(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201980021474.5
(22)申请日 2019.03.25
(30)优先权数据
18164649.8 2018.03.28 EP
(85)PCT国际申请进入国家阶段日
2020.09.23
(86)PCT国际申请的申请数据
PCT/EP2019/057436 2019.03.25
(87)PCT国际申请的公布数据
WO2019/185546 EN 2019.10.03
(71)申请人 菲德尔-莫古哥德堡公司
地址 瑞典墨尼克
(72)发明人 汉斯·古纳·奎斯特
(74)专利代理机构 中科专利商标代理有限责任公司 11021代理人 李娜娜 王新华(51)Int.Cl.F16J 9/14(2006.01)F16J 9/20(2006.01)
(54)发明名称
(57)摘要
提供了一种活塞环。该活塞环包括围绕几何
第二舌状区段，其中，在使用中，该第一舌状区段
渐缩的第一表面部分具有渐缩起始处。邻近所述
第一舌状区段，所述渐缩起始处相对于所述渐缩
起始处在该主区段的其余部分处的位置位于近
端。权利要求书2页 说明书7页 附图5页CN 112105849 A 2020.12.18
C N 112105849
A
1.一种活塞环(1)，包括：
主区段(3)，该主区段围绕几何轴线(X)沿着周向方向延伸，
第一舌状区段(5)，该第一舌状区段从该主区段(3)的第一端部(7)朝向该主区段(3)的第二端部(9)延伸，
第二舌状区段(11)，该第二舌状区段从该主区段(3)的第二端部(9)朝向该主区段(3)的第一端部(7)延伸，
近端侧面(15)，
远端侧面(17)，以及
外周表面(19)，该外周表面将所述侧面(15，17)相互连接，
其中，在使用中，该第一舌状区段(5)被配置为与该第二舌状区段(11)重叠以形成接触界面(25，25a，25b，25c)，
其中，在该主区段(3)处，所述外周表面(19)包括在该周向方向上延伸的渐缩的第一表面部分(21)，其中，所述渐缩的第一表面部分(21)具有渐缩起始处(31)，所述渐缩的第一表面部分(21)从该渐缩起始处向近端并且径向向内地渐缩，
其中，邻近所述第一舌状区段(5)和所述第二舌状区段(11)，所述第一表面部分(21)的所述渐缩起始处(31)相对于所述渐缩起始处(31)在该主区段(3)的其余部分处的位置位于近端。
2.如权利要求1所述的活塞环(1)，其中，所述外周表面(19)具有双渐缩的轮廓，优选地包括非渐缩的第二表面部分(22)和渐缩的第三表面部分(23)，其中，所述第一表面部分(21)、所述第二表面部分(22)和所述第三表面部分(23)是运行表面，并且这些表面最优选位于所述环的外周表面处。
3.如权利要求1或2所述的活塞环(1)，其中，该第一舌状区段(5)与该第二舌状区段(11)之间的接触界面(25，25a，25b，25c)的最近端部分位于基本上垂直于所述轴线(X)的几何平面(P)中，其中，
-在该第一舌状区段(5)上，该外周表面(19)向所述几何平面(P)的近端延伸，并且
-在该第二舌状区段(11)上，该外周表面(19)向所述几何平面(P)的远端延伸。
4.如权利要求3所述的活塞环(1)，其中，
沿着该活塞环(1)的大部分圆周，所述渐缩起始处(31)位于所述几何平面(P)的远端，并且该渐缩向近端延伸超过所述几何平面(P)，其中，
在该第一舌状区段(5)上，所述外周表面(19)包括从所述几何平面(P)延伸的非渐缩的第二表面部分(22)。
5.如权利要求3或4所述的活塞环(1)，其中，在该第一舌状区段(5)上，该外周表面(19)进一步包括渐缩的第三表面部分(23)，该渐缩的第三表面部分径向向内渐缩，该渐缩从该非渐缩的第二表面部分(22)的近端开始并且向近端延伸。
6.如权利要求2或5所述的活塞环(1)，其中，该渐缩的第三表面部分(23)的渐缩角度(β)大于该渐缩的第一表面部分(21)的渐缩角度(α)。
7.如权利要求6所述的活塞环(1)，其中，该渐缩的第一表面部分(21)和该渐缩的第三表面部分(23)中的每一个延伸至所述近端侧面(15)，并且其中，该渐缩的第三表面部分(23)在该周向方向上从该该第一舌状区段(5)延伸到该主区段(3)、延伸到该渐缩的第一表
面部分(21)。
8.如权利要求6至7中任一项所述的活塞环(1)，其中，邻近所述第二舌状区段(11)，该主区段(3)的所述外周表面(19)包括渐缩的第四表面部分(23)，该渐缩的第四表面部分具有与该渐缩的第三表面部分(23)相同的渐缩角度(β)。
9.如权利要求1或3至8中任一项所述的活塞环(1)，其中，在该第二舌状区段(11)上，所述外周表面(19，22)从所述几何平面(P)非渐缩地延伸。
10.如权利要求1所述的活塞环，其中，在该主区段处，所述外周表面包括筒形表面部分，该筒形表面部分在径向方向上向外凸出，并且在该周向方向上延伸，并且位于所述渐缩的第一表面部分的远端。
11.如权利要求1或3至10中任一项所述的活塞环(1)，其中，该第一舌状区段(5)具有接合凹槽，该接合凹
槽形成为在该主区段(3)的相对于径向方向的外侧和相对于轴线方向的远侧上沿着该周向方向延伸，并且其中，该第二舌状区段(11)被配置为与所述接合凹槽接合。
活塞环
技术领域
[0001]本发明涉及一种活塞环，尤其涉及一种用于大型发动机的活塞环。
背景技术
[0002]活塞环可以由具有两个端部的主区段形成，这两个端部在重叠区域中经由相互接合的舌状区段彼此连接以形成闭合环。活塞环通常安装在活塞的外周部分的环形凹槽中。活塞环是弹性的，并且旨在与气缸的内表面滑动接触。活塞环与活塞和气缸一起可以限定发动机的燃烧室。
[0003]优选用于大型柴油发动机(例如船用发动机)的那种类型的活塞环在发动机操作期间暴露于极端条件下。高度磨损、高温、和高腐蚀会导致活塞环快速磨损，因此需要更换。已经提出了许多增加活塞环使用寿命的方法。这些方法中的一些涉及将耐磨层或耐磨涂层施加到活塞环的最暴露部分，优选其外周。
[0004]活塞环可以具有渐缩的外表面(渐缩的运行轮廓)，并且耐磨涂层设置在该渐缩的表面上。深的运行
轮廓允许燃烧室中的高压作用在活塞环的外周上。长渐缩(从轴向方向上看)将比短渐缩更好地抵消作用在活塞环内周上的大部分高压。这进而使运行轮廓深度能够在耐磨涂层的寿命期间持续。尽管从压力释放的角度来看，长渐缩是有利的，但缺点是活塞环的这种轮廓会带来重叠区域泄漏的风险。
发明内容
[0005]本发明的目的是减轻已知活塞环的缺点。通过所附独立权利要求中所限定的活塞环实现了下面将变得清楚的这个和其他目的。在从属权利要求中限定了各种示例性实施例中的一些。
[0006]本发明基于这样的认识，即通过改变外周活塞环轮廓，可以获得两个功能要求，即充分的压力释放(至少部分地抵消作用在内周表面上的高压)，而不损害重叠区域的密封效果。特别地，发明人已经认识到，通过沿着大部分圆周具有相对较长的轴向渐缩，但是在重叠区域附近和重叠区域处具有较短的渐缩，在保持压力抵消功能的同时，减少了重叠区域处的泄漏风险。在最一般的意义上，本发明涉及一种活塞环，该活塞环具有设置有渐缩表面部分的外表面，该渐缩从渐缩起始处径向向内延伸，其中，该渐缩起始处在重叠区域附近变化(在轴向方向上看)。
[0007]根据本发明的第一方面，提供了一种活塞环。该活塞环包括：
[0008]主区段，该主区段围绕几何轴线沿着周向方向延伸，
[0009]第一舌状区段，该第一舌状区段从该主区段的第一端部朝向该主区段的第二端部延伸，
[0010]第二舌状区段，该第二舌状区段从该主区段的第二端部朝向该主区段的第一端部延伸，
[0011]近端侧面，
[0012]远端侧面，以及
[0013]外周表面，该外周表面将所述侧面相互连接，
[0014]其中，在使用中，该第一舌状区段被配置为与该第二舌状区段重叠以形成接触界面，
[0015]其中，在该主区段处，所述外周表面包括在该周向方向上延伸的渐缩的第一表面部分，其中，所述第一表面部分具有渐缩起始处，所述第一表面部分从该渐缩起始处向近端并且径向向内地渐缩，
[0016]其中，邻近所述第一舌状区段和所述第二舌状区段，所述第一表面部分的所述渐缩起始处相对于所述渐缩起始处在该主区段的其余部分处的位置位于近端。
[0017]术语“近端”和“远端”在本披露中用作两个相反的轴向方向。例如，如果近端方向是向上的，则远端方向将是向下的。通常，活塞环将会安装在活塞上，使得近端侧面面向燃烧室，而远端侧面背向燃烧室。
[0018]综上所述，应当理解的是，因为邻近所述舌状区段的渐缩起始处位于在主区段其余部分的渐缩起始处的近端，所以渐缩的第一表面部分局部地(邻近舌状区段)比主区段的其余部分更短。较短的渐缩降低了泄漏的风险，而在主区段的其余部分的较长的渐缩提供了活塞环的内周与外周之间足够的压力抵消。
[0019]在重叠区域，特别是在第一舌状区段上，也可以存在较短的渐缩。然而，在一些实施例中，重叠区域处的外周表面、包括第一舌状区段，可以是非渐缩的(即，基本上平行于轴线，并且平行于活塞环抵靠其滑动的气缸)。
[0020]应当理解的是，表述“邻近”并不旨在局限于紧邻舌状区段。而是，应当理解为包括在舌状区段附近。因此，换言之，最靠近第一舌状区段的渐缩的第一表面部分的圆周部分和最靠近第二舌状区段的圆周部分具有渐缩起始处，该渐缩起始处位于渐缩的第一表面部分的其余部分的渐缩起始处的近端。
[0021]适当地，渐缩的第一表面部分的渐缩起始处的位置差异可以通过渐缩起始处朝向第一舌状区段和第二舌状区段逐渐向近端上升来实现。从渐缩的第一表面部分中的渐缩起始处到重叠区域中的渐缩起始处的过渡长度可以适当地不大于闭合环的圆周的5％。[0022]根据活塞环(1)的至少一个示例性实施例，所述外周表面(19)具有双渐缩的轮廓，优选地包括非渐缩的第二表面部分(22)和渐缩的第三表面部分(23)，其中，所述第一表面部分(21)、所述第二表面部分(22)和所述第三表面部分(23)是运行表面，并且
这些表面最优选位于所述环的外周表面处。因此，在发动机操作期间，所述表面部分(23)、(22)和(21)通常将与气缸套接触，并且相应地，渐缩的表面是运行表面并且位于环的外周表面处。[0023]根据至少一个示例性实施例，渐缩的第一表面部分覆盖闭合环的圆周的至少75％。适当地，由渐缩的第一表面部分覆盖的区域相对于与重叠区域成180°(沿周向方向)的点对称。
[0024]根据至少一个示例性实施例，第一舌状区段与第二舌状区段之间的接触界面的最近端部分位于基本上垂直于所述轴线的几何平面中。在一些实施例中，最近端部分可以沿着第一舌状区段与第二舌状区段之间的平坦的接触界面部分。在这种情况下，平坦的接触界面部分将与所述几何平面重合。在其他实施例中，最近端部分可以是弯曲的接触界面的端部(例如四分之一圆的成形截面)。
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