专利名称：顶式活塞的制作方法
技术领域：
本发明主要用于往复式内燃发动机，它与顶式连杆一起构成顶式活塞连杆机构。
现有的往复式内燃发动机装用的是销式活塞。销式活塞的特点是活塞通过活塞销与连杆连接。这种连接的不足之处是1、活塞在交变载荷的作用下，变形大、定位精度低，在销座处易产生应力集中。2、活塞销过重，活塞组的往复惯性质量大。
本发明的目的就是要提供一种顶式活塞，用以达到减少活塞组的往复惯性质量，并克服销式活塞之不足。
顶式活塞分活塞头，活寒裙和框架三个部分，由于顶式活塞通过滑动轴承支承在连杆小头上，所以当顶式活塞处于工作状态时，由连杆小头直接承受和传递从活塞顶部传来的气体压力，并推转曲轴做功。
下面是顶式活塞在汽油发动机上的一个应用实例。通过这个实例，说明顶式活塞的结构和优点。
图1是顶式活塞的正视图。图2是顶式活塞的左侧视图。图3是顶式活塞的B-B剖视图。图4是顶式活塞A-A的转折剖视图。
顶式活塞分活塞头(7)，活塞裙和框架(8)三个部分。
由于活塞头(7)的主要功能是承受气缸的压力和密封气缸，所以将活塞环槽(6)布置在活塞头(7)上(在本应用实例中，只设置了一道组合式气环环槽)，并用8条筋(21)加强其强度和刚性。为了改善连杆小头圆柱形工作面(12)的润滑条件，在拉销(3)的轴线和垂直方向的“十”字形筋板上，通过L形集油环槽(5)钻有4个通向工作面(12)的导油孔(20)，并且通过导油孔(20)，将活塞环括除的多余机油引向工作面(12)。
框架(8)是一竖置于活塞中央的四方框，它的上部与活塞头(7)连结，它的下部通过从方框四角伸出的四根筋板(18)与活塞裙连结，整个顶式活塞又通过支承于筋板(22)和(24)上的拉销(3)与顶式连杆(13)铰接。在框架(8)的内部上端有两根呈“十字”形的筋(23)和(19)。“十”字形筋的下部是一圆柱形弧面。该圆柱弧面与滑动轴承(10)相配，圆柱弧面的圆心与拉销(3)的承孔同心，并且圆柱弧面的轴心线垂直于顶式活塞的轴心线。顶式活塞就是通过这个圆柱形弧面，将活塞顶部的气体压力传给连杆(13)，并推转曲轴做功。
活塞裙通过环槽(4)与活塞头(7)分开。活塞裙只靠4根与拉销轴线成20～30度的筋板(18)与框架(8)连结。这样，一者从结构上消除了活塞环槽区域对活塞裙部的热影响。使顶式活塞的活塞裙部的工作温度比销式活塞低，热膨胀量小。二者，根据缸套和活塞的变形规律，把顶式活塞的活塞裙设计成椭圆形的弹性体，有利于缩小活塞与缸套的配合间隙。顶式活塞根据发动机的机型、类别和活塞直径，活塞裙可设计成整体式，上、下裙式或上、中、下裙式。在本应用实例中，是上下裙式。下活塞裙(1)，上活塞裙(2)的外圆柱面都是一个椭圆形的弹性体。上活塞裙(2)不是一个完整的椭圆，它只有承压面方向的两段弧面。下活塞裙(1)是一个完整的椭圆。椭圆的短轴n-n在拉销(3)的轴线方向，长轴m-m在其垂直方向。长轴方向的两条弧面(15)和(17)比短轴方向的两条弧面(14)和(16)长且径向厚度更厚。上述这些结构措施，使顶式活塞可以选取比销式活塞更小的活塞与缸壁的配合间隙。这个间隙越小，活塞在缸套中的定位精度越高，活塞环的封气和括油作用也就越好。所以，在本应用实例中，只设置一道组合式气环，即可达到既封气又控制机油耗量的效果。
本发明由于改变了活塞与连杆的连接方式，取消了传统的活塞销，所以大幅度地减轻了活塞组的往复惯性质量。从而取得了降低油耗，提高功率的良好效果。在适用性方面，顶式活塞，不仅可以用于现有发动机，还可用于设计新型发动机。在制造方面，制造顶式活塞的工艺性更好。所以，在往复式内燃发动机中，顶式活塞有可能逐步取代销式活塞。
权利要求
1.一种主要用于往复式内燃发动机的活塞，分活塞头(7)，活塞裙和框架(8)三个部分，其特征在于顶式活塞通过滑动轴承(10)与顶式连杆小头(9)在圆柱形工作面(12)处是滑动配合。
2.根据权利要求1所述的顶式活塞，其特征在于框架(8)是一竖置于活塞中央的四方框，它的上部与活塞头(7)连结，它的下部通过从四角伸出的四根筋板(18)与活塞裙连结。
3.根据权利要求1或2所述的顶式活塞，其特征在于活塞头(7)与活塞裙被环槽(4)分开。
4.根据权利要求1或2所述的顶式活塞，其特征在于活塞环槽都设置在活塞头(7)上。
5.根据权利要求1或2所述的顶式活塞，其特征在于通过L形集油环槽(5)和加强筋板钻有通向连杆小头圆柱形工作面(12)的导油孔(20)。
6.根据权利要求1或2所述的顶式活塞，其特征在于在框架(8)的上部内侧，有两根呈“十”字形的筋板(23)和(19)，它们的下部是一与滑动轴承(10)相配的圆柱形弧面，该圆柱形弧面的圆心与对置筋板(22)和(24)上的拉销支承孔同心，并且其轴心线垂直于活塞的轴心线。
7.根据权利要求1或2所述的顶式活塞，其特征在于活塞裙可以是整体式，上、下裙式或上、中、下裙式。
8.根据权利要求1或2所述的顶式活塞，其特征在于活塞裙的顶视图是一个短轴与拉销(3)的轴线同方向的椭圆。
9.根据权利要求1或2所述的顶式活塞，其特征在于长轴方向的两条弧面(15)与(17)比短轴方向的两条弧面(16)与(14)长且径向厚度更厚。
全文摘要
顶式活塞主要用于往复式内燃发动机，它与顶式连杆一起构成顶式活塞连杆机构。顶式活塞在工作状态下，通过滑动轴承支承在顶式连杆小头上，由顶式连杆小头直接承受和传递从活塞顶部传来的气体压力，并推转曲轴做功。它和顶式连杆之间没有传统的活塞销，所以大大减轻了活塞组的往复惯性质量，并彻底消除了活塞销对活塞裙的不良影响。因此，用顶式活塞取代销式活塞能够提高发动机的工作性能。
文档编号F02F3/28GK1090624SQ9310146
公开日1994年8月10日 申请日期1993年2月5日 优先权日1993年2月5日
发明者唐为民 申请人:唐为民