專利名稱：活塞環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1的前序部分所述的活塞環(huán)；涉及一種具有一個活塞的結(jié)構(gòu)，其中該活塞帶有此種活塞環(huán)；同時還涉及一種內(nèi)燃機，尤其是具有此種結(jié)構(gòu)的大型柴油機。
在現(xiàn)有內(nèi)燃機中，活塞環(huán)的所述改裝部分在每種情況下都被布置在該滑動表面的中間區(qū)域內(nèi)。就密封效果而言，該中間區(qū)域必須具有特別高的形成精度。青銅鑲嵌件形式的改裝部分意味著對該活塞環(huán)的削弱，由此該滑動表面的質(zhì)量被損害。因此有人建議使用其它裝置來監(jiān)測活塞環(huán)的磨損狀態(tài)。EP-A-1 006 271(＝P.6927)中描述了一種替代方案。在該專利中，該傳感器是一個超聲波轉(zhuǎn)換器。然而經(jīng)表明，這種替代方案的技術(shù)要求很高。
這種用在內(nèi)燃機中的活塞環(huán)具有一個滑動表面，該表面通過與一種潤滑劑的相互作用在一個氣缸套與一個活塞之間形成一種密封。該滑動表面位于該活塞環(huán)的一個邊緣帶處，該環(huán)帶的設(shè)置至少部分地是為了提供一個直至最大磨損深度的磨損消耗量。一個改裝部分被形成在該邊緣帶內(nèi)；當(dāng)該改裝部分在布置在氣缸套中的固定傳感器前面運動時，其中將產(chǎn)生信號或者影響由傳感器發(fā)出的信號，從而產(chǎn)生能夠被傳感器寄存的關(guān)于磨損量程度的信息。該改裝部分在滑動表面的上邊緣和/或下邊緣處被布置在邊緣帶的一個邊緣區(qū)域中。該邊緣區(qū)域的寬度小于該滑動表面的寬度的20％。
從屬權(quán)利要求2至5涉及本發(fā)明的活塞環(huán)的有利實施例。權(quán)利要求6至9的主題是一種為內(nèi)燃機提供的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包含這種活塞環(huán)和一個相應(yīng)的傳感器。權(quán)利要求10涉及一種包含本發(fā)明的這種結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機。
一個改裝部分5被形成在該邊緣帶中，當(dāng)它在固定傳感器4前面運動時，其內(nèi)部將產(chǎn)生信號或者影響傳感器4所發(fā)出的信號。傳感器4通過該產(chǎn)生的或影響的信號接收并寄存關(guān)于磨損量程度的信息。該信息被傳感器4進(jìn)一步輸送至評估系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明，改裝部分5在滑動表面10的上邊緣15a和/或下邊緣15b處被布置在邊緣帶11的一個邊緣區(qū)域14中。邊緣區(qū)域14的寬度小于滑動表面10的寬度的20％，其中滑動表面10的寬度是指兩個邊緣15a和15b之間的距離。
在圖2所示的活塞環(huán)1中，改裝部分5被形成為一個位于基體1′中的環(huán)形內(nèi)含物50。該內(nèi)含物50的橫剖面，其位于下邊緣15b的邊緣區(qū)域14中，成楔形地垂直于滑動表面10逐漸變細(xì)。一個位于上邊緣15a處的相應(yīng)的改裝部分用點劃線進(jìn)行了表示，該改裝部分可以附加存在或者替代另一個而存在。內(nèi)含物50包括一種不可磁化材料，而基體1′的材料是可磁化的，尤其是鐵磁材料。由EP-A-0 706 039已知的掃描設(shè)備被提供作為傳感器4。
圖3表示了本發(fā)明的第二種活塞環(huán)1的一個細(xì)部。在該活塞環(huán)1中，改裝部分5被形成為一個凹進(jìn)部分51的形式。凹進(jìn)部分51具有兩個部分表面51a和51b，即一個與圓柱形滑動表面10同心的參考表面51a和一個垂直于或近似垂直于滑動表面10的側(cè)面51b，其中參考表面51a被布置在滑動表面10下面的位置13a處，在上述磨損消耗量之前，位置13a與滑動表面10之間的距離等于或大于最大磨損深度(位置13)。
圖4表示了本發(fā)明的活塞環(huán)1的第三個實施例的改裝部分5。該改裝部分5被形成為一個與滑動表面10同心的凹槽52的形式。凹槽52具有一個與滑動表面10同心的側(cè)面52a，該側(cè)面52a可被用作一個超聲波信號44的反射表面，以便產(chǎn)生一個回波信號45。第二側(cè)面52b被有利地形成為斜面，從而避免穿過第一側(cè)面52a傳播的超聲波將任何其它的回波信號反射入傳感器4。凹槽52的底52c被有利地形成為圓形，從而使活塞環(huán)1中不會形成任何源于此處的裂紋。
通過緊固部分42被連接在氣缸套3上的傳感器4是一個超聲波轉(zhuǎn)換器，例如由EP-A 1 006 271已知的傳感器。傳感器4發(fā)射出超聲波信號44經(jīng)由一個連接件40進(jìn)入活塞環(huán)1的下邊緣區(qū)域14。(圖中示出了該瞬時狀態(tài)，其中在活塞環(huán)被上下移動的過程中，其磨損狀態(tài)可被傳感器4檢測出。)超聲波信號44在凹槽52的側(cè)面52a處被部分地反射成回波信號45。通過在一個評估系統(tǒng)中將發(fā)射出的信號44與回波信號45相比較，就可以確定滑動表面10和側(cè)面52a之間的距離以及由此得出的活塞環(huán)1的磨損狀態(tài)。
在圖3所示的實施例中，通過有利地使用一個渦流傳感器確定出凹槽51的深度，即滑動表面10與平行于該滑動表面10的一個參考表面51a之間的距離，其中該渦流傳感器的信號可被一個專用電子系統(tǒng)評估。
活塞環(huán)1的改裝部分5被形成在圖4所示的第三個實施例中，從而可以在維修時通過一種光學(xué)和/或機械輔助的檢測方法確定磨損消耗量，并且實際上使用了一種穿過氣缸的進(jìn)氣口的檢測方法滑動表面10與活塞環(huán)1下側(cè)的一個伸出部分52之間的距離可以通過一種機械輔助方法測定。相應(yīng)的檢測方法同樣適用于圖3所示的第二個實施例。在圖2所示的第一個實施例中，可以通過一種光學(xué)輔助方法，例如使用一個測量放大器，測出滑動表面10上的插入件50的可見范圍的寬度。
包含一個氣缸套3和一個置于其中的傳感器4以及一個承載有本發(fā)明的活塞環(huán)的活塞2的結(jié)構(gòu)被提供給一個內(nèi)燃機，尤其是大型柴油機。傳感器4產(chǎn)生一個與形成在活塞環(huán)1上的改裝部分5相互作用的信號，該信號經(jīng)由一條線41被傳輸至一個電子評估系統(tǒng)。活塞環(huán)的關(guān)于磨損消耗量的狀態(tài)可以基于該信號被確定。該評估系統(tǒng)的有利方案應(yīng)使活塞環(huán)狀態(tài)隨時間的變化在運行的發(fā)動機中受到永久監(jiān)測，即在線監(jiān)測。當(dāng)磨損率不成比例地增大時，對這種隨時間變化的觀察能使我們得出例如燃料選用不合適的結(jié)論。
權(quán)利要求
1.一種活塞環(huán)(1)，其包含一個滑動表面(10)，該滑動表面(10)通過與一種潤滑劑的相互作用而在內(nèi)燃機中的一個氣缸套(3)與一個活塞(2)之間形成一種密封，并且該滑動表面(10)位于該活塞環(huán)的一個邊緣帶(11，12)處，該環(huán)帶的設(shè)置至少部分地是為了提供一個直至最大磨損深度(13)的磨損消耗量，其中一個改裝部分(5)被形成在該邊緣帶內(nèi)，當(dāng)該改裝部分在一個布置在氣缸套中的固定傳感器(4)前面運動時，將產(chǎn)生信號或者影響由傳感器發(fā)出的信號，從而產(chǎn)生能夠被傳感器寄存的關(guān)于磨損量程度的信息，其特征在于改裝部分(5)在滑動表面(10)的上邊緣和/或下邊緣(15a，15b)處被布置在邊緣帶(11，12)的一個邊緣區(qū)域(14)中，其中該邊緣區(qū)域的寬度小于滑動表面的寬度的20％。
2.如權(quán)利要求1所述的活塞環(huán)，其特征在于改裝部分(5)被形成為一個凹進(jìn)部分(51)的形式；并且該凹進(jìn)部分具有兩個部分表面(51a，51b)，即一個與圓柱形滑動表面(10)同心的參考表面(51a)和一個垂直于或近似垂直于該滑動表面的側(cè)面(51b)，其中該參考表面被布置在該滑動表面下面的位置(13a)處，在上述磨損消耗量之前，位置(13a)與該滑動表面之間的距離等于或大于最大磨損深度。
3.如權(quán)利要求1所述的活塞環(huán)，其特征在于改裝部分(5)被形成為一個與滑動表面(10)同心的凹槽(52)的形式；并且在于該凹槽具有一個與該滑動表面同心的側(cè)面(52a)，該側(cè)面(52a)可被用作一個超聲波信號(44，45)的反射表面。
4.如權(quán)利要求1所述的活塞環(huán)，其特征在于改裝部分(5)被形成為一個環(huán)形內(nèi)含物(50)的形式，該內(nèi)含物被布置在一個基體(1′)中并且其橫剖面成楔形方式垂直于滑動表面逐漸變細(xì)，并且該內(nèi)含物包括一種不可磁化材料，而基體的材料是可磁化的，尤其是鐵磁材料。
5.如權(quán)利要求1至4中的任何一項所述的活塞環(huán)，其特征在于形成有改裝部分(5)，從而可以在維修時通過一種光學(xué)和/或機械輔助的檢測方法確定磨損消耗量，其中一個測量放大器被設(shè)置為例如光學(xué)輔助裝置，并且尤其一個用于測量滑動表面(10)與一個參考表面(51a；52d)之間的距離的儀器被設(shè)置為機械輔助裝置。
6.一種內(nèi)燃機中的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包含一個氣缸套(3)和一個置于其中的傳感器(4)以及一個承載有如權(quán)利要求1至5中的任何一項所述的活塞環(huán)(1)的活塞(2)，其中該傳感器產(chǎn)生一個與施加在該活塞環(huán)上的改裝部分相互作用的信號(45)，并將該信號傳輸至一個電子評估系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠參考磨損消耗量而確定活塞環(huán)的狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求6所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于該評估系統(tǒng)可以確定該活塞環(huán)的狀態(tài)隨時間的變化。
8.如權(quán)利要求6或7所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于傳感器(4)是一個儀器或一個儀器的一部分，所述儀器能夠發(fā)射出超聲波(44)并且能夠寄存經(jīng)過反射的超聲波(45)。
9.如權(quán)利要求6所述的且包含如權(quán)利要求2所述的活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)，其特征在于傳感器(4)是一個渦流傳感器。
10.一種內(nèi)燃機，尤其是大型柴油機，其包括一個如權(quán)利要求6至9中的任何一項所述的結(jié)構(gòu)。
全文摘要
用在內(nèi)燃機中的活塞環(huán)(1)具有一個滑動表面(10)，該滑動表面(10)通過與一種潤滑劑的相互作用而在一個氣缸套(3)與一個活塞(2)之間形成一種密封。該滑動表面位于該活塞環(huán)的一個邊緣帶(11，12)內(nèi)，該環(huán)帶的設(shè)置至少部分地是為了提供一個直至最大磨損深度(13)的磨損消耗量。一個改裝部分(5)被形成在該邊緣帶內(nèi)；當(dāng)該改裝部分在一個布置在氣缸套中的固定傳感器(4)前面運動時，其中將產(chǎn)生信號或者影響由傳感器發(fā)出的信號，從而產(chǎn)生能夠被傳感器寄存的關(guān)于磨損量程度的信息。改裝部分(5)在滑動表面(10)的上和/或下邊緣(15a，15b)處被布置在邊緣帶(11，12)的一個邊緣區(qū)域(14)中。該邊緣區(qū)域的寬度小于滑動表面的寬度的20％。
文檔編號F02F5/00GK1405441SQ0212762
公開日2003年3月26日 申請日期2002年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月6日
發(fā)明者K·斯維姆貝爾斯基 申請人:瓦特西拉瑞士股份有限公司