JPH10510904A

JPH10510904A - ピストンリングサポート兼シール部材付きピストン組立体

Info

Publication number: JPH10510904A
Application number: JP9515163A
Authority: JP
Inventors: ジョンダブリューエヴァンス
Original assignee: エヴァンスクーリングシステムズインコーポレイテッド
Priority date: 1995-10-10
Filing date: 1996-10-09
Publication date: 1998-10-20
Also published as: US6199868B1; DE69634192D1; WO1997013991A1; ATE287508T1; EP0800627A1; CA2207433A1; EP0800627B1; AU7397696A; EP0800627A4

Abstract

(57)【要約】ピストン（１２）と、ピストン溝（１８）内に配置された少なくとも１のピストンリング（２０）とを備えるピストンリング組立体。リング溝の後壁とピストンリングとの間で半径方向に配置された少なくとも１のサポート部材（２２）を含むサポート装置により、ピストン（１２）が安定されかつサポートされる。サポート装置は、通常作動中にピストンに作用する横方向荷重を望ましい態様で吸収するように作用し、必要に応じてガスシールを強化する構造とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】ピストンリングサポート兼シール部材付きピストン組立体技術分野本発明は、全体的には、内燃エンジンのピストンおよびピストンリンク組立体に関し、特に、エンジン効率を増大しかつシリンダ壁対ピストン摩耗を減少するための圧縮可能なサポート兼シール部材付きのピストンを含む改善されたピストン組立体に関する。発明の背景シリンダボア内を往復動するピストンおよびリング組立体を含む典型的な内燃エンジンにおいては、シリンダ壁の摩耗の大部分は、シリンダボアの上部で生じる。これは、１あるいは複数のピストンリングの面がこのボアに摩擦係合し、シリンダボアの表面に対してかき取り作用をなすボア領域である。反対に、シリンダボアの壁部が下端部で受ける負荷はより小さく、ピストンスカートがこの下側の壁部領域に生じさせる摩耗はかなり少ない。このような不均一のシリンダ摩耗により、シリンダボアは次第にテーパ状、すなわち頂部のほうが底部よりも比較的大径となる傾向がある。更に、シリンダのボアはエンジンの横方向すなわちピストンピンに対して９０度に配向された部分で、エンジンの長手方向（すなわちピストンピンと整合する方向）よりもかなり多くの摩耗を示す。この現象は、ピストンがシリンダボア内を往復動するときに、ピストンピンに対するコンロッドの角度により、エンジンの横方向にピストンが極めて大きな負荷を作用させることによるものである。エンジンのパワーストローク中に、ピストンに作用する全押し下げ力（燃焼ガス圧による）は、何トンもの大きさの圧力となることがある。この最大の力はピストンに作用し、側方荷重でピストンをシリンダ壁に押し付ける。エンジンの長手方向（ピストンピンおよびクランク軸ジャーナルに平行）には比較的小さな側方荷重が作用し、これは、常にコンロッドがシリンダボアのこれらの部分に対して直線状（すなわち角張ってない）であるためである。更に、側方荷重は、ピストンの慣性力で形成され、この慣性力は、ピストン重量が大きくなると、極めて大きくなる。上述のピストン側方荷重により、シリンダボアが楕円形状に摩耗する。最も大きな側方荷重はパワーストロークの際に発生するため、４ストロークサイクルのこの間に荷重を受けるボアの側部が最も摩耗する。シリンダボアのこの部分は通常ボアの主スラストサイドと称され、ボアの反対側の上側の面は副スラストサイドと称される。最近製造されて反時計方向（後ろから見たときに）に回転する多くのエンジンは、主スラストサイドがボアの右側（後ろから見たとき）に配置される。上述の２つの通常形式の摩耗（これは同時にシリンダボアをテーパ状とし、真円でないものとする）に加え、シリンダボアは不均一に締付けられたシリンダヘッドのファスナによる応力のために真円筒状ではなくなる。歪みは、エンジン冷却システム全体の過熱、又は、冷却路の制限あるいは詰まりによる局部的な過熱によるエンジンの異常温度によっても生じる。このような管理されてない熱の作用で、「低温」および「高温」スポットがシリンダボア内に形成され、これにより、ボアの摩耗が、比較的均等なテーパ状の代わりに、「波状」面（ボアの軸線に沿って）となる。ピストンおよびリング組立体の１あるいは複数のリングは、シリンダボアに理想的に十分な圧力を作用させて密なシールを形成し、これにより燃焼ガスが下方に漏洩するのを防止し、オイルが上方に移動するのを防止する。ピストンリングが有効なシールを形成するために必要以上の圧力を作用させると、ピストンリングおよびシリンダ壁の摩耗を望ましくない程度まで増大し、エンジン摩擦を増大し、これにより、出力が低下し、温度が上昇し、燃料消費が上昇する。ピストンリングの側部（すなわち頂面および底面）およびピストンのピストンリングランド部（リングを含む部分）も摩耗する。エンジンのピストンがシリンダ壁に対してリングを上下に移動する間、リングは常に側方に移動し（ピストンの半径方向）、シリンダ壁の表面の不均等性に対する反動を吸収し、側方荷重によるピストンの移動に対応する。ピストンの頂部がシリンダ壁に向けて移動すると（側方荷重から）、リングはピストンリング溝内に押戻される。ピストンリングがリング溝の後壁に「底つき」（半径方向に）することなく、リング面が内方に押圧されてピストンの縁部と同一面となるように、リングの半径方向背部に十分な間隙を設ける必要がある。ピストンリングが底つきすると、ピストンに作用する燃焼および慣性力の衝撃がリングに伝達され、この結果、リングが破損する。底つきを確実に防止するため、全てのピストンリングランド部は、リング面がピストンの半径方向外面と同一平面内に配置されたときに、リングの背部に通常は０.００５インチ（約０.１３mm）から０.０１５インチ（約０.３８mm）の半径方向間隙が形成されるように、機械加工される。リングの背部に形成されるスペースは、通常、「後壁領域」あるいは「後壁間隙」と称される。この後壁領域は、リング溝の底部にリングを密に押圧する燃焼圧力により、通常の頂部および底部ピストンリング間隙（すなわち、その軸方向間隙）がリングの頂部における全てであるときに、燃焼ストロークの際のシリンダボア壁に対するリング面のシール効果を増大する作用をなす。燃焼ガスは、この軸方向間隙を通り、後壁領域のガス圧を上昇し、これにより、ピストンリングを外方に付勢してシリンダボア壁に対して、より密にシールする。この作用を強化するため、ピストンおよびリング組立体の頂部ピストンリングの後壁あるいは内面は、面取り部を形成されるのが一般的であり、これにより、後壁領域にシール圧を形成するために必要な時間を減少し、その圧力を増加する。このような面取り部がリングの上縁部に形成されると、リングの鋭い縁部が除去されているため、燃焼ガスがより容易に後壁領域内に流入し、これにより、燃焼ガスの乱れおよび「絞り」作用が減少する。燃焼ガスの作用する有効表面積がかなり増加するため、リング対シリンダ壁圧力が増大する。全ての現在のピストン構造の問題の１つは、リングがシリンダボア内ではね返りあるいはがたつくと、シリンダ壁に対するリング面のシールが瞬間的に喪失し、燃焼ガスがリング面を介して漏洩することである。これにより後壁領域における圧力が低下し、これによりリングがシリンダボア壁を密にシールする能力が低下する。このようなリングのはね返りは、シリンダ壁の表面の不均等性（すなわち上述の「波状面」）あるいはシリンダボアの主スラストサイドから副スラストサイドにピストンが急速に移動することに起因するものが最も多い。これらの現象のいずれも、高速回転（および高速ピストン）の際に発生する。リングのがたつきは、通常、早期爆発燃焼あるいは早期着火燃焼に起因し、これらはシリンダ内の高速の衝撃波の原因となり、リングを振動し、シリンダ壁から離隔させることがある。エンジンの圧縮ストロークで、圧縮（すなわち吸気充填）圧がピストンを押し下げ、一方、コンロッドはピストンピンに対するその結合部によりこの圧力に抵抗する。全ての往復動エンジンでは、これらの２つの力の組み合わされた作用で、クランクシャフトとの結合部からコンロッドが傾斜する側に向けて、ピストンがシリンダボアの側部に押圧されあるいはスラスト荷重を受ける。反対に、パワーストロークの際は、コンロッドはシリンダボアの反対側に傾斜する。燃焼ガスはピストンを押し下げ、コンロッドはピストンピンを上方に押圧することにより、この圧力に抵抗する。これらの２つの力の組み合せで、圧縮ストロークの際に押圧される側と反対の側部でシリンダボアの表面に向けてピストンが押圧されあるいはスラスト荷重を受ける。多くのエンジンでは、上述のピストン上に作用するサイドスラストの方向は、ピストンが上死点（ＴＤＣ）を通過するときに、一側から他側（後ろから見たときに左から右）に変化する。上死点前６０から０度の範囲で、ピストンはシリンダボアの左側にスラストを受け（圧縮）、この後、上死点過ぎ約０から１０度で反対の右側にサイドスラストが移行する。このスラストの方向変化で、ピストンがボアの左側から離隔する方向にピストンが引張られ、右側にスラッピングする。ピストンとボアとの間の間隙が多すぎると、耳で聞取れるほどのノイズが発生し、これは「ピストン側圧音」と称される。ピストンの金属の作動温度が高いために余分のピストン間隙が設けられるレース用エンジン等では、過度の間隙を意図的に設けることもある。過度の間隙は、上述のシリンダボア壁の摩耗からも生じる。現在のエンジンでは、アルミニューム製のピストンを備えており、通常、ピストンとシリンダボアとが摩耗してないときは、ピストン側圧音は聞こえない。しかし、通常はある程度のスラスト方向の揺れが発生する。エンジンの暖機運転中にピストン側圧音が聞こえても（不正確な機械加工により）、通常、アルミニュームピストンは急速に温度が上昇し、膨張し、これによりピストン／シリンダ間隙が減少し、スラッピング音が無くなる。しかし、場合によっては、現在のエンジンが過剰のピストン間隙設けた設計（機械公差あるいは負荷条件）にしたがって運転することが必要とされ、全ての運転条件で低レベルのピストン側圧音が聞こえることがある。正確に丸く製造するよりも、現在のピストンはわずかに楕円であり(カム切削) 、ピストンのピン孔を通る径は、このピン孔に垂直な径よりも約０.００９インチ（約０.２２９mm）少ない。通常、最近のアルミニューム製ピストンは、底部の径が約０.０００５インチ（約０.０１２７mm）大きくなるように、スカートを研磨して製造される。換言すると、スカートはこの寸法分、外方にフレアあるいはテーパ状に形成される。長期にわたって使用すると、ピストンスカートに作用するスラスト力がその径を次第に減じ、スカートは上述のように外方に向くテーパから内方に向くテーパに変化する（すなわちスカートが「つぶれる」）。このスカート径の減少は、ピストンのスラスト作用によるピストンスカートの衝撃の結果によるものであり、摩擦によるスカートの通常の表面摩耗に追加するものである。スカートのつぶれは、シリンダボアとピストンスカートとの間の間隙を増大し、ピストンのスラッピングを増大する。ピストンのスラッピングは、シリンダボア内におけるピストンの揺動運動によるものと考えることができる。ピストンの揺動作用は、ピストンリングのシール能力に直接影響し、これによりその効果を減じる。最初に、新しいピストンが揺れると、壁部に対向する平坦面を有する摩耗してないピストンリングも、ピストンと共に揺れる。リング面の揺動作用は、リング面の全体を使用することに代え、リングのシール領域を最上縁部から最下縁部に交互に移動する。ピストンの揺動により外側のリング縁部に作用する応力は、リングの外面を丸め、その有効性を更に減じる。ピストンが左に揺れると、下側リング縁部が摩耗し、ピストンが右に揺れると、上側縁部が摩耗する。スラスト−揺動の連続により次第に摩耗すると、全体のリング面が丸くなり、ピストンがボア内で垂直に配置されていても、リング面の僅かな接線だけがシリンダをシールするために利用できるにすぎない。ガス圧は、これらの丸められた面を通過して下方に漏洩し、オイルは上方に向けて燃焼室内に漏れ、排出ガスおよびオイル消費に影響をおよぼす。最近、リングを通してエンジンのクランクケース内に燃焼ガスが漏洩するのを減少しようとする試みがなされている。このような試みは、エンジンのピーク出力、および、燃料消費に対するエンジンの比出力を増加するためになされるものである（エンジンの制動定格燃費（ＢＳＦＣ）と称される）。近年用いられるこのような方法の１つに、シリンダ壁に接触するリングの面を僅かに傾斜して研磨する方法がある。これは「テーパ面」ピストンリングと称され、新しいエンジンの初期運転中に、リングの頂部に単一の接点（断面で見たときに）を形成し、摩耗するにつれてリングの面を横切って下方に移動するように、形成される。これは、接点が頂部縁部から底部縁部に移動するときに、ピストンがシリンダボア内で揺動することにより、はね返りを減少することを意図したものである（すなわち最も傾斜した（最も下側）縁部は、最も少ない傾斜（最も上側）の縁部ほど激しく接触しない）。リングの撓みの個所が指定されている場合には、上述と反対に傾き研磨することができる（すなわち底部の接点）しかし、単一の接点および頂部から底部にリングを横切って進行する摩耗することの意図するものは、同じ結果を期待したものである。現在まで、この試みは僅かな改善を実現してきたが、しかし、課題は大きく改められていない。更に、この試みは、リングの端部の間隙をシールすることに向けられてきており、これは通常は、リング毎に０.００８インチ（約０.２０３mm）から０.０３０インチ（０.７６２mm）の範囲である。このような間隙のシール構造は、通常は２あるいはそれ以上の「ギャップなし」あるいは「ゼロ間隙」とも称される相互作用リングが用いられる。最後に、いくつかの試みは、ピストンリングの後壁側に金属および非金属のガスシールを用いており、これにより、シールし、あるいは燃焼ガスを捕捉し、ピストン溝の背部を回って通過させようとしている。しかし、本発明者は、これまで、ボア内でピストンを移動し、あるいはピストン溝内に半径方向に移動するリングの能力を制限する圧縮部材でリングを支える必要性に向けられた後壁シールの試みを知らない。これらの試みは、ピストンスラスト、揺動、および必要な後壁間隙によるピストンの運動中における課題を認識しあるいはこれに向けられていない。更に、これらの従来の試みは、ピストンリングのがたつき、はね返り、および、シール面の腐食を生じさせる状況下で発生するエンジン効率のロスを修正するものではない。実際、本発明者の知る全てのこのような従来の試みの全ては、ピストンが揺動しあるいは壁部に向けてスラスト荷重を受けたときに、ピストン溝の後壁とシリンダボア壁との間でリングの底つき（充填）を防止するため、リング溝内で半径方向に最大限度までピストンリングを自由に移動できるようにすることに、特に向けられていた。発明の概要ピストンのサイドスラストおよび揺動から生じる上述の問題は、耳で聞くことのできるピストン側圧音、リングのはね返りおよびがたつきを含み、本発明によると、ピストンリングとピストンとの間に配置され、予荷重を作用され、圧縮可能な組み合わされたシールおよびエネルギ支承あるいは支持部材の力を用いることにより解決される。ピストンリングサポート兼シール部材の力学的作用は、エンジンの毎分当たりの高速回転中（rpm）にリングの背部で燃焼ガスをシールしかつ捕捉するサポート部材の能力により増大され、これにより燃焼ガスは更にリングシールを安定させる。本発明によると、内燃エンジン用のピストン組立体は、エンジンのシリンダボア内を往復動するピストンを備える。ピストンは、ピストン周部に沿って延びるリング溝を形成する。この組立体は更にピストン周部に沿って延びるリング溝内に配置されたピストンリングを備え、シリンダボアの内壁と係合させる。本発明によると、少なくとも１の圧縮可能なサポート部材がピストンリングとリング溝の後壁との間の半径方向位置に設けられる。このサポート部材は、ピストンとリングとを相互に支えさせ、これによりピストンリングおよびシリンダボア壁に対するピストンの横方向運動を最小にし、更に、リング面と壁部との間の安定した接触およびシールを維持する。本発明の１の実施例では、複数のサポート部材設けられ、主としてピストンリングに対してピストンを効果的に支持するように形成される。この実施例では、シリンダ内のガスは、ピストンリングに対して作用し、ほぼ通常の態様でシール作用をなす。反対に、本発明の他の実施例では、サポート部材は、ピストンリングに対してピストンを支えかつ安定させるだけでなく、更に、ピストンリングの後壁領域および対応するピストンランド部におけるガスシール作用を支援する。他の実施例では、ピストンサポートおよびリングシールは、シリンダ壁インターフェースで、ピストンリング端部間隙の積極的なシールと共に、効果的に行われる。本発明により、ピストンは、シリンダボア内でより直立した望ましい態様で保持され、傾斜を小さくされ、これにより、ピストンリングの縁部がが通常受ける高摩擦力が減少する。リングの「ポイントローデング」が防止されるため、温度が低下し、シリンダ壁に対するリング接触が増大し、リング効率およびシール性能を望ましい態様に高められる。本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な説明、添付図面および請求の範囲から容易に明らかとなる。図面の簡単な説明第１Ａ図から第１Ｃ図は、エンジン作動中にピストンおよびコンロッドに作用する力を示す内燃エンジンのピストンおよびシリンダの概略図、第２図は、シリンダボア内に配置されたエンジンのピストンおよびピストンリングの概略的な断面図、第３Ａ図から第３Ｃ図は、シリンダボア内で揺動運動するピストンおよびピストンリング組立体の概略図、第４図は、本発明の実施例によるピストンを示す概略的な断面図、第５図は、本発明の他の実施例を示すピストンのリング溝およびそのシリンダボアをほぼ横方向に沿う断面図、第６図は、本発明の他の実施例を示す第４図と同様な概略断面図である。詳細な説明本発明は、種々の形態の実施例を含むものであるが、本発明の好ましい実施例について図示し、以下に説明する。なお、この開示は、発明の例示であり、本発明を図示の特別な実施例に制限するものでないことを理解されたい。第１Ａ図から第１Ｃ図を参照すると、典型的な内燃エンジンが図示されており、このエンジンは、シリンダボアＢ内を往復動可能なピストンＰを備える。コンロッドＣＲがピストンＰを対応するクランクシャフトＣに連結する。第１Ａ図から第１Ｃ図は、エンジンの通常作動中にピストンＰが受ける揺動運動の典型例を示す。第１Ａ図に示すように、エンジンの圧縮ストロークの際のコンロッドＣＲのシリンダボアＢに対する角度により、ほぼ矢印で示す方向に向けてシリンダボアに対するピストンのスラスト荷重が形成される。ピストンが上死点を通過し（第１Ｂ図）、そのパワーストローク（第１Ｃ図）を通じて、スラスト荷重がシリンダボアの反対側に作用する。上述のように、「副スラストサイド」は、圧縮ストローク中にスラスト荷重を受けるシリンダボアの部分であり、一方「主スラストサイド」は、パワーストロークの際にスラスト荷重を受けるシリンダボアの部分である。第１Ａ図に示す配置からピストンが第１Ｃ図に示す配置への移動は、いわゆる「ピストンスラップ」と称され、ピストンが受ける揺動状の運動により生じる可聴現象である。第３Ａ図から第３Ｃ図は、ほぼ第１Ａ図から第１Ｃ図に対応し、ピストンＰと、シリンダボアＢに対する関連するピストンリングＲの１つとを示す。シリンダボアＢ内における揺動状のピストンの運動は、ピストンリングＲの上下の縁部に応力を生じさせ、リングの外面を第３Ａ図から第３Ｃ図に示すように丸くする。明らかなように、この摩耗は不均一で、ピストンリングの面を丸めることがあり、これにより、対応するシリンダボアとのシール作用を損なう。第２図は、３本のリングを有する従来のスパーク着火ピストン組立体の部分断面図を示し、ピストンＰと、シリンダボアＢと係合した頂部および第２圧縮リングＲ−１，Ｒ−２とを備える。この一般的な従来構造では、トップリング溝とトップリングＲ−１の後壁との間に半径方向間隙が、後壁領域あるいは後壁間隙を形成し、これにより、ピストンリングがこのリング溝内で底つきするのを防止する十分な間隙を形成する。第２図にＢＣで示す後壁間隙は、更に、燃焼ガスがピストンリングＲ−１の後壁に作用する領域を形成し、これにより、リングを外方に付勢して、対応するシリンダボアとシール係合させる。上述のように、圧縮リングＲ−１は想像線ＣＨで示すように面取りを設け、このガスシール作用を促進することができる。第２ピストンリングＲ−２も燃焼ガスが作用するためにある程度シール作用が促進され、あるいは、第２オイルスクレーパリングとして形成し、オイルをシリンダ壁からエンジンのクランクケース領域内に可能に付勢させることもできる。場合によっては、全体で２本のリングだけを使用する場合は、第２リングをオイルリングとし、トップリングＲ−１だけを圧縮リングとして用いることができる。第４図を参照すると、本発明の原理を具体化する通常の３本リングピストン組立体１０が記載されている（オイルリングは図示してない）。このピストン組立体１０は、ピストン１２を備え、このピストンは頂部トッブランド部１４と第２ランド部１６とを有し、これらのランド部はピストン１２の周部に延びるピストントップリング溝１８を形成する。ピストン組立体は、リング溝１８内に配置されたピストン頂部圧縮リング２０を備え、対応するシリンダボアＢとシール係合する。ピストンリング２０の上下の軸方向面は、ピストンリング溝１８に対し、リングの上面とトップランド部１４のした面との間に示す軸方向間隙ａを規定する寸法に形成されている。この軸方向間隙は、リングが溝１８に対してその最下位置に配置されたときに、リングの頂部とランド部１４の底部との間に形成され、このとき、リング２０の下側軸方向面は第２リングランド部１６で形成された溝面に押圧される。リング２０のこの位置では、組立体の符号ＢＣで示す後壁領域あるいは後壁間隙が形成され、これは、リングの内側あるいは半径方向溝面と、ランド部１６の上面と、リング溝１８の後壁と、トップランド部１４の下側縁部面とで規定される。本発明によると、圧縮可能なサポート兼シール部材２２がピストンリング２０とリング溝１８との間の半径方向に配置される。この実施例では、サポート兼シール部材２２は、リング溝１８の周部に沿って連続的に延び、したがってピストンおよびこのピストンリング２０の連続的なサポートを形成する。重要なことは、サポート兼シール部材２２がピストンリングおよび溝１８の後壁に作用し、ピストンリングを後壁に対して支え、これにより、ピストン１２のピストンリング１８および対応するシリンダボア壁Ｂに対する横方向移動を最小としつつ、リング２０面とシリンダボア壁Ｂとの間の安定した接触およびシールを維持する。後述するように、高温エラストマーを用いるときに、サイドクラッシュ（crush ）当たり０.００４インチのリング溝にサポート兼シール部材２２を装填し、ピストンＰをシリンダボア内に挿入した状態で、０.００８インチクラッシュのシリンダボア（径）を横断する全静荷重を生じさせる（ボア径上に静的予荷重）ことが好ましい。テストによると、一般に、３.０インチから４.０インチ径の範囲のピストンの０.００８インチ（径を横断して）の予荷重が通常は理想的であることを示している。しかし、径として、荷重（出力）、毎分当たりの回転数、および、ピストン重量が変化し、受入可能な静的クラッシュ条件も変化することが理解される。経験によると、受入可能性の基準は、改善されたピストンの安定性およびリングシールから選られる利得を、リングインターフェースにおけるリング対シリンダ壁のかじり(drag)(摩擦)の増加と比較した上で、そのバランスを注意して評価することが必要である。いつでもクラッシュあるいはサポート兼シール部材２２の予荷重が上昇すると、ピストンリング２０の面の圧力も対応して増加することが明らかである。以下の表２は２つの代表的なサイズのピストンに０.００８インチのクラッシュを設けて形成したサポート兼シール部材２２を採用したときの摩擦損失を測定したデータを示す。テストしたピストンの１は、３.１８５インチ径で、他のピストンは、４.０６０インチ径である。テストはピストンに２本の圧縮リングのみを用いて行い、各ピストンから第３リングを取外した。一般的には、オイルリングがリングによるかじりの半分を形成するものであり、したがってこの取外しは、圧縮リング上の荷重の増大により受ける損失を、より効果的に測定可能とする。各ピストンは、標準の０.０６２５インチピストンリング（すなわちリング溝軸方向寸法）を使用し、このようなリングは約０.０６０インチの軸方向距離と、約０.１５４インチの半径方向寸法とを有する。サポート兼シール部材２２は、０リング状シールの形状に形成し、円形断面とし、約０.０５７インチの断面幅とした。テストボアは、８００番グリットストーンでホーニング加工し、研磨布で滑らかな表面に仕上げ加工した。この滑らかな仕上げ加工は、通常のなじみ運転による摩耗に近似させた（すなわち、１００００マイル走行した後の自動車の内燃エンジンにおけるようななじみ摩耗と同じ量に近似させたもの）。テストは、１）ボアの一端から他端にピストンのみを移動する静的引張りテストと、２）クランクシャフトおよびコンロッドを装着しかつ回転させたサイクリングピストンの回転テストとからなる。各テストは、分離抵抗（break-away resistance）（ポンド）および持続引張りあるいは回転（インチ・ポンド）を測定した。以下の量的出力テスト（表２）は水ブレーキ動力試験機による結果を示し、第４図および第６図に示す本発明の実施例にしたがって形成したピストン組立体を従来のピストンリングと比較テストしたものである。表１で使用したものと同様な３.１８５インチの同じ径のピストンをテストした。テスト装置、詳細および手順については表２の後に詳述してある。上記のエンジン動力試験機によるテストは、摩擦による「かじり」テスト（表１）で上述した４本の同じ３.１８５″形式のピストンを用いた。ピストンは、４シリンダ１.６リッターのエンジンに組込み、従来の形式のピストンリングを装備した（第３オイルリングを使用した）エンジンの典型的な作動特性を見るために、基準線テスト（従来のピストンリング）を行った。測定は、トルク（ＴＱ）と、出力（ＨＰ）と、制動定格燃費（ＢＳＦＣ、消費した燃料を時間当たりで馬力当たりの量をポンドで測定した、lb/Hphr）、時間当たりの立方フィート単位のピストンリングの漏洩（吹き抜けのＣＦＨ）とを観察して記録することにより行った。全ての観察したは、温度、蒸気圧、および、その日の気圧に対し、工業「標準修正結果」に変換した。基準線テストが完了した後、ピストンをエンジンから取外し、ピストンリングランド部を機械加工して本発明のリングサポート兼シールを取付けた。リングランド部の半径方向深さを設定（後壁径）し、上記の摩擦テスト（表１）で用いたのと同様に、トップリングに０.００８インチ予荷重を作用させた。機械加工の後、ピストンを再装着し、変更したエンジンを動力試験機でテストし、基準線テストで記録したものと同様な関数を観察した。全ての関数は、その日に対する「標準修正結果」に変換した。基準線および変更試験のいずれの場合も、次のファクターについては一定に保持した。冷媒２００°Ｆオイル１９０°Ｆカーブ空気（Carb Air）８０°Ｆ着火３８°ＢＴＤＣ空気燃料１４．７から１４．８（理論混合比）オイルＰＳＩ３２から３５ＰＳＩ（エンジンオイルポンプ）４５００ＲＰＭのスタートから全負荷開放スロットルの６０００ＲＰＭのテスト終了まで、基準線テストおよび変更構造（各構造について１０回の完全走行）いずれも２５０ＲＰＭづつの１０ステップでテストした。ステップテスト中、動力試験機はコンピュータ制御し、エンジンが安定するまでテストポイントでそれぞれ２５０ＲＰＭに保持し、続いて、次の２５０ＲＰＭ高い点まで上昇し、エンジンが安定するまでそのＲＰＭに保持し、更に次の２５０ＲＰＭにあげ、最終テストＲＰＭに達するまで行った。この結果、本発明の２つの実施例を従来のピストンおよびリング組立体と比較すると、第４図の変更ピストン組立体（サポート／シールピストンリング）は、平均して約８.５％出力（ＨＰおよびＴＱ）が改善し、燃料消費（ＢＳＦＣ）が６.２％減少し、シリンダの漏洩（吹き抜け）が４.８％減少していることを示す。第６図の実施例によるピストン組立体は、平均してほぼ９．７％出力が改善され、燃料消費が１１.３％、シリンダ漏洩が１４.２％減少している。動力試験機によるテストは、本発明によるピストン組立体を使用することにより、修正トルクおよび修正出力の双方で有意の利得が生じることを示す。駆動摩擦出力損失は、出力およびトルク利得すなわちゲインは摩擦の減少によるものではなく、改善されたピストン対シリンダのシール性および減少した吹き抜けを含むリング効率の改善によるものである。ピストンスカートの摩擦は、サポート兼シール部材組立体がピストンをシリンダボア内でより同心状に保持し、ピストンスカートとシリンダボア壁との接触が減少することから、減少すると考えられる。第４図に示す本発明の実施例の作動中、ピストン１２は、安定され、垂直に直立した状態を維持し、後壁間隙ＢＣは、圧縮可能なサポート兼シール部材２２の作用により、ピストン１２がどのような位置に配置され、どのような負荷を受け、どのような速度であってもシールされる。サポート兼シール部材２２が半径方向に０.００４インチの予荷重で装填されると、トップリング２０はこのリングの外面でシリンダボアＢを僅かに押圧して保持される。これにより、ピストン１２は、このピストン１２の全周を囲む圧縮可能なサポート兼シール部材２２内に実質的に吊り下げられた状態となる。ピストンのトップランド部１４がいずれかの方向に移動すると、リング２０の半径方向内側の後壁面と溝１８の後壁との間の距離が減少する。このような移動でサポート兼シール部材２２が圧縮され、したがって、ピストン１２およびトップランド部１４がシリンダボアＢに向けてそれ以上の移動継続に抵抗する。通常、サポート兼シール部材２２は、現在好ましい弾性材料から形成される場合は、軽くのみ予荷重される（例えば半径方向に０.００４インチ）ことが必要である。このような材料には、デュロメータで６５−９５（ショアＡ）のデュポン社から市販されている「Ｋａｌｒｅｚ」等のフッ素樹脂（perfloroelastomer）が含まれる。他の好適な材料には、Ｖｉｔｏｎ(ＤｕＰｏｎｔ社)、Ｆｌｕｏｒｅｌ（３Ｍ社）、およびＴｅｃｈｎｏｆｌｏｎ（Ｍｏｎｔｅｄｉｓｏｎ社）の５０ −９５のデュロメータを示す弗化炭化水素ベースの化合物が含まれる。５０−８０のデュロメータを示すＳｉｌａｓｔｉｃＬＳ（ＤｏｗＣｏｒｎｉｇ社）等のフルオロシリコンを用いることができる。２５−８０のデュロメータを示すＳｉｌａｔｉｃ（ＤｏｗＣｏｒｎｉｇ社）等のシリコン材料を用いることも可能である。このような材料は、比較すると、抵抗率が増大するため、ピストン１２およびトップランド部１４は、ピストンリング２０の内面に向けてリング溝１８の後壁がそれぞれ０.００１インチ移動する毎に、シリンダボアＢに向くトップランド部の移動に対する抵抗が大きくなる。デュロメータの等級およびサポート兼シール部材２２の断面領域が適当である場合には、ピストン１２に作用する上述の力は、この力が後壁間隙ＢＣを閉じるように作用するため、サポート兼シール部材２２により吸収される。したがって、頂部ランド部１４とボアＢとの間、および、ピストン１２のスカートの反対側とボアＢの反対側（図示しない）との間の接触が防止される。これにより、可聴のピストン側圧音が防止され、上述のピストン組立体と対向するシリンダボアとの摩耗が防止される。更に、第４図に示す本発明の実施例の作動中、後壁間隙ＢＣの閉鎖に抵抗するサポート兼シール部材２２により、ピストンリング２０のはね返りあるいはがたつきも抵抗を受けるようになる。ここでも、リング２０の内側の後壁面に向けてリング溝１８の後壁面が．００１インチ毎に移動すると、がたつきおよびはね返りに対する抵抗を増大し、これにより、シリンダボアに対するリング２０の面のシールを増大する。明らかなように、現在では、サポート兼シール部材２２に対するデュロメータの等級を約５０から９５の範囲（ショアＡ）に選定するが好ましい。後壁間隙ＢＣを適正に満たすために、約０.０６２５インチから約０.１５６２５インチ（通常はそれぞれ１／１６″および５／３２″）の軸方向リング溝寸法を有するピストンリングに対して、０.０５７から０.０６１インチの断面寸法を有する円形断面のサポート部材を使用することが好ましいことが判明した。後壁間隙を閉鎖するために抵抗を増大することが必要であると場合は、このような抵抗を増大するために複数の方法を採用することができる。例えばサポート兼シール部材２２の断面領域のデュロメータを増大し、あるいはサポート兼シール部材２２の回りの後壁間隙ＢＣを減少してもよい。このような後壁間隙ＢＣの減少は、例えば後壁間隙ＢＣを規定するトップランド部１４の部分を下げ、あるいは、より完全に後壁間隙を充填するために後壁間隙ＢＣの断面に対して全体的に噛合い嵌合する（co mplemental）断面形状となるようにサポート兼シール部材２２を形状的に嵌合（ form fitting）させることにより、行うことができる。後壁間隙ＢＣにおける溝の面が下げられる場合は、ピストンリング２０の内面との接触を防止するために十分な間隙を設けることが必要である。「形状的嵌合」によるサポート兼シール部材２２が用いられる場合は、このような部材（矩形断面に形成されるような場合）は、後壁間隙領域を部分的に満たす円形断面部材（同じデュロメータ等級に対して）よりも十分大きな抵抗を有する。ここに開示の原則を維持しつつ、サポート兼シール部材２２の断面形状を円形あるいは矩形以外のものとすることも可能である。第４図の好ましい実施例の作動に際し、サポート兼シール部材２２は、ピストンリング２０と溝１８の後壁とランド部１６の頂面とに完全に接触している場合には、これらとの間で常に完全なシール作用をなす。上述の面との完全接触は、サポート兼シール部材径を横切る非予荷重状態（ゼロクラッシュで接触）から高予荷重状態（大きなクラッシュ）を含むに至るまでの最小の接触嵌合のときに行われる。サポート兼シール部材２２により、このような完全シール状態が形成されると、後壁間隙領域内に進入して圧力を上昇させるガスは、ピストンリング２０がランド部１６の上面から持上げられても、サポート兼シール部材２２の回りを通過することができない。ガスがリングの回りから逃げられないため、ガスはピストン１２の周部に沿って通り、ガスがサポート兼シール部材２２を押圧して溝１８の保持面に向けて密に係合させると、ピストンリング２０の兆円および背面を下方に押圧する大きなシール力が形成される。ピストンリング２０の頂面および背面に作用する圧力の増加により、リング上の圧力を一定に保持するように作用し、したがってピストンリングのはね返りおよびがたつきが減少し、リング面はシリンダボアＢに対してより確実に保持される。リングのはね返りあるいはがたつきを防止することにより、シリンダ壁のリング漏洩および損傷が低減され、エンジン効率、出力、燃費および放出が改善される。ピストンリング２０およびその背面とサポート兼シール部材２２に圧力を作用させ燃焼、排気、および圧縮ストロークに対して、サポート兼シール部材２２は更にエンジンの吸気ストローク中にもシール作用を支援する。このエンジンの作動段階では、リング２０をランド部１６から持ち上げる方向に力が作用する。従来のピストンでは、吸気ストローク中に、ピストンリングの上昇でリングの上下に開口スペースが形成されるのが通常であり、これによりリングの上の軸方向間隙が減少する。このようなリングの過渡的な軸方向位置で、リングの回りに通路が形成され、これにより、ピストンの上側のシリンダ内の負圧が、ガス（ピストンの下側のクランクケース内に存在する）を、リングの回りに一時的に形成された通路を通してピストンの上のシリンダ内に吸引する。サポート兼シール部材２２が装備されて後壁間隙ＢＣが好適にシールされた状態では、このようなリングの回りの通路は、吸気ストロークの際のリングの過渡的な軸方向位置にあるときに効果的にシールされる。このような吸気ストロークの際のピストンリングの確実なシール、および、吸気充填のクランクケースの希釈の排除により、エンジンの一酸化炭素の放出レベルが低下する。更に、ピストンリングの周部の間隙領域に「ポンピング」作用がないため、通常は、吸気ストロークで過渡的な通路に入り、排気ストロークまでそこに留まる未燃焼燃料は、サポート兼シール部材２２により「閉塞」されるため、減少する。ピストンリングの上および背部の間隙領域内の「隠れた」残留燃料量は、未燃焼炭化水素のエンジン放出物を減少する点で望ましい。サポート兼シール部材２２をピストンに装備し、ピストンリングがシリンダボアに作用させる力の増加を防止することが望ましい場合は、ピストンリングばね張力とサポート兼シール部材デュロメータとサポート兼シール部材予荷重との間をバランスさせる。デュロメータの有効ばね比圧縮と、サポート兼シール部材２２の予荷重とは、計算でき、同様な材料の「比率」はピストンリング２０の後壁から除去でき、これはリングの有効ばね比を、サポート兼シール部材のばね比と等しい量だけ減少する。このような変更では、ピストン溝１８の半径方向寸法は、ピストンリングの後面から除去された材料に対応する寸法だけ増加され（リングに向けて）、これにより、サポート兼シール部材２２の予荷重値を一定（所要のクラッシュで）に維持し、一方、リング対シリンダ壁圧力は元の値よりも増加しない。本ピストン組立体の更に他の実施例が第５図に記載されている。この実施例では、サスペンションあるいはサポートシステムおよびリング２２面シールが、ピストンおよびピストンリング用に設けられ、上述のサポートおよびシール部材２２のように後壁シールは設けてない。この実施例では、上述の実施例と同様な部材には同様な参照符号を付してある。第５図に示すように、ピストン組立体１０はピストン１２（断面で示す）を備え、リング溝１８内に周方向に延びるピストンリング２０を配置されている（明瞭にするため、リング２０はシリンダボアＢに対して離隔して示してあるが、通常はリングは係合している）。この実施例では、ピストン１２およびピストンリング２０のサポートおよび安定化が、複数の周方向に離隔したサポート部材１２２によって行われ、これらああのサポート部材はリング溝１８内に配置されてピストンリング２０の後壁あるいは後面に係合する。サポート部材１２２は、弾性材料を含む圧縮可能な材料から形成するのが好ましく、符号１２３の想像線で示すようにピストン溝１８の後壁内に差し込まれる。しかし、溝の内面の座ぐりを防止するために他の形態で取付けることもできる。例えば、サポート部材１２２はピストン溝１８の内面に化学的に接着することも可能である。サポート部材１２２はサポートおよびサスペンション機能をなし、リング２０がシリンダ壁に対向してシール作用のみをなすため（後壁のシールは行わない）、例えば符号１２３で示すような好適な挿入部内に配置される小さなコイルばね用の金属材料をサポート部材に用いることができる。第５図の実施例によるサポート部材は、後壁リング溝１８を通って、燃焼ガスが下方に流れ、あるいは、クランクケースガスが上方に流れる用途に用いるのが好ましく、これに設けられたリング２０は関係しない。しかし、他の点に関しては、圧縮可能なサポート部材１２２は上述のサポート兼シール部材２２と同様に機能し、ピストン１２のスラスト方向の移動は、ピストン溝の後壁面の方向のピストンリングの移動がサポート部材１２２の圧縮により抵抗を受ける状態とする。ここでも、ピストンの安定性が達成され、揺動およびピストンスラップに対する抵抗が改善され、はね返りおよびがたつきの状態から、シリンダ壁Ｂに対するピストンリング２０の面シールの損失を制御することが同様に達成される。図示の実施例は６つのサポート部材１２２を示すが、このような別個の独立したサポート部材の特別の数および間隔は、ここに開示の範囲内で変更可能なことは明らかである。本発明の更に他の実施例が第６図に記載してあり、上述の実施例と同様な部材には、同様な符号を付してある。この実施例は、第４図に示す実施例と異なり、ピストンリング１２０が端部間隙シールリング１２１と共に設けてあり、ピストンリングの端部間隙をシールする。この実施例では、ピストンリング１２１は、下側の軸方向面に、Ｌ字状の段付き溝が機械加工してあり、したがって、端部間隙シールリング１２１はリング溝１８内に保持してもよい。端部間隙シールリング１２１は、リング１２０の溝内に装填され、典型的には、かみ込みあるいはロックを防止するために、軸方向および半径方向の０.０００５インチの間隙が設けられている。本発明のサポート兼シール部材２２と組み合わせて端部間隙シールリング１２１を使用することは、ピストン１２およびピストンリグ２０のシールを更に効果的にする点で望ましい。このような場合には、ピストンリング１２０の端部間隙は、シールリング１２１の端部間隙から１８０°に配置する（すなわち、端部間隙は、互いに径方向に対向する）。したがって、各リング１２０，１２１の固体部は、リングの他端の端部間隙に配置され、油膜がリング１２０とシールリング１２１との間の密な間隙をシールする。これは、望ましい態様で、ほぼ完全にトップリング１２０の暗部間隙をシールするように作用する。本発明のこの実施例の動力計によるテストの結果は上述の通りである。本発明について、ピストン組立体のトップリングおよび溝との関連で説明してきたが、種々の配置の組合わせも採用可能なことは明らかである。本発明のサポート兼シール部材を、下側あるいは第２リングおよびピストンの溝と共に設け、あるいはトップリングおよび第２リングの双方および組合わせられた溝およびこれらの他の変更例に設けることも、本発明の目的に含まれるものである。上述から、本発明の真の精神および新規な考えの範囲から逸脱することなく、種々の変更および変更が可能である。ここに示した特別の実施例に関して制限することを意図し、あるいは、示唆するものでもない。本明細書は請求の範囲を支持するものであり、請求の範囲に含まれる全てのこのような変更も可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．内燃エンジン用ピストン組立体であって、エンジンの対応するシリンダボア内を往復動するピストンを備え、このピストンは、その周部に延びる１又は複数のリング溝を形成し、更に、前記溝のそれぞれに配置され、前記ピストンの周部に沿って延び、前記シリンダボアの内壁と摺動係合するピストンリングと、このピストンリングと前記リング溝の少なくとも１の後壁との間に半径方向に配置され、ピストンリングを前記後壁に対して支え、これにより前記ピストンリングおよびシリンダボアに対する前記ピストンの横方向移動を最小とするピストンリングを圧縮可能なサポート手段と、を備えるピストン組立体。２．前記ピストンリングサポート手段は、前記リング溝と前記ピストンとの全周に沿って延びる請求項１に記載のピストン組立体。３．前記ピストンリングサポート手段は、前記リング溝と前記ピストンとの周部に沿って離隔した複数のサポート部材を備える請求項１に記載のピストン組立体。４．前記ピストンリングの少なくとも１に近接して位置する端部間隙シールリングがその端部間隙をシールする請求項１に記載のピストンリンク組立体。５．前記サポート部材のそれぞれは、弾性材料を備える請求項３に記載のピストン組立体。６．前記サポート部材のそれぞれは、コイルばねを備える請求項３に記載のピストン組立体。７．前記サポート手段は、円形断面を有する弾性サポート部材を備える請求項２に記載のピストン組立体。８．前記サポート手段は、矩形断面を有する弾性サポート部材を備える請求項８に記載のピストン組立体。９．前記サポート手段は、前記リング溝とピストンリングとの間に形成される後壁間隙の断面に対して、全体的に噛合う断面形状を有する弾性サポート部材を備える請求項２に記載のピストン組立体。 10．内燃エンジン用ピストン組立体であって、エンジンの対応するシリンダボア内を往復動するピストンを備え、このピストンは、その周部に延びる１又は複数のリング溝を形成し、更に、前記リング溝のそれぞれに配置され、前記ピストンの周部に沿って延び、前記シリンダボアの内壁と摺動係合するピストンリングと、このピストンリングと前記リング溝の少なくとも１の後壁との間に半径方向に配置され、前記リング溝と前記ピストンリングとにシール係合し、これにより前記ピストンリングの回りを前記ピストン溝を通り、前記ピストンリングの壁面を越える上方および下方のガスの漏洩を最小とする圧縮可能なピストンリングシールと、を備えるピストン組立体。 11．前記ピストンリングの少なくとも１に近接配置された端部間隙シールリングを備え、この端部間隙リングは、前記ピストンリングで形成された端部間隙をシールする請求項１０に記載のピストン組立体。 12．前記ピストンリングシールは、円形断面を有する弾性部材である請求項１０に記載のピストンリング組立体。 13．前記ピストンリングシールは、矩形断面を有する弾性部材を備える請求項１０に記載のピストンリンク組立体。 14．前記サポート手段は、矩形断面を有する弾性サポート部材を備える請求項１０に記載のピストン組立体。 15．前記サポート手段は、前記リング溝と前記ピストンリングとの間に形成された後壁間隙の断面に対してほぼ噛合う断面形状の弾性サポート部材を備える請求項１０に記載のピストン組立体。 16．前記ピストンリングシールは、６５から９５のデュロメータを有する弾性部材を備える請求項１０に記載のピストンリング組立体。 17．シリンダボアを有する内燃エンジンのピストン組立体を支える方法であって、前記シリンダボア内を往復動可能なピストンを設け、このピストンがその周部に沿って延びる１又は複数のリング溝を形成し、更に、前記溝のそれぞれに配置され、前記ピストンの周部に沿って延び、前記シリンダボアの内壁に摺動係合するピストンリングを設け、前記ピストンリングを、前記ピストンリングと前記リング溝の少なくとも１の後壁との間に半径方向に配置された少なくとも１の圧縮可能なサポート部材で支え、前記ピストンリングを前記後壁に対して支え、これにより、前記ピストンリングおよびシリンダボアに対する前記ピストンの横方向運動を最小とする、方法。 18．前記ピストンリングを、前記リング溝の全周に沿って連続的に支える請求項１７に記載のピストン組立体を支える方法。 19．前記リング溝の周部に沿う複数の離隔した位置で、前記ピストンリングを支える請求項１７に記載のピストン組立体を支える方法。 20．前記ピストンリングの少なくとも１の近部に配置された第２端部間隙シールリングを設けることにより、前記ピストンリングの端部間隙をシールすることを備える請求項１８に記載のピストン組立体を支える方法。 21．シリンダボアを有する内燃エンジン用ピストン組立体のシール方法であって、前記シリンダボア内を往復動可能なピストンを設け、このピストンがその周部に沿って延びる１又は複数のリング溝を形成し、更に、前記溝のそれぞれに配置され、前記ピストンの周部に沿って延び、前記シリンダボアの内壁に摺動係合するピストンリングを設け、このピストンリングと前記リング溝の少なくとも１の後壁との間に半径方向に配置された少なくとも１の圧縮可能なサポート部材で、このピストンリングを支え、前記ピストンリングと前記後壁とにシール係合し、これにより、前記ピストンリングの回りを、前記リング溝を通しかつ前記ピストンリングのシリンダ壁面を越える上方および下方のガスの漏洩を最小とする、方法。 22．前記シール部材を弾性材料から形成し、前記シール部材を円形断面に形成することを含む請求項２１に記載のピストン組立体のシール方法。 23．前記シール部材を弾性材料から形成し、前記シール部材を矩形断面に形成することにより前記ピストンリングをシールすることを含む請求項２１に記載のピストン組立体のシール方法。 24．前記シール部材を弾性材料から形成し、前記シール部材を、前記リング溝と前記ピストンリングとの間に形成された後壁間隙の断面と全体的に噛合う断面形状とすることにより、前記ピストンリングをシールすることを含む請求項２１に記載のピストン組立体のシール方法。 25．前記ピストンリングに近接配置された端部間隙シールリングを設けることにより、前記ピストンリングの端部間隙をシールすることを含む請求項２１に記載のピストン組立体のシール方法。