DE1476062C3 - Reciprocating pistons for internal combustion engines - Google Patents

Reciprocating pistons for internal combustion engines

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DE1476062C3
DE1476062C3 DE19651476062 DE1476062A DE1476062C3 DE 1476062 C3 DE1476062 C3 DE 1476062C3 DE 19651476062 DE19651476062 DE 19651476062 DE 1476062 A DE1476062 A DE 1476062A DE 1476062 C3 DE1476062 C3 DE 1476062C3
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DE19651476062
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German (de)
Inventor
Jeffrey Bradford Duree (Großbritannien)
Original Assignee
Hepworth & Grandage Ltd, Bradford, Yorkshire (Großbritannien)
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Description

gegenüberliegender Kolbenbolzennaben 3, die mit dem Kolbenkopf über Stege 4 in Verbindung stehen, und aus einem Kolbenschaft 5 besteht, der mit einander diametral gegenüberliegenden Gleitflächen 6 versehen ist, die im Winkel von 90° zur Achse der beiden Kolbenbolzennaben angeordnet sind.opposing piston pin bosses 3, which are connected to the piston head via webs 4, and from a piston skirt 5, which is provided with sliding surfaces 6 diametrically opposite one another which are arranged at an angle of 90 ° to the axis of the two piston pin bosses.

Regeleinsatzpaare 7 und 8 sind teilweise in die Kolbenbolzennaben 3 eingegossen, und zwar jeweils oberhalb und unterhalb der Naben, wobei ihre sich gegenüberliegenden Kanten räumlich voneinander getrennt angeordnet sind und die äußeren Enden jedes Einsatzes gegen eine Schulter 9 anstoßen, die mit dem Inneren des Schaftes 5 im Bereich der Gleitfläche 6 ein Stück bildet. Die Einsatzpaare 7 und 8 sind durch Stanzen oder auf andere Weise in der dargestellten Form hergestellt. Die Einsatzpaare bestehen aus einem Metall, welches einen niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als das Metall des Kolbens.Regulating insert pairs 7 and 8 are partially cast into the piston pin bosses 3, respectively above and below the hubs, their opposite edges spatially from each other are arranged separately and the outer ends of each insert abut against a shoulder 9, which with the Forms a piece inside the shaft 5 in the region of the sliding surface 6. The bet pairs 7 and 8 are through Stamping or otherwise produced in the form shown. The bet pairs consist of one Metal which has a lower coefficient of thermal expansion than the metal of the piston.

Erfindungsgemäß weist das Metall des oberen Einsatzpaares 7 einen niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten auf als das Metall des unteren Einsatzpaares 8.According to the invention, the metal of the upper pair of inserts 7 has a lower coefficient of thermal expansion as the metal of the lower pair of inserts 8.

Wenn der Kolben in der Brennkraftmaschine arbeitet, bewirkt die erzeugte Verbrennungswärme eine radiale Dehnung des im Maschinenzylinder hin- und herlaufenden Kolbens, die am Kolbenkopf aus den bekannten Gründen größer ist als am offenen Kolbenende. Indem das untere Einsatzpaar 8 aus einem Werkstoff mit einem höheren Ausdehnungskoeffizienten besteht als der Werkstoff des oberen Einsatzpaares 7, wird eine gleichmäßige Kompensation des steuernden Effektes des unteren Einsatzpaares auf die radiale Ausdehnung der Kolbengleitflächen derart erreicht, daß die radiale Dehnung der Gleitflächen längs des Kolbenschaftes konstant oder nahezu konstant ist.When the piston is working in the internal combustion engine, the generated heat of combustion causes a radial one Expansion of the piston moving back and forth in the machine cylinder, which occurs on the piston head from the known Reasons is greater than at the open end of the piston. By the lower pair of inserts 8 made of a material with a higher coefficient of expansion than the material of the upper pair of inserts 7 is a Uniform compensation of the controlling effect of the lower pair of inserts on the radial expansion of the piston sliding surfaces achieved in such a way that the radial expansion of the sliding surfaces along the piston skirt is constant or nearly constant.

Bei der in den F i g. 3 und 4 gezeigten Ausführungsform gleichen die Regeleinsatzpaare 7 und 8 denen der Fig. 1 und 2. In dieser Ausführungsform ist der Kolbenkopf 1 mit seinem Nutenteil 2 teilweise von dem Kolbenschaft 5 durch ein Paar üblicher Querschlitze 10 getrennt, wobei je ein Querschlitz auf jeder Seite der Achse der Kolbenbolzennaben 3 vorgesehen ist. Jedes Ende eines jeden Querschlitzes 10 endet oberhalb und angrenzend an eine Kolbenbolzennabe und ist mit einem geeigneten Schlitz 11 versehen, welcher sich im Kolbenschaft nach unten in Richtung auf die zugehörige Kolbenbolzennabe erstreckt.In the case of the FIGS. 3 and 4, the rule insert pairs 7 and 8 are the same as those of the Fig. 1 and 2. In this embodiment, the piston head 1 with its groove part 2 is partially from the Piston shaft 5 separated by a pair of conventional transverse slots 10, with a transverse slot on each side of the Axis of the piston pin bosses 3 is provided. Each end of each transverse slot 10 ends above and adjacent to a piston pin hub and is provided with a suitable slot 11, which is located in the Piston skirt extends downward in the direction of the associated piston pin boss.

Durch die Schlitze 10 und 11 wird der Wärmeübergang von dem Kolbenkopf 1 auf den Kolbenschaft 5 während des Kolbenbetriebes bekanntermaßen in großem Umfang vermindert, wodurch die resultierende Radialdehnung des Kolbenschaftes 5 zusätzlich entsprechend reduziert wird. Diese Konstruktion ermöglicht die Anwendung eines noch weiter verminderten kalten Spiels zwischen dem Kolben und dem zugehörigen Zylinder.The heat transfer from the piston head 1 to the piston skirt 5 occurs through the slots 10 and 11 during piston operation is known to be reduced to a large extent, thereby resulting Radial expansion of the piston skirt 5 is also reduced accordingly. This construction enables the application of an even further reduced cold clearance between the piston and the associated one Cylinder.

Die F i g. 5 und 6 zeigen eine weitere Ausführungsform, bei der die beiden Regeleinsatzpaare 7, 8 gegeneinander anliegen, anstatt in bezug auf die Kolbenlängsachse räumlich voneinander getrennt angeordnet zu sein, und die Schultern 9 sind um die äußeren Enden der Einsatzpaare herumgegossen und umfassen sie, wie es deutlich aus Fig.6 hervorgeht. Auch bei dieser Ausführungsform ist der Kolbenkopf 1 mit dem Nutenteil 2 durch zwei Querschlitze teilweise vom Kolbenschaft 5 getrennt.The F i g. 5 and 6 show a further embodiment in which the two pairs of regulating inserts 7, 8 abut against each other instead of spatially separated from one another with respect to the piston longitudinal axis to be, and the shoulders 9 are molded around the outer ends of the insert pairs and include them, as can be clearly seen from Fig.6. In this embodiment too, the piston head is 1 with the groove part 2 partially separated from the piston skirt 5 by two transverse slots.

In den F i g. 7 und 8 ist ein abgeändertes, unteres Regeleinsatzpaar 8 gezeigt, und zwar weist "es Erweiterungen 8a an seinen Endbereichen auf. Der Kolben selbst ist grundsätzlich der gleiche wie der in den F i g. 1 und 2.In the F i g. 7 and 8 a modified, lower rule insert pair 8 is shown, namely "es Extensions 8a at its end areas. The piston itself is basically the same as the one in the F i g. 1 and 2.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können die unterschiedlichen Ausdehnungsmaße des oberen und des unteren Regeleinsatzpaares zusätzlich zu der Maßnahme, aus Werkstoffen mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zu bestehen, durch geeignete Formgebung der Einsätze erreicht werden, z. B. daß die Einsatzpaare verschieden dick oder durchlöchert hergestellt werden, wie es z. B. in den F i g. 9 und 10 dargestellt ist.In an advantageous development of the invention, the different dimensions of the upper and the lower rule insert pair in addition to the measure, made of materials with different Thermal expansion coefficients can be achieved by suitable shaping of the inserts, z. B. that the pairs of inserts are made of different thicknesses or perforated, as z. Tie F i g. 9 and 10 is shown.

Außerdem braucht das obere und/oder untere Regeleinsatzpaar nicht in Eingriff mit seinen zugehörigen Kolbenbolzennaben zu stehen oder darin eingebettet zu sein, sondern sie können bzw. es kann in Kolbenlängsrichtung auch von ihm getrennt angeordnet sein. Z. B. kann das untere Einsatzpaar völlig unterhalb der Kolbenbolzennaben liegen, und zwar näher zum offenen Kolbenende hin.In addition, the upper and / or lower control insert pair need not be in engagement with their associated ones To stand or be embedded in piston pin bosses, but they can or it can be in The longitudinal direction of the piston can also be arranged separately from it. For example, the lower pair of inserts can be completely below the piston pin bosses are closer to the open piston end.

Obwohl die Regeleinsatzpaare in bezug auf die Kolbenlängsachse als sich im allgemeinen im rechten Winkel erstreckende Teile gezeichnet und beschrieben sind, kann ein Einsatzpaar oder können beide Einsatzpaare in kleinem Winkel zur Kolbenlängsachse angeordnet sein.Although the rule insert pairs with respect to the piston longitudinal axis are generally in the right Angle extending parts are drawn and described, an insert pair or can both Insert pairs be arranged at a small angle to the piston longitudinal axis.

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

Claims (1)

1 21 2 Formgebung des Einsatzes reduziert ist, indem er nachShaping of the insert is reduced by following Patentanspruch: unten größer werdende Löcher aufweist. Eine angestrebte gleichmäßige Kompensation der RadialdehnungClaim: has larger holes at the bottom. A strived for uniform compensation of radial expansion Hubkolben für Brennkraftmaschinen, bestehend über die gesamte Kolbenschaftlänge konnte hierdurchReciprocating pistons for internal combustion engines, consisting over the entire length of the piston skirt, could thereby aus einem Kolbenkopf und einem umfangsmäßig 5 jedoch nicht zufriedenstellend erzielt werden,can not be achieved satisfactorily from a piston head and a circumferential 5, however, geschlossenen, mit dem Kolbenkopf rundherum Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in derclosed, with the piston head all around The object of the invention is therefore in the verbundenen oder von ihm durch Querschlitze Schaffung eines Hubkolbens der einleitend angeführtenconnected to it or by transverse slots creating a reciprocating piston as mentioned in the introduction teilweise getrennten Kolbenschaft mit zwei sich Art, bei dem die radiale Dehnungshemmung entlang despartially separated piston skirt with two types, in which the radial expansion inhibition along the zwischen seinen Gleitflächen gegenüberliegenden gesamten Kolbenschaftes konstant oder nahezu kon-between its sliding surfaces opposite entire piston skirt constant or almost con- Kolbenbolzennaben und mit mindestens zwei in io stant ist, so daß sich der Kolben durch eine verbilligtePiston pin bosses and with at least two in io stant, so that the piston is cheaper by one bezug auf die Kolbenlängsachse in verschiedenen Herstellung und sowohl im kalten als auch im warmenWith reference to the piston longitudinal axis in different production and both in the cold and in the warm Höhen an ihm angeordneten Regeleinsatzpaaren, -Motorzustand durch eine besonders hohe LaufruheHeights of regular insert pairs arranged on it, engine status due to particularly smooth running die einen vom Kolbenwerkstoff kleineren Wärme- auszeichnet.which distinguishes a lower heat from the piston material. ausdehnungskoeffizienten aufweisen, wobei in jede Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß das dem Nabe zwei einzelne; sich innen gegen den Kolben- 15 Kolbenkopf am nächsten liegende Regeleinsatzpaar schaft anschmiegende und zwischen den Gleitflä- einen kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufchen erstreckende, plattenähnliche Regeleinsätze weist als das am weitesten vom Kolbenkopf entfernt eingreifen oder in ihrer Nähe vorgesehen sind, liegende Regeleinsatzpaar.Have expansion coefficients, in each The solution to the problem is that the dem Hub two single; control insert pair closest to the inside against the piston head Shank and a smaller coefficient of thermal expansion between the sliding surfaces extending, plate-like control inserts has as the farthest from the piston head intervene or are provided in their vicinity, lying rule insert pair. dadurch gekennzeichnet, daß das dem Dadurch, daß das untere Regeleinsatzpaar einencharacterized in that the the fact that the lower pair of rule inserts one Kolbenkopf (1) am nächsten liegende Regeleinsatz- 20 anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist alsPiston head (1) closest control insert 20 has a different coefficient of thermal expansion than paar (7) einen kleineren Wärmeausdehnungskoeffi- das obere Regeleinsatzpaar, ist es möglich, das Maß dercouple (7) a smaller coefficient of thermal expansion- the upper pair of regulators, it is possible to measure the zienten aufweist als das am weitesten vom Radialdehnung über die gesamte Kolbenschaftlängethan that furthest from radial expansion over the entire length of the piston skirt Kolbenkopf entfernt liegende Regeleinsatzpaar (8). konstant oder nahezu konstant zu halten, insbesonderePair of regulating inserts (8) located away from the piston head. to keep constant or nearly constant, in particular im Bereich der mechanisch relativ stark beanspruchten-in the area of relatively high mechanical stress 25 Kolbenschaftgleitflächen. Dadurch ist es weiterhin25 piston skirt sliding surfaces. Because of this, it continues to be möglich, den Kolben mit einem gegenüber dempossible to oppose the piston with one Die Erfindung betrifft einen Hubkolben für Brenn- bekannten Laufspiel kleineren Laufspiel herzustellen, kraftmaschinen, bestehend aus einem Kolbenkopf und wodurch eine besonders gute Kolbenlaufruhe erzielt einem umfangsmäßig geschlossenen, mit dem Kolben- wird. Bei Anpassung der radialen Zylinderdehnung an kopf rundherum verbundenen oder von ihm durch 3° die radiale Kolbendehnung kann das Laufspiel gleich Querschlitze teilweise getrennten Kolbenschaft mit dem Einbauspiel sein, so daß auch im kalten zwei sich zwischen seinen Gleitflächen gegenüberlie- Motorzustand eine große Kolbenlaufruhe erzielt wird, genden Kolbenbolzennaben und mit mindestens zwei in Durch das über den gesamten Temperaturbereich des bezug auf die Kolbenlängsachse in verschiedenen Motors konstante oder nahezu konstante Kolbenlauf-Höhen an ihm angeordneten Regeleinsatzpaaren, die 35 spiel wird ferner eine geringere mechanische Beansprueinen vom Kolbenwerkstoff kleineren Wärmeausdeh- chung der Zylinderwandungen des Motors erreicht, so nungskoeffizienten aufweisen, wobei in jede Nabe zwei daß die Zylinder eine längere Lebensdauer haben. Ein einzelne, sich innen gegen den Kolbenschaft anschmie- weiterer Vorteil des Kolbens nach der Erfindung gende und zwischen den Gleitflächen erstreckende, besteht darin, daß er verbilligt hergestellt werden kann, plattenähnliche Regeleinsätze eingreifen oder in ihrer 40 denn die Mantelfläche des Kolbenschaftes kann nun Nähe vorgesehen sind. parallel zur Kolbenlängsachse geschliffen bzw. feinstbe-The invention relates to a reciprocating piston for internal running clearance known to produce smaller running clearance, power machines, consisting of a piston head and which achieves particularly smooth piston running a circumferentially closed, with the piston is. When adapting the radial cylinder expansion to head connected all around or from it by 3 ° the radial piston expansion, the running play can be the same Cross slots are partially separated piston skirt with the installation clearance, so that even in the cold two mutually opposite one another between its sliding surfaces - engine state a great smooth piston running is achieved, lowing piston pin bosses and with at least two in diameter over the entire temperature range of the With respect to the piston longitudinal axis, constant or almost constant piston height in different engines on it arranged rule insert pairs, the 35 game will also have a lower mechanical stress the piston material achieves lower thermal expansion of the cylinder walls of the engine, see above have voltage coefficients, two in each hub that the cylinders have a longer life. A individual, on the inside against the piston skirt, another advantage of the piston according to the invention low and between the sliding surfaces, consists in the fact that it can be made cheaper, plate-like control inserts intervene or in their 40 because the outer surface of the piston skirt can now Proximity are provided. ground or finely machined parallel to the longitudinal axis of the piston Ein Hubkolben nach der vorstehend gekennzeichne- arbeitet werden.A reciprocating piston as marked above can be used. ten Art ist in der amerikanischen Patentschrift 20 86 677 Die Erfindung ist nachstehend anhand mehrerer, inth type is in the American patent 20 86 677 The invention is based on several, in offenbart. Bei diesem Kolben ist den Kolbenbolzenna- den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele ^ disclosed. In this piston, the piston pin is the drawings of illustrated embodiments ^ ben ein oberes und ein unteres Regeleinsatzpaar 45 näher erläutert. Es zeigt r νben an upper and a lower rule insert pair 45 explained in more detail. It shows r ν zugeordnet, wobei das obere Paar dem unteren Paar F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Hubkol-assigned, the upper pair being associated with the lower pair F i g. 1 a first embodiment of a reciprocating identisch ist. Durch das Vorsehen des unteren bens nach der Erfindung im Längsschnitt,is identical. By providing the lower ben according to the invention in longitudinal section, Regeleinsatzpaares wird zwar eine gewisse Hemmung Fig.2 einen Querschnitt längs der Linie A-A derRule insert pair is a certain inhibition Fig.2 a cross section along the line AA of the der radialen Dehnung des Kolbenschaftes unterhalb der F i g. 1,the radial expansion of the piston skirt below the figure. 1, Kolbenbolzennaben erzielt, jedoch kann die Radialdeh- 5° F i g. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Hubkol-Piston pin bosses achieved, however, the radial expansion 5 ° F i g. 3 a second embodiment of a reciprocating nung damit nicht so gesteuert werden, daß sie über die bens im Längsschnitt,tion cannot be controlled in such a way that it can be Kolbenschaftlänge konstant oder im wesentlichen F i g. 4 einen Querschnitt nach der Linie B-B derPiston skirt length constant or essentially F i g. 4 shows a cross section along the line BB of FIG konstant ist, da einerseits alle Einsätze in Form und F i g. 3,is constant because, on the one hand, all stakes in Form and F i g. 3, Material gleich sind und die Wanddicke über die F i g. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Hubkolgesamte Kolbenschaftlänge unverändert ist. Hieraus 55 bens im Längsschnitt,Material are the same and the wall thickness over the F i g. 5 shows a third exemplary embodiment of a reciprocating overall Piston skirt length is unchanged. From this 55 bens in longitudinal section, folgt, daß der Kolben in Längsrichtung geringfügig F i g. 6 einen Querschnitt nach der Linie C-C derit follows that the piston is slightly F i g in the longitudinal direction. 6 shows a cross section along the line CC of FIG ballig hergestellt werden muß, um bei Arbeitstempera- F i g. 5, .must be made spherical in order to be able to work at working tempera- F i g. 5,. tür des Kolbens ein über die gesamte Kolbenschaftlänge F i g. 7 ein viertes Ausführungsbeispiel eines Hubkol-door of the piston over the entire length of the piston skirt F i g. 7 a fourth embodiment of a reciprocating im wesentlichen konstantes Laufspiel zu haben. Zudem bens im Längsschnitt,to have essentially constant running clearance. In addition, in longitudinal section, ist dieses Laufspiel noch relativ groß, so daß die 60 Fig.8 einen Querschnitt nach der Linie D-D derthis running game is still relatively large, so that the 60 Fig.8 is a cross section along the line DD of the Laufgeräusche des Kolbens insbesondere im kalten Fig.7,Piston running noises, especially in the cold Fig. 7, Motorzustand beträchtlich sind. Fig. 9 und 10 perspektivische Ansichten zweierEngine condition are considerable. 9 and 10 are perspective views of two Zur Anpassung der radialen Dehnungshemmung des abgewandelter Arten von Regeleinsätzen,To adapt the radial expansion inhibition of the modified types of standard inserts, unteren Kolbenschaftes ist man auch schon so In den Fig. 1 und -2 ist ein Hubkolben fürlower piston skirt is already like that. In Figs. 1 and -2 there is a reciprocating piston for vorgegangen, daß jeder Kolbenbolzennabe ein einziger 65 Brennkraftmaschinen dargestellt, der z. B. aus einerproceeded that each piston pin hub represented a single 6 5 internal combustion engines, the z. B. from a Regeleinsatz zugeordnet ist, der sich auch in den Aluminium- oder Magnesiumlegierung gegossen ist undStandard insert is assigned, which is also cast in the aluminum or magnesium alloy and unteren Kolbenschaftbereich erstreckt, wobei sein aus einem Kolbenkopf 1, einem die Kolbenringeextends lower piston skirt area, being made of a piston head 1, one of the piston rings steuernder Einfluß in diesem Bereich durch geeignete tragenden Nutenteil 2, einem Paar sich diametralcontrolling influence in this area by suitable supporting groove part 2, a pair diametrically opposite
DE19651476062 1964-12-31 1965-12-29 Reciprocating pistons for internal combustion engines Expired DE1476062C3 (en)

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