(57)【要約】【課題】潤滑油を用いた条件下で、適用されるピストンとの摩擦を抑制することができるピストンリングを得ることが目的である。また、本発明は、上記ピストンリングを備え、所要のシール性を確保することができる内燃機関を得る。【解決手段】ピストンリング１０は、潤滑油Ｌを用いた条件下で用いられる内燃機関用のピストンリングであって、少なくとも燃焼室側と反対側の端面である下面１０Ａに油膜形成を促進させるための表面加工である油溜り溝５４が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑油を用いた条件下で用いられる内燃機関用のピストンリングであって、
少なくとも燃焼室側と反対側の端面に油膜形成を促進させるための表面加工が施されているピストンリング。
【請求項２】
前記油膜形成を促進させるための表面加工として、潤滑油を溜める油溜り部が形成されている請求項１記載のピストンリング。
【請求項３】
前記油溜り部は、前記燃焼室側と反対側の端面における幅方向の中央部に、該端面の周方向に沿って全長に亘り連続して設けられた油溜り溝である請求項２記載のピストンリング。
【請求項４】
前記油膜形成を促進させるための表面加工として、前記燃焼室側と反対側の端面に微細加工が施されている請求項１記載のピストンリング。
【請求項５】
シリンダと、
軸線方向に並列された複数のリング溝を有し、前記シリンダ内に軸線方向に往復動可能に設けられて該シリンダとで前記燃焼室を形成するピストンと、
前記ピストンにおける最も前記燃焼室側に配置されたリング溝に装着された請求項１〜請求項４の何れか１項記載のピストンリングと、
を備えた内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用にピストンリング、及び該ピストンリングを備えた内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
ピストンリングの上下面に被膜を形成することで、ピストンリングのアルミ凝着の防止又は低摩擦を実現しようとする技術が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】特開２００３−３０７１５４号公報
【特許文献２】特開２００６−１３８３２９号公報
【特許文献３】特開２００６−２２６６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、潤滑油の使用条件下で用いられる場合、ピストンリングとピストンのリング溝との間の摩擦は、これら摺動要素間の境界摩擦係数、固体摩擦係数よりも油膜の形成状態による影響が支配的となる。すなわち、潤滑油の使用条件下におけるピストンリングとピストンのリング溝との間の摩擦低減については、いまだ改善の余地がある。
【０００４】
本発明は、上記事実を考慮して、潤滑油を用いた条件下で、適用されるピストンとの摩擦を抑制することができるピストンリングを得ることが目的である。また、本発明は、上記ピストンリングを備え、所要のシール性を確保すると共に、シリンダ内面へのピストンリングの追従性を向上させピストンリングとシリンダボア間の摩擦を低減することができる内燃機関を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明に係るピストンリングは、潤滑油を用いた条件下で用いられる内燃機関用のピストンリングであって、少なくとも燃焼室側と反対側の端面に油膜形成を促進させるための表面加工が施されている。
【０００６】
請求項１記載のピストンリングでは、燃焼室側と反対側の端面、すなわち圧縮行程・膨張行程において燃焼室の圧力でピストンのリング溝に強く押し付けられる面に施された表面加工によって、ピストンのリング溝との間で油膜形成が促進される。これにより、潤滑油を用いた条件下で、適用されるピストンとの摩擦係数が低減されると共に、ピストンリングのシリンダボアへの追従性が向上し、ピストンリングとシリンダボア間の摩擦損失が低減される。
【０００７】
このように、請求項１記載のピストンリングでは、潤滑油を用いた条件下で、適用されるピストンとの摩擦を抑制することができる。
【０００８】
請求項２記載の発明に係るピストンリングは、請求項１記載のピストンリングにおいて、前記油膜形成を促進させるための表面加工として、潤滑油を溜める油溜り部が形成されている。
【０００９】
請求項２記載のピストンリングでは、ピストンのシリンダに対する往復動に伴って潤滑油が油溜り部に蓄積される。この油溜り部内の潤滑油により、圧縮行程・膨張行程においてピストンのリング溝に押し付けられた場合に大きなスクイズ作用が発揮され（スクイズ圧が高くなり）、ピストンのリング溝との間で厚い油膜が形成される。これにより、潤滑油を用いた条件下で、適用されるピストンとの摩擦係数が低減されると共に、ピストンリングのシリンダボアへの追従性が向上し、ピストンリングとシリンダボア間の摩擦損失が低減される。
【００１０】
請求項３記載の発明に係るピストンリングは、請求項２記載のピストンリングにおいて、前記油溜り部は、前記燃焼室側と反対側の端面における幅方向の中央部に、該端面の周方向に沿って全長に亘り連続して設けられた油溜り溝である。
【００１１】
請求項３記載のピストンリングでは、油溜り溝がピストンリングの全長（略全周）に亘り形成されているので、該ピストンリングの各部において、潤滑油を用いた条件下で、適用されるピストンとの摩擦係数が低減されると共に、ピストンリングのシリンダボアへの追従性が向上し、ピストンリングとシリンダボア間の摩擦損失が低減される。また、油溜り溝がピストンリングの幅（ピストンの径）方向中央部に形成されているので、所要のシール性が確保される。
【００１２】
請求項４記載の発明に係るピストンリングは、請求項１記載のピストンリングにおいて、前記油膜形成を促進させるための表面加工として、前記燃焼室側と反対側の端面に微細加工が施されている。
【００１３】
請求項４記載のピストンリングでは、ピストンのシリンダに対する往復動に伴って微細加工で形成された微細な凹部内に潤滑油が蓄積される。このようにピストンリングにおける燃焼室側と反対側の端面に部分的に潤滑油が蓄積されることによって、該ピストンリングとピストンのリング溝との摺動に伴い動的な油膜圧力が生じ、該ピストンリングとピストンのリング溝との間で油膜形成が促進される。これにより、潤滑油を用いた条件下で、適用されるピストンとの摩擦係数が低減されると共に、ピストンリングのシリンダボアへの追従性が向上し、ピストンリングとシリンダボア間の摩擦損失が低減される。
【００１４】
請求項５記載の内燃機関は、シリンダと、軸線方向に並列された複数のリング溝を有し、前記シリンダ内に軸線方向に往復動可能に設けられて該シリンダとで前記燃焼室を形成するピストンと、前記ピストンにおける最も前記燃焼室側に配置されたリング溝に装着された請求項１〜請求項４の何れか１項記載のピストンリングと、を備えている。
【００１５】
請求項５記載の内燃機関では、ピストンにおける最も燃焼室側に位置するリング溝に装着されたピストンリングは、他のリング溝に装着されるものと比較して、圧縮行程・膨張行程で燃焼室側から高い圧力でピストンのリング溝に押し付けられる。ここで、このリング溝には請求項１〜請求項４の何れか１項記載のピストンリングが装着されているので、該リング溝とピストンリングとの摩擦が小さい。このため、本内燃機関は、ピストンリングがシリンダ内面（形状の変動）に良好に追従して、所要のシール性が確保される。
【００１６】
このように、請求項５記載の内燃機関では、上記ピストンリングを備え、所要のシール性を確保することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明に係るピストンリングは、潤滑油を用いた条件下で、適用されるピストンとの摩擦を抑制することにより、ピストンリングがピストン本体の動きに拘束されることなくシリンダボア内面に良好に追従し、ピストンリングとシリンダボア間の摩擦損失を低減することができるという優れた効果を有する。また、本発明に係る内燃機関は、上記ピストンリングを備え、所要のシール性を確保することができるという優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の第１の実施形態に係るピストンリング１０及び内燃機関としてエンジン１１について、図１〜図６に基づいて説明する。先ず、エンジン１１の概略全体構成を説明し、次いで、ピストンリング１０について説明することとする。
【００１９】
（エンジンの概略全体構成）
図３には、エンジン１１におけるクランクシャフト１２の軸線との直交面に沿った断面図が示されている。この図に示される如く、エンジン１１は、シリンダブロック１４と、シリンダブロック１４の下部に接合されたオイルパン１６と、シリンダブロック１４の上部に接合されたシリンダヘッド１８と、シリンダヘッド１８の上部に接合されたシリンダヘッドカバー２０とを備えている。
【００２０】
このシリンダブロック１４の下部とオイルパン１６とは、内部にクランクシャフト１２が収容されるクランク室２２が形成されたクランクケース２４を構成している。エンジン１１のクランクシャフト１２には、コネクティングロッド２６を介して、シリンダブロック１４のシリンダ２８内に該シリンダ２８の軸方向に変位可能に配置されたピストン３０が連結されている。
【００２１】
このピストン３０と、シリンダブロック１４のシリンダ２８と、シリンダヘッド１８とで燃料が燃焼される燃焼室Ｃが形成されている。また、シリンダブロック１４におけるシリンダ２８の側部には、エンジン冷却水を流通させるための冷却水路１４Ａが形成されている。
【００２２】
シリンダブロック１４のシリンダ２８の内面とピストン３０との間は、ピストンリング１０、３２、３３にてシールされている。この実施形態では、ピストンリング１０がコンプレッションリングのトップリング、ピストンリング３２がコンプレッションリングのセカンドリング、ピストンリング３３がオイルリングとされている。
【００２３】
シリンダヘッド１８には、シリンダ２８にガソリンと空気との混合気を導入するための吸気ポート３４、シリンダ２８から燃焼排ガス（排気ガス）を排出するための排気ポート３６が設けられている。吸気ポート３４は、シリンダ２８との連通部分において吸気バルブ３８にて開閉されるようになっている。吸気バルブ３８は、シリンダヘッド１８とシリンダヘッドカバー２０とで形成するシリンダヘッド室４０に突出されたバルブステム３８Ａを介して、動弁系４２の吸気カム４４にて駆動されるようになっている。
【００２４】
同様に、排気ポート３６は、シリンダ２８との連通部分において排気バルブ４６にて開閉されるようになっている。排気バルブ４６は、シリンダヘッド室４０に突出されたバルブステム４６Ａを介して、動弁系４２の排気カム４８にて駆動されるようになっている。
【００２５】
吸気カム４４、排気カム４８は、それぞれ図示しないタイミングスプロケット、タイミングチェーン等を介して伝達されるクランクシャフト１２の駆動力にて同期して回転されるようになっている。
【００２６】
そして、このエンジン１１では、オイルパン１６内の潤滑油Ｌが図示しないオイルポンプによってクランクシャフト１２、ピストン３０、コネクティングロッド２６、動弁系４２に供給されて、各摺動部分が潤滑されるようになっている。各摺動部分（被潤滑部）の潤滑に供された潤滑油は、重力等によってオイルパン１６に戻されるようになっている。
【００２７】
この実施形態では、エンジン１１は、シリンダブロック１４に複数のシリンダ２８が形成された列型エンジンとされている。
【００２８】
（ピストンリングの構成）
図１に示される如く、ピストンリング１０は、周方向の１箇所に合口５２を有する、ピストン３０の軸直角方向視で略Ｃ状に形成されている。合口５２の形状は、適宜選択し得る。このピストンリング１０は、図２に示される如くピストン３０に形成されたリング溝５０に装着されている。
【００２９】
この状態でピストン３０は、自らの復元力にてシリンダブロック１４のシリンダ２８の内面に押し付けられるようになっている。すなわち、ピストンリング１０は、シリンダブロック１４のシリンダ２８に対するピストン３０の往復動に伴って、シリンダ２８への押し付け状態が維持されるようになっている。換言すれば、後述する如きシリンダ２８の変形に追従可能とされている。なお、図２に示される如く、シリンダ２８とピストンリング１０の間には、潤滑油の油膜Ｆｓｌが形成されている。
【００３０】
そして、ピストンリング１０におけるリング溝５０への装着状態で燃焼室Ｃ側とは反対側を向く面（以下、便宜上、下面という）１０Ａには、本発明における表面加工、油溜り部としての油溜り溝５４が形成されている。油溜り溝５４は、下面１０Ａにおける幅（径）方向（図２の矢印Ｗ参照）の中央部に、該下面１０Ａ（ピストンリング１０）の周方向の全長に亘り形成されている。すなわち、燃焼室Ｃ側とは反対側を向いて開口している油溜り溝５４の長手方向両端は、下面１０Ａの周方向両端で周方向にも開口されている。
【００３１】
この実施形態では、油溜り溝５４の深さは０．１［ｍｍ］以下とされており、油溜り溝５４の幅Ｗｇは、ピストンリング１０の幅Ｗｌの１／３程度（Ｗｇ≒Ｗｌ／３）とされている。
【００３２】
以上説明したピストンリング１０は、ピストン３０における最も燃焼室Ｃ側に位置するリング溝５０に、下面１０Ａすなわち油溜り溝５４がリング溝５０における燃焼室Ｃ側を向く溝壁５０Ａと対向するように、装着されている。図２に示される如く、ピストンリング１０の下面１０Ａとピストン３０におけるリング溝５０の溝壁５０Ａとの間には、油膜Ｆｐｌが形成されている。なお、図２は、吸気行程での状態を模式的に示している。
【００３３】
エンジン１１を構成する他のピストンリング３２、３３（特に、コンプレッションリングであるピストンリング３２）は、ピストンリング１０と同様に構成されても良いが、この実施形態では油溜り溝５４を有しない構成とされている。図示は省略するが、ピストンリング３２、３３は、リング溝５０よりもクランク室２２側に形成されたリング溝にそれぞれ独立して装着されている。
【００３４】
次に、第１の実施形態の作用を説明する。
【００３５】
上記構成のエンジン１１では、例えばシリンダ２８内で吸入行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程がこの順で繰り返されることで、ピストン３０の往復直線運動がクランクシャフト１２の回転運動に変換され、動力が発生する。また、クランクシャフト１２の回転によって吸気カム４４、排気カム４８が回転駆動され、吸気バルブ３８、排気バルブ４６が駆動されて上記吸入行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程が維持される。
【００３６】
このようなエンジン１１の運転中には、通常、シリンダ２８は、燃焼室Ｃ側においてクランク室２２側よりも内径が拡大するように変形している。また、列型エンジンであるエンジン１１では、シリンダブロック１４の組付締結力によって、周方向の変形を生じている。そして、ピストンリング１０は、上記の如く変形したシリンダ２８に追従するべく、ピストン３０（リング溝５０）に対する軸直角方向の相対変位を生じる。
【００３７】
ところで、ピストンリングとピストン３０との相対変位に伴う摩擦力が大きいと、ピストン３０に対するピストンリングの相対変位、すなわち上記の通り変形されたシリンダ２８内面に対するピストンリングの追従動作が拘束されやすい。特に、圧縮行程及び膨張行程において、ピストン３０のリング溝５０に装着されたトップリングとしてのピストンリングは、燃焼室Ｃの圧力によって、その下面がリング溝５０の溝壁５０Ａ側に強く押し付けられるため、換言すれば摩擦抗力が大きいため、ピストンリングのシリンダ２８への追従動作が摩擦により拘束される問題が生じやすい。
【００３８】
ここで、ピストンリング１０は、その下面１０Ａに油溜り溝５４が形成されているため、図２に示される如く、ピストン３０のシリンダ２８に対する下降（例えば吸気行程）に伴ってピストンリング１０が掻き落とす潤滑油Ｌの一部が下面１０Ａを経由して油溜り溝５４に溜められる。この油溜り溝５４に潤滑油Ｌが充満されることにより、次の圧縮行程・膨張行程においてピストン３０のリング溝５０に押し付けられた際、大きなスクイズ作用が発揮され（スクイズ圧が高くなり）、ピストン３０におけるリング溝５０の溝壁５０Ａとピストンリング１０の下面１０Ａとの間で厚い油膜Ｆｓｌが形成される。
【００３９】
これにより、ピストンリング１０は、潤滑油Ｌを用いた条件下で、適用されるピストン３０との摩擦係数が低減されるので、シリンダ２８の内面に対する追従性が良好である。特に、ピストンリング１０では、油溜り溝５４が全長に亘り連続的に形成されているので、シリンダ２８の周方向の各部において摩擦低減効果が得られる。一方、油溜り溝５４は、ピストンリング１０の下面１０Ａにおける幅方向の中央部に設けられているため、下面１０Ａと溝壁５０Ａとの間のガスシール性も確保される。
【００４０】
以上により、ピストンリング１０が適用されたエンジン１１では、ピストンリング１０のシリンダ２８に対する追従性確保により、該シリンダ２８とピストン３０との間で所要のシール性を確保することができると共に、下面１０Ａに油溜り溝５４を設けた構成において、上記の通り下面１０Ａと５０Ａとの間のガスシール性も確保される。すなわち、エンジン１１は、ピストンリング１０を適用することで、所要のシール性を得ることができる。
【００４１】
また、ピストンリング１０では、下面１０Ａに油溜り溝５４を形成するといった簡単な機械加工によって、上記の通り摩擦低減効果を実現することができる。
【００４２】
次に、ピストンリング１０の摩擦低減効果について、図４に示す実験結果及び図５に示す解析結果を参照しつつ補足する。実験は、急速圧縮膨張装置を用いて、クランク角度とピストンリング１０−シリンダ２８間の瞬時摩擦トルクとの関係を測定したものであり、解析は、ピストンリング挙動−潤滑連成解析ＣＡＥによって、クランク角度とピストンリング１０−シリンダ２８間の瞬時摩擦トルクとの関係を解析したものである。
【００４３】
図６（Ａ）は、上記の実験及び解析で用いた、燃焼室Ｃ側でクランク室２２側よりも内径が拡大された変形シリンダ２８（相当モデル）を示す。このシリンダ２８は、最小径部と最大径部との半径差ΔＲが略５０［μｍ］とされている。図６（Ｂ）は、比較のために用いた、全長に亘り内径が一定とされた真円シリンダ２８（相当モデル）を示す。
【００４４】
図４に示される如く、変形シリンダ２８を用いた場合、真円シリンダ２８を用いた場合とも、比較例に係る通常のピストンリング（油溜り溝５４を有しないもの）をトップリングに用いた構成と比較して、ピストンリング１０をトップリングに用いた構成では、膨張行程において瞬時摩擦トルクが著しく低減されることがわかる。なお、圧縮行程では、変形シリンダ２８では有意差はみられないものの、真円シリンダ２８では、ピストンリング１０を用いることで瞬時摩擦トルクが低減されることがわかる。
【００４５】
また、図５に示される如く、変形シリンダ２８を用いた場合、真円シリンダ２８を用いた場合とも、比較例に係る通常のピストンリング（油溜り溝５４を有しないもの）をトップリングに用いた構成と比較して、ピストンリング１０をトップリングに用いた構成では、膨張行程において瞬時摩擦トルクが著しく低減されることがわかる。この点では、本解析結果は、実験結果に良く一致するということができる。なお、本解析では、ピストンリング１０をトップリングに用いた場合には、変形シリンダ２８と真円シリンダ２８有意差はみられなかった。
【００４６】
以上により、下面１０Ａに油溜り溝５４を設けたピストンリング１０は、潤滑油Ｌを用いた環境下で、ピストン３０との摩擦が効果的に抑制され、その結果、シリンダ２８への追従性が向上して、ピストンリング１０とシリンダ２８との摩擦損失が低減されることが実験、数値解析の両者によって確かめられた。
【００４７】
すなわち、本実施形態では、ピストンリング１０の下面とリング溝５０との摩擦が低減されるので、ピストンリング１０のシリンダ２８への追従性が向上し、シール製の確保に加えて、ピストンリング１０とシリンダ２８との摩擦も低減することができる。特に、図６（Ａ）に示される情報に開いた変形ボアにおいては、膨張行程でピストンリングはリング溝の中で押し縮められる方向に変形しようとするが、ここでピストンリング下面とリング溝との摩擦が大きいと、上記の変形が拘束されてピストンリングとシリンダとのアタリが強くなり、該ピストンリングとシリンダとの摩擦が大きくなる。これに対して、本発明煮の実施形態に係るエンジン１１では、ピストンリング１０の下面とリング溝５０との摩擦が低減されるので、ピストンリング１０がリング溝５０内に押し縮められる方向の変形に対する拘束が弱くなり、ピストンリング１０とシリンダ２８とのアタリ強さが適正レベルに下がる。この結果、本エンジン１１では、膨張行程での摩擦ピストンリング１０とシリンダ２８との摩擦が低減される。
【００４８】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。なお、上記第１の実施形態と基本的に同一の部品・部分には、上記第１の実施形態と同一の符号を付して説明を省略し、また図示を省略する場合がある。
【００４９】
（第２の実施形態）
図７には、第２の実施形態に係るピストンリング６０が模式的な底面図にて示されている。この図に示される如く、ピストンリング６０におけるリング溝５０への装着状態で燃焼室Ｃ側とは反対側を向く面（以下、便宜上、下面という）６０Ａには、微細加工としての微細加工溝６２が多数形成されている。
【００５０】
各微細加工溝６２は、それぞれ深さが１［μｍ］以下、幅が１０［μｍ］以下とされ、互いの間隔であるピッチが０．１［ｍｍ］以下程度とされている。また、下面６０Ａにおける微細加工溝６２が形成されない部分が周方向に全長に亘り連続する部分は、下シール面６０Ｂとされている。
【００５１】
以上説明した如き多数の微細加工溝６２は、例えばフェムト秒レーザ加工により形成することができる。
【００５２】
上記構成のピストンリング６０では、その下面６０Ａに微細加工溝６２が形成されているため、ピストン３０のシリンダ２８に対する下降（例えば吸気行程）に伴ってピストンリング１０が掻き落とす潤滑油Ｌの一部が微細加工溝６２内に蓄積される。このようにピストンリング６０の下面６０Ａに部分的に潤滑油が蓄積されることによって、次の圧縮行程・膨張行程においては、該ピストンリング６０とピストン３０におけるリング溝５０との摺動に伴い動的な油膜圧力が生じ、該ピストンリング６０の下面６０Ａとピストン３０のリング溝５０の溝壁５０Ａとの間で油膜Ｆｓｌの形成が促進される。
【００５３】
これにより、ピストンリング６０は、潤滑油Ｌを用いた条件下で、適用されるピストン３０との摩擦係数が低減されるので、シリンダ２８の内面に対する追従性が良好である。特に、微細加工溝６２を合口５２の断面と平行に形成した図７の例では、シリンダ２８の内面に対する追従性が一層良好である。すなわち、ピストンリング６０は、シリンダ２８の内面に追従する際、合口５２では両自由端が周方向に接離する方向に変位し、該合口５２から略１８０°の位置ではピストン３０の径方向に変位するが、この合口５２から略１８０°の位置がピストンリング６０の主な変位部分となる。そして、この主な変位部分の変位方向に沿って微細加工溝６２を形成することで、摺動抵抗が低減され、上記の通りシリンダ２８の内面に対する追従性が一層良好となる。
【００５４】
一方、ピストンリング６０では、下シール面６０Ｂによって下面１０Ａと溝壁５０Ａとの間のガスシール性も確保される。
【００５５】
以上により、ピストンリング６０が適用されたエンジン１１では、該ピストンリング６０のシリンダ２８に対する追従性確保により、該シリンダ２８とピストン３０との間で所要のシール性を確保することができると共に、下面６０Ａに微細加工溝６２を設けた構成において、上記の通り下面１０Ａと５０Ａとの間のガスシール性も確保される。すなわち、エンジン１１は、ピストンリング６０を適用することで、所要のシール性を得ることができる。
【００５６】
なお、第２の実施形態では、各微細加工溝６２が平行に形成された例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、各微細加工溝６２を、ピストンリング６０の各部におけるシリンダ２８への追従方向に応じて異ならせることも可能である。例えば、上記の通り、合口５２ではピストンリング６０の両自由端が周方向に接離する方向に変位し、合口５２から略１８０°の位置ではピストン３０の径方向に変位することを考慮して、これらの変位方向に沿って又は変位方向との垂直方向に沿って微細加工溝６２の向きを設定することができる。
【００５７】
（第３の実施形態）
図８には、第３の実施形態に係るピストンリング７０が模式的な底面図にて示されている。この図に示される如く、ピストンリング７０におけるリング溝５０への装着状態で燃焼室Ｃ側とは反対側を向く面（以下、便宜上、下面という）７０Ａには、微細加工としての微細加工穴７２が多数形成されている。この実施形態では、多数の微細加工穴７２は、下面７０Ａの略全面に亘ってランダムに配置されている。
【００５８】
各微細加工穴７２は、それぞれ深さが５０［μｍ］以下、穴径が１０〜１００［μｍ］程度とされている。以上説明した如き多数の微細加工穴７２は、例えばビーズショット等により加工することができる。
【００５９】
上記構成のピストンリング７０では、その下面７０Ａに微細加工穴７２が形成されているため、ピストン３０のシリンダ２８に対する下降（例えば吸気行程）に伴ってピストンリング１０が掻き落とす潤滑油Ｌの一部が微細加工穴７２内に蓄積される。このようにピストンリング７０の下面７０Ａに部分的に潤滑油が蓄積されることによって、次の圧縮行程・膨張行程においては、該ピストンリング７０とピストン３０におけるリング溝５０との摺動に伴い動的な油膜圧力が生じ、該ピストンリング７０の下面７０Ａとピストン３０のリング溝５０の溝壁５０Ａとの間で油膜Ｆｓｌの形成が促進される。
【００６０】
これにより、ピストンリング７０は、潤滑油Ｌを用いた条件下で、適用されるピストン３０との摩擦係数が低減されるので、シリンダ２８の内面に対する追従性が良好である。一方、ピストンリング７０では、各微細加工穴７２が連続してガス流路を形成することがないので、下面１０Ａと溝壁５０Ａとの間のガスシール性も確保される。
【００６１】
以上により、ピストンリング７０が適用されたエンジン１１では、該ピストンリング７０のシリンダ２８に対する追従性確保により、該シリンダ２８とピストン３０との間で所要のシール性を確保することができると共に、下面７０Ａに微細加工穴７２を設けた構成において、上記の通り下面１０Ａと５０Ａとの間のガスシール性も確保される。すなわち、エンジン１１は、ピストンリング７０を適用することで、所要のシール性を得ることができる。
【００６２】
なお、第３の実施形態では、微細加工穴７２がピストンリング７０の下面７０Ａに一様に形成された例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ピストンリング７０におけるシリンダ２８への追従に際して主に変位される部分、すなわち合口５２から略１８０°付近の部分で微細加工穴７２の密度を高めたり、該部分にのみ微細加工穴７２を選択的に形成したりすることも可能である。
【００６３】
また、上記した各実施形態では、ピストンリング１０、６０、７０における燃焼室Ｃとは反対向きの下面１０Ａ、６０Ａ、７０Ａにのみ油溜り溝５４、微細加工溝６２、微細加工穴７２が形成された例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、下面１０Ａ、６０Ａ、７０Ａの裏面側である上面に油溜り溝５４、微細加工溝６２、微細加工穴７２を形成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るピストンリングの底面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るピストンリングのピストンへの装着状態を示す拡大断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るピストンリングが適用されたエンジンの模式的な断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るピストンリングを用いた場合の摩擦低減効果の実験結果を比較例と比較しつつ示す線図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るピストンリングを用いた場合の摩擦低減効果の解析結果を比較例と比較しつつ示す線図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るピストンリングを用いた場合の摩擦低減効果を示すための実験・解析に用いたシリンダを模式的に示す図であって、（Ａ）は変形を考慮したシリンダの斜視図、（Ｂ）は変形を考慮しないシリンダの斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るピストンリングの底面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係るピストンリングの底面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０    ピストンリング
１０Ａ  下面（燃焼室と反対側の面）
１１    エンジン（内燃機関）
２８    シリンダ
３０    ピストン
５０    リング溝
５４    油溜り溝（表面加工、油溜り部）
６０・７０    ピストンリング
６０Ａ・７０Ａ      下面（燃焼室と反対側の面）
６２    微細加工溝（表面加工、微細加工）
７２    微細加工穴（表面加工、微細加工）
Ｃ            焼室
Ｆｓｌ  油膜
Ｌ            滑油
【図１】
2010007652.tif 000003
【図２】
2010007652.tif 000004
【図３】
2010007652.tif 000005
【図４】
2010007652.tif 000006
【図５】
2010007652.tif 000007
【図６】
2010007652.tif 000008
【図７】
2010007652.tif 000009
【図８】
2010007652.tif 000010