特許 7529635 上側セグメント及びオイルリング

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-29

(45)【発行日】2024-08-06

(54)【発明の名称】上側セグメント及びオイルリング

(51)【国際特許分類】

   F16J 9/20 20060101AFI20240730BHJP

   F16J 9/06 20060101ALI20240730BHJP

【ＦＩ】

F16J9/20

F16J9/06 B

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021161868

(22)【出願日】2021-09-30

(65)【公開番号】P2023051293

(43)【公開日】2023-04-11

【審査請求日】2022-11-09

(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】林 昌樹

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 直広

(72)【発明者】

【氏名】彦根 顕

【審査官】羽鳥 公一

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２０／１５８９４９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】実開平０４－１３３０６４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】中国特許出願公開第１１３３６６２１２（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２００３－１９４２２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５４－０５３１０８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許第０２８１５９９６（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許第０２９６５４２３（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｆ ５／００

Ｆ０２Ｆ １１／００

Ｆ１６Ｊ １／００－１／２４

Ｆ１６Ｊ ７／００－１０／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関のピストンに形成されたリング溝に装着されるオイルリングにおいて、該オイルリングの軸方向に並んで設けられると共にスペーサエキスパンダによって径方向の外側へ付勢される一対のセグメントのうち、前記内燃機関の燃焼室側に設けられる上側セグメントであって、
前記上側セグメントの軸方向端面である上面と下面は互いに平行であって、
前記上側セグメントの内周面は、前記上側セグメントの周長方向に直交する断面において、前記内周面における他の部位よりも前記上側セグメントの径方向内側に位置すると共に前記内周面において最小径となる内周頂部を含み、
前記内周頂部は、前記上側セグメントの周長方向に直交する断面において、前記上側セグメントの軸方向における前記内周面の中央位置よりも前記燃焼室側に位置し、
前記内周面は、前記上側セグメントの周長方向に直交する断面において、前記内周頂部から前記内燃機関のクランク室側に向かうに従って前記上側セグメントの中心軸から離れるように湾曲した下側内周領域を有し、前記下側内周領域において前記スペーサエキスパンダと接触するように構成されている、
上側セグメント。

【請求項2】

前記内周面は、前記上側セグメントの周長方向に直交する断面において、前記内周頂部を含んで前記上側セグメントの径方向内側へ凸状となるように湾曲した形状を有する、
請求項１に記載の上側セグメント。

【請求項3】

前記上側セグメントの軸方向における前記内周頂部と前記内周面の中央位置との距離は、前記上側セグメントの軸方向幅の２．５％超えて５０％未満である、
請求項１又は２に記載の上側セグメント。

【請求項4】

前記上側セグメントの軸方向における前記内周頂部と前記内周面の中央位置との距離は、前記上側セグメントの軸方向幅の５％以上５０％未満である、
請求項１から３の何れか一項に記載の上側セグメント。

【請求項5】

内燃機関のピストンに形成されたリング溝に装着されるオイルリングであって、
前記オイルリングの軸方向に並んで設けられる一対のセグメントと、前記一対のセグメ
ントを径方向の外側へ付勢するスペーサエキスパンダと、を備え、
前記一対のセグメントのうち前記内燃機関において燃焼室側に設けられる上側セグメントの軸方向端面である上面と下面は互いに平行であって、前記上側セグメントの内周面は、前記上側セグメントの周長方向に直交する断面において、前記内周面における他の部位よりも前記上側セグメントの径方向内側に位置すると共に前記内周面において最小径となる内周頂部を含み、
前記内周頂部は、前記上側セグメントの周長方向に直交する断面において、前記上側セグメントの軸方向における前記内周面の中央位置よりも前記燃焼室側に位置し、
前記内周面は、前記上側セグメントの周長方向に直交する断面において、前記内周頂部から前記内燃機関のクランク室側に向かうに従って前記上側セグメントの中心軸から離れるように湾曲した下側内周領域を有し、前記下側内周領域において前記スペーサエキスパンダと接触するように構成されている、
オイルリング。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、オイルリングに用いられる上側セグメント、及びオイルリングに関する。

【背景技術】

【0002】

一般的な自動車に搭載される内燃機関は、コンプレッションリング（圧力リング）とオイルリングとを含むピストンリングをピストンのリング溝に装着した構成を採用している。ピストンの軸方向において、コンプレッションリングが燃焼室側に設けられ、オイルリングがクランク室側に設けられ、これらがシリンダ内壁面を摺動することで能力を発揮する。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）をクランク室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。

【0003】

ここで、オイルリングとしては、シリンダ内壁面を摺動する一対のセグメント（サイドレールとも呼ばれる）と、一対のセグメントをシリンダ内壁面へ付勢するスペーサエキスパンダとを組み合わせた、３ピース型の組合せオイルリングが広く用いられている。このような組合せオイルリングに関連して、オイルシール性能の向上を目的として、セグメントの摺動部（外周面）の最外径部分をセグメントの軸方向幅の中心よりも下方に配置した場合に、内周面の上側の円弧のＲを下側の円弧のＲよりも大きくすることでセグメントの傾きを防止する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０２０／１５８９４９号

【文献】実開昭６１－１５７１４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、３ピース型の組合せオイルリングでは、ピストンの往復運動に伴い、セグメントの姿勢が変化することとなる。このとき、従来のオイルリングでは、一対のセグメントのうち燃焼室側に設けられた上側セグメントの上面とピストンのリング溝の上壁との間に隙間が生じる場合がある。この隙間をオイルが通ってリング溝から燃焼室側に流出し（オイル上がり）、オイル消費が増加する虞がある。

【0006】

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、一対のセグメントとスペーサエキスパンダとを備える組合せオイルリングにおいて、オイルシール性能を向上できる技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明は、以下の構成を採用した。即ち、本発明は、内燃機関のピストンに形成されたリング溝に装着されるオイルリングにおいて、該オイルリングの軸方向に並んで設けられると共にスペーサエキスパンダによって径方向の外側へ付勢される一対のセグメントのうち、前記内燃機関の燃焼室側に設けられる上側セグメントであって、前記上側セグメントの内周面は、前記上側セグメントの周長方向に直交する断面
において、前記内周面における他の部位よりも前記上側セグメントの径方向内側に位置すると共に前記内周面において最小径となる内周頂部を含み、前記内周頂部は、前記上側セグメントの周長方向に直交する断面において、前記上側セグメントの軸方向における前記内周面の中央位置よりも前記燃焼室側に位置する、上側セグメントである。

【0008】

本発明によると、上側セグメントの周長方向に直交する断面において、上側セグメントの内周面を偏心形状とすることで、上側セグメントの上面とリング溝の上壁との接触面圧を高め、オイル上がりを抑制することができる。その結果、本発明によれば、オイルリングのシール性能を向上させ、オイル消費を低減することができる。

【0009】

また、本発明において、前記内周面は、前記上側セグメントの周長方向に直交する断面において、前記内周頂部から前記内燃機関のクランク室側に向かうに従って前記上側セグメントの中心軸から離れるように湾曲した形状を有してもよい。

【0010】

また、本発明において、前記内周面は、前記上側セグメントの周長方向に直交する断面において、前記内周頂部を含んで前記上側セグメントの径方向内側へ凸状となるように湾曲した形状を有してもよい。

【0011】

また、本発明において、前記内周面は、前記上側セグメントの周長方向に直交する断面において、前記内周頂部から前記内燃機関のクランク室側に向かうに従って前記上側セグメントの中心軸から離れるように傾斜した形状を有してもよい。

【0012】

また、本発明において、前記上側セグメントの軸方向における前記内周頂部と前記内周面の中央位置との距離は、前記上側セグメントの軸方向幅の２．５％超えて５０％未満であってもよい。

【0013】

また、本発明において、前記上側セグメントの軸方向における前記内周頂部と前記内周面の中央位置との距離は、前記上側セグメントの軸方向幅の５％以上５０％未満であってもよい。

【0014】

また、本発明は、内燃機関のピストンに形成されたリング溝に装着されるオイルリングであって、前記オイルリングの軸方向に並んで設けられる一対のセグメントと、前記一対のセグメントを径方向の外側へ付勢するスペーサエキスパンダと、を備え、前記一対のセグメントのうち前記内燃機関において燃焼室側に設けられる上側セグメントの内周面は、前記上側セグメントの周長方向に直交する断面において、前記内周面における他の部位よりも前記上側セグメントの径方向内側に位置すると共に前記内周面において最小径となる内周頂部を含み、前記内周頂部は、前記上側セグメントの周長方向に直交する断面において、前記上側セグメントの軸方向における前記内周面の中央位置よりも前記燃焼室側に位置する、オイルリングであってもよい。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、オイルリングのオイルシール性能を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施形態に係るオイルリングを備える内燃機関の部分断面図である。

【図2】実施形態に係る上側セグメントの内周面の形状を説明するための断面図である。

【図3】実施形態に係るスペーサエキスパンダの一部の斜視図である。

【図4】実施形態に係るオイルリングの部分断面図である。

【図5】実施形態における上側セグメントの接触状態を説明するための断面図である。

【図6】下側セグメントの内周面の形状の一例を説明するための断面図である。

【図7】変形例１に係る上側セグメントの周長方向に直交する断面図である。

【図8】変形例２に係る上側セグメントの周長方向に直交する断面図である。

【図9】比較例に係る上側セグメントの周長方向に直交する断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について説明する。なお、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。

【0018】

［全体構成］
図１は、実施形態に係るオイルリング４０を備える内燃機関１００の部分断面図である。図１では、オイルリング４０の軸方向に沿う断面が図示されている。なお、図１は、模式図であり、オイルリング４０を簡略化して図示している。図１に示すように、内燃機関１００では、シリンダ１０の内壁面１０ａとシリンダ１０に装着されたピストン２０の外周面２０ａとの間に所定の離間距離が確保されることにより、ピストン隙間ＰＣ１が形成されている。また、ピストン２０の外周面２０ａには、リング溝３０が形成されている。リング溝３０は、燃焼室側に形成された上壁３０１と、クランク室側に形成されて上壁３０１に対向する下壁３０２と、上壁３０１と下壁３０２の内周縁同士を接続する接続壁３０３とを有する。このリング溝３０には、本実施形態に係るオイルリング４０が装着されている。

【0019】

オイルリング４０は、ピストン２０の往復運動に伴ってシリンダ１０の内壁面１０ａを摺動する摺動部材である。オイルリング４０は、いわゆる３ピース型の組合せオイルリングであり、図１に示すように、一対のセグメント１，２とスペーサエキスパンダ３とを備える。オイルリング４０は、リング溝３０に装着されることでピストン２０に組み付けられる。

【0020】

以下、図１に示すように、オイルリング４０の中心軸に沿う方向（軸方向）を「上下方向」と定義する。また、オイルリング４０の軸方向のうち、内燃機関１００における燃焼室側（図１における上側）を「上側」と定義し、その反対側、即ち、クランク室側（図１における下側）を「下側」と定義する。また、以下のオイルリング４０の説明において、特に指定しない限りは、「周長方向」とはオイルリング４０の周長方向のことを指し、「径方向」とはオイルリング４０の径方向のことを指し、「軸方向」とはオイルリング４０の軸方向のことを指す。オイルリング４０の周長方向、径方向、及び軸方向は、夫々、一対のセグメント１，２の周長方向、径方向、及び軸方向と一致する。また、本明細書では、図１に示すようにピストンリングが組付けられたピストンがシリンダに挿入された状態を「使用状態」と称する。また、本明細書において、「バレル形状」とは、頂部を含んで凸状となるように湾曲した面形状のことを指し、頂部がリングの軸方向幅における中央に位置し軸方向に対称な形状である「対称バレル形状」や頂部がリングの軸方向幅における中央から離れており軸方向に非対称な形状である「偏心バレル形状」を含むものとする。また、本明細書において、「テーパ形状」とは、クランク室側に向かうに従ってリングの中心軸から離れるように（つまり、拡径するように）傾斜した面形状又はクランク室側に向かうに従ってリングの中心軸に近づくように（つまり、縮径するように）傾斜した面形状のことを指す。

【0021】

［セグメント］
一対のセグメント１，２は、オイルリング４０の軸回りに環状に形成されており、互いに独立して軸方向に並んで設けられている。図１に示すように、一対のセグメント１，２
のうち上側セグメント１が上側（燃焼室側）に位置し、下側セグメント２が下側（クランク室側）に位置する。一対のセグメント１，２の材質としては、ステンレス鋼やばね鋼等が例示される。なお、上側セグメント１や下側セグメント２の内周面には、化成処理被膜や窒化処理被膜等が形成されていてもよい。

【0022】

図１に示すように、上側セグメント１は、外周側に設けられた第１外周面１１と、内周側に設けられた第１内周面１２（本発明に係る上側セグメントの内周面に相当）と、燃焼室側に面する第１上面１３と、クランク室側に面する第１下面１４と、を含む。上側セグメント１の軸方向端面である第１上面１３と第１下面１４は互いに平行であり、第１上面１３と第１下面１４とによって、上側セグメント１の軸方向における幅が規定される。但し、第１上面１３と第１下面１４は平行でなくてもよい。図１に示すように、上側セグメント１は、第１上面１３がリング溝３０の上壁３０１に対向するように設けられ、第１外周面１１を摺動面としてシリンダ１０の内壁面１０ａを摺動する。

【0023】

図２は、実施形態に係る上側セグメント１の第１内周面１２の形状を説明するための断面図である。図２では、上側セグメント１の周長方向に直交する断面が図示されている。図２において、符号Ａ１は上側セグメント１の中心軸を示す。また、符号ＣＬ１は、上側セグメント１の軸方向幅の中央を通る線を示す。また、符号ＭＰ１は、第１内周面１２の軸方向における中央位置（軸方向幅の上下中央位置）を示す。

【0024】

図２に示すように、第１内周面１２は、内周頂部Ｐ１を含む。内周頂部Ｐ１は、オイルリング４０の周長方向に直交する断面において、第１内周面１２における他の部位よりも径方向内側に位置し、第１内周面１２において最小径となる部位である。第１内周面１２は、バレル形状を有する。即ち、第１内周面１２は、周長方向に直交する断面において、内周頂部Ｐ１を含んで径方向内側に凸状となるように湾曲している。更に、内周頂部Ｐ１は、第１内周面１２の軸方向幅の上下中央位置ＭＰ１よりも上側（燃焼室側）に位置しており、これにより、第１内周面１２は、上下方向（軸方向）において非対称となっている。つまり、第１内周面１２は、偏心バレル形状となっている。ここで、内周頂部Ｐ１よりも上側の領域を上側内周領域１２１とし、上側内周領域１２１よりも下側の領域を下側内周領域１２２とする。下側内周領域１２２は、内周頂部Ｐ１を含む。上側内周領域１２１は、内周頂部Ｐ１から上側に向かうに従って拡径するように湾曲しており、下側内周領域１２２は、内周頂部Ｐ１から下側に向かうに従って拡径するように湾曲している。つまり、第１内周面１２は、軸方向において、内周頂部Ｐ１から離れるに従って拡径するように形成されている。

【0025】

図１に示すように、下側セグメント２は、外周側に設けられた第２外周面２１と、内周側に設けられた第２内周面２２と、燃焼室側に面する第２上面２３と、クランク室側に面する第２下面２４と、を含む。下側セグメント２の軸方向端面である第２上面２３と第２下面２４は互いに平行であり、第２上面２３と第２下面２４とによって、下側セグメント２の軸方向における幅が規定される。また、下側セグメント２は、第２下面２４がリング溝３０の下壁３０２に対向するように設けられ、第２外周面２１を摺動面としてシリンダ１０の内壁面１０ａを摺動する。下側セグメント２の第２内周面２２は、対称バレル形状を有している。なお、下側セグメント２の形状は特に限定されない。

【0026】

［スペーサエキスパンダ］
スペーサエキスパンダ３は、図１に示すように一対のセグメント１，２の間に設けられており、使用状態において、一対のセグメント１，２を径方向外側へ（つまり、シリンダ１０の内壁面１０ａへ）付勢する。

【0027】

図３は、実施形態に係るスペーサエキスパンダ３の一部の斜視図である。図３に示すよ
うに、スペーサエキスパンダ３は、軸方向に変位する波状をなす周期要素が周長方向に複数連なって構成されており、オイルリング４０の径方向視（径方向の外側または内側から視認したとき）において周長方向に連続する波状に形成されている。具体的には、スペーサエキスパンダ３は、軸方向及び周長方向に離間して周長方向に交互に配置された複数の上片３１及び下片３２と、周長方向において隣り合う上片３１と下片３２と連結する連結片３３と、を含む。複数の上片３１は、周長方向に沿って間隔を空けて配列されている。複数の下片３２は、オイルリング４０がピストン２０に組み付けられた際に（つまり、使用状態において）複数の上片３１よりも下側に位置するように、設けられている。また、複数の下片３２は、下片３２の夫々が周長方向において上片３１の夫々と交互に配置されるように配列されている。上片３１及び下片３２は、軸方向と直交するように設けられており、軸方向において互いに離間している。連結片３３は、周長方向において隣り合う上片３１と下片３２の周長方向における端部同士を連結している。これにより、スペーサエキスパンダ３は、軸方向において波状に形成されている。

【0028】

図４は、実施形態に係るオイルリング４０の部分断面図である。図４では、オイルリング４０の周長方向に直交する断面が図示されている。図４に示すように、上片３１は、上側ベース部３１０と上側耳部３１１と上側支持部３１２とを含む。上側ベース部３１０は、軸方向と直交するように径方向に延びている。上側耳部３１１は、径方向における上側ベース部３１０の内側に起立形成されており、上側ベース部３１０に対して上側に突出している。また、上側耳部３１１は、使用状態において上側セグメント１よりも径方向内側に位置するように設けられており、上側セグメント１の第１内周面１２に当接することで、上側セグメント１を径方向の外側へ押圧する。上側耳部３１１において第１内周面１２に当接する押圧面Ｓ１は、オイルリング４０の周長方向に直交する断面において、下側に向かうに従ってオイルリング４０の中心軸から離れるように（つまり、拡径するように）傾斜している。上側支持部３１２は、径方向における上側ベース部３１０の外側に起立形成されており、上側ベース部３１０に対して上側に突出している。また、上側支持部３１２は、使用状態において上側セグメント１の第１下面１４に当接することで、上側セグメント１を支持する。上側支持部３１２において第１内周面１２に当接する支持面Ｓ２は、径方向に延びている。また、上側耳部３１１の根元にはオイルが通過可能な貫通孔３４が形成されている。なお、貫通孔３４は形成されていなくてもよい。また、本発明に係る上片は上側支持部３１２を有さなくてもよい。

【0029】

図４に示すように、下片３２は、下側ベース部３２０と下側耳部３２１と下側支持部３２２とを含む。下側ベース部３２０は、軸方向と直交するように径方向に延びている。下側耳部３２１は、径方向における下側ベース部３２０の内側に起立形成されており、下側ベース部３２０に対して下側に突出している。また、下側耳部３２１は、使用状態において下側セグメント２よりも径方向内側に位置するように設けられており、下側セグメント２の第２内周面２２に当接することで、下側セグメント２を径方向の外側へ押圧する。下側耳部３２１において第２内周面２２に当接する押圧面Ｓ３は、オイルリング４０の周長方向に直交する断面において、下側に向かうに従ってオイルリング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。また、下側支持部３２２は、使用状態において下側セグメント２の第２上面２３に当接することで下側セグメント２を支持する。下側支持部３２２において第２内周面２２に当接する支持面Ｓ４は、径方向に延びている。また、下側耳部３２１の根元にも貫通孔３４が形成されている。なお、貫通孔３４は形成されていなくてもよい。また、本発明に係る下片は下側支持部３２２を有さなくてもよい。

【0030】

なお、本発明に係るスペーサエキスパンダの形状は、上述したものに限定されない。

【0031】

［オイルシールについて］
図５は、実施形態における上側セグメント１の接触状態を説明するための断面図である。図５では、ピストン２０の上昇行程における上側セグメント１の状態が図示されている。図５の符号ＣＰ１は、第１内周面１２における、スペーサエキスパンダ３の上側耳部３１１の押圧面Ｓ１との接触部分（以下、内周接触部ＣＰ１とする）を示す。図５に示すように、第１内周面１２は、下側内周領域１２２においてスペーサエキスパンダ３の押圧面Ｓ１と接触する。このとき、内周頂部Ｐ１が第１内周面１２の軸方向幅の上下中央位置ＭＰ１よりも上側に位置していることから、第１内周面１２は、内周頂部Ｐ１が第１内周面１２の軸方向幅の上下中央に位置する場合よりも上側の位置でスペーサエキスパンダ３の押圧面Ｓ１と接触する。つまり、第１内周面１２が対称バレル形状の場合よりも内周接触部ＣＰ１の位置が上側にシフトする。そのため、上側セグメント１の第１上面１３とリング溝３０の上壁３０１との接触面圧が高められ、接触部分におけるシール性能が向上する。これにより、リング溝３０内のオイルが上側セグメント１の第１上面１３とリング溝３０の上壁３０１との間を通って燃焼室へ流出することによるオイル上がりが抑制される。

【0032】

［作用・効果］
以上のように、実施形態に係るオイルリング４０は、周長方向に直交する断面において、上側セグメント１の第１内周面１２の内周頂部Ｐ１が第１内周面１２の軸方向幅の上下中央位置ＭＰ１よりも上側に位置するように、構成されている。つまり、第１内周面１２が偏心形状となっている。これにより、上側セグメント１の第１上面１３とリング溝３０の上壁３０１との接触面圧を高め、オイル上がりを抑制することができる。その結果、実施形態によれば、オイルリング４０のシール性能を向上させ、オイル消費を低減することができる。

【0033】

更に、上側セグメント１の第１内周面１２は、周長方向に直交する断面において、内周頂部Ｐ１を含んで径方向内側へ凸状となるように湾曲したバレル形状を有する。そのため、第１内周面１２は、バレル曲面でスペーサエキスパンダ３の押圧面Ｓ１と接触することとなる。但し、本発明における上側セグメントの内周面の形状はバレル形状に限定されない。また、内周頂部は平坦状であってもよい。

【0034】

また、図２に示すように、上側セグメント１の軸方向幅（軸方向における上側セグメント１の幅）をｈ１とする。第１上面１３と第１下面１４とが平行な場合、ｈ１は、第１内周面１２の軸方向幅と等しい。また、内周頂部Ｐ１と上下中央位置ＭＰ１との軸方向における距離（内周頂点ずれ）をｄ１とする。また、ｄ１のｈ１に対する比率をαとする。第１内周面１２は、内周偏心形状であるため、０＜ｄ１＜ｈ１／２、０＜α＜５０％となる。このとき、αは、２．５％超えて５０％未満であることが好ましく、５％以上５０％未満であることが更に好ましい。αを上述の範囲とすることで、上側セグメント１の第１上面１３とリング溝３０の上壁３０１との接触面圧をより高め、オイルリング４０のシール性能をより向上させることができる。但し、本発明におけるｈ１とｄ１との関係は上記に限定されない。なお、セグメントの製造上、内周頂部の上下位置の誤差により、αには２％程度のばらつきがある。

【0035】

また、下側セグメント２の第２内周面２２の形状は特に限定されないが、第２内周面２２も偏心形状としてもよい。図６は、下側セグメント２の第２内周面２２の形状の一例を説明するための断面図である。図６では、下側セグメント２の周長方向に直交する断面が図示されている。図６において、符号Ａ２は下側セグメント２の中心軸を示す。また、符号ＣＬ２は、下側セグメント２の軸方向幅の中央を通る線を示す。また、符号ＭＰ２は、第２内周面２２の軸方向における中央位置（軸方向幅の上下中央位置）を示す。図６に示すように、第２内周面２２は、下側セグメント２の周長方向に直交する断面において、第２内周面２２における他の部位よりも下側セグメントの径方向内側に位置すると共に第２内周面２２において最小径となる内周頂部Ｐ２を含み、内周頂部Ｐ２が中央位置ＭＰ２よ
りも下側（クランク室側）に位置してもよい。これにより、下側セグメント２の第２下面２４とリング溝３０の下壁３０２との接触面圧をより高め、オイルリング４０のシール性能を更に向上させることができる。

【0036】

［変形例］
以下、実施形態に係る上側セグメントの変形例について説明する。以下の説明では、上述の上側セグメント１との相違点を主に説明し、同様の構成については同一の符号を付すことで詳細な説明を割愛する。以下に説明する上側セグメント１Ａ，１Ｂは、上側セグメント１に代えてオイルリング４０を構成することができる。

【0037】

［変形例１］
図７は、変形例１に係る上側セグメント１Ａの周長方向に直交する断面図である。図７に示すように、上側セグメント１Ａは、第１内周面１２の上側内周領域１２１及び下側内周領域１２２がテーパ形状を有する点で上側セグメント１と相違する。具体的には、周長方向に直交する断面において、上側内周領域１２１が内周頂部Ｐ１から上側に向かうに従って上側セグメント１Ａの中心軸Ａ１から離れるように傾斜しており、下側内周領域１２２が内周頂部Ｐ１から下側に向かうに従って中心軸Ａ１から離れるように傾斜している。なお、変形例１の内周頂部Ｐ１はＲ形状となっているが、内周頂部は平坦状であってもよい。

【0038】

［変形例２］
図８は、変形例２に係る上側セグメント１Ｂの周長方向に直交する断面図である。図８に示すように、上側セグメント１Ｂは、第１内周面１２が全体としてテーパ形状を有する点で上側セグメント１と相違する。第１内周面１２は、周長方向に直交する断面において、内周頂部Ｐ１から下側に向かうに従って上側セグメント１Ｂの中心軸Ａ１から離れるように傾斜している。上側セグメント１Ｂでは、ｄ１はｈ１／２未満となり、αは５０％未満となる。なお、変形例２の内周頂部Ｐ１もＲ形状となっているが、内周頂部は平坦状であってもよい。

【0039】

［その他の変形例］
上述した上側セグメント１，１Ａ，１Ｂの内周形状は、適宜組み合わせることができる。例えば、図２に示す上側セグメント１の第１内周面１２において、上側内周領域１２１を傾斜面としてもよい。具体的には、上側内周領域１２１を、内周頂部Ｐ１から上側に向かうに従って上側セグメント１の中心軸Ａ１から離れるように傾斜した傾斜面（テーパ面）とし、下側内周領域１２２を、内周頂部Ｐ１から下側に向かうに従って中心軸Ａ１から離れるように湾曲した湾曲面（Ｒ面）としてもよい。また、図２に示す第１内周面１２において、下側内周領域１２２を、内周頂部Ｐ１から下側に向かうに従って中心軸Ａ１から離れるように傾斜した傾斜面としてもよい。

【0040】

［シール性能評価］
実施形態に係る上側セグメントのシール性能を解析により評価した。解析では、内燃機関のピストンのリング溝にオイルリングを組み付けた状態を想定し、上側セグメントの上面とリング溝の上壁との接触面圧を導出した。解析は、以下の実施例１～５、及び比較例に係る上側セグメントを用いたオイルリングの夫々について実施した。

【0041】

［実施例］
実施例１～５に係るオイルリングは、図２に示した上側セグメント１と同様のセグメントを用いた。実施例１は、ｄ１＝０．０１ｍｍ、ｈ１＝０．４ｍｍ、α＝２．５％である。実施例２は、ｄ１＝０．０２ｍｍ、ｈ１＝０．４ｍｍ、α＝５．０％である。実施例３は、ｄ１＝０．０８ｍｍ、ｈ１＝０．４ｍｍ、α＝２０％である。実施例４は、ｄ１＝０
．１８５ｍｍ、ｈ１＝０．４ｍｍ、α＝４６．３％である。実施例５は、ｄ１＝０．０８ｍｍ、ｈ１＝０．３ｍｍ、α＝２６．７％である。

【0042】

［比較例］
図９は、比較例に係る上側セグメント１Ｘの周長方向に直交する断面図である。図９に示すように、比較例に係る上側セグメント１Ｘの第１内周面１２は、内周頂部Ｐ１が第１内周面１２の軸方向幅の上下中央に位置する対称バレル形状を有している。比較例は、ｄ１＝０ｍｍ、ｈ１＝０．４ｍｍ、α＝０％である。

【0043】

［解析結果］
表１に解析結果を示す。接触面圧は、上側セグメントの上面とオイル溝の上壁との接触部分の平均面圧を導出し、比較例に対する比率とした。

【表1】

【0044】

表１に示すように、実施例１～５において、比較例よりも接触面圧が高いことが分かる。これにより、内周頂点を内周面軸方向幅の上下中央よりも上側に位置させることによるシール性能の向上を確認できた。また、αを５％以上とすることによって接触面圧が顕著に高まることを確認できた。

【0045】

＜その他＞
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。

【符号の説明】

【0046】

１００：内燃機関
１０：シリンダ
２０：ピストン
３０：リング溝
４０：オイルリング
１：上側セグメント
１１：第１外周面
１２：第１内周面（本発明に係る内周面の一例）
１３：第１上面
１４：第１下面
２：下側セグメント
３：スペーサエキスパンダ
３１１：上側耳部
Ｐ１：内周頂部
Ｓ１：押圧面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】