專利名稱：用于內(nèi)燃機(jī)活塞的刮油環(huán)環(huán)槽的布置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)活塞的刮油環(huán)環(huán)槽的布置，該布置包含一個(gè)具有平行側(cè)面的圓盤，該圓盤的工作面具有一個(gè)冠狀的不對(duì)稱形狀，該形狀包含一條在該圓盤的外圍上延伸的頂點(diǎn)線，其中該圓盤布置在活塞的一個(gè)環(huán)槽內(nèi)，該環(huán)槽包含一個(gè)背向活塞頂側(cè)的和朝向活塞頂側(cè)的環(huán)槽側(cè)面。
背景技術(shù)：
過多的發(fā)動(dòng)機(jī)油到達(dá)燃燒室，除了油耗高，還會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的排放性能產(chǎn)生負(fù)面影響。為了阻止該現(xiàn)象，刮油環(huán)產(chǎn)生汽缸壁上的徑向接觸壓力的一個(gè)足夠的切向力，以及因而得到的一個(gè)良好的刮油作用，是不可缺少的。然而，這會(huì)在鋼圓盤的工作面產(chǎn)生一個(gè)高的表面壓力，從而在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生高的磨損。該磨損降低內(nèi)燃機(jī)的效率，而提高了燃油消耗。因此，刮油環(huán)切向力的設(shè)計(jì)一直是在最小的磨損和最大的刮油作用之間的折衷方案。所以，在不減小切向力的情況下，減小發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的磨損的總的措施，是使刮油環(huán)的設(shè)計(jì)變得容易，或者改善發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。
對(duì)于這類刮油環(huán)，人們已經(jīng)相應(yīng)地嘗試如此形成圓盤的工作面，以致這些工作面滿足上面提到的要求。
刮油環(huán)或者活塞環(huán)的不對(duì)稱工作面，從專利DE38 33 322 A1，DE43 00531 C1或者DE44 29 649 C2得知。同樣從專利DE33 05 385 C1可得知一種活塞環(huán)，該活塞環(huán)布置在活塞的一個(gè)環(huán)槽內(nèi)，為確保一個(gè)改善的密封，該環(huán)槽的側(cè)壁優(yōu)選是平行的、但傾斜于活塞軸伸展的。傾斜伸展相互平行的環(huán)槽側(cè)壁也可從日本實(shí)用新型專利57-73340得知。然而上面提到的實(shí)施方式是涉及壓縮環(huán)，鑒于表面壓力，它們的要求很低，相反地，刮油環(huán)要求高的表面壓力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種用于內(nèi)燃機(jī)活塞的刮油環(huán)環(huán)槽的布置，采用該布置，將在減小摩擦和減少磨損時(shí)達(dá)到一個(gè)相對(duì)于已知的現(xiàn)有技術(shù)更好的刮油作用。
該任務(wù)的解決是通過一種刮油環(huán)環(huán)槽的布置解決的，在該布置中，至少其中一個(gè)環(huán)槽側(cè)面與活塞軸成一角度徑向向外地傾斜伸展直至活塞外徑，其中優(yōu)選的是，背向活塞頂側(cè)的環(huán)槽側(cè)面是遠(yuǎn)離活塞頂?shù)貎A斜布置的。圓盤的工作面是這樣形成的，以致其與一個(gè)在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)狀態(tài)下的幾乎損壞的最終輪廓相應(yīng)，其中，在刮油環(huán)處于活塞的裝配狀態(tài)下時(shí)，圓盤工作面的頂點(diǎn)線是朝背向活塞頂側(cè)的環(huán)槽側(cè)面布置的。
圓盤的工作面是以一個(gè)不對(duì)稱的具有比現(xiàn)有技術(shù)大大減小的凸度的斜面為特色的，其中工作面輪廓可以近似地用二次多項(xiàng)式描述。
在本發(fā)明的另一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，兩個(gè)環(huán)槽側(cè)面是與活塞軸成一角度、這樣徑向向外傾斜伸展直至活塞外徑，以致背向活塞頂側(cè)的環(huán)槽側(cè)面遠(yuǎn)離活塞頂傾斜伸展，而活塞頂側(cè)的環(huán)槽側(cè)面朝向活塞頂傾斜伸展。
通過按照本發(fā)明的工作面形狀和圓盤環(huán)槽的布置，依賴于活塞的行程運(yùn)動(dòng)，通過更有利的液力條件，將實(shí)現(xiàn)在不減小切向力的情況下減小刮油環(huán)的磨損，其中，隨著活塞的行程運(yùn)動(dòng)的改變，在整個(gè)范圍內(nèi)都可獲得刮油作用。磨損的減小導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)效率的改善，或者可以通過在不改變磨損級(jí)別的情況下提高切向力，刮油性能將得到改善。
因此，相對(duì)于傳統(tǒng)的刮油環(huán)的布置，可以省去擴(kuò)張彈簧(Spreizfeder)，這樣可以降低制造耗費(fèi)和生產(chǎn)成本。此外，與現(xiàn)有技術(shù)的環(huán)區(qū)(Ringpaket)相比較，減小整個(gè)環(huán)區(qū)的軸向高度是可以實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明符合目的的設(shè)計(jì)方案是從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。


下面將借助

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
圖1顯示按照本發(fā)明的刮油環(huán)環(huán)槽的布置的一個(gè)橫截面示意圖，其中活塞處于離開燃燒室的行程方向上；圖2顯示按照本發(fā)明的刮油環(huán)環(huán)槽的布置的一個(gè)橫截面示意圖，其中活塞處于與圖1相反的行程方向上；
圖3顯示按照本發(fā)明的刮油環(huán)環(huán)槽的布置的一個(gè)橫截面示意圖，該布置包含兩個(gè)刮油環(huán)；圖4顯示按照本發(fā)明的刮油環(huán)的一個(gè)透視圖；圖5顯示刮油環(huán)環(huán)槽的布置的第二種實(shí)施的一個(gè)橫截面示意圖；圖6顯示刮油環(huán)環(huán)槽的布置的第三種實(shí)施的一個(gè)橫截面示意圖。
附圖標(biāo)記說明1，1′ 圓盤，刮油環(huán)2 裂縫3，3′ 頂點(diǎn)線(邊)5 朝向活塞頂側(cè)的環(huán)槽側(cè)面6 背向活塞頂側(cè)的環(huán)槽側(cè)面7 環(huán)槽8 汽缸壁9 活塞10 活塞軸11 接縫，開口寬度h，h′ 工作面H 環(huán)槽的基本高度具體實(shí)施方式
從圖1和圖2可看出，一個(gè)刮油環(huán)環(huán)槽的布置是由包含一個(gè)平行側(cè)面和一個(gè)工作面h的圓盤1組成的。該圓盤1布置在一個(gè)活塞9的一個(gè)環(huán)槽7內(nèi)，且該圓盤的工作面h對(duì)齊到發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸壁8。一個(gè)環(huán)槽側(cè)面5表示活塞頂側(cè)的一面，一個(gè)環(huán)槽側(cè)面6表示背向活塞頂?shù)囊幻?。按照本發(fā)明，活塞頂側(cè)的環(huán)槽側(cè)面5與活塞軸10成90度對(duì)齊布置，其中背向活塞頂?shù)沫h(huán)槽側(cè)面6以一個(gè)范圍為85度至87度的角β伸展直到活塞外徑。
按照該刮油環(huán)環(huán)槽的布置，圓盤1具有一個(gè)冠狀的不對(duì)稱形狀的工作面h，該工作面包含一條在圓盤外圍延伸的頂點(diǎn)線3，其中該頂點(diǎn)線3作為刮油環(huán)與汽缸壁8接觸的邊。按照?qǐng)D1，圓盤1在活塞中的裝配狀態(tài)下是這樣布置的，它的頂點(diǎn)線3(邊)是朝向背向活塞頂側(cè)的環(huán)槽側(cè)面6對(duì)齊的。如圖4所示，為了提高徑向預(yù)緊，可以封閉環(huán)接縫11，其中刮油環(huán)相應(yīng)地具有徑向的裂縫2。
按照本發(fā)明，圓盤的工作面h具有一個(gè)與在發(fā)動(dòng)機(jī)工作數(shù)百小時(shí)下的啟動(dòng)過程相應(yīng)的形狀。這個(gè)形狀可以通過這樣描述圓盤1的工作面在橫截面上不對(duì)稱形狀的第一段(I)符合一個(gè)二次多項(xiàng)式h(x)＝ax+bx2，其中x＝工作面在笛卡爾坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，用mm表示，a，b為系數(shù)，a定義為圓盤軸向的側(cè)面間隙和圓盤的寬度之間的比例；b定義為工作面的曲率大??；一個(gè)作為邊的支撐頂點(diǎn)(II)h(x＝0)，和在不對(duì)稱形狀的第三段(III)符合函數(shù)h(x)＝cx2，c為多倍的b。以一個(gè)厚度為0.4mm的圓盤為例，得到一個(gè)值h(x)＝35x+50x2。因此，以x作為工作面的坐標(biāo)，單位為mm，h(x)為凸度，單位為μm，圖1和圖2相應(yīng)表示的橫截面曲線是可以得到的。這個(gè)多項(xiàng)式的系數(shù)是可根據(jù)具體應(yīng)用調(diào)整的，這是可理解的，其中，主要的參數(shù)是汽缸直徑、圓盤橫截面的尺寸和刮油環(huán)裝配在環(huán)槽中的軸向的間隙關(guān)系。根據(jù)本發(fā)明，工作面h的典型凸度為大約2到10μm/0.4mm，而在現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施中該值為3到15μm/0.15mm。
根據(jù)圖3的另一個(gè)實(shí)施例，除了一個(gè)第一圓盤1外，還有一個(gè)圓盤1′——兩個(gè)圓盤松動(dòng)地以它們的側(cè)面相互疊在一起——布置在具有與圓盤高度相適應(yīng)的環(huán)槽基本高度H的環(huán)槽7中，以致在活塞軸和背向活塞頂側(cè)的環(huán)槽側(cè)面6之間產(chǎn)生一個(gè)角度β，該角優(yōu)選的范圍為85度到87度。在該實(shí)施例中，兩條頂點(diǎn)線3，3′(邊)都是在離開活塞頂側(cè)的環(huán)槽側(cè)面5的方向上布置的。
根據(jù)圖5的另一個(gè)實(shí)施例，環(huán)槽7的活塞頂側(cè)的環(huán)槽側(cè)面5是以一角度α向活塞頂傾斜，或者如圖6所示，兩個(gè)環(huán)槽側(cè)面5和6是以與活塞軸10成角度α和β徑向向外傾斜直至活塞外徑這樣布置的，以致背向活塞頂側(cè)的環(huán)槽側(cè)面6遠(yuǎn)離活塞頂傾斜地伸展，而朝向活塞頂側(cè)的環(huán)槽側(cè)面5朝著活塞頂傾斜地伸展。在這里，角度α優(yōu)選地為93度至98度，其中角度β如在第一個(gè)實(shí)施例中所實(shí)施的，優(yōu)選地為85度至87度。
按照本發(fā)明的改善的刮油作用在功能上是這樣得到的，沿汽缸軸向作用在圓盤的工作面h上的摩擦力產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，該旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使圓盤碟形地拱起。這是可能的，因?yàn)閂形環(huán)槽7的形狀阻礙圓盤沿軸向運(yùn)動(dòng)，特別是在內(nèi)部的支撐面，相反地，在外部的支撐面可能有明顯較大的軸向運(yùn)動(dòng)振幅。該摩擦力和因此產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)依賴于活塞的行程方向而改變符號(hào)。因?yàn)槟Σ亮Φ拇笮∵€依賴于速度，結(jié)果該碟形拱起不斷變化，稱作動(dòng)態(tài)扭曲。圓盤通過動(dòng)態(tài)扭曲，與工作面不對(duì)稱的斜面相結(jié)合產(chǎn)生一個(gè)好的刮油作用——“邊”支撐——，該圓盤在活塞離開燃燒室的行程方向上——下行程——緊貼在朝向活塞頂側(cè)的環(huán)槽側(cè)面上，如圖1所示，然而圓盤的各自的另一個(gè)位置，基于定義的工作面的凸度，在上行程中具有一個(gè)改善的液力性能——“面”支撐(I段)——，如圖2所示。因此圓盤上的磨損減少了，該圓盤在扭壞狀態(tài)下刮油作用不好。行程方向的改變引起圓盤折到各自的另一個(gè)位置上。
在安裝刮油環(huán)到發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸時(shí)，必須注意圓盤的位置準(zhǔn)確的定位，該定位例如可以通過在圓盤的一個(gè)側(cè)面上作顏色標(biāo)記得到保證。
工作面形狀或者輪廓的制造例如可以通過研磨進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.用于內(nèi)燃機(jī)活塞的刮油環(huán)環(huán)槽的布置，該布置包含一個(gè)具有平行側(cè)面的圓盤(1)，該圓盤的工作面(h)具有一個(gè)冠狀的不對(duì)稱形狀，該形狀包含一條在圓盤外圍上延伸的頂點(diǎn)線(3)，其中所述的圓盤布置在活塞的一個(gè)環(huán)槽(7)內(nèi)，該環(huán)槽包含一個(gè)背向活塞頂側(cè)的環(huán)槽側(cè)面(6)和一個(gè)朝向活塞頂側(cè)的環(huán)槽側(cè)面(5)，其特征在于，至少其中一個(gè)環(huán)槽側(cè)面(5，6)與活塞軸(10)成一角度(α，β)地徑向向外地傾斜伸展直至活塞外徑，所述的圓盤(1)的工作面(h)是這樣形成的，使該工作面與一個(gè)在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)狀態(tài)下幾乎損壞的最終輪廓相應(yīng)，和在所述的刮油環(huán)(1)處于活塞中的裝配狀態(tài)下時(shí)，所述的工作面(h)的頂點(diǎn)線(3)是朝背向活塞頂側(cè)的環(huán)槽側(cè)面(6)布置的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的刮油環(huán)環(huán)槽的布置，其特征在于，所述圓盤(1)的工作面(h)在橫截面上-在不對(duì)稱形狀的第一段(I)符合一個(gè)二次多項(xiàng)式h(x)＝ax+bx2，其中x＝工作面在笛卡爾坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，用mm表示，a，b為系數(shù)，a定義為圓盤軸向的側(cè)面間隙和圓盤的寬度之間的比例；b定義為工作面的曲率大??；-一個(gè)作為邊的支撐頂點(diǎn)(II)h(x＝0)，和-在不對(duì)稱形狀的第三段(III)符合函數(shù)h(x)＝cx2，c為多倍的b。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的刮油環(huán)環(huán)槽的布置，其特征在于，所述的背向活塞頂側(cè)的環(huán)槽側(cè)面(6)以一個(gè)角度(β)朝離開活塞頂方向傾斜伸展。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的刮油環(huán)環(huán)槽的布置，其特征在于，所述的朝向活塞頂側(cè)的環(huán)槽側(cè)面(5)以一個(gè)角度(α)朝著活塞頂方向傾斜伸展。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的刮油環(huán)環(huán)槽的布置，其特征在于，所述的在具有一個(gè)槽基本高度(H)的環(huán)槽(7)內(nèi)，兩個(gè)圓盤(1，1′)是松動(dòng)地相互堆疊布置的，其中槽基本高度是這樣實(shí)施的，使所述的角度(β)的值符合權(quán)利要求1的布置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的刮油環(huán)環(huán)槽的布置，其特征在于，頂點(diǎn)線(3，3′)是朝背向活塞頂側(cè)的環(huán)槽側(cè)面(6)而布置的。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的刮油環(huán)環(huán)槽的布置，其特征在于，所述的角度α的值為93度到98度，所述的角度β的值為85度到87度。
8.用于內(nèi)燃機(jī)活塞的刮油環(huán)環(huán)槽的布置，該布置包含一個(gè)具有平行側(cè)面的圓盤(1)，該圓盤的工作面(h)具有一個(gè)冠狀的不對(duì)稱形狀，該形狀包含一條在圓盤外圍上延伸的頂點(diǎn)線(3)，其中所述的圓盤布置在活塞的一個(gè)環(huán)槽(7)內(nèi)，該環(huán)槽包含一個(gè)背向活塞頂側(cè)的環(huán)槽側(cè)面(6)和一個(gè)朝向活塞頂側(cè)的環(huán)槽側(cè)面(5)，其特征在于，所述的環(huán)槽側(cè)面(5，6)分別與活塞軸(10)成一角度α和β，徑向向外地傾斜伸展直至活塞外徑，使所述背向活塞頂側(cè)的環(huán)槽側(cè)面(6)朝離開活塞頂方向傾斜伸展，朝向活塞頂側(cè)的環(huán)槽側(cè)面(5)朝著活塞頂方向傾斜伸展；所述的圓盤(1)的工作面(h)與一個(gè)在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)狀態(tài)下的幾乎損壞的最終輪廓相應(yīng)，和在所述油環(huán)(1)處于活塞中的裝配狀態(tài)下時(shí)，所述的工作面(h)的頂點(diǎn)線(3)是朝背向活塞頂側(cè)的環(huán)槽側(cè)面(6)布置的。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的刮油環(huán)環(huán)槽的布置，其特征在于，所述的圓盤(1)的工作面(h)在橫截面上-在不對(duì)稱形狀的第一段(I)符合一個(gè)二次多項(xiàng)式h(x)＝ax+bx2，其中x＝工作面在笛卡爾坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，用mm表示，a，b為系數(shù)，a定義為圓盤軸向的側(cè)面間隙和圓盤的寬度之間的比例；b定義為工作面的曲率大??；-一個(gè)作為邊的支撐頂點(diǎn)(II)h(x＝0)，和-在不對(duì)稱形狀的第三段(III)符合函數(shù)h(x)＝cx2，c為多倍的b。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)活塞的刮油環(huán)環(huán)槽的布置，其包含一個(gè)具有兩個(gè)相互平行側(cè)面的圓盤(1)，該圓盤的工作面(h)具有一個(gè)冠狀的不對(duì)稱形狀，該形狀包含一條在該圓盤的外圍上延伸的頂點(diǎn)線(3)，其中該圓盤布置在活塞的一個(gè)環(huán)槽(7)內(nèi)，該環(huán)槽包含一個(gè)背向活塞頂側(cè)的環(huán)槽側(cè)面(6)和朝向活塞頂側(cè)的環(huán)槽側(cè)面(5)。按照本發(fā)明，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，應(yīng)當(dāng)通過下列方式在減少工作面的摩擦和減少磨損時(shí)達(dá)到一個(gè)更好的刮油作用至少其中一個(gè)環(huán)槽側(cè)面(5，6)以活塞軸(10)成一角度(α，β)徑向向外傾斜地伸展直到活塞的外徑，其中圓盤(1)的工作面(h)是這樣形成的，以致該工作面與發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)狀態(tài)下的一個(gè)幾乎損壞的最終輪廓相應(yīng)，且該工作面(h)的頂點(diǎn)線(3)在刮油環(huán)(1)處于活塞中的裝配狀態(tài)下時(shí)，是朝背向活塞頂?shù)沫h(huán)槽側(cè)面(6)布置的。
文檔編號(hào)F16J9/20GK1846088SQ200480025130
公開日2006年10月11日 申請(qǐng)日期2004年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月2日
發(fā)明者羅爾夫-格哈德·菲德勒 申請(qǐng)人:瑪勒有限公司