CN213419236U - 内燃机用活塞环及内燃机用活塞组件 - Google Patents

Abstract

本申请提出了内燃机用活塞环及内燃机用活塞组件。所述活塞环包括活塞环本体(1)和保护层(3)。所述活塞环本体(1)为圆环状，所述活塞环本体(1)设置有开口(2)，所述开口(2)截断所述活塞环本体(1)而形成彼此相对的第一端部(21)和第二端部(22)。所述保护层(3)形成于所述活塞环本体(1)，所述活塞环本体(1)包括下侧面(4)，所述下侧面(4)为所述活塞环本体(1)工作时朝向曲轴箱的侧面。所述第一端部(21)和所述第二端部(22)的下侧面(4)的保护层(3)的厚度大于所述活塞环本体(1)的其他部分的下侧面(4)的保护层(3)的厚度。

Description

内燃机用活塞环及内燃机用活塞组件

技术领域

本申请属于汽车配件技术领域，具体涉及内燃机用活塞环及内燃机用活塞组件。

背景技术

高爆发压力将会是下一代内燃机技术升级的主要特征，而高爆发压力对内燃机中特别是活塞环耐久性提出了苛刻的要求。活塞环是汽车发动机的曲柄连杆机构中的一个零部件，活塞环安装在活塞的环槽上，同时活塞环又与气缸内壁(缸套)接触。活塞环分为气环(压缩环)和油环(机油环)两种。气环的主要功用是密封和传热。其中密封是指活塞环对活塞与气缸壁之间的密封，防止气缸内的高温燃气漏入曲轴箱。

在高爆发压力的内燃机中，燃气的压力作用使活塞环冲击活塞的环槽；此外燃气的高温使活塞环开口处工作温度偏高，而且越接近开口处的温度和气体压力越高。容易磨损活塞环，使活塞环的侧隙增大，容易造成气缸的窜气和窜机油现象。现有技术采取对活塞环的下侧面设计保护层，防止活塞环磨损，以此来保证活塞环整个寿命周期内的耐久性。现有技术中活塞环的下侧面虽可以通过例如喷钼、镀铬等方式设置保护层，但保护层在活塞环的整个圆周方向上厚度等同。在耐久之后，往往靠近活塞环开口处(例如，图1所示的0°/360°位置)的活塞环侧面保护层磨损更加严重，而在其他区域(例如，图1所示的90°/180°/270°位置)磨损则相对较轻。极端情况，活塞环侧面在靠近活塞开口处的保护层甚至会全部磨光，损坏活塞环从而影响内燃机的性能。

实用新型内容

基于活塞环特别是其开口处的磨损较大，但活塞环侧面的保护层在整个圆周方向上等厚的问题，本申请提出了一种内燃机用活塞环及内燃机用活塞组件。

本申请提供了一种内燃机用活塞环，所述活塞环包括：

活塞环本体，所述活塞环本体为圆环状，所述活塞环本体设置有开口，所述开口截断所述活塞环本体而形成彼此相对的第一端部和第二端部；以及

保护层，所述保护层形成于所述活塞环本体，

所述活塞环本体包括下侧面，所述下侧面为所述活塞环本体工作时朝向曲轴箱的侧面，

所述第一端部和所述第二端部的下侧面的保护层的厚度大于所述活塞环本体的其他部分的下侧面的保护层的厚度。

在至少一个实施方式中，以所述活塞环本体的所述开口的位置为0°/360°位置，

所述保护层的厚度在所述活塞环本体的0°至15°范围和所述活塞环本体的360°至345°范围，相较于在其他范围更大。

在至少一个实施方式中，所述保护层的厚度在所述活塞环本体的15°至90°的范围与所述保护层的厚度在所述活塞环本体的345°至270°的范围相同。

在至少一个实施方式中，所述保护层的厚度从所述活塞环本体的15°位置向90°位置逐渐减小，并且/或者

所述保护层的厚度从所述活塞环本体的345°位置向270°位置逐渐减小。

在至少一个实施方式中，所述保护层的厚度在所述活塞环本体的90°至270°的范围相同，

且小于所述保护层在所述活塞环本体的15°至90°的范围和在所述活塞环本体的345°至270°的范围的厚度。

在至少一个实施方式中，以所述活塞环本体的所述开口的位置为0°/360°位置，所述保护层在所述活塞环本体的0°和360°处具有相同的厚度，并以相同的厚度变化率分别从两侧向180°处减小至相同的厚度，并在180°处平滑过渡。

基于以上的任一个保护层厚度变化的方案，在任何一个厚度变化的位置处，必然设置为光滑过渡。该种设置的优点在于，在厚度变化位置，不会因为厚度的突变导致突变位置的两侧与活塞配合不紧密而导致窜气。

在90°侧和270°侧以相同的厚度变化率分别向180°处减小至相同的厚度，并在交点，也就是180°处平滑过渡，可以防止窜气发生。

在至少一个实施方式中，所述保护层为物理气相沉积镀膜、化学气相沉积镀膜和电镀膜中的一种，或者，

所述保护层为喷钼层、镀铬层、氮化处理层、磷化膜层中的一种。

在至少一个实施方式中，所述活塞环为单体环。

在至少一个实施方式中，所述活塞环为气环。

本申请提供一种内燃机用活塞组件，所述活塞组件包括：

活塞；以及

根据本申请的活塞环，所述活塞环为所述活塞的顶环。

通过采取上述的技术方案，本申请通过对活塞环在圆周方向上的保护层进行不等厚度设计，特别是在活塞环开口处的保护层厚度大于其他位置，以实现受磨损程度大的位置获得更厚保护层，活塞环更加耐久的技术效果。相对于等厚保护层设计或者提高了活塞环的耐久性，或者节省了材料成本。

附图说明

图1示出了根据本申请实施方式的活塞环的主视图。

图2示出了根据本申请实施方式的活塞环的剖面结构示意图。

图3a～3c示出了根据本申请另一个实施方式的活塞环的剖面结构示意图。

附图标记说明

1活塞环本体；2开口；21第一端部；22第二端部；

3保护层；4下侧面；5上侧面；6运行面；7内侧面；

A轴向；R径向。

具体实施方式

下面参照附图描述本申请的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本申请，而不用于穷举本申请的所有可行的方式，也不用于限制本申请的范围。

一般情况下，内燃机可以包括燃烧室、气缸、曲轴箱以及位于气缸中的活塞。活塞头部具有活塞的环槽，活塞的环槽上装有活塞环。活塞环(特别是气环)可以同时与气缸内壁(缸套)和活塞的环槽接触起到密封作用。可以理解，为方便描述，本申请中将燃烧室(图中未示出)一侧称为上侧，将曲轴箱(图中未示出)一侧称为下侧。然而，活塞及环塞环的使用姿态不限于此。

本申请提出了一种内燃机用活塞环及内燃机用活塞。

如图1、2所示，该活塞环可以包括活塞环本体1和保护层3，保护层3形成于活塞环本体1。活塞环本体1可以为圆环状，活塞环本体1设置有开口2，开口2截断活塞环本体1而形成彼此相对的第一端部21和第二端部22。活塞环本体1包括下侧面4，下侧面4为活塞环本体1工作时朝向曲轴箱的侧面。第一端部21和第二端部22的下侧面4的保护层3的厚度可以大于活塞环本体1的其他部分的下侧面4的保护层3的厚度。

可以理解，在第一端部21和第二端部22的形式为上下搭接(图中未示出)时，开口2可以表现为第一端部21和第二端部22之间的、可能被压缩而消失的轴向间隙。

如图2所示，本实施方式中的活塞环可以为压缩环，并且可以为单体环。处于工作状态时，下侧面4可以和活塞的环槽底部(图中未示出)在轴向A上接触。处于工作状态时，活塞环本体1的上侧面5朝向燃烧室，上侧面5可以和活塞的环槽顶部(图中未示出)在轴向A上接触。

下侧面4或上侧面5与活塞的环槽之间的距离称为侧隙，可以理解，因为侧隙的存在，下侧面4和上侧面5不能同时与活塞的环槽接触。处于工作状态时，运行面6可以和气缸内壁(缸套，图中未示出)在径向R上接触。相应地活塞环1的内侧面7可以和活塞的环槽不接触。

保护层3可以包括物理气相沉积镀膜、化学气相沉积镀膜和电镀膜中的一种。可以通过例如喷钼、镀铬、氮化处理和磷化处理等方式在活塞环本体1的下侧面4形成例如喷钼层、镀铬层、氮化处理层、磷化膜层等的保护层3。

基于本申请的保护层3厚度变化的方案，在任何一个厚度变化的位置处，可以设置为光滑(平滑)过渡，即，保护层3厚度均匀变化或在“保护层3厚度不变区域”与“保护层3厚度随角度变化区域”的交界处使过渡平滑。

将保护层3表面的厚度变化设置为平滑变化，而非突变，这种平滑过渡的优点在于，在厚度变化位置，在活塞环受到来自燃烧室的高压而接触到活塞的配合面时，不会因为厚度的突变导致该突变位置的两侧(可以理解，两侧均位于下侧面4)与活塞配合不紧密而导致窜气。

如图1所示，为简化描述以活塞环本体1的开口2或者说开口2的周向中心的位置为0°/360°位置。

保护层3的厚度可以在活塞环本体1的0°至15°范围和活塞环本体1的360°至345°范围相较于在其他范围更大。

在本申请的一个实施方式中，保护层3的厚度在活塞环本体1的15°至90°的范围与保护层3的厚度在活塞环本体1的345°至270°的范围可以相同。

在本申请的另一个实施方式中，保护层3的厚度可以从活塞环本体1的15°位置向90°位置逐渐减小，并且/或者保护层3的厚度可以从活塞环本体1的345°位置向270°位置逐渐减小。

保护层3的厚度可以在活塞环本体1的90°至270°的范围相同，且可以小于保护层3在活塞环本体1的15°至90°的范围和在活塞环本体1的345°至270°的范围的厚度。或者，从90°处和270°处以相同的厚度变化率(保护层3在圆周方向上随单位角度变化而增加或减小的厚度)分别向180°处减小至同一厚度，并平滑过渡。

图3a～3c示出了本申请的另一个实施例，其中，以活塞环本体1的开口的位置为0°/360°位置，保护层3在活塞环本体1的0°和360°处具有相同的厚度，并以相同的厚度变化率(保护层3在圆周方向上随单位角度变化而增加或减小的厚度)分别从0°和360°处沿两个相反方向向180°处减小至相同的厚度，并在180°处平滑过渡。图3a为0°处、360°处的活塞环的剖面结构示意图。图3b为90°处、270°处的活塞环的剖面结构示意图。图3c为180°处的活塞环的剖面结构示意图。

可以理解，上述角度范围只是优选方案。

保护层3设置在活塞环本体1的下侧面4能够保护活塞环和活塞的环槽，防止因磨损而造成侧隙变大，从而避免造成气缸的窜气和窜机油。

相比于改变保护层3在活塞环本体1中的不同位置的化学性质，从而改变保护层3在活塞环本体1的不同位置的耐磨损程度，直接改变保护层3的厚度的方案更容易实现，成本更低。

本申请中提到的内燃机用活塞组件可以包括活塞及上述活塞环。可以将上面提到的活塞环用作活塞的顶环和/或二环。

以上所述是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本领域技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种内燃机用活塞环，所述活塞环包括：

活塞环本体，所述活塞环本体为圆环状，所述活塞环本体设置有开口，所述开口截断所述活塞环本体而形成彼此相对的第一端部和第二端部；以及

保护层，所述保护层形成于所述活塞环本体，

所述活塞环本体包括下侧面，所述下侧面为所述活塞环本体工作时朝向曲轴箱的侧面，其特征在于，

所述第一端部和所述第二端部的下侧面的保护层的厚度大于所述活塞环本体的其他部分的下侧面的保护层的厚度。

2.根据权利要求1所述的活塞环，其特征在于，

以所述活塞环本体的所述开口的位置为0°/360°位置，

所述保护层的厚度在所述活塞环本体的0°至15°范围和所述活塞环本体的360°至345°范围，相较于在其他范围更大。

3.根据权利要求2所述的活塞环，其特征在于，

所述保护层的厚度在所述活塞环本体的15°至90°的范围与所述保护层的厚度在所述活塞环本体的345°至270°的范围相同。

4.根据权利要求2所述的活塞环，其特征在于，

所述保护层的厚度从所述活塞环本体的15°位置向90°位置逐渐减小，并且/或者

所述保护层的厚度从所述活塞环本体的345°位置向270°位置逐渐减小。

5.根据权利要求3或4所述的活塞环，其特征在于，

所述保护层的厚度在所述活塞环本体的90°至270°的范围相同，

且小于所述保护层在所述活塞环本体的15°至90°的范围和在所述活塞环本体的345°至270°的范围的厚度。

6.根据权利要求1所述的活塞环，其特征在于，

以所述活塞环本体的所述开口的位置为0°/360°位置，所述保护层在所述活塞环本体的0°和360°处具有相同的厚度，并以相同的厚度变化率分别从两侧向180°处减小至相同的厚度，并在180°处平滑过渡。

7.根据权利要求1至4、6中任一项所述的活塞环，其特征在于，

所述保护层为物理气相沉积镀膜、化学气相沉积镀膜和电镀膜中的一种，或者，

所述保护层为喷钼层、镀铬层、氮化处理层、磷化膜层中的一种。

8.根据权利要求1至4、6中任一项所述的活塞环，其特征在于，

所述活塞环为单体环。

9.根据权利要求1至4、6中任一项所述的活塞环，其特征在于，

所述活塞环为气环。

10.一种内燃机用活塞组件，其特征在于，所述活塞组件包括：

活塞；以及

权利要求1至9中任一项所述的活塞环，所述活塞环为所述活塞的顶环。

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