CN108884935A - 内燃机的活塞 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内燃机的活塞，活塞(1)在冠部(2)的背面侧具有沿着护板部(4)的外壁面(47)的一对槽部(5a、5b)。活塞(1)的裙部形成为，沿着活塞周向的宽度朝向活塞轴向下方侧逐渐变窄，槽部(5)越向活塞轴向下方侧越位于活塞径向的外侧而整体相对于活塞中心轴倾斜地形成。由此，能够实现活塞的轻量化，并且能够抑制裙部与缸体壁面之间的油的拖曳阻力。

Description

内燃机的活塞

技术领域

本发明涉及一种内燃机的活塞。

背景技术

例如，在专利文献1中公开了内燃机的活塞，其具备：划分燃烧室的冠部；一体地设置于该冠部且在缸体壁面上滑动的推力侧和反推力侧的一对圆弧状的裙部；连结各裙部的周向的两端部并且具有销座部的一对护板部。

在该专利文献1中，在上述冠部形成有沿着上述护板部的上端壁的外表面的减轻重量部，并且上述护板部的上述上端壁中的上述各销座部的外侧面与上述各裙部的周向的两端部之间的部位由从上述各销座部的外侧面朝向上述各裙部各自的两端侧方向阶梯地扩大的弯曲部形成。

因此，该专利文献1中的活塞利用冠部的减轻重量部实现整个活塞的轻量化，并且利用护板部的弯曲部降低各裙部对缸体壁面的表面压力而能够减小摩擦。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-132248号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，上述专利文献1中的活塞的裙部在活塞轴向下方侧形成为，沿着活塞周向的宽度朝向活塞轴向下方侧逐渐变宽，存在在裙部与和裙部相接的缸体壁面之间油的拖曳阻力增大这样的问题。也就是说，在专利文献1所公开的活塞中，在同时实现活塞的轻量化和活塞的油拖曳阻力的下降的基础上，存在进一步改善的余地。

用于解决课题的手段

本发明的内燃机的活塞的特征在于，在其冠部的背面侧具有沿着护板部的外壁面的一对槽部，上述活塞的裙部形成为，沿着活塞周向的宽度朝向活塞轴向下方侧逐渐变窄，上述槽部越向活塞轴向下方侧越位于活塞径向的外侧而整体相对于活塞中心轴倾斜地形成。

发明效果

根据本发明，能够实现活塞的轻量化，并且能够抑制裙部与缸体壁面之间的油的拖曳阻力。

附图说明

图1是本发明的内燃机的活塞的主视图。

图2是本发明的内燃机的活塞的侧视图。

图3是本发明的内燃机的活塞的仰视图。

图4是本发明的内燃机的活塞的立体图。

图5是本发明的内燃机的活塞的立体图。

图6是沿着图1的A-A线的剖视图。

图7是沿着图1的B-B线的剖视图。

图8是沿着图1的C-C线的剖视图。

图9是沿着图1的D-D线的剖视图。

图10是本发明的内燃机的活塞的其他实施例的侧视图。

图11是本发明的内燃机的活塞的其他实施例的侧视图。

具体实施方式

以下，利用图1～图9对本发明的内燃机的活塞1的一实施例进行详细说明。

图1是活塞1的主视图，图2是活塞1的侧视图，图3是活塞1的仰视图，图4、图5是活塞1的立体图，图6是沿着图1的A-A线的剖视图，图7是沿着图1的B-B线的剖视图，图8是沿着图1的C-C线的剖视图，图9是沿着图1的D-D线的剖视图。

活塞1是由铝合金构成的铸造品，整体形成为一体。该活塞1能够滑动地收纳在形成于未图示的缸柱的缸体(未图示)。

如图1、图2、图6、图7所示，活塞1具有：形成为比较厚壁的圆盘状的冠部2；一体地设置于冠部2的背面侧且能够相对于缸体壁面滑动的推力侧和反推力侧的一对裙部3a、3b；一体地设置于冠部2的背面侧的一对护板部4a、4b；位于冠部2的背面侧且沿着各护板部4a、4b的外壁面47的一对槽部5a、5b。

如图1、图2及图4～图7所示，冠部2在表面侧具有构成内燃机的燃烧室(未图示)的一部分的活塞冠面21，并且在外周形成有安装活塞环(未图示)的环状的三个环槽22。在三个环槽22中的靠活塞冠面21侧的第一环槽22a及第二环槽22b分别安装有压缩环(未图示)。在三个环槽22中的靠冠部2背面侧的第三环槽22c安装有油环(未图示)。

在此，如果将活塞轴向中的从活塞冠面21朝向冠部2的背面的方向、即图1及图2中的下方侧定义为活塞轴向下方侧，将活塞轴向中的从冠部2的背面朝向活塞冠面21的方向、即图1及图2中的上方侧定义为活塞轴向上方侧，则三个环槽22中的位于活塞轴向最上方侧的为第一环槽22a，三个环槽22中的位于活塞轴向最下方侧的为第三环槽22c。

如图1所示，各裙部3a、3b(推力侧裙部3a、反推力侧裙部3b)配置在以活塞中心轴P1为中心的左右的对称位置。

裙部3是大致整体形成为比较薄壁的壁部，整体形成为圆弧状。

如图2及图5所示，裙部3形成为，沿着活塞周向的宽度朝向活塞轴向下方侧逐渐变窄。如果详细说明，则裙部3形成为，与上述缸体壁面滑动接触的裙外表面31的沿着活塞周向的宽度朝向活塞轴向下方侧逐渐变窄。

而且，如图2及图6所示，裙部3形成为，连接于护板部4的部分中的活塞轴向上方侧的端部位置与槽部5的活塞轴向上方侧的端部中的在活塞径向上位于最内侧的部分相比，在活塞径向上位于外侧。换言之，活塞1被设定为，裙部3的连接于护板部4的部分中的活塞轴向上方侧的端部位置与活塞中心轴P1之间的距离D1大于槽部5的活塞轴向上方侧的端部中的在活塞径向上位于最内侧的部分与活塞中心轴P1之间的距离D2。

各护板部4a、4b在活塞周向上配置在裙部3a、3b的两侧。也就是说，一对裙部3a、3b和一对护板部4a、4b形成为，沿着活塞周向连续地连结为环状。

如图1、图3、图4、图5、图8及图9所示，护板部4具有形成有支承活塞销(未图示)的端部的销孔42的销座41，并且在活塞周向上，具有位于销座41与裙部3之间的一对弯曲部43a、43b。

如图1所示，护板部4整体形成为，沿着活塞周向的宽度朝向活塞轴向下方侧逐渐变宽。另外，如图3所示，在从活塞轴向观察时，护板部4比冠部2的外周面更位于内周侧。

弯曲部43是大致整体形成为比较薄壁的壁部，整体弯曲形成为曲柄状。

弯曲部43具有：中间弯曲部44，其在活塞周向上位于销座41与裙部3之间；销座侧弯曲部45，其在活塞周向上被设置为比中间弯曲部44更靠销座41侧；裙部侧弯曲部46，其在活塞周向上被设置为比中间弯曲部44更靠裙部3侧。

如图8及图9所示，中间弯曲部44形成为，在活塞轴向下方侧朝向活塞径向的内侧成为凸形状，在活塞轴向上方侧朝向活塞径向的外侧成为凸形状。

如图8及图9所示，销座侧弯曲部45形成为，在活塞轴向下方侧朝向活塞径向的外侧成为凸形状，在活塞轴向上方侧朝向活塞径向的内侧成为凸形状。

如图8及图9所示，裙部侧弯曲部46形成为，在活塞轴向下方侧及活塞轴向上方侧朝向活塞径向的外侧成为凸形状。

由此，通过设定中间弯曲部44、销座侧弯曲部45及裙部侧弯曲部46的凸形状的朝向，从而因为在弯曲部43的外周侧朝向活塞径向的内侧成为凸形状的部位的角度不是锐角，所以能够缓解弯曲部43处的应力集中。

裙部侧弯曲部46的壁厚尺寸T1形成得相对较大。即，裙部侧弯曲部46的壁厚尺寸T1形成得大于中间弯曲部44及销座侧弯曲部45的壁厚尺寸T2、T3。应予说明，在裙部侧弯曲部46的壁厚尺寸T1形成得相对较大时，可以形成得大于中间弯曲部44的壁厚尺寸T2或销座侧弯曲部45的壁厚尺寸T3。

如图9所示，中间弯曲部44和销座侧弯曲部45形成为，在活塞轴向下方侧，各自的壁厚尺寸T2、T3为相同大小。另外，中间弯曲部44及销座侧弯曲部45形成为，各自的壁厚尺寸沿活塞轴向一定。由此，如果设定中间弯曲部44及销座侧弯曲部45的壁厚尺寸，则能够提高中间弯曲部44及销座侧弯曲部45的铸造时的液流动性。

应予说明，中间弯曲部44和销座侧弯曲部45能够形成为彼此不同的壁厚尺寸。

如图1、图4及图6所示，护板部4的外壁面47形成为，在活塞周向形成有销座41的区域，越向活塞轴向下方侧越位于活塞径向的外侧。即，销座41的外表面以越向活塞轴向下方侧越位于活塞径向的外侧的方式倾斜。

并且，如图1、图4及图6所示，护板部4的外壁面47形成为，在活塞周向上与销座41的两侧邻接的区域，越向活塞轴向下方侧越位于活塞径向的外侧。即，护板部4的外壁面47中的、在活塞周向上位于销座41与销座侧弯曲部45之间的部分以越向活塞轴向下方侧越位于活塞径向的外侧的方式倾斜。

也就是说，在护板部4的外壁面47中的活塞轴向上方侧的部分具有以越向活塞轴向下方侧越位于活塞径向的外侧的方式形成的部位。

如图6所示，各槽部5a、5b是形成于冠部2的背面侧且以截面呈U形状的方式减少重量而成的空间，形成在活塞周向上形成有销座41的区域及与销座41的两侧邻接的区域的活塞轴向上方侧。也就是说，槽部5形成为，与护板部4的外壁面47中的、活塞轴向上方侧的部分且以越向活塞轴向下方侧越位于活塞径向的外侧的方式形成的部位连续地形成。

槽部5具有：内侧壁面51，其位于活塞径向的内侧，与护板部4的外壁面47连续；外侧壁面52，其位于活塞径向的外侧；底壁面53，其位于内侧壁面51与外侧壁面52之间且将两者连续。

如图6所示，内侧壁面51及外侧壁面52在与包含活塞中心轴P1及销孔轴P2的平面平行的截面，以越向活塞轴向下方侧越位于活塞径向的外侧的方式倾斜而形成。另外，内侧壁面51的倾斜与连续于槽部5的护板部4的外壁面47的倾斜一致。

也就是说，如图6所示，各槽部5a、5b分别越向活塞轴向下方侧越位于活塞径向的外侧而整体形成为相对于活塞中心轴P1倾斜。

用于形成槽部5的铸模(模型)能够通过护板部4的外壁面47的倾斜而拔出。

底壁面53形成为，沿着活塞轴向的位置处于设置于冠部2的外周的第一环槽22a的位置。即，各槽部5a、5b形成为，活塞轴向上方侧的端部位于第一环槽22a的内周侧。

如以上所说明的那样，本实施例的活塞1形成为槽部5越向冠部2的冠面侧越位于冠部2的中心侧(内周侧)，因此与仅沿活塞轴向而形成槽部的情况相比，能够设定为增大设定槽部5的容积，并且能够实现活塞1的轻量化。

另外，槽部5形成于在活塞周向上形成有销座41的区域及与销座41的两侧邻接的区域的活塞轴向上方侧，因此，能够获得所希望的活塞1的轻量化效果。

并且，裙部3形成为，沿着活塞周向的宽度、更具体来说裙外表面31的沿着活塞周向的宽度朝向活塞轴向下方侧逐渐变窄，因此，与使裙部3的沿着活塞周向的宽度沿活塞轴向一定的情况相比，能够减小裙部3对缸体壁面的接触面积，并且能够抑制在裙部3与缸体壁面之间产生的油的拖曳阻力。

另外，通过在护板部4设置弯曲部43，在裙部3按压缸体壁面而对裙部3施加大的负荷时，弯曲部43变形。也就是说，利用弯曲部43的变形，吸收裙部3的负荷，能够抑制裙部3的表面压力过大。

通过相对大地设定裙部侧弯曲部46的壁厚尺寸，从而能够一边抑制裙部3的变形，一边进一步促进其他部分(弯曲部43)的变形，并且能够进一步抑制裙部3的表面压力上升。

因为越向活塞轴向下方侧则施加于销座41的负荷越大，所以护板部4越向活塞轴向下方侧则越增大沿着活塞周向的宽度，从而能够缓解销座41的应力集中。

冠部2在设置有槽部5的部分，利用所谓的悬挂结构，承受从燃烧室承受的压力。但是，裙部3形成为，与护板部4连接的部分中的活塞轴向上方侧的端部位置相比于槽部5的活塞轴向上方侧的端部中的在活塞径向上位于最内侧的部分，在活塞径向上更位于外侧。

因此，在上述实施例的活塞1中，利用裙部3对冠部2的设置有槽部5的部分进行支承，能够抑制该部分倒向活塞轴向下方侧。也就是说，能够实现活塞1的轻量化，并且能够确保冠部2的刚性。

应予说明，如图10及图11所示，裙部3可以形成为，在与护板部4连接的活塞周向的两侧部分，具有相对于裙外表面而位于活塞径向的内侧的一对倒角部61a、61b。在该情况下，各倒角部61a、61b形成为，沿着活塞周向的宽度朝向活塞轴向下方侧逐渐变窄。图10所示的例子与图11所示的例子相比，是相对扩大各倒角部61a、61b的面积的例子。

由此，通过在裙部3设定倒角部61，能够调节裙部3与缸体壁面之间的接触面积。并且，能够利用倒角部61，减小裙部3与活塞轴向上方侧的缸体壁面之间的接触面积，并且能够抑制裙部3与缸体壁面之间的油的拖曳阻力。

作为基于上述实施例的内燃机的活塞，例如，考虑以下所述的方式。

内燃机的活塞在一个方式中，具有：在表面侧具有构成内燃机的燃烧室的一部分的活塞冠面的冠部；一体地设置于上述冠部的背面侧且相对于缸体壁面滑动的推力侧和反推力侧的一对圆弧状的裙部；一对护板部，其一体地设置于上述冠部的背面侧，在活塞周向上配置在上述裙部的两侧，并且具有形成有支承活塞销的端部的销孔的销座；一对槽部，其位于上述冠部的背面侧，并且沿着上述护板部的外壁面。上述裙部形成为，沿着活塞周向的宽度在活塞轴向上朝向活塞轴向下方侧逐渐变窄，所述活塞轴向下方侧是从上述活塞冠面朝向上述冠部的背面的方向。上述槽部形成为，活塞轴向上方侧的端部的沿着活塞轴向的位置是设置于上述冠部的外周的活塞环槽的位置，并且越向活塞轴向下方侧越位于活塞径向的外侧而整体相对于活塞中心轴倾斜而形成。

另外，上述一对护板部和上述一对裙部形成为，沿活塞周向连结为环状，上述各护板部具有一对弯曲部，所述一对弯曲部在活塞周向上位于上述销座的两侧而分别与上述一对裙部连接。

并且，上述弯曲部在活塞轴向下方侧具有：中间弯曲部，其在活塞周向上设置于上述销座与上述裙部之间，并且朝向活塞径向的内侧成为凸形状；销座侧弯曲部，其在活塞周向上被设置在比上述中间弯曲部更靠上述销座侧的位置，并且朝向活塞径向的外侧成为凸形状；裙部侧弯曲部，其在活塞周向上被设置在比上述中间弯曲部更靠上述裙部侧的位置，并且朝向活塞径向的外侧成为凸形状，上述裙部侧弯曲部的壁厚尺寸形成为，大于上述中间弯曲部或上述销座侧弯曲部的壁厚尺寸。

另外，上述裙部侧弯曲部的壁厚尺寸形成为，大于上述中间弯曲部及上述销座侧弯曲部的壁厚尺寸。

并且，上述护板部形成为，沿着活塞周向的宽度朝向活塞轴向下方侧逐渐变宽。

另外，上述弯曲部具有：中间弯曲部，其在活塞周向上设置在上述销座与上述裙部之间，并且在活塞轴向下方侧朝向活塞径向的内侧成为凸形状，在活塞轴向上方侧朝向活塞径向的外侧成为凸形状；销座侧弯曲部，其在活塞周向上被设置在比上述中间弯曲部更靠上述销座侧的位置，在活塞轴向下方侧朝向活塞径向的外侧成为凸形状，在活塞轴向上方侧朝向活塞径向的内侧成为凸形状；裙部侧弯曲部，其在活塞周向上被设置在比上述中间弯曲部更靠上述裙部侧的位置，在活塞轴向下方侧及活塞轴向上方侧朝向活塞径向的外侧成为凸形状。

并且，上述中间弯曲部和上述销座侧弯曲部形成为，在活塞轴向下方侧，壁厚尺寸是相同的大小。上述中间弯曲部及上述销座侧弯曲部可以形成为，各自壁厚尺寸沿活塞轴向为一定的。

另外，上述护板部的外壁面形成为，在活塞周向上形成有上述销座的区域，越向活塞轴向下方侧越位于活塞径向的外侧。

并且，上述护板部的外壁面形成为，在活塞周向上与上述销座的两侧邻接的部分，越向活塞轴向下方侧越位于活塞径向的外侧。

另外，上述裙部形成为，与上述缸体壁面滑动相接的裙表面的沿着活塞周向的宽度朝向活塞轴向下方侧逐渐变窄。

上述裙部可以在与上述护板部连接的活塞周向的两侧部分具有相对于上述裙表面位于活塞径向的内侧的一对倒角部。上述倒角部形成为，沿着活塞周向的宽度朝向活塞轴向下方侧逐渐变窄。

并且，上述裙部形成为，与上述护板部连接的部分中的活塞轴向上方侧的端部位置相比于上述槽部的活塞轴向上方侧的端部中的在活塞径向上位于最内侧的部分，在活塞径向上位于更外侧。

Claims (13)

1.一种内燃机的活塞，其特征在于，具有：

冠部，其在表面侧具有构成内燃机的燃烧室的一部分的活塞冠面；

推力侧和反推力侧的一对圆弧状的裙部，其一体地设置于上述冠部的背面侧，并且相对于缸体壁面滑动；

一对护板部，其一体地设置于上述冠部的背面侧，在活塞周向上配置在上述裙部的两侧，并且具有形成有支承活塞销的端部的销孔的销座；

一对槽部，其位于上述冠部的背面侧，沿着上述护板部的外壁面；

上述裙部形成为，沿着活塞周向的宽度在活塞轴向上朝向活塞轴向下方侧逐渐变窄，所述活塞轴向下方侧是从上述活塞冠面朝向上述冠部的背面的方向，

上述槽部越向活塞轴向下方侧越位于活塞径向的外侧而整体相对于活塞中心轴倾斜地形成。

2.如权利要求1所述的内燃机的活塞，其特征在于，

上述一对护板部和一对上述裙部形成为，沿活塞周向连结为环状，

各上述护板部具有一对弯曲部，所述一对弯曲部在活塞周向上位于上述销座的两侧而分别与一对上述裙部连接。

3.如权利要求2所述的内燃机的活塞，其特征在于，

上述弯曲部在活塞轴向下方侧具有：中间弯曲部，其在活塞周向上设置在上述销座与上述裙部之间，并且朝向活塞径向的内侧成为凸形状；销座侧弯曲部，其在活塞周向上被设置在比上述中间弯曲部更靠上述销座侧的位置，并且朝向活塞径向的外侧成为凸形状；裙部侧弯曲部，其在活塞周向上被设置在比上述中间弯曲部更靠上述裙部侧的位置，并且朝向活塞径向的外侧成为凸形状；

上述裙部侧弯曲部的壁厚尺寸形成为，大于上述中间弯曲部或上述销座侧弯曲部的壁厚尺寸。

4.如权利要求3所述的内燃机的活塞，其特征在于，

上述裙部侧弯曲部的壁厚尺寸形成为，大于上述中间弯曲部及上述销座侧弯曲部的壁厚尺寸。

5.如权利要求2所述的内燃机的活塞，其特征在于，

上述护板部形成为，沿着活塞周向的宽度朝向活塞轴向下方侧逐渐变宽。

6.如权利要求2所述的内燃机的活塞，其特征在于，

上述弯曲部具有：

中间弯曲部，其在活塞周向上设置在上述销座与上述裙部之间，在活塞轴向下方侧朝向活塞径向的内侧成为凸形状，在活塞轴向上方侧朝向活塞径向的外侧成为凸形状；

销座侧弯曲部，其在活塞周向上被设置为比上述中间弯曲部更靠上述销座侧的位置，在活塞轴向下方侧朝向活塞径向的外侧成为凸形状，在活塞轴向上方侧朝向活塞径向的内侧成为凸形状；

裙部侧弯曲部，其在活塞周向上被设置为比上述中间弯曲部更靠上述裙部侧的位置，在活塞轴向下方侧及活塞轴向上方侧朝向活塞径向的外侧成为凸形状。

7.如权利要求6所述的内燃机的活塞，其特征在于，

上述中间弯曲部和上述销座侧弯曲部形成为，在活塞轴向下方侧，壁厚尺寸是相同的大小。

8.如权利要求6所述的内燃机的活塞，其特征在于，

上述中间弯曲部及上述销座侧弯曲部形成为，各自的壁厚尺寸沿活塞轴向为一定的。

9.如权利要求1所述的内燃机的活塞，其特征在于，

上述护板部的外壁面形成为，在活塞周向形成有上述销座的区域，越向活塞轴向下方侧越位于活塞径向的外侧。

10.如权利要求1所述的内燃机的活塞，其特征在于，

上述护板部的外壁面形成为，在活塞周向上与上述销座的两侧邻接的部分，越向活塞轴向下方侧越位于活塞径向的外侧。

11.如权利要求1所述的内燃机的活塞，其特征在于，

上述裙部形成为，与上述缸体壁面滑动相接的裙表面的沿着活塞周向的宽度朝向活塞轴向下方侧逐渐变窄。

12.如权利要求11所述的内燃机的活塞，其特征在于，

上述裙部在与上述护板部连接的活塞周向的两侧部分具有相对于上述裙表面位于活塞径向的内侧的一对倒角部，

上述倒角部形成为，沿着活塞周向的宽度朝向活塞轴向下方侧逐渐变窄。

13.如权利要求1所述的内燃机的活塞，其特征在于，

上述裙部形成为，活塞轴向上方侧的端部位置相比于上述槽部的活塞轴向上方侧的端部中的在活塞径向上位于最内侧的部分，在活塞径向上更位于外侧。