專利名稱：內(nèi)燃機(jī)活塞的制作方法
本申請(qǐng)是本田技研工業(yè)株式會(huì)社于2001年1月28日提出的發(fā)明名稱為內(nèi)燃機(jī)活塞、申請(qǐng)?zhí)枮?0101184.7的申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
本發(fā)明涉及具有裙部的內(nèi)燃機(jī)活塞，并尤其涉及減少活塞敲擊聲的活塞形狀。
在內(nèi)燃機(jī)活塞中，該活塞包括具有相對(duì)于氣缸軸線偏移的軸線的活塞銷和形成中間凸出的桶形形狀的裙部。從日本實(shí)用新型專利公開(kāi)號(hào)為No.53-40546中可了解到這樣一種技術(shù)局部切去位于與活塞銷的偏移側(cè)相對(duì)的側(cè)上的裙部的上部，而該切去的上部易于引起氣缸孔的壁面和該部分之間的擦傷和斑點(diǎn)，因此可防止產(chǎn)生咬缸。
桶形裙部?jī)A向于減少活塞撞擊氣缸孔壁面所產(chǎn)生的活塞敲擊聲，但是在上述公知活塞中，從活塞的潤(rùn)滑觀點(diǎn)上看，在裙部的上部桶形上進(jìn)行了改進(jìn)。這無(wú)助于減少活塞敲擊聲。
因此，本發(fā)明的目的是確保利用膨脹沖程和壓縮沖程之間的活塞工作情況及推力的不同有效地減少膨脹沖程和壓縮沖程兩者中的活塞敲擊聲。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面和特征，提供了一種內(nèi)燃機(jī)的活塞，該活塞包括桶形裙部，而該裙部由布置在最大直徑部分上方的上裙部和布置在最大直徑部分下方的下裙部組成，上裙部和下裙部具有比最大直徑部分的半徑小的半徑，其特征在于在止推側(cè)上的下裙部的半徑減少量設(shè)置得比推力側(cè)上的下裙部的半徑減少量小。
就上述布置而言，當(dāng)活塞在膨脹沖程擺動(dòng)時(shí)，同時(shí)在推力側(cè)上的活塞的下裙部、最大直徑部分和上裙部依次以指定順序與氣缸孔的壁面產(chǎn)生接合時(shí)，由于在推力側(cè)上確保了下裙部的半徑充分減少，因此，允許活塞擺動(dòng)，并減輕了裙部碰撞氣缸孔壁面從而減少了活塞敲擊聲。
在壓縮沖程中，在止推側(cè)上的下裙部首先與氣缸孔的壁面產(chǎn)生接合，并在活塞的后來(lái)的擺動(dòng)中，止推側(cè)上的上裙部碰撞氣缸孔的壁面從而產(chǎn)生活塞敲擊聲。但是，由于止推側(cè)上的下裙部的半徑減少量設(shè)置得較小，因此，在止推側(cè)上的下裙部接合氣缸孔的壁面時(shí)所產(chǎn)生的活塞傾斜角可被抑制到一個(gè)較小值，并且減輕了在后來(lái)的活塞沿相反方向擺動(dòng)引起上裙部碰撞止推側(cè)時(shí)所產(chǎn)生的振動(dòng)，從而減少活塞敲擊聲。
下裙部半徑減少量以上述方式在推力側(cè)和止推側(cè)上產(chǎn)生了非對(duì)稱，因此在膨脹沖程和壓縮沖程這兩者上，可有效地實(shí)現(xiàn)降低活塞敲擊聲。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面和特征，提供了一種具有裙部的內(nèi)燃機(jī)活塞，其特征在于在止推側(cè)上的裙部的橫截面的曲率設(shè)置得比推力側(cè)上的裙部的橫截面的小，并且在止推側(cè)上的至少一部分裙部的橫截面形成圓弧。
就上述布置而言，在止推側(cè)上的裙部的橫截面的曲率設(shè)置得比推力側(cè)上的小，并且在止推側(cè)上的至少一部分裙部的橫截面形成圓弧。因此，活塞與氣缸孔的壁面接觸的表面壓力在壓縮沖程中被減少，從而減少了活塞敲擊聲并提高了防止咬缸的性能。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面和特征，除了第二特征之外，還提供了一種內(nèi)燃機(jī)活塞，其特征在于在延伸通過(guò)活塞中心軸線到達(dá)推力側(cè)和止推側(cè)的每個(gè)軸線相對(duì)側(cè)上，圓弧形成有10°或者更大的中心角度。
就上述布置而言，圓弧在軸線的每個(gè)相對(duì)側(cè)上形成有10°或者更大的中心角度。因此，在壓縮沖程中，活塞與氣缸孔壁面的接觸表面壓力充分減少。
結(jié)合附圖，通過(guò)優(yōu)選實(shí)施例的下面描述，本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)及其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)。


圖1到13B表示本發(fā)明的實(shí)施例，其中圖1是內(nèi)燃機(jī)活塞的側(cè)視圖；圖2是活塞的橫截面圖；圖3A和3B是解釋“推力側(cè)”和“止推側(cè)”的定義的示意圖；圖4A到4C是解釋膨脹沖程的工作過(guò)程的示意圖5A到5C是解釋壓縮沖程的工作過(guò)程的示意圖；圖6A和6B是表示在壓縮沖程和膨脹沖程中下裙部的半徑減少量和氣缸振動(dòng)之間的關(guān)系的示意圖；圖7A到7C是表示氣缸振動(dòng)和裙部的橫截面的橢圓大小之間的關(guān)系的示意圖，以及裙部的橫截面的弧形部分的中心角度和氣缸振動(dòng)之間的關(guān)系；圖8是表示本實(shí)施例的裙部形狀和傳統(tǒng)例子的裙部形狀從而在它們之間進(jìn)行比較的示意圖；圖9A和9B是表示本實(shí)施例的結(jié)果和傳統(tǒng)例子的結(jié)果從而在它們之間進(jìn)行比較的示意圖；圖10是表示本實(shí)施例的非對(duì)稱桶形活塞的裙部的橫截面形狀和傳統(tǒng)例子的裙部的橫截面形狀從而在它們之間進(jìn)行比較的示意圖；圖11A和11B是表示本實(shí)施例的非對(duì)稱桶形活塞的結(jié)果和傳統(tǒng)例子的結(jié)果從而在它們之間進(jìn)行比較的示意圖；圖12A和12B是表示本實(shí)施例的非桶形活塞的結(jié)果和傳統(tǒng)例子的結(jié)果從而在它們之間進(jìn)行比較的示意圖；圖13A和13B是表示本實(shí)施例的非對(duì)稱桶形活塞的結(jié)果和傳統(tǒng)例子的結(jié)果從而在它們之間進(jìn)行比較的示意圖。
現(xiàn)在，參照附圖借助于實(shí)施例來(lái)描述本發(fā)明。
圖1所示的4沖程循環(huán)內(nèi)燃機(jī)的活塞P包括面對(duì)燃燒室的活塞頂部11和面對(duì)曲柄箱的裙部12。在活塞頂部11上限制出兩個(gè)壓縮環(huán)安裝槽13和14及一個(gè)油環(huán)安裝槽15。連桿16在它的小端處通過(guò)活塞銷17而可擺動(dòng)地連接到裙部12上。
活塞P的裙部12的橫截面形狀沿著氣缸軸線L1的方向而連續(xù)變化。更具體地說(shuō)，裙部12在它的垂直中間部分(沿著氣缸軸線L1的方向)具有最大直徑部分18，而上裙部19和下裙部20相互之間為最大直徑部分18所分隔開(kāi)。最大直徑部分18是具有最大外部直徑的裙部12的部分。如圖1所著重表示的那樣，隨著向上遠(yuǎn)離最大直徑部分18，上裙部19沿著環(huán)繞著氣缸軸線L1的半徑逐漸減少，而隨著向下遠(yuǎn)離最大直徑部分18，下裙部20沿著環(huán)繞著氣缸軸線L1的半徑逐漸減少。在活塞P的推力側(cè)上的上裙部19的半徑減少量與在活塞P的止推側(cè)上的相同，但是下裙部20的半徑減少量設(shè)置成這樣在活塞P的推力側(cè)上較大，而在活塞P的止推側(cè)上較小?；钊鸓的整個(gè)裙部12是這樣的一種桶形垂直中間部分(最大直徑部分)最厚，而垂直相對(duì)端(上裙部19和下裙部20)稍稍薄一些。
下面將描述“推力側(cè)”和“止推側(cè)”的定義。圖3A和3B表示4沖程循環(huán)內(nèi)燃機(jī)的膨脹沖程。在膨脹沖程中，向下的負(fù)荷Fg和向上的慣性力Fm施加到活塞P上，而向上的負(fù)荷Fg由空-燃混合氣的膨脹所引起的氣缸內(nèi)部壓力來(lái)產(chǎn)生，慣性力Fm由往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量來(lái)產(chǎn)生。因此，沿著氣缸軸線L1方向上的力F(＝Fg+Fm)施加到活塞P上，并分解成沿連桿16方向上的分力Fr和垂直于氣缸軸線L1方向上的分力Fs.
分力Fs是用來(lái)把活塞P的該側(cè)推靠在氣缸孔22的壁面上的力，該分力Fs稱作活塞的推力。假設(shè)推力Fs的大小在受到爆發(fā)負(fù)荷的膨脹沖程時(shí)處于最大值。在這個(gè)時(shí)間所產(chǎn)生的推力Fs的方向(圖3A和3B的右側(cè))稱為“推力側(cè)”，而它的相對(duì)方向(圖3A和3B的左側(cè))稱為“止推側(cè)”。
如圖1所示，活塞銷的軸線L2相對(duì)于氣缸軸線L1偏移推力側(cè)(圖1的右側(cè))一個(gè)距離α。距離α是一個(gè)非常小的量，例如大約0.5mm。
有這樣一種減少摩擦阻力的公知技術(shù)通過(guò)把活塞P的裙部12形成橢圓形橫截面形狀來(lái)確保裙部12的橫截面形狀在活塞P進(jìn)行熱膨脹時(shí)接近真實(shí)的圓，而該橢圓形橫截面形狀具有沿活塞銷軸線L2方向延伸的短軸和沿垂直于活塞銷軸線L2的軸線L3方向延伸的長(zhǎng)軸。相反，在這個(gè)實(shí)施例中，在推力側(cè)和止推側(cè)上非對(duì)稱地形成裙部12的橫截面形狀。
通過(guò)在最大直徑部分18處剖開(kāi)活塞P的裙部12，圖2的實(shí)線表示沿圖1箭頭a-a方向截取的剖面形狀。如從圖2中看到的那樣，在最大直徑部分18處沿箭頭a-a方向截取的、整個(gè)裙部12的剖面形狀是非圓形的，它在活塞銷軸線L2方向上具有較小直徑，而在垂直于活塞銷軸線L2的軸線L3方向上具有較大直徑，而且，裙部12非對(duì)稱地形成在推力側(cè)和止推側(cè)上。更具體地說(shuō)，在推力側(cè)上沿箭頭a-a方向截取的、裙部12的剖面形狀是具有沿活塞銷軸線L2延伸的短軸的橢圓形，同時(shí)在止推側(cè)上裙部12的這些部分中的每一個(gè)橫截面形狀繞著氣缸軸線L1是弧形的，而裙部12的這些部分處于垂直于活塞銷軸線L2的軸線L3的相對(duì)側(cè)上的預(yù)定區(qū)域中。借助于光滑曲線，把弧形部分的相對(duì)端連接到推力側(cè)上的橢圓形部分的相對(duì)端上。
圖2上的一點(diǎn)虛線(one-dot dashed line)表示了沿箭頭b-b方向截取的、活塞P的上裙部的剖面形狀。如從圖2中所看到的那樣，整個(gè)活塞P形成桶形，因此沿箭頭b-b方向截取的剖面形狀在整個(gè)區(qū)域中比處于最大直徑部分18的、沿箭頭a-a方向截取的剖面形狀小。圖2中的虛線表示沿箭頭c-c方向截取的、活塞P的下裙部20的形狀。由于整個(gè)活塞P形成桶形，因此沿箭頭c-c方向截取的、下裙部20的形狀在整個(gè)區(qū)域中比沿箭頭a-a方向截取的最大直徑部分18的剖面形狀小，但是設(shè)置了半徑減少量，因此，如上所述，它在推力側(cè)上較大，而在止推側(cè)上較小。重點(diǎn)表示了活塞P的剖面形狀和沿著這些箭頭方向所截取的活塞P的形狀，半徑實(shí)際減少量的大小大約為幾個(gè)10μm。
如圖8所示一樣，在這個(gè)實(shí)施例中的活塞P的裙部12高度是35mm，半徑減少量在下裙部20的推力側(cè)上是60μm、在下裙部20的止推側(cè)上是0μm，及在上裙部19的推力側(cè)和止推側(cè)這兩者上是90μm。
參照附圖4A-4C，下面描述膨脹沖程的工作。
圖4A表示這樣一種狀態(tài)活塞P處于上死點(diǎn)附近，并且緊接燃-空混合物在燃燒室內(nèi)爆發(fā)之后。當(dāng)燃燒氣體的壓力向下推動(dòng)活塞P的頂部表面時(shí)，燃燒氣體的壓力繞著活塞銷軸線L2施加了一個(gè)力矩M1，因?yàn)榛钊N軸線L2相對(duì)于氣缸軸線L1偏移到推力側(cè)。這引起了活塞P沿反時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)，因此，推力側(cè)上的裙部12的下端在點(diǎn)A處與氣缸孔22的壁面產(chǎn)生接合。
在膨脹沖程中，連桿16的上端相對(duì)于氣缸軸線L1向推力側(cè)傾斜，因此產(chǎn)生了推力Fs，從而把活塞P推靠在氣缸孔22的右壁面上。這時(shí)，在活塞P的推力側(cè)上的裙部12的下端與氣缸孔22的壁面接合，因此繞著點(diǎn)A，推力Fs形成了順時(shí)針力矩，因此活塞P沿順時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)，同時(shí)裙部12的下端和上端之間的部分依次地與氣缸孔22的壁面產(chǎn)生接觸(見(jiàn)圖4B和4C)。
如上所述，膨脹沖程期間，當(dāng)活塞P下降時(shí)，同時(shí)沿順時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)時(shí)，在與氣缸孔22的壁面接合的推力側(cè)上基本上可確?；钊鸓的下裙部20的半徑減少量(見(jiàn)圖1)。因此，確?；钊鸓沿順時(shí)針?lè)较虻臄[動(dòng)角度能足夠減少活塞的滑動(dòng)聲音。假設(shè)活塞P沿順時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)被阻止，那么在推力Fs的作用下而沒(méi)有擺動(dòng)的情況下，活塞P有力地碰撞在推力側(cè)上的氣缸孔22的壁面上，因此那時(shí)產(chǎn)生了巨大的活塞敲擊聲。
在上述膨脹沖程中，活塞敲擊聲(即氣缸的振動(dòng))可以通過(guò)增加推力側(cè)上的下裙部20的半徑減少量來(lái)減少(參見(jiàn)圖6B)。相反，在壓縮沖程中，如果在止推側(cè)上的下裙部20的半徑減少量增加，那么活塞敲擊聲(即氣缸振動(dòng))相應(yīng)地增大了，引起反作用(參見(jiàn)圖6A)。這是因?yàn)榛钊鸓在膨脹沖程和壓縮沖程的工作情況相互不相同。
參照附圖5A到5C，下面描述壓縮沖程的工作。
如參照附圖3A和3B所已經(jīng)描述的一樣，氣缸的內(nèi)部壓力所形成的負(fù)荷和往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量所形成的慣性力施加到活塞P上。當(dāng)節(jié)流閥完全打開(kāi)時(shí)，氣缸的內(nèi)部壓力較大時(shí)，止推方向上的推力較大，因此活塞P沿著止推側(cè)上的氣缸孔22的壁面升高。但是，在較小負(fù)荷期間或者在氣缸的內(nèi)部壓力較小的空轉(zhuǎn)期間，通過(guò)下面的一些因素使裙部12的下部的點(diǎn)B與止推側(cè)上的氣缸孔22的壁面產(chǎn)生接觸(1)負(fù)壓(向上的力)，在壓縮沖程的初始階段(離開(kāi)下死點(diǎn)40°附近)在氣缸內(nèi)產(chǎn)生該負(fù)壓；及(2)順時(shí)針力矩M2，通過(guò)活塞銷17偏移到推力側(cè)來(lái)產(chǎn)生該力矩。
接著，借助于推動(dòng)方向上產(chǎn)生的推力，活塞P移離止推側(cè)上的氣缸孔22的壁面(參見(jiàn)圖5B)，而該活塞P逐步地開(kāi)始于上死點(diǎn)和下死點(diǎn)之間的中部附近，在該中部附近慣性力的方向被改變。之后，借助于(1)氣缸內(nèi)的內(nèi)部壓力升高和(2)活塞銷17偏移到推力側(cè)所產(chǎn)生的反時(shí)針?lè)较虻牧豈3，從裙部12的上部的點(diǎn)C起，活塞P移動(dòng)來(lái)撞擊止推側(cè)上的氣缸孔22的壁面，因此產(chǎn)生了活塞敲擊聲(參見(jiàn)圖5C)。
為了減少活塞敲擊聲，把處于圖5A所示狀態(tài)的、活塞P的順時(shí)針擺動(dòng)角度θ抑制到較小程度是有效的。這是因?yàn)槿绻钊鸓的順時(shí)針擺動(dòng)角度θ較小，那么從活塞P被以順時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)角度θ的狀態(tài)到止推側(cè)上的裙部12的上端與氣缸孔22的壁面產(chǎn)生碰撞的狀態(tài)過(guò)程中，活塞P的反時(shí)針擺動(dòng)角度θ(參見(jiàn)圖5C)將變得較小，因此可防止碰撞速度的增大。
就所看到的情況而言，在這個(gè)實(shí)施例中，止推側(cè)上的活塞P的下裙部20的半徑減少量設(shè)置成一個(gè)較小值(參見(jiàn)附圖1)。因此，當(dāng)處于圖5A所示狀態(tài)的、止推側(cè)上的裙部12的下端與氣缸孔22的壁面產(chǎn)生接合時(shí)，活塞P的順時(shí)針擺動(dòng)角度θ可被抑制到較小程度，其結(jié)果是，減少了活塞敲擊聲。
如上所述，一方面，在膨脹沖程中，活塞P的裙部12的桶形確保了活塞P正擺動(dòng)，因此減少了活塞敲擊聲，另一方面，在壓縮沖程中，不期望活塞敲擊聲減少桶形所產(chǎn)生的效果。因此，在壓縮沖程中，裙部12的橫截面形狀在推力側(cè)和止推側(cè)上是非對(duì)稱的，因此，使得活塞敲擊聲減少。更具體地說(shuō)，在止推側(cè)上設(shè)置裙部橫截面的弧形表面確保了裙部12的橫截面部分與止推側(cè)上的氣缸孔22的壁面接觸區(qū)域比推力側(cè)上的大，因此，在壓縮沖程中，活塞P與氣缸孔22的壁面接觸的表面壓力減少了，從而使活塞敲擊聲減少。在這種情況下，通過(guò)減少活塞P與氣缸孔22的壁面的接觸表面壓力，也可實(shí)現(xiàn)抗咬缸性能的提高。
下面將對(duì)此詳細(xì)地描述。為了減少活塞敲擊聲，因此確?；钊鸓的裙部12在它的寬度區(qū)域上與氣缸孔22的壁面產(chǎn)生接觸是有效的，從而導(dǎo)致接觸的表面壓力減少。但是，在推力側(cè)和止推側(cè)上的裙部12橫截面的曲率(curvature)的合適值相互之間有很大的不同。這是因?yàn)槭軞飧椎膬?nèi)部壓力影響較大的推力側(cè)上的推力和受氣缸的內(nèi)部壓力影響較小的止推側(cè)上的推力相互之間有較大的不同。
圖7A表示推力側(cè)上的裙部12的橫截面的橢圓大小和氣缸振動(dòng)之間的關(guān)系。橢圓大小由橢圓的長(zhǎng)軸D和短軸d之間的偏差D-d來(lái)限定出。如果橢圓的大小較大，那么橫截面的曲率較大，而如果橢圓的大小較小，那么橫截面的曲率較小。如從圖7A中所看到的那樣，如果在推力側(cè)上的裙部12的橫截面的橢圓大小減少，那么裙部12的橫截面形狀接近弧形，氣缸的振動(dòng)開(kāi)始逐漸減少。但是，如果橢圓大小進(jìn)一步減少，那么隨著閾值(threshdd)Y作為極限，氣缸的振動(dòng)變大了。這是因?yàn)?，如果裙?2的橫截面形成接近弧形的形狀，那么沿著側(cè)壁方向上的表面壓力局部升高，而該側(cè)壁支撐裙部表面并具有較高的剛度，其結(jié)果是，氣缸振動(dòng)增加。
圖7B表示了止推側(cè)上的裙部12的橫截面的橢圓大小和氣缸振動(dòng)之間的關(guān)系。如從圖7B所看到的那樣，即使在止推側(cè)上的裙部12的橫截面的橢圓大小減小，因此裙部12的橫截面形狀接近弧形，但是氣缸的振動(dòng)開(kāi)始時(shí)幾乎沒(méi)有減少。但是，如果橢圓大小進(jìn)一步減少?gòu)亩^(guò)極值Y，因此裙部12的橫截面形狀接近弧形，因此氣缸的振動(dòng)急劇減少。從這個(gè)事實(shí)，可以看到，為了減少壓縮沖程的活塞敲擊聲，因此充分地減少在止推側(cè)上的裙部12的橫截面的橢圓大小是有效的，因此裙部12的橫剖面形狀接近弧形。
圖7C表示了止推側(cè)上的裙部12的橫截面的弧形部分的中心角度和氣缸振動(dòng)之間的關(guān)系。如從圖7C所看到的那樣，如果在止推側(cè)上的弧形部分的中心角度增大，那么氣缸的振動(dòng)逐漸減少。在弧形部分的中心角度超過(guò)±10°的區(qū)域內(nèi)，氣缸振動(dòng)的減少速度增加了，因此，可以產(chǎn)生顯著效果。從這個(gè)事實(shí)，弧形部分的中心角度設(shè)置在本發(fā)明的第三方面的±10°的值或者更大的值上。
圖8表示這個(gè)實(shí)施例中的活塞P的裙部12形狀和傳統(tǒng)活塞的裙部形狀，從而對(duì)它們之間進(jìn)行比較。圖8所示的傳統(tǒng)活塞屬于非桶形(在該形狀中下裙部的半徑減少量設(shè)置為0(零))和對(duì)稱的桶形(在推力側(cè)和止推側(cè)這兩側(cè)上，下裙部的半徑減少量設(shè)置為40μm)。
圖9A和圖9B表示與這個(gè)實(shí)施例的活塞P相應(yīng)的氣缸振動(dòng)和與傳統(tǒng)活塞相應(yīng)的氣缸振動(dòng)，從而對(duì)它們之間進(jìn)行比較。如從圖9A中所看到的那樣，在膨脹沖程中，氣缸振動(dòng)按照非桶形、氣缸內(nèi)的對(duì)稱桶形和非對(duì)稱桶形(在這個(gè)實(shí)施例中)的順序減少。因此，在這個(gè)實(shí)施例中通過(guò)把推力側(cè)上的下裙部20的半徑減少量增加到60μm所產(chǎn)生的效果得到進(jìn)一步證實(shí)。如從圖9B中所看到的一樣，在壓縮沖程中，對(duì)稱桶形活塞的氣缸振動(dòng)最大，而非對(duì)稱桶形(即這個(gè)實(shí)施例)的氣缸振動(dòng)與非桶形的氣缸振動(dòng)相同。因此，通過(guò)使止推側(cè)上的半徑減少量等于非桶形活塞上的半徑減少量(即通過(guò)把止推側(cè)上的半徑減少量減少到0μm)所產(chǎn)生的效果可得到進(jìn)一步證實(shí)。
圖10表示這個(gè)實(shí)施例(最大直徑部分18的橫截面形狀)的活塞P(屬于非對(duì)稱桶形)的裙部12的橫截面形狀和傳統(tǒng)活塞的裙部12的橫截面形狀，從而對(duì)它們之間進(jìn)行比較。圖10所示的傳統(tǒng)活塞(屬于非對(duì)稱桶形)有兩個(gè)橢圓形。在其中的一個(gè)橢圓形中，橢圓大小(D-d1)是0.3μm，而在另一個(gè)橢圓形狀中，橢圓大小(D-d2)是0.1mm。在這個(gè)實(shí)施例的活塞中，推力側(cè)上的橢圓大小等于是0.3mm的傳統(tǒng)活塞上的橢圓大小，但是這個(gè)實(shí)施例的活塞裙部12是非圓形，該非圓形在止推側(cè)上具有相對(duì)于軸線L3在+25°范圍內(nèi)的弧形部分。
圖11A和11B表示帶有圖10所示的這個(gè)實(shí)施例的活塞P的氣缸振動(dòng)(活塞敲擊聲)和傳統(tǒng)活塞的氣缸振動(dòng)，從而在它們之間進(jìn)行比較。如從圖11B所看到的一樣，在壓縮沖程中，氣缸振動(dòng)按照具有0.3mm的橢圓大小的傳統(tǒng)活塞、具有0.1mm的橢圓大小的傳統(tǒng)活塞和這個(gè)實(shí)施例的活塞P的順序減少，因此，通過(guò)在這個(gè)實(shí)施例中提供在+25°范圍內(nèi)的弧形部分所產(chǎn)生的效果得到進(jìn)一步的證實(shí)。在膨脹沖程中，具有0.1mm橢圓大小的傳統(tǒng)活塞的氣缸振動(dòng)最大，而具有這個(gè)實(shí)施例的活塞P的氣缸振動(dòng)被抑制到等于具有0.3mm橢圓大小的傳統(tǒng)活塞的氣缸振動(dòng)大小。因此，通過(guò)使推力側(cè)上的橫截面形狀等于具有0.3mm橢圓大小的傳統(tǒng)活塞的橫截面形狀所產(chǎn)生的效果得到進(jìn)一步的證實(shí)。
圖12A和12B表示帶有具有等于0.5mm的活塞銷偏移量α的非桶形(直線型)活塞的氣缸振動(dòng)(活塞敲擊聲)和帶有具有圖10所示的三個(gè)橫截面形狀的非桶形活塞的氣缸振動(dòng)，從而在它們之間進(jìn)行比較?？梢詮膱D12A和12B中看到，在壓縮沖程中帶有即使是非桶形活塞的氣缸振動(dòng)減少了，如圖11A和11B所示的非對(duì)稱桶形的情況一樣。
圖13A和圖13B表示帶有活塞的氣缸振動(dòng)，該活塞具有從圖12A和12B所示的0.5mm增加到1.0mm的活塞銷偏移量α。如通過(guò)把圖13A和13B與圖12A和12B進(jìn)行比較所看到的那樣，一方面，隨著活塞銷偏移量α的增大，膨脹沖程的氣缸振動(dòng)大大減少，另一方面，壓縮沖程的氣缸振動(dòng)稍稍增加。原因是一方面，在膨脹沖程中，圖4A所示反時(shí)針力矩M1的增加引起起始于具有較小剛度的下端的、裙部12的接合，從而減少了氣缸振動(dòng)，而在另一方面，在壓縮沖程中，圖5B所示順時(shí)針力矩M3的增加引起起始于具有較大剛度的上端的、裙部12的接合，從而增加了氣缸振動(dòng)。
盡管詳細(xì)地描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)明白本發(fā)明不局限于上述實(shí)施例，在沒(méi)有脫離權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種改進(jìn)。
例如，四沖程循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)的活塞P已在實(shí)施例中說(shuō)明，但是本發(fā)明可以應(yīng)用到不是四沖程循環(huán)內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞上。通過(guò)形成在推力側(cè)和止推側(cè)上的非對(duì)稱的活塞P的橫截面形狀所產(chǎn)生的效果也可在非桶形的活塞P上得到，但是通過(guò)把非桶形活塞P與非對(duì)稱桶形活塞結(jié)合起來(lái)，可以進(jìn)一步有效地提高減少活塞敲擊聲的效果。
權(quán)利要求
1.一種具有裙部的內(nèi)燃機(jī)活塞，其特征在于在止推側(cè)上的裙部的橫截面的曲率設(shè)置得比推力側(cè)上的裙部的橫截面的小，并且在止推側(cè)上的至少一部分裙部的橫截面形成圓弧。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)活塞，其特征在于在延伸通過(guò)活塞中心軸線到達(dá)推力側(cè)和止推側(cè)的每個(gè)軸線相對(duì)側(cè)上，所述圓弧形成有10°或者更大的中心角度。
全文摘要
本發(fā)明的目的是利用膨脹沖程和壓縮沖程的活塞工作情況的不同，從而有效地實(shí)現(xiàn)減少膨脹沖程和壓縮沖程中的活塞敲擊聲。為此，在具有裙部12的活塞P中，該裙部12形成中間凸出的桶形，活塞銷的軸線L
文檔編號(hào)F02F3/00GK1497160SQ20031010458
公開(kāi)日2004年5月19日 申請(qǐng)日期2000年1月28日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月29日
發(fā)明者嶽和秀, 平出玲子, 河合范明, 和秀, 子, 明 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社