CN110107687A - 疏油性活塞环表面结构及疏油性活塞环 - Google Patents

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梁兴雨
王晓慧
舒歌群
卫海桥
田华
王月森
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J9/00—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
    • F16J9/12—Details
    • F16J9/22—Rings for preventing wear of grooves or like seatings

Abstract

本公开提供一种疏油性活塞环表面结构及疏油性活塞环，该疏油性活塞环表面结构包括设置于活塞环外表面上的多个锥形微凹槽，该锥形微凹槽使油滴与所述活塞环外表面的接触角大于90°，形成疏油性表面结构。本公开提供的疏油性活塞环表面结构及疏油性活塞环通过在活塞环表面设置锥形微凹槽，可以使油滴在与活塞环表面接触时，接触角大于90度，形成疏油性表面，减小摩擦降低磨损，有利于实现表面疏油性，在活塞环与缸套产生运动时，由于表面的疏油性，两个表面间的油滴形成类似滚珠的作用，将滑动摩擦转换为滚动摩擦，使两表面间具有一定厚度的油膜，从而起到减磨的作用，延长气缸‑活塞环的使用寿命。

Description

疏油性活塞环表面结构及疏油性活塞环
技术领域
本公开涉及疏油型活塞环设计技术领域，尤其涉及一种疏油性活塞环表面结构及疏油性活塞环。
背景技术
活塞环是发动机的核心部件，是一种具有较大向外扩张变形的金属弹性环，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。在产生相对运动的过程中，环与缸壁不断产生摩擦，最终导致活塞环产生磨损，发生气缸密封不严、漏气、漏油等，使得活塞环无法满足工作要求而提前报废。现今的很多研究侧重于改变活塞环断面形状，使得活塞环本身具有储油的能力，最终目的是降低磨损。
公开内容
(一)要解决的技术问题
基于上述技术问题，本公开提供一种疏油性活塞环表面结构及疏油性活塞环，以缓解现有技术中侧重于改变活塞环断面形状，导致加工难度提高的技术问题。
(二)技术方案
根据本公开的一个方面，提供一种疏油性活塞环表面结构，包括设置于活塞环外表面上的多个锥形微凹槽，该锥形微凹槽使油滴与所述活塞环外表面的接触角大于90°，形成疏油性表面结构。
在本公开的一些实施例中，多个所述锥形微凹槽沿矩形阵列设置。
在本公开的一些实施例中，相邻两行所述锥形微凹槽对齐设置。
在本公开的一些实施例中，相邻两行所述锥形微凹槽交错设置。
在本公开的一些实施例中，相邻两列所述锥形微凹槽交错设置。
在本公开的一些实施例中，两个所述锥形微凹槽间距介于0.01mm至0.05mm之间。
在本公开的一些实施例中，所述锥形微凹槽的内部为正四棱锥设置。
在本公开的一些实施例中，该正四棱锥的边长介于0.1mm至0.3mm之间，深度介于50μm至100μm之间。
在本公开的一些实施例中，所述锥形微凹槽占所述活塞环外表面的面积介于70％至95％之间。
根据本公开的另一个方面，还提供一种疏油性活塞环，其外表面上设置有本公开提供的疏油性活塞环表面结构。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本公开提供的疏油性活塞环表面结构及疏油性活塞环具有以下有益效果：
本公开提供的疏油性活塞环表面结构及疏油性活塞环通过在活塞环表面设置锥形微凹槽，可以使油滴在与活塞环表面接触时，接触角大于90度，形成疏油性表面，减小摩擦降低磨损，有利于实现表面疏油性，在活塞环与缸套产生运动时，由于表面的疏油性，两个表面间的油滴形成类似滚珠的作用，将滑动摩擦转换为滚动摩擦，使两表面间具有一定厚度的油膜，从而起到减磨的作用，延长气缸-活塞环的使用寿命。
附图说明
图1为本公开实施例提供的疏油性活塞环表面结构的结构示意图。
图2为图1所示的疏油性活塞环表面结构的立体结构示意图。
图3为本公开实施例提供的疏油性活塞环表面结构的另一种结构示意图。
图4为图3所示的疏油性活塞环表面结构的立体结构示意图。
图5为油滴与所述气缸套外表面的接触角大于90°的示意图。
图6为油滴与所述气缸套外表面的接触角等于90°的示意图。
图7为油滴与所述气缸套外表面的接触角等于180°的示意图。
具体实施方式
本公开提供的疏油性活塞环表面结构及疏油性活塞环通过在活塞环表面设置锥形微凹槽，使油滴与活塞环表面的接触角大于90度，形成疏油性表面，将活塞环与缸套两个表面间的油滴形成类似滚珠的作用，将滑动摩擦转换为滚动摩擦，起到减磨的作用，延长气缸-活塞环的使用寿命。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
根据本公开的一个方面，提供一种疏油性活塞环表面结构，如图1至图4所示，包括设置于活塞环外表面上的多个锥形微凹槽，该锥形微凹槽使油滴与活塞环外表面的接触角大于90°(如图5所示)，形成疏油性表面结构。本公开提供的疏油性活塞环表面结构及疏油性活塞环通过在活塞环表面设置锥形微凹槽，可以使油滴在与活塞环表面接触时，接触角大于90度，形成疏油性表面，减小摩擦降低磨损，有利于实现表面疏油性，在活塞环与缸套产生运动时，由于表面的疏油性，两个表面间的油滴形成类似滚珠的作用，将滑动摩擦转换为滚动摩擦，使两表面间具有一定厚度的油膜，从而起到减磨的作用，延长气缸-活塞环的使用寿命。
在本公开的一些实施例中，如图1至图4所示，多个锥形微凹槽沿矩形阵列设置。
在本公开的一些实施例中，如图1至图2所示，相邻两行锥形微凹槽对齐设置。
在本公开的一些实施例中，如图3至图4所示，相邻两行锥形微凹槽交错设置。
在本公开的一些实施例中，相邻两列锥形微凹槽交错设置。
在本公开的一些实施例中，如图1和图3所示，两个锥形微凹槽间距a介于0.01mm至0.05mm之间。
在本公开的一些实施例中，如图1至图4所示，锥形微凹槽的内部为正四棱锥设置。
在本公开的一些实施例中，如图1和图3所示，该正四棱锥的边长d介于0.1mm至0.3mm之间，深度c介于50μm至100μm之间。锥形微凹槽的宽度介于最小宽度dmin和最大宽度dmax之间，在最大宽度下，油滴与活塞环表面的接触角为90°(如图6所示)，因此单个锥形微凹槽的宽度应小于dmax，在最小宽度下，油滴与活塞环的表面接触角为180度(如图7所示)，疏油性的表面能够降低活塞环与缸套之间的摩擦，从而延长气缸-活塞环的使用寿命。
在本公开的一些实施例中，锥形微凹槽占活塞环外表面的面积介于70％至95％之间。
根据本公开的另一个方面，还提供一种疏油性活塞环，其外表面上设置有本公开实施例提供的疏油性活塞环表面结构。
依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开实施例提供的疏油性活塞环表面结构及疏油性活塞环有了清楚的认识。
综上所述，本公开提供的疏油性活塞环表面结构及疏油性活塞环通过在活塞环表面设置锥形微凹槽，可以使油滴在与活塞环表面接触时，接触角大于90度，形成疏油性表面，减小摩擦降低磨损，有利于实现表面疏油性，在活塞环与缸套产生运动时，两个表面间的油滴形成类似滚珠的作用，将滑动摩擦转换为滚动摩擦，使两表面间具有一定厚度的油膜，从而起到减磨的作用，延长气缸-活塞环的使用寿命。
还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如前面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种疏油性活塞环表面结构，包括设置于活塞环外表面上的多个锥形微凹槽，该锥形微凹槽使油滴与所述活塞环外表面的接触角大于90°，形成疏油性表面结构。
2.根据权利要求1所述的疏油性活塞环表面结构，多个所述锥形微凹槽沿矩形阵列设置。
3.根据权利要求2所述的疏油性活塞环表面结构，相邻两行所述锥形微凹槽对齐设置。
4.根据权利要求2所述的疏油性活塞环表面结构，相邻两行所述锥形微凹槽交错设置。
5.根据权利要求2所述的疏油性活塞环表面结构，相邻两列所述锥形微凹槽交错设置。
6.根据权利要求1所述的疏油性活塞环表面结构，两个所述锥形微凹槽间距介于0.01mm至0.05mm之间。
7.根据权利要求1所述的疏油性活塞环表面结构，所述锥形微凹槽的内部为正四棱锥设置。
8.根据权利要求7所述的疏油性活塞环表面结构，该正四棱锥的边长介于0.1mm至0.3mm之间，深度介于50μm至100μm之间。
9.根据权利要求1所述的疏油性活塞环表面结构，所述锥形微凹槽占所述活塞环外表面的面积介于70％至95％之间。
10.一种疏油性活塞环，其外表面上设置有如上述权利要求1-9中任一项所述的疏油性活塞环表面结构。
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