SE535330C2 - Högtemperaturkolv - Google Patents

Description

535 330 2 Ett mer speciellt syñe med uppfinningen är att åstadkomma en förbättrad kolv för för- bränningsmotorer, vilken är anpassad för höga arbetstemperaturer.

Ett annat specifikt syfte med uppfinningen är att åstadkomma ett skydd för en kolv för för- bränningsmotorer, vilket förhindrar koksning vid kolvytor och oljekanaler.

Dessa och andra syften uppnås med uppfinningen som den definieras i bifogade patentkrav.

Uppfinningen hänför sig allmänt till kolvar för förbränningsmotorer, med en kolvkrona, ett kolvskört och ett parti för mottagning av en kolvbult som lagrar kolven i en vevstake. För att uppnå optimala förhållanden vid kolvarnas undersida och i synnerhet vid oljekanaler för kylning av kolvringar, är en grundläggande ide för uppfinningen att utnyttja ett på kolvbulten uppburet skydd som täcker en huvuddel av kolvkronans undersida. Skyddet är i tätande in- grepp med ett inre kolvskörtparti, bildar i monterat tillstånd en spalt mot kolvkronan och är åtminstone delvis anordnat innanför ett yttre kolvskörtparti. Detta gör det möjligt att undvika problem med fastbrärming av olja vid kolven och därmed koksning och igensättning av olj ekanaler.

Enligt en annan aspekt av uppfinningen åstadkoms ett ändamålsenligt skydd för en kolv i en förbränningsmotor. Detta skydd utgörs av en huv med ett kupolformat topparti, en cylindrisk sidovägg och en sarg utförda i ett stycke med varandra och uppvisande en lagring för en kolvbult, med lagringspartiet integrerat i sidoväggen och bestående av diametralt motsatt varandra upptagna öppningar i sidoväggen. Genom ett sådant utförande uppnås på kostnads- effektivt sätt ett mycket fördelaktigt och effektivt koksningsskydd för en sådan kolv.

Vidareutvecklingar av uppfinningen och utföringsformer av denna anges i underkraven.

Andra fördelar med uppfinningen kommer att bli tydliga vid genomläsning av den följande detaljerade beskrivningen av utföringsfonner av uppfinningen.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen och ytterligare syften och fördelar med denna kommer att förstås bäst med hänvisning till den följande beskrivningen och de bifogade ritningarna, på vilka: Fig. l Fig. 2 Fig. 3 Fig. 4 10 Fig. 5 Fig. 6 535 330 3 är en isärdragen vy av en utföringsforin av en kolv enligt uppfinningen; är ett längdsnitt genom den i Fig. 1 visade kolven enligt uppfinningen längs ett första plan A-A markerat i Fig. 3; är en planvy underifrån av den i Fig. 1 visade utfóringsfonnen av kolven enligt uppñnningen är ett längdsnitt genom den i Fig. l visade kolven i ett gentemot Fig. 2 vinkelrätt, likaledes i Fig. 3 markerat plan B-B och med kolvskört och kolvbult borttagna; är en perspektivvy av det i kolven enligt uppfinningen anordnade skyddet; och är en planvy från sidan av skyddet enligt Fig. 5 . 15 20 25 30 DETALJERAD BESKRIVNING Uppfinningens principer kommer nu att förklaras med hänvisning till en exemplifierande ut- föringsform av uppfinningen, vilken visas på de bifogade ritningama. Den utföiingsforin av uppfinningen som visas på ritningarna är ett exempel på en applikation av uppfinningens grundprinciper vid en känd typ av kolv för förbränningsmotorer. Det skall dock understrykas att den visade utföringsformen endast har till syfte att illustrera ett för närvarande föredraget utförande av en kolv enligt uppfinningen och inte är avsedd att begränsa uppñnningen till de på ritningama visade detalj ema.

Som nämnts ovan visas på de bifogade ritningama en typ av tvådelad kolv 1 där kolvkronan 2 och kolvskörtet 3 utgörs av separata delar. Kolvkronan 2 och kolvskörtet 3 har båda lagringspartier 4A, 4B för att uppbäras ledbart på en i figurerna schematiskt visad kolvbult 5 som i sin tur är ledbart förbunden med en i Fig. 2 endast antydd vevstake 6. En sådan kolv är särskilt lämplig för användning i motorer med högre arbetstemperaturer. Detta beror delvis på att den medger användning av olika specifikt anpassade material i kronan 2, vilken utsätts för de högsta temperaturerna, och skörtet 3, vilket uppbär kolvringar 9. Dessutom bidrar en med hjälp av länipliga tätningar 15 tätad spalt 17 mellan de olika delama. De olika materialen kan i ett exempel utgöras av stål i kronan 2 och aluminium i skörtet 3. Den tätade spalten 17 10 15 20 25 30 535 330 4 säkerställer å sin sida att värmeutvidgning i den för de högsta temperaturema utsatta kolv- kronan 2 inte överförs till kolvskörtet 3. Detta är viktigt för att inte överbelasta kolvringama 9. Genom att i spalten 17 ta upp temperaturrörclser för kolvkronan 2 kan man förhindra att kolvringama 9, vilka anligger tätande mot en icke visad cylindervägg i motom, skär mot denna cylindervägg.

Kolvskörtet 3 har en allmän cylinderform som är bildad med ett första inre parti 3A och ett på avstånd utanför detta anordnat andra yttre parti 3B, vilka är förenade med varandra i díametralt motsatta förbindningsområden 3D, 3E (se Fig. 3). Dessa förbindningsornråden 3D, 3E kan sträcka sig över en begränsad del av kolvskörtets 3 omkrets och över en be- gränsad del av kolvskörtets 3 höjd eller över hela dess höjd. Genom dessa förbindningsom- råden 3D, 3E sträcker sig lagringspartiet 4B för kolvbulten 5, vilket är utfört som díametralt motsatt varandra anordnade öppningar genom kolvskörtets 3 förbindningsområden 3D, 3E.

Uttryckt på armat sätt är det mellan kolvskörtets 3 första 3A och andra 3B parti bildat ett ringformigt, nedåt i riktning bort från kolvkronan 2 öppet urtag 3C som sträcker sig rimt hela kolvskörtets 3 omkrets, förutom vid förbindningsområdena 3D, 3E. Urtaget 3C står i dess övre ände i förbindelse med ett antal åtskilda oljekanaler 8 för tillförsel av olja till åtminstone en icke närmare betecknad olj esmord olj ering bland kolvringama 9.

Kolvkronan 2 har en allmän skivforrn med en företrädesvis delvis välvd undersida 2A och med nedåt från skivformen utsträckta, díametralt motsatt varandra anordnade hållarpartier 2B, 2C (se Fig. 1 och 4). Ihållarpartierna 2B, 2C är bildat ett lagringsparti 4A för kolvbulten 5, vilket även här är utfört som díametralt motsatt varandra anordnade öppningar i dessa.

Kolven 1 enligt uppfinningen är vidare försedd med ett på kolvbulten 5 uppburet skydd 7 som täcker minst en huvuddel av kolvkronans 2 undersida 2A. Skyddet 7 har till uppgifi att skydda kolven l, och närmare bestämt undersidan 2A av kolvkronan 2, från ”koksning”, dvs. att olja bränner fast där. Sådan koksning kan även leda till att oljekanaler sätts igen så att olja inte kommer fram till platser där den skall verka. I värsta fall kan sådan i gensättning leda till att en motor skär. Skyddet 7 utgörs av en allmänt kopp- eller hattforrnad huv med ett övre kupolforrnat topparti 10 med en rundning som lämpligen är avpassad efter välvningen i kolv- kronans 2 undersida 2A. Vidare har skyddet 7 en i huvudsak cylindrisk sidovägg 11 och en ringforrnig, nedåt öppen sarg 12. Alla dessa delar av skyddet 7 är lämpligen utförda i ett 10 15 20 25 30 535 330 5 stycke med varandra. Sidoväggen ll är försedd ett lagringsparti 13 för kolvbulten 5, vilket lagringsparti är en integrerad del av sidoväggen 11 och även i detta fall grundläggande är bildat av diametralt motsatt varandra upptagna öppningar 13A, 13B i sidoväggen 11.

Skyddet 7 består av ett material med begränsad värmeledningsförmåga och kan lämpligen vara bildat av fiberkomposit som företrädesvis innehåller kolfiber. Altemativt kan skyddet 7 även tillverkas i ett stycke av aluminium. Delar av skyddet 7 är vidare anpassade efter formen på kolvkronan 2. Monterat på kolvbulten 5 bildar det således en åtminstone huvudsakligen obruten eller genomgående spalt 16 gentemot minst en huvuddel av kolvkronans 2 undersida 2A, dvs. den hetaste ytan på kolven 1. Därmed kan värmetransport mellan kolvkronans 2 och skyddets 7 material utebli eller åtminstone reduceras kraftigt. Även om spalten 16 mellan skydd 7 och kolvkrona 2 i ritningsfigurerna visas med en viss bredd skall det vara uppenbart att denna spalt 16 beroende på applikationen kan utföras med i första hand större, men även mindre bredd än den som visas. En bredare spalt kan exempelvis utnyttjas vid mycket höga arbetstemperaturer, för att effektivt förhindra värmeövergång från kolvkrona 2 till skydd 7. Å andra sidan kan en smalare spalt komma i fråga när begränsat utrymme står till förfogande i kolven.

Med ett sådant skydd monterat kan kolvens 1 arbetstemperatur höjas, vilket ger förbättrad förbränning och lägre bränsleförbrukning. Med skyddet 7 på plats behöver vidare oljan i motorn inte kyla den hetaste delen av kolven 1, dvs. kolvkronan 2, genom att skyddet 7 täcker denna del. På så sätt kan motorns olja bevara sin kvalitet under längre drifttid.

Skyddet 7 är monterat på kolvbulten 5 med hjälp av lagringspartiet 13 som i monterat till- stånd ansluter tätande mot kolvbulten 5 så att även denna och dess partier som är lagrade i själva kolven 1 är skyddade från påverkan av het olja. Delar av skyddet 7 är även anpassade efter formen på kolvskörtet 3 så att det i monterat tillstånd befinner sig i tätande ingrepp med det första inre partiet 3A av kolvskörtet 3. Avsikten med detta är att med hög precision täta mot detta inre parti 3A av kolvskörtet 3 så att het olja inte kan komma in i spalten 16 mellan skyddet 7 och kolvkronans 2 undersida 2A. Vidare är åtminstone en del, företrädesvis en huvuddel, av skyddet 7 anordnad på lämpligt avstånd innanför det andra yttre partiet 3B av kolvskörtet 3 för att på detta sätt hjälpa till med att styra in olja från motom i uitaget 3C och vidare till oljekanalerna 8 för smörj ning av oljeringen 9. 10 15 20 25 30 535 330 6 I det visade utförandet har skyddet 7 specifikt ett i monterat tillstånd mot kolvkronan 2 vänt, slutet topparti 10 som övergår i en första ände 11A av den allmänt cylindriska sidoväggen ll, vilken vid dess andra ände llB övergår i den bort från kolvkronans 2 undersida 2A riktade, nedåt öppna sargen 12. I anslutning till sargen 12 har skyddet 7 en väsentligen cirkelforrnad största yttre omkrets 7C och i direkt anslutning till denna är anordnad en snett uppåt mot kolvkronan 2 vänd anliggningsyta 7D avsedd för tätande anliggning med hög precision mot en yta vid en nedre ändkant av kolvskörtets 3 första inre parti 3A. I området för den största yttre Omkretsen 7C har skyddet 7 en ytterdiameter D2 som är tydligt mindre än en inner- diarneter D1 för kolvskörtets 3 andra yttre parti 3B, varigenom den nämnda öppna oljeförbindelsen till urtaget 3C och oljekanalerna 8 säkerställs.

I alternativa, men inte specifikt visade uttöringsformer av uppfinningen kan varianter eller modifieringar av de olika visade delama av denna utnyttjas utan att man avviker från upp- finningens omfattning. Framförallt är uppfinningen inte begränsad till det visade och be- skrivna, schematiska utförandet av en tvådelad kolv. Även om uppfinningen idag kan antas ha sitt största användningsområde i motorer som är avsedda att verka vid högre arbets- temperaturer och som därför är utförda med separat kolvkrona och kolvskört, omfattar upp- ñnningen i dess bredaste omfattning även varianter och modifieringar av en sådan kolv där dess utmärkande särdrag åstadkommer samma grundläggande funktioner och tördelar som beskrivits ovan. Även om uppfinningen visats och beskrivits med särskild hänvisning till en applikation avsedd särskilt för fyrtaktsmotorer för tunga fordon skall uppfinningen på intet sätt vara begränsad till just sådana applikationer. Uppfinningens grundprinciper kan således appliceras på andra typer av motorer och tör andra typer av fordon.

Upptinningen har beskrivits i samband med en utlöringsform som tör närvarande anses vara mest praktisk och ändamålsenlig, men det skall inses att uppfinningen inte är begränsad till det visade och beskrivna utförandet. Uppfinningen skall således täcka olika modifieringar och ekvivalenta arrangemang som faller inom de bifogade kravens gmndtanke och skydds- omfång.

Claims (10)

5 10 15 20 25 30 535 330 PATENTKRAV

1. Kolv (1) för förbrärmingsmotor, innefattande en kolvkrona (2), ett kolvskört (3) och partier (4A, 4B, 13) avpassade för mottagning av en kolvbult (5) med hjälp av vilken kolven är avsedd att uppbäras vridbart på en vevstake (6), kännetecknad av att: a) på kolvbulten är uppburet ett skydd (7) som uppvisar ett mot kolvkronans (2) undersida (2A) vänt slutet topparti (10) som övergår i en första ände (1 1A) av en sidovägg (1 1) och som täcker minst en huvuddel av en undersida (ZA) av kolvkronan; b) skyddet är monterat i tätande ingrepp med ett första inre parti (3A) av kolvskörtet för att täta mot detta inre parti av kolvskörtet (3) så att het olja inte kan komma in i en i monterat tillstånd bildad, åtminstone i huvudsak genomgående spalt (16) gentemot minst en huvuddel av kolvkronans undersida; och c) åtminstone en del av skyddet är anordnad på avstånd innanför ett på avstånd utanför kolvskörtets första parti anordnat andra yttre parti (3B) av kolvskörtet.

2. Kolv (1) enligt krav 1, kännetecknad av att skyddet (7) har en väsentligen cirkelforrnad yttre omkrets (7C) i direkt anslutning till vilken är anordnad en uppåt mot kolvkronan (2) vänd anliggningsyta (7D) för tätande anliggning mot kolvskörtets (3) första inre parti (3A).

3. Kolv (1) enligt krav 2, kännetecknad av att skyddet (7) i området för dess cirkel- forrnade största yttre omkrets (7C) har en ytterdiameter (DZ) som är tydligt mindre än en innerdiarneter (Dl) för kolvskörtets (3) andra yttre parti (3B).

4. Kolv (1) enligt något eller några av krav 1-3, kännetecknad av att mellan kolvskörtets (3) första (3A) och andra (3B) parti är bildat ett ringforrnigt, nedåt i riktning från kolvkronan (2) öppet urtag (3C) vilket i dess övre ände står i förbindelse med oljekanaler (8) för tillförsel av olja till åtminstone en kolvring (9).

5. Kolv (1) enligt något eller några av krav 1 till 4, kännetecknad av att skyddet (7) uppvisar ett lagringsparti (13) för kolvbulten (5), vilket i monterat tillstånd ansluter tätande mot kolvbulten, skyddande delar av denna från påverkan av het olja. 10 15 20 535 330 8

6. Kolv (l) enligt något eller några av krav l till 5, kännetecknad av att skyddet (7) vid den andra änden (l1B) av sidoväggen (1 l) som är allmänt cylindrisk övergår i en bort från kolvkronan riktad öppen sarg (12).

7. Kolv enligt krav 5 eller 6, kännetecknar! av att skyddets (7) lagringsparti (13) För kolv- bulten (5) är bildat av öppningar (ISA, l3B) i diametralt motsatta partier av sidoväggen (11) och är en integrerad del av denna.

8. Kolv (1) enligt något eller några av krav 1 till 7, kännetecknad av att skyddet (7) består av ett material med begränsad värmeledningstörrnåga.

9. Skydd (7) för en kolv (1) enligt något eller några av kraven 1-8, kännetecknat av att det utgörs av en allmänt koppfonnad huv med ett slutet topparti (10), en huvudsakligen cylindrisk sidovägg (l 1) och en ringforrnig sarg (12) utförda i ett stycke med varandra och uppvisande ett lagringsparti (13) för en kolvbult (5), varvid lagringspartiet är integrerat i sidoväggen och består av diametralt motsatt varandra upptagna öppningar (l 3A, l3B) i sido- väggen.

10. Skydd (7) enligt krav 9, kännetecknat av att det är bildat av en fiberkomposit, före- trädesvis innehållande kolfiber.