WO2004094809A1

WO2004094809A1 - オイルリング及びその製造方法並びにそれを用いたピストン構造

Info

Publication number: WO2004094809A1
Application number: PCT/JP2004/005606
Authority: WO
Inventors: Masaki Yamada; Kuniyasu Ito; Masami Kawasaki; Tomoaki Abe; Shigenobu Uchiyama
Original assignee: Riken Corp
Current assignee: Riken Corp
Priority date: 2003-04-24
Filing date: 2004-04-20
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2005-10-24
Also published as: US20060081126A1; BRPI0409709A; CN100535425C; CN1764776A; KR20060009820A; US7797829B2; JP2005113684A; TW200422517A; RU2005136425A; JP4101105B2; EP1617066A1

Abstract

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。

Description

明細書

オイルリング及びその製造方法並びにそれを用いたビストン構造

技術分野

本発明は、内燃機関に使用されるオイルリングに関し、詳しくは 2ピースオイルリングの摺動面の形状に関する。

背景技術

地球環境保護の一貫として、自動車の燃費向上や排気ガス浄化が強く求められている。そのため内燃機関各部の摩擦力（フリクション）低減やエンジンオイノレ消費量の低減は重要な 1 ^となっており、これらの課題を解決するうえでビストンリングの果たす役割は大きレ、。ビストンリングの設計にお！/、ては、摩擦力低減のためのビストンリングの低張カイ匕やオイル消費改善のためのビストンリングの薄幅化が注目されている。薄幅化は、ピストンリングの断面係数 (Z) を小さくし、シリンダ壁への追従性を向上させることによりオイル消費を改善する。内燃機関における一般的なピストンリングの断面構成を図 8に示す。図 8 Aは、 3ピースタイプのオイルリングを装着したピストン構造の断面を示し、図 8 Bは 2ピースタイプのオイルリングを装着したビストン構造の断面を示し、図 8 Cは 2ピースタィプのオイルリングの断面を示す。ピストン 1 0 0には、ピストンリングを揷入するためのリング溝 1 1 0、 1 2 0、 1 3 0が形成され、これらのリング溝内に、ガスシール作用を主目的とする 2本の圧力リング 2 0 0、 2 1 0と、オイルコント口一ル及ぴオイルシール作用を主目的とする 1組の組^:オイルリング 2 2 0または 2 3 0が挿入される。ピストン 1 0 0の往復動に伴い、これらリングの外周摺動面がシリンダ 3 0 0の内壁と摺動される。

図 8 Aに示す組合せオイルリング 2 2 0は、一般に、軸方向上下一対のサイドレーノレ 2 2 2と、その間に組み合わされ、サイドレーノレ 2 2 2の内周側から押圧し、サイドレール 2 2 2に張力を発生させるスぺーサエキスパンダ 2 2 4とを含む 3ピースから構成される。また図 8 Bおよび 8 Cに示す組合せオイルリング 2 3 0は、軸方向上下に一対のレール部 2 3 2を備えたオイルリング本体 2 3 4と、その内周側に組み合わされて、オイノレリング本体 2 3 4を押圧し張力を発生させるコイルエキスパンダ 2 3 6とを含む 2ピースから構成される。 3ピースタイプのオイルリングに関して、例えば、「内燃機関一小径ピストンリングー第 1 3部：スチーノレ組合せオイルコント口ールリング」、 J I S B 8 0 3 2— 1 3、平成 1 0年 1 2月 2 0日制定の 3〜 5頁に、各部の形状等が記載されている。また、 2ピースタイプのオイルリングに関して、例えば、「内鎖幾関一小径ビストンリングー第 12部：コイルエキスパンダ付き組合せオイルコントローノレリング」、 J I S B 8 0 3 2— 1 2、平成 1 0年 1 2月 2 0日制定の 2〜1 1頁に、 2ピースタィプの複数の種類にっレヽて、それらの各部の形状等が記載されている。

一般に、 3ピースタイプのサイドレーノレ摺動面 2 2 2の形状としては、図 9 A に示すようなバレル状又は略半円形状のものが使用され（図中の数値の単位は m m)、 2ピースタイプのレール部の摺動面 2 3 2の形状としては、図 9 Bに示すような平面状のものが使用されている。その理由は、次のように説明されている。

3ピースタイプのサイドレール 2 2 2は、サイドレールを押圧するスぺーサェキスパンダ 2 2 4の耳部 2 2 4 aの角度により、シリンダ壁面に向かう半径方向及びリング溝上下面に向かう軸方向に分力をもって押圧される。よって、サイドレール 2 2 2はシリンダ壁面及ぴリング溝上下面においてシール機能を発揮する ₍ 一方、 2ピースタイプでは、コィノレエキスパンダ 2 3 6の押圧方向は半径方向のみなので、リング溝上下面におけるシール機能は十分ではなレヽ。よって、摺動面におけるオイル搔き性能を重視し、オイルが流入し難くまた油膜が厚くならないように、摺動面ェッジ部を鋭角に仕上げることが行われてきた。

また、 3ピースタイプの上下のサイドレーノレ 2 2 2は、それぞれ独立した挙動が可能で、リング溝内で軸方向に傾いた状態でも摺動するので、最初の摺動面が平面であっても、長時間運転後には摩耗した摺動面は、平面ではなく図 9 Aのような曲率をもった面となる。これに対し、 2ピースタイプのレーノレ部 2 3 2の摺動面は、オイルリング本体の一部として形成され、運転時もほぼ傾くことなく摺動するので図 9 Bのような平面となる。

実開平 5— 8 7 3 6 6号では、 2ピースオイルリングのレール部摺動面の形状について検討され、断面が略半円形状の^はシリンダ内壁との摺動によって摩耗してくると翻虫面積が増大して面圧が減少するという題が起こるので、しても面圧が変ィ匕しないような平面状摺動面を提案している。

しかしながら、 3ピースタイプと 2ピースタイプのオイルリングに関して、ガソリンエンジンの摺動摩擦力について同一張力条件で測定、比較した最近の研究では、 2ピースタイプの摩擦力が 3ピースタイプのそれに比べ高いことが？ ^されている。すなわち、 2ピースタイプのオイルリングにおいては、摩擦力の低減がより強く求められている。ここで、摩擦力が低減されるとオイル消費が増大する問題もあるので、オイル消費にっレ、ても同時に考慮した対策が必要である。そこで本発明は、オイル消費を増大させることなく、すなわち、オイルシール機能を損なわずに摩擦力低'«能に優れたオイルリングを提供することを目的とする。

さらに本発明は、レール部の外周摺動面を改良し、オイルシール機能および摩擦力低？肅幾能に優れた 2ピースオイルリングを提供することを目的とする。さらに本発明は、オイルシール機能を損なわずに摩擦力低谢幾能に優れたオイルリングの製造方法を提供することを目的とする。

さらに本発明は、オイルシール機能および摩擦力低能に優れたオイルリングを用いたビストン構造を提供することを目的とする。

発明の開示

2ピースタィプの摩擦力が 3ピースタィプのそれに比べ高レヽことの理由は、 3 ピースタィプのサイドレール摺動面の形状がシリンダとの摺動にぉレ、て油膜を形成しやすい略半円形状であるのに対し、 2ピースタイプのレール部摺動面は油膜を形成し難い平面状であることによる。よって、 2ピースタイプでは、内燃機関の燃焼各行程における流体潤滑領域が 3ピースタイプに比べ狭く（少なく）なり、トータルの摩擦力が高くなるものと推測される。

そこで、本発明者等は、 2ピースタィプのオイルリングにおレ、てレール部摺動面が油膜を形成しゃすレ、形状につ!/、て鋭意研究した結果、レール部摺動面の両端に微小な曲面を形成することにより、オイルシール機能を損なわない範囲で摩擦力低能を改善できることを見いだした。

本発明に係る 2ピースオイルリングは、以下の構成を有する。すなわち、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ィルエキスパンダとを含むオイルリングであって、 il己一対のレール部の外周摺動面は、中央に幅が 0 . 0 5 mm以上の略平坦な平坦領域と、觸己平坦領域の両側に延在される曲面領域とを有する。好ましくは、平坦領域が外周摺動面の 3 3 %以上 9 0 %未満の範囲を占める。また、本発明に係るオイルリングは、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と、該オイルリング本体の内周側に組み合わせられるコィノレエキスパンダとを有するオイルリングであって、該レール部の外周摺動面の半径方向に切断した断面形状の摺動領域が中央に 0 . 0 5 mm以上の略直線領域と該略 ttH領域の両側に形成された二つの曲線領域とを有する。また、好ましくは、略直線領域が摺動領域の 3 3 %以上 9 0 %未満の範囲を占める。さらに詳しくいえば、曲線領域を軸方向 2 0 0倍、方向 2 0 0 0 倍に拡大して測定したとき、略直線領域に接する曲線領域の曲率半径が 3 mm以上である。

本発明にお！/ヽては、レール部外周摺動面の両端部を曲面にすることにより楔効果を活用して摺動面にオイルを導入し易くし、且つ非常に薄い油膜とすることによりオイル導入部にお！/、ても摺動油圧が発生しゃすレヽような構成として!/、る。それによって、摩擦力を低減することができる。外周摺動面の中央に 0 . 0 5 mm 以上の略 ¾J領域を持たせるのは、略直線領域が 0 . 0 5 mm未満であると面圧が高くなりすぎて摩擦力の低減が得られな！/、からである。別の表現をすれば、略 S 領域が摺動領域の 3 3 %未満であると同様の理由により摩擦力の低減が得られない。また、略直線領域が摺動領域の 9 0 %以上であると、曲線領域が短すぎて摩擦力の低減が得られなレ、。

曲線領域を軸方向 2 0 0倍、雑方向 2 0 0 0倍に拡大して測定もしくは観察したとき、略] S 領域に接する曲線領域の曲率判圣が 3 mm以上であればオイル導入部にぉレ、て摺動油圧が発生することにより摩擦力の低減が得られる、曲線領域の曲率判圣が 3 mm未満であればオイル導入部に摺動油圧が発生しにくく摩擦力の低減が得られない。好ましくは、略線領域に接する曲線領域の曲率判圣を 5 mm以上とする。

これらは、軸方向 2 0 0倍、判圣方向 2 0 0 0倍に拡大して測定もしくは観察したときの曲線領域の形状についての特徴だが、別の表現を用いれば、略直線領域を曲線領域方向に延長した仮想線 Lに対する曲線領域の後退量 M力軸方向距離 1 5 μ ηι以上にわたって、 1 . '5 以下である。曲線領域の後退量 Mが軸方向距離 1 5 /2 m未満であるうちに 1 . 5 μ πιを超えるようであれば、オイル導入部に摺動油圧が発生しにくく摩擦力の低減が得られな！/ヽ。好ましくは、略直線領域を曲線領域方向に延長した仮想直線に対する曲線領域の後退量 Μを、軸方向距離 5 0 / m以上にわたって、 5 μ πι以下とする。

本発明に係るオイルリングの製造方法は、以下のステップを有する。複数のォィルリング本体と該オイルリング本体より小径のリング状スぺーサーを交互に重ね、該ォィルリング本体の外周が真円となるように治具を用いて整列、拘束させるステップと、複数のオイルリング本体の外周摺動面を、表面に硬質粒子を含むフィルムを介して弾性部材にて押圧するとともに、整列させたオイルリング本体を回転させて、前記外周摺動面に略平坦な平坦領域と該平坦領域の両側に延在される曲面領域とを形成するステップとを有する。

好ましくは、弾性部材はウレタンゴムを含む。また、硬質粒子はアルミナ粒子又は炭化珪素粒子を含む。さらに好ましくは、整列させたオイルリング本体をその軸方向に移動もしくは摇動させるステップを含む。

本発明の他の製造方法は、複数のオイルリング本体と該オイルリング本体より ■小径のリング状スぺーサーを交互に重ね、該ォイノレリング本体の外周が真円となるように治具を用いて整列、拘束させるステップと、整列させたオイルリング本体を回転させ、パフ又は弾性砥石を用いて複数のオイルリング本体の外周摺動面に略平坦な平坦領域と該平坦領域の両側に延在される曲面領域とを形成するステップとを有する。

好ましくは、パフまたは弾性砥石を回転させることにより、外周摺動面の形状加工を行う。また、パフまたは弾性砥石の回転方向は、治具の回転方向と直交するものであってよい。あるいは、バフまたは弾性石氐石の回転方向は、治具の回転方向と平行であるものでもよい。

本発明に係るビストン構造は、上記したような特徴を有するオイルリングと、少なくともオイルリングを収容するためのリング溝が形成されたビストンと、ピストンが往復動される空間が形成されたシリンダとを有する。

図面の簡単な説明

図 1は、本発明に係る 2ピースオイルリングを示す図であり、図 1 Aは 2ピースォィルリング全体の断面図、図 1 Bは A部を軸方向及ぴ半径方向に等倍したときの拡大図、図 1 Cは A部を軸方向 2 0 0倍、判圣方向 2 0 0 0倍に変倍したときの拡大図、図 1 Dは B部の等倍拡大図である。

図 2は、第 1の実施の形態に係る、ウレタンゴムを用いたフィルム研磨による 2ピースオイルリング本体のレール部の外周研磨方法を説明する槟式図であり、図 2 Aは正面図、図 2 Bは側面図である。

図 3は、第 2の実施の形態に係る、パフ又は弾性砥石による 2ピースオイルリング本体のレール部の外周研磨方法を説明する模式図であり、図 3 Aはオイルリング本体を取り付ける治具の回転軸とバフ又は弾性砥石の回転軸とが直交する例を示し、図 3 Bは治具の回転軸とパフ又は弾性砥石の回転軸とが TOな例を示す図である。

図 4は、摺動摩擦力試験機の構成を示す模式図である。

図 5は、摺動摩擦力試験結果を示すダラフであり、同一張力条件でのレール部の外周摺動領域の略 S 領域の長さ 1又は£ と摩擦平均有効圧との関係を示す。

図 6は、摺動摩擦力試験結果を示すグラフであり、同一張力条件でのレール部の外周摺動領域の略 an領域（ f 1又は f) にかかる面圧と摩擦平均有効圧との関係を示す。

図 7は、曲線領域を含むレール部の外周摺動領域 fが従来仕様の略直線領域と同じ大きさであるときのオイル消費試験結果を示すダラフである。

図 8は、従来のビストンリングが装着されたビストンがシリンダ内にあるときの状態を示す断面図であり、図 8 Aはオイルリングが 3ピースタイプの場合を示し、図 8 Bはオイルリングが 2ピースタイプの場合を示し、図 8 Cは 2ピースタィプのオイルリングのレール部の外周摺動面を示す。

図 9は、従来のオイルリングにおける外周摺動面形状の詳細を示し、図 9 Aは 3ピースタイプのレールの外周摺動面形状を示し、図 9 Bは 2ピースタイプのレール部の外周摺動面形状を示す。

発明を実施するための最良の形態

次に本発明の実施の形態につ!/ヽて図面を参照して説明する。図 1に本発明の実施の形態に係る 2ピースオイルリング本体に形成された一対のレール部の外周摺動面を半径方向に切断したときの断面図を示す。図 1 Aは 2ピースオイルリング全体の断面図、図 1 Bは A部を軸方向及ぴ半径方向に等倍したときの拡大図、図 1 Cは A部を軸方向 2 0 0倍、雜方向 2 0 0 0倍に変倍したときの拡大図、図 1 Dは B部の等倍拡大図である。

本実施の形態に係るオイルリング 1は、軸方向上下に形成された一対のレール部 1 2および合口（図中省略）を含むオイルリング本体 1 0と、オイルリング本体 1 0の内周側に組み合わせられるコイルエキスパンダ 2 0とを有する。オイルリング本体 1 0のレール部 1 2の外周摺動領域は、図 1 B、 C、 Dにお！/、て " f " で示される。本発明のオイルリング本体 1 0は、その外周摺動領域 f に、中央の B各 HI泉領域 ί 1と、略 1£線領域 f 1の両側に形成された二つの曲線領域 f 2を有することを特徴としている。図 1 Bに示す B部は、略線領域 f 1の一部とここから延在する曲線領域 f 2を示してレ、る。

曲線領域 f 2を、形状測定器等により軸方向 2 0 0倍、半径方向 2 0 0 0倍に拡大して表すと、図 1 Cのように曲線領域 f 2の曲率 rを比較的容易に測定することができる。本発明にぉレヽては、曲線領域 f 2の特定方法の一つとして、軸方向 2 0 0倍、圣方向 2 0 0 0倍に拡大したときの曲線領域の曲率半径で特定し、該曲率判圣を rと定義する。また、別の特定方法としては、図 1 Dに示すように、 SB領域 f 1を曲線領域 f 2方向に延長した仮想直線 Lに対する曲線領域の後退量 Mを、曲線領域の軸方向距離 f 2 =( f - f 1 ) 2との関係で特定する。図 1 Dにおいて、曲線領域 f 2の有効範囲は、略直線領域 f 1に接する点 E に始まり点 Jで終わる領域であるが、図 1 Cの軸方向 2 0 0倍、雜方向 2 0 0 0倍に拡大したときに現れない点 Kまでの領域も存在する。し力し、これら J K 間の領域は仮想泉 Lに対する後退量 Mも大きくなりフリクション低減にはほとんど影響しなレ、領域である。

このように、オイルリング本体 1 0のレール部 1 2の外周摺動面 f に、中央の平坦な面の領域 f 1と、この両側に延在する曲面領域 f 2とを形成することにより、後述するように、オイル消費を増大させることなく、シリンダ内壁との間の摩擦力を低減することができる。

図 2は、本発明の実施の形態に係る 2ピースオイルリングの製造方法を模式的に示したものである。なお、集団化したオイルリング本体の上半分の断面構造を表している。オイルリング加工装置 3 0は、治具 4 0を含み、治具 4 0の一端は回転装置 4 2に接続され、その他端が軸受け 4 4によって支持され、回転装置 4 2により治具 4 0が回転される構成となっている。

治具 4 0上に、複数のオイルリング本体 1 0とオイルリング本体より小径のリング状スぺーサー 1 4 (当業者においては、ディスタンスカラーとも呼ばれている）を交互に重ねて、オイルリング本体 1 0の外周が真円となるように絞った状態に合口を拘束する。このように外周を整列させて取り付けることで、オイノレリング本体 1 0を集団加工することができる。レール部 1 2の外周摺動面の両端部に曲線領域 f 2を形成するには、集団ィ匕したオイルリング本体 1 0を回転装置 4 2により回転させ、集団化したオイルリング本体 1 0とウレタンゴム 4 6の間に、表面に硬質粒子を分散したフィルム 4 8を挟んで押圧し、研磨加工する。硬質粒子は、一般に研磨材として使用されるアルミナや炭化珪素が使用できる。

軸方向 2 0 0倍、判圣方向 2 0 0 0倍に拡大したときの曲線領域 ί 2の曲率半径 r、あるいは、曲線領域の軸方向距離 f 2 =( f - f 1 )/ 2 ) における仮想直線 Lに対する後退量 Mは、カロェ時間、硬質粒子の粒度、ウレタンゴムの硬さ、押圧力を変えることにより任意に制御することが可能である。さらに治具 4 0を軸方向に移動させて、集団化したオイルリング本体 1 0を揺動させれば、短時間で外周摺動面の加工をすることができる。また、集団化したオイルリング本体において、レール部 1 2間の距離 S 1と、スぺーサー 1 4の幅 S 2 (あるいはスぺーサー 1 4を跨ぐレール部 1 2間の距離）を等しくすることで、各レールの外周摺動領域を対称形状に加工することができる。逆に、リング状スぺーサ一の幅 S 2 を変えることにより外周摺動領域を非対称形状に加工することもできる。

図 3は、本発明第 2の実施の形態に係る 2ピースオイルリングの製造方法を模式的に示したものであり、集団化したオイルリング本体の上半分の断面構造を示している。本実施の形態の加工装置は、レール部の外周摺動面の両端部に曲線領域を形成するために、パフや弾性砥石 5 0を用いて加工する。なお、図 2と同一構成については同一参照番号を附してある。図 3 Aでは、パフまたは弾性砥石 5 0の回転軸が、治具 4 0の回転軸と直交する例を示している。この：^、パフまたは弾性砥石 5 0を治具 4 0の軸方向に移動あるいは揺動させて加工することができる。

図 3 Bでは、バフまたは弾性砲石 5 2の回転軸と治具 4 0の回転軸とが亍な例を示している。この場合にも、バフまたは弾性抵石 5 2を、治具 4 0の軸方向に移動あるいは揺動させて加工することができる。

(実施例）

所定形状のマルテンサイト系ステンレス鋼の線材から、呼び径 8 6 mm、幅 2 mm, 厚さ 2 mmの 2ピースオイルリング本体を成形し、外周ラッピング、合口隙間研削、側面研削等の加工を施した。レール部の外周摺動面の幅（軸方向長さ）を 0 . 1 5〜0 . 3 0 mmの範囲として多数のサンプルを作製した。

これら 2ピースオイルリング本体を該オイルリング本体より小径のリング状スぺーサ一を交互に重ねて該オイルリング本体の外周が真円になるように絞った状態に治具を用いて両端を拘束した。このとき、集団化したオイルリング本体のレール間距離が等しくなるようにリング状スぺーサ一の幅を選択した。集団化したオイルリング本体を回転装置により、 1 5 0 0 r p mで回転させ、集団化したォィルリング本体とショァ硬度 7 0 H Sのウレタンゴムローラーの間に表面に # 1 0 0 0のアルミナ抵粒を分散した 5 0 mm幅のフィルムを挟み、 1 0 0 Nの荷重で押圧して研磨加工を施し、レール部摺動領域の両端に曲線領域を形成した。このとき、一部のサンプルについては、大きな曲線領域が得られるよう、 3 0 r p m当たり 1 mm幅の揺動運動を与えた。

作製したサンプルの曲線領域の形状については、他に加工時間や面圧等を変えることにより、軸方向 2 0 0倍、判圣方向 2 0 0 0倍に拡大したときの曲線領域の曲率半径 rが 2 mm以下のもの（比較例）、 3〜 4 mmのもの及ぴ 5〜 9 mmのもの（実施例）に分類した。ここで、曲率圣 3 mmは、軸方向 1 5 m、圣方向 1 . 5 μ ηιに対応する。同様に、曲率雜 5 mmは、軸方向 5 0 m、 ^ 方向 5 μ ΐηに対応する。また、従来技術と対比させるためレール部の摺動領域が略直 H領域のみのサンプノレも作製した。

(摺動摩擦力試験）

上記の様々なレール部摺動領域の形状につ!、ての摺動摩擦力の評価は、オイルリングのみをビストンに装着させシリンダ内を往復運動させる単体モデルによる摺動摩擦力試験機を用いて行った。図 4に試験機の模式的な断面図を示す。試験機は、ボア径 8 6 mm、ストローク 4 0 mmの単気筒で、シリンダ 6 0の上部を解放した無圧縮条件でピストン 6 2を往復運動させ、 3つのピエゾ式ヮッシヤータイプの荷重センサ 6 4により摺動摩擦力を検出するものである。摺動摩擦力は、摩擦平均有効圧 (FME P： Friction Mean Effective Pressure) で評価した。摩擦平均有効圧は、 2回転の往復運動における摩擦力の積分値を機関の排気量で除したもので圧力として表わされる。運転は、潤滑油として 3 0 °Cで 6センチスト一タス（6 cSt/30°C) レベルの低粘度油をシリンダ上部より摺動面に十分に滴下し、回転数を 6 0 0 r p m、行程中央部のボア温度を 3 0 °Cに管理して行った。図 5は、同一張力条件での上記摺動摩擦力試験の結果を、レール部の外周摺動領域の略 ί/線領域の長さ f 1と摩擦平均有効圧との関係として示したものである。従来技術におけるレール部の外周摺動領域が曲線領域を持たない略 ¾1泉領域 f ' のみのサンプルについての結果も（f ，を f 1と同様、横軸にして）同時に示し、また、略 ttH領域の長さ ί 1と摩擦平均有効圧の値は、従来技術における代表的なレール部の摺動領域寸法と摩擦平均有効圧（従来 fc«) を 1とし、その相対値を示している。さらに、代表的な 3ピースタイプのオイルリングでの同張力時の摩擦平均有効圧比（0 . 7 3 ) についても図中に破線にて示している。

グラフから明らかなように、本摺動摩擦力試験においても、 2ピースタイプが 3ピースタイプよりも摩擦力の高いことが ¾ ^されたことになる。また、レール部の外周摺動領域が曲線領域を持たない略直線領域 ( f ') のみの摺動面形状でも摺動領域 ( f，）を大きくすれば、摩擦力は低下して 3ピースタイプと同等のレべルまでることができる。これは摺動面の面圧が低下し油 Sfffさが増加するためと考えられるが、逆にオイル消費を増加させてしまうことが予測される。

本発明による、軸方向 2 0 0倍、圣方向 2 0 0 0倍に拡大したときの曲線領域の曲率半径 rが 3〜4 mmのもの及び 5〜9 mmのもの（実施例）では、略直線領域 f 1の長さが従¾9¾の 1より小さくても略 S 領域 f 1の長さが 0 . 0 5 mmより大きければ、摩擦力が低くなること力 S確認された。これは、オイル導入部として機能する本発明による曲線領域にお!/ヽて摺動油圧が発生することによると考えられる。軸方向 2 0 0倍、判圣方向 2 0 0 0倍に拡大したときの曲線領域の曲率半径 rが 2 mm以下のもの（比較例）では、略直線領域 f 1の長さが従来 th¾レベルでは摩擦力も同等であり、また略锒領域 f 1の長さが小さければ摩擦力が高くなつてしまう。

図 6は、図 5に示したデータにつ、て、略直線領域（ f 1又は f) にかかる面圧を横軸にして摩擦平均有効圧との関係を示したものである。これによると、本発明による、軸方向 2 0 0倍、判圣方向 2 0 0 0倍に拡大したときの曲線領域の曲率半径 _rが 3〜4 mmのもの及ぴ 5〜 9 mmのもの（実施例）では、従来仕様 (面圧 1 . 0 ) より面圧が高くても摩擦力が低くなることがわかる。

(オイル消費試験）

本発明による 2ピースオイルリングのオイルシール機能を廳忍するため、 2 . 5リツトルのガソリンエンジンを用いてオイル消費試験を行った。図 7に、 1 0 , O k m/h r走行相当の運転条件での代表的な試験結果を示すが、本発明による 2ピースオイルリングの場合、曲線領域を含んだレール部の外周摺動領域 fが従来仕様の略 ¾/線領域 fと同じであれば、同張力の条件下で、同等のオイル消費量を示すことが ¾|Sされた。同等のオイル消費が得られた理由は、レール部の摺動領域を中央の略 ¾；線領域 f 1とその両側の曲線領域 f 2とレヽぅ構成にすることにより、曲線領域のオイル導入性向上に基づくオイル消費増大作用が、中央の略直線領域の高面圧ィ匕に基づくオイル消費低減作用により相殺されたことによると推察される。 '

産業上の利用可能性

以上説明したように本発明によれば、オイルリングの本体のレール部の外周摺動領域を、その半径方向の断面で見たときに、中央に 0 . 0 5 mm以上の略直線領域とその両側に形成された二つの曲線領域を形成したことにより、楔効果を活用して摺動面にオイルを導入し易くしなり、且つ非常に薄い油膜とすることによりオイル導入部においても摺動油圧が発生し易くなり、その結果、摩擦力を低減することが可能となる。また、摺動領域が従 ¾tt様よりも大きくなければ、曲線領域のオイル導入性向上に基づくオイル消費増大作用が、中央の略直線領域の高面圧ィヒに基づくオイル消費低減作用により相殺され、オイル消費を増大させることなく摩擦力を低減することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 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 . 0 5 mm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、オイルリング。

2. 前記平坦領域は、前記外周摺動面の 3 3 %以上 9 0 %未満の範囲を占める、請求項 1に記載のオイルリング。

3 . 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と、該ォイノレ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有する才ィルリングであって、

Ιίίϊ己一対のレール部の外周摺動面の半径方向に切断した断面形状は、中央に 0 . 0 5 mm以上の略直線領域と、該 S 領域の両側に形成された曲線領域とを有する、才ィルリング。

4 . 前記略直線領域は、前記外周摺動面の約 3 3 %以上 9 0 %未満の範囲を占める、請求項 3に記載のオイルリング。

5 . 前記曲線領域を、軸方向 2 0 0倍、判圣方向 2 0 0 0倍の倍率で測定したとき、前記曲線領域の曲率判圣が 3 mm以上である、請求項 3または 4に記載のォィルリング。

6 . 前記曲線領域を、軸方向 2 0 0倍、判圣方向 2 0 0 0倍の倍率で測定したとき、前記曲線領域の曲率半径が 5 mm以上である、請求項 3、 4または 5に記載の才イノレリング。

7 . 前記略直線領域を前記曲線領域方向に延長した仮想直線 (L) に対する前記曲線領域の後退量 (M) 力前記オイルリング本体の軸方向の距離 1 5 m以上にわたつて、 1 . 5 μ πι以下である、請求項 3、 4、 5または 6に記載のオイルリング。

8 . 前記略 ¾ 領域を前記曲線領域方向に延長した仮想線 (L) に対する前記曲線領域の後退量（M) 、 ΙίίΙ己オイルリング本体の軸方向の距離 5 O / m以上にわたつて、 5 z m以下である、請求項 3、 4、 5または 6に記載のオイルリング。

9. 前記オイルリングは、 2ピースオイルリングである、請求項 1ないし 8いずれかに記載のオイルリング。

1 0. 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の製造方法であって、

複数のオイルリング本体と該オイルリング本体より小径のリング状スぺーサーを交互に重ね、該オイルリング本体の外周が真円となるように治具を用!/ヽて整列、拘束させるステップと、

前記複数のオイルリング本体の外周摺動面を、表面に硬質粒子を含むフィルムを介して弾性部材にて押圧するとともに、整列させたオイルリング本体を回転させて、前記外周摺動面に略平坦な平坦領域と該平 ±且領域の両側に延在される曲面領域とを形成するステップ、とを有するオイノレリングの製造方法。

1 1 . 前記弾性部材は、ウレタンゴムを含む、請求項 1 0に記載のオイルリングの製造方法。

1 2. 前記硬質粒子が、アルミナ粒子又は炭化珪素粒子を含む、請求項 1 0に記載のオイルリングの製造方法。

1 3. l己製造方法はさらに、前記整列させたオイルリング本体をその軸方向に移動もしくは揺動させるステップを含む、請求項 1 0、 1 1、または 1 2に記載の才ィ/レリングの製造方法。

1 4. 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ノレリングの製造方法であって、

複数のオイルリング本体と該オイルリング本体より小径のリング状スぺーサーを交互に重ね、該オイルリング本体の外周が真円となるように治具を用いて整列、拘束させるステップと、

整列させたオイルリング本体を回転させ、パフ又は弾性砲石を用いて前記複数のオイルリング本体の外周搢動面に略平坦な平坦領域と該平坦領域の両側に延在される曲面領域とを形成するステップと、を有するオイルリングの製造方法。

1 5 . 前記パフまたは弾性砲石を回転させるヒとにより、纏己外周摺動面の形状加工を行う、請求項 1 4に記載のオイルリングの製造方法。

1 6 . 前記パフまたは弾性抵石の回転方向は、前記治具の回転方向と直交する、請求項 1 5に記載のオイルリングの製造方法。

1 7.前記パフまたは弾性砥石の回転方向は、前記治具の回転方向と TOである、請求項 1 5に記載のオイルリングの製造方法。

1 8. 前記請求項 1ないし 9レ、ずれかに記載のオイノレリングと、少なくとも |11|己才イノレリングを収容するためのリング溝が形成されたピストンと、前記ビストンが往復動される空間が形成されたシリンダとを有する、ビストン構造。