[发明专利]减小摩擦的活塞

说明书

本发明涉及一种用于内燃机的活塞组件。

在内燃机中，多个活塞得在各自的气缸中往复运动，减小活塞与气缸壁之间的摩擦，特别减小活塞裙部与气缸壁之间的摩擦是人们所希望的。摩擦的减小会导致发动机的效率更高。

通常，活塞裙部的光洁表面是由光滑的弯曲凸起部和中间的凹入部所限定。这种结构类似正弦波形状，具有光滑的交替弯曲的凸起部分和光滑的弯曲的凹入部分。

为了进一步减小裙部活塞和缸壁之间的摩擦，众所周知的是：裙部涂覆一种氟碳聚合物。例如，1957年12月24日公布的Fleming等人的美国专利号为2，817，562中示出了一种活塞组件，其裙部涂覆有聚四氟乙烯薄层。

采用轻质材料，如铝制成的活塞，也可增加发动机的效率。这种铝活塞在Reitz的1982年7月13日公布的美国专利号4，338，858中示出。

根据本发明提供的在内燃机气缸中往复运动一类的活塞组件，包括有一个活塞头，一个与活塞头成一体并由其伸出的活塞裙部，该活塞裙部的外表面与气缸贴合，其特征在于活塞裙部的外表面有多个由多个凹槽分开的与气缸贴合的尖顶凸缘，该凸缘的平均高度约为100-180微英寸，平均宽度约为500-800微英寸，每个凸缘与其相邻凸缘的间距约为0.01-0.014英寸。

相应地，轻质活塞组件的裙部具有良好的表面光洁度，以减小活塞组件和缸之间的摩擦，从而提高发动机的效率。

本发明的其它优点，结合附图从下面的说明中将会更好地理解。

图1是活塞组件的透视图。

图2是图1截面2的放大图。

图3是磨损后的一部分裙部的放大图。

图4是现有裙部磨损后的放大图。

图1中的标号10表示一种在内燃机气缸中往复运动一类的活塞组件，该活塞组件10包括一个活塞头12和一个与头部12为一体并由其伸出的活塞裙部14。活塞头12和裙部14均由轻质材料，最好是由铝制成。

活塞头12包括上头部顶面16和下环部18，头部顶面16是圆形的，下环部18是圆柱形的并从上头部顶面伸出，环绕头部顶面16的周缘呈圆形的。下环部18有多个槽20，该槽20是围绕下环部18呈圆形延伸，该槽20的其中一个，最好是图1所示的最下边的那个槽配装一个已有技术中公知的压缩环，上二个槽20内配置的环（未示）是防止油流出进入气缸内（未示出）。

头部顶面16上的多个凹陷22是为发动机的阀提供间隙的，该阀（未示出）在某些冲程或活塞组件10往复运动过程中向下滑入凹陷22内，凹陷防止阀与活塞组件10的头部顶面16接触。另外，头部顶面16上的定位槽口25是使组件10相对发动机定位和定向的。

裙部14通常是圆柱形的，并且与活塞头12的下环部成一体。该活塞裙部14的外表面与气缸（未示出）贴合，外表面有许多尖顶凸缘24（如图2中所见那样），该尖顶凸缘24的每一个由凹槽26隔开。如果裙部14与气缸贴合（表示出），则该尖顶凸缘24是绕外表面呈环形延伸。

裙部14上的尖顶凸缘24和凹槽26的形成了一种似锯齿形的面层，即，每个凸缘24在尖端的渐缩侧之间形成一个可察觉的角度。由于这样的结构，使得与缸壁贴合的仅仅是尖顶的凸缘24。因此，因为活塞裙部14和缸壁的接触面积明显地小于现有技术公知的接触面积。活塞裙部14和缸壁之间的摩擦事实上是减小了。

除了裙部14有绕其环形延伸的尖顶凸缘24之外，活塞头12的下环部18也可以有绕其延伸的由凹槽26分开的尖顶凸缘24，其理由是下环部18在组件10往复运动的过程中也可以与缸壁贴合。由于有绕下环部18呈环形的尖顶凸缘，组件10和缸壁之间的摩擦就被减小了。

头部顶面16上也可以有尖顶凸缘，这种尖顶的凸缘和凹槽在头部顶面16上是与圆形的头部顶面16的中心点同心的。其光洁度与裙部14的光洁度相类似。

裙部14还有一个以标号30表示的连接部分，该连接部分30有一个凹槽平面部分32和一个适于装配连接杆以便使活塞组件10和该连接杆连接的孔34。活塞组件10和连接杆的连接方式可以做成现有技术中众所周知的任一方式。

为了进一步减小裙部14和缸壁间的摩擦，裙部涂覆有氟碳聚合物，即裙部可以施加一层涂层28，该涂层28是顺沿着尖顶凸缘24和凹槽26的轮廓，使之涂覆后仍然保持凸缘24和凹槽26的外形（正如图2中清晰可见的那样）。该涂层可以采用任一常规方法进行涂覆。