CN102630287A - 刮油活塞环 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及改进的刮油活塞环，包括环体，环体上的两个径向外运行肋板，这两个径向外运行肋板在活塞的运行方向上前后设置，并通过外凹槽使它们彼此间隔开，每个运行肋板分别具有两个刮油唇，以及每个刮油唇上的防磨损涂层。

Description

刮油活塞环
技术领域
本发明涉及内燃机活塞的刮油环，特别地，本发明涉及具有改进的刮油性能和改进的磨损性能的刮油环。
背景技术
内燃机中使用的刮油环其目的在于使内燃机的耗油量最小化，以及同时确保活塞和汽缸壁之间足够润滑。为此，刮油环必须具有两种特性，在该两种特性间设法获得平衡。一方面，它必须在活塞向下运动（即在储油室的方向上）期间从汽缸壁上刮除尽可能多的油，从而使耗油量最小化。另一方面，无论何时都必须使刮油环与汽缸壁之间维持有最小限度的油膜，以便保持低摩擦及因此的低磨损。
在引擎的长操作时期过程中将维持设法获得的平衡。为此，必须使刮油环上的磨损较低，否则刮油环与汽缸壁之间的空隙会扩大且耗油量会增加。
目前，只有具有全涂覆型运行肋板（running web）的刮油环是已知的（所谓的单涂覆）。
发明内容
因此，本发明基于提供改进型刮油环的目的。两个刮油唇（scraper lip）的偏距对应于涂层厚度。通过轴向和径向设置刮油唇产生三倍的使用寿命。通过调整刮油唇的牙侧角提供均匀沉积的PVD层或DLC层。
根据本发明的一个方面，提供刮油活塞环，其包括：
环体；
环体上的两个径向外运行肋板，所述两个径向外运行肋板相对于活塞的运行方向前后设置，并通过外凹槽使它们彼此间隔开；
每个运行肋板分别具有的两个刮油唇，以及
每个刮油唇上的防磨损涂层。
在型钢的情况下，可通过对肋板进行机械加工或特殊的拉伸工艺为肋板引入所需轮廓的运行肋板、即尤其引入所需轮廓的刮油唇。
优选地，在运行方向上环体的宽度为1.5-3mm。
优选地，运行肋板彼此间隔大约0.6mm；优选地，运行肋板的径向高度为0.2-0.7mm、特别优选为0.45mm（对应于凹槽的径向高度）。
优选地，刮油唇的径向高度大约为0.082mm。优选地，运行方向上刮油唇的运行面的宽度为0.01-0.2mm、特别优选为0.05mm。
优选地，防磨损涂层的层厚度为1-30μm。
根据一个实施例，所有刮油唇大致上具有相同的径向高度。
根据一个实施例，至少一个运行肋板的燃烧室侧刮油唇的径向高度大于运行肋板的储油室侧刮油唇的径向高度。
在这一实施例中，至少一个储油室侧刮油唇径向上相对于燃烧室侧刮油唇设置在后。
根据一个实施例，至少一个径向较高的刮油唇是燃烧室侧运行肋板的燃烧室侧刮油唇。
优选地，径向较高的刮油唇是燃烧室侧运行肋板的刮油唇。
根据一个实施例，每个运行肋板的燃烧室侧刮油唇的径向高度大于运行肋板的储油室侧刮油唇的径向高度。
根据一个实施例，径向高度的差别基本上对应于刮油唇的防磨损涂层的厚度。
即，相对于径向较高的燃烧室侧刮油唇，径向较短的储油室侧刮油唇大约以防磨损涂层的涂层厚度设置在后。
根据一个实施例，刮油唇的防磨损涂层在刮油唇之间的区域内连续延伸。
根据一个实施例，刮油唇向外逐渐减小。
例如，这可通过使刮油唇大致上呈锥形形状来实现。
根据一个实施例，相对于运行方向，每个刮油唇的燃烧室侧齿面比各个储油室侧齿面更陡峭。
根据一个实施例，相对于运行方向，一个运行肋板或所有运行肋板的燃烧室侧刮油唇的储油室侧齿面比各个运行肋板的储油室侧刮油唇的储油室侧齿面更陡峭。
根据一个实施例，运行肋板之间的外凹槽比刮油唇间的区域更深。
根据一个实施例，刮油唇间的防磨损涂层在径向上至少与刮油唇一样高。
这样，一旦防磨损涂层磨损至刮油唇的运行面，则产生具有自锐化角（self-sharpening corner）的全室环形肋板（fully-chambered ring web）。剩余的防磨损涂层接着保留在刮油唇之间。
根据一个实施例，相对于运行方向，运行肋板的内齿面比外齿面更陡峭。
根据一个实施例，相对于运行方向，储油室侧运行肋板的内齿面比燃烧室侧运行肋板的内齿面更陡峭。
根据本发明的其他方面，提供内燃机的活塞，其包括至少一个上述刮油活塞环。
附图说明
图1是根据本发明的刮油活塞环的实施例的剖视图。
图2是图1的实施例的各个刮油唇的斜度的剖视图。
图3是图1的实施例的各尺寸的剖视图。
图4是根据本发明的刮油活塞环的替代性实施例的剖视图。
图5是根据本发明的刮油活塞环的其他替代性实施例的剖视图。
图6是图4的实施例在所有刮油唇磨损后的剖视图。
具体实施方式
图1是根据本发明的刮油活塞环的第一实施例的剖视图。在这些和其他实施例中，刮油环的汽缸壁侧在上、而其活塞侧在下，燃烧室侧在左、而储油室侧或曲轴箱侧在右。刮油环包括环体2，该环体的每个齿面侧设有运行肋板4。运行肋板4没必要必须直接设置在环体2的齿面上，而是还可以向内偏置。
通过外凹槽6使运行肋板4彼此间隔开。两个刮油唇8位于每个运行肋板4上。刮油唇8还设有防磨损涂层10。凹槽6显然比刮油唇8之间的区域更深。通过将刮油唇的数量增加到4可获得改进的刮油效果。
涂层可包含铬（Cr）或类金刚石碳（DLC）。例如，可通过气相的物理沉积（物理气相沉积）涂敷涂层。
图2是图1所示实施例的刮油唇和运行肋板的斜度的示意图。但是，为了更好地概述，此处并未显示涂层。
如图2中可看到的，燃烧室侧刮油唇的储油室侧齿面比储油室侧刮油唇的储油室侧齿面更陡峭（此处仅显示左边的运行肋板作为一示例，但另一运行肋板可具有相同的斜度比率）。
下文中所提及的所有角度均分别对应于相对于刮油环的运行方向的角度，所述所有角度小于或等于90°。
燃烧室侧刮油唇的储油室侧齿面的斜度α的示范性值包含25-50°、特别优选为40°。储油室侧刮油唇的储油室侧齿面的斜度β的示范性值包含15-40°、特别优选为30°。
优选地，储油室侧运行肋板的内齿面的斜度δ为89-80°（垂直于运行方向为1-10°）、特别优选为82.4°（垂直于运行方向为7.6°）。优选地，燃烧室侧运行肋板的内齿面为89-80°、特别优选为83.7°。运行肋板的内齿面的斜度可以相等，但优选地，储油室侧运行肋板的内齿面的斜度更大。
图3是如图1中所示实施例的各种尺寸的示意图。但为了更好地概述，此处未显示涂层。
优选地，运行方向上环体的宽度d为1.5-3mm。优选地，凹槽的径向高度b或运行肋板的径向高度为0.2-0.7mm、特别优选为0.45mm。优选地，凹槽的宽度c为0.6mm。
优选地，刮油唇的径向高度为0.082mm。优选地，运行方向上刮油唇的运行面的宽度e为0.01-0.2mm、优选为0.05mm。
图4是原本与图1的实施例相似的实施例的示意图。此处显示可选特征，即通过防磨损涂层的涂层厚度f使每个运行肋板的各个储油室侧刮油唇的径向高度降低。换言之，使储油室侧刮油唇以涂层厚度f设置在后。优选地，涂层厚度f的范围为1-30μm。
图5是原本与图1的实施例相似的其他替代性实施例的示意图。此处显示可选特征，即刮油唇8之间的区域内的防磨损涂层10径向上至少与刮油唇8一样高。
图6显示了防磨损涂层10已经磨损到刮油唇8上后图5的实施例的状态。这种情况下，在这一实施例中，刮油环并入全室肋板变形（version）。因此出现具有自锐化肋板角的附加磨损层。

Claims (15)

1.一种刮油活塞环，其特征在于，包括：
环体（2）；
所述环体（2）上的两个径向外运行肋板（4），所述两个径向外运行肋板相对于活塞的运行方向前后设置，并通过外凹槽（6）使它们彼此间隔开；
其中，每个运行肋板（4）分别具有两个刮油唇（8），以及
每个刮油唇（8）上的防磨损涂层（10）。
2.根据权利要求1所述的刮油活塞环，其特征在于，所有刮油唇（8）具有大致相同的径向高度。
3.根据权利要求1所述的刮油活塞环，其特征在于，所述至少一个运行肋板（4）的燃烧室侧刮油唇（8）的径向高度大于所述运行肋板（4）的储油室侧刮油唇（8）的径向高度。
4.根据权利要求3所述的刮油活塞环，其特征在于，至少一个径向较高的刮油唇（8）是所述燃烧室侧运行肋板（4）的所述燃烧室侧刮油唇（8）。
5.根据权利要求3或4所述的刮油活塞环，其特征在于，每个运行肋板（4）的所述燃烧室侧刮油唇（8）的径向高度大于所述运行肋板（4）的储油室侧刮油唇（8）的径向高度。
6.根据权利要求3-5中任一项权利要求所述的刮油活塞环，其特征在于，径向高度的差别基本上对应于所述刮油唇（8）的涂层厚度。
7.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的刮油活塞环，其特征在于，所述刮油唇（8）的防磨损涂层（10）在所述刮油唇（8）之间的区域内连续延伸。
8.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的刮油活塞环，其特征在于，所述刮油唇（8）向外逐渐减小。
9.根据权利要求8所述的刮油活塞环，其特征在于，相对于运行方向，每个刮油唇（8）的燃烧室侧齿面比储油室侧齿面更陡峭。
10.根据权利要求8所述的刮油活塞环，其特征在于，相对于运行方向，背对所述燃烧室的一个运行肋板（4）的燃烧室侧刮油唇（8）的齿面比所述运行肋板（4）的储油室侧刮油唇（8）的储油室侧齿面更陡峭。
11.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的刮油活塞环，其特征在于，所述运行肋板（4）之间的外凹槽（6）比所述刮油唇（8）间的区域更深。
12.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的刮油活塞环，其特征在于，所述刮油唇（8）间的防磨损涂层（10）在径向上至少与所述刮油唇（8）一样高。
13.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的刮油活塞环，其特征在于，相对于运行方向，所述运行肋板（4）的内齿面比外齿面更陡峭。
14.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的刮油活塞环，其特征在于，相对于运行方向，所述储油室侧运行肋板（4）的内齿面比燃烧室侧运行肋板（4）的内齿面更陡峭。
15.一种内燃机的活塞，其特征在于，包括根据权利要求1-14中任一项权利要求的至少一个刮油活塞环。
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