JP2010243390A - Engine-friction force measuring instrument - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの摩擦力測定装置に関し、特にシリンダスリーブに摺動自在に嵌合するピストンとの間に作用する摩擦力を測定するエンジンの摩擦力測定装置に関するものである。 The present invention relates to an engine frictional force measuring device, and more particularly to an engine frictional force measuring device that measures a frictional force acting between a piston slidably fitted to a cylinder sleeve.
従来、エンジンのシリンダスリーブ内周面とピストンとの間に作用する摺動摩擦力を測定するためのエンジンの摩擦力測定装置が知られている（例えば特許文献１参照）。 2. Description of the Related Art Conventionally, an engine friction force measuring device for measuring a sliding friction force acting between an inner peripheral surface of an engine cylinder sleeve and a piston is known (see, for example, Patent Document 1).
上記したようなエンジンの摩擦力測定装置では、シリンダスリーブをピストンの摺動方向すなわちシリンダスリーブの軸線方向に変位可能に支持する構造としている。そして、ピストンの往復運動に伴って同様に変位するシリンダスリーブの変位量の測定を、例えば適所に設けたロードセル等により測定することができる。その場合には、シリンダブロックに対してシリンダスリーブがその軸線方向に変位可能であることから、シリンダブロックに固設されているシリンダヘッドとの間をシールする必要がある。 In the engine frictional force measuring apparatus as described above, the cylinder sleeve is supported so as to be displaceable in the sliding direction of the piston, that is, in the axial direction of the cylinder sleeve. Then, the amount of displacement of the cylinder sleeve that is similarly displaced with the reciprocating motion of the piston can be measured by, for example, a load cell provided at an appropriate position. In this case, since the cylinder sleeve can be displaced in the axial direction with respect to the cylinder block, it is necessary to seal between the cylinder head and the cylinder head fixed to the cylinder block.
シール構造としては、例えば図７（ａ）に示されるように、シリンダスリーブ４１のシリンダヘッド３に対峙する軸線方向端面に、シリンダスリーブ４１の軸心を中心とする円環状の周方向溝４２を設け、その周方向溝にＯリング４３を組み付けて、シリンダスリーブ４１の軸線方向端面とシリンダヘッド３との間をシールすることが考えられる。
As the sealing structure, for example, as shown in FIG. 7A, an annular
しかしながら、図７（ａ）のシール構造の場合には、シリンダスリーブ４１の軸線方向端面のシールとなり、燃焼室７の爆発による筒内圧のシリンダスリーブ４１の半径方向外向き方向に対してＯリング４３によりシールする形となっている。そのため、燃焼室７の爆発による筒内圧がシリンダスリーブ４１とシリンダヘッド３との隙間に入り（矢印Ｂ２）、その圧力によりシリンダヘッド３とシリンダスリーブ４１との間が押し広げられるようになる。その筒内圧によるシリンダスリーブ４１をシリンダヘッド３から離反させる向きに作用する力が、シリンダスリーブ４１の軸線方向変位の検出信号にノイズとなってしまうという問題があった。
However, in the case of the seal structure shown in FIG. 7A, the seal is provided at the end face in the axial direction of the
一方、上記特許文献１に用いられたシール構造を適用した図７（ｂ）に示される場合には、シリンダヘッド３におけるシリンダスリーブ４４内を臨む部分に、シリンダスリーブ４４の内周面に対峙する外周面を有するようにシリンダスリーブ４４内に突出する円環状ボス部４５を設け、そのボス部４５の外周面に全周に渡って延在する周方向溝４６を設け、シリンダスリーブ４４の内周面に当接し得るＯリング４７を周方向溝４６に組み付けることにより、図７（ａ）で述べたような問題を回避することができる。
On the other hand, in the case shown in FIG. 7B to which the seal structure used in
しかしながら、燃焼室７の爆発による筒内圧がシリンダヘッド３の下面（ピストン対向面）に加わると、シリンダヘッド３を上方に持ち上げるように作用する（矢印Ｂ）。すると、シリンダヘッド３と一体的なＯリング４７がシリンダスリーブ４４の内周面に密着していることから、両部材間に作用する摩擦力により、Ｏリング４７を介してシリンダスリーブ４４にも上方への荷重（矢印Ｒ）が加わってしまい、それにより上記と同様にノイズとなり、測定誤差が生じるという問題がある。
However, when the in-cylinder pressure due to the explosion of the combustion chamber 7 is applied to the lower surface (piston facing surface) of the
このような課題を解決して、シリンダスリーブとピストンとの間に作用する摩擦力を測定するエンジンの摩擦力測定装置における測定誤差をできるだけ小さくするために、本発明に於いては、エンジン（Ｅ）のシリンダブロック（２）の内部に設けられたシリンダスリーブ（４）と、該シリンダスリーブ（４）に摺動自在に嵌合するピストン（５）との間に作用する摩擦力を測定するエンジンの摩擦力測定装置において、前記シリンダブロック（２）の前記ピストン（５）の上昇側にシリンダヘッド（３）が固設され、前記シリンダヘッド（３）は、前記シリンダスリーブ（４）内に突出しかつ前記シリンダスリーブ（４）の内周面に対峙する外周面を備える突出部（２１）を有し、前記突出部（２１）の外周面（２１ａ）と前記シリンダスリーブ（４）の内周面との一方に全周に渡って延在する周方向溝（２３）が設けられ、前記突出部（２１）の外周面（２１ａ）と前記シリンダスリーブ（４）の内周面との他方に弾性復元力で当接した状態で保持され、かつ前記周方向溝（２３）の底面との間に隙間を有して前記周方向溝（２３）に受容された環状のシール部材（２５・３１・３２・３３）が設けられているものとした。 In order to solve such a problem and minimize the measurement error in the frictional force measuring device of the engine that measures the frictional force acting between the cylinder sleeve and the piston, the present invention is directed to the engine (E The engine measures the frictional force acting between the cylinder sleeve (4) provided inside the cylinder block (2) and the piston (5) slidably fitted to the cylinder sleeve (4). The cylinder head (3) is fixed on the ascending side of the piston (5) of the cylinder block (2), and the cylinder head (3) projects into the cylinder sleeve (4). And a protrusion (21) having an outer peripheral surface facing the inner peripheral surface of the cylinder sleeve (4), the outer peripheral surface (21a) of the protrusion (21) and the cylinder A circumferential groove (23) extending over the entire circumference is provided on one of the inner circumferential surface of the groove (4), and the outer circumferential surface (21a) of the protruding portion (21) and the cylinder sleeve (4). The inner circumferential surface of the circumferential groove (23) is held in a state of being in contact with the elastic restoring force, and is received by the circumferential groove (23) with a gap between the bottom surface of the circumferential groove (23). An annular seal member (25, 31, 32, 33) was provided.
これによれば、例えばシリンダヘッドと一体の突出部に周方向溝を設けた場合には、シリンダブロックのピストン上昇側（シリンダスリーブの軸線の一方）に固設されたシリンダヘッドとシリンダスリーブとの間をシールするためのシール部材が、その弾性復元力でシリンダスリーブの内周面に当接していると共に、シリンダヘッドである突出部には、その突出部に設けられた周方向溝の底面との間に隙間を有して周方向溝内に受容されていることから、燃焼室の爆発による筒内圧力によりシリンダヘッドにピストン上昇方向に持ち上げられる向きの力が加わっても、その力はシール部材に伝わらない。なお、筒内圧力はシール部材に直接作用し、それによりシール部材はシリンダスリーブの内周面上を摺動して周方向溝のシリンダヘッド側壁面に当接するようになり、その当接状態によりシリンダヘッドとの間をシールすることができる。シリンダヘッドに作用する筒内圧力はシリンダヘッドをシール部材から離反させる向きになるため、シリンダヘッドを持ち上げる向きの力はシール部材を介してシリンダスリーブに伝達されることがない。 According to this, for example, when a circumferential groove is provided in the protrusion integrated with the cylinder head, the cylinder head and the cylinder sleeve fixed on the piston rising side (one of the cylinder sleeve axes) of the cylinder block A seal member for sealing the gap is in contact with the inner peripheral surface of the cylinder sleeve by its elastic restoring force, and the protruding portion which is the cylinder head has a bottom surface of a circumferential groove provided in the protruding portion. Since there is a gap between the cylinder head and it is received in the circumferential groove, even if a cylinder head is lifted in the direction of raising the piston by the cylinder pressure due to the explosion of the combustion chamber, the force is sealed. Not transmitted to the member. The in-cylinder pressure directly acts on the seal member, so that the seal member slides on the inner peripheral surface of the cylinder sleeve and comes into contact with the cylinder head side wall surface of the circumferential groove. It is possible to seal between the cylinder head. Since the in-cylinder pressure acting on the cylinder head is in a direction to separate the cylinder head from the seal member, the force in the direction of lifting the cylinder head is not transmitted to the cylinder sleeve via the seal member.
特に、前記シリンダヘッド（３）の前記突出部（２１）の外周部分に、前記シリンダスリーブ（４）と同材料からなるホルダ部材（２２）が設けられ、前記ホルダ部材（２２）に、前記周方向溝（２３）が設けられていると良い。これによれば、シール部材を設けるホルダ部材とシリンダスリーブとの熱膨張差を抑制でき、シリンダスリーブに当接状態に保持されるシール部材とホルダ部材に設けた周方向溝との位置関係が組み付け時の状態を保持し得る。 In particular, a holder member (22) made of the same material as the cylinder sleeve (4) is provided on the outer peripheral portion of the protrusion (21) of the cylinder head (3), and the holder member (22) Directional grooves (23) are preferably provided. According to this, the difference in thermal expansion between the holder member provided with the seal member and the cylinder sleeve can be suppressed, and the positional relationship between the seal member held in contact with the cylinder sleeve and the circumferential groove provided in the holder member is assembled. You can keep the state of time.
また、前記シール部材（３１・３２）における前記シリンダスリーブ（４）の内周面に当接する外周面（３１ａ・３２ａ）が、前記シリンダスリーブ（４）の内周面に向けて突となる湾曲状に形成されていると良い。これによれば、シール部材がその弾性復元力でシリンダスリーブの内周面に当接する場合に、当接面の面積が小さくなりかつシール性は確保される線接触状態に当接し得ることから、例えシリンダヘッド側からの荷重がシール部材に伝達されたとしても、シール部材からシリンダスリーブへの伝達は低減される。 In addition, the outer peripheral surfaces (31a, 32a) of the seal members (31, 32) that contact the inner peripheral surface of the cylinder sleeve (4) are curved toward the inner peripheral surface of the cylinder sleeve (4). It is good to be formed in a shape. According to this, when the seal member abuts on the inner peripheral surface of the cylinder sleeve with its elastic restoring force, the area of the abutment surface can be reduced, and the seal member can abut in a line contact state in which sealing performance is ensured. Even if a load from the cylinder head side is transmitted to the seal member, transmission from the seal member to the cylinder sleeve is reduced.
また、前記シール部材における前記周方向溝（２３）側かつ前記ピストン（５）の下降側に臨む部分が、テーパ面（３３ａ）となるように切り落とされた形状に形成されていると良い。これによれば、シール部材の周方向軸線に直交する断面形状において、例えば矩形断面における周方向溝側かつシリンダブロックのピストン下降側（シリンダスリーブの軸線の他方側）に位置する部分が内面取りされた五角形断面形状になると、自由形状でシリンダスリーブの内径よりも拡径された例えば外形がＣ字リング状のシール部材の場合、シリンダスリーブの内周面に縮径状態に組み付けると、内面取りされた部分の拡径方向の弾性復元力（反力）が他の部分よりも小さいため、内面取りされていない部分の半径方向内側角部が周方向溝のピストン上昇側壁面に当接し得るようになり、シール部材のピストン上昇側の良好なシール性が確保される。 Moreover, it is good to form the part which faced the said circumferential direction groove | channel (23) side in the said sealing member and the descent | fall side of the said piston (5) so that it might be cut off so that it might become a taper surface (33a). According to this, in the cross-sectional shape perpendicular to the circumferential axis of the seal member, for example, a portion located on the circumferential groove side and the piston descending side of the cylinder block (the other side of the cylinder sleeve axis) in the rectangular cross section is chamfered. In the case of a pentagonal cross-sectional shape, for example, in the case of a C-ring-shaped seal member whose outer shape is larger than the inner diameter of the cylinder sleeve and is assembled into a reduced diameter state on the inner peripheral surface of the cylinder sleeve, the inner surface is removed. Since the elastic restoring force (reaction force) in the diameter-expanding direction of the portion is smaller than the other portions, the radially inner corner portion of the portion that is not chamfered inside can be brought into contact with the piston rising side wall surface of the circumferential groove. Thus, good sealing performance on the piston rising side of the seal member is ensured.
このように本発明によれば、シリンダヘッドとシリンダスリーブとの間のシールを、シリンダスリーブ内周面に当接状態に保持されているシール部材がシリンダヘッドの突出部に設けられた周方向溝に隙間を有して受容されていることにより、シール部材の内周面はシリンダヘッド側の周方向溝の底面（半径方向外向きの面）に対して隙間を有し、その部分での荷重伝達は無い。また、筒内圧がシール部材に加わる方向がシール部材を周方向溝のシリンダヘッド側内壁面に当接させる方向となり、その当接によりシリンダスリーブ側とシリンダヘッド側とのシール性が確保されると共に、その当接方向は筒内圧のシリンダヘッドへの圧力付勢方向となるため、筒内圧によるシリンダヘッドからの荷重（上記圧力付勢方向）がシール部材を介してシリンダスリーブへ伝達されることを抑制でき、エンジンの摩擦力測定を高精度化し得る。 As described above, according to the present invention, the seal between the cylinder head and the cylinder sleeve is provided in the circumferential groove in which the seal member that is held in contact with the inner peripheral surface of the cylinder sleeve is provided in the protruding portion of the cylinder head. Since the inner circumferential surface of the seal member has a gap with respect to the bottom surface (radially outward surface) of the circumferential groove on the cylinder head side, the load at that portion is received. There is no transmission. Further, the direction in which the in-cylinder pressure is applied to the seal member is the direction in which the seal member is brought into contact with the inner wall surface on the cylinder head side of the circumferential groove, and the contact between the cylinder sleeve side and the cylinder head side is ensured by the contact. Since the abutting direction is a pressure urging direction of the in-cylinder pressure to the cylinder head, the load from the cylinder head due to the in-cylinder pressure (the pressure urging direction) is transmitted to the cylinder sleeve via the seal member. It can be suppressed and the frictional force measurement of the engine can be improved.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明が適用されたエンジンの摩擦力測定装置の要部縦断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an essential part of an engine frictional force measuring apparatus to which the present invention is applied.
エンジンＥの摩擦力測定装置は、実車搭載のエンジンと概ね同じ構造であり、図に示されるように、シリンダブロック１と、シリンダブロック１の内部に配置されたシリンダスリーブ４と、シリンダスリーブ４にその軸線方向に摺動自在に嵌合するピストン５とを有する。また、シリンダブロック１には、シリンダスリーブ４の軸線方向に往復運動するピストン５の往復運動方向を上下方向に置き換えた場合のピストン５の下降側となる下面にクランクケース２が固設され、同じく置き換えた場合のピストン５の上昇側となる上面にシリンダヘッド３が固設されている。
The frictional force measuring device of the engine E has substantially the same structure as an engine mounted on an actual vehicle. As shown in the figure, the
また、ピストン５にはコネクティングロッド６の一端が連結され、コネクティングロッド６の他端には図示されないクランクシャフトが連結されている。シリンダヘッド３には、燃焼室７と、吸気路８及び排気路９とが形成されており、吸気路８の燃焼室７側の吸気ポートを開閉する吸気弁１１と、排気路９の燃焼室側の排気ポートを開閉する排気弁１２とが、図示されないカムシャフトおよびロッカーアームを有する動弁機構により駆動されるようになっている。
One end of a connecting
図示例の摩擦力測定装置では、シリンダスリーブ４の外周にウォータジャケット１３を形成するアウタスリーブ１４が設けられ、シリンダスリーブ４は、アウタスリーブ１４を介してシリンダスリーブ４を挟んで対峙するように配設された一対の固定部材１５により固定されている。固定部材１５はシリンダスリーブ４を外囲する四角形の筒状に形成され、シリンダブロック１には固定部材１５を嵌合する大きさの取付孔１ａが形成されており、その取付孔１ａに嵌合した固定部材１５がボルト１６によりシリンダブロック１に固定されている。
In the illustrated frictional force measuring apparatus, an
また、アウタスリーブ１４と固定部材１５との間にロードセル１７が配設されており、エンジンＥの運転により往復動するピストン５とシリンダスリーブ４との摩擦力をロードセル１７で検出することにより、エンジンＥの運転中にピストン５からシリンダスリーブ４にどのような荷重が加わるかを測定することができるようになっている。ロードセル１７は、固定部材１５からアウタスリーブ１４に至るボルト１８により固定支持されている。なお、ここでいう摩擦力は、直交座標系の３分力であり、シリンダ軸線方向の力に加えて、シリンダ軸線に直交する方向の力や、シリンダスリーブ４の接線方向の力も含むものである。
A
摩擦力測定装置は、シリンダスリーブ４とピストン５との種々の組み合わせについて測定を行うため、シリンダスリーブ４は交換可能に組み付けられている。したがって、シリンダスリーブ４とシリンダヘッド３との間にはシール性を確保する構造とする必要がある。
Since the frictional force measuring device measures various combinations of the
次に、図２を併せて参照して、シリンダスリーブ４とシリンダヘッド３との間のシール構造について説明する。シリンダヘッド３には、シリンダスリーブ４の内部に突入する突出部２１が設けられている。突出部２１は、シリンダヘッド３とシリンダスリーブ４との合わせ面となる取付孔１ａの図における上面よりもシリンダ軸線下方側（クランクケース２側）に突出しており、シリンダ軸線上方側（シリンダヘッド本体側）の大径部２１ａと、大径部２１ａからシリンダ軸線下方へ突出する小径部２１ｂとを有する２段の円形階段状に形成されている。なお、突出部２１の内側は、吸気および排気ポートと連通しかつ燃焼室７を形成するように凹設されている。
Next, a seal structure between the
大径部２１ａの外径はシリンダスリーブ４の内径よりも若干小さい。小径部２１ｂには、大径部２１ａと略同一外径の円環状のホルダ部材２２が同軸に嵌合している。ホルダ部材２２は、シリンダスリーブ４の内周面に対峙する面となる外周面２２ａの全周に渡って開口する周方向溝２３を有するようにコ字状断面形状をなすと共に、シリンダヘッド本体側の軸線方向に厚くされた部分にねじ込まれた複数の止めねじ２４により小径部２１ｂに固定されている。
The outer diameter of the
周方向溝２３にはピストンリングと同様のシール部材２５が受容されている。シール部材２５は、組み付け前の自由状態ではシリンダスリーブ４の内径よりも所定長だけ大径となる弾性材（例えば金属）により形成されており、その外周部がシリンダスリーブ４の内周面に弾性復元力により当接し、その当接力によりシリンダスリーブ４により保持されるようになっている。
A
シール部材２５の外周形状は、シリンダスリーブ４に組み付けた状態でシリンダスリーブ４の内周面と同一曲率となるようにされている。それに対して、シール部材２５の内周形状は、周方向溝２３の底面（周方向溝２３における突出部２１の半径方向外向きに臨む面）２３ａに対して隙間を有する内径となるように形成されている。
The outer peripheral shape of the
このようにして構成されたシール構造によれば、燃焼室７での爆発による筒内圧Ｂがシリンダヘッド３に加わると共に、図２の矢印Ｂ１に示されるように、突出部２１と一体のホルダ部材２２とシリンダスリーブ４との隙間からシール部材２５にも加わる。この圧力（Ｂ１）によりシール部材２５を押す力は、シリンダスリーブ４の内周面に対する弾性当接力による摩擦力より大きくなるため、シール部材２５はシリンダヘッド本体側に移動し得る。
According to the seal structure thus configured, the in-cylinder pressure B caused by the explosion in the combustion chamber 7 is applied to the
シール部材２５において、シリンダスリーブ４の軸線に直交する径方向について、シール部材２５の周方向溝２３への没入長さ（図２のＬ）が、シリンダスリーブ４の内周面と突出部２１の外周面（大径部２１ａの外周面）との間の隙間（図２のｓ）よりも長く（Ｌ＞ｓ）なるように各寸法が設定されており、シリンダスリーブ４の軸線に直交する径方向についてのシール部材２５の幅（ｓ＋Ｌ）は、上記隙間ｓよりも幅広である。または、シリンダスリーブ４の軸線方向から見て、シール部材２５の周方向溝２３に没入している部分の面積の方が隙間ｓに露出している部分の面積よりも大きいと良い。また、シリンダスリーブ４の軸線方向について、シール部材２５の厚さ（図２のＢ）は周方向溝２３の同方向についての幅（図２のｄ）よりも小さく（Ｂ＜ｄ）、シール部材２５は周方向溝２３内をシリンダスリーブ４の軸線方向に移動自在である。このように設けられたシール部材２５は、筒内圧（Ｂ１）により、下方から周方向溝２３の図２における上側の壁面となる上壁面２３ｂへ押し付けられると共に、周方向溝２３の内側（底面２３ａ側）からシリンダスリーブ４の内周面に向けても押し付けられる。
In the
これにより、シリンダスリーブ４とシリンダヘッド３（突出部２１）との隙間ｓがその隙間ｓよりも幅広（ｓ＋Ｌ）のシール部材２５により遮蔽される。上記したように、シール部材２５におけるシリンダスリーブ４の軸線に直交する径方向について、周方向溝２３の上壁面２３ｂに当接する部分の長さＬが隙間ｓの部分の長さよりも長いことから、筒内圧によるシール部材２５の上壁面２３ｂへの大きな当接力が得られ、その当接状態によるシール性が得られる。このようにして、筒内圧のシリンダヘッド３側への逃げが防止されるため、シリンダスリーブ４とシリンダヘッド３との間の良好なシール性が確保される。
As a result, the gap s between the
また、筒内圧Ｂによりシリンダヘッド３に加わる荷重の方向は、シリンダ軸線上方向になり、シール部材２５に対してはシリンダヘッド３がシリンダ軸線方向上側に押す方向となる。それに対して、上記したように上壁面２３ｂに当接した状態のシール部材２５は、周方向溝２３の相対する側の下壁面２３ｃとの間に隙間を有するようになる。また、シール部材２５と、シリンダヘッド３側となる周方向溝２３の底面２３ａとの間にも隙間が設けられている。したがって、その部分での荷重伝達は生じないため、筒内圧Ｂによるシリンダヘッド３からの荷重がシール部材２５へ伝達されることがないため、シリンダスリーブ４に筒内圧Ｂによる余計な力が作用することがなく、シリンダスリーブ４に対するピストン５の摺動による摩擦力を精度良く測定することができる。
Further, the direction of the load applied to the
また、シリンダヘッド３はアルミ合金からなり、シリンダスリーブ４はＦＣ材で形成されているものが公知である。その組み合わせの場合には両部在間に熱膨張差が生じる。例えば突出部２１に周方向溝２３を形成した場合には、アルミ合金がＦＣ材よりも大きく膨脹するため、周方向溝２３の底面２３ａがシリンダ半径方向に膨らむことになり、シール部材２５に対する隙間が狭められてしまうことになる。それに対して、上記したように突出部２１にホルダ部材２２が組み付けられていることから、ホルダ部材２２をシリンダスリーブ４と同じ材質（ＦＣ材）にすることにより、シリンダヘッド３の熱膨張を抑制し得る。それにより、熱膨張による周方向溝２３とシール部材２５との隙間の大きさの変化が抑制されて均一なシール性が確保される。
Further, it is well known that the
このように構成されたシール構造を用いたエンジンＥの摩擦力測定装置によるフリクションの測定結果を図３に示す。図３において横軸はクランクアングルであり、縦軸はフリクション（摩擦力）である。また、同一筒内圧がかかった場合で、実線は本発明による測定結果であり、二点鎖線は従来のＯリングを用いたシール構造における測定結果である。図に示されるように、従来の場合には爆発力の影響を受けるシリンダヘッドからの荷重が大きく作用し、その近辺の摩擦力の測定が不確実であったのに対して、本発明では、シリンダヘッドからのに荷重の影響を受けない高精度な摩擦力の測定が可能になった。 FIG. 3 shows the measurement results of friction by the frictional force measuring device for engine E using the seal structure configured as described above. In FIG. 3, the horizontal axis is the crank angle, and the vertical axis is the friction (friction force). When the same in-cylinder pressure is applied, the solid line is the measurement result according to the present invention, and the two-dot chain line is the measurement result in the seal structure using the conventional O-ring. As shown in the figure, in the conventional case, the load from the cylinder head affected by the explosive force acts greatly, and the measurement of the frictional force in the vicinity thereof was uncertain, whereas in the present invention, It is now possible to measure the frictional force with high accuracy without being affected by the load from the cylinder head.
上記実施形態では、シール部材２５の断面形状は、図２に良く示されるように矩形の例について示したが、シール部材はその矩形断面形状に限られるものではなく、種々の形状のものが考えられる。以下に、シール構造の他の例の一部について述べる。
In the above-described embodiment, the cross-sectional shape of the
図４（ａ）を参照して、シール部材の形状を変えた第２実施形態について説明する。この第２実施形態のシール部材３１の断面形状はバレル型である。図に示されるように、シール部材３１の内周部は矩形断面形状のものと同様の形状であって良く、シール部材３１の外周部３１ａがシリンダスリーブ４の内周面に向けて突となる湾曲状の曲面（円弧状断面）に形成されている。したがって、シール部材３１の外周面３１ａがシリンダスリーブ４の内周面に線接触することになり、上記実施形態の場合の面接触に対して、シリンダヘッド３からシール部材３１を介して荷重がシリンダスリーブ４に伝達される場合でも、その荷重伝達は小さくなる。また、フリクションも発生し難くなり、より正確な摩擦力の測定を行うことができる。
With reference to Fig.4 (a), 2nd Embodiment which changed the shape of the sealing member is described. The cross-sectional shape of the
また、シール部材の第３実施形態を図４（ｂ）を参照して説明する。この第３実施形態のシール部材３２の断面形状はＣ型である。このようにＣ型断面形状の場合でも、シール部材３２の外周面３２ａが曲面になることから、上記バレル型と同様にシリンダスリーブ４の内周面に外周面３２ａが線接触状態（接触面積が狭い）に当接し、上記と同様の効果を奏し得る。
A third embodiment of the seal member will be described with reference to FIG. The cross-sectional shape of the
また、シール部材の第４実施形態について図５を参照して説明する。この第４実施形態のシール部材３３の断面形状は、図５（ａ）に示されるように、矩形断面における半径方向内側かつシリンダスリーブ４の軸線方向に往復運動するピストン５の往復運動方向を上下方向に置き換えた場合のピストン５の下降側に臨む部分を斜めに切除する内面取りを行った五角形断面形状である。その内面取りによるテーパ面３３ａが設けられていることにより、シール部材３３は、テーパ面３３ａを有する部分の弾性復元力が他の拡幅部分よりも弱くなるため、図５（ｂ）に示されるように、周方向溝２３に組み付けた場合にテーパ面３３ａが内側に反る（外周側がシリンダ軸線方向下方向に回動する）ようになる。これにより、シール部材３３の内周部におけるテーパ面３３ａとは相反する側（シリンダ軸線上方側）の角部３３ｂが周方向溝２３の上壁面２３ｂに線接触状態で当接する。また、筒内圧が加わると、上記テーパ面３３ａ側の反り（外周側のシリンダ軸線方向下方向への回動）が戻るようになり、シール部材３３のシリンダ軸線方向上方の軸線方向端面３３ｃが上壁面２３ｂに当接状態になり得るため（図５（ｂ）の二点鎖線）、良好なシール性が確保される。なお、この場合も、シール部材３３の周方向溝２３への没入長さＬが上記隙間ｓよりも長くなる（Ｌ＞ｓ）ように各寸法が設定されており、安定したシール性が得られる。
Moreover, 4th Embodiment of a sealing member is described with reference to FIG. As shown in FIG. 5A, the cross-sectional shape of the
また、シール部材の第５実施形態について図６を参照して説明する。この第５実施形態のシール部材３４は、外形がＣ字リング状の公知の形状であって良く、薄肉矩形断面形状を有し、かつ全周の一部を切除された形状をなしている。このシール部材３４を、複数枚（例えば図に示されるように３枚）積層して周方向溝２３に組み付けると良い。この場合、一部を切除された部分である合い口３４ａが、積層された各シール部材３４における隣り合うものでは周方向に互いにずれるように組み付けられる。これにより、筒内圧の合い口３４ａからの漏れが防止され、より一層良好なシール性が得られる。なお、シール部材３４は運転中にほとんど摺動せず、合い口３４ａの位置は組み付け位置からほとんどすれることが無く、安定したシール性が確保される。
Moreover, 5th Embodiment of a sealing member is described with reference to FIG. The
なお、上記説明ではシリンダヘッド３に設けた突出部２１（ホルダ部材２２）に周方向溝２３を設け、シリンダスリーブ４の内周面にシール部材２５を弾性復元力で当接させた構造について示したが、これに限られるものではない。上記とは反対にして、シリンダスリーブ４の内周面に同様の周方向溝を設け、突出部２１の外周面にシール部材２５を弾性復元力で当接させるようにしても良い。この場合でも、上記と同様の作用効果を奏し得る。
In the above description, a structure in which the
Ｅ エンジン
２ シリンダブロック
３ シリンダヘッド
４ シリンダスリーブ
５ ピストン
２１ 突出部
２１ａ 外周面
２２ ホルダ部材
２３ 周方向溝
２５ シール部材
３１・３２ シール部材
３１ａ・３２ａ 外周面
３３ シール部材
３３ａ テーパ面
Claims (4)
前記シリンダブロックの前記ピストンの上昇側にシリンダヘッドが固設され、
前記シリンダヘッドは、前記シリンダスリーブ内に突出しかつ前記シリンダスリーブの内周面に対峙する外周面を備える突出部を有し、
前記突出部の外周面と前記シリンダスリーブの内周面との一方に全周に渡って延在する周方向溝が設けられ、
前記突出部の外周面と前記シリンダスリーブの内周面との他方に弾性復元力で当接した状態で保持され、かつ前記周方向溝の底面との間に隙間を有して前記周方向溝に受容された環状のシール部材が設けられていることを特徴とするエンジンの摩擦力測定装置。 In an engine frictional force measuring device for measuring a frictional force acting between a cylinder sleeve provided inside an engine cylinder block and a piston slidably fitted to the cylinder sleeve,
A cylinder head is fixed on the rising side of the piston of the cylinder block,
The cylinder head has a protruding portion that protrudes into the cylinder sleeve and has an outer peripheral surface facing the inner peripheral surface of the cylinder sleeve,
A circumferential groove extending over the entire circumference is provided on one of the outer peripheral surface of the protrusion and the inner peripheral surface of the cylinder sleeve,
The circumferential groove has a gap between the outer peripheral surface of the protruding portion and the inner peripheral surface of the cylinder sleeve, which is held in contact with the elastic restoring force, and has a gap between the bottom surface of the circumferential groove and the circumferential groove. A frictional force measuring device for an engine, characterized in that an annular sealing member is provided.
前記ホルダ部材に、前記周方向溝が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの摩擦力測定装置。 A holder member made of the same material as the cylinder sleeve is provided on the outer peripheral portion of the protrusion of the cylinder head,
The engine frictional force measuring device according to claim 1, wherein the circumferential groove is provided in the holder member.
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