CN104405517A - 用于汽油机的轻量化降噪音活塞 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于汽油机的轻量化降噪音活塞，包括活塞本体，在所述的活塞本体设有与其为一体的活塞裙、活塞环区、活塞销座、活塞面窗和活塞外销座，在活塞面窗部位设有环背凹腔，所述的活塞裙的主推力侧裙壁在厚度上厚于次推力侧裙壁，主推力侧面窗壁在宽度上要等于或大于次推力侧面窗壁；所述的活塞销座和销孔向主推力侧偏置设定的距离。

Description

用于汽油机的轻量化降噪音活塞
技术领域
本发明提供了一种用于汽油机的活塞，特别涉及一种用于汽油机的轻量化降噪音活塞。
背景技术
传统结构的汽油机活塞包括活塞顶、活塞裙、环区、销孔、销座等结构。现在的汽油机都在向高功率、高爆压的方向发展，随着发动机性能的提高，排放要求也越来越严。在这种大环境下，活塞的轻量化就显得尤为重要，但传统结构的活塞已不能满足轻量化的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，是提供一种用于汽油机的活塞，这种活塞能够满足轻量化的需求，同时提高了活塞的结构强度，改善发动机的性能。
本发明采用的技术方案如下：
一种用于汽油机的轻量化降噪音活塞，活塞本体设有与其一体的活塞裙、活塞环区、活塞销座、活塞面窗和活塞外销座，在活塞面窗部位设有环背凹腔，所述的活塞裙的主推力侧裙壁在厚度上厚于次推力侧裙壁，主推力侧面窗壁在宽度上要等于或大于次推力侧面窗壁；所述的活塞销座和销孔向主推力侧偏置设定的距离。
所述的设定距离为0.4mm-1mm。
在活塞面窗环区处的活塞外销座部位采用环背凹腔加强筋结构,环背凹腔将被加强筋分割成三个独立的区域。
所述加强筋采用与活塞环区下沿齐平的方式，或加强筋向活塞顶缩进设定高度；如果面窗处环区部位强度足够，该加强筋可以取消，环背凹腔5a、5b、5c合成一体。
所述的面窗壁结构为直线型或弧形。
位于销孔水平中心线以上的活塞裙部，其端面为直线，端面与销孔中心线的最小夹角为10°-45°。
所述的活塞环区在第一环槽部位采用活塞本体合金材料，或者采用铸铁镶圈进行强度加强。
为了保证环背凹腔足够大，两个面窗壁的内表面之间形成15°-40°的角度。
所述活塞，其材料为铝合金或其它轻质合金。
本发明的有益效果如下：
活塞裙部在主推力侧和次推力侧在外圆面上外观完全一致，出于轻量化和结构强度的考虑，次推力侧裙壁厚度要小于主推力侧裙壁厚度，这样即满足了结构强度的需要，同时又降低了活塞重量，实现了活塞轻量化的目的；面窗壁的设计也是出于同样的考虑。
在活塞面窗部位设计有环背凹腔，采用这种结构的活塞，和传统活塞相比，在重量上能够降低10％-15％，极大的降低了活塞重量。
为了降低发动机运转噪音，提高舒适性，活塞销座和销孔采用向主推力侧偏置一定距离t的设计，t值范围0.4mm-1mm。
在活塞面窗部位设计有环背凹腔，为了保证活塞在该部位强度足够，在活塞外销座部位环背凹腔里设计有加强筋结构，加强筋采用与环区下沿齐平的方式，或加强筋向活塞顶缩进设定高度，如果面窗处环区部位强度足够，该加强筋可以取消，环背凹腔5a、5b、5c合成一体。
为了保证环背凹腔足够大，在面窗壁时面窗壁会有一个向内的角度α，α的取值范围为15°-40°。如果面窗壁角度α比较大，将导致活塞裙部上端变得比较狭窄，为了保证活塞裙部有一个足够的接触面，裙部设计时可以采用在销孔上方设计一个角度β，该角度范围一般为20°-90°。
在活塞设计时，第一环槽部位可以采用活塞本体材料，如果爆压、升功率、压缩比等参数足够大的情况下，可以考虑采用铸铁镶圈结构对第一环槽部位进行强化。
附图说明
图1是本发明结构的主视剖面图；
图2是图1的仰视图；
图3是图1的剖视图；
图4是图1视图中M-M剖视图；
图5是图1的左视图；
图中：1活塞顶，2活塞裙部，3活塞销座，4a、4b面窗壁，5a、5b、5c环背凹腔，6环背凹腔加强筋，7主推力侧裙壁，8次推力侧裙壁，9环区，10销孔中心线，11活塞中心线。
具体实施方式
附图1-5公开了本发明的具体方案，该活塞适用于四冲程汽油发动机。该活塞以较为传统的方式设计了活塞顶1、环区9、活塞裙部2、活塞销座3等结构。
为了降低活塞重量，实现活塞的轻量化设计，该设计方案轻量化方面采取措施如下：
1.在面窗部位设计环背凹腔；
2.次推力侧裙壁8厚度小于主推力侧裙壁7；
3.次推力侧面窗壁4a宽度等于或小于主推力侧面窗壁4b。
图1公开的是销座和销孔的偏置设计方案以及第一环槽部位设计的备选方案。
为了降低发动机的运转噪音，活塞销座3和销孔向主推力侧偏置距离t，t值范围0.4mm-1mm；即销孔中心线10与活塞中心线11之间的距离为t；为了保证活塞第一环槽部位的结构强度，在活塞设计时，第一环槽部位可以采用活塞本体材料，如果爆压、升功率、压缩比等参数足够大的情况下，可以考虑采用铸铁镶圈结构对第一环槽部位进行强化。
图3公开的是加强筋结构，
为了保证活塞环背凹腔部位强度足够，在活塞外销座部位环背凹腔里设计有加强筋6结构，加强筋可采用与环区下沿齐平的方式，或加强筋向活塞顶缩进一定高度h，如果面窗处环区部位强度足够，该加强筋可以取消，环背凹腔5a、5b、5c合成一体。
为了保证环背凹腔足够大，在面窗壁时面窗壁会有一个向内的角度α，α的取值范围为15°-40°。如果面窗壁角度α比较大，将导致活塞裙部上端变得比较狭窄，为了保证活塞裙部有一个足够的接触面，裙部设计时可以采用在销孔上方设计一个角度β，该角度范围一般为20°-90°。
图4公开的角度α为两侧的面窗壁之间的夹角，该夹角的设计是为了能够在设计环背凹腔时获得更大的空间，现在设计时该角度度数一般为15°-40°。
图5公开的角度β是为了保证裙部有足够大的接触面积而设计的。
在设计环背凹腔时，如果角度α足够大的话，裙部上端就会变的比较狭窄，接触面积变小，为了保证裙部有足够的接触面积，裙部的上端面设置成直线,且两个直线采用一个β角度的设计，该角度的起始点位于销孔中心线以上区域，角度范围一般为20°-90°。
本发明中，活塞材料采用的是山东滨州渤海活塞股份有限公司研制的系列铝合金材料和其它轻质合金材料。
本发明的附图仅表示了一种实施案例，具体形状、结构、尺寸可以在不脱离本发明精神和范围的情况下，做出变化和调整。

Claims (8)

1.一种用于汽油机的轻量化降噪音活塞，包括活塞本体，在所述的活塞本体设有与其为一体的活塞裙、活塞环区、活塞销座、活塞面窗和活塞外销座，其特征在于：在活塞面窗部位设有环背凹腔，所述的活塞裙的主推力侧裙壁在厚度上厚于次推力侧裙壁，主推力侧面窗壁在宽度上要等于或大于次推力侧面窗壁；所述的活塞销座和销孔向主推力侧偏置设定的距离。
2.如权利要求1所述的用于汽油机的轻量化降噪音活塞，其特征在于，所述的活塞销座和销孔向主推力侧偏置设定的距离，所述的距离为0.4mm-1mm。
3.如权利要求1所述的用于汽油机的轻量化降噪音活塞，其特征在于，在活塞外销座部位设有加强筋，所述的环背凹腔将被加强筋分割成三个独立的区域。
4.如权利要求3所述的用于汽油机的轻量化降噪音活塞，其特征在于，所述加强筋采用与活塞环区下沿齐平的方式，或加强筋向活塞顶缩进设定的高度。
5.如权利要求1所述的用于汽油机的轻量化降噪音活塞，其特征在于，所述的活塞面窗壁结构为直线型或弧形。
6.如权利要求1所述的用于汽油机的轻量化降噪音活塞，其特征在于，位于销孔水平中心线以上的活塞裙部，其端面与销孔中心线的最小夹角为10°-45°。
7.如权利要求1所述的用于汽油机的轻量化降噪音活塞，其特征在于，所述的活塞环区在第一环槽部位采用活塞本体合金材料，或者采用铸铁镶圈进行强度加强。
8.如权利要求1所述的用于汽油机的轻量化降噪音活塞，其特征在于，所述活塞，其材料为铝合金。
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