全封闭活塞、活塞环组件 技术领域
本发明涉及一种全封闭活塞、活塞环组件，特别与活塞、活塞环的配合结构有关。
背景技术
在活塞、活塞环的配合结构中，存在着活塞环和活塞环槽之间两侧隙及活塞环内圆与活塞环槽底之间背隙的通道，这样，就会有曲轴箱机油向气缸泵油现象的出现，从而使气缸产生积炭，造成气缸磨损。尤其是在发动机运行地中后期，由于活塞环环槽、活塞环、气缸等磨损，侧隙、背隙的空间加大，泵油现象更加严重，以致发生火花塞沾油，积炭，冒烟，排气污染，发动机失效等故障。目前，为了有效改善气缸的封闭性能，对活塞环进行改进使之更密封的技术很多，如CN1274054A公开了一种活塞环密封不漏技术，其一个活塞环槽内装有两个外环一个内环，活塞环切口轴向泄漏由两个外环互相挡住，环槽底背间隙内气体向外环切口的泄漏由内环挡住。再如CN2144734Y公开了一种全封闭活塞、活塞环组件，其两支气环的内圆装有弹性封闭环，该弹性封闭环是开口的。这些已有技术有的结构复杂，有的并未切断活塞环与活塞环槽之间的侧隙及背隙的通道，因此未得到广泛的推广与应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种全封闭活塞、活塞环组件，所要解决的技术问题是使该活塞、活塞环组件能切断活塞环与活塞环槽之间的侧隙及背隙的通道，并能确保发动机的气缸密封系统始终处于良好的工作状态，从而提高发动机的使用寿命。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种全封闭活塞、活塞环组件，活塞的气环槽内放置有两支开口相错的气环，两支气环的径向内侧端面装有弹性环，其技术方案是：活塞的气环槽底面具有沿该气环槽的至少一个侧壁的环形凹槽，所述的环形凹槽的非气环槽侧壁的侧壁平行于气环槽侧壁；所述的弹性环为不带开口的封闭式环体，弹性环的径向内侧端面轴向端部具有沿其径向伸出的、进入上述环形凹槽内与之配合而将该环形凹槽密封的弹性叶片；弹性环的径向内侧端面与活塞的气环槽底面之间具有安装弹簧的容置区域，对弹性环施加作用力而使得弹性环与活塞环、活塞环与气缸内壁接触更紧密的弹簧设于该容置区域内；弹性环的径向外侧端面与两支气环的径向内侧端面之间具有相吻合的配合结构。
上述技术方案中，所述的活塞的气环槽底面具有沿该气环槽的一个侧壁或两个侧壁的环形凹槽。上述的弹簧可以为板簧，弹性环的径向内侧端面与活塞的气环槽底面之间安装弹簧的容置区域其横截面形状为长方形。上述的弹簧还可以为螺旋弹簧，弹性环的径向内侧端面与活塞的气环槽底面之间安装弹簧的容置区域其横截面形状为圆形。上述的弹性环的径向外侧端面与两支气环的径向内侧端面之间相吻合的配合结构可以是单搭接结构，弹性环的径向外侧端面轴向端部沿其径向伸出一个凸缘，两支气环的径向内侧端面轴向端部相应具有一个所述的凸缘进入其内与之配合的缺口。所述的配合结构可以是双搭接结构，弹性环的径向外侧端面两个轴向端部沿其径向各伸出一个凸缘，两支气环的径向内侧端面两个轴向端部相应各具有一个所述的凸缘进入其内与之配合的缺口。所述的配合结构可以是弹性环的径向外侧端面具有一个凹曲面，两支气环的径向内侧端面具有一个进入所述的凹曲面内的凸曲面。所述的配合结构可以是弹性环的径向外侧端面与两支气环的径向内侧端面均为圆柱面。所述的配合结构可以是弹性环的径向外侧端面呈凹凸相间的踞齿形结构，两支气环的径向内侧端面呈与之相吻合的凸凹相间的踞齿形结构。
本发明的上述结构，使得所述的弹性环和与其相配合的气环槽上下侧壁之间、弹性环的弹性叶片和与其相配合的环形凹槽上下侧壁之间、弹性环的径向外侧端面与两支气环的径向内侧端面相吻合的配合结构之间，切断了活塞环(即两支气环)与活塞环槽之间的侧隙及背隙的通道；同时，由于弹性环受两支气环的径向内侧端面挤压及弹簧对弹性环施加作用力，因此弹性环与活塞环、活塞环与气缸内壁接触更加紧密，即便是在发动机工作到中后期，气缸、两支气环磨损而侧背隙加大后，由于弹性环的回弹作用及弹簧的弹力作用，弹性环与活塞环、活塞环与气缸内壁仍能紧密接触，本发明具有自动封闭活塞环、气缸壁磨损后产生的空间的作用，它有效地封闭了机油泵油通路，起到了良好的密封作用，它使气缸室无积炭，对减少气缸磨损十分有利。由于曲轴箱不窜气，使得机油无污染，无积炭，不会增加曲轴、轴承、齿轮等零件的磨损，节省了润滑油。由于无背隙，也就无背压力，活塞环对气缸壁上止点附近就无巨大的正压力，也就不会有常见的气缸上止点附近产生台阶的现象发生。由于无污染、无积炭，发动机运行磨损小，也就不会有鼓肚气缸的现象发生，发动机的功率得以提升，节省了燃料。本发明并能确保发动机的气缸密封系统始终处于良好的工作状态，从而提高了发动机的使用寿命。
将本发明用于摩托车四冲程发动机上，发动机的缸径为φ39mm，且上止点处有沿径向的0.03mm台阶，用标准开口0.25mm气环，配本发明的弹性环与活塞，而后用三组开口气环，第一组为1.5mm的，第二组为2.5mm的，第三组为6.5mm的，侧隙在0.1-0.3mm不等。经试验，本发明能起到良好的密封作用，并能确保发动机的气缸密封系统始终处于良好的工作状态，发动机的使用寿命有了大幅度提高。
本发明所用的弹性环其材质最好为全氟醚，该材料具有十分突出的耐温性(合理使用温度为-45℃-316℃)，可长期在288℃温度下使用，它综合了弹性材料的回弹力和密封力，并耐几乎所有的化学试剂的侵蚀，它的工作温度远高于现测到的活塞环的上限工作温度230-240℃，所以本发明的技术方案是可行的、安全的。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中I的局部放大视图(第一个实施例)。
图3为图1中沿A-A线的剖视图。
图4为本发明第二个实施例的局部视图。
图5为本发明第三个实施例的局部视图。
图6为本发明第四个实施例的局部视图。
图7为本发明第五个实施例的局部视图。
图8为本发明第六个实施例的局部视图。
具体实施方式
如图1、图2、图3所示，本发明的第一个实施例是气缸1内安装有活塞2、两支开口相错的气环3和3′、弹性环4、弹簧7。两支开口相错的气环3和3′设于活塞2的气环槽内，两支气环3和3′的径向内侧端面装有弹性环4，弹性环的宽度与二倍气环宽度相对应。上述的活塞的气环槽底面具有沿该气环槽的一个侧壁的环形凹槽5，环形凹槽5的非气环槽侧壁的侧壁51平行于气环槽侧壁。所述的弹性环4为不带开口的封闭式环体，弹性环4的径向内侧端面轴向端部具有沿其径向伸出的、进入上述环形凹槽5内与之配合而将该环形凹槽密封的弹性叶片42。本实施例由于环形凹槽5的数量为一个，因此，与之配合而将该环形凹槽密封的弹性叶片42数量也为一个。弹性环4的径向内侧端面与活塞的气环槽底面之间具有安装弹簧7的容置区域6，容置区域6其横截面形状为圆形，对弹性环施加作用力而使得弹性环与活塞环、活塞环与气缸内壁接触更紧密的弹簧7设于该容置区域6内，弹簧7为螺旋弹簧。弹性环4的径向外侧端面与两支气环3和3′的径向内侧端面之间具有相吻合的配合结构，该配合结构可以是单搭接结构，即弹性环的径向外侧端面轴向端部沿其径向伸出一个凸缘41，两支气环的径向内侧端面轴向端部相应具有一个所述的凸缘41进入其内与之配合的缺口。受两支气环3和3′的径向内侧端面挤压的弹性环4其轴向上下端面分别与活塞的气环槽上下两个侧壁紧密接触，由于弹性环的回弹作用及弹簧7的弹力作用，弹性环4仍能沿气环槽上下两个侧壁移动，使得活塞环与气缸内壁接触更紧密。
如图4、图5所示，本发明的第二个、第三个实施例是气缸1内安装有活塞2、两支开口相错最好为180°的气环3和3′、弹性环4、弹簧7。两支开口相错的气环3和3′设于活塞2的气环槽内，两支气环3和3′的径向内侧端面装有弹性环4，弹性环的宽度与二倍气环宽度相对应。上述的活塞的气环槽底面具有沿该气环槽的两个侧壁的两个环形凹槽5，每个环形凹槽5的非气环槽侧壁的侧壁51平行于气环槽侧壁。所述的弹性环4为不带开口的封闭式环体，弹性环4的径向内侧端面轴向端部具有沿其径向伸出的、进入上述环形凹槽5内与之配合而将该环形凹槽密封的弹性叶片42。由于环形凹槽5的数量为两个，因此，与之配合而将该环形凹槽密封的弹性叶片42数量也为两个。弹性环4的径向内侧端面与活塞的气环槽底面之间具有安装弹簧7的容置区域6。弹性环4的径向外侧端面与两支气环3和3′的径向内侧端面之间具有相吻合的配合结构，该配合结构是双搭接结构，即弹性环的径向外侧端面两个轴向端部沿其径向各伸出一个凸缘41，两支气环的径向内侧端面两个轴向端部相应各具有一个所述的凸缘41进入其内与之配合的缺口。第二个实施例与第三个实施例有所不同，如图4所示，本实用新型的第二个实施例是所述的容置区域6其横截面形状为长方形，对弹性环施加作用力而使得弹性环与活塞环、活塞环与气缸内壁接触更紧密的弹簧7设于该容置区域6内，弹簧7为板簧。如图5所示，本实用新型的第三个实施例是所述的容置区域6其横截面形状为圆形，对弹性环施加作用力而使得弹性环与活塞环、活塞环与气缸内壁接触更紧密的弹簧7设于该容置区域6内，弹簧7为螺旋弹簧。受两支气环3和3′的径向内侧端面挤压的弹性环4其轴向上下端面分别与活塞的气环槽上下两个侧壁紧密接触，由于弹性环的回弹作用及弹簧7的弹力作用，弹性环4仍能沿气环槽上下两个侧壁移动，使得活塞环与气缸内壁接触更紧密。
如图6所示，本发明的第四个实施例参照第三个实施例，与第三个实施例不同的是所述的弹性环4的径向外侧端面与两支气环3和3′的径向内侧端面之间相吻合的配合结构是，弹性环的径向外侧端面具有一个凹曲面，两支气环的径向内侧端面具有一个进入所述的凹曲面内的凸曲面。
如图7所示，本发明的第五个实施例参照第三个实施例，与第三个实施例不同的是所述的弹性环4的径向外侧端面与两支气环3和3′的径向内侧端面之间相吻合的配合结构是，弹性环的径向外侧端面与两支气环的径向内侧端面均为圆柱面。
如图8所示，本发明的第六个实施例参照第三个实施例，与第三个实施例不同的是所述的弹性环4的径向外侧端面与两支气环3和3′的径向内侧端面之间相吻合的配合结构是，弹性环的径向外侧端面呈凹凸相间的踞齿形结构，两支气环的径向内侧端面呈与之相吻合的凸凹相间的踞齿形结构。
弹性环4最好由全氟醚材料制成，也可由其它材料制成。