CN110439706A - 一种活塞裙部结构、活塞及发动机 - Google Patents

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许成
刘蒙
付伟
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
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Abstract

本发明涉及发动机领域，公开了一种活塞裙部结构、活塞及发动机。发动机的活塞裙部设于缸套内，活塞裙部与缸套间隙配合，本发明提供的活塞裙部结构通过设置沟槽，减小了缸套和活塞裙部之间的接触面积，有效减小了活塞裙部和缸套内壁之间的摩擦功；而且由于活塞裙部与缸套内壁之间存在径向力，在这一径向力的作用下，活塞运动的过程中，活塞裙部上部的外周面与活塞裙部本体中心轴线距离最大的位置，以及活塞裙部下部的外周面与活塞裙部本体中心轴线距离最大的位置同时接触缸套内壁，增大了活塞裙部的导向作用。

Description

一种活塞裙部结构、活塞及发动机
技术领域
本发明涉及发动机领域，尤其涉及一种活塞裙部结构、活塞及发动机。
背景技术
部分发动机对摩擦副的摩擦功损失要求较高，而活塞裙部和缸套作为主要的摩擦副之一，占据了很大比例的摩擦功。
为此，如图1所示，图1中A1表示活塞裙部10的一条型线，A2表示对现有活塞裙部10的型线A1沿径向进行放大后得到的型线，其中a表示基准线，型线A2上每个点到基准线a的距离表示活塞裙部的径向收缩量，参照图1可以看出沿活塞裙部10的中心轴线方向，活塞裙部10的外周面到活塞裙部10的中心轴线的距离先增大后减小，类似抛物线。通过上述结构的活塞裙部10减小活塞裙部10与缸套之间的摩擦，但即使如此，活塞裙部10的摩擦功仍然很大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种活塞裙部结构、活塞及发动机，能够降低活塞裙部和缸套之间的摩擦功。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种活塞裙部结构，包括活塞裙部本体，所述活塞裙部本体设有沿其周向延伸的沟槽，所述沟槽将所述活塞裙部本体分为活塞裙部上部和活塞裙部下部；
沿所述活塞裙部本体的轴向所述活塞裙部上部的外周面到所述活塞裙部本体中心轴线的距离先增大后减小，沿所述活塞裙部本体的轴向所述活塞裙部下部的外周面到所述活塞裙部本体中心轴线的距离先增大后减小。
作为上述活塞裙部结构的一种优选技术方案，所述活塞裙部下部的外周面到所述活塞裙部本体中心轴线的最大距离大于所述活塞裙部上部的外周面到所述活塞裙部本体中心轴线的最大距离。
作为上述活塞裙部结构的一种优选技术方案，所述活塞裙部本体上设有沿其径向贯穿设置的活塞销孔。
作为上述活塞裙部结构的一种优选技术方案，所述活塞裙部上部的外周面呈向外凸设的弧形。
作为上述活塞裙部结构的一种优选技术方案，所述活塞裙部下部的外周面呈向外凸设的弧形。
作为上述活塞裙部结构的一种优选技术方案，所述活塞裙部上部的外周面和与其相接的所述沟槽边缘平滑过渡连接。
作为上述活塞裙部结构的一种优选技术方案，所述活塞裙部下部的外周面和与其相接的所述沟槽边缘平滑过渡连接。
作为上述活塞裙部结构的一种优选技术方案，所述沟槽为U形槽或圆弧形槽。
本发明还提供了一种活塞，包括上述的活塞裙部结构。
本发明还提供了一种发动机，包括缸套和设于所述缸套内的上述的活塞，所述缸套与所述活塞裙部本体间隙配合。
本发明的有益效果：发动机的活塞裙部设于缸套内，活塞裙部与缸套间隙配合，本发明通过设置沟槽，减小了缸套和活塞裙部之间的接触面积，有效减小了活塞裙部和缸套内壁之间的摩擦功；而且由于活塞裙部与缸套内壁之间存在径向力，在这一径向力的作用下，活塞运动的过程中，活塞裙部上部的外周面与活塞裙部本体中心轴线距离最大的位置，以及活塞裙部下部的外周面与活塞裙部本体中心轴线距离最大的位置同时接触缸套内壁，增大了活塞裙部的导向作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中的活塞裙部的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的活塞裙部结构的结构示意图。
图中：
10、活塞裙部；
1、活塞裙部上部；2、活塞裙部下部；3、沟槽。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
本实施例提供了一种活塞裙部结构，如图2所示，图2中B1表示活塞裙部10的一条型线，B2表示对现有活塞裙部10的型线B1沿径向进行放大后的型线，其中b表示基准线，型线B2上每个点到基准线b的距离表示活塞裙部的径向收缩量，本实施例提供的活塞裙部结构包括活塞裙部本体，活塞裙部本体设有沿其周向延伸的沟槽3，沟槽3将活塞裙部本体分为活塞裙部上部1和活塞裙部下部2；沿活塞裙部本体的轴向活塞裙部上部1的外周面到活塞裙部本体中心轴线的距离先增大后减小，沿活塞裙部本体的轴向活塞裙部下部2的外周面到活塞裙部本体中心轴线的距离先增大后减小。优选地，活塞裙部上部1的外周面呈向外凸设的弧形，活塞裙部下部2的外周面呈向外凸设的弧形。
发动机的活塞裙部设于缸套内，活塞裙部与缸套间隙配合，本实施例中通过设置沟槽3，减小了缸套和活塞裙部之间的接触面积，有效减小了活塞裙部和缸套内壁之间的摩擦功；而且由于活塞裙部与缸套内壁之间存在径向力，在这一径向力的作用下，活塞运动的过程中，活塞裙部上部1的外周面与活塞裙部本体中心轴线距离最大的位置，以及活塞裙部下部2的外周面与活塞裙部本体中心轴线距离最大的位置同时接触缸套内壁，增大了活塞裙部的导向作用；而且可以保证活塞裙部与缸套之间的配合间隙不变。
由于活塞裙部上部1靠近发动机的燃烧室，活塞裙部下部2远离发动机的燃烧室，发动机工作过程中，活塞裙部上部1的热膨胀量比活塞裙部下部2的热膨胀量大；而且活塞裙部下部2的刚度较小，受径向力时活塞裙部下部2的变形比较大。为此，本实施例中，活塞裙部下部2的外周面到活塞裙部本体中心轴线的最大距离大于活塞裙部上部1的外周面到活塞裙部本体中心轴线的最大距离。通过上述设置均衡活塞裙部上部1和活塞裙部下部2所受的径向力，避免活塞裙部上部1因局部径向力过大而被破坏。
沿活塞裙部本体轴向活塞裙部上部1的外周面和活塞裙部下部2的外周面到活塞裙部本体中心轴线之间的距离，可以根据多体动力学与静力学进行计算，在计算时需综合考虑活塞二阶运动，以及最大接触应力。上述距离的计算方式可以根据现有技术中计算活塞裙部外壁与活塞中心轴线之间距离的方式进行计算，该计算方式为现有技术，在此不再赘叙。
优选地，活塞裙部上部1的外周面和与其相接的沟槽3边缘平滑过渡连接，活塞裙部下部2的外周面和与其相接的沟槽3边缘平滑过渡连接；沟槽3为U形槽或圆弧形槽，但并不仅限于上述形状，在此不再一一列举。
本实施例中，活塞裙部本体上设有沿其径向贯穿设置的活塞销孔，活塞销孔的轴向两端面均为平面，活塞销孔的两端面上未设沟槽3。
本实施例还提供了一种活塞，包括上述的活塞裙部结构。
本实施例还提供了一种发动机，包括缸套和设于缸套内的上述活塞，缸套与活塞裙部本体间隙配合。本实施例提供的活塞，活塞顶部和活塞头部的结构并不做任何改变，仅对活塞裙部的结构进行局部优化，以降低活塞裙部与缸套内壁之间的摩擦功。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (9)

1.一种活塞裙部结构，其特征在于，包括活塞裙部本体，所述活塞裙部本体设有沿其周向延伸的沟槽（3），所述沟槽（3）将所述活塞裙部本体分为活塞裙部上部（1）和活塞裙部下部（2）；
沿所述活塞裙部本体的轴向所述活塞裙部上部（1）的外周面到所述活塞裙部本体中心轴线的距离先增大后减小，沿所述活塞裙部本体的轴向所述活塞裙部下部（2）的外周面到所述活塞裙部本体中心轴线的距离先增大后减小；
所述活塞裙部下部（2）的外周面到所述活塞裙部本体中心轴线的最大距离大于所述活塞裙部上部（1）的外周面到所述活塞裙部本体中心轴线的最大距离。
2.根据权利要求1所述的活塞裙部结构，其特征在于，所述活塞裙部本体上设有沿其径向贯穿设置的活塞销孔。
3.根据权利要求2所述的活塞裙部结构，其特征在于，所述活塞裙部上部（1）的外周面呈向外凸设的弧形。
4.根据权利要求2所述的活塞裙部结构，其特征在于，所述活塞裙部下部（2）的外周面呈向外凸设的弧形。
5.根据权利要求1所述的活塞裙部结构，其特征在于，所述活塞裙部上部（1）的外周面和与其相接的所述沟槽（3）边缘平滑过渡连接。
6.根据权利要求1所述的活塞裙部结构，其特征在于，所述活塞裙部下部（2）的外周面和与其相接的所述沟槽（3）边缘平滑过渡连接。
7.根据权利要求1所述的活塞裙部结构，其特征在于，所述沟槽（3）为U形槽或者圆弧形槽。
8.一种活塞，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的活塞裙部结构。
9.一种发动机，其特征在于，包括缸套和设于所述缸套内的如权利要求8所述的活塞，所述缸套与所述活塞裙部本体间隙配合。
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