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WO2024161511A1 - 摺動機構 - Google Patents

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Publication number
WO2024161511A1
WO2024161511A1 PCT/JP2023/003086 JP2023003086W WO2024161511A1 WO 2024161511 A1 WO2024161511 A1 WO 2024161511A1 JP 2023003086 W JP2023003086 W JP 2023003086W WO 2024161511 A1 WO2024161511 A1 WO 2024161511A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ring
piston
oil
peripheral surface
outer peripheral
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/003086
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
直樹 飯島
Original Assignee
株式会社リケン
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社リケン filed Critical 株式会社リケン
Priority to JP2023507780A priority Critical patent/JPWO2024161511A1/ja
Priority to PCT/JP2023/003086 priority patent/WO2024161511A1/ja
Publication of WO2024161511A1 publication Critical patent/WO2024161511A1/ja

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F5/00—Piston rings, e.g. associated with piston crown

Definitions

  • This disclosure relates to a sliding mechanism, and in particular to a sliding mechanism between a piston and the inner surface of a cylinder that is applied to an engine that can be automatically paused.
  • ion plating films such as chromium nitride (CrN, Cr2N), titanium nitride (TiN), and chromium carbide (CrC), as well as DLC films, are formed on the sliding parts by film formation methods such as PVD and CVD, to improve wear resistance. It is also known that friction reduction and wear resistance can be improved by adding friction modifiers such as MoDTC and MoDTP to the lubricant used in the sliding parts (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
  • the objective of this disclosure is to provide a sliding mechanism that can achieve low friction and low wear when the piston sliding speed is low.
  • the present inventors conducted extensive research. As a result, the present inventors discovered a shape for the outer surface of a piston ring that is effective in reducing friction and wear even when the piston sliding speed is low when using engine lubricating oil containing an organic molybdenum friction modifier in a sliding mechanism between a piston and the inner surface of a cylinder that is used in an engine that can be automatically temporarily stopped.
  • a sliding mechanism is a sliding mechanism between a piston and an inner peripheral surface of a cylinder that is applied to an engine that can be automatically temporarily stopped, the engine's lubricating oil contains an organic molybdenum-based friction modifier, and the engine is provided with a plurality of piston rings that are respectively assembled into a plurality of ring grooves of the piston, the plurality of piston rings having an annular pressure ring and an annular oil ring, each of a pair of outer peripheral surfaces of the oil ring includes a curved surface having a cross-sectional shape that is convexly curved radially outward, and the apex, which is the radially outermost point of the curved surface of the oil ring, is aligned in the axial direction of the oil ring.
  • the pressure ring is positioned at the center of the outer peripheral surface of the oil ring, and the curved surface of the oil ring forms an arc surface passing through a pair of points located 0.075 mm away from the apex of the oil ring on both sides of the axial direction of the oil ring and with a drop of 10 ⁇ m or more radially inward, and the outer peripheral surface of the compression ring is configured as follows (1) or (2): (1) The outer peripheral surface of the compression ring protrudes radially outward, and the apex, which is the radially outermost point of the outer peripheral surface of the compression ring, is positioned closer to the bottom dead center of the piston than the center of the outer peripheral surface of the compression ring in the axial direction of the compression ring.
  • the outer peripheral surface of the pressure ring includes a curved surface with a cross-sectional shape that is convexly curved radially outward, and the apex, which is the radially outermost point of the curved surface of the pressure ring, is located in the axial direction of the pressure ring at the center of the outer peripheral surface of the pressure ring or closer to the bottom dead center of the piston than the center of the pressure ring, and the curved surface of the pressure ring forms an arc surface that passes through a pair of points that are located 0.3 mm away from the apex of the pressure ring on both sides of the axial direction of the pressure ring and with a drop of 2 ⁇ m or more radially inward.
  • the outer circumferential surface of the oil ring and the outer circumferential surface of the pressure ring are configured to have a shape that easily scrapes off the lubricating oil on the inner circumferential surface of the cylinder and easily makes the oil film thin when the piston sliding speed is fast and the ratio of the fluid lubrication region is high during engine operation.
  • the lubrication state at the sliding contact portion between the outer circumferential surface of the piston ring and the inner circumferential surface of the cylinder is likely to be boundary lubrication, and the micro-contact between the outer circumferential surface of the piston ring and the inner circumferential surface of the cylinder is likely to increase.
  • frictional heat increases at the sliding contact portion, and a film-like molybdenum disulfide or the like is easily formed from the organic molybdenum friction modifier.
  • a coating containing chromium may be formed on the outer circumferential surface of the pressure ring and the outer circumferential surface of the oil ring.
  • the presence of chromium makes it easier for a film-like molybdenum disulfide or the like to form from the organic molybdenum friction modifier at the sliding contact area.
  • the total surface pressure of the multiple piston rings against the cylinder inner circumferential surface may be 0.85 MPa or more.
  • the oil film on the cylinder inner circumferential surface is thinner than when the total surface pressure is less than 0.85 MPa, so the phenomenon in which a film of molybdenum disulfide or the like is formed from the organic molybdenum-based friction modifier at the sliding contact portion is more likely to occur.
  • the composite roughness of the outer circumferential surface of the pressure ring and the outer circumferential surface of the oil ring and the inner circumferential surface of the cylinder may be Ra 0.1 ⁇ m or more.
  • the composite roughness is less than Ra 0.1 ⁇ m, micro-contact between the outer circumferential surface of the piston ring and the inner circumferential surface of the cylinder is more likely to increase, making it easier for frictional heat to be generated and more likely for a phenomenon to occur in which a film-like molybdenum disulfide or the like is formed from the organic molybdenum-based friction modifier at the sliding contact portion.
  • a sliding mechanism is a sliding mechanism between a piston and an inner surface of a cylinder that is applied to an engine that can be automatically paused, in which the engine's lubricating oil contains an organic molybdenum-based friction modifier, and the engine is provided with a plurality of piston rings that are respectively assembled into a plurality of ring grooves of the piston, and the plurality of piston rings have annular pressure rings whose outer peripheral surfaces are configured as follows (1) or (2): (1) The outer peripheral surface of the pressure ring protrudes radially outward, and the apex, which is the radially outermost point of the outer peripheral surface of the compression ring, is positioned toward the bottom dead center of the piston in the axial direction of the compression ring rather than the center of the outer peripheral surface of the compression ring.
  • the outer peripheral surface of the pressure ring includes a curved surface with a cross-sectional shape that is convexly curved radially outward, and the apex, which is the radially outermost point of the curved surface of the pressure ring, is located in the axial direction of the pressure ring at the center of the outer peripheral surface of the pressure ring or closer to the bottom dead center of the piston than the center of the pressure ring, and the curved surface of the pressure ring forms an arc surface that passes through a pair of points that are located 0.3 mm away from the apex of the pressure ring on both sides of the axial direction of the pressure ring and with a drop of 2 ⁇ m or more radially inward.
  • the outer peripheral surface and apex of the pressure ring are configured to have a shape that easily scrapes off the lubricating oil on the inner peripheral surface of the cylinder and easily makes the oil film thin when the piston sliding speed is fast and the ratio of the fluid lubrication region is high during engine operation.
  • This shape of the outer peripheral surface of the pressure ring makes it easier for the lubrication state at the sliding contact portion between the outer peripheral surface of the piston ring and the inner peripheral surface of the cylinder to become boundary lubrication, and makes it easier for minute contact between the outer peripheral surface of the piston ring and the inner peripheral surface of the cylinder to increase.
  • a sliding mechanism is a sliding mechanism between a piston and an inner peripheral surface of a cylinder that is applied to an engine that can be automatically temporarily stopped, the engine's lubricating oil contains an organic molybdenum friction modifier, and the engine is provided with a plurality of piston rings that are respectively assembled into a plurality of ring grooves of the piston, the plurality of piston rings having an annular oil ring including a pair of outer peripheral surfaces, each of the pair of outer peripheral surfaces of the oil ring includes a curved surface having a cross-sectional shape that is convexly curved radially outward, the apex, which is the radially outermost point of the curved surface of the oil ring, is located at the center of the outer peripheral surface of the oil ring in the axial direction of the oil ring, and the curved surface of the oil ring forms an arc surface that passes through a pair of points that are located 0.075 mm away from the apex of the oil ring on both
  • the curved surface and apex of the oil ring are configured to have a shape that easily scrapes off the lubricating oil on the inner circumferential surface of the cylinder and easily makes the oil film thin when the piston sliding speed is fast and the ratio of the fluid lubrication region is high during engine operation.
  • This shape of the outer circumferential surface of the oil ring makes it easier for the lubrication state at the sliding contact portion between the outer circumferential surface of the piston ring and the inner circumferential surface of the cylinder to become boundary lubrication, and makes it easier for minute contact between the outer circumferential surface of the piston ring and the inner circumferential surface of the cylinder to increase.
  • a film containing chromium may be formed on the outer peripheral surface of the oil ring.
  • the presence of chromium on the outer peripheral surface of the oil ring which is one of the multiple piston rings that tends to have a higher surface pressure against the inner peripheral surface of the cylinder, makes it easier to effectively produce the phenomenon in which a film-like molybdenum disulfide or the like is formed from the organic molybdenum-based friction modifier at the sliding contact portion of the oil ring.
  • the sliding mechanisms according to various aspects of the present disclosure can reduce friction and wear when the piston sliding speed is low.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a sliding mechanism according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the top ring of FIG. 1 .
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the second ring of FIG. 1 .
  • 2A is a cross-sectional view of the oil ring of FIG 1.
  • FIG. 2B is an enlarged cross-sectional view of the outer circumferential surface of the oil ring of FIG 1.
  • 3 is a graph illustrating the relationship between the amount of sagging of the top ring of FIG. 2 and the average oil film thickness.
  • 4 is a graph illustrating the relationship between the amount of sagging at the bottom end of the second ring and the average oil film thickness in FIG. 3 .
  • FIG. 5 is a graph illustrating the relationship between the amount of sagging of the oil ring in FIG. 4 and the average oil film thickness.
  • FIG. 2 is a Stribeck diagram showing a schematic characteristic of a friction coefficient of a sliding mechanism according to an embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a top ring according to a modified example.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a second ring according to a modified example.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a second ring according to another modified example.
  • 1A is an enlarged cross-sectional view of the outer circumferential surface of an oil ring according to a modified example, and FIG.
  • 1B is an enlarged cross-sectional view of the outer circumferential surface of an oil ring according to another modified example.
  • 12 is a graph illustrating the average oil film thickness of the oil ring of FIG. 11.
  • 2 is a graph illustrating the relationship between the total surface pressure of the ring set of the piston rings of FIG. 1 and the average oil film thickness.
  • 2 is a graph illustrating the relationship between the composite roughness of the outer peripheral surfaces of the multiple piston rings and the inner peripheral surface of the cylinder of FIG. 1 and the friction mean effective pressure of the ring set.
  • the sliding mechanism according to the present disclosure is a sliding mechanism between an engine piston and the inner circumferential surface of a cylinder, and is applied to an engine mounted on, for example, an automobile.
  • the engine here is configured to be automatically paused while the automobile is in use.
  • the engine is, for example, an engine with an idling stop function and an engine mounted on a hybrid vehicle.
  • the engine speed is proportional to the piston sliding speed. Compared to the piston sliding speed when the engine is operating at or above a predetermined speed (for example, above 1500 rpm), the piston sliding speed when the engine is paused and started is slow.
  • the piston sliding speed means the speed of the reciprocating motion of the piston against the inner circumferential surface of the cylinder.
  • the engine lubricating oil contains an organic molybdenum friction modifier.
  • MoDTC molybdenum dialkyldithiocarbamate
  • MoDTP molybdenum dialkyldithiophosphate
  • the MoDTC content is 2000 ppm or less.
  • a lubricating oil with a MoDTC content of more than 2000 ppm can also be used.
  • the organic molybdenum friction modifier is not limited to MoDTC and MoDTP, and can be used regardless of the type of base oil or the presence or absence of other additives as long as it contains an organic molybdenum compound.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a sliding mechanism according to one embodiment.
  • the cross-sectional view in FIG. 1 is a cross-sectional view along the axial direction of multiple piston rings 1.
  • FIG. 1 also shows a schematic cross-section of a portion of a piston 3 arranged in a cylinder with the piston rings 1 fitted in ring grooves 2.
  • the axial direction of the piston rings 1 is the same as the reciprocating direction of the piston 3.
  • a plurality of ring grooves 2 are formed on the outer circumferential surface 3a of the piston 3.
  • the ring grooves 2 are, from the top, a top ring groove 2a, a second ring groove 2b, and an oil ring groove 2c.
  • a plurality of piston rings 1 are respectively assembled in the ring grooves 2.
  • the multiple piston rings 1 have an annular pressure ring and an annular oil ring.
  • the multiple piston rings 1 here are a top ring (pressure ring) 10 fitted into the top ring groove 2a, a second ring (pressure ring) 20 fitted into the second ring groove 2b, and an oil ring 30 fitted into the oil ring groove 2c.
  • the sliding mechanism 100 has multiple piston rings 1 assembled into the multiple ring grooves 2 of the piston 3.
  • Each piston ring 1 slides against the cylinder inner surface 4 to which lubricating oil is attached, and can perform a gas seal function between the combustion chamber side and the crank chamber side, a function of scraping off the lubricating oil, and a function of forming an oil film of the lubricating oil.
  • the multiple piston rings 1 assembled into the multiple ring grooves 2 slide against the cylinder inner surface 4 through the oil film of the lubricating oil at a speed equal to the piston sliding speed as the piston reciprocates.
  • the cylinder inner surface 4 refers to the inner wall surface of the cylinder bore.
  • [Top ring] 2 is a cross-sectional view of the top ring of FIG. 1.
  • the top ring 10 has an annular main body portion 11 and a joint portion (not shown) formed in a part of the main body portion 11.
  • the main body portion 11 has a pair of side surfaces 12 and 13, an inner peripheral surface 14 and an outer peripheral surface 15.
  • the side surfaces 12 and 13 are, for example, approximately perpendicular to the inner peripheral surface 14.
  • the direction connecting the side surfaces 12 and 13 is defined as the width direction of the piston ring 1
  • the direction connecting the inner peripheral surface 14 and the outer peripheral surface 15 is defined as the thickness direction of the piston ring 1.
  • the width direction of the piston ring 1 corresponds to the "up-down direction" and the "axial direction”.
  • the main body 11 has a generally rectangular cross section with the long side in the thickness direction and the short side in the width direction.
  • the main body 11 is made of, for example, cast iron or steel containing multiple metal elements, and is formed with sufficient strength, heat resistance, and elasticity.
  • the surface of the main body 11 may be modified to form a hard film.
  • the hard film is, for example, a physical vapor deposition film (PVD film) formed using a physical vapor deposition method (PVD method). This allows the hard film to be formed with sufficient hardness.
  • the hard film is an ion plating film containing at least one of titanium (Ti) and chromium (Cr) and at least one of carbon (C), nitrogen (N), and oxygen, or a diamond-like carbon (DLC) film.
  • the hard film examples include a titanium nitride film, a chromium nitride film, a titanium carbonitride film, a chromium carbonitride film, a chromium oxynitride film, a chromium film, or a titanium film.
  • a chromium nitride film when emphasis is placed on wear resistance and scuff resistance, it is preferable to use a chromium nitride film.
  • the hard film may be a laminate, and may include, for example, a chromium nitride film and a diamond-like carbon film.
  • a hard coating containing chromium nitride (CrN) may be formed on the outer peripheral surface 15 of the top ring 10.
  • the joint is a portion of the main body 11 that is separated, and is formed by a pair of opposing joint ends. Each of the pair of joint ends is a free end of the main body 11.
  • the gap at the joint narrows, for example, when the top ring 10 is heated and thermally expands.
  • the joint functions as an escape for the thermal expansion of the main body 11 caused by the temperature difference between the top ring 10 and the cylinder inner surface 4 when the top ring 10 is in use.
  • each piston ring 1 The outer peripheral surface 15 of the main body 11 of the top ring 10 will be described in detail.
  • the shape of the line on the outer peripheral surface of each piston ring 1 means the shape of the line in a cross-sectional view of the piston ring 1, unless otherwise specified.
  • the outer peripheral surface 15 of the top ring 10 is provided with a curved surface 16 having a cross-sectional shape that is convexly curved toward the radially outward direction, for example.
  • the curved surface 16 is, for example, an arc surface having both ends at the radially outer end of the side surface 12 and the radially outer end of the side surface 13.
  • the center of the arc surface of the curved surface 16 may be located, for example, halfway between the side surface 12 and the side surface 13. In this case, the outermost part of the arc surface in the radial direction of the top ring 10 is located at the center of the width direction connecting the side surface 12 and the side surface 13 on the outer peripheral surface 15.
  • the apex 17 is the part of the outer peripheral surface 15 that protrudes most radially outward, and is the point that becomes the sliding contact part with the cylinder inner peripheral surface 4.
  • the apex 17 extends around the entire circumference of the main body 11, forming a ring shape.
  • the outer peripheral surface 15 of the top ring 10 has a symmetrical barrel shape that is symmetrical in the width direction with respect to the apex 17.
  • the barrel shape refers to a curved surface that is convexly curved toward the radial outside of the piston ring 1 and includes the radial outermost part of the piston ring 1.
  • the barrel shape includes a symmetric barrel shape and an eccentric barrel shape.
  • the symmetric barrel shape refers to a curved surface that is barrel-shaped and the radial outermost part (apex) of the piston ring 1 is located at the center in the width direction of the outer circumferential surface of the piston ring 1.
  • the eccentric barrel shape refers to a curved surface that is barrel-shaped and the radial outermost part (apex) of the piston ring 1 is located lower (closer to the crank chamber) than the center in the width direction of the outer circumferential surface of the piston ring 1.
  • the size of the arcuate surface of the curved surface 16 can be determined by the amount of sagging (dimension of the drop) in the radial direction of the top ring 10 between a point that is a certain distance away from the apex 17 in the width direction (for example, one point that is 0.3 mm away above and below) and the position of the apex 17.
  • the amount of sagging of the curved surface 16 may be, for example, 2 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the amount of sagging of the curved surface 16 may be, for example, 3 ⁇ m or more and 7 ⁇ m or less.
  • the amount of sagging of the curved surface 16 may be, for example, 4 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • the curved surface 16 of the top ring 10 forms an arcuate surface that passes through a pair of points that are 0.3 mm (Lh1 in FIG. 2 is 0.6 mm) away from the apex 17 of the top ring 10 on both sides in the width direction (axial direction) of the top ring 10 and that are located with a drop of 2 ⁇ m or more (D1 in FIG. 2) on the radially inward side.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the second ring of Fig. 1.
  • the second ring 20 has an annular main body portion 21 and a joint portion (not shown) formed in a part of the main body portion 21.
  • the main body portion 21 has a pair of side surfaces 22 and 23, an inner peripheral surface 24 and an outer peripheral surface 25.
  • the side surfaces 22 and 23 are, for example, approximately perpendicular to the inner peripheral surface 24.
  • the joint portion is configured in the same manner as the joint portion of the main body portion 11 of the top ring 10 described above.
  • the main body 21 has a generally rectangular cross section with the long side in the thickness direction and the short side in the width direction.
  • the main body 21 is made of, for example, cast iron or steel containing multiple metal elements, and is formed with sufficient strength, heat resistance, and elasticity.
  • the surface of the main body 21 may be modified to form a hard film, similar to the main body 11 of the top ring 10 described above.
  • the outer peripheral surface 25 of the second ring 20 here may be formed with a hard film (film) containing chromium nitride (CrN).
  • the outer peripheral surface 25 of the main body 21 of the second ring 20 will be described in detail.
  • the outer peripheral surface 25 of the second ring 20 includes a tapered surface 26, as an example.
  • the tapered surface 26 here is an inclined surface with a cross-sectional shape that protrudes radially outward as it approaches the lower side.
  • the tapered surface 26 extends, for example, so as to linearly connect the radially outer end of the side surface 22 and the radially outer end of the side surface 23.
  • a chamfered portion 26a is formed at the upper end of the tapered surface 26, which is connected to the radially outer end of the side surface 22.
  • the boundary between the linear portion of the tapered surface 26 and the lower end sagging portion 27 is the outermost vertex 28 of the outer peripheral surface 25 in the radial direction of the second ring 20, and is located toward the bottom dead center side of the middle between the side surfaces 22 and 23 in the width direction.
  • the outer peripheral surface 25 of the second ring 20 protrudes radially outward, and the apex 28, which is the outermost point in the radial direction of the outer peripheral surface 25 of the second ring 20, is located on the bottom dead center side of the piston 3 from the center 25M of the outer peripheral surface 25 of the second ring 20 in the width direction (axial direction) of the second ring 20.
  • the apex 28 of the second ring 20 is located at a distance less than 50% of the width dimension of the second ring 20 (the width direction distance between the side surface 22 and the side surface 23) based on the bottom dead center side (side surface 23) of the second ring 20.
  • the apex 28 is the part of the outer peripheral surface 25 that protrudes most radially outward, and is the point that becomes the sliding contact part with the cylinder inner peripheral surface 4.
  • the apex 28 forms a ring shape by extending over the entire circumferential direction of the main body 21.
  • the size of the arc surface of the lower end sagging portion 27 can be determined by the amount of lower end sagging (dimension of drop) from the position of the apex 28 in the radial direction of the second ring 20 to the radially inner end of the arc surface.
  • the amount of lower end sagging may be, for example, 2 ⁇ m or less.
  • the amount of lower end sagging may be, for example, greater than 0 ⁇ m and less than 1 ⁇ m.
  • the arc surface of the lower end sagging portion 27 of the second ring 20 forms an arc surface that passes through a point located radially inward from the position of the apex 28 in the radial direction of the second ring 20 with a drop of 2 ⁇ m or less (D2 in FIG. 3).
  • the axial dimension from the side surface 23 to the apex 28 may be, for example, 2 ⁇ m or less.
  • Fig. 4(a) is a cross-sectional view of the oil ring of Fig. 1.
  • Fig. 4(b) is an enlarged cross-sectional view of the outer circumferential surface of the oil ring of Fig. 4(a).
  • the oil ring 30 is a three-piece oil control ring including a pair of side rails 31, 32 and a spacer expander 30X disposed between the pair of side rails 31, 32.
  • the outer circumferential surfaces 35, 36 of the side rails 31, 32 contact the cylinder inner circumferential surface 4.
  • the inner circumferential surfaces 31a, 32a of the side rails 31, 32 contact the ears of the spacer expander 30X.
  • a spacer expander of a known configuration can be used as the spacer expander 30X.
  • the axial width of the side rails 31, 32 is, for example, about 0.35 mm.
  • the widths of the side rails 31, 32 may be the same or different.
  • the side rails 31, 32 are made of, for example, stainless steel or carbon steel.
  • the side rails 31, 32 may have a hard coating (not shown) that covers at least the outer peripheral surfaces 35, 36.
  • the hard coating of the side rails 31, 32 may be the same hard coating as that of the main body 11 of the top ring 10 described above.
  • a hard coating (coating) containing chromium nitride (CrN) may be formed on the outer peripheral surfaces 35, 36 of the oil ring 30 here.
  • the side rails 31, 32 have, for example, the same shape. Below, the shape of the side rail 31 will be described, and a description of the shape of the side rail 32 will be omitted.
  • the outer peripheral surface 35 of the side rail 31 is provided with a curved surface 37 having a cross-sectional shape that is convexly curved toward the radially outward direction, for example.
  • the curved surface 37 is, for example, an arc surface having both ends at the radially outer end of the side surface 33 and the radially outer end of the side surface 34.
  • the center of the arc surface of the curved surface 37 may be located, for example, halfway between the side surface 33 and the side surface 34.
  • the outermost part of the arc surface in the radial direction of the oil ring 30 is located at the center of the width direction connecting the side surface 33 and the side surface 34 on the outer peripheral surface 35.
  • each of the pair of outer peripheral surfaces 35, 36 of the oil ring 30 includes a curved surface 37 having a cross-sectional shape that is convexly curved toward the radially outward direction.
  • the vertex 38 which is the radially outermost point of the curved surface 37 of the oil ring 30, is located at the center 35M of the outer peripheral surfaces 35, 36 of the oil ring 30 in the width direction (axial direction) of the oil ring 30.
  • the apex 38 is the part of the outer circumferential surface 35 that protrudes most radially outward, and is the point that forms the sliding contact portion with the cylinder inner circumferential surface 4.
  • the apex 38 forms a ring shape by extending over the entire circumferential direction of the side rail 31.
  • the outer circumferential surface 35 of the oil ring 30 has a symmetrical barrel shape that is symmetrical in the width direction with respect to the apex 38.
  • the size of the arc surface of the curved surface 37 can be determined by the amount of sagging (dimension of the drop) in the radial direction of the side rail 31 between a point (e.g., one point each 0.075 mm above and below) that is a certain distance away from the apex 38 in the width direction and the position of the apex 38.
  • the amount of sagging of the curved surface 37 may be, for example, 10 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less.
  • the amount of sagging of the curved surface 37 may be, for example, 15 ⁇ m or more and 25 ⁇ m or less.
  • the amount of sagging of the curved surface 37 may be, for example, 20 ⁇ m or more and 25 ⁇ m or less.
  • the curved surface 37 of the oil ring 30 forms an arc surface that passes through a pair of points that are 0.075 mm away from the apex 38 of the oil ring 30 on both sides in the width direction (axial direction) of the oil ring 30 and are located with a drop of 10 ⁇ m or more on the radial inside.
  • the simulation results of Figures 5 to 7 are the results of a simulation performed under motoring operating conditions in which, in the sliding mechanism 100, the width of the top ring 10 is 1.2 mm, the width of the second ring 20 is 1.2 mm, the width of the oil ring 30 is 0.35 mm, a hard film containing chromium nitride (CrN) is formed on the outer peripheral surface 15 of the top ring 10, the outer peripheral surface 25 of the second ring 20, and the outer peripheral surfaces 35, 36 of the oil ring 30, the diameter of the cylinder bore is 86 mm, the stroke of the reciprocating motion of the piston 3 is 86 mm, the cylinder inner peripheral surface 4 is made of cast iron (material: FC250), the engine lubricant is low viscosity engine oil (SAE 0W-8), the
  • Figure 5 is a graph illustrating the relationship between the amount of sagging of the top ring in Figure 2 and the average oil film thickness.
  • the horizontal axis of Figure 5 is the amount of sagging of the top ring 10
  • the vertical axis is the average oil film thickness between the outer peripheral surface 15 of the top ring 10 and the cylinder inner peripheral surface 4.
  • Figure 5 it can be seen that the greater the amount of sagging of the top ring 10, the smaller the average oil film thickness between the outer peripheral surface 15 of the top ring 10 and the cylinder inner peripheral surface 4 tends to be.
  • This tendency corresponds to the fact that the greater the amount of sagging of the top ring 10, the smaller the radius of curvature of the curved surface 16 of the outer peripheral surface 15 of the top ring 10 becomes, and the outer peripheral surface 15 approaches a pointed shape at the curved surface 16, making it easier to scrape off the lubricating oil on the cylinder inner peripheral surface 4 and making the oil film thinner.
  • Figure 6 is a graph illustrating the relationship between the amount of sagging at the bottom end of the second ring in Figure 3 and the average oil film thickness.
  • the horizontal axis of Figure 6 is the amount of sagging at the bottom end of the second ring 20, and the vertical axis is the average oil film thickness between the outer peripheral surface 25 of the second ring 20 and the cylinder inner peripheral surface 4.
  • the smaller the amount of sagging at the bottom end of the second ring 20 is within the range of 2 ⁇ m or less, the smaller the average oil film thickness between the outer peripheral surface 25 of the second ring 20 and the cylinder inner peripheral surface 4 tends to be.
  • This tendency corresponds to the fact that the smaller the amount of sagging at the bottom end of the second ring 20 is within the range of 2 ⁇ m or less, the more acute the shape of the apex 28 of the outer peripheral surface 25 of the second ring 20 becomes (approaching a sharp edge), making it easier to scrape off the lubricating oil on the cylinder inner peripheral surface 4 and making the oil film thinner.
  • Figure 7 is a graph illustrating the relationship between the amount of sagging of the oil ring in Figure 4 and the average oil film thickness.
  • the horizontal axis of Figure 7 is the amount of sagging of the side rails 31, 32 of the oil ring 30, and the vertical axis is the average oil film thickness between the outer peripheral surfaces 35, 36 of the side rails 31, 32 and the cylinder inner peripheral surface 4.
  • the greater the amount of sagging of the side rails 31, 32 the smaller the average oil film thickness between the outer peripheral surfaces 35, 36 of the side rails 31, 32 and the cylinder inner peripheral surface 4 tends to be.
  • This tendency corresponds to the fact that the greater the amount of sagging of the side rails 31, 32, the smaller the radius of curvature of the curved surface 37 of the outer peripheral surfaces 35, 36 of the side rails 31, 32 becomes, and the outer peripheral surfaces 35, 36 approach a pointed shape at the curved surface 37, making it easier to scrape off the lubricating oil on the cylinder inner peripheral surface 4 and the oil film becomes thinner.
  • FIG. 8 is a Stribeck diagram showing the general characteristics of the friction coefficient of a sliding mechanism according to one embodiment.
  • the horizontal axis of FIG. 8 is the value obtained by dividing the product of the viscosity of the engine's lubricating oil and the piston sliding speed by the normal load (load) on the cylinder inner surface 4, and the vertical axis is the friction coefficient through the oil film of the lubricating oil between the multiple piston rings 1 and the cylinder inner surface 4.
  • the horizontal axis is proportional to the piston sliding speed.
  • the vertical dashed lines Lu1 and Lu2 in Figure 8 are lines that separate the fluid lubrication region, the boundary lubrication region, and the mixed lubrication region of the fluid lubrication region and the boundary lubrication region.
  • the area to the left of dashed line Lu1 on the horizontal axis corresponds to the boundary lubrication region.
  • the area to the right of dashed line Lu2 on the horizontal axis corresponds to the fluid lubrication region.
  • the part on the horizontal axis between dashed lines Lu1 and Lu2 corresponds to the mixed lubrication region.
  • solid line L1 is a line corresponding to the expected characteristics of "a sliding mechanism 100 using a low-viscosity lubricating oil containing an organic molybdenum friction modifier and having the configuration of the above embodiment.”
  • Short dashed line L2 is a line corresponding to the known characteristics of "a comparative example that differs from the configuration of the above embodiment in that the outer circumferential surface shape of the multiple piston rings 1 is returned to a known shape" relative to solid line L1.
  • Long dashed line L3 is a line corresponding to the known characteristics of "a comparative example that differs from the configuration of the above embodiment in that it uses a low-viscosity lubricating oil that does not contain an organic molybdenum friction modifier" relative to short dashed line L2.
  • Dot-dash line L4 is a line corresponding to the known characteristics of "a comparative example that differs from the configuration of the above embodiment in that the viscosity of the lubricating oil is high" relative to long dashed line L3.
  • the long dashed line L3 (low viscosity lubricant) has a smaller friction coefficient than the dotted line L4 in the fluid lubrication region to the right of the dashed line Lu2, and a larger friction coefficient than the dotted line L4 in the mixed lubrication region and boundary lubrication region to the left of the dashed line Lu2.
  • the low viscosity lubricant is more likely to increase the frequency of boundary lubrication (solid lubrication) between the multiple piston rings 1 and the cylinder inner surface 4.
  • the engine is more likely to be paused and started more frequently, and the piston sliding speed is more likely to be low, so the lubrication state between the outer circumferential surface of the piston ring and the inner circumferential surface of the cylinder is more likely to be boundary lubrication (solid lubrication) than in an engine that is not automatically paused.
  • boundary lubrication solid lubrication
  • the inventors therefore adopted a configuration for the sliding mechanism 100 in which the outer peripheral surface shape of the multiple piston rings 1 is designed to thin the lubricating oil film on the cylinder inner peripheral surface 4, unlike the conventional design concept that prioritizes low friction in the fluid lubrication region.
  • This configuration makes it easier for a film-like molybdenum disulfide or the like to form from the organic molybdenum friction modifier at the sliding contact portion to occur, even in situations where the piston sliding speed is low.
  • the outer peripheral surface 15, the outer peripheral surface 25, and the outer peripheral surfaces 35, 36 are configured to have a shape that easily scrapes off the lubricating oil on the cylinder inner peripheral surface 4 and easily makes the oil film thin when the piston sliding speed is fast and the ratio of the fluid lubrication region is high during engine operation.
  • the lubrication state at the sliding contact portion between the outer peripheral surface 15, the outer peripheral surface 25, and the outer peripheral surfaces 35, 36 and the cylinder inner peripheral surface 4 tends to be boundary lubrication, and the micro-contact between the outer peripheral surface 15, the outer peripheral surface 25, and the outer peripheral surfaces 35, 36 and the cylinder inner peripheral surface 4 tends to increase.
  • a film containing chromium is formed on the outer peripheral surface 15, the outer peripheral surface 25, and the outer peripheral surfaces 35 and 36. This makes it easier for the presence of chromium to cause the phenomenon in which a film-like molybdenum disulfide or the like is formed from the organic molybdenum friction modifier in the sliding contact area.
  • the top ring 10 has a symmetrical barrel shape that is symmetrical in the width direction with respect to the apex 17, but it may have an eccentric barrel shape.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a top ring according to a modified example.
  • the outer peripheral surface 15A of the top ring 10A in FIG. 9 has a curved surface 16A having a cross-sectional shape that is convexly curved radially outward.
  • the curved surface 16A is, for example, a part of a circular arc surface whose center is located on the bottom dead center side of the middle between the side surface 12 and the side surface 13 in the width direction.
  • the outer peripheral surface 15A of the top ring 10A protrudes radially outward, and the apex 17A, which is the radially outermost point of the outer peripheral surface 15A of the top ring 10A, is located on the bottom dead center side of the piston in the width direction (axial direction) of the top ring 10A relative to the center portion 15M of the outer peripheral surface 15A of the top ring 10A.
  • the outer peripheral surface 15A of the top ring 10A is barrel-shaped, and is a curved surface (eccentric barrel shape) in which the radial outermost portion (apex 17A) of the top ring 10A is located lower (closer to the crank chamber) than the center portion 15M in the width direction of the outer peripheral surface 15A of the top ring 10A.
  • the amount of sagging of the curved surface 16A of the top ring 10A is specified, for example, in the same manner as the amount of sagging of the curved surface 16 of the top ring 10.
  • a connecting surface 18 having a different radius of curvature from that of the curved surface 16A may be interposed between the upper end of the curved surface 16A and the radially outer end of the side surface 12.
  • a connecting surface 19 having a different radius of curvature from that of the curved surface 16A may be interposed between the lower end of the curved surface 16A and the radially outer end of the side surface 13.
  • the amount of sagging of the curved surface 16A of the eccentric barrel-shaped top ring 10A may be different values above the apex 17A (top dead center side of the piston) and below it (bottom dead center side of the piston).
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a second ring according to a modified example. As shown in FIG. 10, a notch 29A is formed in the main body portion 21A of the second ring 20A. The notch 29A is a cutout portion of the corner formed by the side surface 23A and the outer peripheral surface 25A, and extends over the entire circumferential direction of the main body portion 21A.
  • the notch 29A is formed by cutting out a part of the main body portion 21A on the side surface 23A side and the outer peripheral surface 25A side over the entire circumference using, for example, a cutting, grinding, or polishing jig.
  • the notch 29A may also be formed by plastic processing the part of the main body portion 21A by rolling or drawing.
  • the cutout portion 29A has a first surface 29x facing the outer peripheral surface 25A and a second surface 29y facing the side surface 23A.
  • the first surface 29x extends substantially parallel to the inner peripheral surface 24, and the second surface 29y extends substantially parallel to the side surfaces 22 and 23A. Therefore, the angle between the first surface 29x and the second surface 29y is substantially a right angle.
  • the lower end sagging portion 27A formed by the second surface 29y and the outer peripheral surface 25A is configured in the same manner as the lower end sagging portion 27 of the second ring 20.
  • the second ring 20A has a so-called scraper cut shape.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a second ring according to another modified example.
  • the second surface 29z of the cutout portion 29B is not parallel to the side surface 23A of the main body portion 21B.
  • the second surface 29z is inclined so as to approach the side surface 23A as it moves radially outward of the second ring 20B.
  • the lower end sagging portion 27B formed by the second surface 29z and the outer peripheral surface 25B is configured in the same manner as the lower end sagging portion 27 of the second ring 20.
  • the second ring 20B has a so-called napier cut shape. Note that in the second ring 20B, instead of the chamfered portion 26a, an inclined surface 26b that is inclined more in the width direction than the tapered surface 26 may be provided.
  • FIG. 12(a) is an enlarged cross-sectional view of the outer peripheral surface of an oil ring according to a modified example.
  • the outer peripheral surface 35A of the side rail 31A includes a contact surface 37A that is approximately parallel to the width direction, and an inclined surface 37B that extends from the upper end of the contact surface 37A toward the combustion chamber side.
  • the inclined surface 37B On the combustion chamber side of the contact surface 37A, the inclined surface 37B has a smaller diameter (constricted diameter) toward the combustion chamber side.
  • the outer peripheral surface 35A of the side rail 31A has a so-called tapered rail shape.
  • FIG. 12(b) is an enlarged cross-sectional view of the outer peripheral surface of an oil ring according to another modified example.
  • the side rail 31B has an outer peripheral surface 35B, side surfaces 33 and 34, an inclined surface 35x between the outer peripheral surface 35B and side surface 33, and an inclined surface 35y between the outer peripheral surface 35B and side surface 34.
  • the outer peripheral surface 35B, the inclined surface 35x, and the inclined surface 35y have a shape that is symmetrical from top to bottom in an axial cross section.
  • the outer peripheral surface 35B of the side rail 31B has a so-called bullet shape.
  • the tip of the outer peripheral surface 35B is composed of an arc surface with a predetermined radius of curvature.
  • the inclined surface 35x is an inclined surface that connects in a straight line from the end of the arc surface that forms the tip of the outer peripheral surface 35B on the side surface 33 side to the radial outermost part of the side surface 33 in an axial cross section.
  • the inclined surface 35y is a surface that is inclined in a straight line from the end of the arc surface that forms the tip of the outer circumferential surface 35B on the side surface 34 side to the radial outermost part of the side surface 34.
  • the angle that the inclined surfaces 35x and 35y make with the surface perpendicular to the axial direction may be, for example, 30 to 50°.
  • FIG. 13 is a graph illustrating the average oil film thickness of the oil ring of FIG. 12.
  • the horizontal axis of FIG. 13 corresponds to the outer peripheral surface shape of the side rails 31A, 31B of the oil rings 30A, 30B of FIG. 12(a) and FIG. 12(b), and the vertical axis is the average oil film thickness between the outer peripheral surfaces 35A, 35B of the side rails 31, 32 and the cylinder inner peripheral surface 4.
  • the average oil film thickness is smaller than 0.1 ⁇ m for the tapered rail-shaped side rail 31A of FIG. 12(a) and the bullet-shaped side rail 31B of FIG. 12(b). Therefore, since the average oil film thickness is smaller than when the sagging amount in the oil ring 30 of FIG. 4(b) is 10 ⁇ m, the oil rings 30A, 30B of FIG. 12(a) and FIG. 12(b) easily scrape off the lubricating oil on the cylinder inner peripheral surface 4, making the oil film thinner.
  • the total surface pressure P is a value obtained by adding up the surface pressures of each piston ring 1 calculated by the following formula (1) for all the piston rings 1.
  • P is the surface pressure on the outer periphery of the piston ring 1
  • Ft is the tension of the piston ring 1
  • D is the diameter of the cylinder bore
  • h1 is the width dimension of the piston ring 1.
  • the total surface pressure P of the multiple piston rings 1 against the cylinder inner circumferential surface 4 may be 0.85 MPa or more and 5.5 MPa or less.
  • the total surface pressure P of the ring set of multiple piston rings 1 against the cylinder inner circumferential surface 4 may be 1.5 MPa or more and 5.5 MPa or less.
  • FIG. 14 is a graph illustrating the relationship between the total surface pressure P of the ring set of multiple piston rings in FIG. 1 and the average oil film thickness.
  • the horizontal axis of FIG. 14 is the total surface pressure P of the ring set of multiple piston rings 1, and the vertical axis is the average oil film thickness between the ring set and the cylinder inner circumferential surface 4.
  • This average oil film thickness of the ring set is a value obtained by further averaging the four average oil film thicknesses for the top ring 10, the second ring 20, and the oil ring 30 (a pair of side rails 31, 32).
  • the average oil film thickness between the ring set and the cylinder inner circumferential surface 4 tends to decrease as the total surface pressure P of the ring set increases. This tendency corresponds to the fact that as the total surface pressure P of the ring set increases, the outer surfaces of the multiple piston rings 1 are pressed against the cylinder inner surface 4, making it easier to scrape off the lubricating oil on the cylinder inner surface 4 and thinner the oil film.
  • the oil film on the cylinder inner surface 4 becomes thinner than when the total surface pressure P is less than 0.85 MPa, so that the phenomenon of film-like molybdenum disulfide or the like being formed from the organic molybdenum friction modifier at the sliding contact portion is more likely to occur.
  • the composite roughness Ra here is ⁇ on the left side calculated by the following formula (2), and can be calculated for each piston ring 1.
  • ⁇ r is the outer peripheral roughness Ra of the piston ring 1
  • ⁇ l is the inner peripheral roughness Ra of the cylinder inner peripheral surface 4.
  • the composite roughness Ra is calculated as a value of the piston ring 1 in an unused state (a state immediately after processing or a new shipping state).
  • the composite roughness Ra may be Ra 0.1 ⁇ m or more and Ra 0.5 ⁇ m or less.
  • FIG. 15 is a graph illustrating the relationship between the composite roughness of the outer peripheral surface of the multiple piston rings and the cylinder inner peripheral surface of FIG. 1 and the average oil film thickness.
  • the horizontal axis of FIG. 15 is the composite roughness Ra, and the vertical axis is the FMEP (Friction Mean Effective Pressure) of the ring set of multiple piston rings. As shown in FIG.
  • the top ring 10, the second ring 20, and the oil ring 30 all have outer peripheral shapes that are effective in reducing friction and wear even in situations where the piston sliding speed is low, but this is not limited to this example. It is sufficient that such an outer peripheral shape is adopted for at least one of the piston rings 1 among the top ring 10, the second ring 20, and the oil ring 30.
  • the outer peripheral shape of the top ring and/or the second ring pressure ring may be adopted as in the above embodiment and modified example, and a publicly known outer peripheral shape may be adopted for the oil ring.
  • the outer peripheral shape of the oil ring may be adopted as in the above embodiment and modified example, and a publicly known outer peripheral shape may be adopted for at least one of the top ring and the second ring pressure ring.
  • a film containing chromium was formed on the outer peripheral surface of the piston ring 1 for all of the top ring 10, the second ring 20, and the oil ring 30, but this is not limited to this example.
  • a film other than chromium e.g., DLC film
  • a film containing chromium may be formed on the outer peripheral surface of the oil ring 30.
  • the presence of chromium on the outer peripheral surface of the oil ring 30, which tends to have a higher surface pressure against the cylinder inner peripheral surface 4 among the multiple piston rings 1, makes it easier to effectively realize the phenomenon of a film-like molybdenum disulfide or the like being formed from the organic molybdenum friction modifier at the sliding contact portion of the oil ring 30.
  • the curved surface 16 is an arc surface having both ends, for example, the radially outer end of the side surface 12 and the radially outer end of the side surface 13, but this is not limited to this example, and the shape of the outer circumferential surface away from the sliding contact portion may be modified.
  • a connecting surface including an arc surface or a linear tapered surface different from the curved surface 16 may be interposed between the upper end of the curved surface 16 and the radially outer end of the side surface 12.
  • a connecting surface including an arc surface or a linear tapered surface different from the curved surface 16 may be interposed between the lower end of the curved surface 16 and the radially outer end of the side surface 13. The same applies to the other piston rings 1.
  • the oil ring 30 is a three-piece oil control ring, but it may also be a two-piece oil control ring.
  • the side surfaces 22, 23 of the second ring 20 are approximately perpendicular to the inner peripheral surface 24, but this is not limited to the example.
  • the second ring may have an inner cut surface that cuts out the corner where the side surfaces 22, 23 and the inner peripheral surface 24 intersect (a so-called inner bevel shape).
  • the side surfaces 12, 13 of the top ring 10 are approximately perpendicular to the inner peripheral surface 14, but this is not limited to this example.
  • the top ring may have an inner cut surface that cuts out the corners where the side surfaces 12, 13 and the inner peripheral surface 14 intersect (a so-called inner bevel shape).
  • the top ring may also have a balance cut surface that cuts out the corners where the side surfaces 12, 13 and the outer peripheral surface 15, 15A intersect (a so-called balance cut shape).

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Abstract

摺動機構は、自動的に一時停止可能なエンジンに適用されるピストンとシリンダ内周面との間の摺動機構である。エンジンの潤滑油は、有機モリブデン系摩擦調整剤を含有している。摺動機構は、一対の外周面を含む環状のオイルリングを有し、オイルリングの一対の外周面のそれぞれは、径方向外側に向かって凸状に湾曲する断面形状の湾曲面を含み、オイルリングの湾曲面の径方向最外点である頂点は、オイルリングの軸方向におけるオイルリングの外周面の中央部に配置されており、オイルリングの湾曲面は、オイルリングの頂点からオイルリングの軸方向の両側にそれぞれ０．０７５ｍｍ離れると共に径方向内側に１０μｍ以上の落差にて位置する一対の点を通る円弧面をなしている。

Description

摺動機構
　本開示は、摺動機構に関し、特に自動的に一時停止可能なエンジンに適用されるピストンとシリンダ内周面との間の摺動機構に関する。
　自動車等に用いられる摺動部品では、窒化クロム（ＣｒＮ，Ｃｒ２Ｎ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭化クロム（ＣｒＣ）などのイオンプレーティング皮膜やＤＬＣ皮膜などがＰＶＤ法やＣＶＤ法などの皮膜形成法によって摺動部分に形成され、耐摩耗性の向上が図られることがある。また、摺動部に使用される潤滑油にＭｏＤＴＣやＭｏＤＴＰなどの摩擦調整剤を添加して用いることで、摩擦低減及び耐摩耗性の向上を図ることが知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
特表２０１４－５３２８４１号公報 特開２０１８－１５０４３４号公報
　近年、自動車等では、アイドリングストップ機能を有するエンジン及びハイブリッド車両に搭載のエンジン等の自動的に一時停止可能なエンジンの採用が増加している。また、低燃費化のために低粘度の潤滑油が採用される傾向があり、ピストンリングの外周面が摺接するシリンダ内周面において油膜が薄くなりやすい。このようなエンジンでは、エンジンの一時停止及び始動の回数が増加すると、ピストン摺動速度が低速となる頻度が増えるため、ピストンリングの外周面とシリンダ内周面との間の潤滑状態が境界潤滑（固体潤滑）となる頻度が増えることとなる。しかしながら、ピストン摺動速度が低速となる状況における低摩擦化及び低摩耗化は、従来のピストン摺動速度が低速ではない状況と比べて相対的に着目されておらず、改善の余地があった。
　本開示は、ピストン摺動速度が低速となる状況において低摩擦化及び低摩耗化を図ることが可能となる摺動機構を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明者は鋭意検討を重ねた。その結果、本発明者は、自動的に一時停止可能なエンジンに適用されるピストンとシリンダ内周面との間の摺動機構において、有機モリブデン系摩擦調整剤を含有するエンジンの潤滑油を用いる場合に、ピストン摺動速度が低速となる状況であっても低摩擦化及び低摩耗化に有効となるピストンリングの外周面の形状を見出した。
　本開示の一態様に係る摺動機構は、自動的に一時停止可能なエンジンに適用されるピストンとシリンダ内周面との間の摺動機構であって、エンジンの潤滑油は、有機モリブデン系摩擦調整剤を含有しており、ピストンの複数のリング溝にそれぞれ組み付けられる複数のピストンリングを備え、複数のピストンリングは、環状の圧力リングと、環状のオイルリングと、を有し、オイルリングの一対の外周面のそれぞれは、径方向外側に向かって凸状に湾曲する断面形状の湾曲面を含み、オイルリングの湾曲面の径方向最外点である頂点は、オイルリングの軸方向におけるオイルリングの外周面の中央部に配置されており、オイルリングの湾曲面は、オイルリングの頂点からオイルリングの軸方向の両側にそれぞれ０．０７５ｍｍ離れると共に径方向内側に１０μｍ以上の落差にて位置する一対の点を通る円弧面をなしており、圧力リングの外周面は、下記の（１）又は（２）のように構成されている：（１）圧力リングの外周面は、径方向外側に向かって突出しており、圧力リングの外周面の径方向最外点である頂点は、圧力リングの軸方向において圧力リングの外周面の中央部よりもピストンの下死点側に配置されている。（２）圧力リングの外周面は、径方向外側に向かって凸状に湾曲する断面形状の湾曲面を含み、圧力リングの湾曲面の径方向最外点である頂点は、圧力リングの軸方向において圧力リングの外周面の中央部又は圧力リングの中央部よりもピストンの下死点側に配置されており、圧力リングの湾曲面は、圧力リングの頂点から圧力リングの軸方向の両側にそれぞれ０．３ｍｍ離れると共に径方向内側に２μｍ以上の落差にて位置する一対の点を通る円弧面をなしている。
　本開示の一態様に係る摺動機構では、オイルリングの外周面及び圧力リングの外周面は、エンジンの運転中にピストン摺動速度が速く流体潤滑領域の割合が多い状況で、シリンダ内周面の潤滑油を掻き落しやすく油膜が薄くなりやすい形状に構成されている。このようなオイルリングの外周面形状及び圧力リングの外周面形状により、ピストンリングの外周面とシリンダ内周面との摺接部での潤滑状態が境界潤滑になりやすくなり、ピストンリングの外周面とシリンダ内周面との微小な接触が増えやすくなる。その結果、摺接部において摩擦熱が増大し、有機モリブデン系摩擦調整剤からフィルム状の二硫化モリブデン等が形成されやすくなる。したがって、自動的に一時停止可能なエンジンに適用されるピストンとシリンダ内周面との間の摺動機構において、有機モリブデン系摩擦調整剤を含有するエンジンの潤滑油を用いる場合に、ピストン摺動速度が低速となる状況であっても低摩擦化及び低摩耗化を図ることが可能となる。
　一実施形態において、圧力リングの外周面及びオイルリングの外周面には、クロムを含む皮膜が形成されていてもよい。この場合、クロム分の存在により、摺接部において有機モリブデン系摩擦調整剤からフィルム状の二硫化モリブデン等が形成される現象が一層発現しやすくなる。
　一実施形態において、複数のピストンリングのシリンダ内周面に対する合計面圧は、０．８５ＭＰａ以上であってもよい。この場合、合計面圧が０．８５ＭＰａ未満である場合と比べてシリンダ内周面の油膜が薄くなるため、摺接部において有機モリブデン系摩擦調整剤からフィルム状の二硫化モリブデン等が形成される現象が一層発現しやすくなる。
　一実施形態において、圧力リングの外周面及びオイルリングの外周面と、シリンダ内周面と、の合成粗さは、Ｒａ０．１μｍ以上であってもよい。この場合、合成粗さがＲａ０．１μｍ未満である場合と比べてピストンリングの外周面とシリンダ内周面との微小な接触が増えやすくなるため、摩擦熱が発生しやすくなり、摺接部において有機モリブデン系摩擦調整剤からフィルム状の二硫化モリブデン等が形成される現象が一層発現しやすくなる。
　本開示の他の態様に係る摺動機構は、自動的に一時停止可能なエンジンに適用されるピストンとシリンダ内周面との間の摺動機構であって、エンジンの潤滑油は、有機モリブデン系摩擦調整剤を含有しており、ピストンの複数のリング溝にそれぞれ組み付けられる複数のピストンリングを備え、複数のピストンリングは、外周面が下記の（１）又は（２）のように構成された環状の圧力リングを有する：（１）圧力リングの外周面は、径方向外側に向かって突出しており、圧力リングの外周面の径方向最外点である頂点は、圧力リングの軸方向において圧力リングの外周面の中央部よりもピストンの下死点側に配置されている。（２）圧力リングの外周面は、径方向外側に向かって凸状に湾曲する断面形状の湾曲面を含み、圧力リングの湾曲面の径方向最外点である頂点は、圧力リングの軸方向において圧力リングの外周面の中央部又は圧力リングの中央部よりもピストンの下死点側に配置されており、圧力リングの湾曲面は、圧力リングの頂点から圧力リングの軸方向の両側にそれぞれ０．３ｍｍ離れると共に径方向内側に２μｍ以上の落差にて位置する一対の点を通る円弧面をなしている。
　本開示の他の態様に係る摺動機構では、圧力リングの外周面及び頂点は、エンジンの運転中にピストン摺動速度が速く流体潤滑領域の割合が多い状況で、シリンダ内周面の潤滑油を掻き落しやすく油膜が薄くなりやすい形状に構成されている。このような圧力リングの外周面形状により、ピストンリングの外周面とシリンダ内周面との摺接部での潤滑状態が境界潤滑になりやすくなり、ピストンリングの外周面とシリンダ内周面との微小な接触が増えやすくなる。その結果、摺接部において摩擦熱が増大し、有機モリブデン系摩擦調整剤からフィルム状の二硫化モリブデン等が形成されやすくなる。したがって、自動的に一時停止可能なエンジンに適用されるピストンとシリンダ内周面との間の摺動機構において、有機モリブデン系摩擦調整剤を含有するエンジンの潤滑油を用いる場合に、ピストン摺動速度が低速となる状況であっても低摩擦化及び低摩耗化を図ることが可能となる。
　本開示の更に他の態様に係る摺動機構は、自動的に一時停止可能なエンジンに適用されるピストンとシリンダ内周面との間の摺動機構であって、エンジンの潤滑油は、有機モリブデン系摩擦調整剤を含有しており、ピストンの複数のリング溝にそれぞれ組み付けられる複数のピストンリングを備え、複数のピストンリングは、一対の外周面を含む環状のオイルリングを有し、オイルリングの一対の外周面のそれぞれは、径方向外側に向かって凸状に湾曲する断面形状の湾曲面を含み、オイルリングの湾曲面の径方向最外点である頂点は、オイルリングの軸方向におけるオイルリングの外周面の中央部に配置されており、オイルリングの湾曲面は、オイルリングの頂点からオイルリングの軸方向の両側にそれぞれ０．０７５ｍｍ離れると共に径方向内側に１０μｍ以上の落差にて位置する一対の点を通る円弧面をなしている。
　本開示の更に他の態様に係る摺動機構では、オイルリングの湾曲面及び頂点は、エンジンの運転中にピストン摺動速度が速く流体潤滑領域の割合が多い状況で、シリンダ内周面の潤滑油を掻き落しやすく油膜が薄くなりやすい形状に構成されている。このようなオイルリングの外周面形状により、ピストンリングの外周面とシリンダ内周面との摺接部での潤滑状態が境界潤滑になりやすくなり、ピストンリングの外周面とシリンダ内周面との微小な接触が増えやすくなる。その結果、摺接部において摩擦熱が増大し、有機モリブデン系摩擦調整剤からフィルム状の二硫化モリブデン等が形成されやすくなる。したがって、自動的に一時停止可能なエンジンに適用されるピストンとシリンダ内周面との間の摺動機構において、有機モリブデン系摩擦調整剤を含有するエンジンの潤滑油を用いる場合に、ピストン摺動速度が低速となる状況であっても低摩擦化及び低摩耗化を図ることが可能となる。
　上記更に他の態様に係る摺動機構の一実施形態において、オイルリングの外周面には、クロムを含む皮膜が形成されていてもよい。この場合、複数のピストンリングのうちシリンダ内周面に対する面圧が高くされる傾向があるオイルリングの外周面にクロム分が存在することにより、オイルリングの摺接部において有機モリブデン系摩擦調整剤からフィルム状の二硫化モリブデン等が形成される現象が効果的に発現しやすくなる。
　本開示の種々の態様に係る摺動機構によれば、ピストン摺動速度が低速となる状況において低摩擦化及び低摩耗化を図ることが可能となる。
一実施形態に係る摺動機構を模式的に示す断面図である。 図１のトップリングの断面図である。 図１のセカンドリングの断面図である。 （ａ）は、図１のオイルリングの断面図である。（ｂ）は、（ａ）のオイルリングの外周面の拡大断面図である。 図２のトップリングのダレ量と平均油膜厚さとの関係を図示するグラフである。 図３のセカンドリングの下端ダレ量と平均油膜厚さとの関係を図示するグラフである。 図４のオイルリングのダレ量と平均油膜厚さとの関係を図示するグラフである。 一実施形態に係る摺動機構の摩擦係数の概略特性を示すストライベック線図である。 変形例に係るトップリングの断面図である。 変形例に係るセカンドリングの断面図である。 別の変形例に係るセカンドリングの断面図である。 （ａ）は、変形例に係るオイルリングの外周面の拡大断面図である。（ｂ）は、別の変形例に係るオイルリングの外周面の拡大断面図である。 図１１のオイルリングの平均油膜厚さを図示するグラフである。 図１の複数のピストンリングのリングセットの合計面圧と平均油膜厚さとの関係を図示するグラフである。 図１の複数のピストンリングの外周面及びシリンダ内周面の合成粗さとリングセットの摩擦平均有効圧との関係を図示するグラフである。
　以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。以下の説明において、「上側」はピストンの上死点側（エンジンの燃焼室側）に対応し、「下側」はピストンの下死点側（エンジンのクランク室側）に対応する。
　本開示に係る摺動機構は、エンジンのピストンとシリンダ内周面との間の摺動機構であり、例えば自動車に搭載されたエンジンに適用される。ここでのエンジンは、自動車の使用中において自動的に一時停止可能に構成されている。エンジンは、例えば、アイドリングストップ機能を有するエンジン及びハイブリッド車両に搭載のエンジン等である。エンジンの回転数は、ピストン摺動速度と比例する。エンジンを所定の回転数以上（例えば１５００ｒｐｍ以上）で運転中のピストン摺動速度と比べて、エンジンの一時停止及び始動の際のピストン摺動速度は、低速となる。ピストン摺動速度とは、シリンダ内周面に対するピストンの往復運動の速度を意味する。
　エンジンの潤滑油は、有機モリブデン系摩擦調整剤を含有している。有機モリブデン系摩擦調整剤としては、例えば、ＭｏＤＴＣ（ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン）、又は、ＭｏＤＴＰ（ジアルキルジチオリン酸モリブデン）を用いることができる。ここでのエンジンの潤滑油では、例えば、ＭｏＤＴＣの含有量が２０００ｐｐｍ以下である。エンジンの潤滑油としては、ＭｏＤＴＣの含有量が２０００ｐｐｍを超える潤滑油を用いることもできる。有機モリブデン系摩擦調整剤は、ＭｏＤＴＣ及びＭｏＤＴＰに限定されず、有機モリブデン化合物を含むものであれば、基油の種類や他の添加剤の有無等によらず採用することができる。
　図１は、一実施形態に係る摺動機構を模式的に示す断面図である。図１の断面図は、複数のピストンリング１の軸方向に沿っての断面図である。図１には、ピストンリング１がリング溝２に装着された状態でシリンダ内に配置されたピストン３の一部の模式的な断面が示されている。ピストンリング１の軸方向は、ピストン３の往復動方向と同じ方向である。
　図１に示されるように、ピストン３のピストン外周面３ａには、複数のリング溝２が形成されている。ここでの複数のリング溝２は、上側から順に、トップリング溝２ａ、セカンドリング溝２ｂ、及びオイルリング溝２ｃである。複数のリング溝２には、複数のピストンリング１がそれぞれ組み付けられている。
　複数のピストンリング１は、環状の圧力リングと、環状のオイルリングと、を有している。ここでの複数のピストンリング１は、トップリング溝２ａに嵌め込まれるトップリング（圧力リング）１０、セカンドリング溝２ｂに嵌め込まれるセカンドリング（圧力リング）２０、及び、オイルリング溝２ｃに嵌め込まれるオイルリング３０である。つまり、摺動機構１００は、ピストン３の複数のリング溝２にそれぞれ組み付けられる複数のピストンリング１を備えている。各ピストンリング１は、潤滑油が付着したシリンダ内周面４に対して摺動することで、燃焼室側とクランク室側との間のガスシール機能、潤滑油の掻き落とし機能、及び、潤滑油の油膜形成機能等を奏することができる。複数のリング溝２に組付けられた複数のピストンリング１は、ピストンの往復運動に伴って、シリンダ内周面４に対して潤滑油の油膜を介してピストン摺動速度と等しい速度で摺動する。シリンダ内周面４は、シリンダボアの内壁面のことである。
［トップリング］
　図２は、図１のトップリングの断面図である。図１及び図２に示されるように、トップリング１０は、環状の本体部１１と、本体部１１の一部に形成された合口部（図示省略）とを有している。本体部１１は、一対の側面１２及び側面１３と、内周面１４及び外周面１５とを有している。側面１２，１３は、例えば、内周面１４に略直交している。以下の説明では、側面１２と側面１３とを結ぶ方向をピストンリング１の幅方向とし、内周面１４と外周面１５とを結ぶ方向をピストンリング１の厚さ方向とする。ピストンリング１の幅方向は、「上下方向」及び「軸方向」に相当する。
　本体部１１は、厚さ方向が長辺かつ幅方向が短辺となる断面略長方形状をなしている。本体部１１は、例えば複数の金属元素を含有する鋳鉄或いは鋼（スチール）を用い、十分な強度、耐熱性、及び弾性をもって形成されている。
　本体部１１の表面には、表面改質が施されて硬質皮膜が形成されてもよい。硬質皮膜は、例えば、物理気相成長法（ＰＶＤ法）を用いて形成される物理気相成長膜（ＰＶＤ膜）である。これにより、硬質皮膜を十分な硬度で形成できる。硬質皮膜は、チタン（Ｔｉ）及びクロム（Ｃｒ）の少なくとも一種と、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、及び酸素の少なくとも一種とを含むイオンプレーティング膜、若しくはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜である。具体例としては、硬質皮膜は、窒化チタン膜、窒化クロム膜、炭窒化チタン膜、炭窒化クロム膜、酸窒化クロム膜、クロム膜、又はチタン膜である。この中でも、耐摩耗性及び耐スカッフ性を重視する場合には、窒化クロム膜を用いることが好ましい。なお、硬質皮膜は積層体であってもよく、例えば窒化クロム膜及びダイヤモンドライクカーボン膜等を含んでもよい。ここでのトップリング１０の外周面１５には、窒化クロム（ＣｒＮ）を含む硬質皮膜（皮膜）が形成されていてもよい。
　合口部は、本体部１１の一部が分断された部分であり、互いに対向する一対の合口端部によって形成されている。一対の合口端部は、それぞれ本体部１１の自由端となっている部分である。合口部の隙間（合口隙間）は、例えばトップリング１０が加熱されて熱膨張したときに狭まるようになっている。合口部は、トップリング１０の使用時において、トップリング１０とシリンダ内周面４との間の温度差に起因する本体部１１の熱膨張分の逃げ部として機能する。
　トップリング１０の本体部１１の外周面１５について詳細に説明する。以下の説明での各ピストンリング１の外周面に関する線の形状は、特に特定しない場合、当該ピストンリング１の断面視での線の形状を意味する。
　トップリング１０の外周面１５には、一例として、径方向外側に向かって凸状に湾曲する断面形状の湾曲面１６が設けられている。湾曲面１６は、例えば、側面１２の径方向外側の端部と側面１３の径方向外側の端部とを両端とする円弧面となっている。湾曲面１６の円弧面は、例えば、その中心が側面１２と側面１３との中間に位置してもよい。この場合、トップリング１０の径方向において円弧面の最外部は、外周面１５において側面１２と側面１３とを結ぶ幅方向の中央に位置する。つまり、トップリング１０の湾曲面１６の径方向最外点である頂点１７は、トップリング１０の幅方向（軸方向）においてトップリング１０の外周面１５の中央部１５Ｍに配置されている。頂点１７は、外周面１５のうち径方向外側に最も張り出している部分であり、シリンダ内周面４との摺接部となる点である。頂点１７は、本体部１１の周方向については、周方向全体に亘って延在することで円環状をなしている。トップリング１０の外周面１５は、頂点１７を境に幅方向に対称な対称バレル形状となっている。
　なお、バレル形状は、ピストンリング１の径方向外側に向かって凸状に湾曲する湾曲面であって、ピストンリング１の径方向の最外部を含む湾曲面を意味する。バレル形状には、対称バレル形状及び偏心バレル形状が含まれる。対称バレル形状は、バレル形状であって、ピストンリング１の径方向の最外部（頂点）がピストンリング１の外周面の幅方向における中央に位置している湾曲面を意味する。偏心バレル形状は、バレル形状であって、ピストンリング１の径方向の最外部（頂点）がピストンリング１の外周面の幅方向における中央よりも下側（クランク室寄り）に位置している湾曲面を意味する。
　湾曲面１６の円弧面の大きさは、頂点１７から幅方向に一定距離離れた点（例えば上下に０．３ｍｍずつ離れた各一点）と、頂点１７の位置との間の、トップリング１０の径方向におけるダレ量（落差の寸法）で規定することができる。湾曲面１６のダレ量は、例えば、２μｍ以上且つ１０μｍ以下であってもよい。湾曲面１６のダレ量は、例えば、３μｍ以上且つ７μｍ以下であってもよい。湾曲面１６のダレ量は、例えば、４μｍ以上且つ５μｍ以下であってもよい。つまり、トップリング１０の湾曲面１６は、トップリング１０の頂点１７からトップリング１０の幅方向（軸方向）の両側にそれぞれ０．３ｍｍ（図２のＬｈ１は０．６ｍｍ）離れると共に径方向内側に２μｍ以上の落差（図２のＤ１）にて位置する一対の点を通る円弧面をなしている。
［セカンドリング］
　図３は、図１のセカンドリングの断面図である。図１及び図３に示されるように、セカンドリング２０は、環状の本体部２１と、本体部２１の一部に形成された合口部（図示省略）とを有している。本体部２１は、一対の側面２２及び側面２３と、内周面２４及び外周面２５とを有している。側面２２，２３は、例えば、内周面２４に略直交している。合口部は、例えば、上述のトップリング１０の本体部１１の合口部と同様に構成されている。
　本体部２１は、厚さ方向が長辺かつ幅方向が短辺となる断面略長方形状をなしている。本体部２１は、例えば複数の金属元素を含有する鋳鉄或いは鋼（スチール）を用い、十分な強度、耐熱性、及び弾性をもって形成されている。
　本体部２１の表面には、上述のトップリング１０の本体部１１と同様に、表面改質が施されて硬質皮膜が形成されてもよい。ここでのセカンドリング２０の外周面２５には、窒化クロム（ＣｒＮ）を含む硬質皮膜（皮膜）が形成されていてもよい。
　セカンドリング２０の本体部２１の外周面２５について詳細に説明する。セカンドリング２０の外周面２５は、一例として、テーパ面２６を含んでいる。ここでのテーパ面２６は、下側に向かうほど径方向外側に向かって張り出す断面形状の傾斜面である。テーパ面２６は、例えば、側面２２の径方向外側の端部と側面２３の径方向外側の端部とを直線状に結ぶように延在している。テーパ面２６の上端部には、側面２２の径方向外側の端部に連なる面取部２６ａが形成されている。テーパ面２６の下端部には、側面２３の径方向外側の端部に連なる円弧面である下端ダレ部２７が形成されている。テーパ面２６の直線状の部分と下端ダレ部２７との境界は、セカンドリング２０の径方向において外周面２５の最外部の頂点２８であり、幅方向において側面２２と側面２３との中間よりも下死点側に位置している。つまり、セカンドリング２０の外周面２５は、径方向外側に向かって突出しており、セカンドリング２０の外周面２５の径方向最外点である頂点２８は、セカンドリング２０の幅方向（軸方向）においてセカンドリング２０の外周面２５の中央部２５Ｍよりもピストン３の下死点側に配置されている。セカンドリング２０の頂点２８は、セカンドリング２０の下死点側（側面２３）を基準としてセカンドリング２０の幅寸法（側面２２と側面２３との間の幅方向距離）の５０％未満の距離となる位置に配置されている。頂点２８は、外周面２５のうち径方向外側に最も張り出している部分であり、シリンダ内周面４との摺接部となる点である。頂点２８は、本体部２１の周方向については、周方向全体に亘って延在することで円環状をなしている。
　下端ダレ部２７の円弧面の大きさは、セカンドリング２０の径方向における頂点２８の位置から円弧面の径方向内側の端部までの下端ダレ量（落差の寸法）で規定することができる。下端ダレ量は、例えば、２μｍ以下であってもよい。下端ダレ量は、例えば、０μｍよりも大きく１μｍ以下であってもよい。つまり、セカンドリング２０の下端ダレ部２７の円弧面は、セカンドリング２０の径方向において頂点２８の位置から径方向内側に２μｍ以下の落差（図３のＤ２）にて位置する点を通る円弧面をなしている。また、側面２３から頂点２８までの軸方向寸法は、例えば、２μｍ以下であってもよい。
［オイルリング］
　図４（ａ）は、図１のオイルリングの断面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のオイルリングの外周面の拡大断面図である。図１、図４（ａ）、及び図４（ｂ）に示されるように、オイルリング３０は、一対のサイドレール３１，３２と、一対のサイドレール３１，３２の間に配置されるスペーサエキスパンダ３０Ｘとを備える３ピースのオイルコントロールリングである。サイドレール３１，３２の外周面３５，３６がシリンダ内周面４に接している。サイドレール３１，３２の内周面３１ａ，３２ａがスペーサエキスパンダ３０Ｘの耳部に接している。スペーサエキスパンダ３０Ｘとしては、公知の構成のスペーサエキスパンダを用いることができる。
　サイドレール３１，３２の軸方向の幅寸法は、例えば０．３５ｍｍ程度とされる。サイドレール３１，３２の幅寸法は共通であってもよいし、互いに異なっていてもよい。
　サイドレール３１，３２の材質は、例えば、ステンレス鋼、炭素鋼である。サイドレール３１，３２は、少なくとも外周面３５，３６を覆うように設けられた硬質皮膜（不図示）を備えてもよい。サイドレール３１，３２の硬質皮膜は、上述のトップリング１０の本体部１１と同様の硬質皮膜とすることができる。ここでのオイルリング３０の外周面３５，３６には、窒化クロム（ＣｒＮ）を含む硬質皮膜（皮膜）が形成されていてもよい。図４（ａ）に示されるように、サイドレール３１，３２は、例えば同じ形状である。以下、サイドレール３１の形状について説明し、サイドレール３２の形状の説明は省略する。
　サイドレール３１の外周面３５には、一例として、径方向外側に向かって凸状に湾曲する断面形状の湾曲面３７が設けられている。湾曲面３７は、例えば、側面３３の径方向外側の端部と側面３４の径方向外側の端部とを両端とする円弧面となっている。湾曲面３７の円弧面は、例えば、その中心が側面３３と側面３４との中間に位置してもよい。この場合、オイルリング３０の径方向において円弧面の最外部は、外周面３５において側面３３と側面３４とを結ぶ幅方向の中央に位置する。つまり、オイルリング３０の一対の外周面３５，３６のそれぞれは、径方向外側に向かって凸状に湾曲する断面形状の湾曲面３７を含んでいる。オイルリング３０の湾曲面３７の径方向最外点である頂点３８は、オイルリング３０の幅方向（軸方向）におけるオイルリング３０の外周面３５，３６の中央部３５Ｍに配置されている。頂点３８は、外周面３５のうち径方向外側に最も張り出している部分であり、シリンダ内周面４との摺接部となる点である。頂点３８は、サイドレール３１の周方向については、周方向全体に亘って延在することで円環状をなしている。オイルリング３０の外周面３５は、頂点３８を境に幅方向に対称な対称バレル形状となっている。
　湾曲面３７の円弧面の大きさは、頂点３８から幅方向に一定距離離れた点（例えば上下に０．０７５ｍｍずつ離れた各一点）と、頂点３８の位置との間の、サイドレール３１の径方向におけるダレ量（落差の寸法）で規定することができる。湾曲面３７のダレ量は、例えば、１０μｍ以上且つ３０μｍ以下であってもよい。湾曲面３７のダレ量は、例えば、１５μｍ以上且つ２５μｍ以下であってもよい。湾曲面３７のダレ量は、例えば、２０μｍ以上且つ２５μｍ以下であってもよい。つまり、オイルリング３０の湾曲面３７は、オイルリング３０の頂点３８からオイルリング３０の幅方向（軸方向）の両側にそれぞれ０．０７５ｍｍ離れると共に径方向内側に１０μｍ以上の落差にて位置する一対の点を通る円弧面をなしている。
　以上のように構成されたトップリング１０、セカンドリング２０、及び、オイルリング３０を備える摺動機構１００について、図５～図７を参照しつつ、ピストン摺動速度が低速となる状況におけるシミュレーション結果を説明する。図５～図７のシミュレーション結果は、摺動機構１００において、トップリング１０の幅寸法は１．２ｍｍとし、セカンドリング２０の幅寸法は１．２ｍｍとし、オイルリング３０の幅寸法は０．３５ｍｍとし、トップリング１０の外周面１５、セカンドリング２０の外周面２５、及び、オイルリング３０の外周面３５，３６には、窒化クロム（ＣｒＮ）を含む硬質皮膜（皮膜）を形成し、シリンダボアの直径は８６ｍｍとし、ピストン３の往復運動のストロークは８６ｍｍとし、シリンダ内周面４は鋳鉄製（材質：ＦＣ２５０）とし、エンジンの潤滑油は低粘度エンジンオイル（ＳＡＥ　０Ｗ－８）を用い、エンジンの潤滑油の油温は８０℃とし、エンジンの回転数は１２００ｒｐｍとし、モータリングの運転条件でシミュレーションを行った結果である。
　図５は、図２のトップリングのダレ量と平均油膜厚さとの関係を図示するグラフである。図５の横軸はトップリング１０のダレ量であり、縦軸はトップリング１０の外周面１５とシリンダ内周面４との間の平均油膜厚さである。図５に示されるように、トップリング１０のダレ量が大きくなるほど、トップリング１０の外周面１５とシリンダ内周面４との間の平均油膜厚さが小さくなる傾向があることがわかる。この傾向は、トップリング１０のダレ量が大きくなるほど、トップリング１０の外周面１５の湾曲面１６の曲率半径が小さくなり、外周面１５が湾曲面１６において尖った形状に近付くことから、シリンダ内周面４の潤滑油を掻き落しやすく油膜が薄くなりやすいことに対応する。
　図６は、図３のセカンドリングの下端ダレ量と平均油膜厚さとの関係を図示するグラフである。図６の横軸はセカンドリング２０の下端ダレ量であり、縦軸はセカンドリング２０の外周面２５とシリンダ内周面４との間の平均油膜厚さである。図６に示されるように、セカンドリング２０の下端ダレ量が２μｍ以下の範囲で小さくなるほど、セカンドリング２０の外周面２５とシリンダ内周面４との間の平均油膜厚さが小さくなる傾向があることがわかる。この傾向は、セカンドリング２０の下端ダレ量が２μｍ以下の範囲で小さくなるほど、セカンドリング２０の外周面２５の頂点２８付近が鋭角な形状となる（シャープエッジに近付く）ことから、シリンダ内周面４の潤滑油を掻き落しやすく油膜が薄くなりやすいことに対応する。
　図７は、図４のオイルリングのダレ量と平均油膜厚さとの関係を図示するグラフである。図７の横軸はオイルリング３０のサイドレール３１，３２のダレ量であり、縦軸はサイドレール３１，３２の外周面３５，３６とシリンダ内周面４との間の平均油膜厚さである。図７に示されるように、サイドレール３１，３２のダレ量が大きくなるほど、サイドレール３１，３２の外周面３５，３６とシリンダ内周面４との間の平均油膜厚さが小さくなる傾向があることがわかる。この傾向は、サイドレール３１，３２のダレ量が大きくなるほど、サイドレール３１，３２の外周面３５，３６の湾曲面３７の曲率半径が小さくなり、外周面３５，３６が湾曲面３７において尖った形状に近付くことから、シリンダ内周面４の潤滑油を掻き落しやすく油膜が薄くなりやすいことに対応する。
　ここで、図８は、一実施形態に係る摺動機構の摩擦係数の概略特性を示すストライベック線図である。図８の横軸は、エンジンの潤滑油の粘度とピストン摺動速度との積をシリンダ内周面４に対する垂直荷重（荷重）で除算して得た値であり、縦軸は、複数のピストンリング１とシリンダ内周面４との間の潤滑油の油膜を介しての摩擦係数である。
　図８においては、エンジンの潤滑油の粘度及び垂直荷重が一定であると想定すると、横軸はピストン摺動速度に比例する。この場合、エンジンの回転数が大きいほどピストン摺動速度が高速となる状況となり、横軸の右側の点に対応していく。エンジンの回転数が小さいほどピストン摺動速度が低速となる状況となり、横軸の左側の点に対応していく。図８の縦の破線Ｌｕ１，Ｌｕ２は、流体潤滑領域と、境界潤滑領域と、流体潤滑領域及び境界潤滑領域の混合潤滑領域と、を分ける線である。破線Ｌｕ１よりも横軸の左側は、境界潤滑領域に対応する。破線Ｌｕ２よりも横軸の右側は、流体潤滑領域に対応する。横軸において破線Ｌｕ１と破線Ｌｕ２との間の部分は、混合潤滑領域に対応する。
　図８において、実線Ｌ１は、「有機モリブデン系摩擦調整剤を含有する低粘度の潤滑油を使用し、上記実施形態の構成を備える摺動機構１００」の想定される特性に対応する線である。短破線Ｌ２は、実線Ｌ１に対して「上記実施形態の構成のうち複数のピストンリング１の外周面形状を公知形状に戻した点で異なる比較例」の既知の特性に対応する線である。長破線Ｌ３は、短破線Ｌ２に対して「有機モリブデン系摩擦調整剤を含有しない低粘度の潤滑油を使用する点で異なる比較例」の既知の特性に対応する線である。一点鎖線Ｌ４は、長破線Ｌ３に対して「潤滑油の粘度が高い点で異なる比較例」の既知の特性に対応する線である。
　図８では、従来技術として、一点鎖線Ｌ４と長破線Ｌ３とを比べると、長破線Ｌ３（低粘度の潤滑油）の方が一点鎖線Ｌ４よりも、破線Ｌｕ２よりも右側の流体潤滑領域において摩擦係数が小さく、破線Ｌｕ２よりも左側の混合潤滑領域及び境界潤滑領域において摩擦係数が大きい。この比較では、低粘度の潤滑油の方が、複数のピストンリング１とシリンダ内周面４との間の潤滑状態が境界潤滑（固体潤滑）となる頻度が増えやすいといえる。自動的に一時停止可能に構成されていないエンジンにおいては、流体潤滑領域となるようなピストン摺動速度での運転機会が多いため、流体潤滑領域での低摩擦化を優先させた設計思想といえる。また、低粘度の潤滑油に有機モリブデン系摩擦調整剤を含有させることで、破線Ｌｕ２よりも左側の混合潤滑領域及び境界潤滑領域において、長破線Ｌ３よりも短破線Ｌ２の方が低摩擦化が図られる。しかしながら、自動的に一時停止可能に構成されたエンジンでは、エンジンの一時停止及び始動の機会が増えやすくピストン摺動速度が低速となる運転機会が増えやすいことから、ピストンリングの外周面とシリンダ内周面との間の潤滑状態が、自動的に一時停止可能に構成されていないエンジンと比べて境界潤滑（固体潤滑）となりやすくなる。図８の例に当てはめれば、短破線Ｌ２であっても境界潤滑領域において未だ低摩擦化を図る余地が残されていた。
　そこで、本発明者は、従来の流体潤滑領域での低摩擦化を優先させた設計思想とは異なり、境界潤滑領域での低摩擦化及び低摩耗化を優先させた設計思想への逆転の発想のもと、あえてシリンダ内周面４の潤滑油の油膜が薄くなるような複数のピストンリング１の外周面形状を摺動機構１００の構成として採用している。この構成によれば、ピストン摺動速度が低速となる状況においても、摺接部において有機モリブデン系摩擦調整剤からフィルム状の二硫化モリブデン等が形成される現象が発現しやすくなる。その結果、図８にて摺動機構１００に対応する実線Ｌ１に示されるように、短破線Ｌ２と比べて境界潤滑領域において低摩擦化を図ることが可能となると期待される。
　以上説明したように、摺動機構１００では、外周面１５、外周面２５、及び、外周面３５，３６は、エンジンの運転中にピストン摺動速度が速く流体潤滑領域の割合が多い状況で、シリンダ内周面４の潤滑油を掻き落しやすく油膜が薄くなりやすい形状に構成されている。これにより、外周面１５、外周面２５、及び、外周面３５，３６とシリンダ内周面４との摺接部での潤滑状態が境界潤滑になりやすくなり、外周面１５、外周面２５、及び、外周面３５，３６とシリンダ内周面４との微小な接触が増えやすくなる。その結果、摺接部において摩擦熱が増大し、有機モリブデン系摩擦調整剤からフィルム状の二硫化モリブデン等が形成されやすくなる。したがって、自動的に一時停止可能なエンジンに適用されるピストン３とシリンダ内周面４との間の摺動機構１００において、有機モリブデン系摩擦調整剤を含有するエンジンの潤滑油を用いる場合に、ピストン摺動速度が低速となる状況であっても低摩擦化及び低摩耗化を図ることが可能となる。
　摺動機構１００では、外周面１５、外周面２５、及び、外周面３５，３６には、クロムを含む皮膜が形成されている。これにより、クロム分の存在によって摺接部において有機モリブデン系摩擦調整剤からフィルム状の二硫化モリブデン等が形成される現象が一層発現しやすくなる。
［変形例］
　以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述した実施形態に限定されるものではない。本開示は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。
　上記実施形態では、トップリング１０は頂点１７を境に幅方向に対称な対称バレル形状となっていたが、偏心バレル形状であってもよい。例えば、図９は、変形例に係るトップリングの断面図である。図９のトップリング１０Ａの外周面１５Ａには、一例として、径方向外側に向かって凸状に湾曲する断面形状の湾曲面１６Ａが設けられている。湾曲面１６Ａは、例えば、幅方向において側面１２と側面１３との中間よりも下死点側に中心が位置する円弧面の一部である。つまり、トップリング１０Ａの外周面１５Ａは、径方向外側に向かって突出しており、トップリング１０Ａの外周面１５Ａの径方向最外点である頂点１７Ａは、トップリング１０Ａの幅方向（軸方向）においてトップリング１０Ａの外周面１５Ａの中央部１５Ｍよりもピストンの下死点側に配置されている。トップリング１０Ａの外周面１５Ａは、バレル形状であって、トップリング１０Ａの径方向の最外部（頂点１７Ａ）がトップリング１０Ａの外周面１５Ａの幅方向における中央部１５Ｍよりも下側（クランク室寄り）に位置している湾曲面（偏心バレル形状）となっている。トップリング１０Ａの湾曲面１６Ａのダレ量は、例えば、トップリング１０の湾曲面１６のダレ量と同様に規定されている。この場合、湾曲面１６Ａの上端と側面１２の径方向外側の端部との間には、湾曲面１６Ａと異なる曲率半径の接続面１８が介在していてもよい。湾曲面１６Ａの下端と側面１３の径方向外側の端部との間には、湾曲面１６Ａと異なる曲率半径の接続面１９が介在していてもよい。また、偏心バレル形状のトップリング１０Ａの湾曲面１６Ａのダレ量は、頂点１７Ａの上側（ピストンの上死点側）と下側（ピストンの下死点側）とで異なる値としてもよい。
　上記実施形態では、セカンドリング２０のテーパ面２６の下端部では、下端ダレ部２７が側面２３の径方向外側の端部に直接連なっていたが、下端ダレ部２７と側面２３の径方向外側の端部との間に、切欠部が設けられていてもよい。例えば、図１０は、変形例に係るセカンドリングの断面図である。図１０に示されるように、セカンドリング２０Ａの本体部２１Ａには、切欠部２９Ａが形成されている。切欠部２９Ａは、側面２３Ａと外周面２５Ａとがなす角部が切り欠かれた部分であり、本体部２１Ａの周方向の全体にわたって延在している。切欠部２９Ａは、例えば切削用、研削用、又は研磨用の治具等によって、側面２３Ａ側且つ外周面２５Ａ側の本体部２１Ａの一部を全周にわたって切り欠くことで形成される。また、切欠部２９Ａは、本体部２１Ａの上記一部を圧延もしくは絞り加工等で塑性加工することによって形成されてもよい。切欠部２９Ａは、外周面２５Ａ側を向く第１面２９ｘと、側面２３Ａを向く第２面２９ｙとを有している。第１面２９ｘは、内周面２４と略平行に延在し、第２面２９ｙは側面２２，２３Ａと略平行に延在している。このため、第１面２９ｘと第２面２９ｙとがなす角は、略直角になっている。第２面２９ｙと外周面２５Ａとがなす下端ダレ部２７Ａは、セカンドリング２０の下端ダレ部２７と同様に構成されている。セカンドリング２０Ａは、いわゆるスクレーパカット形状を呈している。
　別の例として、図１１は、別の変形例に係るセカンドリングの断面図である。図１１に示されるように、セカンドリング２０Ｂの外周面２５Ｂでは、切欠部２９Ｂの第２面２９ｚは、本体部２１Ｂの側面２３Ａに対して非平行となっている。第２面２９ｚは、セカンドリング２０Ｂの径方向外側に向かうにつれて側面２３Ａ側に近付くように傾斜している。第２面２９ｚと外周面２５Ｂとがなす下端ダレ部２７Ｂは、セカンドリング２０の下端ダレ部２７と同様に構成されている。セカンドリング２０Ｂは、いわゆるナピアカット形状を呈している。なお、セカンドリング２０Ｂでは、面取部２６ａに代えて、テーパ面２６よりも幅方向に対して大きく傾斜する傾斜面２６ｂが設けられていてもよい。
　上記実施形態では、オイルリング３０の外周面３５，３６は、頂点３８を境に幅方向に対称な対称バレル形状となっていたが、この例に限定されない。例えば、図１２（ａ）は、変形例に係るオイルリングの外周面の拡大断面図である。サイドレール３１Ａの外周面３５Ａは、幅方向に略平行な当たり面３７Ａと、当たり面３７Ａの上端から燃焼室側に延在する傾斜面３７Ｂと、を含んでいる。傾斜面３７Ｂは、当たり面３７Ａに対して燃焼室側において、燃焼室側に向かって径が小さくなる（縮径される）。サイドレール３１Ａの外周面３５Ａは、いわゆるテーパレール形状を呈している。
　別の例として、図１２（ｂ）は、別の変形例に係るオイルリングの外周面の拡大断面図である。サイドレール３１Ｂは、外周面３５Ｂと、側面３３，３４と、外周面３５Ｂと側面３３の間の傾斜面３５ｘと、外周面３５Ｂと側面３４の間の傾斜面３５ｙとを有する。外周面３５Ｂ、傾斜面３５ｘ、及び、傾斜面３５ｙは、一例として、軸方向の断面において上下対称の形状を有している。サイドレール３１Ｂの外周面３５Ｂは、いわゆるバレット形状を呈している。例えば、外周面３５Ｂの先端部は、所定の曲率半径の円弧面で構成されている。傾斜面３５ｘは、軸方向の断面において、外周面３５Ｂの先端部をなす円弧面の側面３３側の端部から側面３３の径方向最外部までを直線状に結んで傾斜する面である。傾斜面３５ｙは、軸方向の断面において、外周面３５Ｂの先端部をなす円弧面の側面３４側の端部から側面３４の径方向最外部までを直線状に結んで傾斜する面である。軸方向と直交する面と傾斜面３５ｘ，３５ｙのなす角度は、例えば、３０～５０°であってもよい。
　図１３は、図１２のオイルリングの平均油膜厚さを図示するグラフである。図１３の横軸は図１２（ａ）及び図１２（ｂ）のオイルリング３０Ａ，３０Ｂのサイドレール３１Ａ，３１Ｂの外周面形状に対応しており、縦軸はサイドレール３１，３２の外周面３５Ａ，３５Ｂとシリンダ内周面４との間の平均油膜厚さである。図１３に示されるように、図１２（ａ）のテーパレール形状のサイドレール３１Ａ及び図１２（ｂ）バレット形状のサイドレール３１Ｂは、ともに、平均油膜厚さが０．１μｍよりも小さい。よって、図４（ｂ）のオイルリング３０のにおけるダレ量が１０μｍの場合よりも、平均油膜厚さが小さいことから、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）のオイルリング３０Ａ，３０Ｂによれば、シリンダ内周面４の潤滑油を掻き落しやすく油膜が薄くなりやすくなる。
　ちなみに、複数のピストンリング１のシリンダ内周面４に対する合計面圧を高めることで、シリンダ内周面４の潤滑油を掻き落しやすくし、摺接部において摩擦熱が増大させ、有機モリブデン系摩擦調整剤からフィルム状の二硫化モリブデン等が形成されやすくてもよい。ここでの合計面圧Ｐは、下式（１）により算出される各ピストンリング１の面圧を、全ての複数のピストンリング１について加算して得られる値である。オイルリング３０についてはサイドレール３１，３２の両方の和が用いられる。下式（１）において、Ｐは当該ピストンリング１の外周の面圧であり、Ｆｔは当該ピストンリング１の張力であり、Ｄはシリンダボアの直径であり、ｈ１は当該ピストンリング１の幅寸法である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　例えば、複数のピストンリング１のシリンダ内周面４に対する合計面圧Ｐは、０．８５ＭＰａ以上５．５ＭＰａ以下であってもよい。複数のピストンリング１のリングセットのシリンダ内周面４に対する合計面圧Ｐは、１．５ＭＰａ以上５．５ＭＰａ以下であってもよい。図１４は、図１の複数のピストンリングのリングセットの合計面圧Ｐと平均油膜厚さとの関係を図示するグラフである。図１４の横軸は複数のピストンリング１のリングセットの合計面圧Ｐであり、縦軸はリングセットとシリンダ内周面４との間の平均油膜厚さである。このリングセットの平均油膜厚さとは、トップリング１０、セカンドリング２０、及び、オイルリング３０（一対のサイドレール３１，３２）についての４つの平均油膜厚さを更に平均した値である。図１４に示されるように、リングセットの合計面圧Ｐが大きくなるほど、リングセットとシリンダ内周面４との間の平均油膜厚さが小さくなる傾向があることがわかる。この傾向は、リングセットの合計面圧Ｐが大きくなるほど、複数のピストンリング１の外周面がシリンダ内周面４に向かって押し付けられることから、シリンダ内周面４の潤滑油を掻き落しやすく油膜が薄くなりやすいことに対応する。例えば、トップリング１０、セカンドリング２０、及び、オイルリング３０のシリンダ内周面４に対する合計面圧Ｐが０．８５ＭＰａ以上である場合、合計面圧Ｐが０．８５ＭＰａ未満である場合と比べてシリンダ内周面４の油膜が薄くなるため、摺接部において有機モリブデン系摩擦調整剤からフィルム状の二硫化モリブデン等が形成される現象が一層発現しやすくなる。
　また、トップリング１０の外周面１５、セカンドリング２０の外周面２５、及び、オイルリング３０の外周面３５，３６と、シリンダ内周面４と、の合成粗さを高めることで、シリンダ内周面４の潤滑油を掻き落しやすくし、摺接部において摩擦熱が増大させ、有機モリブデン系摩擦調整剤からフィルム状の二硫化モリブデン等が形成されやすくてもよい。ここでの合成粗さＲａは、下式（２）により算出される左辺のσであり、各ピストンリング１ごとに算出することができる。下式（２）において、σｒは当該ピストンリング１の外周粗さＲａであり、σｌはシリンダ内周面４の内周粗さＲａである。合成粗さＲａは、ピストンリング１の未使用状態（加工直後の状態又は新品出荷状態）の値として算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　例えば、合成粗さＲａは、Ｒａ０．１μｍ以上Ｒａ０．５μｍ以下であってもよい。図１５は、図１の複数のピストンリングの外周面及びシリンダ内周面の合成粗さと平均油膜厚さとの関係を図示するグラフである。図１５の横軸は合成粗さＲａであり、縦軸は複数のピストンリングのリングセットのＦＭＥＰ（Ｆｒｉｃｔｉｏｎ　Ｍｅａｎ　Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ）である。図１５に示されるように、合成粗さＲａがＲａ０．１μｍ以上Ｒａ０．５μｍ以下の場合、当該ピストンリング１の外周面の粗さによってシリンダ内周面４との微小な接触（突起接触）が発生しやすくなり、当該ピストンリング１の外周面のＦＭＥＰ（すなわち摩擦力）が高くなる傾向がある。これにより、摩擦熱が発生しやすくなり、摺接部において有機モリブデン系摩擦調整剤からフィルム状の二硫化モリブデン等が形成される現象が一層発現しやすくなる。
　上記実施形態では、トップリング１０、セカンドリング２０、及び、オイルリング３０の全てについて、ピストン摺動速度が低速となる状況であっても低摩擦化及び低摩耗化に有効となるピストンリングの外周面の形状を採用していたが、この例に限定されない。トップリング１０、セカンドリング２０、及び、オイルリング３０のうちの少なくとも一つのピストンリング１について、このような外周面の形状を採用していればよい。例えば、トップリング及び／又はセカンドリングの圧力リングについて、上記実施形態及び変形例のような外周面の形状を採用し、オイルリングについては公知の外周面の形状を採用してもよい。あるいは、オイルリングについて、上記実施形態及び変形例のような外周面の形状を採用し、トップリング及びセカンドリングの圧力リングの少なくとも一方については公知の外周面の形状を採用してもよい。
　上記実施形態では、トップリング１０、セカンドリング２０、及び、オイルリング３０の全てについて、ピストンリング１の外周面にクロムを含む皮膜が形成されていたが、この例に限定されない。トップリング１０、セカンドリング２０、及び、オイルリング３０の少なくとも一つについてクロム以外の皮膜（例えばＤＬＣ膜）が形成されていてもよい。なお、オイルリング３０について上記実施形態及び変形例のような外周面の形状を採用する場合には、オイルリング３０の外周面にクロムを含む皮膜が形成されていてもよい。この場合、複数のピストンリング１のうちシリンダ内周面４に対する面圧が高くされる傾向があるオイルリング３０の外周面にクロム分が存在することにより、オイルリング３０の摺接部において有機モリブデン系摩擦調整剤からフィルム状の二硫化モリブデン等が形成される現象が効果的に発現しやすくなる。
　上記実施形態では、例えばトップリング１０の場合、湾曲面１６は、例えば、側面１２の径方向外側の端部と側面１３の径方向外側の端部とを両端とする円弧面となっていたが、この例に限定されず、摺接部から離れた外周面の形状が変形されてもよい。例えば、湾曲面１６の上端と、側面１２の径方向外側の端部との間に、湾曲面１６とは異なる円弧面又は直線状のテーパ面等を含む接続面が介在してもよい。湾曲面１６の下端と、側面１３の径方向外側の端部との間に、湾曲面１６とは異なる円弧面又は直線状のテーパ面等を含む接続面が介在してもよい。他のピストンリング１についても、同様である。
　上記実施形態では、オイルリング３０は、３ピースのオイルコントロールリングであったが、２ピースのオイルコントロールリングであってもよい。
　上記実施形態では、セカンドリング２０の側面２２，２３は、内周面２４に略直交していたが、この例に限定されない。例えば、セカンドリングは、側面２２，２３と内周面２４との交差する角部を切り欠くようにインナーカット面を備える態様（いわゆるインナーベベル形状）としてもよい。
　トップリング１０の側面１２，１３は、内周面１４に略直交していたが、この例に限定されない。例えば、トップリングは、側面１２，１３と内周面１４との交差する角部を切り欠くようにインナーカット面を備える態様（いわゆるインナーベベル形状）としてもよい。また、トップリングは、側面１２，１３と外周面１５，１５Ａとの交差する角部を切り欠くようにバランスカット面を備える態様（いわゆるバランスカット形状）としてもよい。
　１…ピストンリング、２…リング溝、３…ピストン、４…シリンダ内周面、１０，１０Ａ…トップリング（圧力リング）、１５，１５Ａ，２５，２５Ａ，２５Ｂ，３５，３５Ａ，３５Ｂ，３６…外周面、１５Ｍ，２５Ｍ，３５Ｍ…中央部、１６，１６Ａ，３７…湾曲面、１７，１７Ａ，２８，３８…頂点、２０，２０Ａ，２０Ｂ…セカンドリング（圧力リング）、３０，３０Ａ，３０Ｂ…オイルリング、１００…摺動機構。

 

Claims (7)

  1. 　自動的に一時停止可能なエンジンに適用されるピストンとシリンダ内周面との間の摺動機構であって、
    　前記エンジンの潤滑油は、有機モリブデン系摩擦調整剤を含有しており、
    　前記ピストンの複数のリング溝にそれぞれ組み付けられる複数のピストンリングを備え、
    　複数の前記ピストンリングは、環状の圧力リングと、環状のオイルリングと、を有し、
    　前記オイルリングの一対の外周面のそれぞれは、径方向外側に向かって凸状に湾曲する断面形状の湾曲面を含み、
    　前記オイルリングの前記湾曲面の径方向最外点である頂点は、前記オイルリングの軸方向における前記オイルリングの前記外周面の中央部に配置されており、
    　前記オイルリングの前記湾曲面は、前記オイルリングの前記頂点から前記オイルリングの軸方向の両側にそれぞれ０．０７５ｍｍ離れると共に径方向内側に１０μｍ以上の落差にて位置する一対の点を通る円弧面をなしており、
    　前記圧力リングの外周面は、下記の（１）又は（２）のように構成されている、摺動機構。
    （１）前記圧力リングの前記外周面は、径方向外側に向かって突出しており、
    　前記圧力リングの前記外周面の径方向最外点である頂点は、前記圧力リングの軸方向において前記圧力リングの前記外周面の中央部よりも前記ピストンの下死点側に配置されている。
    （２）前記圧力リングの前記外周面は、径方向外側に向かって凸状に湾曲する断面形状の湾曲面を含み、
    　前記圧力リングの前記湾曲面の径方向最外点である頂点は、前記圧力リングの軸方向において前記圧力リングの前記外周面の中央部又は前記圧力リングの前記中央部よりも前記ピストンの下死点側に配置されており、
    　前記圧力リングの前記湾曲面は、前記圧力リングの前記頂点から前記圧力リングの軸方向の両側にそれぞれ０．３ｍｍ離れると共に径方向内側に２μｍ以上の落差にて位置する一対の点を通る円弧面をなしている。
  2. 　前記圧力リングの前記外周面及び前記オイルリングの前記外周面には、クロムを含む皮膜が形成されている、請求項１に記載の摺動機構。
  3. 　複数の前記ピストンリングの前記シリンダ内周面に対する合計面圧は、０．８５ＭＰａ以上５．５ＭＰａ以下である、請求項１又は２に記載の摺動機構。
  4. 　前記圧力リングの前記外周面及び前記オイルリングの前記外周面と、前記シリンダ内周面と、の合成粗さは、Ｒａ０．１μｍ以上Ｒａ０．５μｍ以下である、請求項１又は２に記載の摺動機構。
  5. 　自動的に一時停止可能なエンジンに適用されるピストンとシリンダ内周面との間の摺動機構であって、
    　前記エンジンの潤滑油は、有機モリブデン系摩擦調整剤を含有しており、
    　前記ピストンの複数のリング溝にそれぞれ組み付けられる複数のピストンリングを備え、
    　複数の前記ピストンリングは、外周面が下記の（１）又は（２）のように構成された環状の圧力リングを有する、摺動機構。
    （１）前記圧力リングの前記外周面は、径方向外側に向かって突出しており、
    　前記圧力リングの前記外周面の径方向最外点である頂点は、前記圧力リングの軸方向において前記圧力リングの前記外周面の中央部よりも前記ピストンの下死点側に配置されている。
    （２）前記圧力リングの前記外周面は、径方向外側に向かって凸状に湾曲する断面形状の湾曲面を含み、
    　前記圧力リングの前記湾曲面の径方向最外点である頂点は、前記圧力リングの軸方向において前記圧力リングの前記外周面の中央部又は前記圧力リングの前記中央部よりも前記ピストンの下死点側に配置されており、
    　前記圧力リングの前記湾曲面は、前記圧力リングの前記頂点から前記圧力リングの軸方向の両側にそれぞれ０．３ｍｍ離れると共に径方向内側に２μｍ以上の落差にて位置する一対の点を通る円弧面をなしている。
  6. 　自動的に一時停止可能なエンジンに適用されるピストンとシリンダ内周面との間の摺動機構であって、
    　前記エンジンの潤滑油は、有機モリブデン系摩擦調整剤を含有しており、
    　前記ピストンの複数のリング溝にそれぞれ組み付けられる複数のピストンリングを備え、
    　複数の前記ピストンリングは、一対の外周面を含む環状のオイルリングを有し、
    　前記オイルリングの一対の外周面のそれぞれは、径方向外側に向かって凸状に湾曲する断面形状の湾曲面を含み、
    　前記オイルリングの前記湾曲面の径方向最外点である頂点は、前記オイルリングの軸方向における前記オイルリングの前記外周面の中央部に配置されており、
    　前記オイルリングの前記湾曲面は、前記オイルリングの前記頂点から前記オイルリングの軸方向の両側にそれぞれ０．０７５ｍｍ離れると共に径方向内側に１０μｍ以上の落差にて位置する一対の点を通る円弧面をなしている、摺動機構。
  7. 　前記オイルリングの前記外周面には、クロムを含む皮膜が形成されている、請求項６に記載の摺動機構。

     
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