一種活塞和汽缸組件的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種活塞和汽缸組件。在一些二沖程發(fā)動機中，靜止環(huán)被設(shè)置在汽缸壁中的圓周凹槽中。然而，安裝這種靜止環(huán)且同時保持窄的間隙以最小化通過該間隙的氣流是有挑戰(zhàn)性的。所公開的一種用于內(nèi)燃機的環(huán)系統(tǒng)，其包括具有凹角的L形開口環(huán)和鄰近凹角與L形環(huán)嵌套的具有凸四邊形橫截面的嵌套開口環(huán)。兩個環(huán)被固定，以致開口環(huán)的兩個間隙不能對準?；蛘撸谄渌鼘嵤├?，兩個環(huán)被允許在預(yù)定角度的范圍內(nèi)相對于彼此旋轉(zhuǎn)。
【專利說明】一種活塞和汽缸組件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種活塞和汽缸組件，具體地，涉及用于比如內(nèi)燃機和壓縮機等的具有往復(fù)式活塞的裝置的靜止環(huán)。
[0002]

【背景技術(shù)】
[0003]在二沖程發(fā)動機中的活塞具有壓縮環(huán)，這像它們的四沖程發(fā)動機一樣。在汽缸壁中具有被活塞覆蓋和暴露的端口的某些二沖程發(fā)動機在活塞中具有額外的油環(huán)，該油環(huán)位于端口之下。油環(huán)防止用于潤滑和冷卻的四處飛濺的油太多地進入端口以及在燃燒室中被燃燒或直接通過排氣口離開。油環(huán)還提供油配量，以允許一些油潤滑壓縮環(huán)和活塞裙部。此夕卜，在二沖程發(fā)動機中的油環(huán)必須密封在進氣口處的壓縮空氣或在排氣口處的廢氣，防止它們逸入曲軸箱。這種布置導(dǎo)致的活塞或壁對某些應(yīng)用場合而言比可能希望的長。替換方案是在汽缸壁的圓周凹槽中提供密封環(huán)(靜止環(huán))，比如在圖la-c中所示的。
[0004]在圖1a中，具有壓縮環(huán)12和14的活塞10在汽缸壁20中向下運行(在圖1a中在剖面中僅僅顯示了壁的一側(cè)的一部分)，該汽缸壁在壁中具有端口 22，以使得如果端口是進氣口時氣流能夠流入汽缸中，而如果端口是排氣口時氣流能夠流出汽缸。在汽缸壁20中形成了圓周凹槽，靜止油環(huán)24被放置在其中。在圖1a中，活塞10處于壓縮環(huán)12和14位于端口 22的上方的位置中。因此，燃燒室(活塞10的上方)從端口 22被密閉。活塞10向下運動并且在圖1b中所圖解的瞬間，端口 22與燃燒室連通。當活塞10進一步向下運動時，如在圖1c中所圖解的，活塞10完全暴露端口 22。
[0005]在圖13中顯示了在汽缸壁368中的活塞370的視圖?；钊?70具有壓縮環(huán)374。汽缸壁368具有端口 376和限定在其中的凹槽372。靜止環(huán)可以被安裝在凹槽372中，以輔助油控制。
[0006]在圖1中汽缸壁20被顯示為單件式。然而，靜止油環(huán)24，其是開口環(huán)，如果被插入到汽缸壁20中并且然后彈進汽缸壁中的凹槽中時具有大的間隙。在某些替換方案中，汽缸壁由兩件式形成。在圖1c中，在汽缸壁20中的虛線26指示了能夠被使用在兩件式汽缸壁中以便于靜止油環(huán)24的安裝的分隔線。兩件式汽缸壁的問題包括:包括為了將兩件緊固在一起的凸緣和螺栓而增加的重量以及在確保將兩件的汽缸壁完美地對準且適當?shù)貦C加工上的困難。期望的是便于安裝到單件式汽缸壁中的環(huán)系統(tǒng)。
實用新型內(nèi)容
[0007]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中的至少一個問題，能夠被使用在具有往復(fù)式活塞的比如內(nèi)燃機或壓縮機的裝置中的環(huán)系統(tǒng)包括具有凹角的L形開口環(huán)；鄰近凹角與L形環(huán)嵌套的具有凸四邊形橫截面的嵌套開口環(huán)；和在L形環(huán)和嵌套環(huán)之間的特征，該特征將在環(huán)之間的相對旋轉(zhuǎn)運動限制成小于預(yù)定角度，其中L形環(huán)和嵌套環(huán)適于被安裝到裝置的汽缸壁中的凹槽中。
[0008]在一個實施例中，特征是銷并且預(yù)定角度大致為零。在另一個實施例中，特征是熔焊和釬焊接頭中的一個并且預(yù)定角度大致為零。在又一個實施例中，凹槽被形成在L形環(huán)和嵌套環(huán)中的一個環(huán)中的鄰近凹角的圓周的預(yù)定角度中，并且凸起被形成在L形環(huán)和嵌套環(huán)中的另一個環(huán)中。凸起接合凹槽。凸起是限制環(huán)之間的相對旋轉(zhuǎn)運動的特征，預(yù)定角度小于160度。
[0009]環(huán)系統(tǒng)可以進一步包括位于L形環(huán)的鄰近汽缸壁中的凹槽的表面的壁中的L形環(huán)的表面中的凹槽和被插入在L形環(huán)中的凹槽中的連續(xù)的環(huán)。
[0010]L形環(huán)中的間隙和嵌套環(huán)中的間隙沿圓周方向彼此間隔，以減少在L形環(huán)和嵌套環(huán)的第一側(cè)和第二側(cè)之間的氣體流動。
[0011]還公開了一種活塞和汽缸組件，其包括具有形成在其中的圓周凹槽的汽缸壁、被設(shè)置在汽缸壁中的活塞、被設(shè)置在凹槽中的具有凹角的L形開口環(huán)，以及鄰近凹角與L形環(huán)嵌套的具有凸四邊形橫截面的嵌套開口環(huán)。在一些實施例中，L形環(huán)和嵌套環(huán)通過銷接、熔焊和釬焊中的一種被固定，以防止在環(huán)之間的相對旋轉(zhuǎn)運動?；钊m于在汽缸壁中往復(fù)運動。L形環(huán)和嵌套環(huán)的鄰近活塞的表面相對于活塞的表面形成銳角。
[0012]L形環(huán)和嵌套環(huán)壓在活塞表面上。L形環(huán)和嵌套環(huán)適于從活塞表面刮擦油。組件是內(nèi)燃機或壓縮機中的一個的零件。
[0013]一些實施例包括:限定在L形環(huán)的鄰近汽缸壁中的凹槽的表面的壁中的L形環(huán)的表面中的凹槽和被插入在L形環(huán)中的凹槽中的連續(xù)的環(huán)元件。連續(xù)是指環(huán)沒有開口。
[0014]L形環(huán)中的間隙和嵌套環(huán)中的間隙沿圓周方向彼此間隔，以減少在L形環(huán)和嵌套環(huán)的第一側(cè)和第二側(cè)之間的氣體流動。
[0015]當L形環(huán)在它的中間位置中時，L形環(huán)的外表面的直徑大于汽缸壁的直徑。當L形環(huán)收縮以致L形環(huán)的直徑大致等于汽缸壁的直徑時，在開口環(huán)中的間隙幾乎為零。當L形環(huán)膨脹以使得活塞能夠被插入到L形環(huán)中并且然后釋放時，L形環(huán)壓在活塞上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖la-c是活塞有端口的發(fā)動機的汽缸壁和活塞壁的部分的剖面示意圖；
[0017]圖2是活塞和汽缸壁的截面的剖面視圖，在汽缸壁中的凹槽中具有L形環(huán)和嵌套環(huán)；
[0018]圖2a是L形環(huán)的部分、在L形環(huán)中的凹槽和設(shè)置在凹槽中的密封元件的細節(jié)。
[0019]圖3-8是L形環(huán)和嵌套環(huán)的實施例的剖面；
[0020]圖9-12是圖解了安裝L形環(huán)和嵌套環(huán)的步驟的汽缸壁的剖面；和
[0021]圖13是活塞有端口的發(fā)動機的部分的剖面，顯示了靜止環(huán)被設(shè)置在凹槽中。

【具體實施方式】
[0022]如本領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員所理解的，參考附圖中的任何一個附圖所圖解和描述的實施例的各個特征都可以與在一個或多個其它附圖中所圖解的特征結(jié)合，以產(chǎn)生沒有被明確圖解或描述的可選實施例。所圖解的特征的結(jié)合為典型的應(yīng)用場合提供代表性的實施例。然而，與本實用新型的教義一致的特征的各種結(jié)合和修改都被期望用于特定的應(yīng)用或?qū)嵤┲?。本領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員會意識到相似的應(yīng)用或執(zhí)行，而不論其是否被明確地描述或圖解。
[0023]在圖2中，顯示了根據(jù)本實用新型的一個實施例的環(huán)系統(tǒng)或環(huán)組件的剖面圖。在剖面圖中活塞100的一部分被顯示鄰近汽缸壁102的一部分。壁102的表面96與活塞102的表面98間隔間隙101。為了基本上防止氣體流過間隙101，開口環(huán)或者在該情形下一對開口環(huán)110和112被提供。環(huán)被提供在凹槽103中，該凹槽具有端表面104、底表面106和頂表面108。開口環(huán)110在鄰近凹槽103的底表面106的表面中具有凹槽。環(huán)113被放置在該凹槽中。在圖2a中顯示了開口環(huán)110和環(huán)113的細節(jié)。在環(huán)110中的凹槽114具有金屬環(huán)，該環(huán)的橫截面幾乎是圓形，但是具有開口。圖2a是一個示范性實施例的圖解，但是其并不意在構(gòu)成限制。
[0024]在圖3中，開口環(huán)110和112被更詳細地顯示。環(huán)110大體上呈L形，具有表面118、120、122、124、126和128。表面124和126形成L的內(nèi)部并且彼此垂直。表面118、120和128也相對于表面124和126垂直。面向活塞100的表面98 (當被組裝時)的表面122具有小角度。表面122和124的交叉處刮擦活塞100的表面98，以在發(fā)動機的操作期間除去過多的油。表面122和124的交叉處在圖3中顯示為點，然而實際中形成小表面，該小表面平行于它所坐在上面的壁。表面124和126被描述為垂直的。然而,在其它的實施例中，能夠使用在兩個表面之間的不同的角度，但是應(yīng)該匹配嵌套L形環(huán)110的環(huán)112的表面134和136之間所形成的角度。
[0025]為了區(qū)別本文中的表面，使用下列命名，如在圖3中所示的:L形環(huán)110、嵌套環(huán)112、L形環(huán)的外表面118、L形環(huán)的刮擦表面122、L形環(huán)的底表面120、L形環(huán)的水平內(nèi)表面124、L形環(huán)的豎直內(nèi)表面126、嵌套環(huán)112的外表面136、嵌套環(huán)的左表面134、嵌套環(huán)的右表面138和嵌套環(huán)的刮擦表面132。
[0026]L形環(huán)110具有凹槽114，以容納密封構(gòu)件113，密封構(gòu)件在圖2和2a中顯示。在圖4中顯示了替換的L形環(huán)140，其沒有這種凹槽。在這種替換方式中，因為沒有密封構(gòu)件，所以環(huán)可以被設(shè)計成更緊密地裝配在汽缸壁的凹槽中。
[0027]在圖5中，具有凸起214的嵌套環(huán)212被顯示為凸起214接合在L形環(huán)210中的凹槽中。L形環(huán)210中的凹槽能夠被設(shè)置在圓周的小部分的范圍內(nèi)，例如5度。在另外的替換方案中，凹槽能夠被設(shè)置在135度的范圍內(nèi)。更大的范圍是不被期望的，因為它會使得嵌套環(huán)212和L形環(huán)210中的間隙(在圖5中間隙不可見)能夠?qū)?，這會使得氣體能夠易于流過環(huán)組件。在L形環(huán)210中的凹槽216在圖6中是可見的。可具有的優(yōu)點是使得環(huán)能夠相對于彼此旋轉(zhuǎn)以防止沉淀物的集結(jié)和可能的環(huán)粘結(jié)。
[0028]在替換方案中，通過首先在L形環(huán)140和嵌套環(huán)112的每個中設(shè)置孔，然后插入銷142，將L形環(huán)140和嵌套環(huán)112通過銷142釘在一起。當銷被安裝并且然后環(huán)被安裝在汽缸壁的凹槽中時，銷不會退出，這是因為它將碰抵在汽缸壁中的凹槽壁上。在圖8中所示的替換方案中，銷144通過孔口被安裝，該孔口穿過嵌套環(huán)112和L形環(huán)140延伸。為了確保銷144不會掉出，插塞146被安裝在嵌套環(huán)112中的埋頭孔中。
[0029]結(jié)合圖9-12描述具有這種環(huán)組件的發(fā)動機的組裝。僅僅出于圖解的目的，圖9-12夸大了嵌套環(huán)和L形環(huán)的尺寸。圖9顯示了當通過凹槽103截取時汽缸壁102的橫截面。汽缸壁102的中心被指代為90。凹槽103通過汽缸壁的內(nèi)側(cè)表面98延伸到凹槽的內(nèi)側(cè)表面96。
[0030]在圖10中，開口環(huán)110和112被壓縮，以致它們被裝配在汽缸壁102的內(nèi)側(cè)表面98中，以便開口環(huán)110和112能夠被滑進汽缸壁102中到凹槽103所處的區(qū)域。當被壓縮時，環(huán)110和112的端部分別接觸，被顯示為開口 146和148。
[0031]在圖11中，開口環(huán)110和112被允許膨脹到它們的中間位置，僅僅在凹槽103中該位置是可能的。當環(huán)膨脹時開口 142和144能分別在環(huán)110和112中明顯看到。在一個非限定性的實施例中，開口 142和144包括大約10度的圓周。
[0032]在圖12中，開口環(huán)142和144在一個實施例中經(jīng)由專用工具被膨脹，以便它們分別具有開口 150和152，在非限定性的實施例中，該開口大約是20度的圓周?；钊?00被插入到汽缸中，以便開口環(huán)110和112保持膨脹，以致它們趨向于中間位置并且因此在活塞上施加力以將活塞上的油刮擦掉。
[0033]在圖10-12中，在開口環(huán)110和112中的間隙(或者在圖10中的接觸端部)基本上沿著直徑彼此相對。它們被均勻地間隔不是強制的。然而，它們不重疊或者接近重疊是重要的。如果圖2中的橫截面在L形環(huán)110中的間隙的區(qū)域中通過L形環(huán)110中的開口截取，那么嵌套環(huán)112將提供密封。如果圖1中的橫截面在嵌套環(huán)112中的間隙的區(qū)域中通過嵌套環(huán)112中的開口截取，那么L形環(huán)將提供密封。但是，這僅僅是如果能夠防止在兩個環(huán)中的間隙對準的情形，該情形可以通過比如下面布置來獲得:圖5中的凸起214、圖7中的銷142、圖8中的銷144或其它適當?shù)慕雍咸卣鳌?br> [0034]盡管已經(jīng)相對特定實施例詳細描述了最佳模式，但是那些熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會意識到在所附權(quán)利要求的范圍中的各種替換設(shè)計和實施例。盡管就一個或多個所期望的特征而言，多種實施例已經(jīng)被描述為提供了優(yōu)點或相對于其它實施例是優(yōu)選的，但是如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知道的，一個或多個特征會折中以獲得所期望的系統(tǒng)屬性，其取決于特定的應(yīng)用和實施。這些屬性包括，但是不限于:成本、強度、耐久性、使用周期成本、適銷性、外觀、包裝、尺寸、適用性、重量、可制造性、組裝的容易等等。就一個或多個特征而言，在本文中所描述的被認為是沒有其它實施例或現(xiàn)有技術(shù)的實施更被期望的實施例不是在本實用新型的范圍之外，并且其對特定的應(yīng)用場合是所期望的。
【權(quán)利要求】
1.一種活塞和汽缸組件,包括: 汽缸壁，該汽缸壁具有形成在其中的圓周凹槽； 活塞，該活塞被設(shè)置在汽缸壁中； 具有凹角的L形開口環(huán)，該開口環(huán)設(shè)置在凹槽中；和 具有凸四邊形橫截面的嵌套開口環(huán)，該開口環(huán)鄰近凹角與L形環(huán)嵌套。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，L形環(huán)和嵌套環(huán)通過銷接、熔焊和釬焊中的一種被固定，以防止在環(huán)之間的相對旋轉(zhuǎn)運動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，活塞在汽缸壁中往復(fù)運動；并且L形環(huán)和嵌套環(huán)的鄰近活塞的表面相對于活塞的表面形成銳角。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的組件，其特征在于， L形環(huán)和嵌套環(huán)壓在活塞表面上； L形環(huán)和嵌套環(huán)能夠從活塞表面刮擦油；和 組件是內(nèi)燃機和壓縮機中的一個的零件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，進一步包括: 凹槽，該凹槽被限定在L形環(huán)的表面中，該L形環(huán)的表面在鄰近汽缸壁中的凹槽的表面的L形環(huán)的壁中；和 連續(xù)的環(huán)元件，該元件被插入在L形環(huán)中的凹槽中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，L形環(huán)中的間隙和嵌套環(huán)中的間隙沿圓周方向彼此間隔，以減少在L形環(huán)和嵌套環(huán)的第一側(cè)和第二側(cè)之間的氣體流動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，當L形環(huán)被壓縮，以致L形環(huán)的直徑大致等于汽缸壁的直徑時，在開口環(huán)中的間隙幾乎為零。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，L形環(huán)膨脹以使得活塞能夠被插入到L形環(huán)中，并且當膨脹的L形環(huán)被釋放時，膨脹的L形環(huán)壓在活塞上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，進一步包括:形成在L形環(huán)和嵌套環(huán)中的一個環(huán)中鄰近凹角的圓周預(yù)定角度中的凹槽和形成在L形環(huán)和嵌套環(huán)中的另一個環(huán)中的凸起，其中凸起接合凹槽。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的組件，其特征在于，預(yù)定角度小于160度。
【文檔編號】F02F5/00GK203925768SQ201420232298
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月4日
【發(fā)明者】P·霍夫鮑爾, D·布雷霍 申請人:艾克莫特公司