(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】オイルリング
(51)【国際特許分類】
F16J 9/20 20060101AFI20240730BHJP
F16J 9/06 20060101ALI20240730BHJP
F02F 5/00 20060101ALI20240730BHJP
【ＦＩ】
F16J9/20
F16J9/06 B
F02F5/00 301E
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2022033283
(22)【出願日】2022-03-04
(65)【公開番号】P2023128730
(43)【公開日】2023-09-14
【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】彦根 顕
(72)【発明者】
【氏名】長谷川 直広
(72)【発明者】
【氏名】林 昌樹
(72)【発明者】
【氏名】川合 清行
【審査官】久米 伸一
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１８４７４８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】実開昭５９－０９９１５４（ＪＰ，Ｕ）
【文献】国際公開第２０２０／１５８９４９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許第０２９６５４２３（ＵＳ，Ａ）
【文献】実開平０４－１３３０６４（ＪＰ，Ｕ）
【文献】米国特許第０２８１５９９６（ＵＳ，Ａ）
【文献】実開平０４－００３１６２（ＪＰ，Ｕ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１６Ｊ ９／２０
Ｆ１６Ｊ ９／０６
Ｆ０２Ｆ ５／００
(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であって、前記オイルリングの軸方向における燃焼室側である上側に配置される上側セグメントと、前記上側セグメントとは独立してクランク室側である下側に配置される下側セグメントと、前記上側セグメントと前記下側セグメントとの間に配置されると共に前記オイルリングの径方向の外側へ張り出す張力を発生させるスペーサエキスパンダと、を備え、
前記上側セグメントは、外周側に設けられた外周面と、内周側に設けられた内周面と、前記内燃機関において前記上側に面する上面と、前記内燃機関において前記下側に面する下面と、を含み、
前記スペーサエキスパンダは、前記オイルリングの径方向において前記上側セグメントよりも内側に設けられると共に前記張力により前記内周面を押圧する押圧面を含み、
前記内周面は、前記オイルリングの周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、
前記外周面は、前記オイルリングの周方向に直交する断面において、前記外周面における他の部位よりも前記オイルリングの径方向外側に位置すると共に前記外周面において最大径となる外周頂部を含み、
前記内周頂部は、前記オイルリングの周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、
前記押圧面は、前記オイルリングの周方向に直交する断面において、前記燃焼室側に向かうに従って前記オイルリングの中心軸に近づくように傾斜しており、
前記オイルリングの軸方向に対する前記押圧面の傾斜角度をθとしたとき、
１°≦θ≦２０°であり、
前記内周面は、前記オイルリングの周方向に直交する断面において、前記内周頂部から前記上面側に向かって湾曲する上側湾曲面と、前記内周頂部から前記下面側に向かって湾曲する下側湾曲面と、を含み、
前記上側湾曲面において前記内周頂部に隣接する円弧の曲率半径は、前記下側湾曲面において曲率半径が最も大きい円弧の曲率半径以下である、
オイルリング。
【請求項2】
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おける燃焼室側である上側に配置される上側セグメントと、前記上側セグメントとは独立してクランク室側である下側に配置される下側セグメントと、前記上側セグメントと前記下側セグメントとの間に配置されると共に前記オイルリングの径方向の外側へ張り出す張力を発生させるスペーサエキスパンダと、を備え、
前記上側セグメントは、外周側に設けられた外周面と、内周側に設けられた内周面と、前記内燃機関において前記上側に面する上面と、前記内燃機関において前記下側に面する下面と、を含み、
前記スペーサエキスパンダは、前記オイルリングの径方向において前記上側セグメントよりも内側に設けられると共に前記張力により前記内周面を押圧する押圧面を含み、
前記内周面は、前記オイルリングの周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、
前記外周面は、前記オイルリングの周方向に直交する断面において、前記外周面における他の部位よりも前記オイルリングの径方向外側に位置すると共に前記外周面において最大径となる外周頂部を含み、
前記内周頂部は、前記オイルリングの周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、
前記押圧面は、前記オイルリングの周方向に直交する断面において、前記燃焼室側に向かうに従って前記オイルリングの中心軸に近づくように傾斜しており、
前記オイルリングの軸方向に対する前記押圧面の傾斜角度をθとしたとき、
１°≦θ≦２０°であり、
前記オイルリングの周方向に直交する断面において、前記内周面は、上側の円弧と、前記上側の円弧よりも下側に設けられると共に前記上側の円弧に接続された下側の円弧とによって形成されており、
前記上側セグメントが前記オイルリングの径方向と平行となるように前記スペーサエキスパンダに設置された場合に、前記上側の円弧と前記下側の円弧との交点は、前記下側の円弧を延長させることで形成される仮想の円である下側仮想円と前記押圧面との交点よりも上側に位置する、
オイルリング。
【請求項3】
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おける燃焼室側である上側に配置される上側セグメントと、前記上側セグメントとは独立してクランク室側である下側に配置される下側セグメントと、前記上側セグメントと前記下側セグメントとの間に配置されると共に前記オイルリングの径方向の外側へ張り出す張力を発生させるスペーサエキスパンダと、を備え、
前記上側セグメントは、外周側に設けられた外周面と、内周側に設けられた内周面と、前記内燃機関において前記上側に面する上面と、前記内燃機関において前記下側に面する下面と、を含み、
前記スペーサエキスパンダは、前記オイルリングの径方向において前記上側セグメントよりも内側に設けられると共に前記張力により前記内周面を押圧する押圧面を含み、
前記内周面は、前記オイルリングの周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、
前記外周面は、前記オイルリングの周方向に直交する断面において、前記外周面における他の部位よりも前記オイルリングの径方向外側に位置すると共に前記外周面において最大径となる外周頂部を含み、
前記内周頂部は、前記オイルリングの周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、
前記押圧面は、前記オイルリングの周方向に直交する断面において、前記燃焼室側に向かうに従って前記オイルリングの中心軸に近づくように傾斜しており、
前記オイルリングの軸方向に対する前記押圧面の傾斜角度をθとしたとき、
１°≦θ≦２０°であり、
前記オイルリングの周方向に直交する断面において、前記内周面は、上側の円弧と、前記上側の円弧よりも下側に設けられると共に前記上側の円弧に接続された下側の円弧とによって形成されており、
前記上側セグメントが前記オイルリングの径方向と平行となるように前記スペーサエキスパンダに設置された場合に、前記上側の円弧と前記下側の円弧との交点は、前記下側の円弧を延長させることで形成される仮想の円である下側仮想円と前記押圧面との交点よりも下側に位置する、
オイルリング。
【請求項4】
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おける燃焼室側である上側に配置される上側セグメントと、前記上側セグメントとは独立してクランク室側である下側に配置される下側セグメントと、前記上側セグメントと前記下側セグメントとの間に配置されると共に前記オイルリングの径方向の外側へ張り出す張力を発生させるスペーサエキスパンダと、を備え、
前記上側セグメントは、外周側に設けられた外周面と、内周側に設けられた内周面と、前記内燃機関において前記上側に面する上面と、前記内燃機関において前記下側に面する下面と、を含み、
前記スペーサエキスパンダは、前記オイルリングの径方向において前記上側セグメントよりも内側に設けられると共に前記張力により前記内周面を押圧する押圧面を含み、
前記内周面は、前記オイルリングの周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、
前記外周面は、前記オイルリングの周方向に直交する断面において、前記外周面における他の部位よりも前記オイルリングの径方向外側に位置すると共に前記外周面において最大径となる外周頂部を含み、
前記内周頂部は、前記オイルリングの周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、
前記押圧面は、前記オイルリングの周方向に直交する断面において、前記燃焼室側に向かうに従って前記オイルリングの中心軸に近づくように傾斜しており、
前記オイルリングの軸方向に対する前記押圧面の傾斜角度をθとしたとき、
１°≦θ≦２０°であり、
前記内周面は、前記オイルリングの周方向に直交する断面において、前記内周頂部よりも上側の上側領域と、内周頂部よりも下側の下側領域と、を含み、
前記上側領域はテーパ面として形成され、前記下側領域は湾曲面として形成されている、
オイルリング。
【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おける燃焼室側である上側に配置される上側セグメントと、前記上側セグメントとは独立してクランク室側である下側に配置される下側セグメントと、前記上側セグメントと前記下側セグメントとの間に配置されると共に前記オイルリングの径方向の外側へ張り出す張力を発生させるスペーサエキスパンダと、を備え、
前記上側セグメントは、外周側に設けられた外周面と、内周側に設けられた内周面と、前記内燃機関において前記上側に面する上面と、前記内燃機関において前記下側に面する下面と、を含み、
前記スペーサエキスパンダは、前記オイルリングの径方向において前記上側セグメントよりも内側に設けられると共に前記張力により前記内周面を押圧する押圧面を含み、
前記内周面は、前記オイルリングの周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、
前記外周面は、前記オイルリングの周方向に直交する断面において、前記外周面における他の部位よりも前記オイルリングの径方向外側に位置すると共に前記外周面において最大径となる外周頂部を含み、
前記内周頂部は、前記オイルリングの周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、
前記押圧面は、前記オイルリングの周方向に直交する断面において、前記燃焼室側に向かうに従って前記オイルリングの中心軸に近づくように傾斜しており、
前記オイルリングの軸方向に対する前記押圧面の傾斜角度をθとしたとき、
１°≦θ≦２０°であり、
前記上側セグメントが前記オイルリングの径方向と平行となるように前記スペーサエキスパンダに設置された場合に、前記オイルリングの周方向に直交する断面において、前記内周面と前記押圧面との交点を中心とするモーメントが作用する方向について、前記外周面が下がる向きを正とし、
前記押圧面から前記内周面に作用する力の軸方向成分によって前記上側セグメントに働くモーメントをＭ１とし、
前記押圧面から前記内周面に作用する力の径方向成分によって前記上側セグメントに働くモーメントをＭ２としたとき、
Ｍ２／Ｍ１＞－０．１４を満たす、
オイルリング。
【請求項6】
前記オイルリングの周方向に直交する断面において、前記内周面と前記押圧面との交点が前記外周頂部よりも上側に位置する、請求項１から５の何れか一項に記載のオイルリング。
【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やピストンリング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、幅中心線に対し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
【文献】実全昭５９－０９９１５４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、従来のオイルリングでは、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生じた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であって、前記オイルリングの軸方向における燃焼室側である上側に配置される上側セグメントと、前記上側セグメントとは独立してクランク室側である下側に配置される下側セグメントと、前記上側セグメントと前記下側セグメントとの間に配置されると共に前記オイルリングの径方向の外
側へ張り出す張力を発生させるスペーサエキスパンダと、を備え、前記上側セグメントは、外周側に設けられた外周面と、内周側に設けられた内周面と、前記内燃機関において前記上側に面する上面と、前記内燃機関において前記下側に面する下面と、を含み、前記スペーサエキスパンダは、前記オイルリングの径方向において前記上側セグメントよりも内側に設けられると共に前記張力により前記内周面を押圧する押圧面を含み、前記内周面は、前記オイルリングの周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、前記外周面は、前記オイルリングの周方向に直交する断面において、前記外周面における他の部位よりも前記オイルリングの径方向外側に位置すると共に前記外周面において最大径となる外周頂部を含み、前記内周頂部は、前記オイルリングの周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、前記押圧面は、前記オイルリングの周方向に直交する断面において、前記燃焼室側に向かうに従って前記オイルリングの中心軸に近づくように傾斜しており、前記オイルリングの軸方向に対する前記押圧面の傾斜角度（即ち、耳角度）をθとしたとき、１°≦θ≦２０°である、オイルリングである。
側へ張り出す張力を発生させるスペーサエキスパンダと、を備え、前記上側セグメントは、外周側に設けられた外周面と、内周側に設けられた内周面と、前記内燃機関において前記上側に面する上面と、前記内燃機関において前記下側に面する下面と、を含み、前記スペーサエキスパンダは、前記オイルリングの径方向において前記上側セグメントよりも内側に設けられると共に前記張力により前記内周面を押圧する押圧面を含み、前記内周面は、前記オイルリングの周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、前記外周面は、前記オイルリングの周方向に直交する断面において、前記外周面における他の部位よりも前記オイルリングの径方向外側に位置すると共に前記外周面において最大径となる外周頂部を含み、前記内周頂部は、前記オイルリングの周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、前記押圧面は、前記オイルリングの周方向に直交する断面において、前記燃焼室側に向かうに従って前記オイルリングの中心軸に近づくように傾斜しており、前記オイルリングの軸方向に対する前記押圧面の傾斜角度（即ち、耳角度）をθとしたとき、１°≦θ≦２０°である、オイルリングである。
【0008】
本発明は、つまり、上側セグメントの内周面を偏心形状とし、スペーサエキスパンダの上側セグメントを押圧する押圧面の傾斜角度を１°≦θ≦２０°とする。これによれば、上側セグメントのオイル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、前記オイルリングの周方向に直交する断面において、前記内周頂部から前記上面側に向かって湾曲する上側湾曲面と、前記内周頂部から前記下面側に向かって湾曲する下側湾曲面と、を含んでもよい。
【0010】
また、本発明において、前記上側湾曲面において前記内周頂部に隣接する円弧の曲率半径は、前記下側湾曲面において曲率半径が最も大きい円弧の曲率半径以下であってもよい。
【0011】
また、本発明において、前記オイルリングの周方向に直交する断面において、前記内周面は、上側の円弧と、前記上側の円弧よりも下側に設けられると共に前記上側の円弧に接続された下側の円弧とによって形成されており、前記上側セグメントが前記オイルリングの径方向と平行となるように前記スペーサエキスパンダに設置された場合に、前記上側の円弧と前記下側の円弧との交点は、前記下側の円弧を延長させることで形成される仮想の円である下側仮想円と前記押圧面との交点よりも上側に位置してもよい。
【0012】
また、本発明において、前記オイルリングの周方向に直交する断面において、前記内周面は、上側の円弧と、前記上側の円弧よりも下側に設けられると共に前記上側の円弧に接続された下側の円弧とによって形成されており、前記上側セグメントが前記オイルリングの径方向と平行となるように前記スペーサエキスパンダに設置された場合に、前記上側の円弧と前記下側の円弧との交点は、前記下側の円弧を延長させることで形成される仮想の円である下側仮想円と前記押圧面との交点よりも下側に位置してもよい。
【0013】
また、本発明において、前記内周面は、前記オイルリングの周方向に直交する断面において、前記内周頂部から前記上面側に向かって傾斜する上側テーパ面と、前記内周頂部から前記下面側に向かって傾斜する下側テーパ面と、を含んでもよい。
【0014】
また、本発明において、前記内周面は、前記オイルリングの周方向に直交する断面において、前記内周頂部よりも上側の上側領域と、内周頂部よりも下側の下側領域と、を含み、前記上側領域と前記下側領域のうち、一方は湾曲面として形成され、他方はテーパ面として形成されてもよい。
【0015】
また、本発明において、前記上側領域はテーパ面として形成され、前記下側領域は湾曲面として形成されてもよい。
【0016】
また、本発明は、前記上側セグメントが前記オイルリングの径方向と平行となるように前記スペーサエキスパンダに設置された場合に、前記オイルリングの周方向に直交する断面において、オイルリングの径方向の外側をＸ軸の正とし、オイルリングの軸方向の上側をＹ軸の正とするＸＹ座標系において、前記内周面と前記押圧面との交点の位置座標を（Ｘ１，Ｙ１）とし、前記外周頂部の位置座標を（Ｘ２，Ｙ２）としたとき、ｃｏｓθ（Ｙ１－Ｙ２）／（ｓｉｎθ（Ｘ２－Ｘ１））＞－０．１４を満たしてもよい。なお、ｃｏｓθ（Ｙ１－Ｙ２）／（ｓｉｎθ（Ｘ２－Ｘ１））は、－０．０７以上とすることが更に好ましく、０以上とすることがより一層好ましい。また、ｃｏｓθ（Ｙ１－Ｙ２）／（ｓｉｎθ（Ｘ２－Ｘ１））の上限は特に設定されないが、製造上の観点から、５．０以下とすることが好ましい。
【0017】
また、本発明は、前記上側セグメントが前記オイルリングの径方向と平行となるように前記スペーサエキスパンダに設置された場合に、前記オイルリングの周方向に直交する断面において、前記内周面と前記押圧面との交点を中心とするモーメントが作用する方向について、前記外周面が下がる向きを正とし、前記押圧面から前記内周面に作用する力の軸方向成分によって前記上側セグメントに働くモーメントをＭ１とし、前記押圧面から前記内周面に作用する力の径方向成分によって前記上側セグメントに働くモーメントをＭ２としたとき、Ｍ２／Ｍ１＞－０．１４を満たしてもよい。
【0018】
また、本発明において、前記オイルリングの周方向に直交する断面において、前記内周面と前記押圧面との交点が前記外周頂部よりも上側に位置してもよい。
【発明の効果】
【0019】
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】
【0020】
【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】実施形態に係るオイルリングの断面図である。
【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】実施形態に係る上側セグメントの内周面の形状パターン１を説明するための断面図である。
【図5】内周形状パターン１に係る内周面と上側耳部との接触状態の一例を示す図である。
【図6】実施形態に係る上側セグメントの内周面の形状パターン２を説明するための断面図である。
【図7】内周形状パターン２に係る内周面と上側耳部との接触状態の一例を示す図である。
【図8】実施形態に係る上側セグメントの内周面の形状パターン３を説明するための断面図である。
【図9】内周形状パターン３に係る内周面と上側耳部との接触状態の一例を示す図である。
【図10】実施形態に係る上側セグメントの内周面の形状パターン４を説明するための断面図である。
【図11】内周面の派生形１を説明するための断面図である。
【図12】内周面の派生形２を説明するための断面図である。
【図13】内周面の派生形３を説明するための断面図である。
【図14】内周面の派生形４を説明するための断面図である。
【図15】実施形態に係る上側セグメントの外周面の形状パターン１を説明するための断面図である。
【図16】実施形態に係る上側セグメントの外周面の形状パターン２を説明するための断面図である。
【図17】従来例に係るオイルリングの上側セグメントに作用する力を説明するための図である。
【図18】実施形態に係るオイルリングの上側セグメントに作用する力を説明するための図（１）である。
【図19】実施形態に係るオイルリングの上側セグメントに作用する力を説明するための図（２）である。
【図20】実施形態に係るオイルリングの上側セグメントに作用する力を説明するための図（３）である。
【図21】実施形態に係るオイルリングの上側セグメントに作用する力を説明するための図（４）である。
【図22】解析結果を示すグラフ（１）である。
【図23】解析結果を示すグラフ（２）である。
【図24】解析結果を示すグラフ（３）である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
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。
【0022】
［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。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２は、実施形態に係るオイルリング４０の断面図である。図１及び図２では、オイルリング４０の周方向に直交する断面が図示されている。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。
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。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２は、実施形態に係るオイルリング４０の断面図である。図１及び図２では、オイルリング４０の周方向に直交する断面が図示されている。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。
【0023】
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。
【0024】
図２において、符号Ａ１はオイルリング４０の中心軸を示す。図２では、オイルリング４０がピストン２０に装着される前の状態であって上下のセグメント１，２がオイルリング４０の径方向と平行となるようにスペーサエキスパンダ３に設置された場合に想定される状態が図示されている。図２の状態（以下、静止状態ともいう）では、上下のセグメント１，２に対して外力が作用しておらず、後述する耳角度θの影響を受けることなく上下のセグメント１，２がスペーサエキスパンダ３の上下に設置されている。以下、図２に示すように、オイルリング４０の中心軸Ａ１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、「周方向」とはオイルリング４０及び上側セグメント１の周方向のことを指し、「径方向」とはオイルリング４０及び上側セグメント１の径方向のことを指し、「軸方向」とはオイルリング４０及び上側セグメント１の軸方向のことを指す。オイルリング４０及び上側セグメント１の周方向、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且つリングの軸方向幅の中央を通る中心線を基準として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且つ中心線を基準として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）傾斜した面形状又はクランク室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）傾斜した面形状のことを指す。
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、「周方向」とはオイルリング４０及び上側セグメント１の周方向のことを指し、「径方向」とはオイルリング４０及び上側セグメント１の径方向のことを指し、「軸方向」とはオイルリング４０及び上側セグメント１の軸方向のことを指す。オイルリング４０及び上側セグメント１の周方向、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且つリングの軸方向幅の中央を通る中心線を基準として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且つ中心線を基準として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）傾斜した面形状又はクランク室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）傾斜した面形状のことを指す。
【0025】
［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、窒化処理被膜、樹脂被膜、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）処理被膜、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ－Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）処理被膜、クロムめっき処理被膜等が形成されていてもよい。
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、窒化処理被膜、樹脂被膜、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）処理被膜、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ－Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）処理被膜、クロムめっき処理被膜等が形成されていてもよい。
【0026】
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外周面１１と、内周側に設けられた内周面１２と、燃焼室側に面する上面１３と、クランク室側に面する下面１４と、を含む。上側セグメント１の軸方向端面である上面１３と下面１４は互いに平行であり、上面１３と下面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、上面１３と下面１４は平行でなくてもよい。上面１３と下面１４は一部が平行であってもよい。図１に示すように、上側セグメント１は、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、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。
【0027】
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外周面２１と、内周側に設けられた内周面２２と、燃焼室側に面する上面２３と、クランク室側に面する下面２４と、を含む。下側セグメント２の軸方向端面である上面２３と下面２４は互いに平行であり、上面２３と下面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。但し、上面２３と下面２４は平行でなくてもよい。上面２３と下面２４は一部が平行であってもよい。また、下側セグメント２は、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、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。下側セグメント２の内周面２２の形状は、頂部がリングの軸方向幅における中央に位置する対称バレル形状であってもよいし、頂部がリングの軸方向幅における中央から燃焼室側またはクランク室側に偏心した偏心バレル形状であってもよい。
【0028】
［スペーサエキスパンダ］
図１に示すように、スペーサエキスパンダ３は、一対のセグメント１，２の間に設けられている。スペーサエキスパンダ３は、径方向外側へ張り出すように張力を発生させ、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。
図１に示すように、スペーサエキスパンダ３は、一対のセグメント１，２の間に設けられている。スペーサエキスパンダ３は、径方向外側へ張り出すように張力を発生させ、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。
【0029】
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方向に複数連なって構成されており、スペーサエキスパンダ３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、軸方向及び周方向に離間して周方向に交互に配置された複数の上片３１及び下片３２と、周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、軸方向において互いに離間するように設けられている。連結片３３は、周方向において隣り合う上片３１と下片３２の周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。
【0030】
図２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において内周面１２に当接する押圧面３ａは、周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Ａ１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において下面１４に当接する支持面３ｂ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３１は上側支持部３１２を有さなくてもよい。また、上側ベース部３１０や上側支持部３１２は、径方向に対して傾斜してもよい。
【0031】
図２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において内周面２２に当接する押圧面３ｃは、周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において上面２３に当接する支持面３ｄ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３２は下側支持部３２２を有さなくてもよい。また、下側ベース部３２０や下側支持部３２２は、径方向に対して傾斜してもよい。
に係る下片３２は下側支持部３２２を有さなくてもよい。また、下側ベース部３２０や下側支持部３２２は、径方向に対して傾斜してもよい。
【0032】
ここで、図２に示すように、オイルリング４０の軸方向（即ち、上下方向）に対するスペーサエキスパンダ３の上片３１の押圧面３ａの傾斜角度（以下、耳角度という）をθとする。実施形態では、１°≦θ≦２０°となっている。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。
【0033】
［上側セグメントの面形状］
次に、本発明に係る上側セグメントにおいて採用され得る内周面形状及び外周面形状について、実施形態に係る上側セグメント１を例に説明する。なお、以下に説明する面形状はあくまで例示であり、本発明を限定するものではない。
次に、本発明に係る上側セグメントにおいて採用され得る内周面形状及び外周面形状について、実施形態に係る上側セグメント１を例に説明する。なお、以下に説明する面形状はあくまで例示であり、本発明を限定するものではない。
【0034】
図４～１４は、実施形態に係る上側セグメント１の内周面１２の形状パターンを説明するための断面図である。また、図１５，１６は、実施形態に係る上側セグメント１の外周面１１の形状パターンを説明するための断面図である。図４～１６では、オイルリング４０がピストン２０に装着される前の状態であってオイルリング４０の径方向と平行となるようにスペーサエキスパンダ３に設置された場合の上側セグメント１の状態が図示されている。また、図４～１６では、周方向に直交する断面が図示されており、便宜上、断面のハッチングの図示を省略している。また、図４，６，８，１０～１６の符号ＣＬ１は、上側セグメント１の軸方向幅の中央を通る線（中心線）を示す。また、図４，６，８，１０～１６の符号ＭＰ２は内周面１２の軸方向における中央位置（軸方向幅の上下中央位置）を示し、図１５，１６の符号ＭＰ１は外周面１１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。以下に説明するいくつかの形状パターンにおいて、同様の構成については同一の符号を付すことで重複の説明を省略する場合がある。
【0035】
図４～１４に示す符号ＴＰ２は、内周頂部を示す。内周頂部ＴＰ２は、周方向に直交する断面において、内周面１２における他の部位よりも径方向内側に位置し、内周面１２において最小径（つまり、オイルリング中心軸Ａ１に最も近い）となる部位である。図４～１４に示す各形状において、内周頂部ＴＰ２は、内周面１２の軸方向幅の上下中央位置ＭＰ２よりも上側（燃焼室側）に位置している。つまり、実施形態に係る内周面１２は、内周頂部ＴＰ２が偏心した偏心形状となっている。
【0036】
［内周形状パターン１］
図４は、実施形態に係る上側セグメント１の内周面１２の形状パターン１（以下、内周形状パターン１）を説明するための断面図である。内周形状パターン１に係る内周面１２は、バレル形状を有する。即ち、内周面１２は、周方向に直交する断面において、内周頂部ＴＰ２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ＴＰ２が上下中央位置ＭＰ２よりも上側に位置するため、内周面１２が中心線ＣＬ１を基準として上下方向（軸方向）において非対称となっている。つまり、内周面１２は、偏心バレル形状となっている。
図４は、実施形態に係る上側セグメント１の内周面１２の形状パターン１（以下、内周形状パターン１）を説明するための断面図である。内周形状パターン１に係る内周面１２は、バレル形状を有する。即ち、内周面１２は、周方向に直交する断面において、内周頂部ＴＰ２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ＴＰ２が上下中央位置ＭＰ２よりも上側に位置するため、内周面１２が中心線ＣＬ１を基準として上下方向（軸方向）において非対称となっている。つまり、内周面１２は、偏心バレル形状となっている。
【0037】
図４に示すように、内周形状パターン１に係る内周面１２は、内周頂部ＴＰ２を含む内周端面Ｓ１と、内周端面Ｓ１と上面１３とを接続する第１接続面Ｓ２と、内周端面Ｓ１と下面１４とを接続する第２接続面Ｓ３と、を含む。ここで、内周端面Ｓ１のうち、内周頂部ＴＰ２よりも上側の領域を上側湾曲面Ｓ１１とし、内周頂部ＴＰ２よりも下側の領域を下側湾曲面Ｓ１２とする。上側湾曲面Ｓ１１は、内周頂部ＴＰ２から上側に向かうに従ってオイルリング４０の中心軸Ａ１から離れるように（つまり、拡径するように）湾曲しており、下側湾曲面Ｓ１２は、内周頂部ＴＰ２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、内周端面Ｓ１は、軸方向において、内周頂部ＴＰ２から離れるに従
って拡径するように形成されている。
って拡径するように形成されている。
【0038】
ここで、図４の符号ＴＡは、頂部付近領域を示す。頂部付近領域ＴＡは、内周頂部ＴＰ２から径方向外側へ所定距離までの領域である。頂部付近領域ＴＡの範囲は特に限定されないが、例えば、内周頂部ＴＰ２から径方向外側へ３０μｍ～５０μｍまでの範囲とすることができる。図４に示す内周端面Ｓ１は、頂部付近領域ＴＡにおいて上下非対称となっている。より詳細には、内周面１２は中心線ＣＬ１を基準として上下非対称となっており、頂部付近領域ＴＡは仮想線Ｌ１（後述）を基準として上下非対称となっている。また、内周端面Ｓ１は、頂部付近領域ＴＡにおいて曲率半径の異なる２個の円弧によって形成されている。なお、内周形状パターン１は、頂部付近領域ＴＡにおいて曲率半径の異なる２個以上の円弧により形成されてもよく、例えば、３個の円弧により形成されてもよい。本例に係る内周端面Ｓ１は、周方向に直交する断面において、上側円弧ＡＲ１と、上側円弧ＡＲ１よりも下側に設けられ、上側円弧ＡＲ１に接続された下側円弧ＡＲ２と、によって形成されている。図４に示す例では、上側円弧ＡＲ１は内周頂部ＴＰ２よりも上側に設けられ、下側円弧ＡＲ２は内周頂部ＴＰ２よりも下側に設けられている。
【0039】
図４の符号ＶＣ１は、上側円弧ＡＲ１を延長させることで形成される仮想の円である上側仮想円を示す。上側円弧ＡＲ１は、上側仮想円ＶＣ１に含まれる。また、ＶＣ２は、下側円弧ＡＲ２を延長させることで形成される仮想の円である下側仮想円を示す。下側円弧ＡＲ２は、下側仮想円ＶＣ２に含まれる。また、図４の符号Ｃ１は上側円弧ＡＲ１及び上側仮想円ＶＣ１の中心を示し、Ｃ２は下側円弧ＡＲ２及び下側仮想円ＶＣ２の中心を示し、Ｌ１は内周頂部ＴＰ２を通って径方向に延びる仮想線を示す。また、符号ＣＰ１は、上側円弧ＡＲ１と下側円弧ＡＲ２との交点（接続点）を示す。また、上側円弧ＡＲ１及び上側仮想円ＶＣ１の半径をＲ１とし、下側円弧ＡＲ２及び下側仮想円ＶＣ２の半径をＲ２とする。
【0040】
図４に示す内周形状パターン１では、上側円弧ＡＲ１の中心Ｃ１と下側円弧ＡＲ２の中心Ｃ２とが共に仮想線Ｌ１上に位置し、交点ＣＰ１が内周頂部ＴＰ２と一致している。そのため、上側円弧ＡＲ１によって上側湾曲面Ｓ１１が形成され、下側円弧ＡＲ２によって下側湾曲面Ｓ１２が形成されている。また、Ｒ１＜Ｒ２となっており、上側仮想円ＶＣ１が下側仮想円ＶＣ２に内接している。なお、Ｒ１＝Ｒ２であってもよい。図４に示す例では、Ｒ１＝０．１ｍｍ、Ｒ２＝０．３５ｍｍとなっている。但し、内周形状パターン１は、これに限定されない。なお、Ｒ１及びＲ２は、０．０３ｍｍ～２．０ｍｍの範囲で適宜設定することができるが、この範囲に限定されない。上側仮想円ＶＣ１と下側仮想円ＶＣ２は、交点ＣＰ１の１点のみで交わっており、交点ＣＰ１において共通の接線を有する。そのため、上側円弧ＡＲ１と下側円弧ＡＲ２とが接線連続となっている。
【0041】
なお、本発明において、上側湾曲面や下側湾曲面は、後述の図１２に示す派生形２のように、曲率半径の異なる複数の円弧により形成されてもよい。また、上側湾曲面や下側湾曲面は、曲率半径が上側又は下側に向かうに従って徐々に変化する形状であってもよい。曲率半径が徐々に変化する場合、任意の点付近の曲線の微小部分は，その点での曲率半径を半径とする円弧で近似することができる。
【0042】
ここで、オイルシール性能の向上の観点では、上側湾曲面Ｓ１１において内周頂部ＴＰ２に隣接する円弧の曲率半径を下側湾曲面Ｓ１２において曲率半径が最も大きい円弧の曲率半径以下とすることが好ましい。このような条件を満たすことで、上下中央位置ＭＰ２に対する内周頂部ＴＰ２の偏心量を大きくすることができる。これにより、後述のように、上側セグメント１の上面１３の内周側の面圧を高めることができる。但し、本発明はこの条件に限定されるものではない。図４に示す内周形状パターン１は、上側湾曲面Ｓ１１において内周頂部ＴＰ２に隣接する円弧である上側円弧ＡＲ１の曲率半径Ｒ１が下側湾曲
面Ｓ１２において曲率半径が最も大きい円弧である下側円弧ＡＲ２の曲率半径Ｒ２よりも小さいため、上述の条件を満たす。また、上述の条件は、上側湾曲面や下側湾曲面が曲率半径の異なる複数の円弧により形成される場合や上側湾曲面や下側湾曲面の曲率半径が上側又は下側に向かうに従って徐々に変化する場合にも適用できる。一例として、後述の図１２に示す派生形２では、上側湾曲面Ｓ１１において内周頂部ＴＰ２に隣接する円弧である上側円弧ＡＲ１の曲率半径Ｒ１が下側湾曲面Ｓ１２において曲率半径が最も大きい円弧である第３円弧ＡＲ３の曲率半径Ｒ３よりも小さいため、この条件を満たす。
面Ｓ１２において曲率半径が最も大きい円弧である下側円弧ＡＲ２の曲率半径Ｒ２よりも小さいため、上述の条件を満たす。また、上述の条件は、上側湾曲面や下側湾曲面が曲率半径の異なる複数の円弧により形成される場合や上側湾曲面や下側湾曲面の曲率半径が上側又は下側に向かうに従って徐々に変化する場合にも適用できる。一例として、後述の図１２に示す派生形２では、上側湾曲面Ｓ１１において内周頂部ＴＰ２に隣接する円弧である上側円弧ＡＲ１の曲率半径Ｒ１が下側湾曲面Ｓ１２において曲率半径が最も大きい円弧である第３円弧ＡＲ３の曲率半径Ｒ３よりも小さいため、この条件を満たす。
【0043】
第１接続面Ｓ２及び第２接続面Ｓ３は、面取り加工により形成された所謂Ｒ面（コーナーＲ）であり、周方向に直交する断面において、円弧により形成されている。なお、第１接続面Ｓ２及び第２接続面Ｓ３は、本発明において必須の構成ではない。
【0044】
図５は、内周形状パターン１に係る内周面１２と上側耳部３１１との接触状態の一例を示す図である。図５の符号Ｐ１は、内周面１２と上側耳部３１１の押圧面３ａとの交点（接触点）を示す。また、符号Ｐａｒ２は、下側仮想円ＶＣ２と押圧面３ａとの交点を示す。図５に示すように、内周面１２は下側湾曲面Ｓ１２において上側耳部３１１の押圧面３ａと接触する。ここで、内周形状パターン１では、上側円弧ＡＲ１と下側円弧ＡＲ２との交点ＣＰ１は、下側仮想円ＶＣ２と押圧面３ａとの交点Ｐａｒ２よりも上側に位置している。そのため、図５の交点Ｐ１が示すように、内周面１２は下側円弧ＡＲ２において上側耳部３１１の押圧面３ａと接触することとなり、交点Ｐ１は交点Ｐａｒ２と一致する。
【0045】
以上のように、内周形状パターン１は、周方向に直交する断面において、頂部付近領域ＴＡが曲率半径の異なる２個以上の円弧によって形成され、上側円弧ＡＲ１の中心Ｃ１と下側円弧ＡＲ２の中心Ｃ２とが共に仮想線Ｌ１上に位置し、上側円弧ＡＲ１と下側円弧ＡＲ２とが接線連続となり、上側円弧ＡＲ１と下側円弧ＡＲ２との交点ＣＰ１が内周頂部ＴＰ２となる形状である。
【0046】
［内周形状パターン２］
図６は、実施形態に係る上側セグメント１の内周面１２の形状パターン２（以下、内周形状パターン２）を説明するための断面図である。内周形状パターン２に係る内周面１２は、内周形状パターン１と同様に、偏心バレル形状となっており、頂部付近領域ＴＡにおいて上下非対称となっている。より詳細には、内周面１２は中心線ＣＬ１を基準として上下非対称となっており、頂部付近領域ＴＡは仮想線Ｌ１を基準として上下非対称となっている。また、内周形状パターン２は、下側円弧ＡＲ２の中心Ｃ２が上側円弧ＡＲ１の中心Ｃ１よりも上側に位置する点で図４及び図５で図示した内周形状パターン１と相違する。
図６は、実施形態に係る上側セグメント１の内周面１２の形状パターン２（以下、内周形状パターン２）を説明するための断面図である。内周形状パターン２に係る内周面１２は、内周形状パターン１と同様に、偏心バレル形状となっており、頂部付近領域ＴＡにおいて上下非対称となっている。より詳細には、内周面１２は中心線ＣＬ１を基準として上下非対称となっており、頂部付近領域ＴＡは仮想線Ｌ１を基準として上下非対称となっている。また、内周形状パターン２は、下側円弧ＡＲ２の中心Ｃ２が上側円弧ＡＲ１の中心Ｃ１よりも上側に位置する点で図４及び図５で図示した内周形状パターン１と相違する。
【0047】
図６に示すように、内周形状パターン２は、周方向に直交する断面において、頂部付近領域ＴＡが曲率半径の異なる２個以上の円弧によって形成され、上側円弧ＡＲ１の中心Ｃ１が仮想線Ｌ１上に位置し、下側円弧ＡＲ２の中心Ｃ２が中心Ｃ１よりも上側に位置し、上側円弧ＡＲ１と下側円弧ＡＲ２とが接線連続となり、上側円弧ＡＲ１においてオイルリングの中心軸Ａ１に最も近い位置が内周頂部ＴＰ２となる形状である。内周形状パターン２では、上側円弧ＡＲ１と下側円弧ＡＲ２との交点ＣＰ１が内周頂部ＴＰ２よりも下側に位置する。また、内周形状パターン２では、上側円弧ＡＲ１の上側部分によって上側湾曲面Ｓ１１が形成され、上側円弧ＡＲ１の下側部分と下側円弧ＡＲ２とによって下側湾曲面Ｓ１２が形成されている。また、Ｒ１＜Ｒ２となっており、上側仮想円ＶＣ１が下側仮想円ＶＣ２に内接している。
【0048】
図７は、内周形状パターン２に係る内周面１２と上側耳部３１１との接触状態の一例を示す図である。図７に示すように、内周面１２は下側湾曲面Ｓ１２において上側耳部３１１の押圧面３ａと接触する。ここで、内周形状パターン２では、上側円弧ＡＲ１と下側円
弧ＡＲ２との交点ＣＰ１は、下側仮想円ＶＣ２と押圧面３ａとの交点Ｐａｒ２よりも下側に位置している。そのため、図７の交点Ｐ１が示すように、内周面１２は上側円弧ＡＲ１において上側耳部３１１の押圧面３ａと接触可能となる。なお、図７に示す例では、内周面１２が上側円弧ＡＲ１において押圧面３ａと接触しているが、上側耳部３１１の耳角度θをより大きくすることで、内周面１２は交点ＣＰ１又は下側円弧ＡＲ２において押圧面３ａと接触可能となる。
弧ＡＲ２との交点ＣＰ１は、下側仮想円ＶＣ２と押圧面３ａとの交点Ｐａｒ２よりも下側に位置している。そのため、図７の交点Ｐ１が示すように、内周面１２は上側円弧ＡＲ１において上側耳部３１１の押圧面３ａと接触可能となる。なお、図７に示す例では、内周面１２が上側円弧ＡＲ１において押圧面３ａと接触しているが、上側耳部３１１の耳角度θをより大きくすることで、内周面１２は交点ＣＰ１又は下側円弧ＡＲ２において押圧面３ａと接触可能となる。
【0049】
［内周面の内周形状パターン３］
図８は、実施形態に係る上側セグメント１の内周面１２の形状パターン３（以下、内周形状パターン３）を説明するための断面図である。内周形状パターン３に係る内周面１２は、内周形状パターン１と同様に、偏心バレル形状となっている。また、内周形状パターン３は、周方向に直交する断面において、内周端面Ｓ１が単一の円弧Ａｒ１により形成されており、頂部付近領域ＴＡにおいて上下対称となっている点で図４及び図５で図示した内周形状パターン１や図６及び図７で図示した内周形状パターン２と相違する。より詳細には、内周面１２は中心線ＣＬ１を基準として上下非対称となっており、頂部付近領域ＴＡは仮想線Ｌ１を基準として上下対称となっている。
図８は、実施形態に係る上側セグメント１の内周面１２の形状パターン３（以下、内周形状パターン３）を説明するための断面図である。内周形状パターン３に係る内周面１２は、内周形状パターン１と同様に、偏心バレル形状となっている。また、内周形状パターン３は、周方向に直交する断面において、内周端面Ｓ１が単一の円弧Ａｒ１により形成されており、頂部付近領域ＴＡにおいて上下対称となっている点で図４及び図５で図示した内周形状パターン１や図６及び図７で図示した内周形状パターン２と相違する。より詳細には、内周面１２は中心線ＣＬ１を基準として上下非対称となっており、頂部付近領域ＴＡは仮想線Ｌ１を基準として上下対称となっている。
【0050】
図８に示すように、内周形状パターン３は、周方向に直交する断面において、頂部付近領域ＴＡが曲率半径Ｒを有する単一の円弧Ａｒ１によって形成され、円弧Ａｒ１の中心ｃ１が仮想線Ｌ１上に位置し、円弧Ａｒ１においてオイルリングの中心軸Ａ１に最も近い位置が内周頂部ＴＰ２となる形状である。また、内周形状パターン３では、円弧Ａｒ１の上側部分によって上側湾曲面Ｓ１１が形成され、円弧Ａｒ１の下側部分によって下側湾曲面Ｓ１２が形成されている。図８の符号Ｖｃ１は、円弧Ａｒ１を延長させることで形成される仮想円を示す。
【0051】
図９は、内周形状パターン３に係る内周面１２と上側耳部３１１との接触状態の一例を示す図である。図９の交点Ｐ１が示すように、内周形状パターン３では、内周面１２は円弧Ａｒ１の下側部分において上側耳部３１１の押圧面３ａと接触する。
【0052】
［内周形状パターン４］
図１０は、実施形態に係る上側セグメント１の内周面１２の形状パターン４（以下、内周形状パターン４）を説明するための断面図である。内周形状パターン４に係る内周面１２は、内周形状パターン１～３と同様に、内周頂部ＴＰ２が上下中央位置ＭＰ２よりも上側に位置した偏心形状となっている。また、内周形状パターン４は、内周端面Ｓ１がテーパ形状を有する上側テーパ面Ｓ１３及び下側テーパ面Ｓ１４により形成されている点で上述の内周形状パターン１～３と相違する。具体的には、周方向に直交する断面において、上側テーパ面Ｓ１３が内周頂部ＴＰ２から上側に向かうに従ってオイルリング４０の中心軸Ａ１から離れるように傾斜しており、下側テーパ面Ｓ１４が内周頂部ＴＰ２から下側に向かうに従ってオイルリング４０の中心軸Ａ１から離れるように傾斜している。なお、図１０に示す例では内周頂部ＴＰ２はＲ形状となっているが、内周頂部ＴＰ２は平坦状であってもよい。内周形状パターン４では、内周面１２は下側テーパ面Ｓ１４において上側耳部３１１の押圧面３ａと接触する。なお、耳角度θが比較的小さい場合には、上側耳部３１１の押圧面３ａが上側セグメント１の内周頂部ＴＰ２と接触することもある。ここで、オイルリング４０の軸方向（即ち、上下方向）に対する下側テーパ面Ｓ１４の角度をθ１とすると、θ≦θ１とすることが好ましい。また、θ＝θ１となる場合、内周面１２の下側テーパ面Ｓ１４が上側耳部３１１の押圧面３ａに接触することで上側セグメント１のばたつき（姿勢変化）が抑制されるが、耐デポジット性が低下する可能性がある。そのため、θ＜θ１とすることがより好ましい。なお、上側テーパ面Ｓ１３や下側テーパ面Ｓ１４は、直線状に形成されているが、丸みを帯びていてもよい。この場合、下側テーパ面Ｓ１４を下側円弧ＡＲ２、内周頂部ＴＰ２を形成するＲ面を上側円弧ＡＲ１と、それぞれ見立
てることができる。
図１０は、実施形態に係る上側セグメント１の内周面１２の形状パターン４（以下、内周形状パターン４）を説明するための断面図である。内周形状パターン４に係る内周面１２は、内周形状パターン１～３と同様に、内周頂部ＴＰ２が上下中央位置ＭＰ２よりも上側に位置した偏心形状となっている。また、内周形状パターン４は、内周端面Ｓ１がテーパ形状を有する上側テーパ面Ｓ１３及び下側テーパ面Ｓ１４により形成されている点で上述の内周形状パターン１～３と相違する。具体的には、周方向に直交する断面において、上側テーパ面Ｓ１３が内周頂部ＴＰ２から上側に向かうに従ってオイルリング４０の中心軸Ａ１から離れるように傾斜しており、下側テーパ面Ｓ１４が内周頂部ＴＰ２から下側に向かうに従ってオイルリング４０の中心軸Ａ１から離れるように傾斜している。なお、図１０に示す例では内周頂部ＴＰ２はＲ形状となっているが、内周頂部ＴＰ２は平坦状であってもよい。内周形状パターン４では、内周面１２は下側テーパ面Ｓ１４において上側耳部３１１の押圧面３ａと接触する。なお、耳角度θが比較的小さい場合には、上側耳部３１１の押圧面３ａが上側セグメント１の内周頂部ＴＰ２と接触することもある。ここで、オイルリング４０の軸方向（即ち、上下方向）に対する下側テーパ面Ｓ１４の角度をθ１とすると、θ≦θ１とすることが好ましい。また、θ＝θ１となる場合、内周面１２の下側テーパ面Ｓ１４が上側耳部３１１の押圧面３ａに接触することで上側セグメント１のばたつき（姿勢変化）が抑制されるが、耐デポジット性が低下する可能性がある。そのため、θ＜θ１とすることがより好ましい。なお、上側テーパ面Ｓ１３や下側テーパ面Ｓ１４は、直線状に形成されているが、丸みを帯びていてもよい。この場合、下側テーパ面Ｓ１４を下側円弧ＡＲ２、内周頂部ＴＰ２を形成するＲ面を上側円弧ＡＲ１と、それぞれ見立
てることができる。
【0053】
［派生形］
以下、上述の内周形状パターン１～４の派生形について説明する。以下に説明する派生形は、可能な限り、上述の内周形状パターン１～４の何れとも組み合わせることができる。
以下、上述の内周形状パターン１～４の派生形について説明する。以下に説明する派生形は、可能な限り、上述の内周形状パターン１～４の何れとも組み合わせることができる。
【0054】
［派生形１］
図１１は、内周面１２の派生形１を説明するための断面図である。図１１で示す派生形１は、内周形状パターン１の派生であり、上側円弧ＡＲ１の曲率半径Ｒ１と下側円弧ＡＲ２の曲率半径Ｒ２との比率が図４及び図５で図示した内周形状パターン１と相違する。派生形１では、Ｒ１＝０．０４ｍｍ、Ｒ２＝０．４ｍｍとなっている。但し、内周面１２の派生形１は、これに限定されない。なお、Ｒ１及びＲ２は、０．０３ｍｍ～２．０ｍｍの範囲で適宜設定することができるが、これに限定されない。
図１１は、内周面１２の派生形１を説明するための断面図である。図１１で示す派生形１は、内周形状パターン１の派生であり、上側円弧ＡＲ１の曲率半径Ｒ１と下側円弧ＡＲ２の曲率半径Ｒ２との比率が図４及び図５で図示した内周形状パターン１と相違する。派生形１では、Ｒ１＝０．０４ｍｍ、Ｒ２＝０．４ｍｍとなっている。但し、内周面１２の派生形１は、これに限定されない。なお、Ｒ１及びＲ２は、０．０３ｍｍ～２．０ｍｍの範囲で適宜設定することができるが、これに限定されない。
【0055】
［派生形２］
図１２は、内周面１２の派生形２を説明するための断面図である。図１２で示す派生形２は、内周形状パターン１の派生であり、頂部付近領域ＴＡが曲率半径の異なる３個の円弧によって形成されている点で図４及び図５で図示した内周形状パターン１と相違する。つまり、上下の円弧と上下面との間に別の円弧が介在している。派生形２に係る内周端面Ｓ１は、周方向に直交する断面において、上側円弧ＡＲ１と、上側円弧ＡＲ１よりも下側に設けられ、上側円弧ＡＲ１に接続された下側円弧ＡＲ２と、下側円弧ＡＲ２よりも下側に設けられ、下側円弧ＡＲ２に接続された第３円弧ＡＲ３と、によって形成されている。図１２の符号Ｃ３は第３円弧ＡＲ３の中心を示し、符号ＣＰ２は下側円弧ＡＲ２と第３円弧ＡＲ３との交点（接続点）を示す。また、第３円弧ＡＲ３の曲率半径をＲ３とする。
図１２は、内周面１２の派生形２を説明するための断面図である。図１２で示す派生形２は、内周形状パターン１の派生であり、頂部付近領域ＴＡが曲率半径の異なる３個の円弧によって形成されている点で図４及び図５で図示した内周形状パターン１と相違する。つまり、上下の円弧と上下面との間に別の円弧が介在している。派生形２に係る内周端面Ｓ１は、周方向に直交する断面において、上側円弧ＡＲ１と、上側円弧ＡＲ１よりも下側に設けられ、上側円弧ＡＲ１に接続された下側円弧ＡＲ２と、下側円弧ＡＲ２よりも下側に設けられ、下側円弧ＡＲ２に接続された第３円弧ＡＲ３と、によって形成されている。図１２の符号Ｃ３は第３円弧ＡＲ３の中心を示し、符号ＣＰ２は下側円弧ＡＲ２と第３円弧ＡＲ３との交点（接続点）を示す。また、第３円弧ＡＲ３の曲率半径をＲ３とする。
【0056】
図１２に示すように、派生形２では、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３となっており、上側円弧ＡＲ１の中心Ｃ１と下側円弧ＡＲ２の中心Ｃ２と第３円弧ＡＲ３の中心Ｃ３が共に仮想線Ｌ１上に位置している。また、上側円弧ＡＲ１と下側円弧ＡＲ２とが接線連続となっており、下側円弧ＡＲ２と第３円弧ＡＲ３とが接線連続となっており、上側円弧ＡＲ１と下側円弧ＡＲ２との交点ＣＰ１が内周頂部ＴＰ２となっている。派生形２では、上側円弧ＡＲ１によって上側湾曲面Ｓ１１が形成され、下側円弧ＡＲ２と第３円弧ＡＲ３とによって下側湾曲面Ｓ１２が形成されている。
【0057】
なお、図１２に示す例では、内周端面Ｓ１の曲率半径が段階的に変化しているが、内周端面Ｓ１は、その曲率半径が上側又は下側に向かうに従って徐々に変化する形状であってもよい。なお、本発明は、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３でなくともよく、中心Ｃ２と中心Ｃ３とが仮想線Ｌ１上に位置しなくともよく、各円弧同士の接続は接線連続でなくともよい。
【0058】
［派生形３］
図１３は、内周面１２の派生形３を説明するための断面図である。図１３で示す派生形３は、内周形状パターン１の派生であり、第２接続面Ｓ３が凹んでいる点で図４及び図５で図示した形状と相違する。第１接続面Ｓ２と第２接続面Ｓ３とのうち第２接続面Ｓ３のみが凹んだ形状とすることで、上側セグメント１の上下の識別性を高めることができる。なお、第２接続面Ｓ３は、湾曲状に形成されてもよいし、テーパ状で形成されてもよい。
図１３は、内周面１２の派生形３を説明するための断面図である。図１３で示す派生形３は、内周形状パターン１の派生であり、第２接続面Ｓ３が凹んでいる点で図４及び図５で図示した形状と相違する。第１接続面Ｓ２と第２接続面Ｓ３とのうち第２接続面Ｓ３のみが凹んだ形状とすることで、上側セグメント１の上下の識別性を高めることができる。なお、第２接続面Ｓ３は、湾曲状に形成されてもよいし、テーパ状で形成されてもよい。
【0059】
［派生形４］
図１４は、内周面１２の形状パターン１の派生形４を説明するための断面図である。派生形４は、上側円弧ＡＲ１と下側円弧ＡＲ２とが接線連続ではない点が図４及び図５で図示した形状パターン１と相違する。つまり、交点ＣＰ１において、上側円弧ＡＲ１の接線
と下側円弧ＡＲ２の接線とが異なっている。
図１４は、内周面１２の形状パターン１の派生形４を説明するための断面図である。派生形４は、上側円弧ＡＲ１と下側円弧ＡＲ２とが接線連続ではない点が図４及び図５で図示した形状パターン１と相違する。つまり、交点ＣＰ１において、上側円弧ＡＲ１の接線
と下側円弧ＡＲ２の接線とが異なっている。
【0060】
［外周形状パターン１］
図１５は、実施形態に係る上側セグメント１の外周面１１の形状パターン１（以下、外周形状パターン１）を説明するための断面図である。符号ＴＰ１は、外周頂部を示す。外周頂部ＴＰ１は、周方向に直交する断面において、外周面１１における他の部位よりも径方向外側に位置し、外周面１１において最大径となる部位である。外周形状パターン１に係る外周面１１は、バレル形状を有する。即ち、外周面１１は、周方向に直交する断面において、外周頂部ＴＰ１を含んで径方向外側に凸状となるように湾曲している。
図１５は、実施形態に係る上側セグメント１の外周面１１の形状パターン１（以下、外周形状パターン１）を説明するための断面図である。符号ＴＰ１は、外周頂部を示す。外周頂部ＴＰ１は、周方向に直交する断面において、外周面１１における他の部位よりも径方向外側に位置し、外周面１１において最大径となる部位である。外周形状パターン１に係る外周面１１は、バレル形状を有する。即ち、外周面１１は、周方向に直交する断面において、外周頂部ＴＰ１を含んで径方向外側に凸状となるように湾曲している。
【0061】
図１５に示す外周形状パターン１では、更に、外周頂部ＴＰ１が上下中央位置ＭＰ１に位置しており、外周面１１が中心線ＣＬ１を基準として上下方向（軸方向）において対称となっている。つまり、外周形状パターン１に係る外周面１１は、対称バレル形状となっている。なお、外周面１１は、その全域において曲率半径が一定であってもよいし、曲率半径が徐々に変化する形状であってもよい。
【0062】
［外周形状パターン２］
図１６は、実施形態に係る上側セグメント１の外周面１１の形状パターン２（以下、外周形状パターン２）を説明するための断面図である。外周形状パターン２に係る外周面１１は、偏心バレル形状を有する点で図１５に示した外周形状パターン１に係る外周面１１と相違する。即ち、図１６に示す外周形状パターン２では、外周頂部ＴＰ１が上下中央位置ＭＰ１よりも下側に位置しており、外周面１１が中心線ＣＬ１を基準として上下方向（軸方向）において非対称となっている。
図１６は、実施形態に係る上側セグメント１の外周面１１の形状パターン２（以下、外周形状パターン２）を説明するための断面図である。外周形状パターン２に係る外周面１１は、偏心バレル形状を有する点で図１５に示した外周形状パターン１に係る外周面１１と相違する。即ち、図１６に示す外周形状パターン２では、外周頂部ＴＰ１が上下中央位置ＭＰ１よりも下側に位置しており、外周面１１が中心線ＣＬ１を基準として上下方向（軸方向）において非対称となっている。
【0063】
［上側セグメントに作用する力］
次に、内燃機関１００において上側セグメントに作用する力について説明する。図１７は、従来例に係るオイルリングの上側セグメント１Ａに作用する力を説明するための図である。図１８～２１は、実施形態に係るオイルリング４０の上側セグメント１に作用する力を説明するための図である。図１７～図２１では、周方向に直交する断面が図示されている。
次に、内燃機関１００において上側セグメントに作用する力について説明する。図１７は、従来例に係るオイルリングの上側セグメント１Ａに作用する力を説明するための図である。図１８～２１は、実施形態に係るオイルリング４０の上側セグメント１に作用する力を説明するための図である。図１７～図２１では、周方向に直交する断面が図示されている。
【0064】
図１７に示すように、従来例に係るオイルリングの上側セグメント１Ａは、外周面１１及び内周面１２が対称バレル形状を有する。つまり、外周頂部ＴＰ１が外周面１１の上下中央位置ＭＰ１に位置し、内周頂部ＴＰ２が内周面１２の上下中央位置ＭＰ２に位置している。
【0065】
図１８に示す実施形態に係る上側セグメント１は、外周面１１が従来例と同様に図１５で示すような外周形状パターン１の対称バレル形状となっており、内周面１２が図４で示すような内周形状パターン１の偏心バレル形状となっている。図１８では、上側耳部３１１の耳角度θを図１７の従来例におけるθと同等としている。
【0066】
図１９に示す実施形態に係る上側セグメント１は、図１８と同様に、外周面１１が外周形状パターン１の対称バレル形状となっており、内周面１２が図１８と同じ内周形状パターン１の偏心バレル形状となっている。図１９では、上側耳部３１１の耳角度θを図１７及び図１８のθよりも小さくしている。
【0067】
図２０に示す実施形態に係る上側セグメント１は、外周面１１が外周形状パターン１の対称バレル形状となっており、内周面１２が図１１で示す内周形状パターン１の派生形１の偏心バレル形状となっている。図２０では、上側耳部３１１の耳角度θを図１７及び図１８のθと同等としている。
【0068】
図２１に示す実施形態に係る上側セグメント１は、外周面１１が図１６で示すような外周形状パターン２の偏心バレル形状となっており、内周面１２が図１８と同じ内周形状パターン１の偏心バレル形状となっている。図２１では、上側耳部３１１の耳角度θを図１７及び図１８のθと同等としている。
【0069】
また、図１７～２１では、周方向に直交する断面において、オイルリングの径方向の外側をＸ軸の正とし、オイルリングの軸方向の上側をＹ軸の正とするＸＹ座標系を設定している。本例では、ＸＹ座標系の原点を中心線ＣＬ１上に設定している。
【0070】
ここで、周方向に直交する断面において、内周面１２と上側耳部３１１の押圧面３ａとの交点Ｐ１を中心とするモーメントが作用する方向について、外周面１１が下がる向きを正とし、Ｄ１で表す。また、Ｄ１と反対の向き、つまり、外周面１１が上がる向きを負とし、Ｄ２で表す。上側セグメント１に対してＤ１方向に作用するモーメントは、図１に示すように上側セグメント１が径方向外側へ下方傾斜の姿勢となるように働き、上側セグメント１の上面１３の内周側をリング溝３０の上壁３０１へ押し付ける回転力となる。つまり、Ｄ１方向のモーメントは、上側セグメント１に径方向外側に下方傾斜の姿勢を維持させるための回転力であり、内周側のサイドシール力を生む。一方で、上側セグメント１に対してＤ２方向に作用するモーメントは、上側セグメント１の上面１３の外周側を押し上げるように働く回転力であり、内周側のサイドシール力を下げるように作用することがある。
【0071】
図１７～２１の符号Ｆ１は、上側セグメントがスペーサエキスパンダ３の耳部から受ける力を示す。Ｆ１は、押圧面３ａの法線方向に作用する。また、ＦｙはＦ１の軸方向（Ｙ方向）成分を示し、ＦｘはＦ１の径方向（Ｘ方向）成分を示す。Ｆｙは、軸方向上向きに作用しており、主に内周側のサイドシール力に寄与する。Ｆｘは、径方向外向きに作用しており、主に外周面のオイル掻き性能に寄与する。ここで、スペーサエキスパンダ３により発生する張力を２Ｆとすると、上側セグメント及び下側セグメントには、夫々、外側へ押し出そうとするＦの力が作用する（不図示）。２Ｆは一断面におけるスペーサエキスパンダ３の外周への張り出し力（張力）であるので、Ｆはその半分となる。Ｆは、正の値であり、径方向（軸方向に直交する方向）に作用する。オイルリングの接線張力をＦｔとし、ボア径（リングの呼称径）をＤとすると、Ｆは、Ｆ＝Ｆｔ／Ｄの式により算出することができる。更に、上側セグメントに作用するＦは、押圧面３ａの法線方向の力Ｆ１と、押圧面３ａに平行で下向きの力に分かれる（不図示）。このとき、Ｆ１、Ｆｙ、及びＦｘは、以下の式で表すことができる。
Ｆ１＝Ｆｃｏｓθ・・・・式（１）
Ｆｙ＝Ｆｃｏｓθｓｉｎθ・・・・式（２）
Ｆｘ＝Ｆｃｏｓ２θ・・・・式（３）
１°≦θ≦２０°であることから、Ｆ１、Ｆｙ、Ｆｘは正の値となる。
Ｆ１＝Ｆｃｏｓθ・・・・式（１）
Ｆｙ＝Ｆｃｏｓθｓｉｎθ・・・・式（２）
Ｆｘ＝Ｆｃｏｓ２θ・・・・式（３）
１°≦θ≦２０°であることから、Ｆ１、Ｆｙ、Ｆｘは正の値となる。
【0072】
図１７～２１に示すように、外周面１１は、外周頂部ＴＰ１においてシリンダ１０の内壁面１０ａと接触すると仮定する。ここで、上側セグメント１がＦ１の分力であるＦｘでシリンダ１０の内壁面１０ａに押し付けられることで、外周面１１の外周頂部ＴＰ１には、内壁面１０ａからの反力Ｆｒが径方向内側へ作用する。Ｆｒは、以下の式で表すことができ、負の値となる。
Ｆｒ＝－Ｆｘ・・・・式（４）
Ｆｒ＝－Ｆｘ・・・・式（４）
【0073】
また、静止状態では、ＸＹ座標系において内周面１２と上側耳部３１１の押圧面３ａとの交点Ｐ１の位置座標を（Ｘ１，Ｙ１）とし、外周頂部ＴＰ１の位置座標を（Ｘ２，Ｙ２）とし、Ｙ方向における交点Ｐ１と外周頂部ＴＰ１との座標差をΔＹとし、Ｘ方向におけ
る交点Ｐ１と外周頂部ＴＰ１との座標差をΔＸとする。また、Ｆｙによって上側セグメント１に働くモーメントをＭ１とする。また、Ｆｒによって上側セグメント１に働くモーメントをＭ２とする。このとき、ΔＹ、ΔＸ、Ｍ１、及びＭ２は、以下の式で表すことができる。なお、実製品においては、上側セグメント１の断面投影図から上側セグメント１の形状を求め、上側セグメント１を水平に配置し、別途測定した耳角度を有する直線と上側セグメント１の内周面１２との交点から、静止状態における交点Ｐ１の位置座標を特定できる。また、同様にして、断面投影図における上側セグメント１の最内径部から静止状態における内周頂部ＴＰ２の位置座標を特定し、最外径部から静止状態における外周頂部ＴＰ１の位置座標を特定できる。
ΔＹ＝Ｙ１－Ｙ２・・・・式（５）
ΔＸ＝Ｘ２－Ｘ１・・・・式（６）
Ｍ１＝ＦｙΔＸ＝Ｆｃｏｓθｓｉｎθ（Ｘ２－Ｘ１）・・・・式（７）
Ｍ２＝ＦｘΔＹ＝Ｆｃｏｓ２θ（Ｙ１－Ｙ２）・・・・式（８）
る交点Ｐ１と外周頂部ＴＰ１との座標差をΔＸとする。また、Ｆｙによって上側セグメント１に働くモーメントをＭ１とする。また、Ｆｒによって上側セグメント１に働くモーメントをＭ２とする。このとき、ΔＹ、ΔＸ、Ｍ１、及びＭ２は、以下の式で表すことができる。なお、実製品においては、上側セグメント１の断面投影図から上側セグメント１の形状を求め、上側セグメント１を水平に配置し、別途測定した耳角度を有する直線と上側セグメント１の内周面１２との交点から、静止状態における交点Ｐ１の位置座標を特定できる。また、同様にして、断面投影図における上側セグメント１の最内径部から静止状態における内周頂部ＴＰ２の位置座標を特定し、最外径部から静止状態における外周頂部ＴＰ１の位置座標を特定できる。
ΔＹ＝Ｙ１－Ｙ２・・・・式（５）
ΔＸ＝Ｘ２－Ｘ１・・・・式（６）
Ｍ１＝ＦｙΔＸ＝Ｆｃｏｓθｓｉｎθ（Ｘ２－Ｘ１）・・・・式（７）
Ｍ２＝ＦｘΔＹ＝Ｆｃｏｓ２θ（Ｙ１－Ｙ２）・・・・式（８）
【0074】
ここで、径方向では、交点Ｐ１は、外周頂部ＴＰ１よりも内側に位置するため、Ｘ２－Ｘ１＞０となる。そのため、式（７）により、Ｍ１は正の値となり、正方向Ｄ１に働く回転力となる。つまり、ＦｙによるモーメントＭ１は、上側セグメント１が径方向外側に下方傾斜となる姿勢を維持するように作用し、内周側のサイドシール力を生む。
【0075】
一方で、軸方向では、交点Ｐ１は、外周頂部ＴＰ１よりも上側に位置する場合と下側に位置する場合とがある。交点Ｐ１が外周頂部ＴＰ１よりも上側に位置する場合には、Ｙ１－Ｙ２＞０となるため、式（８）によってＭ２は正の値となり、正方向Ｄ１に働く回転力となる。つまり、内周側のサイドシール力を高める回転力となる。交点Ｐ１が外周頂部ＴＰ１よりも下側に位置する場合には、Ｙ１－Ｙ２＜０となるため、式（８）によってＭ２は負の値となり、負方向Ｄ２に働く回転力となる。つまり、内周側のサイドシール力を下げる回転力となる。
【0076】
また、以下の式により、Ｍ２に基づいてＦｘを軸方向の力Ｆｚに換算することができる。
Ｆｚ＝Ｆｃｏｓ２θ（Ｙ１－Ｙ２）／（Ｘ２－Ｘ１）・・・・式（９）
Ｆｚ＝Ｆｃｏｓ２θ（Ｙ１－Ｙ２）／（Ｘ２－Ｘ１）・・・・式（９）
【0077】
図１７に示す従来例の場合、内周面１２と上側耳部３１１の押圧面３ａとの交点Ｐ１が外周頂部ＴＰ１よりも下側に位置するため、式（８）により、Ｍ２は負の値となる。つまり、Ｆｘによるモーメントが負方向Ｄ２に働く。そのため、ＦｘによるモーメントＭ２は、上側セグメント１Ａの内周側のサイドシール力を下げるように作用する。
【0078】
図１８に示す実施形態の例の場合、交点Ｐ１が外周頂部ＴＰ１よりも下側に位置するものの、内周頂部ＴＰ２が上側に偏心しているため、交点Ｐ１の上下位置が従来例の場合よりも上側に位置している。つまり、内周面１２を偏心形状とすることで、交点Ｐ１の上下位置を外周頂部ＴＰ１に近づけ、Ｙ方向における交点Ｐ１と外周頂部ＴＰ１との座標差ΔＹの絶対値を小さくしている。そのため、式（８）により、Ｍ２＜０となるもののＭ２の絶対値は従来例の場合よりも小さくなっている。これにより、Ｍ１とＭ２との合計値は、従来例の場合よりも大きくなる。その結果、図１８に示す例では、従来例と比較して、サイドシール力を高めることができる。
【0079】
図１９に示す実施形態の例の場合、上側耳部３１１の耳角度θを図１８の場合よりも小さくすることで、交点Ｐ１が外周頂部ＴＰ１よりも上側に位置している。そのため、Ｙ１－Ｙ２＞０となるため、式（８）により、Ｍ２＞０となり、ＦｘによるモーメントＭ２は正方向Ｄ１に働く。つまり、ＦｘによるモーメントＭ２は、内周側のサイドシール力を高めるように作用する。これにより、Ｍ１とＭ２との合計値は、図１８の場合よりも大きく
なる。その結果、図１９に示す例では、従来例と比較して、サイドシール力をより一層高めることができる。
なる。その結果、図１９に示す例では、従来例と比較して、サイドシール力をより一層高めることができる。
【0080】
図２０に示す実施形態の例の場合、内周面１２の形状を上述の派生形１とすることで、交点Ｐ１が外周頂部ＴＰ１よりも上側に位置している。そのため、式（８）により、Ｍ２＞０となり、ＦｘによるモーメントＭ２は、内周側のサイドシール力を高めるように作用する。その結果、図２０に示す例でも、従来例と比較して、サイドシール力をより一層高めることができる。
【0081】
図２１に示す実施形態の例の場合、内周面１２の形状と外周面１１の形状を共に偏心バレルとすることで、交点Ｐ１が外周頂部ＴＰ１よりも上側に位置している。そのため、式（８）により、Ｍ２＞０となり、ＦｘによるモーメントＭ２は、内周側のサイドシール力を高めるように作用する。その結果、図２１に示す例でも、従来例と比較して、サイドシール力をより一層高めることができる。
【0082】
［作用・効果］
以上のように、実施形態に係るオイルリング４０では、周方向に直交する断面において、上側セグメント１の内周面１２の内周頂部ＴＰ２が内周面１２の上下中央位置ＭＰ２よりも上側に位置するように、構成されている。つまり、内周面１２が偏心形状となっている。更に、スペーサエキスパンダ３の上側耳部３１１の耳角度θが、１°≦θ≦２０°となっている。このように構成された実施形態に係るオイルリング４０によれば、従来のオイルリングと比較して、上側セグメント１の内周面１２と上側耳部３１１の押圧面３ａとの交点Ｐ１の上下位置を上側にシフトさせることができる。その結果、実施形態に係るオイルリング４０によれば、上側セグメント１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。具体的には、内周頂部ＴＰ２の偏心量が大きいほど、内周頂部ＴＰ２及び外周頂部ＴＰ１の偏心量の合計が大きくなるため、上側セグメント１が外周側において大きく下方傾斜し、上面１３の内周側の面圧が上昇する傾向がある。これにより、上面１３の内周側のシール性能が向上する。なお、内周頂部ＴＰ２の位置が上側耳部３１１よりも上側に位置する場合には、内周頂部ＴＰ２の偏心量を大きくしても上側セグメント１の内周面１２と上側耳部３１１の押圧面３ａとの交点Ｐ１の上下位置は変化しない。また、耳角度θが小さいほど、上側セグメント１の外周側の下方傾斜は小さいものとなるが、上昇行程（より詳細には、上昇行程において慣性力が上向きに作用する範囲）において上面１３がリング溝３０の上壁３０１に接触するまでの移動時間は短いものとなる。つまり、上面１３がリング溝３０の上壁３０１に対して早期に接触するため、上面１３のシール性能が向上する。なお、上側セグメント１の上面１３とリング溝３０の上壁３０１との間の隙間（サイドクリアランス）は、狭いほどオイルシール性は増すが、カーボンスティックの懸念は増加する。そのため、本技術は、カーボンスティックが生じない範囲でサイドクリアランスを設定することが好ましい。具体的には、リング溝３０の軸方向幅とオイルリング４０の軸方向幅との差が３０μｍ～６０μｍであることが好ましく、これより小さいとカーボンスティックが生じやすくなり、これより大きいと上下のセグメント１，２がスペーサエキスパンダ３に乗り上げてしまい上下セグメント１，２の挙動が阻害される可能性がある。また、上下のセグメント１，２がサイドクリアランスをシールするために必要な移動距離や移動時間が増加することもある。但し、本発明はこれに限定されない。
以上のように、実施形態に係るオイルリング４０では、周方向に直交する断面において、上側セグメント１の内周面１２の内周頂部ＴＰ２が内周面１２の上下中央位置ＭＰ２よりも上側に位置するように、構成されている。つまり、内周面１２が偏心形状となっている。更に、スペーサエキスパンダ３の上側耳部３１１の耳角度θが、１°≦θ≦２０°となっている。このように構成された実施形態に係るオイルリング４０によれば、従来のオイルリングと比較して、上側セグメント１の内周面１２と上側耳部３１１の押圧面３ａとの交点Ｐ１の上下位置を上側にシフトさせることができる。その結果、実施形態に係るオイルリング４０によれば、上側セグメント１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。具体的には、内周頂部ＴＰ２の偏心量が大きいほど、内周頂部ＴＰ２及び外周頂部ＴＰ１の偏心量の合計が大きくなるため、上側セグメント１が外周側において大きく下方傾斜し、上面１３の内周側の面圧が上昇する傾向がある。これにより、上面１３の内周側のシール性能が向上する。なお、内周頂部ＴＰ２の位置が上側耳部３１１よりも上側に位置する場合には、内周頂部ＴＰ２の偏心量を大きくしても上側セグメント１の内周面１２と上側耳部３１１の押圧面３ａとの交点Ｐ１の上下位置は変化しない。また、耳角度θが小さいほど、上側セグメント１の外周側の下方傾斜は小さいものとなるが、上昇行程（より詳細には、上昇行程において慣性力が上向きに作用する範囲）において上面１３がリング溝３０の上壁３０１に接触するまでの移動時間は短いものとなる。つまり、上面１３がリング溝３０の上壁３０１に対して早期に接触するため、上面１３のシール性能が向上する。なお、上側セグメント１の上面１３とリング溝３０の上壁３０１との間の隙間（サイドクリアランス）は、狭いほどオイルシール性は増すが、カーボンスティックの懸念は増加する。そのため、本技術は、カーボンスティックが生じない範囲でサイドクリアランスを設定することが好ましい。具体的には、リング溝３０の軸方向幅とオイルリング４０の軸方向幅との差が３０μｍ～６０μｍであることが好ましく、これより小さいとカーボンスティックが生じやすくなり、これより大きいと上下のセグメント１，２がスペーサエキスパンダ３に乗り上げてしまい上下セグメント１，２の挙動が阻害される可能性がある。また、上下のセグメント１，２がサイドクリアランスをシールするために必要な移動距離や移動時間が増加することもある。但し、本発明はこれに限定されない。
【0083】
ここで、Ｆｙに起因するモーメントＭ１が大きければ大きいほど上側セグメント１の内周側のサイドシール性能は向上するが、これが大きすぎると、上側セグメント１とリング溝３０の上壁３０１との摩擦が過大となり、外周側のオイル掻き性能が低下する可能性がある。また、リング溝３０の上壁３０１に対する攻撃性が高くなる可能性もある。そのため、Ｆｙは、ある程度の大きさに留めることが好ましい。このことを考慮すると、θの下限値は、θ≧２°とすることが好ましく、θ≧５°とすることがより好ましい。また、θ
の上限値は、θ≦１８°とすることが好ましく、θ≦１５°とすることがより好ましい。なお、θ＜１°の場合は製造が困難であり、θ＞２０°の場合ではＦｙが大きくなり過ぎてリング溝３０の上壁３０１との摩擦が増加するため、シリンダ１０に対する上側セグメント１の追従性が低下し、結果として、オイル掻き性能が低下する。
の上限値は、θ≦１８°とすることが好ましく、θ≦１５°とすることがより好ましい。なお、θ＜１°の場合は製造が困難であり、θ＞２０°の場合ではＦｙが大きくなり過ぎてリング溝３０の上壁３０１との摩擦が増加するため、シリンダ１０に対する上側セグメント１の追従性が低下し、結果として、オイル掻き性能が低下する。
【0084】
また、ＦｙによるモーメントＭ１とＦｘによるモーメントＭ２との比率は、Ｍ２／Ｍ１＞－０．１４を満たすことが好ましい。Ｍ２／Ｍ１＞－０．１４の条件は、上述の式（７）及び式（８）より、以下の式で表すことができる。
ｃｏｓθ（Ｙ１－Ｙ２）／（ｓｉｎθ（Ｘ２－Ｘ１））＞－０．１４・・・・式（１０）
ｃｏｓθ（Ｙ１－Ｙ２）／（ｓｉｎθ（Ｘ２－Ｘ１））＞－０．１４・・・・式（１０）
【0085】
また、Ｍ１とＭ２との比率は、上述の式（２）により導出される軸方向の力Ｆｙと上述の式（９）によりＭ２に基づいて導出される軸方向の力Ｆｚとの比率に置き換えることもできる。即ち、Ｍ２／Ｍ１＞－０．１４の条件は、以下の式でも表すことができる。
Ｆｚ／Ｆｙ＞－０．１４・・・・式（１１）
式（１０）や式（１１）を満たすことで、上側セグメント１の内周側のサイドシール力を好適に高めることができる。なお、ｃｏｓθ（Ｙ１－Ｙ２）／（ｓｉｎθ（Ｘ２－Ｘ１））は、－０．０７以上とすることが更に好ましく、０以上とすることがより一層好ましい。また、ｃｏｓθ（Ｙ１－Ｙ２）／（ｓｉｎθ（Ｘ２－Ｘ１））の上限は特に設定されないが、製造上の観点から、５．０以下とすることが好ましい。
Ｆｚ／Ｆｙ＞－０．１４・・・・式（１１）
式（１０）や式（１１）を満たすことで、上側セグメント１の内周側のサイドシール力を好適に高めることができる。なお、ｃｏｓθ（Ｙ１－Ｙ２）／（ｓｉｎθ（Ｘ２－Ｘ１））は、－０．０７以上とすることが更に好ましく、０以上とすることがより一層好ましい。また、ｃｏｓθ（Ｙ１－Ｙ２）／（ｓｉｎθ（Ｘ２－Ｘ１））の上限は特に設定されないが、製造上の観点から、５．０以下とすることが好ましい。
【0086】
更に、ＦｘによるモーメントＭ２を正の値とすることが好ましい。Ｍ２＞０とすることで、サイドシール力をより一層高めることができる。Ｍ２＞０の条件は、上述の式（８）により、以下の式で表すことができる。
Ｆｃｏｓ２θ（Ｙ１－Ｙ２）＞０・・・・式（１２）
つまり、スペーサエキスパンダ３が発生させる張力を２Ｆとし、そのうち上側セグメント１に作用する力をＦとしたとき、Ｆｃｏｓ２θ（Ｙ１－Ｙ２）＞０とすることが好ましい。
Ｆｃｏｓ２θ（Ｙ１－Ｙ２）＞０・・・・式（１２）
つまり、スペーサエキスパンダ３が発生させる張力を２Ｆとし、そのうち上側セグメント１に作用する力をＦとしたとき、Ｆｃｏｓ２θ（Ｙ１－Ｙ２）＞０とすることが好ましい。
【0087】
ここで、図１９～２１のように、周方向に直交する断面において、内周面１２と押圧面３ａとの交点Ｐ１を外周頂部ＴＰ１よりも上側に位置させることで、Ｙ１－Ｙ２＞０となる。これにより、Ｍ２＞０とすることができ、サイドシール力をより一層高めることができる。
【0088】
［シール性能評価］
実施形態に係るオイルリング４０の上側セグメント１のシール性能を解析により評価した。解析では、内燃機関１００のピストン２０のリング溝３０にオイルリング４０を組み付けた状態を想定し、ピストン２０の上昇行程または下降行程において上側セグメント１がリング溝３０の上壁３０１に接触する面圧と上側セグメント１がリング溝３０の上壁３０１に接触するまでの移動時間を導出した。解析は、表１に示す比較例１、比較例２、実施例１～１１について、実施例２、及び比較例に係る上側セグメント１を用いたオイルリング４０の夫々について実施した。
実施形態に係るオイルリング４０の上側セグメント１のシール性能を解析により評価した。解析では、内燃機関１００のピストン２０のリング溝３０にオイルリング４０を組み付けた状態を想定し、ピストン２０の上昇行程または下降行程において上側セグメント１がリング溝３０の上壁３０１に接触する面圧と上側セグメント１がリング溝３０の上壁３０１に接触するまでの移動時間を導出した。解析は、表１に示す比較例１、比較例２、実施例１～１１について、実施例２、及び比較例に係る上側セグメント１を用いたオイルリング４０の夫々について実施した。
【表1】
【0089】
表１中、「耳角度［°］」の欄に記載された数値は、スペーサエキスパンダ３の上側耳部３１１の耳角度θである。θは、形状測定器を使用し、縦横同倍率の５０倍で得られる形状から直接測定する。表１中、「内外周合計偏心量［ｍｍ］」の欄に記載された数値は、静止状態における内周頂部ＴＰ２と外周頂部ＴＰ１との軸方向における距離である。表１中、「Ｆｚ／Ｆｙ」の欄に記載された数値は、上述の式（２）により導出される軸方向の力Ｆｙと上述の式（９）により導出される軸方向の力Ｆｚとの比率であり、Ｆｚ／Ｆｙを計算することで導出される。表１中、「内周側の面圧評価」の欄の記載は、上側セグメント１の上面１３の内周側の面圧を評価したものである。ピストン２０の上昇行程及び下降行程における面圧（上側セグメント１の上面１３の内周側がリング溝３０の上壁３０１を押し付ける面圧）の平均値を評価した。評価は、比較例１に対する面圧の増加率が１０％未満の場合に「Ｃ」とし、１０％以上５０％未満の場合に「Ｂ」とし、５０％以上の場合に「Ａ」とした。表１中、「移動時間評価」の欄の記載は、ピストン２０の下降行程において上側セグメント１の上面１３がリング溝３０の上壁３０１に接触するまでの時間を評価したものである。評価は、比較例２に対する移動時間の短縮率が１０％未満の場合に「Ｃ」とし、１０％以上５０％未満の場合に「Ｂ」とし、５０％以上の場合に「Ａ」とした。
【0090】
比較例１では、耳角度を１０°、内外周合計偏心量を０ｍｍ、Ｆｚ／Ｆｙを－０．２とした。
比較例２では、耳角度を１０°、内外周合計偏心量を０．０１ｍｍ、Ｆｚ／Ｆｙを－０．１７とした。
実施例１では、耳角度を１０°、内外周合計偏心量を０．０２ｍｍ、Ｆｚ／Ｆｙを－０．１４とした。
実施例２では、耳角度を１０°、内外周合計偏心量を０．０４ｍｍ、Ｆｚ／Ｆｙを－０．０７とした。
実施例３では、耳角度を１０°、内外周合計偏心量を０．０６ｍｍ、Ｆｚ／Ｆｙを０とした。
実施例４では、耳角度を１０°、内外周合計偏心量を０．１６ｍｍ、Ｆｚ／Ｆｙを０．３３とした。
実施例５では、耳角度を１°、内外周合計偏心量を０．０１ｍｍ、Ｆｚ／Ｆｙを０．１３とした。
実施例６では、耳角度を５°、内外周合計偏心量を０．０１ｍｍ、Ｆｚ／Ｆｙを－０．１４とした。
実施例７では、耳角度を１５°、内外周合計偏心量を０．０４ｍｍ、Ｆｚ／Ｆｙを－０．１１とした。
実施例８では、耳角度を２０°、内外周合計偏心量を０．０４ｍｍ、Ｆｚ／Ｆｙを－０．１３とした。
実施例９では、耳角度を２°、内外周合計偏心量を０．０３ｍｍ、Ｆｚ／Ｆｙを０．２
８とした。
実施例１０では、耳角度を７°、内外周合計偏心量を０．０４ｍｍ、Ｆｚ／Ｆｙを－０．０１とした。
実施例１１では、耳角度を１０°、内外周合計偏心量を０．０５ｍｍ、Ｆｚ／Ｆｙを－０．０４とした。
比較例２では、耳角度を１０°、内外周合計偏心量を０．０１ｍｍ、Ｆｚ／Ｆｙを－０．１７とした。
実施例１では、耳角度を１０°、内外周合計偏心量を０．０２ｍｍ、Ｆｚ／Ｆｙを－０．１４とした。
実施例２では、耳角度を１０°、内外周合計偏心量を０．０４ｍｍ、Ｆｚ／Ｆｙを－０．０７とした。
実施例３では、耳角度を１０°、内外周合計偏心量を０．０６ｍｍ、Ｆｚ／Ｆｙを０とした。
実施例４では、耳角度を１０°、内外周合計偏心量を０．１６ｍｍ、Ｆｚ／Ｆｙを０．３３とした。
実施例５では、耳角度を１°、内外周合計偏心量を０．０１ｍｍ、Ｆｚ／Ｆｙを０．１３とした。
実施例６では、耳角度を５°、内外周合計偏心量を０．０１ｍｍ、Ｆｚ／Ｆｙを－０．１４とした。
実施例７では、耳角度を１５°、内外周合計偏心量を０．０４ｍｍ、Ｆｚ／Ｆｙを－０．１１とした。
実施例８では、耳角度を２０°、内外周合計偏心量を０．０４ｍｍ、Ｆｚ／Ｆｙを－０．１３とした。
実施例９では、耳角度を２°、内外周合計偏心量を０．０３ｍｍ、Ｆｚ／Ｆｙを０．２
８とした。
実施例１０では、耳角度を７°、内外周合計偏心量を０．０４ｍｍ、Ｆｚ／Ｆｙを－０．０１とした。
実施例１１では、耳角度を１０°、内外周合計偏心量を０．０５ｍｍ、Ｆｚ／Ｆｙを－０．０４とした。
【0091】
図２２～図２４は、解析結果を示すグラフである。図２２は、上側セグメント１の内外周合計偏心量と上側セグメント１の上面１３の内周側の面圧との関係を示す。図２２では、耳角度が１０°の場合で比較しており、比較例１の面圧に対する比較例２、実施例１～４、及び実施例１１の面圧の相対値が示されている。図２３は、耳角度が７°以上２０°以下の場合における耳角度と上側セグメント１の上面１３の内周側の面圧との関係を示す。図２３では、上側セグメント１の内外周偏心量が０．０４ｍｍの場合で比較しており、比較例１の上側セグメント１の上面１３の内周側の面圧に対する実施例２、７、８、１０の面圧の相対値が示されている。図２４は、耳角度が７°未満の場合における耳角度と上側セグメント１がリング溝３０の上壁３０１に接触するまでの移動時間との関係を示す。図２４では、上側セグメント１の内外周偏心量が０．０１ｍｍの場合で比較しており、比較例２の移動時間に対する実施例５、６、９の移動時間の相対値が示されている。
【0092】
図２２に示すように、内外周の合計偏心量が大きいほど、上側セグメント１の上面１３の内周側の面圧が上昇する傾向があることが確認できた。また、図２３に示すように、耳角度が大きくなるほど、上側セグメント１の上面１３の内周側の面圧が上昇する傾向があることが確認できた。また、図２４に示すように、耳角度が７°未満の比較的耳角度が小さい場合には、耳角度が小さくなるほど、上側セグメント１の上面１３がリング溝３０の上壁３０１に接触するまでの移動時間が短くなる傾向があることを確認できた。
【0093】
＜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。例えば、本発明に係る上側セグメントの内周面の形状は、図４等で説明したような湾曲形状と図１０で説明したようなテーパ形状とを組み合わせたものであってもよい。つまり、上側セグメントの内周面において、内周頂部よりも上側の上側領域と内周頂部よりも下側の下側領域とのうち、一方は湾曲面として形成され、他方はテーパ面として形成されてもよい。更に、その場合において、内周面の上側領域はテーパ面として形成され、下側領域は湾曲面として形成されてもよい。
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。例えば、本発明に係る上側セグメントの内周面の形状は、図４等で説明したような湾曲形状と図１０で説明したようなテーパ形状とを組み合わせたものであってもよい。つまり、上側セグメントの内周面において、内周頂部よりも上側の上側領域と内周頂部よりも下側の下側領域とのうち、一方は湾曲面として形成され、他方はテーパ面として形成されてもよい。更に、その場合において、内周面の上側領域はテーパ面として形成され、下側領域は湾曲面として形成されてもよい。
【符号の説明】
【0094】
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：外周面
１２：内周面
１３：上面
１４：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
３ａ：押圧面
ＴＰ２：内周頂部
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：外周面
１２：内周面
１３：上面
１４：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
３ａ：押圧面
ＴＰ２：内周頂部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】