專利名稱：內(nèi)燃機(jī)活塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于機(jī)動(dòng)車輛的內(nèi)燃機(jī)活塞。
技術(shù)背景 在內(nèi)燃機(jī)中，活塞受到高燃燒壓力，并且因此因?yàn)檫B桿相對(duì)于活塞傾斜而受到側(cè) 向力。側(cè)向力將活塞壓在氣缸壁上，并且在活塞的推進(jìn)側(cè)裙部和氣缸壁之間引起大的摩擦 力。因此，內(nèi)燃機(jī)活塞設(shè)計(jì)成承受這種側(cè)向力，并且減小這種摩擦力。在另一方面，需要減 小內(nèi)燃機(jī)活塞的重量。日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2008-190357公開(kāi)了一種內(nèi)燃機(jī)活塞，該內(nèi)燃機(jī)活塞包括 推進(jìn)側(cè)裙部、止推側(cè)裙部以及推進(jìn)側(cè)裙部與止推側(cè)裙部之間的一對(duì)裙板，其中裙部中的一 個(gè)和裙板中的一個(gè)之間的每個(gè)連接部分形成有應(yīng)力分散部分，該應(yīng)力分散部分用來(lái)分散由 于裙部和裙板之間的熱膨脹和彈性變形的差異而集中在連接部分中的應(yīng)力。在根據(jù)日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2008-190357的內(nèi)燃機(jī)活塞中，各應(yīng)力分散部分由 從對(duì)應(yīng)裙部的下端部向外延伸的突起實(shí)現(xiàn)。這會(huì)局部提高裙部的下端部的剛性，并且因此 引起整個(gè)裙部的剛性不均勻。每個(gè)裙部和氣缸壁之間的接觸壓力由于不均勻的剛性而會(huì)局 部地變高，使得活塞受到大的摩擦力。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于前述，希望提供一種內(nèi)燃機(jī)活塞，該內(nèi)燃機(jī)活塞能夠解決上述問(wèn)題。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種內(nèi)燃機(jī)活塞包括限定燃燒室的活塞頭部；推進(jìn)側(cè) 裙部，該推進(jìn)側(cè)裙部與活塞頭部一體地形成，并且適于與氣缸壁滑動(dòng)接觸，該推進(jìn)側(cè)裙部具 有弧形橫截面；止推側(cè)裙部，該止推側(cè)裙部與活塞頭部一體地形成，并且適于與氣缸壁滑動(dòng) 接觸，該止推側(cè)裙部具有弧形橫截面；形成有第一活塞銷孔凸臺(tái)的第一裙板；形成有第二 活塞銷孔凸臺(tái)的第二裙板；第一連接部分，該第一連接部分將第一裙板連接到推進(jìn)側(cè)裙部 的第一周向端部；第二連接部分，該第二連接部分將第二裙板連接到推進(jìn)側(cè)裙部的第二周 向端部；第三連接部分，該第三連接部分將第一裙板連接到止推側(cè)裙部的第一周向端部； 和第四連接部分，該第四連接部分將第二裙板連接到止推側(cè)裙部的第二周向端部，其中，第 一、第二、第三和第四連接部分的每一個(gè)具有從縱向近端到縱向遠(yuǎn)端逐漸增加的厚度，其中 縱向近端更靠近活塞頭部，并且縱向遠(yuǎn)端更靠近推進(jìn)側(cè)裙部和止推側(cè)裙部中對(duì)應(yīng)的一個(gè)的 縱向遠(yuǎn)端。內(nèi)燃機(jī)活塞可以構(gòu)造成使得第一、第二、第三和第四連接部分的每一個(gè)具有弧 形橫截面，其曲率半徑沿活塞縱向從縱向近端到縱向遠(yuǎn)端逐漸增加；并且第一、第二、第三 和第四連接部分的每一個(gè)的內(nèi)側(cè)表面在縱向遠(yuǎn)端具有比第一、第二、第三和第四連接部分 的所述每一個(gè)的外側(cè)表面大的曲率半徑。內(nèi)燃機(jī)活塞可構(gòu)造成使得第一和第二裙板的每 一個(gè)具有彎曲的橫截面；并且第一和第二連接部分的每一個(gè)或第三和第四連接部分的每一 個(gè)包括位于縱向遠(yuǎn)端的突起，其中該突起大體上沿活塞徑向向內(nèi)延伸。該內(nèi)燃機(jī)活塞可構(gòu) 造成使得第一和第二裙板的每一個(gè)具有彎曲橫截面；并且第一和第二連接部分的每一個(gè)包括位于縱向遠(yuǎn)端的突起，其中該突起大體上沿活塞徑向向內(nèi)延伸。該內(nèi)燃機(jī)活塞可構(gòu)造 成使得第一和第二裙板的每一個(gè)具有彎曲橫截面；并且第一、第二、第三和第四連接部分 的每一個(gè)包括位于縱向遠(yuǎn)端的突起，其中該突起大體上沿活塞徑向向內(nèi)延伸。本據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種內(nèi)燃機(jī)活塞包括限定燃燒室的活塞頭部；推進(jìn)側(cè) 裙部，該推進(jìn)側(cè)裙部與活塞頭部一體地形成，并且適于與氣缸壁滑動(dòng)接觸，該推進(jìn)側(cè)裙部具 有弧形橫截面；止推側(cè)裙部，該止推側(cè)裙部與活塞頭部一體地形成，并且適于與氣缸壁滑動(dòng) 接觸，該止推側(cè)裙部具有弧形橫截面；形成有第一活塞銷孔凸臺(tái)的第一裙板；形成有第二 活塞銷孔凸臺(tái)的第二裙板；第一連接部分，該第一連接部分將第一裙板連接到推進(jìn)側(cè)裙部 的第一周向端部；第二連接部分，該第二連接部分將第二裙板連接到推進(jìn)側(cè)裙部的第二周 向端部；第三連接部分，該第三連接部分將第一裙板連接到止推側(cè)裙部的第一周向端部； 和第四連接部分，該第四連接部分將第二裙板連接到止推側(cè)裙部的第二周向端部，其中，推 進(jìn)側(cè)裙部和止推側(cè)裙部的至少一個(gè)形成為使得推進(jìn)側(cè)裙部和止推側(cè)裙部的所述至少一個(gè) 的剛性從縱向近端到縱向遠(yuǎn)端大體上一致，其中縱向近端比縱向遠(yuǎn)端更靠近活塞頭部。根據(jù)本發(fā)明的另外方面，一種內(nèi)燃機(jī)活塞包括限定燃燒室的活塞頭部；推進(jìn)側(cè) 裙部，該推進(jìn)側(cè)裙部與活塞頭部一體地形成，并且適于與氣缸壁滑動(dòng)接觸，該推進(jìn)側(cè)裙部具 有弧形橫截面；止推側(cè)裙部，該止推側(cè)裙部與活塞頭部一體地形成，并且適于與氣缸壁滑動(dòng) 接觸，該止推側(cè)裙部具有弧形橫截面；形成有第一活塞銷孔凸臺(tái)的第一裙板；形成有第二 活塞銷孔凸臺(tái)的第二裙板；第一連接部分，該第一連接部分將第一裙板連接到推進(jìn)側(cè)裙部 的第一周向端部；第二連接部分，該第二連接部分將第二裙板連接到推進(jìn)側(cè)裙部的第二周 向端部；第三連接部分，該第三連接部分將第一裙板連接到止推側(cè)裙部的第一周向端部； 和第四連接部分，該第四連接部分將第二裙板連接到止推側(cè)裙部的第二周向端部，其中，該 推進(jìn)側(cè)裙部和止推側(cè)裙部的至少一個(gè)形成為使得，在推進(jìn)側(cè)裙部和止推側(cè)裙部的所述至少 一個(gè)在活塞沖程期間與氣缸壁接觸地滑動(dòng)時(shí)，推進(jìn)側(cè)裙部和止推側(cè)裙部的所述至少一個(gè)的 變形沿活塞縱向從縱向近端到縱向遠(yuǎn)端大體上一致，其中縱向近端比縱向遠(yuǎn)端更靠近活塞 頭部。


圖IA是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)活塞的從其底側(cè)看的透視圖。圖IB是沿圖IA中的線A-A截取的內(nèi)燃機(jī)活塞的放大局部側(cè)剖視圖。圖2是根據(jù)第一實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)活塞的側(cè)視圖。圖3是根據(jù)第一實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)活塞的局部剖開(kāi)前視圖。圖4是根據(jù)第一實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)活塞的底視圖。圖5是根據(jù)第一實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)活塞的透視圖，其中以分離部分的形式示出裙部 和裙板，并且連接部分的外側(cè)表面由陰影圖案表示。圖6是根據(jù)第一實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)活塞的局部剖視透視圖，其中以分離部分的形式 示出裙部和裙板，并且連接部分的內(nèi)側(cè)表面由陰影圖案表示。圖7是在氣缸體中與氣缸壁滑動(dòng)接觸的內(nèi)燃機(jī)活塞的側(cè)剖視圖。圖8是圖表，示出在根據(jù)第一實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)活塞的情況下和在根據(jù)參考例的內(nèi) 燃機(jī)活塞的情況下，推進(jìn)側(cè)裙部的變形的量與在推進(jìn)側(cè)裙部中的位置的關(guān)系。
圖9是圖表，示出在根據(jù)第一實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)活塞的情況下和在根據(jù)參考例的內(nèi) 燃機(jī)活塞的情況下，摩擦力與曲軸角的關(guān)系。圖10是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)活塞的從其底側(cè)看的透視圖。圖11是根據(jù)第二實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)活塞的底視圖。圖12是本據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)活塞的從其底側(cè)看的透視圖。圖13是根據(jù)第三實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)活塞的底視圖。 圖14是根據(jù)第三實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)活塞的透視圖，其中以分離部分的形式示出裙 部和裙板，并且連接部分的外側(cè)表面由陰影圖案表示。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的第一到第三實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)活塞適于四沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。<第一實(shí)施例>如圖7中示出的，活塞1布置在形成在氣缸體2中的圓柱形內(nèi)孔中，使得活塞1與 內(nèi)孔的氣缸壁3滑動(dòng)接觸?；钊?、氣缸壁3和未示出的氣缸蓋限定燃燒室4?；钊?通過(guò) 活塞銷5和連桿6鏈接到未示出的曲軸?；钊?由Al-Si鋁合金、AC8A通過(guò)鑄造一體地形成。如圖IA到4示出的，活塞1 具有圓柱形形狀，它形成有活塞頭部7，該活塞頭部在活塞頭部頂7a上限定燃燒室4 ；推 進(jìn)側(cè)裙部8，該推進(jìn)側(cè)裙部與活塞頭部7的下端部的周邊一體地形成，并且適于與氣缸壁3 滑動(dòng)接觸，其中，當(dāng)沿活塞1的縱向觀察時(shí)，推進(jìn)側(cè)裙部8具有弧形橫截面；止推側(cè)裙部9， 該止推側(cè)裙部與活塞頭部7的下端部的周邊一體地形成，并且適于與氣缸壁3滑動(dòng)接觸，其 中，當(dāng)沿活塞1的縱向觀察時(shí)，止推側(cè)裙部9具有弧形橫截面；第一裙板11，該第一裙板形 成有第一活塞銷孔凸臺(tái)13 ；第二裙板12，該第二裙板形成有第二活塞銷孔凸臺(tái)14 ；第一連 接部分10，該第一連接部分將第一裙板11連接到推進(jìn)側(cè)裙部8的第一周向端部；第二連接 部分10，該第二連接部分將第二裙板12連接到推進(jìn)側(cè)裙部8的第二周向端部；第三連接部 分10，該第三連接部分將第一裙板11連接到止推側(cè)裙部9的第一周向端部；和第四連接部 分10，該第四連接部分將第二裙板12連接到止推側(cè)裙部9的第二周向端部?；钊^部7為相對(duì)厚的盤(pán)的形式?；钊^部7在頭部頂7a中形成有未示出的閥 凹穴以便防止與進(jìn)氣閥和排氣閥的干涉，并且在周邊還形成有環(huán)凹槽7b、7c和7d以便保持 三個(gè)活塞環(huán)，諸如壓力環(huán)和油環(huán)。推進(jìn)側(cè)裙部8和止推側(cè)裙部9相對(duì)于穿過(guò)活塞1的中心縱向軸線的平面對(duì)稱布 置。推進(jìn)側(cè)裙部8和止推側(cè)裙部9的每一個(gè)具有弧形橫截面，其厚度基本在整體上都相對(duì) 薄。當(dāng)活塞1向著底部止點(diǎn)行進(jìn)時(shí)，例如，在膨脹沖程上，由于由活塞1和連桿6之間的角關(guān) 系，推進(jìn)側(cè)裙部8以一傾角壓在氣缸壁3上。在另一方面，當(dāng)活塞1向著頂部止點(diǎn)行進(jìn)時(shí)， 例如，在壓縮沖程上，由于由活塞1和連桿6之間的角關(guān)系，止推側(cè)裙部9以一相反的傾角 壓在氣缸壁3上。通常，將推進(jìn)側(cè)裙部8壓在氣缸壁3上的力大于將止推側(cè)裙部9壓在氣 缸壁3上的力，因?yàn)橥七M(jìn)側(cè)裙部8受到燃燒壓力。當(dāng)從推進(jìn)側(cè)裙部8或止推側(cè)裙部9的前側(cè)觀察時(shí)，推進(jìn)側(cè)裙部8和止推側(cè)裙部9 的每一個(gè)具有梯形側(cè)截面，該梯形側(cè)截面具有傾斜邊緣，如圖2中示出的。那就是說(shuō)，當(dāng)從 上端部8a或9a到下端部8b或9b時(shí)，推進(jìn)側(cè)裙部8和止推側(cè)裙部9的每一個(gè)的寬度增加。推進(jìn)側(cè)裙部8和止推側(cè)裙部9的每一個(gè)形成有大體上平坦的下端邊緣8c或9c。每個(gè)裙板11或12具有與活塞頭部7的下端一體地形成的上端，并且具有彎曲橫截面，當(dāng)沿活塞1的縱向觀察時(shí)，該彎曲橫截面向外輕微彎曲。裙板11或12的橫截 面的曲率半徑設(shè)置成大于推進(jìn)側(cè)裙部8或止推側(cè)裙部9的曲率半徑，例如設(shè)置成大約從 150-300mm。如圖2中示出的，裙部11和12形成為相對(duì)于活塞1的縱向軸線傾斜地延伸， 使得裙板11和12從上端到下端展開(kāi)。每個(gè)裙板11或12的橫截面的厚度相對(duì)較大。每個(gè) 裙板11或12沿活塞1的周向大體上在中心形成有活塞銷孔凸臺(tái)13或14。每個(gè)活塞銷孔 凸臺(tái)13或14包括活塞銷孔13a或14a，該活塞銷孔13a或14a支撐活塞銷5的縱向端部中 的一個(gè)。當(dāng)沿活塞1的縱向觀察時(shí)，每個(gè)連接部分10具有弧形橫截面，并沿活塞1的周向 在裙板11或12和推進(jìn)側(cè)裙部8或止推側(cè)裙部9之間延伸。如圖IA和6中的陰影圖案表 示的，連接部分10的內(nèi)側(cè)表面16的曲率半徑沿活塞1的縱向從上端部16a到下端部16b 逐漸地且連續(xù)地增加。類似地，如圖IA和5中的陰影圖案表示的，連接部分10的外側(cè)表面 17的曲率半徑沿活塞1的縱向從上端部17a到下端部17b逐漸地且連續(xù)地增加。特別地， 當(dāng)沿活塞1的縱向從上端部16a或17a到下端部16b或17b時(shí)，內(nèi)側(cè)和外側(cè)表面16和17 的每一個(gè)的曲率半徑設(shè)置成從大約IOmm連續(xù)地且線性地增加到大約30mm。內(nèi)側(cè)表面16的弧寬度Wl和外側(cè)表面17的弧寬度W沿著活塞縱向變化，其中弧寬 度W的變化率不同于弧寬度Wl的變化率。特別地，外側(cè)表面17的弧寬度W設(shè)置成相對(duì)小， 并且從上端部17a到下端部17b的變化率設(shè)置成相對(duì)小。在另一方面，與外側(cè)表面17相比， 內(nèi)側(cè)表面16的弧寬度Wl設(shè)置成相對(duì)大，并且從上端部16a到下端部16b的變化率設(shè)置成 相對(duì)大。因此，當(dāng)從縱向近端到縱向遠(yuǎn)端時(shí)，連接部分10的厚度逐漸增加，其中縱向近端更 靠近活塞頭部7，并且縱向遠(yuǎn)端更靠近推進(jìn)側(cè)裙部8和止推側(cè)裙部9中對(duì)應(yīng)的一個(gè)的縱向遠(yuǎn) 端(下端邊緣8c或9c)。連接部分10的內(nèi)側(cè)表面16的大體上平坦的形狀有效地用來(lái)將推 進(jìn)側(cè)裙部8和止推側(cè)裙部9的剛性設(shè)置成大體上整體一致，即沿周向和沿活塞縱向都大體 上一致。推進(jìn)側(cè)裙部8和止推側(cè)裙部9、連接部分10和裙板11和12的形狀構(gòu)成當(dāng)從底側(cè) 觀察時(shí)具有橢圓形橫截面的截錐形，如圖1A、2和4中示出的。每個(gè)連接部分10的內(nèi)側(cè)表面16在下端部16b局部地形成有突起18。如圖IB中 所示，每個(gè)突起18與連接部分10的內(nèi)側(cè)表面16的下端部16b —體地形成，其中突起18具 有弧形內(nèi)側(cè)表面和下邊緣，該下邊緣最厚并且與內(nèi)側(cè)表面16的下邊緣齊平。突起18的厚 度設(shè)置成從下端邊緣18b向上減小。突起18的上端邊緣18a平滑地且連續(xù)地連接到內(nèi)側(cè) 表面16的下端部16b。突起18的設(shè)置有效地用來(lái)提高推進(jìn)側(cè)裙部8或止推側(cè)裙部9的為自由端部的下 邊緣的剛性，并且因此將推進(jìn)側(cè)裙部8或止推側(cè)裙部9的剛性設(shè)置成更加一致。在活塞1的往復(fù)運(yùn)動(dòng)期間，當(dāng)推進(jìn)側(cè)裙部8或止推側(cè)裙部9壓在氣缸壁3上時(shí)，每 個(gè)連接部分10借助弧形橫截面起彈簧的作用以抑制推進(jìn)側(cè)裙部8或止推側(cè)裙部9的變形。 此外，具有彎曲橫截面的裙板11和12也起彈簧的作用，雖然裙板11和12的效果小于連接 部分10的效果。這樣，連接部分10以及裙板11和12用于增加推進(jìn)側(cè)裙部8或止推側(cè)裙 部9與氣缸壁3之間的接觸面積，并且因此防止其間的接觸壓力局部增加。換句話說(shuō)，推進(jìn)側(cè)裙部8和止推側(cè)裙部9、連接部分10、以及裙板11和12形成當(dāng)沿活塞1的縱向觀察時(shí)大 體上橢圓的橫截面，其中連接部分10以及裙板11和12起彈簧的作用以便吸收或分散或抑 制施加到推進(jìn)側(cè)裙部8或止推側(cè)裙部9上的接觸壓力。連接部分10的曲率半徑從上端部16a和17a到下端部16b和17b逐漸增加的這一 特征有效地用來(lái)將推進(jìn)側(cè)裙部8或止推側(cè)裙部9在連接到裙板11或12的周向端部處的剛 性設(shè)置成沿活塞縱向一致。如果連接部分10的厚度在上端部16a或17a和下端部16b或 17b之間一致，則剛性從上端部16a或17a到下端部16b或17b逐漸減小，因?yàn)橄露瞬?6b 或17b是自由端。這種減小由前述特征被消除。這樣，該特征有效地用來(lái)在推進(jìn)側(cè)裙部8 或止推側(cè)裙部9與氣缸壁3之間提供一致的接觸，并且因此減小其間的接觸壓力和摩擦。突起18的設(shè)置有效地用于進(jìn)一步增強(qiáng)推進(jìn)側(cè)裙部8或止推側(cè)裙部9的下端部的 剛性。由于推進(jìn)側(cè)裙部8或止推側(cè)裙部9的下端部8b或9b是自由端，因此下端部8b或9b 的剛性相對(duì)低。但除了連接部分10的有效形狀之外，突起18用于進(jìn)一步增強(qiáng)下端部9b的 剛性，從而將推進(jìn)側(cè)裙部8或止推側(cè)裙部9的剛性設(shè)定為一致。這主要沿活塞縱向有效地 提供了推進(jìn)側(cè)裙部8或止推側(cè)裙部9與氣缸壁3之間的均勻 接觸，從而減小其間的接觸壓 力和摩擦。圖8示出實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，其中，在由實(shí)線表示的根據(jù)第一實(shí)施例的活塞1的情況下， 和在由虛線表示的根據(jù)參考例的活塞的情況下，在膨脹沖程上在推進(jìn)側(cè)裙部與氣缸壁3接 觸的相同條件下，測(cè)量在上端和下端之間的點(diǎn)處的推進(jìn)側(cè)裙部的變形的量。在根據(jù)參考例 的活塞中，當(dāng)位置從上端移動(dòng)到下端時(shí)，變形的量顯著增加。相比之下，在根據(jù)本實(shí)施例的 活塞1中，變形的量較小并且在上端和下端之間的整個(gè)范圍上更加一致，雖然在略微低于 上端的位置和下端處或靠近下端處略微較大。實(shí)現(xiàn)了這種效果是因?yàn)檫B接部分10的特有 形狀和突起18的設(shè)置用于將推進(jìn)側(cè)裙部8的剛性設(shè)置成大體上整體一致。這樣，推進(jìn)側(cè)裙 部8或止推側(cè)裙部9形成為使得在活塞沖程期間在推進(jìn)側(cè)裙部8或止推側(cè)裙部9與氣缸壁 3接觸地滑動(dòng)時(shí)，推進(jìn)側(cè)裙部8或止推側(cè)裙部9的變形沿活塞縱向從縱向近端到縱向遠(yuǎn)端大 體上一致，其中縱向近端比縱向遠(yuǎn)端更加靠近活塞頭部7。圖9示出在根據(jù)本實(shí)施例的活塞1的情況下，和在根據(jù)參考例的活塞的情況下，通 過(guò)數(shù)值分析計(jì)算出的施加到活塞的摩擦力的關(guān)系曲線。水平軸線代表曲軸角，而豎直軸線 代表摩擦力。如圖9中示出的，由實(shí)線表示的本實(shí)施例中的摩擦力小于由虛線表示的參考 例中的摩擦力，特別地在大約0到90度的范圍內(nèi)。這通過(guò)活塞1的特有結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)?！吹诙?shí)施例〉圖10和11示出第二實(shí)施例，其中推進(jìn)側(cè)裙部8和止推側(cè)裙部9相對(duì)于穿過(guò)活塞1 的中心縱向軸線的平面不對(duì)稱地形成且布置。特別地，止推側(cè)裙部9的周向長(zhǎng)度X設(shè)置成 短于推進(jìn)側(cè)裙部8的周向長(zhǎng)度XI。也就是說(shuō)，止推側(cè)裙部9與氣缸壁3的接觸面積設(shè)置成 小于推進(jìn)側(cè)裙部8與氣缸壁3的接觸面積。這是因?yàn)槭┘拥街雇苽?cè)裙部9的壓力小于施加 到推進(jìn)側(cè)裙部8的壓力。更靠近推進(jìn)側(cè)裙部8的兩個(gè)連接部分10的每一個(gè)的曲率半徑設(shè)置成等于第一實(shí) 施例中的對(duì)應(yīng)曲率半徑。在另一方面，更靠近止推側(cè)裙部9的兩個(gè)連接部分IOa的每一個(gè) 的曲率半徑設(shè)置成小于更靠近推進(jìn)側(cè)裙部8的連接部分10的曲率半徑。此外，更靠近止推側(cè)裙部9的突起18B的每一個(gè)的厚度和周向長(zhǎng)度設(shè)置成小于更靠近推進(jìn)側(cè)裙部8的突起18A的厚度和周向長(zhǎng)度或小于第一實(shí)施例中的突起的厚度和周向 長(zhǎng)度。在另一方面，裙板11和12的彎曲形狀與第一實(shí)施例中相同。第二實(shí)施例因?yàn)楦拷雇苽?cè)裙部9的部分的緊湊性而有效地用來(lái)減小活塞1的 總重量，同時(shí)給出與第一實(shí)施例中相同的有利效果。<第三實(shí)施例>圖12到14示出基于第一和第二實(shí)施例產(chǎn)生的第三實(shí)施例，其中每一個(gè)裙板11或 12如圖13中觀察到的那樣向外輕微彎曲，平行于活塞1的縱向軸線沒(méi)有傾斜地延伸。也就 是說(shuō)，與構(gòu)成帶有梯形側(cè)截面的截錐形的根據(jù)第一實(shí)施例的裙板不相同，裙板11和12彼此 平行地布置。連接部分10的外側(cè)表面17的曲率半徑在從上端到下端的整個(gè)范圍上大體上恒 定。相反，連接部分10的內(nèi)側(cè)表面16的曲率半徑設(shè)置成從上端部16a到下端部16b逐漸 增加。 在這個(gè)實(shí)施例中，如第一實(shí)施例中那樣，裙板11和12的彎曲形狀用作彈簧。此外， 在連接部分10中，外側(cè)表面17的曲率半徑從上端到下端大體上恒定并且內(nèi)側(cè)表面16的曲 率半徑從上端到下端顯著增加的這一特征用于將連接部分10的下端部的厚度設(shè)置成足夠 大于上端部的厚度，并且因此將推進(jìn)側(cè)裙部8或止推側(cè)裙部9的剛性設(shè)置成大體上一致。裙板11和12和連接部分10的形狀和彈簧功能用于抑制推進(jìn)側(cè)裙部8和止推側(cè) 裙部9的剛性的不均勻性，并且因此抑制氣缸壁3和推進(jìn)側(cè)裙部8或止推側(cè)裙部9之間的 接觸壓力的不均勻性。每個(gè)裙板11或12不限于彎曲橫截面，而是可具有當(dāng)沿活塞1的縱向觀察時(shí)大體 上平坦的橫截面。在這種情況下，當(dāng)推進(jìn)側(cè)裙部8或止推側(cè)裙部9壓在氣缸壁3上時(shí)，連接 部分10主要用作彈簧，而裙板11和12不是很好地用作彈簧。本發(fā)明不限于第一到第三實(shí)施例，并且可以實(shí)施成使得僅僅推進(jìn)側(cè)裙部8設(shè)置有 連接部分10且止推側(cè)裙部9不設(shè)置有連接部分10，其中推進(jìn)側(cè)裙部8通常受到高的接觸載 荷。連接部分10不限于如沿活塞1的縱向觀察的弧形橫截面，并且可具有通過(guò)倒角形 成的彎曲的橫截面。推進(jìn)側(cè)裙部8和止推側(cè)裙部9的外側(cè)表面可以涂覆有低摩擦材料，以便減小氣缸 壁3與推進(jìn)側(cè)裙部8或止推側(cè)裙部9之間的摩擦力?；钊?的材料不限于鋁合金，而是可以由諸如鐵和鎂的各種材料中的一種形成。該活塞可適于各種內(nèi)燃機(jī)，諸如單氣缸型和多氣缸型，諸如V型和W型。2009年3月12日提交的日本專利申請(qǐng)2009-058839的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入這里。雖然上面已經(jīng)通過(guò)參考本發(fā)明的某些實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于上述 實(shí)施例。根據(jù)上述教導(dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員將想到上述實(shí)施例的改進(jìn)型和變型。參考以下權(quán) 利要求限定本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
一種內(nèi)燃機(jī)活塞，包括限定燃燒室的活塞頭部；推進(jìn)側(cè)裙部，該推進(jìn)側(cè)裙部與該活塞頭部一體地形成，并且適于與氣缸壁滑動(dòng)接觸，該推進(jìn)側(cè)裙部具有弧形橫截面；止推側(cè)裙部，該止推側(cè)裙部與該活塞頭部一體地形成，并且適于與該氣缸壁滑動(dòng)接觸，該止推側(cè)裙部具有弧形橫截面；形成有第一活塞銷孔凸臺(tái)的第一裙板；形成有第二活塞銷孔凸臺(tái)的第二裙板；第一連接部分，該第一連接部分將該第一裙板連接到該推進(jìn)側(cè)裙部的第一周向端部；第二連接部分，該第二連接部分將該第二裙板連接到該推進(jìn)側(cè)裙部的第二周向端部；第三連接部分，該第三連接部分將該第一裙板連接到該止推側(cè)裙部的第一周向端部；和第四連接部分，該第四連接部分將該第二裙板連接到該止推側(cè)裙部的第二周向端部，其中，該第一連接部分、第二連接部分、第三連接部分和第四連接部分的每一個(gè)具有從縱向近端到縱向遠(yuǎn)端逐漸增加的厚度，其中該縱向近端更靠近該活塞頭部，并且該縱向遠(yuǎn)端更靠近該推進(jìn)側(cè)裙部和止推側(cè)裙部中對(duì)應(yīng)的一個(gè)的縱向遠(yuǎn)端。
2.如權(quán)利要求1中所述的內(nèi)燃機(jī)活塞，其中所述第一連接部分、第二連接部分、第三連接部分和第四連接部分的每一個(gè)具有弧形 橫截面，其曲率半徑沿活塞縱向從所述縱向近端到所述縱向遠(yuǎn)端逐漸增加；并且所述第一連接部分、第二連接部分、第三連接部分和第四連接部分的每一個(gè)的內(nèi)側(cè)表 面在所述縱向遠(yuǎn)端具有比其外側(cè)表面大的曲率半徑。
3.如權(quán)利要求1中所述的內(nèi)燃機(jī)活塞，其中所述第一裙板和第二裙板的每一個(gè)具有彎曲橫截面；并且所述第一連接部分和第二連接部分的每一個(gè)或所述第三連接部分和第四連接部分的 每一個(gè)包括位于所述縱向遠(yuǎn)端的突起，其中所述突起大體上沿活塞徑向向內(nèi)延伸。
4.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)活塞，其中所述第一裙板和第二裙板的每一個(gè)具有彎曲的橫截面；并且所述第一連接部分和第二連接部分的每一個(gè)包括位于所述縱向遠(yuǎn)端的突起，其中突起 大體上沿活塞徑向向內(nèi)延伸。
5.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)活塞，其中所述第一裙板和第二裙板的每一個(gè)具有彎曲的橫截面；并且所述第一連接部分、第二連接部分、第三連接部分和第四連接部分的每一個(gè)包括位于 縱向遠(yuǎn)端的突起，其中所述突起大體上沿活塞徑向向內(nèi)延伸。
6.一種內(nèi)燃機(jī)活塞，包括 限定燃燒室的活塞頭部；推進(jìn)側(cè)裙部，該推進(jìn)側(cè)裙部與該活塞頭部一體地形成，并且適于與氣缸壁滑動(dòng)接觸，該 推進(jìn)側(cè)裙部具有弧形橫截面；止推側(cè)裙部，該止推側(cè)裙部與該活塞頭部一體地形成，并且適于與該氣缸壁滑動(dòng)接觸， 該止推側(cè)裙部具有弧形橫截面；形成有第一活塞銷孔凸臺(tái)的第一裙板； 形成有第二活塞銷孔凸臺(tái)的第二裙板；第一連接部分，該第一連接部分將該第一裙板連接到該推進(jìn)側(cè)裙部的第一周向端部； 第二連接部分，該第二連接部分將該第二裙板連接到該推進(jìn)側(cè)裙部的第二周向端部； 第三連接部分，該第三連接部分將該第一裙板連接到該止推側(cè)裙部的第一周向端部；禾口第四連接部分，該第四連接部分將該第二裙板連接到該止推側(cè)裙部的第二周向端部， 其中，該推進(jìn)側(cè)和止推側(cè)裙部的至少一個(gè)形成為使得其剛性從縱向近端到縱向遠(yuǎn)端大 體上一致，其中該縱向近端比該縱向遠(yuǎn)端更靠近該活塞頭部。
7. 一種內(nèi)燃機(jī)活塞，包括 限定燃燒室的活塞頭部；推進(jìn)側(cè)裙部，該推進(jìn)側(cè)裙部與該活塞頭部一體地形成，并且適于與氣缸壁滑動(dòng)接觸，該 推進(jìn)側(cè)裙部具有弧形橫截面；止推側(cè)裙部，該止推側(cè)裙部與該活塞頭部一體地形成，并且適于與該氣缸壁滑動(dòng)接觸， 該止推側(cè)裙部具有弧形橫截面；形成有第一活塞銷孔凸臺(tái)的第一裙板； 形成有第二活塞銷孔凸臺(tái)的第二裙板；第一連接部分，該第一連接部分將該第一裙板連接到該推進(jìn)側(cè)裙部的第一周向端部； 第二連接部分，該第二連接部分將該第二裙板連接到該推進(jìn)側(cè)裙部的第二周向端部； 第三連接部分，該第三連接部分將該第一裙板連接到該止推側(cè)裙部的第一周向端部；禾口第四連接部分，該第四連接部分將該第二裙板連接到該止推側(cè)裙部的第二周向端部， 其中，該推進(jìn)側(cè)裙部和止推側(cè)裙部的至少一個(gè)形成為使得，在該推進(jìn)側(cè)裙部和止推側(cè) 裙部的所述至少一個(gè)在活塞沖程期間與該氣缸壁接觸地滑動(dòng)時(shí)，該推進(jìn)側(cè)裙部和止推側(cè)裙 部的所述至少一個(gè)的變形沿活塞縱向從縱向近端到縱向遠(yuǎn)端大體上一致，其中該縱向近端 比該縱向遠(yuǎn)端更靠近該活塞頭部。
全文摘要
一種內(nèi)燃機(jī)活塞包括活塞頭部、推進(jìn)側(cè)裙部、止推側(cè)裙部、第一裙板和第二裙板。第一和第二裙板通過(guò)連接部分連接到推進(jìn)側(cè)裙部和止推側(cè)裙部。每個(gè)連接部分的厚度從縱向近端到縱向遠(yuǎn)端逐漸增加，其中縱向近端更靠近活塞頭部，并且縱向遠(yuǎn)端更靠近推進(jìn)側(cè)裙部和止推側(cè)裙部中對(duì)應(yīng)的一個(gè)的縱向遠(yuǎn)端。
文檔編號(hào)F02F3/00GK101839187SQ20101013536
公開(kāi)日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月12日
發(fā)明者巖田一也, 末誠(chéng)一 申請(qǐng)人:日立汽車系統(tǒng)株式會(huì)社