本發(fā)明涉及組合油環(huán)，特別是涉及具備上下一對(duì)側(cè)軌和配置于它們之間的間隔擴(kuò)展器的三部分結(jié)構(gòu)的組合油環(huán)。

背景技術(shù)：

一直以來(lái)，公知的是將附著在內(nèi)燃機(jī)的缸內(nèi)壁面的多余的發(fā)動(dòng)機(jī)油刮掉，形成適度的油膜，以防止伴隨內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)而導(dǎo)致活塞的燒粘，同時(shí)實(shí)現(xiàn)減少油環(huán)與缸的滑動(dòng)接觸面的磨損的油環(huán)。這樣的油環(huán)已知有各種形式，例如，已知有如下述專利文獻(xiàn)所提及的組合油環(huán)，其具備上下一對(duì)側(cè)軌和配置于它們之間的間隔擴(kuò)展器，其中，側(cè)軌的行走面在橫截面上觀察，在第1分區(qū)，按照由h(x)＝ax+bx2表示的2次多項(xiàng)式的非對(duì)稱的形狀，在作為邊緣構(gòu)成的支承的頂點(diǎn)h(x)之后，在第3分區(qū)，按照函數(shù)h(x)＝cx2(其中，c作為b的倍數(shù)被定義)的非對(duì)稱的形狀。

專利文獻(xiàn)1:(日本)特表2007－504416號(hào)公報(bào)

另外，組合油環(huán)如上述，將附著于內(nèi)燃機(jī)的缸內(nèi)壁面的多余的發(fā)動(dòng)機(jī)油刮掉，形成適度的油膜，以防止活塞的燒粘，但由于附著在內(nèi)燃機(jī)的燃燒室的發(fā)動(dòng)機(jī)油燃燒形成廢氣向內(nèi)燃機(jī)外排出，因此，為了降低油耗量需要保持活塞環(huán)的密封性，可靠地刮掉多余的發(fā)動(dòng)機(jī)油。

但是，現(xiàn)有組合油環(huán)通過(guò)設(shè)定各種側(cè)軌的滑動(dòng)面的形狀或活塞環(huán)的張力而刮掉發(fā)動(dòng)機(jī)油，實(shí)現(xiàn)性能的改善，但是在近年來(lái)的低油耗化、環(huán)境對(duì)應(yīng)為背景，希望進(jìn)一步降低燃油率。但是根據(jù)上述的專利文獻(xiàn)1所提及的油環(huán)的形狀，有時(shí)在初始滑動(dòng)中接觸面積增大，不能充分得到刮掉發(fā)動(dòng)機(jī)油的功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

于是，本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而創(chuàng)立的，其目的在于，提供進(jìn)一步減少了發(fā)動(dòng)機(jī)油的油耗量的組合油環(huán)。

本發(fā)明的組合油環(huán)具備：具備：上下一對(duì)側(cè)軌，其安裝于活塞的油環(huán)槽，形成為平板且環(huán)狀，并且具有與缸滑動(dòng)接觸的滑動(dòng)接觸部；間隔擴(kuò)展器，其配置于所述上下一對(duì)側(cè)軌之間，其特征在于，所述上下一對(duì)側(cè)軌的至少上側(cè)的側(cè)軌的所述滑動(dòng)接觸部的沿著所述活塞的軸向的截面形狀為，從所述活塞的上方朝向下方直線狀擴(kuò)展的錐形狀，所述錐形狀相對(duì)于所述間隔擴(kuò)展器的中心軸具有5～30°的角度，所述錐形狀的頂點(diǎn)位于距所述側(cè)軌的下端0.15mm以內(nèi)的位置，下端側(cè)從所述頂點(diǎn)的位置起形成為曲率為R0.01～0.5的曲線形狀。

另外，在本發(fā)明的組合油環(huán)中，優(yōu)選的是，所述上下一對(duì)側(cè)軌的下側(cè)的側(cè)軌的所述滑動(dòng)接觸部的沿著所述活塞的軸向的截面形狀為，從所述活塞的上方朝向下方直線狀擴(kuò)展的錐形狀。

另外，在本發(fā)明的組合油環(huán)中，優(yōu)選的是，所述上下一對(duì)側(cè)軌的下側(cè)的側(cè)軌沿著所述活塞的軸向的截面形狀為，形成為圓弧狀的鼓形狀。

另外，在本發(fā)明的組合油環(huán)中，優(yōu)選的是，所述上下一對(duì)側(cè)軌具備表面背面識(shí)別單元。

另外，在本發(fā)明的組合油環(huán)中，優(yōu)選的是，所述上下一對(duì)側(cè)軌及所述間隔擴(kuò)展器的至少一個(gè)實(shí)施表面處理。

發(fā)明效果

本發(fā)明的組合油環(huán)，上下一對(duì)側(cè)軌的至少上側(cè)的側(cè)軌沿著活塞的軸向的截面形狀是從活塞的上方朝向下方直線狀擴(kuò)展的錐形狀，錐形狀相對(duì)于間隔擴(kuò)展器的中心軸具有5～30°的角度，錐形狀的頂點(diǎn)位于距側(cè)軌的下端0.15mm以內(nèi)，下端側(cè)自頂點(diǎn)的位置起形成為曲率為R0.01～0.5的曲線形狀，因此，可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的油耗量的降低。

另外，本發(fā)明的組合油環(huán)的上下一對(duì)側(cè)軌的下側(cè)的側(cè)軌，其滑動(dòng)接觸部的沿著活塞的軸向的截面形狀是從活塞的上方朝向下方直線狀擴(kuò)展的錐形狀，因此，可以實(shí)現(xiàn)更進(jìn)一步的油耗量的降低。

另外，本發(fā)明的組合油環(huán)的上下一對(duì)側(cè)軌的下側(cè)的側(cè)軌，其沿著活塞的軸向的截面形狀是形成為圓弧狀的鼓形狀，因此，不必進(jìn)行表面背面識(shí)別就可以組裝下側(cè)的側(cè)軌，從而可以消除伴隨表面背面識(shí)別的作業(yè)的復(fù)雜化。

另外，本發(fā)明的組合油環(huán)的上下一對(duì)側(cè)軌具備表面背面識(shí)別單元，所以在組合油環(huán)的裝配及將組合油環(huán)安裝在活塞槽時(shí)，可以防止表面背面的反裝造成的誤組裝作業(yè)，可以防止伴隨誤組裝導(dǎo)致的油耗量的增加。

另外，本發(fā)明的組合油環(huán)對(duì)上下一對(duì)側(cè)軌實(shí)施表面處理，所以，可以降低其與缸的滑動(dòng)阻力及抑制組合油環(huán)的磨損。

附圖說(shuō)明

圖1是組裝有本發(fā)明的實(shí)施方式的組合油環(huán)的內(nèi)燃機(jī)的沿缸軸向切斷進(jìn)行表示的主要部分剖面圖；

圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的組合油環(huán)所使用的間隔擴(kuò)展器的一部分的立體圖；

圖3是組裝有本發(fā)明的另一實(shí)施方式的組合油環(huán)的內(nèi)燃機(jī)的沿缸軸向切斷進(jìn)行表示的主要部分剖面圖；

圖4是表示本發(fā)明的另一實(shí)施方式的組合油環(huán)所使用的間隔擴(kuò)展器的一部分的立體圖；

圖5是本發(fā)明的實(shí)施方式的組合油環(huán)所使用的側(cè)軌的在沿內(nèi)燃機(jī)的缸軸向切斷進(jìn)行表示的剖面圖；

圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的組合油環(huán)的表面背面識(shí)別單元的變形例的圖；

圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的組合油環(huán)的變形例的主要部分剖面圖；

圖8表示本發(fā)明的實(shí)施方式的組合油環(huán)的油耗量的圖。

具體實(shí)施方式

以下，對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的最佳實(shí)施方式，使用附圖進(jìn)行說(shuō)明。此外，以下的實(shí)施方式不限定于各請(qǐng)求范圍的發(fā)明，另外，并不限定實(shí)施方式中說(shuō)明的特征的組合的全部在發(fā)明的解決單元中是必不可少的。

圖1是組裝有本發(fā)明的實(shí)施方式的組合油環(huán)的內(nèi)燃機(jī)的沿缸軸向切斷進(jìn)行表示的主要部分剖面圖，圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的組合油環(huán)所使用的間隔擴(kuò)展器的一部分的立體圖，圖3是組裝有本發(fā)明的另一實(shí)施方式的組合油環(huán)的內(nèi)燃機(jī)的沿缸軸向切斷進(jìn)行表示的主要部分剖面圖，圖4是表示本發(fā)明的另一實(shí)施方式的組合油環(huán)的間隔擴(kuò)展器的一部分的立體圖，圖5是本發(fā)明的實(shí)施方式的組合油環(huán)所使用的側(cè)軌的在內(nèi)燃機(jī)的沿缸軸向切斷進(jìn)行表示的剖面圖，圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的組合油環(huán)的表面背面識(shí)別單元的變形例的圖，圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的組合油環(huán)的變形例的主要部分剖面圖，圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的組合油環(huán)的油耗量的圖。此外，在本說(shuō)明書(shū)中，所謂上下方向定義為圖1及圖3中的沿著紙面上方、下方的方向。

如圖1所示，本實(shí)施方式的組合油環(huán)10是組裝于內(nèi)燃機(jī)的活塞2的外周面所形成的油環(huán)槽3內(nèi)，通過(guò)與缸1的內(nèi)壁滑動(dòng)接觸，刮掉附著在缸1的內(nèi)壁的多余的發(fā)動(dòng)機(jī)油，在缸1的內(nèi)壁形成適當(dāng)?shù)挠湍さ牟考?/p>

組合油環(huán)10由上下一對(duì)的側(cè)軌(side rail)11、11和配置于該上下一對(duì)的側(cè)軌11、11之間的間隔擴(kuò)展器(spacer expander)12構(gòu)成。這些側(cè)軌11、11及間隔擴(kuò)展器12由鋼等構(gòu)成，側(cè)軌11構(gòu)成為具備接口(未圖示)的平板的環(huán)狀環(huán)。

如圖2所示，間隔擴(kuò)展器12是對(duì)鋼材進(jìn)行塑性加工而形成，沿著軸向成為凹凸形狀(波形形狀)，并且在周向構(gòu)成為大體圓形狀。利用該軸向的凹凸形狀，在軸向的端部形成有上片13及下片14。即，間隔擴(kuò)展器12具備在軸向及周向分離且在周向交替配置多個(gè)的上片13及下片14，相互鄰接的上片13和下片14通過(guò)連結(jié)片15相連結(jié)。

另外，如圖1所示，在間隔擴(kuò)展器12的上片13及下片14的內(nèi)周側(cè)端部，以拱形(arch)立設(shè)形成有向外周側(cè)推壓側(cè)軌11、11的耳部16。此外，如圖2所示，在耳部16沿徑向形成有貫通孔18。

進(jìn)而，如圖2所示，在上片13的上面及下片14的下面(未圖示)，沿著徑向分別形成有槽17。另外，在間隔擴(kuò)展器12的上片13及下片14的外周側(cè)端部，形成有比槽17高一階而形成的側(cè)軌支承部19。

此外，如圖3及圖4所示，間隔擴(kuò)展器12a在槽17內(nèi)也可以形成沿著徑向的截面形狀形成為V形狀或R形狀的凹部17a。該情況下，貫通孔18的開(kāi)口面積因凹部17a而增大，所以能夠增大流經(jīng)貫通孔18的油流量。

這樣，通過(guò)在間隔擴(kuò)展器12a形成槽17，能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)油從活塞的外周側(cè)向內(nèi)周側(cè)順暢地流動(dòng)，使由活塞環(huán)刮掉的發(fā)動(dòng)機(jī)油回流到發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部，并且防止向燃燒室泄漏，由此實(shí)現(xiàn)油耗量(LOC)的降低。

此外，間隔擴(kuò)展器12在組裝于活塞2的油環(huán)槽3的狀態(tài)下，以接口對(duì)應(yīng)且周向被壓縮的狀態(tài)組裝。因此，以通過(guò)間隔擴(kuò)展器12的張力向徑向外方產(chǎn)生擴(kuò)張力的方式進(jìn)行組裝，所以利用上片13、下片14的側(cè)軌支承部19、19沿軸向上下隔離保持上下的側(cè)軌11、11，并且耳部16通過(guò)分別推壓側(cè)軌11的內(nèi)周面，使上下的側(cè)軌11、11的外周面與缸1的內(nèi)壁面密接。

如圖5(a)所示，上下一對(duì)側(cè)軌的至少上側(cè)的側(cè)軌11具備與缸滑動(dòng)接觸的滑動(dòng)接觸部，該滑動(dòng)接觸部的沿著活塞1的軸向的截面形狀具備從側(cè)軌上面21朝向側(cè)軌下面22直線狀擴(kuò)展的錐形狀的側(cè)面23和以規(guī)定的曲率形成為曲線狀的曲面24。另外，在截面形狀中，在曲面24上形成有位于徑向的最外端的頂點(diǎn)24a。此外，頂點(diǎn)24a形成于距側(cè)軌11的下面22的高度H為0.15mm以內(nèi)的位置。另外，優(yōu)選曲面24以曲率R0.01～0.5(mm)形成。

此外，如圖1所示，組合油環(huán)10以上下一對(duì)側(cè)軌11、11分別成為相同方向的方式組裝。即，上下一對(duì)側(cè)軌11、11均以頂點(diǎn)24a位于下端側(cè)的方式與間隔擴(kuò)展器12組合，構(gòu)成組合油環(huán)10。

另外，如圖5(b)所示，在側(cè)軌上面21也可以形成有作為表面背面識(shí)別單元的凹部25。該凹部25只要能夠識(shí)別側(cè)軌上面21即可，所以在側(cè)軌上面11也可以形成為環(huán)狀，也可以形成點(diǎn)狀。此外，關(guān)于凹部25的形成方法，也可以在側(cè)軌上通過(guò)沖壓、壓花或激光加工而形成，例如也可以與輥軋或模軋等線材的拉拔加工同時(shí)形成。另外，也可以不設(shè)置凹部25而是在側(cè)軌上面21或下面22涂布間斷或連續(xù)的涂料，或改變上面21或下面22的任一方的表面粗糙度，例如也可以以通過(guò)將上面21進(jìn)行平滑處理，并且將下面22進(jìn)行粗糙處理，根據(jù)觸摸感進(jìn)行表面背面識(shí)別的方式形成。該情況下，由于不是依據(jù)通過(guò)視覺(jué)進(jìn)行識(shí)別，因此，即使是作業(yè)場(chǎng)所的亮度不足的情況下，也能夠可靠地進(jìn)行表面背面識(shí)別。此外，側(cè)面23相對(duì)于間隔擴(kuò)展器12的中心軸C傾斜規(guī)定的角度θ。該角度θ優(yōu)選設(shè)定為5～30°，更優(yōu)選設(shè)定未8～12°。

另外，如圖6(a)所示，作為表面背面識(shí)別單元可應(yīng)用各種形式。例如，以通過(guò)朝向側(cè)軌的側(cè)面23的接口30在左右任一方涂布涂料26，一直將涂料26配置在接口30的例如右側(cè)的方式進(jìn)行組裝，由此可以進(jìn)行側(cè)軌的表面背面識(shí)別。

另外，如圖6(b)所示，通過(guò)在接口30的兩側(cè)分別將一方涂布第1涂料26a、將另一方涂布利用與第1涂料26a不同的色彩著色的第2涂料26b，例如，在將第1涂料26a著色為白色、將第2涂料26b著色為紅色的情況下，通過(guò)以白色配置在右的方式進(jìn)行組裝，可以進(jìn)行側(cè)軌的表面背面識(shí)別。

另外，如圖6(c)所示，通過(guò)在接口30的位于側(cè)面23的相反端的內(nèi)周側(cè)端部的一方設(shè)置倒角27，例如通過(guò)以倒角27配置在接口30的右側(cè)的方式進(jìn)行組裝，可以進(jìn)行側(cè)軌的表面背面識(shí)別。

另外，上下一對(duì)側(cè)軌也可以如圖7所示，上側(cè)的側(cè)軌11形成錐形狀，并且下側(cè)的側(cè)軌11′設(shè)定為在軸向截面中沿徑向突出的圓弧狀的鼓形狀(barrel)。該情況下，鼓形狀不需要表面背面識(shí)別就可以組裝成組合油環(huán)，因此，可以減輕伴隨上述的表面背面識(shí)別的作業(yè)負(fù)擔(dān)。

實(shí)施例

接著，為了更具體地說(shuō)明本發(fā)明，列舉實(shí)施例及比較例，對(duì)本實(shí)施方式的組合油環(huán)10實(shí)施功能試驗(yàn)。使用排氣量2.4升直列四缸汽車(chē)用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行功能試驗(yàn)。試驗(yàn)條件是使活塞速度為16m/s～23m/s，在WOT(節(jié)氣門(mén)完全打開(kāi))下測(cè)定現(xiàn)有例(鼓形狀)和本發(fā)明的組合油環(huán)的油耗量(LOC)，以在22.6m/s下的現(xiàn)有例值為1的方式按相對(duì)比率進(jìn)行確認(rèn)。

在第1壓力環(huán)及油環(huán)的側(cè)軌的滑動(dòng)面，形成由Cr－N構(gòu)成的離子鍍膜。油環(huán)的滑動(dòng)面形成離子鍍膜后，進(jìn)行研磨處理，以使滑動(dòng)面凸部和錐形部變得光滑的方式形成，曲面24的頂點(diǎn)24a的位置設(shè)定為距側(cè)軌下面22為0.15mm以下。

此外，其它試驗(yàn)條件如以下。

活塞孔(piston bore)徑：87mm，

第1壓力環(huán)的滑動(dòng)面形狀：鼓面(barrel face)，

第2壓力環(huán)的滑動(dòng)面形狀：錐形切底(taper under cut)。

本試驗(yàn)中，作為實(shí)施例，使用圖5(a)所示的形狀的側(cè)軌11，間隔擴(kuò)展器使用圖2的形狀。油環(huán)的形狀使用以下尺寸的形狀。

間隔擴(kuò)展器的EA：10°，

側(cè)軌半徑方向的厚度：1.9mm，

側(cè)軌軸向的厚度：0.4mm，

側(cè)軌的外周角度θ：10°，

油環(huán)軸向?qū)挾龋?.0mm。

如圖8所示，實(shí)施例在活塞速度為22m/s和22.6m/s的情況下，與比較例比較時(shí)，可以確認(rèn)油耗量比現(xiàn)有降低約40％。

此外，如本實(shí)施例，通過(guò)以一對(duì)側(cè)軌的頂點(diǎn)位置成為下側(cè)的方式進(jìn)行配置，得到優(yōu)異的油耗量，但使側(cè)軌的頂點(diǎn)位置成為上側(cè)的情況，確認(rèn)油的濺起增多，油耗量變差。

這樣，對(duì)使用現(xiàn)有的鼓形狀的側(cè)軌的組合油環(huán)和本實(shí)施方式的組合油環(huán)10的油耗量進(jìn)行比較，結(jié)果是，通過(guò)形成本實(shí)施方式的形狀，可確認(rèn)油耗量被抑制約40％的效果。

另外，上述本實(shí)施方式的組合油環(huán)10也可以對(duì)側(cè)軌實(shí)施硬質(zhì)炭素皮膜(DLC：Diamond Like Carbon)等表面處理。另外，表面背面識(shí)別單元如圖5(b)所示，不僅形成凹部25，而且也可以對(duì)側(cè)軌上面21或側(cè)軌下面22的任一方實(shí)施圖案處理。當(dāng)然，根據(jù)請(qǐng)求范圍的記載內(nèi)容可知，施加這種變更或改進(jìn)的方式也包含于本發(fā)明的技術(shù)范圍。

符號(hào)說(shuō)明

1缸，2活塞，3油環(huán)槽，10組合油環(huán)，11側(cè)軌，12間隔擴(kuò)展器，21側(cè)軌上面，22側(cè)軌下面，23側(cè)面，24曲面，24a頂點(diǎn)，25凹部。