(57)【要約】【課題】  シリンダ内を往復動するピストンに設けられるピストンリング構造体において、ピストンの焼き付きや燃費悪化などの問題の発生を抑制しつつ、フリクションやスラップ音の発生を抑制させることができる技術を提供する。【解決手段】  オイルリング溝３ａ内に周方向に複数配置されてシリンダボア内周面１０１ａに接触するボール１１と、ボール１１よりも内径側に設けられ、ボール１１を外径方向に付勢するバックアップリング１２と、を備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内を往復動するピストンの外周面に形成されたリング溝に装着されるピストンリング構造体において、
リング溝内に周方向に複数配置されてシリンダ内周面に接触するボールと、
前記複数のボールよりも内径側に設けられ、該複数のボールを外径方向に付勢するバックアップリングと、
を備えることを特徴とするピストンリング構造体。
【請求項２】
前記複数のボールと前記バックアップリングとの間に、該複数のボールを保持する保持部材を備えることを特徴とする請求項１に記載のピストンリング構造体。
【請求項３】
前記保持部材は、その断面形状が、外径方向に向かって開口した溝を有する略コの字形状をしており、該溝内にボールを保持することを特徴とする請求項２に記載のピストンリング構造体。
【請求項４】
前記ボールは、少なくとも樹脂により構成され、前記バックアップリングによりシリンダ内周面に付勢されることによって変形可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のピストンリング構造体。
【請求項５】
前記バックアップリングの外周には、
シリンダ内周面近傍まで設けられる複数の凸部と、
前記複数の凸部のうち隣り合う凸部の間に設けられ、前記ボールが配置される複数の凹部と、
が形成されていることを特徴とする請求項４に記載のピストンリング構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンリング構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関や圧縮機などのシリンダ内（シリンダに形成されたシリンダボア内）を往復動するピストンにおいては、シリンダ内を往復動する場合に、ピストンスカートとシリンダ内周面とがピストンの２次挙動（スラップ）により強く接触し、フリクションの増大とスラップ音の発生という問題が生じてしまうことが懸念される。
【０００３】
このような問題の対策として、ピストンスカートに転がり軸受けを設ける構成（例えば、特許文献１参照）や、ピストンスカートにボールベアリングを埋設した構成（例えば、特許文献２参照）などが提案されている。
【特許文献１】特開昭６２−９８０６９号公報
【特許文献２】実開平２−１０５５６０号公報
【特許文献３】特開２０００−１４５９５８号公報
【特許文献４】実開平３−７５７３号公報
【特許文献５】特開２００３−２３２２５９号公報
【特許文献６】特開２０００−１９２９６７号公報
【特許文献７】特開２００１−４１２４９号公報
【特許文献８】実開平４−１０７５７３号公報
【特許文献９】特開平８−３０３２９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ピストンスカート部は、高温時には、熱膨張により外径が大きくなり、シリンダボア内径よりもスカート外径の方が大きくなってしまうような場合がある。
【０００５】
そこで、ピストンピンに直交する方向のピストンスカート中央部は、ピストンピン近傍の部分よりピストンスカート肉厚が薄く形成されることによって、ピストンスカートが熱膨張で拡大しシリンダボア内径よりも大きくなるような場合には、ピストンスカートが変形することにより、シリンダボアとの強当たりを防止し、ピストンとボアとの焼き付きを防いでいる。
【０００６】
したがって、上述した従来技術のようにピストンスカート部に転がり軸受けを設けた場合や、ピストンスカート部にボールベアリングを埋設した場合には、転がり軸受けやボールベアリングを支持させるためにピストンスカートを肉厚とする必要があり、ピストンスカートの剛性が大きくなってしまう。このため、ピストンの熱膨張時には、転がり軸受けやボールベアリングと、シリンダボアとの接触面圧が高くなってしまい、フリクションの増加や、焼き付きの発生を招き易くなってしまうことが懸念される。
【０００７】
また、ピストンスカート部にボールベアリングを埋設した場合には、スラスト力を受けた場合にボールは回転せずに滑ってしまうことが懸念される。このような場合においては、ピストンがシリンダボア内周面にボールで点接触することとなり、面圧が大きくなってしまい、摩耗が生じ易くなってしまうことが懸念される。
【０００８】
また、ピストンスカート部に転がり軸受けやボールベアリングが設けられた場合には、ピストンの重量が増大してしまうこととなる。これにより、燃費悪化、出力低下、騒音悪
化（ピストン往復動時に軸受けとシリンダボアとの間で生じる衝撃音を含む）、オイル消費悪化などの問題を生じることが懸念される。
【０００９】
本発明は、上記したような事情に鑑みてなされたものであり、シリンダ内を往復動するピストンに設けられるピストンリング構造体において、ピストンの焼き付きや燃費悪化などの問題の発生を抑制しつつ、フリクションやスラップ音の発生を抑制させることができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明にあっては、
シリンダ内を往復動するピストンの外周面に形成されたリング溝に装着されるピストンリング構造体において、
リング溝内に周方向に複数配置されてシリンダ内周面に接触するボールと、
前記複数のボールよりも内径側に設けられ、該複数のボールを外径方向に付勢するバックアップリングと、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
このように、ピストンと、該ピストンが摺動するシリンダ内周面とが接触する部分にボールを適用することにより、ピストンが往復動する場合には、ボールは摺動せずに（滑らずに）転がることとなるので、フリクションをより低減させることができる。
【００１２】
そして、ピストンが熱膨張した場合においては、ピストンの熱膨張に伴ってボールがシリンダ内周面側に押し付けられることとなるが、ピストンの熱膨張分（または、ボールをシリンダ内周面側に押し付けようとする力）をバックアップリングによって吸収させることができる。したがって、ピストンの膨張に伴ってボールがシリンダ内周面側に押し付けられることを抑制することができるようになり、ピストンの剛性が大きくなってしまうことを抑制することが可能となる。これにより、ピストンが熱膨張した場合、ピストンスカートがシリンダ内周面に接触すると同時に変形することによって焼き付を防ぐこととなる。
【００１３】
また、ボールとバックアップリングとによってピストンリング構造体を構成することにより、ピストンの重量が増大してしまうことを抑制することができるので、燃費悪化、出力低下、騒音悪化、オイル消費悪化などの問題の発生を抑制することが可能となる。
【００１４】
また、上記の構成において、前記複数のボールと前記バックアップリングとの間に、該複数のボールを保持する保持部材を備えるとよい。
【００１５】
これにより、複数のボールをピストンに組み付ける際の組付け作業性を向上することができる。
【００１６】
保持部材の断面形状としては、外径方向に向かって開口した溝を有する略コの字形状とし、該溝内にボールを保持するように構成するとよい。また、溝の開口側（溝内にボールが配置された場合に、該ボールの中心より外径側に相当する部分）に、開口幅がボールの直径よりも小さい部位を設けてもよい。
【００１７】
また、上記の構成において、前記ボールは、少なくとも樹脂により構成され、前記バックアップリングによりシリンダ内周面に付勢されることによって変形可能に設けられているとよい。
【００１８】
このように構成することにより、ボールとシリンダ内周面とが接触する部分の長さを長
くすることができるので、オイルシール効果（密封機能）を高めることが可能となる。
【００１９】
また、上記の構成において、前記バックアップリングの外周には、
シリンダ内周面近傍まで設けられる複数の凸部と、
前記複数の凸部のうち隣り合う凸部の間に設けられ、前記ボールが配置される複数の凹部と、
が形成されているとよい。
【００２０】
このように構成することにより、隣り合うボール間の距離を長くとることができるので、ピストンリング構造体を構成するボールの数を少なくすることができる。したがって、フリクションをより低減させることが可能となる。
【００２１】
さらに、高温時においては、バックアップリングが熱膨張することによって、バックアップリングとシリンダ内周面との隙間がなくなる（バックアップリングがシリンダ内周面に接触する）こととなる。このように、高温時において、ピストンリング構造体とシリンダ内周面とが接触する部分の長さを長くすることができるので、オイルシール効果を高めることが可能となる。この場合に、ボールが変形可能に設けられていれば、ピストンリング構造体とシリンダ内周面とが接触する部分の長さをさらに長くすることができ、オイルシール効果をより高めることが可能となる。
【００２２】
ここで、凹部の径方向の深さは、ボールの直径よりも小さく設けられ、凹部の外径側には、周方向の幅がボールの直径よりも小さい部分が設けられているとよい。
【００２３】
なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、ピストンの焼き付きや燃費悪化などの問題の発生を抑制しつつ、フリクションやスラップ音の発生を抑制させることができる技術を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１は、本発明の実施例１に係る内燃機関１００としてディーゼルエンジンを説明するための概略断面図である。
【００２７】
図１に示すように、内燃機関１００は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程（爆発行程）及び排気行程の４サイクルを繰り返して出力を得るディーゼルエンジンである。内燃機関１００は、その内部にシリンダ１０１を形成する。
【００２８】
シリンダ１０１で発生する燃料の爆発力（燃焼力）は、ピストン１及びコンロッド１０２を介してクランクシャフト１０３の回転力に変換される。また、シリンダ１０１には、吸気通路１０４の最下流部をなす吸気ポート１０５と、排気通路１０６の最上流部をなす排気ポート１０７とが設けられている。吸気ポート１０５とシリンダ１０１との境界は吸気弁１０８によって開閉される。また、排気ポート１０７とシリンダ１０１との境界は排気弁１０９によって開閉される。
【００２９】
また、内燃機関１は、燃料噴射弁１１０を備えている。燃料噴射弁１１０は、高圧ポン
プ（図示略）等によって加圧された軽油を、シリンダ１０１内に適宜の量、適宜のタイミングで噴射供給する電磁駆動式開閉弁である。
【００３０】
また、排気通路１０６は、下流にてマフラー（図示略）と接続されている。そして、排気通路１０６の途中には、排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、ＰＭ等の排気成分を浄化するための排気浄化装置１１１が設けられている。
【００３１】
図２は、本実施例に係るピストン１の側面を示す概略図である。以下に、本実施例に係るピストン１について説明する。
【００３２】
ピストン１は、内燃機関１００のシリンダ１０１内に挿入され、燃焼室１１２を画するとともに外周面にピストンリング溝３が設けられたピストンヘッド２と、ピストンヘッド２の外周とその下部のピストンスカート６とが一体となったピストン外周部７と、ピストンピンが挿通されるピストンピン穴４が設けられたピストンピンボス５と、を備えている。ここで、ピストンの説明における上下方向については、ピストンに対して燃焼室１１２側（または、上死点側）を上とし、ピストンに対して燃焼室１１２とは反対側（または、下死点側）を下で表すこととする。
【００３３】
ピストン１の側面上部、すなわちピストンヘッド２の外周面には、通常、計三カ所のピストンリング溝３が形成されているとともに、その下方にはピストンスカート６が形成されている。ピストンリング溝３のうち上の２つはコンプレッションリング用であり、最下の１つがオイルリング用のオイルリング溝３ａとなっている。そして、このオイルリング溝３ａに、本実施例に係るピストンリング構造体１０が装着されることとなる。
【００３４】
ここで、ピストン１はいわゆる円柱状の形状ではなく、軽量化とフリクションロスの低減を図るため、相対的に側圧が小さくなるように、ピストンスカート６においてピストンピン軸方向（クランクシャフト１０３の軸方向、ピストンピン穴４に対向する側）の一部を切り欠いてサイドウォール８を形成している。
【００３５】
すなわち、ピストン１では、図２に示すように、対向するピストンスカート６を内側から連結するように一対のサイドウォール８を形成している。サイドウォール８は、ピストンを横切るようにピストンスカート６と交わる方向に平行に設けられ、これらのサイドウォール８には、それぞれピストンピンボス５が形成されており、このピストンピンボス５には、コンロッド１０２に接続するためのピストンピン穴４が形成されている。ピストンピン穴４には図示しないピストンピンが挿入され、ピストン１とコンロッド１０２とが接続されるようになっている。
【００３６】
次に、本実施例の特徴的な構成について説明する。図３は、本実施例に係るピストンリング構造体１０がオイルリング溝３ａに装着された状態を説明するための図であり、同図（ａ）はピストン１の往復動方向（シリンダ１０１の軸方向）に切断した切断面を示す概略図、同図（ｂ）はピストン１の往復動方向に略直交する方向に切断した切断面を示す概略図である。
【００３７】
本実施例に係るピストンリング構造体１０は、図３に示すように、複数のボール１１とバックアップリング１２とを備え、オイルリング溝３ａ内に装着されるものである。
【００３８】
ボール１１は、オイルリング溝３ａ内において、全周にわたって複数設けられるものであって、ピストン１本体の外周面（ピストンヘッド２の外周面）３ｂより外径側に突出して、シリンダ１０１の内周面（ピストン１の摺動面、いわゆるシリンダボア内周面）１０
１ａに接触するように設けられている。
【００３９】
バックアップリング１２は、オイルリング溝３ａ内においてボール１１の内径側に設けられることにより、ボール１１を外径方向に付勢するものである。これにより、ボール１１はシリンダボア内周面１０１ａに常に付勢されることとなる。ここで、バックアップリング１２は、オイルリング溝３ａの溝底３ｃとの間に隙間を有して設けられているとよい。
【００４０】
ボール１１の材質としては、バネ鋼、ステンレス鋼、チタン材等を用いることとし、その外周面においては、Ｃｒ（クロム）メッキ、窒化処理、ＰＶＤ（物理気相成長（蒸着）法）処理、酸化膜処理、樹脂皮膜処理、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）処理等を施して、ボール１１の外周面の耐摩耗性を向上することが好ましい。
【００４１】
また、バックアップリング１２は、樹脂材により構成されている。そして、周方向の１箇所で分離している分離部、いわゆる合口が設けられていると好ましい。合口は、オイルリング溝３ａに装着されていないような状態（自由状態）では隙間を有し、使用状態で合口端部同士が突き当たった状態となるように構成されることにより、オイルリング溝３ａへの装着性と、合口隙間を通る漏れの低減とを両立することができる。なお、バックアップリング１２を合口の無いエンドレスリングとしてもよい。
【００４２】
また、バックアップリング１２の外周面においては、ピストン１の往復動方向の中央部がくぼんだ凹部が設けられているものであっても好ましい。これにより、オイルリング溝３ａ内でボール１１（の姿勢）をより安定させることができる。
【００４３】
以上説明したように、本実施例によれば、ピストン１とシリンダボア内周面１０１ａとの接触部にボール１１を用いることにより、ピストン１がシリンダ１０１に対して往復動する場合にはボール１１が摺動せずに（滑らずに）転がることとなるので、フリクションをより低減させることができる。
【００４４】
また、ピストン１がほとんど熱膨張していない状態（ピストン１の熱膨張によってピストンスカート６がシリンダボア内周面１０１ａに接触するまでの間）では、バックアップリング１２によってボール１１がシリンダボア内周面１０１ａに付勢されていることによって、シリンダ１０１内を往復動するピストン１がシリンダボア内周面１０１ａに打ちつけられることを抑制することができるので、スラップ打音を低減させることが可能となる。
【００４５】
また、ピストン１が熱膨張した場合においては、ピストン１はシリンダボア内周面１０１ａ側に膨張することとなるが、バックアップリング１２や、バックアップリング１２とオイルリング溝３ａの溝底３ｃとの間の隙間によってその膨張分を吸収させることができるので、ピストン１の膨張に伴ってボール１１がシリンダボア内周面１０１ａ側に押し付けられることを抑制することができる。すなわち、ピストン１の膨張に伴ってボール１１がシリンダボア内周面１０１ａに押し付けられることによって剛性が大きくなってしまうことを抑制することができる。
【００４６】
したがって、ピストン１が熱膨張した場合には、ピストンスカート６がシリンダボア内周面１０１ａに接触すると同時に変形することによって焼き付を防ぐこととなる。
【００４７】
また、本実施例によれば、ボール１１とバックアップリング１２とによってピストンリング構造体を構成しているので、ピストン１の重量が増大してしまうことを抑制することができ、燃費悪化、出力低下、騒音悪化、オイル消費悪化などの問題の発生を抑制するこ
とが可能となる。
【実施例２】
【００４８】
以下に、本発明の実施例２に係るピストンリング構造体２０について説明する。本実施例のピストンリング構造体２０は、実施例１で説明したピストンリング構造体１０のボール１１とバックアップリング１２との間に、ボール１１を保持するための保持部材としてリテーナ１３が設けられたものである。
【００４９】
図４は、本発明の実施例２に係るピストンリング構造体２０を示す概略断面図であって、ピストンリング構造体２０がオイルリング溝３ａに装着された状態で、ピストン１の往復動方向（シリンダ１０１の軸方向）に切断した切断面を示す概略図である。なお、本実施例のピストンリング構造体２０は、上述した実施例に係るピストンリング構造体１０と同様に内燃機関１００のピストン１に好適に適用されるものであり、実施例１と同様の構成部分については同一の符号を付してその説明は省略する。
【００５０】
図５は、本実施例に係るピストンリング構造体２０を構成する保持部材としてのリテーナ１３を示す概略図であり、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面を示す図である。
【００５１】
図５に示すように、リテーナ１３は環状に設けられており、外径方向に向かって開口した溝１３ａを有する断面略コの字形状をしている。
【００５２】
リテーナ１３の溝１３ａにおいては、図５（ｂ）に示すように、内径側の溝幅ｈ２は、ボール１１の直径ｄと同一かまたは、わずかに大きく設けられており（ｈ２≧ｄ）、外径側の溝幅ｈ１は、ボール１１の直径ｄよりも小さく設けられている（ｈ１＜ｄ）。
【００５３】
このようにリテーナ１３を設けることにより、リテーナ１３の溝１３ａ内にボール１１を保持させることができる。これにより、ピストンリング構造体２０をピストン１のオイルリング溝３ａに組み付ける際の組付け作業性を向上させることができる。
【００５４】
ここで、リテーナ１３においても、リテーナ１３の周方向の１箇所に分離部、いわゆる合口が設けられているとよく、この合口を拡げることによってリテーナ１３の溝１３ａ内に容易にボール１１を挿入することができる。また、リテーナ１３の材質としては、金属、ゴム、樹脂等で構成されるとよい。
【００５５】
このように本実施例によれば、実施例１で説明した効果に加えて、組付け作業性を向上することが可能となる。
【実施例３】
【００５６】
以下に、本発明の実施例３に係るピストンリング構造体３０について説明する。本実施例においては、実施例１で説明したピストンリング構造体１０に対して、ピストンリング構造体３０を構成しているボール３１の材質を変更したもので、シリンダボア内周面１０１ａに接触しているボール３１が、バックアップリング１２に付勢されることによって変形するように設けたものである。
【００５７】
図６は、本発明の実施例３に係るピストンリング構造体３０を示す概略断面図であり、同図（ａ）はバックアップリング１２を装着していない状態でのボール３１とシリンダボア内周面１０１ａとの間の関係を説明するための図、同図（ｂ）はバックアップリング１２を装着した状態でのボール３１とシリンダボア内周面１０１ａとの間の関係を説明するための図である。なお、本実施例のピストンリング構造体３０は、上述した実施例１に係
るピストンリング構造体１０と同様に内燃機関１００のピストン１に好適に適用されるものであり、実施例１と同様の構成部分については同一の符号を付してその説明は省略する。
【００５８】
本実施例に係るピストンリング構造体３０は、ピストンリング構造体１０同様、複数のボール３１とバックアップリング１２とを備え、オイルリング溝３ａ内に装着されるものである。
【００５９】
そして、本実施例においては、バックアップリング１２により付勢されたボール３１は、シリンダボア内周面に接触することにより変形するような材質、例えば、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、全芳香族ポリエステル、ポリエーテルサルホン、ポリベンズイミダゾール、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などを含んだ樹脂材、または、これらにガラス繊維、カーボンファイバー、アルミナ繊維、ＳｉＣ粒子などが複合されたもので構成することとしている。
【００６０】
このように、バックアップリング１２により付勢されたボール３１は、シリンダボア内周面１０１ａに接触し変形することによって、ボール３１とシリンダボア内周面１０１ａとが接触する部分の長さ（シリンダボア内周面１０１ａに対するシール長）が長くなる（図６参照）ので、実施例１で説明した効果に加えてさらに、オイルシール効果（密封機能）を高めることが可能となる。
【実施例４】
【００６１】
以下に、本発明の実施例４に係るピストンリング構造体４０について説明する。本実施例に係るピストンリング構造体４０においては、実施例３で説明したピストンリング構造体３０に対して、ピストンリング構造体４０を構成しているバックアップリング４２の形状を変更したものである。
【００６２】
図７は、本実施例に係るピストンリング構造体４０がオイルリング溝３ａに装着された状態を説明するための図であり、同図（ａ）はピストン１の往復動方向（シリンダ１０１の軸方向）に切断した切断面を示す概略図、同図（ｂ）はピストン１の往復動方向に略直交する方向に切断した切断面を示す概略図である。図８（ａ），（ｂ）は、それぞれ図７（ａ），（ｂ）に示すピストンリング構造体４０の高温時における状態を説明するための図である。なお、本実施例に係るピストンリング構造体４０は、上述した実施例３に係るピストンリング構造体３０と同様に内燃機関のピストン１に好適に適用されるものであり、実施例１，３と同様の構成部分については同一の符号を付してその説明は省略する。
【００６３】
本実施例に係るピストンリング構造体４０は、ピストンリング構造体３０同様、複数のボール３１とバックアップリング４２とを備え、オイルリング溝３ａ内に装着されるものである。
【００６４】
バックアップリング４２は、上述したバックアップリング１２同様、ボール３１を外径方向、すなわち、シリンダボア内周面１０１ａ側に付勢するものであり、以下に、バックアップリング４２の形状について説明する。
【００６５】
本実施例のバックアップリング４２は、その外周において、ピストン１がシリンダ１０１に組み付けられた状態で、シリンダボア内周面１０１ａ近傍まで設けられる部分を備えるものである。すなわち、バックアップリング４２の外周においては、図７（ｂ）に示すように、シリンダボア内周面１０１ａ近傍まで設けられた複数の凸部（バックアップリング４２の最外周部分、径大となる部分）４２ａと、複数の凸部４２ａが設けられることによって隣り合う２つの凸部４２ａの間に形成された凹部（溝、径小となる部分）４２ｂと
が設けられている。
【００６６】
凹部４２ｂは、ボール３１を配置するための溝であって、溝深さはボール３１の直径（ボール３１が変形していない状態での直径）より小さく設けられることによって、ピストン１がシリンダ１０１に組み付けられた状態では、凸部４２ａはシリンダボア内周面１０１ａ近傍に位置することとなる。
【００６７】
バックアップリング４２の材質としては、樹脂、または、高膨張金属（熱膨張係数の大きな金属）で構成するとよい。また、凸部４２ａや凹部４２ｂは、全周にわたって略等間隔に設けられていると好ましい。
【００６８】
また、組付け作業性の向上を目的として、バックアップリング４２の周方向の１箇所に合口を設け、ピストン１がシリンダ１０１に組み込まれた状態において、バックアップリング４２の合口が常温で突き当たった状態（隙間がない状態）となるようにしてもよい。
【００６９】
このように構成されるピストンリング構造体４０は、常温時（または低温時）においては、凹部４２ｂに配置されたボール３１がバックアップリング４２により付勢されてシリンダボア内周面に接触して変形することとなるが、本実施例のピストンリング構造体４０においては、ボール３１は周方向に凸部４２ｂを介して設けられているため、実施例３のピストンリング構造体よりも隣り合うボール間の距離が長くボールの数が少なく構成されている。したがって、実施例３の場合よりもフリクションを低減させることが可能となる。
【００７０】
また、高温時においては、図８に示すように、バックアップリング４２が熱膨張することによって、バックアップリング４２とシリンダボア内周面との隙間がなくなる（バックアップリング４２は、さらに熱膨張した場合にはシリンダボア内周面に接触する）こととなる。ボール３１においても、熱膨張するバックアップリング４２によって外径方向にさらに付勢されることにより、変形した状態でシリンダボア内周面１０１ａに接触することとなり、シール長が長い状態となる。また、バックアップリング４２に合口が設けられ、合口が常温で突き当たった状態となるように構成することにより、バックアップリング４２は熱膨張時には、外径側にのみ膨張する（合口が突き当たっているため、周方向には膨張できないため）こととなるので、より確実に、ボール３１をシリンダボア内周面１０１ａ側に付勢させることができ、バックアップリング４２自体もシリンダボア内周面１０１ａに接触させることができる。
【００７１】
したがって、図８（ｂ）に示すように、ピストンリング構造体４０とシリンダボア内周面１０１ａとのシール長をより長くすることができ、実施例３の場合よりも、オイルシール効果をより高めることが可能となる。また、高温時においては、バックアップリング４２自体の張力も増加するため、より高いオイルシール効果が得られることとなる。また、さらに高温となった場合には、図８（ｂ）に示す状態から、さらにボール３１とバックアップリング４２とがシリンダボア内周面１０１ａに接触する面積が大きくなり、ボール３１とバックアップリング４２とがシリンダボア内周面１０１ａに略隙間なく接触するようになり、高温になる程、オイルシール効果がより高まることとなる。また、高温では、ボール３１がシリンダボア内周面１０１ａに接触する面積が増え、オイル掻き作用をするので、ボール３１とシリンダボア内周面１０１ａとの間には常にオイルが介在し、ボール３１の摩耗もより低減することとなる。
【００７２】
なお、上述した実施例に係るピストンリング構造体１０，２０，３０，４０においては、図２に示すピストンリング溝３のうち最下のオイルリング溝３ａに設けた場合について説明したが、これに限らず、通常設けられるピストンリング溝とは別に設けられたピスト
ンリング溝に装着されるものであってもよい。図９は、他の実施例に係るピストン５０を示す図である。なお、図２に示すピストン１と同様の構成部分については、同一の符号を付している。
【００７３】
図９に示すピストン５０においては、図２に示すピストン１に対して、３つのピストンリング溝３の下方に、さらにピストンリング溝５１が設けられ、このピストンリング溝５１に、上述した実施例に係るピストン構造体を装着するものである。
【００７４】
図９に示すようにピストン５０を構成することにより、従来のリング機能に加えて、さらに機能を充実させることができ、高出力のエンジンなどに好適に適用することが可能となる。
【００７５】
また、図２に示すピストン１のピストンリング溝３の真中（セカンドリング）に、上述した実施例に係るピストンリング構造体１０，２０，３０，４０を装着してもよい。これにより、高速、高負荷（高温）運転時のブローバイガスのシール性をより高めることができるので、出力向上（圧縮圧上昇）、オイル汚れ低減などの効果を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施例１に係る内燃機関を説明するための概略断面図。
【図２】本発明の実施例１に係る内燃機関用ピストンの側面を示す概略図。
【図３】本発明の実施例１に係るピストンリング構造体がオイルリング溝に装着された状態を説明するための図。
【図４】本発明の実施例２に係るピストンリング構造体を示す概略断面図。
【図５】本発明の実施例２に係るピストンリング構造体を構成する保持部材を示す概略図。
【図６】本発明の実施例３に係るピストンリング構造体を示す概略断面図。
【図７】本発明の実施例３に係るピストンリング構造体がオイルリング溝に装着された状態を説明するための図。
【図８】図７に示すピストンリング構造体の高温時における状態を説明するための図である。
【図９】本発明の他の実施例に係る内燃機関用ピストンの側面を示す概略図。
【符号の説明】
【００７７】
１，５０  ピストン
２  ピストンヘッド
３  ピストンリング溝
３ａ，５１  オイルリング溝
４  ピストンピン穴
５  ピストンピンボス
６  ピストンスカート
７  ピストン外周部
８  サイドウォール
１０，２０，３０，４０  ピストンリング構造体
１１，３１  ボール
１２，４２  バックアップリング
１３  リテーナ
１３ａ  溝
１００  内燃機関
１０１  シリンダ
１０１ａ  シリンダボア内周面
１０２  コンロッド
１０３  クランクシャフト
１１２  燃焼室
【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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【図８】
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【図９】
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