RU2171408C2 - Шатунно-поршневой узел - Google Patents
Шатунно-поршневой узел Download PDFInfo
- Publication number
- RU2171408C2 RU2171408C2 RU98121642/06A RU98121642A RU2171408C2 RU 2171408 C2 RU2171408 C2 RU 2171408C2 RU 98121642/06 A RU98121642/06 A RU 98121642/06A RU 98121642 A RU98121642 A RU 98121642A RU 2171408 C2 RU2171408 C2 RU 2171408C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piston
- connecting rod
- side walls
- partition
- unit
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J1/00—Pistons; Trunk pistons; Plungers
- F16J1/10—Connection to driving members
- F16J1/14—Connection to driving members with connecting-rods, i.e. pivotal connections
- F16J1/22—Connection to driving members with connecting-rods, i.e. pivotal connections with universal joint, e.g. ball-joint
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T74/00—Machine element or mechanism
- Y10T74/21—Elements
- Y10T74/2142—Pitmans and connecting rods
Abstract
Шатунно-поршневой узел преимущественно для ДВС позволяет увеличить межцентровое расстояние шатуна без увеличения габаритов узла, уменьшить угол качания шатуна и снизить боковую силу. Снижается масса узла за счет исключения массы поршневого пальца и уменьшения масс поршня и шатуна. Общее снижение массы составляет примерно 25%. Усилие перегородки поршня путем введения перемычки и армирование перемычки позволяют снизить деформацию поршня от растягивающих сил инерции, что дает возможность применить соединение поршня с шатуном на формированных двигателях. Предложенное соединение содержит поршень и шатун. Верхняя головка шатуна выполнена в виде чашеобразного элемента, усеченного по ширине шатуна. Поршень внутри имеет широкую перегородку, в которой выполнена внутренняя полусферическая полость с боковыми стенками на концах полости на одной стороне перегородки с возможностью контакта боковых стенок с прямолинейным усеченным краем чашеобразного элемента в пределах рабочего угла качания шатуна. Центральный канал, в котором проходит стержень шатуна, со стороны боковых стенок перекрыт перемычкой. Перемычка соединяет боковые стенки, противоположные участки поршня, увеличивает прочность поршня и воспринимает часть растягивающих инерционных сил поршня. Перемычка выполнена заодно с поршнем и армирована стальной пластиной при отливке поршня, в других случаях на торце перегородки поршня установлено кольцо из прочного материала, охватывающее перегородку. 5 ил.
Description
Изобретение относится к двигателестроению, а именно к устройству шатунно-поршневого узла.
В широко известной конструкции шатунно-поршневого узла соединение поршня с шатуном осуществляется с помощью поршневого пальца, выполненного в виде цилиндра.
Недостатком этого соединения является то, что ось поршневого пальца должна быть расположена на поршне ниже канавок под поршневые кольца, а это приводит к увеличению габаритов всего двигателя. Чтобы уменьшить габариты, идут по пути уменьшения длины шатуна, что увеличивает механические потери. Частичное разрешение этого противоречия и является целью настоящего предложения: т.е. создание шатунно-поршневого узла с малыми габаритами и в то же время с большой теоретической длиной шатуна.
Известно также устройство, описанное в заявке N 97102529/06 от 18.02.97г., кл. МПК 6 F 6 J 1/22 под названием "Шатунно-поршневой узел".
Недостатком известного устройства является недостаточная прочность узла при высоких оборотах двигателя. С увеличением оборотов инерционные нагрузки резко возрастают и когда силы инерции поршня направлены в сторону камеры сгорания и идет растяжение узла, в сферическом соединении поршень-шатун появляется боковая составляющая сила, которая в пределах упругих деформаций деформирует юбку поршня в этом направлении. В результате происходит увеличение диаметра юбки поршня, поршень начинает подклинивать в цилиндре и возрастают механические потери.
Задачей изобретения является одновременное увеличение прочности поршня и резкое снижение боковой составляющей силы, вызывающей деформацию юбки поршня.
Технический результат достигается тем, что в шатунно-поршневом узле, содержащем поршень и соединенный с ним шатун, верхняя головка которого выполнена в виде чашеобразного элемента с прямыми усеченными краями по ширине шатуна с наружной и внутренней сферическими поверхностями, центры сфер которых расположены со стороны камеры сгорания двигателя, в поршне выполнена перегородка, а полость расположена в перегородке, выполненная в виде щели, образованной двумя сферическими поверхностями большой и малой сферой с боковыми стенками, на концах полости на одной стороне перегородки, которые контактируют с одним прямолинейным краем усеченного чашеобразного элемента шатуна в пределах рабочего угла качания шатуна, а в перегородке выполнен открывающий часть полости центральный канал для прохода через него стержня шатуна, согласно изобретению на одной стороне перегородки поршня, на стороне, где выполнены боковые стенки, от большой сферы поршня в сторону юбки поршня выполнена перемычка, расположенная вдоль перегородки поршня, которая является частью большой сферы поршня, соединяет боковые стенки и два противоположных участка большой сферы поршня, частично перекрывает центральный канал поршня параллельно прямому усеченному краю шатуна со стороны боковых стенок и заходит своей поверхностью большой сферы на поверхность наружной сферы шатуна, с возможностью взаимного контакта на ширине от прямого усеченного края чашеобразного элемента до стержня шатуна. Перемычка и боковые стенки при литье заготовки поршня армированы прочным материалом в виде тонкой стальной пластины, расположенной вдоль перегородки поршня и соединяющей боковые стенки с обеих сторон сферической щели. При других способах изготовления поршня на торце перегородки поршня со стороны юбки поршня выполнена кольцевая проточка с диаметром большим, чем размер центрального канала, в которую установлено кольцо из прочного материала вытянутой формы с прямыми и кольцевыми противоположными сторонами, охватывающее по периметру перегородку поршня вместе с перемычкой и боковыми стенками, проточка после сборки узла развальцована.
Выполненная на перегородке поршня перемычка увеличивает прочность юбки поршня в боковом направлении и одновременно снижает боковую силу, деформирующую юбку поршня. Перемычка с выполненной на ней большой сферической поверхностью воспринимает часть растягивающих сил инерции, а так как угол приложения этих сил в центре перемычки равен нулю, общая боковая составляющая сил значительно уменьшается. Армирование пластиной перемычки и боковых стенок поршня, а в других случаях установка охватывающего перегородку кольца из прочного материала, увеличивают прочность юбки поршня в направлении действия боковых сил инерции.
Предложенное устройство позволяет не только увеличить прочность поршня в поперечном направлении, но и значительно снизить те силы, которые действуют в этом направлении. Тем самым резко уменьшаются, почти на порядок, поперечные деформации поршня от растягивающих сил инерции и появляется реальная возможность применить сферическое соединение поршня с шатуном на высокооборотных двигателях. Таким образом, устройство имеет повышенную прочность и позволяет улучшить технико-экономические показатели двигателя внутреннего сгорания.
На фиг. 1 и 2 изображены продольные разрезы поршня; на фиг. 3 - вид поршня снизу; на фиг. 4 и 5 - продольный разрез и вид сверху шатуна.
Шатунно-поршневой узел состоит из поршня 1 и шатуна 2. В поршне 1 имеется широкая перегородка 3 с внутренней полостью 4. Верхняя головка шатуна 2 выполнена в виде чашеобразного элемента с наружной и внутренней сферическими поверхностями 6 и 7. Чашеобразный элемент выполнен усеченным по ширине шатуна и имеет удлиненные концы в виде лепестков 5. Шатун 2 установлен в центральном канале 13. Верхняя головка шатуна размещена в полости 4 с возможностью контакта по сферическим поверхностям 6 и 7 и одним прямолинейным краем чашеобразного элемента шатуна с боковыми стенками 8. Противоположные участки большой сферы 7 поршня и боковые стенки 8 соединены перемычкой 9, на которой также выполнена сферическая поверхность 7. Перемычка 9 армирована пластиной 10, на торце перегородки 3 выполнена проточка, в которую установлено кольцо 11.
Устройство работает следующим образом.
При работе двигателя сферические лепестки 5 чашеобразного элемента шатуна 2 перемещаются в полусферической полости поршня 4, совершая колебательные движения в пределах рабочего угла качания шатуна 2. Все нагрузки передаются от поршня 1 шатуну 2 и обратно через сферические поверхности 6 и 7 поршня 1 и сферические поверхности чашеобразного элемента шатуна 2. Сферическая поверхность 7 поршня 1, выполненная одновременно на противоположных участках поршня 1 и перемычке 9, имеет повышенную жесткость и передает силу инерции поршня 1 на чашеобразный элемент шатуна 2 с минимальными деформациями поршня 1 даже на высоких оборотах двигателя.
Claims (1)
1. Шатунно-поршневой узел, содержащий поршень и соединенный с ним шатун, верхняя головка которого выполнена в виде чашеобразного элемента, усеченного по ширине шатуна, с наружной и внутренней сферическими поверхностями, центры сфер которых расположены со стороны камеры сгорания двигателя, а в перегородке поршня выполнена полость в виде щели, образованной двумя сферическими поверхностями большой и малой сфер с боковыми стенками, на концах полости на одной стороне перегородки, которые контактируют с одним прямолинейным краем усеченного чашеобразного элемента шатуна в пределах рабочего угла качания шатуна, и центральный канал, открывающий часть полости для прохода через него стержня шатуна, отличающийся тем, что вдоль перегородки поршня на стороне боковых стенок от большой сферы в сторону юбки поршня выполнена перемычка, которая является частью большой сферы поршня, соединяет боковые стенки и противоположные участки большой сферы поршня с одной стороны перегородки, частично перекрывает центральный канал поршня со стороны боковых стенок и контактирует своей поверхностью большой сферы с поверхностью наружной сферы чашеобразного элемента шатуна на ширине от прямого края чашеобразного элемента до стержня шатуна, перемычка и боковые стенки при литье заготовки армированы прочным материалом, а на торце перегородки поршня за пределами центрального канала выполнена кольцевая проточка, в которую установлено кольцо из прочного материала вытянутой формы с прямыми и кольцевыми противоположными сторонами, охватывающее по периметру перегородку поршня.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98121642/06A RU2171408C2 (ru) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | Шатунно-поршневой узел |
PCT/RU1999/000432 WO2000031443A2 (fr) | 1998-11-24 | 1999-11-15 | Ensemble bielle-piston |
US09/831,183 US6526847B1 (en) | 1998-11-24 | 1999-11-15 | Connecting rod-piston assembly |
JP2000584221A JP4431811B2 (ja) | 1998-11-24 | 1999-11-15 | 連結ロッド−ピストン機構 |
EP99972724A EP1136729B1 (en) | 1998-11-24 | 1999-11-15 | Connecting rod-piston assembly |
DE69924287T DE69924287T2 (de) | 1998-11-24 | 1999-11-15 | Pleuel-kolben verbindungseinheit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98121642/06A RU2171408C2 (ru) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | Шатунно-поршневой узел |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU98121642A RU98121642A (ru) | 2000-09-27 |
RU2171408C2 true RU2171408C2 (ru) | 2001-07-27 |
Family
ID=20212868
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98121642/06A RU2171408C2 (ru) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | Шатунно-поршневой узел |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6526847B1 (ru) |
EP (1) | EP1136729B1 (ru) |
JP (1) | JP4431811B2 (ru) |
DE (1) | DE69924287T2 (ru) |
RU (1) | RU2171408C2 (ru) |
WO (1) | WO2000031443A2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2461727C2 (ru) * | 2010-10-20 | 2012-09-20 | Государственное Образовательное Учреждение Профессионального Образования "Пензенский Государственный Университет Архитектуры И Строительства" | Составной шатунно-поршневой узел с уплотнителем цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080295705A1 (en) * | 2007-05-31 | 2008-12-04 | Chung Jing-Yau | Making baked spring rolls device and methods |
US8100048B2 (en) * | 2007-10-02 | 2012-01-24 | Federal-Mogul Corporation | Pinless piston and connecting rod assembly |
US8056531B2 (en) * | 2010-06-24 | 2011-11-15 | Ford Global Technologies Llc | Shallow piston bowl and injector spray pattern for a gasoline, direct-injection engine |
EP2647887B1 (en) * | 2012-04-05 | 2017-01-18 | ThyssenKrupp Metalúrgica Campo Limpo Ltda. | Piston with active structure |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1856107A (en) * | 1928-04-10 | 1932-05-03 | Gen Electric Co Ltd | Piston for internal combustion engines |
DE513636C (de) * | 1930-01-28 | 1930-12-08 | Herman Dock | Gelenkverbindung |
GB442006A (en) * | 1934-07-18 | 1936-01-20 | Clerk Robert Cecil | Improvements in and relating to piston and connecting rod assemblies for fluid-pressure engines |
US2687931A (en) * | 1952-05-01 | 1954-08-31 | Gen Motors Corp | Connecting rod and piston assembly |
US2830860A (en) * | 1955-12-07 | 1958-04-15 | Thompson Prod Inc | Piston and connecting rod assembly |
AT321656B (de) * | 1972-07-31 | 1975-04-10 | Bosch Hausgeraete Gmbh | Kugelgelenk zur Kraftübertragung zwischen Kolben und Schubstange |
DE2348870A1 (de) * | 1973-09-28 | 1975-04-10 | Maschf Augsburg Nuernberg Ag | Mehrteiliger kolben fuer brennkraftmaschinen, insbesondere grossdieselmotoren |
US4083292A (en) * | 1976-06-16 | 1978-04-11 | Caterpillar Tractor Co. | Piston with high top ring location |
US4070122A (en) * | 1976-09-13 | 1978-01-24 | Tecumseh Products Company | Ball and socket joint and method of making |
FR2575227B1 (fr) * | 1984-12-20 | 1988-12-23 | Semt | Piston a structure allegee, notamment pour un moteur a combustion interne |
GB8804533D0 (en) * | 1988-02-26 | 1988-03-30 | Wellworthy Ltd | Pistons |
US5046930A (en) * | 1990-01-18 | 1991-09-10 | Tecumseh Products Company | Connecting rod cooling and lubrication |
EP0449278B1 (en) * | 1990-03-30 | 1994-12-07 | Isuzu Motors Limited | Connecting structure of piston and connecting rod |
SU1749519A2 (ru) * | 1990-11-23 | 1992-07-23 | Производственное объединение "Волгодизельмаш" | Шатунно-поршнева группа |
US6209510B1 (en) * | 1998-07-28 | 2001-04-03 | Teledyne Technologies Incorporated | Piston and connecting rod assembly |
GB9909033D0 (en) * | 1999-04-19 | 1999-06-16 | Seneca Tech Ltd | Piston coolant path |
-
1998
- 1998-11-24 RU RU98121642/06A patent/RU2171408C2/ru not_active IP Right Cessation
-
1999
- 1999-11-15 DE DE69924287T patent/DE69924287T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-11-15 EP EP99972724A patent/EP1136729B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-11-15 US US09/831,183 patent/US6526847B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-11-15 JP JP2000584221A patent/JP4431811B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1999-11-15 WO PCT/RU1999/000432 patent/WO2000031443A2/ru active IP Right Grant
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2461727C2 (ru) * | 2010-10-20 | 2012-09-20 | Государственное Образовательное Учреждение Профессионального Образования "Пензенский Государственный Университет Архитектуры И Строительства" | Составной шатунно-поршневой узел с уплотнителем цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE69924287T2 (de) | 2006-03-09 |
WO2000031443A3 (fr) | 2000-11-30 |
DE69924287D1 (de) | 2005-04-21 |
EP1136729B1 (en) | 2005-03-16 |
JP4431811B2 (ja) | 2010-03-17 |
US6526847B1 (en) | 2003-03-04 |
WO2000031443A2 (fr) | 2000-06-02 |
EP1136729A2 (en) | 2001-09-26 |
JP2002530608A (ja) | 2002-09-17 |
EP1136729A4 (en) | 2004-04-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5912360B2 (ja) | ロッキングジョイントアセンブリ | |
US9593710B2 (en) | Master and slave pullrods | |
US6058901A (en) | Offset crankshaft engine | |
JPS5856452Y2 (ja) | 往復機関のコンロツド装置 | |
EP1170482A3 (en) | Variable compression ratio mechanism of reciprocating internal combustion engine | |
JPH0627537B2 (ja) | 往復ピストン機構 | |
EP1914405A3 (en) | Piston crank mechanism of reciprocating internal combustion engine | |
US6408814B2 (en) | Four-cycle internal combustion engine | |
CA2422663A1 (en) | Engine | |
JPH10512937A (ja) | 往復機械 | |
RU2171408C2 (ru) | Шатунно-поршневой узел | |
US4198065A (en) | Piston ring for internal combustion engine | |
CA2433166A1 (en) | Reciprocating machine | |
KR20050106397A (ko) | 왕복동 엔진 | |
US20130042828A1 (en) | High speed engine | |
US20040123817A1 (en) | Opposed internal combustion engine | |
RU2205306C2 (ru) | Шатунно-поршневое соединение | |
KR100310085B1 (ko) | 2행정v-엔진용크로스헤드 | |
JPS58166159A (ja) | 往復運動と回転運動との交換機構 | |
WO2018216503A1 (ja) | 内燃機関のピストン | |
RU2120574C1 (ru) | Шатунно-поршневой узел | |
RU98121642A (ru) | Шатунно-поршневой узел | |
US4708106A (en) | Acute angle crankarm transmitting reciprocating motion in a rotary fashion | |
RU2666035C2 (ru) | Шатунно-поршневой узел для двигателя внутреннего сгорания | |
KR100412555B1 (ko) | 피스톤 측력 감소를 위한 오프셋 크랭크축용 컨넥팅로드 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111125 |