CN1075594C

CN1075594C - 一种活塞组件

Info

Publication number: CN1075594C
Application number: CN95117022A
Authority: CN
Inventors: 张明智
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-01-26
Filing date: 1995-10-17
Publication date: 2001-11-28
Anticipated expiration: 2015-10-17
Also published as: CN1127840A

Abstract

一种用弓形门的系列密封环及定位槽，是在环口两端一面或二面开有弓形凹位和装有弓形门密封，在活塞环槽底弧内，开有定位用的定位槽。在环的外径D经过环口间隙的中点，割去厚h1与高H为合适比例的弦且平行过外弧的环块，割去环块后的环包括间隙在内，当h1＞h时呈弓形凹位；当h1＜h时呈弓形。可以在个去环块后的环的弓形弦上开过内弧的矩形通槽。本发明既可密封环口，又可定位。解决了传统环因结构缺陷而存在的窜气窜油问题，使环和整机的使用寿命成倍增长。

Description

一种活塞组件

本发明涉及一种活塞组件，解决了环口与定位销间隙窜气窜油带来的问题。属于往复式内燃机及动作机的密封领域。

目前，国内外的内燃机及动作机的活塞环虽有多种类型，但使用较多的还是传统的平行切口环，一活塞一槽一环、多槽多环错口密封结构，或在环口用销作固定，虽避免了运动中产生的惯性和偶然的旋转对口或被进、排气口截断，但环口还是要窜气窜油。其它类型环也试图要改变传统的环口间隙窜气窜油的问题，但效果均不明显。例如：中国发明专利(90108400)公开了一种“新型活塞环”，此专利与传统环并无多大区别，环口仍然会窜气窜油。又如：日本专利(JP60-1469-A)所述的“活塞环装置”，它是一个大于圆的连体单环，在环口上又采用凹凸斜面重叠搭配，这种环因要求精度高，且空间小因而难于加工。

通常活塞环的设制是弹性向外，由同心圆和特定的由外径圆开口所构成。使环与活塞在缸内表面配合起密封作用。因材料存在冷缩热涨的问题，故环口需留有合适的间隙，才能避免热胀卡死或拉伤环与缸面。即使配合最佳，也会因运动摩擦而磨损。缸与环是往复运动而磨损，环口是沿周向张开，它们的关系是径与圆的关系。在运动中不论是缸磨损还是环面磨损，圆的3.1416差都集中在环口间隙里，如果径磨损为1，则环口间隙窜气窜油量就为3.1416。所以，内燃机及其动作机的功能好与坏，在很大程度上取决于环口间隙的密封性。

本发明的目的正是为了解决现有技术中的不足之处，而提出了一种活塞组件。它可以解决往复式内燃机及动作机领域的环口与定位销间隙存在窜气窜油所带来的一系列问题。

本发明的目的是由以下方法实现的：

一种活塞组件，包括活塞主体、密封环，其中活塞上有环槽，密封环上有环口；在密封环环口位置一侧或二侧开有弓形凹位和装有弓形门密封，在所述活塞槽底弧内开有供弓形门定位用的定位槽，该密封环的内径为d、外径D、径向厚h、高H，其特征在于：所述的弓形凹位是在密封环开口处的厚h的两面或一面，从环开口中心沿厚h，经过环开口中点的外径D上的一点h1(h1＞0)上，割去厚h1与高H为合适比例的且平行过外弧交两点的弦和对应的外弧长，即环块，从弦向看，割去环块后的环包括环开口在内，当h1＞h时呈弓形凹位，为弓形定位凹位；当h1＜h时呈弓形凹位，为弓形无定位凹位；或者在截去环块后的弓形无定位凹位上，在弓形无定位凹位的高H位置，在环口两端开有厚为h且适当宽的过环内弧的矩形通槽，亦称弓形有定位凹位，所述的定位槽为在活塞环槽底弧上开有至弧内一点且深、宽合适的定位槽，所述的弓形门为对应以上弓形无定位凹位、弓形有定位凹位、矩形通槽和定位槽深的各尺寸及数量做整块弓形无定位门或连定位凸块的弓形有定位门，装回相应的弓形无定位凹位或弓形有定位凹位内。

本发明的目的还可以通过以下步骤进一步完善：

所述的密封环是弓形单门无定位二环重叠密封环，重叠面是环原形，重叠侧的环周面倒有适当斜度角，二环重叠成一环装在一宽槽内。所述的弓形有定位门的定位凸块底部有圆倒角，定位凸块有垂直定位和向内弯适当角度定位二种；或者所述的弓形有定位门是依据当h1＞h时的弓形有定位凹位的高H、弦长和被割去的环块的外弧长及定位槽深做一整块弓形体，即以弦定位的弓形有定位门。所说的密封环的截面形状有矩形和桶形两种。所说的定位槽可以是圆弧内弯定位槽，其结构是以距离进排气口(二冲程机及动作机)中心对应在环槽底弧上的点为0°圆周角，其所对应的10°～180°范围内的圆心角线以环槽面弧外一点为圆心R，开R弧定位槽至环槽底弧内一点，定位槽宽b1是在环槽底宽b的二边＜侧)各减0.05mm～0.3mm。所说的定位槽可以是圆弧垂直定位槽，其结构是在圆弧内弯定位槽的基础上，在R槽与环槽底弧一侧的直角交点上，以环槽侧面向内斜适当角度开设小于R的R1槽，R1过直角交点至R槽的深，是R1槽弧宽的一边的深，另一边有角度差，R1与R槽相通，圆弧垂直定位槽宽是R槽宽b1加R1槽的面宽。所说的定位槽可以是弓形内弯定位槽，其结构是在活塞环槽底宽b两边各减0.05mm～0.3mm，以距离进排气口(二冲程机和动作机)中心对应在环槽底弧上的点为0°圆周角，其所对应的10°～180°范围内的圆心角线在环槽面弧外一点为圆心R，以R至环槽底弧内一点的连线为中线，过该点开垂直中线过底弧交两点的弓形凹通槽，即弓形内弯定位槽。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

一、设计合理、结构简单、容易加工，密封性能好、稳定性强，既不影响环自身运动的规律，又能填充密封因磨损而不断增大的环口间隙，因此，可降低事故率，延长整机的寿命；

二、本发明对因磨损而产生的环口间隙有较大的填充密封作用，而且可使润滑油活塞与环之间有效地蓄存润滑，在运动中能产生一定密度的油压，从而减小磨擦磨损及敲击声，使缸与环的使用寿命成倍增长；

三、本发明可将传统结构复杂的油环换成结构简单的气环，从而可节省材料及费用，减少加工量，减轻整机的重量。

本发明共有14幅附图，其中图1为本发明的最佳实施例，亦可做说明书摘要的附图。

图1、是弓形门系列密封环主视图；

图2、是弓形无定位双门剖视图；

图3、是弓形无定位单门剖视图；

图4、是弓形无定位单门二环重叠密封环主视图；

图5、是图4剖视图；

图6、是弓形有定位双门密封环主视图；

图7、是图6剖视图；

图8、是弓形有定位单门密封环剖视图；

图9、是圆弧内弯定位槽、圆弧垂直定位槽主视图；

图10、是图9未设R₁前剖视图；

图11、是图9开设R₁后剖视图；

图12、是弓形内弯定位槽主视图；

图13、是图12左视图；

图14、是原机械运动副磨损典型曲线图。

下面结合附图本发明的实施例做进一步描述：

本发明的最佳实施例的结构及实施方法如图1所示：一种用弓形门系列密封环及定位槽，是在环口的一侧(单门)或二侧(双门)开有弓形无定位或有定位凹位和做有弓形有定位或无定位门5(如图3所示)或2、3(如图2所示)的密封装置，在活塞槽里开有与弓形有定位门一体定位用的定位槽。如图1所示：整环包括环的外径D、内径d、厚h(径向)、高H和开口，将环口处于合适的间隙(含配合间隙至极限间隙)，间隙中点对应在环的外径上，在环口处向环厚h的一面或两面上，以经过间隙中点的外径D上一点h₁，割去厚h₁和1/2或1/3的高H且过外弧交两点的弦和对应的外弧长，即环块。从弦向看，割去环块后的环包括间隙在内，当h₁＞h时呈弓形凹位，为弓形定位凹位；当h₁＜h时呈弓形，为弓形无定位凹位；亦可在截去环块后的弓形无定位凹位的环块截面上，依弓形无定位凹位的高H至环口两端开有适当宽的厚h、过环内弧的矩形通槽，亦称弓形有定位凹位。在环槽底弧上开有至弧内一点且深、宽合适的定位槽。依以上弓形无定位凹位、弓形有定位凹位、矩形通槽和定位槽深各尺寸及数量，做整块弓形无定为门或连定位凸块的弓形有定位门，装回相应的弓形无定位凹位或弓形有定位凹位，成一整体环。与本方法结合的环与活塞及缸配合后，弓形门能不断填充和密封缸与环运动磨擦在环口产生的径与圆差的3.1416的量。

用弓形有定位单门对环口的密封与制造的方法如图8所示，整环包括环的内径d、外径D、厚h(径向)、高H与开口，将环12开口位处于合适的间隙(包括配合间隙至极限间隙)，间隙的中点对应在环的外径上，在环口向厚h的一面，以经过间隙中点的外径D上一点h₁，割去厚h₁(h₁＞0)和高的1/-2或1/3且平行过外弧交两点的弦和对应的外弧长，从弦向看，当h₁＞h时，割去环块后的环厚面呈一弓形凹位，为弓形有定位凹位；当0＜h₁≤h时，割去环块后的环厚面呈弓形，为弓形无定位凹位，则在该环块的截面上依弓形无定位凹位的高H至环口两端开有环厚h、且过内弧的矩形通槽，包括环在内亦为弓形有定位凹位。在活塞槽底弧上开有至弧内一点放定位凸块的定位槽。依以上弓形有定位凹位相同或相近似材料、矩形通槽和至定位槽深的矩形定位凸块的各尺寸，做整块连件弓形有定位门，用于装回弓形有定位凹位的位置上。环厚h另一面为环的原形。定位凸块与弓形有定位门有平直和弯适当斜度13两种。本方法与其组合件配合后既可密封又可定位。

用弓形无定位双门的密封环1，如图2所示，整环包括环的内径d、外径D、厚h(径向)、高H，将环开口位处于配合间隙，配合间隙中点对应在环的外径上，在环口向厚h两面上以经过间隙中点的外径D上一点，割去厚h₁(h₁＜h)和高H合适比例的弦平行过外弧交两点和割去弧长，即环块，从弦向看，割去环块后的环包括间隙在内呈弓形，为弓形无定位凹位，依弓形无定位凹位的高、弦长和割去的外弧长做两整块弓形体，即弓形无定位门2、3，装回弓形无定位凹位成一整体环。割高H的合适比例为高H的1/3。

用弓形无定位单门的密封环4，如图3所示，整环包括环的外径D和内径d、厚h(径向)和高H及开口，将环开口处于配合间隙，配合间隙中点对应在环的外径上，在环口向厚H一面上以经过间隙中点的外径D上一点h₁，割去厚h₁(0＜h₁＜h)和高H的1/2或1/3的弦且过外弧交两点和割去外弧长，从弦向看，包括环与间隙在内呈弓形无定位凹位。依弓形无定位凹位相同或近似材料和相等尺寸，做整块弓形无定位门5，用于装回环口上的弓形无定位凹位成一整体环。环截面为矩形和桶形两种。

用弓形无定位单门二环重叠的密封环6，如图4、图5所示，整环包括环的内径d、外径D、厚h(径向)、高H和开口，将环开口位处于配合间隙，配合间隙中点对应在环的外径，在环开口向厚H一面上以经过配合间隙中点的外径D上的一点h₁，割去厚h₁(0＜h₁＜h)和高H的1/2或1/3的弦交外弧两点和割去对应的外弧长，从弦向看，包括环与间隙在内呈弓形无定位凹位。依h₁弓形无定位凹位相同或近似材料和相等尺寸，做整块弓形无定位门7，用于装回h₁弓形无定位凹位，在环厚h另一面约1/3处和环口端面倒有绕一周至高约为1/4H的适当斜度的斜度角8。倒角的厚h面是二环重叠面，二环重叠构成一整体环装进一宽槽使用。h₁弓形门可密封和填充间隙，斜角度可蓄存润滑油进行润滑。

用弓形有定位双门的密封环9，如图7所示，整环包括环内径d、外径D、厚h(径向)、高H和开口，将环9开口处于配合间隙，配合间隙中点对应在环的外径上，先在环口向厚h一面以经过配合间隙中点的外径D上一点h₁，割去厚h₁(0＜h₁≤h)和高约为1/3H的弦过外弧交两点和对应的外弧长，即环块，从弦向看，包括环与间隙在内呈弓形，为弓形无定位凹位，依弓形无定位凹位相同或近似的材料和相等尺寸，做整块弓形无定位门10。再在环口向厚h另一面经过配合间隙中点的外径D上的一点h₁，割去厚h₁(h₁＞0)和高为1/3H的弦平行过外弧交两点和对应的外弧长，即环块，从弦向看，当h₁＞h时，割去环块后的环厚面呈一弓形凹位，为弓形有定位凹位；当0＜h₁≤h时，割去环块后的环厚面呈一弓形，为一弓形无定位凹位，则在该弓形无定位凹位的环块截面上，依弓形无定位凹位的高H至环口两端开有环厚h适当宽(适当宽是指定位装置的高与适当宽等于定位装置在定位时的扭曲力，不变形扭断即可)、厚h环过内弧的矩形通槽，包括环在内，从弦向看，亦为一弓形有定位凹位。在由其配合的活塞环槽底弧上开有至弧内一点的放定位凸块的定位槽。依以上弓形有定位凹位相同或近似的材料、矩形通槽和定位槽深的各尺寸，做一整块弓形体且弦中部有凸起的矩形定位凸块，即弓形有定位门11，用于装回各自的位置上，成一整体环。矩形定位凸块与弓形有定位门有平直和弯适当斜度两种，定位装置底部有圆倒角。环的截面形状有矩形和桶形两种。本环可以一活塞二槽二环使用或以上配合使用。既可密封又可定位，在二冲程或四冲程机内均可使用，是通用型环。

圆弧内弯定位槽14，如图10所示，以二冲程或动作机的进排气口的中心对应在环槽底弧上的点为0°圆周角，其所对应的10°～180°范围内的圆心角线在环槽面弧外一点为圆心R，环槽底宽b两边(侧)各余0.05mm～0.3mm等于宽b₁，在环槽面弧外一点开有宽b₁的R弧定位槽至径向弧内一点呈圆弧内弯定位槽。圆弧内弯定位槽至少在一个或一个以上环槽底弧开设。

圆弧垂直定位槽15，如图11所示，以二冲程或动作机进排气口的中心对应在环槽底弧上的点为0°圆周角，其所对应的10°～180°范围内的圆心角线在环槽面弧外一点为圆心R，环槽底宽b两边(侧)各余0.05mm～0.3mm等于宽b₁，在环槽面弧外一点开有宽b₁的R弧定位槽至径向弧内一点。在R槽与环槽底弧一侧的直角交点上，以环槽边(侧)面向内5°～10°开有小于R的R₁弧槽，过直角交点至R弧槽深是R₁的一边(侧)槽深，另一边(侧)有角度差。R弧槽与R₁槽相通，R槽面加R₁槽面等于圆弧垂直定位槽宽。圆弧垂直定位槽可在一活塞或其它一环槽室底开设，也可同时在一活塞或其它多环槽底开设。

弓形内弯定位槽16，如图13所示，以离二冲程或动作机进排气口的中心对应在环槽底弧上的点为0°圆周角，其所对应的10°～180°范围内的圆心角线在环槽面弧外一点为圆心R，以R至环槽底弧内一点的连线为中线，过该点开垂直中线且过底弧交两点的弓形凹通槽，环槽底宽b两边(侧)各余0.05mm～0.3mm等于弓形凹通槽的宽b₁，即弓形内弯定位槽。弓形内弯定位槽可在一活塞或其它一环槽底开设，也可同时在一活塞或其它多环槽室底开设。

本发明的圆弧内弯定位槽、圆弧垂直定位槽、弓形内弯定位槽的活塞槽均为气槽，供缸与环用的润滑油孔均设在每个活塞最下一槽以下的边基(堤)上至活塞裙之间内，此油孔既可以供环与缸内表面润滑，又可以供活塞裙的润滑。

本发明的用弓形无定位双门或单门的密封环，只适用于四冲程机型，因有单门和双门之分，可根据各种机型的要求进行各种交叉组合使用。

本发明的用弓形无定位双门或单门的密封环，是一种特殊环，它要与特殊的活塞及定位槽相配合使用。

Claims

1、一种活塞组件，包括活塞主体、密封环，其中活塞上有环槽，密封环上有环口；在密封环环口位置一侧或二侧开有弓形凹位和在该凹位上装有弓形门密封，在所述活塞槽底弧内开有供弓形门定位用的定位槽，该密封环的内径为d、外径D、径向厚h、高H，其特征在于：所述的弓形凹位是在密封环(1)开口处的厚h的两面或一面，从环开口中心沿厚h，经过环开口中点的外径D上的一点h1(h1＞0)上，割去厚h1与高H为合适比例的且平行过外弧交两点的弦和对应的外弧长，即环块，从弦向看，割去环块后的环包括环开口在内，当h1＞h时呈弓形凹位，为弓形定位凹位；当h1＜h时呈弓形凹位，为弓形无定位凹位；或者在截去环块后的弓形无定位凹位上，在弓形无定位凹位的高H位置，在环口两端开有厚为h且适当宽的过环内弧的矩形通槽，亦称弓形有定位凹位；所述的定位槽为在活塞环槽底弧上开有至弧内一点且深、宽合适的定位槽；所述的弓形门为对应以上弓形无定位凹位、弓形有定位凹位、矩形通槽和定位槽深的各尺寸及数量做整块弓形无定位门或连定位凸块的弓形有定位门，装回相应的弓形无定位凹位或弓形有定位凹位内。

2、根据权利要求1所述的活塞组件，其特征在于：所述的密封环是弓形单门(7)无定位二环重叠密封环(6)，重叠面是环原形，重叠侧的环周面倒有适当斜度角(8)，二环重叠成一环装在一宽槽内。

3、根据权利要求1所述的活塞组件，其特征在于：所述的弓形有定位门的定位凸块底部有圆倒角，定位凸块有垂直定位和向内弯适当角度定位二种；或者所述的弓形有定位门是依据当h1＞h时的弓形有定位凹位的高H、弦长和被割去的环块的外弧长及定位槽深做一整块弓形体，即以弦定位的弓形有定位门。

4、根据权利要求1所述的活塞组件，其特征在于：所说的密封环的截面形状有矩形和桶形两种。

5、根据权利要求3所述的活塞组件，其特征在于：所说的定位槽可以是圆弧内弯定位槽(14)，其结构是以距离进排气口(二冲程机及动作机)中心对应在环槽底弧上的点为0°圆周角，其所对应的10°～180°范围内的圆心角线以环槽面弧外一点为圆心R，开R弧定位槽至环槽底弧内一点，定位槽宽b1是在环槽底宽b的二边(侧)各减0.05mm～0.3mm。

6、根据权利要求1所述的的活塞组件，其特征在于：所说的定位槽可以是圆弧垂直定位槽(15)，其结构是在圆弧内弯定位槽的基础上，在R槽与环槽底弧一侧的直角交点上，以环槽侧面向内斜适当角度开设小于R的R1槽，R1过直角交点至R槽的深，是R1槽弧宽的一边的深，另一边有角度差，R1与R槽相通，圆弧垂直定位槽宽是R槽宽b1加R1槽的面宽。

7、根据权利要求1所述的活塞组件，其特征在于：所说的定位槽可以是弓形内弯定位槽(16)，其结构是在活塞环槽底宽b两边各减0.05mm～0.3mm，以距离进排气口(二冲程机和动作机)中心对应在环槽底弧上的点为0°圆周角，其所对应的10°～180°范围内的圆心角线在环槽面弧外一点为圆心R，以R至环槽底弧内一点的连线为中线，过该点开垂直中线过底弧交两点的弓形凹通槽，即弓形内弯定位槽。