CN102913339B - 内燃发动机的两件式压缩活塞环 - Google Patents

Abstract

用于内燃发动机活塞的压缩环组件包括第一压缩环和第二压缩环，其中第二压缩环邻接地叠置于第一压缩环上，且和其成邻接接合。当第一压缩环和第二压缩环两者未被压缩且处在自由态中时，第二压缩环包括外侧第二环直径，其较第一压缩环的外侧第一环直径要大。附加地，第一压缩环包括第一径向宽度，其较第二压缩环的第二径向宽度要大。第一压缩环的第一间隙被相对于第二压缩环的第二间隙以非重合的取向布置。

Description

内燃发动机的两件式压缩活塞环

技术领域

本发明一般涉及用于内燃发动机的活塞组件，且更具体地涉及一种活塞组件的环组件。

背景技术

往复运动内燃发动机包括限定出多个孔的发动机缸体。活塞组件可移动地布置在每一个孔中，且由其支撑。活塞组件包括具有限定出至少一个沟槽的外表面的环状本体。限定环间隙的分立式压缩环布置在每一个沟槽中。

在安装进入孔之前，环以非受压缩状态布置，即，自由态，且包括大于孔的直径的非受压缩直径。为了将活塞组件安装进入孔中，环被压缩以限定小于孔的直径的直径。在安装环，环径向展开，和孔形成接触。

环可从沟槽中径向地展开，并和孔成邻接接合。环在活塞组件在孔中往复运动时将孔的表面密封。但是，机油仍可通过环间隙，或在环和孔的界面处泄漏通过环。

发明内容

提供了一种用于车辆发动机的活塞组件。该活塞组件包括具有限定出沟槽的外表面的环状本体。环组件布置在沟槽中。该环组件包括第一压缩环和第二压缩环。第一压缩环包括第一环外表面，其限定出外侧第一环直径。第二压缩环被邻接地叠置于第一压缩环上，且包括限定出外侧第二环直径的第二环外表面。当第一压缩环和第二压缩环都以径向非压缩状态布置时，外侧第二环直径大于外侧第一环直径。

还提供了用于内燃发动机的活塞的环组件。该环组件包括第一压缩环和第二压缩环。第一压缩环包括第一环外表面，其限定出外侧第一环直径。第二压缩环被邻接地叠置于第一压缩环上，且包括限定出外侧第二环直径的第二环外表面。第一压缩环和第二压缩环两者都配置为布置在由活塞的环状本体限定出的单个沟槽中。当第一压缩环和第二压缩环都以径向非压缩状态布置时，外侧第二环直径大于外侧第一环直径。

当结合附图时，本发明的上述特征和优势以及其他特征和优势从下文中用于实施本发明的最佳模式的详尽描述中是轻易地明显的。

附图说明

图1是内燃发动机的示意性透视图。

图2是发动机的活塞组件的示意性局部横截面图。

图3是沿图2中示出的剖面线3-3截取的活塞组件的示意性横截面图，示出了处在非压缩状态中的环组件。

图4是布置在发动机的孔中的活塞组件的示意性横截面图，示出了处在压缩状态中的环组件。

图5是用于环组件的定位机构的示意性横截面视图。

具体实施方式

本领域普通技术人员将认识到诸如“以上”、“以下”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”等仅用于描述附图，而不代表对由所附的权利要求所限定的本发明的范围的限制。

参见附图，其中相似的附图标记贯穿若干幅附图标示相似的零件，发动机被以20总体地示出。参见图1，发动机20包括限定出至少一个孔24的缸体22，和可移动地布置在每一个孔24中的活塞组件26。发动机20可包括但不限于，具有4、6、8或10个孔24的内燃发动机20，每一个孔24在其中支撑活塞组件26。活塞组件26在已知的发动机20的点火/排气序列中在孔24中来回往复运动。孔24可包括任意适于发动机20的具体尺寸和/或意图的用途的直径。

参见图2至图4，活塞组件26包括具有沿纵向轴线30布置的中心的环状本体28。环状本体28包括限定出至少一个沟槽34的外侧表面32，该沟槽绕环状本体28圆周地布置，且和纵向轴线30共心。通常，如所示，环状本体28包括沿纵向轴线30彼此轴向间隔地布置的三个沟槽34。但是，应理解沟槽34的数量可不同于在此处示出且描述的。

活塞组件36还包括至少一个环组件36，其中每一个环组件36布置在相应一个沟槽34中。因此，应理解活塞组件26包括对应数量的环组件36和沟槽34。如在图2和4中所示，环状本体28限定出三个沟槽34，其中独立的环组件36布置在每一个沟槽34中。但是，应理解沟槽34和环组件36的总数量可不同于在此处描述以及在附图中示出的。

环组件36包括第一压缩环38和第二压缩环40。第一压缩环38和第二压缩环40被彼此邻接地叠置，成邻接接合，即，一个位于另一个的顶部上。优选地且如所示，第一压缩环38布置在第二压缩环40之上，如图所示。但是第一压缩环38和第二压缩环40的相对位置可颠倒。第一压缩环38和第二压缩环40两者都布置在由环状本体28限定出的单个沟槽34中。因此，应理解沟槽34被轴向尺寸设定为沿纵向轴线30接收第一压缩环38和第二压缩环40两者。

在活塞组件38被安装进入发动机20的孔24之前，第一压缩环38和第二压缩环40以径向非压缩状态布置，即，自由态，如图2所示。在安装进入孔24之后，第一压缩环38和第二压缩环40以径向压缩状态布置，且从环状本体28径向向外偏置，并和孔24的表面接合，以密封孔24，如图4所示。

第一压缩环38包括第一环外表面42，其限定出外侧第一环直径44。外侧第一环直径44是第一压缩环38的外直径，不论其是处在压缩状态或非压缩状态中。因此，当第一压缩环38在压缩位置和非压缩位置之间展开和/或收缩时，外侧第一环直径44的大小发生变化。第二压缩环40包括第二环外表面46，其限定出外侧第二环直径48。外侧第二环直径48是第二压缩环40的外直径，不论其是处在压缩状态或非压缩状态中。因此，当第二压缩环40在压缩位置和非压缩位置之间展开和/或收缩时，外侧第二环直径48的大小发生变化。

参见图3，第一压缩环38包括第一环切去部50，其限定出第一环间隙52。第一环间隙52跨第一压缩环38径向延伸。因此，第一压缩环38包括非连续大致圆形形状，该形状和纵向轴向30垂直。第一压缩环38中的第一环切去部50允许第一压缩环38从非压缩状态至压缩状态的径向压缩。优选地，当第一压缩环38处在非压缩状态中时，第一环间隙52在3.0mm和18mm的范围之间，取决于环组件的具体应用。

第二压缩环40包括第二环切去部54，其限定出第二环间隙56。第二环间隙56跨第二压缩环40径向延伸。因此，第二压缩环40包括非连续大致圆形形状，该形状和纵向轴向30垂直。第二压缩环40中的第二环切去部54允许第二压缩环40从非压缩状态至压缩状态的径向压缩。优选地，当第二压缩环40处在非压缩状态中时，第二环间隙56在3.5mm和25mm的范围之间，取决于环组件的具体应用。

当第一压缩环38和第二压缩环40两者都以径向非压缩状态布置时，如图2和图3，第二环间隙56等于或大于第一环间隙52，而外侧第二环直径48等于或大于外侧第一环直径44。优选地，当第一压缩环38和第二压缩环40两者都处在非压缩状态中时，第二环间隙56在0.5mm和7.0mm的范围之间，大于第一环间隙52。当第一压缩环38和第二压缩环40都以径向压缩状态布置时，第一环间隙52可能或可能不等于第二环间隙56，且外侧第二环直径48等于外侧第一环直径44，如图4所示。

第一压缩环38包括径向弹簧张力，其和当第一压缩环38以径向非压缩状态布置时第一弹簧间隙的宽度相关。第一压缩环38的弹簧张力随着第一环间隙52的宽度的增加而增加。类似地，第二压缩环40包括径向弹簧张力，其和当第二压缩环40以径向非压缩状态布置时第二弹簧间隙的宽度相关。第二压缩环40的弹簧张力随着第二环间隙56的宽度的增加而增加。优选地，第二环间隙56大于第一环间隙52。但是，第二压缩环40可能或可能不包括较第一压缩环38大的径向弹簧张力。

参见图3，第一环间隙52和第二环间隙56都相对于彼此且绕纵向轴线30以非重叠的取向有角度地偏置。因此，第一环间隙52和第二环间隙56不布置成彼此成直接流体连通，由此阻止流体分别通过第一环间隙52和第二环间隙56泄漏穿过第一压缩环38和第二压缩环40。

环组件36可包括定位机构58。定位机构58配置为保持第一环间隙52和第二环间隙56之间的非重叠取向。定位机构58确保第一压缩环38和第二压缩环40不绕纵向轴线旋转进入其中第一环间隙52和第二环间隙56将彼此重合的位置。定位机构58可包括在限制第一压缩环38和第二压缩环40之间的相对角度运动的同时能够允许第一压缩环38和第二压缩环40之间的相对径向运动的任何机构。例如，参见图5，销60可附连至第一压缩环38和第二压缩环40中的一个，且延伸进入由第一压缩环38和第二压缩环40中的另一个限定的径向槽62中。销60和径向槽62之间的相互作用允许第一压缩环38和第二压缩环40相对于彼此径向移动，并由此当布置在环状本体28的沟槽34中时，在限制第一压缩环38和第二压缩环之间的相对于转动的同时，允许在压缩状态和非压缩状态之间的展开和/或压缩。应理解图5中示出且描述的定位机构58仅为示例性的，且定位机构58应包括一些其他合适的机构。

参见图5，第一压缩环38限定出第一径向宽度64。第一径向宽度64是在第一压缩环38的内部半径66和第一压缩环38的外部半径68之间相对于纵向轴线30垂直测得的材料的宽度64。第二压缩环40限定出第二径向宽度70。第二径向宽度70是在第二压缩环40的内部半径72和第二压缩环40的外部半径74之间相对于纵向轴线30垂直测得的材料的宽度70。第一压缩环38的第一径向宽度64等于或大于第二压缩环40的第二径向宽度70。优选地，第一径向宽度64比第二径向宽度70至少大0.1mm。

上文中描述的两件式环组件36在标准的单件式压缩环的基础上提供了改进的性能。由于第二环间隙56较第一环间隙52要大，且第二径向宽度70较第一径向宽度64要小，第二压缩环40的环共形性较第一压缩环38的环共形性要高，以更好地密封孔24的表面。第一压缩环38的较大的第一径向宽度64起作用，以确保环组件36不在操作中失效。当重叠置于第二压缩环40之上时，第一压缩环38的较大的第一径向宽度64增加在第二压缩环40的上侧部上的支撑面积，以阻止环在活塞组件26安装进入发动机20的孔24中时“弹出”（pop out）。此外，由于第一压缩环38和第二压缩环40被彼此邻接地布置，例如，其中第一压缩环38布置在第二压缩环40的顶部上，其中第一环间隙52和第二环间隙56以非重叠取向布置，通过第一环间隙52和/或第二环间隙56的任何间隙泄漏都被降低和/或消除。

尽管已经对用于实施本发明的最佳模式进行了详尽的描述，对本发明所涉及的领域熟悉的技术人员将辨识出在所附的权利要求内用于实施本发明的各种可替换设计和实施例。

Claims (9)

1.一种用于内燃发动机的活塞的环组件，该环组件包括：

第一压缩环，其包括限定出外侧第一环直径的第一环外表面；和

第二压缩环，其被邻接地叠置于第一压缩环上，且包括限定出外侧第二环直径的第二环外表面；

其中第一压缩环和第二压缩环两者都配置为布置在由活塞的环状本体限定出的单个沟槽中；和

其中当第一压缩环和第二压缩环两者都以径向非压缩状态布置时，外侧第二环直径大于外侧第一环直径；

其中第一压缩环包括第一环切去部，第一环切去部限定出跨第一压缩环径向延伸的第一环间隙，第二压缩环包括第二环切去部，第二环切去部限定出跨第二压缩环径向延伸的第二环间隙，其中第二环间隙大于第一环间隙。

2.如权利要求1所述的环组件，其中第一压缩环包括径向弹簧张力，第一压缩环的该径向弹簧张力和当第一压缩环以径向非压缩状态布置时的第一弹簧间隙的宽度相关，第二压缩环包括径向弹簧张力，第二压缩环的该径向弹簧张力和当第二压缩环以径向非压缩状态布置时的第二弹簧间隙的宽度相关，且其中第一压缩环的径向弹簧张力和第二压缩环的径向弹簧张力分别随着第一间隙的宽度和第二间隙的宽度的增加而增加。

3.如权利要求2所述的环组件，其中第二压缩环包括较第一压缩环更高的径向弹簧张力。

4.如权利要求1所述的环组件，其中当第一压缩环和第二压缩环两者都以径向压缩状态布置时，第一环间隙等于第二环间隙。

5.如权利要求4所述的环组件，其中当第一压缩环和第二压缩环两者都以径向压缩状态布置时，外侧第二环直径等于外侧第一环直径。

6.如权利要求1所述的环组件，其中第一环间隙和第二环间隙以非重合取向相对于彼此有角度地偏移。

7.如权利要求6所述的环组件，其中环组件包括定位机构，该定位机构保持第一环间隙和第二环间隙之间的非重合取向。

8.如权利要求7所述的环组件，其中定位机构配置为允许第一压缩环和第二压缩环之间的相对径向运动，且配置为限制第一压缩环和第二压缩环之间的相对角运动。

9.如权利要求1所述的环组件，其中第一压缩环限定出第一径向宽度，且第二压缩环限定出第二径向宽度，其中第一径向宽度较第二径向宽度要大。