专利名称：碟型组合式活塞环的制作方法
技术领域：
本发明是一种组合式活塞环。它用于各种往复式活塞连杆机构，它特别适用于往复式二、四冲程内燃发动机。
现有的二、四冲程内燃发动机，由于活塞环开口处与气缸壁之间始终存在直通式漏气通道，所以现有的活塞必须采用密宫式多环结构。然而，活塞环数越多，活塞环组的摩擦损失越大，往复惯性质量也越大；且第一道环热负荷、机械负荷最高，而润滑条件最差，因而磨损最快。为解决以上问题，当今世界上一些汽车工业发达的国家，都投入了可观的力量，研究旨在减少活塞环数的新型气环。但是随着气环数的减少，又出现了封气效果差的问题。这是活塞环研制工作中尚未解决的技术问题。
本发明的目的，就是要提供一种组合式活塞环，它既能在减少现有的活塞环总数的情况下，保证其封气效果，又能有效地控制机油消耗量。
本发明的目的是通过碟型组合式活塞环对活塞与气缸之间的环形空间的全密封作用来实现其封气功能和控制机油消耗量的。
碟型组合式活塞环是Z环、L环、M环的总称。Z环是碟型组合式活塞环的基本结构形式。L环和M环是Z环的变形环。
碟型组合式活塞环由具弹性的零至数个上钢片环(1)、1至数个碟形环(2)、零至数个支承环(3)、1个下钢片环(4)和1个封口片(5)组合而成。组合形式不同，各种组成环的数量也不同。当各个组成环的数量为1时，其组合断面呈Z形，称谓Z环，如
图1所示；当碟形环的数量大于1时，其组合断面呈M形，称谓M环，如图2所示；当取掉上钢片环(1)或同时取掉支承环(3)时，其组合断面呈L形，称谓L环，如图3所示。当指定指向活塞顶的活塞轴线方向为正方向时，碟形朝向正方向的碟形环叫正碟形环，反知叫反碟形环。碟形环(2)既可以是正碟形环，也可以是反碟形环。
下面以基本结构形式Z环来阐述碟型组合式活塞环的工作原理和优点。
Z环在与活塞(8)、缸套(7)的装配状态下，它的各个组成环的开口相互错开。碟形环呈碟型，碟形环支撑在其它上下组成环之间，这是碟型组合式活塞环各种结构形式的共同特征。在此组合特征下，各组成环相互封堵了自身的开口处与气缸壁形成的直通式漏气通道，实现对活塞与气缸之间的环形空间的周向密封。但是，由于气缸内的高压气体(11)仍可绕过Z环的环背，经过下钢片环(4)的开口间隙(14)，通过由开口间隙(14)、活塞环岸(6)和气缸壁(12)共同形成的通道(13)发生泄漏。为此，在下钢片环(4)的开口处设置了封口片(5)。封口片(5)搭接在下钢片环开口两端的弧形槽上，它的轴向宽度等于或约小于下钢片环(4)的厚度。通过支承环(3)、下钢片环(4)、封口片(5)和环槽下端面的组合作用，既封堵了下钢片环(4)的开口间隙(14)，又封堵了机油上窜的自由通道。所以，应用Z环可以实现对活塞与气缸之间的环形空间的全密封，可以用一道Z环取代多道单气环，可以实现一环活塞结构。
Z环在各种工作条件和工作转速下工作，适应性好，优点较多。
1、Z环的各个组成环既组合又互相独立，对气缸的适应性好。
2、Z环在与活塞(8)缸套(7)的装配状态下，上下钢片环分别封堵了活塞环槽上下的两个环形空间。因而不论发动机的工作转速如何，总有一个钢片环在起支承密封作用。所以，Z环特别适用于高转速发动机。
3、上下钢片环和支承环(3)都是矩形断面环。在碟形环(2)的支撑作用下，由于消除了Z环与活塞环槽之间的侧隙，因而有效地克服了单个矩形断面环容易产生的泵油现象和在高转速下容易出现的活塞环颤震现象。
4、上下钢片环和支承环(3)的外圆柱面镀铬，提高了它们在气缸表面上的滑动性能。上下钢片环以平面的方式与活塞环槽的上下端面接触，因而对上下端面的磨损小。上下钢片环和支承环(3)的硬度高，表面光滑平整，所以支撑在它们之间的碟形环(2)的偏转、胀缩更加自如，不易卡阻，不易串气，提高了Z环的工作可靠性。
5、Z环的上下钢片环都以平面的方式与环槽的上下平面接触，整个环组与缸壁贴合的外圆散热面积是传统结构第一道环的数倍，因而Z环的传热、散热效果都大大优于传统结构的第一道环。这不仅有效地改善了第一道环、环槽区域和活塞顶的热负荷状态，而且可以籍此高置活塞环。高置活塞环既降低活塞的总高度又减少了活塞头部环周的熄火容积，从而降低了排除废气中的有害成分。
Z环的使用寿命长，原因是1、通过减少总活塞环数，直接增加了对它的润滑油量，所以Z环可以获得良好的润滑条件。
2、传统的活塞环组，不论在什么工况下，也不管是气环或是油环，各环的弹力都较大，这无疑要增大活塞的运行阻力和对缸套的磨损。Z环的密封作用主要利用气缸内的高压气体在环背产生的背压。碟形环(2)在建立环组的背压中起主导作用。除它的弹力较大外，其它的几个环的弹力相对较小。这种组合的工作特点是在高压时，它能够充分地利用背压密封活塞与缸套之间的环形空间；在其它工作状态下，它对气缸又具有合适的接触压力。这个接触压力的变化情况与气缸压力的变化规律完全一致，环与缸套的相对磨损情况比较符合理想，工作寿命高。
3、Z环对于缸套和活塞环磨损后的适应性比较好。因为封口片(5)在下钢片环开口两端的弧形槽上的搭接尺寸是开口间隙(14)的10-100倍，即使缸套、活塞环有所磨损，在一定范围内，Z环对于缸套与活塞之间的环形空间的封闭仍然良好。所以，采用Z环能大大提高发动机的实际工作寿命。
在Z环中，上下钢片环和支承环(3)都可以选用矩形断面钢质均压环，结构简单，制作容易。碟形环(2)可以是现有零件在新结构中的巧妙组合。所以无需对现有的活塞环生产线作大的改动，就可迅速地将Z环生产出来满足市场需要。再者，本发明结构简单、性能优良，只需对现有的活塞稍加改造即可引用。所以，本发明的实用性好，推广应用价值高。
总的说来，应用碟型组合式活塞环，可以将总活塞环数降低，可以减小活塞的运行阻力，可以减少对缸套的磨损。所以应用碟型组合式活塞环，能够提高发动机的功率，降低油耗、提高工作寿命。并且可望在本发明的基础上，设计出结构更加紧凑、性能更为优良的新型发动机。
权利要求
1.一种用于往复式活塞连杆机构的组合式活塞环，它由具弹性的零至数个上钢片环(1)、1至数个碟形环(2)、零至数个支承环(3)、1个下钢片环(4)和1个封口片(5)组成，其特征在于它在与活塞(8)、缸套(7)的装配状态下，环口相互错开，碟形环(2)呈碟形，并支撑在其它上下组成环之间。
2.根据权利要求1所述的组合式活塞环，其特征在于碟形环(2)既可以是正碟形环，也可以是反碟形环。
3.根据权利要求1或2所述的碟形环，其特征在于当指定指向活塞顶的活塞轴线方向为正方向时，碟形朝向正方向的碟形环叫正碟形环，反知叫反碟形环。
4.根据权利要求1所述的组合式活塞环，其特征在于当各个组成环的数量为1时，其组合断面呈Z形，称谓Z环；当碟形环的数量大于1时，其组合断面呈M形，称谓M环；当取掉上钢片环(1)或同时也取掉支承环(3)时，其组合断面呈L形，称谓L环。
5.根据权利要求1所述的组合式活塞环，其特征在于上钢片环(1)、支承环(3)和下钢片环(4)都是矩形断面环。
6.根据权利要求1所述的组合式活塞环，其特征在于封口片(5)搭接在下钢片环开口(14)两端的弧形槽上。
7.根据权利要求1或6所述的封口片(5)，其特征在于它的轴向宽度等于或约小于下钢片环(4)的厚度。
全文摘要
碟型组合式活塞环用于往复式活塞连杆机构，特别适用于往复式二、四冲程内燃发动机。由于应用碟型组合式活塞环在气缸中能够实现上封气、下封油，所以在实际应用中可以实现一环活塞结构。
文档编号F02B75/02GK1131229SQ9510313
公开日1996年9月18日 申请日期1995年3月16日 优先权日1995年3月16日
发明者唐为民 申请人:唐为民