FI80131B

FI80131B - VEVSTAKE FOER SLAGKOLVBRAENNINGSMASKINER.

Info

Publication number: FI80131B
Application number: FI855015A
Authority: FI
Inventors: Jordan Gentscheff
Original assignee: Man B & W Diesel Gmbh
Priority date: 1985-02-21
Filing date: 1985-12-17
Publication date: 1989-12-29
Also published as: FI855015A0; JP2656469B2; FI80131C; JPS61192918A; FI855015A; DE3505964C1

Description

i 80131i 80131

Kiertokanki iskumäntäpolttomoottoreita vartenConnecting rod for reciprocating internal combustion engines

Keksinnön kohteena on kiertokanki iskumäntäpoltto-moottoreita varten, jonka rakenneyksityiskohdat on esitet-5 ty patenttivaatimuksen 1 johdannossa.The invention relates to a connecting rod for reciprocating internal combustion engines, the structural details of which are set out in the preamble of claim 1.

Tällainen kiertokanki tunnetaan esim. julkaisusta DE-OS 265 7467. Kiertokangissa on yleensä ongelma, että positiivisella kiihtyvyydellä alakuolokohdasta yläkuolo-kohtaa kohti öljynvirtaustiloissa olevaan öljypatsaaseen 10 syntyy normaalia öljynsyöttöpainetta huomattavasti suurempi ylipaine, jonka vaikutuksesta öljypatsas painautuu kiertokangen laakerin suuntaan. Kun kiertokangen nopeus hidastuu tästä positiivisesta kiihtyvyydestä, katkeaa tämä voiteluöljypatsas. Muodostuu tyhjö, mistä on seurauksena, 15 että katkennut öljypatsas iskeytyy yläkuolokohdan vaiheilla takaisin kiertokangen laakerin suuntaan, jolloin öljyn-virtaustiloja rajoittavissa seinämissä saattaa esiintyä kavitaatiota.Such a connecting rod is known, for example, from DE-OS 265 7467. There is generally a problem in the connecting rod that a positive acceleration from the lower dead center to the upper dead center to the oil column 10 in the oil flow spaces creates a significantly higher overpressure than the normal oil supply pressure. As the crank speed slows from this positive acceleration, this column of lubricating oil breaks. A vacuum is created, with the result that the broken oil column strikes back in the direction of the crankshaft bearing in the steps of the upper dead center, whereby cavitation may occur in the walls delimiting the oil flow spaces.

Edellä selostettu ilmiö on tähän asti otettu kaksi-20 osaisissa kiertokangen varsissa huomioon, kuten esim. julkaisussa DE-OS 265 7467 on esitetty, asentamalla kiertokangen varressa kulkevaan öljyporaukseen takaiskuventtii-li.The phenomenon described above has hitherto been taken into account in two-part rotary rod arms, as described, for example, in DE-OS 265 7467, by installing a non-return valve in an oil bore running along the rod arm.

Paitsi, että tällainen takaiskuventtiili on koke-25 muksen mukaan altis kulumiselle ja tällaisen takaiskuvent-tiilin asentaminen kiertokangen varteen heikentää huomattavasti sen materiaalipoikkipintaa, ei tällaista takais-kuventtiiliä voida asentaa jakamattomiin kiertokangen varsiin.Apart from the fact that such a non-return valve has been found to be subject to wear and experience, and the installation of such a non-return valve on the crank arm considerably weakens its material cross-section, such a non-return valve cannot be mounted on undivided crank arms.

30 Keksinnön tarkoituksena on tämän vuoksi kehittää alussa mainittua tyyppiä olevaa kiertokankea siten, että kiertokangen laakerin alueella voidaan välttää öljynvirtaustiloissa kavitaatio, joka aiheutuu jatkuvasta alipaineen muodostuksesta siinä olevassa öljypatsaassa.The object of the invention is therefore to develop a connecting rod of the type mentioned at the beginning so that cavitation in the area of the connecting rod bearing can be avoided in the oil flow spaces due to the continuous formation of a vacuum in the oil column therein.

35 Tämä tehtävä ratkaistaan alussa mainittua tyyppiä 2 80131 olevassa kiertokangessa keksinnön mukaan siten, että kiertokangen laakerin alueella olevat öljynvirtaustilat ovat ainakin yhden ilman otto- ja poistoporauksen välityksellä yhteydessä ilmakehään. Alivaatimuksissa on esitetty eri-5 laisia liitäntä mahdollisuuksia keksinnön mukaiselle ilman otto- ja poistoporauksella sekä sen mitoitustietoja.According to the invention, this object is solved in a connecting rod of the type 2 80131 mentioned at the beginning, so that the oil flow spaces in the region of the connecting rod bearing are connected to the atmosphere by means of at least one air intake and exhaust bore. The subclaims present various connection possibilities for the air according to the invention with air intake and exhaust drilling as well as its dimensioning information.

Keksinnön mukaisen ilman otto- ja poistoporauksen edullinen vaikutus on esitetty selityksen lopussa.The advantageous effect of the air intake and exhaust drilling according to the invention is shown at the end of the description.

Seuraavassa selostetaan lähemmin keksinnön mukai-10 sen kiertokangen erilaisia sovellutusesimerkkejä piirustusten avulla.Various application examples of the rotary rod according to the invention will now be described in more detail with the aid of the drawings.

Kuviot 1...8 esittävät kukin yhtä sovellutusesimerkkiä keksinnön mukaisesta kiertokangesta poikkileikkauksena.Figures 1 to 8 each show one application example of a rotary rod according to the invention in cross section.

15 Kuvioissa on samat tai toisiaan vastaavat osat va rustettu havainnollisuuden vuoksi samoilla viitemerkeillä.15 In the figures, the same or corresponding parts are provided with the same reference numerals for the sake of clarity.

Kussakin kuviossa on esitetty kiertokanki 1 isku-mäntäpolttomoottoreita varten. Kiertokanki 1 koostuu kiertokangen yläpäästä 2, jossa on poikittaisporaus 3 laakeri-20 hoikin ympäröimää männäntappia 4 varten, kiertokangen yläpäähän 1 liittyvästä kiertokangen varresta 5 ja siihen liittyvästä ja siihen nähden laajennetusta kiertokangen alapäästä 6, joka muodostaa yhdessä siihen kiristysruu-veilla kiinnitetyn kiertokangen kannen 8 kanssa kiertokan-25 gen laakerin. Viimeksi mainitun läpäisee poikittaisporaus 9, jonka ylempi puolisko sijaitsee kiertokangen laakerin jaksotason 10 yläpuolella kiertokangen alapäässä 6 ja alempi puolisko kiertokangen laakerin jaksotason 10 alapuolella kiertokangen kannessa 8. Poikittaisporauksessa 9 30 on kaksi yhdessä laakeriholkin muodostavaa laakeriliuskaa 11,12, jotka tarttuvat kampiakselin tappiin 13 liukukos-ketuksella. Syöttökanavien 14,15 ja 17 kautta tuodaan sekä voiteluun että jäähdytykseen käytettävää öljyä kampiakselin tapin 13 lävitse paineella aluksi laakeriliuskoille 35 11,12; niiltä öljy joutuu laakeriliuskojen 11,12 muodos- 3 80131 tamassa laakeriholkissa olevien aukkojen 18,19 kautta ainakin yhteen laakeriholkin ulkopuolelle sovitettuun, kiertokangen alapäähän 6 ja mahdollisesti kiertokangen kanteen 8 ulottuvaan kokoomatilaan. Kuvioiden 1...7 mukaisissa 5 sovellutusesimerkeissä on kussakin kaksi numeroilla 20 ja 21 merkittyä kokoomatilaa, kun taas kuvion 8 mukaisessa sovellutusesimerkissä on ainoastaan yksi laakeriholkin 11,12 kokonaan rengasuran muodossa ympäröivä kokoomatila 28. Kuvioiden 1...7 mukaisissa sovellutusmuodoissa joutuu 10 öljy kokoomatiloista 20,21 keskenään yhteydessä olevien porausten 22,23 yhtäältä ja 24,25 toisaalta, jotka kaikki kulkevat kiertokangen alapään 6 alueella, kautta poraukseen 26, joka kiertokangen alapäästä 6 lähtien ulottuu kiertokangen varren 5 lävitse kiertokangen yläpäähän 2 ja 15 avautuu siellä sen poikittaisporaukseen 3. Siitä öljy joutuu männäntapin laakeriholkkia ympäröivän rengaskanavan kautta ruiskutusporaukseen 30, joka kulkee tässä samanak-selisesti porauksen 26 kanssa. Kuvion 8 mukaisessa sovel-lutusmuodossa erkanee suoraan kokomaatilasta 28 kiertokan-20 gen 65 lävitse kulkeva poraus 29, joka samaan tapaan kuin muissa sovellutusmuodoissa poraus 26 avautuu poikittaisporaukseen 3 ja jatkuu kiertokangen yläpään 2 alueella. Ruiskutusporauksesta 30 purkautuva öljy joutuu esittämättä jätetyn, kiertokankeen 1 männäntapilla 3 kiinnitetyn up-25 pomännän jäähdytystiloihin.Each figure shows a connecting rod 1 for percussion piston internal combustion engines. The connecting rod 1 consists of a connecting rod upper end 2 with a transverse bore 3 for a piston pin 4 surrounded by a bearing-20 sleeve, a connecting rod arm 5 connected to the upper connecting rod end 1 and an associated and extended connecting rod lower end 6 together with a crank rotary-25 gen bearing. The latter is penetrated by a transverse bore 9, the upper half of which is located above the connecting rod bearing section 10 at the lower end 6 and the lower half below the connecting rod bearing section 10 in the connecting rod cover 8. The transverse bore 9 30 has two bearing strip by touch. Through the supply channels 14, 15 and 17, oil for both lubrication and cooling is introduced through the crankshaft pin 13 at a pressure initially to the bearing strips 35 11,12; from them, the oil enters at least one collecting space extending to the lower end 6 of the connecting rod and possibly to the cover 8 of the connecting rod, arranged outside the bearing sleeve and through the openings 18,19 in the bearing sleeve formed by the bearing strips 11,1231. In the application examples 5 according to Figures 1 to 7, each has two assembly spaces marked with the numbers 20 and 21, while in the application example according to Figure 8 there is only one assembly space 28 completely surrounding the bearing sleeve 11,12 in the form of an annular groove 28. In the embodiments according to Figures 1 to 7 from the collecting spaces 20,21 through interconnected bores 22,23 on the one hand and 24,25 on the other, all passing through the lower end 6 of the connecting rod 6 into a bore 26 extending from the lower end 6 of the connecting rod through the connecting rod arm 5 to the upper end 2 and 15 of the connecting rod 3 From there, the oil enters the injection bore 30 through the annular channel surrounding the bearing sleeve of the piston pin, which here runs in parallel with the bore 26. In the embodiment according to Fig. 8, a bore 29 passes directly from the coulter space 28 through the rotary channel 20 65, which, like other embodiments, opens into the transverse bore 3 and continues in the region of the upper end 2 of the rotary rod. The oil discharged from the injection bore 30 enters the cooling spaces of an up-25 boom piston not shown, which is fastened by the piston pin 3 of the connecting rod 1.

Keksinnön mukaisesti ovat kiertokangen alapään 6 ja kiertokangen kannen 8 muodostaman kiertokangen laakerin alueella sijaitsevat voiteluöljyn virtaustilat 20,21, 22,23, 24,25,26 tai 28,29 ainakin yhden ilman otto- ja 30 poistoporauksen 31 välityksellä yhteydessä ilmakehään.According to the invention, the lubricating oil flow spaces 20,21, 22,23, 24,25,26 or 28,29 located in the region of the connecting rod lower end 6 and the connecting rod bearing 8 are connected to the atmosphere via at least one air intake and outlet bore 31.

Ilman otto- ja poistoporaus 31 voi - kuten kuviossa 2 ja 8 on esitetty - avautus kokoomatilaan 20 tai 21 tai 28 ja se on tällöin porattu kiertokangen alapäähän 6 (kuvio 2) tai kiertokangen kanteen 8 (kuvio 8) ulkoapäin. 35 Vaihtoehtoisesti voi ilman otto- ja poistoporaus 31 avau- 4 80131 tua - kuten kuviossa 3 on esitetty - kokoomatilasta 20 tai 21 erkanevaan poraukseen 22 tai 24 ja se on tällöin samaan tapaan porattu kiertokangen alapäähän 6 ulkoapäin. Ilman otto- ja poistoporaus 31 voi kuitenkin myös läpäistä -5 kuten kuviossa 1 on esitetty - esim. umpiruuvin muodostaman tulpan 32, joka rajoittaa kulloinkin ulkoa kiertokangen alapäähän 6 ulkopuolelta tehtyä porausta 23 tai 25. Muita vaihtoehtoja on esitetty kuvioissa 4 ja 5; niissä ilman otto- ja poistoporaus 31 avautuu poraukseen 23 tai 10 25, joka on suljettu ulkoapäin reiättömällä, esim. umpi ruuvin muodostamalla tulpalla 33. Kummassakin tapauksessa on ilman otto- ja poistoporaus 31 porattu kiertokangen alapäähän 6 yläpuolelta. Toinen vaihtoehtoratkaisu on esitetty kuviossa 6, jossa ilman otto- ja poistoporaus 31 15 avautuu kiertokangen varren 5 lävitse kulkevaan poraukseen 26 sen alemman pään alueella ja on porattu kiertokangen alapäähän 6 viistosti kiertokangen varren 5 ja kiertokangen alapään väliseltä siirtymäalueelta. Kuviossa 7 esitetyssä sovellutusmuodossa avautuu ilman otto- ja poistopo-20 raus 31 yhteen poikittaisporauksista 23,25 ja se on porattu kiertokangen alapäähän 6 yhdeltä sen sivupinnalta 34,35.The air intake and exhaust bore 31 may - as shown in Figures 2 and 8 - open into the collecting space 20 or 21 or 28 and is then drilled into the lower end 6 of the connecting rod (Fig. 2) or from the outside of the connecting rod cover 8 (Fig. 8). Alternatively, the air intake and exhaust bore 31 may open - as shown in Figure 3 - into the bore 22 or 24 diverging from the assembly space 20 or 21 and is similarly drilled into the lower end 6 of the connecting rod from the outside. However, the air intake and exhaust bore 31 may also pass -5 as shown in Fig. 1 - e.g. a plug 32 formed by a cap screw, which in each case delimits a bore 23 or 25 made externally to the lower end 6 of the connecting rod from the outside. Other alternatives are shown in Figs. in them, the air intake and exhaust bore 31 opens into a bore 23 or 10 25 which is closed on the outside by a non-perforated, e.g. closed screw-shaped plug 33. In either case, the air intake and exhaust bore 31 is drilled above the lower end 6 of the connecting rod. Another alternative solution is shown in Fig. 6, in which the air intake and exhaust bore 31 15 opens into a bore 26 passing through the connecting rod arm 5 in the region of its lower end and is drilled obliquely into the connecting rod lower end 6 from the transition area between the connecting rod arm 5 and the lower end. In the embodiment shown in Fig. 7, the air intake and exhaust bore 31 opens in one of the transverse bores 23,25 and is drilled in the lower end 6 of the connecting rod from one of its side surfaces 34,35.

Vaikka kuvioissa ei ole esitettykään, on tietysti mahdollista tehdä enemmän kuin kaksi ilman ottoja poisto-25 porausta 31 ja käyttää tällöin yhdistelmänä erilaisia edellä esitettyjä muunnelmia. Mikäli esitetyn ongelman ratkaisemiseksi riittää, voidaan käyttää myös yhtä ainoaa ilman otto- ja poistoporausta 31, jolloin jompi kumpi kuvioissa esitetyistä ilman otto- ja poistoporauksista 31 30 jäisi pois. Viimeksi mainittu voidaan saada aikaan mitoittamalla sopivasti ilman otto- ja poistoporauksen 31 halkaisija tai kaikkien otto- ja poistoporausten 31 kokonais-poikkipinta-ala. Ilman otto- ja poistoporauksen 31 halkaisija on suunnilleen 0,05 ... 0,25 kertaa niin suuri kuin 35 yhden kiertokangessa muutoin olevan porauksen 22,23,24, 5 80131 25,26 halkaisija. Kun käytetään useita ilman otto- ja poistoporauksia 31, voi niiden halkaisija olla kulloinkin edellä esitetyn halkaisija-alueen alarajalla, kun taas siinä tapauksessa, että käytetään yhtä ainoaa ilma otto-5 ja poistoporausta 31, voi sen halkaisija olla em. halkaisija-alueen yläpäässä eli sen halkaisija on suurempi kuin usean porauksen tapauksessa.Although not shown in the figures, it is of course possible to make more than two air intake borees 31 and then use a combination of the various variations described above. If it is sufficient to solve the problem shown, a single air intake and exhaust bore 31 can also be used, in which case one of the air intake and exhaust bore 31 30 shown in the figures would be omitted. The latter can be obtained by suitably dimensioning the diameter of the air intake and exhaust bore 31 or the total cross-sectional area of all the intake and exhaust bore 31. The diameter of the air intake and outlet bore 31 is approximately 0.05 to 0.25 times the diameter of one of the bores 22,23,24, 5,80131 25.26 otherwise in the connecting rod. When several air intake and exhaust bores 31 are used, their diameter can in each case be at the lower limit of the above-mentioned diameter range, while in the case of a single air intake-5 and exhaust bore 31, its diameter can be at the upper end of the above diameter range, i.e. its diameter is larger than in the case of multiple boreholes.

Seuraavassa selostetaan keksinnön mukaisen kiertokangen 1 toimintaa. Tällöin lähdetään siitä, että kierto-10 kangen virtauskanavien lävitse virtaa öljyä ja öljyn virtaus saadaan aikaan esittämättä jätetyllä öljynsyöttöpum-pulla. Kiertokangen 1 kiihtyessä alakuolokohdasta UT ylä-kuolokohtaa OT kohti kehittyy kiertokangessa 1 oleviin öljynvirtaustiloihin 20,21,22,23,24,25,26 tai 28,29 kiih-15 tyvvyysvoimien vaikutuksesta normaaliin öljyn syöttöpai-neeseen verrattuna ylipainetta, joka on suurissa moottoreissa luokkaa 10 bar. Kiertokangen 1 nopeuden hidastuessa eli sen lähestyessä yläkuolokohtaa OT katkeaa öl-jynvirtauskanavissa oleva öljypatsas tällöin vaikuttavan 20 negatiivisen kiihtyvyyden vuoksi, jolloin muodostuisi tyhjö, ellei käytettäisi keksinnön mukaisia ilman otto- ja poistoporauksia 31. Koska keksinnön mukaisessa kiertokangessa 1 kuitenkin on ilman otto- ja poistoporaukset 31, tulee öljypatsaan katketessa ilman otto- ja poistopo-25 rausten 31 kautta imetyksi ilmakehästä ilmakehän paineessa olevaa ilmaa öljynvirtaustiloihin siten, että niihin muodostuu ilma-öljyseos. Kun kiertokanki 1 liikkuu kohti yläkuolokohtaa OT ja sen nopeus hidastuu, puristavat katkenneen öljypatsaan jälleen yhdessä liikkuvat osat aiem-30 min imettyä ilmaa jonkin verran kokoon, jolloin pieni osa imetystä ilmasta purkautuu kuristusvaikutuksen aikaansaavista ilman otto- ja poistoporauksista 31 jälleen ilmakehään. öljypatsas voi siis tällöin puristua kokoon. Näin vaimennetaan öljynvirtauskanavissa olevan öljypatsaan 35 iskumaista törmäystä niiden seinämiin paluuiskulla huomat- 6 80131 tavasti siten, että kavitaatio voidaan käytännöllisesti katsoen välttää. Keksinnön mukaisella ratkaisulla saavutetaan lisäksi sellainen etu, että kiertokankeen 1 kiinnitettyyn jäähdytettävän mäntään ei syötetä jäähdytysai-5 neena ainoastaan öljyä vaan ilma-öljyseosta, jolla on mahdollista poistaa huomattavasti tehokkaammin lämpöä kuumista männänseinämistä. Keksinnön mukaiseen kiertokankeen 1 liittyy lisäksi sellainen etu, että kiertokangen öljynvir-taustilojen täyttäminen öljynsyöttöpumpulla tapahtuu siinä 10 suhteessa edullisemmin, että öljypatsaaseen sisältyvä ja öljyyn sekoittunut ilma on kokoonpuristuvaa, mikä aiheuttaa öljynsyöttöpumpun suorittamalle öljynsyötölle ja kiertokangen öljynvirtaustiloissa olevan ilma-öljyseoksen siirtämiselle siihen liittyvään mäntään vähemmän vastusta. 15The operation of the connecting rod 1 according to the invention will now be described. In this case, it is assumed that oil flows through the flow channels of the rotary lever 10 and the flow of oil is effected by an oil supply pump (not shown). As the connecting rod 1 accelerates from the lower dead center UT to the upper dead center OT, the oil flow conditions in the connecting rod 1 develop an overpressure in the large engine class under the influence of the thrust forces 20,21,22,23,24,25,26 or 28,29 compared to the normal oil supply pressure. 10 bar. As the speed of the connecting rod 1 decelerates, i.e. as it approaches the top dead center OT, the oil column in the oil flow channels then breaks due to the negative acceleration 20, which would create a vacuum if the air intake and exhaust holes 31 according to the invention are not used. , when the oil column is interrupted, air at atmospheric pressure is sucked from the atmosphere into the oil flow spaces through the air intake and exhaust ports 25 so that an air-oil mixture is formed therein. As the connecting rod 1 moves towards the top dead center OT and its speed slows down, the co-moving parts of the broken oil column again compress the sucked air to some size, the small part of the sucked air discharging from the throttling air intake and exhaust bore 31 into the atmosphere again. the oil column can then be compressed. In this way, the impact of the oil column 35 in the oil flow channels on their walls is damped by a return stroke considerably, so that cavitation can be practically avoided. The solution according to the invention further has the advantage that not only oil but also an air-oil mixture is fed to the coolable piston attached to the connecting rod 1 as a coolant, which makes it possible to remove heat from the hot piston walls considerably more efficiently. The connecting rod 1 according to the invention further has the advantage that the filling of the oil flow spaces of the connecting rod with the oil supply pump takes place in that it is more advantageous that the air contained in the oil column is compressed, . 15

Claims

1. Crankshaft for stroke piston combustion engines, consisting of an upper end (2) of the crank (1) surrounding a piston pin (4), a crank shaft (5) and a lower end (6) of the crank (1) with a crank cap (8) attached to this intermediate clamping screws forms a crank bearing, which is passed through a cross bore (9), in which a bearing sleeve (11,12) formed by bearing shells (11,12) is provided. connected to a crankshaft pin (13), whereby useful for lubrication and cooling can be measured with pressure from supply channels (14,15,17) located in the crankshaft pin to the bearing shells, from these through openings (18,19) outside the bearing shafts a collection chamber formed in the crank bearing, from this through bores located in the crank bearing, the crank shaft and in the upper part of the crank rod, and through the piston pin or around this channel to a plunger piston cooling chamber connected to the plunger, 6.8) located oil-carrying compartments (20,21,22,23,24,25,26,28,29) via at least one air intake and outlet bore (31) in communication with the atmosphere.

2. Tie rod according to claim 1, characterized in that the air intake and outlet bores (31) open in the assembly room (20,21,28).

3. A tie rod according to claim 1, characterized in that the air intake and outlet bores (31) open into a bore (22,24) which branches off from the assembly room (20,21,28).

4. Tie rod according to claim 1, characterized in that the air intake and outlet bore (31) passes through a plug (32) which limits a bore 35 (23,25) from the outer end (6) of the outside of the tapered roof. 10 801 31

5. A crank rod according to claim 1, characterized in that the air intake and outlet bore (31) opens into the bore (23,25) which is closed from the outside from the outside of the crank rod (23,25), for example with a hobless plug. (33) forming a closed screw.

6. The crank according to claim 1, characterized in that the air inlet and outlet bores (31) open into a bore (26) extending through the shaft of the crank (5) at the region of its lower, to the lower end (6) of the crank. End.

Crank rod according to any of the preceding claims, characterized in that the diameter of the air intake and outlet bore (31) is 0.05 ... 0.25 times as large as a diameter of one in the crank rod (1). fine drilling (22,23,24,25,26,29).