专利名称：发动机活塞机构、其加工方法及相应的发动机与汽车的制作方法
技术领域：
本发明属于汽车领域，涉及汽车发动机，具体说是一种发动机活塞机构、其加工方法及相应的发动机与汽车。
背景技术：
活塞是汽车发动机的“心脏”，承受交变的机械负荷和热负荷，是发动机中工作条件最恶劣的关键零部件之一。活塞的功用是承受气体压力，并通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转。由于活塞在高温、高压、高速、润滑不良的恶劣条件下工作，容易出现故障，具体原因如下:
①由于连杆与活塞不在一条直线上，根据力的分解原理，气体在燃烧膨胀时产生的巨大推力会对活塞及活塞环产生一个压向气缸壁的侧压力，而在气缸内的高温高压环境下，气缸壁与活塞之间由于热效应，其摩擦系数不容忽视，这样，活塞与气缸壁之间的滑动摩擦损耗相当明显；
②在活塞往复直线运动过程中，活塞裙部与气缸壁接触，在高转速大扭矩运转发动机中，活塞裙部磨损显著；
③活塞往复直线运动进行换向，由于活塞裙部与气缸壁为刚性接触，活塞裙部容易产生敲缸噪音；
④活塞在气缸内以很高的速度(8 12m/s)往复运动，且速度在不断地变化，这就产生了很大的惯性力，使活塞受到很大的附加载荷。另外，现有活塞加工工艺复杂，制造精度要求高，工艺复杂，生产成本高。
发明内容
为解决现有技术中存在的以上不足，本发明提供了一种发动机活塞机构，该机构的活塞裙部与活塞壁之间为滚动摩擦，减小了活塞裙部与气缸壁的摩擦损耗，提高了燃油经济性；
本发明的另一个目的，是提供带有上述发动机活塞机构的发动机；
本发明的第三个目的，是提供带有上述发动机活塞机构的发动机的汽车；
本发明还有一个目的，是提供上述发动机活塞机构的加工方法。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下:
一种发动机活塞机构，包括活塞头部、固联于活塞头部端面上的活塞销座、及位于活塞销座外围的活塞裙部，所述活塞裙部包括两个固联于活塞头部端面上并沿活塞销座轴向对称设于其两侧的支撑部、固联于支撑部上并在活塞往复运动时与气缸壁滚动接触的滚柱。作为对本发明的限定，所述每一侧的支撑部均包括两个沿活塞销座轴向间隔设置的支架，支架的底端固联于活塞头部端面上，顶部设有滚柱销孔，滚柱销的两端分别由卡簧固定于两支架的滚柱销孔的卡簧槽内，滚柱套装于滚柱销外。作为对上述方式的限定，所述支架上设有向活塞头部端面凸出的凸台，凸台与活塞头部之间固联有弹簧。作为对本发明的另一种限定，所述滚柱销孔内壁上沿轴向设有储油槽。作为对本发明的第三种限定，所述活塞销座为两个沿轴向间隔设置的带有活塞销孔的结构，活塞销孔内壁上沿轴向设有储油槽。作为对本发明的第四种限定，所述滚柱的外表面附着有石墨层。本发明还有一种限定，所述活塞头部外周上沿周向设有三道活塞槽；活塞头部上还设有多条油孔。本发明还提供了一种发动机，它带有前述机构的发动机活塞机构。本发明也提供了一种汽车，它包括前述的发动机。本发明同时公开了一种上述发动机活塞机构的加工方法，包括以下步骤:
①以活塞头部的外圆面为粗基准，进行活塞头部的端面与外圆面的粗加工；
②以活塞销座的两侧端面和活塞销孔为精基准，依次进行活塞销座的两侧端面、活塞销孔、滚柱销孔、弹簧定位孔、弹簧上端平面、活塞槽、活塞头部的外周面、油孔的精加工。由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的技术进步在于:
①活塞裙部的滚柱与气缸壁之间为滚动接触，与传统活塞相比，滚柱与气缸壁的接触面积小，减小了活塞的磨损，提高了发动机的使用寿命；
②滚柱由滚柱销固联于两支架之间，并由卡簧固定滚柱销的位置，使滚柱不仅可实现周向转动，而且可沿轴向窜动，保证了活塞在发动机高转速大扭矩时的往复直线运动的稳定性；
③支架的一侧由弹簧支撑，实现了滚柱与气缸壁的柔性接触，使活塞往复运动换向时，活塞头部更平稳，减小了噪声；并且用弹簧支撑，不仅保证支架具有足够的强度，还减轻了活塞裙部的质量；
④活塞销座为两个沿轴向间隔设置的带有活塞销孔的结构，此结构减小了活塞的整体质量，活塞轻量化有利于减小对活塞销、连杆、曲轴的冲击力，提高零部件的使用寿命；另夕卜，活塞质量小，则活塞往复运动时的惯性力就小，惯性力越小越有利于可燃混合气体的热能转化为动能，减小机械功的损失；
⑤滚柱销孔的储油槽和活塞销孔的储油槽用于储存润滑油，起到润滑、卸荷、冷却的作
用；
⑥滚柱外表面的石墨具有减小摩擦的作用；
⑦活塞机构的加工方法在传统加工方法的基础上进行更改，可保证活塞的精度，并且节约生产成本。本发明的发动机活塞机构适用于各种汽车发动机上，进一步地应用于各种汽车上上。
下面结合附图及具体实施例1对本发明作更进一步详细说明。图1为本发明实施例1的整体结构示意 图2为图1的装配不意 图3为图1的左视图。
图中:1、滚柱；2、滚柱销；3、卡黃；4、支架；5、弹黃；6、活塞头部；7、活塞槽；8、活塞销座；9、储油槽；10、油孔；11、活塞销孔。
具体实施例方式实施例1
一种发动机活塞机构，结构如图1至图3所示，包括活塞头部6、活塞裙部及活塞销座8。活塞头部6设有四条油孔10，且外周上沿周向设有三道活塞槽7，如图3所示。活塞销座8固联于活塞头部6的端面上，为两个沿轴向间隔设置的带有活塞销孔11的结构，活塞销孔11内壁上沿轴向设有储油槽9。活塞销座8的结构减小了活塞的整体质量，活塞轻量化有利于减小对活塞销、连杆、曲轴的冲击力，另外，活塞质量小，活塞往复运动时的惯性力就小，惯性力越小越有利于可燃混合气体的热能转化为动能。活塞裙部固联于活塞头部6端面上，包括两个沿活塞销座8轴向对称设置的支撑部，及在活塞往复运动时与气缸壁滚动接触且外表面附着有石墨层的滚柱I。每一侧的支撑部均包括两个沿活塞销座8轴向间隔设置的支架4，支架4的底端固联于活塞头部6端面上，中间部位设有向活塞头部6端面凸出的凸台，凸台的下方设有弹簧5，弹簧5底端固联于活塞头部6的弹簧定位孔中。凸台由弹簧5支撑，使活塞往复运动换向时，活塞裙部的运动更平稳，减小了噪声，并且用弹簧5支撑，不仅可保证支架4具有足够的强度，还减轻了活塞裙部的质量。支架4的顶部设有滚柱销孔，滚柱销孔内壁上沿周向设有卡簧槽，沿轴向设有储油槽。两滚柱销孔之间设有滚柱销2，滚柱I套装于滚柱销2外，滚柱销2的两端分别由卡簧3固定于两卡簧槽内，滚柱I不仅可实现周向转动，而且可沿轴向窜动，保证了活塞在发动机高转速大扭矩时的往复直线运动的稳定性。实施例2
一种发动机，该发动机的主体结构与现有技术的区别只在于它的活塞机构与实施例1完全相同。该发动机其它部分的结构与现有技术相同。本实施例中的发动机工作时:
滚柱I与气缸壁之间为滚动接触，与传统活塞相比，滚柱I与气缸壁的接触面积小，进而减小了活塞的磨损，提高了发动机的使用寿命。实施例3
一种汽车，该汽车与现有技术的区别只在于它的发动机具有与实施例2完全相同的结构。该汽车其它部分的结构与现有技术相同。实施例4
实施例1中发动机活塞机构的一种加工方法，包括以下步骤:
①以活塞头部6的外圆面为粗基准，依次进行活塞头部6的端面与外圆面的粗加工；
②以活塞销座8的两侧端面和活塞销孔11为精基准，依次进行活塞销座8的两侧端面、活塞销孔U、滚柱销孔、弹簧定位孔、弹簧上端平面、活塞槽7、活塞头部6的外周面、油孔10的精加工。具体加工流程为:活塞头部6端面粗加工一活塞头部6外圆面粗加工一活塞销孔8两侧端面精加工一活塞销孔11精加工一滚柱销孔精加工一弹簧定位孔精加工一弹簧上端平面精加工一活塞槽7精加工一活塞头部6外周面精加工一油孔10精加工一活塞槽7精加工。
权利要求
1.一种发动机活塞机构，包括活塞头部、固联于活塞头部端面上的活塞销座、及位于活塞销座外围的活塞裙部，其特征在于:所述活塞裙部包括两个固联于活塞头部端面上并沿活塞销座轴向对称设于其两侧的支撑部、固联于支撑部上并在活塞往复运动时与气缸壁滚动接触的滚柱。
2.根据权利要求1所述的发动机活塞机构，其特征在于:每一侧的支撑部均包括两个沿活塞销座轴向间隔设置的支架，支架的底端固联于活塞头部端面上，顶部设有滚柱销孔，滚柱销的两端分别由卡簧固定于两支架的滚柱销孔的卡簧槽内，滚柱套装于滚柱销外。
3.根据权利要求2所述的发动机活塞机构，其特征在于:所述支架上设有向活塞头部端面凸出的凸台，凸台与活塞头部之间固联有弹簧。
4.根据权利要求2所述的发动机活塞机构，其特征在于:所述滚柱销孔内壁上沿轴向设有储油槽。
5.根据权利要求1所述的发动机活塞机构，其特征在于:所述活塞销座为两个沿轴向间隔设置的带有活塞销孔的结构，活塞销孔内壁上沿轴向设有储油槽。
6.根据权利要求1所述的发动机活塞机构，其特征在于:所述滚柱的外表面附着有石墨层。
7.根据权利要求1所述的发动机活塞机构，其特征在于:所述活塞头部外周上沿周向设有三道活塞槽；活塞头部上还设有多条油孔。
8.一种发动机，其特征在于:它包括如权利要求1-7中任一项所述的发动机活塞机构。
9.一种汽车，其特征在于:它包括如权利要求8所述的发动机。
10.权利要求1-7中任一项所述的发动机活塞机构的加工方法，其特征在于它包括以下步骤: ①以活塞头部的外圆面为粗基准，依次进行活塞头部的端面与外圆面的粗加工； ②以活塞销座的两侧端面和活塞销孔为精基准，依次进行活塞销座的两侧端面、活塞销孔、滚柱销孔、弹簧定位孔、弹簧上端平面、活塞槽、活塞头部的外周面、油孔的精加工。
全文摘要
本发明公开了一种发动机活塞机构，包括活塞头部、固联于活塞头部端面上的活塞销座、及位于活塞销座外围的活塞裙部，所述活塞裙部包括两个固联于活塞头部端面上并沿活塞销座轴向对称设于其两侧的支撑部、固联于支撑部上并在活塞往复运动时与气缸壁滚动接触的滚柱；本发明还公开了一种该发动机活塞机构的加工方法和带有该发动机活塞机构的发动机与汽车。本发明所涉及的发动机活塞机构，使活塞裙部与活塞壁之间为滚动摩擦，减小了活塞裙部与气缸壁的摩擦损耗，提高了燃油经济性。本发明的发动机活塞机构适用于各种汽车发动机上，进一步地应用于各种汽车上。
文档编号F02F3/00GK103147873SQ20131010749
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月30日 优先权日2013年3月30日
发明者常青, 马瑞瑄, 高志龙, 杨红天, 陈彦如 申请人:长城汽车股份有限公司