(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-07-05
(45)【発行日】2023-07-13
(54)【発明の名称】ピストンリング
(51)【国際特許分類】
F02F 5/00 20060101AFI20230706BHJP
F16J 9/20 20060101ALI20230706BHJP
【ＦＩ】
F02F5/00 Q
F16J9/20
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2022030032
(22)【出願日】2022-02-28
【審査請求日】2022-11-16
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000215785
【氏名又は名称】ＴＰＲ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002860
【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】阿部 優士
(72)【発明者】
【氏名】梅田 直喜
(72)【発明者】
【氏名】大平 昌幸
(72)【発明者】
【氏名】彦根 顕
【審査官】藤村 泰智
(56)【参考文献】
【文献】特開平０６－２６５０２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／１２１４８３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００３－１１３９４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２０／０９５８０７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】実開昭４９－１２３４０３（ＪＰ，Ｕ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０２Ｆ ５／００
Ｆ１６Ｊ ９／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
内燃機関のピストンに装着されるピストンリングであって、該ピストンリングの外周に設けられた外周面と、該ピストンリングの内周に設けられた内周面と、該ピストンリングの軸方向端面のうち前記内燃機関において燃焼室側に面する上面と、該ピストンリングの軸方向端面のうち前記内燃機関においてクランク室側に位置する下面と、を有し、
前記外周面は、該ピストンリングの周長方向に直交する断面において、該ピストンリングにおいて最大径となる外周端部を含む外周端面と、前記外周端面と前記下面との間に該ピストンリングの周長方向に延在する切欠部を形成するように前記外周端面と前記下面とを接続するカット面と、を有し、
前記カット面は、該カット面のうち該ピストンリングの径方向において最も内側に位置する底部と、前記外周端面と前記底部との間に設けられると共に前記クランク室側に面する第１面と、前記底部と前記下面との間に設けられると共に前記径方向の外側に面する第２面と、を含み、
前記第２面は、前記クランク室側に向かうに従って該ピストンリングの中心軸から離れるように傾斜しており、
該ピストンリングの周長方向に直交する断面において、前記下面に対する前記第２面の傾斜角度は、５０°以上８５°以下であり、
該ピストンリングの軸方向幅をｈ１とし、前記カット面と前記外周端面との接続部と、前記カット面と前記下面との接続部と、の軸方向における距離をＨとしたとき、Ｈ／ｈ１が０．２以上０．４以下であり、
前記カット面と前記下面との接続部は、前記カット面と前記外周端面との接続部よりも径方向内側に位置し、
前記カット面は、前記第２面に沿って流動するオイルを該ピストンリングの外周側へ逃がすように構成されている、
ピストンリング。
【請求項2】
前記カット面と前記外周端面との接続部と、前記カット面と前記下面との接続部と、の前記ピストンリングの径方向における距離をＤとしたとき、０．２ｍｍ≦Ｄ≦０．６ｍｍである、請求項１に記載のピストンリング。
【請求項3】
前記第１面は、該ピストンリングの径方向内側に向かうに従って前記クランク室から離れるように傾斜しており、該ピストンリングの周長方向に直交する断面において、前記下面に対する前記第１面の傾斜角度は、３０°以下である、
請求項１又は２に記載のピストンリング。
【請求項4】
前記カット面は、前記底部を含むと共に前記第１面と前記第２面とを接続する第３面を含み、前記第３面は、凹状に湾曲しており、
前記第３面の曲率半径は、０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下である、
請求項１から３の何れか一項に記載のピストンリング。
【請求項5】
前記カット面は、前記第２面と前記下面とを接続する下側Ｒ面を更に含み、前記下側Ｒ面の曲率半径は、０．０１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下である、
請求項１から４の何れか一項に記載のピストンリング。
【請求項6】
複数のコンプレッションリングがピストンに装着される内燃機関において、前記複数のコンプレッションリングのうち燃焼室側から２番目の位置に装着されるセカンドリングとして形成されている、請求項１から５の何れか一項に記載のピストンリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ピストンリングに関する。
【背景技術】
【0002】
一般的な自動車に搭載される内燃機関は、トップリング及びセカンドリングを含む２本のコンプレッションリング（圧力リング）と１本のオイルリングとを組み合わせた３本のピストンリングを、シリンダに装着されたピストンに設けた構成を採用している。これら３本のピストンリングは、上側（燃焼室側）から順にトップリング、セカンドリング、オイルリングがピストンの外周面に形成されたリング溝に装着され、シリンダ内壁面を摺動する。燃焼室から最も遠いオイルリングは、シリンダ内壁面に付着した余分なエンジンオイル（潤滑油）をクランク側に掻き落とすことでオイルの燃焼室側への流出（オイル上がり）を抑制するオイルシール機能や、潤滑油膜がシリンダ内壁面に適切に保持されるようにオイル量を調整することで内燃機関の運転に伴うピストンの焼き付きを防止する機能を有する。コンプレッションリングは、気密を保持することで燃焼室側からクランク室側への燃焼ガスの流出（ブローバイ）を抑制するガスシール機能や、オイルリングが掻き落とし切れなかった余分なオイルを掻き落とすことでオイル上がりを抑制するオイルシール機能を有する。このようなピストンリングの組み合わせにより、内燃機関におけるブローバイガスの低減とオイル消費の低減が図られている。また、セカンドリングを、外周側の下部にステップ状の切欠（アンダーカット）が形成されたスクレーパリングとすることで、オイル掻き性能を向上させることが知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００３－１１３９４０号公報
【文献】特開２０２０－１９３６６６号公報
【文献】国際公開第２０１６／１２１４８３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、従来のアンダーカットを有するピストンリングが組み付けられた内燃機関では、ピストンの下降行程において、シリンダ内壁のオイルの一部が、アンダーカットの表面を流動することでピストンに形成されたリング溝の面取り部分に当たり、ピストンリングの下面とリング溝の下壁面との間に流れ込む場合がある。そのようなオイルが燃焼室側に流出することで、オイル消費量が増大する虞がある。
【0005】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、アンダーカット形状のピストンリングにおいて、内燃機関のオイル消費量を低減することが可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、本発明は、以下の手段を採用した。即ち、本発明は、内燃機関のピストンに装着されるピストンリングであって、該ピストンリングの外周に設けられた外周面と、該ピストンリングの内周に設けられた内周面と、該ピストンリングの軸方向端面のうち前記内燃機関において燃焼室側に面する上面と、該ピストンリングの軸方向端面のうち前記内燃機関においてクランク室側に位置する下面と、を有し、前記外周面は、該ピストンリングの周長方向に直交する断面において、該ピストンリングにおいて最大径となる外周端部を含む外周端面と、前記外周端面と前記下面との間に該ピストンリング
の周長方向に延在する切欠部を形成するように前記外周端面と前記下面とを接続するカット面と、を有し、前記カット面は、該カット面のうち該ピストンリングの径方向において最も内側に位置する底部と、前記外周端面と前記底部との間に設けられると共に前記クランク室側に面する第１面と、前記底部と前記下面との間に設けられると共に前記径方向の外側に面する第２面と、を含み、前記第２面は、前記クランク室側に向かうに従って該ピストンリングの中心軸から離れるように傾斜しており、該ピストンリングの周長方向に直交する断面において、前記下面に対する前記第２面の傾斜角度は、５０°以上８５°以下であり、該ピストンリングの軸方向幅をｈ１とし、前記カット面と前記外周端面との接続部と、前記カット面と前記下面との接続部と、の軸方向における距離をＨとしたとき、Ｈ／ｈ１が０．２以上０．４以下である、ピストンリングである。
の周長方向に延在する切欠部を形成するように前記外周端面と前記下面とを接続するカット面と、を有し、前記カット面は、該カット面のうち該ピストンリングの径方向において最も内側に位置する底部と、前記外周端面と前記底部との間に設けられると共に前記クランク室側に面する第１面と、前記底部と前記下面との間に設けられると共に前記径方向の外側に面する第２面と、を含み、前記第２面は、前記クランク室側に向かうに従って該ピストンリングの中心軸から離れるように傾斜しており、該ピストンリングの周長方向に直交する断面において、前記下面に対する前記第２面の傾斜角度は、５０°以上８５°以下であり、該ピストンリングの軸方向幅をｈ１とし、前記カット面と前記外周端面との接続部と、前記カット面と前記下面との接続部と、の軸方向における距離をＨとしたとき、Ｈ／ｈ１が０．２以上０．４以下である、ピストンリングである。
【0007】
本発明に係るピストンリングによると、ピストンリングによって掻き落とされたオイルの一部が第２面の傾斜に沿って流動することで、当該一部のオイルをピストンリングの外周側へ逃がしてクランク室側に落とし易くなる。これにより、ピストンリングの下面とリング溝の下壁面との間にオイルが流れ込むことが抑制される。
【0008】
また、本発明において、前記カット面と前記外周端面との接続部と、前記カット面と前記下面との接続部と、の前記ピストンリングの径方向における距離をＤとしたとき、０．２ｍｍ≦Ｄ≦０．６ｍｍであってもよい。
【0009】
また、本発明において、前記第１面は、該ピストンリングの径方向内側に向かうに従って前記クランク室から離れるように傾斜しており、該ピストンリングの周長方向に直交する断面において、前記下面に対する前記第１面の傾斜角度は、３０°以下であってもよい。
【0010】
また、本発明において、前記カット面は、前記底部を含むと共に前記第１面と前記第２面とを接続する第３面を含み、前記第３面は、凹状に湾曲しており、前記第３面の曲率半径は、０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であってもよい。
【0011】
また、本発明において、前記カット面は、前記第２面と前記下面とを接続する下側Ｒ面を更に含み、前記下側Ｒ面の曲率半径は、０．０１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であってもよい。
【0012】
また、本発明において、複数のコンプレッションリングがピストンに装着される内燃機関において、前記複数のコンプレッションリングのうち燃焼室側から２番目の位置に装着されるセカンドリングとして形成されてもよい。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、アンダーカット形状のピストンリングにおいて、内燃機関のオイル消費量をより低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】実施形態に係るセカンドリングを備える内燃機関の一部を示す断面図である
【図2】実施形態に係るセカンドリングの外周面を説明するための断面図である。
【図3】実施形態に係る内燃機関においてピストンが下降行程のときのセカンドリング付近の断面図である。
【図4】比較例１に係る内燃機関においてピストンが下降行程のときのセカンドリング付近の断面図である。
【図5】実施形態の変形例に係るセカンドリングの外周面を説明するための断面図である。
【図6】比較例２に係るセカンドリングの断面図である。
【図7】比較例３に係るセカンドリングの断面図である。
【図8】オイル流出量の解析結果を示すグラフである。
【図9】θ１とオイル流出量との関係を示すグラフである。
【図10】Ｈ／ｈ１とオイル流出量との関係を示すグラフである。
【図11】Ｄとオイル流出量との関係を示すグラフである。
【図12】オイルの流動分布の解析結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明をピストンリングの一例としてのセカンドリングに適用したものである。このセカンドリングは、複数のコンプレッションリングがピストンに装着される内燃機関において、当該複数のコンプレッションリングのうち燃焼室側から２番目の位置に装着されるコンプレッションリングである。但し、本発明に係るピストンリングは、セカンドリングに限定されない。本発明は、燃焼室に最も近い位置に装着されるコンプレッションリングであるトップリングや、燃焼室から最も遠い位置に装着されるオイルリングに適用してもよい。また、以下の実施形態に記載されている構成は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【0016】
なお、以下の説明において「周長方向」とは、特に指定しない限りはピストンリングの周長方向のことを指す。「径方向」とは、特に指定しない限りはピストンリングの半径方向のことを指す。「径方向内側」とは、ピストンリングの内周面側のことを指し、「径方向外側」とは、その反対側のことを指す。「軸方向」とは、特に指定しない限りはピストンリングの中心軸に沿う方向のことを指す。また、ピストンのリング溝の「上壁面」は、リング溝の内壁のうち、燃焼室側の内壁を指し、「下壁面」は、クランク室側の内壁を指す。
【0017】
［内燃機関］
図１は、実施形態に係るセカンドリング４０を備える内燃機関１００の一部を示す断面である。図１では、符号２０で示すピストンの中心軸に沿う断面が図示されている。図１に示すように、実施形態１に係る内燃機関１００は、シリンダ１０と、シリンダ１０に装着（挿入）されたピストン２０と、ピストン２０に装着された複数のピストンリング３０，４０，５０と、を備える。実施形態に係る内燃機関１００では、２本のコンプレッションリング（トップリング３０とセカンドリング４０）及び１本のオイルリング５０がピストン２０に装着されている。２本のコンプレッションリングのうち、トップリング３０が燃焼室に最も近い位置に装着され、セカンドリング４０が燃焼室側から２番目の位置に装着されている。オイルリング５０は、燃焼室から最も遠い位置に装着されている。
図１は、実施形態に係るセカンドリング４０を備える内燃機関１００の一部を示す断面である。図１では、符号２０で示すピストンの中心軸に沿う断面が図示されている。図１に示すように、実施形態１に係る内燃機関１００は、シリンダ１０と、シリンダ１０に装着（挿入）されたピストン２０と、ピストン２０に装着された複数のピストンリング３０，４０，５０と、を備える。実施形態に係る内燃機関１００では、２本のコンプレッションリング（トップリング３０とセカンドリング４０）及び１本のオイルリング５０がピストン２０に装着されている。２本のコンプレッションリングのうち、トップリング３０が燃焼室に最も近い位置に装着され、セカンドリング４０が燃焼室側から２番目の位置に装着されている。オイルリング５０は、燃焼室から最も遠い位置に装着されている。
【0018】
図１に示すように、内燃機関１００では、ピストン２０の外周面２０ａとシリンダ１０の内壁面１０ａとの間に所定の離間距離が確保されることにより、隙間ＰＣ１が形成されている。また、ピストン２０の外周面２０ａには、ピストン２０の軸方向に所定の間隔を空けて上側（燃焼室側）から順に第１リング溝２０１と第２リング溝２０２と第３リング溝２０３とが形成されている。リング溝２０１～２０３は、ピストン２０の軸回りに環状に延びる溝として外周面２０ａの全周に形成されている。図１に示すように、各リング溝は、上下に対向配置された一対の溝壁（内壁）を含んで形成されている。一対の溝壁のうち、上側の溝壁を上壁面Ｗ１と称し、下側の溝壁を下壁面Ｗ２と称する。また、各リング溝における、上壁面Ｗ１の内周縁と下壁面Ｗ２の内周縁とを接続する溝壁を底壁面Ｗ３と称する。図１に示すように、第１リング溝２０１にトップリング３０が装着され、第２リング溝２０２にセカンドリング４０が装着され、第３リング溝２０３にオイルリング５０が装着されている。また、ピストン２０にリング溝２０１～２０３が形成されることで、
ピストン２０には、燃焼室側から順に、トップランドＬ１、セカンドランドＬ２、サードランドＬ３が画定されている。なお、本明細書では、図１に示すように各ピストンリングがピストン２０に装着され、且つ、ピストン２０がシリンダ１０に装着された状態を、「使用状態」と称する場合がある。
ピストン２０には、燃焼室側から順に、トップランドＬ１、セカンドランドＬ２、サードランドＬ３が画定されている。なお、本明細書では、図１に示すように各ピストンリングがピストン２０に装着され、且つ、ピストン２０がシリンダ１０に装着された状態を、「使用状態」と称する場合がある。
【0019】
トップリング３０及びセカンドリング４０は、ピストンリングの一種であるコンプレッションリングであり、内燃機関のシリンダに装着されたピストンに組み付けられ、ピストンの往復運動に伴ってシリンダの内壁面を摺動する。トップリング３０及びセカンドリング４０は、リング溝に装着された場合にシリンダ１０の内壁面１０ａを押圧するように、自己張力を有している。オイルリング５０は、ピストンリングの一種である所謂３ピース型のオイルリングであり、シリンダ１０の内壁面１０ａを摺動する一対のセグメント５０１，５０１と、これらを径方向外側（内壁面１０ａ側）に付勢するスペーサエキスパンダ５０２と、を備える。以下、本発明に係るピストンリングの一例であるセカンドリング４０について、詳細に説明する。
【0020】
［セカンドリング］
図１に示すように、セカンドリング４０は、外周面１と内周面２と上面３と下面４とを有する。外周面１は、セカンドリング４０の外周に設けられた面である。内周面２は、セカンドリング４０の内周に設けられた面である。上面３は、４０の軸方向端面のうち内燃機関１００において上側（燃焼室側）に面する端面である。下面４は、４０の軸方向端面のうち内燃機関１００（使用状態）において下側（クランク室側）に面する端面である。上面３と下面４とによって、セカンドリング４０の軸方向における幅（以下、軸方向幅とも呼ぶ）が規定される。セカンドリング４０は、使用状態において、上面３が第２リング溝２０２の上壁面Ｗ１に対向し、下面４が第２リング溝２０２の下壁面Ｗ２に対向し、外周面１がシリンダ１０の内壁面１０ａに摺接し、内周面２が第２リング溝２０２の底壁面Ｗ３に対向する。セカンドリング４０は、合口（図示なし）が形成された円環状を有している。また、セカンドリング４０は、第２リング溝２０２に装着された場合に外周面１がシリンダ１０の内壁面１０ａを押圧するように、自己張力を有している。また、図１に示すように、セカンドリング４０は、その外周下部に符号５で示す切欠部（アンダーカット）が形成された、アンダーカット形状を有している。切欠部５は、セカンドリング４０の周長方向に延在しており、セカンドリング４０の全周に亘って形成されている。使用状態においては、切欠部５がオイル溜まりとなり、ピストン２０の下降時においてセカンドリング４０が隙間ＰＣ１内のオイルを掻き落とす際に、切欠部５にオイルがバッファされることで、油圧の上昇が抑制される。その結果、良好なオイル掻き性能が得られる。なお、切欠部５は、セカンドリング４０の全周に亘って形成される必要はなく、例えば、合口部近傍においては切欠部５が形成されていなくともよい。つまり、切欠部５は、合口部を形成する合口端部を除いてセカンドリング４０に形成されてもよい。これにより、ガスシール性能を高めることができる。
図１に示すように、セカンドリング４０は、外周面１と内周面２と上面３と下面４とを有する。外周面１は、セカンドリング４０の外周に設けられた面である。内周面２は、セカンドリング４０の内周に設けられた面である。上面３は、４０の軸方向端面のうち内燃機関１００において上側（燃焼室側）に面する端面である。下面４は、４０の軸方向端面のうち内燃機関１００（使用状態）において下側（クランク室側）に面する端面である。上面３と下面４とによって、セカンドリング４０の軸方向における幅（以下、軸方向幅とも呼ぶ）が規定される。セカンドリング４０は、使用状態において、上面３が第２リング溝２０２の上壁面Ｗ１に対向し、下面４が第２リング溝２０２の下壁面Ｗ２に対向し、外周面１がシリンダ１０の内壁面１０ａに摺接し、内周面２が第２リング溝２０２の底壁面Ｗ３に対向する。セカンドリング４０は、合口（図示なし）が形成された円環状を有している。また、セカンドリング４０は、第２リング溝２０２に装着された場合に外周面１がシリンダ１０の内壁面１０ａを押圧するように、自己張力を有している。また、図１に示すように、セカンドリング４０は、その外周下部に符号５で示す切欠部（アンダーカット）が形成された、アンダーカット形状を有している。切欠部５は、セカンドリング４０の周長方向に延在しており、セカンドリング４０の全周に亘って形成されている。使用状態においては、切欠部５がオイル溜まりとなり、ピストン２０の下降時においてセカンドリング４０が隙間ＰＣ１内のオイルを掻き落とす際に、切欠部５にオイルがバッファされることで、油圧の上昇が抑制される。その結果、良好なオイル掻き性能が得られる。なお、切欠部５は、セカンドリング４０の全周に亘って形成される必要はなく、例えば、合口部近傍においては切欠部５が形成されていなくともよい。つまり、切欠部５は、合口部を形成する合口端部を除いてセカンドリング４０に形成されてもよい。これにより、ガスシール性能を高めることができる。
【0021】
図２は、実施形態に係るセカンドリング４０の外周面１を説明するための断面図である。図２では、セカンドリング４０の周長方向に直交する断面の一部が図示されている。図２に示すように、セカンドリング４０の外周面１は、テーパ面１１とカット面１２と接続面１３とを有する。
【0022】
図２に示すように、テーパ面１１は、符号１ａで示す外周端部１ａを含み、内燃機関１００においてシリンダ１０の内壁面１０ａを摺動する面である。外周端部１ａは、セカンドリング４０の周長方向に直交する断面において、セカンドリング４０において最大径となる部位である。図２に示す外周端部１ａは、縁として形成されているが、丸みを帯びた面として形成されてもよい。テーパ面１１は、外周端部１ａを下縁として、外周端部１ａから上側（燃焼室側）に向かうに従ってセカンドリング４０の中心軸に近づくように（つ
まり、縮径するように）傾斜している。これにより、実施形態に係るセカンドリング４０の外周形状は、テーパアンダーカット形状となっている。テーパ面１１は、本発明に係る「外周端面」に相当する。なお、本発明に係る外周端面は、軸方向の位置によらず外径が一様なストレート面であってもよい。その場合、ストレート面の全体が外周端部となる。また、本発明に係る外周端面は、径方向の外側に凸状となるように湾曲したバレル形状であってもよい。その場合、バレル形状の頂点が外周端部となり、該頂点から下方にアンダーカットが形成される。
まり、縮径するように）傾斜している。これにより、実施形態に係るセカンドリング４０の外周形状は、テーパアンダーカット形状となっている。テーパ面１１は、本発明に係る「外周端面」に相当する。なお、本発明に係る外周端面は、軸方向の位置によらず外径が一様なストレート面であってもよい。その場合、ストレート面の全体が外周端部となる。また、本発明に係る外周端面は、径方向の外側に凸状となるように湾曲したバレル形状であってもよい。その場合、バレル形状の頂点が外周端部となり、該頂点から下方にアンダーカットが形成される。
【0023】
図２に示すように、接続面１３は、テーパ面１１の上縁と上面３の外周縁とを接続している。なお、本発明において、接続面１３は必須の構成ではない。
【0024】
図２に示すように、カット面１２は、テーパ面１１と下面４との間に切欠部５を形成するように設けられており、テーパ面１１と下面４とを接続している。カット面１２は、底部Ｂ１と第１面１２１と第２面１２２と第３面１２３と下側Ｒ面１２４とを含んで構成されている。
【0025】
図２に示すように、底部Ｂ１は、カット面１２のうちセカンドリング４０の径方向において最も内側に位置する部位である。つまり、底部Ｂ１は、カット面１２において最もセカンドリング４０の中心軸に近い部位であり、切欠部５の最深部を構成する部位である。
【0026】
図２に示すように、第１面１２１は、テーパ面１１と底部Ｂ１との間に設けられる面であり、下側（クランク室側）に面している（向いている）。このとき、本例に係る第１面１２１は、下面４と平行に設けられており、セカンドリング４０の軸方向に直交している。第１面１２１が下面４と平行であるため、切欠部５（カット面１２）の加工が容易である。また、第１面１２１の外周縁は、テーパ面１１の下縁である外周端部１ａに接続されている。但し、本発明はこれに限定されない。第１面１２１は、下面４に対して傾斜してもよい。また、第１面１２１とテーパ面１１との間には別の面（例えばＲ面）が介在してもよい。
【0027】
図２に示すように、第２面１２２は、底部Ｂ１と下面４の間に設けられる面であり、セカンドリング４０の径方向外側（シリンダ１０の内壁面１０ａ側）に面している（向いている）。第２面１２２は、下側（クランク室側）に向かうに従ってセカンドリング４０の中心軸から離れるように傾斜している。ここで、図２に示すように、セカンドリング４０の周長方向に直交する断面において、第２面１２２と下面４とがなす角部の角度、つまり、下面４に対する第２面１２２の傾斜角度をθ１とする。実施形態に係るセカンドリング４０では、θ１が鋭角となっている。より詳細には、５０°≦θ１≦８５°となるように、θ１が設定されている。
【0028】
図２に示すように、第３面１２３は、第１面１２１と第２面１２２とを接続する面である。第３面１２３には、底部Ｂ１が含まれている。第３面１２３は、凹状に湾曲している。実施形態に係る第３面１２３は円弧状に形成されたＲ面であり、その曲率半径Ｒ１は第３面１２３の全域において一定である。つまり、実施形態に係る第３面１２３は、曲率が変化しない単一の円弧により形成されている。実施形態に係るセカンドリング４０では、０．０５ｍｍ≦Ｒ１≦０．２となるように、Ｒ１が設定されている。但し、本発明はこれに限定されない。また、本発明において、第３面の形状は円弧状に限定されない。第３面は、例えば、曲率が部分的に変化するように形成されてもよい。
【0029】
図２に示すように、下側Ｒ面１２４は、第２面１２２の下縁と下面４の外周縁とを接続している。下側Ｒ面１２４は、所謂コーナーＲであり、セカンドリング４０の周長方向に直交する断面において凸状となるように、円弧状に形成されている。図２に示すように、
下側Ｒ面１２４の曲率半径をｒ１とする。なお、本発明において、下側Ｒ面１２４は必須の構成ではない。
下側Ｒ面１２４の曲率半径をｒ１とする。なお、本発明において、下側Ｒ面１２４は必須の構成ではない。
【0030】
ここで、図２に示すように、セカンドリング４０の軸方向幅をｈ１とする。また、図２において、符号１２ａはカット面１２とテーパ面１１との接続部を示し、符号１２ｂはカット面１２と下面４との接続部を示す。実施形態に係るセカンドリング４０では、接続部１２ａは外周端部１ａと一致する。このとき、セカンドリング４０の軸方向における接続部１２ａと接続部１２ｂとの距離をＨとし、セカンドリング４０の径方向における接続部１２ａと接続部１２ｂとの距離をＤとする。実施形態に係るセカンドリング４０では、０．２≦Ｈ／ｈ１≦０．４となるように、ｈ１及びＨが設定されている。なお、ｈ１の範囲は特に限定されないが、例えば、０．８ｍｍ≦ｈ１≦２．５ｍｍ以下とするのが好ましい。
【0031】
［オイルシール性能］
以下、実施形態に係るセカンドリング４０のオイル掻き落とし性能について説明する。図３は、実施形態に係る内燃機関１００においてピストン２０が下降行程のときのセカンドリング４０付近の断面図である。図４は、比較例１に係る内燃機関２００においてピストン２０が下降行程のときのセカンドリング６０付近の断面図である。図３及び図４では、ピストン２０の中心軸に沿う断面が図示されている。図４に示す比較例１に係る内燃機関２００は、実施形態に係るセカンドリング４０に代えて、従来のテーパアンダーカット形状のセカンドリング６０がピストン２０の第２リング溝２０２に装着されている点で、実施形態に係る内燃機関１００と相違する。ここで、図３及び図４の符号Ｆ１は、シリンダ１０の内壁面１０ａに存在する一部のオイルのピストン２０に対する相対的な流れを表している。また、符号Ｃ１は、第２リング溝２０２の下壁面Ｗ２とピストン２０の外周面２０ａとの間に形成された面取り部分を示す。
以下、実施形態に係るセカンドリング４０のオイル掻き落とし性能について説明する。図３は、実施形態に係る内燃機関１００においてピストン２０が下降行程のときのセカンドリング４０付近の断面図である。図４は、比較例１に係る内燃機関２００においてピストン２０が下降行程のときのセカンドリング６０付近の断面図である。図３及び図４では、ピストン２０の中心軸に沿う断面が図示されている。図４に示す比較例１に係る内燃機関２００は、実施形態に係るセカンドリング４０に代えて、従来のテーパアンダーカット形状のセカンドリング６０がピストン２０の第２リング溝２０２に装着されている点で、実施形態に係る内燃機関１００と相違する。ここで、図３及び図４の符号Ｆ１は、シリンダ１０の内壁面１０ａに存在する一部のオイルのピストン２０に対する相対的な流れを表している。また、符号Ｃ１は、第２リング溝２０２の下壁面Ｗ２とピストン２０の外周面２０ａとの間に形成された面取り部分を示す。
【0032】
図４に示すように、比較例１に係る内燃機関２００では、セカンドリング６０によって掻き落とされたオイルの一部がアンダーカットの表面を流動する場合がある。その場合、当該一部のオイルは、隙間ＰＣ１に落とされずに第２リング溝２０２の面取り部分Ｃ１に当たり、セカンドリング６０の下面４と第２リング溝２０２の下壁面Ｗ２との間に流れ込む可能性がある。そのため、比較例１では、セカンドリング６０の下面４と第２リング溝２０２の下壁面Ｗ２との間に流れ込んだ一部のオイルが燃焼室側に流出することで、オイル消費量が増大する虞がある。
【0033】
これに対して、実施形態に係る内燃機関１００では、セカンドリング４０の外周面１が上述のように下面４に対して５０°以上８５°以下の角度で傾斜した第２面１２２を有している。そのため、図３に示すように、セカンドリング４０によって掻き落とされるオイルの一部は、底部Ｂ１から第２面１２２の傾斜に沿って流動することでセカンドリング４０の外周側へ逃がされる。その結果、当該一部のオイルは、サードランドＬ３の隙間ＰＣ１に落とされ、クランク室側に流れる。これにより、セカンドリング４０の下面４と第２リング溝２０２の下壁面Ｗ２との間にオイルが流れ込むことが抑制される。
【0034】
［作用・効果］
以上のように、実施形態に係るセカンドリング４０において切欠部５を形成するカット面１２は、底部Ｂ１と下面４との間に設けられると共に前記径方向の外側に面する第２面１２２を含み、第２面１２２は、下側に向かうに従ってセカンドリング４０の中心軸から離れるように傾斜しており、下面４に対する傾斜角度θ１は５０°以上８５°以下となっている。更に、実施形態に係るセカンドリング４０では、Ｈ／ｈ１が０．２以上０．４以下となっている。
以上のように、実施形態に係るセカンドリング４０において切欠部５を形成するカット面１２は、底部Ｂ１と下面４との間に設けられると共に前記径方向の外側に面する第２面１２２を含み、第２面１２２は、下側に向かうに従ってセカンドリング４０の中心軸から離れるように傾斜しており、下面４に対する傾斜角度θ１は５０°以上８５°以下となっている。更に、実施形態に係るセカンドリング４０では、Ｈ／ｈ１が０．２以上０．４以下となっている。
【0035】
仮に、θ１が５０°未満であると、第２面１２２に沿って流動するオイルがシリンダ１０の内壁面１０ａに当たってしまい、オイルが円滑にピストン隙間ＰＣ１に落とされない可能性がある。また、仮に、θ１が８５°よりも大きいと、第２面１２２に沿って流動するオイルが隙間ＰＣ１に落とされずにセカンドリング６０の下面と第２リング溝２０２の下壁面Ｗ２との間に流れ込む可能性が生じてくる。実施形態に係るセカンドリング４０は、５０°≦θ１≦８５°とすることで、第２面１２２の傾斜に沿って流動するオイルをセカンドリング４０の外周側へ逃がして隙間ＰＣ１に落とし易くすることができる。なお、θ１は、５０°≦θ１≦８０°とすることがより好ましく、６０°≦θ１≦８０°とすることが更に好ましい。
【0036】
また、仮に、Ｈ／ｈ１が０．２よりも小さいと、切欠部５の容積を十分に確保できず、オイルの掻き落とし性能が低下する。また、Ｈ／ｈ１が０．４よりも大きいと、シリンダ１０の内壁面１０ａに摺動する面であるテーパ面１１の軸方向幅を十分に確保できない。実施形態に係るセカンドリング４０は、０．２≦Ｈ／ｈ１≦０．４とすることで、オイル掻き落とし量の低下を抑制しつつも摺動面の軸方向幅とを確保することができる。なお、Ｈ／ｈ１は、０．２≦Ｈ／ｈ１≦０．３とすることがより好ましい。
【0037】
以上のように、実施形態に係るセカンドリング４０は、上述のように構成されることで、オイルシール性能を高め、内燃機関１００のオイル消費量を低減することができる。
【0038】
なお、オイルシール性能の向上の観点では、下側Ｒ面１２４の曲率半径ｒ１は、０．０１ｍｍ≦ｒ１≦０．２ｍｍとすることが好ましく、０．０５ｍｍ≦ｒ１≦０．２ｍｍとすることがより好ましい。また、同様の観点で、０．２ｍｍ≦Ｄ≦０．６ｍｍとすることがより好ましく、０．２ｍｍ≦Ｄ≦０．５ｍｍとすることが更に好ましい。また、同様の観点で、０．２ｍｍ≦Ｈ≦０．６ｍｍとすることがより好ましい。但し、本発明はこれらの数値に限定されない。ｒ１が０．０１ｍｍ未満の場合、セカンドリング４０の下面４の研削加工の際に、角部分に欠けが発生する恐れがある。ｒ１が０．２ｍｍよりも大きい場合、カット面１２の全体において第２面１２２が占める割合が減る。それにより、リング下面を流動するオイルとピストン面取りに乗り上げるオイルが増え（ｒ１の拡大によってオイルがリング下面に誘導される）、クランク室側に落とされるオイルが減ると考えられる。
【0039】
また、実施形態に係るセカンドリング４０では、カット面１２は、底部Ｂ１を含むと共に第１面１２１と第２面１２２とを接続する第３面１２３を含み、第３面１２３は、凹状に湾曲しており、第３面１２３の曲率半径は、０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下となっている。これによると、セカンドリング４０によって掻き落とされるオイルの一部は、第３面１２３の湾曲に沿って流動することで、第２面１２２へ導かれ易くなる。これにより、オイルを隙間ＰＣ１に落とし易くなり、オイル消費をより低減できる。
【0040】
［変形例］
図５は、実施形態の変形例に係るセカンドリング４０Ａの外周面１を説明するための断面図である。図５では、セカンドリング４０Ａの周長方向に直交する断面の一部が図示されている。図５に示すように、セカンドリング４０Ａは、カット面１２の第１面１２１が下面４に対して傾斜している点で、上述のセカンドリング４０と相違する。
図５は、実施形態の変形例に係るセカンドリング４０Ａの外周面１を説明するための断面図である。図５では、セカンドリング４０Ａの周長方向に直交する断面の一部が図示されている。図５に示すように、セカンドリング４０Ａは、カット面１２の第１面１２１が下面４に対して傾斜している点で、上述のセカンドリング４０と相違する。
【0041】
図５に示すように、変形例に係るセカンドリング４０Ａでは、第１面１２１は、セカンドリング４０Ａの径方向内側に向かうに従ってクランク室から離れるように傾斜している。ここで、図５に示すように、セカンドリング４０の周長方向に直交する断面において、下面４に対する第１面１２１の傾斜角度をθ２とする。変形例に係るセカンドリング４０Ａでは、０°＜θ２≦３０°となるように、θ２が設定されている。なお、θ２は、例え
ば０．５°≦θ２≦３０°の範囲で設定してもよい。
ば０．５°≦θ２≦３０°の範囲で設定してもよい。
【0042】
変形例に係るセカンドリング４０Ａによると、上述のように第１面１２１が傾斜しているため、セカンドリング４０Ａによって掻き落とされるオイルの一部は、第１面１２１の傾斜に沿って流動することで、第２面１２２へ導かれ易くなる。これにより、オイルを隙間ＰＣ１に落とし易くなり、オイル消費をより低減できる。
【0043】
＜オイルシール性能評価＞
解析ソフトを用いた解析により、実施形態に係るセカンドリングのオイルシール性能の評価を行った。シール性能の評価では、内燃機関におけるピストンの下降行程におけるオイルの流出量を解析した。
解析ソフトを用いた解析により、実施形態に係るセカンドリングのオイルシール性能の評価を行った。シール性能の評価では、内燃機関におけるピストンの下降行程におけるオイルの流出量を解析した。
【0044】
［形状での比較］
実施例１～２として、図２で示した実施形態に係るセカンドリング４０のオイルシール性能を評価した。実施例１では、ｈ１＝１．５ｍｍ、Ｈ＝０．３ｍｍ、Ｈ／ｈ１＝０．２、Ｄ＝０．４ｍｍ、θ１＝８０°、θ２＝０°のセカンドリングを用いた。実施例２では、ｈ１＝１．５ｍｍ、Ｈ＝０．３ｍｍ、Ｈ／ｈ１＝０．２、Ｄ＝０．４ｍｍ、θ１＝７０°、θ２＝０°のセカンドリングを用いた。また、実施例３～４として、図５で示した実施形態の変形例に係るセカンドリング４０Ａのオイルシール性能を評価した。実施例３では、ｈ１＝１．５ｍｍ、Ｈ＝０．３ｍｍ、Ｈ／ｈ１＝０．２、Ｄ＝０．４ｍｍ、θ１＝８３°、θ２＝１３．５°のセカンドリングを用いた。実施例４では、ｈ１＝１．５ｍｍ、Ｈ＝０．３ｍｍ、Ｈ／ｈ１＝０．２、Ｄ＝０．４ｍｍ、θ１＝８０°、θ２＝１０°のセカンドリングを用いた。比較例１として、図４で示した比較例１に係るセカンドリング６０のオイルシール性能を評価した。比較例２として、特許文献３（国際公開第２０１６／１２１４８３号）に開示されるセカンドリングのオイルシール性能を評価した。図６は、比較例２に係るセカンドリング７０の断面図である。比較例３として、いわゆるナピア形状を有するセカンドリングのオイルシール性能を評価した。図７は、比較例３に係るセカンドリング８０の断面図である。図６及び図７では、周長方向に直交する断面が図示されている。
実施例１～２として、図２で示した実施形態に係るセカンドリング４０のオイルシール性能を評価した。実施例１では、ｈ１＝１．５ｍｍ、Ｈ＝０．３ｍｍ、Ｈ／ｈ１＝０．２、Ｄ＝０．４ｍｍ、θ１＝８０°、θ２＝０°のセカンドリングを用いた。実施例２では、ｈ１＝１．５ｍｍ、Ｈ＝０．３ｍｍ、Ｈ／ｈ１＝０．２、Ｄ＝０．４ｍｍ、θ１＝７０°、θ２＝０°のセカンドリングを用いた。また、実施例３～４として、図５で示した実施形態の変形例に係るセカンドリング４０Ａのオイルシール性能を評価した。実施例３では、ｈ１＝１．５ｍｍ、Ｈ＝０．３ｍｍ、Ｈ／ｈ１＝０．２、Ｄ＝０．４ｍｍ、θ１＝８３°、θ２＝１３．５°のセカンドリングを用いた。実施例４では、ｈ１＝１．５ｍｍ、Ｈ＝０．３ｍｍ、Ｈ／ｈ１＝０．２、Ｄ＝０．４ｍｍ、θ１＝８０°、θ２＝１０°のセカンドリングを用いた。比較例１として、図４で示した比較例１に係るセカンドリング６０のオイルシール性能を評価した。比較例２として、特許文献３（国際公開第２０１６／１２１４８３号）に開示されるセカンドリングのオイルシール性能を評価した。図６は、比較例２に係るセカンドリング７０の断面図である。比較例３として、いわゆるナピア形状を有するセカンドリングのオイルシール性能を評価した。図７は、比較例３に係るセカンドリング８０の断面図である。図６及び図７では、周長方向に直交する断面が図示されている。
【0045】
［比較結果］
図８は、オイル流出量の解析結果を示すグラフである。図８では、比較例１に対するオイル流出量比を示している。図８の縦軸で表されるオイル流出量比は、セカンドリングの下面とリング溝の下壁面との間に流出するオイル量の比である。図８に示す通り、セカンドリングの下面とリング溝の下壁面との間に流出するオイル量について、比較例１に対する比較例２～３の比は、それぞれ、１．５９、１．１８となった。また、比較例１に対する実施例１～４の比は、それぞれ、０．７７、０．３２、０．６８、０．５９となった。図８の解析結果により、実施例１～４は比較例１～３と比較してセカンドリングの下面とリング溝の下壁面との間に流出するオイル量が低減されることが分った。
図８は、オイル流出量の解析結果を示すグラフである。図８では、比較例１に対するオイル流出量比を示している。図８の縦軸で表されるオイル流出量比は、セカンドリングの下面とリング溝の下壁面との間に流出するオイル量の比である。図８に示す通り、セカンドリングの下面とリング溝の下壁面との間に流出するオイル量について、比較例１に対する比較例２～３の比は、それぞれ、１．５９、１．１８となった。また、比較例１に対する実施例１～４の比は、それぞれ、０．７７、０．３２、０．６８、０．５９となった。図８の解析結果により、実施例１～４は比較例１～３と比較してセカンドリングの下面とリング溝の下壁面との間に流出するオイル量が低減されることが分った。
【0046】
［パラメータ評価］
実施形態に係るセカンドリング４０において、傾斜角度θ１やＨ／ｈ１を変化させたときのオイルシール性能を評価した。図９は、θ１とオイル流出量との関係を示すグラフである。図９では、実施形態に係るセカンドリングにおいて、ｈ１＝１．５ｍｍ、Ｈ＝０．３ｍｍ、Ｈ／ｈ１＝０．２、Ｄ＝０．４ｍｍ、θ２＝０°とし、θ１＝４０°、４５°、５０°、６０°、７０°、８０°、８５°、９０°とした場合のθ１とオイル流出量との関係が示されている。図９において縦軸で表されるオイル流出量は、セカンドリングの下面とリング溝の下壁面との間に流出するオイルの量である。図９に示すように、θ１が７０°付近においてセカンドリングの下面とリング溝の下壁面との間のオイル流出量が低減されることが分った。また、図１０は、Ｈ／ｈ１とオイル流出量との関係を示すグラフで
ある。図１０では、実施形態に係るセカンドリングにおいて、Ｈ／ｈ１＝０．１５、０．２、０．３、０．４、０．４５とした場合のＨ／ｈ１とオイル流出量との関係が示されている。図１０において縦軸で表されるオイル流出量は、セカンドリングの外周面とシリンダの内壁面との間を通ってセカンドランドに流出するオイルの量である。図１０に示すように、Ｈ／ｈ１＝０．２、０．３、０．４の場合の方がＨ／ｈ１＝０．１５、０．４５の場合よりもセカンドランドへのオイル流出量が比較的少ないことが分る。これにより、Ｈ／ｈ１を０．２以上０．４以下とすることでセカンドランドへのオイル流出量が低減することが分った。また、図１１は、Ｄとオイル流出量との関係を示すグラフである。図１１では、実施形態に係るセカンドリングにおいて、Ｄ＝０．０５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．５ｍｍとした場合のＤとオイル流出量との関係が示されている。図１１の縦軸で表されるオイル流出量は、セカンドリングの下面とリング溝の下壁面との間に流出するオイルの量である。図１１に示すように、０．２ｍｍ≦Ｄ≦０．５ｍｍの範囲においてセカンドリングの下面とリング溝の下壁面との間のオイル流出量が低減されることが分った。特に、Ｄが０．３ｍｍ付近においてオイル流出量が最も少ないことが分る。つまり、Ｄ＜０．３ｍｍの範囲では、Ｄが小さくなるほどオイル流出量が増加する。これは、シリンダの内壁面のオイルとリングのアンダーカット部分（切欠部）のオイルとが干渉することでオイルの渦が発生し、流速の低下したオイルがリング下面に沿って流れるためだと考えられる。また、Ｄ＞０．３ｍｍの範囲では、Ｄが大きくなるほどオイル流出量が増加する。これは、ピストンの面取り部に当たるオイルの量が増加することでリング下面に沿って流れるオイルの量が増加するためだと考えられる。
実施形態に係るセカンドリング４０において、傾斜角度θ１やＨ／ｈ１を変化させたときのオイルシール性能を評価した。図９は、θ１とオイル流出量との関係を示すグラフである。図９では、実施形態に係るセカンドリングにおいて、ｈ１＝１．５ｍｍ、Ｈ＝０．３ｍｍ、Ｈ／ｈ１＝０．２、Ｄ＝０．４ｍｍ、θ２＝０°とし、θ１＝４０°、４５°、５０°、６０°、７０°、８０°、８５°、９０°とした場合のθ１とオイル流出量との関係が示されている。図９において縦軸で表されるオイル流出量は、セカンドリングの下面とリング溝の下壁面との間に流出するオイルの量である。図９に示すように、θ１が７０°付近においてセカンドリングの下面とリング溝の下壁面との間のオイル流出量が低減されることが分った。また、図１０は、Ｈ／ｈ１とオイル流出量との関係を示すグラフで
ある。図１０では、実施形態に係るセカンドリングにおいて、Ｈ／ｈ１＝０．１５、０．２、０．３、０．４、０．４５とした場合のＨ／ｈ１とオイル流出量との関係が示されている。図１０において縦軸で表されるオイル流出量は、セカンドリングの外周面とシリンダの内壁面との間を通ってセカンドランドに流出するオイルの量である。図１０に示すように、Ｈ／ｈ１＝０．２、０．３、０．４の場合の方がＨ／ｈ１＝０．１５、０．４５の場合よりもセカンドランドへのオイル流出量が比較的少ないことが分る。これにより、Ｈ／ｈ１を０．２以上０．４以下とすることでセカンドランドへのオイル流出量が低減することが分った。また、図１１は、Ｄとオイル流出量との関係を示すグラフである。図１１では、実施形態に係るセカンドリングにおいて、Ｄ＝０．０５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．５ｍｍとした場合のＤとオイル流出量との関係が示されている。図１１の縦軸で表されるオイル流出量は、セカンドリングの下面とリング溝の下壁面との間に流出するオイルの量である。図１１に示すように、０．２ｍｍ≦Ｄ≦０．５ｍｍの範囲においてセカンドリングの下面とリング溝の下壁面との間のオイル流出量が低減されることが分った。特に、Ｄが０．３ｍｍ付近においてオイル流出量が最も少ないことが分る。つまり、Ｄ＜０．３ｍｍの範囲では、Ｄが小さくなるほどオイル流出量が増加する。これは、シリンダの内壁面のオイルとリングのアンダーカット部分（切欠部）のオイルとが干渉することでオイルの渦が発生し、流速の低下したオイルがリング下面に沿って流れるためだと考えられる。また、Ｄ＞０．３ｍｍの範囲では、Ｄが大きくなるほどオイル流出量が増加する。これは、ピストンの面取り部に当たるオイルの量が増加することでリング下面に沿って流れるオイルの量が増加するためだと考えられる。
【0047】
＜流動分布評価＞
実施形態に係るセカンドリングを用いた場合のオイルの流れを解析ソフトにより解析した。図１２は、ピストンの下降行程における内燃機関のセカンドリング付近のオイルの流動分布の解析結果を示す図である。図１２において、「Volume Fraction of Oil」のグラデーションスケールは、オイルの体積分率を表している。図１２の解析結果において、黒い部分はオイルの比率が低く（空気が多い）、白い部分はオイルの比率が高い（オイルが多い）。
実施形態に係るセカンドリングを用いた場合のオイルの流れを解析ソフトにより解析した。図１２は、ピストンの下降行程における内燃機関のセカンドリング付近のオイルの流動分布の解析結果を示す図である。図１２において、「Volume Fraction of Oil」のグラデーションスケールは、オイルの体積分率を表している。図１２の解析結果において、黒い部分はオイルの比率が低く（空気が多い）、白い部分はオイルの比率が高い（オイルが多い）。
【0048】
図１２では、上述の実施例２、比較例２、及び比較例３の夫々の流動分布が示されている。図１２に示すように、実施例２は、比較例２や比較例３と比較して、セカンドリングの下面とリング溝の下壁面との間に流出するオイル量が少ないことが分る。
【0049】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した種々の形態は、可能な限り組み合わせることができる。なお、本発明の適用対象は特に限定されないが、本発明に係るピストンリングは、内燃機関の中でもガソリンエンジンに例示される火花点火機関に対して好適に適用することができる。但し、本発明に係るピストンリングは、ディーゼルエンジンに例示される圧縮着火機関に適用しても差し支えない。また、本発明に係るピストンリングをセカンドリングとして火花点火機関に適用した場合には、図１で示すように、トップリングの外周形状をバレル形状とし、オイルリングのセグメントの外周形状をバレル形状とすることが特に好ましい。これにより、フリクションの増加を抑えつつもガスシール性能とオイルシール性能とを確保することができる。なお、「バレル形状」とは、ピストンリングにおいて最大径となる頂部を含んで径方向外側に凸状となるように湾曲した外周面形状のことを指し、頂部が上下中央に位置する対称バレル形状や頂部が上下中央より上下どちらかにオフセットする偏心バレル形状を含むものとする。
【符号の説明】
【0050】
１ ：外周面
１ａ ：外周端部
１１ ：テーパ面（外周端面の一例）
１２ ：カット面
１２１ ：第１面
１２２ ：第２面
１２３ ：第３面
２ ：内周面
３ ：上面
４ ：下面
５ ：切欠部
１０ ：シリンダ
２０ ：ピストン
４０ ：セカンドリング（ピストンリングの一例）
１００ ：内燃機関
１ａ ：外周端部
１１ ：テーパ面（外周端面の一例）
１２ ：カット面
１２１ ：第１面
１２２ ：第２面
１２３ ：第３面
２ ：内周面
３ ：上面
４ ：下面
５ ：切欠部
１０ ：シリンダ
２０ ：ピストン
４０ ：セカンドリング（ピストンリングの一例）
１００ ：内燃機関
【要約】
【課題】アンダーカット形状のピストンリングにおいて、内燃機関のオイル消費量をより低減することが可能な技術を提供する。
【解決手段】ピストンリングの外周面は、外周端部と下面との間に切欠部を形成するカット面を有し、カット面は、外周端面と底部との間に設けられる第１面と、底部と下面との間に設けられる第２面と、を含み、第２面は、クランク室側に向かうに従ってピストンリングの中心軸から離れるように傾斜しており、下面に対する第２面の傾斜角度は、５０°以上８５°以下であり、該ピストンリングの軸方向幅をｈ１とし、カット面と外周端面との接続部と、カット面と下面との接続部と、の軸方向における距離をＨとしたとき、Ｈ／ｈ１が０．２以上０．４以下である。
【選択図】図２
【解決手段】ピストンリングの外周面は、外周端部と下面との間に切欠部を形成するカット面を有し、カット面は、外周端面と底部との間に設けられる第１面と、底部と下面との間に設けられる第２面と、を含み、第２面は、クランク室側に向かうに従ってピストンリングの中心軸から離れるように傾斜しており、下面に対する第２面の傾斜角度は、５０°以上８５°以下であり、該ピストンリングの軸方向幅をｈ１とし、カット面と外周端面との接続部と、カット面と下面との接続部と、の軸方向における距離をＨとしたとき、Ｈ／ｈ１が０．２以上０．４以下である。
【選択図】図２
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】