专利名称：全封闭活塞、活塞环组件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种全封闭活塞、活塞环组件，特别与活塞、活塞环的配合结构有关。
背景技术：
在活塞、活塞环的配合结构中，存在着活塞环和活塞环槽之间两侧隙及活塞环内圆与活塞环槽底之间背隙和活塞环开口间隙的通道，这样，就会有曲轴箱机油向气缸泵油现象的出现，从而使气缸产生积炭，造成气缸磨损。尤其是在发动机运行的中后期，由于活塞环环槽、活塞环、气缸等磨损，侧隙、背隙的空间加大，泵油现象更加严重，以致发生火花塞沾油，积炭，冒烟，排气污染，发动机失效等故障。目前，为了有效改善气缸的封闭性能，对活塞环进行改进使之更密封的技术很多，如CN1274054A公开了一种活塞环密封不漏技术，其一个活塞环槽内装有两个外环一个内环，活塞环切口轴向泄漏由两个外环互相挡住，环槽底背间隙内气体向外环切口的泄漏由内环挡住。再如CN2144734Y公开了一种全封闭活塞、活塞环组件，其两支气环的内圆装有弹性封闭环，该弹性封闭环是开口的。这些已有技术有的结构复杂，有的并未切断活塞环与活塞环槽之间的侧隙及背隙的通道，因此未得到广泛的推广与应用。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种全封闭活塞、活塞环组件，所要解决的技术问题是使该活塞、活塞环组件能切断活塞环与活塞环槽之间的侧隙及背隙和活塞环开口间隙的通道，并能确保发动机的气缸密封系统始终处于良好的工作状态，从而提高发动机的使用寿命。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下一种全封闭活塞、活塞环组件，活塞的气环槽内放置有至少一支气环，气环的径向内侧端面装有衬环，该衬环为搭接口的环体，其技术方案是在衬环与气环槽的底壁之间具有不带开口的封闭式弹性环，该弹性环的径向外侧端面与衬环的径向内侧端面紧密接触，弹性环的径向内侧端面与气环槽的底壁紧密接触，衬环的径向外侧端面与气环的径向内侧端面紧密接触。
上述技术方案中，所述的气环槽的底壁可以为圆环面，弹性环的径向内侧端面与该圆环面紧密接触，弹性环其轴向横截面的形状可以为圆形或扁圆形或长方形。上述气环槽的底壁可以为圆环面，弹性环的径向内侧端面与该圆环面紧密接触，气环槽的底壁具有沿该气环槽的至少一个侧壁的环形凹槽，所述的环形凹槽的非气环槽侧壁的侧壁平行于气环槽侧壁，弹性环的径向内侧端面轴向端部具有沿其径向伸出的、进入上述环形凹槽内与之配合而将该环形凹槽密封的弹性叶片。上述气环槽的底壁在经过活塞轴线剖面内的外部轮廓形状可以为三角形，其径向内侧端面与气环槽的底壁紧密接触的弹性环的轴向横截面的形状为三角形。上述气环槽的底壁在经过活塞轴线剖面内的外部轮廓形状可以为梯形，其径向内侧端面与气环槽的底壁紧密接触的弹性环的轴向横截面的形状为梯形。上述弹性环的上端面和下端面中的至少一个端面沿圆周方向可以具有环形凹陷。上述弹性环的上端面或下端面其中之一沿圆周方向可以具有环形凹陷，不带该环形凹陷的弹性环的上端面或下端面沿圆周方向具有环形开口，该环形开口与弹性环内的环形孔相连通。上述弹性环的上端面和下端面中的至少一个端面沿圆周方向可以具有环形开口，每个环形开口与弹性环内的与其相对应的环形孔相连通。上述弹性环在其环形凹陷内可以套装有对弹性环施加作用力而使得弹性环与衬环、衬环与气环、气环与气缸内壁接触更紧密的弹簧。上述弹性环内可以具有骨架。
本实用新型的上述结构，使得所述的弹性环与气环槽的底壁、弹性环与衬环、衬环与气环、气环与气缸内壁接触更紧密，切断了活塞环(即气环)与活塞环槽之间的侧隙及背隙和活塞环开口间隙的通道，即便是在发动机工作到中后期，气缸、气环磨损而侧背隙加大后，上述各部件仍能紧密接触，本实用新型具有自动封闭活塞环、气缸壁磨损后产生的空间的作用，它有效地封闭了机油泵油通路，起到了良好的密封作用，它使气缸室无积炭，对减少气缸磨损十分有利。由于曲轴箱不窜气，使得机油无污染，无积炭，不会增加曲轴、轴承、齿轮等零件的磨损，节省了润滑油。由于无背隙，也就无背压力，活塞环对气缸壁上止点附近就无巨大的正压力，也就不会有常见的气缸上止点附近产生台阶的现象发生。由于无污染、无积炭，发动机运行磨损小，也就不会有鼓肚气缸的现象发生，发动机的功率得以提升，节省了燃料。本实用新型并能确保发动机的气缸密封系统始终处于良好的工作状态，从而提高了发动机的使用寿命。
将本实用新型用于摩托车四冲程发动机上，发动机的缸径为Ф39mm，且上止点处有沿径向的0.03mm台阶，用标准开口0.25mm气环，配本实用新型的弹性环与活塞，而后用三组开口气环，第一组为1.5mm的，第二组为2.5mm的，第三组为6.5mm的，侧隙在0.1-0.3mm不等。经试验，本实用新型能起到良好的密封作用，并能确保发动机的气缸密封系统始终处于良好的工作状态，发动机的使用寿命有了大幅度提高。
本实用新型所用的弹性环其材质最好为全氟醚，该材料具有十分突出的耐温性(合理使用温度为-45℃-316℃)，可长期在288℃温度下使用，它综合了弹性材料的回弹力和密封力，并耐几乎所有的化学试剂的侵蚀，它的工作温度远高于现测到的活塞环的上限工作温度230-240℃，所以本实用新型的技术方案是可行的、安全的。
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为图1中I的局部放大视图(一个实施例)。
图3为图1中沿A-A线的剖视图。
图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15、图16、图17、图18、图19、图20、图21、图22分别为本实用新型的各个实施例的局部视图。
具体实施方式
如图1、图2、图3、图4、图5所示，本实用新型具有气缸套2、活塞1、一支或两支气环5、衬环4、弹性环3。活塞1的气环槽内放置有一支或两支气环5，气环5的径向内侧端面装有衬环4，衬环4的宽度和直径与气环宽度和气环内径相对应。衬环4为搭接口的环体，衬环在搭接处最好采用相互吻合的曲面结构。在衬环4与气环槽的底壁6之间具有不带开口的封闭式弹性环3，该弹性环3的径向外侧端面与衬环4的径向内侧端面紧密接触，弹性环3的径向内侧端面与气环槽的底壁6紧密接触，衬环4的径向外侧端面与气环5的径向内侧端面紧密接触。上述气环槽的底壁6为圆环面，弹性环3的径向内侧端面与该圆环面紧密接触，弹性环3其轴向横截面的形状可以为圆形或扁圆形或长方形，还可以为两个扁圆形的组合形状，如图5所示。
如图6所示，上述气环槽的底壁6为圆环面，弹性环3的径向内侧端面与该圆环面紧密接触，气环槽的底壁6具有沿该气环槽的至少一个侧壁的环形凹槽6a，所述的环形凹槽6a的非气环槽侧壁的侧壁6b平行于气环槽侧壁，弹性环3的径向内侧端面轴向端部具有沿其径向伸出的、进入上述环形凹槽6a内与之配合而将该环形凹槽密封的弹性叶片3a，这样会使得气环槽的底壁与弹性环之间密封更好。如图7所示，上述气环槽的底壁6在经过活塞轴线剖面内的外部轮廓形状为等腰三角形，其径向内侧端面与气环槽的底壁紧密接触的弹性环3的轴向横截面的形状为等腰三角形。如图8所示，上述气环槽的底壁6在经过活塞轴线剖面内的外部轮廓形状为等腰梯形，其径向内侧端面与气环槽的底壁紧密接触的弹性环3的轴向横截面的形状为等腰梯形。
如图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15、图16、图17所示，上述弹性环3的上端面和下端面中的至少一个端面沿圆周方向具有环形凹陷3b。凹陷3b在经过弹性环3的轴线剖面内的外部轮廓形状为U形或V形，或U形与弹性环的径向外侧壁上端或下端长方形缺口的组合。这样凹陷内的空气对弹性环产生径向作用力，使弹性环分别与衬环和气环槽的底壁接触更紧密。如图18、图19、图20所示，上述弹性环3的上端面或下端面其中之一沿圆周方向具有环形凹陷3b，不带该环形凹陷的弹性环3的上端面或下端面沿圆周方向具有环形开口3d，该环形开口与弹性环3内的环形孔3c相连通。这样凹陷内的空气、环形孔内的空气均对弹性环产生径向作用力，使弹性环分别与衬环和气环槽的底壁接触更紧密。如图21、图22所示，上述弹性环3的上端面和下端面中的至少一个端面沿圆周方向具有环形开口3d，每个环形开口3d与弹性环3内的与其相对应的环形孔3c相连通。这样环形孔内的空气对弹性环产生径向作用力，使弹性环分别与衬环和气环槽的底壁接触更紧密。气环5无磨损时环形开口3d紧密接触而处于密封状态，当气环5磨损后，环形开口3d逐步进入开口状态，空气进入环形孔3c对弹性环产生径向作用力。如图10所示，上述弹性环3在其环形凹陷3b内套装有对弹性环施加作用力而使得弹性环与衬环、衬环与气环、气环与气缸内壁接触更紧密的弹簧7。如图16、图17所示，上述弹性环3内具有骨架8，该骨架能减小弹性环3的变形，便于弹性环3与衬环和气环槽的底壁更紧密接触。
权利要求1.一种全封闭活塞、活塞环组件，活塞的气环槽内放置有至少一支气环，气环的径向内侧端面装有衬环，该衬环为搭接口的环体，其特征在于在衬环(4)与气环槽的底壁(6)之间具有不带开口的封闭式弹性环(3)，该弹性环(3)的径向外侧端面与衬环(4)的径向内侧端面紧密接触，弹性环(3)的径向内侧端面与气环槽的底壁(6)紧密接触，衬环(4)的径向外侧端面与气环(5)的径向内侧端面紧密接触。
2.根据权利要求1所述的全封闭活塞、活塞环组件，其特征在于上述气环槽的底壁(6)为圆环面，弹性环(3)的径向内侧端面与该圆环面紧密接触，弹性环(3)其轴向横截面的形状可以为圆形或扁圆形或长方形。
3.根据权利要求1所述的全封闭活塞、活塞环组件，其特征在于上述气环槽的底壁(6)为圆环面，弹性环(3)的径向内侧端面与该圆环面紧密接触，气环槽的底壁(6)具有沿该气环槽的至少一个侧壁的环形凹槽(6a)，所述的环形凹槽(6a)的非气环槽侧壁的侧壁(6b)平行于气环槽侧壁，弹性环(3)的径向内侧端面轴向端部具有沿其径向伸出的、进入上述环形凹槽(6a)内与之配合而将该环形凹槽密封的弹性叶片(3a)。
4.根据权利要求1所述的全封闭活塞、活塞环组件，其特征在于上述气环槽的底壁(6)在经过活塞轴线剖面内的外部轮廓形状为三角形，其径向内侧端面与气环槽的底壁紧密接触的弹性环(3)的轴向横截面的形状为三角形。
5.根据权利要求1所述的全封闭活塞、活塞环组件，其特征在于上述气环槽的底壁(6)在经过活塞轴线剖面内的外部轮廓形状为梯形，其径向内侧端面与气环槽的底壁紧密接触的弹性环(3)的轴向横截面的形状为梯形。
6.根据权利要求2所述的全封闭活塞、活塞环组件，其特征在于上述弹性环(3)的上端面和下端面中的至少一个端面沿圆周方向具有环形凹陷(3b)。
7.根据权利要求2所述的全封闭活塞、活塞环组件，其特征在于上述弹性环(3)的上端面或下端面其中之一沿圆周方向具有环形凹陷(3b)，不带该环形凹陷的弹性环(3)的上端面或下端面沿圆周方向具有环形开口(3d)，该环形开口与弹性环(3)内的环形孔(3c)相连通。
8.根据权利要求2所述的全封闭活塞、活塞环组件，其特征在于上述弹性环(3)的上端面和下端面中的至少一个端面沿圆周方向具有环形开口(3d)，每个环形开口(3d)与弹性环(3)内的与其相对应的环形孔(3c)相连通。
9.根据权利要求6所述的全封闭活塞、活塞环组件，其特征在于上述弹性环(3)在其环形凹陷(3b)内套装有对弹性环施加作用力而使得弹性环与衬环、衬环与气环、气环与气缸内壁接触更紧密的弹簧(7)。
10.根据权利要求6所述的全封闭活塞、活塞环组件，其特征在于上述弹性环(3)内具有骨架(8)。
专利摘要一种全封闭活塞、活塞环组件，活塞的气环槽内放置有至少一支气环，气环的径向内侧端面装有衬环，该衬环为搭接口的环体，在衬环与气环槽的底壁之间具有不带开口的封闭式弹性环，该弹性环的径向外侧端面与衬环的径向内侧端面紧密接触，弹性环的径向内侧端面与气环槽的底壁紧密接触，衬环的径向外侧端面与气环的径向内侧端面紧密接触。本实用新型切断了活塞环与活塞环槽之间的侧隙及背隙和活塞环开口间隙的通道，确保了发动机的气缸密封系统始终处于良好的工作状态，从而提高了发动机的使用寿命。
文档编号F02F3/02GK2599258SQ03201269
公开日2004年1月14日 申请日期2003年1月18日 优先权日2003年1月18日
发明者王彦海 申请人:王彦海