專利名稱：用于內(nèi)燃機活塞的刮油環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機活塞的刮油環(huán)，該刮油環(huán)包含一個由鋼帶組成的具有平行側(cè)面的圓盤，該圓盤的工作面具有一個冠狀的不對稱形狀，該形狀包含一條在圓盤外圍延伸的頂點線，其中一個布置在活塞的一個環(huán)槽內(nèi)的擴張彈簧將圓盤壓向汽缸壁，該擴張彈簧具有一個背向活塞頂側(cè)的簧槽側(cè)面和一個朝向活塞頂側(cè)的簧槽側(cè)面。
背景技術(shù)：
過多的發(fā)動機油到達燃燒室，除了油耗高，還會對發(fā)動機的排放性能產(chǎn)生負面的影響。為了阻止該現(xiàn)象，刮油環(huán)的用于產(chǎn)生汽缸壁上徑向接觸壓力的一個足夠的切向力，和因而得到的一個良好的刮油作用，是不可缺少的。然而這在圓盤的工作面產(chǎn)生一個高的表面壓力，從而在發(fā)動機工作時導致高的磨損。該磨損降低內(nèi)燃機的效率，結(jié)果提高了燃油消耗。因此，刮油環(huán)切向力的設(shè)計一直是在最小的磨損和最大的刮油作用之間的一個折衷方案。所以，在不減小切向力的情況下減小發(fā)動機工作時的磨損的總的措施，是使刮油環(huán)的設(shè)計變得容易，或者改善發(fā)動機的效率。
對于這類刮油環(huán)，除了擴張彈簧的具體結(jié)構(gòu)之外，人們相應(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)布置在活塞的一個環(huán)槽內(nèi)，為確保一個改善的密封，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)壁也可從日本實用新型專利57-73340得知。然而上面提到的實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)燃機活塞的由多部分組成的刮油環(huán)，該刮油環(huán)在減少工作面的摩擦和磨損時具有一個相對于已知的現(xiàn)有技術(shù)改善的刮油作用。
該任務(wù)是通過一種刮油環(huán)解決的，在該刮油環(huán)中至少一個簧槽側(cè)面與活塞軸成一個角度β徑向向外傾斜伸展直至擴張彈簧汽缸側(cè)的一端，其中優(yōu)選地，背向活塞頂側(cè)的簧槽側(cè)面是朝離開活塞頂?shù)姆较虿贾玫摹A盤的工作面是這樣形成的，以致該工作面與一個在發(fā)動機啟動狀態(tài)的幾乎損壞的最終輪廓相應(yīng)，其中在油環(huán)在活塞的裝配狀態(tài)下，工作面的頂點線是朝向背向活塞頂側(cè)的環(huán)槽側(cè)面布置的。
圓盤的工作面是以一個具有相對現(xiàn)有技術(shù)大大減小的凸度的不對稱的斜面為特色的，其中工作面輪廓可以近似地通過一個二次多項式描述。
在本發(fā)明的另一個實施例中，設(shè)有一個整體式的擴張彈簧，該彈簧具有兩個簧槽，并且布置在環(huán)槽7內(nèi)?；刹凼沁@樣設(shè)計的，背向活塞頂側(cè)的簧槽側(cè)面具有一個角度β，該角度的值符合根據(jù)權(quán)利要求1的布置。
—通過按照本發(fā)明的工作面形狀和圓盤在按照本發(fā)明設(shè)計的擴張彈簧的布置，依賴于活塞的行程運動，通過更有利的液力條件，將實現(xiàn)在不減小切向力的情況下，減小整個刮油環(huán)的磨損，其中隨著活塞的行程運動的改變，在整個范圍內(nèi)都可得到刮油功能。磨損的減小導致發(fā)動機效率的改善，或者可以通過在不改變磨損級別的情況下提高切向力，刮油性能將得到改善。此外，與現(xiàn)有技術(shù)的環(huán)區(qū)(Ringpaket)相比較，減小整個環(huán)區(qū)的軸向高度是可以實現(xiàn)的。
本發(fā)明符合目的的設(shè)計方案是從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。
下面將借助
本發(fā)明的一個實施例。
圖1顯示按照本發(fā)明的刮油環(huán)在第一個實施中的橫截面；和圖2顯示按照本發(fā)明的刮油環(huán)在第二個實施中的橫截面。
附圖標記說明1，1′圓盤，刮油環(huán)3，3′頂點線(邊)
4擴張彈簧5，5′朝向活塞頂側(cè)的簧槽側(cè)面6，6′背向活塞頂側(cè)的簧槽側(cè)面7環(huán)槽7′第一簧槽7″第二簧槽8汽缸壁9活塞10活塞橫軸h，h′工作面具體實施方式
如圖1可看出，一種刮油環(huán)是由一個圓盤1和一個擴張彈簧4組成，該彈簧將圓盤沿徑向壓向一個汽缸壁8。擴張彈簧4是安裝在一個環(huán)槽7內(nèi)，該環(huán)槽具有與活塞軸10成90度的兩個側(cè)面，該擴張彈簧具有與環(huán)槽相應(yīng)的外形和大小。擴張彈簧具有一個簧槽7′，該簧槽包含一個表示朝向活塞頂側(cè)一面的簧槽側(cè)面5和一個表示背向活塞頂側(cè)一面的簧槽側(cè)面6。按照本發(fā)明，朝向活塞頂側(cè)的簧槽側(cè)面5是與活塞軸10成90度布置的，其中背向活塞頂?shù)幕刹蹅?cè)面6以一個角度β朝離開活塞頂方向傾斜伸展直至彈簧外圓周。優(yōu)選地，角度β為85度到87度。
按照本發(fā)明，圓盤1具有一個冠狀的不對稱形狀的工作面h，該工作面包含一條在圓盤的外圍上延伸的頂點線3，其中頂點線3用作為了刮油與汽缸壁8接觸的邊。按照圖1，圓盤1在其裝配狀態(tài)下是這樣布置的，以致它的頂點線(邊)3是朝著背向活塞頂側(cè)的簧槽側(cè)面6方向布置的。
按照本發(fā)明，圓盤的工作面h具有一個與在發(fā)動機工作狀態(tài)下數(shù)百個小時的啟動過程相應(yīng)的形狀。這個形狀可以通過這樣描述圓盤1的工作面在橫截面上不對稱形狀的第一段(I)符合一個二次多項式h(x)＝ax+bx2，其中x＝工作面在笛卡爾坐標系中的坐標，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??；一個作為邊的支撐頂點(II)h(x＝0)，和在不對稱形狀的第三段(III)符合函數(shù)h(x)＝cx2，c為多倍的b。以一個厚度為0.4mm的圓盤為例，得到一個值h(x)＝35x+50x2。因此，以x作為工作面的坐標，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。這個多項式的系數(shù)是可根據(jù)具體應(yīng)用調(diào)整的，這是可理解的，其中在此，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)的實施中該值為3到15μm/0.15mm。
根據(jù)圖2的另一個實施例，擴張彈簧4沿軸向在一個第一簧槽7′的下方具有一個第二簧槽7″，它們的活塞側(cè)的簧槽側(cè)面5和5′平行于活塞橫軸10伸展。背向活塞頂?shù)幕刹蹅?cè)面6和6′以一個3度到5度的角度，徑向向外傾斜伸展直至彈簧外壁。在該實施例中，工作面h，h′的兩條頂點線3，3′(邊)是朝著離開活塞頂側(cè)的環(huán)槽側(cè)面5方向布置的。
按照本發(fā)明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)運動，該旋轉(zhuǎn)運動使圓盤碟形地拱起。這是可能的，因為V形環(huán)槽7的形狀阻礙圓盤沿軸向運動，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動振幅。該摩擦力和因此產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運動依賴于活塞的行程方向而改變符號。因為摩擦力的大小還依賴于速度，結(jié)果是該碟形拱起不斷變化，稱作動態(tài)扭曲。圓盤通過動態(tài)扭曲，與工作面不對稱的斜面相結(jié)合產(chǎn)生一個好的刮油作用——“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)的簧槽側(cè)面上，然而圓盤的各自的另一個位置，基于定義的工作面的凸度，在上行程中具有一個改善的液力性能——“面”(I段)支撐。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位置上。
在安裝刮油環(huán)到發(fā)動機的汽缸時，必須注意圓盤的位置準確的定位，該定位例如可以通過在圓盤的一個側(cè)面上作顏色標記得到保證。
工作面形狀或者輪廓的制造例如可以通過研磨進行。
權(quán)利要求
1.用于內(nèi)燃機活塞的刮油環(huán)，該刮油環(huán)包含一個由鋼帶組成的具有平行側(cè)面的圓盤(1)，該圓盤的工作面(h)具有一個冠狀的不對稱形狀，該形狀包含一條在圓盤外圍上延伸的頂點線(3)，其中一個布置在活塞的環(huán)槽(7)內(nèi)的擴張彈簧(4)將圓盤(1)壓向汽缸壁(8)，該擴張彈簧具有一個背向活塞頂側(cè)的簧槽側(cè)面(6)和一個朝向活塞頂側(cè)的簧槽側(cè)面(5)，其特征在于，至少其中一個簧槽側(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擴張彈簧(4)的朝向汽缸側(cè)的一端，所述的圓盤(1)的工作面(h)是這樣形成的，使該工作面與一個在發(fā)動機啟動狀態(tài)下幾乎損壞的最終輪廓相應(yīng)，和在所述的刮油環(huán)(1)處于活塞的裝配狀態(tài)下時，所述的工作面(h)的頂點線(3)是朝背向活塞頂側(cè)的簧槽側(cè)面(6)布置的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的刮油環(huán)，其特征在于，所述的圓盤(1)的工作面(h)在橫截面上-在不對稱形狀的第一段(I)符合一個二次多項式h(x)＝ax+bx2，其中x＝工作面在笛卡爾坐標系中的坐標，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??；-一個作為邊的支撐頂點(II)h(x＝0)，和-在不對稱形狀的第三段(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)，其特征在于，所述的背向活塞頂側(cè)的簧槽側(cè)面(6)以一個角度(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)，其特征在于，所述的擴張彈簧設(shè)計為整體式的，且具有兩個簧槽(7′，7″)，簧槽是這樣設(shè)計的，所述的角度(α，β)的值符合根據(jù)權(quán)利要求1的布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的刮油環(huán)，其特征在于，所述的角度(β)為85度到87度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機活塞的刮油環(huán)，該刮油環(huán)包含一個由相互平行的側(cè)面組成的圓盤(1)，該圓盤的工作面(h)具有一個冠狀的不對稱形狀，該形狀包含一條在圓盤外圍延伸的頂點線(3)，其中一個布置在活塞的環(huán)槽(7)內(nèi)的擴張彈簧(4)將圓盤(1)壓向汽缸壁(8)，該擴張彈簧具有一個背向活塞頂側(cè)的簧槽側(cè)面(6)和一個朝向活塞頂側(cè)的簧槽側(cè)面(5)。按照本發(fā)明，應(yīng)通過下列方式，在減小工作面摩擦和減少工作面磨損時可達到一個改善的刮油作用至少其中一個簧槽側(cè)面(5，6)與活塞軸(10)成一個角度(β)徑向向外地傾斜伸展直至擴張彈簧的朝向汽缸側(cè)的一端，其中圓盤(1)的工作面(h)是這樣形成的，使該工作面與一個在發(fā)動機啟動狀態(tài)下幾乎損壞的最終輪廓相應(yīng)，在刮油環(huán)(1)處于活塞的裝配狀態(tài)下時，工作面(h)的頂點線(3)是朝背向活塞頂側(cè)的簧槽側(cè)面(6)方向布置的。
文檔編號F16J9/20GK1853060SQ200480025128
公開日2006年10月25日 申請日期2004年9月2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 申請人:瑪勒有限公司