オイルリング本体及びリング状スペーサの外周摺動面に対して弾性砥石を１５００ｒｐｍで回転させながら５０Ｎの荷重で押圧した状態で研磨加工を施し、オイルリング本体を構成する第１レール部及び第２レール部の摺動面の摺動方向両端側にＲ加工を施した。

このように、リング状スペーサの形状が異なるものを用いることで、Ｒ加工を施すにあたり、当該リング状スペーサの形状がオイルリング本体の外周摺動領域の形状にどのような影響を及ぼすかについて確認を行った。以下に、この確認をした結果を示す。オイルリングのレール部の外周摺動領域における、シリンダ軸方向断面でみて曲線部分のシリンダ軸方向長さとオイルリング本体の備える第１レール部との間に空隙として形成される第１空間領域と、第２レール部との間に空隙として形成される第２空間領域のシリンダ軸方向長さとの関係を確認するための試験を実施し、得られた結果を図６に示す。

図６には、本件発明に係るオイルリング本体のＲ加工ステップにおいて、実施例は、リング状スペーサの形状が、当該オイルリング本体と同一径で、且つ、治具回転軸Ｌ方向断面でみたときに凸形状となり、その中心部厚さをＡ、前記リング状スペーサの薄層外周縁端部の厚さをＢとしたときにＢ／Ａが２．４６となるものを使用した。また、実施例のリング状スペーサは、Ｒ加工を施した後のオイルリング本体とリング状スペーサとを治具に整列固定した状態において、オイルリング本体を構成する第１レール及び第２レールの外周面の研磨部材との接触領域の治具の回転軸方向の長さをＸ、第１空間領域及び第２空間領域の治具の回転軸方向の最大長さをＹとしたときにＹ／Ｘが３．１１〜３．２８となり、オイルリング本体とリング状スペーサとの間に形成される第１空間領域及び第２空間領域の治具の回転軸の径方向最大深さをＺとしたときに、Ｚ／Ｘが２．０７〜２．１９となった。なお、図６には、後述する比較例１〜比較例５についても合わせて記載している。ここで、スペーサの形状とオイルリング本体の外周摺動面のＲ部長さの関係を確認するにあたり、全てのオイルリング本体は同一形状のものを使用した。

図６は、Ｒ加工処理の際に、上述したリング状スペーサの形状及び寸法がオイルリング本体の外周摺動面の形状にどのような影響を及ぼすのかについて確認した結果を示している。この図６に示す結果より、実施例に示すオイルリング本体と同一径であって、上述した形状のリング状スペーサを使用した場合は、Ｒ加工処理でオイルリング本体のレール部摺動面に形成されるＲ形状部のシリンダ軸方向長さ（図２に示すＤ_１、Ｄ_２）が平均４μｍとなり、また、バラツキも３μｍ〜５μｍの範囲内で殆ど生じないことが分かった。

比較例

［比較例１］
オイルリング本体のＲ加工処理の際に、上述したリング状スペーサの形状及び寸法がオイルリング本体の外周摺動面の形状にどのような影響を及ぼすのかの確認において、リング状スペーサを使用しない場合を比較例１とした。なお、比較例１において、本件発明に係るオイルリング本体の製造方法で用いるリング状スペーサのオイルリング本体を配列した状態における寸法は、以下に示す通りである。

レール部の治具回転軸方向の長さＸ：０．１９１ｍｍ〜０．２１４ｍｍ

図６は、Ｒ加工処理の際に、リング状スペーサの形状及び寸法がオイルリング本体の外周摺動面の形状にどのような影響を及ぼすのかについて確認した結果を示している。この図６に示す結果より、リング状スペーサを使用しない比較例１は、Ｒ加工処理でオイルリング本体のレール部摺動面に形成されるＲ形状部のシリンダ軸方向長さ（図２に示すＤ_１、Ｄ_２）が平均２μｍとなり、また、バラツキも１μｍ〜３μｍの範囲内で殆ど生じないことが分かった。

［比較例２］
オイルリング本体のＲ加工処理の際に、上述したリング状スペーサの形状及び寸法がオイルリング本体の外周摺動面の形状にどのような影響を及ぼすのかについて確認した結果、比較例２は、リング状スペーサの形状が、当該オイルリング本体より小さな径のものを使用した。なお、比較例２において、本件発明に係るオイルリング本体の製造方法で用いるリング状スペーサのオイルリング本体を配列した状態における寸法は、以下に示す通りである。

リング状スペーサの薄層外周縁端部の厚さＢ：２．０２ｍｍ
レール部の治具回転軸方向の長さＸ：０．１４７ｍｍ〜０．１７２ｍｍ
空間領域の深さＺ：０．４０ｍｍ

図６には、本件発明に係るオイルリング本体のＲ加工ステップにおいて、比較例２は、リング状スペーサの形状が、当該オイルリング本体より小さい径で、且つ、治具回転軸Ｌ方向断面でみて、リング径方向高さがオイルリング本体より０．４ｍｍ低く突出部がなく、前記リング状スペーサの薄層外周縁端部の厚さＢが２．０２ｍｍのものを使用した。また、Ｒ加工を施した後のオイルリング本体とリング状スペーサとを治具に整列固定した状態において、オイルリング本体を構成する第１レール及び第２レールの外周面の研磨部材との接触領域の治具の回転軸方向の長さをＸ、オイルリング本体とリング状スペーサとの間に形成される第１空間領域及び第２空間領域の治具の回転軸の径方向最大深さをＺとしたときに、Ｚ／Ｘが２．３３〜２．７２となった。

図６は、Ｒ加工処理の際に、リング状スペーサの形状及び寸法がオイルリング本体の外周摺動面の形状にどのような影響を及ぼすのかについて確認した結果を示している。この図６に示す結果より、比較例２は、当該Ｒ加工処理でオイルリング本体のレール部摺動領域に形成されるＲ形状部のシリンダ軸方向長さ（図２に示すＤ_１、Ｄ_２）が平均１４μｍとなり、また、７μｍ〜２０μｍの範囲内でバラツキが生じることが分かった。

［比較例３］
オイルリング本体のＲ加工処理の際に、上述したリング状スペーサの形状及び寸法がオイルリング本体の外周摺動面の形状にどのような影響を及ぼすのかについて確認した結果、比較例３は、リング状スペーサの形状が、当該オイルリング本体と同一径で、且つ、治具回転軸Ｌ方向断面でみて凸形状のものを使用した。なお、比較例３において、本件発明に係るオイルリング本体の製造方法で用いるリング状スペーサのオイルリング本体を配列した状態における寸法は、以下に示す通りである。

リング状スペーサの中心部厚さＡ：１．０２ｍｍ
リング状スペーサの薄層外周縁端部の厚さＢ：２．８２ｍｍ
レール部の治具回転軸方向の長さＸ：０．１６５ｍｍ〜０．１９７ｍｍ
空間領域の治具の回転軸方向の最大長さＹ_１：０．９ｍｍ
空間領域の深さＺ：０．４ｍｍ

図６には、本件発明に係るオイルリング本体のＲ加工ステップにおいて、比較例３は、リング状スペーサの形状が、当該オイルリング本体と同一径で、且つ、治具回転軸Ｌ方向断面でみて、その中心部厚さをＡ、前記リング状スペーサの薄層外周縁端部の厚さをＢとしたときにＢ／Ａが２．７６となるものを使用した。また、比較例３のリング状スペーサは、Ｒ加工を施した後のオイルリング本体とリング状スペーサとを治具に整列固定した状態において、オイルリング本体を構成する第１レール及び第２レールの外周面の研磨部材との接触領域の治具の回転軸方向の長さをＸ、第１空間領域及び第２空間領域の治具の回転軸方向の最大長さをＹとしたときにＹ／Ｘが４．５７〜５．４５となり、オイルリング本体とリング状スペーサとの間に形成される第１空間領域及び第２空間領域の治具の回転軸の径方向最大深さをＺとしたときに、Ｚ／Ｘが２．５４〜３．０３となった。

図６は、Ｒ加工処理の際に、リング状スペーサの形状及び寸法がオイルリング本体の外周摺動面の形状にどのような影響を及ぼすのかについて確認した結果を示している。この図６に示す結果より、比較例３は、当該Ｒ加工処理でオイルリング本体のレール部摺動領域に形成されるＲ形状部のシリンダ軸方向長さ（図２に示すＤ_１、Ｄ_２）が平均１０μｍとなり、また、７μｍ〜１２μｍの範囲内でバラツキが生じ、オイルリング本体を形成する第１レール及び第２レールの外周面にＲ加工処理を施してもオイル導入性向上に伴うシリンダライナに対する摩擦力の低減効果が安定して得られないことが分かった。

［比較例４］
オイルリング本体のＲ加工処理の際に、上述したリング状スペーサの形状及び寸法がオイルリング本体の外周摺動面の形状にどのような影響を及ぼすのかについて確認した結果、比較例４は、リング状スペーサの形状が、当該オイルリング本体と同一径で、且つ、治具回転軸Ｌ方向断面でみて凸形状のものを使用した。なお、比較例４において、本件発明に係るオイルリング本体の製造方法で用いるリング状スペーサのオイルリング本体を配列した状態における寸法は、以下に示す通りである。

リング状スペーサの中心部厚さＡ：０．６２ｍｍ
リング状スペーサの薄層外周縁端部の厚さＢ：１．２２ｍｍ
レール部の治具回転軸方向の長さＸ：０．１８４ｍｍ〜０．２０１ｍｍ
空間領域の治具の回転軸方向の最大長さＹ_１：０．３ｍｍ
空間領域の深さＺ：０．４ｍｍ

図６には、本件発明に係るオイルリング本体のＲ加工ステップにおいて、比較例４は、リング状スペーサの形状が、当該オイルリング本体と同一径で、且つ、治具回転軸Ｌ方向断面でみて、その中心部厚さをＡ、前記リング状スペーサの薄層外周縁端部の厚さをＢとしたときにＢ／Ａが１．９７となるものを使用した。また、比較例４のリング状スペーサは、Ｒ加工を施した後のオイルリング本体とリング状スペーサとを整列固定した状態において、オイルリング本体を構成する第１レール及び第２レールの外周面の研磨部材との接触領域の治具の回転軸方向の長さをＸ、第１空間領域及び第２空間領域の治具の回転軸方向の最大長さをＹとしたときにＹ／Ｘが１．４９〜１．９６となり、オイルリング本体とリング状スペーサとの間に形成される第１空間領域及び第２空間領域の治具の回転軸の径方向最大深さをＺとしたときに、Ｚ／Ｘが１．９９〜２．１７となった。

図６は、Ｒ加工処理の際に、リング状スペーサの形状及び寸法がオイルリング本体の外周摺動面の形状にどのような影響を及ぼすのかについて確認した結果を示している。この図６に示す結果より、比較例４は、当該Ｒ加工処理でオイルリング本体のレール部摺動領域に形成されるＲ形状部のシリンダ軸方向長さ（図２に示すＤ_１、Ｄ_２）が平均３μｍとなり、また、１μｍ〜５μｍの範囲内でバラツキも殆ど生じないことが分かった。

［比較例５］
オイルリング本体のＲ加工処理の際に、上述したリング状スペーサの形状及び寸法がオイルリング本体の外周摺動面の形状にどのような影響を及ぼすのかについて確認した結果、比較例５は、図５に示す如くリング状スペーサの形状が、当該オイルリング本体と同一径で、且つ、治具回転軸Ｌ方向断面でみて突出部の形状がＲ形状のものを使用した。なお、比較例５において、本件発明に係るオイルリング本体の製造方法で用いるリング状スペーサのオイルリング本体を配列した状態における寸法は、以下に示す通りである。

リング状スペーサの薄層外周縁端部の厚さＢ：３．５０ｍｍ
レール部の治具回転軸方向の長さＸ：０．１４４ｍｍ〜０．１９６ｍｍ
空間領域の治具の回転軸方向の最大長さＹ_１：１．７５ｍｍ
空間領域の深さＺ：０．４ｍｍ

図６には、本件発明に係るオイルリング本体のＲ加工ステップにおいて、比較例５は、リング状スペーサの形状が、当該オイルリング本体と同一径で、且つ、治具回転軸Ｌ方向断面でみて、その中心部厚さをＡ、前記リング状スペーサの薄層外周縁端部の厚さをＢとしたときにＢ／Ａが２以上となるものを使用した。また、比較例５のリング状スペーサは、Ｒ加工を施した後のオイルリング本体とリング状スペーサとを整列固定した状態において、オイルリング本体を構成する第１レール及び第２レールの外周面の研磨部材との接触領域の治具の回転軸方向の長さをＸ、第１空間領域及び第２空間領域の治具の回転軸方向の最大長さをＹとしたときにＹ／Ｘが８．９３〜１２．１５となり、オイルリング本体とリング状スペーサとの間に形成される第１空間領域及び第２空間領域の治具の回転軸の径方向最大深さをＺとしたときに、Ｚ／Ｘが２．０４〜２．７８となった。

図６は、Ｒ加工処理の際に、リング状スペーサの形状及び寸法がオイルリング本体の外周摺動面の形状にどのような影響を及ぼすのかについて確認した結果を示している。この図６に示す結果より、比較例５は、当該Ｒ加工処理でオイルリング本体のレール部摺動領域に形成されるＲ形状部のシリンダ軸方向長さ（図２に示すＤ_１、Ｄ_２）が平均７μｍとなり、また、３μｍ〜１０μｍの範囲内で若干のバラツキが生じていることが分かった。

［実施例と比較例との対比］
以上の実施例及び比較例で得られたデータに基づき、以下に実施例と比較例１〜比較例５とを対比した結果を述べる。オイルリング本体にＲ加工を施す際にリング状スペーサを使用しない比較例１は、実施例と比してオイルリング本体のレール部摺動面に形成されるＲ形状部のシリンダ軸方向長さ（図２に示すＤ_１、Ｄ_２）が短く、当該レール部摺動面に形成されるＲ形状部の曲率半径ｒは小さなものしか得られないことが分かった。また、第１空間領域及び第２空間領域の治具回転軸Ｌ方向長さ（Ｙ_１、Ｙ_２）が短い比較例４も、オイルリング本体のレール部摺動面に形成されるＲ形状部のシリンダ軸方向平均長さ（図２に示すＤ_１、Ｄ_２）が短く、当該レール部摺動面に形成されるＲ形状部の曲率半径ｒはバラツキの範囲内において小さくなる場合があることが分かった。そして、第１空間領域及び第２空間領域の治具回転軸Ｌ方向長さ（Ｙ_１、Ｙ_２）が長いリング状スペーサを使用した比較例２、比較例３、比較例５は、実施例と比してオイルリング本体のレール部摺動面に形成されるＲ形状部のシリンダ軸方向平均長さ（図２に示すＤ_１、Ｄ_２）が長く、且つ、当該レール部摺動面に形成されるＲ形状部の形状のバラツキが大きくなることが分かった。

また、リング状スペーサの形状が、当該オイルリング本体と同一径で、且つ、治具回転軸Ｌ方向断面でみて、その中心部厚さをＡ、前記リング状スペーサの薄層外周縁端部の厚さをＢとしたときに、比較例３はＢ／Ａが２以上であったが実施例に比してＲ形状部の曲率半径ｒは大きくなり、オイルリング本体を構成する第１レール及び第２レールの外周面の研磨部材との接触領域となるシリンダ軸方向断面でみたときの略直線部分Ｘが短くなり、オイルリングのシリンダライナ内壁面に対する面圧が大きくなってしまうため好ましくない。一方、比較例４は、Ｂ／Ａが２未満となりＲ形状部の曲率半径ｒが実施例と比べて小さく、Ｒ加工をを施した効果が得られないため好ましくない。

また、オイルリング本体と同一径のリング状スペーサを使用して、オイルリング本体を構成する第１レール及び第２レールの外周面の研磨部材との接触領域の治具の回転軸方向の長さをＸ、第１空間領域及び第２空間領域の治具の回転軸方向の最大長さをＹとしたときにＹ／Ｘが４を超える比較例２、比較例３、比較例５は、オイルリング本体のレール部摺動面に形成されるＲ形状部の曲率半径ｒが、実施例と比べて大きいことが分かった。しかし、Ｙ／Ｘが４を超える条件となるリング状スペーサを用いると、オイルリング本体セット用治具に整列固定できるオイルリング本体の数量が減ってしまうため、Ｒ加工を施す際の工数が増大して経済的ではない。

また、オイルリング本体とリング状スペーサとの整列固定時において、オイルリング本体とリング状スペーサとの間に形成される第１空間領域及び第２空間領域の治具の回転軸の径方向最大深さをＺとしたときに、Ｚ／Ｘが１未満に相当する比較例１のＲ形状部の曲率半径ｒは、実施例と比べて小さく、Ｒ加工を施した効果が得られないため好ましくない。

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、オイル消費量を確実に削減することができると共に燃費の低減を防ぐことができるため、資源の有効利用、環境負荷を低減化するという観点から好ましい。

本件発明に係るオイルリング本体及び当該オイルリングの内周に配置されるコイルエキスパンダのシリンダ軸方向からみた断面図である。図１におけるＡ部の軸方向及び半径方向に等倍したときの拡大図である。本件発明に係るオイルリング本体の外周摺動面のＲ加工を施す際に用いられるオイルリング本体加工装置の断面構成図である。本件発明の整列固定ステップにおける、オイルリング本体とリング状スペーサの配置例及びリング状スペーサの形状が治具の回転軸方向の断面でみて凸形状の場合を示す模式図である。本件発明の配列ステップにおける、オイルリング本体とリング状スペーサの配置例及びリング状スペーサの形状が治具の回転軸方向の断面でみてＲ形状の場合を示す模式図である。本件発明の配列ステップにおけるリング状スペーサの形状とＲ加工ステップにおけるオイルリング本体の備える第１レール部又は第２レール部のシリンダ軸方向Ｒ部長さとの関係を示すグラフである。

符号の説明

１２ピースオイルリング
２オイルリング本体
３レール部
４ウエブ
５第１レール部
６第２レール部
１１リング状スペーサ
２０加工装置
２１固定治具
２２セット治具
２３回転装置
２４軸受け
３０バフまたは弾性砥石
Ａリング状スペーサの中心部厚さ
Ｂリング状スペーサの薄層外周縁端部の厚さ
Ｄ外周摺動領域
Ｘレール部の治具回転軸方向の長さ
Ｙ空間領域の治具の回転軸方向の最大長さ
Ｚ空間領域の深さ
Ｔ荷重
ａ１オイルリング本体幅
ｈ１オイルリング本体高さ

Claims

シリンダライナ内周壁と摺動する第１レール及び第２レールと、当該第１レール及び第２レールがシリンダライナ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とから構成されるオイルリング本体の製造方法であって、
当該オイルリング本体と、このオイルリング本体と同一径のリング状スペーサとを交互に配し、シリンダ軸方向からみて、当該オイルリング本体を構成する第１レール及び第２レールと当該リング状スペーサとを密着させて、その外周が略真円となるように治具の回転軸に整列固定させる配列ステップと、
当該オイルリング本体を構成する第１レール及び第２レールと当該リング状スペーサの外周面に研磨部材を押圧した状態で、オイルリング本体と当該リング状スペーサとを交互に整列固定した当該回転軸を駆動させ、当該第１レール及び第２レールのシリンダライナ内壁面と接触する外周摺動面の接触領域の円周端部を面取り加工するＲ加工ステップとを備えることを特徴とするオイルリング本体の製造方法。
前記リング状スペーサの外周部は、オイルリング本体と当該リング状スペーサとを交互に配して密着させて整列固定させたときに、当該オイルリング本体の備える第１レールとの間に空隙としての第１空間領域及び第２レールとの間に空隙としての第２空間領域を形成できるようリング状スペーサの中心部厚さよりも薄い厚さとした薄層外周縁端部を備えるものである請求項１に記載のオイルリング本体の製造方法。
前記リング状スペーサは、その中心部厚さをＡ、前記リング状スペーサの薄層外周縁端部の厚さをＢとしたとき、Ｂ／Ａ≧２の関係を備えるものである請求項２に記載のオイルリング本体の製造方法。
当該オイルリング本体を構成する第１レール及び第２レールの外周面の研磨部材との接触領域の治具の回転軸方向の長さをＸ、第１空間領域及び第２空間領域の治具の回転軸方向の最大長さをＹとしたとき、Ｙ／Ｘ＝１〜４の範囲である請求項１〜請求項３のいずれかに記載のオイルリング本体の製造方法。
前記第１空間領域及び第２空間領域の治具の回転軸の径方向最大深さをＺとしたとき、前記Ｘとの関係がＺ／Ｘ≧１である請求項１〜請求項４のいずれかに記載のオイルリング本体の製造方法。
前記研磨部材は、バフ、弾性砥石、若しくは、硬質粒子としてアルミナ粒子又は炭化珪素粒子を分散させた部材である請求項１〜請求項５のいずれかに記載のオイルリング本体の製造方法。
前記Ｒ加工ステップにおいて、前記研磨部材を回転させるものである請求項１〜請求項６のいずれかに記載のオイルリング本体の製造方法。
前記Ｒ加工ステップにおいて、オイルリング本体とリング状スペーサとを整列固定させた密着体を維持し、当該密着体を当該回転軸方向にスライド移動又は揺動させるものである請求項１〜請求項７のいずれかに記載のオイルリング本体の製造方法。