CN104405521A - 一种活塞环结构 - Google Patents

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王红星
谭明军
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F5/00—Piston rings, e.g. associated with piston crown

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种活塞环结构，本活塞环断开形成两端口，两端口再连接形成封闭的环状，两端口分别具有向前突出的用于相互搭接的突出部，其中一突出部朝向另一突出部的面上形成有T字型凸筋，另一突出部相对的面上形成有用于容纳T字型凸筋的T形槽，T字型凸筋位于T形槽内，其中T形槽的轮廓尺寸大于T字型凸筋，以使两者形成自调节用伸缩缝。本发明由于活塞环两端搭接位置采用T字型凸筋位于T形槽内设计，两者形成自调节用伸缩缝，因此即使有较大热变形，该伸缩缝也能够很好的自适应。因此本活塞环能够从结构设计上避免热变形带来的影响。

Description

一种活塞环结构
 
技术领域
本发明涉及发动机技术的改进，具体指一种发动机伸缩式活塞环，本活塞环可以自动适应发动机工作下的热膨胀，属于内燃机技术领域。
 
背景技术
活塞环是用于嵌入活塞槽沟内部的金属环，活塞环分为两种：压缩环和机油环。压缩环可用来密封燃烧室内的可燃混合气体；机油环则用来刮除汽缸上多余的机油。活塞环是一种具有较大向外扩张变形的金属弹性环，它被装配到剖面与其相应的环形槽内。往复和旋转运动的活塞环，依靠气体或液体的压力差，在环外圆面和气缸以及环和环槽的一个侧面之间形成密封。
由于发动机燃烧室的高温高压决定了活塞环工作环境的恶劣，因此对活塞环的结构和材质要求较高。工作时活塞环不断地往复运动，与汽缸壁来回摩擦，再加上燃烧室产生的高温高压，因此活塞环自身往往具有很高的温度，在高温下，活塞环具有膨胀变形的趋势。由于活塞环尺寸设计与周围部件（汽缸壁及活塞）的配合往往十分精密，因此哪怕较小的热膨胀也可能对其运行带来负面影响，甚至影响整个系统，特别是目前发动机向着高转速方向发展，这方面的影响会更加明显。鉴于此，一方面在活塞环的材料选择上就需要考虑热变形的影响，同时设计对应的克服热变形的结构就很有必要。但是现有的活塞环结构在克服热变形上并不十分理想。
 
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种发动机伸缩式活塞环，本活塞环可以自动适应发动机工作下的热膨胀。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：
一种活塞环结构，本活塞环断开形成两端口，两端口再连接形成封闭的环状，两端口分别具有向前突出的用于相互搭接的突出部，其中一突出部与所在端内壁平滑突出，另一突出部沿所在端外壁平滑突出，两突出部的厚度之和为活塞环的壁厚；其中一突出部朝向另一突出部的面上形成有T字型凸筋，另一突出部相对的面上形成有用于容纳T字型凸筋的T形槽，T字型凸筋的高度为T形槽的深度，T字型凸筋位于T形槽内，其中T形槽的轮廓尺寸大于T字型凸筋，以使两者形成自调节用伸缩缝。
所述T形槽与活塞环轴线平行的那段的宽度为T字型凸筋对应段宽度的1.5-2.0倍。相当于伸缩缝的宽度为突出的T字型结构对应段宽度的0.5-1倍尺寸，这样可以保证两者结合后有足够的热变形空间。
所述T形槽的深度为所在端突出部厚度的1/3-2/3。这样的厚度设计，既保证了壁面厚度，又保证了连接强度。
所述活塞环的材质为马氏体不锈钢，硬度HRC为38-44，弹性模量为18000-20000㎏/mm2。通过材料进一步保证了活塞环的热稳定性、机械强度和耐磨性。
本发明由于活塞环两端搭接位置采用T字型凸筋位于T形槽内设计，两者形成自调节用伸缩缝，因此即使有较大热变形，该伸缩缝也能够很好的自适应。因此本活塞环能够从结构上避免热变形带来的影响。
 
附图说明
图1-本发明活塞环端口完全分开示意图。
图2-本发明活塞环端口完全闭合示意图。
图3-本发明活塞环端口部分搭接示意图。
 
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
参见图1、图2和图3，从图上可以看出，本发明发动机伸缩式活塞环，本活塞环断开形成两端口，两端口再连接形成封闭的环状，两端口分别具有向前突出的用于相互搭接的突出部1，其中一突出部1与所在端内壁平滑突出，另一突出部1沿所在端外壁平滑突出，两突出部的厚度之和为活塞环的壁厚。其中一突出部朝向另一突出部的面上形成有T字型凸筋，另一突出部相对的面上形成有用于容纳T字型凸筋的T形槽2，T字型凸筋的高度为T形槽2的深度，T字型凸筋位于T形槽2内，其中T形槽2的轮廓尺寸大于T字型凸筋，以使两者形成自调节用伸缩缝。
所述T形槽2与活塞环轴线平行的那段的宽度为T字型凸筋对应段宽度的1.5-2.0倍。相当于伸缩缝的宽度为突出的T字型结构对应段宽度的0.5-1倍尺寸，这样可以保证两者结合后有足够的热变形空间。
所述T形槽的深度为所在端突出部厚度的1/3-2/3。这样的厚度设计，既保证了壁面厚度，又保证了连接强度。
所述活塞环的材质为马氏体不锈钢，硬度HRC为38-44，弹性模量为18000-20000㎏/mm2。通过材料进一步保证了活塞环的热稳定性、机械强度和耐磨性。
本发明由于活塞环两端搭接位置采用T字型凸筋位于T形槽内设计，两者形成自调节用伸缩缝，因此即使有较大热变形，该伸缩缝也能够很好的自适应。如果热变形较大时，两端口部分搭接，见图3，部分搭接时，活塞环内外壁上均有搭接缝，但由于搭接缝较小，所以不影响活塞环的功能。完全搭接时，活塞环内外壁上搭接部位平滑连接，见图2。因此本活塞环能够从结构设计上避免热变形带来的影响。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种活塞环结构，本活塞环断开形成两端口，两端口再连接形成封闭的环状，其特征在于：两端口分别具有向前突出的用于相互搭接的突出部，其中一突出部与所在端内壁平滑突出，另一突出部沿所在端外壁平滑突出，两突出部的厚度之和为活塞环的壁厚；其中一突出部朝向另一突出部的面上形成有T字型凸筋，另一突出部相对的面上形成有用于容纳T字型凸筋的T形槽，T字型凸筋的高度为T形槽的深度，T字型凸筋位于T形槽内，其中T形槽的轮廓尺寸大于T字型凸筋，以使两者形成自调节用伸缩缝。
2.根据权利要求1所述的一种活塞环结构，其特征在于：所述T形槽与活塞环轴线平行的那段的宽度为T字型凸筋对应段宽度的1.5-2.0倍。
3.根据权利要求1所述的一种活塞环结构，其特征在于：所述T形槽的深度为所在端突出部厚度的1/3-2/3。
4.根据权利要求1所述的一种活塞环结构，其特征在于：所述活塞环的材质为马氏体不锈钢，硬度HRC为38-44，弹性模量为18000-20000㎏/mm2。
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