内燃机的活塞和活塞的制造方法技术

本发明专利技术涉及内燃机的活塞，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。在本发明专利技术中，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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及内燃机的活塞以及活塞的制造方法。
技术介绍
公开号为2-132834的日本技术申请(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(B卩，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。
技术实现思路
本专利技术提供了一种活塞，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。本专利技术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。本专利技术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。在根据本专利技术的内燃机的活塞中，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。根据本专利技术的方案，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。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.02 JP 2010-1735301.一种内燃机的活塞，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：小山崇，所宪之，青山克彦，村上元一，大木久，荒引博史，塚田一郎，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，阿特金属工业株式会社，
类型：
国别省市：