WO2018034112A1

WO2018034112A1 - ピストンリング

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Inventors: 大志清水; 太亮中村
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Abstract

ピストンリング１の合口部３において、本体部２の側面２ａ側には第１の突出部１３と、第１の受け部１４とが設けられ、本体部２の側面２ｂ側には、第２の突出部１５と、第２の受け部１６とが設けられ、本体部２の内周面２ｃ側には、第１のオス部２１と、第１のメス部２２とが設けられ、本体部２の外周面２ｄ側には、第２のオス部２３と、第２のメス部２４とが設けられる。第１のオス部２１は、第１のオス部２１の先端が先細りとなるように、第１のメス部２２に対する合わせ面２１ａに対して傾斜し、かつ外周面２ｄ側を向く傾斜面２１ｂを有し、第２のオス部２３は、第２のオス部２３の先端が先細りとなるように、第２のメス部２４に対する合わせ面２３ａに対して傾斜し、かつ内周面２ｃ側を向く傾斜面２３ｂを有する。

Description

ピストンリング

　本発明は、内燃機関に用いられるピストンリングに関する。

　自動車の内燃機関等に用いられるピストンリングは、例えばピストン外周面のリング溝に設けられる。ピストンリングの外周面がボア内周面に摺接し、かつピストンリングの一側面がリング溝の側面に当接することで、燃焼室側からクランク室側へのブローバイガスの防止機能が奏される。かかるピストンリングは、リング溝への装着の都合上、合口部を有する割りリング形状をなしているため、合口部におけるブローバイガスを抑制することが課題となっている。

　このような課題に対し、例えば特許文献１に記載のピストンリングでは、特殊合口構造を有するものが開示されている。このピストンリングの合口部においては、一方の合口端部ではその断面が径方向内側に向かって細くなる楔形状をなすと共に周方向に向かって延在する突出部が設けられる。また、他方の合口端部では当該突出部の受け部となる凹部が設けられている。この構成においては、突出部及び凹部の合わせ面同士の密着度を確保することにより、ブローバイガスのシール性を向上している。

実開昭６０－１０８７４８号公報

　ところで、ピストンリングをピストン外周面のリング溝へ装着する際には、リング内径をピストンの外径以上に拡径することによって、当該リング溝へピストンリングを装着する。ピストンリングが装着されたピストンは、エンジン組み付け工程においてシリンダブロックに挿入される。

　ピストンをシリンダブロックへ挿入する際、ピストンリングは、シリンダ内径まで縮径される。このとき、通常のストレート合口と呼ばれる合口構造を有するピストンリングに比べて、上記特許文献１のような特殊合口構造を有するピストンリングでは、合口部に設けられた突出部と凹部とが衝突することがある。このとき、突出部における角部が他方の合口端部に最初に衝突し、ピストンリングの合口部に欠け及び破損の少なくともいずれかが発生することにより、流体の遮断性（シール性）が十分に確保できないおそれがある。

　本発明は、合口部の破損を抑制し、シール性を良好に確保できるピストンリングを提供することを目的とする。

　本発明の一態様に係るピストンリングは、互いに対向する内周面及び外周面を有する環状の本体部と、本体部に形成された合口部とを備えるピストンリングであって、合口部において、本体部の一側面側には、一方の合口端部から他方の合口端部に向かって突出する第１の突出部と、他方の合口端部において第１の突出部を受ける第１の受け部とが設けられ、本体部の他側面側には、他方の合口端部から一方の合口端部に向かって突出する第２の突出部と、一方の合口端部において第２の突出部を受ける第２の受け部とが設けられ、本体部の内周面側には、第２の突出部から第２の受け部に向かって突出する第１のオス部と、第２の受け部において第１のオス部を受ける第１のメス部とが設けられ、本体部の外周面側には、第１の突出部から第１の受け部に向かって突出する第２のオス部と、第１の受け部において第２のオス部を受ける第２のメス部とが設けられ、第１のオス部は、第１のオス部の先端が先細りとなるように、第１のメス部に対する合わせ面に対して傾斜し、かつ外周面側を向く傾斜面もしくは凸状の湾曲面を有し、第２のオス部は、第２のオス部の先端が先細りとなるように、第２のメス部に対する合わせ面に対して傾斜し、かつ内周面側を向く傾斜面もしくは凸状の湾曲面を有する。

　このピストンリングでは、第１のオス部及び第２のオス部の先端は、共に先細りとなっている。また、第１のオス部が有する外周面側を向く傾斜面もしくは凸状の湾曲面と、第２のオス部が有する内周面側を向く傾斜面もしくは凸状の湾曲面とは、ピストンリングの厚さ方向において、互いに対向するように設けられている。このような第１及び第２のオス部が合口部に設けられることにより、例えばピストンリングを縮径する際に、第１のオス部が有する上記面と、第２のオス部が有する上記面とを最初に衝突させることができる。この場合、角部が設けられていない傾斜面同士、湾曲面同士、あるいは傾斜面と湾曲面とが最初に衝突するので、合口端部同士の引っかかりが防止される。これにより、ピストンリングを縮径する際に加わる力が合口部に集中することを防止し、合口部の破損を抑制できる。加えて、本体部の一側面側で第１の突出部及び第１の受け部が対向する位置と、本体部の他側面側で第２の突出部及び第２の受け部が対向する位置とが互いにずれることでクランクが形成されている。また、本体部の内周面側で第１のオス部及び第１のメス部が対向する位置と、本体部の外周面側で第２のオス部及び第２のメス部が対向する位置とが互いにずれることで、上記クランクとは別のクランクが形成されている。このため、ピストンリングの使用時に、上記二つのクランクが閉鎖することで、ピストンリングの合口部を通過するガスを抑制できる。したがって、上記ピストンリングによれば、合口端部同士の引っかかりを防止して合口部の破損を抑制し、シール性を良好に確保できる。

　第１のオス部は、外周面側を向く傾斜面を有し、第２のオス部は、内周面側を向く傾斜面を有してもよい。この場合、第１のオス部が有する傾斜面と、第２のオス部が有する傾斜面とを衝突時に面接触させることができるので、応力集中が発生しにくくなる。このため、合口部の破損を良好に抑制できる。加えて、ピストンリングを縮径する際に傾斜面同士が互いに滑り、ピストンリングを容易に縮径することができる。

　第１のオス部は、外周面側を向く凸状の湾曲面を有し、第２のオス部は、内周面側を向く凸状の湾曲面を有してもよい。この場合、第１のオス部及び第２のオス部の引っかかりを良好に抑制できる。

　第１のオス部は、第１のメス部に対する合わせ面であり、周方向に対して垂直に延在する先端面を有し、第２のオス部は、第２のメス部に対する合わせ面であり、周方向に対して垂直に延在する先端面を有してもよい。この場合、第１のオス部及び第２のオス部の先端は、互いに先端面に相当する厚さを有している。このため、第１のオス部及び第２のオス部の先端における強度を確保でき、合口部の破損を良好に抑制できる。

　第１のメス部と第２のオス部とがなす第１の入隅部には、第１のオス部の外周面側を向く傾斜面もしくは凸状の湾曲面に対向する第１の対向面が設けられており、第２のメス部と第１のオス部とがなす第２の入隅部には、第２のオス部の内周面側を向く傾斜面もしくは凸状の湾曲面に対向する第２の対向面が設けられており、第１の対向面は、内周面側を向く凹状の湾曲面もしくは平面であり、第２の対向面は、外周面側を向く凹状の湾曲面もしくは平面であってもよい。この場合、第１のオス部が有する上記傾斜面もしくは上記湾曲面と、第１の対向面との隙間、及び第２のオス部が有する上記傾斜面もしくは上記湾曲面と、第２の対向面との隙間を狭めることができる。これにより、上記隙間内におけるスラッジ等の堆積を抑制できる。

　第１の対向面は、内周面側を向く凹状の湾曲面であり、第２の対向面は、外周面側を向く凹状の湾曲面であってもよい。

　第１の対向面は、内周面側を向く平面であり、第２の対向面は、外周面側を向く平面であってもよい。

　本発明の他の一態様に係るピストンリングは、互いに対向する内周面及び外周面を有する環状の本体部と、本体部に形成された合口部とを備えるピストンリングであって、合口部において、本体部の一側面側には、一方の合口端部から他方の合口端部に向かって突出する第１の突出部と、他方の合口端部において第１の突出部を受ける第１の受け部とが設けられ、本体部の他側面側には、他方の合口端部から一方の合口端部に向かって突出する第２の突出部と、一方の合口端部において第２の突出部を受ける第２の受け部とが設けられ、本体部の外周面側には、第２の突出部から第２の受け部に向かって突出する第１のオス部と、第２の受け部において第１のオス部を受ける第１のメス部とが設けられ、本体部の内周面側には、第１の突出部から第１の受け部に向かって突出する第２のオス部と、第１の受け部において第２のオス部を受ける第２のメス部とが設けられ、第１のオス部は、第１のオス部の先端が先細りとなるように、第１のメス部に対する合わせ面に対して傾斜し、かつ内周面側を向く傾斜面もしくは凸状の湾曲面を有し、第２のオス部は、第２のオス部の先端が先細りとなるように、第２のメス部に対する合わせ面に対して傾斜し、かつ外周面側を向く傾斜面もしくは凸状の湾曲面を有する。

　このピストンリングでは、第１のオス部及び第２のオス部の先端は、共に先細りとなっている。また、第１のオス部が有する内周面側を向く傾斜面もしくは凸状の湾曲面と、第２のオス部が有する外周面側を向く傾斜面もしくは凸状の湾曲面とは、ピストンリングの厚さ方向において、互いに対向するように設けられている。このような第１及び第２のオス部が合口部に設けられることにより、例えばピストンリングを縮径する際に、第１のオス部が有する上記面と、第２のオス部が有する上記面とを最初に衝突させることができる。この場合、角部が設けられていない傾斜面同士、湾曲面同士、あるいは傾斜面と湾曲面とが最初に衝突するので、合口端部同士の引っかかりが防止される。これにより、ピストンリングを縮径する際に加わる力が合口部に集中することを防止し、合口部の破損を抑制できる。加えて、本体部の一側面側で第１の突出部及び第１の受け部が対向する位置と、本体部の他側面側で第２の突出部及び第２の受け部が対向する位置とが互いにずれることでクランクが形成されている。また、本体部の外周面側で第１のオス部及び第１のメス部が対向する位置と、本体部の内周面側で第２のオス部及び第２のメス部が対向する位置とが互いにずれることで、上記クランクとは別のクランクが形成されている。このため、ピストンリングの使用時に、上記二つのクランクが閉鎖することで、ピストンリングの合口部を通過するガスを抑制できる。したがって、上記ピストンリングによれば、合口端部同士の引っかかりを防止して合口部の破損を抑制し、シール性を良好に確保できる。

　第１のオス部は、内周面側を向く傾斜面を有し、第２のオス部は、外周面側を向く傾斜面を有してもよい。この場合、第１のオス部が有する傾斜面と、第２のオス部が有する傾斜面とを衝突時に面接触させることができるので、応力集中が発生しにくくなる。このため、合口部の破損を良好に抑制できる。加えて、ピストンリングを縮径する際に傾斜面同士が互いに滑り、ピストンリングを容易に縮径することができる。

　第１のオス部は、内周面側を向く凸状の湾曲面を有し、第２のオス部は、外周面側を向く凸状の湾曲面を有してもよい。この場合、第１のオス部及び第２のオス部の引っかかりを良好に抑制できる。

　第１のメス部と第２のオス部とがなす第１の入隅部には、第１のオス部の内周面側を向く傾斜面もしくは凸状の湾曲面に対向する第１の対向面が設けられており、第２のメス部と第１のオス部とがなす第２の入隅部には、第２のオス部の外周面側を向く傾斜面もしくは凸状の湾曲面に対向する第２の対向面が設けられており、第１の対向面は、外周面側を向く凹状の湾曲面もしくは平面であり、第２の対向面は、内周面側を向く凹状の湾曲面もしくは平面であってもよい。この場合、第１のオス部が有する上記傾斜面もしくは上記湾曲面と、第１の対向面との隙間、及び第２のオス部が有する上記傾斜面もしくは上記湾曲面と、第２の対向面との隙間を狭めることができる。これにより、上記隙間内におけるスラッジ等の堆積を抑制できる。

　第１の対向面は、外周面側を向く凹状の湾曲面であり、第２の対向面は、内周面側を向く凹状の湾曲面であってもよい。

　第１の対向面は、外周面側を向く平面であり、第２の対向面は、内周面側を向く平面であってもよい。

　内周面と、外周面と、一側面と、他側面と、第１のオス部における第１のメス部に対する合わせ面、傾斜面及び凸状の湾曲面と、第２のオス部における第２のメス部に対する合わせ面、傾斜面及び凸状の湾曲面と、の少なくとも一面上には、表面処理膜が設けられていてもよい。この場合、本体部を表面処理膜によって保護できる。

　本体部は、金属又は合金によって形成されてもよい。これにより、ピストンリングの耐熱性を十分に確保できる。

　本体部は、耐熱性を有する樹脂組成物によって形成されてもよい。これにより、ピストンリングの耐熱性を確保しつつ、合口部を容易に加工できる。

　樹脂組成物には、耐熱性向上用の充填材が含まれてもよい。これにより、ピストンリングの耐熱性を十分に確保できる。

　本発明の一態様に係るピストンリングによれば、合口部の破損を抑制し、シール性を良好に確保できる。

図１は、本発明の一態様に係るピストンリングの第１実施形態を示す斜視図である。図２は、図１に示したピストンリングの合口部の要部拡大斜視図である。図３は、図１に示したピストンリングの合口部を一側面側から示す要部拡大斜視図である。図４は、図１に示したピストンリングの合口部を他側面側から示す要部拡大斜視図である。図５は、図１に示したピストンリングの合口部を他側面側から見た要部拡大図である。図６（ａ）は、比較例に係るピストンリングの縮径時を示す要部拡大斜視図であり、図６（ｂ）は、第１実施形態に係るピストンリングの縮径時を示す要部拡大斜視図である。図７（ａ）は、自由状態におけるピストンリングの合口部を外周面側から見た要部拡大図であり、図７（ｂ）は、ピストンへの組み付け後のピストンリングの合口部を外周面側から見た要部拡大図である。図８は、第１実施形態の変形例のピストンリングの合口部を他側面側から見た要部拡大図である。図９（ａ）は、第２実施形態のピストンリングの合口部を他側面側から見た要部拡大図であり、図９（ｂ）は、第２実施形態の変形例のピストンリングの合口部を他側面側から見た要部拡大図である。

　以下、図面を参照しながら、本発明の一態様に係るピストンリングの好適な実施形態について詳細に説明する。

（第１実施形態）
　図１は、本発明の一態様に係るピストンリングの第１実施形態を示す斜視図である。同図に示すピストンリング１は、例えば自動車の内燃機関においてピストン外周面のリング溝に設けられる。ピストンリング１の外周面２ｄがボア内周面に摺接し、かつピストンリング１の側面２ｂ側がリング溝の側面に当接してシール面となることで、燃焼室側からクランク室側へのブローバイガスの防止機能が奏される。

　このピストンリング１は、環状の本体部２と、本体部２の一部に形成された合口部３とを備えている。本体部２は、幅方向の端面である側面２ａ（一側面）及び側面２ｂ（他側面）と、厚さ方向の端面である内周面２ｃ及び外周面２ｄとによって、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。この本体部２は、例えば金属又は合金（複数の金属元素を含有する鋳鉄或いは鋼材）によって十分な強度、耐熱性、及び弾性をもって形成されている。

　本体部２の表面には、例えば表面処理膜が設けられている。表面処理膜は、例えば、硬質クロムめっき層、ＰＶＤ処理層、鉄又はクロム等の窒化物層、或いはＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜などの硬質膜である。上記表面処理膜が設けられることにより、本体部２の耐摩耗性の向上が図られている。本体部２の表面とは、側面２ａ，２ｂ、内周面２ｃ、及び外周面２ｄである。

　図２は、図１の合口部３の要部拡大斜視図であり、図３は、図１に示したピストンリング１の合口部３を側面２ａ側から示す要部拡大斜視図であり、図４は、図１に示したピストンリング１の合口部３を側面２ｂ側から示す要部拡大斜視図である。図２～４に示すように、合口部３は、本体部２の一部に形成された切れ目であり、ピストンリング１をピストン外周面のリング溝に装着する際の装着性の確保を目的として設けられている。合口部３では、ピストンリング１をリング溝に装着する前の状態において、一方の合口端部１１と他方の合口端部１２とが所定の間隔をもって互いに対向した状態となっている。

　この合口部３においては、図２～図４に示すように、本体部２の側面２ａ側には、一方の合口端部１１から他方の合口端部１２に向かって突出する第１の突出部１３と、他方の合口端部１２において第１の突出部１３を受ける第１の受け部１４とが設けられている。また、本体部２の側面２ｂ側には、他方の合口端部１２から一方の合口端部１１に向かって突出する第２の突出部１５と、一方の合口端部１１において第２の突出部１５を受ける第２の受け部１６とが設けられている。

　より具体的には、第１の突出部１３では、一方の合口端部１１から本体部２の側面２ａ側の略半分部分が断面略長方形状に突出した状態となっている。また、第１の突出部１３において、第１の受け部１４に対向する側面２ｂ側の先端角は切り欠かれている。これにより、第１の突出部１３において第１の受け部１４に対向する側面２ｂ側の先端には、切欠面Ｓ１が形成されている。第１の受け部１４では、他方の合口端部１２において本体部２の側面２ａ側の略半分部分が第１の突出部１３の形状に対応して断面略長方形状に切り欠かれた状態となっている。第１の突出部１３における第１の受け部１４に対する対向面である先端面１３ａ、及び第１の受け部１４における第１の突出部１３に対する対向面である先端面１４ａは、それぞれ周方向に対して垂直又は略垂直に延在する略長方形状である。

　同様に、第２の突出部１５では、他方の合口端部１２から本体部２の側面２ｂ側の略半分部分が断面略長方形状に突出した状態となっている。また、第２の突出部１５において、第２の受け部１６に対向する側面２ａ側の先端角は切り欠かれている。これにより、第２の突出部１５において第２の受け部１６に対向する側面２ａ側の先端には、切欠面Ｓ２が形成されている。第２の受け部１６では、一方の合口端部１１において本体部２の側面２ｂ側の略半分部分が第２の突出部１５の形状に対応して断面略長方形状に切り欠かれた状態となっている。

　さらに、本体部２の側面２ｂ側において、本体部２の内周面２ｃ側には、第２の突出部１５から第２の受け部１６に向かって突出する第１のオス部２１と、第２の受け部１６において第１のオス部２１を受ける第１のメス部２２とが設けられている。また、本体部２の側面２ｂ側において、本体部２の外周面２ｄ側には、第２の受け部１６から第２の突出部１５に向かって突出する第２のオス部２３と、第２の突出部１５において第２のオス部２３を受ける第２のメス部２４とが設けられている。このため、側面２ｂ側においては、第１のオス部２１、第１のメス部２２、第２のオス部２３、及び第２のメス部２４によって、いわゆるステップ合口が形成されている。

　以下では、図５を用いながら、第１のオス部２１、第２のオス部２３、第１のメス部２２、及び第２のメス部２４を、これらの順番にて詳細に説明する。図５は、合口部３を側面２ｂ側から見た要部拡大図である。

　図５に示すように、第１のオス部２１は、第２の突出部１５の内周面２ｃ側の略半分部分が突出した状態となっている。具体的には、第１のオス部２１は、第１のメス部２２に対する合わせ面２１ａと、第１のオス部２１の先端が先細りとなるように、合わせ面２１ａに対して傾斜し、かつ外周面２ｄ側を向く傾斜面２１ｂとを有している。合わせ面２１ａは、傾斜面２１ｂよりも第１のオス部２１の先端側であって内周面２ｃ側に位置しており、周方向に対して垂直に延在する先端面である。合わせ面２１ａの一端と内周面２ｃとは、直角をなしている。傾斜面２１ｂは、合わせ面２１ａの外周面２ｄ側の端につながっている平面であり、例えば第１のオス部２１における外周面２ｄ側の角部を切り欠くことによって形成される。合わせ面２１ａと傾斜面２１ｂとは、鈍角をなしている。合わせ面２１ａと傾斜面２１ｂとがなす角度は、例えば、１１０°以上もしくは１２０°以上であって、１７０°以下、１６０°以下もしくは１５０°以下である。第１のオス部２１の厚さ方向において、傾斜面２１ｂの占める割合は、例えば、合わせ面２１ａの占める割合の０．１倍以上、０．２倍以上もしくは０．５倍以上であって、１００倍以下、５０倍以下もしくは３５倍以下である。

　第２のオス部２３は、第２の受け部１６の外周面２ｄ側の略半分部分が突出した状態となっている。具体的には、第２のオス部２３は、第２のメス部２４に対する合わせ面２３ａと、第２のオス部２３の先端が先細りとなるように、合わせ面２３ａに対して傾斜し、かつ内周面２ｃ側を向く傾斜面２３ｂとを有している。合わせ面２３ａは、傾斜面２３ｂよりも第２のオス部２３の先端側であって外周面２ｄ側に位置しており、周方向に対して垂直に延在する先端面である。合わせ面２３ａの一端と外周面２ｄとは、直角をなしている。傾斜面２３ｂは、合わせ面２３ａの内周面２ｃ側の端につながっている平面であり、例えば第２のオス部２３における内周面２ｃ側の角部を切り欠くことによって形成される。合わせ面２３ａと傾斜面２３ｂとは、鈍角をなしている。合わせ面２３ａと傾斜面２３ｂとがなす角度は、例えば、１１０以上もしくは１２０°以上であって、１７０°以下、１６０°以下もしくは１５０°以下である。第２のオス部２３の厚さ方向において、傾斜面２３ｂの占める割合は、例えば、合わせ面２３ａの占める割合の０．１倍以上、０．２倍以上もしくは０．５倍以上であって、１００倍以下、５０倍以下もしくは３５倍以下である。

　第１のメス部２２は、第２の受け部１６の内周面２ｃ側の略半分部分が、第１のオス部２１と接しないように切り欠かれた状態となっている。第１のメス部２２と第２のオス部２３とがなす第１の入隅部２５には、傾斜面２１ｂに対向する対向面２５ａ（第１の対向面）が設けられている。この対向面２５ａは、内周面２ｃ側を向く凹状の湾曲面をなしており、第２のオス部２３の第１のオス部２１に対する合わせ面２３ｃと、第１のメス部２２の第１のオス部２１に対する合わせ面２２ａとを滑らかにつないでいる。なお、第１の入隅部２５をなす第２のオス部２３の基端側は、第２のオス部２３の先端側よりも厚くなっているので、第２のオス部２３の基端側における折れに対する強度（折損強度）が高まっている。

　第２のメス部２４は、第２の突出部１５の外周面２ｄ側の略半分部分が、第２のオス部２３と接しないように切り欠かれた状態となっている。第２のメス部２４と第１のオス部２１とがなす第２の入隅部２６には、傾斜面２３ｂに対向する対向面２６ａ（第２の対向面）が設けられている。この対向面２６ａは、外周面２ｄ側を向く凹状の湾曲面をなしており、第１のオス部２１の第２のオス部２３に対する合わせ面２１ｃと、第２のメス部２４の第２のオス部２３に対する合わせ面２４ａとを滑らかにつないでいる。なお、第２の入隅部２６をなす第１のオス部２１の基端側は、第１のオス部２１の先端側よりも厚くなっているので、第１のオス部２１の基端側における折れに対する強度（折損強度）が高まっている。

　以上のような構成を有するピストンリング１の作用効果について、図６を用いながら説明する。図６（ａ）は、比較例に係るピストンリングの縮径時を示す要部拡大斜視図であり、図６（ｂ）は、第１実施形態に係るピストンリング１の縮径時を示す要部拡大斜視図である。

　ピストンリングの組み付け（ピストン外周面のリング溝へ装着）では、まず、リング内径をピストンの外径以上に拡径することによって、当該リング溝へピストンリングを装着する。ピストンリングが装着されたピストンは、エンジン組み付け工程においてシリンダブロックに挿入される。このとき、ピストンリングによるピストンのシリンダブロックへの挿入を妨げないように、ピストンリングをシリンダ内径まで縮径する。なお、ピストンリングの縮径は、例えばテーパーコーン等の治具を用いて実施される。

　ここで、図６（ａ）に示されるように、比較例に係るピストンリング１００では、第１のオス部１２１は傾斜面２１ｂを有しておらず、第２のオス部１２３は傾斜面２３ｂを有していない。このため、第１のオス部１２１の外周面２ｄ側の先端には角部１２１ｄが設けられており、第２のオス部１２３の内周面２ｃ側の先端には角部１２３ｄが設けられている。このようなピストンリング１００を縮径すると、図６（ａ）に示されるように、第１のオス部１２１の角部１２１ｄが第２のオス部１２３の先端面１２３ａに衝突し、角部１２１ｄが第２のオス部１２３に引っかかることがある（もしくは、第２のオス部１２３の角部１２３ｄが第１のオス部１２１の先端面１２１ａに衝突し、角部１２３ｄが第１のオス部１２１に引っかかることがある）。この場合、ピストンリング１００を縮径する際に加わる力は、第１のオス部１２１及び第２のオス部１２３に集中し、合口端部１１１，１１２に欠け及び破損の少なくともいずれかが発生してしまうことがある。

　一方、第１実施形態に係るピストンリング１では、第１のオス部２１及び第２のオス部２３の先端は、共に先細りとなっている。また、第１のオス部２１が有する傾斜面２１ｂと、第２のオス部２３が有する傾斜面２３ｂとは、ピストンリング１の厚さ方向において、互いに対向するように設けられている。このような第１のオス部２１及び第２のオス部２３が合口部３に設けられることにより、図６（ｂ）に示されるように、ピストンリング１を縮径するときに合口端部１１，１２同士が衝突する場合、傾斜面２１ｂ，２３ｂを互いに最初に衝突させることができる。この場合、角部が設けられていない傾斜面２１ｂ，２３ｂ同士が衝突するので、第１のオス部２１と第２のオス部２３とが引っかかりにくくなる。加えて、上記衝突時に傾斜面２１ｂ，２３ｂが互いに面接触するので、応力集中が発生しにくくなる。したがって、合口部３の破損を良好に抑制できる。さらには、ピストンリング１を縮径する際に加わる力に応じて傾斜面２１ｂ，２３ｂ同士が滑り、ピストンリング１を容易に閉じることができる。

　加えて、図５に示すように、ピストンリング１では、本体部２の内周面２ｃ側で第１のオス部２１及び第１のメス部２２が対向する位置と、本体部２の外周面２ｄ側で第２のオス部２３及び第２のメス部２４が対向する位置とが、本体部の周方向に互いにずれている。これにより、合口部３を側面２ｂ側から見た場合、第１のオス部２１の合わせ面２１ａ及び傾斜面２１ｂ、第１のメス部２２の合わせ面２２ａ、第１の入隅部２５の対向面２５ａ、第１のオス部２１の合わせ面２１ｃ、第２のオス部２３の第１のオス部２１に対する合わせ面２３ｃ、第２の入隅部２６の対向面２６ａ、第２のオス部２３の合わせ面２３ａ及び傾斜面２３ｂ、及び第２のメス部２４の合わせ面２４ａによって、クランクＣ１が形成されている。

　このクランクＣ１において、第１のオス部２１の第２のオス部２３に対する合わせ面２１ｃ、及び第２のオス部２３の第１のオス部２１に対する合わせ面２３ｃは、ピストンリング１の使用時における温度膨張の影響を受けにくい。また、ピストンの上下運動による荷重がピストンリング１に加わった場合でも当該荷重が合わせ面２１ｃ，２３ｃの対向方向にかかりにくく、摩耗の影響も小さいため、合わせ面２１ｃ，２３ｃ間の間隔を小さく保つことができる。したがって、クランクＣ１におけるガスの流通面積を極小化することが可能となり、ピストンリング１の内周面２ｃ側に回り込んだガスがクランクＣ１を通って外周面２ｄ側に抜けてしまうことを抑制できる。

　図７（ａ）は、自由状態におけるピストンリング１の合口部３を外周面２ｄ側から見た要部拡大図であり、図７（ｂ）は、ピストンへの組み付け後のピストンリング１の合口部３を外周面２ｄ側から見た要部拡大図である。図７（ｂ）に示すように、ピストンリング１をピストン外周面のリング溝へ装着すると、本体部２の側面２ａ側で第１の突出部１３及び第１の受け部１４が対向する位置と、本体部２の側面２ｂ側で第２の突出部１５及び第２の受け部１６が対向する位置とが、本体部２の周方向に互いにずれている。これにより、合口部３を外周面２ｄ側から見た場合、第１の突出部１３の先端面１３ａ、第１の受け部１４の先端面１４ａ、切欠面Ｓ１、第１の突出部１３における第２の突出部１５に対する合わせ面１３ｂ、第２の突出部１５における第１の突出部１３に対する合わせ面１５ｂ、切欠面Ｓ２、第２の突出部１５の先端面１５ａ、及び第２の受け部１６の先端面１６ａによってクランクＣ２が形成されている。

　したがって、ピストンリング１がピストン外周面のリング溝に装着されてピストンの上下運動による荷重を受けた場合に、第１の突出部１３の合わせ面１３ｂと第２の突出部１５の合わせ面１５ｂとが本体部２の幅方向に合わさり、クランクＣ２が閉鎖することで、ピストンリング１の幅方向に抜けるガスを遮断できる。なお、図７（ａ），（ｂ）に示されるように、第１の突出部１３と第２の受け部１６とがなす入隅部３１と、第１の突出部１３と第２の受け部１６とがなす入隅部３２とのそれぞれは、面取りされており、凹状の湾曲面を構成している。

　第１のオス部２１は、第１のメス部２２に対する合わせ面２１ａであり、周方向に対して垂直に延在する先端面を有し、第２のオス部２３は、第２のメス部２４に対する合わせ面２３ａであり、周方向に対して垂直に延在する先端面を有している。このため、第１のオス部２１及び第２のオス部２３の先端は、互いに合わせ面２１ａ，２３ａに相当する厚さを有している。このため、第１のオス部２１及び第２のオス部２３の先端における強度を確保でき、合口部３の破損を良好に抑制できる。

　第１のメス部２２と第２のオス部２３とがなす第１の入隅部２５には、第１のオス部２１の傾斜面２１ｂに対向する対向面２５ａが設けられており、第２のメス部２４と第１のオス部２１とがなす第２の入隅部２６には、第２のオス部２３の傾斜面２３ｂに対向する対向面２６ａが設けられており、対向面２５ａは、内周面２ｃ側を向く凹状の湾曲面であり、対向面２６ａは、外周面２ｄ側を向く凹状の湾曲面であってもよい。この場合、第１のオス部２１が有する傾斜面２１ｂと対向面２５ａとの隙間、及び第２のオス部２３が有する傾斜面２３ｂと対向面２６ａとの隙間を狭めることができる。これにより、上記隙間内におけるスラッジ等の堆積を抑制できる。

　側面２ａ，２ｂ、内周面２ｃ、及び外周面２ｄの少なくとも一面上には、表面処理膜が設けられていてもよい。この場合、本体部２を表面処理膜によって保護できる。

　本体部２は、金属又は合金によって形成されてもよい。これにより、ピストンリング１の耐熱性を十分に確保できる。

　上記第１実施形態では、第１のオス部２１は傾斜面２１ｂを有しているが、例えば図８に示すように、変形例では、第１のオス部２１は、その合わせ面２１ａに対して傾斜し、かつ外周面２ｄ側を向く凸状の湾曲面２１ｄを有してもよい。同様に、変形例では、第２のオス部２３は、その合わせ面２３ａに対して傾斜し、かつ内周面２ｃ側を向く凸状の湾曲面２３ｄを傾斜面２３ｂの代わりに有してもよい。このように合口部３に湾曲面２１ｄ，２３ｄが設けられることによって、ピストンリング１のピストン外周面のリング溝への装着時に、第１のオス部２１及び第２のオス部２３の引っかかりを良好に抑制できる。加えて、図８に示すように、第１のオス部２１が有する湾曲面２１ｄと、第１の入隅部２５の対向面２５ａとの隙間をさらに狭めることができると共に、第２のオス部２３が有する湾曲面２３ｄと、第２の入隅部２６の対向面２６ａとの隙間をさらに狭めることができるので、上記隙間内におけるスラッジ等の堆積を良好に抑制できる。

（第２実施形態）
　以下では、図９（ａ），（ｂ）を用いながら、第２実施形態及びその変形例に係るピストンリングについて説明する。第２実施形態において、第１実施形態と重複する説明は省略する。

　図９（ａ）は、第２実施形態のピストンリングの合口部を他側面側から見た要部拡大図である。図９（ａ）に示されるピストンリング１Ａは、第１のオス部２１、第１のメス部２２、第２のオス部２３、及び第２のメス部２４の設けられる位置の点で、第１実施形態のピストンリング１と異なっている。具体的には、本体部２の側面２ｂ側において、本体部２の外周面２ｄ側には、第２の突出部１５から第２の受け部１６に向かって突出する第１のオス部２１と、第２の受け部１６において第１のオス部２１を受ける第１のメス部２２とが設けられている。また、本体部２の側面２ｂ側において、本体部２の内周面２ｃ側には、第２の受け部１６から第２の突出部１５に向かって突出する第２のオス部２３と、第２の突出部１５において第２のオス部２３を受ける第２のメス部２４とが設けられている。

　ピストンリング１Ａにおける第１のオス部２１は、その先端が先細りとなるように、第１のメス部２２に対する合わせ面２２ａに対して傾斜し、かつ内周面２ｃ側を向く傾斜面２１ｂを有している。同様に、第２のオス部２３は、その先端が先細りとなるように、第２のメス部２４に対する合わせ面２４ａに対して傾斜し、かつ外周面２ｄ側を向く傾斜面２３ｂを有している。加えて、第１のメス部２２と第２のオス部２３とがなす第１の入隅部２５に設けられる対向面２５ａは、外周面２ｄ側を向く凹状の湾曲面をなしており、第２のメス部２４と第１のオス部２１とがなす第２の入隅部２６に設けられる対向面２６ａは、内周面２ｃ側を向く凹状の湾曲面をなしている。

　第２実施形態に係るピストンリング１Ａにおいても、当該ピストンリング１Ａを縮径するときに合口端部１１，１２同士が衝突する場合、傾斜面２１ｂ，２３ｂを互いに最初に衝突させることができる。したがって、第２実施形態においても、第１実施形態と同様の作用効果が奏される。

　図９（ｂ）は、第２実施形態の変形例のピストンリングの合口部を他側面側から見た要部拡大図である。図９（ｂ）に示される変形例の第１のオス部２１は、その合わせ面２１ａに対して傾斜し、かつ内周面２ｃ側を向く凸状の湾曲面２１ｄを有してもよい。同様に、変形例では、第２のオス部２３は、その合わせ面２３ａに対して傾斜し、かつ外周面２ｄ側を向く凸状の湾曲面２３ｄを傾斜面２３ｂの代わりに有してもよい。このように合口部３に湾曲面２１ｄ，２３ｄが設けられることによって、上記第１実施形態の変形例と同様の作用効果が奏される。

　本発明は、上記第１及び第２実施形態に限られるものではない。例えば上記第１及び第２実施形態では、本体部２を金属又は合金によって形成することを例示しているが、加工容易性をより重視する場合には、合成樹脂等の樹脂組成物によってピストンリング１の本体部２を形成してもよい。この場合、ピストンリング１は、耐熱性を有する樹脂組成物によって形成されてもよい。これにより、ピストンリング１の耐熱性を確保しつつ、合口部３を容易に加工できる。なお、耐熱性を有する樹脂組成物は、例えば、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン（ＰＥＫＥＫＫ）、及び液晶ポリマー（ＬＣＰ）の少なくとも一種が含まれている樹脂組成物である。加えて、上記樹脂組成物に耐熱性向上用の充填材が含まれてもよい。これにより、ピストンリング１の耐熱性を十分に確保できる。

　上記第１実施形態では、第１の入隅部２５の対向面２５ａは、内周面２ｃ側を向く凹状の湾曲面であるが、これに限られない。例えば、対向面２５ａは、内周面２ｃ側を向く平面であってもよい。この場合、対向面２５ａは、第１のメス部２２の第１のオス部２１に対する合わせ面２２ａに対して傾斜する傾斜面であり、当該合わせ面２２ａと、第２のオス部２３の第１のオス部２１に対する合わせ面２３ｃとをつないでいる。同様に、第２の入隅部２６の対向面２６ａは、外周面２ｄ側を向く平面であってもよい。この場合、対向面２６ａは、第２のメス部２４の第２のオス部２３に対する合わせ面２４ａに対して傾斜する傾斜面であり、当該合わせ面２４ａと、第１のオス部２１の第２のオス部２３に対する合わせ面２１ｃとをつないでいる。さらには、上記第２実施形態では、対向面２５ａは、外周面２ｄ側を向く平面であってもよく、対向面２６ａは、内周面２ｃ側を向く平面であってもよい。

　上記第１及び第２実施形態では、第１のオス部２１は傾斜面２１ｂを有しており、且つ、第２のオス部２３は傾斜面２３ｂを有しているが、これに限られない。例えば、第１のオス部２１は傾斜面２１ｂを有する一方で、第２のオス部２３は凸状の湾曲面２３ｄを有してもよい。同様に、第１のオス部２１は凸状の湾曲面２１ｄを有する一方で、第２のオス部２３は傾斜面２３ｂを有してもよい。

　上記第１実施形態では、第１の入隅部２５の対向面２５ａは内周面２ｃ側を向く凹状の湾曲面であり、第２の入隅部２６の対向面２６ａは外周面２ｄ側を向く凹状の湾曲面であるが、これに限られない。例えば、第１の入隅部２５の対向面２５ａは内周面２ｃ側を向く凹状の湾曲面である一方で、第２の入隅部２６の対向面２６ａは外周面２ｄ側を向く平面でもよい。同様に、第１の入隅部２５の対向面２５ａは内周面２ｃ側を向く平面である一方で、第２の入隅部２６の対向面２６ａは外周面２ｄ側を向く凹状の湾曲面でもよい。さらには、上記第２実施形態では、対向面２５ａは外周面２ｄ側を向く凹状の湾曲面である一方で、対向面２６ａは内周面２ｃ側を向く平面でもよく、対向面２５ａは外周面２ｄ側を向く平面である一方で、対向面２６ａは内周面２ｃ側を向く凹状の湾曲面でもよい。

　上記第１及び第２実施形態では、合わせ面２１ａは、周方向に対して垂直に延在する先端面であるが、これに限られない。例えば、合わせ面２１ａは、傾斜面２１ｂと鋭角をなす傾斜面でもよく、湾曲面２１ｄの一部であってもよい。同様に、合わせ面２３ａは、傾斜面２３ｂと鋭角をなす傾斜面でもよく、湾曲面２３ｄの一部であってもよい。

　上記第１及び第２実施形態では、本体部２の表面は、側面２ａ，２ｂ、内周面２ｃ、及び外周面２ｄであるが、これに限られない。例えば、本体部２の表面には、合口部３を構成する各面が含まれてもよい。合口部３を構成する各面とは、例えば、先端面１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ、合わせ面１３ｂ，１５ｂ，２１ａ，２１ｃ，２２ａ，２３ａ，２３ｃ、２４ａ、傾斜面２１ｂ，２３ｂ、湾曲面２１ｄ，２３ｄ、対向面２５ａ，２６ａ、及び切欠面Ｓ１，Ｓ２が含まれる。なお、本体部２の側面２ａ，２ｂ、内周面２ｃ、及び外周面２ｄに加えて、合口部３を構成する各面の少なくとも一面上に、表面処理膜が設けられてもよい。この場合、合口部３を構成する本体部２の破損を良好に抑制できる。

　上記第１及び第２実施形態では、ピストンリング１をピストン外周面のリング溝に装着する際に、側面２ａをピストンの燃焼室側に配置し、側面２ｂをピストンのクランク室側に配置してもよい。この場合、第１のオス部２１における第２のオス部２３に対する合わせ面２１ｃ、及び第２のオス部２３における第１のオス部２１に対する合わせ面２３ｃは、温度膨張の影響を受けにくく、ピストンリング１の使用時の摩耗の影響も少なくなる。このため、厚さ方向における第１のオス部２１と第２のオス部２３との間隔を小さく保つことができる。

　上記第１及び第２実施形態では、ピストンリング１をピストン外周面のリング溝に装着する際に、側面２ａをピストンのクランク室側に配置し、側面２ｂをピストンの燃焼室側に配置してもよい。この場合、ピストンリング１によってオイル上がりを良好に抑制できるので、オイル消費量を低減できる。

　上記第１及び第２実施形態では、ピストンリング１は、断面略長方形状を有しているが、これに限られない。例えば、ピストンリング１の断面形状は、キーストン形状を有してもよいし、テーパ形状を有してもよいし、バレルフェース形状を有してもよい。

　１，１Ａ…ピストンリング、２…本体部、２ａ…側面（一側面）、２ｂ…側面（他側面）、２ｃ…内周面、２ｄ…外周面、３…合口部、１１…一方の合口端部、１２…他方の合口端部、１３…第１の突出部、１３ａ…先端面、１３ｂ…合わせ面、１４…第１の受け部、１４ａ…先端面、１５…第２の突出部、１５ａ…先端面、１５ｂ…合わせ面、１６…第２の受け部、１６ａ…先端面、２１…第１のオス部、２１ａ…合わせ面（先端面）、２１ｂ…傾斜面、２１ｄ…凸状の湾曲面、２２…第１のメス部、２３…第２のオス部、２３ａ…合わせ面（先端面）、２３ｂ…傾斜面、２３ｄ…凸状の湾曲面、２４…第２のメス部、２５…第１の入隅部、２５ａ…対向面（第１の対向面）、２６…第２の入隅部、２６ａ…対向面（第２の対向面）、Ｃ１，Ｃ２…クランク、Ｓ１，Ｓ２…切欠面。

Claims

　互いに対向する内周面及び外周面を有する環状の本体部と、前記本体部に形成された合口部とを備えるピストンリングであって、
　前記合口部において、
　前記本体部の一側面側には、一方の合口端部から他方の合口端部に向かって突出する第１の突出部と、前記他方の合口端部において前記第１の突出部を受ける第１の受け部とが設けられ、
　前記本体部の他側面側には、前記他方の合口端部から前記一方の合口端部に向かって突出する第２の突出部と、前記一方の合口端部において前記第２の突出部を受ける第２の受け部とが設けられ、
　前記本体部の前記内周面側には、前記第２の突出部から前記第２の受け部に向かって突出する第１のオス部と、前記第２の受け部において前記第１のオス部を受ける第１のメス部とが設けられ、
　前記本体部の前記外周面側には、前記第１の突出部から前記第１の受け部に向かって突出する第２のオス部と、前記第１の受け部において前記第２のオス部を受ける第２のメス部とが設けられ、
　前記第１のオス部は、前記第１のオス部の先端が先細りとなるように、前記第１のメス部に対する合わせ面に対して傾斜し、かつ前記外周面側を向く傾斜面もしくは凸状の湾曲面を有し、
　前記第２のオス部は、前記第２のオス部の先端が先細りとなるように、前記第２のメス部に対する合わせ面に対して傾斜し、かつ前記内周面側を向く傾斜面もしくは凸状の湾曲面を有する、
ピストンリング。
　前記第１のオス部は、前記外周面側を向く前記傾斜面であり、
　前記第２のオス部は、前記内周面側を向く前記傾斜面である、請求項１記載のピストンリング。
　前記第１のオス部は、前記外周面側を向く前記凸状の湾曲面であり、
　前記第２のオス部は、前記内周面側を向く前記凸状の湾曲面である、請求項１記載のピストンリング。
　前記第１のオス部は、前記第１のメス部に対する前記合わせ面であり、周方向に対して垂直に延在する先端面を有し、
　前記第２のオス部は、前記第２のメス部に対する前記合わせ面であり、前記周方向に対して垂直に延在する先端面を有する、請求項１～３のいずれか一項記載のピストンリング。
　前記第１のメス部と前記第２のオス部とがなす第１の入隅部には、前記第１のオス部の前記外周面側を向く前記傾斜面もしくは前記凸状の湾曲面に対向する第１の対向面が設けられており、
　前記第２のメス部と前記第１のオス部とがなす第２の入隅部には、前記第２のオス部の前記内周面側を向く前記傾斜面もしくは前記凸状の湾曲面に対向する第２の対向面が設けられており、
　前記第１の対向面は、前記内周面側を向く凹状の湾曲面もしくは平面であり、
　前記第２の対向面は、前記外周面側を向く凹状の湾曲面もしくは平面である、請求項１～４のいずれか一項記載のピストンリング。
　前記第１の対向面は、前記内周面側を向く前記凹状の湾曲面であり、
　前記第２の対向面は、前記外周面側を向く前記凹状の湾曲面である、請求項５記載のピストンリング。
　前記第１の対向面は、前記内周面側を向く前記平面であり、
　前記第２の対向面は、前記外周面側を向く前記平面である、請求項５記載のピストンリング。
　互いに対向する内周面及び外周面を有する環状の本体部と、前記本体部に形成された合口部とを備えるピストンリングであって、
　前記合口部において、
　前記本体部の一側面側には、一方の合口端部から他方の合口端部に向かって突出する第１の突出部と、前記他方の合口端部において前記第１の突出部を受ける第１の受け部とが設けられ、
　前記本体部の他側面側には、前記他方の合口端部から前記一方の合口端部に向かって突出する第２の突出部と、前記一方の合口端部において前記第２の突出部を受ける第２の受け部とが設けられ、
　前記本体部の前記外周面側には、前記第２の突出部から前記第２の受け部に向かって突出する第１のオス部と、前記第２の受け部において前記第１のオス部を受ける第１のメス部とが設けられ、
　前記本体部の前記内周面側には、前記第１の突出部から前記第１の受け部に向かって突出する第２のオス部と、前記第１の受け部において前記第２のオス部を受ける第２のメス部とが設けられ、
　前記第１のオス部は、前記第１のオス部の先端が先細りとなるように、前記第１のメス部に対する合わせ面に対して傾斜し、かつ前記内周面側を向く傾斜面もしくは凸状の湾曲面を有し、
　前記第２のオス部は、前記第２のオス部の先端が先細りとなるように、前記第２のメス部に対する合わせ面に対して傾斜し、かつ前記外周面側を向く傾斜面もしくは凸状の湾曲面を有する、
ピストンリング。
　前記第１のオス部は、前記内周面側を向く前記傾斜面であり、
　前記第２のオス部は、前記外周面側を向く前記傾斜面である、請求項８記載のピストンリング。
　前記第１のオス部は、前記内周面側を向く前記凸状の湾曲面であり、
　前記第２のオス部は、前記外周面側を向く前記凸状の湾曲面である、請求項８記載のピストンリング。
　前記第１のオス部は、前記第１のメス部に対する前記合わせ面であり、周方向に対して垂直に延在する先端面を有し、
　前記第２のオス部は、前記第２のメス部に対する前記合わせ面であり、前記周方向に対して垂直に延在する先端面を有する、請求項８～１０のいずれか一項記載のピストンリング。
　前記第１のメス部と前記第２のオス部とがなす第１の入隅部には、前記第１のオス部の前記内周面側を向く前記傾斜面もしくは前記凸状の湾曲面に対向する第１の対向面が設けられており、
　前記第２のメス部と前記第１のオス部とがなす第２の入隅部には、前記第２のオス部の前記外周面側を向く前記傾斜面もしくは前記凸状の湾曲面に対向する第２の対向面が設けられており、
　前記第１の対向面は、前記外周面側を向く凹状の湾曲面もしくは平面であり、
　前記第２の対向面は、前記内周面側を向く凹状の湾曲面もしくは平面である、請求項８～１１のいずれか一項記載のピストンリング。
　前記第１の対向面は、前記外周面側を向く前記凹状の湾曲面であり、
　前記第２の対向面は、前記内周面側を向く前記凹状の湾曲面である、請求項１２記載のピストンリング。
　前記第１の対向面は、前記外周面側を向く前記平面であり、
　前記第２の対向面は、前記内周面側を向く前記平面である、請求項１２記載のピストンリング。
　前記内周面と、前記外周面と、前記一側面と、前記他側面と、前記第１のオス部における前記第１のメス部に対する前記合わせ面、前記傾斜面及び前記凸状の湾曲面と、前記第２のオス部における前記第２のメス部に対する前記合わせ面、前記傾斜面及び前記凸状の湾曲面と、の少なくとも一面上には、表面処理膜が設けられている、請求項１～１４のいずれか一項記載のピストンリング。
　前記本体部は、金属又は合金によって形成されている、請求項１～１５のいずれか一項記載のピストンリング。
　前記本体部は、耐熱性を有する樹脂組成物によって形成されている、請求項１～１６のいずれか一項記載のピストンリング。
　前記樹脂組成物には、耐熱性向上用の充填材が含まれている、請求項１７記載のピストンリング。