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(c ) オ イ ル リ ン グ

図

2 ‑8

最 小 池 膜 厚 さ ， 有 効 油 膜 圧 力 分 布 領 域 ， 並 び に

~I控力のサイクル変化

(  N = I O O O r

問，

μ= 2 . 4 4 x l O ‑

²pa' S， ガ ス 圧 無 し )

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央 近 傍 で

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重大になることがわかる.

テ パリ ングの場合は， その形状が非対称であるために，

油 膜 の 挙 動 が ピ ス ト ン の 上 昇 と 下 降 行 穫 で 大 き く 呉 な り ， 独 特 な 特 徴 を 示 す すなわち， ピ ス ト ン の 上 昇 行 程 で はp テ パ 面 が く さ び 作 用 に 有 利 に 働 き^l 泊 般 の 有 効 圧 力 分 布 領 威 が 行 程 の 初 期 を 除 く と ^l リング の 全 幅 に 広 が る た め に h⁰ の 値は， 宿 動 速 度 Uの

m

加lで 急 激 に t甘大し， そ の 最 大 値 は 極 め て 大 き く な る し か し ピ ス ト ンの 下 降 行 程 で は ， テ ーパ面 は 油 膜 の 鉱 大 側 と な り1 そ の く さ び 作 用 に も と づ く 負 荷 能 力 が得られず， 有効圧力分布領媛は. 速 度 の 低 い 死 点 近 傍 を 除

くと， 円弧形状部の狭い箆囲に制限されるために， 油膜厚さ は 行 程 の 全 期 間 で 薄 く な る そ し て ， 摩 様 力 の 最 大 は ， 油 膜 の 厚 い 上 昇 行 程 で 小 さ く， 下 降 行 程 で 大 き な 値 と な る この ように， ピ ス ト ン の 上 昇 と 下 降 行 程 で 油 膜 厚 き が 大 き く 異 な ることが， テーパ リ ン グ の j由かき作用となる (1 51 

一方， 上 下 の 2本のレ ール で 構 成 さ れ る オ イ ル リ ン グ の 場 合， 沼 動 速 度 Uが 高 い 行 程 の 中 央 部 で は I由膜鉱大側となる

レール上に， 油膜圧力の発生は得られないものの， 速 度 の 低 下 で ， 油 膜 が 薄 く な る と ， 油 膜 鉱 大 側 の レ ール 上 に も ス ク イ

ズ 作 用 に も と づ く 油 膜 圧 力 が 発 生 し， 死点近傍では. 両 側 の レ ル 全 域 に 有 効 圧 力 分 布 領 場 が 広 が っ て い る しかし，当

り幅が狭く， リング菌圧が高いために， 行 程 の 全 期 間 で 油 膜 厚さは薄く， 摩 煉 力 は 大 き く な る

‑ 5 2 ‑

2.3.2  回転数，粘度， 並 び に 而 庄 の 影 響

図 2‑9， 図 2‑1 0， 並 び に 図 2‑1 1は， 円 弧 形 状 の リングについて， 機 関 の 回 転 数 N， 潤 滑 油 の 粘J主μ， 並 び に リングの面 圧 P.の 変化 が 油 膜 の 挙 動 や 摩 燦 特 性 に 及 ぼ す 影 響 を 調 べ た 結 果 である

同図から， 機関回転数， あ る い は 潤 滑 油 粘 度 の 噌 加 に よ っ て， _{油膜厚さは t曽加す るものの} ~官僚力も t曽大すること.並 び に リ ン グ 商 庄 の 噌 加 に よ っ て ， 油 膜 厚 さ は 減 少 し 摩 燦 力 が士国大すること等の基本的な特性が認められる

そして， これらの結巣を整理して， 潤 滑 状 態 を 代 表 す る 無 次 元 の 軸 受 定 数μ

む

/Wと油膜厚さ h・，" h・・， 並びに

!事係係数 fと の 関 係 を 調べた結 果 が 図 2‑1 2， 図 2‑1 3  である ここで，

U

は ピ ス ト ン の 平 均 す ぺ り 速度， Wはリ ン

グ 円 周 方 向 の 単 位 長 さ 当 り の 荷 重

(W=B'P.)

であり，

h...n  h.'Kは， サ イ ク ル 中 の h。の 最 小 値 ， 般 大 値 を そ れ ぞ れ 表 す また，摩煉係数 f はサイクル平均の ~f事力 F を荷 重 7tD Wで 除 し た 値 で あ る 悶図か ら，すべり速度の高い，

行 程 の 中 央 部 で 生 じ る h. .¹¹ :Jは 油 膜 の くさ び 作 用 に， 下 死 点 の 直 後 で 得 ら れ る h.  ; . ⁿ は ス ク イ ズ 作 用 に ， 主 と し て 影 響 を 受けるが， h， " ・ h・・m の値は， と も に 軸 受 定 数 μ U/W の 噌 加 で t曽大し， およそ h̲，)(の 値 は ( μ U/W )，.38の 値に h. 刊 の 値 は ( μ U/W )'.5Oの値に比例して増加す る 傾 向 が 得 ら れ た 同 様 に ， 摩 撚 係 数 fの 値 も 軸 受 定 数 のt曽 加 で 増 大 し ( μ U/W ) " "の値 に 比 例 し て I官加する傾向

53‑

一 一 一‑ ‑

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一 一 一 ー 一

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N=1000rpm  μ=2.44Xl o 2Pa s  p

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N=1500rpm 

ー ー ー ー ー

μ=9.06Xl0'2Pa ‑s 

一 一 一ー ̲

P

， 

=364kPa 

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Crank Angle O(deg)  Crank Angle O(deg)  Crank Angle O(deg) 

図 2‑9  回 転 数 の 影 響 図 2

ー

10  潤 滑j由 粘 皮 の 影 響 図 2‑1 1  リ ン グ 面 圧 の 彰 響

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図

2 ‑ 1  2 

油 膜 厚 さ と

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の 関 係

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図

2 ‑ 1  3

車 燃 係 数 と

μU/ . I

の関係

‑55‑

が 認 め ら れ る

このように， ピストンリングのすべり面についても， 一般 の 軸 受 で 得 ら れ る 特 性 と 同 様 に¹ 油 膜 厚 さ ， 並 び に 摩

f

曹係数 の値が， 軸 受 定 数

μ U /W

の 変 化 に 対 応 し て 整 理 で き る こ と が 明 ら か に な った

2.3 .3  リ ン グ 形 状 の 彫 響

次に， 円弧形状リングについて， そ の 丸 み の 度 合 ( プ ロ フ ィル係数 a) や リ ン グ 幅 Bの 変 化 が 油 膜 挙 動 や 摩 煉 特 性 に 及 ぼ す 彰 響 を 検 討 し た

図 2‑1 4は， プ ロ フ ィ ル 係 数 aの彰響である。 同図から，

リ ン グ の プ ロ フ ィ ル 係 数 aの 値 が 小 さ い ( 丸 み が 小 さ い ) 場 合， 行 程 の 中 央 部 で は¹ くさび作用が弱いために， 巌 大 油 膜 厚さの値は小さいものの， 死 点 近 傍 で は. ス ク イ ズ 作 用 が 強

く働き， 最 小

i

由 膜 厚 さ の 値 は 大 き く な る こ と が わ か る

一方 aの 値 が 大 き く ( 丸 み が 大 き く ) な る と ^p 行 程 中 央 部で， く さ び 作 用 が 強 く 働 く た め に， 最 大 油 膜 厚 さ の 値 は 増 大 し ， 摩 煉 平 均 有 効 圧 力 p，の値は減少する傾向にあるが，

スクイズ作用は逆に弱まり， 死 点 直 後 の 厳 小 池 膜 厚 さ の 値 は 減 少 し ， 油 膜 厚 さ の サ イ ク ル 変 動 が 激 し く な る .

こ の よ う に¹ リングの油膜挙動は. 油 膜 の く さ び 作 用 と ス クイズ作用の双方の組合せで定まり， サ イ ク ル 中 の 般 大 油 膜 厚さ，並びに最小油膜厚さを厳大にする a の値や~煉損失を 最 小 に す る

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の値は， そ れ ぞ れ 裂 な る こ と が 明 ら か に な っ た

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ドキュメント内 内燃機関ピストンリングの潤滑および摩擦特性に関 する研究 (ページ 56-62)