FI122894B - Männänlaakerijärjestely - Google Patents

Description

MÄNNÄN LAAKERI JÄRJESTELY Tekniikan ala

Esillä oleva keksintö kohdistuu männänlaakerijärjestelyyn polttomoottorissa, 5 jossa on mäntä, joka käsittää vähintään toisiinsa tiukasti kiinnitetyt yläosan ja alaosan, sekä kiertokanki, jossa on ylempi pää, joka on varustettu männäntappielimeilä, joka on (sovitettu väliin ja) kääntyvästi laakeroitu mäntään patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaisesti.

10 Tekniikan taso

Oheisiin tyypillistä tekniikan tason mukaista polttomoottorin järjestelyä esittäviin kuvioihin 1a ja 1b viitaten männän T ja kampiakselin (ei kuvattu) välinen voimansiirto on järjestetty kiertokangella 2', jonka toinen pää, tässä yhteydessä alapää, on järjestetty pyörivästi kampiakselille ja toinen pää, tässä yhteydessä 15 yläpääksi 2'a kutsuttu, on vastaavasti pyörivästi kiinnitetty mäntään 1' männäntapilla 3'. Järjestelyyn kuuluu kiertokangen yläpään 2'a ja männäntapin 3' välinen laakeripinta 10' sekä männäntapin 3' ja männän 1' väliset laakeripinnat 11'. Kuten kuviossa 1b on nuolilla kuvattu, suurimmat mäntään 3' kohdistuvat taivuttavat kuormat aiheutuvat sylinterin kaasuvoimista, 20 vähemmässä määrin inertiasta ja kampikoneiston sivuittaisista voimista. Koska suurempien sylinteritehojen tarve ja suurempien sylinterin maksimityöpaineiden o ™ tarve lisääntyy, on olemassa tarve suurentaa laakeripintojen kokoa entistä

CD

9 suurempien taivutusvoimien vuoksi. Suuremmat sylinterin työpaineet vaikuttavat

CD

^ lähinnä laakeripintojen ylempiin puoliin. Alempien laakeripuoliskojen

X

£ 25 laakerikuormat taas eivät lisäänny sylinterin työpaineen noustessa, vaan o männän painon lisääntyessä ja moottorin käyntinopeuden suurentuessa.

CVJ

CD

00 § Tunnettu tapa laakeripinta-alan suurentamiseksi on pallomaisten laakeripintojen

CVJ

käyttäminen kiertokangen yläpäässä. Tämän ratkaisun haittapuolena on kiertokangen yläpään lisääntynyt paino, jonka vuoksi kiertokankea on 2 vahvistettava ja moottorin tasapainotusta on lisättävä. Pallomaisten laakeripintojen valmistaminen on myös vaativampaa kuin tavanomaisten sylinterimäisten laakeripintojen valmistaminen.

Esillä olevan keksinnön tavoite on tuottaa uudenlainen männän laakerijärjestely, 5 joka ratkaisee edellä kuvatut ongelmat ja muita tekniikan tason ongelmia. Esillä olevan keksinnön tavoite on myös aikaansaada luotettava ratkaisu polttomoottoreissa, erityisesti suurissa dieselmoottoreissa, käytettävien suurempien sylinteripaineiden ja käyntinopeuksien mahdollistamiseksi.

10 Keksinnön selitys

Esillä olevan keksinnön tavoitteet voidaan olennaisesti saavuttaa patenttivaatimuksessa 1 kuvatulla tavalla sekä muissa patenttivaatimuksissa yksityiskohtaisemmin kuvattujen suoritusmuotojen mukaisesti.

Keksinnön perusidea on erottaa voimien siirtymistapa kunkin voiman suunnan 15 perusteella. Tällöin voidaan käyttää erilaisia laakerien halkaisijoita, jotta voidaan paremmin mukautua erilaisiin kuormavaatimuksiin ja koko rakenne voidaan optimoida kuormaolosuhteiden mukaan.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti kiertokangen yläpäähän on sovitettu ensimmäinen laakeripinta, joka on kääntyvässä kosketuksessa männän 20 ylemmän osan sisäpinnan kanssa. Männäntappielimeen kuuluu myös toinen ja kolmas laakeripinta, jotka on sovitettu kiertokangen kummallekin puolelle ja δ jotka sijaitsevat männäntappielimen vastakkaisella puolella suhteessa

CD

9 ensimmäiseen laakeri pintaan. Tällöin ensimmäistä laakeripintaa edullisesti

CD

^ käytetään ottamaan vastaan kyseisen sylinterin palotapahtumassa muodostuvat

X

£ 25 kuormat, kun taas toinen ja kolmas laakeripinta ottavat vastaan voimat, jotka o vaikuttavat männän ylöspäin suuntautuvan liikkeen suuntaisesti. Koska alaspäin

C\J

g suuntautuvat voimat siirtyvät suoraan kiertokankeen, männäntappiin ei kohdistu o taivuttavia voimia.

3

Laakeripinnat ovat olennaisesti sylinterin puolikkaan muodossa, joten niiden valmistaminen on helppoa. Edullisesti keksintö toteutetaan siten, että ensimmäisen laakeripinnan kaarevuussäde on olennaisesti suurempi kuin toisen ja kolmannen laakeripinnan, edullisesti vähintään 60 - 70 % suurempi. 5 Tällöin kuormien ero voidaan ottaa huomioon laakerien erilaisissa pinta-aloissa, vastaavasti, jolloin ensimmäinen laakeripinta on suunniteltu olemaan laakeripinnan alaltaan suhteellisesti suurempi.

Lisäksi laakeripintojen kaarevuuskeskipiste on sama, ja se on edullisesti myös kiertokangen yläpään pyörähdyskeskipiste.

10 Eräässä käytännön esimerkissä männäntappielin käsittää erillisen männäntapin, joka on sijoitettu kiertokangen yläpäähän. Tällöin toinen ja kolmas laakeripinta voivat edullisesti mennä osittain limittäin ensimmäisen laakeripinnan kanssa männäntappielimen akselin suunnassa, jolloin myös näiden laakeripintojen pinta-alaa voidaan kasvattaa.

15 Eräässä toisessa suoritusmuodossa männäntappielimet on sovitettu kiertokangen yläpään kiinteäksi osaksi. Tällöin kiertokangen yläpään koneistaminen saattaa olla monimutkaisempaa, mutta toisaalta ei muodostu taivutus- tai jännitysvoimia, jotka aiheutuvat kiertokangen yläpään läpi poraamisesta.

20 Männäntappielimeen on sovitettu viiste toisen ja kolmannen laakeripinnan alueelle vastakkaiselle puolelle männäntappielimen akselin suuntaan nähden. c\j Koska männäntappielimen tämä osa ei osallistu voimien absorboimiseen eikä ° siinä siis ole laakeripintoja, materiaalia voidaan edullisesti koneistaa pois i o vastaavasti painon alentamiseksi.

CD

CVJ

x 25 Männän ylempi ja alempi osa on edullisesti varustettu erillisillä laakeripintojen

CC

kohdalle olevilla laakeriliuskaelementeillä, jotka mainitut laakeriliuskaelementit o painetaan vastaaviin laakeri-istukoihin mäntien mainituissa osissa kiinnittämällä

CD

o yläosa ja alaosa yhteen pulteilla, o

CVJ

4

Piirustusten lyhyt kuvaus

Seuraavassa keksintöä kuvataan esimerkinomaisesti viitaten oheiseen kaaviomaiseen piirustukseen, jossa - kuviot 1a ja 1b esittävät tyypillistä tekniikan tason mukaista laakerijärjestelyä, 5 - kuvio 2 esittää kaaviomaisesti kiertokangen yläpäätä esillä olevan keksinnön mukaisessa männän laakerijärjestelyssä ja siihen vaikuttavia voimia, - kuvio 3 esittää esillä olevan keksinnön mukaista männän laakerijärjestelyä leikkausnäkymänä, ja - kuviot 4 ja 5 esittävät eräitä kiertokangen yläpään yksityiskohtia.

10

Piirustusten yksityiskohtainen kuvaus

Kuvioissa 2 - 5 viitenumero 1 tarkoittaa polttomoottorin mäntää, jossa on yläosa 1a ja alaosa 1b, jotka on kiinnitetty toisiinsa vetopulteilla 8. Kiertokangen 2 yläpää 2a on kääntyvästi kiinnitetty mäntään 1. Tätä varten se on varustettu 15 ensimmäisellä laakeripinnalla 2a1, joka on kääntyvästi kosketuksissa männän yläosan 1a kanssa männän yläosan 1a sisäpinnassa olevaan laakeri-istukkaan 1a1 kiinnitetyn laakeriliuskaelementin 4 kautta. Sen lisäksi kiertokangen 2 yläpää 2a on varustettu männäntapilla 3, johon on järjestetty toinen ja kolmas laakeripinta 3a toimimaan yhdessä männän 1 alaosaan 1b järjestettyjen laakerini 20 istukoiden 1b1 laakeriliuskaelementtien 5 kanssa, o

CvJ

§ Kuten kuviosta 2 erityisesti ilmenee, laakeripinnat 2a1 ja 5 ovat sylinterimäisiä ^ ja ne toimivat yhdessä samoin pinnoiltaan sylinterimäisten £ laakeriliuskaelementtien 4 ja 5 kanssa. Nuoli 6 esittää polttomoottorin sylinterin Q_ 0 (ei kuvattu) tuottamaa kuormaa. Kuorma kohdistuu suoraan kiertokangen

CvJ

S 25 yläpäähän 2a, jolloin siihen voidaan järjestää paljon suurempi laakeripinta-ala

CO

o 2a1 kuin kuviossa 1 kuvattu tavanomaisen järjestelyn männän 1' laakeripinta-

CvJ

ala 10'. Tämän vuoksi, koska nuolella 6 kuvattu suurempi voima, joka aiheutuu lähinnä sylinteripaineesta, kohdistuu suoraan tavallista suuremmalla laakeri- 5 pinta-alalla varustetun kiertokangen yläpäähän, voidaan välttää männäntapin taipuminen.

Toisaalta, männän liikkuessa ylöspäin männäntappielimen 3 alapintaan kohdistuu ainoastaan männän painosta riippuvia inertiavoimia, joita kuvataan 5 nuolilla 7 kuviossa 2. Näin ollen nämä laakeripinnat 3a voidaan tehdä samoin kuin tavanomaisessa männäntapissa.

Kuten kuviosta 4 käy ilmi, laakeripinnan 2a1 kaarevuussäde R1 on olennaisesti suurempi kuin laakeripintojen 3a kaarevuussäde R2. Mitä suurempi säde R1 on, sitä suurempi laakeripinta 2a1 on, jolloin se voi vastaavasti vastaanottaa 10 suurempia kuormia. Toisaalta myös kiertokangen yläpään 2a paino lisääntyy, kun kaarevuussäde R1 suurenee, jolloin kiertokankea on vahvistettava moottorin uudelleen tasapainotuksen vaatimaa lisäpainoa varten. Kuten tästä ilmenee, edullisesti myös laakeripintojen kaarevuuskeskipiste on sama ja se on myös kiertokangen yläpään 2a pyörähdyskeskipiste.

15 Kuvio 5 esittää kahta valinnaista tapaa toteuttaa männäntappielin 3. Se voi olla erillinen männäntappi, joka on lukittu kiertokangen 2 yläpäähän 2a. Tässä tapauksessa voidaan kiertokangesta koneistaa pois enemmän materiaalia katkoviivan kuvaamalla tavalla, jolloin muodostuu lisälaakeripinta 3b, joka mahdollistaa vastaavasti tarvittaessa suuremman kuorman vastaanottamisen. 20 Kuten kuviosta 5 ilmenee, yhteiset laakeripinnat 3a ja 3b menevät jossain määrin limittäin laakeripinnan 2a1 kanssa männäntapin akselin suunnassa, mutta tällä ei ole haitallista vaikutusta, sillä nämä laakeripinnat toimivat ^ kiertokangen ja männän liikkeen eri suunnissa.

CvJ

o Mäntäelin 3 voidaan vaihtoehtoisesti toteuttaa kiertokangen 2 yläpään 2a c? 25 kiinteänä osana. Tässä tapauksessa yläpään 2a koneistaminen on | monimutkaisempaa ja alemmat laakeripinnat 3a jäävät suhteessa pienemmiksi, o Tämän etuna on kuitenkin se, että voidaan välttää taivutuskuorma, joka S aiheutuu kiertokangen yläpään 2a läpi poraamisesta männäntapin reiän o tuottamiseksi. Tämän lisäksi ei esiinny tavanomaisia taivutuskuormia, kuten 30 kuviossa 4 esitetään katkoviivalla 9.

6 Männäntappielimen 3 toteutustavasta riippumatta esillä olevan keksinnön mukainen järjestely mahdollistaa viisteen 3a2 tekemisen (katso kuvio 5), sillä materiaalia ei tarvita tässä, koska laakeripinta 2a1 ottaa vastaan kaikki kuormat ylhäältä päin. Tällöin kiertokangesta voidaan tehdä kevyempi. Jos käytetään 5 erillistä männäntappia, voidaan käyttää sopivaa lukituselintä estämään männäntapin kiertyminen suhteessa kiertokankeen, jolloin laakeripinnat 3a ja 5 (katso kuviot 2 ja 3) pysyvät toisiinsa nähden samassa asennossa.

On ilmeistä, että esillä oleva keksintö ei rajoitu edellä kuvattuihin esimerkkeihin, vaan se voidaan toteuttaa keksinnöllisestä ajatuksesta poikkeamatta monina eri 10 suoritusmuotoina.

C\J

δ c\j i

CD

O

CD

C\l

X

cc

CL

O

CM

CM

CD

CO

O

O

CM

Claims (7)

1. Männänlaakerijärjestely polttomoottorissa, jossa on mäntä (1), joka käsittää vähintään yläosan (1a) ja alaosan (1b), jotka on kiinnitetty tiukasti toisiinsa, sekä kiertokanki (2), jossa on yläpää (2a), joka on varustettu 5 männäntappielimellä (3) joka on sovitettu mainittujen männän osien (1a, 1b) väliin ja kääntyvästi laakeroitu mäntään (1), kiertokangen (2) yläpään (2a) ollessa varustettu ensimmäisellä laakeripinnalla (2a1), joka on kääntyvästi kosketuksissa männän (1) yläosan (1a) sisäpinnan kanssa, männäntappielimeen (3) kuuluessa toinen ja kolmas laakeripinta (3a), jotka on 10 sovitettu kiertokangen (2) kummallekin puolelle ja jotka sijaitsevat männäntappielimen (3) vastakkaisella puolella ensimmäiseen laakeripintaan (2a1) nähden, tunnettu siitä, että laakeripintojen (2a1, 3a) muoto on olennaisesti puolet sylinteristä ja ensimmäisen laakeripinnan kaarevuussäde (R1) on olennaisesti suurempi kuin toisen ja kolmannen laakeripinnan (3a) 15 kaarevuussäde (R2).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen männänlaakerijärjestely, tunnettu siitä, että ensimmäisen laakeripinnan kaarevuussäde (R1) on vähintään 60 - 70 % suurempi kuin toisen ja kolmannen laakeripinnan (3a) kaarevuussäde (R2).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen männänlaakerijärjestely, tunnettu 20 siitä, että laakeripinnoilla (2a1, 3a) on sama kaarevuuskeskipiste, joka on edullisesti myös kiertokangen (2) yläpään (2a) pyörähdyskeskipiste. cm

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen ° männänlaakerijärjestely, tunnettu siitä, että männäntappielin (3) käsittää i o erillisen männäntapin, joka on työnnetty kiertokangen yläpäähän (2a) ja että c\j 25 toinen ja kolmas laakeripinta (3a) menevät osittain limittäin ensimmäisen | laakeripinnan (2a1) kanssa männäntappielimen (3) akselin suunnassa, o

£] 5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1 - 3 mukainen CD o männänlaakerijärjestely, tunnettu siitä, että männäntappielin (3) on järjestetty o ^ kiertokangen yläpään (2a) kiinteäksi osaksi.

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen männänlaakerijärjestely, tunnettu siitä, että männäntappielin (3) on varustettu viisteellä (3a2) toisen ja kolmannen laakeripinnan (3a) kohdalla, niiden vastakkaisella puolella männäntappielimen akseliin nähden.

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen männänlaakerijärjestely, tunnettu siitä, että männän (1) mainittu yläosa (1a) ja alaosa (1b) on varustettu erillisillä laakeriliuskaelementeillä (4, 5) laakeripintojen (2a1, 3a) kohdalla, jotka mainitut laakeriliuskaelementit (4, 5) on puristettu vastaaviin laakeri-istukoihin (1 a1, 1b1) mainituissa männän osissa kiinnittämällä 10 yläosa (1 a) ja alaosa (1 b) yhteen. C\J δ c\j i CD O CD C\l X cc CL O CM CM CD CO O O CM