专利名称：一种组合式活塞的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种发动机活塞，特别涉及一种组合式活塞。
背景技术：
现有内燃机的活塞，基本采用单环单槽结构，即每一道活塞环槽内只放置一个活塞环而且活塞环口不加控制，这样的活塞在使用过程中由于活塞环与发动机气缸壁的磨损，活塞环口间隙会逐渐增大，而且会因活塞的高速往复运动使气缸内产生高压气流并驱动气流向活塞环口冲击，从而导致所有活塞环环口较集中于同一区域或一条线上，此时的活塞，在活塞气缸内壁活塞环环口较集中的区域或线上会出现磨损，严重时缸壁会形成一条凹槽，造成活塞漏气、窜油，气缸壁变形报废。所以，现有内燃机的活塞结构因漏气、窜油影响了发动机的功率输出，而且造成了能源浪费和环境污染。
鉴于内燃机的上述弊病，人们试图寻找一种有效的解决办法。如中国实用新型专利授权公告号为CN2419421的“带有双复合定位恒密活塞环的活塞”提供了一种采用在气环槽内装有一个内环和上、下叠放在一起的装在内环外圆上的两个外环；内环的内壁带有内定位爪，内环的外壁上有中心线不在同一轴线上的上、下两个外定位爪；内环的内定位爪装在气环槽底的定位孔中，上、下两个外环的开口处内壁均加工有槽，其槽分别卡装在内环的上、下定位爪上；这种解决方案存在结构复杂、不易维护、双环之间的间隙易形成串气，制造工艺复杂，零件加工困难度等不足之处。又如中国实用新型专利授权公告号为CN2675884Y的“活塞环与活塞组合定位装置”提供的解决方案是在活塞的气环槽的槽底部镶嵌有定位块，定位块的高度小于等于气环槽深度的一半，活塞环开口处的内侧圆柱壁上开有槽，在活塞环的开口处闭合时其槽与定位块间隙配合；该解决方案因采用方块形定位块，定位块的直角处的应力过于集中，易造成定位块或活塞环在活塞装配及运行时折断，断尾会造成活塞环及气缸更大的磨损，导致气密性差甚至产生严重的后果等问题。再如中国实用新型专利授权公告号为CN2615439Y的“双环合并、错开口使用结构活塞”所提供的活塞，其每一道活塞环槽的上边沿和下边沿均错开各设一个活塞定位销，每一活塞环的一个端面上开设一个定位销缺口，每一道活塞环槽内以上环开设定位销缺口的端面向上、下环开设定位销缺口的端面向下放置两个分别由活塞环槽上下边沿设置的活塞环定位销定位的活塞环。该技术方案虽然在形式上解决了漏气问题，但由于活塞的四道活塞环各自的材质、性能、功能、作用都不相同，如上顶环，此环一般俗称“火环”，它具有耐高温和防止火与气的下窜，而最下边的环是“油环”，该环的作用是供油、储油和阻油，位于中间的环则为“气环”，它们的材料、性能相同，其硬度、刚性远不如最上边的“火环”耐高温和耐磨，作用也主要是堵气；而该技术方案却将四道环笼统的两两合并，这样组装后由于合并的两个活塞环材质、性能、功能均各不相同，如最上边的“火环”是经镀铬和精加工处理工艺制作的镀铬环，在维修装配时，特指定安装在活塞顶部，定为第一道气环，该环如果盲目与其他气环混装、并装使用，则加厚了该镀铬环的厚度，反而阻碍了镀铬环独自的散热性，独特的功能性的发挥；而“油环”结构特殊，该道环由外油环、内油环组合成供油系统，内油环的钢丝上设有储油弹簧，外油环上设有供油窗口，如强行将气环与油环并置使用而且不设间隔距离，其结果会导致油环增加了一道隔离墙，供油的油道被堵死，使气缸内润滑无法顺利进行，特别在高温、高速运转时，机油尺度达标少(机油不足时)，最易加速机件早期磨损，甚致拉缸、死缸的机械故障发生，因此，“油环”结构本身的独自作用和功能是其它环所不能替代的；所以，不加区别的盲目合并，必然造成机件磨损的加快，性能的下降以及故障的频繁发生。另外，该方案的定位销设置在活塞环槽的边沿上，因为连接面积有限，在活塞高温、高速运动的环境中，很容易产生松动甚至折断，而且加工活塞环的边沿半圆孔需要配置工装。所以，该实用新型的技术方案也难以完全满足发动机活塞的气密性要求。
发明内容
针对上述情况，本实用新型的目的是提供一种结构简单、合理，气密性好、牢固可靠，使用寿命长、节约能源而且排污量少的组合式活塞。
为了实现上述目的，一种组合式活塞，包括活塞环槽和设置在环槽内的活塞环及活塞环口，其中活塞的上下环槽内设置单活塞环，中间环槽内设置单活塞环或多活塞环，活塞环口按一定角度相互错开排列于活塞环槽内且活塞环口均偏离活塞销孔轴线一定角度设置，活塞环口的环槽内设定位装置。
为了实现结构优化，其进一步的措施是中间环槽内设置多活塞环的，其活塞环为二环并置或三环并置于同一活塞环槽内。
二环并置的活塞环口均依序成对按180°角度且相互交叉错开排列于活塞环槽内，其中，起始活塞环口是偏离活塞销孔轴线45°角度设置。
三环并置的活塞环口依序按72°角度相互错开排列于活塞环槽内，其中，起始活塞环口是偏离活塞销孔轴线18°或54°角度设置。
活塞的中间环槽内设置单活塞环的，该环槽内的活塞环口是偏离活塞销孔轴线90°角度设置。
活塞环口内侧设有与定位装置适配的定位缺口。
定位缺口为三角形，该三角形的高为活塞环宽的五分之二。
定位装置为三角定位柱，该三角定位柱设有圆柱型或方柱型。
圆柱型包括柱轴、柱肩、柱顶，其柱肩的直径等于活塞环的厚度，柱顶的顶高不超过环槽深度的五分之二，其上设有开口槽。
方柱型包括柱轴、方肩、方顶，方肩的边长等于活塞环的厚度，方顶的顶高不超过环槽深度的五分之二，其上设有开口槽。
本实用新型采用将相同作用、相同材质的气环并置于同一环槽内且环口错开并避开活塞销孔处活塞环口相对关键的区位排列以及在活塞环口设定位装置的技术方案，解决了现有活塞中活塞环口集中且活塞环合并不合理及定位装置设置不科学的缺陷，较好地解决了活塞环的漏气、窜油、漏火问题，使本实用新型较现有技术相比具有如下结构及性能的突破(1)、将活塞中间环槽内相同作用、相同材质、相同性能、相同磨损、相同热膨胀系数的环并置于一槽而且采取环口错开设置。当活塞压缩做功时，气缸内压缩气体从上环口向下泄漏，此时，并置的下环把上环口向下泄漏的气堵住，而并置的下环口的下漏气，已经由并置的上环堵住了。所以，形成了双环或三环相互作用，互为补充，环环相扣，层层防堵，如一道增加了环厚度的整体无缝环，可明显增强活塞压缩的气密性能，降低了油耗，减少了气缸内部的积炭，减少了因不同材质、不同作用的环的合并所导致的相互制约，影响功能等弊病。
(2)、将活塞中间的气环并置使用的另一个特点是拉长了油环与气环之间的距离，从而增加了机油向气缸内壁冲刷的空间和气缸内壁机油的润滑高度，使气缸内壁的有效润滑面积显著增加，而多余的机油则由上边并置的气环作封堵，防止机油上窜气缸顶部燃烧室。所以，较好解决了机油窜缸燃烧的问题，实现了节能与环保并举的技术目标。
(3)、将活塞环口按一定角度相互错开排列并采用活塞环口全部偏离活塞销孔轴线一定角度设置，不仅防止了活塞环因转动而出现多环环口集中，而且可以使气缸壁、活塞环相对均匀的磨损，增强和延长了活塞环气缸的使用寿命。
(4)、定位装置采用三角定位柱与三角形定位缺口的相互适配设置，使定位柱受冲击的三角形截面较现有受冲击的方形截面的有效冲击面积明显减少，且三角形截面不易产生应力集中，而且由于三角定位柱的直径可以保持最大范围，故三角定位柱的刚性、强度、连接的牢固性均有显著提高且三角定位柱不易折断，加工工艺简单，故采用三角定位可使定位处结合得更好，定位间隙更少，定位精度更高。
(5)、定位装置选用与活塞体相同的材料，使定位装置不会因材料的热膨胀性不同及温差的影响造成三角定位柱的松动脱落，导致损坏活塞气缸内壁。
(6)、具有结构简单、紧凑、合理，定位可靠，各环磨损平均，气密性好，机械故障少，使用寿命长，油耗降低、污染气体排放减少，刷新了安全、经济、节能、环保的新记录。本实用新型适于各种规格、类型的柴油机、汽油机等内燃机用活塞以及各种鼓风机、空气压缩机用活塞。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。
图1为本实用新型第一个具体实施方式
的主视结构示意图。
图2为本实用新型第一个具体实施方式
的俯视结构示意图。
图3为本实用新型第二个具体实施方式
的综合水平剖切展开示意图。
图4为本实用新型第三个具体实施方式
的主视结构示意图。
图5为本实用新型第三个具体实施方式
的俯视结构示意图。
图6为三角定位柱第一个具体实施方式
与活塞环口处于自由状态的水平剖切示意图。
图7为三角定位柱第二个具体实施方式
与活塞环口处于工作状态的水平剖切示意图。
图8为三角定位柱第一个具体实施方式
与活塞环口处于自由状态的水平剖切局部放大结构示意图。
图9为三角定位柱第一个具体实施方式
与活塞环口处于工作状态的水平剖切局部放大结构示意图。
图10为三角定位柱第一个具体实施方式
的主视结构放大示意图。
图11为三角定位柱第一个具体实施方式
的侧视结构放大示意图。
图12为三角定位柱第二个具体实施方式
与活塞环口处于自由状态的水平剖切局部放大结构示意图。
图13为三角定位柱第二个具体实施方式
与活塞环口处于工作状态的水平剖切局部放大结构示意图。
图14为三角定位柱第二个具体实施方式
的主视结构放大示意图。
图15为三角定位柱第二个具体实施方式
的侧视结构放大示意图。
图中1、活塞，12、活塞销孔，2、环槽，3、活塞环，31、单活塞环，32、多活塞环，4、活塞环口，41、起始活塞环口，5、定位装置，6、定位缺口，7、三角定位柱，71、圆柱型，711、柱轴，712、柱肩，713、柱顶，714、开口槽，72、方柱型，721、柱轴，722、方肩，723、方顶，724、开口槽。
具体实施方式
如图所示，组合式活塞，包括活塞1、环槽2和设置在环槽2内的活塞环3及活塞环口4，为了提高活塞1的各项综合性能，并根据活塞环3的不同性质，不同材料，不同功能，不能作用，在活塞1的上下环槽2内设置单活塞环31，中间环槽2内设置单活塞环31或多活塞环32，活塞环口4按一定角度相互错开排列于活塞环槽2内且活塞环口4均偏离活塞销孔12轴线一定角度设置，活塞环口4的环槽2内设定位装置5。
图1、图2是第一个具体实施方式
的主视、俯视结构示意图。图1为中间的同一环槽2内并置二个活塞环3的结构示意图。该二个活塞环3均为相同材料，相同制作工艺，其功能是密封、堵气。二环的活塞环口4与其它活塞环口4组合依序成对按180°角度且相互交叉错开排列于同一活塞环槽2内，其中，最下边的起始活塞环“油环”定义为Y环或最上边的起始活塞环“火环”定义为H环，中间的活塞环“气环”定义为Q环，Y环或H环的活塞环口4是偏离活塞销孔12轴线45°角度设置，将它们依序组成Y-Q、Q-H两对，每对为一组按180°角度排列，组与组之间相互交叉错开排列。排列时，从下向上排列，排列次序是先将“油环”Y环的活塞环口4偏离活塞销孔12轴线45°角度设置，再将Q环按180°角度排列在Y环对面组成Y-Q对，然后由另一Q环与H环组成Q-H对，该Q-H对与Y-Q对交叉90°角度排列在Y-Q对上面，使四道活塞环口4在活塞的同一区位内没有环口重复，达到实现较强的全密封效果。反之，也可从最上边的H环作起始环偏离活塞销孔12轴线45°角度开始排列。
图3为本实用新型第二个具体实施方式
的综合水平剖切展开示意图。该实施方式是将三个相同材料，相同制作工艺，相同功能的Q环并置且相互交叉错开排列，三环的活塞环口4与其它活塞环口4组合依序按72°角度且相互错开排列于同一活塞环槽2内，其中，起始活塞环口41是偏离活塞销孔12轴线18°或54°角度设置。它们的顺序是Y-Q对、Q-Q对、Q-Q对、Q-H对，起始活塞环口41的Y环或H环是偏离活塞销孔12轴线18°或54°角度设置。三环并置且相互错开排列于同一活塞1环槽2内的密封效果更好，相当于将单活塞环31的厚度增加了二倍。该第二个具体实施方式
适合用于特殊结构的发动机。
图4、图5是第三个具体实施方式
的主视、俯视结构示意图。该实施方式是在活塞1的中间环槽2内设置单活塞环31即一个Q环，该Q环的活塞环口4是偏离活塞销孔12轴线90°角度设置，设置单活塞环31的，也可将此单活塞环31加厚以增强其气密性能。
参见图6、图7，活塞环口4内侧设有与定位装置5适配的定位缺口6，为了消除活塞环口4与定位装置5间的间隙，提高定位的精度和可靠性以及强度、耐冲击等，定位缺口6与定位装置5采用三角形的定位缺口6与三角定位柱7适配，该三角形定位缺口6的高为活塞环3宽的五分之二。三角定位柱7的第一个具体实施方式
为圆柱型71；第二个具体实施方式
为方柱型72。为了使定位装置5不会因材料的热膨胀性不同及温差的影响造成三角定位柱7的松动脱落，导致损坏活塞1气缸内壁，定位装置5选用与活塞1体相同的材料制作。
图8-15所示，圆柱型71包括柱轴711、柱肩712、柱顶713，柱顶713为三角形，在柱顶713三角形的垂直方向设有针对Y环的特殊结构而设置的U型开口槽714，U型开口槽714的长与宽可根据各种Y环内的储油弹簧钢丝的大小配置，圆柱型71的柱肩部为一圆柱台面，安装时，利用柱肩部的圆柱台面可实现快速装配，而且圆柱台面可以使三角定位柱7耐受更大的冲击力。方柱型72包括柱轴721、方肩722、方顶723，方肩722的边长等于活塞环3的厚度，方顶723的顶高不超过环槽2深度的五分之二，在方顶723三角形的垂直方向同样设有针对Y环的特殊结构而设置的U型开口槽724，U型开口槽724的长与宽可根据各种Y环内的储油弹簧钢丝的大小配置，以方便储油弹簧的钢丝通过。
以上仅仅是本实用新型的较佳实施例，根据本实用新型的上述构思，本领域的熟练人员还可对此作出各种修改和变换。例如，活塞环口位置的改变，如因Y环的特殊结构而实施活塞环口的改变，定位装置的结构变换以及多环并置的结构变化等等。然而，类似的这种变换和修改均属于本实用新型的实质。
权利要求1.一种组合式活塞，包括活塞(1)、环槽(2)和设置在环槽(2)内的活塞环(3)及活塞环口(4)，其特征在于所述活塞(1)的上下环槽(2)内设置单活塞环(31)，中间环槽(2)内设置单活塞环(31)或多活塞环(32)，所述活塞环口(4)按一定角度相互错开排列于活塞环槽(2)内且活塞环口(4)均偏离活塞销孔(12)轴线一定角度设置，所述活塞环口(4)的环槽(2)内设定位装置(5)。
2.根据权利要求1所述的一种组合式活塞，其特征在于中间环槽(2)内设置多活塞环(32)的，其活塞环(3)为二环并置或三环并置于同一活塞环槽(2)内。
3.根据权利要求1或2所述的一种组合式活塞，其特征在于二环并置的活塞环口(4)均依序成对按180°角度且相互交叉错开排列于活塞环槽(2)内，其中，起始活塞环口(41)是偏离活塞销孔(12)轴线45°角度设置。
4.根据权利要求1或2所述的一种组合式活塞，其特征在于三环并置的活塞环口(4)依序按72°角度相互错开排列于活塞环槽(2)内，其中，起始活塞环口(41)是偏离活塞销孔(12)轴线18°或54°角度设置。
5.根据权利要求1所述的一种组合式活塞，其特征在于活塞(1)的中间环槽(2)内设置单活塞环(31)的，该环槽(2)内的活塞环口(4)是偏离活塞销孔(12)轴线90°角度设置。
6.根据权利要求1所述的一种组合式活塞，其特征在于活塞环口(4)内侧设有与定位装置(5)适配的定位缺口(6)。
7.根据权利要求6所述的一种组合式活塞，其特征在于定位缺口(6)为三角形，该三角形的高为活塞环(3)宽的五分之二。
8.根据权利要求1所述的一种组合式活塞，其特征在于所述定位装置(5)为三角定位柱(7)，该三角定位柱(7)设有圆柱型(71)或方柱型(72)。
9.根据权利要求8所述的一种组合式活塞，其特征在于所述圆柱型(71)包括柱轴(711)、柱肩(712)、柱顶(713)，其柱肩(712)的直径等于活塞环(3)的厚度，所述柱顶(713)的顶高不超过环槽(2)深度的五分之二，其上设有开口槽(714)。
10.根据权利要求8所述的一种组合式活塞，其特征在于所述方柱型(72)包括柱轴(721)、方肩(722)、方顶(723)，所述方肩(722)的边长等于活塞环(3)的厚度，所述方顶(723)的顶高不超过环槽(2)深度的五分之二，其上设有开口槽(724)。
专利摘要一种组合式活塞，该活塞的上下环槽内设单活塞环，中间环槽内设单活塞环或多活塞环，活塞环口按一定角度相互错开排列于活塞环槽内且活塞环口均偏离活塞销孔轴线一定角度设置，活塞环口的环槽内设定位装置；由于采用将相同作用、相同材质的环并置于同一环槽内且环口错开并避开活塞销孔处活塞环口相对关键的区位排列以及在活塞环口设定位装置的技术方案，解决了现有活塞中活塞环口集中且活塞环合并不合理及定位装置设置不科学的缺陷，较好地解决了活塞环的漏气、窜油、漏火问题；使之较现有技术相比具有结构简单、紧凑、定位可靠、气密性好、使用寿命长、油耗降低；适于各种规格、类型的柴油机、汽油机等内燃机以及各种鼓风机、空气压缩机用活塞。
文档编号F02F3/00GK2886225SQ20062004985
公开日2007年4月4日 申请日期2006年1月17日 优先权日2006年1月17日
发明者周定雄 申请人:周定雄