專利名稱：頂式活塞的制作方法
技術領域：
本發(fā)明主要用于往復式內(nèi)燃發(fā)動機，它與頂式連桿一起構成頂式活塞連桿機構。
現(xiàn)有的往復式內(nèi)燃發(fā)動機裝用的是銷式活塞。銷式活塞的特點是活塞通過活塞銷與連桿連接。這種連接的不足之處是1、活塞在交變載荷的作用下，變形大、定位精度低，在銷座處易產(chǎn)生應力集中。2、活塞銷過重，活塞組的往復慣性質(zhì)量大。
本發(fā)明的目的就是要提供一種頂式活塞，用以達到減少活塞組的往復慣性質(zhì)量，并克服銷式活塞之不足。
頂式活塞分活塞頭，活寒裙和框架三個部分，由于頂式活塞通過滑動軸承支承在連桿小頭上，所以當頂式活塞處于工作狀態(tài)時，由連桿小頭直接承受和傳遞從活塞頂部傳來的氣體壓力，并推轉(zhuǎn)曲軸做功。
下面是頂式活塞在汽油發(fā)動機上的一個應用實例。通過這個實例，說明頂式活塞的結構和優(yōu)點。


圖1是頂式活塞的正視圖。圖2是頂式活塞的左側視圖。圖3是頂式活塞的B-B剖視圖。圖4是頂式活塞A-A的轉(zhuǎn)折剖視圖。
頂式活塞分活塞頭(7)，活塞裙和框架(8)三個部分。
由于活塞頭(7)的主要功能是承受氣缸的壓力和密封氣缸，所以將活塞環(huán)槽(6)布置在活塞頭(7)上(在本應用實例中，只設置了一道組合式氣環(huán)環(huán)槽)，并用8條筋(21)加強其強度和剛性。為了改善連桿小頭圓柱形工作面(12)的潤滑條件，在拉銷(3)的軸線和垂直方向的“十”字形筋板上，通過L形集油環(huán)槽(5)鉆有4個通向工作面(12)的導油孔(20)，并且通過導油孔(20)，將活塞環(huán)括除的多余機油引向工作面(12)。
框架(8)是一豎置于活塞中央的四方框，它的上部與活塞頭(7)連結，它的下部通過從方框四角伸出的四根筋板(18)與活塞裙連結，整個頂式活塞又通過支承于筋板(22)和(24)上的拉銷(3)與頂式連桿(13)鉸接。在框架(8)的內(nèi)部上端有兩根呈“十字”形的筋(23)和(19)?！笆弊中谓畹南虏渴且粓A柱形弧面。該圓柱弧面與滑動軸承(10)相配，圓柱弧面的圓心與拉銷(3)的承孔同心，并且圓柱弧面的軸心線垂直于頂式活塞的軸心線。頂式活塞就是通過這個圓柱形弧面，將活塞頂部的氣體壓力傳給連桿(13)，并推轉(zhuǎn)曲軸做功。
活塞裙通過環(huán)槽(4)與活塞頭(7)分開?；钊怪豢?根與拉銷軸線成20～30度的筋板(18)與框架(8)連結。這樣，一者從結構上消除了活塞環(huán)槽區(qū)域?qū)钊共康臒嵊绊?。使頂式活塞的活塞裙部的工作溫度比銷式活塞低，熱膨脹量小。二者，根據(jù)缸套和活塞的變形規(guī)律，把頂式活塞的活塞裙設計成橢圓形的彈性體，有利于縮小活塞與缸套的配合間隙。頂式活塞根據(jù)發(fā)動機的機型、類別和活塞直徑，活塞裙可設計成整體式，上、下裙式或上、中、下裙式。在本應用實例中，是上下裙式。下活塞裙(1)，上活塞裙(2)的外圓柱面都是一個橢圓形的彈性體。上活塞裙(2)不是一個完整的橢圓，它只有承壓面方向的兩段弧面。下活塞裙(1)是一個完整的橢圓。橢圓的短軸n-n在拉銷(3)的軸線方向，長軸m-m在其垂直方向。長軸方向的兩條弧面(15)和(17)比短軸方向的兩條弧面(14)和(16)長且徑向厚度更厚。上述這些結構措施，使頂式活塞可以選取比銷式活塞更小的活塞與缸壁的配合間隙。這個間隙越小，活塞在缸套中的定位精度越高，活塞環(huán)的封氣和括油作用也就越好。所以，在本應用實例中，只設置一道組合式氣環(huán)，即可達到既封氣又控制機油耗量的效果。
本發(fā)明由于改變了活塞與連桿的連接方式，取消了傳統(tǒng)的活塞銷，所以大幅度地減輕了活塞組的往復慣性質(zhì)量。從而取得了降低油耗，提高功率的良好效果。在適用性方面，頂式活塞，不僅可以用于現(xiàn)有發(fā)動機，還可用于設計新型發(fā)動機。在制造方面，制造頂式活塞的工藝性更好。所以，在往復式內(nèi)燃發(fā)動機中，頂式活塞有可能逐步取代銷式活塞。
權利要求
1.一種主要用于往復式內(nèi)燃發(fā)動機的活塞，分活塞頭(7)，活塞裙和框架(8)三個部分，其特征在于頂式活塞通過滑動軸承(10)與頂式連桿小頭(9)在圓柱形工作面(12)處是滑動配合。
2.根據(jù)權利要求1所述的頂式活塞，其特征在于框架(8)是一豎置于活塞中央的四方框，它的上部與活塞頭(7)連結，它的下部通過從四角伸出的四根筋板(18)與活塞裙連結。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的頂式活塞，其特征在于活塞頭(7)與活塞裙被環(huán)槽(4)分開。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的頂式活塞，其特征在于活塞環(huán)槽都設置在活塞頭(7)上。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的頂式活塞，其特征在于通過L形集油環(huán)槽(5)和加強筋板鉆有通向連桿小頭圓柱形工作面(12)的導油孔(20)。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的頂式活塞，其特征在于在框架(8)的上部內(nèi)側，有兩根呈“十”字形的筋板(23)和(19)，它們的下部是一與滑動軸承(10)相配的圓柱形弧面，該圓柱形弧面的圓心與對置筋板(22)和(24)上的拉銷支承孔同心，并且其軸心線垂直于活塞的軸心線。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的頂式活塞，其特征在于活塞裙可以是整體式，上、下裙式或上、中、下裙式。
8.根據(jù)權利要求1或2所述的頂式活塞，其特征在于活塞裙的頂視圖是一個短軸與拉銷(3)的軸線同方向的橢圓。
9.根據(jù)權利要求1或2所述的頂式活塞，其特征在于長軸方向的兩條弧面(15)與(17)比短軸方向的兩條弧面(16)與(14)長且徑向厚度更厚。
全文摘要
頂式活塞主要用于往復式內(nèi)燃發(fā)動機，它與頂式連桿一起構成頂式活塞連桿機構。頂式活塞在工作狀態(tài)下，通過滑動軸承支承在頂式連桿小頭上，由頂式連桿小頭直接承受和傳遞從活塞頂部傳來的氣體壓力，并推轉(zhuǎn)曲軸做功。它和頂式連桿之間沒有傳統(tǒng)的活塞銷，所以大大減輕了活塞組的往復慣性質(zhì)量，并徹底消除了活塞銷對活塞裙的不良影響。因此，用頂式活塞取代銷式活塞能夠提高發(fā)動機的工作性能。
文檔編號F02F3/28GK1090624SQ9310146
公開日1994年8月10日 申請日期1993年2月5日 優(yōu)先權日1993年2月5日
發(fā)明者唐為民 申請人:唐為民