特許 7478901 ピストンリング及びピストンリングの組合せ

(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】2024-04-24

(45)【発行日】2024-05-07

(54)【発明の名称】ピストンリング及びピストンリングの組合せ

(51)【国際特許分類】

   F02F 5/00 20060101AFI20240425BHJP

   F16J 9/20 20060101ALI20240425BHJP

【ＦＩ】

F02F5/00 Q

F02F5/00 K

F02F5/00 P

F16J9/20

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2023507762

(86)(22)【出願日】2023-01-31

(86)【国際出願番号】 JP2023003054

【審査請求日】2023-02-03

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000139023

【氏名又は名称】株式会社リケン

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100169063

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 洋平

(74)【代理人】

【識別番号】100192511

【弁理士】

【氏名又は名称】柴田 晃史

(72)【発明者】

【氏名】押見 圭一

(72)【発明者】

【氏名】石川 正博

【審査官】藤村 泰智

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－００９２２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１７３７５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１９０５１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２７５７５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－００１６１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００６－５２１５０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１５８７３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２１４５７７４２１（ＣＮ，Ｕ）

【文献】実開昭６３－００６２７０（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｆ ５／００

Ｆ１６Ｊ ９／００ ～ ９／２８

(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セカンドリングと、前記ピストンに装着されるトップリングと、を備えるピストンリングの組合せであって、
前記セカンドリングは、
内周面と、
外周面と、
前記内周面に交差する一側面及び他側面とを有する本体部と、
互いに対向する一対の合口端部によって形成される合口部と、を備え、
所定の測定状態における前記セカンドリングのねじれ角度は、前記セカンドリングの周方向に沿って前記合口端部の一方から他方までの全体に亘って同符号の値であり、
前記ねじれ角度は、－１０′よりも高く且つ０′未満、又は、０′よりも高く且つ１０′未満であり、
前記トップリングは、内周面及び外周面と、前記内周面に交差する一側面及び他側面とを有する本体部と、合口部と、を有し、
前記トップリングの前記本体部は、所定の呼び径を直径とする環状をなし、
前記トップリングの前記合口部の合口隙間Ｓ１と前記呼び径ｄ１との比Ｓ１／ｄ１が０．００３以下である、ピストンリングの組合せ。

【請求項2】

前記ピストンのピストン外周面には、トップリング溝を含む複数のリング溝が形成されており、
前記トップリング溝には、１本の前記トップリングが嵌め込まれており、
前記比Ｓ１／ｄ１が０．００２５以下である、請求項１に記載のピストンリングの組合せ。

【請求項3】

内燃機関のピストンに装着されるセカンドリングと、前記ピストンに装着されるトップリングと、を備えるピストンリングの組合せであって、
前記セカンドリングは、
内周面と、
外周面と、
前記内周面に交差する一側面及び他側面とを有する本体部と、
互いに対向する一対の合口端部によって形成される合口部と、を備え、
所定の測定状態における前記セカンドリングのねじれ角度は、前記セカンドリングの周方向に沿って前記合口端部の一方から他方までの全体に亘って同符号の値であり、
前記ねじれ角度は、－１０′よりも高く且つ０′未満、又は、０′よりも高く且つ１０′未満であり、
前記トップリングは、内周面及び外周面と、前記内周面に交差する一側面及び他側面とを有する本体部と、合口部と、を有し、
前記トップリングの前記本体部は、所定の呼び径を直径とする環状をなし、
前記トップリングの前記合口部の合口隙間Ｓ１と前記呼び径ｄ１との比Ｓ１／ｄ１が０．００３以下であり、
前記内燃機関は、筒内直接燃料噴射式のエンジンである、ピストンリングの組合せ。

【請求項4】

前記ピストンのピストン外周面には、トップリング溝を含む複数のリング溝が形成されており、
前記トップリング溝には、１本の前記トップリングが嵌め込まれており、
前記比Ｓ１／ｄ１が０．００２５以下である、請求項３に記載のピストンリングの組合せ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ピストンリング及びピストンリングの組合せに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、内燃機関において、排出微粒子の粒子数を低減する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２０－２０４２８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、例えば自動車等のガソリンエンジンにおいて、筒内直接燃料噴射式の普及が進んでいる。筒内直接燃料噴射式の内燃機関は、ポート噴射式の内燃機関に比べて、排出される粒子状物質の粒子数（ＰＮ）が多い傾向がある。一方で、粒子状物質を含む排気ガス規制の強化が各国で進められている。規制強化に対し、例えば自動車メーカーによってガソリン・パティキュレー卜フィルタ（ＧＰＦ）を車両に搭載し、粒子状物質の回収浄化を行う対策は可能ではあるが、コストの増加を招くため、内燃機関において発生する粒子状物質の更なる低減が望まれている。

【0005】

本開示は、粒子状物質の発生を効果的に抑制することが可能となるピストンリング及びピストンリングの組合せ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、本発明者らは鋭意検討を重ねた。その結果、本発明者らは、ピストンリングの側面シール性が、ねじれ角度が０′となる箇所を挟んで周方向の一定区間で低下し得ることを見出した。そこで、側面シール性の向上を図るようにピストンリングを構成することで、粒子状物質の発生を効果的に抑制できることを発見した。

【0007】

本開示の一態様に係るピストンリングは、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、内周面と、外周面と、内周面に交差する一側面及び他側面とを有する本体部と、互いに対向する一対の合口端部によって形成される合口部と、を備える。所定の測定状態におけるピストンリングのねじれ角度は、ピストンリングの周方向に沿って合口端部の一方から他方までの全体に亘って同符号の値である。

【0008】

本開示の一態様に係るピストンリングでは、ピストンリングのねじれ角度は、ピストンリングの周方向に沿って合口端部の一方から他方までの全体に亘って同符号の値である。これにより、ねじれ角度が０′となる箇所を挟んでピストンリングの周方向の一定区間で側面シール性が低下することが抑制される。ピストンリングの周方向の全体に亘って側面シール性の向上を図ることができる。これにより、潤滑油及び未燃炭化水素の燃焼室への侵入が抑制されるため、粒子状物質の発生を効果的に抑制することが可能となる。

【0009】

一実施形態において、ねじれ角度は、－５０′以上且つ０′未満、又は、０′よりも高く且つ５０′以下であってもよい。

【0010】

一実施形態において、外周面は、ピストンの下死点側に向かうほど径方向外側に向かって張り出す断面形状のテーパ面を含み、ピストンリングは、下死点側において、ピストンリングの他側面とテーパ面との間に設けられた第１の切欠部と、ピストンリングの他側面とピストンリングの内周面との間に設けられた第２の切欠部と、を有していてもよい。

【0011】

一実施形態において、ピストンリングは、セカンドリングであってもよい。

【0012】

本開示の他の態様に係るピストンリングの組合せは、上述のピストンリングであるセカンドリングと、ピストンに装着されるトップリングと、を備えるピストンリングの組合せである。トップリングは、内周面及び外周面と、内周面に交差する一側面及び他側面とを有する本体部と、合口部と、を有している。トップリングの本体部は、所定の呼び径を直径とする環状をなしている。トップリングの合口部の合口隙間Ｓ１と呼び径ｄ１との比Ｓ１／ｄ１が０．００３以下である。

【0013】

本開示の他の態様に係るピストンリングの組合せによれば、上述のピストンリングであるセカンドリングによって、セカンドリングの周方向の全体に亘って側面シール性の向上を図ることができる。更に、トップリングの合口隙間の狭小化により、トップリングとセカンドリングとの間に存在する潤滑油及び未燃炭化水素がトップリングの合口隙間から燃焼室へ侵入することを抑制できる。これらにより、トップリングとセカンドリングとの間に存在する潤滑油及び未燃炭化水素が低減されるだけでなく、トップリングの合口隙間から燃焼室へ侵入する潤滑油及び未燃炭化水素も低減される。このような相乗的な効果により、粒子状物質の発生をより一層効果的に抑制することが可能となる。

【発明の効果】

【0014】

本開示の種々の態様に係るピストンリング及びピストンリングの組合せによれば、粒子状物質の発生を効果的に抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】一実施形態に係るピストンリングの組合せを模式的に示す断面図である。

【図2】（ａ）は、図１のトップリングの平面図である。（ｂ）は、図２（ａ）のIIb－IIb線に沿っての断面図である。

【図3】（ａ）は、図１のセカンドリングの平面図である。（ｂ）は、図３（ａ）のIIIb－IIIb線に沿っての断面図である。

【図4】図３のセカンドリングのリング溝における姿勢を例示する断面図である。

【図5】セカンドリングにおける測定角度位置とねじれ角度との関係を図示するグラフである。

【図6】ねじれ角度の測定方法を説明するための断面図である。

【図7】（ａ）は、トップリング及びセカンドリングの仕様とＰＮの比率との関係を図示するグラフである。（ｂ）は、トップリング及びセカンドリングの他の仕様とＰＮの比率との関係を図示するグラフである。

【図8】変形例に係るトップリングの断面図である。

【図9】変形例に係るセカンドリングのリング溝における姿勢を例示する断面図である。

【図10】他の変形例に係るセカンドリングのリング溝における姿勢を例示する断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。以下の説明において、「上側」はピストンの上死点側（エンジンの燃焼室側）に対応し、「下側」はピストンの下死点側（エンジンのクランク室側）に対応する。なお、図１，図４，図９，及び図１０において、セカンドリングのリング溝における姿勢は、説明のために誇張して示されている。図１，図４，図９，及び図１０のセカンドリングのねじれ角度は、見かけ上は、以下で説明するセカンドリングのねじれ角度よりも高く（ねじれが大きく）描かれている。

【0017】

本開示に係るピストンリングの組合せ１００は、内燃機関のピストンに装着される複数のピストンリング１の組合せである。内燃機関は、例えば、自動車に搭載される筒内直接燃料噴射式のガソリンエンジンである。内燃機関では、燃焼の際に粒子状物質が発生し得る。粒子状物質は、燃料に由来する粒子状物質と、潤滑油に由来する粒子状物質と、を含む。ガソリンエンジンでは、燃料（未燃炭化水素）に由来する粒子状物質の方が、潤滑油に由来する粒子状物質よりも多い傾向がある。本開示に係るピストンリング及びピストンリングの組合せでは、燃焼室への潤滑油及び未燃炭化水素の侵入を低減することで、ＰＮの低減を図る。

【0018】

図１は、一実施形態に係るピストンリングの組合せを模式的に示す断面図である。図１の断面図は、複数のピストンリング１の軸方向に沿っての断面図である。図１には、ピストンリング１がリング溝２にそれぞれ装着された状態で、ピストン３がシリンダ内に配置されている。ピストンリング１の軸方向は、ピストン３の往復動方向と同じ方向である。

【0019】

図１に示されるように、ピストン３のピストン外周面３ａには、複数のリング溝２が形成されている。ここでの複数のリング溝２は、上側から順に、トップリング溝２ａ、セカンドリング溝２ｂ、及びオイルリング溝２ｃである。複数のリング溝２には、複数のピストンリング１がそれぞれ組み付けられている。

【0020】

複数のピストンリング１は、トップリング溝２ａに嵌め込まれるトップリング１０、及び、セカンドリング溝２ｂに嵌め込まれるセカンドリング２０を有している。複数のピストンリング１は、オイルリング溝２ｃに嵌め込まれるオイルリング３０を有していてもよい。各ピストンリング１は、シリンダ内周面４に対して摺動することで、燃焼室側とクランク室側との間のガスシール機能、シリンダ内周面４に付着した潤滑油の掻き落とし機能、及び、潤滑油の油膜形成機能等を奏することができる。シリンダ内周面４は、シリンダボアの内壁面のことである。

【0021】

［トップリング］
図２（ａ）は、図１のトップリングの平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のIIb－IIb線に沿っての断面図である。図１、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示されるように、トップリング１０は、環状の本体部１１と、本体部１１の一部に形成された合口部１１ａとを有している。本体部１１は、一対の側面（一側面）１２及び側面（他側面）１３と、内周面１４及び外周面１５とを有している。側面１２，１３は、内周面１４に交差している。側面１２，１３は、例えば、内周面１４に略直交している。以下の説明では、側面１２と側面１３とを結ぶ方向をトップリング１０の幅方向とし、内周面１４と外周面１５とを結ぶ方向をトップリング１０の厚さ方向とする。トップリング１０の幅方向は、「上下方向」及び「軸方向」に相当する。これらの方向は、セカンドリング２０についても同様である。

【0022】

本体部１１は、厚さ方向が長辺かつ幅方向が短辺となる断面略長方形状をなしている。本体部１１は、例えば複数の金属元素を含有する鋳鉄或いは鋼（スチール）を用い、十分な強度、耐熱性、及び弾性をもって形成されている。

【0023】

本体部１１の表面には、表面改質が施されて硬質皮膜が形成されてもよい。硬質皮膜は、例えば、物理気相成長法（ＰＶＤ法）を用いて形成される物理気相成長膜（ＰＶＤ膜）である。これにより、硬質皮膜を十分な硬度で形成できる。硬質皮膜は、チタン（Ｔｉ）及びクロム（Ｃｒ）の少なくとも一種と、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、及び酸素の少なくとも一種とを含むイオンプレーティング膜、若しくはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜である。具体例としては、硬質皮膜は、窒化チタン膜、窒化クロム膜、炭窒化チタン膜、炭窒化クロム膜、酸窒化クロム膜、クロム膜、又はチタン膜である。この中でも、耐摩耗性及び耐スカッフ性を重視する場合には、窒化クロム膜を用いてもよい。なお、硬質皮膜は積層体であってもよく、例えば窒化クロム膜及びダイヤモンドライクカーボン膜等を含んでもよい。

【0024】

合口部１１ａは、本体部１１の一部が分断された部分であり、互いに対向する一対の合口端部１１ｂ，１１ｃによって形成されている。一対の合口端部１１ｂ，１１ｃは、それぞれ本体部１１の自由端となっている部分である。合口部１１ａの隙間（合口隙間Ｓ１）は、例えばトップリング１０が加熱されて熱膨張したときに突き当たらないように設定されている。合口部１１ａは、トップリング１０の使用時において、トップリング１０とシリンダ内周面４との間の温度差に起因する本体部１１の熱膨張分の逃げ部として機能する。合口部１１ａの合口形状は、特に限定されないが、例えばストレート合口とされていてもよい。

【0025】

本体部１１の幅は、例えば０．６ｍｍ以上５．０ｍｍ以下である。本体部１１の厚さは、例えば１．４ｍｍ以上７．７ｍｍ以下である。本体部１１の呼び径ｄ１は、例えば３２．０ｍｍ以上１９０．０ｍｍ以下である。つまり、トップリング１０の本体部１１は、所定の呼び径ｄ１を直径とする環状をなしている。トップリング１０の合口部１１ａの合口隙間Ｓ１と呼び径ｄ１との比Ｓ１／ｄ１は、０．００３以下である。合口隙間Ｓ１と呼び径ｄ１との比Ｓ１／ｄ１は、０．００１よりも大きく０．００３以下であってもよい。合口隙間Ｓ１と呼び径ｄ１との比Ｓ１／ｄ１は、０．００１よりも大きく０．００２５以下であってもよく、０．００１よりも大きく０．００２０以下であってもよい。本体部１１の各寸法は、接触式又は非接触式の測定装置を用いて測定することができる。

【0026】

一般的なトップリングでは、合口隙間と呼び径との比が０．００３よりも大きく設定されることが多い。これに対し、トップリング１０では、合口隙間Ｓ１と呼び径ｄ１との比Ｓ１／ｄ１が０．００３以下であることで、一般的なトップリングよりも合口隙間Ｓ１が狭められている。これにより、合口隙間Ｓ１を介して通過する潤滑油や未燃炭化水素などの量が低減される。

【0027】

以下の説明での各ピストンリング１の外周面に関する線の形状は、特に特定しない場合、当該ピストンリング１の断面視での線の形状を意味する。

【0028】

トップリング１０の外周面１５には、一例として、径方向外側に向かって凸状に湾曲する断面形状の湾曲面１６が設けられている。湾曲面１６は、例えば、側面１２の径方向外側の端部と側面１３の径方向外側の端部とを両端とする円弧面となっている。湾曲面１６の上端部と側面１２との間には、面取部が形成されていてもよい。湾曲面１６の下端部と側面１３との間には、面取部が形成されていてもよい。トップリング１０の湾曲面１６の径方向最外点である頂点１７は、トップリング１０の幅方向（軸方向）においてトップリング１０の外周面１５の中央部１５Ｍに配置されている。頂点１７は、外周面１５のうち径方向外側に最も張り出している部分であり、シリンダ内周面４との摺接部となる点である。頂点１７は、本体部１１の周方向については、周方向全体に亘って延在することで円環状をなしている。トップリング１０の外周面１５は、頂点１７を境に幅方向に対称な対称バレル形状となっている。

【0029】

なお、バレル形状は、ピストンリング１の径方向外側に向かって凸状に湾曲する湾曲面であって、ピストンリング１の径方向の最外部を含む湾曲面を意味する。バレル形状には、対称バレル形状及び偏心バレル形状が含まれる。対称バレル形状は、バレル形状であって、ピストンリング１の径方向の最外部（頂点）がピストンリング１の外周面の幅方向における中央に位置している湾曲面を意味する。偏心バレル形状は、バレル形状であって、ピストンリング１の径方向の最外部（頂点）がピストンリング１の外周面の幅方向における中央よりも上側（燃焼率寄り）又は下側（クランク室寄り）に位置している湾曲面を意味する。トップリング１０についての偏心バレル形状では、頂点１７がピストンリング１の外周面の幅方向における中央よりも下側に位置している。

【0030】

湾曲面１６の円弧面の大きさは、頂点１７から幅方向に一定距離離れた湾曲面１６上の点と、頂点１７の位置との間の、トップリング１０の径方向におけるダレ量（落差の寸法）で規定することができる。頂点１７から幅方向に一定距離離れた湾曲面１６上の点は、例えば、頂点１７からピストンの上死点側に０．２ｍｍ以上且つ１．８ｍｍ以下の距離離れた第１の点と、頂点１７からピストンの下死点側に０．２ｍｍ以上且つ１．８ｍｍ以下の距離離れた第２の点と、であってもよい。湾曲面１６のダレ量は、頂点１７よりも上側の第１の点において、例えば２μｍ以上且つ１０μｍ以下であってもよい。湾曲面１６のダレ量は、頂点１７よりも下側の第２の点において、例えば２μｍ以上且つ１０μｍ以下であってもよい。トップリング１０の外周面１５が対称バレル形状である場合、湾曲面１６のダレ量は、頂点１７よりも上側の第１の点及び下側の第２の点それぞれにおいて、２μｍ以上且つ６μｍ以下であってもよい。つまり、トップリング１０の湾曲面１６は、トップリング１０の頂点１７からピストン３の上死点側に０．２ｍｍ以上且つ１．８ｍｍ以下離れると共に径方向内側に２μｍ以上且つ１０μｍ以下の落差にて位置する第１の点１８、及び、頂点１７からピストン３の下死点側に０．２ｍｍ以上且つ１．８ｍｍ以下離れると共に径方向内側に２μｍ以上且つ１０μｍ以下の落差にて位置する第２の点１９、を通る円弧面をなしている。

【0031】

［セカンドリング］
図３（ａ）は、図１のセカンドリングの平面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のIIIb－IIIb線に沿っての断面図である。図４は、図３のセカンドリングのリング溝における姿勢を例示する断面図である。図１、図３（ａ）、図３（ｂ）及び図４に示されるように、セカンドリング２０は、環状の本体部２１と、本体部２１の一部に形成された合口部２１ａとを有している。本体部２１は、一対の側面（一側面）２２及び側面（他側面）２３と、内周面２４及び外周面２５とを有している。側面２２，２３は、内周面２４に交差している。側面２２，２３は、例えば、内周面２４に略直交している。

【0032】

本体部２１は、厚さ方向が長辺かつ幅方向が短辺となる断面略長方形状をなしている。本体部２１は、例えば複数の金属元素を含有する鋳鉄或いは鋼（スチール）を用い、十分な強度、耐熱性、及び弾性をもって形成されている。本体部２１の表面には、上述のトップリング１０の本体部１１と同様に、表面改質が施されて硬質皮膜が形成されてもよい。本体部２１の幅は、例えば０．６ｍｍ以上５．０ｍｍ以下である。本体部２１の厚さは、例えば１．４ｍｍ以上７．７ｍｍ以下である。本体部２１の幅は、本体部１１の幅と同等であってもよい。本体部２１の厚さは、本体部１１の厚さと同等であってもよい。本体部１１の寸法、及び、本体部２１の寸法は、上述の例に限定されない。

【0033】

合口部２１ａは、本体部２１の一部が分断された部分である。合口部２１ａは、合口部１１ａと同様に、互いに対向する一対の合口端部２１ｂ，２１ｃによって形成されている。合口部２１ａの合口形状は、特に限定されないが、例えばストレート合口とされていてもよい。

【0034】

セカンドリング２０の外周面２５は、一例として、テーパ面２６を含んでいる。テーパ面２６は、下側に向かうほどセカンドリング２０の径方向外側に向かって張り出す断面形状の傾斜面である。テーパ面２６は、幅方向に対して所定のテーパ角度で傾斜している。所定のテーパ角度は、例えば、１°以上且つ５°以下であってもよい。

【0035】

テーパ面２６の上端部には、側面２２の径方向外側の端部に連なる面取部２６ａが形成されている。テーパ面２６の下端部には、切欠部（第１の切欠部）２９が形成されている。切欠部２９は、側面２３とテーパ面２６との間に設けられ、側面２３とテーパ面２６とが仮想的に交差する角部分を切り欠いた部分である。

【0036】

切欠部２９は、本体部２１の周方向の全体にわたって延在している。切欠部２９は、例えば切削用、研削用、又は研磨用の治具等によって、側面２３側且つ外周面２５側の本体部２１の一部を全周にわたって切り欠くことで形成される。また、切欠部２９は、本体部２１の上記一部を圧延もしくは絞り加工等で塑性加工することによって形成されてもよい。切欠部２９は、外周面２５側を向く第１面２９ｘと、側面２３を向く第２面２９ｙとを有している。一例として、第１面２９ｘは、内周面２４と略平行に延在し、第２面２９ｙは側面２２，２３と略平行に延在している。このため、第１面２９ｘと第２面２９ｙとがなす角は、略直角になっている。

【0037】

テーパ面２６は、例えば、側面２２の径方向外側の端部と第２面２９ｙの径方向外側の端部とを直線状に結ぶように延在している。テーパ面２６の下端部には、第２面２９ｙの径方向外側の端部に連なる円弧面である下端ダレ部２７が形成されている。テーパ面２６の直線状の部分と下端ダレ部２７との境界は、セカンドリング２０の径方向において外周面２５の最外部の頂点２８である。頂点２８は、外周面２５のうち径方向外側に最も張り出している部分である。頂点２８は、本体部２１の周方向については、周方向全体に亘って延在することで円環状をなしている。頂点２８は、幅方向において側面２２と側面２３との中間よりも下死点側に位置している。セカンドリング２０とシリンダ内周面４との摺接部は、セカンドリング２０のねじれに応じて頂点２８から上側又は下側にずれた箇所となる。

【0038】

下端ダレ部２７の円弧面の大きさは、頂点２８から径方向内側に一定距離（例えば４８ｍｍ）離れ且つ幅方向に平行な仮想的な直線が下端ダレ部２７と交差する点の位置と、頂点２８の位置との間の、セカンドリング２０の径方向におけるラップダレ量（落差の寸法）で規定することができる。ラップダレ量は、例えば、２μｍ以下であってもよい。ラップダレ量は、０μｍよりも大きく１μｍ以下であってもよい。

【0039】

セカンドリング２０の本体部２１は、側面２３と内周面２４とを接続するように幅方向に対して傾斜して延在するバランスカット面（第２の切欠部）２１ｄを備えている。バランスカット面２１ｄは、側面２３と内周面２４との間に設けられ、側面２３と内周面２４とが仮想的に交差する角部分を切り欠いた部分である。バランスカット面２１ｄは、本体部２１の周方向の全体に亘って延在している。セカンドリング２０は、いわゆるバランススクレーパカット形状を呈している。セカンドリング２０のねじれ角度について、詳しくは後述する。

【0040】

［オイルリング］
図１に示されるように、オイルリング３０は、例えば、３ピースのオイルコントロールリングである。オイルリング３０は、シリンダ内周面４に摺接する一対のサイドレール３１，３２と、一対のサイドレール３１，３２の間に配置されるスペーサエキスパンダ３３とを有していてもよい。オイルリング３０の外周面形状は、テーパ、対称バレル形状、及び、偏心バレル形状であってもよい。オイルリング３０としては、公知の構成のオイルリングを用いることができる。オイルリング３０は、例えば、２ピースのオイルコントロールリングであってもよい。

【0041】

［セカンドリングのねじれ角度］
所定の測定状態におけるセカンドリング２０のねじれ角度は、セカンドリング２０の周方向に沿って合口端部２１ｂ，２１ｃの一方から他方までの全体に亘って同符号の値である。全体に亘って同符号の値とは、全体に亘って正のねじれ角度をとること、又は、全体に亘って負のねじれ角度をとることを含む。図４に示されるように、正のねじれとは、内周面２４に対して外周面２５が上側に変位するようなねじれを意味する。負のねじれとは、図４の例とは反対向きに、内周面２４に対して外周面２５が下側に変位するようなねじれを意味する。

【0042】

図５は、セカンドリングにおける測定角度位置とねじれ角度との関係を図示するグラフである。図５には、実施形態（実施例）に係るセカンドリング２０のねじれ角度が黒四角形のプロット及び実線で示されており、比較例に係るセカンドリングのねじれ角度が黒丸のプロット及び破線で示されている。図５の横軸は、測定角度位置であり、縦軸は、ねじれ角度である。測定角度位置とは、ねじれ角度を測定した位置をセカンドリング２０の周方向に沿っての角度で表した位置である。測定角度位置は、図３の平面図において、合口部２１ａの周方向における中心位置を０°としてセカンドリング２０の周方向に沿って反時計回りの角度で表されている。合口部２１ａの周方向における中心位置とは、合口部２１ａにおける図３の一点鎖線Ｌ上の位置に対応する。なお、測定角度位置は、合口部２１ａの周方向における中心位置を０°としてセカンドリング２０の周方向に沿って時計回りの角度で表されてもよい。なお、一般的に、ピストンリングの品質管理等において、ねじれ角度は、１８０°の測定角度位置のねじれ角度で規定されることが多い。実施形態に係るセカンドリング２０のねじれ角度は、０°、９０°、２７０°及び３６０°の各測定角度位置でも規定されている。ここで、測定角度位置の説明における「０°位置」とは、反時計回りの角度で表す場合には、合口端部２１ｂから周方向に沿って反時計回りに１ｍｍ離れた位置を意味する。この場合の「３６０°位置」とは、合口端部２１ｃから周方向に沿って時計回りに１ｍｍ離れた位置を意味する。また、測定角度位置の説明における「０°位置」とは、時計回りの角度で表す場合には、合口端部２１ｃから周方向に沿って時計回りに１ｍｍ離れた位置を意味する。この場合の「３６０°位置」とは、合口端部２１ｂから周方向に沿って反時計回りに１ｍｍ離れた位置を意味する。つまり、合口部２１ａの空間部分（合口部２１ａの周方向における中心位置）ではねじれ角度を計測できないことから、図５の横軸の０°及び３６０°については、便宜上、ねじれ角度を計測可能な「０°位置」及び「３６０°位置」を設定してねじれ角度が計測されている。なお、図５の横軸の０°及び３６０°以外の測定角度位置については、図５の横軸上の数値と一致する（例えば、「１８０°位置」は、図５の横軸上でも１８０°で数値と実際の位置とが一致する）。

【0043】

所定の測定状態について、ねじれ角度の測定方法を説明する。図６は、ねじれ角度の測定方法を説明するための断面図である。ねじれ角度の測定は、ＪＩＳのツイスト検査方法（Ｂ８０３２－２ ３．２．１８）に準拠した方法で行うことができる。具体的には、図６に示されるように、測定レベリング調整台４１とリングゲージ４２と測定器４３とチャート紙を準備する。測定レベリング調整台４１の上面の傾斜は、調整可能とされている。リングゲージ４２の内径は、セカンドリング２０の呼び径に等しいサイズである。測定レベリング調整台４１の上面にチャート紙及びリングゲージ４２を載置する。リングゲージ４２の上面が水平となるように、測定レベリング調整台４１を調整する。リングゲージ４２に対して、下面側である側面２３が上側となるようにセカンドリング２０を嵌め込む。リングゲージ４２に嵌め込まれたセカンドリング２０では、合口端部２１ｂ，２１ｃが互いに接近した状態となる。上面側である側面２２は、測定レベリング調整台４１の上面に対して浮いた状態とし、両方の側面２２，２３を拘束させないようにする。側面２３の径方向外側の端部は、セカンドリング２０の全周に亘ってリングゲージ４２の上面と面一となるように配置される。

【0044】

このような状態において、側面２３の平坦部分に測定器４３の測定子４４を当接させて、径方向内側から外側に向かって、内周側から外周側に至るまでを半径方向に測定する。測定子４４としては、例えば、触針先端２５０μｍＲ又は８００μｍＲであり半径１．５ｍｍ（公差０．００５ｍｍ）の球面形測定子を用いることができる。これにより、側面２３の表面形状が測定されて、チャート紙上に記録される。測定倍率は、例えば、縦が１０００倍又は２０００倍、及び、横が５０倍又は１００倍としてもよい。測定倍率は、ねじれ角度大小に合わせて、チャート紙上で読み取りやすい範囲を選択してもよい。このような測定を、０°、９０°、１８０°、２７０°及び３６０°の各測定角度位置について行う。表面形状は、リングゲージ４２の上面を基準面とした側面２３の表面の相対位置（例えば単位ｍｍ）に対応する。ねじれ角度は、下記式（１）に示されるように、この相対位置と測定長とを用いて、リングゲージ４２の上面と側面２３とのなす角度として算出することができる。
ねじれ角度＝（１８０／π）×ｔａｎ^－１（ｂ／ａ）・・・（１）
ただし、ａは、セカンドリング２０の径方向（上記基準面）に沿う測定子４４の移動距離であり、ｂは、セカンドリング２０の幅方向（上記基準面に対して垂直な方向）に沿う測定子４４の移動距離である。つまり、断面視にて側面２３の平坦部分を斜辺とする直角三角形を想定したとき、直角を挟む２辺の長さがａ及びｂに相当する。

【0045】

このようにして測定されたセカンドリング２０のねじれ角度は、０′よりも高く且つ５０′以下である。５０′よりも高いと側面シール性が悪化する。セカンドリング２０のねじれ角度は、０′よりも高く且つ３５′以下であってもよい。セカンドリング２０のねじれ角度は、０′よりも高く且つ２０′以下であってもよい。ここでのセカンドリング２０のねじれ角度は、一例として、図５に示されるように、０′よりも高く且つ１０′未満となっている。セカンドリング２０のねじれ角度は、セカンドリング２０の０°位置，３６０°位置の少なくともいずれか一方（ここでは０°位置）において５′以上であってもよい。セカンドリング２０のねじれ角度は、セカンドリング２０の周方向における合口部２１ａとは反対側の反対位置を１８０°位置としたときに、９０°位置、１８０°位置、及び２７０°位置のそれぞれにおいて１′以上且つ１０′未満であってもよい。９０°位置、１８０°位置、及び２７０°位置のそれぞれにおいて５′以上且つ１０′未満であってもよい。セカンドリング２０のねじれ角度の上限値（ここでは１８０°位置の値）及び下限値（ここでは３６０°位置の値）の差分は、２５′未満の範囲に属している。セカンドリング２０のねじれ角度の上限値及び下限値の差分は、１０′未満の範囲に属していてもよい。セカンドリング２０のねじれ角度は、０°位置及び３６０°位置以外で絶対値が最大になってもよい。図５の例では、セカンドリング２０のねじれ角度は、１８０°位置で絶対値が最大となっている。

【0046】

このようなセカンドリング２０では、セカンドリング２０のねじれ角度が、セカンドリング２０の周方向に沿って合口端部２１ｂ，２１ｃの一方から他方までの全体に亘って正のねじれ角度であるため、セカンドリング溝２ｂにおいて内周面２４に対して外周面２５が上側に変位するように傾いた姿勢となる。図４に示されるように、セカンドリング２０の側面２２は、セカンドリング溝２ｂの上側面２ｂｘと接触する。セカンドリング２０の側面２３は、セカンドリング溝２ｂの下側面２ｂｙと接触する。ピストン外周面３ａとシリンダ内周面４との空間は、セカンドリング２０とセカンドリング溝２ｂとの側面同士での接触部分を介して、上部空間３ｂと下部空間３ｃとに隔てられる。これにより、下部空間３ｃから上部空間３ｂへと潤滑油がセカンドリング溝２ｂ内を通過することを抑制するシール性（側面シール性）が向上する。また、セカンドリング２０の側面２３とセカンドリング溝２ｂの下側面２ｂｙとの接触箇所までの空間３ｄは、下部空間３ｃの潤滑油のオイル溜まりとしても機能する。下部空間３ｃの潤滑油の圧力上昇を抑制でき、より一層、潤滑油がセカンドリング溝２ｂ内を通過することを抑制できる。

【0047】

一方で、図５の比較例に係るセカンドリングのねじれ角度は、一方の合口端部において０′よりも高く、他方の合口端部において０′よりも低い。比較例に係るセカンドリングのねじれ角度は、合口端部の一方と他方とで異符号の値となっている。そのため、比較例に係るセカンドリングのねじれ角度は、周方向に沿ってある位置（図５の例ではおよそ２８５°位置）で０′となる。このような比較例に係るセカンドリングにおいては、ねじれ角度が０′となる角度位置では、側面シール性が低下する。側面シール性の低下とは、セカンドリング２０とセカンドリング溝２ｂとが側面同士で接触していないときに生じる隙間を通って、下部空間３ｃから上部空間３ｂへと潤滑油がセカンドリング溝２ｂ内を通過してしまうことを意味する。

【0048】

本発明者らは、ねじれ角度を全体として平均的に０′に近付けようとする比較例に係るセカンドリングのような従来の設計思想とは異なり、あえて所定のねじれ角度を与えるという逆転の発想で、セカンドリング２０とセカンドリング溝２ｂとを側面同士で接触させて側面シール性の向上を図っている。側面シール性の向上により、例えば、燃焼室への潤滑油及び未燃炭化水素の侵入が抑制されるため、ＰＮの低減を期待することができる。また、セカンドリング２０による側面シール性の向上に加えて、トップリング１０による合口隙間Ｓ１の狭小化により、燃焼室に潤滑油及び未燃炭化水素が入り込むことが相乗的に低減される。トップリング１０及びセカンドリング２０を備えるピストンリングの組合せ１００によれば、粒子状物質の発生をより一層効果的に抑制することができる。なお、ねじれ角度は、線材の形状やピストンリングの成形工程での成形条件、側面研磨工程での研磨条件などを適宜変化させることで制御することができる。

【0049】

ここで、「潤滑油に由来する粒子状物質」には、例えば、「燃焼室に侵入した潤滑油自体が燃焼することで生じる粒子状物質」と、「燃焼室に侵入した潤滑油に溶け込んでいる燃料が燃焼することで生じる粒子状物質」と、が含まれる。潤滑油に燃料が溶け込んでいると、ＰＮが増加する傾向がある。「燃料に由来する粒子状物質」には、例えば、「燃焼室に噴射された燃料自体が燃焼する際に生じる粒子状物質」と、「潤滑油に溶け込んだ燃料が揮発し、その燃料が未燃炭化水素として燃焼室に進入して加熱されることで生じる粒子状物質」と、が含まれる。よって、側面シール性の向上により、例えば、燃焼室に未燃炭化水素が侵入することが抑制されるため、燃焼室に侵入した未燃炭化水素が加熱されることで生じるＰＮの低減を期待することができる。なお、「潤滑油に由来する粒子状物質」及び「燃料に由来する粒子状物質」には、その他のメカニズムによって発生する粒子状物質が含まれてもよく、負圧がかかった場合やブローバイガスの挙動も粒子状物質の発生に関係があると考えられる。

【0050】

図７（ａ）は、トップリング及びセカンドリングの仕様とＰＮの比率との関係を図示するグラフである。図７（ｂ）は、トップリング及びセカンドリングの他の仕様とＰＮの比率との関係を図示するグラフである。図７（ａ）及び図７（ｂ）には、それぞれ２つの仕様のトップリング及びセカンドリングを備えるピストンリングの組合せに対するＰＮの比率が示されている。図７（ａ）及び図７（ｂ）の比率の基となるＰＮは、ＷＬＴＣモード（世界統一試験サイクル）での燃費排気ガス試験の結果である。燃費排気ガス試験の試験条件は、内燃機関として、水冷式直列４気筒の筒内直接燃料噴射式のターボ付きガソリンエンジンを用い、潤滑油としてＳＡＥ０Ｗ－２０のエンジンオイルを用いた。ピストンリングの組合せの仕様は、上述のトップリング１０（Ｓ１／ｄ１：０．００２５）、合口隙間がトップリング１０よりも大きい従来のトップリング（Ｓ１／ｄ１：０．００３４）、上述のセカンドリング２０（図５の実線で示される実施例に係るセカンドリング）、及び、合口端部の一方と他方とでねじれ角度が異符号の値である従来のセカンドリング（図５の破線で示される比較例に係るセカンドリング）、のうちの所定の組み合わせである。具体的には、図７（ａ）の左から順に、比較例１が従来のトップリング及び従来のセカンドリングに対応し、実施例１が従来のトップリング及び上述のセカンドリング２０に対応している。図７（ｂ）の左から順に、比較例２が上述のトップリング１０及び従来のセカンドリングに対応し、実施例２が上述のトップリング１０及び上述のセカンドリング２０に対応している。

【0051】

図７（ａ）に示されるように、実施例１では、上述のセカンドリング２０によって側面シール性が向上し、比較例１に対してＰＮが１０％低減している。図７（ｂ）に示されるように、実施例２では、上述のトップリング１０及び上述のセカンドリング２０の相乗効果によって、比較例２に対してＰＮが３０％低減し、比較例１に対してＰＮが４３％低減している。

【0052】

相乗的な効果に関して、具体的には、トップリング及びセカンドリングのいずれか一方だけで潤滑油及び未燃炭化水素の通過の抑制を図るよりも、他方においても潤滑油及び未燃炭化水素の通過の抑制を図る方が、全体としてより効果的に、潤滑油及び未燃炭化水素の燃焼室への侵入の抑制することができる。例えばトップリング１０の合口隙間の狭小化のみを採用する場合、セカンドリングでねじれ角度が０′となる箇所を挟んで周方向の一定区間で側面シール性が低下し得る。セカンドリング２０の側面シール性の向上を採用する場合と比べて、潤滑油及び未燃炭化水素がトップリング１０側に上がりやすいままである。そのため、トップリング１０の合口隙間の狭小化だけでなく、セカンドリングについても対策を行う方が、潤滑油及び未燃炭化水素の燃焼室への侵入を更に抑制できる余地があると考えられる。一方、セカンドリング２０の側面シール性の向上のみを採用する場合、セカンドリング２０とセカンドリング溝２ｂとの間を通過する潤滑油及び未燃炭化水素は低減される。しかし、トップリングとセカンドリング２０との間に存在する潤滑油及び未燃炭化水素は、トップリング１０の合口隙間の狭小化を採用する場合と比べて、燃焼室へ侵入しやすいままである。そのため、セカンドリング２０の側面シール性の向上だけでなく、トップリングについても対策を行う方が、潤滑油及び未燃炭化水素の燃焼室への侵入を更に抑制できる余地があると考えられる。トップリング及びセカンドリングの両方について本開示の構成を採用することで、セカンドリング２０とセカンドリング溝２ｂとの間を通過する潤滑油及び未燃炭化水素が低減されるため、トップリング１０とセカンドリング２０との間に存在する潤滑油及び未燃炭化水素がトップリング１０の合口隙間から燃焼室へ侵入することを、より効果的に抑制しやすくなる。このような相乗的な効果により、図７（ｂ）の実施例２では、トップリング１０及びセカンドリング２０による効果をそれぞれ独立に単純に加算したＰＮの改善度合いよりも大きなＰＮの改善度合いが得られていると考えられる。

【0053】

以上説明したように、セカンドリング２０によれば、セカンドリング２０のねじれ角度は、セカンドリング２０の周方向に沿って合口端部の一方から他方までの全体に亘って同符号の値である。これにより、ねじれ角度が０′となる箇所を挟んでセカンドリング２０の周方向の一定区間で側面シール性が低下することが抑制される。セカンドリング２０の周方向の全体に亘って側面シール性の向上を図ることができる。これにより、潤滑油及び未燃炭化水素の燃焼室への侵入が抑制されるため、粒子状物質の発生を効果的に抑制することが可能となる。

【0054】

ピストンリングの組合せ１００によれば、上述のセカンドリング２０によって、セカンドリング２０の周方向の全体に亘って側面シール性の向上を図ることができる。更に、トップリング１０の合口隙間の狭小化により、トップリング１０とセカンドリング２０との間に存在する潤滑油及び未燃炭化水素がトップリング１０の合口隙間から燃焼室へ侵入することを抑制できる。これらにより、トップリング１０とセカンドリング２０との間に存在する潤滑油及び未燃炭化水素が低減されるだけでなく、トップリング１０の合口隙間から燃焼室へ侵入する潤滑油及び未燃炭化水素も低減される。このような相乗的な効果により、粒子状物質の発生をより一層効果的に抑制することが可能となる。

【0055】

［変形例］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述した実施形態に限定されるものではない。本開示は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。

【0056】

上記実施形態では、トップリング１０は頂点１７を境に幅方向に対称な対称バレル形状となっていたが、偏心バレル形状であってもよい。例えば、図８は、変形例に係るトップリングの断面図である。図８のトップリング１０Ａの外周面１５Ａには、一例として、径方向外側に向かって凸状に湾曲する断面形状の湾曲面１６Ａが設けられている。湾曲面１６Ａは、例えば、幅方向において側面１２と側面１３との中間よりも下死点側に中心が位置する円弧面の一部である。つまり、トップリング１０Ａの外周面１５Ａは、径方向外側に向かって突出しており、トップリング１０Ａの外周面１５Ａの径方向最外点である頂点１７Ａは、トップリング１０Ａの幅方向（軸方向）においてトップリング１０Ａの外周面１５Ａの中央部１５Ｍよりもピストンの下死点側に配置されている。トップリング１０Ａの外周面１５Ａは、バレル形状であって、トップリング１０Ａの径方向の最外部（頂点１７Ａ）がトップリング１０Ａの外周面１５Ａの幅方向における中央部１５Ｍよりも下側（クランク室寄り）に位置している湾曲面（偏心バレル形状）となっている。トップリング１０Ａの湾曲面１６Ａのダレ量は、トップリング１０の湾曲面１６のダレ量と同様に規定されている。つまり、トップリング１０Ａの湾曲面１６Ａは、トップリング１０Ａの頂点１７Ａからピストン３の上死点側に０．５ｍｍ以上且つ３．９ｍｍ以下の距離離れると共に径方向内側に２μｍ以上且つ５０μｍ以下の落差にて位置する第１の点１８Ａ、及び、頂点１７Ａからピストン３の下死点側に０．１５ｍｍ以上且つ０．６ｍｍ以下の距離離れると共に径方向内側に１０μｍ以内の落差にて位置する第２の点１９Ａ、を通る円弧面をなしている。

【0057】

上記実施形態では、セカンドリング２０のテーパ面２６の下端部には、切欠部２９が設けられていたが、切欠部２９が省かれていてもよい。例えば、下端ダレ部２７の径方向内側の端部が切欠部２９を介することなく側面２３の径方向外側の端部に直接連なっていてもよい。

【0058】

上記実施形態では、セカンドリング２０のねじれ角度は、全体に亘って正のねじれ角度をとったが、図９の例のように、セカンドリング２０Ａのねじれ角度は、全体に亘って負のねじれ角度をとってもよい。図９に示されるセカンドリング２０Ａは、セカンドリング２０Ａの側面２３と内周面２４とを接続するように幅方向に対して傾斜して延在するバランスカット面２１ｅを有している。バランスカット面２１ｅは、図４に示されるセカンドリング２０のバランスカット面２１ｄと比べて、セカンドリング２０Ａの断面のうち側面２３と内周面２４とが仮想的に交差する角部を切り欠く量（断面積の低減量）が大きくなっている。このようなバランスカット面２１ｅにより、セカンドリング２０Ａは、全体に亘って断面視でセカンドリング２０とは反対向きにねじれる。この場合、セカンドリング２０Ａのねじれ角度は、－５０′以上且つ０′未満であってもよい。－５０′よりも低いと側面シール性が悪化する。セカンドリング２０Ａのねじれ角度は、－３５′以上且つ０′未満であってもよい。セカンドリング２０Ａのねじれ角度は、－２０′以上且つ０′未満であってもよい。セカンドリング２０Ａのねじれ角度は、－１０′よりも高く且つ０′未満であってもよい。セカンドリング２０Ａのねじれ角度は、セカンドリング２０Ａの０°位置，３６０°位置の少なくともいずれか一方において－５′以下であってもよい。セカンドリング２０Ａのねじれ角度は、セカンドリング２０Ａの周方向における合口部とは反対側の反対位置を１８０°位置としたときに、９０°位置、１８０°位置、及び２７０°位置のそれぞれにおいて－１０′よりも高く且つ－１′以下であってもよく、－１０′よりも高く且つ－５′以下であってもよい。一例として、セカンドリングにおける測定角度位置とねじれ角度が、０°位置で－９．０′、９０°位置で－６．６′、１８０°位置で－４．３′、２７０°位置で－１．９′、３６０°位置で－７．９′、である全体に亘って負のねじれセカンドリング（負ねじれセカンドリング）がある。この負ねじれセカンドリングと合口隙間がトップリング１０よりも大きい従来のトップリング（Ｓ１／ｄ１：０．００３４）との組合せを実施例３として、上述の図７（ａ）及び図７（ｂ）での説明と同様にしてＷＬＴＣモード（世界統一試験サイクル）での燃費排気ガス試験を行った結果、比較例１に対してＰＮが９％低減している。また、この負ねじれセカンドリングと上述のトップリング１０（Ｓ１／ｄ１：０．００２５）との組合せを実施例４として上記燃費排気ガス試験を行った結果、比較例１に対してＰＮが４０％低減している。

【0059】

別の例として、図１０は、別の変形例に係るセカンドリングの断面図である。図１０に示されるように、セカンドリング２０Ｂの外周面２５Ｂでは、切欠部２９Ｂの第２面２９ｚは、本体部２１の側面２３に対して非平行となっている。第２面２９ｚは、セカンドリング２０Ｂの径方向外側に向かうにつれて側面２３側に近付くように傾斜している。第２面２９ｚと外周面２５Ｂとがなす下端ダレ部２７Ｂは、例えば、セカンドリング２０の下端ダレ部２７と同様に構成されている。セカンドリング２０Ｂは、いわゆるバランスナピア形状を呈している。

【0060】

上記実施形態では、セカンドリング２０，２０Ａ，２０Ｂは、バランスカット面を有していたが、バランスカット面は省かれてもよい。

【0061】

上記実施形態では、図４に示されるように、セカンドリング２０の側面２２は、セカンドリング溝２ｂの上側面２ｂｘと接触し、且つ、セカンドリング２０の側面２３は、セカンドリング溝２ｂの下側面２ｂｙと接触したが、この例に限定されない。つまり、セカンドリング２０の側面２２がセカンドリング溝２ｂの上側面２ｂｘと接触する状態、及び、セカンドリング２０の側面２３がセカンドリング溝２ｂの下側面２ｂｙと接触する状態、の少なくともいずれか一方の状態が発生すればよい。

【0062】

上記実施形態では、図５の例のように、セカンドリングのねじれ角度は、０°位置から１８０°位置に向かうにつれて単調増加であり、１８０°位置から３６０°位置に向かうにつれて単調減少であり、１８０°位置で最大の正の値となってもよい。セカンドリング２０のねじれ角度は、１８０°位置で最大の正の値となっていたが、セカンドリングのねじれ角度は、その他の種々の増減傾向を有することができる。例えば、セカンドリングのねじれ角度は、０°位置から３６０°位置に向かうにつれて単調増加であり、３６０°位置で最大の正の値となってもよい。セカンドリングのねじれ角度は、０°位置から３６０°位置に向かうにつれて単調減少であり、０°位置で最大の正の値となってもよい。セカンドリングのねじれ角度は、０°位置から９０°位置に向かうにつれて単調増加であり、９０°位置から３６０°位置に向かうにつれて単調減少であり、９０°位置で最大の正の値となってもよい。セカンドリングのねじれ角度は、０°位置から２７０°位置に向かうにつれて単調減少であり、２７０°位置から３６０°位置に向かうにつれて単調増加であり、２７０°位置で最小の正の値となってもよい。セカンドリングのねじれ角度は、０°位置及び３６０°位置で最大の正の値となってもよい。

【0063】

或いは、セカンドリングのねじれ角度は、０°位置から３６０°位置に向かうにつれて単調減少であり、３６０°位置で最小の負の値となってもよい。セカンドリングのねじれ角度は、０°位置から３６０°位置に向かうにつれて単調増加であり、０°位置で最小の負の値となってもよい。セカンドリングのねじれ角度は、０°位置から９０°位置に向かうにつれて単調減少であり、９０°位置から３６０°位置に向かうにつれて単調増加であり、９０°位置で最小の負の値となってもよい。セカンドリングのねじれ角度は、０°位置から２７０°位置に向かうにつれて単調増加であり、２７０°位置から３６０°位置に向かうにつれて単調減少であり、２７０°位置で最大の負の値となってもよい。セカンドリングのねじれ角度は、０°位置及び３６０°位置で最小の負の値となってもよい。

【0064】

上記実施形態では、トップリング１０の側面１２，１３は、内周面１４に略直交していたが、この例に限定されない。セカンドリング２０の側面２２，２３は、内周面２４に略直交していたが、この例に限定されない。

【0065】

上記実施形態では、所定の測定状態におけるねじれ角度が周方向に沿って合口端部の一方から他方までの全体に亘って同符号の値であるピストンリングとして、セカンドリング２０，２０Ａ，２０Ｂを例示したが、これらの例に限定されない。所定の測定状態におけるねじれ角度が周方向に沿って合口端部の一方から他方までの全体に亘って同符号の値であるピストンリングは、トップリングであってもよいし、トップリング及びセカンドリングの両方であってもよい。図１ではピストンリング１を３本用いた場合のピストンリングの組合せを示しているが、これに限定されず、ピストンリングを４本以上用いた場合のピストンリングの組合せであってもよい。つまり、所定の測定状態におけるねじれ角度が周方向に沿って合口端部の一方から他方までの全体に亘って同符号の値であるピストンリングは、ピストンリングを４本以上用いた場合のサードリングであってもよいし、セカンドリング及びサードリングの両方であってもよい。

【0066】

上記実施形態では、内燃機関は、例えば、自動車に搭載される筒内直接燃料噴射式のガソリンエンジンであったが、この例に限定されない。内燃機関は、ピストンリングが装着されるピストンを用いるレシプロ式の内燃機関であればよく、ディーゼルエンジンであってもよい。

【0067】

なお、以下、本開示の種々の態様の構成要件を記載する。
＜発明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、
内周面と、
外周面と、
前記内周面に交差する一側面及び他側面とを有する本体部と、
互いに対向する一対の合口端部によって形成される合口部と、を備え、
所定の測定状態における前記ピストンリングのねじれ角度は、前記ピストンリングの周方向に沿って前記合口端部の一方から他方までの全体に亘って同符号の値である、ピストンリング。
＜発明２＞
前記ねじれ角度は、－５０′以上且つ０′未満、又は、０′よりも高く且つ５０′以下である、発明１に記載のピストンリング。
＜発明３＞
前記外周面は、前記ピストンの下死点側に向かうほど径方向外側に向かって張り出す断面形状のテーパ面を含み、
前記下死点側において、前記ピストンリングの前記他側面と前記テーパ面との間に設けられた第１の切欠部と、前記ピストンリングの前記他側面と前記ピストンリングの前記内周面との間に設けられた第２の切欠部と、を有する、発明１又は２に記載のピストンリング。
＜発明４＞
前記ピストンリングは、セカンドリングである、発明１～３の何れか一つに記載のピストンリング。
＜発明５＞
発明４に記載のピストンリングであるセカンドリングと、前記ピストンに装着されるトップリングと、を備えるピストンリングの組合せであって、
前記トップリングは、内周面及び外周面と、前記内周面に交差する一側面及び他側面とを有する本体部と、合口部と、を有し、
前記トップリングの前記本体部は、所定の呼び径を直径とする環状をなし、
前記トップリングの前記合口部の合口隙間Ｓ１と前記呼び径ｄ１との比Ｓ１／ｄ１が０．００３以下である、ピストンリングの組合せ。

【符号の説明】

【0068】

１…ピストンリング、３…ピストン、１０，１０Ａ…トップリング（ピストンリング）、２０，２０Ａ，２０Ｂ…セカンドリング（ピストンリング）、１１，２１…本体部、１１ａ，２１ａ…合口部、１１ｂ，１１ｃ，２１ｂ，２１ｃ…合口端部、１２，２２…側面（一側面）、１３，２３…側面（他側面）、１４，２４…内周面、１５，１５Ａ，２５，２５Ｂ…外周面、１５Ｍ…中央部、１６，１６Ａ…湾曲面、１７，１７Ａ，２８…頂点、１８，１８Ａ…第１の点、１９，１９Ａ…第２の点、２１ｄ…バランスカット面（第２の切欠部）、２６…テーパ面、２９，２９Ｂ…切欠部（第１の切欠部）、１００…ピストンリングの組合せ。

【要約】

ピストンリングは、内燃機関のピストンに装着されるピストンリングである。ピストンリングは、内周面と、外周面と、内周面に交差する一側面及び他側面とを有する本体部と、互いに対向する一対の合口端部によって形成される合口部と、を備える。所定の測定状態におけるピストンリングのねじれ角度は、ピストンリングの周方向に沿って合口端部の一方から他方までの全体に亘って同符号の値である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】