用于內(nèi)燃機(jī)的活塞環(huán)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用以密封氣缸壁和活塞本體的活塞環(huán)總成。該活塞環(huán)總成包括在軸向方向彼此鄰接疊置的多個(gè)環(huán)。每個(gè)環(huán)具有內(nèi)面和外面。該活塞環(huán)總成還包括基本周向圍繞疊置的環(huán)并且鄰接環(huán)的外面的彈簧。該彈簧將疊置的環(huán)向徑向向內(nèi)的方向偏移以抵靠活塞本體來密封環(huán)的內(nèi)面。當(dāng)在靜止?fàn)顟B(tài)下時(shí)，該彈簧可由條狀材料彎曲成迂回彎曲樣式以抵靠活塞本體來施加偏向力。
【專利說明】 用于內(nèi)燃機(jī)的活塞環(huán)
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0001]本申請(qǐng)要求2012年2月17日提交的第61/600，163號(hào)美國申請(qǐng)的權(quán)益。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明大致涉及內(nèi)燃機(jī)，該內(nèi)燃機(jī)的氣缸內(nèi)具有至少一個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞，更具體的涉及在往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞和氣缸壁之間的密封。

【背景技術(shù)】
[0003]典型的內(nèi)燃機(jī)具有在發(fā)動(dòng)機(jī)體的氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)活塞本體。一般地，每個(gè)活塞本體包括多個(gè)活塞環(huán)槽，每個(gè)活塞環(huán)槽容置并且可操作地支撐活塞環(huán)。在運(yùn)行中，活塞環(huán)仍位于活塞環(huán)槽中并且隨著它們各自的活塞本體在發(fā)動(dòng)機(jī)體的氣缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)。此夕卜，活塞環(huán)用于在活塞本體上密封燃燒室內(nèi)的燃燒氣體，以將熱量從活塞本體轉(zhuǎn)移至氣缸壁，限制從曲柄箱到燃燒室的油的通路，并且在氣缸壁上提供大致均勻的油膜。此類活塞環(huán)典型的在徑向向外的方向偏移產(chǎn)生抵靠氣缸壁的彈簧力，以在活塞本體和氣缸壁之間建立密封。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種用于密封氣缸壁和活塞本體的活塞環(huán)總成。該活塞環(huán)總成包括軸向彼此鄰接疊置的多個(gè)環(huán)，每個(gè)環(huán)具有內(nèi)面和外面。該活塞環(huán)總成還包括一彈簧，該彈簧基本周向圍繞疊置的環(huán)并且鄰接環(huán)的外面。該彈簧向徑向向內(nèi)的方向偏移疊置的環(huán)以用于抵靠活塞本體來密封環(huán)的內(nèi)面。
[0005]該活塞環(huán)總成可安裝于氣缸壁的孔道內(nèi)并且抵靠活塞本體的裙部密封。如此，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中，活塞環(huán)仍為大致固定的并且相對(duì)于氣缸壁不移動(dòng)。由于活塞在發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)沒有減少裙部的長(zhǎng)度，也就是說，當(dāng)活塞本體位于下死點(diǎn)位置時(shí)，裙部可能向下延伸越過氣缸壁，該位置使活塞本體具有提升的穩(wěn)定性。該活塞環(huán)還可防止漏氣。
[0006]本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了一種動(dòng)力缸總成。該動(dòng)力缸總成包括氣缸壁，該氣缸壁具有形成于其內(nèi)的周向延伸的孔道。該動(dòng)力缸總成還包括具有裙部的活塞本體，其中至少一部分的裙部的外表面基本連續(xù)的圍繞圓周延伸。另外，該動(dòng)力缸總成包括設(shè)置于氣缸壁的孔道中的活塞環(huán)總成。該活塞環(huán)總成包括多個(gè)環(huán)，每個(gè)環(huán)具有內(nèi)面和外面，并且在軸向彼此鄰接疊置。該活塞環(huán)總成進(jìn)一步包括彈簧，該彈簧基本周向圍繞疊置的環(huán)。該彈簧鄰接疊置的環(huán)的外表面并且向徑向向內(nèi)的方向偏移疊置的環(huán)以抵靠活塞本體的裙部的周向連續(xù)部分來密封疊置的環(huán)的內(nèi)面。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]參閱以下詳細(xì)說明和附圖，本發(fā)明的這些和其它特征和優(yōu)點(diǎn)將更易于領(lǐng)會(huì)和理解，其中:
[0008]圖1是活塞環(huán)總成的一個(gè)典型實(shí)施例的立體示意圖；
[0009]圖2是包括圖1的活塞環(huán)總成的動(dòng)力缸總成的一個(gè)典型實(shí)施例的剖視圖，示出了位于上死點(diǎn)位置的活塞本體；
[0010]圖3是包括圖1的活塞環(huán)總成的動(dòng)力缸總成的另一個(gè)典型實(shí)施例的剖視圖，示出了位于下死點(diǎn)位置的活塞本體；
[0011]圖4是示出了設(shè)置于氣缸壁的孔道內(nèi)并且與活塞本體密封接觸的圖1的活塞環(huán)總成的局部剖面示意圖；
[0012]圖5是圖1的活塞環(huán)總成的俯視圖；以及
[0013]圖6是圖1的活塞環(huán)總成的爆炸圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]參閱附圖，其中相同的附圖標(biāo)記用以標(biāo)識(shí)遍及所有附圖的相應(yīng)的部分，圖1大致示出了活塞環(huán)總成20的一個(gè)典型實(shí)施例，該活塞環(huán)總成20用以在活塞本體22和內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力缸總成26的氣缸壁24之間密封。現(xiàn)在參閱圖2和圖3的剖視圖，典型的活塞環(huán)20示為安裝于內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力缸總成26中，該內(nèi)燃機(jī)具有發(fā)動(dòng)機(jī)體28和兩件式的氣缸襯墊30，發(fā)動(dòng)機(jī)體28和氣缸襯墊30 —起形成了一軸向延伸的氣缸壁24，該氣缸壁24具有基本周向圍繞該氣缸壁24延伸的孔道32。特別地，在典型的實(shí)施例中，活塞環(huán)20設(shè)置于氣缸襯墊30塊的端部之間，該端部彼此軸向間隔以形成上述的孔道32。但是，應(yīng)當(dāng)理解，孔道32可通過一系列不同的手段形成于氣缸壁24內(nèi)。例如，孔道32可直接形成于發(fā)動(dòng)機(jī)體28內(nèi)而無需任何氣缸襯墊30。典型的活塞環(huán)20示為安裝于柴油燃料壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)中；但是，應(yīng)當(dāng)理解，該活塞環(huán)20可替換地用于一系列不同類型的內(nèi)燃機(jī)中，包括:例如，火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)或者每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)具有兩個(gè)水平對(duì)置的活塞的發(fā)動(dòng)機(jī)中。
[0015]仍參閱附圖2和圖3，典型的動(dòng)力缸總成26的活塞本體22包括一個(gè)或多個(gè)上活塞環(huán)34 (在典型的實(shí)施例中示出為多個(gè))，該上活塞環(huán)34保持在形成于活塞本體22的外壁內(nèi)的相應(yīng)的活塞環(huán)槽中。該活塞本體22還具有裙部36，該裙部從活塞環(huán)20區(qū)域下垂并且在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)在氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中輔助導(dǎo)向活塞本體22。至少一部分的裙部36是大致圓柱形的并且具有圍繞圓周連續(xù)延伸的外表面。裙部36的部分的尺寸制造為接近但相對(duì)小于氣缸壁24的內(nèi)徑，從而使得在兩者間形成一運(yùn)行間隙38。該活塞本體22通過活塞銷(圖中未示)或者類似類型的連接設(shè)備耦合至連桿40，該連桿40反過來耦合至曲柄軸(圖中未示)或者類似的機(jī)構(gòu)。
[0016]仍參閱附圖2和圖3，在氣缸壁24的孔道32中的位置，典型的活塞環(huán)20相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)體28靜止地固定，并且抵靠活塞本體22的裙部36的外表面密封以在氣缸壁24和活塞本體22之間建立氣密或液緊密封。該活塞環(huán)總成20具有內(nèi)面42 (如圖4最優(yōu)所示)，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)該內(nèi)面42與活塞本體22的裙部36運(yùn)行接觸以將燃燒室內(nèi)的燃燒氣體密封至活塞本體22的一邊并且將油密封至活塞本體22的另一側(cè)，例如，在曲柄箱(圖中未示)或者任何其它儲(chǔ)油器中。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中，活塞本體22在如圖2所示的上死點(diǎn)位置和如圖3所示的下死點(diǎn)位置之間在氣缸壁24內(nèi)上下移動(dòng)。如圖所示，該典型的活塞環(huán)總成20仍與裙部36的周向連續(xù)部分密封接觸以在活塞本體22的整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)保持氣和油的緊密封。在氣缸壁24的孔道32內(nèi)的活塞環(huán)總成20的位置容許活塞本體22具有更高的穩(wěn)定性，因?yàn)槠湓诎l(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)而無需減少裙部36的長(zhǎng)度，也就是說，當(dāng)活塞本體22位于下死點(diǎn)位置時(shí)，該裙部36也可向下延伸入曲柄箱(圖中未示)。
[0017]現(xiàn)在參閱圖4，典型實(shí)施例的活塞環(huán)總成20包括多個(gè)單個(gè)并且單獨(dú)地形成的環(huán)42，環(huán)42在軸向彼此鄰接地疊置。每個(gè)典型的環(huán)42具有圓形的內(nèi)面44、圓形的外面46以及大致平面的上表面和下表面，鄰近的環(huán)42的上表面和下表面彼此鄰接。如此，活塞環(huán)總成20的向內(nèi)面向的表面包括多個(gè)密封表面以在氣缸壁24和活塞本體的裙部36的外表面之間為油和氣提供密封。在典型的實(shí)施例中，活塞環(huán)總成20包括四個(gè)環(huán)42。但是，應(yīng)當(dāng)理解，可以采用超過一個(gè)的任意數(shù)量的環(huán)42。
[0018]現(xiàn)在參閱圖6的爆炸圖，每個(gè)環(huán)42具有通過環(huán)間隙48彼此間隔的端部，并且鄰近的環(huán)42的環(huán)間隙48是彼此周向交錯(cuò)的。通過提供圍繞活塞本體22的周向連續(xù)密封，這提高了活塞環(huán)總成20的刮油性能和氣密性能。環(huán)42優(yōu)選為彼此互不粘附。
[0019]再參閱圖1，活塞環(huán)總成20此外還包括彈簧50，該彈簧50基本周向圍繞疊置的環(huán)42并且鄰接疊置的環(huán)42的外面46以向徑向向內(nèi)的方向偏移疊加的環(huán)42。這具有將環(huán)42的內(nèi)面44抵靠活塞本體22(如圖2和圖3所示)來密封的效果。典型實(shí)施例的彈簧50為條狀的金屬塊，比如彈簧鋼，并且延伸為具有峰和谷的大致迂回彎曲的圖樣。如圖4所示，迂回彎曲的彈簧50在氣缸壁24內(nèi)在兩種狀態(tài)下交替，即與疊置的環(huán)42的外表面接觸和與孔道32的后壁接觸。當(dāng)嵌入疊置的環(huán)42和氣缸壁24之間時(shí)，迂回彎曲的彈簧50朝它的靜止?fàn)顟B(tài)壓緊，從而向徑向向內(nèi)的方向偏移疊置的環(huán)42以在氣缸壁24和活塞本體22之間建立氣和油的緊密封。如圖所示，疊置的環(huán)42的內(nèi)面44和外面46之間的距離大于活塞本體22的裙部36的外表面之間的運(yùn)行間隙38從而基本防止油流和氣體通過間隙進(jìn)入迂回彎曲的彈簧50并且穿過活塞環(huán)總成20。
[0020]環(huán)42和迂回彎曲的彈簧50可通過任何所需的制造工藝成形并且可由任何所需的材料構(gòu)成，例如，包括鑄鐵或者鋼。環(huán)42還可不加涂層或者具有涂覆于至少它們內(nèi)面44的耐磨涂層(比如鉻、包含氧化鋁陶瓷的鉻[CKS]、包含微米金剛石的鉻[GDC]等)。
[0021]所有實(shí)施例的典型說明僅作為說明而非本發(fā)明的限制。本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)公開的實(shí)施例所做的修改和變化均落入本發(fā)明的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于密封氣缸壁和活塞本體的活塞環(huán)總成，其特征在于，該活塞環(huán)總成包括: 多個(gè)環(huán)，所述環(huán)在軸向方向彼此鄰接疊置，每個(gè)所述環(huán)具有內(nèi)面和外面；以及 一彈簧，所述彈簧基本周向圍繞所述疊置的環(huán)并且鄰接所述環(huán)的所述外面，所述彈簧向軸向向內(nèi)的方向偏移所述疊置的環(huán)以抵靠所述活塞本體來密封所述環(huán)的所述內(nèi)面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞環(huán)總成，其特征在于，每個(gè)所述環(huán)的所述內(nèi)面是圓形的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞環(huán)總成，其特征在于，每個(gè)所述環(huán)具有一間隙，其中，鄰近的環(huán)的所述間隙彼此周向交錯(cuò)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞環(huán)總成，其特征在于，每個(gè)所述環(huán)具有大致平面的上表面和大致平面的下表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞環(huán)總成，其特征在于，所述多個(gè)環(huán)進(jìn)一步定義為四個(gè)環(huán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞環(huán)總成，其特征在于，所述彈簧具有大致曲折迂回的形狀。
7.—種動(dòng)力缸總成，其特征在于，所述動(dòng)力缸總成包括: 一氣缸壁，所述氣缸壁具有形成于其中的孔道，所述孔道基本周向圍繞所述氣缸壁延伸； 一活塞本體，所述活塞本體具有一裙部，其中，所述裙部的外表面的至少一部分基本圍繞圓周連續(xù)延伸； 一活塞環(huán)總成，該活塞環(huán)總成設(shè)置于所述氣缸壁的所述孔道內(nèi)； 所述活塞環(huán)總成具有軸向彼此鄰接疊置的多個(gè)環(huán)，每個(gè)所述環(huán)具有內(nèi)面和外面；以及所述活塞環(huán)總成進(jìn)一步包括彈簧，所述彈簧基本周向圍繞所述疊置的環(huán)并且鄰接所述外面，所述彈簧還向徑向向內(nèi)的方向偏移所述疊置的環(huán)以抵靠所述活塞本體的所述裙部的所述周向連續(xù)部分來密封所述疊置的環(huán)的所述內(nèi)面。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的動(dòng)力缸總成，其特征在于，每個(gè)所述環(huán)的所述內(nèi)面是圓形的。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的動(dòng)力缸總成，其特征在于，每個(gè)所述環(huán)具有間隙，其中，鄰近的環(huán)的所述間隙是彼此周向交錯(cuò)的。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的動(dòng)力缸總成，其特征在于，每個(gè)所述環(huán)具有大致平面的上表面和大致平面的下表面。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的動(dòng)力缸總成，其特征在于，所述多個(gè)環(huán)進(jìn)一步定義為四個(gè)環(huán)。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的動(dòng)力缸總成，其特征在于，所述彈簧具有大致曲折迂回的形狀，并且具有鄰接所述氣缸壁的多個(gè)峰和鄰接所述環(huán)的所述外面的多個(gè)谷。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的動(dòng)力缸總成，其特征在于，所述氣缸壁是至少兩件式的，并且所述氣缸壁的端部彼此間隔以形成所述孔道。
【文檔編號(hào)】F02F11/00GK104246194SQ201380019888
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年2月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月17日
【發(fā)明者】布萊爾·馬修·詹內(nèi)斯, 馬修·瑞安·佩迪戈, 羅納德·納爾森·拉敦澤爾 申請(qǐng)人:費(fèi)德羅-莫格爾公司