CN220204015U - 活塞环 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种活塞环。其用于设置在发动机的活塞的环槽内，包括上侧面和下侧面，上侧面和下侧面均倾斜于基准平面，基准平面为垂直于活塞的往复运动方向的平面，活塞环还包括上平面和下平面，上平面位于上侧面的外周，下平面位于下侧面的外周，上侧面和下侧面相对于基准平面的倾斜角度不同，上平面和下平面在活塞环的径向上所覆盖的范围不同。根据本申请的活塞环结构简单、可靠性高，能自然形成正扭曲效果，且在工作过程中对活塞环槽的磨损小，能满足发动机高爆压、长寿命、低排放的要求。

Description

活塞环

技术领域

本申请属于汽车配件技术领域，具体涉及用于发动机的活塞环。

背景技术

发动机追求高爆压、高B10寿命和低排放(例如NOx和颗粒物的排放)目标所需考虑的关键因素包括：初期窜气量、机油耗，窜气量及机油耗耐久性。

发动机活塞、活塞环作为发动机核心零部件之一，面临着更高的耐久可靠性需求挑战。提高初期及耐久寿命下低机油耗、低窜气量可以很好的保证其在整个寿命周期内满足排放要求。活塞一环槽及活塞环在下侧面的磨损设计是降低机油耗耐久性的重要环节，需要进行合理设计提高其在发动机高爆压(>220bar)下的抗磨损的能力。

图1公开了现有技术中一种用于设置在活塞的第一道环槽内的活塞环r1。该活塞环r1的上侧面1和下侧面2的倾斜角度是对称的，即上倾角a1和下倾角a2相等；在上侧面1和下侧面2的外周分别形成有上平面3和下平面4，上平面3和下平面4也是对称的，即上平面宽度L3＝下平面宽度L4。为了保证该环在活动过程中的正扭曲形状，通常需要在上侧面1的内侧设置一个较大的切角b，工序复杂。并且在工作过程中，下侧面2的磨损仍然比较严重。

中国实用新型CN215672475U公开了一种具有非对称梯面的活塞环，其通过上下不对称的梯面实现了不易发生积碳卡环、气缸密封性好、并且提高了发动机能源利用率和安全性能的效果。然而，其仍存在改进的空间。

实用新型内容

本申请的目的在于克服或至少减轻上述现有技术存在的不足，提供一种结构简单、可靠性高、耐磨损的活塞环。

本申请提供一种活塞环，其用于设置在发动机的活塞的环槽内，包括：用于朝向发动机的气缸顶面的上侧面和背离所述上侧面的下侧面，在所述活塞环安装到所述活塞的状态下，所述上侧面和所述下侧面均倾斜于基准平面，所述基准平面为垂直于所述活塞的往复运动方向的平面，其中：

所述活塞环还包括上平面和下平面，所述上平面位于所述上侧面的外周，且所述上平面用于朝向所述气缸顶面，所述下平面位于所述下侧面的外周，且所述下平面背离所述上平面，

所述上侧面和所述下侧面相对于所述基准平面的倾斜角度不同，

所述上平面和所述下平面在所述活塞环的径向上所覆盖的范围不同。

在至少一个实施方式中，所述上侧面相对于所述基准平面的倾斜角度是所述下侧面相对于所述基准平面的倾斜角度的2～3倍。

在至少一个实施方式中，所述下侧面相对于所述基准平面的倾斜角度为2.5°～3.5°，和/或

所述上侧面相对于所述基准平面的倾斜角度为7°～8°。

在至少一个实施方式中，所述下侧面相对于所述基准平面的倾斜角度为3°，和/或

所述上侧面相对于所述基准平面的倾斜角度为7.5°。

在至少一个实施方式中，所述上侧面和所述下侧面所夹的角度为10°～11°。

在至少一个实施方式中，所述下平面的位于径向内侧的边缘比所述上平面的位于径向内侧的边缘具有更大的径向尺寸。

在至少一个实施方式中，所述下平面的位于径向内侧的边缘到所述活塞环的外周壁的距离不超过0.3mm，和/或

所述上平面的位于径向内侧的边缘到所述活塞环的外周壁的距离不超过0.7mm。

在至少一个实施方式中，在所述活塞环的轴向上，所述活塞环高度为2.5mm～3.0mm。

在至少一个实施方式中，所述上侧面的径向内侧不设置切角。

在至少一个实施方式中，所述活塞环用于设置在所述活塞的朝向所述气缸顶面方向的第一道环槽内。

根据本申请的活塞环结构简单、可靠性高，能自然形成正扭曲效果，且在工作过程中对活塞环的磨损小，能满足发动机高爆压、长寿命的要求。

附图说明

图1是现有技术中一种可能的活塞环的剖面的一半的示意图。

图2是根据本申请的一个实施方式的活塞环的剖面的一半的示意图。

图3是根据本申请的活塞环和现有技术的活塞环安装到发动机的部分结构的示意图的对比。

图4是使用现有设计的活塞环r1所对应的发动机耐久试验下活塞环槽的磨损情况。

图5是使用本申请提供的活塞环r10所对应的发动机耐久试验下活塞环槽的磨损情况。

附图标记说明：

r1,r10活塞环；C1,C10缸套；G1,G10第一道环槽；G11槽底面；

1,10上侧面；2,20下侧面；3,30上平面；4,40下平面；

L3,L30上平面宽度；L4,L40下平面宽度；a1,a10上倾角；a2,a20下倾角；a3,a30整体角；H活塞环高度。

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。

参照图2和图3，介绍根据本申请的一个实施方式的活塞环r10。图中，R表示活塞环的径向，A表示活塞环的轴向。

根据本申请的活塞环r10用于设置在活塞的用于朝向发动机气缸顶面方向的第一道环槽G10内。

在活塞环安装到活塞的状态下，将气缸顶面所在的方向定义为上方，与之相对为下方。将垂直于所述活塞的往复运动方向的平面定义为基准平面。

活塞环r10包括用于朝向气缸顶面的环形的上侧面10和用于背离气缸顶面的环形的下侧面20，上侧面10和下侧面20相对于基准平面均是倾斜的。上侧面10相对于基准平面的倾斜角度为上倾角a10，下侧面20相对于基准平面的倾斜角度为下倾角a20。上侧面10和下侧面20之间所夹的交为整体角a30。

在本实施方式中，上倾角a10是下倾角a20的2～3倍。这样的角度差使得活塞环r10能在工作过程中自然形成正扭曲效果，而不需要设置内侧切角，从而能减少机加工工序，降低制造成本。

具体地，下倾角a20约为2.5°～3.5°，上倾角a10约为7°～8°。可选地，在一种实施方式中，上倾角a10约为7.5°，下倾角a20约为3°。

可选地，整体角a30的取值为10°～11°。

上侧面10的外周形成有环形的上平面30，下侧面20的外周形成有环形的下平面40。上平面30和下平面40均平行于基准平面。上侧面10和上平面30直接相接，下侧面20和下平面40直接相接。

上平面30的内周边缘到活塞环r10的外周壁(或者说气缸的缸壁)之间的距离为上平面宽度L30，下平面40的内周边缘到活塞环r10的外周壁(或者说气缸的缸壁)之间的距离为下平面宽度L40。

下平面宽度L40小于上平面宽度L30。可选地，下平面宽度L40不超过0.3mm，上平面宽度L30不超过0.7mm。

可选地，上平面30和下平面40之间的距离，即活塞环高度H为2.5mm～3.0mm。

参照图3，比较本申请提供的活塞环r10和现有设计的活塞环r1，尤其比较这两者在下平面宽度L40的大小不同的情况下，所表现出的区别。从图中可以看到，减小的下平面宽度L40使得下侧面20能有更大的和第一道环槽G10的槽底面G11接触的面积。上述接触面积的增加能减小槽底面G11所受的压强，使得槽底面G11不容易被磨损。

图4和图5分别是使用现有设计的活塞环r1和使用本申请提供的活塞环r10所对应的发动机耐久试验下活塞环槽的磨损情况。图中纵轴表示环槽高度方向，横轴表示直径方向。从图4中可以看到，使用现有设计的活塞环r1，在一定工况的耐久试验后，环槽的用于与活塞环r1的下侧面2接触的槽底面的磨损量达到了95μm；在同样的工况下，图5中使用活塞环r10，环槽的用于与活塞环r10的下侧面20接触的槽底面的磨损量仅为15μm，槽底面的磨损量降低了80％以上。由于环槽磨损量的大小是评判发动机是否需要大修的一个重要参数，因此使用根据本申请的活塞环r10能够大幅度提升发动机的耐久时间或大修时间。

本申请至少具有以下优点中的一个优点：

(i)上侧面10和下侧面20相对于基准平面的倾斜角度不同，且上倾角a10是下倾角a20的2～3倍，实现了在不需要内侧倒角的情况下使活塞环r10自然形成正扭曲效果，减少机加工工序，降低制造成本。

(ii)上平面30和下平面40不对称，且下平面宽度L40小于上平面宽度L30。这种不对称设计增加了环与环槽的接触面积，大幅度降低了环与环槽的最大接触应力，应力的降低幅度超过20％，从而能大幅度降低环、环槽的磨损，改善了耐久性，满足发动机高爆压、长寿命的要求。

(iii)在低环高的情况下(例如环高不超过3mm)，本申请提供的活塞环设计更能适应高爆压的要求。

当然，本申请不限于上述实施方式，本领域技术人员在本申请的教导下可以对本申请的上述实施方式做出各种变型，而不脱离本申请的范围。

Claims (10)

1.一种活塞环，其用于设置在发动机的活塞的环槽内，包括：用于朝向发动机的气缸顶面的上侧面和背离所述上侧面的下侧面，在所述活塞环安装到所述活塞的状态下，所述上侧面和所述下侧面均倾斜于基准平面，所述基准平面为垂直于所述活塞的往复运动方向的平面，其特征在于：

所述活塞环还包括上平面和下平面，所述上平面位于所述上侧面的外周，且所述上平面用于朝向所述气缸顶面，所述下平面位于所述下侧面的外周，且所述下平面背离所述上平面，

所述上侧面和所述下侧面相对于所述基准平面的倾斜角度不同，

所述上平面和所述下平面在所述活塞环的径向上所覆盖的范围不同。

2.根据权利要求1所述的活塞环，其特征在于，所述上侧面相对于所述基准平面的倾斜角度是所述下侧面相对于所述基准平面的倾斜角度的2～3倍。

3.根据权利要求2所述的活塞环，其特征在于，所述下侧面相对于所述基准平面的倾斜角度为2.5°～3.5°，和/或

所述上侧面相对于所述基准平面的倾斜角度为7°～8°。

4.根据权利要求2所述的活塞环，其特征在于，所述下侧面相对于所述基准平面的倾斜角度为3°，和/或

所述上侧面相对于所述基准平面的倾斜角度为7.5°。

5.根据权利要求1所述的活塞环，其特征在于，所述上侧面和所述下侧面所夹的角度为10°～11°。

6.根据权利要求1所述的活塞环，其特征在于，所述下平面的位于径向内侧的边缘比所述上平面的位于径向内侧的边缘具有更大的径向尺寸。

7.根据权利要求6所述的活塞环，其特征在于，所述下平面的位于径向内侧的边缘到所述活塞环的外周壁的距离不超过0.3mm，和/或

所述上平面的位于径向内侧的边缘到所述活塞环的外周壁的距离不超过0.7mm。

8.根据权利要求7所述的活塞环，其特征在于，在所述活塞环的轴向上，所述活塞环高度为2.5mm～3.0mm。

9.根据权利要求1所述的活塞环，其特征在于，所述上侧面的径向内侧不设置切角。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的活塞环，其特征在于，所述活塞环用于设置在所述活塞的朝向所述气缸顶面方向的第一道环槽内。