一种活塞的制作方法

本实用新型涉及内燃机领域，特别涉及一种活塞。

背景技术：

活塞是内燃机中作往复运动的机件。活塞的基本结构包括顶部、头部和裙部，通常的，活塞的头部设有至少一个活塞环，用于密封活塞与气缸壁之间的间隙。

活塞环与气缸壁长时间磨损，活塞环自身不断被磨损，同时，气缸的内径扩大，导致活塞环的密封性能严重下降，活塞环与气缸壁之间的间隙不断增大，大量燃气经过活塞环和气缸壁之间的间隙窜入曲轴箱内，引起曲轴箱压力升高，且有爆炸的风险；大量润滑油沿活塞环和气缸壁之间的间隙窜入燃烧室，造成燃烧室积炭，润滑油消耗过高，且容易导致节气门关闭不严、进气阀或排气阀漏气，更严重的产生爆震，导致内燃机可靠性降低，严重影响内燃机正常工作。导致需要频繁更换活塞的活塞环，用户的使用成本较高。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种活塞，其结构简单、加工成本低，活塞上设置的密封环可针对密封环自身和气缸壁的磨损自动进行补偿，保证活塞与气缸壁之间的密封性能，有效降低高压燃气窜入曲轴箱或润滑油窜入燃烧室的风险，保证内燃机正常工作，降低用户的使用成本。

本实用新型的技术方案是：一种活塞，包括活塞本体、密封环，以及驱动机构，所述活塞本体中设有一内腔，该内腔的开口位于活塞本体的底部中心，活塞本体的圆周壁上设有至少一个活塞环槽，该活塞环槽中设有多个导向孔，多个导向孔沿活塞本体的径向延伸，连通内腔、活塞环槽，多个导向孔均分360°圆周，所述密封环由多个相同结构的密封瓣构成，各密封瓣的横截面均呈扇环结构，呈扇环结构的密封瓣外弧面相对该密封瓣内弧面转动角度α，呈扇环结构的密封瓣内弧面上固定设有朝向密封环中心延伸的导向臂，密封瓣的数量与导向孔的数量相适应，各密封瓣的导向臂滑动配合在对应的导向孔中，且延伸进活塞本体的内腔，相邻密封瓣的侧壁相互贴合，构成环形结构的密封环，所述驱动机构包括锥形柱，以及驱动源，所述锥形柱位于多个导向臂的延伸端之间，锥形柱的小径端朝向活塞本体顶部，且通过驱动源具有朝向活塞本体顶部移动的趋势。

进一步的，所述驱动源包括弹簧，以及密封盖，所述密封盖通过螺纹配合固定安装在内腔的开口中，所述弹簧预紧设于锥形柱的大径端和密封盖之间，使锥形柱具有朝向活塞本体顶部移动的趋势。

进一步的，所述锥形柱的大径端中心、密封盖的中心分别设有定位槽，所述弹簧的两端分别通过锥形柱、密封盖上的定位槽限位。

进一步的，还包括一螺杆，所述螺杆的一端与锥形柱的大径端固定相连，螺杆的另一端穿过密封盖，与一螺母螺纹配合。

进一步的，所述导向臂的延伸端端面为斜面，该斜面与锥形柱的锥面相适应。

进一步的，所述导向臂的延伸端端面呈弧面，该弧面与锥形柱的锥面相适应；所述导向臂的延伸端端面上设有若干凹槽。

进一步的，连接密封瓣内弧面、外弧面对应端的侧壁为平面，或者为弧面。

进一步的，所述密封环的外周设有环槽，一弹性约束套套设在在环槽中，对各密封瓣形成径向限位。

进一步的，所述导向臂所在直线穿过密封瓣的外弧面中心。

进一步的，所述导向孔为矩形孔，所述导向臂的横截面与导向孔的形状相适应。

采用上述技术方案具有以下有益效果：

1、活塞包括活塞本体、密封环，以及驱动机构，其中的活塞本体自然的具有顶部、头部、裙部，其中的密封环用于密封活塞本体和气缸壁之间的间隙。所述活塞本体中设有一内腔，该内腔的开口位于活塞本体的底部中心，活塞本体的圆周壁上设有至少一个活塞环槽，活塞环槽用于安装、定位密封环，且在径向让位活塞环，使密封环的厚度可以更厚。该活塞环槽中设有多个导向孔，多个导向孔沿活塞本体的径向延伸，连通内腔、活塞环槽，多个导向孔均分360°圆周。所述密封环由多个相同结构的密封瓣构成，各密封瓣的横截面均呈扇环结构，呈扇环结构的密封瓣外弧面相对该密封瓣内弧面转动角度α，呈扇环结构的密封瓣内弧面上固定设有朝向密封环中心延伸的导向臂，密封瓣的数量与导向孔的数量相适应，各密封瓣的导向臂滑动配合在对应的导向孔中，且延伸进活塞本体的内腔，相邻密封瓣的侧壁相互贴合，构成环形结构的密封环，当相邻密封瓣的侧壁完全重叠贴合时，呈环形结构的密封环处于最小直径状态，当各密封瓣向外径向位移时，相邻密封瓣的侧壁相对滑动一定距离，相邻密封瓣的侧壁处于大部分重叠贴合状态，呈环形结构的密封环直径变大，在满足密封环结构完整的前提下，实现补偿因密封环自身、气缸壁磨损形成的间隙的目的，保证活塞和气缸壁之间的密封性能。所述驱动机构包括锥形柱，以及驱动源，所述锥形柱位于多个导向臂的延伸端之间，锥形柱的小径端朝向活塞本体顶部，且通过驱动源具有朝向活塞本体顶部移动的趋势，具有朝向活塞本体顶部位移趋势的锥形柱的锥面与多个密封瓣的导向臂配合，使各密封瓣具有向外径向位移的趋势，当密封环和气缸壁之间因磨损产生间隙后，各密封瓣自动向外径向位移，组成的密封环自动扩径，且保持密封环的结构完整性，对产生的间隙进行补偿，实现实时保证活塞和气缸壁密封性的需求，保证内燃机正常作业。本实用新型装配的密封瓣使用率(可磨损厚度)相比与传统的密封环的使用率(可磨损厚度)极大的提高，还能极大降低内燃机的维护、使用成本。

2、还包括一螺杆，所述螺杆的一端与锥形柱的大径端固定相连，螺杆的另一端穿过密封盖，与一螺母螺纹配合，通过螺杆、螺母配合，可手动调整锥形柱的初始位置，满足实际装配需求。

3、导向臂的延伸端端面为斜面，该斜面与锥形柱的锥面相适应，所述导向臂的延伸端端面呈弧面，该弧面与锥形柱的锥面相适应；所述导向臂的延伸端端面上设有若干凹槽，如此设计，使导向臂的延伸端与锥形柱的锥面完全贴合，锥形柱对导向臂施加的作用力朝向导向臂的中心线，保证导向臂带动密封瓣顺畅的沿径向位移。通过在导向臂延伸端端面设置凹槽，还能有效降低导向臂延伸端端面与锥形柱锥面之间的摩擦力，保证锥形柱在驱动源作用下顺畅驱动导向臂向外径向位移。

4、密封环的外周设有环槽，一弹性约束套套设在在环槽中，对各密封瓣形成径向限位，避免活塞的密封瓣在运输、储放过程中滑落出活塞本体，保持活塞完整性。

下面结合附图和具体实施方式作进一步的说明。

附图说明

图1为本实用新型活塞本体的结构示意图；

图2为本实用新型密封环的结构示意图；

图3为本实用新型密封瓣(去掉导向臂)的结构示意图；

图4为本实用新型锥形柱的结构示意图；

图5为本实用新型密封盖的结构示意图；

图6为本实用新型的装配示意图。

附图中，1为活塞本体，11为内腔，12为活塞环槽，13为导向孔，2为密封环，21为密封瓣，22为导向臂，23为环槽，24为弹性约束套，3为驱动机构，31为锥形柱，32为驱动源，321为弹簧，322为密封盖，323为螺杆，324为螺母。

具体实施方式

参见图1至图6，为一种活塞的具体实施例。活塞包括活塞本体1、密封环2，以及驱动机构3。所述活塞本体1中设有一内腔11，该内腔11的开口位于活塞本体1的底部中心，本实施例中，活塞本体选用内燃机领域常规的活塞本体，如汽油机的活塞本体、燃气机的活塞本体，根据实际需求，做出相应调整即可，通常的，均包括活塞顶部、头部、裙部。活塞本体1的圆周壁上设有至少一个活塞环槽12，本实施例中，活塞环槽的数量为一个，也可根据实际需求，设置两个或三个或多个活塞环槽。该活塞环槽12中设有多个导向孔13，多个导向孔13沿活塞本体1的径向延伸，连通内腔11、活塞环槽12，多个导向孔13均分360°圆周，本实施例中，导向孔的数量为四个，均为矩形孔，也可根据实际需要，设置更多数量的导向孔。所述密封环2由多个相同结构的密封瓣21构成，各密封瓣21的横截面均呈扇环结构，呈扇环结构的密封瓣21外弧面相对该密封瓣21内弧面转动角度α，连接密封瓣21内弧面、外弧面对应端的侧壁为平面，或者为弧面，也可为平面和弧面的混合面，本实施例中，密封瓣采用内燃机领域常规的密封材质制成，根据实际需求，还可在密封瓣的外弧面上粘附耐磨材料，以提高耐磨性，密封瓣的数量为四个，与导向孔的数量相适应，密封瓣21外弧面相对该密封瓣21内弧面转动角度为28°，理论上，密封瓣的数量越多，其达到的密封效果越好。呈扇环结构的密封瓣21内弧面上固定设有朝向密封环中心延伸的导向臂22，本实施例中，导向臂通过一体成型固定在密封瓣的内弧面上，导向臂22所在直线穿过密封瓣21的外弧面中心，导向臂22的横截面与导向孔13的形状相适应，也即，呈矩形。各密封瓣21的导向臂22滑动配合在对应的导向孔13中，且延伸进活塞本体的内腔11，相邻密封瓣21的侧壁相互贴合，构成环形结构的密封环2。所述驱动机构3包括锥形柱31，以及驱动源32，所述锥形柱31位于四个导向臂22的延伸端之间，本实施例中，导向臂22的延伸端端面为斜面，该斜面与锥形柱31的锥面相适应，导向臂22的延伸端端面呈弧面，该弧面与锥形柱31的锥面相适应，为了降低锥形棒与导向臂之间的摩擦力，所述导向臂22的延伸端端面上设有若干凹槽。锥形柱31的小径端朝向活塞本体1顶部，且通过驱动源32具有朝向活塞本体1顶部移动的趋势，本实施例中，驱动源32包括弹簧321，以及密封盖322，所述密封盖322通过螺纹配合固定安装在内腔11的开口中，所述弹簧321预紧设于锥形柱31的大径端和密封盖322之间，使锥形柱31具有朝向活塞本体1顶部移动的趋势，具体的，锥形柱31的大径端中心、密封盖322的中心分别设有定位槽，所述弹簧321的两端分别通过锥形柱、密封盖上的定位槽限位。

进一步的，为了满足实际装配需求，可手动调整锥形柱的初始位置，还包括一螺杆323，所述螺杆323的一端与锥形柱31的大径端固定相连，螺杆323的另一端穿过密封盖322，与一螺母324螺纹配合。

进一步的，为了避免活塞的密封瓣在运输、储放过程中滑落出活塞本体，保持活塞完整性，密封环2的外周设有环槽23，一弹性约束套24套设在在环槽23中，对各密封瓣21形成径向限位。

本实用新型的工作原理为，参见图6，将活塞装配在气缸中，活塞的裙部通过活塞销连接连杆，对曲轴传力，活塞上的密封环与气缸壁接触，将气缸燃烧室和曲轴箱分隔开。活塞工作时，密封环相对气缸壁滑动，密封环、气缸壁均磨损，产生间隙，锥形柱在弹簧作用下，具有朝向活塞顶部位移的趋势，锥形柱的锥面挤压导向臂向外径向位移，使密封瓣向外径向位移，补偿密封环和气缸壁之间的间隙，相邻密封瓣的侧壁之间产生少量相对滑动，处于大部分重叠贴合状态，保持密封环的结构完整性，使密封环持续对活塞和气缸壁之间的间隙形成密封。