CN107345506A - 多件式的刮油环 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于往复式活塞型内燃机的往复式活塞(28)的多件式的刮油环，所述刮油环具有第一环轨(10)和第二环轨(14)以及至少一个、至少部分地径向向外作用的弹簧(18)，其中，所述第一环轨(10)和所述第二环轨(14)分别具有环开口(12、16)，并且所述第一环轨(10)和所述第二环轨(14)相对彼此布置，使得所述第一环轨(10)的环开口(12)和所述第二环轨(14)的环开口(16)不彼此相叠地布置，其中，布置或构造有至少一个用于扭转限制的器件(32)，从而使所述第一环轨(10)相对于所述第二环轨(14)能够沿周向在受限的扭转范围内扭转，使得所述环开口(12、16)在整个扭转范围内不会处于彼此相叠。

Description

多件式的刮油环

技术领域

本发明涉及一种用于往复式活塞型内燃机的往复式活塞的多件式的刮油环，所述刮油环具有第一环轨和第二环轨以及至少一个、至少部分地径向向外作用的弹簧，其中，所述第一环轨和所述第二环轨分别具有环开口，并且所述第一环轨和所述第二环轨相对彼此布置，使得所述第一环轨的环开口和所述第二环轨的环开口不彼此相叠地布置。

背景技术

由专利文献WO2005/083306A2已知一种多件式的刮油环，其具有两个称为片的环轨和布置在环轨之间弹簧。在该刮油环中，弹簧由多个沿周向相互分离的弹簧元件组成。在该刮油环中在各环轨和弹簧之间的相对运动可以被阻止，方法是环轨在沿弹簧的方向定向的侧部上分别具有轴向地突起的变形部，变形部嵌接在两个弹簧元件之间。该刮油环的缺点在于，两个环轨相对于弹簧的相对位置的确定引起环轨彼此的相对位置的确定，这会导致磨损现象加剧和/或往复式活塞型内燃机的气缸壁的严重受损。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种多件式的刮油环，借助所述刮油环一方面可以确保第一环轨和第二环轨的环开口不形成相叠，并且借助所述刮油环另一方面也可以避免或者至少减少上文所述缺点。

所述技术问题按照本发明通过一种用于往复式活塞型内燃机的往复式活塞的多件式的刮油环解决，所述刮油环具有第一环轨和第二环轨以及至少一个、至少部分地径向向外作用的弹簧，其中，所述第一环轨和所述第二环轨分别具有环开口，并且所述第一环轨和所述第二环轨相对彼此布置，使得所述第一环轨的环开口和所述第二环轨的环开口不彼此相叠地布置，其特征在于，布置或构造有至少一个用于扭转限制的器件，从而使所述第一环轨相对于所述第二环轨能够沿周向在受限的扭转范围内扭转，使得所述环开口在整个扭转范围内不会处于彼此相叠。

按照本发明的用于往复式活塞型内燃机的往复式活塞的多件式的刮油环包括第一环轨和第二环轨以及至少一个、至少部分地径向向外作用的弹簧。弹簧尤其直接沿径向r向外作用在环轨上并且将环轨向外沿往复式活塞式内燃机的气缸壁的方向夹紧。第一环轨和第二环轨分别具有环开口，并且第一环轨和第二环轨相对彼此布置，使得第一环轨的环开口和第二环轨的环开口不彼此相叠地布置。这就是说，第一环轨的环开口和第二环轨的环开口沿高度方向、即沿往复式活塞的运行方向(在往复式活塞的槽中布置有刮油环)不相对彼此布置，使得第一环轨的环开口和第二环轨的环开口位于自身相叠的角区域中。在按照本发明的刮油环中，还布置或构造有至少一个用于扭转限制的器件，从而使第一环轨相对于第二环轨能够沿周向在受限的扭转范围内扭转，使得所述环开口在整个扭转范围内不会处于彼此相叠。在实验中已经证明，借助按照本发明的装置可以明显减少往复式活塞型内燃机的污染物排放。

作为用于扭转限制的器件基本上可以使用所有适合的器件、尤其用于形状接合的和/或摩擦接合的扭转限制的器件。在此首先不重要的是，是否第一环轨直接相对于第二环轨被限制扭转，或者是否被如此间接地限制扭转，即至少一个环轨相对于弹簧可扭转并且同时被限制扭转。也可以分别使第一环轨相对于弹簧并且使第二环轨相对于弹簧可转动地布置，从而还能保证在第一环轨和第二环轨之间的扭转限制。按照本发明的刮油环不仅使往复式活塞型内燃机的污染物减少，而且同时减少往复式活塞型内燃机的气缸壁的磨损。在此防止气缸壁的损伤，以及刮油环在气缸壁上所谓的“卡住”。

有利的是，按照本发明的刮油环被用在往复式活塞型内燃机的往复式活塞的活塞槽中，所述第一环轨和第二环轨至少可以相对于该槽扭转。在此也要求保护如上所述的按照本发明的刮油环在往复式活塞型内燃机的往复式活塞的槽中的装置和布置方式。

借助按照本发明的刮油环结合扭转范围尤其可以减小往复式活塞型内燃机的颗粒物污染，所述扭转范围在2°至120°的角度范围内延伸。在此确定的是，在5°至90°的角度范围内、进一步优选在5°至75°的角度范围内、特别优选在10°至50°的角度范围内是特别有利的。在15°至30°的扭转范围已被证明在制造技术上和功能上是特别合适的，尤其当扭转限制借助在环轨和/或弹簧中的至少一个在确定的角度范围内延伸的凹陷部中实现时。

在实用的实施方式中，设有用于扭转限制第一环轨相对于弹簧的器件，和用于扭转限制第二环轨相对于弹簧的器件。该实施方式尤其适用于一种装置和布置方式，其中，第一环轨和第二环轨自身不接触，而是相对彼此间隔。在此情况中，例如可以将弹簧用作使第一环轨和第二环轨相互分开的元件。在此情况中，第一环轨相对于弹簧的可扭转性和第二环轨相对于弹簧的可扭转性可以相互不关联地确定，只要各扭转范围相对彼此如此布置，使得第一环轨和第二环轨的环开口不相叠。该实施方式有利之处在于，尤其承受负荷的用于扭转限制的器件、例如受特别高的作用力的元件可以分别在弹簧上构造，并且因而可以避免或者减少由扭转限制引起的通常构造得非常精细的第一环轨和/或第二环轨几何形状的削弱。因此可以提高按照本发明的刮油环的使用期或者使用寿命。

在所述第一环轨上在与第一环轨的环开口相间隔的区域内、在所述第二环轨上在与第二环轨的环开口相间隔的区域内和/或在所述弹簧上构造有凹陷部和/或凸出部，作为用于扭转限制的器件。凹陷部和/或凸出部的构造尤其可以一体式地原则上凭借简单的方法、例如通过磨削实现。因此，通过构造凸出部连同对应的凹陷部可以以相对简单和低成本的方式形状接合地限定扭转范围。

在功能上有利的和能低成本制造的实施方式中，在所述第一环轨上在与第一环轨的环开口相间隔的区域内并且在所述弹簧上构造有多个在弧形的区域中延伸的凹陷部，这些凹陷部沿往复式活塞的轴向运行方向观察相叠地布置，使得安置在所述凹陷部之间的独立的扭转限制元件形状接合地将所述第一环轨和所述弹簧之间的相对扭转限制在扭转范围内。

附加地或者备选地，这种实施方式可以相似地也通过下述方式实现，即在所述第二环轨上在与第二环轨的环开口相间隔的区域内并且在所述弹簧上构造有多个在弧形的区域中延伸的凹陷部，这些凹陷部沿往复式活塞的轴向运行方向观察相叠地布置，使得安置在所述凹陷部之间的独立的扭转限制元件形状接合地将所述第二环轨和所述弹簧之间的相对扭转限制在扭转范围内。

如上所述，可以简单和低成本地构造凹陷部。这同样适用于独立的扭转限制元件的构造并安置于凹陷部中。在此情况中，扭转限制尤其可以由此实现，即独立的扭转限制元件的沿往复式活塞径向和沿往复式活塞运行方向延伸的止挡面与凹陷部的相同定向的、对应的止挡面配合作用。弹簧和环轨的所述的弧形的凹陷部的延伸角度或者可以正好合适地如此设计，从而形状接合地容纳扭转限制元件，或者可以如此设计，使得扭转限制元件自身也可以在凹陷部内沿周向运动。扭转限制元件也可以借助焊接、粘接或者压接固定在凹陷部中。

在另外的实用的实施方式中，所述弹簧至少部分地向着所述第一环轨和第二环轨之间的区域中突伸地构造或布置。在此情况中，弹簧如上所述地作为用于使第一环轨与第二环轨相间隔的元件，至少在该局部区域中弹簧向第一环轨和第二环轨之间的区域中突伸。第一环轨和/或第二环轨可以也通过合适的布置，例如在布置于弹簧中的凹陷部中沿往复式活塞的轴向运行方向导引和/或支承。此外，弹簧不仅沿径向向外向气缸壁的方向夹紧环轨，而且也沿轴向(往复式活塞的运行方向)施加张开作用。

在所述第一环轨和/或第二环轨上构造的用于扭转限制的器件在所述第一环轨和/或第二环轨上构造在与相应的环开口相对置的一侧上，由此沿周向观察其距离彼此最远地、理想情况下相对彼此180°地间隔。在环轨上构造凹陷部作为用于扭转限制的器件时，这是尤其有利的，因为在设计上形成的薄弱点、即环开口和凹陷部可以布置在对置的侧面上并且因而同样相互间尽可能远地布置。

与上文无关但也能与其结合的是，第一环轨的环开口和第二环轨的环开口如此相对彼此布置，即其位于刮油环的对置的侧面上并且因而以至少120°相对彼此间隔、尤其以至少140°和特别优选以至少150°。在此，扭转范围的各中间位置优选地以约180°(以此尤其在170°至180°的区域)相对彼此间隔，使得分别在两个环开口的最大角度间距的区域周围进行扭转并且使得废气经过两个环开口的行程长度被最大化。已表明，由此可以减小往复式活塞型内燃机的颗粒污染物。

在进一步实用的实施方式中，用于扭转限制的器件与所述弹簧无关地在所述第一环轨和所述第二环轨之间有效地布置和/或构造。用于扭转限制的器件尤其如此布置，使得用于扭转限制的器件与弹簧的形状构造无关。这种实施方式的优点在于，其可以不改变已知的多件式的刮油环的弹簧(也包括改造或者改装的方式)地实施。在此情况中可以继续使用弹簧，或者作为同样的外购件采购。

本发明也涉及一种刮油环在往复式活塞型内燃机的往复式活塞的槽中的装置和布置方式，其中，设有至少一个独立的扭转限制元件作为用于扭转限制的器件，所述扭转限制元件在装入槽中的状态下起到形状接合的扭转限制的作用。在装入状态中，第一环轨和第二环轨通过弹簧沿径向被压向气缸配合面。在此再次引用上述结合多件式刮油环对应的实施方式所说明的优点。

在按照本发明的装置的进一步实用的实施方式中，所述扭转限制元件沿往复式活塞的轴向运行方向和/或沿径向形状接合地被包围在所述第一环轨和所述弹簧之间、在所述第二环轨和所述弹簧之间或者在所述第一环轨和所述第二环轨之间。在此情况中，扭转限制元件必须在形状接合的定位中在安装时正确装入，并且这种元件可以沿周向相对于弹簧和相对于第一环轨和相对于第二环轨相对运动。备选地，其也可以相对于弹簧或者相对于第一环轨或者相对于第二环轨定位。独立的扭转限制元件的单侧定位具有的优点在于，分别仅在一个环轨和弹簧之间进行相对运动，由此减小磨损和噪音。

附图说明

下面结合附图说明本发明其他实用的实施方式。在附图中：

图1示出作为按照本发明的刮油环的部件的第一环轨的仰视图，

图2示出作为按照本发明的刮油环的部件的弹簧的俯视图，

图3示出作为按照本发明的刮油环的部件的第二环轨的俯视图，

图4示出在往复式活塞的槽中的按照本发明的多件式的刮油环沿图1中剖切线Ⅳ-Ⅳ的剖切视图，其具有图1的第一环轨、图3的第二环轨和图2的弹簧，

图5示出按照本发明的按照图4的装置沿图3中剖切线Ⅴ-Ⅴ的剖切视图，

图6示出在往复式活塞的槽中的按照本发明的刮油环的第二实施方式的剖切视图，其具有第一环轨、第二环轨和弹簧，

图7示出图6的第二环轨的俯视图。

具体实施方式

在图1中示出按照本发明的多件式的刮油环20(见图4和图5)的具有环开口12的第一环轨10的第一实施方式。图3与此类似地示出按照本发明的多件式的刮油环20的具有环开口16的第二环轨14的第一实施方式。图2示出按照第一实施方式的按照本发明的多件式的刮油环20的弹簧18，一并示出第一扭转限制元件34和第二扭转限制元件36。

第一环轨10、弹簧18和第二环轨14在按照本发明的刮油环20的第一实施方式的安装状态中，沿轴向(即沿往复式活塞的运行方向)同心地相叠地布置。在图4和图5中示出安装在往复式活塞28的槽26中的刮油环20按照图1中剖切线Ⅳ-Ⅳ和按照图3中剖切线Ⅴ-Ⅴ的剖切视图。

在图4和图5中示出按照刮油环20的第一实施方式的三个环元件(第一环轨10、第二环轨14和弹簧18)的相对布置。在此示出在安装的装置中的、在未示出的往复式活塞式内燃机的仅部分示出的往复式活塞28的槽26中的刮油环20

在图4和图5所示的实施方式中，弹簧18包括基体22，基体22在第一环轨10和第二环轨14的内侧如此构造或者布置，使得基体将第一环轨10和第二环轨14沿径向r向外压向仅示意性示出的气缸壁30上。

弹簧18以径向外部的部段24在第一环轨10和第二环轨14之间的区域中延伸，由此使得第一环轨10和第二环轨14沿轴向(即沿往复式活塞的运行方向V)相对彼此间隔。在弹簧18上构造有上倒棱50和下倒棱52，上倒棱50和下倒棱52与上环轨10或者与下环轨14相接触。以此使得第一环轨10和第二环轨14沿轴向也被挤压分开。

在按照第一实施方式的按照本发明的刮油环20中，第一环轨10的环开口12和第二环轨14的环开口16在中间位置中正好相互对置地布置。环元件的在中间位置中的相对布置由在图1至图3中所示元件10、14、18在想象中的叠放得到。相应地，环开口12、16在中间位置中具有不重叠的角度区域。下文中还会进一步阐述，在所示第一实施方式中第一环轨10和第二环轨14分别相对弹簧18沿周向可以扭转，其中，各个扭转范围如此限制，使得环开口12、16在环轨10、14能通过扭转范围实现的相对布置方式中不相叠地布置。

为了避免未示出的往复式活塞式内燃机运行期间环开口12、16的这种相叠的布置，在所示实施方式中，刮油环20包括用于扭转限制的器件32，下文中对其详细阐述。

按照本发明的刮油环10的在图1至图5所示的实施方式中，尤其独立构造的第一扭转限制元件34被用作用于扭转限制的器件32。如图2和图4所示，第一扭转限制元件34布置在第一环轨10和弹簧18之间。在弹簧18中构造有第一凹陷部42用于第一扭转限制元件34的位置固定，第一凹陷部42弧形地延伸，直至第一扭转限制元件34可以置入该凹陷部42中。第一扭转限制元件34沿周向是不可运动的或者是仅可不明显运动的，因为凹陷部42沿周向延伸的长度大约与第一扭转限制元件34自身沿周向延伸的长度一致。在所示实施方式中，构造在弹簧中的凹陷部42和扭转限制元件34都在图2中标记的约15°的角度α上延伸。

在第一环轨10中构造有弧形的凹陷部38，该凹陷部在约30°的角度β上延伸。以此可以使得第一环轨10相对弹簧18在约为15°的扭转范围内扭转。

与上文类似的是，在弹簧18在图2中不可见的底侧上构造有第二凹陷部44作为用于扭转限制的器件32，在该凹陷部中置入独立构造的第二扭转限制元件36。因为第二扭转限制元件36被弹簧18遮盖，所以仅以虚线表示。第二扭转限制元件36布置在第二环轨14和弹簧18之间。相应地，在第二环轨14中也构造有弧形的凹陷部40。因为在布置第二扭转限制元件36的区域中的角度α和β与上文所述第一扭转限制元件34的区域中的角度α和β一致，所以第二环轨14也相对弹簧18在约为15°的扭转范围内扭转。

单独构造的扭转限制元件34、36分别与在第一环轨10中构造作为用于扭转限制的器件32的第一凹陷部38，或者与在第二环轨14中构造作为用于扭转限制的器件32的第二凹陷部40和与在弹簧18中的所述的对应的凹陷部42、44如此配合作用，使得在各扭转范围的端部区域中，扭转限制元件34、36止挡在环轨10、14中的凹陷部38、40的端侧S上。

出于完整性的原因在此参考的是，在弹簧18中的凹陷部44、46的角度范围也可以可选地大于单独构造的扭转限制元件34、36的角度范围。在此情况中，扭转限制元件34、36也可以在弹簧18中的凹陷部44、46中移动。

结合图1至图5可以看到，扭转限制元件34、36沿往复式活塞28的运行方向V和沿在槽36内的布置中的径向分别由至少一个凹陷部38、40、42、44包围，并且以此沿两个方向形状接合地定位。借助所选的角度范围α和β和扭转限制元件34、36相对弹簧18正好合适的布置还保证，第一环轨10的环开口12和第二环轨14的环开口16沿轴向不相叠。

在第一环轨10和第二环轨14中的弧形的凹陷部38、40在此设计得与各环开口12、16对置。以此使得两个在形状上的薄弱点(各环开口12、16和各凹陷部38、40)相距最远地构造。

在图6和图7中示出按照本发明的刮油环20的第二实施方式。下文中对相同的或者至少功能相同的部件使用与第一实施方式相同的附图标记。

在多件式的刮油环20的第二实施方式中，在第一环轨10上构造沿往复式活塞28的运行方向V延伸的弧形的凸出部46作为用于扭转限制32的器件。凸出部46在15°的角度范围上延伸。在第二环轨14中构造有对应的弧形的凹陷部48。图7中可清楚看到，凹陷部48在此布置在第二环轨14的(沿径向观察的)中部区域中。弧形的凹陷部48在约30°的角度γ上延伸。

在按照本发明的刮油环20的第二实施方式的第一环轨10和第二环轨14之间的扭转范围因此在15°的角度上延伸。该实施方式具有的优点在于，作为扭转限制的器件32仅需要凸出部46和凹陷部48，并且弹簧元件18不做改变，并且尤其可以没有形状上的薄弱点地构造。然而即使环开口12、16应当相对布置时，两个形状上的薄弱点(环开口12或16和凸出部46或者凹陷部48)也必须不对置地布置。如图6所示，环开口16和凹陷部48(在此未单独示出的第一环轨10上的环开口12和凸出部46也是同样地)仅在约90°的角度范围相对彼此分开。

如图6所示，在第二实施方式中在第一环轨10上构造的凸出部46向着构造在第二环轨14上的凹陷部48、沿往复式活塞28的运行方向V突伸地布置。因此在实施方式中，扭转限制直接地如此实现，即凸出部46的沿往复式活塞28径向和沿运行方向V延伸的端侧在各环轨10、14在扭转范围内的最外部的位置中止挡在凹陷部48的侧向S上。

出于完整性的原因再次明确指出，在第一环轨10和/或第二环轨14上的凹陷部或者凸出部相对于各环开口12、16的布置和构造，以及第一环轨10和第二环轨14的环开口12、16的布置可以相互变化。同样，凹陷部、凸出部和单独的扭转限制元件的数量、尺寸和角度可以根据需要在权利要求范围内变化。

附图标记列表

10 第一环轨

12 (第一环轨的)环开口

14 第二环轨

16 (第二环轨的)环开口

18 弹簧

20 刮油环

22 基体

24 外部部段

26 槽

28 往复式活塞

30 气缸壁

32 用于扭转限制的器件

34 第一扭转限制元件

36 第二扭转限制元件

38 (第一环轨的)凹陷部

40 (第二环轨的)凹陷部

42 (弹簧的)第一凹陷部

44 (弹簧的)第二凹陷部

46 (第一环轨的)凸出部

48 (第二环轨的)凹陷部

50 弹簧的上倒棱

52 弹簧的下倒棱

Claims (10)

1.一种用于往复式活塞型内燃机的往复式活塞(28)的多件式的刮油环，所述刮油环具有第一环轨(10)和第二环轨(14)以及至少一个、至少部分地径向向外作用的弹簧(18)，其中，所述第一环轨(10)和所述第二环轨(14)分别具有环开口(12、16)，并且所述第一环轨(10)和所述第二环轨(14)相对彼此布置，使得所述第一环轨(10)的环开口(12)和所述第二环轨(14)的环开口(16)不彼此相叠地布置，其特征在于，布置或构造有至少一个用于扭转限制的器件(32)，从而使所述第一环轨(10)相对于所述第二环轨(14)能够沿周向在受限的扭转范围内扭转，使得所述环开口(12、16)在整个扭转范围内不会处于彼此相叠。

2.按照权利要求1所述的刮油环，其特征在于，所述扭转范围在2°至120°的角度内延伸。

3.按照上述权利要求之一所述的刮油环，其特征在于，设有用于扭转限制第一环轨(10)相对于弹簧(18)的器件(32)，和用于扭转限制第二环轨(14)相对于弹簧(18)的器件(32)。

4.按照上述权利要求之一所述的刮油环，其特征在于，在所述第一环轨(10)上在与第一环轨(10)的环开口(12)相间隔的区域内、在所述第二环轨(14)上在与第二环轨(14)的环开口(16)相间隔的区域内和/或在所述弹簧(18)上构造有凹陷部(48)和/或凸出部(46)，作为用于扭转限制的器件(32)。

5.按照权利要求4所述的刮油环，其特征在于，在所述第一环轨(10)上在与第一环轨(10)的环开口(12)相间隔的区域内并且在所述弹簧(18)上和/或在所述第二环轨(14)上在与第二环轨(14)的环开口(16)相间隔的区域内并且在所述弹簧(18)上构造有多个在弧形的区域中延伸的凹陷部(38、40、42、44)，这些凹陷部(38、40、42、44)沿往复式活塞(28)的轴向运行方向观察相叠地布置，使得安置在所述凹陷部(38、40、42、44)之间的独立的扭转限制元件(34、36)形状接合地将所述第一环轨(10)和所述弹簧(18)之间的相对扭转以及所述第二环轨(14)和所述弹簧(18)之间的相对扭转限制在扭转范围内。

6.按照上述权利要求之一所述的刮油环，其特征在于，所述弹簧(18)至少部分地向着所述第一环轨(10)和第二环轨(14)之间的区域中突伸地构造或布置。

7.按照上述权利要求之一所述的刮油环，其特征在于，在所述第一环轨(10)和/或第二环轨(14)上构造的用于扭转限制的器件(32)在所述第一环轨(10)和/或第二环轨(14)上构造在与相应的环开口(12、16)相对置的一侧上。

8.按照上述权利要求之一所述的刮油环，其特征在于，用于扭转限制的器件(32)与所述弹簧(18)无关地在所述第一环轨(10)和所述第二环轨(14)之间有效地布置和/或构造。

9.一种按照上述权利要求之一所述的刮油环(20)在往复式活塞型内燃机的往复式活塞(28)的槽(26)中的装置，其特征在于，设有至少一个独立的扭转限制元件(34、36)作为用于扭转限制的器件(32)，所述扭转限制元件(34、36)在装入槽(26)中的状态下起到形状接合的扭转限制的作用。

10.按照权利要求9所述的装置，其特征在于，所述扭转限制元件(34、36)沿往复式活塞(28)的轴向运行方向和/或沿径向形状接合地被包围在所述第一环轨(10)和所述弹簧(18)之间、在所述第二环轨(14)和所述弹簧(18)之间或者在所述第一环轨(10)和所述第二环轨(14)之间。