專利名稱：Z形組合式活塞環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種組合式活塞環(huán)。它用于各種往復(fù)式活塞連桿機(jī)構(gòu)，它特別適用于往復(fù)式二、四沖程內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。
現(xiàn)有的二、四沖程內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，由于活塞環(huán)開口處與氣缸壁之間始終存在直通式漏氣通道，所以現(xiàn)有的活塞必須采用節(jié)流式多氣環(huán)密封結(jié)構(gòu)。然而，活塞環(huán)數(shù)越多，活塞環(huán)組的摩擦損失越大，往復(fù)慣性質(zhì)量也越大；且第一道環(huán)熱負(fù)荷、機(jī)械負(fù)荷最高，而潤滑條件最差，因而磨損最快。為解決以上問題，當(dāng)今世界上一些汽車工業(yè)發(fā)達(dá)的國家，都投入了可觀的力量，研究旨在減少活塞環(huán)數(shù)的新型氣環(huán)。但是隨著氣環(huán)數(shù)的減少，又出現(xiàn)了封氣效果差的問題。這是活塞環(huán)研制工作中尚未解決的技術(shù)問題。
本發(fā)明的目的，就是要提供一種組合式活塞環(huán)，它既能在減少現(xiàn)有的活塞環(huán)總數(shù)的情況下，保證其封氣效果，又能有效地控制機(jī)油消耗量。
本發(fā)明的目的是通過Z形組合式活塞環(huán)對活塞與氣缸之間的環(huán)形空間的全密封作用來實(shí)現(xiàn)其封氣功能和控制機(jī)油消耗量的。
如

圖1所示，Z形組合式活塞環(huán)由具彈性的上鋼片環(huán)(1)、扭曲環(huán)(2)、支承環(huán)(3)和下鋼片環(huán)(4)組合而成。扭曲環(huán)(2)可以是正扭曲環(huán)，也可以是反扭曲環(huán)。Z形組合式活塞環(huán)在與活塞(8)、缸套(7)的裝配狀態(tài)下，它的四個(gè)環(huán)的開口相互錯(cuò)開。以此消除各組成環(huán)自身的開口處與氣缸壁形成的直通式漏氣通道，實(shí)現(xiàn)對活塞與氣缸之間的環(huán)形空間的周向密封。但是，由于氣缸內(nèi)的高壓氣體(11)仍可繞過Z形組合式氣環(huán)的環(huán)背，經(jīng)過下鋼片環(huán)(4)的開口間隙(21)，通過由開口間隙(21)、活塞環(huán)岸(6)和氣缸壁(19)共同形成的通道(20)發(fā)生泄漏。為此，在下鋼片環(huán)(4)的內(nèi)圓開口處設(shè)置了封口彈簧片(5)。封口彈簧片(5)的軸向?qū)挾鹊扔诨蚣s小于下鋼片環(huán)(4)的厚度。它的一端是環(huán)頭(15)，它的另一端是V形凸緣(13)，而它的中段(14)則是一與下鋼片環(huán)(4)的內(nèi)圓柱面(12)相配的弧形，中段(14)的長度是下鋼片環(huán)開口間隙(21)的10—100倍。環(huán)頭(15)與下鋼片環(huán)(4)開口一端上的孔(18)鉚結(jié)，并從斜向環(huán)開口(21)的，其寬度小于孔(18)的孔徑的斜槽(17)伸出；另一端通過V形凸緣支撐在內(nèi)圓柱面(12)和活塞環(huán)槽底面(16)之間。這樣，封口彈簧片(5)的位置得以固定，并從徑向封堵開口間隙(21)。支承環(huán)(3)的上端面支承扭曲環(huán)(2)。它的下端面既蓋住封口彈簧片(5)和開口間隙(21)，又與下鋼片環(huán)(4)一起組成刮油封油機(jī)構(gòu)。通過這種機(jī)構(gòu)，既刮除了缸壁上的多余機(jī)油，又封閉了由環(huán)開口造成的機(jī)油上竄的自由通道。所以，應(yīng)用Z形組合式活塞環(huán)可以實(shí)現(xiàn)對活塞與氣缸之間的環(huán)形空間的全密封，可以用一道Z形組合式活塞環(huán)取代多道單氣環(huán)，可以實(shí)現(xiàn)一環(huán)活塞結(jié)構(gòu)。
Z形組合式活塞環(huán)在各種工作條件和工作轉(zhuǎn)速下工作，其適應(yīng)性好，優(yōu)點(diǎn)較多。
1、Z形組合式活塞環(huán)的四個(gè)組成環(huán)既組合又互相獨(dú)立，其徑向?qū)挾纫膊煌?。?dāng)扭曲環(huán)(2)為正扭曲環(huán)時(shí)，上鋼片環(huán)(1)比正扭曲環(huán)窄；當(dāng)扭曲環(huán)(2)為反扭曲環(huán)時(shí)，上鋼片環(huán)(1)比反扭曲環(huán)寬。支承環(huán)(3)比扭曲環(huán)(2)寬。下鋼片環(huán)比扭曲環(huán)(2)窄或相等。這些結(jié)構(gòu)措施增加了Z形組合式活塞環(huán)對氣缸的適應(yīng)性，提高了它的封氣效果。
2、Z形組合式活塞環(huán)在與活塞(8)、缸套(7)的裝配狀態(tài)下，通過氣缸軸線剖切活塞環(huán)時(shí)，正扭曲的右剖面和反扭曲環(huán)的左剖面呈現(xiàn)Z形特征，這是本發(fā)明的基本特征。在此組合特征下，上下鋼片環(huán)分別封堵了活塞環(huán)槽上下的兩個(gè)環(huán)形空間。因而不論發(fā)動機(jī)的工作轉(zhuǎn)速如何，總有一個(gè)鋼片環(huán)在起支承密封作用。所以，2形組合式活塞環(huán)特別適用于高轉(zhuǎn)速發(fā)動機(jī)。
3、上下鋼片環(huán)和支承環(huán)(3)都是矩形斷面環(huán)。在扭曲環(huán)(2)的扭曲作用下，由于消除了Z形組合式活塞環(huán)與活塞環(huán)槽之間的側(cè)隙，因而有效地克服了單個(gè)矩形斷面環(huán)容易產(chǎn)生的泵油現(xiàn)象和在高轉(zhuǎn)速下容易出現(xiàn)的活塞環(huán)顫震現(xiàn)象。
4、上下鋼片環(huán)和支承環(huán)(3)的外圓柱面鍍鉻，提高了它們在氣缸表面上的滑動性能。上下鋼片環(huán)以平面的方式與活塞環(huán)槽的上下端面接觸，因而對上下端面的磨損小。上下鋼片環(huán)和支承環(huán)(3)的硬度高，表面光滑平整，所以支撐在它們之間的扭曲環(huán)(2)的偏轉(zhuǎn)、脹縮更加自如，不易卡阻，不易串氣，提高了Z形組合式活塞環(huán)的工作可靠性。
5、Z形組合式活塞環(huán)的上下鋼片環(huán)都以平面的方式與環(huán)槽的上下平面接觸，整個(gè)環(huán)組與缸壁貼合的外圓散熱面積是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)第一道環(huán)的數(shù)倍，因而Z形組合式活塞環(huán)的傳熱、散熱效果都大大優(yōu)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的第一道環(huán)。這不僅有效地改善了第一道環(huán)、環(huán)槽區(qū)域和活塞頂?shù)臒嶝?fù)荷狀態(tài)，而且可以籍此高置活塞環(huán)。高置活塞環(huán)既降低活塞的總高度又減少了活塞頭部環(huán)周的熄火容積，從而降低了排除廢氣中的有害成分。
Z形組合式活塞環(huán)的使用壽命長，原因是1、通過減少總活塞環(huán)數(shù)，直接增加了對它的潤滑油量，所以Z形組合式活塞環(huán)可以獲得良好的潤滑條件。
2、傳統(tǒng)的活塞環(huán)組，不論在什么工況下，也不管是氣環(huán)或是油環(huán)，各環(huán)的彈力都較大，這無疑要增大活塞的運(yùn)行阻力和對缸套的磨損。Z形組合式活塞環(huán)的密封作用主要利用氣缸內(nèi)的高壓氣體在環(huán)背產(chǎn)生的背壓。扭曲環(huán)(2)在建立環(huán)組的背壓中起主導(dǎo)作用。除它的彈力較大外，其它的幾個(gè)環(huán)的彈力相對較小。這種組合的工作特點(diǎn)是在高壓時(shí)，它能夠充分地利用背壓有效地密封活塞與缸套之間的環(huán)形空間；在其它工作狀態(tài)下，它對氣缸又具有合適的接觸壓力。這個(gè)接觸壓力的變化情況與氣缸壓力的變化規(guī)律完全一致，環(huán)與缸套的相對磨損情況比較符合理想，工作壽命高。
3、Z形組合式活塞環(huán)對于缸套和活塞環(huán)磨損后的適應(yīng)性比較好。因?yàn)榉饪趶椈善?5)在下鋼片環(huán)(4)的開口兩端的搭接尺寸是開口間隙(21)的10—100倍，即使缸套、活塞環(huán)有所磨損，在一定范圍內(nèi)，Z形組合式活塞環(huán)對于缸套與活塞之間的環(huán)形空間的封閉仍然良好。所以，采用Z形組合式活塞環(huán)能大大提高發(fā)動機(jī)的實(shí)際工作壽命。
在Z形組合式活塞環(huán)中，上下鋼片環(huán)和支承環(huán)(3)都可以選用矩形斷面鋼質(zhì)均壓環(huán)，結(jié)構(gòu)簡單，制作容易。扭曲環(huán)(2)也是現(xiàn)有零件在新結(jié)構(gòu)中的巧妙組合。所以無需對現(xiàn)有的活塞環(huán)生產(chǎn)線作大的改動，就可迅速地將Z形組合式活塞環(huán)生產(chǎn)出來滿足市場需要。再者，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、性能優(yōu)良，只需對現(xiàn)有的活塞稍加改造即可引用。所以，本發(fā)明的實(shí)用性好，推廣應(yīng)用價(jià)值高。
總的說來，應(yīng)用Z形組合式活塞環(huán)，可以將總活塞環(huán)數(shù)降低，可以減小活塞的運(yùn)行阻力，可以減少對缸套的磨損。所以應(yīng)用Z形組合式活塞環(huán)，能夠提高發(fā)動機(jī)的功率，降低油耗、提高工作壽命。并且可望在本發(fā)明的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)更加緊湊、性能更為優(yōu)良的新型發(fā)動機(jī)。
權(quán)利要求
1.種用于往復(fù)式活塞連桿機(jī)構(gòu)的組合式活塞環(huán)，它由具彈性的上鋼片環(huán)(1)、扭曲環(huán)(2)、支承環(huán)(3)和下鋼片環(huán)(4)組成，其特征在于它在與活塞(8)、缸套(7)的裝配狀態(tài)下，環(huán)口相互錯(cuò)開，封口彈簧片(5)貼合在下鋼片環(huán)的內(nèi)圓柱面(12)上，當(dāng)通過氣缸軸線剖切活塞環(huán)時(shí)，扭曲環(huán)(2)為正扭曲環(huán)時(shí)的右剖面或扭曲環(huán)(2)為反扭曲環(huán)時(shí)的左剖面就整個(gè)組合斷面看呈現(xiàn)Z形特征。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式活塞環(huán)，其特征在于封口彈簧片的環(huán)頭端(15)經(jīng)過下鋼片環(huán)的斜槽(17)與孔(18)鉚結(jié)，V形凸緣端支撐在內(nèi)圓柱面(12)和活塞環(huán)槽底面(16)之間，而中段(14)則貼合在環(huán)口(21)兩端的內(nèi)圓柱面(12)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式活塞環(huán)，其特征在于各個(gè)組成環(huán)的徑向?qū)挾壬箱撈h(huán)(1)比扭曲環(huán)(2)為正扭曲環(huán)時(shí)窄，比為反扭曲環(huán)時(shí)寬；支承環(huán)(3)比扭曲環(huán)(2)寬；下鋼片環(huán)(4)等于或約小于扭曲環(huán)(2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式活塞環(huán)，其特征在于上鋼片環(huán)(1)、支承環(huán)(3)和下鋼片環(huán)(4)都是矩形斷面環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的封口彈簧片(5)，其特征在于它的軸向?qū)挾鹊扔诨蚣s小于下鋼片環(huán)(4)的厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的封口彈簧片(5)，其特征在于它的中段(14)與內(nèi)圓柱面(12)的貼合長度是開口間隙(21)的10—100倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的下鋼片環(huán)，其特征在于斜槽(17)的斜向指向環(huán)口(21)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的斜槽(17)，其特征在于它的寬度小于孔(18)的孔徑。
全文摘要
Z形組合式活塞環(huán)用于往復(fù)式活塞連桿機(jī)構(gòu)，特別適用于往復(fù)式二、四沖程內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。由于應(yīng)用Z形組合式活塞環(huán)在氣缸中能夠?qū)崿F(xiàn)上封氣、下封油，所以在實(shí)際應(yīng)用中可以實(shí)現(xiàn)一環(huán)活塞結(jié)構(gòu)。
文檔編號F02B75/02GK1118835SQ9310235
公開日1996年3月20日 申請日期1993年3月2日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月2日
發(fā)明者唐為民 申請人:唐為民