[发明专利]Dykes活塞环和用于制造该活塞环的方法

说明书

本发明提供一种具有精加工的外直径和可忽略的切向张力的dykes活塞环。该方法包括步骤：将坯料杆机加工成比活塞环(20)的精加工的外直径略大的初始外直径，将坯料杆的初始外直径精加工成具有等于精加工的外直径的公称直径的圆形轮廓，并将坯料杆机加工成优选的横截面。Dykes活塞环可具有梯形或半梯形的横截面。该方法继续步骤：响应于完成包括上述步骤的所有张力产生操作来使用切断工具将活塞环(20)从坯料杆分离。该方法继续步骤：将活塞环研磨成最终纵向厚度(48)并纵向切割活塞环以形成最终间隙(50)。

技术领域

本发明提供一种用于制造低张力活塞环，特别是具有精加工的外直径和可忽略的切向张力的dykes活塞环的制造方法。

背景技术

活塞环是内燃发动机的关键部件。发动机包括至少一个汽缸和活塞。活塞环是布置在汽缸壁和活塞之间的金属密封件，用于从曲柄箱密封燃烧室，并便于从活塞到汽缸的热传递。活塞环的其它功能是用来防止润滑不需要的油从曲柄箱移动到燃烧室并在汽缸孔表面上提供均匀的燃油膜。为此，活塞环必须保持接触汽缸和活塞。径向接触通常通过活塞环的固有弹簧力实现。活塞环还被用作旋转轴的金属密封件，并还用作收缩和膨胀密封件。

现在，活塞环一般通过两种方式制造。在一种方法中，活塞环被铸成非圆形的单个环。这些环然后通常通过双凸轮车削被机加工成所需形状，在该工艺中，被轴向研磨过的环毛坯件同时在内直径和外直径上被凸轮车削。在相当于自由间隙的部分从活塞环上切除后，其呈现自由形状，在装配到汽缸时给予其必须的径向压力分布。一旦位于汽缸内，活塞环向汽缸壁施加预定的径向压力。除了使用双凸轮车削，环毛坯件还可通过分别机加工内直径和外直径成形。这包括凸轮车削非圆形毛坯件的外直径并机加工内直径，活塞环处于压缩状态中。在外直径和内直径机加工之间的步骤中切出自由间隙。

根据不同的方法，钢制活塞环通过异形钢丝形成。首先环被卷绕成圆形，然后间隙被切出。使用热处理工艺获得必须的形状，其中，环被安装到柄轴上，柄轴被适当地设计成施加所需的径向压力分布。根据活塞环设计，外直径的仿形切削在自动外直径车床或者仿形磨床上使用仿形切削工具进行。

根据上述方法制造活塞环的问题在于活塞环被制造为具有残余切向张力。由于这种活塞环具有扭曲或弯曲的倾向，所以具有残余切向张力的活塞环的制造存在问题。这种环的扭曲或弯曲可能引起过量的燃油消耗和漏气，在该状态中，燃烧气体沿着活塞环和汽缸之间的活塞穿过，从而逃离燃烧室。因而，具有残余切向张力的活塞环可能不利地影响发动机的效率、性能、排放和/或可靠性。

已经发展了旨在生产具有减小的扭曲或弯曲的倾向的活塞环的方法。一个这种方法包括在高温下例如1100°华氏温度(593.33°摄氏度)对由铸铁制成的坯料杆进行热处理，以去除铸造应变和硬点。在坯料杆被热处理以后，活塞环毛坯件从坯料杆切出。一旦活塞环毛坯件从坯料杆分离，该方法继续进行常规的步骤：将活塞环毛坯件机加工和精加工到最终的外直径和内直径。最后的步骤是在活塞环上切出最终的自由间隙。尽管该方法生产的环具有较小的扭曲或弯曲倾向，但是较大的切向张力仍残留在活塞环中。

需要的是这样一种制造活塞环的方法，其中仅仅可忽略的残余切向张力残留在精加工的产品中。没有残余张力，环不会具有扭曲或弯曲的倾向。残余张力特别与具有非常规的横截面的活塞环相关，例如具有L形横截面的dykes活塞环(dykes-type piston rings)。

dykes活塞环允许在更高的发动机速度和燃烧压力下的更好的密封。然而，dykes活塞环的非对称形状导致活塞环相比常规的活塞环更容易扭曲或弯曲。因此，存在对于具有可忽略的切向张力的活塞环特别是dykes活塞环的需求。

发明内容