JP5805235B2 - ピストンリング - Google Patents

Description

本発明はピストンリングに関する。

ピストンリングは、ピストン外周部に形成されたピストンリング溝に装着される。ピストンリングは弾性を有し、シリンダの内周面に適度な面圧を有して摺接することにより、ピストン、シリンダ内周面及びシリンダヘッドによって形成される燃焼室内の圧力を保持する機能を有する。

ピストンリングは、リング形状を有するが、周方向の一部に合口部と称される不連続部分が設けられる。例えば特許文献１に記載されているようなガスタイト形式の合口部は、ピストンリングの周方向にて一端側に設けられる凹部と、他端側に設けられる凸部とからなり、凹部と凸部が重なり合うように嵌合させられる。

ピストンリングの外周面は、例えば特許文献２に記載されているように、シール性向上及び摺動抵抗低減のため、ピストンリングの径方向にて外方に膨らんだバレル形状に形成される。ピストンリングの外周面のうち径方向にて最外側に位置するバレルセンタは、シリンダ内周面に対し線接触する。

特開平７−３３２４９６号公報 特開２００６−３３７１６４号公報

エンジン運転中、ピストンリングは燃焼ガスによって加熱されるため高温になる。このときピストンリングの外周側は相対的に低温のシリンダ内周面に摺接しているため、ピストンリングの内周側の温度が外周側の温度より高くなる。このため、ピストンリングの熱膨張量は外周側より内周側の方が大きくなり、ピストンリングの合口部がピストンリングの径方向外方へ膨らむように熱変形する。

このような熱変形により、合口部を構成する凹部（第１舌部）及び凸部（第２舌部）とシリンダ内周面の接触面圧が高くなり、合口部近傍にてシリンダ内周面に偏摩耗が生じる。
また、熱変形により第１舌部及び第２舌部の先端側が径方向外方へ膨らもうとすることにより、第１舌部及び第２舌部の曲率半径がシリンダ内周面の曲率半径よりも大きくなり、第１舌部及び第２舌部の根元側がシリンダ内周面から離れやすくなる。

一方、従来のガスタイト方式のピストンリングでは、外周面が全周に渡って同一のバレル形状に形成されている。このような構成では、ピストンリングの軸線方向にてバレルセンタが第１舌部及び第２舌部のうち一方に偏って位置し、他方にはバレルセンタが無い場合がある。このような場合、第１舌部と第２舌部とがピストンリングの軸線方向に重なり合わない領域（非重ね合わせ領域）に、バレルセンタが存在しないことになる。

上述したように熱変形によりシリンダ内周面に偏摩耗が発生している場合には、熱変形した第１舌部及び第２舌部の根元側とシリンダ内周面との間に僅かな隙間が発生することがある。特に、非重ね合わせ領域にバレルセンタが存在しない場合には、より一層隙間が発生し易くなる。すると、高温の燃焼ガスは、第１舌部及び第２舌部の根元近傍、換言すれば非重ね合わせ領域で、その発生した僅かな隙間を燃焼室側からクランク室側へ高圧及び高速で吹き抜ける。かかる燃焼ガスの吹き抜けにより、非重ね合わせ領域で、ピストンリングの外周面が損傷するという不具合が生じる。

本発明は、上記問題を解決するためになされ、第１舌部と第２舌部の非重ね合わせ領域での燃焼ガスの吹き抜けが抑制され、耐久性が向上したガスタイト形式のピストンリングを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るピストンリングは軸線回りの周方向に沿って延在する本体部と、
前記本体部の一端から他端に延在し、前記本体部の径方向外側であって、前記軸線方向の一方側に前記周方向に沿って延在する嵌合溝が形成された第１舌部と、
前記本体部の前記他端から前記一端に延在し、前記嵌合溝に嵌合することにより前記第１舌部と共に合口部を形成する第２舌部とを備え、
前記第１舌部及び前記第２舌部の各々の外周面は、前記径方向にて外方へ膨らんだバレル形状に形成されている。

この構成によれば、第１舌部の外周面及び第２舌部の外周面がそれぞれバレル形状に形成されているので、第１舌部の外周面及び第２舌部の外周面にそれぞれバレルセンタが存在する。このため、本体部の軸線方向にて第１舌部と第２舌部とが重なり合わない非重ね合わせ領域においても、バレルセンタが必ず存在する。これにより、非重ね合わせ領域でのシール性が第１舌部又は第２舌部のバレルセンタによって確保され、非重ね合わせ領域における燃焼ガスの燃焼室側からクランク室側への吹き抜けが抑制される。この結果として、ピストンリングの耐久性が向上し、該ピストンリングを備えるエンジンの耐久性も向上する。

幾つかの実施形態では、前記本体部の外周面は、前記径方向外方へ膨らんだバレル形状に形成され、
前記第１舌部の外周面において前記径方向最外側に位置する第１舌部バレルセンタ、前記本体部の外周面において前記径方向最外側に位置する本体部バレルセンタ、及び、前記第２舌部の外周面において前記径方向最外側に位置する第２舌部バレルセンタは、連続して延在している。

この構成によれば、第１舌部バレルセンタ、本体部バレルセンタ及び第２舌部バレルセンタが連続して延在しているので、第１舌部バレルセンタと本体部バレルセンタの間、及び、第２舌部バレルセンタと本体部バレルセンタの間に切れ目がなく、良好なシール性が確保される。

幾つかの実施形態では、前記第１舌部バレルセンタ、前記本体部バレルセンタ及び前記第２舌部バレルセンタは、前記軸線回りにスパイラル状に延在している。
この構成によれば、第１舌部バレルセンタ、本体部バレルセンタ及び第２舌部バレルセンタがスパイラル状に延在しているので、第１舌部バレルセンタ、本体部バレルセンタ及び第２舌部バレルセンタの成形が容易である。また、バレルセンタがピストンリングの全周に渡って本体部の周方向に対して傾斜しているので、エンジン運転時、シリンダ内周面との摺動抵抗により、ピストンリングに対し全周に渡って、軸線回りに回転させる方向の分力が作用する。このため、ピストンリングがシリンダ内周面に対して回転しやすく、一定の場所で接触面圧が高くなることが防止され、ピストンリングやシリンダ内周面の偏摩耗が抑制される。

幾つかの実施形態では、前記第１舌部バレルセンタ及び前記第２舌部バレルセンタはそれぞれ前記周方向に延び、
前記本体部バレルセンタは、前記周方向に延びる中間部と、前記第１舌部バレルセンタ及び前記第２舌部バレルセンタの各々と前記中間部との間を延びる傾斜部とを含む。

この構成によれば、本体部バレルセンタが周方向に対して傾斜した傾斜部を含むので、エンジン運転時、シリンダ内周面との摺動抵抗により、ピストンリングに対し、軸線回りに回転させる方向の分力が作用する。このため、ピストンリングがシリンダ内周面に対して回転しやすく、一定の場所で接触面圧が高くなることが防止され、ピストンリングやシリンダ内周面の偏摩耗が抑制される。

幾つかの実施形態では、前記本体部の外周面において前記軸線方向一方の側の領域と他方の側の領域がそれぞれ前記径方向外方へ膨らんだバレル形状に形成され、
前記他方の側の領域において前記径方向最外側に位置する第１本体部バレルセンタは、前記第１舌部の外周面において前記径方向最外側に位置する第１舌部バレルセンタに連なり、
前記一方の側の領域において前記径方向最外側に位置する第２本体部バレルセンタは、前記第２舌部の外周面において前記径方向最外側に位置する第２舌部バレルセンタに連なっている。

この構成では、本体部の外周面において軸線方向にて一方の側の領域及び他方の側の領域がそれぞれバレル形状に成形され、本体部に２条のバレルセンタ、即ち第１本体部バレルセンタ及び第２本体部バレルセンタが形成されている。第１舌部バレルセンタと第１本体部バレルセンタが相互に連なり、第２舌部バレルセンタと第２本外部バレルセンタが相互に連なっていることで、これら第１舌部バレルセンタ、第２舌部バレルセンタ、第１本体部バレルセンタ及び第２本体部バレルセンタの成形が容易である。

また、第１舌部バレルセンタ、第２舌部バレルセンタ、第１本体部バレルセンタ及び第２本体部バレルセンタによって、ピストンリングの全周に渡って２条のバレルセンタを設けることで、より良好なシール性が確保される。
更に、２条のバレルセンタを設けることで、各バレルセンタとシリンダ内周面との間の接触面圧が低減されるとともに、シリンダ内周面に対しピストンリングの外周面が傾くことが防止され、ピストンリングやシリンダ内周面の偏摩耗を抑制することができる。

本発明によれば、第１舌部と第２舌部の非重ね合わせ領域での燃焼ガスの吹き抜けが抑制され、耐久性が向上したガスタイト形式のエンジンのピストンリングを提供される。

本発明に係るピストンリングが適用されたエンジンの概略的な断面図である。 本発明の第１実施形態に係るピストンリングの概略的な外観を示す斜視図である。 図２の領域Ａを拡大して概略的に示す斜視図である。 （Ａ）は図３のＡ−Ａ断面をシリンダ内周面とともに示す図であり、（Ｂ）は図３のＢ−Ｂ断面をシリンダ内周面とともに示す図である。 本発明の第１実施形態に係るピストンリングの外周面を展開して概略的に示す図である。 本発明の第２実施形態に係るピストンリングの外周面を展開して概略的に示す図である。 本発明の第２実施形態に係るピストンリングの図４（Ａ）に相当する図である。 本発明の第３実施形態に係るピストンリングの外周面を展開して概略的に示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第３実施形態に係るエンジンのピストンリングの図４（Ａ）及び（Ｂ）にそれぞれ相当する図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
但し、実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るピストンリング１０が適用されたエンジン１の構成を概略的に示す断面図である。エンジン１は、例えば舶用２サイクル大型ディーゼルエンジン等である。
エンジン１は、シリンダ２と、シリンダ２内に往復動自在に配置されたピストン３と、シリンダ２の一端を覆うシリンダヘッド４とを備える。シリンダ２の一端側には、シリンダ２、ピストン３及びシリンダヘッド４によって燃焼室５が区画されている。

エンジン１は例えばクロスヘッド構造を有し、ピストン３の燃焼室５と反対側からはピストン棒３ａが延び、ピストン棒３ａはシリンダ２の他端側を貫通している。ピストン棒３ａのピストン３と反対側は、図示しないけれども、クロスヘッド及び連接棒を介してクランク室内のクランク軸に連結されている。エンジン１が例えばユニフロー掃気形式の場合、シリンダヘッド４に排気ポートが設けられ、シリンダ２の他端側に図示しない掃気ポートが設けられる。

ピストンリング１０は、ピストン３の外周部に装着されている。具体的には、ピストン３の外周部には、ピストンリング溝６が形成され、ピストンリング１０はピストンリング溝６に嵌合されている。なお、ピストンリング１０は、シリンダ２及びピストン３と同軸に配置され、ピストンリング１０の軸線ＣＬは、シリンダ２及びピストン３の軸線と一致している。

ピストンリング１０は、ピストン３の径方向にてピストン３の外周面から外方に突出しており、シリンダ２の内周面（シリンダ内周面）２ａと摺接する外周面を有する。従って、シリンダ内周面２ａとピストン３の外周面との間の隙間は、ピストンリング１０によって閉塞され、ピストンリング１０によって燃焼室５の圧力を保持することができる。

なお、本実施形態では、ピストンリング１０のほかに、３本のピストンリング６０、７０及び８０が軸線ＣＬに沿う方向（以下、軸線方向ともいう）に間隔を存してピストン３に装着されている。ピストンリング１０は、軸線方向にて燃焼室５の最も近くに配置されている。ピストンリングの総数は４本に限定されることはなく、例えば３本であってもよい。

図２は、ピストンリング１０を概略的に示す斜視図である。図２に示したように、ピストンリング１０は、本体部１０ａ、並びに、合口部１１を形成する第１舌部１２及び第２舌部１３を備えている。
本体部１０ａは、軸線ＣＬ回りの周方向（以下、単に周方向ともいう）に沿って延在している。

図３は、図２中の領域Ａを拡大して概略的に示す斜視図である。
図３に示したように、第１舌部１２は、周方向にて本体部１０ａの一端から延在している。第１舌部１２は、ピストンリング１０の内周側を形成する内周片１２ａと、内周片１２ａの軸線方向における燃焼室５側から本体部１０ａの径方向にて外方に突出する当接片１２ｂと、を備えている。内周片１２ａ及び当接片１２ｂは、周方向と直交する断面にてＬ字の断面形状を有しており、周方向に延在する嵌合溝１２ｃを形成している。嵌合溝１２ｃは、本体部１０ａの径方向にて外側に位置し、且つ、軸線方向におけるクロスヘッド側（クランク室）側に位置している。

第２舌部１３は、周方向にて本体部１０ａの他端から延在している。周方向に直交する断面にて、第２舌部１３の断面形状は矩形形状に形成され、第２舌部１３は、内周片１２ａの径方向外側の面及び当接片１２ｂの軸線方向クランク室側の面とそれぞれ対向する２つの側面を有する。ピストンリング１０がピストン３に装着された状態では、第２舌部１３が嵌合溝１２ｃに嵌合することにより、第１舌部１２及び第２舌部１３がガスタイト形式の合口部１１を形成する。合口部１１では、ピストンリング１０の外周面は、第１舌部１２の側面１２ｄ及び第２舌部１３の側面１３ｄによって形成されている。

第１舌部１２の側面１２ｄは、本体部１０ａの径方向にて外側に位置し、径方向外方を向いている。そして、側面１２ｄは周方向に沿って延びており、ピストンリング１０がピストン３に装着された状態では、シリンダ内周面２ａと対向させられる。以下では、第１舌部１２の側面１２ｄを外周面１２ｄとも称する。なお、第１舌部１２の外周面１２ｄは、当接片１２ｂの側面である。

同様に、第２舌部１３の側面１３ｄは、本体部１０ａの径方向にて外側に位置し、径方向外方を向いている。そして、側面１３ｄは周方向に沿って延びており、ピストンリング１０がピストン３に装着された状態では、シリンダ内周面２ａと対向させられる。以下では、第２舌部１３の側面１３ｄを外周面１３ｄとも称する。

第１舌部１２の嵌合溝１２ｃに第２舌部１３が嵌合した状態では、本体部１０ａの一端側の端面１０ｂと第２舌部１３の先端面１３ｆ、及び、第１舌部１２の先端面１２ｆと本体部１０ａの他端側の端面１０ｃとが、それぞれ隙間を存して対向する。これらの隙間によって、ピストンリング１０が燃焼室５の燃焼ガスの熱によって膨張し、ピストンリング１０が周方向に伸びたとしても、該周方向の伸びを吸収することができる。

このような隙間を本体部１０ａの端面１０ｂと第２舌部１３の先端面１３ｆとの間に設けたことで、合口部１１には、第１舌部１２と第２舌部１３が軸線方向に重なり合わない非重ね合わせ領域Ｓ１が第１舌部１２の根元近傍に存在する。同様に、隙間を第１舌部１２の先端面１２ｆと本体部１０ａの端面１０ｃとの間に設けたことで、合口部１１には、第１舌部１２と第２舌部１３が軸線方向に重なり合わない非重ね合わせ領域Ｓ２が第２舌部１３の根元近傍に存在する。一方、合口部１１には、２つの非重ね合わせ領域Ｓ１，Ｓ２の間に、第１舌部１２と第２舌部１３が軸線方向にて重なり合う重ね合わせ領域Ｓ３が存在する。

図４（Ａ）は、図３のＡ−Ａ断面をシリンダ内周面２ａとともに示す図である。図４（Ｂ）は、図３のＢ−Ｂ断面をシリンダ内周面２ａとともに示す図である。図５は、ピストンリング１０の外周面を展開して概略的に示す図である。
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示したように、ピストンリング１０の第１舌部１２の外周面１２ｄ、第２舌部１３の外周面１３ｄ、及び、本体部１０ａの外周面１０ｄは、径方向にて外方へ膨らんだバレル形状にそれぞれ形成されている。従って、第１舌部１２の外周面１２ｄには、軸線方向にて中間に、径方向にて最も外側に位置する第１舌部バレルセンタＢＣ１が形成され、第２舌部１３の外周面１３ｄには、軸線方向にて中間に、径方向にて最も外側に位置する第２舌部バレルセンタＢＣ２が形成され、本体部１０ａの外周面１０ｄには、軸線方向にて中間に、径方向にて最も外側に位置する本体部バレルセンタＢＣ３が形成されている。

図５に示したように、第１舌部バレルセンタＢＣ１及び第２舌部バレルセンタＢＣ２は、それぞれ周方向に沿って延びている。一方、本体部バレルセンタＢＣ３は、中間部ＢＣ３１、第１舌部１２側の傾斜部ＢＣ３２、及び、第２舌部１３側の傾斜部ＢＣ３３によって構成され、中間部ＢＣ３１は、周方向に沿って延びている。傾斜部ＢＣ３２は、周方向に対し傾斜して延びており、第１舌部バレルセンタＢＣ１と中間部ＢＣ３１との間を延びている。傾斜部ＢＣ３３は、周方向に対し傾斜して延びており、第２舌部バレルセンタＢＣ２と中間部ＢＣ３１との間を延びている。
従って、第１舌部バレルセンタＢＣ１、本体部バレルセンタＢＣ３及び第２舌部バレルセンタＢＣ２は連続して延在しており、ピストンリング１０の外周面に全周に渡って延在する一つのバレルセンタＢＣを形成している。

上述した構成によれば、第１舌部１２の外周面１２ｄ及び第２舌部１３の外周面１３ｄがそれぞれバレル形状に形成されているので、第１舌部１２の外周面１２ｄ及び第２舌部の外周面１３ｄに第１舌部バレルセンタＢＣ１及び第２舌部バレルセンタＢＣ２がそれぞれ存在する。
このため、軸線方向にて第１舌部１２と第２舌部１３とが重なり合う重ね合わせ領域Ｓ３（図３参照）では、軸線方向に離間して２条のバレルセンタ、即ち第１舌部バレルセンタＢＣ１と第２舌部バレルセンタＢＣ２が存在し、優れたシール性が確保される。

また、軸線方向にて第１舌部１２と第２舌部１３とが重なり合わない非重ね合わせ領域Ｓ１，Ｓ２においても、第１舌部バレルセンタＢＣ１又は第２舌部バレルセンタＢＣ２が存在する。このため、２つの非重ね合わせ領域Ｓ１，Ｓ２でのシール性が第１舌部バレルセンタＢＣ１及び第２舌部バレルセンタＢＣ２によってそれぞれ確保され、非重ね合わせ領域Ｓ１，Ｓ２（図３参照）における燃焼ガスの燃焼室５側からクランク室側への吹き抜けが抑制される。この結果として、ピストンリング１０の耐久性が向上し、該ピストンリング１０を備えるエンジン１の耐久性も向上する。

また、上述した構成によれば、第１舌部バレルセンタＢＣ１、本体部バレルセンタＢＣ３及び第２舌部バレルセンタＢＣ２が連続して延在しているので、第１舌部バレルセンタＢＣ１と本体部バレルセンタＢＣ３の間、及び、第２舌部バレルセンタＢＣ２と本体部バレルセンタＢＣ３の間に切れ目がなく、良好なシール性が確保される。

更に、上述した構成によれば、本体部バレルセンタＢＣ３が周方向に対して傾斜した傾斜部ＢＣ３２，ＢＣ３３を含んでいるので、エンジン１の運転時、シリンダ内周面２ａとの摺動抵抗により、ピストンリング１０に対し周方向に回転させる方向の分力が作用する。このため、ピストンリング１０がシリンダ内周面２ａに対して回転しやすく、一定の場所で接触面圧が高くなることが防止され、ピストンリング１０やシリンダ内周面２ａの偏摩耗が抑制される。

また、本実施形態では、好ましい態様として、図４（Ａ）に示したように、第１舌部バレルセンタＢＣ１が、第１舌部１２の外周面１２ｄ、即ち当接片１２ｂの側面において、第１舌部１２の外周面１２ｄの軸線方向中央（厚さ方向中央）よりも第２舌部１３側に偏って位置し、第２舌部バレルセンタＢＣ２が、第２舌部１３の外周面１３ｄにおいて、第２舌部１３の外周面１３ｄの軸線方向中央（厚さ方向中央）よりも第１舌部１２側に偏って位置している。

この構成では、第１舌部バレルセンタＢＣ１が、軸線方向にて第１舌部１２の中央よりも第２舌部１３側に偏って位置していることで、第１舌部１２の外周面１２ｄとシリンダ内周面２ａとの径方向隙間を、軸線方向にて燃焼室５側で大きくすることができる。つまり、軸線方向にて燃焼室５側に位置する第１舌部１２のエッジ部１２ｇとシリンダ内周面２ａとの径方向隙間δ１を、軸線方向にてクランク室側に位置する第１舌部１２のエッジ部１２ｈとシリンダ内周面２ａとの径方向隙間よりも相対的に大きくすることができる。

同様に、第２舌部バレルセンタＢＣ２が、軸線方向にて第２舌部１３の中央よりも第１舌部１２側に偏って位置していることで、第２舌部１３の外周面１３ｄとシリンダ内周面２ａとの径方向隙間を、軸線方向にてクランク室側で大きくすることができる。つまり、軸線方向にてクランク室側に位置する第２舌部１３のエッジ部１３ｇとシリンダ内周面２ａとの径方向隙間δ２を、軸線方向にて燃焼室５側に位置する第２舌部１３のエッジ部１３ｈとシリンダ内周面２ａとの径方向隙間よりも相対的に大きくすることができる。

ピストンリング１０は、ピストンリング溝６に対して軸線方向に隙間（遊び）をもって嵌合しているため、エンジン１の運転中、ピストン３が上死点に向かって移動しているとき、ピストンリング１０は、摺動抵抗により径方向外側が径方向内側よりも遅れるように変形する。このような変形により、第１舌部１２の外周面１２ｄがシリンダ内周面２ａに対して傾いたとしても、上述した構成によれば、径方向隙間δ１の存在により、第１舌部１２のエッジ部１２ｇがシリンダ内周面２ａに対し片当たりするのが防止される。

同様に、エンジン１の運転時、ピストン３が下死点に向かって移動しているとき、ピストンリング１０は、摺動抵抗により径方向外側が径方向内側よりも遅れるよう変形する。このような変形により、第２舌部１３の外周面１３ｄがシリンダ内周面２ａに対して傾いたとしても、上述した構成によれば、径方向隙間δ２の存在により、第２舌部１３のエッジ部１３ｇがシリンダ内周面２ａに対し片当たりするのが防止される。
このように第１舌部１２のエッジ部１２ｇ及び第２舌部１３のエッジ部１３ｇの片当たりが防止される結果として、ピストンリング１０やシリンダ内周面２ａの偏摩耗が抑制され、ピストンリング１０の耐久性が更に向上する。

一方、本実施形態では、好ましい態様として、図４（Ｂ）に示したように、中間部ＢＣ３１は、本体部１０ａの外周面１０ｄにおいて、本体部１０ａの外周面１０ｄの軸線方向中央（厚さ方向中央）に位置している。中間部ＢＣ３１を中央に設けることで、本体部１０ａの外周面１０ｄとシリンダ内周面２ａとの径方向隙間を、軸線方向両側で大きくすることができる。つまり、軸線方向にて燃焼室５側に位置する本体部１０ａのエッジ部１０ｇとシリンダ内周面２ａとの径方向隙間δ３を大きくすることができ、軸線方向にてクランク室側に位置する本体部１０ａのエッジ部１０ｈとシリンダ内周面２ａとの径方向隙間δ４を大きくすることができる。

このため、ピストン３の往復動により本体部１０ａの外周面１０ｄがシリンダ内周面２ａに対し傾斜しても、エッジ部１０ｇ，１０ｈの片当たりを防止することができる。エッジ部１０ｇ，１０ｈの片当たりが防止される結果としても、ピストンリング１０やシリンダ内周面２ａの偏摩耗が抑制され、ピストンリング１０の耐久性が更に向上する。

（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態に係るエンジンのピストンリング２０について説明する。なお、以下の実施形態の説明では、先に説明した実施形態と同一又は類似の構成には、同一の名称又は符号を付して、説明を省略又は簡略化する。
図６は、ピストンリング２０の外周面を展開して概略的に示す図である。図７は、ピストンリング２０の図４（Ａ）に相当する図である。

図６及び図７に示すように、ピストンリング２０は、第１舌部バレルセンタＢＣ１、本体部バレルセンタＢＣ３、及び、第２舌部バレルセンタＢＣ２が、軸線ＣＬの回りにスパイラル状に連続して延在している点において、第１実施形態に係るピストンリング１０と異なっている。図６に示した展開図では、第１舌部バレルセンタＢＣ１、本体部バレルセンタＢＣ３、及び、第２舌部バレルセンタＢＣ２によって構成されるバレルセンタＢＣは直線状に延びており、第１舌部バレルセンタＢＣ１、本体部バレルセンタＢＣ３、及び、第２舌部バレルセンタＢＣ２は、それぞれ周方向に対し所定の傾斜角度θにて傾斜している。

この構成によれば、バレルセンタＢＣがピストンリング２０の全周に渡って周方向に対し傾斜しているので、エンジン１の運転時、ピストンリング２０に対し全周に渡って、周方向に回転させる方向の分力が作用する。このため、ピストンリング２０がシリンダ内周面２ａに対して回転しやすく、一定の場所で接触面圧が高くなることが防止され、ピストンリング２０やシリンダ内周面２ａの偏摩耗が抑制される。

また、この構成によれば、第１舌部バレルセンタＢＣ１、本体部バレルセンタＢＣ３及び第２舌部バレルセンタＢＣ２がスパイラル状に延在しているので、第１舌部バレルセンタＢＣ１、本体部バレルセンタＢＣ３及び第２舌部バレルセンタＢＣ２の成形が容易である。

（第３実施形態）
以下、本発明の第３実施形態に係るエンジンのピストンリング３０について説明する。
図８は、ピストンリング３０の外周面を展開して概略的に示す図である。図９（Ａ）及び（Ｂ）は、ピストンリング３０の図４（Ａ）及び（Ｂ）にそれぞれ相当する図である。

図８及び図９（Ａ），（Ｂ）に示したように、ピストンリング３０は、本体部１０ａの外周面１０ｄにおいて軸線方向にて燃焼室５側の領域１０ｄ１とクランク室側の領域１０ｄ２がそれぞれ径方向にて外方へ膨らんだバレル形状に形成され、領域１０ｄ１において径方向にて最外側に位置する第１本体部バレルセンタＢＣ５は第１舌部バレルセンタＢＣ１に連なり、領域１０ｄ２において径方向にて最外側に位置する第２本体部バレルセンタＢＣ６は、第２舌部バレルセンタＢＣ２に連なっている点において、第１実施形態のピストンリング１０と異なっている。

この構成では、本体部１０ａに２条のバレルセンタ、即ち第１本体部バレルセンタＢＣ５及び第２本体部バレルセンタＢＣ６が形成され、第１舌部バレルセンタＢＣ１と第１本体部バレルセンタＢＣ５が相互に連なり、第２舌部バレルセンタＢＣ２と第２本体部バレルセンタＢＣ６が相互に連なっていることで、これら第１舌部バレルセンタＢＣ１、第２舌部バレルセンタＢＣ２、第１本体部バレルセンタＢＣ５及び第２本体部バレルセンタＢＣ６の成形が容易である。

また、第１舌部バレルセンタＢＣ１と第１本体部バレルセンタＢＣ５が一つのバレルセンタＢＣを形成し、第２舌部バレルセンタＢＣ２と第２本体部バレルセンタＢＣ６が一つのバレルセンタＢＣを形成することにより、ピストンリング３０の全周に渡って２条のバレルセンタＢＣを設けることで、より良好なシール性が確保される。
更に、２条のバレルセンタＢＣを設けることで、各バレルセンタＢＣとシリンダ内周面２ａとの間の接触面圧が低減されるとともに、シリンダ内周面２ａに対しピストンリング３０の外周面が傾くことが防止され、ピストンリング３０やシリンダ内周面２ａの偏摩耗を抑制することができる。

本発明は上述した第１乃至第３実施形態に限定されることはなく、これら実施形態に変形を加えた形態や、これら実施形態を組み合わせた形態も含む。
例えば、第１乃至第３実施形態において、本体部１０ａの外周面をバレル形状に形成せず、周方向に直交する断面でみて平坦に形成してもよい。つまり、少なくとも第１舌部１２の外周面１２ｄ及び第２舌部１３の外周面１３ｄがそれぞれバレル形状に形成されていればよい。

また、第１実施形態では、中間部ＢＣ３１の軸線方向での位置を、第１舌部バレルセンタＢＣ１又は第２舌部バレルセンタＢＣ２に一致させ、傾斜部ＢＣ３２又は傾斜部ＢＣ３３を省略してもよい。
更に、第３実施形態では、第１本体部バレルセンタＢＣ５及び第２本体部バレルセンタＢＣ６のうち一方を省略してもよい。
最後に、本発明に係るエンジンのピストンリングは、舶用２サイクル大型ディーゼルエンジンに好適であるが、他のエンジンに適用してもよいのは勿論である。

１ エンジン
２ シリンダ
２ａ シリンダ内周面
３ ピストン
３ａ ピストン棒
４ シリンダヘッド
５ 燃焼室
６ ピストンリング溝
１０，２０，３０ ピストンリング
１０ａ 本体部
１０ｂ 端面
１０ｃ 端面
１０ｄ 外周面
１１ 合口部
１２ 第１舌部
１２ａ 内周片
１２ｂ 当接片
１２ｃ 嵌合溝
１２ｄ 外周面
１２ｆ 先端面
１２ｇ，１２ｈ エッジ部
１３ 第２舌部
１３ｄ 外周面
１３ｆ 先端面
１３ｇ，１３ｈ エッジ部
ＢＣ バレルセンタ
ＢＣ１ 第１舌部バレルセンタ
ＢＣ２ 第２舌部バレルセンタ
ＢＣ３ 本体部バレルセンタ
ＢＣ３１ 中間部
ＢＣ３２，ＢＣ３３ 傾斜部
ＢＣ５ 第１本体部バレルセンタ
ＢＣ６ 第２本体部バレルセンタ
Ｓ１，Ｓ２ 非重ね合わせ領域
Ｓ３ 重ね合わせ領域
δ１，δ２，δ３，δ４ 隙間

Claims (17)

1. 軸線回りの周方向に沿って延在する本体部と、
   前記本体部の一端から他端に延在し、前記本体部の径方向外側であって、前記軸線方向の一方側に前記周方向に沿って延在する嵌合溝が形成された第１舌部と、
   前記本体部の前記他端から前記一端に延在し、前記嵌合溝に嵌合することにより前記第１舌部と共に合口部を形成する第２舌部とを備え、
   前記第１舌部及び前記第２舌部の各々の外周面は、前記径方向にて外方へ膨らんだバレル形状に形成され、
   前記第１舌部の外周面には、径方向最外側に位置する第１舌部バレルセンタが形成され、
   前記第２舌部の外周面には、径方向最外側に位置する第２舌部バレルセンタが形成され、
   前記第１舌部と前記第２舌部とが重なり合う領域では前記軸線方向に離間して前記第１舌部バレルセンタおよび前記第２舌部バレルセンタが形成されていることを特徴とするピストンリング。
2. 前記第１舌部バレルセンタは、前記軸線方向にて前記第１舌部の外周面の中間に形成され、
   前記第２舌部バレルセンタは、前記軸線方向にて前記第２舌部の外周面の中間に形成さ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。
3. 前記第１舌部バレルセンタは、前記第１舌部の外周面の軸線方向中央よりも前記第２舌部側に偏って位置するように形成さ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。
4. 前記第２舌部バレルセンタは、前記第２舌部の外周面の軸線方向中央よりも前記第１舌部側に偏って位置するように形成さ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。
5. 前記第１舌部バレルセンタは、前記第１舌部の外周面の軸線方向中央よりも前記第２舌部側に偏って位置するように形成され、
   前記第２舌部バレルセンタは、前記第２舌部の外周面の軸線方向中央よりも前記第１舌部側に偏って位置するように形成さ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。
6. 前記第１舌部と前記第２舌部とが重なり合わない領域では前記第１舌部バレルセンタまたは前記第２舌部バレルセンタのいずれかが形成さ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。
7. 軸線回りの周方向に沿って延在する本体部と、
   前記本体部の一端から他端に延在し、前記本体部の径方向外側であって、前記軸線方向の一方側に前記周方向に沿って延在する嵌合溝が形成された第１舌部と、
   前記本体部の前記他端から前記一端に延在し、前記嵌合溝に嵌合することにより前記第１舌部と共に合口部を形成する第２舌部とを備え、
   前記第１舌部及び前記第２舌部の各々の外周面は、前記径方向にて外方へ膨らんだバレル形状に形成されるとともに、
   前記本体部の外周面は、前記径方向外方へ膨らんだバレル形状に形成され、
   前記第１舌部の外周面において前記径方向最外側に位置する第１舌部バレルセンタ、前記本体部の外周面において前記径方向最外側に位置する本体部バレルセンタ、及び、前記第２舌部の外周面において前記径方向最外側に位置する第２舌部バレルセンタは、連続して延在していることを特徴とするピストンリング。
8. 前記第１舌部バレルセンタ、前記本体部バレルセンタ及び前記第２舌部バレルセンタは、前記軸線回りにスパイラル状に延在している
   ことを特徴とする請求項７記載のピストンリング。
9. 前記第１舌部バレルセンタ及び前記第２舌部バレルセンタはそれぞれ前記周方向に延び、
   前記本体部バレルセンタは、前記周方向に延びる中間部と、前記第１舌部バレルセンタ及び前記第２舌部バレルセンタの各々と前記中間部との間を延びる傾斜部とを含む
   ことを特徴とする請求項７記載のピストンリング。
10. 前記本体部バレルセンタの前記中間部は、前記本体部の外周面の軸線方向中央に形成されていることを特徴とする請求項９記載のピストンリング。
11. 前記第１舌部バレルセンタは、前記軸線方向にて前記第１舌部の外周面の中間に形成され、
    前記第２舌部バレルセンタは、前記軸線方向にて前記第２舌部の外周面の中間に形成されていることを特徴とする請求項７に記載のピストンリング。
12. 前記第１舌部バレルセンタは、前記第１舌部の外周面の軸線方向中央よりも前記第２舌部側に偏って位置するように形成されていることを特徴とする請求項７に記載のピストンリング。
13. 前記第２舌部バレルセンタは、前記第２舌部の外周面の軸線方向中央よりも前記第１舌部側に偏って位置するように形成されていることを特徴とする請求項７に記載のピストンリング。
14. 前記第１舌部バレルセンタは、前記第１舌部の外周面の軸線方向中央よりも前記第２舌部側に偏って位置するように形成され、
    前記第２舌部バレルセンタは、前記第２舌部の外周面の軸線方向中央よりも前記第１舌部側に偏って位置するように形成されていることを特徴とする請求項７に記載のピストンリング。
15. 前記第１舌部と前記第２舌部とが重なり合う領域では前記軸線方向に離間して前記第１舌部バレルセンタおよび前記第２舌部バレルセンタが形成されていることを特徴とする請求項７に記載のピストンリング。
16. 前記第１舌部と前記第２舌部とが重なり合わない領域では前記第１舌部バレルセンタまたは前記第２舌部バレルセンタのいずれかが形成されていることを特徴とする請求項７に記載のピストンリング。
17. 軸線回りの周方向に沿って延在する本体部と、
    前記本体部の一端から他端に延在し、前記本体部の径方向外側であって、前記軸線方向の一方側に前記周方向に沿って延在する嵌合溝が形成された第１舌部と、
    前記本体部の前記他端から前記一端に延在し、前記嵌合溝に嵌合することにより前記第１舌部と共に合口部を形成する第２舌部とを備え、
    前記第１舌部及び前記第２舌部の各々の外周面は、前記径方向にて外方へ膨らんだバレル形状に形成されるとともに、
    前記本体部の外周面において前記軸線方向一方の側の領域と他方の側の領域がそれぞれ前記径方向外方へ膨らんだバレル形状に形成され、
    前記他方の側の領域において前記径方向最外側に位置する第１本体部バレルセンタは、前記第１舌部の外周面において前記径方向最外側に位置する第１舌部バレルセンタに連なり、
    前記一方の側の領域において前記径方向最外側に位置する第２本体部バレルセンタは、前記第２舌部の外周面において前記径方向最外側に位置する第２舌部バレルセンタに連なっていることを特徴とするピストンリング。

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