FI120947B - Männän ja kiertokangen käsittävä polttomoottorikoneen käyttökoneisto - Google Patents

Description

Männän ja kiertokangen käsittävä polttomoottorikoneen käyt-tökoneisto

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen männän ja kiertokangen käsittävä käyttökoneisto.

5 Kiertokanki muodostuu olennaisesti kiertokangen varresta ja kahdes ta päätylaakerista, jotka yhdistävät männän ja kampiakselin vastaavan kampiakselin tapin käyttökoneistoksi. Toinen pää suorittaa värähtelyliikkeitä, toinen liikkuu kampiakselin tapin mukana kampiympyrässä, niin että muodostuu niin sanottu ’’kiertokangen viulu”, ts. kiertokangen viulun muotoinen liikekäyrä.

10 Siten on esimerkiksi julkaisusta DE 35 05 964 C1 tunnettu käyttö- koneisto, jossa on kiertokanki, joka käsittää tavanomaisella tavalla päätylaake-rin kiertokangen yläpään muodossa, ts. ylemmän kiertokangen silmukan, kiertokangen varren ja toisen päätylaakerin kierokangen laakerin muodossa, ts. alemman kiertokangen silmukan, ja on siten kampikiertokankimekanismin suo-15 raan johtavan osan, siis männän, ja kampiakselin välinen liitoselin. Kiertokangen yläpää voi olla suljettu tai jaettu. Jaetun kiertokangen laakerin, siis alemman kiertokangen silmukan, laakerin kansi on yhdistetty vähintään kahden sovitetun venymäruuvin avulla kiertokangen alapäähän. Kiertokangen alapään ja kiertokangen kannen muodostamaa kiertokangen laakeria, jonka sisään toi-20 sensa täydelliseksi laakerin hoikiksi täydentävät laakerin kuoret on asetettu ja kampiakselin tapin kiinnittämiseen tarkoitettu on järjestetty, rasitetaan paineen muutoksessa iskumaisesti, tällöin ilmenee suuria laakerikuormituksia.

Koska mäntää asennettaessa tai vedettäessä kiertokanki täytyy ohjata osittain moottorin sylinterin läpi, ainakin lujan kampiakselin tapin ollessa ky-25 seessä on alemman kiertokangen silmukan jakaminen tai kiertokangen varren jakaminen ollut tähän asti yleensä välttämätöntä.

Mäntä toimii mitä raskaimman mekaanisen ja termisen kuormituksen alaisena. Tällöin sen täytyy täyttää useita tehtäviä, kuten paine-energian muuttaminen mekaaniseksi työksi, sylinterithän tiivistäminen kampikammiota 30 vastaan ja kiertokangen ylemmän pään suoraan ohjaaminen niin sanottujen trunkkimäntämoottoreiden ollessa kyseessä. Männän laakerointi kiertokangen yläpäähän on toteutettu tähän asti tunnetulla tavalla kiertokangen silmukassa olevan männäntapin avulla, joka siirtää voimia juuri männän ja kiertokangen välillä. Tähän asti männäntapin sijainnin on määrännyt kaksi tekijää. Männän 35 kippiliikkeiden välttämiseksi sen painopisteen pitäisi olla tapin akselilla. Toisaalta männäntapin täytyisi olla kiinnitettynä varren keskelle, jotta normaalivoi- 2 ma siirretään tasaisesti sylinterin seinämälle. Koska molempia vaatimuksia ei voida täyttää samanaikaisesti, männäntappi on asennettu tähän asti vähän varren keskikohdan yläpuolelle.

Suuret männät muodostuvat tunnetusti kahdesta tai useammasta 5 osasta. Siten esimerkiksi teräksestä tai valuraudasta koostuva männänpohja ruuvataan yhteen esimerkiksi erikoisvaluraudasta tai alumiinilejeeringistä koostuvan varren kanssa.

Julkaisusta DE 100 46 214 C1 on tunnettu lisäksi käyttökoneisto, johon on asennettu laivapään muodossa oleva, yksiosaisen kiertokangen varren 10 käsittävä kiertokanki (mikä merkitsee asennussyistä jaettuun kiertokangen varteen verrattuna painon ja kustannusten säästöä), jossa on kampiakselin tapin kiinnittämiseen tarkoitetun kiertokangen laakerin erikoinen muoto ja joka mahdollistaa siten kompaktin rakennustavan, jonka vuoksi lisäksi matalampi moottorin rakennuskorkeus on mahdollinen ja männän vetämistä moottorin sylinte-15 rin läpi on helpotettu huomattavasti.

Nyt on lisäksi tarve optimoida myös kiertokangen yläpäässä oleva männän laakerointi, joka on tähän asti toteutettu männäntapin, joka siirtää voimia männän ja kiertokangen välillä, ja kiertokangen silmukan avulla, erityisesti muodostaa tämä mäntä/kiertokankiliitos tiiviimmäksi ja tehdä männän asennus 20 vielä yksinkertaisemmaksi.

Tästä lähtien keksinnön tehtävänä on kehittää edelleen tyypin muodostavaa käyttökoneistoa siten, että kiertokangen yläpäässä olevaa männän laakerointia on parannettu säilyttämällä kaikki tähänastiset toiminnot ja se tekee mahdolliseksi erityisesti männän asennuksen/poistamisen ilman kalliita 25 työkaluja, mutta sallii myös kiertokangen selvän massan vähennyksen ja vähentää sen valmistuskustannuksia.

Tämä tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaisesti patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkien avulla.

Keksinnön mukaisesta kuula-/kalottilaakeroinnista johtuen tekniikan 30 tasossa tavallinen, männän ja kiertokangen yhdistämiseen tarkoitettu männäntappi jää pois korvaamatta, minkä takia värähtelevä massa vähenee melkoisesti.

Siten, että vääntövarmistuksen varmistamattomassa tilassa muotoon-lukituksen irrotus tulee mahdolliseksi kiertämällä mäntää sen akselin ympäri, 35 siis mäntä voidaan vetää ilman kiertokankea moottoriyksiköstä, kiertokangen varren jakaminen voi jäädä samaten pois tarvitsematta turvautua kiertokangen 3 laakerin erityiseen muotoon julkaisun DE 100 46 214 C1 mukaisesti, niin että voidaan saavuttaa muita paino- ja kustannussäästöjä sekä vähäisempiä dynaamisia voimia.

Keksintöä on tarkoitus selostaa lähemmin seuraavassa. Siihen kuu-5 luvassa piirustuksessa esittää kaavamaisesti kuvio 1 keksinnön mukaisen kuula-/kalottilaakeroinnin päällyskuvaa, kuvio 2 kuvion 1 A-A:n mukaista osapitkittäisleikkausta männän-päästä, jossa on jakamaton kiertokangen varsi ja keksinnön mukaisesti muodostettu kuula-/kalottilaakerointi männässä, 10 kuvio 3 kuvioon 2 verrattuna 90°:lla käännettyä osapoikkileikkausta männänpäästä kuvion 1 B-B:n mukaisesti mäntien kera, kuvio 4 perspektiivikuvaa käyttökoneistosta, jossa on männän keksinnön mukainen laakerisovitelma kiertokangessa, asennetussa tilassa ja kuvio 5 toista perspektiivikuvaa kuvion 3 mukaisesti, jolloin irrotet-15 taessa männänvarsi männänpohjalta kiertokangen yläpää, ts. kalottiosa on nähtävissä männänpohjalta, ts. laakerikilvestä poistetussa tilassa, kuvio 6 yksityiskohtaista kuvaa vääntövarmistuksesta keksinnön mukaisen kuula-/kalottilaakeroinnin muotoonlukituksen ylläpitämiseksi.

Kiertokanki 1 muodostuu kuvion 2 mukaisesti jakamattomasta kier-20 tokangen yläpäästä 2, männän 3 kiinnittämiseksi, lisäksi kiertokangen yläpäähän 2 liittyvästä jakamattomasta kiertokangen varresta 4 sekä kuvion 4 ja 5 mukaisesti siihen liittyvästä kiertokangen alapäästä 5, joka muodostaa yhdessä siihen useiden kiristys- tai venymäruuvien 6a, b avulla kiinnitetyn kiertokangen kannen 7 kanssa kiertokangen laakerin tai alemman kiertokangen silmu-25 kan 8. Kiertokangen yläpään 2 voitelemiseksi tai myös männän jäähdyttämiseksi kiertokangen varsi 4 on läpiporattu pitkittäin sinänsä tunnetulla tavalla öl-jynsyöttöä varten, ts. aksiaalinen öljyreikä 9 päättyy jakelujärjestelmän 22 kautta kiertokangen yläpäähän 2.

Kiertokangen laakerin kiertokangen silmukassa 8 (kuvio 4 ja 5) on 30 kaksi toisiaan kokonaiseksi laakerin hoikiksi täydentävää laakerin kuorta 10a, b, jotka tarttuvat kiinni tässä esittämättömään kampiakselin tappiin yleensä jään-nösraon pysyessä liukukosketuksessa.

Männän 3 laakerointi kiertokangen yläpäässä 2 käsittää kalottiosan 11, jossa on sen ulkokehällä 12 osapallonpinnalle sovitettu laakeripinta. Tä-35 män laakeripinnan pallomaista pinta-aluetta vastapäätä olevalle puolelle on järjestetty rengasmainen ja vastaavasti pallomaiseksi muodostettu laakerin kiinni- 4 tin laakerikilven 13 tai kannatinosan muodossa, niin että kalottiosa 11 on kiinnitettynä kalotin keskipisteensä ympäri suhteellisesti laakerikilpeen 13 tai kanna-tinosaan nähden kääntyvästi laakerin kiinnittimeen. Kuten kuviosta 2 on myös hyvin havaittavissa, kalottiosassa 11 on sen ulkokehällä 12 siis osapallonpin-5 nalle sovitettu laakeripinta, joka ulottuu kalotin keskitason 14 molemmille puolille, joka kulkee sen kohdan läpi, jossa kalottiosalla 11 on suunnilleen sen suurin halkaisija.

Piirustuksessa esitetyssä edullisessa muodossa kiertokangen yläpää 2 on muodostettu pallomaiseksi kalottiosaksi 11 ja männänpohja 15 kan-10 natinosaksi 13, jossa on laakerin kiinnitin laakerikilven muodossa, kuitenkin myös päinvastainen muoto olisi mahdollinen.

Sovellutusesimerkissä (katso erityisesti kuvio 2) käytetään männän irrotettavasta yläosasta, männänpohjasta 15 ja männänhelmasta, männänvar-resta 20 muodostuvaa kaksiosaista mäntää. Tunnetulla tavalla kolmiosaiseksi 15 rakennettu, männänkruunusta, männänvaipasta ja männänhelmasta muodostettu mäntä on käytettävissä vastaavalla tavalla. Männänpohja 15 ja männän-varsi 20 ovat yhdistettävissä toisiinsa useiden sopivien ruuvien 21 avulla.

Männän 3 helma 20 käsittää suunnilleen puolipallon muotoisena kuorena kalottiosan 11 alemman osan. Vaihdossa 4-tahdin sytytysyläkuolokohdan 20 ja peittämisyläkuolokohdan (tässä vaiheessa kaikki venttiilit ovat auki) välillä männästä aiheutuvat massavoimat ja sytytysvoimat tukeutuvat joko männän-helmaan 20 tai männänpohjaan 15, niin että (nyt puuttuvan) männäntapin tähänastiset toiminnot sulautuvat täysin keksinnön mukaiseen laakerointiin.

Tuloksena on siis toisaalta kiertokangen, erityisesti yksiosaisen lai-25 vapään ja männän, kompakti rakenne ja toisaalta kalottiosaa tuetaan kuitenkin myös tasaisesti sen kehältä laakerikilpeä vasten.

Keksinnön mukaisesti kuula-/kalottilaakerointi 11, 13 käsittää muo-toonlukituksen ylläpitämiseksi irrotettavan vääntövarmistuksen, joka sallii lisäksi varmistamattomassa tilassa muotoonlukituksen irrotuksen kiertämällä män-30 tää 3 sen akselin ympäri.

Erityisesti kuviosta 1 (kaikissa kuvioissa säilytetään vastaava tun-nusmerkintä) on nähtävissä, että männässä 3 (kyseisessä tapauksessa män-nänhelmassa 20) on kiertokangen yläpään 2 kiinnitykseen tarkoitetussa sisätilassa, siis laakerin kiinnittimessä 13 kehänsuunnassa, lisäksi vähintään kaksi, 35 edullisella tavalla toisiaan diametraalisesti vastapäätä olevaa koverrusta 17a, b, jotka on täytetty aina yhden vääntövarmuuselementin 23a, b (katso myös 5 kuvio 6) avulla, jotka on kiinnitetty lisäksi muutamien ruuvien 24 avulla mäntään, ts. tässä männänhelmaan 20.

Pallomainen kalottiosa 11, ts. pallomainen kiertokangen yläpää 2 on toteutettu koverrusten 17a, b mukaisesti litistetyt seinäosat 16a, b käsittäväksi, 5 jotka tukeutuvat asennetussa tilassa vääntövarmuuselementteihin 23a, b ja estävät siten luotettavasti männän 3 suhteellisen kiertymän kiertokangen yläpäähän 2 nähden.

Kuviossa 6 on esitetty vielä kerran yksityiskohtaisesti molemmat vääntövarmuuselementit 23a, b, jotka ovat kiinnitettävissä kulloinkin kolmen 10 ruuvin 24 avulla mäntään 3 koverrusten 17a, b alueella näiden koverrusten 17a, b täyttämiseksi tai ovat irrotettavissa männän 3 uloskiertämiseksi.

Keksinnön olennainen asia on siis kuula-/kalottilaakerointi 11, 13, jonka pallomaisella ulkopinnalla 12 varustettu ja voiteluaineella kyllästetty laakerin runko 11 kiinnitetään sen aksiaaliseen asetukseen käytettävää, laakerikilven 15 13 ruukkumaisessa koverruksessa olevaa rengas- tai osapallonpintaa vasten ja kiertokangen 1 erottaminen männästä 3 voi tapahtua yksinkertaisella tavalla siten, että vääntövarmistuselementit 23a, b poistetaan, männän 3 kiertokan-keen 1 nähden suhteellinen kiertymä 90°:lla (kun kaksi koverrusta 17a, b on diametraalisesti toisiaan vastapäätä, katso kuvio 1) ohjaa kiertokangen ylä-20 pään 2 pallomaiset pintaosat koverruksiin 17a, b ja kiertokangen yläpään 2 litistetyt seinäosat 16a, b ovat laakerikilven 13 pallomaisia pintoja vastapäätä, niin että tapahtuu kuula-/kalottilaakeroinnin 11, 13 muotoonlukituksen erottaminen ja mäntä 3 voidaan poistaa yksinkertaisesti kiertokangen yläpäästä 2.

Kuvatun kuula-/kalottilaakeroinnin 11, 13 varman kestovoitelun ta-25 kaamiseksi laakerikilpeen 13 on järjestetty otsapuolelle laakerin rungon 11 aksiaaliseen asetukseen tarkoitetun pallomaisen pinnan 18 eteen voiteluaineen varastotila 19, jonka moottorinpuoleinen tiivistys on taattu kuten tavallisesti.

Kuula-/kalottilaakeroinnin 11, 13 keksinnön mukainen muoto parantaa lisäksi suoraa kaasuvoimanjohtamista kiertokangen varteen 4, tähänasti-30 nen männäntappi voi jäädä pois korvauksetta. Siten värähtelevä massa vähenee selvästi (n. 20 %:lla). Myös kitkateho kaiken kaikkiaan vähenee.

Mainittakoon vielä kerran, että kiertokangen varren jakaminen jää periaatteessa pois, koska männän 3 vetäminen moottorin sylinterin läpi voi tapahtua nyt yksinkertaisella tavalla kiertokangen ollessa täysin irrotettu. Siten 35 on yhdistetty muita paino- ja kustannussäästöjä. Männän rakenne on siis to- 6 teutettavissa ilman kalliita työkaluja (hydraulisia työkaluja), matala männän rakennuskorkeus tulee mahdolliseksi.

Viitenumeroluettelo I Kiertokanki 5 2 Kiertokangen yläpää 3 Mäntä 4 Kiertokangen varsi 5 Kiertokangen alapää 6a, b Kiristys- tai venymäruuvit 10 7 Kiertokangen kansi 8 Alempi kiertokangen silmukka 9 Öljyreikä 10a, b Laakerin kuoret II Kalottiosa 15 12 Kalottiosan ulkokehä 13 Laakerikilpi 14 Kalotin keskitaso 15 Männänpohja 16a, b Litistetyt seinäosat 20 17a, b Koverrukset 18 Pallomainen pinta 19 Voiteluaineen varastotila 20 Männänvarsi 21 Ruuvit 25 22 Jakelujärjestelmä 23a, b Vääntövarmistuselementit 24 Ruuvit

Claims (2)

7

1. Männän (3) ja kiertokangen (1) käsittävä polttomoottorikoneen käyttökoneisto, jolloin kiertokanki (1) kahden päätylaakeroinnin välityksellä yhdistää toisaalta kiertokangen yläpäässä (2) olevan männän (3) ja toisaalta 5 kiertokangen silmukan (8) avulla kampiakselin vastaavan kampiakselin tapin toisiinsa, jolloin laakerisovitelma männän (3) yhdistämiseksi kiertokangen yläpäähän (2) on muodostettu muodostamalla kuula-/kalottilaakerointina (11, 13) toteutettu muotoonlukitus siten, että toisaalta kiertokangen yläpää (2) on muodostettu kalottiosana (2), jossa on pallomainen ulkopinta (2), sekä laakeripin-10 tana, joka on kyllästetty voiteluaineella, ja toisaalta männän (3) männänpoh-jaan (13) on järjestetty vastaavasti pallomaiseksi muodostettu, ruukkumainen laakerikilpi (13) aksiaalista tuentaa varten, ja muotoonlukituksen ylläpitämiseen tarkoitettu kuula-/kalottilaakerointi (11, 13) käsittää irrotettavan vääntövarmis-tuksen (16a, b; 17a, b; 23a, b), joka sallii lisäksi varmistamattomassa tilassa 15 muotoonlukituksen irrotuksen kiertämällä mäntää (3) sen akselin ympäri, tunnettu siitä, että vääntövarmistuksen muodostamiseksi männässä (3) on kiertokangen yläpään (2) kiinnitykseen tarkoitetussa sisätilassa, siis laakerin kiinnittimessä (13) kehänsuunnassa, lisäksi vähintään kaksi, erityisesti toisiaan diametraalisesti vastapäätä olevaa koverrusta (17a, b), jotka on täytetty aina 20 yhden vääntövarmistuselementin (23a, b) avulla, jolloin pallomainen kalottiosa (11) on toteutettu koverrusten (17a, b) mukaisesti litistetyt seinäosat (16a, b) käsittäviksi, jotka tukeutuvat asennetussa tilassa vääntövarmuuselementteihin (23a, b).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen käyttökoneisto, tunnettu sii-25 tä, että kuula-/kalottilaakeroinnin (11, 13) kestovoitelemiseksi kiertokangen varsi on varustettu öljyreiällä (9), joka päättyy laakerikilpeen (13) otsasivulle kalot-tiosan (11) aksiaaliseen asetukseen tarkoitetun pallomaisen laakeripinnan (18) eteen järjestettyyn voiteluaineen varastotilaan (19). 8