专利名称：具有减压活塞环的活塞的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发动机的活塞，特别涉及一种可以减小活塞环对气缸内壁压力的具有减压活塞环的活塞。
背景技术：
活塞往复式内燃发动机自发明以来，经过一百多年的飞速发展，其燃油经济性依然很低，除占60％以上的热量损失外，活塞、活塞环在作功冲程中由于连杆传递的侧压力和高压气体膨胀作功产生的施加于活塞环的环背推力的作用，进一步加剧了活塞环与气缸内壁的磨损，一方面增大摩擦阻力，另一方面减弱密封闭气效果，降低了汽化燃油的作功能力，使内燃机热效率大大降低，这个问题一直没有得到有效解决。据相关资料和旧发动机磨损程度研究表明，作功冲程中活塞环由于高压气体的作用把活塞环压向气缸内壁的环背推力所产生的摩擦阻力功和磨损要占气缸内磨损的50～60％。加之活塞顶部的条件十分恶劣，在高温高压作用下使各种材料产生热疲劳现象。在这种情况下，根据相关资料的研究分析，活塞和活塞环与气缸内壁之间的摩擦损失功比连杆轴承的摩擦损失功要大3倍。而作用于连杆轴承上的压力比作用在气缸内壁上的各种压力(含活塞环自身弹力、高压气体把活塞环压向气缸内壁的环背推力，曲轴连杆运行产生的侧压力等)大3倍，所以，气缸内壁与活塞环的摩擦系数比连杆轴承之间的摩擦系数大9倍以上。因此，减少活塞环压向气缸内壁的压力是降低摩擦阻力功和磨损的一个有效方法。
最近，德国工程师“用激光照射气缸工作面”基本上准确地实验出气缸内滑动摩擦消耗的燃油最高可达75％。据搜狐网站消息《利用激光技术奥迪研发汽车节油新技术》——新华社北京2004年11月10日专电德国《商报》近日刊登文章指出，“更低的耗油量，更高的功率——在研制未来汽车的竞争中，汽车制造商正迫切寻求发动机研发领域的创新。……奥迪公司的研究者称利用激光照射气缸工作面能使发动机耗油量最多下降75％，并使气缸工作面和活塞环的磨损降低90％。……他们寄希望于激光，它可以使工作面的表层汽化。”这表明，当内燃机的缸套活塞、活塞环设计生产出来以后，其滑动摩擦系数就已确定下来，而且在相同时间段是一个相当稳定的固定值(当然随着磨损的加剧会向增大的方向变化)，在这种情况下，减小或消除造成滑动磨损的压力或滑动摩擦系数都可减小或消除摩擦损耗。德国工程师所做的工作是大幅度降低滑动摩擦系数从而降低摩擦阻力耗油，达到节油节能的目的。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的活塞往复式发动机存在的由于活塞环受到环背推力而引起摩擦损耗大，进而能源消耗大的不足，提供一种可以减小活塞环所受的环背推力，增强密封闭气的效果，大幅度减少摩擦损耗，达到节能目的的具有减压活塞环的活塞。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的具有减压活塞环的活塞，包括活塞体、活塞体上的活塞环槽、活塞环槽内的活塞环，活塞环槽由上部开口深、下部开口浅的连通的上下槽口构成，其下槽口内侧有向外凸的台阶；活塞环包括设置在上槽口内而底面与台阶的上端面接触的内环、下槽口内的外张环、底面与外张环的上端面接触而内侧与内环的外侧接触的外环；内环的外径大于台阶的直径而小于外张环的内径；外张环的外侧与气缸的内壁密封接触，外环的外径小于气缸内壁的直径；内环和外环为内压环，或固定环。外张环的外径在未装配入气缸时，略大于气缸内壁的直径，装配入气缸后，其外侧依靠其自身弹力与气缸内壁紧密接触，并对气缸内壁施加有向外的力，故称之为外张环。外张环的高度与台阶的厚度相等，也可以不相等。
上述的内环和外环为内压环，或固定环。所述的内压环是指其内径略小于其内侧接触物的外径(针对内环，是指活塞环槽的槽底直径；针对外环，是指内环的外径)，而其本身具有弹性，装配好后，对其内侧的接触物施加有向内的压力，故称之为内压环。所述的固定环，是指其固定在槽内，不会对其内侧的接触物施加向内的压力，也不会对其外侧的接触物施加向外的张力。固定环的生产装配方式可以有两种，一种是在生产时，切割成若干个闭合的固定环，然后在活塞铸造前安装在活塞环槽内，由于该环几乎没有磨损，可以长期使用；一种是在现有活塞环的基础上改为固定环，将缺口部分相互咬合，并用铆钉、螺丝钉或固定销或是其它机械固定方式将缺口固定，便于生产和安装。
上述的外环与外张环之间连接有弹簧。该弹簧是为了在活塞环往复工作过程中，拉紧外环与外张环，使两者之间避免出现悬空漏气。外张环上设置有凸出其上端面的限位销，外环与外张环的上端面接触的底面相应位置处设置有限位槽，限位销伸入限位槽内，限位销与限位槽为松配合。设置限位销与限位槽的作用是避免外环与外张环在工作过程中由于相互转动而拉断弹簧。
上述的外环内设置有磁体，外张环为能被磁体吸引的金属制成，这种结构也是为了增强在活塞环往复工作过程中外环与外张环的拉紧作用，使两者之间避免出现悬空漏气。
上述任一种结构的具有减压活塞环的活塞中，所述的内环由上下叠压的内一环和内二环构成。
上述的外张环由上下叠压的外张一环和外张二环构成。
上述的外张一环和外张二环的截面呈向外侧倾斜的平头斜锥形；外张一环和外张二环两者的截面拼成的图案上，其外侧有一个逆时针旋转90°角的“V”字形缺口。
或上述的外张环的截面呈向外侧倾斜的平头斜锥形，其上端面的外圆周直径大于其下端面的外圆周直径。
或上述的外张二环的厚度小于外张一环的厚度，为薄环。
上述的外张一环的截面呈向外侧倾斜的平头斜锥形，其上端面的外圆周直径大于其下端面的外圆周直径。
上述的没有弹簧的具有减压活塞环的活塞中，所述的内环由上下叠压的内一环和内二环构成；外张一环和外张二环的截面呈向外侧倾斜的平头斜锥形；外张一环的截面外侧上部向下倾斜，外张二环的截面外侧下部向上倾斜。
上述的含有弹簧的具有减压活塞环的活塞中，所述的内环由上下叠压的内一环和内二环构成；所述的外张环由上下叠压的外张一环和外张二环构成，外张二环和外张二环的截面呈向外侧倾斜的平头斜锥形，其上端面的外圆周直径大于其下端面的外圆周直径；外张一环的上端面设置有一个凸沿，以固定弹簧的下端，在其截面形状上，上端面与下端面之间有一个三角形的缺口。
上述的内环为独立整体的具有减压活塞环的活塞中，所述的外张环由上下叠压的外张一环和外张二环构成。
上述的外张一环和外张二环的截面呈向外侧倾斜的平头斜锥形；外张一环和外张二环两者的截面拼成的图案上，其外侧有一个逆时针旋转90°角的“V”字形缺口。
上述的外张一环的截面呈向外侧倾斜的平头斜锥形，其上端面的外圆周直径大于其下端面的外圆周直径。
上述的内环为独立整体的的具有减压活塞环的活塞中，所述的外张环的截面呈向外侧倾斜的平头斜锥形，其上端面的外圆周直径大于其下端面的外圆周直径。
上述的没有弹簧、内环为独立整体的具有减压活塞环的活塞中，所述的外张环由上下叠压的外张一环和外张二环构成；外张一环和外张二环的截面呈向外侧倾斜的平头斜锥形；外张一环的截面外侧上部向下倾斜，外张二环的截面外侧下部向上倾斜。
上述任一种结构的具有减压活塞环的活塞中，所述的台阶与活塞体不是一个整体，台阶与活塞体固定连接，台阶的热膨胀系统与外张环的热膨胀系数一致。
上述的内环为独立整体的具有减压活塞环的活塞中，所述的外环由上下叠压的外二环和外一环构成；外二环的外圆周面与气缸的内壁接触。
上述的外二环的截面为三角形，下端面为斜面；外一环的上端面有向下倾斜的斜面，该斜面与外二环的下端面吻合接触。
上述的外环由上下叠压的外二环和外一环构成；外二环的外圆周面与气缸的内壁接触；外二环的截面为三角形，下端面为斜面；外一环的上端面有向下倾斜的斜面，该斜面与外二环的下端面吻合接触。
上述的所有结构都是在一个活塞环槽内进行的数量不同、形状不同、结构不同的活塞环的不同组合结构，以达到密闭、减压的作用。如果需要多级密闭防止漏气、漏油，可以在活塞体上多开设几条如上述结构的活塞环槽，每个活塞环槽内根据上述的组合结构设置多组内环、外环、外张环等进行组合密闭、减压。
在同一活塞环槽内设置外环与外张环的叠压结构，一方面可以相互封堵彼此的缺口防止漏气，另一方面一定程度上缓解了以前活塞环在冲程转换中出现的悬空漏气现象，而且通过外环与气缸内壁之间的空隙以及外环与活塞环槽上表面之间的空隙，将高压气体的膨胀力作用在外环的上表面和外侧圆周表面，加强了外环与外张环之间、外环与内环之间接触面的密封效果；通过上述结构释放了大部分能量的高压气体一方面没有了继续向下的泄露通道，另一方面外张环在弹力的作用下紧贴气缸内壁，又进一步阻止了其向下泄露，而且由于外张环背面的高压气体泄露通道被外环、内环以及台阶封闭，高压气体对外张环的环背推力(对活塞环的内侧背部施加的推力)大大减小，相应地大大减小了外张环对气缸内壁的压力，进而大大减小了外张环与气缸内壁之间的摩擦力，也就减少了摩擦损耗。
设置与外环分离的内环结构，除增加了其与台阶之间的密封面外，还起到内环可上下移动，不会因为台阶在受热膨胀不均匀时影响密封性的作用(即如果内环与外环采用整体结构，台阶受热膨胀与外张环不同步时，将会使该环与台阶接触的部分抬高或降低，造成该环与外张环之间出现空隙而漏气，增加了外张环的环背推力。)，而且可以避免整体结构在受到外侧高压气体作用时，内侧与活塞环槽内壁的接触造成摩擦阻力和漏气现象。设置与活塞体分离，而膨胀系数与外张环的膨胀系统相同的台阶，也是为了进一步解决台阶受热与外张环不同步膨胀造成的同样问题。设置内环的直径参数范围也是为了避免内环与外张环接触，由于受热后外张环与台阶膨胀不同步造成的漏气现象。
设置锥形截面的外张环结构，使其在自身弹力大小不变的情况下，减小与气缸内壁的接触面积，从而使压强成倍增大，能起到更好密封高压气体的作用。而采用上下叠压的多道环结构及多活塞环槽加多道环的结构，可以避免在没有环背推力的情况下增大漏气损失，如以每道环漏气损失50％计算，第二道环漏气损失则只占总气量的25％，以此类推，第四道环漏气损失就只有6.25％了；如以每道环漏气损失30％计算，到第四道环时漏气损失只有0.81％，再者叠压结构的多环，也可封堵各道环自身的缺口，增强密闭效果。
由此可见，采用上述结构的本发明，与现有技术相比，可以减小活塞环所受的环背推力，也就减小了活塞环与气缸内壁之间的压力，在摩擦系数不变的情况下，大幅度地降低了两者之间的摩擦阻力，从而降低了摩擦损耗；通过各种技术结构的采用，减小活塞环所受环背推力的同时，增强了活塞环的密封闭气效果，保持了气缸内的高压气体的作功能力，提高了燃油经济性，达到节油节能的目的。因而具有上述优点的本发明，不但可适用于往复式活塞发动机中，还可以应用于其它需要密闭高压气体作功的场合，可大幅度地提高其能源转换效率，减少能源耗费。
图1是本发明实施例1的结构示意图；图2是本发明实施例1的横剖示意图；图3是本发明实施例2的结构示意图；图4是本发明实施例3的结构示意图；图5是本发明实施例4的结构示意图；图6是本发明实施例5的结构示意图；
图7是本发明实施例6的结构示意图；图8是本发明实施例7的结构示意图；图9是本发明实施例8的结构示意图；图10是本发明实施例9的结构示意图；图11是本发明实施例10的结构示意图；图12是本发明实施例11的结构示意图；图13是本发明实施例12的结构示意图；图14是本发明实施例13的结构示意图；图15是本发明实施例14的结构示意图；图16是本发明实施例15的结构示意图；图17是本发明实施例16的结构示意图；图18是本发明实施例17的结构示意图；图19是本发明实施例18的结构示意图；图20是本发明实施例19的结构示意图；图21是本发明实施例20的结构示意图；图22是本发明实施例21的结构示意图；图23是本发明实施例22的结构示意图；图24是本发明实施例23的结构示意图；图25是本发明实施例24的结构示意图；图26是本发明实施例25的结构示意图；图27是本发明实施例26的结构示意图；图28是本发明实施例27的结构示意图；图中标号，1是活塞体，2是气缸，3是活塞环槽，4是内环，5是外环，6是外张环，7是弹簧，8是限位销，9是台阶，10是限位槽，41是内一环，42是内二环，51是外一环，52是外二环，61是外张一环，62是外张二环。
具体实施例方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。
实施例1如图1、图2所示，具有减压活塞环的活塞包括有活塞体1、活塞体1上的活塞环槽3、活塞环槽3内的活塞环，套有活塞环的活塞体1设置在气缸2内。活塞环槽3为两段槽深不同的阶梯状环形槽，上段槽深大，下段槽深小，因而在活塞体1上形成台阶9。活塞环分为设置在活塞环槽3上段内的外环5、套在外环5内的内环4及设置在活塞环槽3下段的外张环6。外环5和内环4的厚度相同，但两者的厚度都小于活塞环槽3上段的高度，内环4的内径大于活塞环槽3上段槽底处的活塞体1的直径，内环4的外径大于活塞环槽3下段槽底处的活塞体1的直径。外环5的内侧与内环4的外侧紧密接触，其外径小于气缸2的内壁直径。外环5和内环4可以是固定环，即自身没有弹力，没有向外的张力，也没有向内的压力，固定环的生产装配方式可以有两种，一种是在生产时，切割成若干个封口的固定环，然后在活塞铸造前安装在活塞环槽内，由于该环几乎没有磨损，可以长期使用；一种是在现有活塞环的基础上改为固定环，将缺口部分相互咬合，并用铆钉、螺丝钉或固定销或是其它机械固定方式将缺口固定，便于生产和安装。外环5和内环4也可以同时是或不同时是内压环，即其内径略小于其内侧接触物的外径(针对内环，是指活塞环槽的槽底直径；针对外环，是指内环的外径)，而其本身具有弹性，装配好后，对其内侧的接触物施加有向内的压力，故称之为内压环。外张环6的外径在没有装配时略大于气缸2的内壁直径，其内径略大于外环5的内径；装配入活塞环槽3和气缸2内后，外张环6的外侧在自身弹力的作用下与气缸2的内壁紧密接触。外张环6的厚度与台阶9的高度相等，其上端面与外环5的下端面接触。
为了避免外环5的下端面与外张环6的上端面在冲程中悬空漏气，加强两者的紧密接触以加强密闭效果，在外环5的外侧均匀设置有四个弹簧7，弹簧7的上下两端分别固定在外环5的外侧圆周边沿和外张环6的上端面；为了避免外环5与外张环6之间相互转动拉断弹簧7，在外张环6的上端面上设置有四个凸出的限位销8，在外环5的相应位置设置有限位槽11，限位销8伸入限位槽11内，并与之松配合。
采用本发明前，活塞体上开设三个活塞环槽，每个活塞环槽3内设置有一道活塞环，三道活塞环的自身弹力之和为90kg×9.8N/kg＝882N。每道活塞环的外径为10cm、厚度为0.25cm。作功冲程中产生的高压气体压强为818N/cm2，考虑到泄露的余量高压气体对第二、三道活塞环的作用合为30％左右，则三道活塞环对气缸2内壁的压强之和为818N/cm2×(1+30％)＝1063.4N/cm2。则气缸2内壁由于高压气体的膨胀作用和活塞环的自身弹力而受到的侧压力之和(不含连杆传递施加的侧压力)为1063.4N/cm2×(10cm×3.14×0.25cm)+882N＝9229.69N。
采用本发明后，外张环6与原来的活塞环相同，理论上各道外张环6对气缸2内壁的压力只有其自身弹力即882N，则气缸2内壁所受的侧压力只有采用本发明以前的882/9229.69×100％＝9.5％，侧压力减小幅度达到90.5％。
实施例2如图3所示，基本结构如实施例1，其中内环4由上下叠压的、同尺寸的内一环41和内二环42构成。
实施例3如图4所示，基本结构如实施例2，其中外张环6由上下叠压的外张一环61和外张二环62构成。外张一环61的截面外侧与气缸2的内壁接触位置有一个三角形的缺口，上端面的外侧与气缸2的内壁接触，上端面上固定着弹簧7的下端；外张二环62的上端面外径与气缸2的内壁直径相当，下端面外径与活塞体1的外径相当，其截面呈向上倾斜的平头斜锥形。
实施例4如图5所示，基本结构如实施例2，其中外张环6的上端面的外径与气缸2内壁的直径相当，下端面的外径小于气缸2内壁的直径，其截面呈向上倾斜的平头斜锥形。
实施例5如图6所示，基本结构如实施例2，其中外张环6由上下叠压的外张一环61与外张二环62构成。
实施例6如图7所示，基本结构如实施例2，其中外张环6由上下叠压、截面上下对称的外张一环61和外张二环62构成，外张一环61的上端面外径与气缸2内壁的直径相当，下端面外径小于气缸2内壁的直径，截面呈向上倾斜的平头斜锥形；外张二环62的下端面外径与气缸2内壁的直径相当，上端面外径小于气缸2内壁的直径，截面呈向下倾斜的平头斜锥形。
实施例7如图8所示，基本结构如实施例2，其中外张环6由上下叠压的外张一环61和外张二环62构成，外张二环62的厚度明显比外张一环61小许多，为薄环。
实施例8如图9所示，基本结构如实施例2，其中外张环6由上下叠压的外张一环61和外张二环62构成。外张一环61的上端面的外径与气缸2内壁的直径相当，下端面的外径小于气缸2内壁的直径，其截面呈向上倾斜的平头斜锥形；外张二环62的厚度明显比外张一环61小许多，为薄环。
实施例9如图10所示，基本结构如实施例1，其中外张环6由上下叠压的外张一环61与外张二环62构成。
实施例10如图11所示，基本结构如实施例1，其中外张环6由上下叠压、截面上下对称的外张一环61和外张二环62构成，外张一环61的上端面外径与气缸2内壁的直径相当，下端面外径小于气缸2内壁的直径，截面呈向上倾斜的平头斜锥形；外张二环62的下端面外径与气缸2内壁的直径相当，上端面外径小于气缸2内壁的直径，截面呈向下倾斜的平头斜锥形。
实施例11如图12所示，基本结构如实施例1，其中外张环6的上端面的外径与气缸2内壁的直径相当，下端面的外径小于气缸2内壁的直径，其截面呈向上倾斜的平头斜锥形。
实施例12如图13所示，具有减压活塞环的活塞包括有活塞体1、活塞体1上的活塞环槽3、活塞环槽3内的活塞环，套有活塞环的活塞体1设置在气缸2内。活塞环槽3为两段槽深不同的阶梯状环形槽，上段槽深大，下段槽深小，因而在活塞体1上形成台阶9。活塞环分为设置在活塞环槽3上段内的外环5、套在外环5内的内环4及设置在活塞环槽3下段的外张环6。外环5和内环4的厚度相同，但两者的厚度都小于活塞环槽3上段的高度，内环4的内径大于活塞环槽3上段槽底处的活塞体1的直径，内环4的外径大于活塞环槽3下段槽底处的活塞体1的直径。外环5的内侧与内环4的外侧紧密接触，其外径小于气缸2的内壁直径。外环5和内环4可以是固定环，即自身没有弹力，没有向外的张力，也没有向内的压力，固定环的生产装配方式可以有两种，一种是在生产时，切割成若干个封口的固定环，然后在活塞铸造前安装在活塞环槽内，由于该环几乎没有磨损，可以长期使用；一种是在现有活塞环的基础上改为固定环，将缺口部分相互咬合，并用铆钉、螺丝钉或固定销或是其它机械固定方式将缺口固定，便于生产和安装。外环5和内环4也可以同时是或不同时是内压环，即其内径略小于其内侧接触物的外径(针对内环，是指活塞环槽的槽底直径；针对外环，是指内环的外径)，而其本身具有弹性，装配好后，对其内侧的接触物施加有向内的压力，故称之为内压环。外张环6的外径在没有装配时略大于气缸2的内壁直径，其内径略大于外环5的内径；装配入活塞环槽3和气缸2内后，外张环6的外侧在自身弹力的作用下与气缸2的内壁紧密接触。外张环6的厚度与台阶9的高度相等，其上端面与外环5的下端面接触。外张环6的上端面的外径与气缸2内壁的直径相当，下端面的外径小于气缸2内壁的直径，其截面呈向上倾斜的平头斜锥形。
实施例13如图14所示，具有减压活塞环的活塞包括有活塞体1、活塞体1上的活塞环槽3、活塞环槽3内的活塞环，套有活塞环的活塞体1设置在气缸2内。活塞环槽3为两段槽深不同的阶梯状环形槽，上段槽深大，下段槽深小，因而在活塞体1上形成台阶9。活塞环分为设置在活塞环槽3上段内的外环5、套在外环5内的内环4及设置在活塞环槽3下段的外张环6。外环5和内环4的厚度相同，但两者的厚度都小于活塞环槽3上段的高度，内环4的内径大于活塞环槽3上段槽底处的活塞体1的直径，内环4的外径大于活塞环槽3下段槽底处的活塞体1的直径。外环5的内侧与内环4的外侧紧密接触，其外径小于气缸2的内壁直径。外环5和内环4可以都是固定环，也可以都是内压环，或其中一个是内压环，另一个是固定环。外张环6的外径在没有装配时略大于气缸2的内壁直径，其内径略大于外环5的内径；装配入活塞环槽3和气缸2内后，外张环6的外侧在自身弹力的作用下与气缸2的内壁紧密接触。外张环6的厚度与台阶9的高度相等，其上端面与外环5的下端面接触。内环4由上下叠压的、同尺寸的内一环41和内二环42构成。
实施例14如图15所示，基本结构如实施例14，其中外张环6的上端面的外径与气缸2内壁的直径相当，下端面的外径小于气缸2内壁的直径，其截面呈向上倾斜的平头斜锥形。
实施例15如图16所示，基本结构如实施例13，其中外张环6由上下叠压的外张一环61与外张二环62构成。
实施例16如图17所示，基本结构如实施例15，其中外张一环61的上端面外径与气缸2内壁的直径相当，下端面外径小于气缸2内壁的直径，截面呈向上倾斜的平头斜锥形；外张二环62的下端面外径与气缸2内壁的直径相当，上端面外径小于气缸2内壁的直径，截面呈向下倾斜的平头斜锥形。
实施例17如图18所示，基本结构如实施例15，其中外张一环61的下端面外径与气缸2内壁的直径相当，上端面外径小于气缸2内壁的直径，截面呈向下倾斜的平头斜锥形；外张二环62的上端面外径与气缸2内壁的直径相当，下端面外径小于气缸2内壁的直径，截面呈向上倾斜的平头斜锥形。
实施例18如图19所示，具有减压活塞环的活塞包括有活塞体1、活塞体1上的活塞环槽3、活塞环槽3内的活塞环，套有活塞环的活塞体1设置在气缸2内。活塞环槽3为两段槽深不同的阶梯状环形槽，上段槽深大，下段槽深小，因而在活塞体1上形成台阶9。活塞环分为设置在活塞环槽3上段内的外环5、套在外环5内的内环4及设置在活塞环槽3下段的外张环6。外环5和内环4的厚度相同，但两者的厚度都小于活塞环槽3上段的高度，内环4的内径大于活塞环槽3上段槽底处的活塞体1的直径，内环4的外径大于活塞环槽3下段槽底处的活塞体1的直径。外环5的内侧与内环4的外侧紧密接触，其外径小于气缸2的内壁直径。外环5和内环4可以都是固定环，也可以都是内压环或其中一个是内压环，另一个是固定环。外张环6的外径在没有装配时略大于气缸2的内壁直径，其内径略大于外环5的内径；装配入活塞环槽3和气缸2内后，外张环6的外侧在自身弹力的作用下与气缸2的内壁紧密接触。外张环6的厚度与台阶9的高度相等，其上端面与外环5的下端面接触。外张环6由上下叠压的外张一环61与外张二环62构成。其中外张一环61的下端面外径与气缸2内壁的直径相当，上端面外径小于气缸2内壁的直径，截面呈向下倾斜的平头斜锥形；外张二环62的上端面外径与气缸2内壁的直径相当，下端面外径小于气缸2内壁的直径，截面呈向上倾斜的平头斜锥形。
实施例19如图20所示，具有减压活塞环的活塞包括有活塞体1、活塞体1上的活塞环槽3、活塞环槽3内的活塞环，套有活塞环的活塞体1设置在气缸2内。活塞环槽3为两段槽深不同的阶梯状环形槽，上段槽深大，下段槽深小，因而在活塞体1上形成台阶9。活塞环分为设置在活塞环槽3上段内的外环5、套在外环5内的内环4及设置在活塞环槽3下段的外张环6。外环5和内环4的厚度相同，但两者的厚度都小于活塞环槽3上段的高度，内环4的内径大于活塞环槽3上段槽底处的活塞体1的直径，内环4的外径大于活塞环槽3下段槽底处的活塞体1的直径。外环5的内侧与内环4的外侧紧密接触，其外径小于气缸2的内壁直径。外环5和内环4可以都是固定环，也可以都是内压环，或一个是内压环，另一个是固定环。外张环6的外径在没有装配时略大于气缸2的内壁直径，其内径略大于外环5的内径；装配入活塞环槽3和气缸2内后，外张环6的外侧在自身弹力的作用下与气缸2的内壁紧密接触。外张环6的厚度与台阶9的高度相等，其上端面与外环5的下端面接触。台阶9与活塞体1是分离的，其所用材质与外张环6所用材质的热膨胀系统相同。
实施例20如图21所示，基本结构如实施例19，其中外张环6的上端面的外径与气缸2内壁的直径相当，下端面的外径小于气缸2内壁的直径，其截面呈向上倾斜的平头斜锥形。
实施例21如图22所示，具有减压活塞环的活塞包括有活塞体1、活塞体1上的活塞环槽3、活塞环槽3内的活塞环，套有活塞环的活塞体1设置在气缸2内。活塞环槽3为两段槽深不同的阶梯状环形槽，上段槽深大，下段槽深小，因而在活塞体1上形成台阶9。活塞环分为设置在活塞环槽3上段内的外环5、套在外环5内的内环4及设置在活塞环槽3下段的外张环6。外环5和内环4的厚度相同，但两者的厚度都小于活塞环槽3上段的高度，内环4的内径大于活塞环槽3上段槽底处的活塞体1的直径，内环4的外径大于活塞环槽3下段槽底处的活塞体1的直径。外环5的内侧与内环4的外侧紧密接触，其外径小于气缸2的内壁直径。外环5和内环4可以都是固定环，也可以都是内压环，或一个是内压环，另一个是固定环。外张环6的外径在没有装配时略大于气缸2的内壁直径，其内径略大于外环5的内径；装配入活塞环槽3和气缸2内后，外张环6的外侧在自身弹力的作用下与气缸2的内壁紧密接触。外张环6的厚度与台阶9的高度相等，其上端面与外环5的下端面接触。其中外张环6由上下叠压的外张一环61与外张二环62构成，外张二环62厚度明显小于外张一环61，为薄环。
实施例22如图23所示，基本结构如实施例21，其中外张一环61的上端面的外径与气缸2内壁的直径相当，下端面的外径小于气缸2内壁的直径，其截面呈向上倾斜的平头斜锥形。
实施例23如图24所示，具有减压活塞环的活塞包括有活塞体1、活塞体1上的活塞环槽3、活塞环槽3内的活塞环，套有活塞环的活塞体1设置在气缸2内。活塞环槽3为两段槽深不同的阶梯状环形槽，上段槽深大，下段槽深小，因而在活塞体1上形成台阶9。活塞环分为设置在活塞环槽3上段内的外环5、套在外环5内的内环4及设置在活塞环槽3下段的外张环6。外环5和内环4的厚度相同，但两者的厚度都小于活塞环槽3上段的高度，内环4的内径大于活塞环槽3上段槽底处的活塞体1的直径，内环4的外径大于活塞环槽3下段槽底处的活塞体1的直径。外环5的内侧与内环4的外侧紧密接触，其外径小于气缸2的内壁直径。外环5和内环4可以都是固定环，也可以都是内压环，或一个是内压环，另一个是固定环。外张环6的外径在没有装配时略大于气缸2的内壁直径，其内径略大于外环5的内径；装配入活塞环槽3和气缸2内后，外张环6的外侧在自身弹力的作用下与气缸2的内壁紧密接触。外张环6的厚度与台阶9的高度相等，其上端面与外环5的下端面接触。其中外张环6由上下叠压的外张一环61和外张二环62构成，外张一环61的上端面外径与气缸2内壁的直径相当，下端面外径小于气缸2内壁的直径，截面呈向上倾斜的平头斜锥形；外张二环62的下端面外径与气缸2内壁的直径相当，上端面外径小于气缸2内壁的直径，截面呈向下倾斜的平头斜锥形。
实施例24如图25所示，具有减压活塞环的活塞包括有活塞体1、活塞体1上的活塞环槽3、活塞环槽3内的活塞环，套有活塞环的活塞体1设置在气缸2内。活塞环槽3为两段槽深不同的阶梯状环形槽，上段槽深大，下段槽深小，因而在活塞体1上形成台阶9。活塞环分为设置在活塞环槽3上段内的外环5、套在外环5内的内环4及设置在活塞环槽3下段的外张环6。外环5和内环4的厚度相同，但两者的厚度都小于活塞环槽3上段的高度，内环4的内径大于活塞环槽3上段槽底处的活塞体1的直径，内环4的外径大于活塞环槽3下段槽底处的活塞体1的直径。外环5的内侧与内环4的外侧紧密接触，其外径小于气缸2的内壁直径。外环5和内环4可以都是固定环，也可以都是内压环，或一个是内压环，另一个是固定环。外张环6的外径在没有装配时略大于气缸2的内壁直径，其内径略大于外环5的内径；装配入活塞环槽3和气缸2内后，外张环6的外侧在自身弹力的作用下与气缸2的内壁紧密接触。外张环6的厚度与台阶9的高度相等，其上端面与外环5的下端面接触。其中外张环6由上下叠压的外张一环61和外张二环62构成。
实施例25如图26所示，基本结构如实施例24，其中外环5由上下叠压的外二环52和外一环51构成，外二环52的截面呈三角形，下端面为斜面，外二环52的上端面外径与气缸2内壁的直径相当；外一环51的上端面有与外二环52的下端面斜面相适应的斜面，外一环51的外径小于气缸2内壁的直径。
实施例26如图27所示，基本结构如实施例24，其中外环5由上下叠压的外二环52和外一环51构成，外二环52的厚度明显小于外一环51的厚度，为薄环，其外径与气缸2内壁的直径相当；外一环51的直径小于气缸2内壁的直径。
实施例27如图28所示，具有减压活塞环的活塞包括有活塞体1、活塞体1上的活塞环槽3、活塞环槽3内的活塞环，套有活塞环的活塞体1设置在气缸2内。活塞环槽3为两段槽深不同的阶梯状环形槽，上段槽深大，下段槽深小，因而在活塞体1上形成台阶9。活塞环分为设置在活塞环槽3上段内的外环5、套在外环5内的内环4及设置在活塞环槽3下段的外张环6。外环5和内环4的厚度相同，但两者的厚度都小于活塞环槽3上段的高度，内环4的内径大于活塞环槽3上段槽底处的活塞体1的直径，内环4的外径大于活塞环槽3下段槽底处的活塞体1的直径。外环5的内侧与内环4的外侧紧密接触，其外径小于气缸2的内壁直径。外环5和内环4可以都是固定环，也可以都是内压环，或一个是内压环，另一个是固定环。外张环6的外径在没有装配时略大于气缸2的内壁直径，其内径略大于外环5的内径；装配入活塞环槽3和气缸2内后，外张环6的外侧在自身弹力的作用下与气缸2的内壁紧密接触。外张环6的厚度与台阶9的高度相等，其上端面与外环5的下端面接触。其中外环5由上下叠压的外二环52和外一环51构成，外二环52的截面呈三角形，下端面为斜面，外二环52的上端面外径与气缸2内壁的直径相当；外一环51的上端面有与外二环52的下端面斜面相适应的斜面，外一环51的外径小于气缸2内壁的直径。台阶9与活塞体1是分离的，其所用材质与外张环6所用材质的热膨胀系统相同。
权利要求
1.具有减压活塞环的活塞，包括活塞体(1)、活塞体(1)上横向开口的活塞环槽(3)、活塞环槽(3)内的活塞环，其特征在于活塞环槽(3)由上部开口深、下部开口浅的连通的上下槽口构成，其下槽口内侧有向外凸的台阶(9)；活塞环包括设置在上槽口内而底面与台阶(9)的上端面接触的内环(4)、下槽口内的外张环(6)、底面与外张环(6)的上端面接触而内侧与内环(4)的外侧接触的外环(5)；内环(4)的外径大于台阶(9)的直径而小于外张环(6)的内径；外张环(6)的外侧与气缸(2)的内壁密封接触，外环(5)的外径小于气缸(2)内壁的直径；内环(4)和外环(5)为内压环，或固定环。
2.如权利要求1所述的具有减压活塞环的活塞，其特征在于所述的外环(5)与外张环(6)之间连接有弹簧(7)；外张环(6)上设置有凸出其上端面的限位销(8)，外环(5)与外张环(6)的上端面接触的底面相应位置处设置有限位槽(10)，限位销(8)伸入限位槽内(10)，限位销(8)与限位槽(10)为松配合。
3.如权利要求1所述的具有减压活塞环的活塞，其特征在于所述的外环(5)内设置有磁体，外张环(6)为能被磁体吸引的金属制成。
4.如权利要求1或2或3所述的具有减压活塞环的活塞，其特征在于所述的内环(4)由上下叠压的内一环(41)和内二环(42)构成。
5.如权利要求4所述的具有减压活塞环的活塞，其特征在于所述的外张环(6)由上下叠压的外张一环(61)和外张二环(62)构成。
6.如权利要求5所述的具有减压活塞环的活塞，其特征在于外张一环(61)和外张二环(62)的截面呈向外侧倾斜的平头斜锥形；外张一环(61)和外张二环(62)两者的截面拼成的图案上，其外侧有一个逆时针旋转90°角的“V”字形缺口。
7.如权利要求4所述的具有减压活塞环的活塞，其特征在于所述的外张环(6)的截面呈向外侧倾斜的平头斜锥形，其上端面的外圆周直径大于其下端面的外圆周直径。
8.如权利要求7所述的具有减压活塞环的活塞，其特征在于外张一环(61)的截面呈向外侧倾斜的平头斜锥形，其上端面的外圆周直径大于其下端面的外圆周直径。
9.如权利要求1或2或3或5或6或7或8所述的具有减压活塞环的活塞，其特征在于所述的台阶(9)与活塞体(1)不是一个整体，台阶(9)与活塞体(1)固定连接，台阶(9)的热膨胀系统与外张环(6)的热膨胀系数一致。
10.如权利要求9所述的具有减压活塞环的活塞，其特征在于所述的外环(5)由上下叠压的外二环(52)和外一环(51)构成；外二环(52)的外圆周面与气缸(2)的内壁接触。
11.如权利要求10所述的具有减压活塞环的活塞，其特征在于所述的外二环(52)的截面为三角形，下端面为斜面；外一环(51)的上端面有向下倾斜的斜面，该斜面与外二环(52)的下端面吻合接触。
12.如权利要求1或2或3或5或6或7或8所述的具有减压活塞环的活塞，其特征在于所述的外环(5)由上下叠压的外二环(52)和外一环(51)构成；外二环(52)的外圆周面与气缸(2)的内壁接触；外二环(52)的截面为三角形，下端面为斜面；外一环(51)的上端面有向下倾斜的斜面，该斜面与外二环(52)的下端面吻合接触。
全文摘要
具有减压活塞环的活塞，涉及一种发动机的活塞，是为了解决现有活塞中的活塞环由于承受环背推力而引起摩擦损耗大的问题而提出，该活塞中包括活塞体、活塞体上横向开口的活塞环槽、活塞环槽内的活塞环，活塞环槽由上部开口深、下部开口浅的连通的上下槽口构成，上槽口内设置有内环及与内环紧密接触的外环，下槽口内设置有与外张紧密接触的外张环，所述的外环与内环可以是固定环或内张环，台阶可以采用与活塞体分离、与外张环热膨胀系数相同的材质，本发明具有减小活塞环所受的环背推力，从而减小由此引起的摩擦损耗，增强密封闭气效果的优点，可广泛适用于往复式活塞发动机及其它需要密闭高压气体作功的场合。
文档编号F02F5/00GK1818365SQ20061002044
公开日2006年8月16日 申请日期2006年3月9日 优先权日2006年3月9日
发明者廖伯成 申请人:廖伯成