用于內(nèi)燃機(jī)的活塞環(huán)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用以密封氣缸壁和活塞本體的活塞環(huán)。該活塞環(huán)包括圍繞一軸延伸的并且具有內(nèi)面和外面的環(huán)本體。內(nèi)面具有在徑向向內(nèi)方向延伸的一對(duì)脊線，外面具有槽。由彈性材料制成的彈簧基本周向圍繞環(huán)本體并且安裝于內(nèi)面的槽中。彈簧向徑向向內(nèi)的方向偏移環(huán)本體以抵靠活塞本體來(lái)密封脊線。環(huán)本體還具有至少一個(gè)排油口，排油口相對(duì)于徑向向內(nèi)的方向以一定角度從內(nèi)面向彈簧的軸向的一側(cè)的外面上的一位置延伸，從而將油從脊線之間的空隙排出。
【專利說(shuō)明】用于內(nèi)燃機(jī)的活塞環(huán)
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0001]本申請(qǐng)要求2012年2月17日提交的第61/600，350號(hào)美國(guó)申請(qǐng)的權(quán)益。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明大致涉及內(nèi)燃機(jī)，該內(nèi)燃機(jī)的氣缸內(nèi)具有至少一個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞，更具體的涉及在往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞和氣缸壁之間的密封。

【背景技術(shù)】
[0003]典型的內(nèi)燃機(jī)具有至少一個(gè)活塞本體，該活塞本體在發(fā)動(dòng)機(jī)體的氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。通常，每個(gè)活塞本體包括多個(gè)活塞環(huán)槽，每個(gè)活塞環(huán)槽容置并且可操作地支撐活塞環(huán)。在運(yùn)行中，活塞環(huán)仍位于活塞環(huán)槽中并且隨著它們各自的活塞本體在發(fā)動(dòng)機(jī)體的氣缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)。此外，活塞環(huán)用于在活塞本體上密封燃燒室內(nèi)的燃燒氣體，以將熱量從活塞本體轉(zhuǎn)移至氣缸壁，限制從曲柄箱到燃燒室的油的通道，并且在氣缸壁上提供大致均勻的油膜。此類活塞環(huán)典型的向徑向向外的方向偏移產(chǎn)生倚靠氣缸壁的彈簧力，以在活塞本體和氣缸壁之間建立密封。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種用于密封氣缸壁和活塞本體的活塞環(huán)。該活塞環(huán)包括一環(huán)本體，該環(huán)本體圍繞一軸延伸并且具有內(nèi)面和外面。該內(nèi)面具有在徑向向內(nèi)方向延伸的至少兩條脊線。內(nèi)面上的脊線彼此間隔開(kāi)，且外面具有槽。一彈性材料制成的彈簧基本周向圍繞環(huán)本體并且安裝于內(nèi)面的槽中。該彈簧向徑向向內(nèi)的方向偏移環(huán)本體以抵靠活塞本體來(lái)密封內(nèi)面上的脊線。該環(huán)本體還具有至少一個(gè)排油口，該排油口相對(duì)于徑向向內(nèi)的方向以一定角度從內(nèi)面向位于彈簧的軸向的一側(cè)的外面的一個(gè)位置延伸，從而將油從脊線之間的空隙輸送出去。
[0005]活塞環(huán)可安裝于氣缸壁的孔道內(nèi)并且抵靠活塞本體的裙部密封。如此，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，活塞環(huán)仍大致保持靜止并且相對(duì)于氣缸壁不移動(dòng)。由于在發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)沒(méi)有減小裙部的長(zhǎng)度，也就是說(shuō)，當(dāng)活塞位于下死點(diǎn)位置時(shí)，裙部可向下延伸越過(guò)氣缸壁，該位置使得活塞本體具有提高的穩(wěn)定性。該活塞環(huán)還能夠防止漏氣。由于排油孔相對(duì)于徑向向內(nèi)的方向以一個(gè)角度延伸，它們不干涉脊線的最里面的表面，并且因此不降低由活塞環(huán)提供的氣缸壁和活塞本體之間的油封和氣封。另外，排油口并不妨礙環(huán)本體的結(jié)構(gòu)整體性。
[0006]本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了一種動(dòng)力缸總成。該動(dòng)力缸總成包括氣缸壁，該氣缸壁內(nèi)形成基本周向的孔道。該動(dòng)力缸總成還包括具有裙部的活塞本體，并且裙部的外表面的至少一部分圍繞圓周基本連續(xù)地延伸。該動(dòng)力缸總成進(jìn)一步包括活塞環(huán)，該活塞環(huán)安裝于氣缸壁的孔道內(nèi)并且具有圍繞一軸延伸的環(huán)本體。該環(huán)本體具有內(nèi)面，該內(nèi)面具有在徑向向內(nèi)的方向延伸并且在軸向彼此間隔開(kāi)的至少兩條脊線。該環(huán)本體還具有背向內(nèi)面并且具有槽的外面。該活塞環(huán)進(jìn)一步包括彈性材料制造的彈簧，該彈簧基本周向圍繞環(huán)本體并且安裝于外面的槽中。該彈簧向徑向向內(nèi)的方向偏移環(huán)本體以抵靠活塞本體的裙部的周向連續(xù)部分來(lái)密封脊線。該環(huán)本體具有至少一個(gè)排油口，該排油口相對(duì)于徑向向內(nèi)的方向以一定的角度從內(nèi)面向彈簧的軸向的一側(cè)的外面延伸，從而將油從脊線之間的空間排出去。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]參閱附圖，并且參閱以下詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的這些和其它特征和優(yōu)點(diǎn)將更易于領(lǐng)會(huì)并且更易于理解，其中:
[0008]圖1是活塞環(huán)的典型實(shí)施例的立體示意圖；
[0009]圖2是包括圖1的活塞環(huán)的動(dòng)力缸總成的典型實(shí)施例的剖視圖，并且示出了位于上死點(diǎn)位置的活塞本體；
[0010]圖3是具有圖1的活塞環(huán)的動(dòng)力缸總成的典型實(shí)施例的另一個(gè)剖視圖，并且示出了位于下死點(diǎn)位置的活塞本體；
[0011]圖4是示出了設(shè)置于氣缸壁的孔道內(nèi)并且與活塞本體密封接觸的圖1的活塞環(huán)的局部剖視圖；
[0012]圖5是示出了圖1的活塞環(huán)的一部分的放大剖視圖；
[0013]圖6是圖1的活塞環(huán)的環(huán)本體的正視圖；以及
[0014]圖7是圖1的活塞環(huán)的環(huán)本體的俯視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]參閱附圖，其中相同的附圖標(biāo)記用以標(biāo)示遍及所有附圖的相應(yīng)部分，圖1大致示出了活塞環(huán)20的典型實(shí)施例，該活塞環(huán)用以密封活塞本體22和內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力缸總成26的氣缸壁24?，F(xiàn)在參閱圖2和圖3的剖視圖，該典型的活塞環(huán)20示為安裝于內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力缸總成26內(nèi)，該內(nèi)燃機(jī)具有發(fā)動(dòng)機(jī)體28和兩件式的氣缸襯墊30，它們一起形成了具有孔道32的軸向延伸的氣缸壁24，該孔道32基本周向圍繞氣缸壁24延伸。特別地，在典型的實(shí)施例中，活塞環(huán)20設(shè)置于氣缸襯墊30塊的端部之間，端部彼此軸向間隔以形成前述的孔道32。但是，應(yīng)當(dāng)理解，該孔道32可通過(guò)一系列手段形成于氣缸壁24內(nèi)。例如，孔道32可直接形成于發(fā)動(dòng)機(jī)體28內(nèi)而無(wú)需任何氣缸襯墊30。該典型的活塞環(huán)20示為安裝于柴油燃料壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)，應(yīng)當(dāng)理解，該活塞環(huán)20可替換地應(yīng)用于一系列不同類型的內(nèi)燃機(jī)中，包括，例如，火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)或者每個(gè)具有水平對(duì)置的兩個(gè)活塞的發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0016]仍參閱圖2和圖3，典型的動(dòng)力缸總成26的活塞本體22包括一個(gè)或多個(gè)上活塞環(huán)34 (在典型的實(shí)施例中示為多個(gè))，上活塞環(huán)34保持在形成于活塞本體22的外壁的活塞環(huán)槽中?；钊倔w22還具有裙部36，該裙部36從活塞環(huán)20區(qū)域下垂并且在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中在氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)幫助導(dǎo)向活塞本體22。至少一部分裙部36是大致圓柱形的并且具有圍繞圓周連續(xù)延伸的外表面。裙部36的部分的尺寸接近于但相對(duì)小于氣缸壁24的內(nèi)徑，使得其間具有運(yùn)行間隙38?；钊倔w22通過(guò)活塞銷(圖中未示)或者類似類型的連接裝置與連桿40耦合，該連桿40反過(guò)來(lái)與曲柄軸(圖中未示)或者類似的機(jī)構(gòu)耦合。
[0017]仍參閱附圖2和圖3，在氣缸壁24的孔道32中的位置，典型的活塞環(huán)20相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)體28靜止地固定，并且抵靠活塞本體22的裙部36的外表面密封,從而在氣缸壁24和活塞本體22之間建立氣密和液緊密封?；钊h(huán)20具有內(nèi)面42 (如圖4最優(yōu)所示)，該內(nèi)面42在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中與活塞本體22的裙部36運(yùn)行接觸以密封位于活塞本體22 —側(cè)的燃燒室內(nèi)的燃燒氣體以及密封位于活塞本體22另一側(cè)的油，例如，在曲柄箱(圖中未示)中或者任何其它儲(chǔ)油器中。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，活塞本體22在如圖2所示的上死點(diǎn)位置和如圖3所示的下死點(diǎn)位置之間在氣缸壁24內(nèi)上下移動(dòng)。如圖所示，典型的活塞環(huán)20仍與裙部36的周向連續(xù)部分密封接觸以在活塞本體22的整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)保持氣和油的緊密封。由于活塞在發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)而不會(huì)減小裙部36的長(zhǎng)度，也就是說(shuō)，當(dāng)活塞本體22位于下死點(diǎn)位置時(shí)，裙部36可向下延伸入曲柄箱(圖中未示)中，氣缸壁24的孔道32內(nèi)的活塞環(huán)20的位置使得活塞本體22具有提高的穩(wěn)定性。
[0018]再參閱圖1，典型的活塞環(huán)20包括環(huán)本體44，環(huán)本體44圍繞一軸延伸并且具有端部，端部通過(guò)環(huán)間隙46彼此間隔開(kāi)?，F(xiàn)在參閱圖4，環(huán)本體44具有內(nèi)面42，內(nèi)面42具有周向彼此間隔開(kāi)并且在徑向向內(nèi)方向延伸的一對(duì)脊線48。如圖所示，當(dāng)安裝于動(dòng)力缸總成26中時(shí)，這些脊線48直接并且可滑動(dòng)地與活塞本體22的外表面的周向連續(xù)部分接觸以在氣缸壁24和活塞本體22之間建立氣和油的緊密封。在脊線48之間，典型的環(huán)本體44的內(nèi)面42包括大致平面的谷區(qū)域50。在典型的實(shí)施例中，脊線48的上表面和下表面相對(duì)于徑向成一角度。這些表面可設(shè)置為相對(duì)于徑向呈相似的或者不同的角度。例如，在典型的實(shí)施例中，離谷區(qū)域50最近的脊線48的表面設(shè)置為相對(duì)于徑向大約呈十度角，并且遠(yuǎn)離谷區(qū)域50的脊線48的表面(谷區(qū)域50的反面)設(shè)置為相對(duì)于徑向呈大約二十度角。在典型的實(shí)施例中，位于脊線48上部和下部的內(nèi)面42的部分還相對(duì)于徑向設(shè)置為大約八十度角。應(yīng)當(dāng)理解，這些表面可相對(duì)于徑向或軸向設(shè)置為任意適合的角度并且可以具有任何適合的尺寸。另外，在典型的實(shí)施例中，內(nèi)面42的不同表面的交叉處為圓形的或者弧形的(radiused)。但是,應(yīng)當(dāng)理解,這些交叉處可替換地為尖銳的，也就是說(shuō),為非圓形的。
[0019]仍參閱圖4，在內(nèi)面42對(duì)面的環(huán)本體44的一側(cè)是外面52，該外面52具有大致V型的槽54?；钊h(huán)20包括由彈性材料制成的彈簧56，該彈簧56安裝于槽54中并且基本周向圍繞環(huán)本體44。特別地，彈簧56是由合成橡膠、天然橡膠或者熱塑性材料制成的O型環(huán)。該O型彈簧56抵靠環(huán)本體44呈現(xiàn)出偏移力以抵靠活塞本體22的外表面來(lái)偏移內(nèi)面42的脊線48，并且當(dāng)安裝于環(huán)本體44的槽54中時(shí)在氣缸壁24和活塞本體22之間建立上述的氣和油的緊密封。
[0020]現(xiàn)在參閱圖6，典型的活塞環(huán)20的環(huán)本體44包括多個(gè)排油口 58，該排油口 58是沿著環(huán)本體44的長(zhǎng)度在圓周方向上彼此大致均勻間隔的。但是，應(yīng)當(dāng)理解，排油口 58之間的間隔可為變化的。再參閱圖4,該排油口 58相對(duì)于徑向向內(nèi)的方向以一定角度從內(nèi)面42向彈簧56的軸向一側(cè)的外面52延伸，從而將油從脊線48之間的空隙排出去。由于排油口58相對(duì)于徑向向內(nèi)的方向以一定角度延伸，它們與脊線48的最內(nèi)部表面互不干涉,并且因此不降低由活塞環(huán)20提供的氣缸壁24和活塞本體22之間的油封和氣封。另外，排油口 58不妨害環(huán)本體44的結(jié)構(gòu)整體性。在典型的實(shí)施例中，每個(gè)排油口 58從位于內(nèi)面42的一條脊線48的至少一部分向位于外面52的槽54的至少一部分延伸。在活塞本體22的上沖程過(guò)程中，從脊線48之間的空隙向環(huán)本體44的另一側(cè)傳送的油可能回流至活塞本體22的下面的曲柄箱或者油箱內(nèi)。
[0021]環(huán)本體44可通過(guò)任何滿足需要的制造工藝以及由任何滿足需要的材料形成，包括，例如，鑄鐵或者鋼。環(huán)本體44還可為未涂覆的或者具有至少涂覆于其內(nèi)面42的耐磨的涂層(比如鉻、具有氧化鋁陶瓷的鉻[CKS]、具有微米金剛石的鉻[⑶C]等)
[0022]實(shí)施例的典型描述僅作為說(shuō)明而非本發(fā)明的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)公開(kāi)的實(shí)施例所做的修改和變化均落入本發(fā)明的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用以密封氣缸壁和活塞本體的活塞環(huán)，其特征在于，所述活塞環(huán)包括: 環(huán)本體，所述環(huán)本體圍繞一軸延伸并且具有內(nèi)面和外面，所述內(nèi)面具有至少兩條脊線，所述脊線在徑向向內(nèi)的方向延伸，且所述脊線通過(guò)谷區(qū)域彼此軸向間隔開(kāi)，所述外面具有槽； 彈簧，所述彈簧由基本周向圍繞所述環(huán)本體的彈性材料制成，并且安裝于所述外面的所述槽內(nèi)，所述彈簧向所述徑向向內(nèi)的方向偏移所述環(huán)本體以抵靠活塞本體來(lái)密封所述內(nèi)面的所述脊線；以及 所述環(huán)本體具有至少一個(gè)排油口，所述排油口相對(duì)于所述徑向向內(nèi)的方向以一角度從所述內(nèi)面向所述彈簧的軸向的一側(cè)的所述外面的一位置延伸，從而將油從所述脊線之間的空隙排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞環(huán)，其特征在于，所述至少一個(gè)排油口進(jìn)一步定義為多個(gè)排油口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的活塞環(huán)，其特征在于，所述多個(gè)排油口彼此周向間隔開(kāi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞環(huán)，其特征在于，所述至少一個(gè)排油口從所述內(nèi)面的其中一條所述脊線的一部分延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的活塞環(huán)，其特征在于，所述至少一個(gè)排油口延伸至所述外面的所述槽的一部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞環(huán)，其特征在于，所述環(huán)本體的所述內(nèi)面的所述至少兩條徑向向內(nèi)延伸的脊線進(jìn)一步定義為一對(duì)徑向向內(nèi)延伸的脊線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞環(huán)，其特征在于，所述環(huán)本體具有一間隙。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞環(huán)，其特征在于，所述環(huán)本體不具有涂層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞環(huán)，其特征在于，所述環(huán)本體由鑄鐵或者鋼制造。
10.一種動(dòng)力缸總成，其特征在于:包括: 氣缸壁，所述氣缸壁具有形成于其中的孔道，所述孔道基本周向圍繞所述氣缸壁延伸； 活塞本體，所述活塞本體具有裙部，其中，所述裙部的所述外表面的至少一部分圍繞圓周基本連續(xù)地延伸； 活塞環(huán)，所述活塞環(huán)設(shè)置于所述氣缸壁的所述孔道內(nèi)； 所述活塞環(huán)具有環(huán)本體，所述環(huán)本體圍繞一軸延伸并且具有內(nèi)面和外面，所述內(nèi)面具有在徑向向內(nèi)方向延伸的至少兩條脊線，所述脊線通過(guò)谷區(qū)域彼此軸向間隔開(kāi)，所述外面具有槽； 所述活塞環(huán)進(jìn)一步包括由彈性材料制造的彈簧，所述彈簧基本周向圍繞所述環(huán)本體并且安裝于所述外面的所述槽內(nèi)，所述彈簧向所述徑向向內(nèi)的方向偏移所述環(huán)本體以抵靠所述活塞本體的所述裙部的所述周向連續(xù)的部分來(lái)密封所述脊線；以及 所述環(huán)本體具有至少一個(gè)排油口，所述排油口相對(duì)于所述徑向向內(nèi)的方向以一角度從所述內(nèi)面向所述彈簧的軸向的一側(cè)的所述外面的位置延伸，從而將油從所述脊線之間的空隙排出。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述動(dòng)力缸總成，其特征在于，所述至少一個(gè)排油口進(jìn)一步定義為多個(gè)排油口。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述動(dòng)力缸總成，其特征在于，所述至少一個(gè)排油口從所述內(nèi)面的其中一條所述脊線的至少一部分延伸。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的動(dòng)力缸總成，其特征在于，所述至少一個(gè)排油口從所述外面的所述槽延伸。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述動(dòng)力缸總成，其特征在于，所述環(huán)本體的所述內(nèi)面的所述至少兩條徑向向內(nèi)延伸的脊線進(jìn)一步定義為一對(duì)徑向向內(nèi)延伸的脊線。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的動(dòng)力缸總成，其特征在于，所述環(huán)本體具有間隙。
【文檔編號(hào)】F16J9/06GK104220792SQ201380019893
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2013年2月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月17日
【發(fā)明者】布萊爾·馬修·詹內(nèi)斯, 馬修·瑞安·佩迪戈, 特洛伊·肯托拉 申請(qǐng)人:費(fèi)德羅-莫格爾公司