DE1045164B

DE1045164B - Internal combustion engine pistons

Info

Publication number: DE1045164B
Application number: DES54296A
Authority: DE
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1957-07-05
Filing date: 1957-07-15
Publication date: 1958-11-27

Description

Brennkraftmaschinenkolben Die Erfindung betrifft einen Brennkraftmaschinenkolben mit einem Lager für die Kolbenstange, dessen kugelförmige Gleitfläche mindestens in der Zone der höchsten Belastung durch eine Anzahl kleinkalibriger Bohrungen mit Schmiermittel versorgt wird, wobei der Abstand der auf die Gleitfläche mündenden Bohrungen in der Ebene der Bewegung gleich oder kleiner ist als die Pendelbewegung der relativ zueinander gleitenden Teile des Lagers.Internal combustion engine piston The invention relates to an internal combustion engine piston with a bearing for the piston rod, the spherical sliding surface of which is at least in the zone of highest stress due to a number of small bore holes Lubricant is supplied, the spacing of which opens onto the sliding surface Holes in the plane of motion is equal to or smaller than the pendulum motion the parts of the bearing that slide relative to one another.

Die Schmierung von Lagern, welche nicht rotieren, sondern lediglich eine rhythmische Teilrotation, beispielsweise eine Pendelbewegung mit einem relativ geringen Winkelausschlag, ausführen, stellt bekanntlich eine Schwierigkeit dar. Denn zwischen den gleitenden Teilen solcher Lager herrscht in den meisten Fällen halbflüssige Reibung, weil sich kein zusammenhängender Schmierfilm, wie in einem umlaufenden Lager, bilden kann, Es ist bereits versucht worden, dieses spezielle Lagerschmierproblem beispielsweise bei einem auf einem Kugelkopf gelagerten Brennkraftmaschinenkolben durch einen zwangsweise um seine Achse rotierenden, sogenannten Schaltkolben zu lösen, was jedoch eine relativ komplizierte, daher teure und störanfällige Konstruktion ergibt. Ein anderer Vorschlag geht von der Erkenntnis aus, daß die günstigste Form der ÜI-zuführung zuLagern mit der erwähnten Beanspruchung darin besteht, in der Lagerschale in einer Ebene der Bewegung eine Anzahl von radial gerichteten kleinkalibrigen Schmiermittelbohrungen anzubringen, deren Abstand im Lagerspalt innerhalb der Größenordnung der Pendelbewegung der gleitenden Teile des Lagers liegt, und die gleitenden Teile durch diese Bohrungen mit Drucköl zu versorgen, so daß sich unter jeder Bohrung eine bis zum Bereich der in der Bewegungsebene benachbarten Bohrung erstreckende Schmiermittelinsel ausbilden kann. Wenn dabei die Bohrungen nur in einer Ebene angeordnet sind, ist die Ausbildung des Schmierfilmes in der Richtung der Bewegungsachse ungleichmäßig, und es bleibt beim unerwünschten Zustand halbflüssiger Reibung. Bei einer diesen Nachteil vermeidenden vielzahligen Anordnung von Bohrungen in - in Bewegungsrichtung - parallelen Ebenen ergeben sich beim kugelförmigen Lager fast unüberwindliche Fertigungsschwierigkeiten bei der Herstellung der Bohrungen in radialer Anordnung und der sie verbindenden Zuführungskanäle. Aus diesen Gründen hat sich bisher die an und für sich gut funktionierende Schmiermittelverteilung mittels vieler Bohrungen für die Serienherstellung kugelförmiger Kolbenstangenlager an Brennkraftmaschinen als zu teuer und kompliziert erwiesen und deshalb auch nicht durchsetzen können.The lubrication of bearings that do not rotate, only a rhythmic partial rotation, for example a pendulum movement with a relative small angular deflection is known to be a difficulty. Because between the sliding parts of such bearings there is in most cases semi-fluid friction, because there is no cohesive lubricating film, as in a revolving bearing, can form, It has already been tried to make this special Bearing lubrication problem, for example, with an internal combustion engine piston mounted on a ball head by a so-called switching piston that is forced to rotate about its axis solve what, however, a relatively complicated, therefore expensive and failure-prone construction results. Another suggestion is based on the knowledge that the most favorable form the ÜI supply to bearings with the mentioned stress is in the Bearing shell in a plane of movement a number of radially directed small caliber To attach lubricant holes, their distance in the bearing gap within the order of magnitude the pendulum motion of the sliding parts of the bearing, and the sliding parts to supply pressure oil through these holes so that there is under each hole one extending to the area of the adjacent bore in the plane of movement Can form lubricant island. If the holes are only arranged in one plane the formation of the lubricating film is uneven in the direction of the axis of movement, and it remains in the undesirable state of semi-fluid friction. With one of these Disadvantage avoiding multiple arrangement of holes in - in the direction of movement - parallel planes result in almost insurmountable manufacturing difficulties with spherical bearings in the production of the bores in a radial arrangement and the connecting them Feed channels. For these reasons, so far has worked well in and of itself Lubricant distribution by means of many bores for series production of spherical Piston rod bearings on internal combustion engines have proven to be too expensive and complicated and therefore cannot enforce.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, die Vorteile einer optimalen Schmiermittelverteilung in dem kugelförmigen, eine Pendelbewegung ausführenden Lager mit einer fertigungstechnisch günstigen, d. h. für Serienfertigung geeigneten Gestaltung desselben zu vereinigen.The object of the invention is now to the advantages of an optimal lubricant distribution in the spherical bearing, which performs a pendulum movement, with a manufacturing technology cheap, d. H. to unite the same design suitable for series production.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen ziegeldachartig, über mindestens den größten Teil der höchstbelasteten Laufflächenzone verteilt, in einem einen Teil des Lagers bildenden, den kugelförmigen Innenteil desselben annähernd halbkugelförmig umfassenden Einsatzstück angeordnet sind, welches einen Raum zwischen der Schmiermittelzuführungsstelle und der Gleitfläche ausfüllt und auf der der Schmiermittelzuführungsstelle zugewendeten Seite eine ebene Fläche aufweist, in welcher die Schmiermittelbohrungen senkrecht zur Fläche derart angeordnet sind, daß sie unmittelbar in die Gleitfläche münden.The invention is characterized in that the holes tiled roof-like, distributed over at least the largest part of the most heavily used tread zone, in a part of the bearing forming the spherical inner part of the same are arranged approximately hemispherical comprehensive insert piece, which a Fills space between the lubricant supply point and the sliding surface and has a flat surface on the side facing the lubricant supply point, in which the lubricant holes are arranged perpendicular to the surface in such a way that that they open directly into the sliding surface.

Eine sehr zweckmäßige und durch ihre Unkompliziertheit vorteilhafte Ausführung gemäß der Erfindung ergibt sich, wenn in der Fläche des Einsatzstückes Schmiermittelnuten angeordnet sind, welche in an sich bekannter Weise mit einer bearbeiteten ebenen Auflagefläche des Einsatzstückes zusammen Schmiermittelkanäle bilden und die einzelnen Bohrungen mit der Schmiermittelzuführungsstelle verbinden.A very practical one and advantageous due to its simplicity Execution according to the invention results when in the surface of the insert Lubricant grooves are arranged, which in a known manner with a machined flat bearing surface of the insert together lubricant channels and connect the individual bores with the lubricant supply point.

Weiterhin kann es von Vorteil sein, einen Nebenkanal anzuordnen, welcher ebenfalls in an sich bekannter Weise die Schmiermittelzuführungsstelle mit Kühlräumen des Kolbens verbindet, derart, daß von der Schmiermittelzuführungsstelle in den Nebenkanal abgezweigtes Schmiermittel die Kühlräume des Kolbens als Kühlmittel durchfließt. Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes an Hand einer schematischen Zeichnung näher erläutert.Furthermore, it can be advantageous to arrange a secondary channel which likewise in a manner known per se, the lubricant supply point with cooling spaces of the piston connects in such a way that from the lubricant supply point in the Secondary channel branched off lubricant flows through the cooling chambers of the piston as coolant. in the The following is an embodiment of the subject invention on the basis of a schematic drawing explained in more detail.

Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch den Kolben einer Brennkraftmaschine, dessen Kolbenstangenlager als Kugelkopf ausgebildet ist.Fig. 1 shows a vertical section through the piston of an internal combustion engine, whose piston rod bearing is designed as a ball head.

In der Figur bezeichnet 1 den Kolben mit der Kolbenstange 2. In der Kolbenstange 2 befindet sich ein Kanal 3, durch welchen Schmiermittel unter Druck durch den als Kugel 4 ausgebildeten Kopf der Stange 2 hindurch zur Schmiermittelzuführungsstelle 5 gefördert wird. Zwischen der Schmiermittelzuführungsstelle 5 und der Lagerkugel 4 befindet sich das Einsatzstück 6 mit der ebenen Fläche 7. Man erkennt ferner die im Abstand parallel angeordneten Schmiermittelbohrungen 8 im Einsatzstück 6. Weiterhin weist das Einsatzstück 6 Schmiermittelnuten 9 auf, welche mit einer bearbeiteten, ebenen Auflagefläche 10 eines zum Kolben gehörenden Teiles 10' zusammen Schmiermittelkanäle bilden.In the figure, 1 denotes the piston with the piston rod 2. In the piston rod 2 there is a channel 3 through which lubricant is conveyed under pressure through the head of the rod 2, which is designed as a ball 4, to the lubricant supply point 5. Between the lubricant supply point 5 and the bearing ball 4 is the insert piece 6 with the flat surface 7 can also be seen the parallel spaced lubricant bores 8 6 in the insert Furthermore, the insert 6 lubricant grooves 9, which with a machined, flat supporting surface 10 a part 10 ' belonging to the piston together form lubricant channels.

In Fig. 2, welche einen Horizontalschnitt durch den Kolben in Höhe der ebenen Fläche 7 zwischen dem Einsatzstück 6 und dem Teil 10' darstellt, ist das Netz der Schmiermittelnuten 9, 11, 11', zu erkennen. Die radialen Nuten 9 verbinden die konzentrischen Nuten 11, 11' mit den einzelnen Ölbohrungen 8 untereinander und mit der im Zentrum gelegenen Schmiermittelzuführungsstelle 5 im Einsatzstück.In Fig. 2, which shows a horizontal section through the piston at the level of the flat surface 7 between the insert 6 and the part 10 ' , the network of lubricant grooves 9, 11, 11' can be seen. The radial grooves 9 connect the concentric grooves 11, 11 ' with the individual oil bores 8 with one another and with the central lubricant supply point 5 in the insert.

Die Kugelkopflagerung ermöglicht die Unterbringung einer optimal großen Lagerfläche zur Aufnahme hoher Arbeitsdrücke und gestattet gleichzeitig eine freie Dreh- oder Pendelbewegung des Kolbens, der bei Bedarf durch Einbau einer Schaltvorrichtung auch zwangsweise gedreht werden kann.The ball head bearing enables an optimally large one to be accommodated Storage area to accommodate high working pressures and at the same time allows a free Rotary or pendulum movement of the piston, if necessary by installing a switching device can also be forcibly rotated.

Von dem Schmiermittel wird auf der Rückseite 7 des Einsatzstückes 6 zugleich das Kühlöl abgezweigt, welches die eingegossenen Kühlrohre 12 der- Ringpartie des Kolbens 1 durchfließt. Zu diesem Zweck sind Nebenkanäle 13 im Teil 10' angeordnet, welche- in die kreisringförmige Schmiermittelnut il' münden, so daß in jeder beliebigen Stellung des Kolbens 1 beim Zusammenbau mit der eventuell vormontierten Kugelkopflagerung im Führungskäfig 14 eine richtungsunabhängige ständige Verbindung zwischen der Schmiermittelzuführungsstelle 5 und den Kolbenkühlkanälen 12 besteht.From the lubricant, the cooling oil is branched off at the same time on the rear side 7 of the insert 6, which oil flows through the cast-in cooling tubes 12 of the ring belt of the piston 1. For this purpose, secondary channels 13 are arranged in part 10 ', which open into the annular lubricant groove il' , so that in any position of the piston 1 when assembling with the possibly preassembled ball head bearing in the guide cage 14, a direction-independent permanent connection between the lubricant supply point 5 and the piston cooling channels 12 consists.

Diese Anordnung gestattet schließlich auch noch die Demontage des Kolbens selbst bei sonst schlechter Zugänglichkeit des Motors durch einfaches Lösen der Muttern 15 der Dehnschrauben 16 vom Kurbelwellenraum her, wodurch die erforderliche freie Ausbauhöhe bei gedrängten Platzverhältnissen des Motors im Motorenraum gegenüber dem sonst üblichen gemeinsamen Ausbau von Kolben und Kolbenstange erheblich herabgesetzt wird.This arrangement also allows the piston to be dismantled, even if the engine is otherwise poorly accessible, by simply loosening the nuts 15 of the expansion screws 16 from the crankshaft space, which results in the required free height when space is tight for the engine in the engine room compared to the otherwise common removal of pistons and piston rod is significantly reduced.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Internal combustion engine piston with a bearing for the piston rod, whose spherical sliding surface at least in the zone of the highest Load supplied with lubricant through a number of small bore holes is the distance between the holes opening onto the sliding surface in the plane the movement is equal to or less than the pendulum movement of the relative to each other sliding parts. of the bearing, characterized in that the bores (8) are tiled roof-like, distributed over at least the largest part of the most heavily used tread area, in a part of the bearing forming the spherical inner part (4) of the same approximately hemispherical comprehensive insert piece (6) are arranged, which a space between the lubricant supply point (5) and the sliding surface fills and on the side facing the lubricant supply point (5) a plane Has surface (7) in which the lubricating holes (8) perpendicular to the surface (7) are arranged in such a way that they open directly into the sliding surface.

2nd piston according to claim 1, characterized by lubricant grooves (9) in the surface (7) of the Insert, which in a known manner with a machined flat Form the contact surface of the insert and the individual lubricant channels Connect the bores (8) to the lubricant feed point (5).

3. piston after Claim 1, characterized by a secondary channel (13), which is known per se Way the lubricant supply point (5) with cooling chambers (12) - connects the piston, such that branched off from the lubricant supply point in the secondary channel Lubricant flows through the cooling chambers of the piston as coolant. Into consideration Printed publications: German Patent No. 871222; British patent specification No. 769,352; French Patent Nos. 1111905, 1137182; U.S. Patents No. 2 369 907, 2 723 003.