DE3602576A1

DE3602576A1 - Trunk piston, particularly for internal combustion engines, with a connecting rod fixedly attached to the suction pin

Info

Publication number: DE3602576A1
Application number: DE19863602576
Authority: DE
Inventors: Horst Pfeiffenberger
Original assignee: Mahle GmbH
Current assignee: Mahle GmbH
Priority date: 1986-01-29
Filing date: 1986-01-29
Publication date: 1987-07-30

Abstract

In order to be able to design a trunk piston, particularly for internal combustion engines, with an extremely short compression stroke, a gudgeon pin (7) is divided into circumferentially load-bearing surface areas (10) and narrower areas, with faces (9) set back radially in relation to the longitudinal axis of the gudgeon pin (7). By means of this division and of correspondingly designed bearing in the piston (1) with bearing surfaces arranged a distance apart (bearing surface 6 and bearing shells 8), the gudgeon pin (7) can be inserted into its bearing from the underside of the piston (1) and aligned there. The gudgeon pin bearing in the piston is of a design such that the bearing surfaces which transmit the forces resulting from the combustion pressure are larger than those which merely have to accept the inertia forces during the upward stroke of the piston. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Tauchkolben nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.The invention relates to a plunger according to the Preamble of the claim.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen solchen Tauchkolben mit einer Kompressionshöhe auszubilden, die bei vorgegebener Lage der Ringnuten so niedrig ist, daß der Kolbenbolzen voll radial hinter einer Kolbenringnut zu liegen kommt. In einem solchen Fall besteht das Problem darin, daß zur Aufnahme des Kolbenbolzens keine Nabenbohrungen von außen durch den Kolbenmantel mit Hilfe eines in der Nabenbohrungsachse angesetzten Bohrwerkzeuges erzeugt werden können. Denn dann liefe die Bohrung in dem Kolbenmantel voll durch die Ringnut, hinter der die Nabenbohrung liegt. Hierdurch würde die Dichtfunktion des in dieser Kolbenringnut lagernden Kolbenringes in unzulässiger Weise beeinträchtigt.The object of the invention is a such plunger with a compression height to train, the given position of the ring grooves is so low that the piston pin is fully radially behind a piston ring groove comes to rest. In one Case, the problem is that to accommodate the Piston pin no hub holes from the outside through the Piston jacket using one in the hub bore axis attached drilling tool can be generated. Because then the hole in the piston skirt would run through the ring groove behind which the hub bore lies. This would have the sealing function of the in this piston ring groove bearing piston ring in an impermissible manner impaired.

Eine Lösung der vorstehenden Problematik stellt ein Tauchkolben mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs dar.A solution to the above problem arises Plunger with the characterizing features of the claim represents.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigenAn embodiment is shown in the drawing.
Show it

Fig. 1 einen Teilschnitt durch einen Kolben mit montiertem Kolbenbolzen Fig. 1 shows a partial section through a piston with an assembled piston pin

Fig. 2 einen Schnitt durch den Kolben nach Linie II-II in Fig. 1 Fig. 2 shows a section through the flask according to line II-II in Fig. 1

Fig. 3 einen Kolben teils im Schnitt nach Linie III-III, teils in Ansicht Fig. 3 shows a piston, partly in section along line III-III , partly in view

Der Kolben 1 weist Naben 2 mit Nabenbohrungen 3 auf, die mit ihrem oberen Zenit oberhalb einer radial vor den Nabenbohrungen 3 angebrachten Ringnut 4 liegen.The piston 1 has hubs 2 with hub bores 3 , the upper zenith of which lies above an annular groove 4 radially arranged in front of the hub bores 3 .

Eine derart liegende Nabenbohrung 3 kann dadurch hergestellt werden, daß ein Bohrwerkzeug in eine in dem Schaft zu Kolbenende hin versetzte Bohrung 5 bis vor die Naben 2 eingeführt wird und daß danach die Achse des Bohrwerkzeuges zum Kolbenboden hin verschoben wird. Mit einem derart ausgerichteten Bohrwerkzeug lassen sich sodann die Nabenbohrungen 3 erzeugen. Als Bohrwerkzeug dient dabei eine Bohrstange mit an deren Ende aus der Bohrstangenoberfläche radial herausragenden Drehstählen.A hub bore 3 lying in this way can be produced by inserting a drilling tool into a bore 5 offset in the shaft towards the end of the piston up to the front of the hubs 2 and then shifting the axis of the drilling tool towards the piston head. The hub bores 3 can then be produced with a drilling tool aligned in this way. A boring bar with rotating steels protruding radially from the boring bar surface serves as the drilling tool.

Der dem Kolbenboden zugewandte Zenit der Nabenbohrung 3 erstreckt sich soweit in den Kolbenboden hinein, daß zwischen den Naben 2 eine zylindrische Lagerfläche 6 zur Aufnahme des in der Zeichnung strichpunktiert dargestellten Kolbenbolzens 7 ausgebildet ist. Die Lagerfläche 6 wird dadurch erzeugt, daß das die Nabenbohrungen 3 herstellende Bohrwerkzeug in gleicher Achslage den zwischen den Naben 2 liegenden Bodenbereich des Kolbens bearbeitet.The zenith of the hub bore 3 facing the piston head extends so far into the piston head that a cylindrical bearing surface 6 is formed between the hubs 2 for receiving the piston pin 7 shown in broken lines in the drawing. The bearing surface 6 is produced in that the drilling tool producing the hub bores 3 processes the bottom region of the piston lying between the hubs 2 in the same axial position.

An den Naben 2 ist nach radial innen zur Kolbenlängsachse hin im Anschluß an die Nabenbohrung 3 jeweils am unteren Ende der Naben 2 eine Lagerschale 8 angeformt. Diese Lagerschale 8 erstreckt sich auf einer Seite einer durch die Kolbenlängsachse und Kolbenbolzenachse aufgespannten Ebene nur etwa alpha = 30° bezogen auf die Kolbenbolzenachse und gerechnet von dieser Ebene aus. A bearing shell 8 is formed on the hubs 2 radially inward toward the longitudinal axis of the piston following the hub bore 3 at the lower end of the hubs 2 . This bearing shell 8 extends on one side of a plane spanned by the longitudinal piston axis and piston pin axis only approximately alpha = 30 ° with respect to the piston pin axis and calculated from this plane.

Der Kolbenbolzen 7 ist aus einem zylindrischen Bolzen dadurch herausgearbeitet, daß er in Längsrichtung zwei parallel gegenüberliegende abgeflachte ebene parallel zueinanderliegende Flächen 9 aufweist. Gelagert in der Lagerfläche 6 einerseits und der Lagerschale 8 andererseits ist der Bolzen 7 über zwei gegenüberliegende zylinderförmige Teiloberflächenbereiche 10. Mit einem Pleuel 11 ist der Kolbenbolzen 7 über eine zentral durch das Pleuel 11 verlaufende Schraube 12 verbunden. Die Teiloberflächenbereiche 10 erfassen jeweils einen Bogenbereich von etwa 100 Winkelgraden.The piston pin 7 is machined from a cylindrical pin in that it has two parallel opposed flattened flat surfaces 9 lying parallel to one another. The bolt 7 is supported in the bearing surface 6 on the one hand and the bearing shell 8 on the other hand via two opposing cylindrical partial surface regions 10 . With a connecting rod 11 of piston pin 7 is connected via a centrally extending through the connecting rod 11 screw 12th The partial surface areas 10 each cover an arc area of approximately 100 degrees.

Der Zweck der Abflachung des Kolbenbolzens 7 besteht darin, daß der Kolbenbolzen bei der Montage durch den Raum zwischen der Lagerschale 8 und der Lagerfläche 6 in den Kolben 1 eingeführt werden kann. Wie dieses Einführen erfolgt, zeigt die Darstellung des Bolzens in den Figuren 2 und 3. Fig. 3 läßt erkennen, wie der Kolbenbolzen 7 mit den ebenen Flächen 9 in den Raum zwischen der Lagerschale 8 und der Lagerfläche 6 im Kolbenboden eingeführt wird. Ist der Kolbenbolzen vollständig oberhalb der Lagerschale 8, so wird er so gedreht, daß seine zylindrischen Teiloberflächenbereiche 10 in der Lagerfläche 6 einerseits und der Lagerschale 8 andererseits zu liegen kommen. Sodann wird das Pleuel an dem an der Lagerschale 8 anliegenden Teiloberflächenbereich 10 des Kolbenbolzens 7 durch Anschrauben mittels der Schraube 12 befestigt. In der Fig. 2 ist der Kolbenbolzen 7 strichpunktiert in der in Fig. 3 dargestellten Lage wiedergegeben.The purpose of flattening the piston pin 7 is that the piston pin can be inserted into the piston 1 during assembly through the space between the bearing shell 8 and the bearing surface 6 . The illustration of the pin in FIGS. 2 and 3 shows how this insertion takes place . FIG. 3 shows how the piston pin 7 with the flat surfaces 9 is inserted into the space between the bearing shell 8 and the bearing surface 6 in the piston head. If the piston pin is completely above the bearing shell 8 , it is rotated so that its cylindrical partial surface regions 10 come to rest on the one hand in the bearing surface 6 and on the other hand in the bearing shell 8 . The connecting rod is then fastened to the partial surface area 10 of the piston pin 7 which is in contact with the bearing shell 8 by screwing on by means of the screw 12 . In FIG. 2, the piston pin 7 is shown in phantom in the position shown in Fig. 3 Location reproduced.

Die Lagerung des Kolbenbolzens ist so ausgebildet, daß die von dem Verbrennungsdruck ausgehenden auf das Pleuel 11 zu übertragenden Kräfte über die in dem Kolbenboden durchgehende Lagerfläche 6 auf den Kolbenbolzen 7 und von dort auf das Pleuel übertragen werden können. Die Lagerschalen 8 haben dagegen lediglich die im Vergleich zu den aus dem Verbrennungsdruck resultierenden Kräfte erheblich geringeren Massenkräfte bei der Hubaufwärtsbewegung des Kolbens aufzunehmen. Die Lagerschalen 8 können daher eine erheblich geringere Lagerfläche aufweisen.The bearing of the piston pin is designed such that the forces to be transmitted from the combustion pressure to the connecting rod 11 can be transmitted to the piston pin 7 and from there to the connecting rod via the bearing surface 6 which is continuous in the piston crown. The bearing shells 8 , on the other hand, only have to absorb the mass forces which are considerably lower compared to the forces resulting from the combustion pressure during the upward movement of the piston. The bearing shells 8 can therefore have a considerably smaller bearing surface.

In dem dargestellten und beschriebenen Beispiel sind die Lagerschalen 8 an Naben 2 mit üblichen Nabenbohrungen 3 angeformt. Denkbar sind jedoch auch beliebige andere Ausbildungen der Lagerschalen 8, die z. B. direkt an den Kolbenmantel angeformt sein können. Entscheidend ist lediglich, daß zumindest an einer Seite der Lagerschalen zwischen der Lagerschale 8 und der in den Kolbenboden eingearbeiteten Lagerfläche 6 ein Abstand verbleibt, durch den der Kolbenbolzen 7 mit seiner Schmalseite eingeführt werden kann.In the illustrated and described example, the bearing shells 8 are molded onto hubs 2 with conventional hub bores 3 . However, any other designs of the bearing shells 8 are also conceivable, which, for. B. can be molded directly onto the piston skirt. The only decisive factor is that at least on one side of the bearing shells, between the bearing shell 8 and the bearing surface 6 incorporated into the piston crown, there remains a distance through which the piston pin 7 with its narrow side can be inserted.

Mit der erfindungsgemäßen Art der Ausbildung des Kolbenbolzens und seiner Lagerung in dem Kolben kann der Kolbenbolzen ohne weiteres radial zur Kolbenachse hinter einer Kolben-Ringnut angeordnet sein. Auf geschlossene Nabenbohrungen sowie die in dem Beispiel beschriebenen Bohrungen 5 in dem Kolbenschaft kann ganz verzichtet werden. In diesem Fall müssen die Werkzeuge für die Bearbeitung der Lagerschale 8 sowie der Lagerfläche 6 von unten in den Kolben eingeführt werden.With the design according to the invention of the piston pin and its mounting in the piston, the piston pin can easily be arranged radially to the piston axis behind a piston ring groove. Closed hub bores and the bores 5 described in the example in the piston skirt can be dispensed with entirely. In this case, the tools for machining the bearing shell 8 and the bearing surface 6 must be inserted into the piston from below.

Claims

Plungers, especially for internal combustion engines, with connecting rods fixed to the piston pins, characterized by the features:

(a 1) the piston pin ( 7 ) has a longitudinal axis, to which partial areas of its surface (partial surface areas 10 ) lie on a common cylinder jacket,
(a 2) the partial surface areas ( 10 ) running on the common cylinder jacket are arranged circumferentially symmetrically opposite at least on the axial end areas of the piston pin ( 7 ),
(a 3) the areas lying circumferentially between the symmetrically opposite partial surface areas ( 10 ) are set back radially over the entire length of the piston pin ( 7 ) towards its longitudinal axis,
(b 1) the piston ( 1 ) base is formed on its inside as a cylindrical bearing surface ( 6 ) that is open at the end of the piston for receiving cylindrical partial surface areas ( 10 ) of the piston pin ( 7 ),
(b 2) the piston ( 1 ) has two separate bearing shells ( 8 ) which are open towards the head of the piston ( 1 ) and which support the piston pin ( 7 ) towards the lower end of the piston ( 1 ) the axial end regions of the piston pin ( 7 ) bear against its cylindrical partial surface regions ( 10 ),
(c) the piston pin ( 7 ) is located radially to the longitudinal direction of the piston at least partially, in particular overall, behind a piston ring groove.