CN103052787A - 内燃机的活塞和活塞的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及内燃机的活塞,包括:活塞体(11);一对裙段(12A、12B);一对侧壁段(13A、13B);销孔段(14A、14B);以及由所述活塞体的底壁表面、所述裙段的内周壁表面以及所述侧壁段的内壁表面形成的空腔。在本发明中,凸出段(20)设置在侧壁段的外壁表面中,所述凸出段沿从侧壁段的外壁表面的邻近所述活塞体和裙段的区域(AR1)朝向所述侧壁段的所述外壁表面的邻近销孔段的横向部分的区域(AR3)的方向延伸。
Description
技术领域
本发明涉及内燃机的活塞以及活塞的制造方法。
背景技术
公开号为2-132834的日本实用新型申请(JP-U-2-132834)公开了内燃机的活塞。所述活塞包括柱形的活塞体、从活塞体向下延伸的一对裙段、将裙段彼此连接的一对侧壁段以及设置在每个侧壁段中的一对销孔段。活塞的侧壁段的厚度从下部分朝向上部分变得越薄。因此,活塞在侧壁段的上部分具有较低刚度而在侧壁段的下部分具有较高刚度。侧壁段的刚度影响裙段的刚度,使得裙段的靠近侧壁段低刚度部分的部分的刚度低,而裙段的靠近侧壁段高刚度部分的部分的刚度高。因此,结果,JP-U-2-132834中公开的活塞在裙段的上部分具有低刚度而在裙段的下部分具有高刚度。因此,能够实现以下效果。
也就是说,当活塞布置在内燃机的气缸膛内、内燃机运行以及燃料于膨胀行程在燃烧室内燃烧时,活塞体的顶壁表面受到高燃烧压力。通常,一些间隙存在于活塞体的外周壁表面与气缸膛的内周壁表面之间以及裙段的外周壁表面与气缸膛的内周壁表面之间。因此在该情形下,当活塞体的顶壁表面受到高燃烧压力时,活塞以活塞销(即,插入形成有销孔段的销孔中的活塞销)作为中心轴线旋转,使得活塞中心轴线相对于气缸膛中心轴线倾斜。当活塞如上所述旋转时,一侧裙段的上部分和另一侧裙段的下部分强烈撞击气缸膛的内周壁表面。
另一方面,燃烧室中的压力在膨胀行程之后的排气行程中降低,因此施加在活塞体的顶壁表面上的压力降低。在该时间,活塞绕活塞销旋转使得活塞中心轴线对应于气缸膛中心轴线。当活塞如上所述旋转时,强烈撞击气缸膛的内周壁表面的一侧裙段的上部分和另一侧裙段的下部分进行移动,远离气缸膛的内周壁表面。
也就是说,在发动机运行期间(即,在内燃机运行期间),一侧裙段的上部分和另一侧裙段的下部分强烈撞击气缸膛的内周壁表面或者移动得远离气缸膛的内周壁表面。
如果裙段的上部分的刚度高,则该部分不易变形。因而,当裙段的上部分强烈撞击气缸膛的内周壁表面时,所谓的敲击噪声或者油膜不足会发生在裙段的上部分和气缸膛的内周壁表面之间。为了减少敲击噪声或者油膜不足的发生,裙段的上部分的刚度优选是低的,使得当上部分撞击气缸膛的内周壁表面时裙段的上部分易于变形。如上所述,JP-U-2-132834中公开的活塞在裙段的上部分具有低刚度,因此能够实现减少发生敲击噪声或者油膜不足的效果。
如果裙段的下部分的刚度低,则该部分易于变形。因而,当裙段的下部分强烈撞击气缸膛的内周壁表面时,裙段的下部分会极大地变形,因此增加了活塞中心轴线相对于气缸膛中心轴线的倾斜。结果,裙段的上部分进一步强烈撞击气缸膛的内周壁表面,因而敲击噪声或者油膜不足易于发生。自然地,当裙段的下部分强烈撞击气缸膛的内周壁表面时,裙段的下部分会极大地变形,因此裙段的下部分中的变形的支承点易于疲劳退化。为了防止这种疲劳退化,裙段的下部分的刚度优选是高的,使得当裙段的下部分撞击气缸膛的内周壁表面时裙段的下部分不易变形。如上所述,JP-U-2-132834中公开的活塞在裙段的下部分具有高刚度,因此当裙段的下部分撞击气缸膛的内周壁表面时,不易发生敲击噪声或者油膜不足,并且裙段的下部分中的变形的支承点不易疲劳退化。
相应地,通过改变每个段中侧壁段的厚度,而不是在整个侧壁段保持恒定厚度,能够实现各种效果。
当活塞布置在内燃机的气缸膛中时,活塞销插入活塞的销孔,活塞销与连杆的一端连接,连杆的另一端与曲柄轴连接。当内燃机运行并且燃料在燃烧室内于膨胀行程中燃烧时,活塞体的顶壁表面受到来自燃烧压力的大负荷(下文,该负荷被称为“燃烧压力负荷”)。燃烧压力负荷依靠活塞销从活塞传递至连杆,然后从连杆传递至曲柄轴。相应地,当活塞体的顶壁表面受到燃烧压力负荷时,活塞在销孔段处承受燃烧压力负荷。因此,由于大燃烧压力负荷,销孔段的上部分(下文称为“销孔上部分”)的内周壁表面强烈挤压活塞销的上部分(下文称为“活塞销上部分”)的外周壁表面。因为销孔上部分的内周壁表面与活塞销上部分的外周壁表面之间的接触表面小,所以这些壁表面之间的接触压力变高。结果,销孔上部分和活塞销均变形,使得销孔上部分的内周壁表面和活塞销上部分的外周壁表面的曲率半径变得大于销孔和活塞销的原始半径。由此,弯折发生在销孔上部分,因而在销孔上部分的内周壁表面一侧的部分中产生拉应力。另一方面,在膨胀行程之后的排气行程和进气行程中燃烧室中的压力降低,因此施加在销孔上部分的内周壁表面一侧的部分上的拉应力消失。在发动机运行期间,膨胀行程、排气行程和进气行程是反复进行的,因而销孔上部分会发生疲劳退化。
活塞领域要求降低活塞重量或者降低与活塞有关的摩擦。为了实现该要求可以减小销孔的直径。但是,如果减小了销孔的直径,销孔上部分的内周壁表面和活塞销上部分的外周壁表面的曲率半径会减小。相应地,因为这些壁表面在较小接触表面处彼此强烈挤压,所以这些壁表面之间的接触压力变高。结果,在销孔上部分产生的拉应力变得更高,因而促进了销孔上部分的疲劳退化。
当用模具制造内部具有空腔的活塞时,通常通过使用型芯来形成活塞的空腔。具体来说,活塞材料(也就是说,制造活塞的材料)布置在型芯周围并且被固化,因而形成空腔。在形成空腔之后,从空腔移除型芯。
如上所述,JP-U-2-132834中公开的活塞的侧壁段的厚度从下部分朝向上部分变得越薄以实现特定目的(也就是说,降低侧壁段的上部分的刚度以及增加侧壁段的下部分的刚度的目的)。此处,例如,裙段可以具有从下部分朝向上部分降低的厚度以实现一些特定目的。当具有这种裙段的活塞在内部具有空腔并且用模具制造该活塞时,如果如上所述使用通常的型芯形成空腔,则裙段的下部分使得在形成空腔之后难以从空腔移除型芯,因此可能无法从空腔移除型芯。
发明内容
本发明提供了一种活塞,其能够防止销孔上部分的疲劳退化并且能够减小销孔的直径。
本发明提供了一种活塞的制造方法,活塞具有的裙段的厚度在下部分较厚而在上部分较薄。
本发明的第一方案涉及内燃机的活塞,包括:柱形的活塞体;一对大致部分环形的裙段,其平行于所述活塞体的中心轴线从所述活塞体的底壁表面延伸至下侧;以及一对扁平形状的侧壁段,其平行于所述活塞体的所述中心轴线从所述活塞体的所述底壁表面延伸至所述下侧,并且将所述裙段彼此连接,并且所述侧壁段具有环形销孔段,所述环形销孔段包括垂直于所述侧壁段的延伸平面的中心轴线;以及由所述活塞体的所述底壁表面、所述裙段的内周壁表面以及所述侧壁段的内壁表面形成的空腔。在根据本发明的内燃机的活塞中,凸出段设置在所述侧壁段中,所述凸出段沿从侧壁段的外壁表面的邻近所述活塞体和裙段的区域朝向所述侧壁段的所述外壁表面的邻近销孔段的横向部分的区域的方向延伸。
根据本发明的方案,提供了这样的活塞,其能够防止销孔上部分的疲劳退化并且能够减小销孔的直径。也就是说,当活塞布置在气缸膛内、内燃机运行并且燃料在燃烧室内于膨胀行程中燃烧时,活塞体的顶壁表面受到大燃烧压力负荷(也就是说,来自所述燃烧压力的大负荷)。由于该大燃烧压力负荷,销孔上部分(也就是说,销孔的上部分)的内周壁表面挤压活塞销上部分(也就是说,插入销孔的活塞销的上部分)的外周壁表面。结果,销孔上部分和活塞销变形,使得销孔上部分的内周壁表面和活塞销上部分的外周壁表面的曲率半径变得大于销孔和活塞销的原始半径。由此,在销孔上部分的内周壁表面一侧的部分中产生拉应力。另一方面,在膨胀行程之后的排气行程和进气行程中燃烧室中的压力降低,因此施加在销孔上部分的内周壁表面一侧的部分上的拉应力消失。在发动机运行期间,膨胀行程、排气行程和进气行程是反复进行的,因而销孔上部分会疲劳退化。在本发明中,凸出段设置在侧壁段中。所述凸出段在所述侧壁段中沿从侧壁段的外壁表面的邻近所述活塞体和裙段的区域朝向所述侧壁段的所述外壁表面的邻近销孔段的横向部分的区域的方向延伸。因此,凸出段将活塞体因燃烧压力负荷引起的变形力传递至销孔横向部分。由于传递至销孔横向部分的该力,销孔段受到沿防止由膨胀行程中的燃烧压力负荷引起的销孔上部分弯折的方向的力。相应地,防止了销孔上部分的弯折。结果,防止了在销孔上部分中产生拉应力。因此,即使销孔的直径形成得小,也可防止销孔上部分的疲劳退化。根据本发明,提供了这样的活塞,其能够防止销孔上部分的疲劳退化并且能够减小销孔的直径。
沿所述凸出段延伸的凹槽可以形成在所述侧壁段的与凸出段的突出侧相反的壁表面中。
根据本发明,因为所述凹槽形成在侧壁段的壁表面中,所以降低了活塞的重量。
当包括销孔中心轴线和活塞中心轴线的平面被称为销孔竖直平面时,所述销孔段的在所述销孔竖直平面附近并且关于所述销孔中心轴线在所述活塞体一侧的部分被称为销孔上部分,包括所述销孔中心轴线并垂直于所述活塞中心轴线的平面被称为销孔横向平面,所述销孔段的在所述销孔横向平面附近的部分被称为销孔横向部分,以及所述销孔段的位于所述销孔上部分和所述销孔横向部分之间的大致中间部分中的部分被称为销孔倾斜上部分,所述凸出段可以从所述侧壁段的外壁表面的邻近所述活塞体和所述裙段的区域朝向所述侧壁段的所述外壁表面的邻近所述销孔倾斜上部分的区域大致直地延伸。
根据本发明的方案,即使销孔的直径形成得小,也能可靠地防止销孔上部分的疲劳退化。也就是说,当活塞体的顶壁表面受到大燃烧压力负荷时,如参考本发明第一方案描述的,由于大燃烧压力负荷,在销孔上部分的部分中产生拉应力。关于此点,本发明的发明人通过研究发现:当力从侧壁段的外壁表面的邻近活塞体和裙段的区域施加至销孔倾斜上部分时,可防止销孔上部分的弯折,相应地还可防止在销孔上部分中产生拉应力。在本发明中,所述凸出段从所述侧壁段的外壁表面的邻近所述活塞体和所述裙段的区域朝向所述侧壁段的所述外壁表面的邻近所述销孔倾斜上部分的区域大致直地延伸。因此,活塞体因燃烧压力负荷引起的变形力从所述侧壁段的外壁表面的邻近所述活塞体和所述裙段的区域施加至所述销孔倾斜上部分。相应地,即使销孔的直径形成得小,也能可靠地防止销孔上部分的疲劳退化。
本发明的第二方案涉及用模具制造活塞的方法,所述活塞包括:柱形的活塞体;一对大致部分环形的裙段,其平行于所述活塞体的中心轴线从所述活塞体的底壁表面延伸至下侧;以及一对扁平形状的侧壁段,其平行于所述活塞体的所述中心轴线从所述活塞体的所述底壁表面延伸至所述下侧,并且将所述裙段彼此连接;由所述活塞体的所述底壁表面、所述裙段的内周壁表面以及所述侧壁段的内壁表面形成的空腔,并且所述裙段的下部分的厚度厚于所述裙段的上部分的厚度。在根据本发明的方法中,通过使用以下型芯在所述活塞中形成所述空腔:第一型芯,其限定第一侧壁段的内壁表面、所述活塞体的所述底壁表面的在所述内壁表面附近的部分以及两个裙段的所述内周壁表面的在所述第一侧壁段的所述内壁表面附近的部分;第二型芯,其限定第二侧壁段的内壁表面、所述活塞体的所述底壁表面的在所述内壁表面附近的部分以及两个裙段的所述内周壁表面的在所述第二侧壁段的所述内壁表面附近的部分;第三型芯,其限定所述活塞体的所述底壁表面的不由所述第一型芯和所述第二型芯限定的部分,以及所述第一裙段的所述内周壁表面的不由所述第一型芯和所述第二型芯限定的部分,所述第三型芯布置于所述第一型芯和所述第二型芯之间;第四型芯,其限定所述活塞体的所述底壁表面的不由所述第一型芯和所述第二型芯限定的部分,以及所述第二裙段的所述内周壁表面的不由所述第一型芯和所述第二型芯限定的部分,所述第四型芯布置于所述第一型芯和所述第二型芯之间;以及第五型芯,其限定所述活塞体的所述底壁表面的不由所述第一型芯、所述第二型芯、所述第三型芯和所述第四型芯限定的部分,所述第五型芯布置于所述第一型芯、所述第二型芯、所述第三型芯和所述第四型芯之间。
根据本发明的第二方案,由第一型芯至第五型芯的外壁表面构成的壁表面限定了所述活塞体的所述底壁表面、所述裙段的内周壁表面以及所述侧壁段的内壁表面,由此形成了空腔。每个型芯仅占据活塞的空腔中的一部分区域,因此所有型芯能够从活塞的空腔移除。
通过使用所述第一型芯、所述第二型芯、所述第三型芯、所述第四型芯和所述第五型芯在所述活塞中形成所述空腔之后,可以首先移除所述第五型芯,然后可以移除所述第三型芯和所述第四型芯,并且接下来可以移除所述第一型芯和所述第二型芯。
根据本发明的方案,所有型芯能够易于从活塞的空腔移除。
本发明的第三方案涉及内燃机的活塞,包括:活塞体;第一裙段,其设置在所述活塞体的下部分中;第二裙段,其与所述第一裙段相对;第一侧壁段,其设置在所述活塞体的下部分中,并且位于所述第一裙段和第二裙段之间;以及第二侧壁段,其设置在所述活塞体的下部分中,并且位于所述第一裙段和第二裙段之间且与所述第一侧壁段相对。所述第一和第二侧壁段包括:销孔段;第一凸出段,其设置在所述销孔段和由所述活塞体和所述第一裙段形成的拐角之间;以及第二凸出段,其设置在所述销孔段和由所述活塞体和所述第二裙段形成的拐角之间。
附图说明
以下将参考附图描述本发明的示范实施例的特征、优势和技术及工业重要性,其中相同的标记指代相同构件,其中:
图1A是根据本发明的第一实施例的活塞的侧视图,图1B是活塞的仰视平面图;
图2A是根据第一实施例的活塞的侧视图,图2B是图1A和图1B所示的活塞的仰视平面图;
图3是沿图2A的线X-X截取的截面图,示出了根据第一实施例的活塞的凸出段;
图4是类似于图1A的侧视图,示出了具有与根据第一实施例的凸出段不同的凸出段的活塞;
图5示出了类似于图1A的视图,指示出了多个平面,沿这些平面截取根据第一实施例的活塞的侧壁段和裙段的截面;
图6示出了类似于图5的视图,图示了图5中指示的平面;
图7A至7G分别示出了根据第一实施例的活塞的侧壁段和裙段沿图5中的平面A至G截取的截面,图7H示出了根据第一实施例的活塞的侧壁段和裙段的底端面;
图8示出了类似于图1A的视图,指示出了多个平面,沿这些平面截取根据第一实施例的活塞的侧壁段和裙段的截面;
图9示出了类似于图8的视图,图示了图8中指示的平面;
图10示出了类似于图1A的视图,指示出了多个平面,沿这些平面截取根据第一实施例的活塞的侧壁段和裙段的截面;
图11示出了类似于图10的视图,图示了图10中指示的平面;
图12示出了类似于图1A的视图,指示出了多个平面,沿这些平面截取根据第一实施例的活塞的侧壁段和裙段的截面;
图13示出了类似于12图的视图,图示了图12中指示的平面;
图14A是根据第一实施例的活塞的裙段附近的垂直截面图;图14B是与本发明的实施例不同的活塞的裙段附近的垂直截面图;图14C是根据第一实施例的变型的活塞的裙段附近的垂直截面图;
图15A是类似于图1A的侧视图,示出了根据第二实施例的活塞,图15B是沿图15A的线Y-Y截取的活塞的侧壁段的垂直截面图;
图16A示出了类似于图15B的视图,图示了当根据第二实施例的活塞布置在气缸膛中时油在活塞的槽中的存储状态,图16B示出了类似于图15B的视图,图示了当活塞布置在气缸膛中时油在活塞的槽中的扩散状态;
图17是类似于图1B的仰视平面图,示出了根据第三实施例的活塞;
图18是类似于图1B的仰视平面图,示出了根据第四实施例的活塞;
图19A是类似于图3的截面图,示出了凸出段设置在根据第五实施例的活塞的第一侧壁段中,图19B是类似于图3的截面图,示出了凸出段设置在活塞的第二侧壁段中;
图20示出了从底端面所视的根据本发明实施例的活塞,图示了应用型芯以形成活塞的空腔;
图21是类似于图1A的侧视图,示出了根据第六或者第七实施例的活塞;
图22A是沿图21的线Z1-Z1截取的根据第六实施例的活塞的裙段的横截面图,图22B是沿图21的线Z2-Z2截取的活塞的裙段的横截面图;以及
图23A是沿图21的线Z1-Z1截取的根据第七实施例的活塞的裙段的横截面图,图23B是沿图21的线Z2-Z2截取的活塞的裙段的横截面图。
具体实施方式
图1A是根据本发明的第一实施例的活塞的侧视图,图1B是活塞的仰视平面图。如图1A和图1B所示,活塞10具有主体段(下文称为“活塞体”)11、一对裙段12A和12B、一对侧壁段13A和13B以及一对销孔段14A和14B。
此处,在以下说明中,术语“上”表示图1A的图中的“上”部分(例如,当假定销孔段14A和14B为参考时朝向活塞体11所在侧的方向)。术语“下”表示图1A的图中的“下”部分(也就是说,“上”方向的相反方向)。术语“横向”表示与从下部分至上部分的方向垂直的方向。术语“外”表示从活塞10的内部到活塞的外部的方向。术语“内”表示从活塞10的外部到活塞的内部的方向(也就是说,“外”方向的相反方向)。此外,术语“底端面”表示底部的端面。
活塞体11是以活塞中心轴线C1为中心的柱形段。活塞体11具有:壁表面111,其形成以活塞中心轴线C1为中心的圆形平面并且面向上方(下文,该壁表面被称为“活塞体顶壁表面”);壁表面112,其形成以活塞中心轴线C1为中心的圆形平面并且面向下方(下文,该壁表面被称为“活塞体底壁表面”);以及外周壁表面113,其形成以活塞中心轴线C1为中心的柱形表面并且面向外侧(下文,该壁表面被称为“活塞体外周壁表面”)。
活塞体外周壁表面113将活塞体顶壁表面111的外周端连接至活塞体底壁表面112的外周端。另外,活塞体外周壁表面113形成有许多以活塞中心轴线C1为中心的环形凹槽114。凹槽114分别容纳环形油环(未示出)。活塞体顶壁表面111形成有空腔115。
裙段12A和12B中的每个是以活塞中心轴线C1为中心的大致部分环形的段。裙段12A和12B中的每个具有:外周壁表面121,其形成以活塞中心轴线C1为中心的大致部分柱形表面并且面向外侧(下文,该壁表面被称为“裙外周壁表面”);以及内周壁表面122,其形成以活塞中心轴线C1为中心的大致部分柱形表面并且面向内侧(下文,该壁表面被称为“裙内周壁表面”)。裙段12A和12B关于活塞中心轴线C1彼此对称地布置于相对侧。换句话说,裙段12A和12B平行于活塞中心轴线C1从活塞体底壁表面112的关于活塞中心轴线C1彼此布置于相对侧的部分环形外周区域延伸至下部分。每个裙外周壁表面121大致齐平于活塞体外周壁表面113。
侧壁段13A和13B中的每个是扁平形状的部分。侧壁段13A和13B中的每个具有:外壁表面131,其形成扁平表面并且面向外侧(下文,该壁表面被称为“外侧壁表面”);以及内壁表面132,其形成扁平表面并且面向内侧(下文,该壁表面被称为“内侧壁表面”)。侧壁段13A和13B关于活塞中心轴线C1彼此对称地布置于相对侧。换句话说,侧壁段13A和13B平行于活塞中心轴线C1从活塞体底壁表面112的关于活塞中心轴线C1彼此布置于相对侧的矩形区域延伸至下部分。侧壁段13A和13B中的每个的横向侧连接至裙段12的对应横向侧。相应地,侧壁段13A和13B中的每个布置在两个裙段12A和12B之间并且将两个裙段12A和12B彼此连接。
销孔段14A和14B中的每个是环形的部分。因此,销孔段14A和14B中的每个形成有通孔141(下文称为“销孔”)。用于将活塞10连接至连杆(未示出)的一个共用的活塞销(未示出)插入销孔141。销孔段14A和14B中的每个布置成使得其中心轴线C2(也就是说,销孔141的中心轴线,下文中该中心轴线被称为“销孔中心轴线”)垂直于侧壁段13A和13B的延伸平面,并且穿过侧壁段13A和13B的近似中央部分。相应地,销孔段14A和14B沿平行于销孔中心轴线C2的方向的一端从外侧壁表面131向外突出,销孔段14A和14B沿平行于销孔中心轴线C2的方向的另一端从内侧壁表面132向内突出。
销孔段14A和14B布置成使得一个销孔141的中心轴线C2对应于另一销孔141的中心轴线C2。销孔段14A和14B分别布置在侧壁段13A和13B中,侧壁段13A和13B连接至活塞体底壁表面112。因此,侧壁段13A和13B被视作将活塞体11与销孔段14A和14B彼此连接的连接部分。
图1的销孔段14A和14B的上部分被称为“销孔上部分143”,图1的销孔段14A和14B的横向部分被称为“销孔横向部分142”。
肋30布置在销孔段14A和14B之一与活塞体11之间的外侧壁表面131中。肋30平行于活塞中心轴线C1延伸并且将销孔上部分143连接至活塞体底壁表面112。
空腔101(下文称为“活塞空腔”)形成在活塞10内部。活塞空腔101大致由活塞体底壁表面112、裙内周壁表面122和内侧壁表面132限定。
使油通过用以冷却活塞体11的油通道(未示出)形成在活塞体11内部。
如图1B所示,引油通道限定壁103布置在销孔段14A(下文称为“第一销孔段”)和裙段12A(下文称为“第一裙段”)之间的侧壁段13A(下文称为“第一侧壁段”)的内壁表面132中。该引油通道限定壁103从靠近第一侧壁段13A的底端面的区域通过靠近第一销孔段14A的区域至活塞体底壁表面112大致向上延伸。引油通道限定壁103限定了引油通道102,用于将油引入形成在活塞体11内部的油通道中。引油通道102连接至活塞体底壁表面112中的油通道。
排油通道限定壁105布置在另一销孔段14B(下文称为“第二销孔段”)和另一裙段12B(下文称为“第二裙段”)之间的另一侧壁段13B(下文称为“第二侧壁段”)的内壁表面132中。该排油通道限定壁105从靠近第二侧壁段13B的底端面的区域通过靠近第二销孔段14B的区域至活塞体底壁表面112大致向上延伸。排油通道限定壁105限定了排油通道104,用于排放形成在活塞体11内部的油通道中的油。排油通道104连接至活塞体底壁表面112中的油通道。
相应地,这些限定壁103、105关于活塞中心轴线C1以对称方式分别布置在对应的内侧壁表面132中。
在以下说明中,第一侧壁段13A的靠近引油通道限定壁103的横向端被称为“第一横向端”,以及第一侧壁段13A的远离引油通道限定壁103的横向端被称为“第二横向端”。第二侧壁段13B的靠近排油通道限定壁105的横向端被称为“第一横向端”,以及第二侧壁段13B的远离排油通道限定壁105的横向端被称为“第二横向端”。此外,在以下说明中,第一裙段12A的与第一侧壁段13A的第一横向端连接的横向端被称为“第一横向端”,第一裙段12A的与第二侧壁段13B的第二横向端连接的横向端被称为“第二横向端”。第二裙段12B的与第二侧壁段13B的第一横向端连接的横向端被称为“第一横向端”,第二裙段12B的与第一侧壁段13A的第二横向端连接的横向端被称为“第二横向端”。
第一侧壁段13A设置有两个凸出段20,第二侧壁段13B设置有两个凸出段20。凸出段20是侧壁段13A和13B的一部分,并且是相比于侧壁段13A和13B的其他部分向外突出的部分。相应地,对应于凸出段20的区域中的外侧壁表面131相比于除了上述之外的区域中的外侧壁表面131向外突出。
接下来,将详细描述凸出段20。
如图2A所示的上拐角区域AR1分别是外侧壁表面131中的在侧壁段13A和13B和裙段12A和12B之间的连接部分的上端附近的区域(也即外侧壁表面131中的在裙段12A和12B和活塞体11之间的连接部分附近的区域)。如图2A所示的下拐角区域AR2分别是外侧壁表面131中的在侧壁段13A和13B和裙段12A和12B之间的连接部分的下端附近的区域。如图2A所示的销孔横向区域AR3是外侧壁表面131中的在销孔横向部分142附近的区域。
每个外侧壁表面131具有两个上拐角区域AR1、两个下拐角区域AR2和两个销孔横向区域AR3。凸出段20分别设置在侧壁段13A和13B中以便从上拐角区域AR1延伸到靠近上拐角区域AR1的销孔横向区域AR3。更具体来说,每个凸出段20从上拐角区域AR1到销孔横向区域AR3、朝向图2A的销孔段14B关于销孔中心轴线的上部分与图2A的销孔段14B关于销孔中心轴线的横向部分之间的大致中间部分(下文中此部分被称为“销孔倾斜上部分”)大致直地延伸。换句话说,当包括销孔中心轴线和活塞中心轴线的平面被称为销孔竖直平面时,包括销孔中心轴线并且垂直于活塞中心轴线的平面被称为销孔横向平面,并且销孔段14B的在销孔横向平面附近的部分被称为销孔横向部分,销孔上部分143是销孔段的在销孔竖直平面附近并且关于销孔中心轴线位于活塞体11一侧的部分,销孔倾斜上部分是销孔段14B的位于销孔上部分143和销孔横向部分之间的大致中间部分中的部分,并且凸出段20从上拐角区域AR1到邻近销孔倾斜上部分的销孔横向区域AR3大致直地延伸。每个凸出段20的外壁表面如图3所示突出以便形成大致部分柱形表面,此处沿凸出段20的延伸方向的线假定为母线。凸出段20的厚度可以与其周边的侧壁段13A和13B的厚度相同。凸出段20的厚度可以是均匀的。优选的是,凸出段20的刚度高于其周边;但是,如果通过使侧壁段13A和13B凸出但不增加凸出段20的厚度的方式来增加刚度的话,可以防止增加活塞重量。
每个凸出段20的内壁表面(也就是说,对应于凸出段20的内侧壁表面132)如图3所示是凹形的以便形成大致部分柱形表面,其中沿凸出段20的延伸方向的线假定为母线。换句话说,内侧壁表面132沿凸出段20在对应于凸出段20的区域中是凹形的。因此,凹槽21形成在内侧壁表面132中,该凹槽从上拐角区域AR1延伸到靠近上拐角区域AR1的销孔横向区域AR3。
将凸出段20布置在侧壁段13A和13B中能够实现以下效果。
也就是说,当活塞10布置在内燃机的气缸膛中时,活塞体顶壁表面111、气缸膛的内周壁表面(未示出)和气缸盖(未示出)的底壁表面形成燃烧室(未示出)。活塞销(未示出)插入销孔141。活塞10依靠活塞销连接至连杆(未示出)。
当内燃机运行以及空气燃料混合物在燃烧室内于膨胀行程中燃烧时,活塞体顶壁表面111受到大燃烧压力负荷(也就是说,来自燃烧压力的负荷)。由于大燃烧压力负荷,销孔上部分143的内周壁表面挤压活塞销上部分(也就是说,活塞销的上部分)的外周壁表面。结果,销孔上部分143和活塞销变形,使得销孔上部分143的内周壁表面和活塞销上部分的外周壁表面的曲率半径变得大于销孔141和活塞销的原始半径。由此,在销孔上部分143的内周壁表面一侧的部分中产生拉应力。另一方面,在膨胀行程之后的排气行程和进气行程中燃烧室中的压力降低,因此施加在销孔上部分143的内周壁表面一侧的部分上的拉应力消失。
在发动机运行期间(也就是说,在内燃机的运行期间),膨胀行程、排气行程和进气行程是反复进行的,因而销孔上部分143易于因疲劳而退化(下文,因疲劳而发生的退化被称为“疲劳退化”)。
根据第一实施例的活塞设置有位于侧壁段13A和13B中的凸出段20。凸出段20在侧壁段13A和13B中从上拐角区域AR1到销孔横向区域AR3朝向销孔倾斜上部分大致直地延伸。因此,凸出段20将活塞体11因燃烧压力负荷的变形力传递至销孔横向部分142。通过传递至销孔横向部分142的力,销孔段14B受到在防止销孔上部分143因膨胀行程中的燃烧压力负荷而弯折的方向上的力。相应地,防止销孔上部分143的弯折。结果,防止在销孔上部分143中产生拉应力。因此,即使销孔的直径形成得小,也可防止销孔上部分143的疲劳退化。因此,根据第一实施例,能够防止销孔上部分143的疲劳退化,销孔的直径能够形成得小。
附带提及,根据第一实施例的凸出段20是根据本发明的凸出段的示例。也就是说,根据本发明的凸出段包括在从上拐角区域AR1朝向销孔横向区域AR3方向上延伸的任何凸出段。换句话说,根据本发明的凸出段包括在从上拐角区域AR1朝向销孔横向区域AR3的方向上沿以下路径延伸的任何凸出段:在该路径中,由于因销主体11变形引起的活塞体外周段116移位而施加到侧壁段13A和13B上的压缩力传递至侧壁段13A和13B。也就是说,根据本发明的凸出段包括在从上拐角区域AR1朝向销孔横向区域AR3方向上延伸的任何凸出段以便防止当活塞体顶壁表面111受到燃烧压力负荷时活塞体11的变形。
因此,根据本发明的凸出段还包括如图4所示形状的凸出段20。也就是说,图4所示的每个凸出段20在延伸方向上以中间部分朝向下拐角区域AR2凸起的大致弧状延伸。换句话说,每个凸出段20从上拐角区域AR1至所述中间部分向下延伸,延伸方向在中间部分中逐渐改变到朝向销孔横向部分142的方向,并在经过中间部分之后朝向销孔横向部分142延伸。
在第一实施例中,从上拐角区域AR1延伸至销孔横向区域AR3的凸出段20设置在侧壁段13A和13B上。可替换地,在从上拐角区域AR1到销孔横向区域AR3的区域的一部分中延伸的凸出段20可以设置在侧壁段13A和13B上。
在第一实施例中,连续延伸的凸出段20设置在侧壁段13A和13B上。可替换地,在分成多部分的情况下延伸的凸出段20可以设置在侧壁段13A和13B上。
在第一实施例中,向外突出的凸出段20设置在侧壁段13A和13B上。可替换地,向内突出的凸出段20可以设置在侧壁段13A和13B上。在该情形下,在第一实施例中,沿凸出段20延伸的凹槽21形成在内侧壁表面132中。可替换地,沿凸出段延伸的凹槽形成在外侧壁表面131中。
如上所述,凹槽21沿凸出段20形成在对应于凸出段20的内侧壁表面132中。当凹槽21如上所述形成时,能够实现降低活塞10重量的效果。附带提及,当不需要这种效果时,或者当优选的是凹槽21不设置在内侧壁表面132中时,凹槽21可以不形成在内侧壁表面132中。
接下来,将描述侧壁段13A和13B以及裙段12A和12B的连接配置。
在以下说明中,侧壁段13A和13B以及裙段12A和12B一起被称为“活塞下壁”。活塞下壁沿特定平面截取的截面被称为“活塞下壁截面”。活塞下壁的底端面被称为“活塞下壁底端面”。在活塞下壁截面或者活塞下壁底端面中的侧壁段和裙段之间的连接部分被称为“活塞下壁连接部分”。侧壁段的在活塞下壁连接部分附近的部分被称为“侧壁连接部分”。裙段的在活塞下壁连接部分附近的部分被称为“裙连接部分”。侧壁连接部分朝向活塞下壁截面或活塞下壁底端面中的活塞下壁连接部分延伸的方向被称为“侧壁延伸方向”。裙连接部分朝向活塞下壁截面或活塞下壁底端面中的活塞下壁连接部分延伸的方向被称为“裙延伸方向”。侧壁延伸方向和裙延伸方向相交的角度被称为“活塞下壁相交角度”。
如图5所示,设定了截取活塞下壁截面的多个平面A至G。此处,如图6所示,当垂直于活塞中心轴线C1的平面P1被称为“水平面”并且水平面P1和销孔中心轴线C2之间的距离D1被称为“水平面距离”时,图5所示平面A至G中的每个都是具有不同水平面距离D1的水平面P1。
在图5所示的例子中,平面D的水平面距离D1是零。相对于平面D,平面A和G、平面B和F以及平面C和E是对称的。平面A和G的水平面距离D1设定成最大,平面B和F的水平面距离D1设定成第二大,平面C和E的水平面距离D1设定成第三大。
在沿平面A至G截取并且从下侧观察活塞下壁的情况下的活塞下壁截面分别示出于图7A至图7G中。图7H示出了活塞下壁底端面。
如参考图7A至图7H所见的,在活塞10中,活塞下壁相交角度AN在活塞下壁中从下侧到上侧逐渐增加。也就是说,垂直于销孔141的轴线的平面与侧壁段13A或13B之间的角度朝向活塞的下侧降低。
因此,裙段12A或12B的上部分中的活塞下壁相交角度相对大。相应地,能够实现以下效果。
也就是说,当活塞10布置在气缸膛内并且内燃机运行时,裙段12A和12B受到来自气缸膛的内周壁表面的所谓推力。在发动机运行期间,裙段12A或12B的上部分(下文称为“裙上部分”)的温度高于裙段的中间部分(下文称为“裙中间部分”)和裙段的下部分(下文称为“裙下部分”)的温度。相应地,裙上部分中的热膨胀程度大于裙中间部分和裙下部分中的热膨胀程度。因此,如果裙上部分的抗推性(也就是说,抵抗因推力引起的变形)高,裙上部分相对强烈地挤压气缸膛的内周壁表面或者发生所谓的“干涉配合”的可能性就高。另一方面,如果裙上部分的抗推性低,干涉配合的可能性就低,因为当裙上部分热膨胀时裙上部分能够关于活塞中心轴线C1径向向内变形。相应地,为了防止干涉配合,优选降低裙上部分的抗推性。
此处,当活塞下壁相交角度较大时,降低裙段12A或12B的抗推性。在活塞10中,因为活塞下壁相交角度在活塞下壁中从下侧到上侧逐渐增加,所以裙上部分的活塞下壁相交角度相对大。相应地,因为降低了裙上部分的抗推性,所以可防止裙上部分的干涉配合。
在活塞10中,裙下部分的活塞下壁相交角度相对小。相应地,能够实现以下效果。
也就是说,当活塞10布置在气缸膛内并且内燃机运行时,活塞10受到使活塞10移位以使得活塞中心轴线C1相对于气缸膛中心轴线倾斜的力。从而,裙下部分挤压气缸膛的内周壁表面。在该时间,如果裙下部分的刚度低,裙下部分会易于向内变形。因此,当裙下部分挤压气缸膛的内周壁表面时,裙下部分向内变形。另一方面,如果裙下部分的刚度高,裙下部分尽管挤压气缸膛的内周壁表面也不会向内变形。相应地,为了防止裙下部分的向内变形,优选增加裙下部分的刚度。
此处,当活塞下壁相交角度小时,增加裙段12A或12B的刚度。在活塞10中,因为活塞下壁相交角度在活塞下壁中从下侧到上侧逐渐增加,所以裙下部分的活塞下壁相交角度相对小。相应地,因为裙下部分的刚度增加,所以防止了裙下部分的向内变形。
如上所述,在活塞10中,因为活塞下壁相交角度在活塞下壁中从下侧到上侧逐渐增加,所以同时实现了防止裙上部分的干涉配合和防止裙下部分的向内变形。
在活塞10中,当如下所述获得多个活塞下壁截面并且将活塞下壁截面和活塞下壁截面中的活塞下壁相交角度相互比较时,活塞下壁相交角度在活塞下壁中从下侧到上侧逐渐增加。
也就是说,如图8所示,设定了用于截取活塞下壁截面的多个平面A至G。如图9所示,当包括销孔中心轴线C2和活塞中心轴线C1的平面P2被称为“基准平面”时,一对平面P3和P4被称为“成对平面”,其中在基准平面P2一侧延伸的平面P3和在基准平面P2另一侧延伸的平面P4关于基准平面P2对称,平面P3和P4的相交线对应于销孔中心轴线C2,成对平面P3和P4之间的角度AN1被称为“平面间角度”,如图8所示的平面A至G是具有不同平面间角度AN1的成对平面P3和P4。
在图8所示的例子中,按从成对平面A到成对平面G的顺序,平面间角度AN1设定为越来越大。
在当沿成对平面A至G截取活塞下壁时,在活塞下壁截面中的活塞下壁相交角度相互比较的情况下,活塞下壁相交角度在活塞下壁中从下侧到上侧逐渐增加。
在活塞10中,当如下所述获得多个活塞下壁截面并且将活塞下壁截面和这些活塞下壁截面中的活塞下壁相交角度相互比较时,活塞下壁相交角度在活塞下壁中从下侧到上侧逐渐增加。
如图10所示,设定了用于截取活塞下壁截面的多个平面A至G。如图11所示,当包括销孔中心轴线C2和活塞中心轴线C1的平面P2被称为“基准平面”时,一对平面P5和P6被称为“成对平面”,其中在基准平面P2一侧延伸的平面P5和在基准平面P2另一侧延伸的平面P6关于基准平面P2对称,成对平面P5和P6之间的角度AN2被称为“平面间角度”,平面P5和P6的相交线和销孔中心轴线C2之间的距离D2被称为“平面距离”,如图10所示的平面A至G是具有不同平面间角度AN2和不同平面距离D2的成对平面P5和P6。
在图10所示的例子中,成对平面D的平面间角度是180度。相对于成对平面D,成对平面A至C布置于上侧,成对平面E至G布置于下侧。相对于平面D,成对平面A和G、成对平面B和F以及成对平面C和E分别是对称的。成对平面A和G的平面距离D2设定成最大,成对平面B和F的平面距离D2设定成第二大,成对平面C和E的平面距离D2设定成第三大。按从成对平面A到成对平面C以及从成对平面E到成对平面G的顺序,平面间角度AN2设定为越来越大。
在当沿成对平面A至G截取活塞下壁时,在活塞下壁截面中的活塞下壁相交角度和活塞下壁底端面中的活塞下壁相交角度相互比较的情况下,活塞下壁相交角度在活塞下壁中从下侧到上侧逐渐增加。
在活塞10中,当如下所述获得多个活塞下壁截面并且将活塞下壁截面和活塞下壁截面中的活塞下壁相交角度相互比较时,活塞下壁相交角度在活塞下壁中从下侧到上侧逐渐增加。
如图12所示,设定了用于截取活塞下壁截面的多个平面A至G。如图13所示,当包括销孔中心轴线C2和活塞中心轴线C1的平面P2被称为“基准平面”时,以基准平面P2上的中心轴线为中心的柱形平面P7被称为“柱形平面”,柱形平面P7和基准平面P2的相交线与销孔中心轴线C2之间的距离D3被称为“柱形平面距离”,图12所示的平面A至C和E至G分别是具有不同曲率半径和柱形平面距离D3的柱形平面P7,图12所示的平面D是垂直于基准平面P2并且包括销孔中心轴线C2的平面。
在图12所示的例子中,相对于平面D,柱形平面A至C布置于上侧,柱形平面E至G布置于下侧。相对于平面D,柱形平面A和G、柱形平面B和F以及柱形平面C和E分别是对称的。柱形平面A和G的柱形平面距离D3设定成最大,柱形平面B和F的柱形平面距离D3设定成第二大,柱形平面C和E的柱形平面距离D3设定成第三大。柱形平面A和G的曲率半径设定成最小,柱形平面B和F的曲率半径设定成第二小,柱形平面C和E的曲率半径设定成第三小。
在当沿柱形平面A至C和E至G和平面D-D截取活塞下壁时、将活塞下壁截面中的活塞下壁相交角度和活塞下壁底端面中的活塞下壁相交角度相互比较的情况下,活塞下壁相交角度在活塞下壁中从下侧到上侧逐渐增加。
此处,将综合描述参考图5至图13描述的活塞下壁相交角度的特性。在活塞10中,当将至少两个彼此不交叉的活塞下壁截面中的活塞下壁相交角度(或,一个活塞下壁截面和活塞下壁底端面中的活塞下壁相交角度)相互比较时,位于上侧的活塞下壁截面中的活塞下壁相交角度大于位于下侧的活塞下壁截面(或活塞下壁底端面)中的活塞下壁相交角度。
如参考图7A至图7H可见的,在活塞10中,侧壁连接部分(也就是说,侧壁段13A或者13B的在活塞下壁连接部分附近的部分)是至少弯曲的。侧壁连接部分的曲率半径(下文称为“侧壁曲率半径”)在侧壁段中从下侧到上侧逐渐减小。
在活塞10中,活塞下壁底端面中的侧壁连接部分可以线性延伸,位于下侧的活塞下壁截面和活塞下壁底端面中的侧壁连接部分可以线性延伸。
如上所述,在活塞10中,侧壁曲率半径在侧壁段13A和13B中从下侧到上侧逐渐减小。相应地,侧壁上部分的侧壁曲率半径相对小。相应地,能够实现以下效果。
换句话说,如上所述,为了防止干涉配合,优选降低裙上部分的抗推性。当侧壁曲率半径较小时,降低裙段的抗推性。相应地,因为在活塞10中,侧壁曲率半径在侧壁段13A和13B中从下侧到上侧逐渐减小,所以降低了裙上部分的抗推性,并且可防止裙上部分的干涉配合。
如上所述,在活塞10中,侧壁曲率半径在侧壁段13A和13B中从下侧到上侧逐渐减小。相应地,侧壁下部分的侧壁曲率半径相对大。相应地,能够实现以下效果。
换句话说,如上所述,为了防止裙下部分的向内变形,优选增加裙下部分的刚度。当侧壁曲率半径较大时,裙段的刚度增加。相应地,因为在活塞10中,侧壁曲率半径在侧壁段13A和13B中从下侧到上侧逐渐减小,所以裙下部分的刚度增加,并且可防止裙下部分的向内变形。
如上所述,在活塞10中,因为侧壁曲率半径在侧壁段13A和13B中从下侧到上侧逐渐减小,所以同时实现了防止裙上部分的干涉配合和防止裙下部分的向内变形。
接下来,将描述当沿相对于活塞中心轴线C1的垂直方向测量时裙段12A和12B的厚度。
在活塞10中,如图14A所示,裙段12A或12B具有的厚度从裙段的上侧到下侧逐渐增加(下文,裙段的厚度被称为“裙厚度”)。相应地,能够实现以下效果。
也就是说,裙段12A或12B在上端(下文称为“裙上端”)连接至具有高刚度的活塞体11。因此,如果裙段12A和12B整体具有恒定厚度,那么裙段的抗推性(也就是说,忍受由推力引起的变形的能力)从裙段的下端(下文称为“裙下端”)朝向裙上端趋于变高。
相应地,例如如图14B所示,如果裙段12A和12B具有的厚度从裙上端朝向裙下端逐渐降低,那么裙段的中间区域的部分(下文称为“裙中间部分”)的厚度和裙段的下区域的部分(下文称为“裙下部分”)的厚度相对降低,因而会显著降低这些部分的抗推性。在该情形下,当推力施加至裙段12A或12B时,至少裙中间部分会凹进。在该情形下,尖的拐角会形成在裙中间部分的凹进部分与裙段的非凹进部分之间的边界中。当这种拐角形成在裙段12A或12B中时,裙段和气缸膛的内周壁表面之间的摩擦在拐角中变高。
如果裙段12A和12B具有的厚度在活塞10中从裙上端朝向裙下端逐渐增加,那么裙中间部分和裙下部分的厚度会相对增加,因而这些部分的抗推性会相对增加。附带提及,尽管裙段12A和12B的上区域的部分(下文中此部分被称为“裙上部分”)的厚度相对降低了,但是该部分靠近活塞体11,因而这些部分的抗推性相对增加了。
如上所述,因为整个裙段12A和12B的抗推性在活塞10中相对增加,所以裙中间部分不会因推力而凹进(或者,即使裙中间部分变形而凹进,变形量也很小,凹进部分的面积也很小)。因此,防止了裙段12A或12B和气缸膛的内周壁表面之间的摩擦变高。
附带提及,如上所述,如果裙上部分的抗推性高,则裙上部分发生干涉配合的可能性高。因此,为了防止裙上部分的干涉配合,优选降低裙上部分的抗推性。
如上所述,裙段12A和12B具有的厚度在活塞10中从裙下端朝向裙上端逐渐增加,相对降低了裙上部分的厚度。相应地,因为降低了裙上部分的抗推性,所以可防止裙上部分的干涉配合。
如图14A所示,当裙外周壁表面121是大致以活塞中心轴线C1为中心的部分柱形表面,但是关于活塞中心轴线C1直径大的部分(下文中此部分被称为“大直径部分”)位于裙外周壁表面121中时,大直径部分会受到大推力。因此,大直径部分趋向于因推力而凹进。如上所述,为了防止裙段12A或12B和气缸膛的内周壁表面之间的摩擦变高,优选的是防止裙外周壁表面121凹进。当裙外周壁表面121关于活塞中心轴线C1的每个部分的直径不同时,可以以与每个部分的直径成比例的方式增加每个部分的厚度。相应地,即使裙外周壁表面121具有大直径部分,也可防止裙段12A或12B和气缸膛的内周壁表面之间的摩擦变高。
在以与每个部分的直径成比例的方式增加裙段12A或12B的每个部分的厚度的这种情况下,当大直径部分位于裙外周壁表面121的中间区域中时,最终降低了裙上部分的厚度。相应地,因为降低了裙上部分的抗推性,所以可防止裙上部分的干涉配合。
当大直径部分位于裙外周壁表面121的中间区域中时,为了防止裙外周壁表面121关于活塞中心轴线C1径向向内凹进以及防止裙上部分的干涉配合,可以相对增加至少裙中间部分的厚度并且可以相对降低裙上部分的厚度。因此,在该情形下,裙下部分的厚度可以是相对薄的。相应地,当大直径部分位于裙外周壁表面121的中间区域中时,可以相对增加裙中间部分的厚度并且可以相对降低裙上部分和裙下部分的厚度,如图14C所示。
在该情形下,因为相对降低了裙下部分的厚度,所以能够实现降低活塞10重量的效果。
如上所述,当活塞体11变形时,侧壁段13A或者13B在支承点处在销孔上部分143也变形。如上所述,销孔上部分143成为了侧壁段13A或者13B变形的支承点。因此,销孔上部分143及其附近的温度趋向于比其他部分高。相应地,为了防止销孔上部分143及其附近的疲劳退化,期望的是有效地冷却这些部分。
在活塞10中,销孔上部分143及其附近可以如图15A和图15B所示构造。也就是说,在如图15A和图15B所示的实施例(下文称为“第二实施例”)中,槽31(图15A中的阴影区域)布置在销孔上部分143附近的肋30两侧的外侧壁表面131上。限定每个槽31的壁表面至少具有:壁表面32,其从邻近销孔上部分143的区域到侧壁段13A或者13B的内部向内倾斜向上延伸,并且面向大致上方(下文,该壁表面被称为“凹形的倾斜表面”);以及壁表面33,其从凹形的倾斜表面32的内端向外延伸并且大致垂直于活塞中心轴线C1。
如第二实施例所示的,槽31布置在销孔上部分143附近的外侧壁表面131中,因此能够实现以下效果。
也就是说,当根据第二实施例的活塞10布置在气缸膛内并且内燃机运行时,将冷却及润滑用油从下侧向上吹到外侧壁表面131和气缸膛的内周壁表面之间的空间。吹起的油通过外侧壁表面131和气缸膛的内周壁表面之间的空间到达销孔上部分143及其附近。
如果凹形的倾斜表面32不是布置于销孔上部分143附近的部分处,那么到达该部分的油迟早会从该部分流出。也就是说,油在销孔上部分143附近的部分周围停留的时间短。
另一方面,如第二实施例,如果凹形的倾斜表面32布置在销孔上部分143附近的部分处,那么油在销孔上部分附近的部分周围停留的时间由于以下原因会变得较长。也就是说,如图16A所示,当活塞10布置在气缸膛50内时,活塞中心轴线C1大致平行于竖直方向。因此,当活塞布置在气缸膛内时,凹形的倾斜表面32相对于竖直方向斜向布置。相应地,到达销孔上部分附近的部分的油会停留在凹形的倾斜表面32上,如图16A所示。因而,如果凹形的倾斜表面32布置在销孔上部分附近的部分处,那么油在销孔上部分附近的部分周围停留的时间变得较长。
根据第二实施例,因为油在销孔上部分143附近的部分周围停留的时间变得较长,所以有效地冷却了活塞的在销孔上部分附近的部分周围的部分(也就是说,销孔上部分143及其附近)。
如第二实施例所示,如果凹形的倾斜表面32布置在销孔上部分143附近的部分处,那么油在销孔上部分附近的部分周围停留的时间由于以下原因会进一步变得较长。也就是说,如图16B所示,当活塞10布置在气缸膛50内时,凹形的倾斜表面32相对于竖直方向斜向布置。基于该原因,凹形的倾斜表面32相对于进入油的扩散方向倾斜。因此,如图16B的箭头A所示,凹形的倾斜表面32能够将进入油溅回到上侧。基于该原因,到达凹形的倾斜表面32的油在槽31中扩散。也就是说,到达销孔上部分143附近的部分的油停留在销孔上部分附近的部分周围。基于该原因,如第二实施例,如果凹形的倾斜表面32布置在销孔上部分143附近的部分处,那么油在销孔上部分附近的部分周围停留的时间会进一步变得更长。
根据第二实施例,因为油在销孔上部分143附近的部分周围停留的时间变得较长,所以进一步有效地冷却了活塞的在销孔上部分附近的部分周围的部分(也就是说,销孔上部分143及其附近)。
附带提及,根据第二实施例的槽31是根据本发明的槽的示例。也就是说,根据本发明的槽包括能够将油保持在销孔上部分附近的部分中的任何槽。
因此,在根据第二实施例的活塞中,槽31布置在肋30两侧的外侧壁表面131中。可替换地,槽可以仅布置在肋30一侧的外侧壁表面131中。
肋30具有增加销孔上部分143和活塞体11之间的侧壁段13A或者13B的刚度的效果。但是,如果保持一定量油于销孔上部分143附近的部分中的效果要优先于上述效果,那么除了根据第二实施例的活塞中在肋30两侧的外侧壁表面131中的槽31之外,与根据第二实施例的活塞10的槽31类似的槽可以设置在销孔上部分143附近的肋30的外壁表面中。
自然地,代替像在根据第二实施例的活塞中将槽31设置在肋30两侧的外侧壁表面131中,与根据第二实施例的活塞10的槽31类似的槽可以设置在销孔上部分143附近的肋30的外壁表面中。
根据第二实施例的凹形的倾斜表面32是根据本发明的凹形的倾斜表面的示例。也就是说,根据本发明的凹形的倾斜表面包括能够当活塞布置在气缸膛内时保持到达销孔上部分附近的部分的油的任何壁表面。根据本发明的凹形的倾斜表面包括当活塞布置在气缸膛内时能够将到达销孔上部分附近的部分的油溅回到上侧的任何壁表面。
相应地,如第二实施例所示,凹形的倾斜表面32相对于竖直方向从外侧壁表面131斜向上延伸,其设置在销孔上部分143附近的外侧壁表面131中。可替换地,关于活塞中心轴线C1从销孔上部分143附近的区域朝向侧壁段13A或者13B内部斜向下延伸的壁表面可以设置在销孔上部分143附近的外侧壁表面131中,或者从销孔上部分143附近的区域朝向侧壁段13A或者13B内部在活塞中心轴线C1的垂直方向上延伸的壁表面可以设置在销孔上部分143附近的外侧壁表面131中。
如图15A所示,在第二实施例中,类似于第一实施例的凸出段20的凸出段20设置在外侧壁表面131中。相应地,由于以下原因,油进一步有效地冷却了销孔上部分143附近的部分。
也就是说,根据第二实施例的凸出段20以与根据第一实施例的凸出段类似的方式设置在侧壁段13A和13B上,以便从销孔横向区域AR3延伸到上拐角区域AR1。换句话说,凸出段20在外侧壁表面131中从槽31附近(也就是说凹形的倾斜表面32附近)的区域和外侧壁表面131的在销孔段14A或14B附近的区域、朝向远离销孔段的方向斜向上延伸。也就是说,凸出段20从槽31附近(也就是说凹形的倾斜表面32附近)的区域和外侧壁表面131的在销孔段14A或14B附近的区域沿远离销孔段的方向斜向上延伸到外侧壁表面131的邻近活塞体11的区域。
因此,当活塞10布置在气缸膛内使得活塞中心轴线C1变得平行于竖直方向时,凸出段20的上区域(也就是说,当凸出段20的外壁表面沿延伸方向被外侧壁表面131的垂直表面分成两个区域时,位于上侧的区域)的外壁表面至少相对于竖直方向倾斜。相应地,外壁表面能够收集并保持从槽31流出的油,还收集并保持到达凸出段20上侧的外侧壁表面131的进入油。也就是说,凸出段20能够将油保持于销孔上部分143附近的部分及其周边部分中。通过使用所保持的油,可冷却销孔上部分143附近的部分及其周边部分。因此,在第二实施例中,油进一步有效地冷却了销孔上部分143附近的部分及其周边部分。
根据如上所述实施例的槽31能够保持足量的油而不管油的粘度。但是,油的粘度越高时,槽31能够更可靠地保持油。根据如上所述实施例的凸出段20能够保持足量的油而不管油的粘度。但是,油的粘度越高时,凸出段20能够更可靠地保持油。
如图1B所示,在如上所述的实施例中,引油通道限定壁103布置在侧壁段13A的内壁表面中,排油通道限定壁105布置在另一侧壁段13B的内壁表面中。接下来,将详细描述限定壁103和105。
当引油通道限定壁103如图1B所示设置时,引油通道限定壁103增加了第一侧壁段13A的第一横向端附近的部分的刚度。结果,增加了与第一侧壁段13A的第一横向端连接的第一裙段12A的第一横向端附近的部分的刚度。但是,第二侧壁段13B的第二横向端附近的部分没有设置增加该部分刚度的壁,诸如引油通道限定壁103。因此,没有增加与第二侧壁段13B的第二横向端连接的第一裙段12A的第二横向端附近的部分的刚度。相应地,第一裙段12A的第一横向端附近的部分的刚度高于第一裙段12A的第二横向端附近的部分的刚度。
当活塞布置在气缸膛内并且内燃机运行时,裙段12A和12B受到来自气缸膛的内周壁表面的推力。推力增加或者降低。当推力增加时,推力使裙段12A和12B的至少部分变形。于是,当推力降低时,裙段12A和12B的变形了的部分的形状恢复至原始形状。
当依靠引油通道限定壁103使第一裙段12A的第一横向端附近的部分的刚度高于第一裙段12A的第二横向端附近的部分的刚度时,第一裙段12A的第一横向端侧的部分因推力而变形的程度小于第一裙段12A的第二横向端侧的部分因推力而变形的程度。也就是说,在第一裙段12A中,第一横向端侧的部分因推力而变形的程度和第二横向端侧的部分因推力而变形的程度彼此不同。如果变形程度彼此不同,则当第一裙段12A接收推力而变形时,大应力产生于第一裙段12A的部分中。于是,如果施加至第一裙段12A的推力降低,则第一裙段12A的变形部分的形状恢复至原始形状,并且产生于第一裙段12A的部分中的大应力消失。由于第一裙段12A中大应力的产生或者消失,第一裙段12A因疲劳而退化。
为了防止第一裙段12A的这种疲劳退化,如图17所示,不是设置引油通道限定壁103,而是可以把将油引入活塞体11内部的油通道中的引油端口104设置在活塞体底壁表面112的在第一裙段12A的第一横向端与第一侧壁段13A的第一横向端之间的连接部分的上端附近的部分中。
在图17所示实施例(下文称为“第三实施例”)中,因为第一裙段12A的刚度整体是均匀的,所以防止了大应力产生于第一裙段12A的部分中。因此,防止了第一裙段12A的疲劳退化。
类似地,当依靠排油通道限定壁105使第二裙段12B的第一横向端附近的部分的刚度高于第二裙段12B的第二横向端附近的部分的刚度时,第二裙段12B的第一横向端侧因推力而变形的程度小于第二裙段12B的第二横向端侧因推力而变形的程度。也就是说,在第二裙段12B中,第一横向端侧的部分因推力而变形的程度和第二横向端侧的部分因推力而变形的程度彼此不同。如果变形程度彼此不同,当第二裙段12B接收推力而变形时,大应力产生于第二裙段12B的部分中。于是,如果施加至第二裙段12B的推力降低,则第二裙段12B的变形部分的形状恢复至原始形状,并且产生于第二裙段12B的部分中的大应力消失。由于第二裙段12B中大应力的产生或者消失,第二裙段12B因疲劳而退化。
为了防止第二裙段12B的这种疲劳退化,如图17所示,不是设置排油通道限定壁105,而是可以把将油排放到活塞体11内部的油通道中的排油端口105设置在活塞体底壁表面112的在第二裙段12B的第一横向端和第二侧壁段13B的第一横向端之间的连接部分的上端附近的部分中。
在图17所示的第三实施例中,因为第二裙段12B的刚度整体是均匀的,所以防止了大应力产生于第二裙段12B的部分中。因此,防止了第二裙段12B的疲劳退化。
在上述实施例中,当活塞布置在气缸膛内时,油从侧壁底端面的下侧吹入引油端口104,吹起的油流入引油端口104。因此,如第三实施例所示,当引油端口104布置在活塞体底壁表面112中时,油不能有效地流入引油端口104。
为了使油有效地流入引油端口104同时防止裙段12A或12B由于上述裙段不均匀刚度引起的疲劳退化,假定第二裙段12B布置在推力侧,如图18所示,则从第一侧壁段13A的底端面延伸至活塞体底壁表面112的引油通道限定壁103可以设置在第一销孔段14A与第一裙段12A的第一横向端之间的第一侧壁段13A的内壁表面132中,以将由引油通道限定壁103限定的引油通道连接至活塞10内部的油通道。另外,排油端口105可以设置在活塞体底壁表面112的在第二裙段12B的第一横向端与第二侧壁段13B的第一横向端之间的连接部分的上端附近的部分中。也就是说,排油通道限定壁105不设置在第二销孔段14B与第二裙段12B的第一横向端之间的第二侧壁段13B的内壁表面中。
在图18所示的实施例(下文称为“第四实施例”)中,因为第二裙段12B布置在推力侧,所以在发动机运行期间施加至第一裙段12A的推力小于施加至第二裙段12B的推力。因此,引油通道限定壁103设置在第一销孔段14A与第一裙段12A的第一横向端之间的第一侧壁段13A的内壁表面132中。结果,即使第一裙段12A的第一横向端侧的部分的刚度和第一裙段12A的第二横向端侧的部分的刚度彼此不同,因为施加至第一裙段12A的推力相对小,所以大应力不产生于第一裙段12A的部分中。因此,防止了第一裙段12A的疲劳退化。
在第四实施例中,因为引油通道限定壁103从第一侧壁段13A的底端面延伸至活塞体底壁表面112,所以引油端口104形成在第一侧壁段13A的底端面附近。因此,油有效地流入引油端口104。
另一方面,在第四实施例中,因为排油通道限定壁105不设置在第二销孔段14B与第二裙段12B的第一横向端之间的第二侧壁段13B的内壁表面132中,所以第二裙段12B的刚度整体是均匀的。相应地,即使第二裙段12B布置在推力侧并且施加至第二裙段12B的推力相对大,大应力也不产生于第二裙段12B的部分中。因此,防止了第二裙段12B的疲劳退化。
在上述实施例中,活塞体顶壁表面111和气缸膛的内周壁表面形成燃烧室,该燃烧室大致连接至将空气引入燃烧室的进气端口以及将废气从燃烧室排出的排气端口。此处,从燃烧室排出的废气的温度高于引入燃烧室的空气的温度。相应地,燃烧室内部的靠近排气端口的区域的温度高于燃烧室内部的靠近进气端口的区域的温度。结果,气缸膛的内周壁表面的靠近排气端口的部分的温度高于气缸膛的内周壁表面的靠近进气端口的部分的温度。因此,当根据上述实施例的活塞布置在气缸膛内并且内燃机运行时,活塞的靠近排气端口的部分的温度变得高于活塞的靠近进气端口的部分的温度。
另一方面,在上述实施例中,由活塞的靠近引油端口104的部分中的油产生的冷却效果高于由活塞的远离引油端口104的部分中的油产生的冷却效果。
因此,根据上述实施例的活塞布置在气缸膛内,使得靠近引油端口104的裙段(也就是说,在上述实施例中的第一裙段12A)被布置成靠近排气端口并且使得远离引油端口104的裙段(也就是说,在上述实施例中的第二裙段12B)被布置成靠近进气端口。通过这种配置,油能够有效地冷却整个活塞。
在第一实施例中,引油通道限定壁103和排油通道限定壁105设置在用于形成引油通道102和排油通道104的内侧壁表面132中。当限定壁103和105如上所述设置在内侧壁表面132中时,与限定壁103和105不设置在内侧壁表面132中的情况相比,活塞的重量增加了。另一方面,在活塞的领域中,要求降低活塞重量。相应地,即便是形成引油通道102和排油通道104,也要尽可能地降低活塞重量。
在第一实施例中,为了即使形成有引油通道102和排油通道104也要尽可能地降低活塞重量,通道102和104可以如图19A和图19B所示形成。
也就是说,在图19A和图19B所示的实施例(下文称为“第五实施例”)中,如图19A所示,引油通道102是通过用壁22覆盖凹槽21形成的,其中凹槽21在设置于第一销孔段14A与第一裙段12A的第一横向端之间的第一侧壁段13A中的凸出段20的内壁表面中沿凸出段20形成。也就是说,利用凸出段20作为引油通道限定壁103的一部分。
当利用凸出段20作为引油通道限定壁103的一部分时,与不利用凸出段20作为引油通道限定壁103的一部分的情形相比,活塞重量降低了。
在第五实施例中,如图19B所示,排油通道是通过用壁23覆盖凹槽21形成的,其中凹槽21在设置于第二销孔段14B与第二裙段12B的第一横向端之间的第二侧壁段13B中的凸出段20的内壁表面中沿凸出段20形成。也就是说,利用凸出段20作为排油通道限定壁105的一部分。
当利用凸出段20作为排油通道限定壁105的一部分时,与不利用凸出段20作为排油通道限定壁105的一部分的情形相比,活塞重量降低了。
第五实施例的利用凸出段20作为引油通道限定壁103的一部分的这种构思能够应用于未设置排油通道限定壁105而仅设置了引油通道限定壁103的第四实施例。
根据第一实施例的活塞包括由内侧壁表面132、裙内周壁表面122和活塞体底壁表面112限定的活塞空腔101。当用模具制造这种活塞时,通过使用形状对应于活塞空腔101的型芯来形成活塞空腔101。具体来说,通过将活塞形成材料(下文称为“活塞材料”)在活塞材料位于型芯周围的状态下进行固化,来形成活塞空腔101。
当通过将活塞材料在活塞材料位于型芯周围的状态下进行固化来形成活塞空腔101时,在形成活塞空腔101之后,型芯需要从活塞空腔101移除。相比于根据上述实施例的活塞,当裙内周壁表面是以活塞中心轴线为中心的部分柱形表面时,或者当裙内周壁表面是从裙上端至裙下端关于活塞中心轴线延伸的部分锥形表面时(例如,如图14B所示),在形成活塞空腔之后,型芯能够易于从活塞空腔移除。
但是,如参考图14A和图14C描述的,当裙内周壁表面122的部分向内突出时,由于将裙段12A或12B的部分的厚度增加得厚于其他部分,所以在形成活塞空腔101之后很难从活塞空腔移除型芯。
当用模具制造根据第一实施例的活塞时,活塞空腔101如下形成,并且在形成活塞空腔之后从活塞空腔移除型芯。
也就是说,在本发明的实施例中,使用图20所示的型芯来在活塞中形成活塞空腔101。
具体来说,使用包括以下的型芯:(1)第一型芯41,其限定“第一侧壁段13A的整个内壁表面”,“第一裙段12A的内周壁表面的在第一裙段12A的第一横向端附近的部分”,“第二裙段12B的内周壁表面的在第二裙段12B的第二横向端附近的部分”,以及“活塞体底壁表面112的在第一侧壁段13A的上端附近的部分”;(2)第二型芯42,其限定“第二侧壁段13B的整个内壁表面”,“第一裙段12A的内周壁表面的在第一裙段12A的第二横向端附近的部分”,“第二裙段12B的内周壁表面的在第二裙段12B的第一横向端附近的部分”,以及“活塞体底壁表面112的在第二侧壁段13B的上端附近的部分”;(3)第三型芯43,其限定“第一裙段12A的内周壁表面的其他部分”以及“活塞体底壁表面112的在第一裙段12A的上端的中间部分附近的部分”;(4)第四型芯44,其限定“第二裙段12B的内周壁表面的其他部分”以及“活塞体底壁表面112的在第二裙段12B的上端的中间部分附近的部分”;以及(5)第五型芯45,其限定“活塞体底壁表面112的其他部分”。
当形成活塞空腔101时,第三型芯43和第四型芯44布置于第一型芯41和第二型芯42之间以便分别接触第一型芯41和第二型芯42,第五型芯45布置于第一型芯41和第二型芯42之间以及第三型芯43和第四型芯44之间以便接触第一型芯41至第四型芯44。第一型芯41至第五型芯45的几何轮廓制成为使得当型芯41至45如上所述布置时,由这些型芯形成的几何轮廓对应于限定活塞空腔101的壁表面的形状。
在通过第一型芯41至第五型芯45形成活塞空腔101之后,如果按第五型芯45、第四型芯44、第三型芯43、第二型芯42和第一型芯41顺序从活塞空腔101移除型芯,那么能够易于从活塞空腔101移除型芯41至45。
在用模具制造根据第一实施例的活塞的情况下所描述的形成活塞空腔101的构思能够应用于在用模具制造具有突出部分的活塞的情况下形成活塞空腔,其中该突出部分在裙内周壁表面的下部分中比在裙内周壁表面的上部分中朝向活塞空腔突出得更多。
当用模具制造根据第一实施例的活塞时,裙段12A和12B的横截面形状可以分别形成为图22A和图22B所示的形状从而易于从活塞空腔移除上述型芯(下文,图22A和图22B所示的实施例被称为“第六实施例”)或者分别形成为图23A和图23B所示的形状(下文,图23A和图23B所示的实施例被称为“第七实施例”)。
也就是说,图22A是沿图21的线Z1-Z1截取的根据第六实施例的活塞的第二裙段12B的横截面图,图22B是沿图21的线Z2-Z2截取的根据第六实施例的活塞的第二裙段12B的横截面图。在根据第六实施例的活塞10中,如图22A所示,第二裙段12B的上部分具有这样的形状:第二裙段12B周向的中间区域的内周壁表面12CN凹进得多于横向区域的内周壁表面12LT。因此,第二裙段12B的上部分的内周壁表面122形成有条状凹槽123,条状凹槽123在第二裙段12B周向的中间区域中在活塞中心轴线C1的平行方向上延伸。突出部分124朝向活塞中心轴线C1突出得多于横向区域的内周壁表面12LT,其形成在第二裙段12B的上部分的形成有条状凹槽123的中间区域与上部分的横向区域之间。
在根据第六实施例的活塞10中,如图22B所示,第二裙段12B的下部分沿第二裙段12B的周向具有恒定厚度。也就是说,形成在第二裙段12B的上部分的内周壁表面122中的条状凹槽123和突出部分124并不形成在第二裙段12B的下部分中。
在根据第六实施例的活塞10中,尽管附图中未示出,但是第一裙段12A与第二裙段12B具有相同形状。
图23A是沿图21的线Z1-Z1截取的根据第七实施例的活塞的第二裙段12B的横截面图,图23B是沿图21的线Z2-Z2截取的根据第七实施例的活塞的第二裙段12B的横截面图。在根据第七实施例的活塞10中,如图23A所示,第二裙段12B的上部分具有这样的形状:第二裙段12B周向的中间区域的内周壁表面12CN凹进得多于横向区域的内周壁表面12LT。因此,第二裙段12B的上部分的内周壁表面122形成有条状凹槽123,条状凹槽123在第二裙段12B周向的中间区域中在活塞中心轴线C1的平行方向上延伸。但是,在第二裙段12B的上部分的形成有条状凹槽123的中间区域与上部分的横向区域之间,没有形成朝向活塞中心轴线C1突出得多于横向区域的内周壁表面12LT的突出部分。
在根据第七实施例的活塞10中,如图23B所示,第二裙段12B的下部分沿第二裙段12B的周向具有恒定厚度。也就是说,形成于第二裙段12B的上部分的内周壁表面122中的条状凹槽123并不形成在第二裙段12B的下部分中。
在根据第七实施例的活塞10中,尽管附图中未示出,但是第一裙段12A与第二裙段12B具有相同形状。
根据上述实施例的活塞具有一对销孔段。但是,根据上述实施例活塞可以具有一个大致环形销孔段。在该情形下,销孔段设置成穿过侧壁段13A和13B。销孔段的中心轴线垂直于侧壁段13A和13B的延伸平面。
Claims (14)
1.一种内燃机的活塞,包括:
柱形的活塞体;
一对大致部分环形的裙段,其平行于所述活塞体的中心轴线从所述活塞体的底壁表面延伸至下侧;
一对扁平形状的侧壁段,其平行于所述活塞体的所述中心轴线从所述活塞体的所述底壁表面延伸至所述下侧,并且将所述裙段彼此连接;
所述侧壁段具有环形销孔段,所述环形销孔段包括垂直于所述侧壁段的延伸平面的中心轴线;以及
由所述活塞体的所述底壁表面、所述裙段的内周壁表面以及所述侧壁段的内壁表面形成的空腔,
其中,凸出段设置在所述侧壁段中,所述凸出段沿从侧壁段的外壁表面的邻近所述活塞体和裙段的区域朝向所述侧壁段的所述外壁表面的邻近销孔段的横向部分的区域的方向延伸。
2.根据权利要求1所述的活塞,其中,
沿所述凸出段延伸的凹槽形成在所述侧壁段的内壁表面的对应于所述凸出段的部分中。
3.根据权利要求1或2所述的活塞,其中,
当包括销孔中心轴线和活塞中心轴线的平面被称为销孔竖直平面时,
所述销孔段的在所述销孔竖直平面附近并且关于所述销孔中心轴线在所述活塞体一侧的部分被称为销孔上部分,
包括所述销孔中心轴线并垂直于所述活塞中心轴线的平面被称为销孔横向平面,
所述销孔段的在所述销孔横向平面附近的部分被称为销孔横向部分,以及
所述销孔段的位于所述销孔上部分和所述销孔横向部分之间的大致中间部分中的部分被称为销孔倾斜上部分,
所述凸出段从所述侧壁段的外壁表面的邻近所述活塞体和所述裙段的区域朝向所述侧壁段的所述外壁表面的邻近所述销孔倾斜上部分的区域大致直地延伸。
4.一种用模具制造活塞的方法,所述活塞包括:
柱形的活塞体;
一对大致部分环形的裙段,其平行于所述活塞体的中心轴线从所述活塞体的底壁表面延伸至下侧;以及
一对扁平形状的侧壁段,其平行于所述活塞体的所述中心轴线从所述活塞体的所述底壁表面延伸至所述下侧,并且将所述裙段彼此连接;
由所述活塞体的所述底壁表面、所述裙段的内周壁表面以及所述侧壁段的内壁表面形成的空腔,并且
所述裙段的下部分的厚度厚于所述裙段的上部分的厚度,
其中,通过使用以下型芯在所述活塞中形成所述空腔:
第一型芯,其限定第一侧壁段的内壁表面、所述活塞体的所述底壁表面的在所述内壁表面附近的部分以及两个裙段的所述内周壁表面的在所述第一侧壁段的所述内壁表面附近的部分;
第二型芯,其限定第二侧壁段的内壁表面、所述活塞体的所述底壁表面的在所述内壁表面附近的部分以及两个裙段的所述内周壁表面的在所述第二侧壁段的所述内壁表面附近的部分;
第三型芯,其限定所述活塞体的所述底壁表面的不由所述第一型芯和所述第二型芯限定的部分,以及第一裙段的所述内周壁表面的不由所述第一型芯和所述第二型芯限定的部分,所述第三型芯布置于所述第一型芯和所述第二型芯之间;
第四型芯,其限定所述活塞体的所述底壁表面的不由所述第一型芯和所述第二型芯限定的部分,以及第二裙段的所述内周壁表面的不由所述第一型芯和所述第二型芯限定的部分,所述第四型芯布置于所述第一型芯和所述第二型芯之间;以及
第五型芯,其限定所述活塞体的所述底壁表面的不由所述第一型芯、所述第二型芯、所述第三型芯和所述第四型芯限定的部分,所述第五型芯布置于所述第一型芯、所述第二型芯、所述第三型芯和所述第四型芯之间。
5.根据权利要求4所述的方法,其中,
在通过使用所述第一型芯、所述第二型芯、所述第三型芯、所述第四型芯和所述第五型芯在所述活塞中形成所述空腔之后,首先移除所述第五型芯,然后移除所述第三型芯和所述第四型芯,并且基本移除所述第一型芯和所述第二型芯。
6.一种内燃机的活塞,包括:
活塞体;
第一裙段,其设置在所述活塞体的下部分中;
第二裙段,其与所述第一裙段相对;
第一侧壁段,其设置在所述活塞体的下部分中,并且位于所述第一裙段和所述第二裙段之间;以及
第二侧壁段,其设置在所述活塞体的下部分中,并且位于所述第一裙段和所述第二裙段之间并且与所述第一侧壁段相对,
其中,
所述第一和第二侧壁段包括:
销孔段;
第一凸出段,其设置在所述销孔段和由所述活塞体和所述第一裙段形成的拐角之间;以及
第二凸出段,其设置在所述销孔段和由所述活塞体和所述第二裙段形成的拐角之间。
7.根据权利要求6所述的活塞,其中,
所述第一和第二凸出段具有线性形状。
8.根据权利要求7所述的活塞,其中,
所述第一和第二凸出段具有直线形状。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的活塞,其中,
所述第一和第二凸出段在所述活塞的外侧隆起。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的活塞,其中,
所述第一和第二凸出段的厚度与其周边的厚度相同。
11.根据权利要求6至10中任一项所述的活塞,其中,
所述第一和第二凸出段的厚度是均匀的。
12.根据权利要求6至11中任一项所述的活塞,其中,
相对于所述销孔段的轴线的垂直平面与所述第一和第二侧壁段之间的相应角度在所述活塞的下部分中较小。
13.根据权利要求6至12中任一项所述的活塞,其中,
所述第一和第二裙段的高度方向的中间部分的厚度厚于所述高度方向的上部分和下部分的厚度。
14.根据权利要求6至13中任一项所述的活塞,其中,
由所述第一和第二侧壁段、所述活塞体和所述销孔段包围的部分是凹形的。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107002593A (zh) * | 2014-12-02 | 2017-08-01 | 日立汽车系统株式会社 | 内燃机用活塞、该活塞的制造装置以及制造方法 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104791127B (zh) * | 2015-02-14 | 2017-04-19 | 吴三社 | 一种组合活塞 |
JP6869155B2 (ja) * | 2017-09-21 | 2021-05-12 | 日立Astemo株式会社 | 内燃機関のピストン |
JP7211711B2 (ja) * | 2018-03-27 | 2023-01-24 | アート金属工業株式会社 | 内燃機関用ピストン |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2062625A (en) * | 1927-07-18 | 1936-12-01 | Cleveland Trust Co | Piston |
JPS5919951U (ja) * | 1982-07-27 | 1984-02-07 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関のピストン |
JPH0392544U (zh) * | 1990-01-10 | 1991-09-20 | ||
JPH05280416A (ja) * | 1992-03-27 | 1993-10-26 | Suzuki Motor Corp | 内燃機関のピストン |
JPH1134911A (ja) * | 1997-07-22 | 1999-02-09 | Yorozu:Kk | 車両用メンバの補強構造 |
EP1072782A2 (de) * | 1999-07-30 | 2001-01-31 | KS Kolbenschmidt GmbH | Kolben, insbesondere für eine Brennkraftmaschine |
JP2004353546A (ja) * | 2003-05-29 | 2004-12-16 | Hitachi Unisia Automotive Ltd | 内燃機関用ピストン |
CN1590723A (zh) * | 2003-05-28 | 2005-03-09 | 伯哈特国家石油公司 | 发动机中的油盘构件 |
JP2006057481A (ja) * | 2004-08-18 | 2006-03-02 | Mazda Motor Corp | エンジンのピストン構造 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60194149U (ja) * | 1984-05-31 | 1985-12-24 | 川崎重工業株式会社 | 2サイクルエンジンのピストン |
JPH0736109Y2 (ja) | 1989-04-07 | 1995-08-16 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関のピストン |
JP4635740B2 (ja) * | 2005-06-27 | 2011-02-23 | トヨタ自動車株式会社 | 車両の側部車体構造 |
-
2010
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Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2062625A (en) * | 1927-07-18 | 1936-12-01 | Cleveland Trust Co | Piston |
JPS5919951U (ja) * | 1982-07-27 | 1984-02-07 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関のピストン |
JPH0392544U (zh) * | 1990-01-10 | 1991-09-20 | ||
JPH05280416A (ja) * | 1992-03-27 | 1993-10-26 | Suzuki Motor Corp | 内燃機関のピストン |
JPH1134911A (ja) * | 1997-07-22 | 1999-02-09 | Yorozu:Kk | 車両用メンバの補強構造 |
EP1072782A2 (de) * | 1999-07-30 | 2001-01-31 | KS Kolbenschmidt GmbH | Kolben, insbesondere für eine Brennkraftmaschine |
CN1590723A (zh) * | 2003-05-28 | 2005-03-09 | 伯哈特国家石油公司 | 发动机中的油盘构件 |
JP2004353546A (ja) * | 2003-05-29 | 2004-12-16 | Hitachi Unisia Automotive Ltd | 内燃機関用ピストン |
JP2006057481A (ja) * | 2004-08-18 | 2006-03-02 | Mazda Motor Corp | エンジンのピストン構造 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107002593A (zh) * | 2014-12-02 | 2017-08-01 | 日立汽车系统株式会社 | 内燃机用活塞、该活塞的制造装置以及制造方法 |
CN107002593B (zh) * | 2014-12-02 | 2020-01-24 | 日立汽车系统株式会社 | 内燃机用活塞、该活塞的制造装置以及制造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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WO2012017317A1 (en) | 2012-02-09 |
JP2012031814A (ja) | 2012-02-16 |
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