JP7182097B2 - 内燃機関用オイルリング - Google Patents

Description

本発明は、オイルリング本体とコイルエキスパンダを備える２ピース構成の内燃機関用オイルリングに関する。

近年の内燃機関用エンジン（ピストン型往復機関等）の性能の向上に伴い、自動車用エンジンに用いられるオイルリングにも、摩擦力の低下とエンジンオイル消費量の低減とを共に満足するものが求められている。そのため、オイルリングの形状等に種々の工夫が施されている。例えば、摩擦力を低下させるためにシリンダボア内に配置するオイルリングを低張力化し、オイル消費改善のためにオイルリングの薄幅化を図ったもの等が用いられている。

また、一般的にオイルリングには、２ピース形オイルリングと３ピース形オイルリングと呼ばれる構成の異なるオイルリングが存在している。２ピース形オイルリングは剛性が高く、熱負荷にも強いため、主にディーゼル機関エンジン用として用いられている。

この２ピースオイルリングにおけるオイルリング本体は断面略Ｉ字型であり、オイルリング本体の上側部分を構成する上側レール（第１レール）と、オイルリング本体の下側部分を構成する下側レール（第２レール）と、これらのレールを連結するウェブとを備える。また、ウェブは、これらのレールがシリンダの内壁面より掻き落としたオイルをピストン裏面へ流下させるための複数のオイル戻し孔を備える。
そして、上側レール及び下側レールは、ピストンが往復運動する際に、各々の外周摺動面がシリンダの内壁面に対して油膜を介した状態で摺動する。オイルリングは、シリンダ内壁面についている余分なエンジンオイルを掻き落とす機能と、シリンダ内壁面に適度な油膜を形成してピストンの焼付きを防止する機能とを有し、内燃機関用エンジンには必要不可欠なものである。

ところで、近年、線材メーカーによって断面が略Ｉ字型であるオイルリング用線材が製造され、その後、ピストンリングメーカーによってコイリング成形（巻き取り加工）がなされることにより、２ピースオイルリングのオイルリング本体を製造する方法が主流となっている。この場合に、オイル戻し孔は、オイルリング用線材の状態で既に形成されていることが一般的である。

このような、オイルリング用線材の状態でオイル戻し孔を形成した後、コイリング成形を行うことで２ピースオイルリングを製造する方法が、例えば特許文献１に開示されている。また、特許文献２には、２ピースオイルリングのオイルリング本体に備えられたオイル戻し孔のピッチ及び長さについての開示がある。オイルリングが掻き落としたオイルをピストン裏側に素早く逃がすために設定しているが、２ピースオイルリングに必要なオイルシール性能については考慮されていなかった。

日本国特開昭６１－４５１７２号公報 国際公開第２０１１／１３２６７９号

しかし、オイル戻し孔が形成されたオイルリング用線材にあっては、オイル戻し孔が形成された部分と形成されていない部分とで剛性の差が生じるため、コイリング成形後に、オイルリング本体におけるレール先端部の外周摺動面において、過度のうねりが生じてしまい、オイルシール性能が損なわれる可能性があった。より具体的に説明すると、レール先端部の外周摺動面が、オイルリング本体の径方向にうねることにより、オイルリング本体の軸方向から見て、該外周摺動面がいわゆる花びら状となり、外周摺動面の真円度が低下することで、オイルシール性能が損なわれる可能性があった。

ここで、コイリング成形（巻き取り加工）後において、オイルリング本体におけるレール先端部の外周摺動面をバレル研磨等により研磨することで、オイルリング本体におけるレール先端部の外周摺動面の真円度を高めてオイルシール性能を向上させることが考えられる。
しかし、オイルリングにおいては、ピストン上昇時には過剰なオイルの掻き上げを抑制しつつ、ピストン下降時にはシリンダ内壁面の余分なオイルの掻き落としを行うことで、エンジンオイルの消費量を低減させることも要求される。よって、以下の理由により、オイルリング本体におけるレール先端部の外周摺動面をバレル研磨等により研磨してオイルシール性を向上させる方法を採用することはできない。

すなわち、オイル消費量を低減させるため、オイルリング本体における第１レール及び第２レールの先端部は、オイルリング本体の軸方向に平行な面で切断した断面視において、例えば、図３Ａ～図３Ｃに示すような形状のものが用いられる。

具体的には、図３Ａや図３Ｂにおいて、上記先端部８は、シリンダ２０の内壁面２１に当接する略平坦な第１の平坦部（外周摺動面）８Ａと、第１の平坦部８Ａからオイルリング本体の軸方向（図３Ａ，図３Ｂにおける上下方向）の一方（図中、上方）に沿って縮径する第１の縮径部８Ｂと、第１の平坦部８Ａからオイルリング本体の軸方向の他方（図中、下方）に沿って縮径する第２の縮径部８Ｃと、第１の縮径部８Ｂに連続し、シリンダ内壁面２１に略垂直な第２の平坦部８Ｄと、第２の縮径部８Ｃに連続し、シリンダ内壁面２１に略垂直な第３の平坦部８Ｅと、を備える。そして、第１の縮径部８Ｂの一端をａ、他端をｂとし、第２の縮径部８Ｃの一端をｃ、他端をｄとしたときに、ａとｂとの距離ａｂは、ｃとｄとの距離ｃｄよりも長く、かつ、ａとｂとをつなぐ直線と、シリンダ内壁面２１に平行な直線とのなす角θ_ａｂは、ｃとｄとをつなぐ直線と、シリンダ内壁面２１に平行な直線とのなす角θ_ｃｄよりも小さくなっている。

そして、オイルリングは、第１の縮径部８Ｂがピストン上方側、第２の縮径部８Ｃがピストン下方側になるように、ピストンに取り付けられる。ピストン上昇時においては、距離ａｂが長く、かつ、角度θ_ａｂが小さい第１の縮径部８Ｂが、エンジンオイルの油膜を乗り上げることにより、オイルの掻き上げを抑制する。一方、ピストン下降時においては、距離ｃｄが短く、かつ、角度θ_ｃｄが大きい第２の縮径部８Ｃが、シリンダ内壁面の余分なオイルの掻き落としを行うことにより、オイルパンに効率よくオイルを戻すことで、オイル消費量を低減させることができる。

なお、図３Ｃに示すように、上記先端部８において、図３Ａや図３Ｂで示すような第２の縮径部８Ｃを有さず、第１の平坦部８Ａに直接的に連続する第３の平坦部８Ｅを有するオイルリングであっても、第１の縮径部８Ｂがピストン上方側になるように位置することで、上記と同様の効果を得ることができる。

また、同じくオイル消費量を低減させるため、オイルリング本体における第１レール及び第２レールの先端部は、オイルリング本体の軸方向に平行な面で切断した断面視において、例えば、図４Ａに示すような形状のものが用いられる場合もある。

すなわち、上記先端部８は、外周摺動面８Ａにおけるウェブ４に面した側の隅部に凹部段差８Ｆが形成されている。第１レール５及び第２レール６の外周形状を、図４Ａに示すような形状とすることで、オイルリングを長期間使用したとしても当該第１レール５及び第２レール６の外周摺動面８Ａの面積に変化が起こり難く、オイル消費量の増大を抑止する効果を安定して長期間得ることができる。また、シリンダ内壁面の余分なオイルを掻き落とす機能と、シリンダ内壁面の油膜厚さをコントロールする機能との向上及び安定を図ることが可能となる。この結果、内燃機関用オイルリング１は、自身が掻き落としたオイルを速やかにオイルリングの背面側に設けられたオイルドレイン孔に逃がすことができ、オイル消費量を低減させることができる。

そして、上記のような、オイルリング本体における第１レール及び第２レールの先端部が特定の形状を持つオイルリングは、既にオイルリング用線材の状態において、コイリング成形後にレールの先端部となり得る部分が所定形状に加工されている。そして、コイリング成形後にオイルリング本体の外周摺動面をバレル研磨等により研磨した場合、うねりにより突出した部分とそうでない部分とで、上記先端部の形状が大きく異なってしまい、外周摺動面におけるシリンダとの当たり幅が不均一となってしまう。その結果、オイルリング本体は、その周方向における場所ごとにオイルの掻き落とし性能が異なってしまうため、オイル消費量の低減効果を十分に得ることができないおそれがある。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、オイル消費量の低減効果を確保しつつ、オイルリングの製造時に生じるうねりを低減し、オイルシール性能を向上させることのできる内燃機関用オイルリングを提供することにある。

本発明は、下記（１）の構成からなる。
（１） オイルリングの断面形状が略Ｉ字型のオイルリング本体と、該オイルリング本体の内周側に配置されるコイルエキスパンダとを備え、
前記オイルリング本体は、シリンダ内壁面と当接する第１レール及び第２レールと、該第１レール及び該第２レールがシリンダの内壁面より掻き落としたオイルをピストン裏面へ流下させるための複数のオイル戻し孔を備えるウェブとで構成され、
前記オイルリング本体の内周側における内周溝及びオイル戻し溝を除いた部分、及び前記オイルリング本体の外周側における摺動面を除いた部分の少なくとも一方におけるうねりが６．０μｍ以下であることを特徴とする内燃機関用オイルリング。

また、本発明に係る好ましい実施形態は、下記（２）～（１３）の構成からなる。
（２） 前記オイルリング本体は、前記オイル戻し孔が形成されたオイルリング用線材の巻き取り加工により形成される、（１）に記載の内燃機関用オイルリング。
（３） 前記オイルリング本体における前記オイル戻し孔の窓角度θ_ｗが１０．０°以下である、（１）又は（２）に記載の内燃機関用オイルリング。
（４） 前記摺動面における前記シリンダとの当たり幅は、０．０１～０．２５ｍｍである、（１）～（３）のいずれか１つに記載の内燃機関用オイルリング。
（５） 前記オイルリング本体の周方向における、前記オイル戻し孔の長さをＣ、前記オイル戻し孔のピッチをＥとした場合、Ｅ／Ｃ≦３．８である、（１）～（４）のいずれか１つに記載の内燃機関用オイルリング。
（６） 前記オイルリング本体はスチール製である、（１）～（５）のいずれか１つに記載の内燃機関用オイルリング。
（７） 前記オイルリング本体の表面に窒化処理が施されている、（１）～（６）のいずれか１つに記載の内燃機関用オイルリング。
（８） 前記オイルリング本体の前記摺動面には、硬質皮膜として、ＰＶＤ皮膜、ＤＬＣ皮膜、及び樹脂皮膜の少なくとも１つを被覆している、（１）～（７）のいずれか１つに記載の内燃機関用オイルリング。

（９） 前記摺動面の隅部に凹部段差が形成される、（１）～（８）のいずれか１つに記載の内燃機関用オイルリング。
（１０） 前記第１レールの先端部及び前記第２レールの先端部は、
前記シリンダ内壁面に当接する略平坦な第１の平坦部と、
前記第１の平坦部から前記オイルリング本体の軸方向の一方に沿って縮径する第１の縮径部と、
前記第１の縮径部に連続する第２の平坦部と、
前記第１の平坦部から前記オイルリング本体の軸方向の他方に沿って縮径する第２の縮径部を介して、又は直接的に、前記第１の平坦部に連続する第３の平坦部と、を備える、（１）～（８）のいずれか１つに記載の内燃機関用オイルリング。
（１１） 前記先端部が前記第２の縮径部を備える場合、
前記オイルリング本体の軸方向に平行な面で切断した断面視において、
前記第１の縮径部の一端をａ、他端をｂとし、前記第２の縮径部の一端をｃ、他端をｄとしたときに、
前記ａと前記ｂとの距離ａｂは、前記ｃと前記ｄとの距離ｃｄよりも長く、かつ、
前記ａと前記ｂとをつなぐ直線と、前記シリンダ内壁面に平行な直線とのなす角θ_ａｂは、前記ｃと前記ｄとをつなぐ直線と、前記シリンダ内壁面に平行な直線とのなす角θ_ｃｄよりも小さい、（１０）に記載の内燃機関用オイルリング。
（１２） 前記オイルリング本体の周方向における、前記オイル戻し孔の長さをＣとした場合、Ｃ≧１．０ｍｍである、（２）～（１１）のいずれか１つに記載の内燃機関用オイルリング。
（１３） 前記オイルリング本体の軸方向における、前記オイル戻し孔の高さをＤとした場合、Ｄ≧０．３ｍｍである、（２）～（１２）のいずれか１つに記載の内燃機関用オイルリング。

本発明の内燃機関用オイルリングによれば、オイル消費量の低減効果を確保しつつ、オイルリングの製造時に生じるうねりを低減し、オイルシール性能を向上させることができる。

図１は、本発明の実施形態に係る、オイルリング本体とオイルリング本体の内周側に配置されるコイルエキスパンダとから構成される内燃機関用オイルリング（２ピースオイルリング）の斜視図である。 図２は、本発明の実施形態に係る本内燃機関用オイルリングをピストンのオイルリング溝に装着した状態を説明するために、ピストンの軸方向に平行な面で切断した場合の断面図である。 図３Ａは、第１レール又は第２レールの先端部を、オイルリング本体の軸方向に平行な面で切断した場合の一例を示す断面図である。 図３Ｂは、第１レール又は第２レールの先端部を、オイルリング本体の軸方向に平行な面で切断した場合の他の例を示す断面図である。 図３Ｃは、第１レール又は第２レールの先端部を、オイルリング本体の軸方向に平行な面で切断した場合の他の例を示す断面図である。 図４Ａは、オイルリング本体のレール外周面の形状について、当該オイルリング本体を、オイルリング本体の軸方向に平行な面で切断した場合の一例を示す断面図である。 図４Ｂは、オイルリング本体のレール外周面の形状について、当該オイルリング本体を、オイルリング本体の軸方向に平行な面で切断した場合の他の例を示す断面図である。 図５Ａは、本発明の実施形態に係るオイルリング本体を、オイルリング本体の径方向外側から見た場合の正面図である。 図５Ｂは、図５ＡのＩ－Ｉ断面図である。 図５Ｃは、オイルリング本体の合口部を０°として、合口部からの角度が時計回りに４５°～３１５°の範囲を示す模式図である。 図６は、真円度測定機でリング周方向を計測した結果の例を示す展開図である。 図７は、内燃機関用オイルリングの内周側の測定方法を示す断面図である。 図８は、内燃機関用オイルリングの内周側の測定方法を説明するための拡大図である。 図９は、内燃機関用オイルリングの外周側の測定方法を示す断面図である。 図１０は、内燃機関用オイルリングの外周側の測定方法を説明するための拡大図である。 図１１は、本発明の実施形態に係るオイルリング本体に備わるオイル戻し孔の形状を説明するために、オイルリング本体の径方向外側から見た場合の正面図である。 図１２は、本発明の実施形態に係るオイルリング本体の外表面に窒化処理を施した状態を説明するために、オイルリング本体の軸方向に平行な面で切断した場合の断面図である。 図１３は、試験例２（ｄ）の結果に基づいた、窓角度とうねり量の相関関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態（本実施形態）に係る内燃機関用オイルリングについて、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変更して実施することができる。

図１は、本実施形態に係るオイルリング本体２と、オイルリング本体２の内周側に配置されるコイルエキスパンダ３を備える内燃機関用オイルリング（２ピースオイルリング）１の斜視図である。図１に示すように、内燃機関用オイルリング１は、オイルリング本体２と、コイルエキスパンダ３を備えている。また、オイルリング本体２は、その断面形状が略Ｉ字型のリングであり、合口部２ａを備えている。そして、オイルリング本体２は、上側の第１レール５と、下側の第２レール６と、これらレールを連結してオイルリング本体２の中間部分に位置するウェブ４とが一体化して構成されている。

オイルリング本体２を構成する第１レール５及び第２レール６は、内燃機関用オイルリング１の周方向に略円形に形成されている。この第１レール５及び第２レール６の各々の外周側における摺動面である、外周摺動面８Ａ（図２を参照）は、シリンダ２０の内壁面２１（図２を参照）と油膜を介して接触し、ピストンの軸方向に摺動する。また、ウェブ４は、図１に示すように、オイルリング本体２の周方向に略円形であって、半径方向に貫通形成されたオイル戻し孔７を備えており、そのオイル戻し孔７がオイルリング本体２の周方向に複数配置されている。また、コイルエキスパンダ３は、螺旋状のスプリングを円弧状としたものである。なお、図示しないが、コイルエキスパンダ３には、コイルエキスパンダ３の合口部２ａを接続し円環状のコイルとするために、当該合口部２ａにジョイント用の芯線が用いられている。

図２は、本実施形態に係る内燃機関用オイルリング１をピストン１０のオイルリング溝１１に装着した状態を説明するために、ピストン１０の軸方向に平行な面で切断した場合の断面図である。図２に示すように、オイルリング本体２の内周面には、第１レール５、第２レール６及びウェブ４により、コイルエキスパンダ収容凹部２ｂがオイルリング本体２の周方向に沿って形成されている。そして、オイルリング本体２の外周面側には、第１レール５、第２レール６及びウェブ４により、オイルリング本体２の軸方向に平行な面で切断した断面で見た場合に、凹字状の外周溝２ｃがオイルリング本体２の周方向に沿って形成されている。

また、図２に示すように、本実施形態に係る内燃機関用オイルリング１は、その内周側において、断面円弧状の内周溝２ｅが設けられており、内周溝２ｅにより形成されたコイルエキスパンダ収容凹部２ｂが、オイルリング本体２の軸方向に平行な面で切断した断面で見た場合において略半円状となっている。また、コイルエキスパンダ３が、オイルリング本体２の軸方向に平行な面で切断した断面で見た場合において、略半円状部内に包み込まれる状態で収容されている。よって、本実施形態に係る内燃機関用オイルリング１によれば、オイルリング本体２の内周を円弧形状とした場合に、オイルリング本体２とコイルエキスパンダ３との接触面積を大きく確保することができ、シリンダ内壁面２１に対する押圧力の安定化を図ることができる。また、本実施形態に係る内燃機関用オイルリング１のように、オイルリング本体２の内周を円弧形状とすることで、オイルリング本体２の周方向において、シリンダ内壁面２１に対する押圧力に局所的なばらつきが生じにくく、オイルの掻き残しが起こりにくくなる。

ここで、図２を参照しつつ、内燃機関用オイルリング１のオイル掻き落とし機能について、一連の流れを説明する。まず、シリンダ２０内をピストン１０が往復運動する際に、オイルリング本体２に備わる第１レール５及び第２レール６の外周摺動面８Ａが、シリンダ内壁面２１に付着している余分なオイルを掻き落とす。そして、掻き落とされたオイルは、オイルリング本体２の外周溝２ｃ内で一時的に滞留した後、オイル戻し孔７を通ってコイルエキスパンダ収容凹部２ｂに流れる。続いて、コイルエキスパンダ収容凹部２ｂに流されてきたオイルは、オイルリング溝１１と連通して設けられたオイルドレイン孔１２を通ってピストン１０の裏面に流下し、オイルパン（不図示）へ戻される。

本実施形態に係る内燃機関用オイルリング１によれば、内燃機関用オイルリング１のオイル掻き落とし機能における一連の流れの中で、掻き落としたオイルを、オイル戻し孔７を通してコイルエキスパンダ収容凹部２ｂへ流す際、オイル流れの阻害を防止することができる。これは、オイルリング本体２とコイルエキスパンダ３との間にオイル戻し溝２ｄを形成することで、オイルリング本体２に形成されたオイル戻し孔７が塞がれないためである。すなわち、本実施形態に係る内燃機関用オイルリング１においては、オイルリング本体２におけるコイルエキスパンダ配置側の形状が略半円状であったとしても、オイル戻し溝２ｄが存在することで、内燃機関用オイルリング１が掻き落としたオイルを直ちにオイルリングの背面側に設けられたオイルドレイン孔１２に逃がすことができ、オイル消費量を低減させることが可能となる。

続いて、第１レール５及び第２レール６の先端部８の形状の一例について、図３Ａ～図３Ｃを用いて説明する。前述したように、内燃機関用オイルリングにおいては、ピストン上昇時にはオイルの掻き上げを抑制しつつ、ピストン下降時にはシリンダ内壁面の余分なオイルの掻き落としを行うことで、エンジンオイルの消費量を低減させることが要求される。

このため、第１レール５及び第２レール６の先端部８は、内燃機関用オイルリング１がピストン１０に取り付けられる際、ピストン上方側とピストン下方側とで、その形状が異なっている。具体的には、図３Ａや図３Ｂにおいて、上記先端部８は、シリンダ２０の内壁面２１に当接する略平坦な第１の平坦部（外周摺動面）８Ａと、第１の平坦部８Ａからオイルリング本体の軸方向（図３Ａにおける上下方向）の一方（図中、上方）に沿って縮径する第１の縮径部８Ｂと、第１の平坦部８Ａからオイルリング本体の軸方向の他方（図中、下方）に沿って縮径する第２の縮径部８Ｃと、第１の縮径部８Ｂに連続し、シリンダ内壁面２１に略垂直な第２の平坦部８Ｄと、第２の縮径部８Ｃに連続し、シリンダ内壁面２１に略垂直な第３の平坦部８Ｅと、を備えている。そして、第１の縮径部８Ｂの一端をａ、他端をｂとし、第２の縮径部８Ｃの一端をｃ、他端をｄとしたときに、ａとｂとの距離ａｂは、ｃとｄとの距離ｃｄよりも長く、かつ、ａとｂとをつなぐ直線と、シリンダ内壁面２１に平行な直線とのなす角θ_ａｂは、ｃとｄとをつなぐ直線と、シリンダ内壁面２１に平行な直線とのなす角θ_ｃｄよりも小さくなっている。なお、第１レール５及び第２レール６の先端部８の形状は、同一形状を有している。

そして、内燃機関用オイルリング１は、第１の縮径部８Ｂがピストン上方側、第２の縮径部８Ｃがピストン下方側になるように、ピストン１０に取り付けられる。ピストン上昇時においては、距離ａｂが長く、かつ、角度θ_ａｂが小さい第１の縮径部８Ｂが、エンジンオイルの油膜を乗り上げることにより、オイルの掻き上げを抑制する。一方、ピストン下降時においては、距離ｃｄが短く、かつ、角度θ_ｃｄが大きい第２の縮径部８Ｃが、シリンダ内壁面２１の余分なオイルの掻き落としを行うことにより、オイルパンに効率よくオイルを戻すことで、オイル消費量を低減させることができる。

なお、図３Ａ及び図３Ｂにおいては、第２の縮径部８Ｃは緩やかな曲線で示しているが、第１の平坦部８Ａからオイルリング本体の軸方向の他方に沿って縮径するものであれば、例えば直線で示されるものでも良い。

また、図３Ｃに示すように、上記先端部８において、図３Ａや図３Ｂで示すような第２の縮径部８Ｃを有さず、第１の平坦部８Ａに直接的に連続する第３の平坦部８Ｅを有する場合（すなわち、第１の平坦部８Ａと第３の平坦部８Ｅとが、交点ｅで交わる場合）であっても、第１の縮径部８Ｂがピストン上方側になるように位置することで、上記と同様の効果を得ることができる。

このように、第１レール５及び第２レール６の先端部８は、ピストン上方側と下方側とでそれぞれ所望の形状を持たせている。すなわち、第１レール５及び第２レール６の先端部８は、上下に非対称（すなわち、第１レール５又は第２レール６の厚さ方向の中心に対して非対称）な形状を有している。これにより、ピストン上昇時とピストン下降時の両方においてオイル消費量を低減させることが可能となる。

なお、上記した第１の平坦部８Ａは、シリンダ内壁面２１に当接できるものであれば、厳密な平坦でなくても良い。また、第１の縮径部８Ｂは、上記した条件を満足するものであれば、図３Ａに示すようなテーパー状（直線状）のものであっても良く、あるいは、図３Ｂに示すような緩やかな曲面状のものであっても良い。さらに、第２の平坦部８Ｄ及び第３の平坦部８Ｅは、シリンダ内壁面２１に対して厳密な垂直でなくても良く、第２の平坦部８Ｄや第３の平坦部８Ｅと、シリンダ内壁面２１に平行な直線とのなす角度が４５～９０°であることが好ましい。
また、第１レール５及び第２レール６の先端部８の形状として、両レールに図３Ａに示すような形状を用いても良く、両レールに図３Ｂに示すような形状を用いても良く、両レールに図３Ｃに示すような形状を用いても良い。あるいは、一方のレールに図３Ａに示す形状を、他方のレールに図３Ｂに示す形状を用いるような、異なる形状の先端部８を有するレールの組合せであっても良い。ただし、第１レール５及び第２レール６のいずれも、第１の縮径部８Ｂがピストン上方側になるように構成される必要がある。

続いて、第１レール５及び第２レール６の先端部８の形状の他の例について、図４Ａを用いて説明する。上記先端部８は、外周摺動面８Ａにおけるウェブ４に面した側の隅部に凹部段差８Ｆが形成されている。このように、第１レール５及び第２レール６の外周形状として、所定の凹部段差８Ｆを形成することで、オイルリングを長期間使用したとしても当該第１レール５及び第２レール６の外周摺動面８Ａの面積に変化が起こり難く、オイル消費量の増大を抑止する効果を安定して長期間得ることができる。また、シリンダ内壁面の余分なオイルを掻き落とす機能と、シリンダ内壁面の油膜厚さをコントロールする機能との向上及び安定を図ることが可能となる。この結果、内燃機関用オイルリング１は、自身が掻き落としたオイルを速やかにオイルリングの背面側に設けられたオイルドレイン孔に逃がすことができ、オイル消費量を低減させることができる。

なお、上記先端部８に凹部段差８Ｆを形成することで、外周摺動面８Ａにおけるシリンダ２０との当たり幅Ｘ（図４Ａ参照）を、例えば０．０１～０．２５ｍｍ程度にすることができる。

このように、当たり幅Ｘを０．０１ｍｍよりも小さくすると、外周摺動面８Ａの強度低下を招く可能性があり、先端部８の先端が欠けるなど破損の可能性が生じ得るため好ましくない。一方、当たり幅Ｘを０．２５ｍｍよりも大きくすると、外周摺動面８Ａの摺動面積が大きくなり、フリクション及びオイル消費量の増加につながるため好ましくない。よって、当たり幅Ｘは０．０１～０．２５ｍｍとすることが好ましい。

なお、凹部段差８Ｆを形成するための具体的な加工方法としては、各種の研削加工や切削加工を適宜選択してもよいが、ピストンリング線材の製造過程において、当該凹部段差８Ｆをあらかじめ形成すると、研削加工や切削加工の加工工数が削減できるため、好ましい。

さらに、少なくとも外周摺動面８Ａ付近（図４Ａにおけるαで囲んだ部分）には、表面処理層８Ｇを形成することが好ましい。表面処理層８Ｇは、外周摺動面８Ａに対して硬度が向上するように硬質な表面処理が行われていれば、どのような処理を行っても構わないが、例えば、ＰＶＤ皮膜、ＤＬＣ皮膜、窒化処理層、ＰＶＤ皮膜の上にＤＬＣ皮膜を施した複合処理皮膜、ポリアミドイミドに固体潤滑剤（二硫化モリブデンやグラファイト等）を含有した樹脂皮膜などが好ましく用いられる。なお、表面処理層８Ｇの厚さは、１～３０μｍであることが好ましい。

以上のように、先端部８に上記のような凹部段差８Ｆが形成する場合においても、上記と同様、先端部８は、ピストン上方側と下方側とでそれぞれ所望の異なる形状を有する。すなわち、第１レール５及び第２レール６の先端部８は、ウェブ４を挟んで対称位置にある。このような形状の場合、上下誤って組み付けてしまうおそれがない。

なお、第１レール５及び第２レール６の先端部８の形状は、上述した図３Ａ～図３Ｃや図４Ａで示したような形状に限られず、例えば、図４Ｂに示すような、先端部８に凹部段差を有しない形状としても構わない。また、図４Ｂで示す形状においても、第１レール５及び第２レール６の先端部８に表面処理層８Ｇを形成することが好ましい。

続いて、オイルリング本体２における、オイル戻し孔７の窓角度θ_Ｗ及び外周摺動面８Ａに生じるうねりについて詳細に説明する。本発明者らは、オイル消費量の低減効果を確保するために、オイルリング用線材をコイリング成形（巻き取り加工）した後に、オイルリング本体２におけるレール先端部８の外周摺動面８Ａをバレル研磨等により研磨することなく、内燃機関用オイルリング１の製造時に生じるうねりを低減し、オイルシール性能を向上させることのできる内燃機関用オイルリングを得るために、鋭意検討を重ねた。
その結果、下記で定義されるような、オイルリング本体２におけるオイル戻し孔７の窓角度θ_Ｗを所定範囲に設定することで、オイルリング本体２におけるレール先端部８の外周摺動面８Ａに生じるうねりを低減できることを見出した。

本実施形態に係る内燃機関用オイルリング１は、オイルリング本体２におけるオイル戻し孔７の窓角度θ_Ｗを１０．０°以下とすることが好ましい。また、上記うねりをより効果的に低減するために、窓角度θ_Ｗを８．０°以下とすることが好ましく、７．０°以下とすることが好ましく、更に６．０°以下とすることが好ましい。

ここで、図５Ａは、本実施形態に係るオイルリング本体２を、オイルリング本体２の径方向外側から見た場合の要部正面図である。また、図５Ｂは、図５ＡのＩ－Ｉ断面図である。図５Ｂに示すように、オイルリング本体２におけるオイル戻し孔７の窓角度θ_Ｗは、オイルリング本体２の合口部２ａが閉じた状態において、オイルリング本体２の中心点Ｇ（重心）と、あるオイル戻し孔７におけるオイルリング本体２の周方向の一端Ｅ_１を結ぶ直線ＧＥ_１、及び、オイルリング本体２の中心点Ｇと、隣接するオイル戻し孔７におけるオイルリング本体２の一端Ｅ_２とを結ぶ直線ＧＥ_２がなす角度で定義される。言いかえると、オイルリング本体２の中心点Ｇと、オイル戻し孔７における、ウェブ４の周方向におけるピッチＥの一端Ｅ_１を結ぶ直線ＧＥ_１、及び、オイルリング本体２の中心点Ｇと、オイル戻し孔７における、ウェブ４の周方向におけるピッチＥの他端Ｅ_２を結ぶ直線ＧＥ_２がなす角度としても定義される。

この窓角度θ_Ｗを１０．０°以下とすることにより、オイル戻し孔７における、ウェブ４の周方向におけるピッチＥが小さくなるため、オイルリング本体内で応力の集中が緩和され、ひずみが大きく、窓を有する部分（オイル戻し孔７）と、ひずみが小さく、オイル戻し孔７を有さない部分（ウェブ４）において、ひずみの差が小さくなることにより、オイルリング本体２に生じるうねりを低減することができる。

なお、上記窓角度θ_Ｗは、シリンダボア径（オイルリング本体２の合口部２ａが閉じた状態での、オイルリング本体２の直径）と、オイル戻し孔７における、ウェブ４の周方向におけるピッチＥにより、以下の式で表わされる。
窓角度θ_Ｗ＝（３６０×ピッチＥ）／（π×シリンダボア径）

オイルリング本体２の内周側における内周溝２ｅを除いた部分、及びオイルリング本体２の外周側における摺動面（外周摺動面）８Ａを除いた部分の少なくとも一方に生じるうねりは、６．０μｍ以下であることが好ましく、４．０μｍ以下であることが好ましく、３．０μｍ以下であることが好ましい。該うねりが小さければ小さいほど、オイルシール性能をより向上させることができる。例えば、上記うねりを６．０μｍ以下にするためには、上記窓角度θ_Ｗを１０．０°以下に設定すれば良い。また、上記うねりを２．０μｍ以下にするためには、上記窓角度θ_Ｗを６．０°以下に設定すれば良い。また、上記うねりをより小さくするためには、窓角度θ_Ｗを４．０°よりも更に小さく設定すれば良い。

なお、上記うねりは、オイルリング本体２の内周側における内周溝２ｅ及びオイル戻し溝２ｄを除いた部分、及びオイルリング本体２の外周側における摺動面８Ａを除いた部分の少なくとも一方において、周方向に隣り合う山谷の振幅の連続する３点を２箇所取り、平均とした値として定義される。なお、周方向は、図５Ｃに示すように、合口部を０°として、リング合口部２ａからの角度が時計回りに４５°～３１５°の範囲内を取ることとする。

また、上記うねりは、一般的な真円度測定器を用い、第１レール５又は第２レール６の内周形状又は外周形状を測定することにより測定することができる（詳細は後述）。続いて、図６は、真円度測定機でリング周方向を計測した結果の例を示す展開図である。この展開図において、計測されるうねりは、周方向に隣り合う山谷の振幅の連続する３点を２箇所（Ａ，Ｂ，ＣとＤ，Ｅ，Ｆ）取り、平均としたものである。シリンダへの追従性を考慮し、オイルの掻き残しが発生しないように、局所的に山谷の振幅の平均を見る必要があり、それを設定する必要がある。真円度では、うねりと同等の数字であっても、低次変形であればリングはシリンダボアへ追従できるが、高次変形の場合は追従しない可能性があるため、真円度では十分に考慮できない。

なお、第１レール５又は第２レール６の外周摺動面８Ａは、研削や研磨加工など、又は、内燃機関用オイルリング１の使用後においてシリンダ内壁面との摺動摩擦により形状が変化するおそれがあるため、オイルリング本体２の内周側における内周溝２ｅ及びオイル戻し溝２ｄを除いた部分、及びオイルリング本体２の外周側における摺動面８Ａを除いた部分の少なくとも一方、としている。内周面は、研削や研磨加工がなく、又はシリンダ内壁面との摺動摩擦がないため、その使用後においても形状が変化するおそれがなく、第１レール５又は第２レール６の外周面及び内周面に生じるうねり量はほぼ同じであるため、オイルリングの製造時に生じるうねりが所定値以下を満足するか否かの判断するにあたっては、オイルリング本体２の内周溝２ｅ及びオイル戻し溝２ｄ以外の部位２ｆを測定する（図２や図４Ａを参照）。

ここで、オイルリング本体２の内周形状又は外周形状の測定方法は、以下の通りである。まず、オイルリング本体２の内周形状の測定方法について説明する。図７に示すように、オイルリング本体２にコイルエキスパンダ３を取り付け、真円ゲージ４０の内周面４０Ａに、オイルリング本体２におけるレール先端部の外周摺動面８Ａが当接するように組み付ける。このとき、コイルエキスパンダ３の張力は、５Ｎ程度に設定されていることが好ましい。

このように、真円ゲージ４０にオイルリング本体２を組み付けた状態で、図８に示すように、釜型の触針４１をオイルリング本体２の内周のうち、内周溝２ｅ及びオイル戻し溝２ｄ以外の部位２ｆに接触させて、真円ゲージ４０をオイルリング本体２と共に回転させて、内周形状の測定を行う。

次に、オイルリング本体２の外周形状の測定方法について説明する。図９に示すように、真円ゲージ４０の内周面４０Ａに、オイルリング本体２におけるレール先端部の外周摺動面８Ａが当接するように組み付けることで、真円ゲージ４０によってオイルリング本体２を保持した状態で、オイルリング本体２を軸方向（図中、上下方向）から上下ゲージ４２，４２によって挟み込む。続いて、真円ゲージ４０を取り外すことで、オイルリング本体２の外周側を露出させる。このとき、コイルエキスパンダ３の張力によって上下ゲージ４２，４２からオイルリング本体２が脱落しないように、コイルエキスパンダ３の張力は５Ｎ程度に設定されていることが好ましい。

このように、上下ゲージ４２，４２でオイルリング本体２を挟み込んだ状態で、図１０に示すように、釜型の触針４１をオイルリング本体２の先端部８における外周のうち、例えば、研削や研磨加工など、あるいは、内燃機関用オイルリング１の使用後においてシリンダ内壁面との摺動摩擦により形状が変化するおそれがない、凹部段差８Ｆなどに接触させて、上下ゲージ４２，４２をオイルリング本体２と共に回転させて、外周形状の測定を行う。

続いて、本実施形態に係る内燃機関用オイルリング１における、その他の好ましい条件について説明する。
オイルリング本体２を構成するウェブ４に設けるオイル戻し孔７は、当該オイルリング本体２の周方向における長さ（開口幅）Ｃ（図１１中、Ｃで示す幅）が１．０ｍｍ以上であることが好ましく、１．５ｍｍ以上であることがより好ましく、２．０ｍｍ以上であることが更に好ましい。
図１１は、本実施形態のオイルリング本体２に備わるオイル戻し孔７の形状を説明するために、オイルリング本体２の径方向外方から見た場合の正面図である。図１１より、本実施形態に係るオイルリング本体２は、開口幅Ｃが１．０ｍｍより小さい場合には、オイル戻し孔７の開口面積が小さすぎるため、内燃機関用オイルリング１が掻き落としたオイルを速やかに内燃機関用オイルリング１の背面側に設けられたオイルドレイン孔１２へ排出することができない。

また、開口幅Ｃは、４．０ｍｍ以下であることが好ましく、３．０ｍｍ以下であることがより好ましく、２．５ｍｍ以下であることが更に好ましい。開口幅Ｃが４．０ｍｍより大きい場合には、オイル戻し孔７の面積が大きすぎるため、オイルリング本体２の強度が低下し、内燃機関用オイルリング１を内燃機関に適用した場合に十分な耐久性を得ることができない。更に、オイル戻し孔７の面積が大き過ぎると、オイルリング本体２の加工の際に変形が起こりやすく、オイル掻き機能の低下を招いてしまう。

また、オイルリング本体２を構成するウェブ４に設けるオイル戻し孔７は、オイルリング本体２の軸方向における高さ（開口高さ）Ｄ（図１１中、Ｄで示す高さ）が０．３ｍｍ以上であることが好ましく、０．４ｍｍ以上であることがより好ましい。
開口高さＤが０．３ｍｍより小さい場合には、オイル戻し孔７の開口面積が小さすぎるため、内燃機関用オイルリング１が掻き落としたオイルを、速やかに内燃機関用オイルリング１の背面側に設けられたオイルドレイン孔１２へ排出することができない。

また、開口高さＤは、１．０ｍｍ以下であることが好ましい。開口高さＤが１．０ｍｍより大きい場合には、オイル戻し孔７の面積が大きすぎるため、オイルリング本体２の強度が低下し、内燃機関用オイルリング１を内燃機関に適用した場合に十分な耐久性を得ることができない。更に、オイル戻し孔７の面積が大き過ぎると、オイルリング本体２の加工の際に変形が起こりやすく、オイル掻き機能の低下を招いてしまう。

なお、オイル戻し孔７の形状は、図１１に示すような、長方形形状の両端部の開口高さＤに相当する辺を一定の曲率半径Ｒを備える弧状辺として形成したものに限定されない。例えば、オイルリングとしての要求特性を満たす限りにおいて、長方形、円形状、楕円形状、開口高さＤに相当する辺を曲線形状としたもの等の種々の形状を適宜選択して使用することができる。

また、本実施形態に係る内燃機関用オイルリング１において、オイルリング本体２の軸方向幅ｈ１（図２中、ｈ１で示す幅）は、１．０ｍｍ～４．０ｍｍであることが好ましい。

また、本実施形態に係る内燃機関用オイルリング１において、オイルリング本体２の径方向幅ａ１（図２中、ａ１で示す幅）は、１．５ｍｍ～３．０ｍｍであることが好ましい。
ここで、図２に示すように、オイルリング本体２の径方向幅ａ１が１．５ｍｍよりも小さい場合には、ピストンへの組み付け性が悪化するおそれがある。一方、オイルリング本体２の径方向幅ａ１が３．０ｍｍよりも大きい場合には、剛性が高く、追従性が悪くなるおそれがある。

また、本実施形態に係る内燃機関用オイルリング１において、内燃機関用オイルリング１のシリンダボア径に対する張力比は、０．０５Ｎ／ｍｍ～０．７Ｎ／ｍｍであることが好ましい。

本実施形態に係る内燃機関用オイルリング１は、シリンダボア径（図示せず）に対する張力比（［オイルリングの張力（Ｎ）］／［シリンダボア径（ｍｍ）］で算出される値）を０．０５Ｎ／ｍｍ～０．５Ｎ／ｍｍに設定している。ここで、シリンダボア径に対する張力比が０．０５Ｎ／ｍｍよりも小さい場合には、オイルリング本体２におけるレール先端部８の外周摺動面８Ａのシリンダ内壁面２１に対する押圧力が不十分となる。この場合、外周摺動面８Ａは余分なオイルを十分に掻き落とすことができず、オイル消費量の増大を招いてしまう。また、シリンダボア径に対する張力比が０．５Ｎ／ｍｍよりも大きい場合には、外周摺動面８Ａのシリンダ内壁面２１に対する押圧力が大きくなり過ぎて摩擦力が高くなり、燃費の低下を招いてしまう。一般的に、シリンダとオイルリングとの摩擦力は、オイルリングの張力の大きさに比例する傾向にある。

また、本実施形態に係る内燃機関用オイルリング１において、オイルリング本体２を構成するウェブ４に備わるオイル戻し孔７の当該ウェブ４の周方向におけるピッチＥ（図１１中、Ｅで示すピッチ）は、２．０ｍｍ～６．０ｍｍであることが好ましい。

図１１には、オイルリング本体２を構成するウェブ４に備わるオイル戻し孔７の当該ウェブ４の周方向におけるピッチがＥにより示されている。本実施形態に係る内燃機関用オイルリング１は、ピッチＥが２．０ｍｍ～６．０ｍｍの範囲内であることで、内燃機関用オイルリング１の耐久性とオイル消費性能とを共に向上させることができる。ここで、ピッチＥが２．０ｍｍ未満の場合には、ウェブ４におけるオイル戻し孔７の間隔が短くなり過ぎて、オイルリング本体２の強度が低くなり、内燃機関用オイルリング１の耐久性が劣ることとなり、好ましくない。また、ピッチＥが６．０ｍｍを超える場合には、ウェブ４におけるオイル戻し孔７の間隔が長くなり過ぎて、内燃機関用オイルリング１が掻き落としたオイルをピストン裏側に逃がすことができなくなるため、オイル消費の増大を招いてしまう。

また、本実施形態に係る内燃機関用オイルリング１において、オイルリング本体２を構成するウェブ４に備わるオイル戻し孔７のウェブ４の周方向におけるピッチをＥ、オイル戻し孔のウェブ４の周方向における長さをＣとした場合、Ｅ／Ｃ≦３．８であることが好ましく、Ｅ／Ｃ≦３．０であることがより好ましく、Ｅ／Ｃ＜２．０であることが更に好ましい。

図１１には、オイル戻し孔７における、オイルリング本体２の周方向におけるピッチがＥにより示され、また、オイル戻し孔７における、オイルリング本体２の周方向における長さがＣにより示されている。本実施形態に係る内燃機関用オイルリング１は、ピッチＥと長さＣとの関係「Ｅ／Ｃ」が、３．８以下であることで、オイル消費性能を向上させることができる。
ここで、ピッチＥと長さＣとの関係「Ｅ／Ｃ」が、３．８超の場合には、ウェブ４におけるオイル戻し孔７の間隔が長くなるため、内燃機関用オイルリング１が掻き落としたオイルをピストン裏側に逃がすことができなくなり、オイル消費の増大を招くこととなる。

また、本実施形態に係る内燃機関用オイルリング１は、オイルリング本体２の外表面に窒化処理を施す際に、窒化層３０の厚さＦを１５０μｍ以下に設定するのが好ましい。オイルリング本体２は、窒化処理を施すことで、外表面を硬化させて耐久性を向上させることができる。これは、近年の自動車用内燃機関の高速化及び高負荷化により、オイルリング本体２についてもより高い耐摩耗性が要求されているためである。
オイルリング本体２は、その材質として主に鉄鋼材料が用いられ、オイルリング本体２に窒化処理を行うことでクロムや鉄と反応して作られる窒化物からなる極めて硬い窒化層３０を備える。すなわち、オイルリング本体２は、その表面に窒化層３０を形成することで、耐摩耗性及びシリンダに対する耐スカッフ性に優れたものとなり、より過酷な状況下での使用に耐え得る内燃機関用オイルリング１を提供することができる。しかし、窒化処理を行うことによって、オイルリング本体２の母材全体が窒化されることとなると、オイルリング本体２は硬くなり過ぎて脆くなり、耐折損性を低下させてしまう。そのため、本実施形態のオイルリング本体２に窒化を施す場合には、窒化層３０の厚さＦが１５０μｍ以下となるように設定することが好ましい。

図１２は、本実施形態のオイルリング本体２の外表面に窒化処理を施した状態を、オイルリング本体２の軸方向に平行な面で切断した断面図である。図１２に示すように、オイルリング本体２の外表面に窒化層３０が形成されている。ここで、窒化層３０の厚さＦは、１５０μｍ以下となるように設定することが好ましい。

また、内燃機関用オイルリング１の耐久性は、オイルリング本体２におけるレール先端部８の外周摺動面８Ａと、シリンダ内壁面２１との摩擦力の大きさに影響するため、上述したように、内燃機関用オイルリング１の張力の大きさを考慮するが、摺動する金属の組み合わせ方によっても影響を受ける。例えば、摺動する金属の材質をクロム同士やアルミニウム同士にすると、焼き付きを起こし易くなる。

そこで、金属の材質を考えた上で、耐摩耗性に優れたコーティングを施すのが一般的であり、オイルリング本体２の外表面に窒化処理を施すのも同じ理由による。同様に、外周摺動面８Ａには、必要に応じ、硬質皮膜としてＰＶＤ皮膜、ＤＬＣ皮膜、樹脂被膜を被覆するのが好ましい。特に、クロム窒化物（Ｃｒ_２Ｎ、ＣｒＮ）からなる皮膜や、クロム窒化物（Ｃｒ_２Ｎ、ＣｒＮ）とクロム（Ｃｒ）の混合物からなるイオンプレーティング皮膜を形成することも耐摩耗性の観点から好ましく、また、クロム－ボロンよりなる窒化物（Ｃｒ－Ｂ－Ｎ）、ＤＬＣ（水素フリーＤＬＣ、水素含有ＤＬＣ、金属含有ＤＬＣ等）等の皮膜を形成することによってもオイルリングの耐久性を向上させることができる。

なお、オイルリング本体２の材質については、特に限定されることはなく適宜設計が可能であるが、例えば、スチール製（鋼製）であることが、強度の観点より好ましく、特に、８Ｃｒ鋼、ＳＵＳ４１０Ｊ１相当、ＳＷＲＨ７７Ｂ相当、ＳＵＳ４４０Ｂ相当であることが好ましい。

以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

＜試験例１：レール先端部が図３Ｂで示すような形状を有する場合＞
［（ａ）実施例１～９及び比較例１～２：シリンダボア径が８６ｍｍの場合］
排気量が２０００ｃｃ、シリンダボア径が８６ｍｍの直列４気筒ディーゼルエンジンの実機試験を行い、オイル戻し孔の窓角度θ_ｗの大小により、オイルリング本体に生じるうねり量に違いが生じるか否かについての確認を行った。また、オイル戻し孔の開口幅Ｃの大小による、オイル消費量の違いについても確認を行った。なお、エンジンの運転条件は、全負荷で回転数４０００ｒｐｍ、８時間とした。
また、ピストンリングの組み合わせは、１ｓｔリング、２ｎｄリング、オイルリングとした。

１ｓｔリングは、マルテンサイト系ステンレス鋼（ＪＩＳ規格で、ＳＵＳ４１０Ｊ１相当）からなる軸方向幅（ｈ１）２．０ｍｍ、径方向幅（ａ１）３．１ｍｍのものに窒化処理（窒化層の厚さ：１００μｍ）を施した後、ＰＶＤ法により、外周摺動面に対し、膜厚２０μｍのクロム窒化物とクロムの混合物からなる皮膜を被覆したものを用いた。２ｎｄリングは、１０Ｃｒ鋼からなる軸方向幅（ｈ１）１．５ｍｍ、径方向幅（ａ１）３．１ｍｍのものを用いた。

１ｓｔリングを構成するマルテンサイト系ステンレス鋼は、炭素（Ｃ）：０．６５質量％、ケイ素（Ｓｉ）：０．３０質量％、マンガン（Ｍｎ）：０．３０質量％、クロム（Ｃｒ）：１３．５質量％、モリブデン（Ｍｏ）：０．３０質量％、リン（Ｐ）：０．０２質量％、硫黄（Ｓ）：０．０１質量％、残部が鉄（Ｆｅ）及び不可避不純物の組成を備え、かつ、窒化処理を施した後、上記ＰＶＤ処理を施したものである。
２ｎｄリングを構成する１０Ｃｒ鋼は、炭素（Ｃ）：０．５０質量％、ケイ素（Ｓｉ）：０．２１質量％、マンガン（Ｍｎ）：０．３０質量％、クロム（Ｃｒ）：１０．１質量％、リン（Ｐ）：０．０２質量％、硫黄（Ｓ）：０．０１質量％、残部が鉄（Ｆｅ）及び不可避不純物の組成を備えたものである。

オイルリングは、上述の実施形態で述べた２ピース構成の内燃機関用オイルリングを使用した。実施例１～９及び比較例１～２で用いるオイルリングは、オイルリング本体の軸方向幅（ｈ１）が２．００ｍｍ、オイルリング径方向幅（ａ１）が２．００ｍｍに設定されたもので共通とした。
また、実施例１～９及び比較例１～２で用いるオイルリングは、図３Ｂで示すような、第１レール及び第２レールの先端部が、第１の平坦部８Ａ、第１の縮径部８Ｂ、第２の縮径部８Ｃ、第２の平坦部８Ｄ及び第３の平坦部８Ｅを有するとともに、距離ａｂが距離ｃｄよりも長く、かつ、角θ_ａｂが角θ_ｃｄよりも小さいもので共通とし（距離ａｂ＝９６．８μｍ、距離ｃｄ＝６５．０μｍ、角θ_ａｂ＝７．７°、角θ_ｃｄ＝３６．６°）、第１の縮径部８Ｂがピストン上方側、第２の縮径部８Ｃがピストン下方側になるように、ピストンに取り付けた。なお、実施例１～９及び比較例１～２の全てにおいて、第１レールの先端部及び第２レールの先端部の形状は略同一形状のものとした。

図１１で示される、オイル戻し孔の開口幅Ｃ（ｍｍ）、オイル戻し孔の開口高さＤ（ｍｍ）及びオイル戻し孔のピッチＥ（ｍｍ）の各条件を表１に示す。表１に示すように、オイル戻し孔の開口高さＤは０．５５ｍｍで共通とし、オイル戻し孔の開口幅Ｃ（ｍｍ）及びオイル戻し孔のピッチＥ（ｍｍ）は、実施例及び比較例ごとに条件が異なるように設定した。

なお、オイルリングを構成するオイルリング本体は、炭素（Ｃ）：０．６５質量％、ケイ素（Ｓｉ）：０．４０質量％、マンガン（Ｍｎ）：０．３０質量％、リン（Ｐ）：０．０１質量％、硫黄（Ｓ）：０．０１質量％、クロム（Ｃｒ）：１３．６質量％、モリブデン（Ｍｏ）：０．３質量％、残部が鉄（Ｆｅ）及び不可避不純物の組成（ＪＩＳ規格で、ＳＵＳ４１０Ｊ１相当）を備え、かつ、窒化処理を施した後、ＰＶＤ法により、外周摺動面に対し、膜厚２０μｍのクロム窒化物とクロムの混合物からなる皮膜を被覆したものである。また、外周摺動面８Ａにおけるシリンダ２０との当たり幅Ｘ（図３Ｂにおけるａとｃとの距離ａｃ）は、０．０２～０．１０ｍｍで調整した。
なお、窒化処理を施した際に、オイルリング軸方向断面にて外周摺動面の窒化層（図１２中、Ｆで示す層）を確認した結果、オイルリング径方向において、厚さ１００μｍの窒化層が形成されていることを確認した。そして、コイルエキスパンダは、炭素（Ｃ）：０．５５質量％、ケイ素（Ｓｉ）：１．４１質量％、マンガン（Ｍｎ）：０．６５質量％、クロム（Ｃｒ）：０．６８質量％、銅（Ｃｕ）：０．０６質量％、リン（Ｐ）：０．０１質量％、硫黄（Ｓ）：０．０１質量％、残部が鉄（Ｆｅ）及び不可避不純物の組成のもの（ＳＷＯＳＣ－Ｖ材相当）を用いた。
また、シリンダの材質は、普通鋳鉄とした。

実施例１～９及び比較例１～２では、シリンダボア径に対する張力比を０．２Ｎ／ｍｍとしたオイルリングを使用して、オイル消費量の確認を行った。表１には、比較例１のオイル消費量を基準「１００」とし、これに対する相対比で、試験ごとのオイル消費量比を示している。
また、オイルリング本体におけるうねり（μｍ）は、真円度測定器（製品名：ＲＯＮＤＣＯＭ５５Ｂ、株式会社東京精密製）を用い、オイルリング本体の内周側における内周溝２ｅ及びオイル戻し溝２ｄ以外の部位２ｆを測定することにより、算出した。うねりの測定結果についても、表１に合わせて示す。

［（ｂ）実施例１０～１３及び比較例３～４：シリンダボア径が７０ｍｍの場合］
排気量が１５００ｃｃ、シリンダボア径が７０ｍｍの直列４気筒ディーゼルエンジンの実機試験を行い、オイル戻し孔の窓角度θ_ｗの大小により、オイルリング本体に生じるうねり量に違いが生じるか否かについての確認を行った。また、オイル戻し孔の開口幅Ｃの大小による、オイル消費量の違いについても確認をおこなった。

なお、実施例１０～１３及び比較例３～４で用いるオイルリングは、オイルリング本体の軸方向幅（ｈ１）が２．００ｍｍ、オイルリング径方向幅（ａ１）が２．００ｍｍに設定されたものを使用した。
また、オイル戻し孔の開口幅Ｃ（ｍｍ）、オイル戻し孔の開口高さＤ（ｍｍ）及びオイル戻し孔のピッチＥ（ｍｍ）の各条件は表２に示すとおりである。表２に示すように、オイル戻し孔の開口高さＤは０．５５ｍｍで共通とし、オイル戻し孔の開口幅Ｃ（ｍｍ）及びオイル戻し孔のピッチＥ（ｍｍ）については、実施例及び比較例ごとに条件が異なるように設定した。
また、実施例１０～１３及び比較例３～４においては、オイルリング本体に対して窒化処理は行わず、ＰＶＤ法により、外周摺動面に対し、膜厚２０μｍのクロム窒化物とクロムの混合物からなる皮膜を被覆したものを用いた。また、外周摺動面８Ａにおけるシリンダ２０との当たり幅Ｘ（図３Ｂにおけるａとｃとの距離ａｃ）は、０．０２～０．１０ｍｍで調整した。
なお、上記以外の試験条件については、「試験例１（ａ）：実施例１～９及び比較例１～２」と同一であるため、説明を省略する。

実施例１０～１３及び比較例３～４では、シリンダボア径に対する張力比を０．２Ｎ／ｍｍとしたオイルリングを使用して、オイル消費量の確認を行った。表２には、比較例３のオイル消費量を基準「１００」とし、これに対する相対比で、試験ごとのオイル消費量比を示している。
また、「うねり（μｍ）」の結果についても、合わせて表２に示す。

［（ｃ）実施例１４～１９及び比較例５～６：シリンダボア径が１１６ｍｍの場合］
排気量が１００００ｃｃ、シリンダボア径が１１６ｍｍの直列６気筒ディーゼルエンジンの実機試験を行い、オイル戻し孔の窓角度θ_ｗの大小により、オイルリング本体に生じるうねり量に違いが生じるか否かについての確認を行った。また、オイル戻し孔の開口幅Ｃの大小による、オイル消費量の違いについても確認をおこなった。

なお、実施例１４～１９及び比較例５～６で用いるオイルリングは、オイルリング本体の軸方向幅（ｈ１）が３．００ｍｍ、オイルリング径方向幅（ａ１）が２．３５ｍｍに設定されたものを使用した。
また、オイル戻し孔の開口幅Ｃ（ｍｍ）、オイル戻し孔の開口高さＤ（ｍｍ）及びオイル戻し孔のピッチＥ（ｍｍ）の各条件は表３に示すとおりである。表３に示すように、オイル戻し孔の開口高さＤは、０．７０ｍｍ又は０．５５ｍｍとし、オイル戻し孔の開口幅Ｃ（ｍｍ）及びオイル戻し孔のピッチＥ（ｍｍ）については、実施例及び比較例ごとに条件が異なるように設定した。
また、実施例１４～１９及び比較例５～６においては、オイルリング本体に対して窒化処理のみを行い、ＰＶＤ法によるクロム窒化物とクロムの混合物からなる皮膜の被覆は行わなかった。また、外周摺動面８Ａにおけるシリンダ２０との当たり幅Ｘ（図３Ｂにおけるａとｃとの距離ａｃ）は、０．０２～０．１５ｍｍで調整した。
なお、上記以外の試験条件については、「試験例１（ａ）：実施例１～９及び比較例１～２」と同一であるため、説明を省略する。

実施例１３～１５及び比較例８～１０では、シリンダボア径に対する張力比を０．４Ｎ／ｍｍとしたオイルリングを使用して、オイル消費量の確認を行った。表３には、比較例５のオイル消費量を基準「１００」とし、これに対する相対比で、試験ごとのオイル消費量比を示している。
また、「うねり（μｍ）」の結果についても、合わせて表３に示す。

＜試験例２：レール先端部が図４Ａで示すような形状を有する場合＞
［（ｄ）実施例２０～４０及び比較例７～１３：種々のオイルリングにおける最終形状の測定］
試験例１で示したように、実施例１～１９及び比較例１～６で用いたオイルリングは、レール先端部が図３Ｂで示すような形状を有する場合であったが、レール先端部が図４Ａで示すような凹部段差を有する場合のオイルリングについても、上記と同様、オイル戻し孔の窓角度θ_ｗの大小により、オイルリング本体に生じるうねり量に違いが生じるか否かについての確認を行った。

本試験例では、シリンダボア径が６４．０～１４７．０ｍｍのオイルリングの最終形状を測定した。なお、実施例２０～４０及び比較例７～１３で用いるオイルリングは、表４及び表５に示すように、実施例及び比較例ごとに条件が異なるように設定した。

なお、実施例２０～４０及び比較例７～１３においては、オイルリングを構成するオイルリング本体は、炭素（Ｃ）：０．７０質量％、ケイ素（Ｓｉ）：０．２５質量％、マンガン（Ｍｎ）：０．３０質量％、リン（Ｐ）：０．０１質量％、硫黄（Ｓ）：０．０１質量％、クロム（Ｃｒ）：８．０５質量％、残部が鉄（Ｆｅ）及び不可避不純物の組成（８Ｃｒ鋼相当）とし、オイルリング本体に対して窒化処理をして、ＰＶＤ法により、外周摺動面に対し、膜厚２０μｍのクロム窒化物とクロムの混合物からなる皮膜を被覆したものを用いた。また、図４Ａで示す、外周摺動面８Ａにおけるシリンダ２０との当たり幅Ｘは、０．０５～０．２０ｍｍで調整した。

「うねり（μｍ）」の結果についても、合わせて表４及び表５に示す。

［（ｅ）実施例４１～５１及び比較例１４～１７：オイル消費量比の測定も含めた試験］ 実施例２０～４０及び比較例７～１３と同様、レール先端部が図４Ａで示すような凹部段差を有する場合のオイルリングについて、オイル戻し孔の窓角度θ_ｗの大小により、オイルリング本体に生じるうねり量に違いが生じるか否かについての確認を行った。また本試験例では、更に、オイル戻し孔の開口幅Ｃの大小による、オイル消費量の違いについても確認をおこなった。

本試験例では、シリンダボア径が８３．０ｍｍ又は９５．０ｍｍのオイルリングの直列４気筒ディーゼルエンジンの実機試験を行った。なお、実施例４１～５１及び比較例１４～１７で用いるオイルリングは、表６に示すように、実施例及び比較例ごとに条件が異なるように設定した。

なお、実施例４１～５１及び比較例１４～１７においては、上記試験例２（ｄ）と同様、オイルリングを構成するオイルリング本体は、炭素（Ｃ）：０．７０質量％、ケイ素（Ｓｉ）：０．２５質量％、マンガン（Ｍｎ）：０．３０質量％、リン（Ｐ）：０．０１質量％、硫黄（Ｓ）：０．０１質量％、クロム（Ｃｒ）：８．０５質量％、残部が鉄（Ｆｅ）及び不可避不純物の組成（８Ｃｒ鋼相当）とした。そして、シリンダボア径が９５．０ｍｍの場合は、オイルリング本体に窒化処理をして、ＰＶＤ法により、外周摺動面に対し、膜厚２０μｍのクロム窒化物とクロムの混合物からなる皮膜を被覆したものを用いた。また、シリンダボア径が８３．０ｍｍの場合は、オイルリング本体に窒化処理はせず、直接ＰＶＤ皮膜を被覆した。なお、シリンダボア径が８３．０ｍｍの場合も、膜厚２０μｍのクロム窒化物とクロムの混合物からなるＰＶＤ皮膜を用いた。更に、図４Ａで示す、外周摺動面８Ａにおけるシリンダ２０との当たり幅Ｘは、０．０５～０．２０ｍｍで調整した。
なお、上記以外の試験条件については、「試験例１（ａ）：実施例１～９及び比較例１～２」と同一であるため、説明を省略する。

実施例４１～５１及び比較例１４～１７では、シリンダボア径が９５．０ｍｍの場合は、シリンダボア径に対する張力比を０．２６Ｎ／ｍｍとしたオイルリングを使用し、シリンダボア径が８３．０ｍｍの場合は、シリンダボア径に対する張力比を０．２Ｎ／ｍｍとしたオイルリングを使用して、オイル消費量の確認を行った。表６には、比較例１４又は比較例１６のオイル消費量を基準「１００」とし、これに対する相対比で、試験ごとのオイル消費量比を示している。
また、「うねり（μｍ）」の結果についても、合わせて表６に示す。

＜実施例と比較例との対比＞
表１（試験例１（ａ）：レール先端部が図３Ｂで示すような形状を有し、かつ、シリンダボア径が８６ｍｍの場合）の結果に示すように、実施例１～９は、うねり量が６．０μｍ以下と良好な結果が得られた。なお、窓角度θ_ｗが５．３３°以下を満足する実施例１～８は、うねり量が２．０μｍ以下とより良好な結果が得られ、窓角度θ_ｗが４．０°以下を満足する実施例２～８は、うねり量が１．０μｍ以下と更に良好な結果が得られた。

一方、比較例１～２は、うねり量が６．０μｍ超であることから、オイル消費量比は良好な結果が得られなかった。

続いて、表２（試験例１（ｂ）：レール先端部が図３Ｂで示すような形状を有し、かつ、シリンダボア径が７０ｍｍの場合）や表３（試験例１（ｃ）：レール先端部が図３Ｂで示すような形状を有し、かつ、シリンダボア径が１１６ｍｍの場合）の結果についても表１の結果と同様、うねり量が６．０μｍ以下の場合は、オイル消費量比は良好な結果が得られたが、うねり量が６．０μｍを超える比較例は、オイル消費量比は良好な結果が得られなかった。

また、表４及び表５（試験例２（ｄ）：レール先端部が図４Ａで示すような形状を有し、かつ、種々のオイルリングにおける最終形状の測定を行った場合）の結果については、図１３に示すように、窓角度とうねり量の相関があり、オイルリングの形状が種々の場合であっても、窓角度が小さくなると、うねり量も小さくなることが分かる。

さらに、表６（試験例２（ｅ）：レール先端部が図４Ａで示すような形状を有し、かつ、オイル消費量比の測定も含めた試験の場合）の結果についても、表１～表３の結果と同様、うねり量が６．０μｍ以下の場合は、オイル消費量比は良好な結果が得られたが、うねり量が６．０μｍを超える比較例は、オイル消費量比は良好な結果が得られなかった。

以上の結果より、本発明に係る内燃機関用オイルリングは、うねり量を所定範囲に設定することで、オイルシール性能を向上させることができることが分かった。また、オイル戻し孔の窓角度を所定範囲に設定することで、内燃機関用オイルリングが掻き落としたオイルをオイルドレイン孔へ排出することが可能となり、オイル消費量を低減することができることも分かった。

本発明を特定の態様を参照して詳細に説明したが、本発明の精神と範囲を離れることなく様々な変更および修正が可能であることは、当業者にとって明らかである。なお、本出願は、２０１８年９月２８日付けで出願された日本特許出願（特願２０１８－１８４５２５）に基づいており、その全体が引用により援用される。

１ 内燃機関用オイルリング（２ピースオイルリング）
２ オイルリング本体
２ａ 合口部
２ｂ コイルエキスパンダ収容凹部
２ｃ 外周溝
２ｄ オイル戻し溝
２ｅ 内周溝
２ｆ 内周溝及びオイル戻し溝以外の部位
３ コイルエキスパンダ
４ ウェブ
５ 第１レール
６ 第２レール
７ オイル戻し孔
８ （レール）先端部
８Ａ 外周摺動面（第１の平坦部、摺動面）
８Ｂ 第１の縮径部
８Ｃ 第２の縮径部
８Ｄ 第２の平坦部
８Ｅ 第３の平坦部
８Ｆ 凹部段差
８Ｇ 表面処理層
１０ ピストン
１１ オイルリング溝
１２ オイルドレイン孔
２０ シリンダ
２１ （シリンダ）内壁面
３０ 窒化層
４０ 真円ゲージ
４０Ａ 真円ゲージの内周面
４１ 触針
４２ 上下ゲージ
Ｃ オイル戻し孔の開口幅
Ｄ オイル戻し孔の開口高さ
Ｅ オイル戻し孔のピッチ
Ｅ_１ ウェブの周方向におけるピッチの一端
Ｅ_２ ウェブの周方向におけるピッチの他端
Ｆ 窒化層の厚さ
Ｇ オイルリング本体２の中心点（重心）
ａ１ オイルリング本体の径方向幅
ｈ１ オイルリング本体の軸方向幅
θ_ｗ オイル戻し孔の窓角度

Claims (10)

1. オイルリングの断面形状が略Ｉ字型のオイルリング本体と、該オイルリング本体の内周側に配置されるコイルエキスパンダとを備え、
   前記オイルリング本体は、シリンダ内壁面と当接する第１レール及び第２レールと、該第１レール及び該第２レールがシリンダの内壁面より掻き落としたオイルをピストン裏面へ流下させるための複数のオイル戻し孔を備えるウェブとで構成されるとともに、
   前記第１レールの先端部及び前記第２レールの先端部は、
   前記シリンダ内壁面に当接する略平坦な第１の平坦部と、
   前記第１の平坦部から前記オイルリング本体の軸方向の一方に沿って縮径する第１の縮径部と、
   前記第１の縮径部に連続する第２の平坦部と、
   前記第１の平坦部から前記オイルリング本体の軸方向の他方に沿って縮径する第２の縮径部を介して、前記第１の平坦部に連続する第３の平坦部と、を備え、
   前記オイルリング本体の軸方向に平行な面で切断した断面視において、
   前記第１の縮径部の一端をａ、他端をｂとし、前記第２の縮径部の一端をｃ、他端をｄとしたときに、
   前記ａと前記ｂとの距離ａｂは、前記ｃと前記ｄとの距離ｃｄよりも長く、かつ、前記ａと前記ｂとをつなぐ直線と、前記シリンダ内壁面に平行な直線とのなす角θａｂは、前記ｃと前記ｄとをつなぐ直線と、前記シリンダ内壁面に平行な直線とのなす角θｃｄよりも小さいものであり、
   前記オイルリング本体の内周側における内周溝及びオイル戻し溝を除いた部分、及び前記オイルリング本体の外周側における摺動面を除いた部分の少なくとも一方におけるうねりが６．０μｍ以下であることを特徴とする内燃機関用オイルリング。
2. 前記オイルリング本体は、前記オイル戻し孔が形成されたオイルリング用線材の巻き取り加工により形成される、請求項１に記載の内燃機関用オイルリング。
3. 前記オイルリング本体における前記オイル戻し孔の窓角度θｗが１０．０°以下である、請求項１又は２に記載の内燃機関用オイルリング。
4. 前記摺動面における前記シリンダとの当たり幅は、０．０１～０．２５ｍｍである、請求項１～３のいずれか１項に記載の内燃機関用オイルリング。
5. 前記オイルリング本体の周方向における、前記オイル戻し孔の長さをＣ、前記オイル戻し孔のピッチをＥとした場合、Ｅ／Ｃ≦３．８である、請求項１～４のいずれか１項に記載の内燃機関用オイルリング。
6. 前記オイルリング本体はスチール製である、請求項１～５のいずれか１項に記載の内燃機関用オイルリング。
7. 前記オイルリング本体の表面に窒化処理が施されている、請求項１～６のいずれか１項に記載の内燃機関用オイルリング。
8. 前記オイルリング本体の前記摺動面には、硬質皮膜として、ＰＶＤ皮膜、ＤＬＣ皮膜、及び樹脂皮膜の少なくとも１つを被覆している、請求項１～７のいずれか１項に記載の内燃機関用オイルリング。
9. 前記オイルリング本体の周方向における、前記オイル戻し孔の長さをＣとした場合、Ｃ≧１．０ｍｍである、請求項２～８のいずれか１項に記載の内燃機関用オイルリング。
10. 前記オイルリング本体の軸方向における、前記オイル戻し孔の高さをＤとした場合、Ｄ≧０．３ｍｍである、請求項２～９のいずれか１項に記載の内燃機関用オイルリング。

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