NL7906501A - Zuiger en drijfstang voor verbrandingsmotoren, compressoren en dergelijke, met aangepast smeersysteem. - Google Patents

Description

VO 8329 -1- - * v

René Jean Snijders Apeldoorn

Zuiger en drijfstang voor verbrandingsmotoren, compressoren en dergelijke, met aangepast smeersysteem. < *

De uitvinding heeft betrekking op een zuiger en drijfstang voor verbrandingsmotoren, compressoren en dergelijke, omvattende een zuiger met een zuigermantel en een zuigerbodem, welke zuiger kan worden bevestigd op de kop van een drijfstang.

5 Dergelijke zuiger-drijfstangconstructies zijn reeds vele jaren bekend. Aan de bekende uitvoeringsvormen, waarbij· de zuiger door micBelvan een pistonpen op de kop van de drijfstang is bevestigd, kleven niettemin enkele bezwaren. Zo worden bij de bekende constructie de in bedrijf op de zuigerbodem werkende krachten via de zuiger-10 mantel en de pistonpen overgebracht op de drijfstang. Aangezien het contactvlak tussen zuigermantel en pistonpen relatief klein is, worden zowel de pistonpen als de zuigermantel zwaar belast, hetgeen in de praktijk tot snelle slijtage leidt.

Voorts is bij de conventionele constructie de zuiger moei-15 lijk te koelen en is de zich boven de pistonpen bevindende massa van de zuiger groter dan de zich onder de pistonpen bevindende massa.

Dit laatste heeft een relatief hevige kantelreactie van de zuiger tot gevolg, waardoor zowel zuiger als cilinder snel slijten.

Ook is de conventionele zuiger tamelijk zwaar, hetgeen evenredig 20 grote, in bedrijf te overwinnen, traagheidskrachten met zich brengt.

De uitvinding beoogt de geschetste bezwaren te ondervangen.

Hiertoe wordt volgens de uitvinding een zuigertSijfstang constructie van de beschreven soort daardoor gekenmerkt, dat de binnenwand van de zuiger een bolvormige holte vormt, welke om een bolvormige kop 25 van de drijfstang'kan grijpen.

In het volgende zal de uitvinding nader worden beschreven met verwijzing naar de bijgevoegde tekening van enkele uitvoerings-voorbeelden.

790 65 01 ï s -2-

Fig. 1 toont in langsdoorsnede een eerste uitvoeringsvorm van de. constructie volgens de uitvinding? en fig. 2 t/m fig. 10 tonen enkele mogelijke varianten van de uitvoeringsvorm van fig. 1.

5 Fig. 1 toont een drijfstang 1 met een drijfstangkop 3 en een onderste drijfstangoog 2 dat op gebruikelijke wijze aan een krukas kan worden bevestigd en hier niet verder zal worden beschreven.

De drijfstang draagt een zuiger 4, die op nog te beschrijven wijze op de drijfstangkop is bevestigd. De kop van de drijf- « 10 stang is volgens de uitvinding paddestoelvormig uitgevoerd, waarbij de hoed- van de paddestoel bolvormig is. De zuiger heeft aan de binnenzijde een corresponderende holle vorm, zodat een soort bol scharnier ontstaat, dat het mogelijk maakt, dat de zuiger en de drijfstang ten opzichte van elkaar scharnieren. Ook rotatie 15 van de zuiger om de lengteas van de drijfstang is mogelijk en biedt in bepaalde gevallen zelfs voordelen. ·

De zuiger is in de in fig. 1 afgeheelde uitvoeringsvorm opgebouwd uit een uit één stuk bestaand zuigerlichaam 5, waarvan het mantelgedeelte is voorzien van een slijtbus 6, die met een naar 20 binnen stekende ril 7 grijpt in een corresponderende groef van het zuigerlichaam. In de ril kan weer een zuigerveer worden aangebracht.

Het is mogelijk meer dan één ril toe te passen, teneinde meerdere zuigerveren aan te kunnen brengen. Ook kan in plaats van één of meer zuigerveren een verende bus, als beschreven in de Nederlandse 25 - - ' - - octrooiaanvrage 7808063, worden toegepast. In dit geval, kan de slijtbus komen te vervallen. De slijtbus 6 kan voorts nog extra zijn geborgd door middel van b.v. uitsteeksels die in één of meer corresponderende groeven in de zuigermantel vallen. Een afdichtingsring 8 ^ wordt in een groef van de zuiger geplaatst om de olieafdichting te verbeteren.

Het is niet strikt noodzakelijk een aparte slijtbus toe te passen, doch dit biedt’de mogelijkheid de zuiger zelf van minder slijtvast materiaal te vervaardigen en de zuiger lichter te maken door het aaribrengen van uitsparingen in de mantel, b.v. zoals 35 in fig. 1 is aangegeven bij 9. Voor bepaalde toepassing is het 790 65 01 -3- t -4 zelfs mogelijk de zuiger van kunststof te vervaardigen, al dan niet voorzien van een slijtbus of een vaste slijtlaag, die b.v. zou kunnen worden opgedampt.

Bij de in fig. 1 afgébeelde uitvoeringsvorm is de zuiger van 5 op de drijfstangkop bevestigd dxnrmidcö.lippen 10, die uitgespaard zijn in de zuigermantel en die bij de montage in de juiste stand worden gezet, zodat de lippen om de holle drijfstangkop grijpen.

Opgemerkt wordt, dat de lippen zich in de afgébeelde uitvoeringsvorm aan de onderrand van de zuigermantel bevinden. De zuigermantel 10 kan zich echter ook tot voorbij de lippen in benedenwaartse richting uitstrekken.

Voorts is het in gevallen, waarbij de drijfstang niet aan de zuiger trekt, zoals bij een tweetakt motor met drukvulling of een compressor, mogelijk een zwevende zuiger toe te passen, die niet 15 op de drijfstang is bevestigd.

Fig. 1 toont voorts nog bij wijze van voorbeeld een kanalenstelsel voor smering en koeling. Dit kanalenstelsel bestaat uit een centraal in de lengterichting door de drijfstang verlopend kanaal 11, dat zich in de drijfstangkop vertakt. Het kanaal 11 en 20 de zijtakken daarvan, zoals 12, monden uit in het contactvlak tussen drijfstangkop en zuiger, zodat de zuiger en de drijfstangkop onder druk gesmeerd en gekoeld kunnen worden. Dit effekt kan nog worden versterkt door in het draagvlak van de drijfstangkop en/of de zuiger groeven of zelfs kamers aan te brengen. De olietoevoer 25 vindt plaats via een in het kanaal 11 uitmondend dwarskanaal 13, waarop b.v. een soepele doch stevige olietoevoerleiding kan worden aangesloten.

Enkele voordelen van de beschreven constructie zijn de volgende: 30 De op de zuigerbodem werkzame krachten worden niet meer via de zuigermantel, doch in feite rechtstreeks overgebracht op de drijfstang.

De zuiger kan als geheel gekoeld worden en kan daardoor lichter worden uitgevoerd, in sommige gevallen kan zelfs kunststof 35 worden toegepast.

790 65 01

« V

-4-

De zuiger heeft een compacte vorm, die echter zodanig Is, dat toch een sterke constructie ontstaat.

Doordat de zuiger relatief kort kan zijn, is het effekt van de kanteling van de zuiger relatief klein.

5 Als gevolg van het bovenstaande wordt een lange levens duur verkregen.

Fig. 2 toont een variant van fig. 1, waarbij de groeven voor zuigerveren en een eventuele slijtbus niet zijn afgebeeld doch op soortgelijke wijze kunnen worden aangebracht als bij de 10 uitvoeringsvorm van fig. 1.

De zuigermantel bestaat hier uit een bovenste deel 15, dat. is voorzien van een afhangend schort 16, dat terug springt, ten opzichte van het draagvlak van de zuiger op de drijfstangkop en dat aan de binnenzijde, is voorzien van schroefdraad. Een onderste deel.

15 17 van de zuiger is voorzien van een contraschroefdraad, zodat beide delen de drijfstangkop omklemmend in elkaar kunnen worden geschroefd. Desgewenst kan op een of andere bekende wijze de schroef-draadverbinding nog tegen losdraaien worden geborgd, b.v. door middel van een of meer in een dwarsboring geperste pennen of 20 door lijm.

Fig. 3 toont een soortgelijke zuigeropbouw, waarbij de delen echter zodanig zijn uitgevoerd, dat het bovenste zuigerdeel uitwendige en het onderste zuigerdeel inwendige schroefdraad heeft.

Voorts is in fig. 3 aangegeven dat het bolle gedeelte 18 25 van de drijfstangkop met een van schroefdraad voorziene centrale boring kan zijn uitgevoerd, zodat dit gedeelte apart kan worden gefabriceerd en op het eveneens van schroefdraad voorziene uiteinde 19 van de drijfstang kan worden geschroefd en vervolgens desgewenst kan worden geborgd.

30 In fig. 4 is een soortgelijke zuigeropbouw getoond als in de fign. 2 en 3, waarbij echter de sckroefdraadverbinding hoger ligt dan het breedste deel van de drijfstangkop, d.w.z. het dichtst bij de zuigerbodem.

Fig. 5 toont een bevestigingswijze van de zuiger op de 35 drijfstangkop waarbij de zuiger de drijfstangkop niet over meer 790 65 01 -5- dan de helft van het boloppervlak behoeft te (doch wel kan) omvatten. Ter plaatse van de horizontale hartlijn van de bolvormen zijn diametraal tegenover elkaar bussen 20 geplaatst in daartoe aangebrachte boringen. In de figuur is slechts één der bussen weergegeven.

5 Op deze wijze kunnen het binnenvlak van de zuiger en het buitenvlak van de drijfstangkop met elkaar in aanraking blijven en kan de ' zuiger toch nog een weinig kantelen ten opzichte van de drijfstang.

Tevens is een borging tegen verdraaiing van de zuiger in het (in de tekening) horizontale vlak verkregen. Deze borging kan desgewenst 10 ook bij de reeds beschreven en nog te beschrijven uitvoeringsvormen worden toegepast. In plaats van bussen kunnen ook pennen worden toegepast.

Fig. 6 toont een constructie, die met die van fig. 4 vergelijkbaar is, doch waarbij het draagvlak van de zuiger op de drijf-15 stangkop grotendeels wordt gevormd door inzetstukken 22 en 23 die in het bovenste, resp. onderste zuigerdeel zijn ingelaten en die van een geschikte kunststof, b.v. de onlangs ontwikkelde kool-stofmaterie, kunnen zijn vervaardigd.

Zoals reeds werd opgemerkt is de toepassing van kunststof 20 ook bij de eerder beschreven uitvoeringsvormen mogelijk. ·

Zulks is afhankelijk van de eigenschappen van de te gebruiken kunststof en van de beoogde toepassing van de zuiger-drijfstangcom-binatie.

Zo is het denkbaar de onderste zuigerdelen van de fign. 2, 25 3 en 4 in kunststof uit te voeren, aangezien deze zuigerdelen het koelst blijven. Ook de losse drijfstangkop 18 van fig. 3 zou uit een geschikte kunststof kunnen worden vervaardigd. Het is duidelijk, dat in beginsel vele combinaties van kunststoffen en metalen delen mogelijk zijn en dat de praktische bruikbaarheid van dergelijke 30 combinaties afhangt van de beoogde toepassing. De mogelijkheid kunststoffen toe te passen bij de constructie volgens de uitvinding ontstaat, of wordt in elk geval ruimer, doordat de zuiger en de drijfstangkop bij de constructie volgens de uitvinding beter gekoeld kunnen worden dan bij de conventionele constructies.

790 6 5 01 . > -6-

In fig. 7 is een zuiger-drijfstangcombinatie afgebeeld, waarbij op de drijfstang 30 een uit kunststof vervaardigde losse bolkop 31 is geschroefd, gegoten of geklemd, terwijl de zuiger op soortgelijke wijze als getoond in fig. 2, 3 en 4 uit twee delen van 5 bestaat die daar middel/een schroef draadverbinding met elkaar zijn gekoppeld en waarvan de draagvlakken zijn voorzien van een laag kunststof 32, 33. In deze figuur is voorts een afdichtorgaan 34 in de vorm van een verende bus, als omschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage 7808063, getekend.

10 Pig. 8 toont een uitvoeringsvorm waarbij een metalen zuiger- bodem 35 is voorzien van een kunststoffen glijstuk 36, waar omheen weer een kunststoffen mantel 37 door lijmen of lassen is bevestigd. De drijfstangkop bestaat uit een metalen helm 38 die is volgegoten met kunststof 39, waarin het uiteinde 40 van de drijfstang reikt en 15 door uitsteeksels en groeven en dergelijke wordt vastgehouden.

Een en ander kan op de volgende wijze worden gefabriceerd. De gerede zuigerbodem 35 wordt in een mal geplaatst, waarna glijstuk 36 wordt gegoten. De helm, die uit één of twee delen kan bestaan, wordt in een andere mal geplaatst en volgegoten, eventueel nadat eerst ^ de drijfstang in de mal is geplaatst. De één- of tweedelige kunststof fenmantel 37 wordt bij montage aan glijstuk 36 bevestigd.

Fig. 9 toont een variant, waarbij de zuigerbodem 43 verwisvan selbaar is,endxarmLcïïel/schroefdraad 44 aan de zuigermantel is beves-25 tigd. De zuigermantel kan in kunststof of metaal zijn uitgevoerd en is voorzien van een aantal lippen 45, die om de bolvormige kop van de drijfstang snappen en die vervolgens door. middel van een bus 46 worden geborgd. Fig. 10 toont een onderaanzicht van de zuiger van fig. 9, waaruit de vorm van de lippen blijkt.

30 Opgemerkt wordt, dat de beschreven uitvoeringsvormen niet uitputtend zijn en slechts als voorbeelden moeten worden opgevat. Diverse andere variaties zijn mogelijk. Zo kan in plaats van een schroefdraadverbinding veelal ook een lijmverbinding worden toegepast. Ook een schroefdraadverbinding in combinatie met een lijm-35 verbinding, of een bajonetverbinding al dan niet in combinatie met 790 6 5 01 -7- een lijnverbinding kan in vele gevallen een schroefdraadverbinding vervangen.

In de meeste afgebeelde uitvoeringsvormen kan de zuiger zowel kantelen als draaien om de drijfstangkop. Doordat de zuiger 5 kan draaien ontstaat een gelijkmatiger slijtage van de zuiger-mantel, hetgeen de levensduur ten goede komt.

Voorts kan, zoals ook uit de figuren blijkt in veel gevallen zowel een massieve als een gedeeltelijk holle drijfstangkop worden toegepast.

10 Behalve metaal en kunststof kan in sommige gevallen, met na me in het geval van fig. 8 en fig. 9 voor de zuigerbodem, porcelein als materiaal worden gebruikt.

Al deze en andere modificaties van de beschreven uitvoeringsvormen liggen voor de deskundige voor de hand en worden geacht binnen het kader van de uitvinding te vallen.

790 65 01

Claims (18)

1. Zuiger en drijfstang voor verbrandingsmotoren, compressoren, en dergelijke, omvattende een zuiger met een zuigermantel en een zuigerbodem, welke zuiger kan worden bevestigd op de kop van een drijfstang, met het kenmerk, dat de binnenwand van de zuiger een 5 bolvormige holte vormt welke om een bolvormige kop van de drijfstang kan grijpen.

2. Zuiger volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de zuigermantel lippen, vormt., die ter bevestiging van de zuiger op de bolvormige drijfstangkop naar binnen kunnen worden gebogen.

3. Zuiger volgens conclusie 1 of 2 met het kenmerk, dat in de zuigermantel ter gewichtsbesparing uitsparingen zijn aangébracht.

4. Zuiger volgens conclusie 1, 2 of 3 met het kenmerk, dat de zuigermantel is omgeven door een slijtbus, die met een naar binnen reikende ril in een rondom de zuiger aangebrachte.groef ligt, 15 waarbij de ril aan de buitenzijde een groef vormt, waarin afdicht-middelen voor samenwerking met een cilinder kunnen worden bevestigd.

5. Drijfstang volgens conclusie 1 gekenmerkt door een in langs-richting verlopende olieboring, die zich in de bolvormige kop vertakt, waarbij de vertakkingen op het oppervlak van de bolvorm uit- 20 monden, terwijl de in langsrichting verlopende boring voorts is voorzien van een toevoerkanaal voor de toevoer van smeer- en koelmiddel.

6. Drijfstang volgens conclusie 5 gekenmerkt door in het oppervlak van de bolvormige kop aangebrachte groeven en/of kamers voor het verdelen en vasthouden van smeer- en koelmiddel.

7. Zuiger volgens één der conclusies 1-4 voor montage op een drijfstang volgens conclusies 1, 5 of 6 gekenmerkt door in het bolvor-mige binnenoppervlak aangebrachte groeven en/of kamers voor het verdelen en vasthouden van smeer- en koelmiddel.

8. Zuiger volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de zuiger- 30 mantel bestaat uit twee delen waarvan de scheidingslijn rondom de zuiger loopt, en die tezamen het bolvormige binnenoppervlak vormen van ai deer midM /schroefdraad de drijfstangkop omgrijpend met elkaar kunnen 790 65 01 -9- worden verbonden.

9. Drijfstang volgens één der conclusies 1, 5 of 6 met het kenmerk/ dat de bolvormige kop een los onderdeel is ,dat dxrmiddéivan in een centrale boring aangebrachte schroefdraad op een van contra- 5 schroefdraad voorzien uiteinde van de drijfstang is bevestigd.

10. Zuiger en drijfstang volgens conclusie 1 gekenmerkt door twee dwars op de lengteas van de drijfstang langs éénzelfde middellijn van de bolvorm van de drijfstangkop en van het binnenopper-vlak van de zuiger aangebrachte, diametraal tegenover elkaar lig- 10 gende boringen, waarin ter bevestiging van de zuiger op de drijfstangkop telkens een bus of pen is aangebracht.

11. Zuiger volgens conclusie 1 en 8, gekenmerkt door in de binnenwand van de zuigerdelen aangebrachte kunststoffen inzetstukken die in hoofdzaak het bolvormige draagvlak vormen.

12. Zuiger en drijfstang volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de bolvormige drijfstangkop van kunststof is vervaardigd en op het uiteinde van de drijfstang op geschikte wijze is bevestigd, terwijl de zuiger uit twee delen bestaat, die tezamen een in hoofdzaak bolvormig draagvlak vormen, waarbij de binnenoppervlakken 20 van de zuigerdelen bekleed zijn met kunststof.

13. Zuiger en drijfstang volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de drijfstangkop bestaat uit een metalen helmvormig deel dat een buitenste boloppervlak vormt en dat is volgegoten met kunststof die eventueel om het uiteinde van de drijfstang is gegoten, ter- 25 wijl de zuiger een kunststof binnenoppervlak heeft.

14. Zuiger volgens conclusie 1 gekenmerkt door een metalen zuigerbodem welke aan de onderzijde is bevestigd op een kunststoffen deel, dat een gedeelte van het draagvlak vormt, en een kunststoffen mantel, die eveneens een gedeelte van het draagvlak vormt en die 30 gedeeltelijk het kunststoffen deel van de zuigerbodem omvat en daaraan is bevestigd.

15. Zuiger volgens conclusie 1 gekenmerkt door een verwisselbare van zuigerbodem, die door micSel/ schroefdraad op een kunststoffen zuiger is bevestigd, waarvan de mantel een aantal lippen heeft, die om de 35 kop van de drijfstang kunnen snappen en die door een de zuigermantel 790 65 01 -10- omgevende bus in de klemstand woeden gehouden.

16. Zuiger volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat de verwisselbare zuigerbodem van porcelein is vervaardigd.

17. Zuiger volgens conclusies 1 en 15 met. het kenmerk, dat 5 de zuigerbodem uit één stuk met de lippen 45 is vervaardigd.

18. Zuiger volgens conclusies 1 en 14 met het kenmerk, dat de bodem verwisselbaar is. 790 6501