(57)【要約】【課題】燃焼生成物のリング溝内への堆積を防止することでスティックの発生を抑制し、かつガスシール性能およびオイル消費性能に優れたピストンリングを提供する。【解決手段】ピストンリングの少なくとも上面がピストンリング軸に直角な面から傾斜され、上面の傾斜角は、ピストンリングの合口周辺部１０において第１の傾斜角であり、合口と反対側の領域２０において第２の傾斜角であり、第１の傾斜角は第２の傾斜角よりも大きい。また、合口周辺部１０と反対側の領域２０との間には、第１の傾斜角から第２の傾斜角に向けて徐々に傾斜角が遷移する遷移領域３０が設けられる。【選択図】  図１
2004197857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関用ピストンに装着されるピストンリングであって、前記ピストンリングの少なくとも上面がピストンリング軸に直角な面から内周側に向かってリング幅を減少するように傾斜され、
前記上面の傾斜角は、前記ピストンリングの合口周辺部において第１の傾斜角であり、前記合口の反対側の領域において第２の傾斜角であり、
前記第１の傾斜角は前記第２の傾斜角よりも大きい、ピストンリング。
【請求項２】
前記ピストンリングの下面が前記ピストンリング軸に直角な面から傾斜される、請求項１に記載のピストンリング。
【請求項３】
前記第１の傾斜角は、前記ピストンリングの合口の中心を挟んで２０〜９０度の範囲にある、請求項１または２に記載のピストンリング。
【請求項４】
前記第２の傾斜角は、前記合口の中心を挟んで１８０度より外側である、請求項１ないし３いずれかに記載のピストンリング。
【請求項５】
前記ピストンリングの上面は、前記第１の傾斜角と前記第２の傾斜角との間に、前記第１の傾斜角から前記第２の傾斜角に遷移する遷移領域を含む、請求項１ないし４いずれかに記載のピストンリング。
【請求項６】
前記第１の傾斜角と前記第２の傾斜角との差は、４度の範囲内にある、請求項１ないし５いずれかに記載のピストンリング。
【請求項７】
前記ピストンリングはキーストンリングである、請求項１ないし６いずれかに記載のピストンリング。
【請求項８】
内燃機関用のピストン及び前記ピストンのリング溝に装着されるピストンリングを有する、ピストンリングとピストンの組合せであって、
前記ピストンリングの上面がピストンリング軸に直角な面と成す傾斜角であって、その合口周辺部の傾斜角をφｒａ、合口の反対側の領域の傾斜角をφｒｂ、ピストンのリング溝の上面がピストン軸に直角な面と成す傾斜角をφｕとするとき、傾斜角φｒａはφｕよりも大きく、傾斜角φｒｂがφｕよりも小さい、ピストンリングとピストンの組合せ。
【請求項９】
前記ピストンリングの上面の傾斜角は、φｒａとφｒｂとの間にその傾斜角が遷移する遷移領域を含む、請求項８に記載のピストンリングとピストンの組合せ。
【請求項１０】
前記ピストンリングの下面が前記ピストンのリング溝の下面と平行である、請求項８または９に記載のピストンリングとピストンの組合せ。
【請求項１１】
前記ピストンリングの下面がピストンリング軸に直角な面に対して傾斜される、請求項１０に記載のピストンリングとピストンの組合せ。
【請求項１２】
前記傾斜角φｒａ＞φｕの領域で、前記ピストンリングが前記リング溝に対して外側接触をし、前記傾斜角φｒｂ＜φｕの領域で、前ピストンリングが前記リング溝に対して内側接触をする、請求項８ないし１１いずかに記載のピストンリングとピストンの組合せ。
【請求項１３】
前記傾斜角φｒａ＞φｕである合口周辺部は、前記ピストンリングの合口の中心を挟んで２０〜９０度の範囲である請求項８ないし１２いずれかに記載のピストンンリングとピストンの組合せ。
【請求項１４】
前記傾斜角φｒｂ＜φｕである合口の反対側の領域は、前記ピストンリングの合口の中心を挟んで１８０度より外側にある請求項８ないし１３のいずれかに記載のピストンリングとピストンの組合せ。
【請求項１５】
傾斜角φｒａとφｕとの傾斜角の差ｄ１と、傾斜角φｒｂとφｕとの傾斜角の差ｄ２との差が、前記リング溝の上面を基準にして±２の範囲にある請求項８ないし１４いずれかに記載のピストンリングとピストンの組合せ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に使用されるピストン及びピストンリングに関し、詳しくはキーストンリングを用いたピストンのリング溝とピストンリングとの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関における一般的なピストンリングの断面構成を図５に示す。ピストン１３０には、ピストンリングを挿入するためのリング溝１４０、１５０、１６０が形成され、これらのリング溝内に、ガスシール作用を主目的とする２本の圧力リング１００、１１０と、オイルコントロール及びオイルシール作用を主目的とする１組の組合せオイルリング１２０が挿入される。ピストン１３０の往復動に伴い、これらリングの外周面がシリンダ１７０の内壁と摺動される。
【０００３】
燃焼室に最も近い最上部のトップリングと呼ばれる圧力リング１００及びピストン１３０に形成されたトップリング溝１４０周辺は、高温・高圧環境下であり、燃焼生成物がリング溝内に流入される。特に、ディーゼル機関や２サイクル機関では、燃焼条件や燃料に起因して、リング溝内に堆積した未燃焼カーボン等の燃焼生成物にピストンリングがスティック（固着又は膠着）してシール機能の低下を招く場合が多い。
【０００４】
ピストンリングのスティックを防止する方策として、図６および図７に示すようなキーストンリングが用いられている。図６に示すピストンリングは、その上面がピストンリング軸に直角な方向から傾斜された断面形状を持つハーフキーストンリングを示し、図７に示すピストンリングは、その上面および下面が傾斜された断面形状を持つキーストンリングを示す。図６に示すハーフキーストンリング２００は、半径方向に向けて傾斜された上面２１０と、ピストンリング軸にほぼ直角である下面２２０と、上面２１０および下面２２０によって挟まれた外周面２３０とを有し、ピストンのリング溝２４０内に取り付けられる。図７に示すキーストンリング３００は、半径方向に向けて傾斜された上面３１０および下面３２０と、これらの面によって挟まれた外周面３３０とを有し、リング溝３４０内に取り付けられる。以下、ハーフキーストンリングを含めてキーストンリングと呼ぶ。
【０００５】
キーストンリングは、ピストンの首振りやリング自体の振動によりリングがピストンのリング溝内で半径方向に動くことによって溝内に堆積した燃焼生成物を破砕し、ピストンリングのスティック防止に効果を有する。また、キーストンリングのピストンリング溝２４０、３４０も、キーストンリングに合わせて、その上面２４１、３４１または上面２４１、３４１及び下面２４２、３４２をピストン軸に直角な方向から傾斜させた断面を持つようにしている場合が多い。この場合、キーストンリングの傾斜角とリング溝の傾斜角を僅かに異なる角度に設定することがポイントで、ピストンリングがリング溝下面から上面に加速度をもって衝突する際に、リング上側面と溝上面とが平行でないことにより、より高面圧で衝突するため、堆積物を噛み砕き、リング溝から排出することが可能となる。
【０００６】
一方、キーストンリングは上述したようなスティック防止に効果的である反面、キーストン形状を有さない矩形の断面形状のピストンリングに比べて、ガスシール性能およびオイル消費性能が劣る傾向にあることが指摘されている。例えば、特許文献１は、内燃機関の潤滑油消費量を節減できるピストンのリング溝とキーストンリングの断面形状との関係について議論し、
（a）ピストンリングの外側がリング溝に当たる場合（外側接触）、
（b）ピストンリングの上面および下面と、リング溝の上面および下面とが平行の場合（平行接触）、
（c）ピストンリングの内側がリング溝に当たる場合（内側接触）、
の三つの場合で、内側接触のものが外側接触のものよりも潤滑油消費率が少ないことを述べている。
【０００７】
ここで、リング溝の上面とピストンの軸と直角な面との成す角をφｕとし、ピストンリングの上面とピストンリングの軸と直角な面との成す角をφｒとするとき、図６（ａ）は、φｒ＞φｕの関係にあり、ピストンリング２００の上面２１０がリング溝２４０の外側で接触する外側接触を示している。また、図６（ｂ）は、φｒ＜φｕの関係にあり、ピストンリング２００の上面がリング溝２４０の内側において接触する内側接触を示している。同様に図７（ａ）は、リング溝３４０の上面３４１の傾斜角φｕよりもピストンリング３００の上面の傾斜角φｒが大きいときの外側接触を示し、図７（ｂ）は、リング溝３４０の上面３４１の傾斜角φｕがピストンリング３００の上面３１０の傾斜角φｒよりも大きいときの内側接触を示している。なお、ピストンリングの下面３２０の傾斜角は、リング溝３４０の下面３４２の傾斜角とほぼ等しい関係にある。
【０００８】
【特許文献１】
特開平７―２８６６６７号
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のキーストンリングには、未だ解決されていない課題がある。上述したように、キーストンリングは、断面が矩形状のピストンリングに比べてガスシール性能およびオイル消費性能が劣る傾向があり、特許文献１では、オイル消費量を低減するのに適したキーストンリング形状について言及するものの、どのような形状のキーストンリングが最適なガスシール特性、オイル消費性能およびスティック防止機能を有するのかについての解明が未だ十分に行われていない。
【００１０】
そこで本発明は、従来のピストンリングの課題を解決し、燃焼生成物のリング溝内への堆積を防止することでスティックの発生を抑制し、かつガスシール性能およびオイル消費性能に優れたピストンリングを提供することを目的とする。
さらに本発明は、スティックの発生を抑制し、かつガスシール性能およびオイル消費性能に優れたピストンリングおよびピストンの組合せを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
キーストンリング以外の圧力リングにおいて、スティックを起こした圧力リングをピストンごと内燃機関の外に取り出して観察すると、圧力リングの合口周辺部で強くスティック（固着）している事例が多い。これは、燃焼生成物が燃焼ガスの通路である合口部に集中的に堆積することや、リングの合口部はそれぞれ自由端であるため堆積した燃焼生成物による拘束等の外力の影響を受けやすいことが原因と考えられる。
【００１２】
また、ピストンリングの上面だけを傾斜させたハーフキーストンリングでは、対応するピストンのリング溝の傾斜角はピストンリングの傾斜角よりも大きい所謂内側接触の設計をする場合が多い（図６（ｂ））。これは、前述したようにオイル消費性能の改善を考慮したものであるが、スティック防止の問題に対しては一歩後退した技術手段であることに違いはなかった。
【００１３】
内燃機関の運転中、すなわち、４サイクル機関の場合、吸気、圧縮、爆発、排気の４行程のうち、排気行程後半から吸気行程前半を除けば、そのほとんどにおいてピストンリングの下面がピストンのリング溝下面に接触してガスシールを行っている。このガスシールという観点からは、ピストンリングの下面とピストンのリング溝の下面とは平行であることが望ましい。
【００１４】
排気行程後半から吸気行程前半にわたって、圧力リングは主に自身の軸方向上向きの慣性力によってピストンのリング溝下面を離れ、リング溝上面に衝突する。この時のピストンリングの上面とリング溝上面との接触状況によりスティック防止の作用効果に差が出てくることになる。
【００１５】
そこで、本発明者は、鋭意研究の結果、キーストンリングの上面の傾斜角を、燃焼生成物の堆積しやすい合口周辺部の領域ではピストンのリング溝上面の傾斜角よりも大きい外側接触とすることで、主にスティック防止に対応し、燃焼生成物のそれほど堆積しない合口と反対側の領域ではピストンのリング溝上面の傾斜角よりも小さい内側接触とすることで、主にオイル消費性能の改善に対応して、スティック防止とオイル消費性能の両方を同時に改善できることを見いだした。さらに本発明においては、上記２つの領域の間、すなわち合口周辺部の傾斜角度の大きい外側接触の領域から合口の反対側の傾斜角度の小さい内側接触の領域の間に、傾斜角が変化していく遷移領域が存在している。
【００１６】
本発明に係る、内燃機関用ピストンに装着されるピストンリングは、以下の構成を有する。ピストンリングの少なくとも上面がピストンリング軸に直角な面から内周側に向かってリング幅を減少するように傾斜され、上面の傾斜角は、ピストンリングの合口周辺部において第１の傾斜角であり、合口と反対側の領域において第２の傾斜角であり、第１の傾斜角は第２の傾斜角よりも大きい。ピストンリングの上面の傾斜角を、その合口周辺部の方が合口の反対側よりも大きくすることで、ピストンリングは合口周辺部においてリング溝と外側接触をさせ、それと反対側の領域においてリング溝と内側接触させ、これにより、スティック防止とオイル消費低減を同時に行うことを可能にするものである。
【００１７】
ピストンリングの下面を傾斜させた、上面および下面が傾斜するキーストンリングであってもよい。第１の傾斜角は、ピストンリングの合口の中心を挟んで２０〜９０度の範囲にあることが望ましく、第２の傾斜角は、合口の中心を挟んで１８０度より外側であることが望ましい。また、第１の傾斜角と第２の傾斜角との差は４度の範囲内にあることが望ましい。角度差がこれによりも大きくなると、合口がリング溝に倣って変形し難くなり、十分なシール機能が達成されなくなる。
【００１８】
本発明に係る、ピストンリングとピストンの組合せは以下の構成を有する。ピストンリングの上面がピストンリング軸に直角な面と成す傾斜角であって、その合口周辺部の傾斜角をφｒａ、合口の反対側の領域の傾斜角をφｒｂ、ピストンのリング溝の上面がピストン軸に直角な面と成す傾斜角をφｕとするとき、傾斜角φｒａはφｕよりも大きく、傾斜角φｒｂがφｕよりも小さい。これにより、ピストンリングはリング溝に対して、合口周辺部では外側接触を、その反対側では内側接触をするため、スティック防止とオイル消費低減をより効果的に同時に行うことができる。
【００１９】
好ましくは、ピストンリングの上面の傾斜角は、φｒａとφｒｂとの間にその傾斜角が遷移する遷移領域を含む。ピストンリングの下面がピストンのリング溝の下面と平行であるものでもよい。これにより、ガスシール性が効果的に行われる。
【００２０】
好ましくは、傾斜角φｒａ＞φｕのとき、ピストンリングがリング溝に対して外側接触であり、傾斜角φｒｂ＜φｕのとき、ピストンリングがリング溝に対して内側接触である。外側接触によりスティック防止がより効果的に行われ、内側接触によりオイル消費低減がより効果的に行われる。
【００２１】
好ましくは、傾斜角φｒａ＞φｕである合口周辺部は、ピストンリングの合口の中心を挟んで２０〜９０度の範囲である。また、傾斜角φｒ＜φｕである合口部と反対側の領域は、ピストンリングの合口の中心を挟んで１８０度より外側にある。さらに、傾斜角φｒａとφｕとの角度差ｄ１と、傾斜角φｒｂとφｕとの角度差ｄ２との差がリング溝の上面を基準に±２の範囲にあることが好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１に本発明の実施の形態に係るピストンリングの平面図を示す。本実施の形態に係るピストンリング１は、ピストンリングの合口１１の中心を一定角度の範囲で挟む合口周辺部１０と、合口の反対側の領域２０と、合口周辺部１０と合口の反対側の領域２０との間の遷移領域３０とを有する。
【００２３】
合口周辺部１０は、ピストンリング１の全周に対して、合口１１の中心を挟んで２０度〜９０度の範囲とし、この領域ではリング溝に対して外側接触をする。合口周辺部１０に堆積する燃焼生成物は、通常、合口１１を挟んで約２０度の範囲で生じるため、外側接触による噛み砕き作用がこの範囲において機能されればよい。合口周辺部１０による外側接触が２０度よりも狭い範囲となってしまうと、その角度を超えた位置に堆積した燃焼生成物が残されてしまうおそれがある。
【００２４】
外側接触から内側接触に至る傾斜角が徐々に変化してゆく遷移領域３０は、合口１１を挟んで１８０度までの範囲とする。好ましくは１２０度以内とする。そして、内側接触をする合口の反対側の領域２０は、合口１１の中心を挟んで１８０度以上の外側の範囲とされる。
【００２５】
図２に第１の実施の形態に係るハーフキーストンリングの構成を示す。図２(ａ)はハーフキーストンリングの平面図、図２（ｂ）は合口周辺部１０のＡ−Ａ線断面図、図２（ｃ）は合口の反対側の領域２０のＢ−Ｂ線断面図である。但し、図２（ｂ）、（ｃ）の断面は、ハーフキーストンリングをピストンのリング溝に取り付けたときの関係も含めて示している。
【００２６】
キーストンリング２は、ピストンのリング溝５０内に取り付けられる。キーストンリング２は、その上面４１が半径方向に向けて上向きに傾斜され、その下面４２は軸方向に直角な面である。リング溝５０の上面５１は、半径方向に向けて上向きに傾斜され、下面５２は軸方向に直角な面であり、下面５２とキーストンリング２の下面４２とはほぼ平行である。上面４１と下面４２によって挟まれた外周面４３がシリンダ５３の内壁と摺動される。ここで、キーストンリング２の上面４１がキーストンリングの軸と直角な面と成す傾斜角であって、合口周辺部１０の傾斜角をφｒａ、合口と反対側の領域２０の傾斜角をφｒｂとする。また、リング溝４０の上面４１が、ピストンの軸と直角な面と成す傾斜角をφｕとする。
【００２７】
キーストンリング２の上面４１の傾斜角は、図３（ａ）に示すように、上面（傾斜面）４１と外周面４３との交線Ｍ１を基準として決定する。すなわち、外周面４３の幅（キーストンリングの軸方向の高さ）は、合口周辺部１０と合口の反対側の領域２０においても一定であり、その内周面４４の幅を変えることで傾斜角φｒａ、φｒｂが決定される。また、ピストンリングの軸方向に直角な面と平行な面４５を上面４１と外周面４３との間に形成する場合は、上面４１と平行な面４５との交線Ｍ２を基準として傾斜角を決定する。
【００２８】
図２（ｂ）に示すように、合口周辺部１０においてキーストンリング２の上面４１の傾斜角φｒａは、リング溝５０の上面５１の傾斜角φｕよりも大きい（φｒａ＞φｕ）。これにより、合口周辺部１０では、キーストンリング２がリング溝５０に対して外側接触を行い、スティック防止をより効果的に行う。図２（ｃ）に示すように、合口と反対側の領域２０においてキーストンリング２の上面４１の傾斜角φｒｂは、リング溝５０の上面５１の傾斜角φｕよりも小さい（φｒｂ＜φｕ）。これにより、合口の反対側の領域２０では、キーストンリング２がリング溝５０に対して内側接触を行い、オイル消費低減をより効果的に行う。また、キーストンリング２の下面４２は、リング溝５０の下面５２と平行であるため、ガスシール機能がより効果的に行われる。
【００２９】
合口周辺部１０と合口の反対側の領域２０の傾斜角度の差（φｒａ−φｒｂ）は、ピストンのリング溝５０の上面５１を中心として±２度の範囲とする。このようにして傾斜角度を決定した場合、相対的な形状から判断して合口周辺部１０はピストンのリング溝５０の上面５１に衝突しないように見えるが、実際には合口部は自由端でありリング溝５０に倣うように変形し、リング溝５０の上面５１に衝突して堆積した燃焼生成物を破砕し、除去する。ピストンリングの上面（傾斜面）４１と外周面４３との交線を基準として形成した傾斜角度の差が、ピストンのリング溝５０の上面５１を中心として±２度の範囲を超えると、合口周辺部１０が変形しきれずに十分なシール機能効果が得られなくなる。
【００３０】
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態に係るキーストンリング３は、図４に示すように、半径方向に傾斜された上面６１と、半径方向に傾斜された下面６２と、それらの面によって挟まれた外周面６３とを含んでいる。リング溝７０の上面７１および下面７２が傾斜され、この溝７０内にキーストンリング３が取り付けられる。このとき、キーストンリング３の下面６２は、リング溝７０の下面７２とほぼ平行であり、外周面６３がシリンダ５３の内壁と摺動する。キーストンリング３の上面６１の傾斜角は、図３（ｂ）に示すように、第１の実施の態様のときと同様に交線Ｍ１、Ｍ２を基準にして決定される。第２の実施の形態に係るキーストンリング３は、合口周辺部１０においてキーストンリング３の上面６１がリング溝７０の上面７１に対して外側接触をし、他方、合口と反対側の領域２０において内側接触をし、傾斜角の差（φｒａ−φｒｂ）は、リング溝７０の上面７１を基準にしてそれぞれ±２度の範囲である。
【００３１】
（実施例１）
図２に示すハーフキーストンリングの実施例について説明する。最初に、ピストンリングの上面４１に傾斜角６．５度で全周にわたってキーストン加工を施す。次に、合口を中心にそこから両側へ６０度の位置から徐々に傾斜角を大きくし、両側へ３０°の位置において傾斜角が７．５度となるように加工を施す。因みにピストンリングの材質はマルテンサイト系ステンレス鋼で、全面にガス窒化処理を施してある。このピストンリングを装着するピストンのリング溝５０は、下面５２は水平（傾斜角０度）、上面５１の傾斜角φｕは７度である。すなわち、合口周辺部１０の上面の傾斜角φｒａは７．５度であり、合口の中心をゼロ度（基準位置）としたとき、その傾斜角は基準位置から時計方向および反時計方向に３０度の範囲である。遷移領域３０は、傾斜角が７．５度から６．５度まで徐々に遷移し、基準位置から時計方向および反時計方向に３０度から６０度の範囲である。合口と反対側の領域２０は、傾斜角φｒｂが６．５度であり、残りの２４０度の範囲である。キーストンリング２がリング溝５０の上面５１に衝突する際には、合口の反対側の領域２０では内側接触が生じ、合口周辺部１０ではリング溝５０に倣うようにリングが変形し外側接触することができる。
【００３２】
（実施例２）
図４に示すキーストンリングの実施例について説明する。ピストンリングの上面６１には図２のときと同様なキーストン加工を施してある。ピストンリングの下面６２は、リング溝７０の下面７２とほぼ平行になるように傾斜角度が設定されている。傾斜角は、例えば７度である。
【００３３】
本発明のピストンリング及びピストンの組合せにより、燃焼生成物がリング溝内へ堆積することが防止され、スティック発生が防止される同時に、ガスシール性能やオイル消費性能が優れた結果を達成したことを、以下のエンジン試験により示す。
【００３４】
試験１
エンジン試験は、排気量２９３ｃｃ、単気筒ＩＤＩ式ディーゼルエンジンを用いて行った。トップリングは、呼び径７３ｍｍ、幅２．５ｍｍ、厚さ３．０５ｍｍのハーフキーストンリングを用いた。試験１では、図２に示したように、ピストン２のリング溝５０の上面５１の傾斜角φｕを７度にし、ピストンリング２の上面４１の合口周辺部１０の傾斜角φｒａを７．５度、合口の反対側の領域２０の傾斜角φｒｂを６．５度とした実施例１のピストンリング（Ｊ１）を製作した。このピストンリングにおいては、合口周辺部１０の外側接触する領域は合口を挟んで６０度以内、外側−内側接触する遷移領域は６０〜１２０度、内側接触する領域は合口の中心から１２０度である位置より外側とした。また、比較例１（Ｈ１）としてピストンリング全周にわたって上面の傾斜角が７．５度のものをサンプルとして準備した（比較例１のピストンリングは全周に亘り外側接触をする）。
【００３５】
（Ａ）オイル消費性能評価試験
上記エンジンを用い、２０００ｒｐｍの全負荷条件と、３０％負荷条件で、それぞれ２０時間運転し、実施例１に係るピストンリングと比較例のピストンリング（Ｈ１）とのオイル消費量をそれぞれ測定した。その結果、全負荷条件においてはオイル消費性能に差がなかったが、３０％負荷条件においては、実施例１のピストンリングが、比較例１のピストンリングに対し、１５％のオイル消費低減の効果が得られた。
【００３６】
（Ｂ）スティック防止性能評価試験
加速評価とするために、ピストンのトップリング溝とピストンリングとのサイドクリアランスを通常の１／３にして、上記エンジンを用いて３２００ｒｐｍの全負荷条件で耐久試験を行った。トップリングがスティックを起こすと、ブローバイガスが急増し出力が低下するので、ブローバイガスが急増するまでの時間でスティック防止性能を評価した。この試験では、実施例１と比較例１のピストンリングの他にキーストン加工を施していない矩形のピストンリングについても行った。試験の結果、矩形ピストンリングでは、３１時間で出力低下と同時にブローバイガスが急増した。エンジンを分解してピストンリングを観察したところスティックが発生していた。一方、実施例１のピストンリングでは８２時間、比較例１（Ｈ１）では８５時間でブローバイガスの急増現象が現れ、観察したところ、スティックが発生していた。スティック防止性能としては、実施例１と比較例１のピストンリングは同等と考えられる。これらの結果から、本発明によるピストンとピストンリングの組合せは、従来技術によるピストンとピストンリングの組合せに対し、スティックの発生を防止すると同時に、オイル消費性能に優れていることが確認された。
【００３７】
試験２〜７
試験１と同様のオイル消費性能評価試験を、表１に示すピストンリング（Ｊ２〜Ｊ７）について行った。各ピストンリングに施すキーストン加工は、実施例１のピストンリングの傾斜角と同じであるが、それ以外の外側接触する合口周辺部の範囲、遷移領域の範囲、合口と反対側の内側接触をする範囲、および傾斜角の差（φｒａ−φｒｂ）の条件がそれぞれ異なっている。なお、表１は、試験１で行われた比較例１に対するオイル消費率の結果を（Ｊ１）に示している。
【００３８】
2004197857.tif 000003
【００３９】
Ｊ２〜Ｊ７のピストンリングに関しては、Ｊ１と同じように、オイル消費低減の効果が見ることができた。合口周辺部の外側接触領域が、合口を挟んで１００度（比較例Ｈ３）の場合は、他の試験結果に比べオイル消費率の低減効果を見出せなかった。また、合口周辺部と合口の反対側の領域での傾斜角度の差が、ピストンのリング溝の上面を中心として±３．０度（比較例Ｈ４）の場合には、合口周辺部の領域が変形しきれずに十分なオイルシール機能効果が得られなかった。
【００４０】
さらに、試験１と同様のスティック防止性能評価試験を表２に示すピストンリング（Ｊ２〜Ｊ５）について行った。試験１の結果についても（Ｊ１）に示してある。
【００４１】
2004197857.tif 000004
【００４２】
表２に示す試験結果から、合口周辺部が合口を挟んで１５度の場合（比較例Ｈ２）、スティック防止効果が十分でないことが確認された。
【００４３】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ピストンリングの上面の傾斜角がピストンリングの合口周辺部において第１の傾斜角であり、合口と反対側の領域おいて第２の傾斜角であり、第１の傾斜角を第２の傾斜角よりも大きくすることで、ピストンとの組合せにおいて合口周辺部で外側接触を、それと反対側の領域で内側接触を可能にする。これにより、内燃機関で生じる燃焼生成物がリング溝内へ堆積することが防止され、これによりスティックの発生が抑制され、同時に、優れたガスシール性能およびオイル消費性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るピストンリングの特徴を示す平面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るピストンリングの構成を示し、同図（ａ）はその平面図、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図、同図（ｃ）はそのＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】キーストンリングの上面の傾斜角の決定の仕方を説明する図であり、同図(ａ)はハーフキーストンリングの例、同図（ｂ）はキーストンリングの例を示す。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るピストンリングの構成を示し、同図（ａ）はその平面図、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図、同図（ｃ）はそのＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】従来のピストンリングが装着されたピストンがシリンダ内にあるときの状態を示す断面図である。
【図６】従来のハーフキーストンリングの構成を示し、同図(ａ)は外側接触する例、同図（ｂ）は内側接触する例を示す図である。
【図７】従来のキーストンリングの構成を示し、同図(ａ)は外側接触する例、同図（ｂ）は内側接触する例を示す図である。
【符号の説明】
１    ピストンリング
２    ハーフキーストンリング
３    キーストンリング
１０    合口周辺部
１１    合口
２０    合口の反対側の領域
３０    遷移領域
４１、６１  上面（ピストンリング）
４２、６２  下面（ピストンリング）
４３、６３  外周面
５０，７０  リング溝
５１、７１  上面（リング溝）
５２、７２  下面（リング溝）
５３  シリンダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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