FI94281C - Piston for internal combustion engines and other similar machines - Google Patents
Piston for internal combustion engines and other similar machines Download PDFInfo
- Publication number
- FI94281C FI94281C FI884825A FI884825A FI94281C FI 94281 C FI94281 C FI 94281C FI 884825 A FI884825 A FI 884825A FI 884825 A FI884825 A FI 884825A FI 94281 C FI94281 C FI 94281C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- piston
- connecting rod
- mold
- partially spherical
- piston according
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
- F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four
Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Fluid-Damping Devices (AREA)
Description
5 94281 Mäntä polttomoottoreita ja muita samankaltaisia koneita varten Kolv för förbränningsmotorer och andra liknande maskiner5 94281 Piston for internal combustion engines and similar machines Kolv för förbränningsmotorer och andra liknande Maskiner
Keksintö kohdistuu mäntiin, joiden on tarkoitus liukua sisäiseen tai ulkoiseen palamiseen perustuvien mäntämoottoreiden ja kompressorei-den sylintereissä, eli sellaisten koneiden sylintereissä, joissa 10 männän poikkipinnan ansiosta sylinterin tai kunkin sylinterin sisältämä käyttökaasu on sekä korkeassa paineessa että korkeassa lämpötilassa, edullisesti kaksitahtisia tai nelitahtisia mäntämoottoreita varten, jotka männät käsittävät ulkoapäin sylinterimäisen vaipan sisällä osittain pallomaisen laakeripinnan, joka muodostaa istukan 15 kiertokangen osittain pallomaisen pään vastaanottamiseksi. Männän istukka ja/tai kiertokangen pää voivat olla jäljempänä esitettävistä syistä toteutettu muotoon, joka ei ole osittain täysin pallomainen, vaan kuvauksen yksinkertaistamiseksi tässä yhteydessä käytetty käsite "pallomainen" tarkoittaa muotoa, joka on täysin tai suurin piir-20 tein pallomainen, näiden muotojen välillä eroa tekemättä.The invention relates to pistons intended to slide in cylinders of reciprocating internal combustion engines and compressors, i.e. cylinders of machines in which the operating gas contained in the cylinder or each cylinder is both high pressure and high temperature due to the cross-section of the piston 10, preferably two , the pistons comprising an externally cylindrical bearing surface on the outside of the cylindrical shell, which forms a connecting rod for receiving a partially spherical end of the seat 15. The piston seat and / or the end of the connecting rod may be embodied in a shape which is not partially spherical for the reasons set out below, but the term "spherical" as used herein to simplify the description means a shape which is completely or substantially spherical, the difference between these shapes to be done.
Tällaisia mäntiä on kuvattu esimerkiksi ranskalaisissa patenttijulkaisuissa no. 965 449 ja no. 1 547 151 sekä brittiläisessä patenttijulkaisussa no. 293 506. Näiden tunnettujen mäntien tapauksessa nämä 25 kaksi männän ja kiertokangen osittain pallomaista elementtiä, jotka . ovat metallia, liikkuvat koskettamaan toisiaan, erityisesti mikäli huomioon ei oteta ohutta voiteluöljykalvoa, jota ylläpidetään niiden välissä syöttämällä paineistettua öljyä esimerkiksi kiertokangen sisällä pituussuuntaisesti kulkevasta kanavasta (katso tähän liitty-30 en ranskalainen patenttijulkaisu no. 965 449 sekä brittiläinen patenttijulkaisu no. 293 506).Such pistons are described, for example, in French patent publications no. 965 449 and no. 1,547,151 and in British Patent Publication no. 293 506. In the case of these known pistons, these two partially spherical elements of the piston and the connecting rod, which. are metal, move to contact each other, especially if a thin film of lubricating oil is maintained between them by supplying pressurized oil, for example from a longitudinal channel inside the connecting rod (see related French Patent No. 965,449 and British Patent No. 299).
Keksinnön tavoitteena on tehdä mahdolliseksi männän ja kiertokangen välinen niveltyminen suurien paineiden seurauksena mäntään kohdistu-35 vien huomattavien rasitusten kestämiseksi, joita paineita kehittyy jaksottain tilavuudeltaan muuttuvassa kammiossa, jota mäntä rajoittaa sylinterinsä sisällä.The object of the invention is to enable the articulation between the piston and the connecting rod to withstand the considerable stresses applied to the piston as a result of high pressures, which pressures develop periodically in a variable-volume chamber limited by the piston inside its cylinder.
Kun seuraavassa käytetään käsitteitä "ylempi", "alempi", "yläpuolel- 2 94281 la" tai "alapuolella", niin tällöin oletetaan, että mäntä on suuntautunut siten, että sen akseli sijaitsee pystysuorassa ja että kiertokanki sijaitsee tämän männän alapuolella. Tämän oletuksen tarkoituksena on ainoastaan yksinkertaistaa kuvausta, ja se ei siis 5 tarkoita sitä, että mäntä on todellisuudessa suuntautuneena tällä tavalla, kun se on asennettu polttomoottoriin tai kompressoriin.When the terms "upper", "lower", "above-2 94281 la" or "below" are used hereinafter, it is assumed that the piston is oriented so that its axis is vertical and that the connecting rod is located below this piston. This assumption is only intended to simplify the description, and thus does not mean that the piston is actually oriented in this way when it is installed in an internal combustion engine or compressor.
Keksinnön ensimmäisen piirteen mukaisesti edellä määritellyn tyyppinen mäntä on olennaisesti tunnettu siitä, että mäntä käsittää mai-10 nittuun poikkipintaan nähden vastakkaisessa päässään avoimen sisä-onkalon, jota sivusuunnassa vähintään osittain rajoittaa pyörähdys-sylinterin muotoinen tukipinta; että tila, jonka kiertokangen osittain pallomainen pää rajoittaa männässä tämän onkalon sisällä, on täytetty viskoosilla virtaavalla tai tahnamaisella tai muovautuvalla 15 aineella, joka on käytännöllisesti katsoen kokoonpuristumatonta männän toimintalämpötiloissa ja -paineissa; ja että mainitun sylinteri-mäisen tukipinnan halkaisija on hyvin vähän suurempi kuin kiertokangen osittain pallomaisen pään halkaisija siten, että mainitun sylin-terimäisen tukipinnan ja osittain pallomaisen pään välinen toiminta-20 välys on riittävän pieni estääkseen täydellisesti mainitun aineen siirtymisen tästä tilasta ulos männän toimintalämpötiloissa ja -paineissa .According to a first aspect of the invention, a piston of the type defined above is essentially characterized in that the piston comprises an open inner cavity at its end opposite to said cross-section, which is at least partially bounded laterally by a rotating-cylindrical support surface; that the space bounded by the partially spherical end of the connecting rod in the piston inside this cavity is filled with a viscous flowing or pasty or mouldable substance which is practically incompressible at the operating temperatures and pressures of the piston; and that the diameter of said cylindrical support surface is very slightly larger than the diameter of the partially spherical end of the connecting rod so that the operating clearance between said cylindrical support surface and the partially spherical end is small enough to completely prevent said substance from moving out of this space at piston operating temperatures, and under pressure.
Mainitun sylinterimäisen pinnan vaippaviiva on edullisesti yhden-25 suuntainen männän sylinterimäisen vaipan vaippaviivan kanssa, tämän sylinterimäisen tukipinnan ollessa yleensä samanakselinen tämän vaipan kanssa.The jacket line of said cylindrical surface is preferably parallel to the jacket line of the cylindrical jacket of the piston, this cylindrical support surface being generally coaxial with this jacket.
Jotta mainitun aineen häviöt voitaisiin estää täydellisesti pitkällä 30 tähtäyksellä, niin kiertokangen osittain pallomaisen pään ja mainitun aineen väliin on edullisesti sijoitettu ohut metallikuori, joka saadaan pysymään paikoillaan puristamalla se mainittua sylinteri-mäistä tukipintaa vasten, tämän kokonaisuuden ollessa sellainen, että sylinterimäistä tukipintaa vasten puristettu kuoren osa kykenee 35 liikkumaan yhdensuuntaisesti tämän sylinterimäisen tukipinnan akselin kanssa tietyn rajan ylittävien rasitusten vaikutuksesta.In order to completely prevent the loss of said substance in the long run, a thin metal shell is preferably placed between the partially spherical end of the connecting rod and said substance, which is made in place by pressing it against said cylindrical support surface, this assembly being such that against the cylindrical support surface the part is able to move 35 parallel to the axis of this cylindrical bearing surface under the effect of stresses exceeding a certain limit.
3 942813,94281
Keksinnön erään toisen piirteen mukaisesti mäntä, jonka on tarkoitus liukua sisäiseen tai ulkoiseen palamiseen perustuvien mäntämootto-reiden sekä kompressoreiden sylintereissä, eli sellaisten koneiden sylintereissä, joissa männän poikkipinnan ansiosta sylinterin tai 5 kunkin sylinterin sisältämä käyttökaasu on sekä korkeassa paineessa että korkeassa lämpötilassa, edullisesti kaksitahtisia tai nelitah-tisia mäntämoottoreita varten, joka mäntä ottaa vastaan pallonivelen tavoin kiertokangen osittain pallomaisen pään, on olennaisesti tunnettu siitä, että mäntä käsittää ulkoapäin sylinterimäisen vaipan 10 sisällä mainittuun poikittaiseen pintaan nähden vastakkaisessa päässään avoimen sisäonkalon, jota sivusuunnassa vähintään osittain rajoittaa pyörähdyssylinterin muotoinen, edullisesti männän kanssa samanakselinen tukipinta; että mainittuun onkaloon on sijoitettu ohut, nesteenpitävä metallikuori, jonka alaosa, joka on puristettu 15 tiukasti männän pyörähdyssylinterin muotoista tukipintaa vasten, on muodoltaan sylinterimäinen, ja jonka yläosa, jota vasten kiertokangen pää tukeutuu, on olennaisesti puolipallon muotoinen; että metal-likuoren käsittämän, olennaisesti puolipallon muotoisen osan ulkopinta rajoittaa männän sisäonkalon sisällä tilaa, joka on täytetty 20 viskoosilla, tahnamaisella tai muovautuvalla aineella, joka on käytännöllisesti katsoen kokoonpuristumatonta männän toimintalämpöti-loissa ja -paineissa; ja että kiertokangen osittain pallomaisen pään ulkohalkaisija on hieman pienempi kuin männän sylinterimäisen tuki-pinnan halkaisija siten, että kuoren sylinterimäinen osa puristuu ^ 25 edellä esitetyllä tavalla ja että mainitun aineen kulkeutuminen ulos mainitusta tilasta estyy täydellisesti männän toimintalämpötiloissa ja -paineissa.According to another aspect of the invention, a piston for sliding in cylinders of reciprocating internal combustion engines and compressors, i.e. cylinders of machines in which the operating gas contained in the cylinder or each cylinder is preferably at high pressure or high temperature due to the piston cross-section, for four-stroke piston engines, which piston receives a partially spherical end of the connecting rod like a ball joint, it is essentially characterized in that the piston comprises an outer cavity, coaxial support surface; that a thin, liquid-tight metal shell is placed in said cavity, the lower part of which, pressed tightly against the support surface in the form of a rotary cylinder of the piston, has a cylindrical shape, and the upper part against which the end of the connecting rod rests is substantially hemispherical; that the outer surface of the substantially hemispherical portion of the metal shell delimits a space within the inner cavity of the piston filled with a viscous, pasty or moldable material that is substantially uncompressible at the operating temperatures and pressures of the piston; and that the outer diameter of the partially spherical end of the connecting rod is slightly smaller than the diameter of the cylindrical support surface of the piston so that the cylindrical part of the shell is compressed as described above and said substance is completely prevented from escaping said space at piston operating temperatures and pressures.
Edellä mainittu aine on edullisesti fluorattua polymeeriä, erityi-30 sesti polytetrafluorietyleeniä (PTFE) tai "TEFLON:ia", vaikka samaan tarkoitukseen voidaan myös käyttää menestyksellisesti muita sellaisia materiaaleja, jotka ovat kemiallisesti ja fysikaalisesti stabiileja männän toimintalämpötiloissa ja -paineissa sekä niitä kokoonpu-ristettaessa niin paljon muovautuvia, että ne täyttävät mainitun 35 tilan mahdollisimman täydellisesti (ottaen huomioon mainitun muotin mahdollinen läsnäolo), mutta jotka ovat riittävän viskooseja estämään täydellisesti toiminnan aikana mainitun materiaalin karkaaminen 4 94281 kiertokangen osittain pallomaisen pään tai kuoren ja mainitun sylin-terimäisen tukipinnan väliseen välykseen. Kysymykseen voi tulla erityisesti erittäin viskoosi öljy, jota käytetään esimerkiksi viskositeettiin perustuvissa värinänvaimentimissa. Erityisesti tode-5 taan, että mainitun aineen edellä esitetty määritelmä ei kata erityisesti öljyjä, joiden viskositeetti on pieni tai keskinkertainen.The above-mentioned substance is preferably a fluorinated polymer, in particular polytetrafluoroethylene (PTFE) or "TEFLON", although other materials which are chemically and physically stable at the operating temperatures and pressures of the piston and when compressed can also be used successfully for the same purpose. so malleable that they fill said space 35 as completely as possible (taking into account the possible presence of said mold) but are viscous enough to completely prevent said material from escaping into the clearance between the partially spherical head or shell and said cylindrical support surface during operation. In particular, a highly viscous oil can be used, which is used, for example, in viscosity-based vibration dampers. In particular, it is noted that the above definition of said substance does not cover in particular oils of low or medium viscosity.
Tällä tavalla, olipa kiertokangen asento männän suhteen mikä tahansa, mainitusta muovautuvasta aineesta, jonka kulkeutuminen ulos sil-10 le kuuluvasta tilasta on estetty, muodostuva patja välittää mäntään kohdistuvat rasitukset yhdenmukaisesti kiertokangen osittain pallomaiseen päähän. Johtuen kuoren (edullisessa tapauksessa, jolloin se on läsnä) kyvystä siirtyä yhdensuuntaisesti sylinterimäisen pinnan akselin kanssa tämä kuori ei liiku käytännöllisesti katsoen kuin sen 15 tukipintaa vasten kohtisuoran puristuksen tapauksessa, jolloin vaarana ei ole enää sen rikkoutuminen tai puhkeaminen, muotin akselin suuntaisen liikkuman tehdessä mahdolliseksi välyksen automaattisen poistumisen.In this way, whatever the position of the connecting rod with respect to the piston, a mattress formed of said deformable material, the passage of which is prevented from the space belonging to the piston, uniformly transmits the stresses on the piston to the partially spherical end of the connecting rod. Due to the ability of the shell (preferably in the presence of it) to move parallel to the axis of the cylindrical surface, this shell moves practically only in the case of perpendicular compression against its support surface 15, where there is no risk of breaking or puncturing, allowing axial movement of the mold. automatic exit.
20 Huomattakoon, että edellä mainitussa ranskalaisessa patenttijulkaisussa no. 1 547 151 ehdotetaan muovikerroksen, kuten PTFE-kerroksen, sijoittamista suoraan männän osittain pallomaisen istukan ja kiertokangen osittain pallomaisen pään väliin, kuitenkin vastakkaiselle puolelle oheisen keksinnön mukaiseen puoleen nähden ja täysin eri 25 tarkoitusta varten. Samoin huomautettakoon, että alalla on tunnettua varustaa esimerkiksi ajoneuvojen ohjaukseen kuuluvan pallonivelen kummatkin vastinosat synteettisellä hartsilla, kuten PTFE:llä (katso US-patenttijulkaisu 3 342 513), jotta molemmat toistensa kanssa kosketukseen liikkuvat elementit olisivat synteettistä hartsia.20 It should be noted that the aforementioned French patent publication no. 1,547,151 proposes to place a plastic layer, such as a PTFE layer, directly between the partially spherical seat of the piston and the partially spherical end of the connecting rod, but on the opposite side from the side according to the present invention and for a completely different purpose. It should also be noted that it is known in the art to provide both counterparts of a vehicle ball joint, for example, with a synthetic resin, such as PTFE (see U.S. Patent No. 3,342,513), so that the two elements moving in contact with each other are synthetic resin.
3030
Keksinnön mukainen metallimuotti on tehty edullisesti pronssista, erityisesti berylliumpronssista, tai jostakin toisesta metallista tai lejeeringistä, jonka voitelukitkakerroin on hyvä ja jonka muok-kautuvuudella on suuri raja-arvo. Sen paksuus on yleensä 1-3 % kier-35 tokangen osittain pallomaisen pään halkaisijasta.The metal mold according to the invention is preferably made of bronze, in particular beryllium bronze, or of another metal or alloy which has a good lubrication friction coefficient and a high limit value for workability. Its thickness is generally 1-3% of the diameter of the partially spherical end of the helical 35.
Keksinnön edellä määritellyn toisen piirteen mukaisessa tapauksessa 5 94281 metallikuori on sijoitettu edullisesti siten, että sen olennaisesti puolipallon muotoinen osa tukeutuu vasten kiertokangen osittain pallomaista päätä suljettua rengasmaista kosketuslinjaa tai -vyöhykettä pitkin, joka linja tai vyöhyke sijaitsee kiertokangen pään keskustan 5 yläpuolella olevassa ja edullisesti männän akselia vastaan kohtisuorassa tasossa, tai jonka linjan tai vyöhykkeen yläosaa tämä taso rajoittaa; että paineistetun voiteluöljyn yksisuuntaiset syöt-tövälineet, jotka ovat ylävirran puolella yhteydessä takaiskuvent-tiilin välityksellä kiertokankeen tehdyn öljykanavan kanssa, päätty-10 vät välitilaan, jota rajoittavat mainitun kosketuslinjan tai -vyöhykkeen yläpuolella osittain pallomaisen pään pinta sekä metallikuo-ren osittain puolipallon muotoisen osan alapinta, voiteluöljyn paineen ollessa ennen mainittua takaiskuventtiiliä suurempi, moottorin työjakson vähintään yhden osan aikana, kuin mainitussa välitilassa 15 vallitseva paine; ja että mainitun kosketuslinjan tai -vyöhykkeen alapuolella, osittain pallomaisen pään ja metallikuoren välissä sijaitseva tila on yhteydessä matalapaineiseen vyöhykkeeseen, jossa vallitseva paine on pienempi kuin mainitussa välitilassa vallitseva suurin paine.In the case of the second aspect of the invention as defined above, the metal shell 5 94281 is preferably positioned so that its substantially hemispherical portion abuts against the partially spherical end of the connecting rod along a closed annular contact line or zone, the line or zone being preferably above the center of the connecting rod head 5 against a perpendicular plane, or the top of a line or zone of which is bounded by that plane; that the unidirectional means for supplying pressurized lubricating oil, which are connected upstream of the oil passage through the non-return valve to the circulating rod, terminate in a space bounded above said contact line or zone by a partially spherical head, a partially spherical head and a metal shell the pressure of the lubricating oil being greater than said pressure in said intermediate space 15 during at least part of the operating cycle of the engine before said non-return valve; and that the space below said contact line or zone, between the partially spherical head and the metal shell, communicates with a low pressure zone where the prevailing pressure is lower than the maximum pressure prevailing in said intermediate space.
20 Tällä tavalla metallikuori saadaan sisällytetyksi välineeseen, joka syöttää paineistettua voiteluöljyä kiertokangen osittain pallomaisen pään pinnalle, jonka kiertokangen on kyettävä kiertymään vapaasti mainitun kuoren sisäpinnan suhteen. Mainitun välitilan sekä voitelu-25 öljyä syöttävän välineen lukuisia suoritusmuotoja on kuvattu yksityiskohtaisesti seuraavassa.In this way, the metal shell is incorporated into a means for supplying pressurized lubricating oil to the surface of the partially spherical end of the connecting rod, the connecting rod of which must be able to rotate freely with respect to the inner surface of said housing. Numerous embodiments of said space and lubricating oil supply means are described in detail below.
Edelleen siinä edullisessa tapauksessa, jossa metallikuori on läsnä, kiertokangen osittain pallomainen pää tai metallikuoren se puoli, 30 joka on kääntyneenä kiertokangen päätä kohden, on varustettu urilla tai voitelukanavilla, joiden tehtävänä on levittää syötetty voitelu-öljy tunnetulla tai jäljempänä esitetyllä tavalla tämän kuoren ja kiertokangen pään väliin. Korostettakoon, että vaarana ei ole voite-lukanavien tukkeutuminen PTFE:llä tai muulla samankaltaisella ai-35 neella tai fluidilla, koska ne on tehty pinnoille, jotka eivät ole kosketuksissa tämän aineen tai fluidin kanssa.Furthermore, in the preferred case where a metal shell is present, the partially spherical end of the connecting rod or the side of the metal shell facing the end of the connecting rod is provided with grooves or lubrication channels for distributing the supplied lubricating oil to this housing and the connecting rod in a known or described manner. between the head. It should be emphasized that there is no risk of clogging the ointment channels with PTFE or other similar material or fluid, as they are made on surfaces that are not in contact with this material or fluid.
6 942816,94281
Mainitun kuoren puuttuessa paineistettua voiteluöljyä voidaan kuitenkin syöttää rengasmaiseen, osittain kiertokangen pään rajoittamaan kammioon, kuten jäljempänä esitetään, siten, että käyttäminen edistää voitelevan öljykalvon muodostumista tähän päähän.However, in the absence of said shell, pressurized lubricating oil may be fed into an annular chamber, partially limited by the end of the connecting rod, as described below, so that use promotes the formation of a lubricating oil film at this end.
55
Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisemmin liitteenä olevien piirrustusten avulla.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
Piirustusten kuvio 1 on osittainen akselin suuntainen leikkaus kek-10 sinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukaisesta mäntäkokonaisuudesta ja vastaavasta kiertokankikokonaisuudesta.Fig. 1 of the drawings is a partial axial section of a piston assembly and a corresponding connecting rod assembly according to a first embodiment of the invention.
Kuvio 2 esittää kiertokangen osittain pallomaista päätä nähtynä kuviossa 1 esitetyn nuolen suunnasta.Figure 2 shows a partly spherical rod head as seen in Figure 1 in the direction of the arrow shown.
1515
Kuvio 3 esittää yksityiskohtia osista, jotka muodostavat männän ja kiertokangen pallonivelen ennen niiden kokoamista.Figure 3 shows details of the parts forming the ball joint of the piston and connecting rod before they are assembled.
Kuviot 4-7 ovat vertailevia kaavamaisia esityksiä, jotka havainnol-20 listavat keksinnön tiettyjä etuja.Figures 4-7 are comparative schematic representations illustrating certain advantages of the invention.
Kuvio 8 on puolittainen akselin suuntainen leikkaus keksinnön toisen suoritusmuodon mukaisesta mäntäkokonaisuudesta ja vastaavasta kiertokankikokonaisuudesta .Fig. 8 is a half-axial section of a piston assembly and a corresponding connecting rod assembly according to a second embodiment of the invention.
2525
Kuvio 9 on osittainen akselin suuntainen leikkaus keksinnön kolmannen suoritusmuodon mukaisesta mäntäkokonaisuudesta ja vastaavasta kiertokankikokonaisuudesta.Fig. 9 is a partial axial section of a piston assembly and a corresponding pivot rod assembly according to a third embodiment of the invention.
30 Kuvio 10 on osittainen akselin suuntainen leikkaus keksinnön neljännen suoritusmuodon mukaisesta mäntäkokonaisuudesta ja vastaavasta kiertokankikokonaisuudesta.Fig. 10 is a partial axial section of a piston assembly and a corresponding rotary rod assembly according to a fourth embodiment of the invention.
Kuviot 11 ja 12 esittävät voiteluvälineitä, jotka on toteutettu vas-35 taavasti kahden erilaisen ratkaisun mukaisesti.Figures 11 and 12 show lubrication means implemented in accordance with two different solutions, respectively.
Kuviot 13 ja 14 esittävät ensimmäistä muunnosta kuvion 12 mukaisesta il *··* »ti UIN l 7 94281 suoritusmuodosta, vastaavasti akselin suuntaisena leikkauksena ja ylhäältä, kiertokangen päästä katsoen.Figures 13 and 14 show a first modification of the embodiment of Figure 1 of the UIN 1 7 94281, in axial section and from above, seen from the end of the connecting rod.
Kuvio 15 esittää toista muunnosta kuvion 12 mukaisesta suoritusmuo-5 dosta.Fig. 15 shows another modification of the embodiment of Fig. 12.
Keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukaisen männän (kuviot 1 ja 2), jota merkitään kokonaisuudessaan numerolla 1, on tarkoitus liukua sylinterissä 2. Tämä sylinteri 2 sisältää käyttökaasun männän 1 10 poikkipinnan 10 avulla.The piston (Figures 1 and 2) according to the first embodiment of the invention, which is indicated in its entirety by the number 1, is intended to slide in the cylinder 2. This cylinder 2 contains the operating gas by means of the cross-section 10 of the piston 1 10.
Mäntä 1 käsittää ulkoapäin sylinterimäisen (käsite "sylinterimäinen" ei estä renkaita varten olevien syvennösten tai muiden vastaavien läsnäoloa) vaipan 3 sisällä osittain pallomaisen istukan 4, jonka 15 tehtävänä on ottaa vastaan pallonivelen tavoin kiertokangen 6 osittain pallomainen pää 5.The piston 1 comprises an externally cylindrical (the term "cylindrical" does not prevent the presence of recesses for the rings or the like) inside the jacket 3 a partially spherical seat 4, the function 15 of which is to receive a partially spherical end 5 of the connecting rod 6 like a ball joint.
Keksinnön mukaisesti mäntä käsittää sisäonkalon 7 (katso kuvio 3), jota rajoittaa ainakin osittain pyörähdyssylinterin muotoinen tuki-20 pinta 8, joka on edullisesti (ei kuitenkaan välttämättä) samanakse-linen mainitun vaipan 3 kanssa (yhteisestä akselista on käytetty merkintää X-X), ja jonka halkaisija D on hyvin vähän suurempi kuin pään 5 halkaisija d. Onkalo 7 on kuviossa 1 alaspäin avoin eli päinvastaiseen suuntaan poikkipinnan 10 suhteen. Istukan 4 yläosan (ku-25 vioiden 1 ja 3 mukaisesti) yksi arviolta puolipallon muotoinen pinnasta 9a muodostuu yhdestä ohuesta metallikuoresta 9, joka on kovera päinvastaiseen suuntaan männän 1 mainitun poikkipinnan 10 suhteen, eli alaspäin kuvioissa 1 ja 3, joka on puristettu paikoilleen sylin-terimäistä tukipintaa 8 vasten. Lopuksi tila 12, joka rajoittuu on-30 kalon 7 sisällä metallikuoren 9 toiseen pintaan 9b, on täytetty viskoosilla tai tahnamaisella tai muovautuvalla aineella 13, joka on käytännöllisesti katsoen kokoonpuristumatonta männän 1 toimintaläm-pötiloissa ja -paineissa.According to the invention, the piston comprises an inner cavity 7 (see Fig. 3) delimited at least in part by a rotationally cylindrical support surface 20, which is preferably (but not necessarily) coaxial with said housing 3 (the common shaft is denoted XX), and which the diameter D is very slightly larger than the diameter d of the head 5. The cavity 7 in Fig. 1 is open downwards, i.e. in the opposite direction with respect to the cross-section 10. One of the approximately hemispherical surfaces 9a of the upper part of the seat 4 (according to Figures 1 and 3) consists of a single thin metal shell 9 concave in the opposite direction to said cross-sectional surface 10 of the piston 1, i.e. downwards in Figures 1 and 3. against the bladed support surface 8. Finally, the space 12 bounded inside the on-30 diaphragm 7 by the second surface 9b of the metal shell 9 is filled with a viscous or pasty or moldable material 13 which is practically incompressible at the operating temperatures and pressures of the piston 1.
35 Kuten edellä mainittiin, tämä aine tai fluidi 13 on edullisesti po-lytetrafluorietyleeniä tai vastaavaa tahnaa.As mentioned above, this substance or fluid 13 is preferably polytetrafluoroethylene or a similar paste.
t 8 94281t 8 94281
Tukipinnan 8 pyörähdyssylinterimäisen muodon edullisuus ajatellen yhteistoimintaa kiertokangen 5 pään osittain pallomaisen muodon kanssa sekä sen halkaisijalle D määrätyn arvon edullisuus nähdään vertailevista kuvioista 4-7, joista metallikuori 9 on jätetty pois 5 joko piirustuksen selventämiseksi siinä tapauksessa, että tämä kuori on läsnä, tai jäljempänä kuvattavan suoritusmuodon huomioon ottamiseksi (kuvio 9), josta suoritusmuodosta tämä kuori puuttuu.The advantage of the rotationally cylindrical shape of the support surface 8 in terms of co-operation with the partially spherical shape of the end of the connecting rod 5 and the value determined for its diameter D can be seen in comparative figures 4-7, of which the metal shell 9 is omitted 5 either to clarify the drawing in case this shell is present. to account for the embodiment (Fig. 9) in which this shell is missing.
Mikäli sylinterimäisen tukipinnan 8 halkaisija D on liian pieni (ku-10 vio 4), niin se johtaa kahden metallipinnan väliseen kosketukseen pään 5 ja sylinterimäisen tukipinnan 8 reunan välillä, ja fluidissa tai aineessa 13 ei esiinny hydrostaattista painetta.If the diameter D of the cylindrical support surface 8 is too small (Fig. 10), it results in contact between the two metal surfaces between the head 5 and the edge of the cylindrical support surface 8, and no hydrostatic pressure is present in the fluid or substance 13.
Mikäli sylinterimäisen tukipinnan 8 halkaisija on liian suuri (kuvio 15 5), niin se johtaa aineen 13 vuotamiseen ulos sivuilta, kuten ku viossa 5 nuolilla esitetään.If the diameter of the cylindrical support surface 8 is too large (Fig. 15 5), it will result in the material 13 leaking out from the sides, as shown by the arrows in Fig. 5.
Mikäli onkalon 7 sisäänmenon halkaisija on oikean suuruinen, mutta mikäli tällöin sen sivuseinämä 8 ei ole kuitenkaan sylinterimäinen 20 (kuvio 6), niin tällöin välys ei poistu itsestään, joka välys voi johtua joko kulumisesta tai epätasaisesta muodonmuutoksesta (kimmoisa tai ei-kimmoisa), tai epätasaisesta laajentumisesta, mikä aiheuttaa ajan mittaan sivuttaista vuotoa, kuten kuvion 5 tapauksessa.If the diameter of the inlet of the cavity 7 is of the correct size, but if its side wall 8 is not cylindrical 20 (Fig. 6), then the clearance does not disappear by itself, which clearance can be due to either wear or uneven deformation (elastic or non-elastic), or uneven expansion, causing lateral leakage over time, as in the case of Figure 5.
25 Mikäli onkalo 7 on tehty keksinnön mukaisesti (kuvio 7), niin välys saadaan poistumaan automaattisesti.If the cavity 7 is made according to the invention (Fig. 7), the clearance is caused to disappear automatically.
Erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti metallikuori 9 on tehty pronssista, erityisesti berylliumpronssista, tai muusta sellaisesta 30 metallista tai lejeeringistä, jonka voitelukitkakertoimellä on hyvä raja-arvo ja jonka muokkautuvuus on suuri. Selvää on, että mäntäkö-konaisuus käsittää tavanomaiset välineet, jotka on esitetty vastaavasti kiertokangen 6 ja sen pään 5 halki kulkevina kanavina 14 ja 15, paineistetun voiteluöljyn johtamiseksi pään 5 ulkopinnan ja kuo-35 ren 9 pinnan 9a väliin.According to a preferred embodiment, the metal shell 9 is made of bronze, in particular beryllium bronze, or of another metal or alloy 30 which has a good limit value of the lubrication friction coefficient and high ductility. It will be appreciated that the piston assembly comprises conventional means, shown as passages 14 and 15 passing through the connecting rod 6 and its end 5, respectively, for guiding pressurized lubricating oil between the outer surface of the head 5 and the surface 9a of the blade 9.
Edelleen, osittain pallomainen pää 5 (kuvio 2) tai kuoren 9 (kuvio 9 94281 3) pinta 9a on varustettu urilla tai voitelukanavilla 16.Further, the partially spherical end 5 (Fig. 2) or the surface 9a of the shell 9 (Fig. 9 94281 3) is provided with grooves or lubrication channels 16.
Tällä tavalla saadaan mäntä, jonka valmistustapa on ilmeinen edellä esitetyn perusteella, ja jonka istukkaan 4 sijoitetaan kiertokangen 5 6 pää 5, jota päätä pidetään tämän jälkeen paikoillaan ainakin neli- tahtista polttomoottoria varten tarkoitetun männän tapauksessa esimerkiksi jäykällä renkaalla 17, joka on jännitetty joustavasti kuvion 1 mukaisesti ylöspäin joustavalla renkaalla 18, sen tukeutuessa ulkoapäin mäntään 1. Kaksitahtista polttomoottoria varten olevasta 10 männästä voidaan jättää pois paikalla pitävät välineet, kuten renkaat 17 ja 18, koska rasitukset kohdistuvat mäntään aina samansuuntaisesti moottorin toimintajakson aikana.In this way a piston is obtained, the manufacturing method of which is obvious from the above, and in the seat 4 the end 5 of the connecting rod 5 6 is placed, which head is then held in place in the case of a piston for at least a four-stroke internal combustion engine, for example with a rigid ring 17 flexibly tensioned. with the upwardly flexible ring 18, resting on the outside of the piston 1. The piston 10 for the two-stroke internal combustion engine may omit holding means, such as rings 17 and 18, since the stresses are always applied parallel to the piston during the engine operating cycle.
Toiminnan aikana männän 1 yläpintaan kohdistuva, käyttökaasun pai-15 neen aiheuttama voima jakautuu tasaisesti päähän 5 aineesta 13 muodostuvan patjan ansiosta.During operation, the force exerted on the upper surface of the piston 1 by the pressure of the operating gas is evenly distributed on the head 5 due to the mattress formed of the material 13.
Kuten kuvioissa 1 ja 8 kaavamaisesti esitetään, metallikuori 9 voidaan saada pysymään paikoillaan puristamalla se männän 1 sylinteri -20 mäistä tukipintaa 8 vasten, kuitenkin edellyttäen, että tämä kuori voi liikkua yhdensuuntaisesti tämän sylinteripinnan akselin X-X kanssa, kun siihen kohdistuva rasitus ylittää tietyn rajan.As schematically shown in Figures 1 and 8, the metal shell 9 can be made to remain in place by pressing it against the cylindrical support surface 8 of the piston 1, provided, however, that this shell can move parallel to the axis X-X of this cylinder surface when the stress exceeds a certain limit.
Kuviossa 1 esitetyn suoritusmuodon mukaisesti kuori 9, jonka puoli-25 pallon muotoista osaa on pidennetty männän 1 sylinterimäisen tuki-pinnan 8 kanssa kosketuksessa olevalla sylinterimäisellä vaipalla 11, on sijoitettu mäntään 1 kiinnittämättä sitä muulla tavalla kuin puristamalla se pään 5 ja männän sylinterimäisen tukipinnan 8 väliin. Tämä puristus saadaan aikaan valitsemalla kuoren 9 paksuus 30 (levossa) ja/tai sen ulkohalkaisija sekä mainittujen halkaisijoiden D ja d välinen ero oikealla tavalla. Tämä paksuus on yleensä 1-3 % pään 5 halkaisijasta.According to the embodiment shown in Fig. 1, a shell 9, the half-25 spherical part of which is extended by a cylindrical sheath 11 in contact with the cylindrical support surface 8 of the piston 1, is placed on the piston 1 without securing it other than by pressing it between the head 5 and the piston cylindrical support surface 8. . This compression is achieved by selecting the thickness 30 (at rest) of the shell 9 and / or its outer diameter and the difference between said diameters D and d in the correct manner. This thickness is usually 1-3% of the diameter of the head 5.
Kuviossa 8 esitetyn suoritusmuodon mukaisesti kuoren 9 puolipallon 35 muotoinen osa jatkuu voimakkaasti laajentuneena vaippana 20, joka on istutettu tiukasti männän 1 vaipan 3 alapään ja renkaan 22, joka on kiinnitetty tähän vaipan alapäähän sopivalla välineellä, kuten ruu- 10 94281 villa, väliin. Jotta kuori 9 voisi liikkua yhdensuuntaisesti akselin X-X kanssa, männän 1 vaipan 3 alapää käsittää pyöristetyn pinnan 21, ja kuoren 9 ja erityisesti sen vaipan 20 ulottuvuudet on määritetty fluidin tai aineen 13 tilavuus huomioon ottaen siten, että pyöriste-5 tyn pinnan 21 ja kuoreen kuuluvan, tätä pintaa 21 vastapäätä sijaitsevan osan 9c välillä on levossa välystä 23, joka tekee mahdolliseksi osan 9c muodon muuttumisen ilman, että siihen kohdistuisi vetorasituksia kuoren 9 liikkuessa akselin suuntaisesti männän 1 sylinterimäisen tukipinnan 8 suhteen.According to the embodiment shown in Fig. 8, the hemispherical portion 35 of the shell 9 continues as a strongly expanded sheath 20 tightly seated between the lower end of the piston 1 sheath 3 and a ring 22 attached to this lower end of the sheath by suitable means such as wool. In order for the shell 9 to move parallel to the axis XX, the lower end of the housing 3 of the piston 1 comprises a rounded surface 21, and the dimensions of the housing 9 and in particular its housing 20 are determined by the volume of fluid or substance 13 so that the rounded surface 21 and the housing , there is a clearance 23 at rest between the part 9c opposite this surface 21, which allows the shape of the part 9c to change without being subjected to tensile stresses as the shell 9 moves axially with respect to the cylindrical support surface 8 of the piston 1.
1010
Kuvion 9 mukainen suoritusmuoto eroaa kuvioissa 1,2 ja 8 esitetyistä suoritusmuodoista siinä suhteessa, että siitä puuttuu kuori kiertokangen 6 osittain pallomaisen pään 5 ja männän 1 sylinterimäisen tukipinnan 8 välistä. Toisin sanoen, muotoutuva aine 13 on suorassa 15 kosketuksessa pään 5 kanssa ja sen karkaaminen onkalosta 7 on estetty yksinkertaisesti valitsemalla tämän pään 5 ja sylinterimäisen tukipinnan 8 välinen välys (tai, mikä johtaa samaan tulokseen, mainittujen halkaisijoiden D ja d välinen ero) sopivalla tavalla, ottaen huomioon aineen 13 viskositeetti.The embodiment according to Fig. 9 differs from the embodiments shown in Figs. 1, 2 and 8 in that it lacks a shell between the partially spherical end 5 of the connecting rod 6 and the cylindrical support surface 8 of the piston 1. That is, the deformable material 13 is in direct contact with the head 5 and its escape from the cavity 7 is prevented simply by selecting the clearance between this end 5 and the cylindrical support surface 8 (or, resulting in the same result, the difference between said diameters D and d). taking into account the viscosity of substance 13.
2020
Osittain pallomaisen pään 5 halkaisijaa pitkin saadun poikkipinnan alan ja männän 1 poikittaisen poikkipinnan alan (mitattu kohtisuoraan akselia X-X vastaan) välinen suhde on suurempi tai yhtäsuuri kuin 0,5, mikä rajoittaa edullisesti aineeseen 13 ja päähän 5 toi-25 minnan aikana kohdistuvia painejännityksiä. Tämä tunnusomainen piirre pätee myös edullisesti kuoren 9 läsnäollessa, vaikka sitä ei esi-tetäkään kuvioiden 1 ja 8 kaavamaisissa esityksissä.The ratio between the cross-sectional area obtained along the diameter of the partially spherical head 5 and the transverse cross-sectional area of the piston 1 (measured perpendicular to the axis X-X) is greater than or equal to 0.5, which preferably limits the compressive stresses on the material 13 and the head 5 during operation. This characteristic also preferably applies in the presence of the shell 9, although it is not shown in the schematic representations of Figures 1 and 8.
Kuviossa 9 esitetyn suoritusmuodon mukaisesti kuvioissa 1,2 ja 8 30 numerolla 16 esitettyjen kaltaiset voitelu-urat eivät tule kysymykseen, koska aine 13 tukkisi ne ja nämä urat edistäisivät aineen kulkeutumista ulos sille tarkoitetusta tilasta. Tässä tapauksessa kier-tokankeen tehty paineistetun voiteluöljyn syöttökanava 14 on yhteydessä kiertokangen pään 5 halki kulkevien kanavien 15a kanssa, 35 jotka kanavat johtavat keskeytyksettä akselia X-X vastaan kohtisuoran "ekvaattoritason" P alapuolella, pään 5 osittain pallomai-• sen pinnan keskustan C kautta kulkien, rengasmaiseen kammioon 25,According to the embodiment shown in Fig. 9, lubrication grooves such as those shown at 16 in Figs. In this case, a pressurized lubricating oil supply passage 14 made in the rotary rod communicates with passages 15a passing through the end 5 of the connecting rod, which passes continuously below the "equator plane" P perpendicular to the axis XX, passing through the center C of the partially spherical surface. chamber 25,
Il itt:i lii il i i i fll 1 11 94281 jota rajoittaa mainitun tason P alapuolella kuviossa 1 esitetyn renkaan 17 kanssa analoginen rengas 17a, joka kammio 25 on kuitenkin varustettu ulosmenoaukoilla 26 kammioon 25 kanavia 14 ja 15a pitkin saapuvaa voiteluöljyä varten.Illustrated below said plane P by a ring 17a analogous to the ring 17 shown in Fig. 1, which chamber 25 is, however, provided with outlets 26 for lubricating oil entering the chamber 25 via the channels 14 and 15a.
55
Joka tapauksessa sylinterimäisen tukipinnan 8 korkeuden on oltava riittävän suuri, jotta kiertokangen 6 pään 5 akselin suuntainen liikkuminen männän 1 suhteen saadaan otetuksi vastaan, tämän vastatessa: 10 - erilaista lämpölaajenemista (johtuen erilaisista lämpölaajenemis-kertoimista) ja/tai - aineen 13 kokoonpuristuvuutta ja/tai - valmistuksesta johtuvia poikkeamia ja/tai 15 - kulumisilmiöitä.In any case, the height of the cylindrical support surface 8 must be large enough to accommodate the axial movement of the end 5 of the connecting rod 6 relative to the piston 1, corresponding to: 10 different thermal expansion (due to different coefficients of thermal expansion) and / or - compressibility and / or - manufacturing anomalies and / or 15 - wear phenomena.
Edellä oletetaan, että fluidi 13 on PTFErtä. Tämän aineen ilmeisistä eduista huolimatta siihen liittyy tiettyjä haittoja. Erityisesti kuoren 9 (kun sellainen on läsnä) pienien tai hyvin pienien vääris-20 tyrnien tapauksessa vaarana on se, että PTFE-matto ei mukaile niitä. Lisäksi vääristymän poikittainen laukeamisaika on suhteellisen suuri .It is assumed above that the fluid 13 is made of PTFE. Despite the obvious advantages of this substance, it has certain disadvantages. Particularly in the case of small or very small false sea buckthorns in the shell 9 (when present) there is a risk that the PTFE mat will not conform to them. In addition, the transverse trigger time of the distortion is relatively large.
Tietyissä tapauksissa, PTFEihen liittyvien haittojen välttämiseksi, 25 on edullista korvata se erittäin viskoosilla nesteellä, esimerkiksi silikoniöljyillä, joita käytetään viskositeettiin perustuvissa värinän valmentajissa, yhdistettynä edullisesti kuoren 9 käyttöön, joka kuori vääristyy käytön aikana jaksollisesta. Tätä havainnollistetaan kuviossa 10, jossa tila 12 täytetään alhaaltapäin (täyttöasennossa) 30 mahdollisten ilmakuplien välttämiseksi erittäin viskoosilla öljyllä 13 aukon 27 kautta, joka aukko suljetaan tämän jälkeen korkilla tai pistoruuvilla 28. Täytön aikana ilma pakenee (täyttöasennossa) tilan 12 yläosasta poistoaukon 31 kautta, joka aukko suljetaan tämän jälkeen korkilla tai pistoruuvilla 32. Tila 12 päättyy pienen matkan 35 verran ekvaattoritason P alapuolella pyöristymänä 29 (eikä viistona) . Viskoosista nesteestä 13 muodostuvan patjan hydrostaattinen paine on saatava aikaan todellakin tähän ekvaattoritasoon P saakka 12 94281 paksuntamalla tätä patjaa tähän tasoon P saakka. Rengasmainen tiiviste 30 on sijoitettu uurteeseen, joka on tehty mäntään sillä tavalla, että se päättyy sylinterimäiselle tukipinnalle 8 mainitun pyöristymän 29 alapuolella, kuitenkin mahdollisimman lähellä ekvaat-5 toritasoa P sen välttämiseksi, ettei hydrostaattinen paine irroita kuorta 9 sylinterimäisestä tukipinnasta 8, mikä johtaisi viskoosin nesteen 13 vuotamiseen. Kuitenkin on välttämätöntä, että tilan 12 paksuus on suhteellisen pieni, esimerkiksi noin 2 mm, jotta huomioon ei tarvitse ottaa viskositeetiltaan hyvin suuren öljyn 13 kokoonpu-10 ristuvuuden vaikutusta, jolloin tätä öljyä voidaan siis pitää käytännöllisesti katsoen kokoonpuristumattomana toimintalämpötiloissa ja -paineissa tämän kuvauksen alussa esitetyn yleisen määritelmän mukaisesti.In certain cases, in order to avoid the disadvantages associated with PTFE, it is preferable to replace it with a highly viscous liquid, for example silicone oils used in viscosity-based vibration trainers, preferably combined with the use of a shell 9 which is periodically distorted during use. This is illustrated in Figure 10, where the space 12 is filled from below (in the filling position) 30 to avoid possible air bubbles with highly viscous oil 13 through an opening 27 which is then closed with a cap or plug 28. During filling, air escapes (in the filling position) from the top 12 through an outlet 31 the opening is then closed with a cap or plug screw 32. The space 12 terminates a short distance 35 below the equatorial plane P in a rounding 29 (rather than obliquely). Indeed, the hydrostatic pressure of the mattress consisting of the viscous liquid 13 must be achieved up to this equatorial level P 12 94281 by thickening this mattress up to this level P. The annular seal 30 is placed in a groove made in the piston in such a way that it terminates on the cylindrical support surface 8 below said rounding 29, but as close as possible to the equatorial plane P to avoid the hydrostatic pressure removing the shell 9 from the cylindrical support surface 8. 13 leakage. However, it is necessary that the thickness of the space 12 be relatively small, for example about 2 mm, so that the effect of the compressibility of the very high viscosity oil 13 does not have to be taken into account, so that this oil can be considered practically uncompressed at operating temperatures and pressures. according to the general definition.
15 Tämän jälkeen kuvataan kuoren 9 läsnäoloa hyväksikäyttävät välineet voitelevan öljykalvon ylläpitämiseksi tämän kuoren 9 ja kiertokangen pään 5 välissä.Hereinafter, means for utilizing the presence of the shell 9 to maintain a lubricating oil film between this shell 9 and the end 5 of the connecting rod will be described.
Keksinnön mukaisesti ja kuten kuviossa 11 esitetään, tällaisten vä-20 lineiden toteuttamiseksi kuori 9 sijoitetaan siten, että sen olennaisesti puolipallon muotoinen osa 9a,9b lepää kiertokangen 6 osittain pallomaisen pään 5 päällä suljettua ympyrän muotoista kosketus-linjaa 33 pitkin, joka linja sijaitsee kiertokangen pään 5 keskustan C yläpuolella (edellä esitetyn sopimuksen mukaisesti) kulkevassa 25 tasossa Q, sen ollessa edullisesti kohtisuora männän 1 akselin X-XAccording to the invention and as shown in Fig. 11, in order to implement such means 20, the shell 9 is positioned so that its substantially hemispherical part 9a, 9b rests on the partially spherical end 5 of the connecting rod 6 along a closed circular contact line 33 located at the end of the connecting rod end. 5 in the plane Q passing above the center C (according to the above agreement), it being preferably perpendicular to the axis XX of the piston 1
suhteen. Erään muunnoksen mukaisesti kuori 9 voi levätä pään 5 päällä ympyränmuotoista vyöhykettä 34 pitkin, jonka vyöhykkeen yläosaa rajoittaa linja 33 ja/tai taso Q. Paineistetun voiteluöljyn yksisuuntaiset syöttövälineet ovat ylävirran puolella yhteydessä ta-30 kaiskuventtiilin 35 välityksellä kiertokankeen 6 tehdyn kanavan 14 kanssa ja ne johtavat välitilaan 36, jota rajoittavat kiertokangen pään 5 ja kuoren 9 mainitun kosketuslinjan 33 (tai kosketusvyöhyk-keen 34) yläpuolella sijaitsevat osat. Tämä kokonaisuus toteutetaan siten, että voiteluöljyn paine takaiskuventtiiliin 35 nähden ylävir-35 ran puolella on suurempi kuin välitilassa 36 vallitseva paine vähintään käyttökaasun kokoonpuristus-laukeamisjakson yhden osan aikana. Lopuksi kiertokangen pään 5 ja kuoren 9 välissä, kosketuslinjan 13 94281 tai -vyöhykkeen 33 tai 34 alapuolella sijaitseva tila 37 on yhteydessä matalapaineiseen ulosmenovyöhykkeeseen 38, jossa vallitseva paine on pienempi kuin välitilassa 36 vallitseva suurin paine. Siinä tapauksessa, että läsnä on kuviossa 9 esitetyn renkaan kanssa analo-5 ginen rengas 17a pään 5 pitämiseksi männän 1 sisällä, vähintään yhden aukon tai kanavan 26 on kuljettava tämän renkaan 17a läpi tai kierrettävä se tilan 37 saamiseksi esteettömään yhteyteen ulos-menovyöhykkeen 38 kanssa. Mikäli tila 37 olisi tiivis, niin voitelu-öljy seisoisi välitilassa 36.regarding. According to a variant, the shell 9 can rest on the head 5 along a circular zone 34, the upper part of which zone is delimited by a line 33 and / or a plane Q. The unidirectional means for supplying pressurized lubricating oil on the upstream side communicate with the rotary rod 6 via a non-return valve 35 an intermediate space 36 bounded by parts located above said contact line 33 (or contact zone 34) of the end 5 of the connecting rod and the housing 9. This assembly is implemented in such a way that the pressure of the lubricating oil with respect to the non-return valve 35 on the upstream side is higher than the pressure prevailing in the intermediate space 36 during at least part of the operating gas compression-firing cycle. Finally, the space 37 between the end 5 of the connecting rod and the shell 9, below the contact line 13 94281 or zone 33 or 34, communicates with a low pressure outlet zone 38 where the pressure prevailing is lower than the maximum pressure prevailing in the intermediate space 36. In the presence of a ring 17a analogous to the ring shown in Figure 9 to hold the end 5 within the piston 1, at least one opening or channel 26 must pass through or rotate through this ring 17a to provide unobstructed contact with the outlet zone 38. If space 37 were tight, the lubricating oil would stand in space 36.
1010
Edullisesti, ja kuten kuvioissa 13 ja 14 esitetään, mainittu välitila 36 muodostuu olennaisesti kuoren 9 ja kiertokangen pään 5 välisestä tilasta, niiden kosketuslinjan tai -vyöhykkeen 33,34 yläpuolella sijaiten, sekä lukuisista urista 39, joita on tehty kuoren 9 15 ja kiertokangen pään 5 vähintään yhdelle toisiaan vasten kääntyneelle pinnalle, ja jotka ovat yhteydessä voiteluöljyn yksisuuntaisen syöttövälineen suuaukon kanssa, toisin sanoen takaiskuventtiilin 35 alavirran kanssa. Piirustuksen yksinkertaistamiseksi kuviossa 11 esitetään vain mainittu kuoren 9 ja kiertokangen pään 5 välinen tila 20 sekä kosketuslinja 33 ja kosketusvyöhyke 34, tämän viimeksi mainitun näkyessä lisäksi kuviossa 14. Urien 39 ja muiden vastaavien leveys on arviolta sama kuin kuoren 9 paksuus. Nämä urat 39 ovat yleensä pituuspiirien kaltaisia uria, jotka kulkevat tämän leikkauspisteen kautta ja jotka päättyvät mainittuun kosketuslinjaan tai -vyöhykkee-25 seen 33, 34. Samoin kuin "ekvaattoritason" P tapauksessa, tässä yh-teydessä käytetäään käsitettä "pituuspiiri" tai "meridiaani" verraten tällöin kiertokangen päätä 5 maapalloon, jonka napojen kautta kulkeva linja muodostaa kiertokangen akselin ja yhtyy männän 1 akseliin X-X, kun kiertokanki 6 on sijoitettu männän 1 akselille 1, ku-30 ten esimerkiksi kuviossa 13 esitetään.Preferably, and as shown in Figures 13 and 14, said intermediate space 36 consists essentially of a space between the shell 9 and the crank arm 5, located above their line of contact or zone 33,34, and a plurality of grooves 39 made in the housing 9 and the crank end 5. on at least one facing surface and in communication with the orifice of the one-way lubricating oil supply means, i.e., downstream of the non-return valve 35. To simplify the drawing, Fig. 11 shows only said space 20 between the shell 9 and the end of the connecting rod 5 and the contact line 33 and the contact zone 34, the latter being further shown in Fig. 14. The width of the grooves 39 and the like is approximately equal to the thickness of the shell 9. These grooves 39 are generally meridian-like grooves passing through this point of intersection and terminating in said line of contact or zone 33, 34. As in the case of the "equatorial plane" P, the term "meridian" or "meridian" is used in this connection. then comparing the end 5 of the connecting rod to the ground, the line through the poles of which forms the axis of the connecting rod and coincides with the axis XX of the piston 1 when the connecting rod 6 is placed on the axis 1 of the piston 1, as shown in Fig. 13, for example.
Kuten kuvioissa 14 ja 15 esitetään, paineistetun voiteluöljyn yksisuuntaisen syöttövälineen suuaukko sijaitsee kiertokangen pään 5 osittain pallomaisen pinnan ja männän akselin X-X leikkauspisteessä, 35 olipa kiertokangen 6 ja männän 1 suhteellinen kulmittainen asema mikä tahansa, ja urat 39 kulkevat tämän leikkauspisteen kautta ja ne . päättyvät mainittuun kosketuslinjaan 33 tai kosketusvyöhykkeen 34 14 94281 ylärajaan.As shown in Figs. 14 and 15, the orifice of the unidirectional pressurized lubricating oil supply means is located at the intersection of the partially spherical surface of the connecting rod head 5 and the piston axis X-X, whatever the relative angular position of the connecting rod 6 and the piston 1 passes through and passes 39. terminating in said contact line 33 or the upper limit of the contact zone 34 14 94281.
Pituuspiirien 39 kaltaisten urien 39 lisäksi päähän 5 on tehty vähintään yksi toinen ura 40 männän 1 akselia X-X vasten kohtisuoraan 5 meridiaanitasoon kosketuslinjan tai -vyöhykkeen 33,34 yläpuolelle tai tämän kosketusvyöhykkeen 34 ylärajalle. Päähän 5 on tehty vielä vähintään yksi muu ura 41 männän 1 akselia X-X vastaan kohtisuoraan tasoon kosketuslinjan tai -vyöhykkeen 33,34 alapuolelle tai tämän kosketusvyöhykkeen 34 alarajalle. Edelleen tämän kosketusvyöhykkeen 10 34 alapuolelle, meridiaanitasoihin, on voitu lisäksi tehdä muita uria 42. Vaihtoehtoisesti nämä urat 39,40 ja 41 on voitu tehdä kuoren 9 sisäpinnalle 9b, niiden sijainnin ollessa sama kuin edullisesti kiertokangen päähän 5 tehtyjen urien sijainti, vähintäänkin kun kiertokanki 6 sijaitsee samalla suoralla männän 1 kanssa.In addition to the grooves 39 such as the meridians 39, at least one other groove 40 is made in the end 5 against the axis X-X of the piston 1 perpendicular to the meridian plane 5 above the contact line or zone 33,34 or at the upper limit of this contact zone 34. At least one further groove 41 is made in the end 5 against the axis X-X of the piston 1 in a plane perpendicular to the contact line or zone 33,34 or to the lower limit of this contact zone 34. Further, below this contact zone 10 34, in the meridian planes, other grooves 42 may be made. Alternatively, these grooves 39, 40 and 41 may be made on the inner surface 9b of the shell 9, their position being the same as the grooves preferably made on the crank end 5, at least when the crank 6 is located in the same line as the piston 1.
1515
Kuviossa 11 esitetyn ratkaisun mukaisesti kuoren 9 paksuuden ja sen valmistusmateriaalin jäykkyyden arvot ovat niin pienet, että kuoren 9 lähes puolipallon muotoinen yläosa 9a,9b saavuttaa täydellisesti kimmoisan muodonmuutoksen seurauksena kiertokangen pään 5 pallomai-20 sen ulkomuodon, kun mäntään 1 vaikuttavien voimien resultantti on mahdollisimman suuri, siten, että välitilaan 36 pidättynyt öljy kulkeutuu mainitun kosketuslinjan tai -vyöhykkeen 33,34 yli hydrostaattisen kalvon muodostaen mainittua ulosmenovyöhykettä 38 kohden, ja nämä arvot ovat niin suuret, että kuori 9 palautuu alkuperäiseen 25 muotoonsa, kun mäntään 1 kohdistuvien voimien resultantti on mahdollisimman pieni, siten, että välitilassa 36 vallitseva paine laskee arvoon, joka on pienempi kuin takaiskuventtiilin 35 välityksellä öljyn yksisuuntaisten syöttövälineiden syöttämän öljyn paine.According to the solution shown in Fig. 11, the values of the thickness 9 of the shell 9 and the stiffness of its material are so small that the almost hemispherical upper part 9a, 9b of the shell 9 reaches the spherical appearance of the crank head 5 as a result of maximum forces , so that the oil retained in the intermediate space 36 passes through said line of contact or zone 33,34 to form a hydrostatic membrane towards said outlet zone 38, and these values are so large that the shell 9 returns to its original shape when the resultant of forces on the piston 1 is as small as possible , so that the pressure in the intermediate space 36 drops to a value lower than the pressure of the oil supplied by the non-return oil supply means 35 via the non-return valve 35.
30 Männän liikkuessa edestakaisin kuoren 9 lähes puolipallon muotoinen osa toimii kalvopumpun kalvona, tämän pumpun imuvaiheen johtuessa välitilan 36 suurenemisesta ja sen ulostyöntövaiheen johtuessa tämän välitilan supistumisesta kuoren 9 kimmoisan muodonmuutoksen seurauksena.As the piston reciprocates, the nearly hemispherical portion of the shell 9 acts as a diaphragm for the diaphragm pump, the suction phase of this pump due to the expansion of the space 36 and its ejection phase due to the contraction of this space due to the resilient deformation of the shell 9.
Tässä tapauksessa kuori 9 voidaan muodostaa seuraavalla tavalla: 35In this case, the shell 9 can be formed as follows:
Il IM l· I.III I I I Hl ! IIl IM l · I.III I I I Hl! I
15 94281 a) Kuoren, jonka yläosa on levossa lähes puolipallon muotoinen, tapauksessa kuori 9 voidaan muodostaa tarvittavan muodon antavaan muottiin puristamalla, jolloin kiertokangen pää 5 voi olla täydellisesti pallon muotoinen (lukuunottamatta luonnollisesti sen ala- 5 osaa, josta se on yhdistetty kiertokankeen 6).15 94281 a) In the case of a shell, the upper part of which is almost hemispherical at rest, the shell 9 can be formed by pressing into a mold giving the required shape, whereby the end 5 of the connecting rod can be completely spherical (except naturally the lower part 5 is connected to the connecting rod 6) .
Tämän ratkaisun haittana on se, että välitila 36 on kiinteä männän 1 suhteen, ja että siinä tarvitaan uria öljyn syöttämiseksi tähän välitilaan öljyaukosta, joka on kiinteä kiertokangen 6 suhteen.The disadvantage of this solution is that the intermediate space 36 is fixed with respect to the piston 1 and that grooves are required in it to supply oil to this intermediate space from an oil opening which is fixed with respect to the connecting rod 6.
10 b) Kuoren, jonka yläosa on levossa puolipallon muotoinen, tapauksessa kiertokangen pää 5 on voitu työstää siten, että se vapauttaa öl-jyaukon ympärillä sijaitsevan välitilan 36. Tämä työstäminen voidaan toteuttaa esimerkiksi numeerisesti ohjattua konetta käyttäen pyöräh- 15 dyskappaletta sorvaamalla. Tällöin edellisessä kappaleessa kuvatut urat voidaan jättää pois.B) In the case of a shell, the upper part of which has a hemispherical shape at rest, the end 5 of the connecting rod can be machined to free the space 36 around the oil hole. This machining can be carried out, for example, by turning a rotating part using a numerically controlled machine. In this case, the grooves described in the previous paragraph can be omitted.
Kuvioissa 12-15 esitetyn toisen ratkaisun mukaan paineistettua öljyä syöttävät yksisuuntaiset välineet käsittävät kiertokangen 6 ja kier-20 tokangen pään 5 muodostamaan kokonaisuuteen sisällytetyn mäntäpum-pun, joka imee öljyä imuventtiilin 43 läpi ja työntää sen mainitun takaiskuventtiilin 35 läpi.According to the second solution shown in Figures 12-15, the unidirectional means for supplying pressurized oil comprise a rotary rod 6 and a piston pump integrated in the assembly of the rotary rod end 5, which sucks oil through the suction valve 43 and pushes it through said non-return valve 35.
Erään edullisen rakenteen mukaisesti mainittu pumppu muodostuu tila-• 25 vuudeltaan vaihtelevasta onkalosta 44, joka sijaitsee imuventtiilin 43 ja takaiskuventtiilin 35 välissä, ja jota rajoittaa kiertokangen 6 runko, jonka yläosa 45 on tehty kiertokangen päähän 5 työstetyssä porausreiässä 46 akselin suuntaisesti liukuvaksi männäksi. Kiertokangen 6 rungon ja kiertokangen pään 5 väliin on sijoitettu jousi.According to a preferred construction, said pump consists of a cavity 44 of variable volume located between the suction valve 43 and the non-return valve 35 and bounded by a body of a connecting rod 6, the upper part 45 of which is made axially sliding in a bore 46 machined at the end of the connecting rod. A spring is placed between the body of the connecting rod 6 and the end 5 of the connecting rod.
30 Tämän jousen kokoonpuristuma on niin suuri, että mainittuun, näiden kahden venttiilin 35,43 väliseen onkaloon 44 pidättyneen öljyn paine voi ylittää mainitussa välitilassa vallitsevan paineen työkaasun puristus-laukeamisjakson vähintään yhden osan aikana, tämän jousen 35 pituuden ollessa niin suuri, ettei sen suhteellinen kokoonpuristuminen ylitä kimmoisan muodonmuutoksen eikä jousen valmistusmateriaalin väsymisen raja-arvoja, jousen jäykkyyden ollessa niin pieni, että 16 94281 jousi kykynee puristumaan kokoon siten, että kiertokangen pään 5 ja kiertokangen rungon 6 tukipinnat joutuvat kosketukseen toinen toisensa kanssa, kun mäntään 1 kohdistuvien voimien resultantti on korkeintaan suurimmillaan, ja jäykkyyden ollessa niin suuri, että jousi 5 kykenee laukeamaan, kun mäntään kohdistuvien voimien resultantti on vähintään pienimmillään.The compression of this spring is so great that the pressure of the oil trapped in said cavity 44 between the two valves 35,43 may exceed the pressure in said intermediate during at least part of the working gas compression-firing cycle, the length of this spring 35 being so large that its relative compression exceed the limits of elastic deformation and not of the fatigue of the spring material, the stiffness of the spring being so low that the spring 16 94281 is capable of compressing so that the bearing surfaces of the crankshaft head 5 and the crankshaft body 6 come into contact with each other when the piston 1 is high , and the stiffness being so great that the spring 5 is able to release when the resultant of the forces acting on the piston is at least at its smallest.
Yksinkertaisimman, kuviossa 14 kaavamaisesti esitetyn suoritusmuodon mukaisesti kyseinen jousi on yksinkertainen kierrejousi 47. Mekaani-10 set välineet, joita ei esitetä, rajoittavat kiertokangen pään 5 liikkumista kiertokangesta 6 loittonevassa suunnassa.According to the simplest embodiment schematically shown in Fig. 14, said spring is a simple coil spring 47. Mechanical means 10, not shown, restrict the movement of the end 5 of the connecting rod in the direction away from the connecting rod 6.
Kuvioissa 13-15 esitettyjen, pisimmälle vietyjen suoritusmuotojen mukaisesti mainittu jousi on metallitanko, joka on edullisesti ti-15 taania.According to the most advanced embodiments shown in Figures 13-15, said spring is a metal rod, which is preferably titanium.
Kuviossa 13 esitetyn suoritusmuodon mukaisesti numerolla 48 esitetty metallitanko on muodoltaan putkimainen, ja se ympäröi kiertokangen rungon 6 ääriosaa 45. Tämä osa 45 on muodoltaan sylinteri, jota on 20 kavennettu kiertokangen rungon 6 viereisen osan suhteen siten, että saadaan muodostumaan rengasmainen reunus 49, jota vasten putkimaisen tangon 48 toinen akselin suuntaisista päistä nojaa.According to the embodiment shown in Fig. 13, the metal rod shown at 48 is tubular in shape and surrounds the end portion 45 of the connecting rod body 6. This portion 45 is in the form of a cylinder tapered to the adjacent portion of the connecting rod body 6 to form an annular rim 49 against one of the axial ends of the tubular rod 48 rests.
Kuviossa 15 esitetyn muunnoksen mukaisesti numerolla 50 esitetty 25 metallitanko on massiivinen lukuun ottamatta sen läpi kiertokangen 6 kanavan 14 jatkeena kulkevaa pitkänomaista kanavaa 51.According to the modification shown in Fig. 15, the metal bar 25 shown at 50 is massive except for the elongate channel 51 passing through it as an extension of the channel 14 of the connecting rod 6.
Olipa sovellettu suoritusmuoto mikä tahansa, tangon 48 tai 50 suhteellinen supistuma on noin 0,25 %, ja sen poikkileikkauksen ollessa 30 edullisesti noin 3 % männän 1 poikkileikkauksesta.Whatever embodiment is applied, the relative contraction of the rod 48 or 50 is about 0.25%, and its cross section is preferably about 3% of the cross section of the piston 1.
Metallitanko, kuten 48 tai 50, jota voidaan yleensä pitää jäykkänä, voi toimia jousena, mikäli sen poikkileikkaus on riittävän pieni siihen vaikuttaviin puristusrasituksiin verrattuna, mutta kuitenkin 35 niin suuri, että pysytään metallin, josta tanko on valmistettu, kimmoisan kokoonpuristumisen alueella. Metallitangon etuna kuviossa 12 esitettyyn jouseen verrattuna on sen pienempi tilantarve sekä hai- ib su i 4.li. mu i 17 94281 iällisten kuolleiden tilojen väheneminen. Titaani valitaan mielluunt-min kuin teräs siitä syystä, että sen kimmokerroin (Young-moduuli; 11,3 . 105 bar) on noin puolet teräksen kimmokertoimesta (22 . 105). Yhtäsuuren puristuksen tapauksessa tangon 48 tai 50 kokoonpuristuma ’ 5 on kaksi kertaa suurempi kuin terästangon tapauksessa, tai tietyn kokoonpuristuman tapauksessa titaanitangon pituus on puolet pienempi kuin terästangon pituus.A metal bar, such as 48 or 50, which can generally be considered rigid, can act as a spring if its cross section is small enough compared to the compressive stresses acting on it, but still 35 large enough to remain in the resilient compression range of the metal from which the bar is made. The advantage of the metal bar compared to the spring shown in Fig. 12 is its lower space requirement and the shark. mu i 17 94281 reduction in the number of dead holdings. Titanium is preferred over steel because its modulus of elasticity (Young's modulus; 11.3.105 bar) is about half that of steel (22.105). In the case of equal compression, the compression ‘5 of the bar 48 or 50’ is twice that of the steel bar, or in the case of a given compression, the length of the titanium bar is half the length of the steel bar.
Claims (25)
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8702202A FR2611191B1 (en) | 1987-02-18 | 1987-02-20 | REEL PAPER FEEDING APPARATUS WITH REEL HOLDING POSITION REELS |
| FR8702202 | 1987-02-20 | ||
| FR8800097 | 1988-02-22 | ||
| PCT/FR1988/000097 WO1988006250A1 (en) | 1987-02-20 | 1988-02-22 | Piston for internal combustion engines and similar |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI884825A FI884825A (en) | 1988-10-19 |
| FI884825A0 FI884825A0 (en) | 1988-10-19 |
| FI94281B FI94281B (en) | 1995-04-28 |
| FI94281C true FI94281C (en) | 1995-08-10 |
Family
ID=9348121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI884825A FI94281C (en) | 1987-02-20 | 1988-10-19 | Piston for internal combustion engines and other similar machines |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FI (1) | FI94281C (en) |
-
1988
- 1988-10-19 FI FI884825A patent/FI94281C/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI94281B (en) | 1995-04-28 |
| FI884825A (en) | 1988-10-19 |
| FI884825A0 (en) | 1988-10-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR950007627B1 (en) | Piston for internal combustion engines and similar | |
| US5115725A (en) | Piston and connecting rod assembly | |
| US5247873A (en) | Connecting rod assembly with a crosshead | |
| US5305684A (en) | Piston for internal combustion engines and like machines | |
| JP3297808B2 (en) | Belt tensioner and transmission system including the tensioner | |
| US4750409A (en) | Apparatus for compressing a gas | |
| JPS5848750B2 (en) | Piston used in hydraulic pressure transmission unit | |
| EP0449278B1 (en) | Connecting structure of piston and connecting rod | |
| US6783130B2 (en) | Seal mechanism and fuel pump provided therewith | |
| FI94281C (en) | Piston for internal combustion engines and other similar machines | |
| KR100388508B1 (en) | Device for lubricating a coupling between two mutually movable parts, particularly a connecting rod/piston coupling | |
| KR20010006003A (en) | Self-lubricating fluid cylinder | |
| US20030024384A1 (en) | Oil-less/oil free air brake compressors | |
| JP2584569B2 (en) | Hydraulic valve clearance compensator for internal combustion engine | |
| JP3234506B2 (en) | Fuel pump | |
| JP3629664B2 (en) | High pressure gas compressor piston | |
| CA1299943C (en) | Piston for internal combustion engines and like machines | |
| RU2015387C1 (en) | Piston for piston machine | |
| KR20240055151A (en) | Connecting rods and pistons for high-pressure piston pumps and high-pressure piston pumps for pumping fuel | |
| KR20070040756A (en) | Reciprocating pump | |
| JP2002054529A (en) | Fuel pump | |
| EP0661468B1 (en) | Supercharged engine | |
| JPH07332038A (en) | Valve stem sealing device | |
| SU1508002A1 (en) | Variable compression ratio ic-engine | |
| JPH08232852A (en) | Fuel pump |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB | Publication of examined application | ||
| MM | Patent lapsed | ||
| MM | Patent lapsed |
Owner name: MELCHIOR, JEAN FRéDéRIC |