CN104595051A - 内燃机用活塞 - Google Patents

Abstract

提供一种内燃机用活塞。活塞裙部构造成在活塞头部的下方与气缸滑动地接触。活塞侧壁设置在活塞裙部内。活塞销孔形成于活塞侧壁。活塞裙部的外周构造成如下椭圆形状的一部分：该椭圆形状的短轴为活塞销孔的轴线的方向且长轴为与活塞销孔的轴线的方向正交的方向。在活塞裙部的与活塞侧壁连结的两端设置有第一薄壁部。第一薄壁部从活塞裙部的下端向上延伸且配置在活塞销孔的轴线的下方。

Description

内燃机用活塞

技术领域

本发明涉及内燃机用活塞，更特别地，涉及施加了由燃烧压力产生的推力(横向力)的内燃机用活塞。

背景技术

作为安装于车辆的内燃机的组成部件之一的活塞构造成在气缸内往复运动(上下运动)。通常，活塞由铝制成且通过使用铸模的铸造方法来制造。该铸模形成有朝向开口侧变宽的斜度(slope)，使得在成型之后能够易于拆卸模具。

如上所述地形成的活塞的活塞裙部的侧壁厚度在活塞裙部的上端的周边厚而在活塞裙部的下端的周边薄。

关于活塞，由于由燃烧压力产生的推力(横向力)而首先变形的是活塞裙部的下端。当活塞裙部的下端薄时，在来自排气侧的推力的载荷下活塞大幅度变形。由此，活塞以下部位于吸气侧而上部位于排气侧的方式倾斜。活塞在爆发(explosion)初期的倾斜确定了随后的膨胀冲程期间活塞的姿势。活塞裙部的下端的变形导致活塞倾斜且促使推力的载荷朝向活塞裙部的上端集中。为此原因，与活塞裙部的周边相比，活塞裙部的上端的接触面压力增大。此外，在润滑油被高的压力挤出的情况下，润滑状态恶化，使得摩擦损失增大。日本特开平09-89106号公报公开了内燃机的活塞结构的一个示例。

根据在日本特开平09-89106号公报中公开的内燃机的活塞结构，活塞包括：活塞头部；活塞裙部，其构造成在活塞头部下方与气缸滑动地接触；以及活塞侧壁，其设置在活塞裙部内且活塞销孔形成于活塞侧壁，活塞裙部的外周构造成如下的椭圆形状的一部分：该椭圆形状的短轴为活塞销孔的轴线的方向且长轴为与活塞销孔的轴线的方向正交的方向，活塞裙部的至少推力侧内表面设置有沿着在活塞的上下方向上的推力轴线的厚壁肋，并且位于该肋的上端侧的油环槽的底壁形成有沿着活塞裙部的外周方向的缝。

在根据现有技术的内燃机用活塞中，当活塞裙部的下端厚时，能够抑制活塞的倾斜。然而，由于活塞裙部难以随着气缸变形，因此活塞会倾斜且由此与气缸形成点接触，使得与气缸的接触面压力增大。为此原因，妨碍了活塞的平滑往复运动，使得形成了伴随被称为所谓的翘起(cocking)的偏碰撞接触(biased collision contact)的滑动状态。在活塞裙部的下端的厚度被制得均匀以抑制倾斜的活塞的情况下，不存在偏碰撞接触。然而，难以充分地满足在气缸内的平滑滑动性能。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供如下的内燃机用活塞：其中由于推力导致的活塞裙部随着气缸的变形区域扩张到活塞裙部的整个区域且活塞裙部与气缸形成面接触，使得活塞裙部与气缸的接触面积增大且在活塞裙部与气缸之间的接触面压力减小，由此抑制了活塞的倾斜量且使得活塞以近似直立的良好姿势平滑地往复运动，并减小了摩擦损失。

根据本发明的实施方式的一方面，提供一种内燃机用活塞。该活塞设置有：活塞头部；活塞裙部，其构造成在所述活塞头部的下方与气缸滑动地接触；活塞侧壁，其设置在所述活塞裙部内；以及活塞销孔，其形成于所述活塞侧壁。所述活塞裙部的外周构造成如下椭圆形状的一部分：该椭圆形状的短轴为所述活塞销孔的轴线的方向，长轴为与所述活塞销孔的轴线的方向正交的方向。在所述活塞裙部的与所述活塞侧壁连结的两端设置有第一薄壁部，并且所述第一薄壁部从所述活塞裙部的下端向上延伸且所述第一薄壁部配置在所述活塞销孔的轴线的下方。

根据本发明的实施方式的方面，适当地设定了活塞裙部的内部厚度。由此，使得由于推力导致的活塞裙部的随着气缸的变形区域扩张到活塞裙部的整个区域且活塞裙部与气缸形成面接触，使得活塞裙部与气缸的接触面积增大且活塞裙部与气缸之间的接触面压力减小，由此抑制了活塞的倾斜量并使得活塞以近似直立的良好姿势平滑地往复运动，并减小了摩擦损失。

附图说明

在附图中：

图1是根据示例性实施方式的、将活塞配置在气缸内的内燃机的截面图；

图2是根据示例性实施方式的、图1所示的活塞的周边的平面图；

图3是根据示例性实施方式的、图2所示的活塞的活塞裙部的周边的放大图；

图4是根据示例性实施方式的活塞的主视图；

图5是根据示例性实施方式的、从吸气侧裙部看到的活塞的侧视图；

图6是根据示例性实施方式的活塞的平面图；

图7是根据示例性实施方式的活塞的仰视图；

图8是根据示例性实施方式的、沿着图6的线VIII-VIII截取的活塞的吸气侧裙部的截面图；

图9是根据示例性实施方式的、沿着图8的线IX-IX截取的活塞的截面图；

图10是根据示例性实施方式的、沿着图8的线X-X截取的活塞的截面图；

图11是根据示例性实施方式的、沿着图7的线O-XI截取的活塞的第一薄壁部的周边的截面图；

图12是根据示例性实施方式的、沿着图7的线O-XII截取的活塞的第一薄壁部和第二薄壁部之间的截面图；

图13是根据示例性实施方式的、沿着图7的线O-XIII截取的活塞的第二薄壁部的周边的截面图；

图14是根据示例性实施方式的活塞的截面立体图；

图15是根据示例性实施方式的、示出在膨胀冲程期间通过推力使活塞在气缸内运动的状态的内燃机的截面图；

图16是根据示例性实施方式的、图15所示的活塞的周边的平面图；

图17是根据示例性实施方式的、图16所示的活塞的活塞裙部的吸气侧裙部的周边的局部放大截面图；

图18是根据示例性实施方式的、沿水平方向看到的在膨胀冲程期间由于推力而产生变形的活塞裙部的第一薄壁部的周边的截面图；

图19是根据示例性实施方式的、沿垂直方向看到的在膨胀冲程期间由于推力而产生变形的活塞裙部的第一薄壁部的周边的截面图；

图20是根据示例性实施方式的、沿水平方向看到的在膨胀冲程期间由于推力而产生变形的活塞裙部的第二薄壁部的周边的截面图；

图21是根据示例性实施方式的、沿垂直方向看到的在膨胀冲程期间由于推力而产生变形的活塞裙部的第二薄壁部的周边的截面图；

图22是示出活塞裙部的下端的变形量抑制效果的图；

图23是示出本发明和现有技术的接触面积比的图；

图24是根据示例性实施方式的、示出吸气侧裙部的应力分布的图；以及

图25是根据现有技术的、示出现有技术的吸气侧裙部的应力分布的图。

具体实施方式

本发明适当地设定了活塞裙部的内部厚度，由此实现了如下的目的：使活塞裙部的由于推力而形成的、随着气缸的变形区域扩张到活塞裙部的整个区域并且活塞裙部与气缸形成面接触，使得活塞裙部与气缸的接触面积增大并且活塞裙部与气缸之间的接触面压力减小，由此抑制了活塞的倾斜量并且使得活塞以近似直立的良好姿势平滑地往复运动，并减小了摩擦损失。

图1至图24示出了本发明的示例性实施方式。如图1和图2所示，安装于车辆的内燃机1设置有气缸2。气缸2具有沿上下方向延伸的圆筒形状并且在气缸2内由气缸内周面3形成具有真正圆形的气缸膛4。

在气缸2的气缸膛4中，作为内燃机1的组成部件的、构造成沿上下方向往复运动的活塞5配置成与气缸内周面3滑动地接触。

活塞5经由连接杆6连结到曲轴7并且通过曲轴7的转动使得活塞5在气缸2内往复运动。如图1所示，曲轴7沿顺时针方向R转动。

关于气缸2，如图1所示，左侧是吸气侧，而右侧是排气侧，气缸中心轴线(气缸冲程的轴中心线)Y处于吸气侧和排气侧之间。

如图4至图7所示，活塞5由铝制成，利用铸模制造活塞5，并且活塞5沿上下方向由活塞头部(活塞冠部)8和与活塞头部8的下部连续设置的活塞裙部9构成。

活塞头部8具有圆形状，在活塞头部8的上表面具有活塞顶面10，在活塞头部8的外周面沿上下方向呈三段地形成有第一活塞环槽11A至第三活塞环槽11C。使各种活塞环装配到第一环槽11A至第三环槽11C。

如图4至图7所示，活塞裙部9具有筒状的裙轮廓12并且在裙轮廓12内设置有作为活塞侧壁的一侧活塞侧壁13A和另一侧活塞侧壁13B。

一侧活塞侧壁13A和另一侧活塞侧壁13B形成有用作活塞销孔的一侧活塞销孔14A和另一侧活塞销孔14B。

如图6和图7所示，一侧活塞销孔14A和另一侧活塞销孔14B的轴线Z的方向与吸气侧/排气侧的方向正交。轴线Z穿过活塞中心O。此外，活塞中心O定位在活塞中心轴线Y上。

活塞销15插入到一侧活塞销孔14A和另一侧活塞销孔14B中。如图1所示，活塞销15与连接杆6连结。

如图6和图7所示，一侧活塞侧壁13A和另一侧活塞侧壁13B以相对于水平轴线V的预定间隔对称地配置，该水平轴线V与轴线Z正交且穿过活塞中心O。

如图3所示，活塞裙部9的裙轮廓12形成为如下椭圆形状的一部分：该椭圆形状的短轴D1是轴线Z方向，而长轴D2是与轴线Z方向正交的轴线V方向。

此外，如图4所示，当从主视图看时，活塞裙部9设置有排气侧裙部16、吸气侧裙部17、裙部上端18和裙部下端19。

如图6至图14所示，在活塞裙部9的一侧活塞侧壁13A的两端的一侧连结部20A/20A设置有第一一侧薄壁部21A/21A。此外，在另一侧活塞侧壁13B的两端的另一侧连结部20B/20B设置有第一另一侧薄壁部21B/21B。一侧连结部20A/20A和另一侧连结部20B/20B连结到裙轮廓12。此外，第一一侧薄壁部21A/21A和第一另一侧薄壁部21B/21B构成了裙轮廓12的一部分。

如图8、图9、图11和图14所示，第一一侧薄壁部21A/21A和第一另一侧薄壁部21B/21B分别具有从活塞裙部9的裙部下端19向上方延伸了高度H1的槽形状，并且第一一侧薄壁部21A/21A和第一另一侧薄壁部21B/21B配置在活塞销孔14A/14B的轴线Z的下方。此外，如图8所示，第一一侧薄壁部21A/21A分别具有宽度W1/W1。

此外，如图6和图7所示，活塞裙部9设置有第二一侧薄壁部22A和第二另一侧薄壁部22B。如图8所示，第二一侧薄壁部22A和第二另一侧薄壁部22B具有位于活塞销孔14A/14B的轴线Z的上方的上端23并且配置成延伸到活塞销孔14A/14B的轴线Z的下方。同时，在图8中，仅示出了第二另一侧薄壁部22B。然而，第二一侧薄壁部22A也是相同的。

仅说明第二另一侧薄壁部22B。第二另一侧薄壁部22B具有槽形状并且配置在在活塞裙部9的外周方向上的一侧活塞侧壁13A和另一侧活塞侧壁13B之间的中央部分。此外，如图8所示，第二另一侧薄壁部22B的下端24定位在轴线Z的下方并且配置在距裙部上端18高度H2的下方位置处。此外，如图8所示，第二另一侧薄壁部22B具有宽度W2。

采用以上的结构，如图8所示，第一一侧薄壁部21A和第一另一侧薄壁部21B配置成在沿着活塞裙部9的外周方向的面上部分地重叠高度H3。

此外，如图6和图7所示，活塞裙部9在裙部下端19的周边设置有用作厚壁部的一侧厚壁部25A和另一侧厚壁部25B。一侧厚壁部25A和另一侧厚壁部25B具有带形状、相对于轴线Z对称且配置成与一侧活塞侧壁13A和另一侧活塞侧壁13B的连结部20A/20B连结。

如图8所示，一侧厚壁部25A和另一侧厚壁部25B形成在与第一一侧薄壁部21A/21A和第一另一侧薄壁部21B/21B相同的高度H1处。此外，如图5至图7所示，一侧厚壁部25A和另一侧厚壁部25B配置成面向从在活塞中心轴线P上的裙部下端19的一侧中央部26A和另一侧中央部26B开始的一侧活塞侧壁13A和另一侧活塞侧壁13B。活塞中心轴线P穿过活塞中心O且与气缸中心轴线Y重叠。同时，在图6中，附图标记27表示正面标志(front mark)。

以下，更详细地说明本示例性实施方式的活塞5。通常，如图15和16所示，当处于工作状态的活塞5在膨胀冲程期间被施加由燃烧压力产生的来自排气侧(右侧)的推力(横向力)F而沿着气缸中心轴线Y向下运动时，活塞5倾斜并由此与气缸2滑动地接触，使得在气缸2和活塞裙部9之间产生摩擦。为此原因，活塞裙部9变形且活塞裙部9的变形量影响活塞裙部9和气缸2之间的接触面积的大小。当接触面积小时，由于接触面压力增大，因此担心会增加摩擦损失并加速活塞裙部9的磨耗。

为了增大活塞裙部9和气缸2之间的接触面积，在尽量不使活塞5倾斜的情况下使活塞裙部9与气缸2滑动地接触是有效的。

当内燃机1是四冲程循环内燃机(four-cycle internal combustion engine)时，活塞5在吸气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程的四个冲程期间以朝向吸气侧/排气侧倾斜的状态滑动。特别地，活塞5的倾斜量在膨胀冲程期间的推力F作用下变得最大。

对于处于工作状态下的活塞5，如图15和图16所示，沿从排气侧(右侧)朝向吸气侧(左侧)的方向产生推力F。

此外，由于活塞5的倾斜变成为最大，所以在膨胀冲程中的摩擦损失在四个冲程之中是最大的。

接触面积和摩擦损失具有密切的关系。活塞裙部9的裙部下端19的随着推力F的施加而产生的变形起始于裙部下端19的另一侧中央部26B。此时，变形部分的低刚性部分存在于裙部下端19的另一侧中央部26B处，且与气缸2的接触面压力集中在另一侧中央部26B处。这里，由于接触面压力＝推力载荷(推力)/接触面积，因此当施加相同的推力载荷时，接触面压力随着接触面积变小而增大。

此外，通常，油膜的厚度受到接触面压力的影响。越厚的油膜越有利于磨耗和摩擦损失的减小，而油膜随着周围接触面压力变大而变薄。此外，随着滑动速度(气缸内活塞的滑动速度)变慢，更难以形成油膜。因此，在靠近施加的推力F最大的上止点的滑动速度区域中，非常难以形成油膜并且油膜变得更薄。为此原因，当使用现有技术的活塞倾斜抑制方法(使活塞裙部的裙轮廓的下端的厚度均匀的方法)时，接触面积小，使得接触面压力增大且由此在施加大推力时摩擦损失可能增大。

另一方面，与现有技术的活塞相比，在大范围中(面接触)对裙部下端19施加推力F的本示例性实施方式中的接触面压力更小。此外，在相同的工作条件下，在润滑边界的油膜形成方面本发明的活塞5比现有技术的活塞更有优势。由此，在本示例性实施方式中，能够避免由于现有技术中产生的摩擦损失等的增大而导致的燃费(mileage)的劣化的问题。

此外，摩擦损失受到活塞裙部9的变形的影响。施加有推力F的活塞5从裙部下端19与气缸2接触。此时，裙部下端19的变形量越大，活塞5的倾斜程度越大，并且活塞5在由于裙部上端18的厚度导致的难以变形的部分处滑动。

活塞5倾斜时，施加了推力F的范围被限制到裙部上端18，增大了裙部上端18的接触面压力。裙部上端18的大的接触面压力可能导致摩擦损失的增大、活塞5的磨耗以及烧结(seizing)。

因此，在本示例性实施方式中，通过改变活塞裙部9的内部厚度来抑制膨胀冲程期间活塞5的倾斜，并且在活塞裙部9处产生的接触面压力减小，使得摩擦力减小。

作为用于上述目的的结构，在本示例性实施方式中，如图7、图9和图11所示，在活塞裙部9的与一对活塞侧壁13A/13B连结的两端处设置有第一薄壁部21A/21B。此外，第一薄壁部21A/21B具有从裙部下端19开始向上延伸的槽形状且配置在活塞销孔14A/14B的轴线Z的下方。

此外，如图6和图7所示，在裙部下端19的周边配置厚壁部25A/25B，使得厚壁部25A/25B相对于轴线Z对称且面向活塞侧壁13A/13B。

由此，根据本示例性实施方式的活塞5，通过厚壁部25A/25B使裙部下端19的厚度局部增大，使得仅除了裙部下端19的另一侧中央部26B不会变形之外裙部下端19整体变形。此外，通过具有槽形状的第一薄壁部21A/21B使裙部下端19的厚壁部25A/25B和连结部20A/20B的附近的厚度减小，并且厚壁部25A/25B配置在具有将推力F传递到活塞裙部9的功能的、活塞侧壁13A/13B的连结部20A/20B附近的、刚性非常低的部分处。

由此，由于裙部下端19整体变形，所以增大了活塞裙部9和气缸2的接触面积并且由此能够在尽量不使活塞5倾斜的情况下使活塞5与气缸2滑动地接触。

此外，对于在膨胀冲程期间的活塞5，裙部下端19是在对活塞5施加推力F后首先与气缸2接触的部分。活塞裙部9的上部由于推力F而朝向排气侧倾斜并由此使活塞裙部从裙部下端19开始与气缸2的气缸内周面3的吸气侧内表面部接触。通过这种接触，如图17所示，裙部下端19在气缸中心轴线Y上变形。

为了抑制变形，示例性实施方式提供了如下的结构：设置了第一薄壁部21A/21B，使得在活塞侧壁13A/13B不能用作支撑(strut)的情况下活塞裙部9能够容易地沿着气缸2变形。

也就是，在本示例性实施方式中，将活塞裙部9的内部厚度形状改变成如下的第一特征结构至第三特征结构。

首先说明第一特征结构。在活塞裙部9内的活塞侧壁13A/13B的连结部20A/20B与第一薄壁部21A/21B连结。也就是，第一薄壁部21A/21B配置在与活塞侧壁13A/13B的连结部20A/20B邻接的位置处，其中，活塞侧壁13A/13B在活塞5的活塞裙部9的首先被施加推力的裙部下端19附近。

如图8所示，第一薄壁部21A/21B的高度起始于裙部下端19，而厚壁部25A/25B的沿气缸中心轴线Y的高度优选地设置成同样的高度H1。

由活塞裙部9的应力分布来确定第一薄壁部21A/21B的配置位置。图25示出了不是由活塞裙部9的厚壁部25A/25B调节接触面压力的现有技术的活塞裙部(吸气侧裙部)的应力分布，由活塞应力分布测量装置测量该应力分布。

在图25中，应力比活塞侧壁的连结部位置处的周边的应力大的部分为在轴线Z下方且与直到裙部下端19的高度H4对应的部分。

因此，在本示例性实施方式中，如图24所示，当具有槽形状的第一薄壁部21A/21B配置于气缸中心轴线Y侧的对应部分时，如图22所示，能够抑制仅裙部下端19的另一侧中央部26B附近的、由于推力F导致的大的变形。在图22中，以虚线表示现有技术的活塞的变形量，以实线表示本发明的活塞5的变形量。

也就是，根据现有技术的活塞，推力F集中于裙部下端19的另一侧中央部26B。然而，根据本示例性实施方式的活塞5的结构，推力F能够分散到在裙部下端19处具有最薄厚度和槽形状的第一薄壁部21A/21B。由此，减小了裙部下端19的另一侧中央部26B朝向气缸中心轴线Y的变形量。在活塞裙部9处，通过在施加了推力F之后与气缸2的接触使得从裙部下端19的另一侧中央部26B开始弹性变形。

接下来，说明第二特征结构。在裙部下端19的周边处，带状的厚壁部25A/25B相对于轴线Z对称地朝向活塞侧壁13A/13B配置。

如图5至图7所示，厚壁部25A/25B起始于裙部下端19的另一侧中央部26B并且朝向活塞侧壁13A/13B延伸。考虑到活塞裙部9的应力分布，将厚壁部25A/25B的高度设定为连结部20A/20B的周边的应力集中部分的高度、即与第一薄壁部21A/21B具有相同的高度H1。由此，活塞5具有良好的功能。

此外，为了避免由于应力集中导致的活塞裙部9的损伤，厚壁部25A/25B的变化点的端部优选地形成为具有曲面形状，以便避免厚度的急剧变化。

因此，在本示例性实施方式中，可以为作为活塞裙部9的开放端的裙部下端19提供刚性，且有效地传播由于施加到第一薄壁部21A/21B的推力F而导致的裙部下端19的应力。

结果，在现有技术中仅裙部下端19的另一侧中央部26B的周边变形，而在本示例性实施方式中变形区域可以通过厚壁部25A/25B沿轴线Z方向扩张到第一薄壁部21A/21B。

此外，当结合第一特征结构和第二特征结构时，能够实现如下的效果。

在现有技术中，仅裙部下端19的另一侧中央部26B产生大的变形。然而，在本示例性实施方式中，通过厚壁部25A/25B使裙部下端19的变形扩张到与活塞侧壁13A/13B邻接的第一薄壁部21A/21B。采用这种方式，通过厚壁部25A/25B和第一薄壁部21A/21B使整个裙部下端19成为变形区域。由此，活塞裙部9的朝向气缸中心轴线Y的变形量的绝对量减小。

结果，如图22所示，可以通过结合第一特征结构和第二特征结构实现变形量抑制效果。也就是，在确保了活塞裙部9的面刚性的同时，可以使活塞裙部9的整个面容易向内倾斜。

在图22中，朝向气缸中心轴线Y的变形量的减小意味着活塞5的倾斜程度减小。由此，与现有技术相比，裙部下端19产生大的变形，使得能够使活塞裙部9与气缸2形成面接触，并由此减小推力集中的裙部上端18的附近的接触面压力。

接下来，说明第三特征结构。具有槽形状的第二薄壁部22A/22B配置在活塞裙部9内的活塞侧壁13A/13B之间的中央部分。

通过第二薄壁部22A/22B还减小了裙部上端18附近的接触面压力。位于裙部上端18的内侧的部分变薄，使得由于推力的载荷而将要变形的范围在轴线Z方向上扩张。由此，减小了裙部上端18附近的接触面压力。

也就是，在活塞裙部9处从裙部上端18至轴线Z的部分的接触面压力是最大的。第二薄壁部22A/22B配置在对应部分的内表面的沿着气缸中心轴线Y的投影线的部分处。

基于应力分布来确定第二薄壁部22A/22B的尺寸。

图23示出了活塞5的应力分布。在图23中，可以看到，与图25所示的现有技术的活塞相比，平均应力降低且应力分担区域(stress allotment region)扩大。还可以看到，基于使用活塞应力分布测量装置测量的、在施加了推力时在活塞裙部9和气缸2之间的接触面积的测量结果，接触面积增大。

虽然已经说明了本发明的示例性实施方式，但是根据以下各方案来说明上述示例性实施方式的构造。

首先，根据方案1的本发明，在活塞5的活塞裙部9的与活塞侧壁13A/13B连结的两端设置有第一薄壁部21A/21B。第一薄壁部21A/21B从活塞裙部9的下部向上延伸且配置在活塞销孔14A/14B的轴线Z的下方。

采用以上结构，确保了整个活塞裙部9的面刚性，且降低了活塞侧壁13A/13B的连结部20A/20B的刚性，使得整个活塞裙部9易于向内倾斜且弹性地变形。由此，能够增大活塞裙部9的接触面积，由此抑制活塞5的倾斜量。

此外，当活塞裙部9向内倾斜时，活塞裙部9以使得其如图17至图19所示地变宽而从椭圆形状变成符合气缸2的真正圆形形状。由此，能够增大活塞裙部9与气缸2的接触面积并且减小活塞裙部9和气缸2之间的接触面压力。结果，在抑制了活塞5的倾斜量的同时，能够使活塞5以近似直立的良好姿势平滑地往复运动，并减小了摩擦损失。在这种情况下，由于活塞裙部9因暖机时的热膨胀变成近似真正的圆形形状，因此在内燃机1的启动时该效果特别显著。

此外，根据方案2的本发明，活塞裙部9设置有第二薄壁部22A/22B，该第二薄壁部22A/22B具有位于活塞销孔14A/14B的轴线Z的上方的上端23且延伸到活塞销孔14A/14B的轴线Z的下方。

也就是，由于活塞侧壁13A/13B的刚性在活塞销孔14A/14B的轴线Z的上方起作用，因此很难发生变形。为此原因，当如上所述地设置了第二薄壁部22A/22B时，可以使活塞裙部9易于产生变形并且如图17至图19所示地使活塞裙部9更近似气缸2的真正的圆形形状。

此外，根据方案3的本发明，第二薄壁部22A/22B配置在沿活塞裙部9的外周方向的该对活塞侧壁13A/13B之间的中央部分。

采用以上结构，第二薄壁部22A/22B配置在活塞侧壁13A/13B之间的相同距离处，使得能够增大活塞裙部9的向内变形量。

此外，根据方案4的本发明，如图8所示，第一薄壁部21A/21B和第二薄壁部22A/22B配置成在沿着活塞裙部9的外周方向的面上彼此部分地重叠。

采用以上结构，能够确保第一薄壁部21A/21B和第二薄壁部22A/22B处于更长的范围，从而进一步减小刚性。

同时，根据本发明，在活塞的活塞裙部内提供了各种特征性的壁厚分布(volume distribution)，使得与现有技术相比能够减小活塞和气缸之间的摩擦力。此外，由薄壁部表示的部分具有相对性含义。也就是，即使在类似于现有技术通过使周边变厚来设置薄壁部的情况下，也能够实现同样的应力分布并减小摩擦力。

本发明的活塞能够适用于各种内燃机。

Claims (4)

1.一种内燃机用活塞，其包括：

活塞头部；

活塞裙部，其构造成在所述活塞头部的下方与气缸滑动地接触；

活塞侧壁，其设置在所述活塞裙部内；以及

活塞销孔，其形成于所述活塞侧壁，

其中，所述活塞裙部的外周构造成如下椭圆形状的一部分：该椭圆形状的短轴为所述活塞销孔的轴线的方向，长轴为与所述活塞销孔的轴线的方向正交的方向，

在所述活塞裙部的与所述活塞侧壁连结的两端设置有第一薄壁部，并且

所述第一薄壁部从所述活塞裙部的下端向上延伸且所述第一薄壁部配置在所述活塞销孔的轴线的下方。

2.根据权利要求1所述的内燃机用活塞，其特征在于，所述活塞裙部设置有第二薄壁部，所述第二薄壁部具有位于所述活塞销孔的轴线的上方的上端且所述第二薄壁部延伸到所述活塞销孔的轴线的下方。

3.根据权利要求2所述的内燃机用活塞，其特征在于，所述第二薄壁部设置于所述活塞裙部的外周方向上的一对所述活塞侧壁之间的中央部分。

4.根据权利要求2或3所述的内燃机用活塞，其特征在于，所述第一薄壁部和所述第二薄壁部配置成在沿着所述活塞裙部的外周方向的面上彼此部分地重叠。