具有阶梯式接触表面的活塞环制造技术

本发明专利技术涉及一种阶梯式活塞环(2)，该阶梯式活塞环包括环外侧面(5)、上环侧面(6)和下环侧面(8)，其中环外侧面(5)在上边缘具有凹口(10)，使得仅环外侧面(5)的下部分形成接触表面(4)。

Piston Ring with Stepped Contact Surface

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有阶梯式接触表面的活塞环本专利技术涉及一种实施为阶梯式环的活塞环。活塞环在背离燃烧室的底侧面比在朝向燃烧室的顶侧面具有更大的直径。长期以来已知刮油环或鼻形活塞环在外下边缘上具有凹口，以容纳少量刮掉的油。这些鼻形活塞环主要用作在中间活塞环位置的锥面环。然而，本专利技术涉及一种活塞环，其中“鼻部”设置在活塞环的上边缘上。到目前为止，经常出现的问题是由于通过活塞环后面的燃烧气体产生过大的接触压力。过大的接触压力会导致活塞环在接触表面上的磨损增加。因此，希望提供一种活塞环，该活塞环的接触压力更少地取决于燃烧气体的压力。根据本专利技术，提供了一种阶梯式活塞环，该阶梯式活塞环包括接触表面、上环侧面和下环侧面，该接触表面在其上边缘具有凹口。燃烧气体可以穿过活塞环与凹口附近的气缸内壁之间。同时，燃烧燃料气体可以经由介于上活塞环侧面(在燃烧室侧)与上活塞环槽侧面之间的间隙而通过活塞环后面。活塞环后面的燃烧气体更强地使活塞环压靠气缸的内表面。由于它们的压力，凹口附近的燃料气体作用径向向内的力。这些力相互抵消。因此，环在操作期间承受较低的载荷，从而减少了环的磨损。优选地，凹口或阶梯在周向方向上在未达到相应的间隙端部处终止。在上环侧面与活塞环的内表面之间的内倒角斜面或内部角是优选的。在环的外侧面和/或在接触表面上的磨损防护装置是优选的。该阶梯优选地是由所施用的磨损防护层形成的。优选地，上环侧面设置有磨损防护装置、和/或下环侧面设置有磨损防护装置。此外，接触表面优选地具有冠部，该冠部具有两个介于1mm与25mm之间的优选地介于5mm与20mm之间的相等或不同的曲率半径(Rbo，Rbu)。此外，凹口(10)优选地具有锥度，该锥度具有介于0.5°与5°之间优选地介于2°与4°之间的角度(β)。最后，接触表面的下边缘具有介于30°与60°之间的角度(δ)，以及介于0.03mm与0.12mm之间的轴向尺寸(Hk)。在活塞环的一个实施方式中，环的外表面经由凹口形成阶梯，阶梯具有凹入边缘和突出边缘。在所述边缘之间形成侧面。在此实施该阶梯使得阶梯的上表面相对于气缸的内表面在径向方向上是缩回的。阶梯在径向方向上的下表面形成接触表面，该接触表面旨在与气缸的内表面直接接触，并且接触表面最大外径优选地不靠在阶梯下表面的边缘上，而是靠在该阶梯表面的中心区域。然而，也可以想到最大直径靠在阶梯高度的下边缘上。阶梯的上表面的宽度在下文中称为阶梯宽度并且在轴向方向上延伸。阶梯下表面的宽度在下文称为阶梯深度。阶梯高度表示阶梯半径的差异。阶梯的上表面与阶梯的下表面之间的过渡部在下文中称为阶梯侧面。在本专利技术的另一个示例性实施方式中，凹口具有至少为0.03mm的径向高度(Hr)。在本阶梯式环的另一示例性实施方式中，阶梯具有介于10°与70°之间、优选地介于20°与60°之间、特别优选地介于35°与55°之间的侧面角(α)。这里相对于垂直于对称轴线或活塞环的轴向方向的表面来确定侧面角，使得0°的侧面角对应于具有90°角的垂直阶梯。侧面角有助于改进活塞环的可加工性。另外，相对大的侧面角可以积极地影响燃烧气体的压力分布。此外，较大的侧面角可以积极地影响刮油特性。更重要的是，较大的侧面角可以减少凹入边缘上的凹口作用。本阶梯式环的另一示例性实施方式在阶梯的突出边缘处具有介于0.05mm与0.2mm之间的倒圆半径(Ru)。本阶梯式环的又一示例性实施方式在阶梯的凹入边缘处具有介于0.05mm与0.2mm之间的倒圆半径(Ro)。在凹入边缘处的倒圆有助于在操作期间减小活塞环的凹口作用。在活塞向上运动时，倒圆，特别是与阶梯侧面的侧面角相结合的倒圆半径对于确定活塞环在现有油膜上的浮力或油刮特性是至关重要的。在本专利技术的另一个示例性实施方式中，凹口或阶梯沿周向方向在相应的间隙端部之前终止。凹口在未达到间隙端部处终止，以减少经由环间隙的漏气效应。在该实施方式中，在间隙端部之前将阶梯高度减小到零，以防止凹口像将燃烧气体引向间隙并帮助增加漏气的通道那样起作用。在本阶梯式环的另一示例性实施方式中，凹入边缘延伸到活塞环的轴向高度的一半以下。阶梯下表面的阶梯深度为活塞环总高度的至少50％，但优选为活塞环总高度的5％至30％。然而，还可以想到使边缘凹入轴向环高度的一半以上(约3/4)，在这种情况下，实现高达70％的阶梯表面。本阶梯式环的另一示例性实施方式构造成使得突出边缘在轴向方向上延伸到活塞环高度的三分之一以下。这种相对小的轴向延伸是由于过渡部分或阶梯侧面的相对大的轴向延伸。本阶梯式环的又一示例性实施方式还包括介于活塞环的上环侧面与内表面之间的内部角或内倒角斜面。凹口或阶梯引起活塞环的扭曲。这种扭曲趋势可以通过对应的内部角或内倒角斜面来抵消。优选地，活塞环的接触表面还设置有磨损防护层。在本专利技术的另一个示例性实施方式中，阶梯本身是由所施用的磨损防护层形成的。仅涂覆接触表面的下部分。由于阶梯的下表面不与活塞的内表面接触，因此这里可以节省昂贵的涂层材料。在本阶梯式环的另一个示例性实施方式中，下环侧面和/或上环侧面设置有磨损防护装置。这里可以通过硝化或借助于分别施用的磨损防护层来实现磨损防护。本阶梯式环的另一示例性实施方式在上环边缘上标记有字母“TOP”以识别活塞环的顶表面，和/或由在上环侧面的字母“TOP”标志为上压缩环。本专利技术涉及一种通常用作上环或顶环的压缩环；为了确保环也以正确的方向插入活塞环槽中，上环边缘也可以设置有标志“TOP”。阶梯式活塞环的另一示例性实施方式包括在环的外侧面的下部分的接触表面，该接触表面具有冠部，该冠部具有的曲率半径介于1mm与25mm之间，优选地介于5mm与20mm之间，并且更优选地介于7与17mm之间。在另外的实施方式中，还规定，形成接触表面的环的外侧面的下部包括两个具有不同曲率半径(Rbo，Rbu)的不同冠部。这里，冠部的曲率半径假定值介于1mm与25mm之间，优选地介于8mm与20mm之间，并且更优选地介于7与17mm之间。另外规定，在具有两个曲率半径的接触表面的情况下，下曲率半径是上曲率半径的至少两倍大。此外规定，在具有两个曲率半径的接触表面的情况下，它们平滑地彼此合并。此外，规定接触表面是凸出的并且具有最大的直径，冠部的两个曲率半径在接触表面的最大直径处过渡到彼此。根据阶梯式活塞环的另一实施方式，在接触表面的下边缘与下环侧面之间设置有倒角斜面，该下环侧面在轴向方向上具有介于0.02mm与0.15mm之间、优选地介于0.03mm与0.12mm之间、更优选地介于0.04mm与0.1mm之间的倒角高度，并且倒角(δ)介于25°与65°之间，优选地介于30°与60°之间，更优选介于35°与55°之间。倒角斜面用于刮掉油和/或在活塞向下运动时产生限定的油膜，在该油膜上，活塞以及可选地上覆盖的压缩环可以滑动。在下文中，参考示意性说明的附图的图示更详细地说明本专利技术。图1至3示出了根据本专利技术的阶梯式活塞环的剖视图和放大细节。图4示出了根据本专利技术的阶梯式活塞环的平面图，该图示出了阶梯在周向方向上的走向。在说明书和附图中，相同或相似的参考符号用于表示相同或相似的元件和组件。图1示出了根据本专利技术的阶梯式活塞环2的剖视图，其中在左侧示出了阶梯区域的两个详细放大图。阶梯式活塞环包括环的在下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阶梯式活塞环(2)，所述阶梯式活塞环包括环外侧面(5)、上环侧面(6)和下环侧面(8)，其中所述环外侧面(5)在上边缘具有凹口(10)，使得仅所述环外侧面(5)的下部分形成接触表面(4)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.05 DE 102017100173.51.一种阶梯式活塞环(2)，所述阶梯式活塞环包括环外侧面(5)、上环侧面(6)和下环侧面(8)，其中所述环外侧面(5)在上边缘具有凹口(10)，使得仅所述环外侧面(5)的下部分形成接触表面(4)。2.根据权利要求1所述的阶梯式活塞环(2)，其中，所述凹口(10)形成阶梯(12)，所述阶梯(12)在轴向方向上在所述环外侧面(5)上形成凹入边缘(14)和突出边缘(16)。3.根据权利要求2所述的阶梯式活塞环(2)，其中，所述凹口(10)具有至少0.03mm的径向高度(Hr)。4.根据权利要求2或3所述的阶梯式活塞环(2)，其中，所述阶梯(12)具有介于10°与70°之间的侧面角(α)，优选地，所述阶梯(12)具有介于20°与60°之间的侧面角(α)，特别优选地，所述阶梯(12)具有介于35°与55°之间的侧面角(α)。5.根据权利要求2至4中的任一项所述的阶梯式活塞环(2)，其中，所述阶梯(12)的所述突出边缘(16)具有介于0.05mm与0.2mm之间的倒圆半径(Ru)。6.根据权利要求2至5中的任一项所述的阶梯式活塞环(2)，其中，所述阶梯(12)的所述凹入边缘(14)具有介于0.05mm与0.2mm之间的倒圆半径(Ro)。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的阶梯式活塞环(2)，其中，所述凹口(10)或所述阶梯(12)在周向方向上在未达到相应的间隙端部(18)处终止。8.根据前述权利要求中的任一项所述的阶梯式活塞环(2)，还包括介于所述活塞环的所述上环侧面(6)与内表面(34)之间的内倒角斜面(20)或内部角(22...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤尔根·吉伦，法比安·鲁赫，乔恩·普罗普尔，
申请(专利权)人：联邦摩高布尔沙伊德公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE