PL65734Y1 - Sworzeń tłokowy dla silnika spalania wewnętrznego - Google Patents

Description

2 PL 65 734 Υ1

Opis wzoru

Przedmiotem wzoru użytkowego jest sworzeń tłokowy dla silnika spalania wewnętrznego, czyli element podobny do sworznia, który ma funkcję łączenia przegubowego każdego tłoka silnika spalania wewnętrznego z główką korbowodową odpowiedniego korbowodu i który jest zwykle wykonany z wytłaczanego cylindrycznego kawałka stali, mającego wysoką wytrzymałość mechaniczną oraz niską chropowatość powierzchni, na swojej zewnętrznej powierzchni cylindrycznej. Z opisu patentowego znany jest sworzeń zawierający tuleję cylindryczną wypełnioną wkładem wykonanym z pianki metalowej. Metalem może być metal na bazie aluminium tytanu, niklu albo żelaza, a pianka może być zarówno z porami otwartymi jak i zamkniętymi, a także może mieć pory o różnej wielkości, przy czym wkład jest zamocowany w tulei albo dzięki lutowaniu albo podczas procesu wytwarzania pianki za pomocą urządzenia, które tę piankę wytwarza.

Ponieważ bieżącą tendencją, mającą na celu zmniejszenie emisji zanieczyszczeń, jest zmniejszanie całkowitego ciężaru pojazdów samochodowych, przez zmniejszenie ciężaru każdej pojedynczej części składowej pojazdu, od części składowych karoserii do części składowych silnika, celem niniejszego wzoru użytkowego jest opracowanie sworznia tłokowego dla silnika spalania wewnętrznego, który ma zmniejszony ciężar w stosunku do sworzni tłokowych ze stanu techniki, bez doprowadzenia skutkiem tego do niedopuszczalnego zmniejszenia jego wytrzymałości mechanicznej oraz okresu użytkowania.

Sworzeń tłokowy dla silnika spalania wewnętrznego, zawierający tuleję cylindryczną metaliczną oraz umieszczoną w niej wkładkę metaliczną lub niemetaliczną, o długości w przybliżeniu równej lub trochę mniejszej niż długość tulei, według wzoru charakteryzuje się tym, że włożona w tuleję wkładka jest silnie do niej zamocowana za pomocą pasowania ciasnego.

Wkładka jest rurowym elementem cylindrycznym.

Wkładka ma integralny z nią rdzeń z wieloma występami promieniowymi, wystającymi promieniowo z zewnętrznej poprzecznej powierzchni rdzenia i rozciągającymi się równolegle do jej osi.

Rdzeń wkładki ma osiowy otwór przelotowy.

Przeciwległe końce osiowe wkładki są uszczelnione w odpowiednich pierścieniowych rowkach lub w odpowiednich wycięciach wykonanych na wewnętrznej powierzchni tulei. W skrócie rozwiązanie według wzoru polega na pomyśle opracowania sworznia tłokowego zawierającego zewnętrzną cylindryczną tuleję wykonaną z materiału metalicznego, w szczególności ze stali oraz wkładkę z materiału metalicznego lub niemetalicznego mającego korzystnie masę właściwą mniejszą niż masa właściwa materiału tulei, która to wkładka jest wkładana w tuleję i mocno do niej zamocowana za pomocą pasowania wtłaczanego lub pasowania z wciskiem, aby zapewnić sworzeń tłokowy o wymaganej sztywności i wytrzymałości mechanicznej.

Umożliwia to uzyskanie sworznia tłokowego, który z racji tego, że tuleja zewnętrzna jest wykonana z materiału metalicznego, w szczególności ze stali, może być obrabiana mechanicznie (polerowana lub szlifowana) tak, aby uzyskać wymaganą chropowatość powierzchni i który z racji tego, że wkładka wewnętrzna jest wykonana z materiału mającego masę właściwą niższą niż masa właściwa tulei zewnętrznej, ma mniejszy ciężar całkowity niż ciężar całkowity sworznia tłokowego wykonanego całkowicie ze stali, bez doprowadzenia skutkiem tego do zmniejszenia wytrzymałości mechanicznej.

Wkładka jest wykonana z jednego z następujących materiałów: ze stopu aluminiowego, z tytanu, ze stopu TiAI oraz z materiału kompozytowego (na przykład z włókna węglowego).

Wkładka jest zamocowana do tulei nie tylko za pomocą pasowania wtłaczanego lub pasowania z wciskiem, ale również za pomocą uszczelniania swoich przeciwnych końców osiowych względem tulei tak, aby zapewnić mocniejsze i bezpieczniejsze połączenie pomiędzy tymi dwiema częściami składowymi sworznia tłokowego, nawet w przypadku różnej rozszerzalności cieplnej tych części składowych.

Przedmiot wzoru użytkowego jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 jest rzutem perspektywicznym sworznia tłokowego dla silnika spalania wewnętrznego, według pierwszej postaci wzoru użytkowego, fig. 2 jest widokiem z góry sworznia tłokowego według fig. 1, fig. 3 jest rzutem perspektywicznym tulei sworznia tłokowego według fig. 1, fig. 4 jest rzutem perspektywicznym pokazującym wkładkę częściowo włożoną w otwór w tulei sworznia tłokowego według fig. 1 przed wbiciem jej w tuleję, fig. 5 jest rzutem perspektywicznym sworznia tłokowego dla silnika spalania wewnętrznego, według drugiej postaci wzoru użytkowego, fig. 6 jest rzutem perspektywicznym wkładki sworznia tłokowego według fig. 5, fig. 7 jest przekrojem osiowym końcówki sworznia tłokowego według fig. 5. 3 PL 65 734 Υ1 W odniesieniu najpierw do fig. od 1 do 4, sworzeń tłokowy 10 dla silnika spalania wewnętrznego w pierwszej postaci zawiera zewnętrzną cylindryczną tuleję 12 z materiału metalicznego, takiego jak stal oraz wkładkę 14 z materiału metalicznego lub niemetalicznego, korzystnie z materiału o mniejszej masie właściwej niż masa właściwa materiału tulei 12, która jest włożona do tulei 12 i mocno zamocowana do niej, tworząc sworzeń tłokowy 10 o wymaganej sztywności oraz wytrzymałości mechanicznej. Sworzeń tłokowy 10 zazwyczaj ma pojedynczą wkładkę 14, która ma długość w przybliżeniu równą lub co najwyżej trochę mniejszą niż długość tulei 12.

Jak wspomniano wyżej, tuleja 12 jest korzystnie wykonana ze stali i podlega, w sposób znany sam w sobie, obróbce termicznej utwardzającej powierzchnię, aby zwiększyć twardość powierzchni i stąd jej odporność na zużycie, oraz obróbce skrawaniem powierzchni, w szczególności szlifowaniu, aby zmniejszyć jej chropowatość powierzchniową.

Wkładka 14 jest korzystnie wykonana ze stopu aluminiowego, z tytanu, ze stopu TiAI albo z materiału kompozytowego (na przykład z włókna węglowego).

Zgodnie z postacią przedstawioną na fig. od 1 do 4, wkładka 14 jest wykonana jako jeden kawałek zawierający rdzeń 16, który ma kołowy przekrój poprzeczny, oraz wiele występów promieniowych 18, wystających promieniowo z zewnętrznej powierzchni poprzecznej rdzenia 16 i rozciągających się równolegle do jej osi tak, aby wyznaczyć pomiędzy nimi wiele wzdłużnych wnęk 20, które z jednej strony służą do zredukowania całkowitego ciężaru sworznia tłokowego 10 a z drugiej strony umożliwiają przepływ przez nie oleju smarującego. W ten sposób przekrój poprzeczny wkładki 14 ma konfigurację w kształcie gwiazdy. W postaci pokazanej na fig. od 1 do 4, rdzeń 16 wkładki 14 ma osiowy otwór przelotowy 22, również mający podwójną funkcję zmniejszania całkowitego ciężaru sworznia tłokowego 10 oraz funkcję umożliwiania przepływu oleju smarującego. Jednakże otwór 22 może być pominięty.

Wkładka 14 jest silnie zamocowana do tulei 12 za pomocą pasowania wtłaczanego lub pasowania z wciskiem. Innymi słowami, wkładka 14 ma zewnętrzną średnicę większą niż wewnętrzna średnica tulei 12 i jest w nią wbijana. Wyłącznie jako wskazanie, można używać wartość wcisku zawierającą się w zakresie pomiędzy 0,2 i 04 mm. Można uzyskać również pasowanie wtłaczane lub pasowanie z wciskiem wkładki 14 w tulei 12, na przykład w przypadku wkładki 14 ze stopu aluminium, przez nagrzewanie tulei 12 i jeżeli to było konieczne również chłodzenie wkładki 14 tak, aby zwiększyć czasowo średnicę otworu tulei 12 do wartości wyższej niż wartość zewnętrznej średnicy wkładki 14.

Zważywszy na mocniejsze i bezpieczniejsze połączenie pomiędzy tuleją 12 i wkładką 14, w przypadku metalowej wkładki 14 przeciwne końce osiowe wkładki 14 są również uszczelnione względem tulei 12. Bardziej konkretnie, jak to można zobaczyć w szczególności w rzucie perspektywicznym tulei 12 na fig. 3, cylindryczna powierzchnia wewnętrzna tulei 12 ma, przy każdym z jej przeciwnych końców osiowych, pierścieniowy rowek 24, w którym odpowiednia osiowa część końcowa 26 każdego występu promieniowego 18, mocno łączy się za pomocą uszczelniania. Zamiast pierścieniowego rowka 24, rozciągającego się wzdłuż całego wewnętrznego obwodu tulei 12, na każdym końcu tulei 12 może się znajdować wiele wycięć (niepokazanych na rysunku), przy czym każde wycięcie jest usytuowane w linii z odpowiednim występem promieniowym 18, zaś osiowe końce występów promieniowych 18 mogą być uszczelnione w odpowiednim wycięciu i silnie w nim osadzone. Uszczelnienie dwóch osiowych końców wkładki 14 względem wewnętrznej powierzchni tulei 12 stanowi dalsze osiowe ograniczenie w obu kierunkach pomiędzy wkładką 14 i tuleją 12, zapewniając w ten sposób nie-zwalniane połączenie pomiędzy tymi dwiema częściami składowymi nawet w przypadku zróżnicowanych rozszerzalności cieplnych z powodu różnych współczynników rozszerzalności cieplnej materiałów wkładki 14 oraz tulei 12. W świetle powyższego opisu, sworzeń tłokowy 10 dla silnika spalania wewnętrznego, może być wytwarzany w procesie wytwarzania zawierającym zasadniczo następujące kroki: - dostarczenie tulei 12; - dostarczenie wkładki 14; - włożenie wkładki 14 do tulei 12 i zablokowanie jej w niej za pomocą pasowania wtłaczanego i pasowania z wciskiem; oraz w przypadku metalowej wkładki 14, jeżeli taka występuje, - uszczelnienie przeciwnych końców osiowej części końcowej 26 promieniowych występów 18 wkładki 14 w pierścieniowym rowku 24 znajdującym się przy odpowiednim końcu osiowym wewnętrznej powierzchni tulei 12.

Obróbka termiczna powierzchni tulei 12 oraz obróbka skrawaniem powierzchni tulei 12 są wykonywane odpowiednio przed i po włożeniu i zablokowaniu wkładki 14 wewnątrz tulei 12.

Claims (5)

1. 4 PL 65 734 Υ1 Sworzeń tłokowy 10 otrzymany w opisany wyżej sposób ma ciężar znacznie niższy niż ciężar normalnego sworznia tłokowego, wykonanego w całości z kawałka stali, o tej samej średnicy zewnętrznej z racji tego, że tylko tuleja 12 sworznia tłokowego 10 jest wykonana ze stali, natomiast wkładka 14 jest wykonana z materiału mającego mniejszą masę właściwą i ponadto ma niepełny przekrój poprzeczny. Jednocześnie sworzeń tłokowy 10 według wzoru ma wytrzymałość mechaniczną nie niższą niż wytrzymałość mechaniczna sworznia tłokowego wyprodukowanego zgodnie ze stanem techniki, z racji efektu usztywniającego zapewnionego przez wkładkę 14. Dalsza postać sworznia tłokowego 10 dla silnika spalania wewnętrznego jest pokazana na fig. od 5 do 7, gdzie części i elementy identyczne lub odpowiadające tym z fig. od 1 do 4 otrzymały te same liczby odniesienia. Ta kolejna postać nie będzie opisywana szczegółowo ponieważ to, co zostało podane uprzednio w związku z pierwszą postacią ma tu zasadniczo pełne zastosowanie, a różnica polega na tym, że w tym przypadku wkładka 14 jest wykonana z rurowego elementu cylindrycznego, mającego średnicę wewnętrzną i średnicę zewnętrzną, przy czym zewnętrzna średnica wkładki 14 jest, podobnie jak w pierwszej postaci, większa niż średnica wewnętrzna tulei 12, dzięki czemu uzyskuje się pasowanie wtłaczane lub pasowanie z wciskiem pomiędzy wkładką 14 i tuleją 12. W przekroju osiowym na fig. 7 można zobaczyć, że również w tym przypadku wkładka 14 jest trochę krótsza niż tuleja 12, zaś przy każdym przeciwległym końcu osiowym tulei 12 na jej wewnętrznej powierzchni cylindrycznej znajduje się pierścieniowy rowek 24, w którym może być mocno osadzona odpowiednia osiowa część końcowa 26 wkładki, za pomocą uszczelniania, aby zapewnić dodatkowe ograniczenie osiowe w obu kierunkach, pomiędzy wkładką 14 i tuleją 12, zapewniając w ten sposób nierozłączalne połączenie pomiędzy tymi dwoma elementami składowymi, nawet w przypadku różnych rozszerzalności cieplnych w wyniku różnych współczynników rozszerzalności cieplnej materiałów wkładki 14 i tulei 12. Zastrzeżenia ochronne 1. Sworzeń tłokowy (10) dla silnika spalania wewnętrznego, zawierający tuleję cylindryczną (12) metaliczną oraz umieszczoną w niej wkładkę (14) metaliczną lub niemetaliczną, o długości w przybliżeniu równej lub trochę mniejszej niż długość tulei (12), znamienny tym, że włożona w tuleję (12) wkładka (14) jest silnie do niej zamocowana za pomocą pasowania ciasnego.
2. 2. Sworzeń według zastrz. 1, znamienny tym, że wkładka (14) jest rurowym elementem cylindrycznym.
3. 3. Sworzeń według zastrz. 1, znamienny tym, że wkładka (14) ma integralny z nią rdzeń (16) z wieloma występami promieniowymi (18), wystającymi promieniowo z zewnętrznej poprzecznej powierzchni rdzenia (16) i rozciągającymi się równolegle do jej osi.
4. 4. Sworzeń według zastrz. 1, znamienny tym, że rdzeń (16) wkładki (14) ma osiowy otwór przelotowy (22).
5. 5. Sworzeń według zastrz. 1, znamienny tym, że przeciwległe końce (26) osiowe wkładki (14) są uszczelnione w odpowiednich pierścieniowych rowkach (24) lub w odpowiednich wycięciach wykonanych na wewnętrznej powierzchni tulei (12).