专利名称：薄壳型汽油发动机活塞的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种发动机活塞，更具体地说，涉及一种薄壳型汽油发动机活塞。
背景技术：
目前的汽油发动机活塞主要包括有用于承受燃气压力的顶面(活塞顶部)、用于装配气环和油环的环带部，用于装配活塞销的活塞销座及在活塞作往复运动中起导向作用的裙部。由于汽油发动机对活塞的特殊要求，使得一般活塞均由铝合金材料制成，具有重量相对较轻、耐热性高等特点。现有活塞中的裙部由于存在导向作用，从而需要特殊的结构，如横断面外形呈椭圆形，以保证裙部在活塞销轴线方向承受侧向力后与气缸的间隙尽可能小，避免活塞卡死在气缸中；裙部在轴向呈上小、下大的曲线形，且在接近裙部的下端处收缩尺寸，以促进裙部表面润滑油膜的形成。然而由于活塞材料铝合金的热膨胀系数比气缸材料铸铁高一倍左右，且活塞的工作温度差不多要比气缸高一倍，因此在使用过程中容易因活塞的膨胀而导致活塞与气缸壁间的间隙缩小、消失甚至过盈，从而易使活塞出现拉伤或卡死的问题，然而若为了避免活塞膨胀缩小活塞裙部的尺寸，将导致活塞与气缸壁间的间隙过大，在换向时产生过大的拍击。故如何在不缩小活塞尺寸的前提下又能控制铝合金活塞的热膨胀问题是目前活塞所要解决的重要课题之一。
为了解决活塞热膨胀而导致拉伤或卡死的问题，如图1所示，现有的活塞通常将活塞裙部3与销座孔60垂直的一侧设计为平面，与销座孔60平行的一侧设计为椭圆弧面，并在裙部3与销座孔60垂直的两侧内部分别铸入一膨胀系数比铝合金小的低碳钢片2，每一低碳钢片2的两端分别延伸至椭圆弧面内部，在中间设有用于避让活塞销轴的半圆形孔，此活塞的工作原理是利用低碳钢片在膨胀同方向的牵制作用来控制活塞在与销座孔60垂直方向上的膨胀，同时借助于双金属效应也可达到活塞在与销座孔60垂直方向上的膨胀，但是这种活塞结构由于需要在裙部3内壁铸入低碳钢片2，将导致活塞壁的厚度增加，所需铝合金的量增加，进而导致重量增加，成本增加。
为此，本实用新型中的创作人凭借其多年从事相关行业的经验与实践，并经潜心研究与开发，终于创造出一种无需借助于双金属就可有效控制活塞与销座孔垂直方向膨胀量的活塞。
发明内容
本实用新型中的主要目的在于提供一种活塞，该活塞无需借助于双金属就可有效控制与销座孔垂直方向的膨胀量。
本实用新型中的次要目的在于提供一种活塞，该活塞具有薄壁的特征，从而具有重量轻的特点。
本实用新型中的薄壳型汽油发动机活塞包括有裙部、环带部、活塞顶部、活塞销座，所述环带部设有多道活塞环和火力岸，并与所述活塞顶部连接，所述活塞销座设在所述裙部处，该裙部与所述活塞顶部、活塞销座一体成形，所述裙部的截面在活塞销座两边均呈仿蛋壳形。
所述活塞销座与活塞顶部一体成形，并采用可提高强度、减小变形同时又可减轻重量的倒八字形结构连接。
所述活塞顶部在其表面设有可提高强度的加强筋。
所述裙部在其邻近活塞销座的内外两侧均设有可提高强度的加强筋。
所述活塞顶部设有一凹坑。
本实用新型中的活塞通过设在活塞销座孔两侧设置截面呈仿蛋壳形的裙部活塞壁，即活塞壁在与活塞销座连接处呈弧形过渡，使得活塞在使用过程中发生的热膨胀量向与销座孔平行的方向延伸，从而相对减少与销座孔垂直方向的膨胀量，并且由于采用仿蛋壳形结构，使得活塞壁的厚度减少，从而减轻了整个活塞的重量，同时减小了配缸间隙。利用本实用新型中的活塞后最小间隙为零、最大间隙为0.018毫米，有效防止在换向时发生拍击，并降低噪声。
图1是现有活塞的截面图；图2是本实用新型中活塞的主视图；图3是图2中所示活塞沿A-A线的剖视示意图；图4是图2中所示活塞沿B-B线的剖视示意图；图5是图4中所示活塞沿C-C线的剖视示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型中的具体实施例作进一步详细说明。
图2至图5所示，本实用新型中的活塞由铝合金材料一体成形而成，包括有裙部3、环带部4、活塞顶部5、活塞销座6，其中如图3所示，环带部4与活塞顶部5连接，即由活塞顶部5封闭环带部4，该环带部4设置有活塞环槽40和火力岸41，活塞环槽40对活塞头部的散热起很大作用，尤其第一道活塞环401热流量最大。在活塞环槽40上设有回油孔(图中未示出)，并且该回油孔均匀地布置在与销座孔60垂直方向的一侧，以降低机油的消耗。火力岸41的高度尺寸选择最下限值，一般火力岸的高度控制在4-8毫米，有利于减少死隙，降低HC尾气的排放。
如图3和图5所示，活塞顶部5的上表面设有一凹坑51，在内表面则设有多道加强筋(图中未示出)，利用该加强筋的设置可以在保证足够强度的前提下减少活塞顶部5的厚度，有利于改善冷却效果，降低活塞温度，减少热膨胀量。
如图4和图5所示，活塞销座6设在裙部3处，同时与裙部3、活塞顶部5一体成形，其中活塞销座6与活塞顶部5的连接处采用倒八字形结构连接，以提高强度、减小变形、同时可减轻重量。该活塞销座6与裙部3的连接采用薄壳的仿蛋壳形结构，即位于活塞销座6两侧的裙部3的截面呈卵形，而不同于现有活塞的平面设计，采用本实用新型中的仿蛋壳形结构可提高裙部3的强度，并且在受热膨胀时膨胀的量不是朝与销座孔60垂直的直线方向膨胀，而是发散膨胀，即利用圆度变化来吸收热膨胀量，实现零间隙。另外，利用该仿蛋壳形结构的裙部3在活塞过热出现过盈时，可通过圆度变形来缓解过盈应力，在一定程度上有效防止活塞的拉伤与胀死。
活塞裙部3在其纵向方向采用现有活塞的桶形设计，具有利于形成动压润滑油膜，减轻摩擦磨损等优点。另外，本实用新型中的活塞裙部3由于采用仿蛋壳形结构后，可以采用较薄的壁厚，而在减少壁厚后为了保证裙部3的足够强度，在裙部3邻近于销座孔60的位置处内外侧面均设有加强筋30。
综上所述，本实用新型中的活塞由于裙部3在横截面方向采用仿蛋壳形结构，从而具有较小配缸间隙，以降低活塞运动换向时的冲击与噪声等优点，由于在纵向方向采用桶形结构，而具有利于形成动压润滑油膜，减轻摩擦磨损等优点。
权利要求1.一种薄壳型汽油发动机活塞，包括有裙部、环带部、活塞顶部、活塞销座，所述环带部设有多道活塞环和火力岸，并与所述活塞顶部连接，所述活塞销座设在所述裙部处，其特征在于所述裙部与所述活塞顶部、活塞销座一体设置，所述裙部的截面在活塞销座两边均呈蛋壳形。
2.根据权利要求1中所述的薄壳型汽油发动机活塞，其特征在于所述活塞销座与活塞顶部一体设置，并采用倒八字形结构连接。
3.根据权利要求1中所述的薄壳型汽油发动机活塞，其特征在于所述活塞顶部在其内侧设有加强筋。
4.根据权利要求1中所述的薄壳型汽油发动机活塞，其特征在于所述裙部在其邻近活塞销座的内外两侧均设有加强筋。
5.根据权利要求1中所述的薄壳型汽油发动机活塞，其特征在于所述活塞顶部设有一凹坑。
专利摘要本实用新型公开了一种薄壳型汽油发动机活塞，该活塞包括有裙部、环带部、活塞顶部、活塞销座，所述环带部设有多道活塞环和火力岸，并与所述活塞顶部连接，所述活塞销座设在所述裙部处，该裙部与所述活塞顶部、活塞销座一体成形，所述裙部的截面在活塞销座两边均呈仿蛋壳形。所述活塞销座与活塞顶部一体成形，采用可提高强度、减小变形同时又可减轻重量的倒八字形结构连接。本实用新型中的活塞具有较小配缸间隙，降低活塞运动换向时的冲击与噪声及重量轻、成本低等优点。
文档编号F02F3/02GK2729339SQ20042008900
公开日2005年9月28日 申请日期2004年8月23日 优先权日2004年8月23日
发明者支大新 申请人:北京吉普汽车有限公司