CN215633382U - 一种活塞环、活塞组件及发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及发动机技术领域，公开了一种活塞环、活塞组件及发动机。本实用新型将内周壁的顶部边缘通过上倒角面与外周壁的顶部边缘相连形成环本体的顶部开口，内周壁的底部边缘通过负扭曲结构与底面相连形成环本体的底部开口，并使顶部开口的最大直径大于底部开口的最大直径，在环本体的外周壁受力时负扭曲结构具有负扭曲作用，上倒角面具有正扭曲作用，使负扭曲作用和正扭曲作用相互抵消，调整活塞环的弯曲中心，在将上述活塞环从自由状态压入缸套内的过程中受力时，活塞环形成靠近零的负扭曲角，且变化范围较小，从而避免了活塞环运动失稳，减小了漏气量及漏气量的波动幅度。

Description

一种活塞环、活塞组件及发动机

技术领域

本实用新型涉及发动机技术领域，尤其涉及一种活塞环、活塞组件及发动机。

背景技术

往复活塞式内燃机指的是通过使燃料在机器内部燃烧，燃气膨胀推动发动机气缸体中的活塞做往复运动的发动机。

活塞的头部一般有三道活塞环，其中，活塞一环对密封起主要作用，控制活塞漏气量的大小。活塞一环根据截面形状，分为矩形环、梯形环和半梯环。活塞上安装活塞环的槽为活塞环槽，活塞一环的下倾角、扭曲角与活塞环槽的倾角是否匹配对漏气量的大小和稳定有重要的影响。而漏气量不稳定或过大，会导致油气分离器过载失效、机油过早劣化等故障。

图1和图2示出了两种不同类型的正扭矩形环的截面图，为了获取正扭曲通常将活塞环的内周壁与活塞环的上端面通过倒角结构或台阶结构相连。在将图1所示的正扭矩形环100在压入缸套后，从正扭矩形环100的开口一端到另一端，正扭矩形环100的周向扭曲角会有变化，这种变化的扭曲角与活塞环槽匹配时，会导致正扭矩形环100的运动失稳，出现漏气量大且漏气量不断波动的问题。

如图2所示的正扭矩形环100，由于倒角面的设置，先天正扭曲。在将上述正扭矩形环100与活塞环槽匹配时，会导致正扭矩形环100的运动失稳，同样存在漏气量大且漏气量不断波动的问题。

上述两种正扭矩形环100在应用时极易造成油气分离器过载失效、机油过早劣化等故障。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种活塞环、活塞组件及发动机，能够增强活塞环与活塞环槽匹配的稳定性，降低活塞的漏气量。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种活塞环，包括环本体，所述环本体具有内周壁、外周壁及位于所述环本体底部的底面，所述内周壁的顶部边缘通过上倒角面与所述外周壁的顶部边缘相连形成所述环本体的顶部开口；所述内周壁的底部边缘通过负扭曲结构与所述底面相连形成所述环本体的底部开口，所述顶部开口的最大直径大于所述底部开口的最大直径。

作为上述活塞环的一种优选技术方案，所述负扭曲结构为倒角结构，所述上倒角面与所述环本体的中心轴线之间的夹角大于所述倒角结构的倒角面与所述环本体的中心轴线之间的夹角。

作为上述活塞环的一种优选技术方案，所述负扭曲结构为台阶结构。

作为上述活塞环的一种优选技术方案，所述台阶结构包括第一壁面和第二壁面，所述内周壁依次通过所述第一壁面和所述第二壁面与所述底面相连；

所述第一壁面垂直于所述环本体的中心轴线且与所述第二壁面垂直；或，所述第一壁面和所述第二壁面均为倒角面且所述第一壁面与所述环本体的中心轴线之间的夹角大于所述第二壁面与所述环本体的中心轴线之间的夹角。

作为上述活塞环的一种优选技术方案，所述上倒角面与所述环本体的中心轴线之间的夹角大于所述第一壁面与所述环本体的中心轴线之间的夹角。

作为上述活塞环的一种优选技术方案，所述顶部开口的深度小于所述底部开口的深度。

本实用新型还提供了一种活塞组件，包括活塞及上述任一方案所述的活塞环，所述活塞的头部的外周面设有沿其周向延伸的活塞环槽，用于安装所述活塞环。

作为上述活塞组件的一种优选技术方案，所述活塞环槽设有至少两个，所述活塞环安装于距离所述活塞的顶面距离最近的所述活塞环槽内。

作为上述活塞组件的一种优选技术方案，所述活塞环槽设有三个。

本实用新型还提供了一种发动机，包括上述任一方案所述的活塞组件。

本实用新型的有益效果：本实用新型将内周壁的顶部边缘通过上倒角面与外周壁的顶部边缘相连形成环本体的顶部开口，内周壁的底部边缘通过负扭曲结构与底面相连形成环本体的底部开口，并使顶部开口的最大直径大于底部开口的最大直径，在环本体的外周壁受力时负扭曲结构具有负扭曲作用，上倒角面具有正扭曲作用，使负扭曲作用和正扭曲作用相互抵消，调整活塞环的弯曲中心，在将上述活塞环从自由状态压入缸套内的过程中受力时，活塞环形成靠近零的负扭曲角，且变化范围较小，从而避免了活塞环运动失稳，减小了漏气量及漏气量的波动幅度。

本实用新型还提供了一种活塞组件，包括活塞及上述的活塞环，在将上述活塞环与活塞环槽匹配时，活塞环与活塞环槽周向配合的角度均匀，具有更好的稳定性。

本实用新型还提供了一种发动机，包括上述的活塞组件。在发动机运行过程中，活塞环始终处于一个稳定的状态，不会产生额外的扭曲运动，使发动机活塞漏气量较小且漏气量波动不大。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1和图2是现有技术中的两种正扭矩形环的截面图；

图3是本实用新型实施例一提供的活塞环的截面图；

图4是本实用新型实施例一提供活塞环与现有技术中正扭矩形环的周向扭曲角的变化图；

图5是本实用新型实施例二提供的活塞环的截面图。

图中：

1、环本体；11、内周壁；12、外周壁；13、下倒角面；14、底面；15、上倒角面；16、第一壁面；17、第二壁面；

100、正扭矩形环。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。

实施例一

考虑到现有技术中的正扭矩形环和活塞环槽的配合存在漏气量较大和漏气量稳定性差的问题，本实施例提供了一种活塞环，以减小活塞环的最大正扭曲角及周向扭曲角的变化幅值。

如图3所示，上述活塞环包括环本体1，环本体1具有内周壁11、外周壁12及位于环本体1底部的底面14，内周壁11的顶部边缘通过上倒角面15与外周壁12的顶部边缘相连形成环本体1的顶部开口；内周壁11的底部边缘通过负扭曲结构与底面14相连形成环本体1的底部开口，顶部开口的最大直径大于底部开口的最大直径。

本实施例将内周壁11的顶部边缘通过上倒角面15与外周壁12的顶部边缘相连形成环本体1的顶部开口，内周壁11的底部边缘通过负扭曲结构与底面14相连形成环本体1的底部开口，并使顶部开口的最大直径大于底部开口的最大直径，在环本体1的外周壁12受力时负扭曲结构具有负扭曲作用，上倒角面15具有正扭曲作用，使负扭曲作用和正扭曲作用相互抵消，调整活塞环的弯曲中心，在将上述活塞环从自由状态压入缸套内的过程中受力时，参照图4所示，图中虚线表示本实施例提供的活塞环的周向扭曲角的变化情况，图中实线表示现有正扭矩形环的周向扭曲角的变化情况，明显可以看出，本实施例提供的活塞环形成靠近零的负扭曲角，且变化范围较小，从而避免了活塞环运动失稳，减小了漏气量及漏气量的波动幅度。

本实施例中，负扭曲结构为台阶结构，具体地，台阶结构包括第一壁面16和第二壁面17，内周壁11依次通过第一壁面16和第二壁面17与底面14相连；第一壁面16和第二壁面17均为倒角面且第一壁面16与环本体1的中心轴线之间的夹角大于第二壁面17与环本体1的中心轴线之间的夹角，上倒角面15与环本体1的中心轴线之间的夹角大于第一壁面16与环本体1的中心轴线之间的夹角，以使顶部开口的最大直径大于底部开口的最大直径。于其他实施例中，还可以将第一壁面16垂直于环本体1的中心轴线且与第二壁面17垂直。

在采用上述台阶结构时，基于有限元，输入缸套直径、活塞环的材料属性、弹力和活塞环的截面尺寸，初步设计一个台阶结构的尺寸，并计算上述活塞环的周向扭曲角，根据周向扭曲角的容差限值对台阶结构的尺寸进行调整，并进行活塞环周向扭曲角的迭代计算，经过多次上述计算最终得到符合要求的台阶结构的尺寸。

具体地，顶部开口的深度小于底部开口的深度。

本实施例还提供了一种活塞组件，包括活塞及上述的活塞环，其中，活塞的头部的外周面设有沿其周向延伸的活塞环槽，用于安装活塞环，上述活塞环槽设有至少两个，活塞环安装于距离活塞的顶面距离最近的活塞环槽内。示例性地，上述活塞环槽设有三个。

在将上述活塞环与活塞环槽匹配时，活塞环与活塞环槽周向配合的角度均匀，具有更好的稳定性。

本实施例还提供了一种发动机，包括上述的活塞组件。在发动机运行过程中，活塞环始终处于一个稳定的状态，不会产生额外的扭曲运动，使发动机活塞漏气量较小且漏气量波动不大。

实施例2

如图5所示，本实施例与实施例一的区别在于，负扭曲结构为倒角结构，倒角结构的倒角面记为下倒角面13，内周壁11的底部边缘通过下倒角面13与底面14相连，上倒角面15与环本体1的中心轴线之间的夹角大于下倒角面13与环本体1的中心轴线之间的夹角，以使顶部开口的最大直径大于底部开口的最大直径。

将内周壁11的底部边缘通过下倒角面13与底面14相连，在环本体1的外周壁12受力时下倒角面13具有负扭曲作用，上倒角面15具有正扭曲作用，使负扭曲作用和正扭曲作用相互抵消，调整活塞环的弯曲中心，在将上述活塞环从自由状态压入缸套内的过程中受力时，活塞环形成靠近零的负扭曲角，且变化范围较小，从而避免了活塞环运动失稳，减小了漏气量及漏气量的波动幅度。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

Claims (10)

1.一种活塞环，包括环本体(1)，所述环本体(1)具有内周壁(11)、外周壁(12)及位于所述环本体(1)底部的底面(14)，所述内周壁(11)的顶部边缘通过上倒角面(15)与所述外周壁(12)的顶部边缘相连形成所述环本体(1)的顶部开口；其特征在于，所述内周壁(11)的底部边缘通过负扭曲结构与所述底面(14)相连形成所述环本体(1)的底部开口，所述顶部开口的最大直径大于所述底部开口的最大直径。

2.根据权利要求1所述的活塞环，其特征在于，所述负扭曲结构为倒角结构，所述上倒角面(15)与所述环本体(1)的中心轴线之间的夹角大于所述倒角结构的倒角面与所述环本体(1)的中心轴线之间的夹角。

3.根据权利要求1所述的活塞环，其特征在于，所述负扭曲结构为台阶结构。

4.根据权利要求3所述的活塞环，其特征在于，所述台阶结构包括第一壁面(16)和第二壁面(17)，所述内周壁(11)依次通过所述第一壁面(16)和所述第二壁面(17)与所述底面(14)相连；

所述第一壁面(16)垂直于所述环本体(1)的中心轴线且与所述第二壁面(17)垂直；或，所述第一壁面(16)和所述第二壁面(17)均为倒角面且所述第一壁面(16)与所述环本体(1)的中心轴线之间的夹角大于所述第二壁面(17)与所述环本体(1)的中心轴线之间的夹角。

5.根据权利要求4所述的活塞环，其特征在于，所述上倒角面(15)与所述环本体(1)的中心轴线之间的夹角大于所述第一壁面(16)与所述环本体(1)的中心轴线之间的夹角。

6.根据权利要求1至5任一项所述的活塞环，其特征在于，所述顶部开口的深度小于所述底部开口的深度。

7.一种活塞组件，其特征在于，包括活塞及如权利要求1至6任一项所述的活塞环，所述活塞的头部的外周面设有沿其周向延伸的活塞环槽，用于安装所述活塞环。

8.根据权利要求7所述的活塞组件，其特征在于，所述活塞环槽设有至少两个，所述活塞环安装于距离所述活塞的顶面距离最近的所述活塞环槽内。

9.根据权利要求8所述的活塞组件，其特征在于，所述活塞环槽设有三个。

10.一种发动机，其特征在于，包括权利要求7至9任一项所述的活塞组件。

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