DE19622633A1

DE19622633A1 - Piston unit for IC engine

Info

Publication number: DE19622633A1
Application number: DE1996122633
Authority: DE
Inventors: Tomohiro Sawada
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1995-06-14
Filing date: 1996-06-05
Publication date: 1997-01-09
Also published as: JPH08338528A

Abstract

The piston unit has a piston body (12) with a connecting part (14) and a pair of input apertures (34, 36) formed by the connecting part. The unit also includes a pair of bushes (38, 4) in the input apertures, a gudgeon pin through the bushes, a piston rod and intermediate spaces between the input apertures and the bushes. One of the inner surfaces of each input aperture or one of the outer surfaces of each of the bushes is angled. The return force of the combustion pressure is transmitted from the gudgeon pin to the inner regions of the input apertures.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein eine Kolbeneinheit, die in einer Brennkraftma schine, insbesondere in einem Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs eingesetzt wird.The invention relates generally to a piston unit, which is in an internal combustion engine machine, used in particular in an internal combustion engine of a vehicle becomes.

In einer herkömmlichen Kolbeneinheit sind die Enden eines Kolbenbolzens, der mit einer Kurbelstange verbunden ist, dicht in ein Paar von Einmündungsöff nungen eingefügt, die an einem umgeben den Anschlußteil des Kolbenkörpers gebildet sind. Zusätzlich wird der in einem Verbrennungszylinder erzeugte Ver brennungsdruck zu der Kurbelstange durch das umgebende Anschlußteil des Kolbenkörpers und des Kolbenbolzens übertragen. In dem Verbrennungszylinder wird der Kolbenbolzen mit einer Biegekraft beaufschlagt, die zwischen dem um gebenden Anschlußteil und der Kurbelstange auftritt. Daher können die Ein mündungsöffnungen, die durch das umgebende Anschlußteil geformt sind, durch die Reaktionskraft der Biegungsbelastung beschädigt werden. In a conventional piston unit, the ends of a piston pin are the is connected to a crank rod, tightly in a pair of junction opening nations inserted, which surround the connecting part of the piston body are formed. In addition, the Ver generated in a combustion cylinder combustion pressure to the crank rod through the surrounding connector of the Transfer the piston body and the piston pin. In the combustion cylinder the piston pin is subjected to a bending force between the giving connecting part and the crank rod occurs. Therefore, the one orifices that are formed by the surrounding connector, through the reaction force of the bending load will be damaged.

In der japanischen Patentveröffentlichung Nr. Heisei 3-57302 ist eine Kol beneinheit offenbart, die das oben angegebene Problem des Stands der Technik löst. Die mit einem vorgegebenen Winkel zu der Längsrichtung der Einmün dungsöffnungen geneigten Oberflächen sind zumindest an dem inneren Ende eines Paars an Einmündungsöffnungen oder an einem Kolbenbolzen an den zu dem inneren Ende der Einmündungsöffnungen weisenden Seiten, gebildet. Der vorgegebene Winkel der geneigten Oberflächen liegt in einem Bereich von 5 bis 30 Minuten. Es besteht ein Zwischenraum zwischen der inneren Oberfläche der Einmündungsöffnungen und der äußeren Oberfläche des Kolbenbolzens. Wenn der Motor startet, verhindern die geneigten Oberflächen daher, daß der Kolben bolzen an das innere Ende der Einmündungsöffnungen in der Längsrichtung anstößt.In Japanese Patent Publication No. Heisei 3-57302, a col subunit which discloses the above-mentioned problem of the prior art solves. Those with a given angle to the longitudinal direction of the monkey Slope surfaces are at least at the inner end a pair of orifices or a piston pin on the the inner end of the mouth facing sides. Of the The predetermined angle of the inclined surfaces is in a range from 5 to 30 minutes. There is a space between the inner surface of the Orifices and the outer surface of the piston pin. If the engine starts, the inclined surfaces therefore prevent the piston bolt to the inner end of the orifices in the longitudinal direction triggers.

Da die Kolbeneinheit geneigte Oberflächen beinhaltet, die einen vorgegebenen Winkel in einem Bereich von 5 bis 30 Minuten haben, ist eine sehr präzise Fer tigbearbeitung bei der Herstellung der geneigten Oberflächen erforderlich. Dies macht die Kolbeneinheit teuer bei der Herstellung.Because the piston unit includes inclined surfaces that have a predetermined Having angles in the range of 5 to 30 minutes is a very precise fer tig processing required in the manufacture of the inclined surfaces. This makes the piston unit expensive to manufacture.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine in einer Brennkraftma schine verwendete Kolbeneinheit zu schaffen, die keine sehr präzise Fertigbear beitung bei der Herstellung erfordert. Zusätzlich soll eine in einer Brennkraft maschine verwendete Kolbeneinheit geschaffen werden, die nicht teuer ist.It is therefore an object of the present invention, one in an internal combustion engine used to create piston unit that does not have a very precise finish processing required during manufacture. In addition, one is said to be in an internal combustion engine Piston unit used machine can be created, which is not expensive.

Diese Aufgabe wird mit einer Kolbeneinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine Kolbeneinheit für eine Brennkraftmaschine besitzt dabei einen Kol benkörper mit einem umgreifenden Anschlußteil, einem Paar Einmündungsöff nungen, die in dem Anschlußteil geformt sind, wobei das Paar von Einmün dungsöffnungen koaxial zu der radialen Richtung des Kolbenkörpers angeordnet ist, ein Paar Buchsen, die in das Paar von Einmündungsöffnungen eingefügt sind, einen Kolbenbolzen mit einem ersten Ende, das in die eine Buchse einge fügt ist, und einem zweiten Ende, das in die andere Buchse eingefügt ist, und einer Kurbelstange, die mit der Mitte des Kolbenbolzens verbunden ist. Die Kol beneinheit ist dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einer inneren Oberflä che von jedem inneren Ende der Einmündungsöffnungen oder an einer äußeren Oberfläche von jedem inneren Ende der Buchsen geneigte Oberflächen gebildet sind. Durch diese Anordnung wird eine Beschädigung durch eine Krümmung des Kolbenbolzens verhindert, ohne daß eine sehr präzise Fertigbearbeitung not wendig ist.This object is achieved with a piston unit with the features of claim 1 solved. A piston unit for an internal combustion engine has a piston body with a surrounding connector, a pair of mouth opening formed in the connector, the pair of mono tion openings arranged coaxially to the radial direction of the piston body is a pair of bushings inserted into the pair of orifices are, a piston pin with a first end, which is inserted into a bushing inserts, and a second end, which is inserted into the other socket, and a crank rod that is connected to the center of the piston pin. The col beneinheit is characterized in that on at least one inner surface che from each inner end of the orifices or at an outer Surface formed by each inner end of the bushings inclined surfaces are. This arrangement prevents damage from a curvature of the Piston pin prevented without a very precise finishing is agile.

Diese und weitere Merkmale der Erfindung werden anhand der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels offensichtlich, das in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben wird. Es zeigen:These and other features of the invention will become apparent from the description of a preferred embodiment obviously related is described with the accompanying drawings. Show it:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Kolbengehäuses eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels; Figure 1 is a sectional view of a piston housing of an embodiment of the invention.

Fig. 2 eine Schnittansicht einer Kolbeneinheit einer Brennkraftmaschine; Fig. 2 is a sectional view of a piston assembly of an internal combustion engine;

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht des in Fig. 1 gezeigten eingekreisten Be reichs; Fig. 3 is an enlarged view of the encircled Empire Be shown in Fig. 1;

Fig. 4 eine veränderte Ansicht der in Fig. 3 gezeigten Buchse, während die Kolbeneinheit der Brennkraftmaschine betrieben wird, und FIG. 4 shows a modified view of the bushing shown in FIG. 3 while the piston unit of the internal combustion engine is being operated, and

Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, ähnlich zu Fig. 3. FIG. 5 is an enlarged view of an alternative embodiment of the present invention, similar to FIG. 3.

In Fig. 1 ist ein Kolbengehäuse 11 einer Kolbeneinheit 10 eines bevorzugten Aus führungsbeispiels der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Kolbengehäuse 11 ist aus einer Aluminiumlegierung gebildet. Das Kolbengehäuse 11 ist aus einem zy lindrischen Körper 12 und einem hohlen zylinderförmigen Anschlußteil 14, das integral mit dem Körper 12 gebildet ist, zusammengesetzt. Das Anschlußteil 14 hat ein offenes Ende an dem Bodenbereich und besitzt dort einen in dem An schlußteil 14 gebildeten internen Raum 16. Der Körper 12 hat eine ringförmige Passage 18 innerhalb des Körpers 12, um kühlendes Öl durchzuleiten. Der Kör per 12 hat ferner drei ringförmige Rillen 20, 22 und 24 an der Oberfläche, um Kolbenringe darin aufzunehmen. Ein aus einer Kupfer-Zinklegierung gebildeter verschleißfester Ring 24 ist in der obersten ringförmigen Rille 20 positioniert, um die Rille vor Hitze in der Verbrennungskammer zu schützen. Das Kolbengehäuse 11 ist integral mit dem verschleißfesten Ring 24 geformt.In Fig. 1, a piston housing 11 of a piston unit 10 from a preferred exemplary embodiment of the present invention is shown. The piston housing 11 is formed from an aluminum alloy. The piston housing 11 is composed of a cylindrical body 12 and a hollow cylindrical connecting part 14 , which is formed integrally with the body 12 . The connecting part 14 has an open end at the bottom region and there has an internal part 16 formed in the connection part 14 . Body 12 has an annular passage 18 within body 12 to pass cooling oil. The body 12 also has three annular grooves 20 , 22 and 24 on the surface to receive piston rings therein. A wear-resistant ring 24 formed from a copper-zinc alloy is positioned in the top annular groove 20 to protect the groove from heat in the combustion chamber. The piston housing 11 is integrally molded with the wear-resistant ring 24 .

Der Durchmesser des Anschlußteils 14 ist derselbe wie der Durchmesser des Körpers 12. Das Anschlußteil 14 hat zwei dicke Bereiche 28, 30 und zwei dünne Bereiche 32, 33, die abwechselnd mit den zwei dicken Bereichen 28 und 30 ange ordnet sind. Die dicken Bereiche 28, 30 des Anschlußteils 14 sind auf dem Kol bengehäuse 11 gebildet und liegen sich einander gegenüber. Jeder dicke Bereich 28, 30 besitzt eine Einmündungsöffnung 34 bzw. 36. Ein Paar von Einmün dungsöffnungen 34, 36 ist in Richtung des Durchmessers des Anschlußteils 14 durchbohrt. Dabei sind Buchsen 38 und 40 in die Einmündungsöffnungen 34 bzw. 36 eingefügt. Die Buchsen 38, 40 sind aus einer Kupfer- Aluminiumlegierung gebildet. Die Kupfer-Aluminiumlegierung ist fester und dehnbarer als die Aluminiumlegierung, die das Kolbengehäuse 11 bildet.The diameter of the connector 14 is the same as the diameter of the body 12 . The connector 14 has two thick areas 28 , 30 and two thin areas 32 , 33 which are alternately arranged with the two thick areas 28 and 30 . The thick areas 28 , 30 of the connecting part 14 are formed on the Kol bengehäuse 11 and face each other. Each thick area 28 , 30 has an orifice 34 and 36, respectively. A pair of Einmün openings 34 , 36 is pierced in the direction of the diameter of the connecting part 14 . Bushings 38 and 40 are inserted into the orifices 34 and 36 , respectively. The bushings 38 , 40 are formed from a copper-aluminum alloy. The copper-aluminum alloy is stronger and more flexible than the aluminum alloy that forms the piston housing 11 .

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, sind die Enden des Kolbenbolzens 46 jeweils in die Buchse 38 und in die Buchse 40 eingefügt. Zwei gelochte Schnappringe 48, 50 sind in die Rillen 42, 44 eingefügt, die in den Endbereichen der Einmündungs öffnungen 34, 36 eingepreßt sind, so daß die gelochten Schnappringe 48, 50 ein Herauskommen des Kolbenbolzens 46 und der Buchsen 38, 40 aus den Einmün dungsöffnungen 34 bzw. 36 verhindern. Ein Ende der Kurbelstange 52 ist mit der Mitte des Kolbenbolzens 46 verbunden und das andere Ende der Kurbelstan ge 52 ist mit einer nicht dargestellten Kurbelwelle verbunden. Der Kolbenbolzen 46 und die Kurbelstange 52 sind aus Stall gebildet, um die Festigkeit zu erhal ten.As shown in FIG. 2, the ends of the piston pin 46 are inserted into the bush 38 and the bush 40 , respectively. Two perforated snap rings 48 , 50 are inserted into the grooves 42 , 44 , which are pressed into the end regions of the orifices 34 , 36 , so that the perforated snap rings 48 , 50 allow the piston pin 46 and the bushes 38 , 40 to come out of the mullion prevent openings 34 and 36 respectively. One end of the crank rod 52 is connected to the center of the piston pin 46 and the other end of the crank rod 52 is connected to a crankshaft, not shown. The piston pin 46 and the crank rod 52 are formed from a stable in order to maintain the strength.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist das innere Ende der Einmündungsöffnung 34, die in der Nähe des internen Raums 16 angeordnet ist, um einen vorgegebenen Winkel Θ geneigt. Daher besteht ein Spalt 54 zwischen der inneren Oberfläche der Ein mündungsöffnungen 34 und der äußeren Oberfläche der Buchse 38. Der vorge gebene Winkel θ liegt in einem Bereich zwischen 3° und 5°, was vorteilhaft für die Herstellung ist, und entsprechend keine Notwendigkeit besteht, eine Einmün dungsöffnung 34 mit geringer Toleranz herzustellen.As shown in FIG. 3, the inner end of the orifice 34 , which is located in the vicinity of the internal space 16 , is inclined by a predetermined angle Θ. Therefore, there is a gap 54 between the inner surface of the orifices 34 and the outer surface of the sleeve 38th The pre-given angle θ is in a range between 3 ° and 5 °, which is advantageous for the production, and accordingly there is no need to produce a mouth opening 34 with low tolerance.

Der Betrieb der oben beschriebenen Kolbeneinheit 10 der vorliegenden Erfin dung wird nun beschrieben.The operation of the piston unit 10 of the present invention described above will now be described.

Wenn der Motor die Verbrennung in einem nicht dargestellten Verbrennungszy linder startet, drückt der Verbrennungsdruck das Kolbengehäuse 11 herunter und der Verbrennungsdruck wird zu der Kurbelstange 52 durch das Anschlußteil 14, die Buchsen 38 und 40 und den Kolbenbolzen 46 übertragen. Da die Enden des Kolbenbolzens 46 durch die Buchsen 38 und 40 an den äußeren Oberflächen des Kolbenbolzens 46 gehalten werden, drückt der Verbrennungsdruck auch den Kolbenbolzen 46 herunter. Demgegenüber drückt an der Mitte des Kolbenbol zens 46 der mit der Kurbelstange 52 verbunden ist, die Rückstellkraft des Ver brennungsdrucks den Kolbenbolzen 46 nach oben. Daher nimmt der Kolbenbol zen 46, der härter als das Kolbengehäuse 11 und die Buchsen 38 und 40 ist, die Krümmungsbelastung durch den Verbrennungsdruck auf, wobei die Belastung durch die Krümmung auf die inneren Enden der Einmündungsöffnungen 34 und 36 übertragen wird. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, treten die Buchsen 38 und 40 nicht in Kontakt mit der inneren Oberfläche an dem inneren Ende der Einmündungs öffnung 34 und 36, wobei Zwischenräume 54, 56 zwischen den äußeren Oberflä chen der Buchsen 38 und 40 und den inneren Enden der Einmündungsöffnun gen 34, 36 vorhanden sind.When the engine starts combustion in a combustion cylinder, not shown, the combustion pressure pushes down the piston housing 11 and the combustion pressure is transmitted to the crank rod 52 through the connector 14 , the bushings 38 and 40 and the piston pin 46 . Since the ends of the piston pin 46 are held on the outer surfaces of the piston pin 46 by the bushings 38 and 40 , the combustion pressure also pushes the piston pin 46 down. In contrast, at the center of the Kolbenbol zens 46 which is connected to the crank rod 52 , the restoring force of the combustion pressure Ver the piston pin 46 upwards. Therefore, the Kolbenbol zen 46 , which is harder than the piston housing 11 and the bushings 38 and 40 , absorbs the curvature load by the combustion pressure, wherein the load by the curvature is transmitted to the inner ends of the orifices 34 and 36 . As shown in FIG. 4, the bushings 38 and 40 do not contact the inner surface at the inner end of the orifice 34 and 36 , with spaces 54 , 56 between the outer surfaces of the bushings 38 and 40 and the inner Ends of Einmündungsöffnun conditions 34 , 36 are present.

Ferner sind die Buchsen 38 und 40 aus einer Kupfer-Aluminiumlegierung gebil det, die eine hohe Festigkeit besitzt und dehnbar ist, so daß die Buchsen 38 und 40 fähig sind, die Krümmungsbelastung zu absorbieren. Als Ergebnis werden die inneren Enden der Einmündungsöffnungen 34 und 36 davor bewahrt, durch die Rückstellkraft des Verbrennungsdrucks durch den Kolbenbolzen 46 beschädigt zu werden. Furthermore, the bushings 38 and 40 are made of a copper-aluminum alloy which has high strength and is extensible, so that the bushings 38 and 40 are capable of absorbing the curvature load. As a result, the inner ends of the orifices 34 and 36 are prevented from being damaged by the restoring force of the combustion pressure by the piston pin 46 .

In Fig. 5 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, bei dem die in Fig. 3 gezeigte Struktur verändert wurde, indem die Zwischenräume 54 und 56 durch die Bearbeitung der äußeren Oberflächen der Buchsen 38 und 40 in kegel förmige Enden gebildet sind. FIG. 5 shows another embodiment of the invention in which the structure shown in FIG. 3 has been changed by forming the spaces 54 and 56 by machining the outer surfaces of the bushings 38 and 40 into conical ends.

Claims

1. Piston unit ( 10 ) for an internal combustion engine with:
a piston body ( 12 ) with an encompassing connecting part ( 14 );
a pair of orifices ( 34 , 36 ) formed by the connector part ( 14 ), the orifices ( 34 , 36 ) being arranged coaxially with the radial direction of the piston body ( 12 );
a pair of bushings ( 38 , 40 ) which are inserted into the pair of Einmündungsöffnun gene ( 34 , 36 );
a piston pin ( 46 ) having a first end inserted into one of the bushings ( 38 ) and a second end inserted into the other bushing ( 40 ); and
a crank rod ( 52 ) which is connected centrally to the piston pin ( 46 ),
characterized in that an inclined surface is formed on at least one of the inner surfaces of each of the orifices ( 34 , 36 ) or on an outer surface of each of the bushings ( 38 , 40 ).

2. Piston unit for an internal combustion engine according to claim 1, characterized characterized in that the inclined surface in a predetermined Angle is arranged.

3. Piston unit for an internal combustion engine according to claim 2, characterized characterized in that the predetermined angle is between 3 ° and 5 °.

4. Piston unit for an internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the material of the bushings ( 38 , 40 ) has a greater strength than the material of the piston body ( 12 ).