CN109642669A - 具有轴向稳定和扭转补偿的两件式刮油环 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种两件式刮油环，该两件式刮油环包括L形基体和轴向稳定元件。该L形基体具有环侧面腿部和支承表面腿部，该环侧面腿部通过轴向稳定元件被压靠在活塞环槽侧面，在该支承表面腿部上设置有刮擦腹板。通过支承腿部长度、环侧面腿部长度和刮擦腹板的轴向位置的合适的选择以及特别是变化来实现扭转补偿。

Description

具有轴向稳定和扭转补偿的两件式刮油环

技术领域

本发明涉及一种两件式活塞环，特别是两件式刮油环。

背景技术

在马达操作期间，马达油从油池喷射到汽缸壁上用于润滑。因此需要注意的是，系统中需要一定量的油以确保活塞环系统关于摩擦以及密封来自燃烧室的气体的可操作性。一方面，该油的量应保持尽可能小，并且另一方面要消除活塞环支承表面上的液动润滑膜。过多的油需要再次输送到曲轴箱中，因为这种油否则会在燃烧室中蒸发，并且因此增加油耗和污染物排放。

通常，在切向力以及因此支承表面支承在汽缸壁上的压力是从弹簧获得的情况下，两件式或三件式系统用作刮油环——下文也称为油环。在两件式系统的情况下，两个支承表面腹板被设置在基体上，在该两个支承表面腹板之间分开整个切向力。在三件式系统的情况下，使用两个薄导轨，该两个薄导轨由弹簧轴向地分开，并且在这两个薄导轨之间也在此将切向力分开并且借助于弹簧这两个薄导轨被轴向地推靠在槽侧面上。由于支承表面腹板或导轨的轴向高度分别相对较低，因此产生相对高的表面压力且油在向下行程中被输送到曲轴箱中。

本刮油环概念是基于保持在支承表面上的油耗较低并且另外减少在活塞环槽上产生的油耗的目的。

发明内容

根据该发明，借助于包括轴向稳定的两件式刮油环来获得解决方案，该两件式刮油环包括基体和轴向稳定元件，该基体包括大致L形的截面，该大致L形的截面具有支承表面腿部和环侧面腿部，该支承表面腿部和该环侧面腿部一起形成该L形截面的两个边，该轴向稳定元件被设置成至少部分地支承在该环侧面腿部上，其中，刮擦腹板被设置成位于该支承表面腿部的外部，其中，该稳定元件在轴向方向上是弹性的，以及其中，该支承表面腿部的轴向长度小于该两件式刮油环的总轴向高度。

根据本发明的另一方面，支承表面腿部的轴向长度可以在介于两件式刮油环的总轴向高度的15％至75％之间的范围内，优选地在介于两件式刮油环的总轴向高度的20％至60％之间的范围内，更优选地在介于两件式刮油环的总轴向高度的20％至45％之间的范围内。

根据另一方面，支承表面腿部的轴向长度可以在圆周方向上变化。

根据另一方面，环侧面腿部的径向长度可以在介于两件式刮油环的径向厚度的20％至100％之间的范围内，优选地在介于两件式刮油环的径向厚度的50％至90％之间的范围内，更优选地在介于两件式刮油环的径向厚度的65％至85％之间的范围内。

根据另一方面，该环侧面腿部的径向长度可以在圆周方向上变化。

根据另一方面，刮擦腹板可以被设置在支承表面腿部的曲轴箱侧的端部上。

根据另一方面，该刮擦腹板可以被设置在支承表面腿部的燃烧室侧的端部上。

根据另一方面，刮擦腹板在支承表面腿部上的轴向位置可以在圆周方向上变化。

根据另一方面，基体可以在其未安装状态下具有扭转。

根据另一方面，基体的扭转可以在圆周方向上变化，其中，该扭转优选地被设计成在环背部上比在接合端部上更强。

根据另一方面，刮擦腹板的径向高度可以在圆周方向上变化。

根据另一方面，轴向稳定元件可以被设计为曲形弹簧，或者可以被设计为L形管状弹簧或矩形管状弹簧。

根据另一方面，轴向稳定元件可以具有自由长度，该自由长度大于要在其中使用两件式刮油环的活塞环槽的长度。

根据另一方面，在支承表面腿部的内表面与环侧面腿部的内表面相接处的内边缘可以具有圆角或凹进。

根据另一方面，未安装的两件式活塞环具有这样的总轴向高度：该总轴向高度大于要在其中使用两件式刮油环的活塞环槽的轴向宽度。

使用通常的术语，即轴向地指的是活塞的对应方向，因此指的是活塞的前后运动方向或者相应地活塞汽缸的对应轴线。环轴线是在轴向方向上穿过环的中心，并且在安装状态下与活塞的中心轴线重合的轴线。径向方向因此是平行于环平面的、以直角朝向环轴线或以直角远离环轴线延伸的方向。截面被称为轴向截面，该截面的截面平面包括环轴线。尺寸(位置)每个分别设置有形容词径向或轴向中的一个，以便使在哪个方向上进行测量(定位)是清楚的。

附图说明

下面将参考附图更详细地描述本发明的示例性实施方案，在附图中，

图1示出了本发明的两件式刮油环的示例性实施方案的轴向截面；

图2示出了本发明的两件式刮油环的另一示例性实施方案的轴向截面；

图3示出了根据本发明的刮油环在圆周方向上的不同轴向截面，每个轴向截面包括油刮擦腹板的不同轴向位置；

图4示出了根据本发明的刮油环在圆周方向上的不同轴向截面，每个轴向截面包括支承表面腿部的不同轴向长度；以及

图5示出了根据本发明的刮油环在圆周方向上的不同轴向截面，每个轴向截面包括不同的预扭转。

具体实施方式

根据本发明的两件式刮油环的布局在图1中以根据一示例性实施方案的轴向截面示出。刮油环具有基体4和轴向稳定元件6，该基体4具有大致L形的截面。基体4包括支承表面腿部8和环侧面腿部10，该支承表面腿部8和环侧面腿部10一起产生L形的基体。轴向稳定元件6在轴向方向上是弹性的并且特别地使环侧面腿部10压靠活塞环槽的侧面。在安装之后抵靠汽缸壁并且接管实际刮擦功能的刮擦腹板12被径向地设置在支承表面腿部8上的外侧上。基体4和轴向稳定元件6具有基本上环形的设计，其中，基体4的支承表面腿部8被径向地定位在外侧。

轴向稳定元件6优选地被设计为曲形弹簧或管状弹簧；在图1-5中以示例性方式示出了曲形弹簧的区段。两件式刮油环的总轴向高度H优选地大于活塞环槽的轴向宽度，该刮油环将被安装在该活塞环槽中。然后将刮油环压靠该活塞环槽的两个侧面(该环侧面腿部抵靠一个侧面，该轴向稳定元件抵靠另一个侧面)，从而稳定刮油环。更优选地，轴向稳定元件6具有圆周，该圆周大于活塞环槽的圆周，刮油环将在该活塞环槽中使用。这意味着稳定元件6的自由长度大于活塞环槽的长度。除了刮油环在该活塞环槽中的轴向稳定之外，轴向稳定元件6然后径向地向外侧压基体4，由此刮擦腹板12抵靠汽缸壁的接触压力是增加的。

根据本发明的刮油环优选地安装成使得环侧面腿部位于燃烧室侧上，该燃烧室侧在每个情况下是在图中的上侧。在这种取向的情况下，响应于活塞借助于由于油环抵靠汽缸壁的摩擦而产生的力的向下运动，环侧面腹板另外地被压靠在燃烧室侧的槽侧面，并且从而可以防止油通过槽到达燃烧室侧。然而，原则上也可以使用具有相反取向的油环。在这种情况下，应分别类似地理解燃烧室侧上或曲轴箱侧上的取向信息。

刮擦腹板的形状对应于刮擦腹板，因为它用于油控制环、双斜面油控制环或LKZ环。后者具有包括锥形和柱形部分的支承表面。

分别与传统的两件式或三件式刮油环相比，仅存在一个刮擦腹板，因此结合由于L形产生的强烈的扭转确保了在刮擦腹板12和汽缸壁之间在圆周方向上的连续接触。由于仅存在一个刮擦腹板的事实，在相同的基本条件下液动摩擦部分进一步几乎被减半。此外，可以使用明显更弱的弹簧，以获得相同的接触压力，并且从而获得该腹板上的相同的刮擦效果。

在安装状态下，即当力径向向内作用在基体上时，基体4由于其L形形状所引起的截面中断导致基体的“扭转”，即倾斜。可以说，基体试图避开力，因为它在轴向截面上略微旋转。此行为也称为“扭转”。通过对应的设计，该扭转可以用于进一步改进刮擦腹板与汽缸壁之间在圆周方向上的连续接触。

在图1中，刮擦腹板12被设置在支承表面腿部8的燃烧室侧的端部上，从而作为环侧面腿部10的延伸部，该截面中断因此小于刮擦腹板在另一个轴向位置处被设置在支承表面腿部上产生较小扭转的情况下的截面中断。

发生的扭转也特别地由基体4的两个腿部8、10的长度确定。根据本发明，支承表面腿部8的轴向长度L在介于两件式刮油环的总轴向高度H的15％至75％之间的范围内，优选地在介于两件式刮油环的总轴向高度H的20％至60％之间的范围内，更优选在介于两件式刮油环的总轴向高度H的25％至45％之间的范围内。环侧面腿部10的径向长度R在介于两件式刮油环的径向厚度D的20％至100％之间的范围内，优选地在介于两件式刮油环的径向厚度D的50％至90％之间的范围内，更优选地在介于两件式刮油环的径向厚度D的65％至85％之间的范围内，其中该径向厚度D是在没有刮擦腹板12的径向高度S的情况下测量的。

为了减小L形基体4与轴向稳定元件6之间的摩擦——并因此减少磨损，在支承表面腿部8的内表面与环侧面腿部10的内表面相接处的内边缘可以具有圆角或凹进(图中未示出)。

图2中所示的实施方案基本上对应于图1中所示的实施方案。在图2中仅刮擦腹板12的轴向设置和轴向稳定元件6的形状是不同的。刮擦腹板12在此被设置在支承表面腿部8的曲轴箱侧的端部上。尽管这导致更强的扭转，但它的优点在于在刮擦腹板下方(或相应地在曲轴箱侧上)的支承表面腿部与汽缸壁之间的区域——油可以穿透进入该区域——保持很小，使得由油压引起并且试图将刮油环压离汽缸壁的力也保持很小。由于基体的开口的L形，油可以直接被引导到活塞环槽中并且从那里通过活塞中的合适开口进入曲轴箱中。

显然可以将刮擦腹板在任何轴向位置处设置支承表面腿部上；图1和图2中所示的设置仅用作示例。

虽然图1中的轴向稳定元件6具有包括用于环侧面腿部10的“小支撑脚部”的L形，但是图2中的轴向稳定元件6具有矩形截面。在已知的三件式油环的情况下，需要包括“小支撑脚部”的L形，以使轨道压靠汽缸壁。本发明的刮油环提供经由支承表面腿部8通过环中心的力传递；因此可以放弃小支撑脚部。在这两个图之间的两处不同显然不必以组合出现，而是可以彼此独立地变化。

实施方案在图3至图5中示出，这些实施方案在所述活塞环被张紧时具有抵消扭转也就是活塞环在活塞环槽中的扭转的趋势的特征，由此可以积极地影响刮擦作用，因为在圆周方向上抵靠汽缸壁的接触压力受到影响。为此目的，通过在每种情况下改变L形基体在圆周方向上的特征，不会导致扭转的截面中断即从矩形形状的偏离在圆周方向上变化。该扭转补偿设计允许影响圆周方向上的扭转行为。尽管在图中每种情况下L形基体的仅一个特征是变化的，但是如果可能的话，作为本发明的一部分，也可以同时改变这些特征中的数个。

在图3中，刮擦腹板12的轴向位置即刮擦腹板在轴向方向上在支承表面腿部上的设置在圆周方向上变化以补偿扭转。在接合端部16上，刮擦腹板12优选地定位成更靠近支承表面腿部8的自由(曲轴箱侧)的端部并且在环背部14上更远离支承表面腿部8的自由(曲轴箱侧)的端部。这意味着刮擦腹板12与支承表面腿部8的燃烧室侧的端部之间的轴向距离在接合端部16附近比在环形背部14上更大。在该示例性实施方案中，接合端部16上的截面中断从而大于环形背部14上的截面中断。然而，由于这个事实，即响应于安装而发生的扭转对环形背部14的影响大于对接合端部16的影响，这通常(响应于对应的设计)导致扭转，该扭转在圆周方向上基本上是恒定的，并且从而导致刮擦腹板12抵靠汽缸壁的接触压力，该接触压力在圆周方向上是恒定的。刮擦腹板12的轴向位置在圆周方向上的变化的另一个优点在于：由此获得在圆周方向上的油输送并且油因此被分布在圆周方向上，由此在此有利地将刮擦腹板12设置在接合端部16上更靠近支承表面腿部8的曲轴箱侧的端部，因为否则油被引导远离环端部间隙并且不能通过后者到达燃烧室侧。不言而喻，刮擦腹板的轴向位置在圆周方向上的变化与图3中所示的不同也是可能的。

在图4中，支承表面腿部的长度L在圆周方向上变化以补偿扭转。与图3相似，在此接合端部16上的截面中断也大于环背部14上的截面中断，因为在接合端部16上的支承表面腿部长度L大于在环背部14上的支承表面腿部长度。因此，在这个示例性实施方案中，在环背部上发生更强地扭转的补偿也是可能的。

在图5中示出了两件式活塞环的另外的示例性实施方案的方面。基体4在此是预扭转的，以便克服响应于安装而发生扭转的问题。借助于预定的内部扭转，抵消了在操作期间的不希望的扭转，因为在未安装的、从而非张紧状态下的基体的预定的扭转从而的“预扭转”被设计成使得在安装活塞环时发生的扭转从而是被张紧的，是被补偿的。

由于响应于安装而发生的扭转对环背部14的影响比对接合端部16的影响更大的事实，两件式活塞环的基体4也可以在圆周方向上被不同地预扭转，其中该扭转优选地设计成在环背部14上比在接合端部16上更强烈。响应于相应的设计，可以获得刮擦腹板12抵靠汽缸壁的接触压力，该接触压力在圆周方向上是恒定的。为了防止可能的环颤振，还可以想到在接合端部16的区域中更强烈地预扭转基体4，使得接触压力在那里比在活塞环的其余部分处更大，或者至少大于在分别定位成在接合端部和环背部之间的区域。将这两种设计选项放在一起的结果是，基体4在环背部14的区域中以及在接合端部16的区域中比在位于在它们之间的区域中被更强烈地预扭转。在这种设计的情况下，刮擦腹板优选地位于支承表面腿部的曲轴箱侧的端部附近。在这些选项中，在图5中仅概述了在环背部上包括更强预扭转的选项；刚刚描述的其他实施方案以及在整个圆周上恒定的预扭转也是可能的。

还可以改变刮擦腹板12在圆周方向上的径向高度S，这也提供了对抵靠汽缸壁的接触压力的直接影响。也可以使用使环侧面腿部10的长度R在圆周方向上变化，以便获得在圆周方向上的截面中断的系统性的改变。这两个变化选项未在图中示出。

变化选项(支承表面腿部长度L、环侧面腿部长度R、预扭转、刮擦腹板的轴向位置、刮擦腹板高度S)的任何组合也是可能的。例如，可以想到的是，同时变化刮擦腹板的轴向位置和支承表面腿部长度，使得对截面中断(并因此对扭转)的各自的影响相互抵消，即刮擦腹板被设置成在包括更长的支承表面腿部(截面中断增加)的区域中更靠近环侧面腿部(截面中断减小)。为了补偿环背部上更强的扭转，可以另外提供环，例如，具有预扭转，或者也可以改变该同时变化，使得对截面中断的影响不再相互抵消掉。总之，借助于相应的设计可以系统性地影响在圆周方向上的扭转并因此分别系统性地影响接触压力或刮擦功能。

参考标号列表

4 基体

6 轴向稳定元件

8 支承表面腿部

10 环侧面腿部

12 刮擦腹板

14 环背部

16 接合端部

H 两件式活塞环的总轴向高度

D 两件式活塞环的径向厚度

L 支承表面腿部的轴向长度

R 环侧面腿部的径向长度

Claims (15)

1.一种包括轴向稳定的两件式刮油环，所述两件式刮油环包括：

基体(4)，所述基体(4)包括大致L形的截面，所述基体(4)具有支承表面腿部(8)和环侧面腿部(10)，所述支承表面腿部(8)和所述环侧面腿部(10)一起形成所述L形截面的两个边，以及

轴向稳定元件(6)，所述轴向稳定元件(6)被设置成至少部分地支承在所述环侧面腿部(10)上，

其中，刮擦腹板(12)被设置成位于所述支承表面腿部(8)的外部，

其中，所述稳定元件(6)在轴向方向上是弹性的，以及

其中，所述支承表面腿部(8)的轴向长度(L)小于所述两件式刮油环的总轴向高度(H)。

2.根据权利要求1所述的两件式刮油环，其中，所述支承表面腿部(8)的轴向长度(L)在介于所述两件式刮油环的总轴向高度(H)的15％至75％之间的范围内，优选地在介于所述两件式刮油环的总轴向高度(H)的20％至60％之间的范围内，更优选地在介于所述两件式刮油环的总轴向高度(H)的25％至45％之间的范围内。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的两件式刮油环，其中，所述支承表面腿部(8)的轴向长度(L)在圆周方向上变化。

4.根据权利要求1所述的两件式刮油环，其中，所述环侧面腿部(10)的径向长度(R)在介于所述两件式刮油环的径向厚度(D)的20％至100％之间的范围内，优选地在介于所述两件式刮油环的径向厚度(D)的50％至90％之间的范围内，更优选地在介于所述两件式刮油环的径向厚度(D)的65％至85％之间的范围内。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的两件式刮油环，其中，所述环侧面腿部(10)的径向长度(R)在所述圆周方向上变化。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的两件式刮油环，其中，所述刮擦腹板(12)被设置在所述支承表面腿部(8)的曲轴箱侧的端部上。

7.根据权利要求1至5中的任一项所述的两件式刮油环，其中，所述刮擦腹板(12)被设置在所述支承表面腿部(8)的燃烧室侧的端部上。

8.根据权利要求1至5中的任一项所述的两件式刮油环，其中，所述刮擦腹板(12)在所述支承表面腿部(8)上的轴向位置在所述圆周方向上变化。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的两件式刮油环，其中，所述基体(4)在未安装状态下具有扭转。

10.根据权利要求9所述的两件式刮油环，其中，所述基体(4)的所述扭转在所述圆周方向上变化，其中，所述扭转优选地被设计成在所述环背部(14)上比在所述接合端部(16)上更强。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的两件式刮油环，其中，所述刮擦腹板(12)的径向高度(S)在所述圆周方向上变化。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的两件式刮油环，其中，所述轴向稳定元件(6)被设计为曲形弹簧，或者其中，所述轴向稳定元件(6)被设计为L形管状弹簧或矩形管状弹簧。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的两件式刮油环，其中，所述轴向稳定元件(6)具有自由长度，所述自由长度大于要在其中使用所述两件式刮油环的活塞环槽的长度。

14.根据前述权利要求中的任一项所述的两件式刮油环，其中，在所述支承表面腿部(8)的内表面与所述环侧面腿部(10)的内表面相接处的内边缘具有圆角或凹进。

15.根据前述权利要求中的任一项所述的两件式刮油环，其中，未安装的所述两件式活塞环具有这样的总轴向高度(H)：所述总轴向高度(H)大于要在其中使用所述两件式刮油环的所述活塞环槽的轴向宽度。