JP2008169882A - ２ピース型のピストンリング - Google Patents

Abstract

【課題】ピストンの往復運動時に、より安定した姿勢を保つことのできる２ピース型のピストンリングを提供する。
【解決手段】内燃機関において、シリンダ５０内を往復運動するピストン１０には、その外周面に上から順に第１〜第３のリング溝が形成されている。第１及び第２のリング溝には、コンプレッションリングが配置され、第３のリング溝１３には、オイルリング１６が配置されている。オイルリング１６は、リング本体１７とリング本体１７の内周側に配置されてリング本体１７を外周方向に付勢するコイルエキスパンダ２１とを備え、ピストン１０の中心軸を含む縦断面において、ピストン１０の径方向の位置に関してリング本体１７の重心Ｂとコイルエキスパンダ２１の重心Ａとが一致している。
【選択図】図３

Description

本発明は、ピストン外周のリング溝に設けられるピストンリングに関し、特に、リング本体と該リング本体の内周側に配置されるコイルエキスパンダとを有する２ピース型のピストンリングに係るものである。

従来、内燃機関のピストンには、ピストン外周に形成されたリング溝（リンググルーブ）にピストンリングが装着されている。このようなピストンリングには、例えば燃焼室の気密を保持するためのコンプレッションリングやオイルの燃焼室への侵入を防止するためのオイルリングなどがある。

例えば特許文献１〜３には、このようなピストンリングにおいて、リング本体とこのリング本体の内周側に配置されてこのリング本体を外周方向に付勢するコイルエキスパンダとを備える、いわゆる２ピース型のピストンリングが記載されている。この２ピース型のピストンリングでは、コイルエキスパンダを設けることによってリング本体がシリンダの内壁に押し付けられる力が大きくなる。したがって、この２ピース型のピストンリングをコンプレッションリングに適用すると燃焼ガスの漏れの低減を図ることができ、オイルリングに適用すると潤滑油の燃焼室への漏れの低減を図ることができる。
特開平６−２６５０２０号公報 特開平８−４２６９３号公報 特開２００４―１９７８２０号公報

ところで、鉛直方向に延びるシリンダにおいてピストンが往復運動する場合、２ピース型のピストンリング全体に作用するピストンの運動方向の力には、リング本体に作用する慣性力及び重力、リング本体とシリンダの内周面との摺動によって作用する摩擦力、それに加えてコイルエキスパンダに対する慣性力及び重力がある。ここで、図７に示すように、従来の２ピース型のピストンリング１００は、コイルエキスパンダ１０２の内周端がリング本体１０１の内周端よりも内側に位置している。したがって、コイルエキスパンダ１０２の重心Ｍがリング本体１０１の重心Ｎよりも大幅に内側（ピストン１２０の中心軸側）に位置することとなり、ピストンリング１００においては、コイルエキスパンダ１０２に対する重力や慣性力は、リング本体１０１に対する重力や慣性力よりも内周側において作用することとなる。

具体的に、ピストン１２０が加速しながら上昇する際には、図７（ａ）に示すように、リング本体１０１がリング溝１２２の下面に接してピストン１２０と一体的に上昇し、リング本体１０１には慣性力ｆ１及び重力ｆ２が作用する。そして、コイルエキスパンダ１０２には慣性力ｆ３及び重力ｆ４が作用し、リング本体１０１とシリンダ１２１の内壁面との間では摩擦力ｆ５が作用する。また、ピストン１２０からピストンリング１００に対して、これらの力ｆ１〜ｆ５に対する抗力ｆ６が作用する。ここで、ピストン１２０はシリンダ１２１内を高速で往復運動するため、リング本体１０１及びコイルエキスパンダ１０２に作用する慣性力ｆ１，ｆ３は大きく変動し、摩擦力ｆ５もリング本体１０１とシリンダ１２１の内壁面との摺動状態などによって大きく変動する。そのため、ピストンリング１００は、例えば上記摩擦力ｆ５が大きくなると、図７（ｂ）に示すように、外周側が下方に傾斜する状態となり、摩擦力ｆ５が小さくなると、コイルエキスパンダ１０２に作用する慣性力ｆ３や重力ｆ４によって、図７（ｃ）に示すように、内周側が下方に傾斜する状態となるというようにその姿勢が不安定となる。

また、ピストン１２０が減速しながら上昇する際には、図７（ｄ）に示すように、ピストンリング１００がリング溝１２２の下面から浮いた状態となる。そして、この状態では、リング本体１０１及びコイルエキスパンダ１０２に対して慣性力は作用しないが、ピストンリング１００全体に作用する力としてリング本体１０１に作用する重力ｆ２及びコイルエキスパンダ１０２に作用する重力ｆ４を検討する必要がある。ここで、一般的に、リング本体１０１は、その質量がコイルエキスパンダ１０２の質量よりも大きく、かつ上述したようにその重心Ｎがコイルエキスパンダ１０２の重心Ｍよりも外側に位置している。したがって、ピストンリング１００全体としては、これらの重力ｆ２、ｆ４とリング本体１０１の外周面に作用する下向きの摩擦力ｆ５とにより、外周側が下方になるように傾斜する。

このようにして、ピストン１２０の上昇時において、ピストンリング１００は、姿勢が安定しなかったり、その外周側が下方に傾斜したりする。また、ピストン１２０の下降時においても、同様の原理により、ピストンリング１００は姿勢が不安定となる。そして、このようにピストンリング１００の姿勢が安定しないと、ピストンリング１００としてのシール性の信頼性が低下することとなる。

なお、斜め方向に延びるシリンダや水平方向に延びるシリンダでは、ピストンの往復運動時にピストンリングに作用するピストン運動方向の力として、重力の作用の仕方が上記の態様と異なるものの、慣性力及び摩擦力については上記と同様の態様で作用する。したがって、この場合においても、リング本体とコイルエキスパンダの重心がピストンの径方向に関して大きく異なる位置にあると、ピストンリング全体として、その姿勢が不安定となる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ピストンの往復運動時に、より安定した姿勢を保つことのできる２ピース型のピストンリングを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、ピストンの外周面に形成されたリング溝に配置され、リング本体と前記リング本体の内周側に配置されて前記リング本体を外周方向に付勢するコイルエキスパンダとを備える２ピース型のピストンリングであって、前記ピストンの中心軸を含む縦断面において、ピストンの径方向の位置に関して前記リング本体の重心と前記コイルエキスパンダの重心とが一致することを要旨とする。

上述したように、従来の２ピース型のピストンリングは、ピストンの径方向の位置に関して、コイルエキスパンダの重心がリング本体の重心よりもかなり内側（ピストンの中心軸側）に位置している。これにより、従来のピストンリングは、ピストンの往復運動時にその姿勢が不安定となることがあった。

この点、上記２ピース型のピストンリングは、ピストンの径方向の位置に関して前記リング本体の重心と前記コイルエキスパンダの重心とが一致している。したがって、リング本体及びコイルエキスパンダに対する慣性力がピストンの径方向において一致した位置に作用することとなるため、コイルエキスパンダに作用する慣性力はピストンリングを傾けるようには作用しない。その結果、リング本体に作用する摩擦力がピストンリングを一方向にのみ傾けるように作用するため、ピストンの往復運動時において同摩擦力の大きさが変動したとしても、ピストンリングの姿勢を安定させることができる。

請求項２に記載の発明は、ピストンの外周面に形成されたリング溝に配置され、リング本体と前記リング本体の内周側に配置されて前記リング本体を外周方向に付勢するコイルエキスパンダとを備える２ピース型のピストンリングであって、前記リング本体の内周端が前記コイルエキスパンダの内周端よりも前記ピストンの中心軸側に位置することを要旨とする。

また、上記の構成によれば、２ピース型のピストンリングにおいて、リング本体の内周端が前記コイルエキスパンダの内周端よりもピストンの中心軸側に位置している。したがって、ピストンの径方向の位置に関して、前記リング本体の重心とコイルエキスパンダの重心とが従来に比して近傍に位置することとなる。このため、リング本体及びコイルエキスパンダに作用する慣性力がピストンの径方向において近傍の位置に作用することとなり、上記請求項１に記載した発明に準じた作用効果を奏することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記リング本体の前記リング溝との接触面は、外周端が前記リング溝の外周端と略一致し、内周端が前記ピストンの中心軸を含む縦断面における前記コイルエキスパンダの重心よりも前記ピストンの中心軸側に位置することを要旨とする。

上記の構成において、ここでいう接触面とは、ピストンが加速しながら上昇する際にリング本体がリング溝の下面と接する面をいい、ピストンが加速しながら下降する際にリング本体がリング溝の上面と接する面をいう。すなわち、ここでいう接触面は、常にリング溝と接している必要はなく、ピストンの運転状態に応じてリング本体の上面及び下面がリング溝の上面及び下面と接する面をいう。

そして、従来の２ピース型のピストンリングでは、リング本体のリング溝との接触面は、その内周端が前記ピストンの中心軸を含む縦断面におけるコイルエキスパンダの重心よりも外側（ピストンの外周側）に位置していたが、上記の構成では、その内周端が前記コイルエキスパンダの重心よりもピストンの中心軸側に位置するようにしている。したがって、リング本体の重心とコイルエキスパンダの重心とを近付けるとともに、従来に比してより大きな接触面でピストンのリング溝と接触し、これによりピストンリングがピストンのリング溝によってより安定的に支持されることから、ピストンリングの姿勢がより安定したものとなる。

（第１の実施の形態）
以下、図１〜４を参照して、本発明に係る２ピース型のピストンリングを内燃機関のピストンのオイルリングに適用した第１の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るオイルリング１６が装着されたピストン１０及び該ピストン１０を収容した内燃機関のシリンダ５０の概略構成を示している。また、図２は、図１に示すシリンダ５０及びピストン１０においてピストン１０の中心軸を含む縦断面構造を示している。

図１及び図２に示すように、シリンダ５０は略鉛直方向に延びる円筒状に形成されており、ピストン１０はこのシリンダ５０内を上下方向に往復運動するように構成されている。ピストン１０は、その下側の部分にスカート部を有する略円柱状をなしており、上側の外周面には第１〜第３の３つのリング溝１１〜１３が形成されている。各リング溝１１〜１３は、ピストン１０の中心軸を含む縦断面において略矩形状に形成されている。

３つのリング溝１１〜１３のうち上部の２つの第１及び第２のリング溝１１，１２には、第１及び第２のコンプレッションリング１４，１５がそれぞれ装着されている。これら第１及び第２のコンプレッションリング１４，１５は、主として燃焼室の気密保持の役割を担うものであり、周方向の１箇所に合口を有する円環形状をなしている。

そして、最下部の第３のリング溝１３には、その底部に排油孔（図示略）が形成されており、本発明にかかる２ピース型のピストンリングであるオイルリング１６が装着されている。このオイルリング１６は、主としてシリンダ５０の内壁面に付着した余剰オイルを掻き落とす役割を担うものである。このオイルリング１６は、周方向の１箇所に合口を有する円環状のリング本体１７と、該リング本体１７の内周側に配置されてコイルばねを環状に繋いだ形状のコイルエキスパンダ２１とを備えている。

次に、このオイルリング１６の構造について、図３に基づいてより詳細に説明する。図３は、図２におけるオイルリング１６及びその周辺を拡大して示す図である。
上記オイルリング１６は、図３に示すように、ピストン１０の中心軸を含む縦断面が「エ」字状で且つ上半分と下半分とが対称となるように形成されている。つまり、リング本体１７には、シリンダ５０の内壁面と対向する外周面において、その中央に第１の溝部１８が形成されるとともに、内周面において、その中央に第２の溝部１９が形成されている。そして、リング本体１７は、外周面及び内周面のそれぞれにおいてピストン１０の径方向に突出する上部及び下部の厚みが同じ厚みになるように形成されている。また、上記ピストン１０の中心軸を含む縦断面において、上記第１の溝部１８は略矩形状に形成されるとともに、上記第２の溝部１９は、略「Ｕ」字状に形成されており、この第１及び第２の各溝部１８，１９の底部においてこの各溝部１８，１９を互いに連通させる貫通孔２０が複数形成されている。

上記コイルエキスパンダ２１は、その直径がリング本体１７の第２の溝部１９の幅（図３における上下方向の長さ）と略同じで、第２の溝部１９の深さ（図３における水平方向の長さ）よりも短い円形状の断面を有しており、この第２の溝部１９に嵌合されるように配置されている。これにより、上記コイルエキスパンダ２１が、上記第２の溝部１９に配置される状態では、この第２の溝部１９の上下においてピストン１０の径方向に突出した上部と下部の端部が、前記コイルエキスパンダ２１の内周端よりもピストン１０の中心軸側に位置している。

ここで、先の図７に示すように、従来の２ピース型のピストンリング１００においては、コイルエキスパンダ１０２の内周端よりも、リング本体１０１の内周端が外側に位置していたため、コイルエキスパンダ１０２の重心がリング本体の重心よりも大幅に内側（ピストンの中心軸側）に位置していた。しかしながら、本実施形態では、リング本体１７の内周端をコイルエキスパンダ２１の内周端よりもピストン１０の中心軸側に設定することにより、リング本体１７の重心Ｂを従来よりもピストン１０の中心軸側に近づけるようにしている。そして、これにより、ピストン１０の径方向に関してリング本体１７の重心Ｂをコイルエキスパンダ２１の重心Ａと一致させている。なお、リング本体１７及びコイルエキスパンダ２１は、上述したように上下対称となるように形成されているために、ピストン１０の中心軸を含む縦断面において、リング本体１７の重心Ｂとコイルエキスパンダ２１の重心Ａとは上下方向においても一致している。つまり、本実施形態では、リング本体１７の重心Ｂとコイルエキスパンダ２１の重心Ａとは完全に一致している。

また、リング本体１７の上面２２及び下面２３は、ピストン１０の静止状態においてピストン１０の中心軸に対して直角となる（図３において水平な）水平部２４，２７と、該水平部２４，２７の内周側に形成されるテーパー状の内側テーパー部２５，２８と、該水平部２４，２７の外周側に形成されるテーパー状の外側テーパー部２６，２９とからなる。この水平部２４，２７は、ピストン１０の往復運動の際にリング本体１７がリング溝１３の上面及び下面に接する接触面を構成し、図３に示すように、コイルエキスパンダ２１の内周端よりもピストン１０の中心軸側の位置から、リング溝１３の外周端よりも外側の位置まで延びている。つまり、上述したように、本実施形態では、リング本体１７及びコイルエキスパンダ２１の重心を一致させるために、リング本体１７の内周端をコイルエキスパンダ２１の内周端よりもピストン１０の中心軸側に位置させていることから、リング本体１７の上面２２及び下面２３の内周端が必然的に従来よりもピストン１０の中心軸側に近づくこととなる。これにより、この水平部２４，２７を従来のものよりも大きく形成することができるため、オイルリング１６は、従来に比してより大きな接触面でピストン１０のリング溝１３と接触することとなり、結果的に、オイルリング１６はピストン１０によって従来よりも安定的に支持されることとなる。

そして、オイルリング１６は、リング本体１７がコイルエキスパンダ２１によって外周方向に付勢されてシリンダ５０の内壁面に押し付けられており、ピストン１０とともに往復運動する際にはシリンダ５０の内壁面から余分なオイルを掻き落とす。掻き落とされたオイルの一部は上記貫通孔２０及びピストン１０の第３のリング溝１３に形成された排油孔を介してピストン１０の内部に排出される。このようにオイルリング１６により、シリンダ５０の壁面のオイル膜が調整されるように構成される。

次に、ピストン１０の往復運動時におけるオイルリング１６の状態について、図４に基づいて説明する。図４は、ピストン１０が上昇する際におけるオイルリング１６の状態を示す図である。ピストン１０は、シリンダ５０内において下死点から上死点まで上昇する際にその略中間地点までは加速し、その地点を過ぎると減速する。そして、図４（ａ）及び（ｂ）は、ピストン１０が加速しながら上昇する際のオイルリング１６の状態を示し、図４（ｃ）及び（ｄ）は、ピストン１０が減速しながら上昇する際のオイルリング１６の状態を示している。

ピストン１０が加速しながら上昇する際には、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、リング本体１７が第３のリング溝１３の下面に接してピストン１０と一体的に上昇し、リング本体１７には慣性力Ｆ１及び重力Ｆ２が作用する。そして、コイルエキスパンダ２１には慣性力Ｆ３及び重力Ｆ４が作用し、リング本体１７とシリンダ５０の内壁面との間では摩擦力Ｆ５が作用する。また、ピストン１０からオイルリング１６に対して、これらの力Ｆ１〜Ｆ５に対する抗力Ｆ６が作用する。ここで、上述したように、本実施形態のオイルリング１６では、ピストン１０の中心軸を含む縦断面において、リング本体１７及びコイルエキスパンダ２１の重心Ａ，Ｂが一致している。したがって、リング本体１７とコイルエキスパンダ２１に対する慣性力及び重力が、ピストン１０の径方向の位置に関して一致した位置に作用することとなるため、コイルエキスパンダ２１に対する慣性力Ｆ３及び重力Ｆ４は、同縦断面においてオイルリング１６を傾けるようには作用しない。

その結果、リング本体１７の外周面に作用する摩擦力Ｆ５が小さい場合は、図４（ａ）に示すように、オイルリング１６は、その下面２３の水平部２７全体をリング溝１３の下面と接触させた状態で上昇する。また、この水平部２７は、上述したように従来よりも大きく形成されているため、オイルリング１６がピストン１０によって従来よりも安定的に支持され、オイルリング１６の姿勢もより安定したものとなる。一方、摩擦力Ｆ５が大きくなると、図４（ｂ）に示すように、外周側が下方に傾斜する状態となる。

このように、本実施形態では、リング本体１７に作用する摩擦力Ｆ５がオイルリング１６を一方向にのみ傾けるように作用する。したがって、本実施形態では、オイルリング１６の姿勢がこの図４（ａ）及び（ｂ）に示す状態に変化し、オイルリング１６はコイルエキスパンダ２１によって内周側に傾くような状態とはならないため、その姿勢が従来に比してより安定したものとなり、オイルリング１６によるシール性が従来に比して確実に向上する。

また、ピストン１０が減速しながら上昇する際には、図４（ｃ）に示すように、オイルリング１６がリング溝１３の下面から浮いた状態となる。この状態では、リング本体１７及びコイルエキスパンダ２１に対して慣性力は作用しないが、オイルリング１６全体に作用する力としてリング本体１７に作用する重力Ｆ２及びコイルエキスパンダ２１に作用する重力Ｆ４、及びリング本体１７とシリンダ５０の内壁面との間における摩擦力Ｆ５が作用する。そして、上述したように、本実施形態のオイルリング１６では、ピストン１０の径方向の位置に関して、リング本体１７とコイルエキスパンダ２１の重心とが一致しているため、リング本体１７とコイルエキスパンダ２１に対する重力Ｆ２，Ｆ４が、ピストン１０の径方向の位置に関して一致した位置に作用することとなる。したがって、摩擦力Ｆ５が小さい場合には、オイルリング１６は、図４（ｃ）に示すように略水平状態となり、摩擦力Ｆ５が大きい場合には、図４（ｄ）に示すように外周側が下方になるように傾斜する。

つまり、従来のオイルリング１６では、リング本体１７に対する重力Ｆ２がコイルエキスパンダ２１に対する重力Ｆ４よりも外周側で且つ大きな力として作用していたため、オイルリング１６の外周側が下方となるように傾斜させる力が生じていた。これに対して、本実施形態では、リング本体１７とコイルエキスパンダ２１に対する重力Ｆ２，Ｆ４が、ピストン１０の径方向の位置に関して一致した位置に作用するため、それら重力Ｆ２，Ｆ４はオイルリング１６を傾斜させるようには作用せず、リング本体１７に作用する摩擦力Ｆ５のみがオイルリング１６を傾斜させるように作用する。このため、従来と比してオイルリング１６の傾きを抑制することができ、その姿勢をより安定させることができる。

また、ピストン１０の下降時におけるオイルリング１６についても、上記と同様の原理により、リング本体１７及びコイルエキスパンダ２１に対するそれぞれの慣性力及び重力は、ピストン１０の径方向の位置に関して同じ位置に作用するため、これらの力がオイルリング１６を傾ける力にはならず、摩擦力のみがオイルリング１６を傾ける力となる。したがって、ピストン１０の下降時においても、オイルリング１６は、その姿勢は従来に比してより安定的なものとなり、オイルリング１６としてのシール性がより向上する。

以上説明したように、本実施形態に係るオイルリング１６では、以下に列記する効果を奏することができる。
（１）本実施形態のオイルリング１６は、ピストン１０の中心軸を含む縦断面において、リング本体１７の重心とコイルエキスパンダ２１の重心とを一致させるようにしている。これにより、リング本体１７及びコイルエキスパンダ２１に対する慣性力Ｆ１，Ｆ３及び重力Ｆ２，Ｆ４がピストン１０の径方向において一致した位置に作用することとなる。したがって、コイルエキスパンダ２１に作用する慣性力Ｆ３及び重力Ｆ４や、リング本体１７に作用する慣性力Ｆ１及び重力Ｆ２がオイルリング１６を傾けるようには作用しない。つまり、リング本体１７に作用する摩擦力Ｆ５がオイルリング１６を一方向にのみ傾けるように作用するため、ピストン１０の往復運動時において同摩擦力Ｆ５の大きさが変動したとしても、オイルリング１６の姿勢は従来に比してより安定させることができる。

（２）本実施形態のオイルリング１６は、リング本体１７の上面２２及び下面２３の水平部２４，２７において、その外周端が前記リング溝１３の外周端よりも外側で、内周端が前記ピストン１０の中心軸を含む縦断面におけるコイルエキスパンダ２１の内周端よりもピストン１０の中心軸側に位置している。つまり、本実施形態では、リング本体１７の内周端をコイルエキスパンダ２１の内周端よりもピストン１０の中心軸側に位置させているため、この水平部２４，２７の内周端もコイルエキスパンダ２１の内周端よりもピストン１０の中心軸側となり、水平部２４，２７とリング溝１３との接触面を従来よりも大きくすることができる。したがって、オイルリング１６は、ピストン１０のリング溝１３によって従来よりも安定的に支持されるため、その姿勢をより安定したものとすることができる。

（第２の実施形態）
以下、図５を参照して、本発明に係る２ピース型のピストンリングを内燃機関のオイルリングに適用した第２の実施形態について説明する。図５は、本実施形態のオイルリング６６、ピストン１０及びシリンダ５０を、ピストン１０の中心軸を含む面に沿って切断した断面図である。

この図５に示すように、本実施形態のオイルリング６６においても、リング本体６７の内周端がコイルエキスパンダ７１の内周端よりもピストン１０の中心軸側に位置しているが、これらリング本体６７及びコイルエキスパンダ７１の重心は一致していない。しかしながら、本実施形態においても、リング本体６７の内周端がコイルエキスパンダ７１の内周端よりもピストン１０の中心軸側に位置しているため、図７に示した従来の２ピース型のピストンリングに比べると、リング本体６７の重心Ｄとコイルエキスパンダ７１の重心Ｃとがより近い位置にある。つまり、リング本体６７及びコイルエキスパンダ７１に作用する重力及び慣性力は、ピストン１０の径方向において完全に一致した位置には作用しないものの、近傍の位置において作用することとなる。これにより、ピストン１０の往復運動時において、上記オイルリング６６は、上記第１の実施形態のオイルリング１６に準じた姿勢をとることとなる。

また、本実施形態においては、図５に示すように、リング本体６７の上面７２及び下面７３が、内側テーパー部７５，７８と水平部７４，７７とからなり、その水平部７４，７７は、リング本体の外周端からコイルエキスパンダ７１の重心よりも内側にまで延びている。すなわち、本実施形態においても、リング本体６７は、従来に比してより大きな接触面でピストン１０のリング溝１３と接触し、これによりオイルリング１６がピストン１０によって従来よりも安定的に支持されることとなる。

上記の構成により、ピストン１０が加速しながら上昇する際には、リング本体６７が第３のリング溝１３の下面に接してピストン１０と一体的に上昇する。そして、リング本体６７とコイルエキスパンダ７１に対する慣性力及び重力がピストン１０の径方向の位置に関して近傍に作用することとなるため、コイルエキスパンダ７１に対する慣性力及び重力がオイルリング６６を内周側に傾ける力となりにくくなり、リング本体６７に作用する摩擦力がオイルリング６６を一方向にのみ傾けるように作用する。また、オイルリング６６のリング本体６７がリング溝１３に接する水平部７７が、従来よりも大きく形成されているために、オイルリング６６をピストン１０のリング溝１３によってより安定的に支持することできる。

また、ピストン１０が減速しながら上昇する際には、リング本体６７が第３のリング溝１３から浮いた状態となるが、この状態においても、リング本体６７とコイルエキスパンダ７１に対する重力が、ピストン１０の径方向の位置に関して近傍に作用することとなる。したがって、オイルリング１６においては、リング本体６７の重力がコイルエキスパンダ７１の重力よりも大きいものの、この重力差がオイルリング１６を外周側に傾ける力となりにくくなり、リング本体６７に作用する摩擦力がオイルリング６６を一方向にのみ傾けるように作用する。このようにして、オイルリング６６の姿勢は従来に比してより安定したものとなる。

また、ピストン１０の下降時のオイルリング６６においても、上記と同様の原理により、リング本体１７及びコイルエキスパンダ２１に対するそれぞれの慣性力及び重力は、ピストン１０の径方向の位置に関して近傍に作用するため、これらの力がオイルリング１６を傾ける力となりにくく、摩擦力のみがオイルリング６６を傾ける力となる。したがって、ピストンが下降する際においても、オイルリング６６の姿勢は従来に比してより安定的なものとなる。

このようにして、この第２の実施形態においても、先の第１の実施形態において記載した前記（１）及び（２）の効果に準じた効果を奏することができる。
（その他の実施形態）
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。

・上記第１実施形態のオイルリング１６は、リング本体１７とコイルエキスパンダ２１の重心を完全に一致させるようにしているが、図６に示すように、オイルリング８６のリング本体８７の重心Ｆとコイルエキスパンダ９１の重心Ｅとをピストン１０の径方向のみ一致させてピストンの軸方向においては異なる位置とするようにしてもよい。この場合であっても、ピストン１０の運動方向において、オイルリング８６のリング本体８７及びコイルエキスパンダ９１に作用する慣性力及び重力については、ピストン１０の径方向において一致した位置に作用することとなるため、これらの力がオイルリング８６を傾けるようには作用しない。したがって、このようなオイルリング８６においても、従来の２ピース型のピストンリングに比して安定的な姿勢を保つことができる。

・上記各実施形態では、オイルリング１６に、上記構成の２ピース型のピストンリングを適用するようにしたが、コンプレッションリングに上記構成の２ピース型のピストンリングを適用し、これにより、燃焼室の気密保持をより確実に行うようにしてもよい。なお、その場合は、オイルリング１６に形成された貫通孔２０を省略するとともに、リング本体１７の形状等を適宜変更すればよい。

・上記各実施形態のオイルリングでは、リング本体の上面及び下面の水平部の内周端を、コイルエキスパンダの重心よりもピストンの中心軸側に位置させるようにしたが、この水平部の内周端をコイルエキスパンダの重心よりもピストンの外周側とするようにしてもよい。このような場合であっても、内側テーパー部をピストンの中心軸側に延長することにより、リング本体及びコイルエキスパンダに対する慣性力及び重力を、ピストン径方向において近傍または一致した位置において作用させることができる。したがって、これらの力によってオイルリング１６が傾くということを抑制することでき、オイルリングが従来よりも安定した姿勢を保つことができる。また、上記各実施形態において、リング本体の上面及び下面には、内側テーパー部を設けるようにしたが、この内側テーパー部を設けることなく、上面及び下面の内周端までが水平部となるようにしてもよい。

・上記各実施形態では、シリンダ５０が鉛直方向に延びるようにしているが、シリンダが斜め方向に延びているものであってもよいし、水平方向に延びるものであってもよい。このようなシリンダにおけるピストンのピストンリングとして、上記各実施形態の２ピース型のピストンリングを適用すると、リング本体及びコイルエキスパンダの重力の作用の仕方が上記各実施形態の態様と異なるが、慣性力及び摩擦力については上記と同様の態様で作用する。そして、ピストンの中心軸を含む断面において、リング本体及びコイルエキスパンダの慣性力が一致した位置または近傍の位置において作用することとなるから、上記各実施形態に準じた態様で、ピストンリングの姿勢を従来に比して安定したものとすることができる。

本発明の第１の実施形態に係るオイルリングが適用された内燃機関のピストン及びシリンダを示す正面図。 同ピストン及びシリンダにおいて、ピストンの中心軸を含む縦断面図。 図２におけるオイルリングを拡大して示す縦断面図。 同オイルリングのピストン上昇時の状態を示すピストンの中心軸を含む縦断面図であり、（ａ）及び（ｂ）は、ピストンが加速しながら上昇する際の状態を、（ｃ）及び（ｄ）は、ピストンが減速しながら上昇する際の状態を示す。 本発明の第２の実施形態に係るオイルリングが適用された内燃機関のピストン及びシリンダにおいて、ピストンの中心軸を含む縦断面図。 本発明の別の実施形態に係るオイルリングが適用された内燃機関のピストン及びシリンダにおいて、ピストンの中心軸を含む縦断面図。 従来の２ピース型のピストンリングのピストン上昇時における状態を示すピストンの中心軸を含む縦断面図であり、（ａ）及び（ｂ）は、ピストンが加速しながら上昇する際の状態を、（ｃ）及び（ｄ）は、ピストンが減速しながら上昇する際の状態を示す。

符号の説明

１０，１２０…ピストン、１１…第１のリング溝、１２…第２のリング溝、１３…第３のリング溝、１４…第１のコンプレッションリング、１５…第２のコンプレッションリング、１６，６６，８６…オイルリング、１７，６７，８７，１０１…リング本体、１８…第１の溝部、１９…第２の溝部、２０…貫通孔、２１，７１，９１，１０２…コイルエキスパンダ、２２，７２…上面、２３，７３…下面、２４，２７，７４，７７…水平部、２５，２８，７５，７８…内側テーパー部、２６，２９…外側テーパー部、５０，１２１…シリンダ、１００…ピストンリング、１２２…リング溝。

Claims (3)

1. ピストンの外周面に形成されたリング溝に配置され、リング本体と前記リング本体の内周側に配置されて前記リング本体を外周方向に付勢するコイルエキスパンダとを備える２ピース型のピストンリングであって、
   前記ピストンの中心軸を含む縦断面において、ピストンの径方向の位置に関して前記リング本体の重心と前記コイルエキスパンダの重心とが一致する
   ことを特徴とする２ピース型のピストンリング。
2. ピストンの外周面に形成されたリング溝に配置され、リング本体と前記リング本体の内周側に配置されて前記リング本体を外周方向に付勢するコイルエキスパンダとを備える２ピース型のピストンリングであって、
   前記リング本体の内周端が前記コイルエキスパンダの内周端よりも前記ピストンの中心軸側に位置する
   ことを特徴とする２ピース型のピストンリング。
3. 請求項１又は２において、
   前記リング本体の前記リング溝との接触面は、外周端が前記リング溝の外周端と略一致し、内周端が前記ピストンの中心軸を含む縦断面における前記コイルエキスパンダの重心よりも前記ピストンの中心軸側に位置する
   ことを特徴とする２ピース型のピストンリング。

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