專利名稱：一種內(nèi)燃機用活塞裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種改進的活塞裝置，屬于內(nèi)燃機活塞裝置技術(shù)領(lǐng)域。
目前，活塞裝置中活塞環(huán)的切口形式有直切口、斜切口、軸向搭接等多種，其中直切口、斜切口形式的活塞環(huán)，由于切口形成直通式的泄漏通道，因此無論在活塞上設置幾道活塞環(huán)、并且使各環(huán)的切口位置相錯開放置，均不能實現(xiàn)活塞與氣缸之間的完全密封。而且，活塞環(huán)數(shù)的增加會導致活塞的軸向結(jié)構(gòu)尺寸及活塞環(huán)與氣缸之間的摩擦增大。在內(nèi)燃機中，活塞環(huán)與氣缸之間的摩擦功損失占內(nèi)燃機全部摩擦功損失的60-70％，因此，單純依靠增加活塞環(huán)的環(huán)數(shù)來解決活塞裝置的密封問題是不可取的。軸向搭接式切口的活塞環(huán)，其環(huán)的兩個切口端呈軸向階梯狀、且相互軸向搭接，這種形式的切口雖不能形成直接的泄漏通道，但搭接兩端頭預留的切口間隙可通過活塞環(huán)背面的間隙相互溝通而形成泄漏通道，因此也不能實現(xiàn)活塞裝置的完全密封。在內(nèi)燃機的運行使用中，活塞環(huán)的切口間隙會隨著活塞環(huán)與氣缸磨損間隙的增大而不斷地增大，使活塞裝置的密封性能進一步下降，嚴重時可導致活塞上行時壓縮氣體及活塞下行時爆發(fā)氣體的較大流失，造成內(nèi)燃機因氣壓不夠啟動困難、動力減小，同時還會導致嚴重的竄油，使油耗大幅度增高，并帶來困燃燒機油而引起的積碳增加，使活塞環(huán)結(jié)膠、卡死及所排放的尾氣嚴重超標污染環(huán)境的問題。因此，提高活塞裝置的密封性能，一直是內(nèi)燃機設計中的一個關(guān)鍵問題。
本實用新型的目的在于提供一種具有更好密封性能的活塞裝置，該活塞裝置還應具有所需的活塞環(huán)環(huán)數(shù)少、摩擦功損失小的特點本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種內(nèi)燃機用活塞裝置，它包括活塞、活塞環(huán)等，其改進在于，所述的活塞環(huán)2具有徑向階梯狀的搭接切口，兩階梯狀切口相互搭接在一起，所述活塞1上的活塞環(huán)槽3內(nèi)安置2個具有徑向階梯狀搭接切口的活塞環(huán)，兩活塞環(huán)切口錯位放置。
上述活塞裝置，所述活塞環(huán)的切口搭接長度和活塞環(huán)直徑之間的關(guān)系為L=0.021D0.04D。
上述活塞裝置，所述活塞環(huán)切口搭接邊角處為園弧形。
按照本實用新型的設計，活塞環(huán)采用徑向階梯狀搭接的切口形式，活塞上采用單槽雙活塞環(huán)的密封設置后，位于活塞環(huán)背面和外表面上的搭接切口因徑向搭接面的阻隔不能彼此溝通，活塞環(huán)外表面上的切口所形成的泄漏通道被雙環(huán)錯位形成的密封圈所嚴密封護住，因而，本活塞裝置可實現(xiàn)活塞與氣缸之間更好的密封，可顯著地降低內(nèi)燃機的耗油量，并使內(nèi)然機啟動容易、動力足，同時還具有活塞環(huán)數(shù)目少，活塞裝置摩擦功損失小，適于高速運行的特點。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳述


圖1是本實用新型活塞裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是
圖1的A-A剖視圖；圖3是圖2的I部局部放大圖。
如圖所示，本活塞裝置中活塞環(huán)2的兩個徑向階梯狀切口相互搭接后的徑向厚度與整個活塞環(huán)的徑向厚度是一樣的，其相互搭接的長度L越長、密封性越好，但活塞環(huán)的安裝應力也會相應增大，該搭接長度L以0.02D-0.04D為宜，其中D為活塞環(huán)直徑，這樣，環(huán)的直徑較大時搭接的長度較大，反之較小。活塞環(huán)相互搭接的切口端預留的活塞熱膨脹工作間隙S、活塞環(huán)自由狀態(tài)時的自由間隙及活塞環(huán)和活塞的其他結(jié)構(gòu)尺寸如環(huán)的軸向厚度、徑向厚度，活塞上活塞環(huán)槽至活塞頂面的頂岸高度，活塞環(huán)與活塞環(huán)槽的背間隙、端面間隙等均與現(xiàn)有技術(shù)的設計及取值原則是一致的，這里就不再一一贅述。
圖3中，徑向階梯狀搭接切口的階梯間設有一過渡連接園弧，采用弧形過渡連接的目的，一是為了減小階梯連接處的應力，二是為了便于加工。內(nèi)燃機中，活塞環(huán)處于高溫、高壓、高速運行的惡劣工作環(huán)境下，由于高溫，機油易于膠化、結(jié)碳，從而易于使活塞環(huán)卡死、折斷，同時過高的溫度也會使環(huán)本身的機械強度下降，階梯狀切口兩相鄰階梯的直角連接處應力集中，且徑向壁較薄，受力、受沖擊時易于從此處斷開，因此在此處設置了園弧形的過渡連接，切口的端頭也為相對應的園弧形，當然，此過渡連接也可采用斜坡形等其它形式，所起的作用是一樣的。
本實用新型中，活塞環(huán)的兩個階梯狀切口端被相互搭接的徑向搭接面分開，一個處于活塞環(huán)的背面上、一個處于活塞環(huán)的外表面上，彼此不能相通，由活塞環(huán)上下端面間隙中進入至活塞環(huán)背面的氣體只能在活塞環(huán)的背面上建立起背壓，使活塞環(huán)更好地漲緊在氣缸壁上，而無法從另一環(huán)的切口泄漏出去；活塞體1上單一設置的活塞環(huán)槽3內(nèi)，兩個端面相互接觸、搭接切口相互錯開的活塞環(huán)形成一個完整的密封環(huán)圈，將兩活塞環(huán)外表面上的切口嚴密的封護住，因而能夠確保活塞與氣缸之間的完全性密封。一般說來，本活塞裝置只需設置兩個活塞環(huán)，而且兩個環(huán)是置入一個環(huán)槽內(nèi)，因而活塞的軸向結(jié)構(gòu)尺寸小、質(zhì)量和慣性也相對小，適宜高速運行，因此，本活塞裝置不僅適用于一般的內(nèi)燃機，也適用于高速強化型的內(nèi)燃機。
權(quán)利要求1．一種內(nèi)燃機用活塞裝置，它包括活塞、活塞環(huán)等，其特征在于，所述的活塞環(huán)[2]具有徑向階梯狀的搭接切口，兩階梯狀切口相互搭接在一起，所述活塞[1]上的活塞環(huán)槽[3]內(nèi)安置2個具有徑向階梯狀搭接切口的活塞環(huán)，兩活塞環(huán)切口錯位放置。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞裝置，其特征在于，所述活塞環(huán)的切口搭接長度和活塞環(huán)直徑之間的關(guān)系為L=0.02D-0.04D。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的活塞裝置，其特征在于，所述活塞環(huán)切口搭接邊角處為園弧形。
專利摘要一種活塞裝置,它包括活塞、活塞環(huán)等,所述活塞環(huán)具有徑向階梯狀搭接切口,所述活塞上只設置一道活塞環(huán)槽,其內(nèi)安置兩個徑向階梯搭接式活塞環(huán)。本活塞裝置能實現(xiàn)活塞與氣缸間的完全密封,并具有軸向結(jié)構(gòu)尺寸小、質(zhì)量小、慣性小,適宜高速運行的特點,可廣泛用于各種內(nèi)燃機上。
文檔編號F02F5/00GK2329775SQ9725108
公開日1999年7月21日 申請日期1997年12月5日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月5日
發(fā)明者李德民 申請人:李德民