ПОРШНЕВОЕ КОЛЬЦО
PISTON RING

Изобретение относится к поршневому кольцу с основным корпусом, который имеет поверхность качения, внутреннюю периферийную поверхность, а также проходящие между ними верхнюю и нижнюю боковые поверхности, причем основной корпус снабжен стыком и, в частности, в зоне своей внутренней периферийной поверхности имеет нарушение поперечного сечения.
ЕР 1608899 B1 представляет поршневое кольцо с образующим стык шлицем поверхности качения с внутренней периферийной поверхностью, а также с проходящими между ними верхней и нижней боковыми поверхностями, причем в зоне внутренней периферийной поверхности предусмотрено непостоянное нарушение поперечного сечения, которое в направлении периферии в зоне стыка выполнено большим, чем в диаметрально противоположной стыку зоне. Поршневое кольцо имеет толщину стенки, которая изменяется в направлении периферии, причем в зоне стыка толщина стенки выполнена меньшей, чем в диаметрально противоположной стыку зоне.
Посредством нарушений поперечного сечения поршневого кольца, к примеру, за счет формирования постоянных или непостоянных внутренних фасок и/или углов должен быть достигнут технический эффект прилегания поршневого кольца в зоне использования мотора посредством нижней кромки поверхности качения к стенке цилиндра и посредством внутренней кромки к нижней боковой поверхности.
Представленное в данном документе решение является технически трудоемким и, таким образом, слишком дорогостоящим для массового применения.
В основе изобретения лежит задача создания поршневого кольца, которое в сравнении с уровнем техники может быть изготовлено более просто и, кроме того, способствует снижению потребления масла.
Эта задача решается посредством того, что поверхность качения в направлении периферии снабжена изменяющимися конусностями и/или выпуклостями поверхности качения таким образом, что в зоне стыка имеется меньшая конусность и/или выпуклость поверхности качения, чем в диаметрально противоположной зоне задней стороны кольца.
Предпочтительные варианты осуществления предмета изобретения следуют из соответствующих зависимых пунктов формулы изобретения.
Равномерные конусности или выпуклости поверхности качения у поршневых колец с внутренними фасками или геометрически другими ослаблениями поперечного сечения приводят к неравномерным положениям точки поворота на периферии и, таким образом, к нежелательному режиму функционирования. Это может приводить к тому, что гидродинамическое увеличение давления в локальных местах поршневого кольца происходит неравномерно или в самом неблагоприятном случае вообще прекращается, вследствие чего могут иметь место такие эффекты, как смещение масляного затвора и проч.
Нарушения поперечного сечения могут быть предусмотрены как на внутренней, так и на внешней периферийной поверхности. Геометрическая форма нарушения поперечного сечения может быть образована при этом посредством фасок или углов. Специалист выбирает для соответствующего случая применения подходящий тип нарушения перечного сечения.
Под термином «точка поворота» специалист по поршневым кольцам понимает радиально крайне расположенную точку выпуклости/конусности (наивысшую точку), или же максимальную точку профиля поверхности качения, или же точку поворота профиля поверхности качения в положении монтажа поршневого кольца. Для обеспечения оптимального режима съема масла точка поворота должна располагаться относительно соответствующего поршневого кольца в своей аксиально самой низкой зоне. В зависимости от варианта выполнения поверхности качения поршневого кольца (конусности, выпуклости, углубления) сложно реализовать одинаковое положение точки поворота в направлении периферии поршневого кольца.
Посредством объекта настоящего изобретения достигается согласованная с углом поворота соответствующего поршневого кольца конусность или выпуклость поверхности качения и, таким образом, равномерное положение точки поворота по всей периферии. Положение точки поворота регулирует, как описано ранее, решающим образом режим функционирования поршневого кольца в моторе. Одновременно размер конусности поверхности качения оказывает большое воздействие на режим герметизации под действием давления газа при работе двигателя.
Посредством объекта настоящего изобретения поверхность газовой атаки на поверхности качения сильно уменьшается, так что по отношению к периферии поршневого кольца имеет место оптимизация необходимых конусностей.
Особым преимуществом является то, что изменяющиеся конусности поверхности качения могут регулироваться в зависимости от геометрической формы нарушения поперечного сечения поршневого кольца.
Начиная от стыка конусности поверхности качения в обоих направлениях, периферии увеличиваются при этом постоянно или непостоянно. Это зависит от соответствующего случая применения поршневого кольца.
Объект изобретения на основании примера осуществления представлен на чертежах и описан следующим образом. Представлены:
фиг. 1 и 2 варианты осуществления уровня техники в качестве примера,
фиг. 3 блок-схема поршневого кольца в соответствии с изобретением в поперечном сечении.
Фиг. 1 и 2 демонстрируют практические примеры настоящего уровня техники. Представлено поршневое кольцо 1, которое имеет поверхность 2 качения, внутреннюю периферийную поверхность 3, а также проходящие между ними верхнюю и нижнюю боковые поверхности 4, 5. Не изображен стык поршневого кольца 1. В данном случае фиг. 1 приобщается к ЕР 1608899 В1, в котором можно видеть стык поршневого кольца. Представленное на фиг. 1 и 2 поршневое кольцо 1 имеет нарушение 6 поперечного сечения в форме внутренней фаски. Вследствие данного нарушения 6 поперечного сечения поршневое кольцо 1 скручивается в направлении периферии. Так как поршневое кольцо 1 не закрыто, а напротив, имеет стык, угол скручивания изменяется в направлении периферии.
Фиг. 1 демонстрирует, что при принятом угле α скручивания, равном 120°, точка 7 поворота в направлении периферии изменяется. На левом чертеже фиг. 1 точка 7 поворота устанавливается как бы в задней зоне кольца выше центра поршневого кольца 1, а в зоне кольцевого стыка примерно в области маслосъемной кромки 8.
Фиг. 2 демонстрирует воздействие газового давления (Fgas) на представленное на фиг. 1 поршневое кольцо. Теоретически на левом чертеже фиг. 2 представлено сбалансированное состояние по всей периферии поршневого кольца 1. В практическом применении газовое давление (Fgas) по всей периферии поршневого кольца 1, однако, больше, чем противодействующее ему радиальное зажимное усилие (Ft) поршневого кольца 1.
Как уже представлено, равномерные конусности или выпуклости поверхности качения в направлении периферии приводят у поршневых колец 1 с ослаблениями поперечного сечения к неравномерным положениям точки 7 поворота и, таким образом, к нежелательным нестабильным режимам функционирования. Это может приводить к тому, что гидродинамический рост давления в локальных местах периферии поршневого кольца происходит неравномерно, вследствие чего могут возникать такие эффекты, как смещение масла и проч.
Фиг. 3 демонстрирует объект настоящего изобретения. Для достижения постоянно остающегося неизменным положения точки 7' поворота - по периферии поршневого кольца 1' - поверхность 2 качения поршневого кольца 1' в направлении периферии снабжена изменяющейся конусностью α поверхности качения таким образом, что в зоне не изображенного стыка (правый чертеж фиг. 3) имеет место меньшая конусность α поверхности качения, чем в диаметрально противоположной зоне задней стороны кольца (левая часть фиг. 3). На основании правого чертежа фиг. 3 в направлении задней стороны кольца (левый чертеж фиг. 3) конусность α поверхности качения может изменяться постоянно или непостоянно. На фиг. 3 показано, что конусность α поверхности качения изменяется от кольцевого стыка в направлении задней стороны кольца постоянно, то есть непрерывно. Таким образом, конусности α поверхности 2 качения в отличие от уровня техники в направлении периферии устанавливаются намного больше максимального угла скручивания. За счет согласованной с углом скручивания конусности α или выпуклости поверхности качения относительно периферии поршневого кольца 1' достигается равномерное расположение точки 7 поворота. Положение точки 7' поворота запускает решающим образом режим функционирования поршневого кольца 1' в двигателе. Одновременно величина конусности α поверхности качения оказывает существенное воздействие на режим герметизации под давлением газа при работе двигателя. За счет использования объекта настоящего изобретения поверхность газовой атаки на поверхности 2 качения сильно уменьшается, так что в отношении всей периферии поршневого кольца 1' достигается оптимизация необходимой конусности поверхности качения.