RU2177569C2 - Multipiece piston ring - Google Patents

Multipiece piston ring Download PDF

Info

Publication number
RU2177569C2
RU2177569C2 RU2000100591/06A RU2000100591A RU2177569C2 RU 2177569 C2 RU2177569 C2 RU 2177569C2 RU 2000100591/06 A RU2000100591/06 A RU 2000100591/06A RU 2000100591 A RU2000100591 A RU 2000100591A RU 2177569 C2 RU2177569 C2 RU 2177569C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
piston
piston ring
tangential expander
rings
expander
Prior art date
Application number
RU2000100591/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Р.С. Немец
рова Е.Н. Стол
Е.Н. Столярова
Л.М. Карташов
Original Assignee
ООО "Стакол-Инжиниринг"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ООО "Стакол-Инжиниринг" filed Critical ООО "Стакол-Инжиниринг"
Priority to RU2000100591/06A priority Critical patent/RU2177569C2/en
Priority to EP00975054A priority patent/EP1277993A4/en
Priority to PCT/RU2000/000421 priority patent/WO2001051833A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2177569C2 publication Critical patent/RU2177569C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines, compressors and other piston machines. SUBSTANCE: multipiece piston ring has all-curved tangential expander and plate coiled rings made from rectangular section metal bands with rounded off edges whose width B and b corresponds to relationships b/B=0,45±0,15 thickness corresponds to relationship h/H = 0,85±0,15 and end stops of all-curved tangential expander are arranged at angle α of 95-120 deg relative to radial support flanges. EFFECT: improved control efficiency of piston ring, provision of reliability and long service life of cylinder-piston group of engine, reduced consumption of fuel and oil and pollution of ambient atmosphere. 2 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть применено в качестве поршневого кольца в двигателях внутреннего сгорания, компрессорах и других поршневых машинах. The invention relates to mechanical engineering, namely to engine building, and can be used as a piston ring in internal combustion engines, compressors and other reciprocating machines.

К поршневым кольцам предъявляются высокие требования по долговечности, обеспечению минимального расхода масла на угар, от которого зависят вредные выбросы твердых частиц в атмосферу, прорыву газов и потерям на трение, при снижении которых сокращается расход топлива. При этом количество поршневых колец на поршне должно быть минимальным. High demands are placed on piston rings for durability, ensuring a minimum oil consumption for burning, which determines the harmful emissions of solid particles into the atmosphere, gas breakthroughs and friction losses, which reduce fuel consumption. The number of piston rings on the piston should be minimal.

Для обеспечения этих требований конструкции поршневых колец должны обладать следующими свойствами:
- высокой эластичностью, гибкостью, приспосабливаемостью, обеспечивающей прилегаемость кольца к стенке гильзы цилиндра при искажениях его геометрической формы;
- мягкой (пологой) характеристикой пружины тангенциального расширителя, обеспечивающей незначительное падение упругой силы при износе трущихся элементов кольца;
- высокой сопротивляемости процессу релаксации в заневоленном состоянии при температуре до 300oC;
- хорошей собираемостью на поршень и вместе с поршнем в гильзу цилиндра;
- надежной герметизацией рабочего пространства между поршнем, цилиндром и головкой блока.
To meet these requirements, piston ring designs must have the following properties:
- high elasticity, flexibility, adaptability, ensuring the fit of the ring to the wall of the cylinder liner with distortions of its geometric shape;
- soft (gentle) characteristic of the spring of the tangential expander, providing a slight drop in the elastic force during wear of the friction elements of the ring;
- high resistance to the relaxation process in a non-stressed state at temperatures up to 300 o C;
- good collectability on the piston and together with the piston in the cylinder liner;
- reliable sealing of the working space between the piston, cylinder and block head.

Известны конструкции составных поршневых колец (см. изобретения по авторскому свидетельству N 303448, МПК F 02 F 5/00, опубл. 1971, по патенту РФ N 2028485 C1, F 02 F 5/00, опубп. 1995), которые содержат пластинчатые витые кольца и цельноизогнутый тангенциальный расширитель, выполненные из металлических лент прямоугольного сечения со скругленными кромками. Known designs of composite piston rings (see inventions according to copyright certificate N 303448, IPC F 02 F 5/00, publ. 1971, according to the patent of the Russian Federation N 2028485 C1, F 02 F 5/00, publ. 1995), which contain plate twisted rings and an integral curved tangential expander made of metal tapes of rectangular cross section with rounded edges.

Эти конструкции составных поршневых колец не полностью отвечают предъявляемым им требованиям, так как металлические ленты, из которых выполнены пластинчатые кольца и тангенциальный расширитель, навитые на ребро по их ширине и толщине не всегда согласуются по жесткости (эластичности) с усилием, передаваемым через концевые упоры от тангенциального расширителя к пластинчатым кольцам. These designs of composite piston rings do not fully meet the requirements imposed on them, since the metal tapes of which the plate rings and the tangential expander are made, wound around the rib in their width and thickness, do not always agree in terms of rigidity (elasticity) with the force transmitted through the end stops from tangential expander to plate rings.

Кроме того, из-за излишней жесткости металлической ленты, из которой выполнен тангенциальный расширитель, усилие на пластинчатые кольца передается не через все концевые упоры, что снижает износостойкость концевых упоров и одновременно не обеспечивает прилегаемость пластинчатых колец к стенке цилиндра при возвратно-поступательном движении поршня в двигателе внутреннего сгорания. In addition, due to the excessive rigidity of the metal strip from which the tangential expander is made, the force on the plate rings is not transmitted through all the end stops, which reduces the wear resistance of the end stops and at the same time does not ensure the fit of the plate rings to the cylinder wall with the reciprocating piston in internal combustion engine.

Известно составное поршневое маслосъемное кольцо (см. изобретение по заявке Франции N 2525282, кл. F 02 F 5/00, опубл. 1983), которое является наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту и поэтому принято за прототип. Known composite piston oil scraper ring (see the invention according to the application of France N 2525282, CL F 02 F 5/00, publ. 1983), which is the closest to the invention in terms of technical nature and the achieved effect and therefore taken as a prototype.

Оно также состоит из пластинчатых витых колец и цельноизогнутого тангенциального расширителя, выполненных из металлических лент прямоугольного сечения со скругленными кромками. It also consists of twisted plate rings and an integral curved tangential expander made of metal tapes of rectangular cross section with rounded edges.

Такое конструктивное выполнение составного поршневого кольца наиболее полно отвечает предъявляемым требованиям при его использовании в процессе эксплуатации двигателя внутреннего сгорания, но при этом необходимые соотношения металлических лент по ширине и толщине, из которых выполнены пластинчатые витые кольца и цельноизогнутый тангенциальный расширитель не всегда согласуются по оптимальной жесткости с усилием, передаваемым от тангенциального расширителя к пластинчатым кольцам через концевые упоры, что не обеспечивает гарантированного прилегания пластинчатых колец к стенке цилиндра. Кроме того, концевые упоры у тангенциального расширителя выполнены под углом 90o по отношению к радиальным поддерживающим полкам, что снижает эффективность прижатия пластинчатых колец к торцам канавки поршня в осевом направлении и, как следствие, герметизацию поршня от камеры сгорания.Such a constructive implementation of a composite piston ring most fully meets the requirements for its use in the operation of an internal combustion engine, but the necessary ratios of metal tapes in width and thickness of which plate spiral rings are made and a whole-curved tangential expander are not always consistent in optimal stiffness with the force transmitted from the tangential expander to the plate rings through the end stops, which does not guarantee the fit of the plate rings to the cylinder wall. In addition, the end stops of the tangential expander are made at an angle of 90 o with respect to the radial support flanges, which reduces the efficiency of pressing the plate rings to the ends of the piston groove in the axial direction and, as a result, sealing the piston from the combustion chamber.

Целью изобретения является повышение эффективности составного поршневого кольца путем обеспечения гарантированного прилегания пластинчатых колец как отдельных, так и в пакете в радиальном направлении к стенке цилиндра и в осевом направлении к торцам канавки поршня в процессе его возвратно-поступательного движения относительно цилиндра при эксплуатации двигателя. The aim of the invention is to increase the efficiency of a composite piston ring by ensuring a guaranteed fit of the plate rings both individually and in the bag in the radial direction to the cylinder wall and in the axial direction to the ends of the piston groove during its reciprocating movement relative to the cylinder during engine operation.

Поставленная цель достигается тем, что в составном поршневом кольце для двигателей внутреннего сгорания пластинчатые витые кольца и цельноизогнутый тангенциальный расширитель выполняются из металлических лент прямоугольного сечения со скругленными кромками, при этом ширина b и толщина h металлической ленты, из которой выполнен цельноизогнутый тангенциальный расширитель; ширина B и толщина H металлической ленты, из которой выполнены пластинчатые витые кольца, должны соответствовать отношениям b/B= 0,45±0,15 и h/H= 0,85±0,15. This goal is achieved by the fact that in a composite piston ring for internal combustion engines, twisted plate rings and an integral curved tangential expander are made of metal tapes of rectangular cross section with rounded edges, while the width b and thickness h of the metal tape from which the whole curved tangential expander is made; the width B and the thickness H of the metal strip from which the plate twisted rings are made must correspond to the ratios b / B = 0.45 ± 0.15 and h / H = 0.85 ± 0.15.

В этом случае, как показали экспериментальные работы и практический опыт в производстве и эксплуатации, обеспечивается оптимальная жесткость пластинчатых витых колец и цельноизогнутого тангенциального расширителя, гарантирующая прилегание пластинчатых витых колец к стенке цилиндра при минимально необходимом усилии прижатия их через концевые упоры тангенциального расширителя. В тоже время концевые упоры у цельноизогнутого тангенциального расширителя, передающие усилие к витым пластинчатым кольцам, выполняются по отношению к радиальным поддерживающим полкам под углом α от 95 до 120o с целью, чтобы часть усилия, передаваемого от цельноизогнутого тангенциального расширителя, использовалась для прижатия пластинчатых витых колец в осевом направлении к торцам канавки поршня.In this case, as shown by experimental work and practical experience in production and operation, optimal stiffness of the plate twisted rings and the integral curved tangential expander is ensured, which guarantees the adhesion of the plate twisted rings to the cylinder wall with the minimum necessary effort to press them through the end stops of the tangential expander. At the same time, the end stops of the integral curved tangential expander, transmitting the force to the twisted plate rings, are made with respect to the radial support flanges at an angle α from 95 to 120 o with the aim that part of the force transmitted from the whole curved tangential expander is used to compress the plate twisted rings in the axial direction to the ends of the piston groove.

Такие конструктивные выполнения в составном поршневом кольце позволяют гарантированно прижимать как отдельные, так и пакет пластинчатых витых колец с минимально необходимым усилием к торцам канавки поршня и стенке цилиндра, обеспечивая прилегание пластинчатых колец в процессе возвратно-поступательного движения поршня. Such structural designs in a composite piston ring make it possible to securely press both individual and packet twisted plate rings with the minimum necessary force to the ends of the piston groove and cylinder wall, ensuring that the plate rings fit during the reciprocating movement of the piston.

В известных технических решениях не обнаружены признаки, сходные с отличительными заявленного изобретения. In the known technical solutions, no signs are found that are similar to the distinguishing features of the claimed invention.

На фиг. 1 показано поперечное сечение составного поршневого кольца в сборе в поршневой канавке в рабочем состоянии с цельноизогнутым тангенциальным расширителем V-образной формы. In FIG. 1 shows a cross-section of a composite piston ring assembly in a piston groove in working condition with an integral curved V-shaped tangential expander.

На фиг.2 - часть составного поршневого кольца по фиг. 1, изображенного в перспективе. FIG. 2 is a part of the composite piston ring of FIG. 1, depicted in perspective.

На фиг. 3 показано поперечное сечение составного поршневого кольца в сборе, в поршневой канавке в рабочем состоянии, с цельноизогнутым тангенциальным расширителем W-образной формы. In FIG. 3 shows a cross-section of a composite piston ring assembly, in a piston groove in working condition, with an integral curved W-shaped tangential expander.

На фиг.4 - часть составного поршневого кольца по фиг. 3, изображенного в перспективе. FIG. 4 is a part of the composite piston ring of FIG. 3, depicted in perspective.

На фиг. 5 показано поперечное сечение составного поршневого кольца в сборе, в канавке поршня в рабочем состоянии, с цельноизогнутым тангенциальным расширителем Т-образной формы с наклоном радиальных поддерживающих полок относительно друг друга в свободном состоянии. In FIG. 5 shows a cross-section of a composite piston ring assembly, in the piston groove in operating condition, with a T-shaped tangential expander with a curved radial support flanges relative to each other in a free state.

На фиг. 6 - часть составного поршневого кольца по фиг. 5, изображенного в перспективе. In FIG. 6 is a part of the composite piston ring of FIG. 5, depicted in perspective.

На фиг. 7 показано поперечное сечение составного поршневого кольца в сборе в канавке поршня в рабочем состоянии с цельноизогнутым тангенциальным расширителем V-образной формы с зазором между радиальными полками не более толщины металлической ленты. In FIG. 7 shows a cross-section of a composite piston ring assembly in the piston groove in working condition with a V-shaped tangential expander with a gap between the radial shelves of not more than the thickness of the metal strip.

На фиг. 8 - часть составного поршневого кольца по фиг. 7, изображенного в перспективе. In FIG. 8 is a part of the composite piston ring of FIG. 7, depicted in perspective.

Составное поршневое кольцо для двигателя внутреннего сгорания содержит пластинчатые витые кольца 1 и 2 и цельноизогнутый тангенциальный расширитель 3, выполненные из металлических лент прямоугольного сечения со скругленными кромками в соотношении b/B=0,45±0,15 и h/H=0,85±0,15. При этом концевые упоры 4 и 5, прижимающие пластинчатые витые кольца, выполнены под углом α в пределах 95. ..120o к радиальным поддерживающим полкам 6 и 7. В зависимости от высоты канавки поршня, процесса сгорания (дизельный, карбюраторный и др.) и числа оборотов коленчатого вала двигателя, возможны различные комбинации пакета (количества) пластинчатых колец в составном поршневом кольце, но соотношение ширины и толщины ленты, из которых они выполнены, и ширины и толщины ленты, из которой выполнен цельноизогнутый тангенциальный расширитель, должно соответствовать величине b/B=0,45±0,15 и h/H=-0,85±0,15.The composite piston ring for an internal combustion engine contains twisted plate rings 1 and 2 and a one-piece curved tangential expander 3 made of metal tapes of rectangular cross section with rounded edges in the ratio b / B = 0.45 ± 0.15 and h / H = 0.85 ± 0.15. In this case, end stops 4 and 5, pressing plate twisted rings, are made at an angle α within 95. ..120 o to the radial support shelves 6 and 7. Depending on the height of the piston groove, the combustion process (diesel, carburetor, etc.) and the number of revolutions of the crankshaft of the engine, various combinations of the package (number) of plate rings in a composite piston ring are possible, but the ratio of the width and thickness of the tape from which they are made to the width and thickness of the tape from which the whole-curved tangential expander is made correspond to b / B = 0.45 ± 0.15 and h / H = -0.85 ± 0.15.

Поршневое составное кольцо работает следующим образом. В двигателе внутреннего сгорания при возвратно-поступательном движении поршня пластинчатые витые кольца 1 и 2 прижимаются концевыми упорами 4 и 5 и радиальными поддерживающими полками 6 и 7 цельноизогнутого тангенциального расширителя 3 в радиальном направлении к стенке цилиндра 8, а в осевом направлении к торцевым поверхностям 9 и 10 канавки поршня. The piston composite ring operates as follows. In an internal combustion engine with a reciprocating motion of the piston, the twisted plate rings 1 and 2 are pressed by the end stops 4 and 5 and the radial support flanges 6 and 7 of the integral curved tangential expander 3 in the radial direction to the cylinder wall 8, and in the axial direction to the end surfaces 9 and 10 piston grooves.

В результате использования изобретения экономический эффект ожидается от уменьшения количества колец на поршне, снижения расхода топлива, моторного масла на угар и вредных выбросов в окружающую среду, а также увеличение долговечности цилиндро-поршневой группы двигателя внутреннего сгорания. As a result of using the invention, the economic effect is expected from a decrease in the number of rings on the piston, reduction in fuel consumption, engine oil for waste and harmful emissions into the environment, as well as an increase in the durability of the cylinder-piston group of the internal combustion engine.

Claims (2)

1. Составное поршневое кольцо для двигателя внутреннего сгорания, содержащее пластинчатые кольца и пружинный тангенциальный расширитель, выполненные цельноизогнутыми из металлических лент прямоугольного сечения со скругленными кромками, отличающееся тем, что пластинчатые кольца и тангенциальный расширитель выполнены из металлических лент, ширина которых В и b соответствуют соотношению b/В= 0,45±0,15, а толщина H и h соотношению h/H= 0,85±0,15. 1. A composite piston ring for an internal combustion engine containing plate rings and a spring tangential expander made integrally curved from metal tapes of rectangular cross section with rounded edges, characterized in that the plate rings and the tangential expander are made of metal tapes, the widths of which B and b correspond to the ratio b / B = 0.45 ± 0.15, and the thickness H and h to the ratio h / H = 0.85 ± 0.15. 2. Кольцо по п.1, отличающееся тем, что концевые упоры тангенциального расширителя выполнены по отношению к радиальным поддерживающим полкам под углом α в пределах 95 - 120o.2. The ring according to claim 1, characterized in that the end stops of the tangential expander are made with respect to the radial support flanges at an angle α in the range of 95 - 120 o .
RU2000100591/06A 2000-01-13 2000-01-13 Multipiece piston ring RU2177569C2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000100591/06A RU2177569C2 (en) 2000-01-13 2000-01-13 Multipiece piston ring
EP00975054A EP1277993A4 (en) 2000-01-13 2000-10-26 Multipiece piston ring and methods and devices for the production thereof
PCT/RU2000/000421 WO2001051833A1 (en) 2000-01-13 2000-10-26 Multipiece piston ring and methods and devices for the production thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000100591/06A RU2177569C2 (en) 2000-01-13 2000-01-13 Multipiece piston ring

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2177569C2 true RU2177569C2 (en) 2001-12-27

Family

ID=20229210

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000100591/06A RU2177569C2 (en) 2000-01-13 2000-01-13 Multipiece piston ring

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2177569C2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2451852C1 (en) * 2011-05-18 2012-05-27 Федеральное Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Аграрный Университет Имени Н.И. Вавилова" Piston ring with auxiliary radial flexibility
RU2516764C1 (en) * 2012-12-26 2014-05-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова" Piston ring with auxiliary radial spring power
RU2560637C1 (en) * 2014-08-08 2015-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Composite piston ring for internal combustion engines or compressor
RU2720123C2 (en) * 2016-03-16 2020-04-24 Федераль-Могуль Буршейд Гмбх Multi-element oil-control piston ring with reduced friction
CN111515627A (en) * 2020-04-30 2020-08-11 中国航发哈尔滨东安发动机有限公司 Machining method for spiral retainer ring parts

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2451852C1 (en) * 2011-05-18 2012-05-27 Федеральное Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Аграрный Университет Имени Н.И. Вавилова" Piston ring with auxiliary radial flexibility
RU2516764C1 (en) * 2012-12-26 2014-05-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова" Piston ring with auxiliary radial spring power
RU2560637C1 (en) * 2014-08-08 2015-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Composite piston ring for internal combustion engines or compressor
RU2720123C2 (en) * 2016-03-16 2020-04-24 Федераль-Могуль Буршейд Гмбх Multi-element oil-control piston ring with reduced friction
CN111515627A (en) * 2020-04-30 2020-08-11 中国航发哈尔滨东安发动机有限公司 Machining method for spiral retainer ring parts

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7243596B2 (en) Spacer expander
US5450783A (en) Low emission piston ring
JP2018048739A (en) Piston ring for internal combustion engine
US6615788B2 (en) Piston assembly for an internal combustion engine
US4570945A (en) Piston ring having shape of an ellipse or an elongated circle
RU2177569C2 (en) Multipiece piston ring
WO1997030277A1 (en) A piston assembly with self-adjusting and self-lubricating device
US4210338A (en) Piston ring assembly
JP2000064905A (en) Piston of internal combustion engine
WO2000075501A1 (en) Piston and piston ring assembly
JP5550870B2 (en) Combined oil ring for internal combustion engine and its assembly structure
US7429047B1 (en) Piston ring assembly
US5261362A (en) Piston assembly having multiple piece compression ring
RU2399819C1 (en) Piston ring with additional radial flexibility
RU2272949C2 (en) Sectional piston ring
US2844427A (en) Torsion compression and oil ring
RU2145018C1 (en) Builtup piston ring
RU2116463C1 (en) Sealing system
RU2028485C1 (en) Compound piston ring
RU2076227C1 (en) Sealing of cylinder-piston group of internal combustion engine
RU2796224C1 (en) Piston seal for internal combustion engines
RU2118727C1 (en) Piston ring lock
US11313467B1 (en) Piston ring seals
RU2750742C1 (en) Gas sealing of cylinder-and piston group of internal combustion engine
JP3564001B2 (en) piston ring

Legal Events

Date Code Title Description
PC4A Invention patent assignment

Effective date: 20050705

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060114