CN204692563U - 一种刮油环 - Google Patents
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Abstract
一种刮油环，属于活塞环结构技术领域，包括弹性元件、径向外部工作面、内部周向面、两端面，径向外部工作面包括两个第一斜侧面、两个第一凸台阶梯面、两个阶梯过渡面、两个第二凸台阶梯面、两个第二斜侧面、一个槽底面，同一侧的第一斜侧面、第一凸台阶梯面、阶梯过渡面、第二凸台阶梯面、第二斜侧面依次连接，每个第一斜侧面的另一端与相应的端面连接，两个第二斜侧面之间通过槽底面连接；内部周向面包括两侧内壁、两圆弧面、两斜侧面、一圆弧连接面，同一侧的内壁、圆弧面、斜侧面依次连接，每个内壁的另一端与相应的端面连接，两斜侧面通过圆弧连接面连接；在环本体上设置若干个回油孔。可以减小摩擦损失，保证刮油效果，同时保证加工的可行性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种降低滑动摩擦并降低润滑油消耗的刮油环结构，属于活塞环结构技术领域。
背景技术
发动机活塞环组件中，刮油环主要承担刮油的功能，刮油效果主要取决于：一、环体顺应缸孔变形的能力，即贴合性能；二、环外圆面与缸套内壁的接触压力。改善贴合性能、提高接触压力都可以提高油环的刮油功能。
根据接触压力P=2Ft（弹力）/D（缸径）×h（接触高度）可知，增大Ft或者减小h都可以提高接触压力P。增大弹力会增大环体与缸套的摩擦损失，从而使燃油耗增加。所以，不增加弹力，通过刮油环结构的设计改进，减小h可以达到提高接触压力、改善油环的刮油功能、降低机油消耗的目的。
传统的刮油环，由外部工作面、两端面、内部周向面构成。其中外部工作面包括两凸台、两凸台斜侧面及斜侧面之间的槽底面。外部两凸台由与缸套接触的面及凸台两侧斜面组成。内部周向面由两侧内壁、圆弧面构成。
减小刮油环刮油面的轴向高度，即减小刮油环外圆与缸套内壁接触高度h(此时h=2b)，可以明显降低机油消耗量。而传统刮油环结构，接触面的轴向宽度b，受加工工艺的限制，轴向宽度b大于0.15mm，一般范围在0.2~0.5mm之间，无法做到小于0.15mm的要求。不同于传统的刮油环，本专利刮油面（7）的轴向高度为a（此时h=2a），减小a，即减小h，即使为降低摩擦功损失而减小刮油环弹力，仍然可以提高刮油环接触压力，达到降低机油耗得目标。
类似专利对比说明，与专利US2002/0190476A1（如图3示）比较：本专利刮油环加工过程、使用不需要进行方向识别，而上述专利产品在加工过程或使用过程有方向性要求，如果反向出错，对刮油环性能将产生负面影响。
为了达到在降低摩擦功损失的同时能提高刮油环的刮油性能以及在加工过程、使用过程不要进行方向识别的目的，需对刮油环外圆结构进行改进。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种刮油环，可以减小摩擦损失，保证刮油效果，又环保，同时保证加工的可行性。
本实用新型的目的是这样实现的：一种刮油环，包括环本体和弹性元件，环本体包括径向外部工作面、内部周向面、两端面，弹性元件设置在内部周向面内；所述径向外部工作面包括两个第一斜侧面、两个第一凸台阶梯面、两个阶梯过渡面、两个第二凸台阶梯面、两个第二斜侧面、一个槽底面，同一侧的第一斜侧面、第一凸台阶梯面、阶梯过渡面、第二凸台阶梯面、第二斜侧面依次连接，每个第一斜侧面的另一端与相应的端面连接，两个第二斜侧面之间通过槽底面连接；所述内部周向面包括两侧内壁、两圆弧面、两斜侧面、一圆弧连接面，同一侧的内壁、圆弧面、斜侧面依次连接，每个内壁的另一端与相应的端面连接，两斜侧面通过圆弧连接面连接；在所述环本体上沿周向设置若干个回油孔，每个回油孔的一端均设置在槽底面、另一端均设置在圆弧连接面。
本实用新型的主要特点是：1、环本体的外圆刮油面采用阶梯结构（由第一凸台阶梯面、阶梯过渡面、第二凸台阶梯面形成），从而减小了刮油阶梯面（第一凸台阶梯面），保证了在低弹力下的高面压，有利于降低摩擦损失及提高刮油效果，即减少了燃油消耗和润滑油消耗。2、圆弧面内装有弹性元件，产生径向弹力，使环体外圆与缸套内壁有效接触。弹性元件与圆弧面有两个接触面，与传统一段圆弧面的一个接触面比较，弹性元件及环体内圆弧面磨损速度均减少，弹力衰减速度降低，也提高了刮油环的使用寿命。3、环本体上的回油孔的孔形状为圆形孔或腰形孔，以利于刮下的油顺畅排出。
本实用新型较传统刮油环使用效果明显，燃油耗降低约1~3%，机油消耗最高可降低约50%以上。
作为本实用新型的改进，第一凸台阶梯面至槽底面的径向距离大于第二凸台阶梯面至槽底面的径向距离；两个斜侧面、两个第一凸台阶梯面、两个阶梯过渡面、两个第二凸台阶梯面、两个第二斜侧面对称于环本体高度中心布置；两个第一凸台阶梯面相对于第二凸台阶梯面靠近两端面。保证了环本体在缸套内上下滑动时的稳定性，即保证两刮油阶梯面均与缸套内壁同时接触。
作为本实用新型的进一步改进，第一凸台阶梯面轴向宽度为0.05～0.15mm。保证了在低弹力下同时保持高面压，降低润滑油耗约35%，减小了摩擦功损失约15%，因发动机摩擦功损失60～70%来自油环。同时保证了加工工艺的可行性。
作为本实用新型的进一步改进，第一凸台阶梯面、阶梯过渡面、第二凸台阶梯面轴向的总宽度为0.20～0.45mm。阶梯面使刮油环的使用寿命提高了1倍。
作为本实用新型的进一步改进，第二凸台阶梯面与第一凸台阶梯面的夹角为0°～10°，其中第一凸台阶梯面与端面垂直。保证了刮下的油顺畅的流出。
作为本实用新型的进一步改进，阶梯过渡面的径向最小距离为0.02～0.06mm，呈锥度结构，保证了环本体在使用寿命范围内面压的缓慢衰减，延长刮油环的使用寿命。
作为本实用新型的进一步改进，在第一凸台阶梯面、阶梯过渡面、第二凸台阶梯面的外表面设置耐磨涂层。在刮油阶梯面磨损后，阶梯面上仍有耐磨涂层，同样起着与普通油环的刮油效果，并且比传统刮油环镀层厚度降低约一半。
附图说明
图1为本实用新型的一种结构示意图。
图2为图1中A-A向视图。
图3为现有技术的结构示意图。
具体实施方式
如图1、2所示，刮油环主要包括环本体（4）和弹性元件（16）。环本体（4）包括径向外部工作面（1）、内部周向面（2）、两端面（5），弹性元件（16）设置在内部周向面（2）内。
径向外部工作面（1）包括两个第一斜侧面（6）、两个第一凸台阶梯面（7）、两个阶梯过渡面（8）、两个第二凸台阶梯面（9）、两个第二斜侧面（10）、一个槽底面（11），同一侧的第一斜侧面（6）、第一凸台阶梯面（7）、阶梯过渡面（8）、第二凸台阶梯面（9）、第二斜侧面（10）依次连接，每个第一斜侧面（6）的另一端与相应的端面（5）连接，两个第二斜侧面（10）之间通过槽底面（11）连接。第一凸台阶梯面（7）至槽底面（11）的径向距离大于第二凸台阶梯面（9）至槽底面（11）的径向距离。两个第一凸台阶梯面（7）对称于环本体（4）高度h中心布置。且两个第一凸台阶梯面（7）相对于第二凸台阶梯面（9）靠近两端面（5）。
第一凸台阶梯面（7）轴向宽度a为0.05～0.15mm。第一凸台阶梯面（7）、阶梯过渡面（8）、第二凸台阶梯面（9）轴向的总宽度b为0.15～0.45mm。第二凸台阶梯面（9）与第一凸台阶梯面（7）的夹角e为0°～10°。阶梯过渡面（8）的径向最小距离c为0.02～0.06mm。第一凸台阶梯面（7）至槽底面（11）的径向距离d为0.25～0.50mm（保证了回油路畅通，同时提高了环本体的刚性）。在第一凸台阶梯面（7）、阶梯过渡面（8）、第二凸台阶梯面（9）的外表面设置耐磨涂层（17）。耐磨涂层（17）的厚度f为0.03～0.10mm。
内部周向面（2）包括两侧内壁（3）、两圆弧面（12）、两斜侧面（13）、一圆弧连接面（14），同一侧的内壁（3）、圆弧面（12）、斜侧面（13）依次连接，每个内壁（3）的另一端与相应的端面（5）连接，两斜侧面（13）通过圆弧连接面（14）连接。在环本体（4）上沿周向设置若干个回油孔（15），每个回油孔（15）的一端均设置在槽底面（11）、另一端均设置在圆弧连接面（14）。
图中，Rg为环体内圆面安装弹性元件的圆弧半径，Ri为环体内圆面靠近回油孔的圆弧半径。F1为弹性元件（16）与圆弧面（12）的接触面，有两个。
Claims (7)
1.一种刮油环，包括环本体（4）和弹性元件（16），环本体（4）包括径向外部工作面（1）、内部周向面（2）、两端面（5），弹性元件（16）设置在内部周向面（2）内；其特征在于：所述径向外部工作面（1）包括两个第一斜侧面（6）、两个第一凸台阶梯面（7）、两个阶梯过渡面（8）、两个第二凸台阶梯面（9）、两个第二斜侧面（10）、一个槽底面（11），同一侧的第一斜侧面（6）、第一凸台阶梯面（7）、阶梯过渡面（8）、第二凸台阶梯面（9）、第二斜侧面（10）依次连接，每个第一斜侧面（6）的另一端与相应的端面（5）连接，两个第二斜侧面（10）之间通过槽底面（11）连接；所述内部周向面（2）包括两侧内壁（3）、两圆弧面（12）、两斜侧面（13）、一圆弧连接面（14），同一侧的内壁（3）、圆弧面（12）、斜侧面（13）依次连接，每个内壁（3）的另一端与相应的端面（5）连接，两斜侧面（13）通过圆弧连接面（14）连接；在所述环本体（4）上沿周向设置若干个回油孔（15），每个回油孔（15）的一端均设置在槽底面（11）、另一端均设置在圆弧连接面（14）。
2.根据权利要求1所述的刮油环，其特征在于：第一凸台阶梯面（7）至槽底面（11）的径向距离大于第二凸台阶梯面（9）至槽底面（11）的径向距离；两个斜侧面（6）、两个第一凸台阶梯面（7）、两个阶梯过渡面（8）、两个第二凸台阶梯面（9）、两个第二斜侧面（10）对称于环本体（4）高度中心布置；两个第一凸台阶梯面（7）相对于第二凸台阶梯面（9）靠近两端面（5）。
3.根据权利要求1所述的刮油环，其特征在于：第一凸台阶梯面（7）轴向宽度为0.05～0.15mm。
4.根据权利要求1所述的刮油环，其特征在于：第一凸台阶梯面（7）、阶梯过渡面（8）、第二凸台阶梯面（9）轴向的总宽度为0.20～0.45mm。
5.根据权利要求1所述的刮油环，其特征在于：第二凸台阶梯面（9）与第一凸台阶梯面（7）的夹角为0°～10°，其中第一凸台阶梯面（7）与端面（5）垂直。
6.根据权利要求1所述的刮油环，其特征在于：阶梯过渡面（8）的径向最小距离为0.02～0.06mm。
7.根据权利要求1所述的刮油环，其特征在于：在第一凸台阶梯面（7）、阶梯过渡面（8）、第二凸台阶梯面（9）的外表面设置耐磨涂层（17）。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105240149A (zh) * | 2015-11-13 | 2016-01-13 | 广西玉柴机器股份有限公司 | 低摩擦功的发动机油环 |
| CN106065825A (zh) * | 2016-07-27 | 2016-11-02 | 华晨汽车集团控股有限公司 | 一种低摩擦的活塞组件 |
| CN112943925A (zh) * | 2021-01-27 | 2021-06-11 | 马勒汽车技术（中国）有限公司 | 活塞环 |
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