[发明专利]一种轻量化活塞、发动机及汽车

说明书

本发明公开了一种轻量化活塞，包括活塞头部、主推力侧裙部和副推力侧裙部，主、副推力侧裙部间通过两侧的活塞面窗部连接，在活塞面窗部上设置销座，活塞面窗部上端与活塞头部间形成多个减重凹坑，销座内侧面纵向截面呈下降楔形，销座内侧面上部横向截面呈开口相反的“双曲线”形；主推力侧裙部和副推力侧裙部为非对称的结构。其能够在保证活塞具有足够强度的前提下，减轻活塞重量。本发明还公开了一种具有上述轻量化活塞的发动机及汽车。

技术领域

本发明涉及汽油机活塞，具体涉及一种轻量化活塞、发动机及汽车。

背景技术

随着发动机动力性、经济性以及NVH需求的不断提高，发动机爆发压力越来越大，重量需求越来越轻。活塞是发动机内部运动件，其重量的减轻有助于减小往复惯性力与发动机振动，同时提升其动力性与经济性。

参见图1和图2，传统的汽油机活塞为保证足够的结构强度，在现有销座10、现有面窗11、现有裙部12等主要受力部位设计较大的壁厚，致使活塞重量较大；同时参见图3，现有面窗11的面窗壁为直线型，主、副推力侧宽度均较大，致使活塞的接触面积较大，摩擦损失较大。随着汽油机高爆发压力、高升功率的发展趋势，对于活塞的强度要求越来越高。现有的技术将会使活塞重量会越来越大，已无法满足现代汽油机活塞的轻量化设计需求。基于此背景，现研究了一种新型轻量化活塞结构，减轻了活塞的重量。

发明内容

本发明的目的是提供一种轻量化活塞、发动机及汽车，其能够在保证活塞具有足够强度的前提下，减轻活塞重量。

本发明所述的轻量化活塞，包括活塞头部、主推力侧裙部和副推力侧裙部，所述主、副推力侧裙部间通过两侧的活塞面窗部连接，在所述活塞面窗部上设置销座，所述活塞面窗部上端与活塞头部间形成多个减重凹坑，所述减重凹坑由活塞头部内侧面、面窗壁外侧面以及过渡连接活塞头部内侧面与面窗壁外侧面上部的凹坑倒圆所构成；所述销座内侧面纵向截面呈下降楔形，销座内侧面上部横向截面呈开口相反的“双曲线”形；所述主推力侧裙部和副推力侧裙部为非对称的结构，两侧的活塞面窗部沿前后方向对称设置，单侧的活塞面窗部包括与主推力侧裙部连接的主推力侧面窗壁和与副推力侧裙部连接的副推力侧面窗壁，所述主推力侧面窗壁和副推力侧面窗壁横截面为共圆的两段弧形，该弧形半径为90～100mm，圆心偏向主推力侧，偏距b为4～8mm；所述活塞面窗部内侧面与主推力侧裙部和副推力侧裙部内侧面通过半径为13～15mm的过渡圆弧平滑过渡，所述活塞面窗部外侧面延伸至与主推力侧裙部和副推力侧裙部外侧面相交。

进一步，所述主推力侧面窗壁为等壁厚的直平面，壁厚为3.0～3.4mm，主推力侧面窗壁所在平面与竖直方向的夹角为25～30°；所述副推力侧面窗壁为等壁厚的直平面，壁厚为2.6～3.0mm，副推力侧面窗壁所在平面与竖直方向的夹角为25～30°。

进一步，所述销座内侧面上部为曲率半径为52～55mm的圆弧曲面，销座内侧面下部与竖直面夹角为10～15°。

进一步，所述活塞头部内侧面为旋转曲面，旋转轴线为活塞轴线，其母线与面窗壁外侧面夹角为3～5°，所述凹坑倒圆半径为2～3mm。

进一步，所述主推力侧裙部内侧面半径为16～18mm，壁厚为2.3～2.7mm，所述副推力侧裙部内侧面半径为14～16mm，壁厚为2.1～2.3mm。

进一步，所述主推力侧面窗壁下部设有壁厚为5.0～5.4mm的主推力侧面窗壁加强筋；所述副推力侧面窗壁下部设有壁厚为3.6～4.0mm的副推力侧面窗壁加强筋；所述主推力侧面窗壁加强筋和副推力侧面窗壁加强筋在前后方向上的投影呈半径为40～50mm的弧形，高度为8～10mm，所述弧形开口朝下。

进一步，所述主推力侧面窗壁加强筋和副推力侧面窗壁加强筋下部边缘设有倒圆角。

一种发动机，所述发动机包括上述的轻量化活塞。

一种汽车，所述汽车包括上述的发动机。