活塞環(huán)制造技術

本發(fā)明專利技術涉及用于活塞式發(fā)動機的活塞的活塞環(huán)，所述活塞環(huán)包括：外圓周表面(2)、內(nèi)圓周表面(4)、指向活塞上側(cè)的方向的上側(cè)面(6)、以及指向活塞下側(cè)的方向的下側(cè)面(8)，其中，所述下側(cè)面(8)相對于所述上側(cè)面(6)傾斜地延伸，從而，所述活塞環(huán)在所述外圓周表面(2)處的軸向高度(A)大于在所述內(nèi)圓周表面(4)處的軸向高度(B)，以及其中，在所述活塞環(huán)的止推部的每一側(cè)上，至少一個凹陷部(10)設置在所述上側(cè)面(6)中。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種活塞環(huán)，該活塞環(huán)具有改進的支承性能、磨損性能和刮油性能。本專利技術尤其涉及一種活塞環(huán)，該活塞環(huán)適于補償在活塞式發(fā)動機的運轉(zhuǎn)期間發(fā)生的活塞凹槽傾斜。
技術介紹
在運轉(zhuǎn)期間，內(nèi)燃機的活塞在燃燒熱和由燃燒熱產(chǎn)生的軸向上不同的溫度分布的影響下變形。最高溫度主要在燃燒室側(cè)，同時，溫度在曲軸箱的方向上降低。這帶來的結(jié)果是活塞環(huán)凹槽的傾斜，從而相對于汽缸軸，活塞環(huán)凹槽的側(cè)面具有向下的傾斜。位于活塞環(huán)凹槽中的活塞環(huán)使其下側(cè)面在燃燒壓力的影響下用其整個表面抵靠活塞凹槽的下側(cè)面，因此假定其截面與凹槽具有相同的傾角。這帶來的結(jié)果是活塞環(huán)工作表面的樞轉(zhuǎn)點向上移動并由此改變流體動力特征，伴隨著朝向上工作邊緣的改變的支承性能/磨損性能、增大的油膜厚度和較差的刮油性能。該問題的一個已知的解決方案在于將活塞的凹槽側(cè)面制成具有相應的向下的傾斜，該向下的傾斜補償該作用，從而在運轉(zhuǎn)期間，在溫度影響下，凹槽側(cè)面將自身放置成垂直于汽缸工作路徑。換句話說，活塞環(huán)凹槽不構(gòu)造成側(cè)面垂直于汽缸工作路徑的矩形截面，而是側(cè)面傾斜于汽缸工作路徑的梯形截面(分別在熱不變形的狀態(tài)中)。然而，這包括制造活塞的增加的制造花費，并因此與具有常規(guī)矩形截面的活塞環(huán)凹槽相比是不利的。
技術實現(xiàn)思路
因此，本專利技術的目的在于提供活塞環(huán)，所述活塞環(huán)補償在具有矩形截面的常規(guī)凹槽的活塞中凹槽傾斜的作用。比起適配的活塞環(huán)凹槽的已知解決方案，這能夠以更節(jié)約成本并且更簡單的方式來實現(xiàn)，此外，具有常規(guī)活塞的發(fā)動機因此還可以隨后裝配有改進的活塞環(huán)。根據(jù)本專利技術的一個方面，提供了用于活塞式發(fā)動機的活塞的活塞環(huán)，所述活塞環(huán)包括：-外圓周表面；-內(nèi)圓周表面；-指向活塞上側(cè)的方向的上側(cè)面；以及-指向活塞下側(cè)的方向的下側(cè)面；其中，-所述下側(cè)面相對于所述上側(cè)面傾斜地延伸，從而，所述活塞環(huán)在所述外圓周表面處的軸向高度大于在所述內(nèi)圓周表面處的軸向高度；以及-其中，在所述活塞環(huán)的止推部的每一側(cè)上，至少一個凹陷部設置在所述上側(cè)面上。為了抵消凹槽傾斜的作用，提出了具有補償活塞凹槽傾斜的活塞環(huán)。為此，該環(huán)被裝配成在其外徑處具有更大的軸向高度，而將在內(nèi)徑處的高度給定為標稱高度。選擇在外徑處增大的軸向高度，從而對環(huán)的下側(cè)面給定出在發(fā)動機的運轉(zhuǎn)期間與凹槽相同的向下的傾斜。由于在外圓周表面上增大的高度，減小了環(huán)和凹槽之間的軸向間隙或?qū)木嚯x。這引起了在該位置處的減少的氣流并因此在上側(cè)面和內(nèi)圓周表面處的減小的壓力形成。這是不利的，因為在該方面特別關鍵的止推區(qū)域中，活塞環(huán)不再最優(yōu)地壓抵汽缸壁或?qū)囊r套，并且氣密性因此降低。由此，尤其出現(xiàn)增大的漏氣損失。這根據(jù)本專利技術得以補償，其在于至少一個凹陷部(例如，以凹部的形式)在每種情況下被引入到環(huán)的上側(cè)面中、至少在止推端部的區(qū)域中的圓周上。由此，活塞環(huán)的上側(cè)面和上凹槽側(cè)面之間的距離以目標方式增大或?qū)亟咏诳赡艽嬖谟诔Ｒ?guī)活塞環(huán)中的值。因此，氣流增大，從而活塞環(huán)再次以所需方式壓抵汽缸壁或?qū)囊r套。根據(jù)實施方式，所述凹陷部延伸到所述外圓周表面中。根據(jù)本專利技術的凹陷部可以僅僅布置在上側(cè)面中或還可以延伸到外圓周表面中。根據(jù)實施方式，在所述止推部的每一側(cè)上設置有多個彼此間隔開的凹陷部。為了以所需的方式影響氣流，相同形式的另一些凹陷部以特定的間隔被引入到上側(cè)面中。根據(jù)實施方式，所述凹陷部布置成在從所述止推部的兩側(cè)上0°到90°的范圍內(nèi)。根據(jù)實施方式，所述凹陷部距所述內(nèi)圓周表面的距離為所述上側(cè)面的徑向長度的至少1/3。或換句話說，所述凹陷部延伸超過來自所述外圓周表面的徑向壁厚度的最大2/3。根據(jù)實施方式，所述上側(cè)面與所述內(nèi)圓周表面形成直角。根據(jù)實施方式，所述下側(cè)面的倒角適于補償所述活塞在活塞式發(fā)動機的運轉(zhuǎn)中對應的活塞凹槽的傾斜。活塞環(huán)的下側(cè)面的傾斜優(yōu)選地被設計成在運轉(zhuǎn)中發(fā)生凹槽傾斜期間，該凹槽傾斜基本上被補償。優(yōu)選地，所述凹陷部的軸向深度和/或徑向?qū)挾群?或切線長度的尺寸取決于到環(huán)止推部的距離和/或取決于距所述活塞環(huán)的內(nèi)側(cè)的徑向距離。可替代地或附加地，優(yōu)選的是，所述凹陷部的數(shù)目和/或間距取決于到所述環(huán)止推部的距離和/或取決于距所述活塞環(huán)的內(nèi)側(cè)的徑向距離。附圖說明圖1為在傾斜的環(huán)凹槽中的常規(guī)活塞環(huán)的截面圖；圖2為根據(jù)本專利技術的具有倒角的下側(cè)面的活塞環(huán)的截面圖；圖3為圖2的在不傾斜的環(huán)凹槽中的活塞環(huán)的截面圖；圖4為圖3的在傾斜的環(huán)凹槽中的活塞環(huán)的截面圖；圖5為根據(jù)實施方式的在不傾斜的環(huán)凹槽中的活塞環(huán)的截面圖；圖6為根據(jù)另一實施方式的在不傾斜的環(huán)凹槽中的活塞環(huán)的截面圖；圖7為根據(jù)又一實施方式的在不傾斜的環(huán)凹槽中的活塞環(huán)的截面圖；圖8為根據(jù)圖6的實施方式的活塞環(huán)的三維截面圖；以及圖9顯示在活塞環(huán)的實施方式中凹槽關于環(huán)止推部的角度分布的俯視圖。具體實施方式在圖1中顯示了具有以平行方式延伸的矩形側(cè)面的常規(guī)活塞環(huán)。以虛線示出了具有不傾斜的活塞環(huán)凹槽的情況。在考慮的發(fā)動機的冷狀態(tài)中，活塞環(huán)凹槽的幾何形狀是矩形。在發(fā)動機的運轉(zhuǎn)期間，在軸向上通過不同的熱應力(在活塞冠處高的熱應力，在汽缸體的方向上的減小的熱應力)發(fā)生了不同的熱導致變形。由此，環(huán)凹槽以實線所示的方式傾斜(不一定按照比例)。在發(fā)動機的運轉(zhuǎn)中，通過燃燒時發(fā)生的氣體壓力，氣體通過活塞環(huán)的上側(cè)面6進入環(huán)凹槽和活塞環(huán)之間的空間中。由此，活塞環(huán)以所需的方式被向下和向外按壓，以便密封汽缸壁或?qū)囊r套。同樣呈現(xiàn)有矩形幾何形狀的常規(guī)活塞環(huán)通過將其下側(cè)面8的整個表面抵在活塞環(huán)凹槽的下側(cè)面上而使其自身具有這種作用。由于活塞環(huán)凹槽受熱影響而傾斜，因此其下側(cè)面傾斜地延伸，這引起活塞環(huán)關于冷發(fā)動機的情況的旋轉(zhuǎn)。由此，活塞環(huán)的樞轉(zhuǎn)點(即，凸的工作表面與汽缸壁/汽缸襯套的接觸點)相對于不變形的狀態(tài)而向上移動。這導致了對流體動力特征的損害，支承性能和磨損性能被取代或者在活塞環(huán)的上側(cè)面6的方向上增加。更大的油膜厚度產(chǎn)生并且伴隨著旋轉(zhuǎn)通過汽缸壁或?qū)囊r套的下工作邊緣的更大的距離而惡化的刮油性能。根據(jù)本專利技術，這被得以彌補，因為活塞環(huán)設置有傾斜的下側(cè)面8。該環(huán)在外圓周表面上具有比在內(nèi)圓周表面上的軸向高度B更大的軸向高度A。在外圓周表面上增大的軸向高度A在此被選擇，從而下環(huán)側(cè)面8被給定成與傾斜狀態(tài)中的環(huán)凹槽相同的下降梯度α。在圖2中的截面顯示了該活塞環(huán)。由此，實現(xiàn)了在發(fā)動機的運轉(zhuǎn)中，活塞環(huán)(如所提供的)抵在汽缸壁或?qū)囊r套上。由此防止了上述損害發(fā)動機的效率的影響。然而，該改變的幾何形狀導致了這樣的事實：相對于常規(guī)矩形活塞環(huán)或內(nèi)圓周表面4上的對應的間隙，在外圓周表面2上環(huán)凹槽和活塞環(huán)之間的軸向間隙減小(h1<h2)，如在圖3(不傾斜的環(huán)凹槽)和圖4(傾斜的環(huán)凹槽)中可以看到的。這導致了減小的氣流，因此活塞環(huán)的上側(cè)面6和內(nèi)圓周表面4上的壓力減小。因此在燃燒壓力下還減小了將施加到汽缸壁或?qū)囊r套上的所需作用，這導致了汽缸壁或?qū)囊r套的更大的距離。再次，由此可以導致更大的油膜厚度、減小的氣密性和惡化的刮油性能。這尤其在環(huán)止推部的區(qū)域中發(fā)生。因此，根據(jù)本專利技術還提出了在活塞環(huán)的止推部的每一側(cè)上設置至少一個凹陷部10在上環(huán)側(cè)面中。通過該凹陷部10，環(huán)凹槽的上側(cè)面和活塞環(huán)的上側(cè)面6之間的間隙或?qū)木嚯x局部增大。由此，氣流增大，從而活塞環(huán)可以再次通過燃燒壓力本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種用于活塞式發(fā)動機的活塞的活塞環(huán)，所述活塞環(huán)包括：?外圓周表面(2)；?內(nèi)圓周表面(4)；?指向活塞上側(cè)的方向的上側(cè)面(6)；以及?指向活塞下側(cè)的方向的下側(cè)面(8)；其中，?所述下側(cè)面(8)相對于所述上側(cè)面(6)傾斜地延伸，從而，所述活塞環(huán)在所述外圓周表面(2)處的軸向高度(A)大于在所述內(nèi)圓周表面(4)處的軸向高度(B)；以及?其中，在所述活塞環(huán)的止推部的每一側(cè)上，至少一個凹陷部(10)設置在所述上側(cè)面(6)上。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.06.26 DE 102014108973.11.一種用于活塞式發(fā)動機的活塞的活塞環(huán)，所述活塞環(huán)包括：-外圓周表面(2)；-內(nèi)圓周表面(4)；-指向活塞上側(cè)的方向的上側(cè)面(6)；以及-指向活塞下側(cè)的方向的下側(cè)面(8)；其中，-所述下側(cè)面(8)相對于所述上側(cè)面(6)傾斜地延伸，從而，所述活塞環(huán)在所述外圓周表面(2)處的軸向高度(A)大于在所述內(nèi)圓周表面(4)處的軸向高度(B)；以及-其中，在所述活塞環(huán)的止推部的每一側(cè)上，至少一個凹陷部(10)設置在所述上側(cè)面(6)上。2.根據(jù)權利要求1所述的活塞環(huán)，其中，所述凹陷部(10)延伸到所述外圓周表面(2)中。3.根據(jù)權利要求1或2所述的活塞環(huán)，其中，在所述止推部的每一側(cè)上設置有數(shù)個彼此間隔開的凹陷部(10)。4.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的活塞環(huán)，其中，所述...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：理查德·梅特勒，喬恩·普羅普爾，
申請(專利權)人：聯(lián)邦摩高布爾沙伊德公司，
類型：發(fā)明
國別省市：德國;DE