| 【発明の名称】 |
軸方向波型スペーサーエキスパンダー |
| 【発明者】 |
【氏名】石原 勝志
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| 【要約】 |
【課題】リング溝への装着時に周方向の長さを適正状態に容易に保持でき、これにより環状レールを適正に拡径付勢し、オイル消費量の増加を防止でき、環状レールの偏摩耗を防止できるようにすることにある。
【解決手段】ピストン３のリング溝４に嵌着され、且つ、ピストン軸線方向Ｙに振幅方向を向けた波板の両突合わせ端部を突き合わせて成る環状の本体７を有し、環状本体７に重ね合わされた環状レール５を拡径方向に押圧する軸方向波型スペーサーエキスパンダー１において、本体の両突合わせ屈曲端部Ｂ１，Ｂ２を軸線方向Ｙと直交する基準平面Ｎに対してそれぞれ９０°±２°の折り曲げ角をもって形成した。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】ピストンのリング溝に嵌着され、且つ、振幅方向が上記ピストンの軸線方向である波板の両端部を突合わせて成る環状の本体を有し、上記本体に重ね合わされた環状レールを拡径方向に押圧する軸方向波型スペーサーエキスパンダーにおいて、上記本体の両突合わせ屈曲端部を上記軸線方向と直交する基準平面に対してそれぞれ９０°±２°の折り曲げ角をもって形成したことを特徴とする軸方向波型スペーサーエキスパンダー。
【請求項２】ピストンのリング溝に嵌着され、且つ、振幅方向が上記ピストンの軸線方向である波板の両端部を突合わせて成る環状の本体を有し、上記本体に重ね合わされた環状レールを拡径方向に押圧する軸方向波型スペーサーエキスパンダーにおいて、上記本体の各突合わせ屈曲端部が同部周縁における接線と直交し互いに当接する平面を有したことを特徴とする軸方向波型スペーサーエキスパンダー。
【請求項３】ピストンのリング溝に嵌着され、且つ、振幅方向が上記ピストンの軸線方向である波板の両端部を突合わせて成る環状の本体を有し、上記本体に重ね合わされた環状レールを拡径方向に押圧する軸方向波型スペーサーエキスパンダーにおいて、上記本体の両突合わせ屈曲端部が上記軸線方向と直交する基準平面に対してそれぞれ９０°±２°の折り曲げ角をもって形成され、上記突合わせ屈曲端部周縁における接線と直交し互いに当接する平面を有したことを特徴とする軸方向波型スペーサーエキスパンダー。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ピストンのリング溝に嵌着され互いに重ね合わされた環状レールと共にオイルリングを成す軸方向波型スペーサーエキスパンダーに関し、特に、ピストンの中心線方向に振幅方向を向けた波型長板を環状に湾曲して成る軸方向波型スペーサーエキスパンダーに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、往復作動機関のピストンには複数のリング溝が形成され、各リング溝にはシリンダ内周壁との間の気密性を保持するための圧力リングやシリンダ内周壁に付着する必要以上のオイルを掻き落とすオイルリングが嵌着されている。これらのうち、オイルリングはシリンダ内周壁に付着するオイルを掻き落とし、燃焼室側にオイルが流入することを阻止すると共にシリンダ内周壁と圧力リングの間の摺動抵抗を低減し、円滑な冷却作用を確保すべく適量の油膜をシリンダ内周壁に形成できるようにその形状や拡径方向の付勢力が設定されている。
【０００３】オイルリングは一体鋳造されるものの他に鋼製の組合せオイルリングがあり、この組合せオイルリングは一対の環状レールとその環状レール間に挾持され両環状レールを拡径方向に押圧する波型スペーサーエキスパンダーとを組合せて形成されている。ここで、組合せオイルリングには、ピストンの半径方向に振幅方向を向けた半径方向波型スペーサーエキスパンダーに一対の環状レールを組合せたものと、図７に示すように、ピストンの軸線方向Ｙに振幅方向を向けた軸方向波型スペーサーエキスパンダー１００に一対の環状レール１０１を組合せたものとがある。半径方向波型スペーサーエキスパンダーを用いたオイルリングの一例が実用新案登録第２５１５０７９号公報に、軸方向波型スペーサーエキスパンダーを用いたオイルリングの一例が実用新案登録第２５１５７００号公報にそれぞれ開示されている。
【０００４】ところで、組合せオイルリングで用いる軸方向波型スペーサーエキスパンダーは、図７に示すように、振幅方向がピストンの軸線方向である波板を環状に湾曲した上で両端部を互いに対向させる。この場合、環状に湾曲された波板の各折り曲げ傾斜部ｂ１の切断端ｃ１に対して研磨加工等によって合い口対向面ｆ１が形成される。このように形成された軸方向波型スペーサーエキスパンダー１００は、これを両側から挟み込む一対の環状レール１０１と組み合わされた上で図示しないピストンのリング溝に嵌着され、両合い口対向面ｆ１が互いに突き合わされる。この状態で軸方向波型スペーサーエキスパンダー１００がピストンと共にシリンダに装着されると、周方向Ｒに加圧変位されて弾性反力を生じ、これにより、拡径方向の弾性力がスペーサーエキスパンダー１００の係止部１０２より一対の環状レール１０１側に加わり、同環状レール１０１が拡径方向であるシリンダ内壁面側に押圧される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この軸方向波型スペーサーエキスパンダー１００の両合い口対向面ｆ１は、図７に示すようにピストンの軸線方向Ｙにおける位置が互いに一致している場合は問題はないが、折り曲げ傾斜部ｂ１の長さが異なると、同部に研磨加工等により形成された両合い口対向面ｆ１の位置が互いにずれてしまい、図示しないピストンのリング溝への装着時において、両合い口対向面ｆ１が互いに異なる部分で当接し、両合い口対向面ｆ１が適正の突き合せ状態を保持できない。結果として、軸方向波型スペーサーエキスパンダー１００の周方向Ｒの長さを適正に保持できず、これが周方向Ｒに適正に加圧されず、適正な弾性反力を発揮できない。このため、この軸方向波型スペーサーエキスパンダー１００に組み合わされている一対の環状レール１０１（図７参照）を拡径方向に適正に押圧できず、図示しないシリンダ内壁のオイルを周方向においてムラなく一様に掻き落とすことができず、オイル消費量が増加したり、環状レールの偏摩耗が生じ、耐久性が低下するという問題が生じる。
【０００６】本発明の第１乃至第３の目的は、リング溝への装着時に周方向の長さを適正状態に容易に保持でき、これにより環状レールを適正に拡径付勢し、オイル消費量の増加を防止し、環状レールの偏摩耗を防止する軸方向波型スペーサーエキスパンダーを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するために、請求項１の発明では、軸方向波型スペーサーエキスパンダーがピストンのリング溝に嵌着され、この軸方向波型スペーサーエキスパンダーは振幅方向が上記ピストンの軸線方向である波板の両端部を突合わせて成る環状の本体を有し、この本体に重ね合わされた環状レールを拡径方向に押圧するもので、特に、上記本体の両突合わせ屈曲端部を上記軸線方向と直交する基準平面に対してそれぞれ９０°±２°の折り曲げ角をもって形成している。ここでは、両突合わせ屈曲端部を基準平面に対して９０°±２°を成すよう折り曲げるので、両屈曲片部が互いに当接する状態を確保すれば、両屈曲片部が面接触することより、屈曲片部の長さが異なっていても本体の周方向の長さを適正に確保でき、平面研磨加工を必要とせず、加工容易化、低コスト化を図れる。
【０００８】請求項２の発明では、軸方向波型スペーサーエキスパンダーがピストンのリング溝に嵌着され、この軸方向波型スペーサーエキスパンダーは振幅方向が上記ピストンの軸線方向である波板の両端部を突合わせて成る環状の本体を有し、この本体に重ね合わされた環状レールを拡径方向に押圧するもので、特に、上記本体の両突合わせ屈曲端部が同部周縁における接線と直交し互いに当接する平面を有している。ここでは、両突合わせ屈曲端部が同部周縁における接線と直交し互いに当接する平面を有するので、両屈曲片部が互いに当接する状態を確保すれば、両屈曲片部が面接触することより、屈曲片部の長さが異なっていても本体の周方向の長さを適正に確保でき、加工容易化、低コスト化を図れる。
【０００９】請求項３の発明では、軸方向波型スペーサーエキスパンダーがピストンのリング溝に嵌着され、この軸方向波型スペーサーエキスパンダーは振幅方向が上記ピストンの軸線方向である波板の両端部を突合わせて成る環状の本体を有し、この本体に重ね合わされた環状レールを拡径方向に押圧するもので、特に、上記本体の両突合わせ屈曲端部が上記軸線方向と直交する基準平面に対してそれぞれ９０°±２°の折り曲げ角をもって形成され、上記突合わせ屈曲端部における接線と直交し互いに当接する平面を有している。ここでは、両突合わせ屈曲端部を基準平面に対して９０°±２°を成すよう折り曲げ、両突合わせ屈曲端部の周縁における接線と直交し互いに当接する平面を有するので、両屈曲片部が確実に面接触することより、屈曲片部の長さが異なっていても本体の周方向の長さを適正に確保でき、加工容易化、低コスト化を図れる。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１乃至図４に本発明の軸方向波型スペーサーエキスパンダーを用いた組合せオイルリングアッセンブリ（以後単にオイルリングアッセンブリと記す）２を示す。図３に示すように、このオイルリングアッセンブリ２は、軸方向波型スペーサーエキスパンダー（以後単にスペーサーと記す）１と、これをピストン軸線方向Ｙの両側より挾持する一対の環状レール５とから成り、ピストン３のリング溝４に嵌着され、各環状レール５の外周がシリンダ内壁Ｗに圧接する。
【００１１】各環状レール５は合い口ａ１を介し対向する両切断端５０１（図４の２点鎖線参照）を有する環状体であり、鋼製の長片状薄板をその両平面ｄをピストン軸線方向Ｙに向けた状態で環状に湾曲して形成される。スペーサー１の張力はスペーサの係止部６を介して環状レール５に伝達される。その為、環状レール５はシリンダの内壁Ｗ及びリング溝４の上面（下面）に弾性的に押圧される。これにより各環状レール５はその外周面の縁がシリンダ内壁Ｗに付着するオイルを掻き落としできるように構成される。
【００１２】図１、２において、スペーサー１の環状本体７は振幅方向がピストンの軸線方向Ｙである波板（図示せず）の両端の屈曲片部Ｂ１，Ｂ２を互いに突合わせるよう環状に湾曲して形成されており、半径方向Ｘ（図４参照）に放射状に延びる各波型部位を周方向Ｒに順次環状に整列した構造を採る。このため、環状本体７は周方向Ｒに加圧されると弾性的に圧縮変位可能であり、その弾性復帰力により拡径方向に対し弾性変位可能に形成される。図１、図２に示すように、環状本体７はピストン軸線方向Ｙに対する傾斜角がθ１の傾斜部ｐ１とそれに対向する他の傾斜部ｐ１との間を折り返し部ｐ２で連結するという構造を周方向Ｒに順次繰り返している。
【００１３】環状本体７はピストン軸線方向Ｙでの両側にそれぞれ折り返し部ｐ２を間欠的に環状に配備した形状を成す。各折り返し部ｐ２は平坦なレール受け面ｆ２を外向きに形成され、これらは周方向Ｒに間欠的に環状に設けられ、ここに環状レール５が重ね合わされる。環状本体７はその両側の各レール受け面ｆ２であって、その内径側端部に突設した係止部６を有する。各係止部６は各レール受け面ｆ２に重ね合わされている環状レール５の内径側端縁を係止し、拡径方向にスムーズに押圧できる程度にピストン軸線方向Ｙに突き出している。
【００１４】環状本体７はその周方向Ｒの一部が切断されており、同切断部は一対の突合わせ端部を成す屈曲片部Ｂ１，Ｂ２として形成される。各屈曲片部Ｂ１，Ｂ２は、環状本体７の各屈曲部における接線傾斜部ｐ１の一つに形成された切断端ｃ１と同部ｃ１近傍の折り返し部ｐ２との間を折り曲げ互いに当接するように形成される。屈曲片部Ｂ１，Ｂ２は、環状本体７の軸線方向Ｙと直交する基準平面Ｎ（図２にはその一例を示した）に対して９０°を成すようにそれぞれ折り曲げ加工され、しかも、環状本体７の屈曲部における接線ｎ（図４参照）と直交し互いに当接する合い口平面ｆ３（図１、図２参照）を形成される。
【００１５】このような環状本体７はリング溝４に嵌着され、屈曲片部Ｂ１，Ｂ２を互いに対向させた際に各合い口平面ｆ３を互いに当接し、これにより、屈曲片部Ｂ１とＢ２との長さｅ１，ｅ２（高さ）が異なっていても、各屈曲片部Ｂ１，Ｂ２が互いにずれることなく周方向Ｒに押圧力を伝達可能に保持される。図１の各屈曲片部Ｂ１，Ｂ２は環状本体７の基準平面Ｎに対して９０°を成した屈曲角を設けているが、この屈曲角は、図５（ａ）に示すように、ほぼ９０°で許容幅α（±２°）を有しても良く、両屈曲片部Ｂ１，Ｂ２が圧接した際に互いにずれを生じない範囲に設定される。更に、図１の各屈曲片部Ｂ１，Ｂ２の合い口平面ｆ３は環状本体７の屈曲部における接線ｎと直交し互いに当接するが、この合い口平面ｆ３は、図５（ｂ）に示すように、接線ｎとほぼ直交し、許容幅βを有しても良く、両屈曲片部Ｂ１，Ｂ２が圧接した際に互いにずれを生じない範囲に設定される。
【００１６】環状本体７の周方向Ｒの長さは、これがリング溝４に装着されシリンダ内壁Ｗの内方に嵌着された際に、各係止部６を介し一対の環状レール５を拡径方向に押圧可能なようその周方向Ｒの長さや周方向の弾性変位量が設定されている。
【００１７】このようなスペーサー１の製造時には、環状本体７及び係止部６を成形可能な鋼製の帯状薄板（図示せず）が供給され、この帯状薄板が予め設定された波型を成すよう帯状波板（図示せず）にプレス加工され、次いで、この帯状波板が図４に示すような環状本体７として必要な所定長さの波板片に切断される。この際、波板片（図示せず）の両切断端ｃ１（図１、図２参照）は傾斜部ｐ１上に形成される。次いで、図示しない波板片は複数の成形用ローラ列から成るプレス成形機に供給され、ここでピストン軸線方向Ｙに振幅方向を向けた状態のままで、各折り返し部ｐ２の内径端側に係止部６が突き出し成形され、しかも、環状本体７の両切断端ｃ１より長さｅ１，ｅ２だけ離れた各折り返し部ｐ２に亘る部位が基準平面Ｎ（図２参照）に対して９０°を成すよう屈曲されて屈曲片部Ｂ１，Ｂ２が形成される。しかも、この時両屈曲片部Ｂ１，Ｂ２には本体の周方向Ｒと直交し互いに当接する合い口平面ｆ３が形成される。
【００１８】屈曲片部Ｂ１，Ｂ２の長さｅ１，ｅ２は、両環状レール５間の幅ｅ０より小さく、このため、各屈曲片部Ｂ１，Ｂ２の切断端ｃ１が直接環状レール５に当接することはない。このような成形加工が成された後に、加工済の各環状レール５は熱処理及び表面処理を施されて弾性的に拡径変位可能な環状本体７及び係止部６を有するスペーサー１が製造される。スペーサー１はこれに一対の環状レール５が組み合わされてオイルリングアッセンブリ２を構成し、これは弾性的に拡径された上でリング溝４に嵌着され、次いでリング溝４内で弾性的に縮径した上でシリンダに嵌着される。
【００１９】これにより、環状本体７の両屈曲片部Ｂ１，Ｂ２の合い口平面ｆ３が互に面と面で当接し、環状本体７が周方向Ｒに圧縮され、両合い口平面ｆ３間で弾性押圧力Ｑ（図４参照）が確実に伝達される状態となる。オイルリングアッセンブリ２がリング溝４内に保持された状態でシリンダ内壁Ｗに沿って摺動すると、図３に示すように、シリンダ内壁Ｗのオイルは一対の環状レール５に掻き取られる。そして、そのオイルはリング溝４の上下内壁と環状レール５との隙間や、波板から成る環状本体７の半径方向に延びる隙間を通過して、矢視ｉで示すように、リング溝４の底壁側の逃し穴Ｈに達し、この逃し穴Ｈよりピストン３の中央側の開口３０１側に容易に達し、排除される。
【００２０】図１のスペーサー１は、常に、一対の環状レール５をシリンダ内壁Ｗに押圧し、ここに付着するオイルを周方向に亘り一様にムラなく掻き落とすことができる。このため、図１のスペーサー１を用いることによりオイル消費量の増加を防止でき、環状レールの偏摩耗を防止でき、環状レールの耐久性の低下を防止できる。
【００２１】特に、図１のスペーサー１は加工時において、環状本体７の両屈曲片部Ｂ１，Ｂ２の両合い口平面ｆ３が本体の周方向Ｒの屈曲部における接線と直交するので、合い口平面ｆ３が互いに当接する状態を確保すれば、組み付け時において環状本体７の周方向Ｒの長さを設定値に確実に保持できる。このため、両屈曲片部Ｂ１，Ｂ２の各傾斜部ｐ１に形成される切断端ｃ１の位置が異なり、この切断端ｃ１の位置がピストンの軸線方向Ｙにおいて、図１、図２に示すように互にずれｇを生じていたとしても、このずれｇによって環状本体７の周方向Ｒの長さにずれが生じるということはない。このため、傾斜部ｐ１の切断端ｃ１の位置精度を要求されず、この点で、環状本体７の周方向Ｒの長さ精度を低下させることなく、しかも、両合い口平面ｆ３をあえて平面研磨加工する必要もなく、加工容易化、低コスト化を図れる。
【００２２】更に、図１のスペーサー１はリング溝４内への組み付け時において、両屈曲片部Ｂ１，Ｂ２が半径方向Ｘやピストン軸線方向Ｙにおいて互にずれて当接していたとしても、各合い口平面ｆ３が周方向Ｒと直交するので、容易にずれ変位でき、容易に定常位置に復帰できる。このため、リング溝８内に一対の環状レール５に挾持されたままスペーサー１が嵌着された際に、確実に容易に定常位置に装着され、装着容易性を確保できる。
【００２３】上述のところにおいて、環状本体７の両屈曲片部Ｂ１，Ｂ２の合い口平面ｆ３は傾斜部ｐ１の切断端ｃ１より折り返し部ｐ２までの間隔ｅ１，ｅ２の部位を周方向Ｒと直交する方向に屈曲して形成していたが、場合により、図６に示すように、両屈曲片部Ｂ１’，Ｂ２’を屈曲形成しても良い。この両屈曲片部Ｂ１’，Ｂ２’は、傾斜部ｐ１の中間部ｐｃを屈曲し、中間部ｐｃより切断端ｃ１までの間隔ｅ３，ｅ４を周方向Ｒと直交する合い口平面ｆ３として屈曲形成している。この場合も図１のスペーサー１と同様の作用効果を得られ、特にこの場合、環状本体７の周方向Ｒの長さ設定の上での自由度を増すことができる。
【００２４】
【発明の効果】以上のように、請求項１乃至請求項３の本発明によれば、両屈曲片部が互いに当接する状態を確保すれば、両屈曲片部が確実に面接触することより、屈曲片部の長さが異なっていても本体の周方向の長さを適正に確保でき、加工容易化、低コスト化を図れる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９００２２８０６
【氏名又は名称】日本ピストンリング株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年１０月１９日（１９９８．１０．１９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６７８７３
【弁理士】
【氏名又は名称】樺山 亨 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１２０８６７（Ｐ２０００−１２０８６７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年４月２８日（２０００．４．２８） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２９７２２１ |
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