SE453421B - Kolv till en forbrenningsmotor utformad med formationer som overfor smorjmedel till anliggningsytorna - Google Patents

Description

\ 453 421 området och som således utgör enveloppen till alla de momentana f kontaktområdena. Detta kontaktområde kan vara större på kolvens huvudanpressningsdel, som gör kontakt med cylindern eller fodret med större kraft under expansionsslaget än den motsatt riktade anpressningsdelen med mindre kraft, vilken sistnämnda del gör kontakt med cylindern eller fodret med större kraft under kom~ pressionsslaget.

Den exakta formen hos kontaktområdet varierar från kolv till kolv, men det har visat sig att i regel sträcker sig kontaktom- rådet inte mer än 300 åt vardera sidan om skärninqen mellan anpressningsplanet och manteln. Det har också visat sig att för en kolv med den nominella diametern D och mantellängden fi\2D/3 uppgår kontaktområdet till ca.77 D2/9. En kolv av denna typ kommer nedan att benämnas "standardkolv", och det ifrågavarande kontaktområdet kommer att benämnas "standardkontaktområdet".

Glidkontakten mellan manteln och cylindern eller fodret smörjs av en oljefilm. Den friktionskraft F som uppstdr mellan kolven och cylindern eller fodret såsom följd av denna kontakt är given av följande samband: F OK / W 7 U A där = belastningen smörjmedlets viskositet = glidviskositet :n-GQI-l u = kontaktområde Kontakt mellan mantelns anpressningspartier och den korres- ponderande cylindern eller fodret ger upphov till en stor andel av friktionsförlusterna, exempelvis.20% av de totala motorfrik- tionsförlusterna (svarande mot ca. 8% av den mekaniska utgångs- effekten), vilket i sin tur medför en minskning av bränsle~ ekonomin. En minskning i friktionen av t.ex. 25% mellan manteln och cylindern eller cylinderväggen kan således ge en mekanisk tillsatsutgångseffekt som uppgår till ca. 2%, vilket i detta exempel skulle minska den bränslemängd som erfordras för en given uppgift med något mindre än 2%. 453 421 Det ovan angivna sambandet klargör att för en given belast- ning, viskositet och hastighet kan friktionskraften minskas genom att man minskar kontaktområdet. Detta är klart önskvärt, eftersom, såsom framgår ovan, en del av motoreffekten förbrukas för att övervinna denna friktion.

En minskning i kontaktområdet medför emellertid också en minskning av tjockleken hos oljefilmen mellan manteln och cylin- dern eller fodret. Endast en begränsad minskning i denna tjock- lek kan tillåtas, emedan när oljefilmens tjocklek blir mindre än höjden hos ojämnheter på ytan hos manteln och cylindern eller fodret kommer kontakt mellan metall och metall att uppstå, var- vid friktionskrafterna kommer att stiga snabbt.

Ett ändamål med uppfinningen är således att minska viskösa förluster som förorsakas av en kolv i drift samtidigt som en tillfredsställande oljefilm bibehålls.

Den inledningsvis nämnda kolven utmärks av att vardera man- teldelen är utformad med åtminstone en anliggningsyta som är be- lägen radiellt utåt i förhållande till, och omgiven av, den kor- responderande manteldelen, så att glidkontakt mellan manteln och den korresponderande cylindern blir begränsad till nämnda åt- minstone en yta, varjämte hydrodynamiska ramper är anordnade att leda till och från nämnda åtminstone en anliggningsyta för att upprätthålla en under tryck stående oljefilm mellan nämnda åt- minstone en anliggningsyta och den korreponderande cylindern.

Kolven kan med fördel ha en vinkel hos varje ramp mindre 1,5 grader. Vidare kan varje ramp i kolvens rörelseriktning inklu- dera en yta med två plana delar som lutar mot varandra, varjämte vardera rampytan kan vara krökt i kolvens rörelseriktning. Den ände hos varje ramp, som är fjärrbelägen från den korrespon- Qepande anliggningsytan, kan vara belägen mindre än 125 /um på radiellt avstånd från anliggningsytan och kan vara belägen mer än 25 /um på radiellt avstånd fråm den korresponderande an- liggningsytan. Anliggningsytan kan vara i huvudsak rektargulär i sin form, och längden av anliggningsytan i axíell riktning kan vara mindre än bredden hos anliggningsytan i omkretsriktningen.

Om så önskas kan åtminstone tre anliggningsytor vara anordnade på varje manteldel, varvid två av dessa tre anliggningsytor är 4šz 421 vända mot kolvtoppen under det att den återstående anliggnings- ytan eller de återstående anliggningsytorna är belägna mot den nedre delen på manteln. Båda de vid kolvtoppen belägna anliag~ ningsytorna kan härvid ha en större area än den återstående anliggningsytan eller de återstående anliggningsytorna. Omkrets- avståndet mellan de båda vid kolvtoppen belägna anliggnings- ytorna kan vara minst lika stort som omkretslängden hos den återstående anliggningsytan, varvid en enda återstående anligg- ningsyta finns och är belägen mellan nämnda anliggningsytor vid kolvtoppänden. , Nedan kommer att ges en mera detaljerad beskrivning av en del utföringsformer av uppfinningen såsom exempel, varvid hän~ visning sker till bifogade ritningar, på vilka såsom ovan nämnts fig. 1 är en sidovy av en känd standardkolv, fig. 2 är en sidovy av en första enligt uppfinningen angiven utföringsform av en kolv för en förbränningsmotor eller för en annan motor, fig. 3 är en schematisk tvärsektion genom en anliggningsyta hos kolven enligt fig. 2 i ett plan som inkluderar kolvaxeln, fig. U är en vy som är likartad den i fig. 3 visade vyn men som åskådliggör en första alternativ utföringsform av anliggningsytan, fig. 5 är en vy som är likartad vyn i fig. H men som visar en andra alter~ nativ utföringsform av en anliggningsyta, fig. 6 visar i kurv- form det sätt på vilket utgångseffekten och den specifika brän- sleförbrukningen varierar med motorhastigheten hos en motor som är försedd med kolvar enligt fig. 2 och fig. 7 i jämförelse med en standardkolv, fig. 7 är en sidovy av en andra utföringsform av en kolv för en förbränningsmotor eller annan motor, fig. 8 är en sidovy av en tredje utföringsform av en kolv för en förbrän- ningsmotor eller annan motor, och fig. 9 är en sidovy av en fjärde utföringsform av en kolv för en förbränningsmotor eller annan motor.

I de utföringsformer av uppfinningen som nu kommer att he- skrivas har delar som är gemensamma i fig. 1 och fig. 2-5 samt 7-9 försetts med samma hänvisningsbeteckningar, varför de inte kommer att beskrivas i detalj.

Såsom framgår av fia. 2 har den första kolven sex enskilda, upphöjda anliggningsytor på manteln för glidkontakt med en 453 421 5 korresponderande cylinder eller ett foder. Anliggningsytorna är anordnade i likartade grupper om tre på vardera sidan av ett plan som innehåller kolvaxeln och kolvtappaxeln. Fig. 2 visar en grupp anliggningsytor 2, 3 och 4, och det torde vara klart att de andra grupperna är anordnade på likartat sätt.

Två anliggningsytor 2 och 4 ligger periferiellt i linje med varandra och är belägna närmare kolvtoppen 5 samt är anbragta på lika inbördes avstånd på motsatta sidor om skärningen mellan manteln 15 och ett plan som inkluderar kolvaxeln och som är be- läget vinkelrätt mot kolvtappborrningens l5 axel. Den andra anliggningsytan 5 är belägen närmare kolvmantelns nedre ände och är placerad symmetriskt kring nämnda skärning så att denna nedre yta 5 är belägen mittför utrymmet mellan kolvtoppänd- ytorna 2 och 4. Alla ytorna 2, 5 och 4 har samma rektangulära form med två periferiellt förlöpande kanter och två axiellt förlöpande kanter. De yttre axiella kanterna hos de båda an- liggningsytorna 2, 4 hos kolvtoppänden ligger vardera 500 från nämnda skärning, dvs. de ligger inom kontaktområdet hos en standardkolv med likartade dimensioner. Den nedre anligghings- ytan 3 sträcker sig 50 på ömse sidor om skärningen, och den ligger således också inom detta område.

Såsom framgår av fig. 2 finns det ramper l6, av vilka var och en sträcker sig över 50 av mantelomkretsen och leder fram till de axiellt förlöpande kanterna hos var och en av anligg- ningsytorna 2, 5 och Ä, samt längre ramper l? som leder fram till de periferiella kanterna hos var och en av anliggnings- ytorna 2, 5 och 4. Längden hos ramperna 17 kan uppgå till 8 mm så att de 1 förhållande till enfänxt cylindrlsk yta som är koaxiell med kolvaxeln får en lutning av mellan 0,20 och lo.

Var och en av anliggningsytorna, inklusive lutningarna eller ramperna, har således väsentligen trapetsfonnig tvärsektion.

Ytan hos varje anliggningsyta är krökt och är belägen på ett avstånd av 25 /um radiellt utåt i förhållande till återstoden av mantelns anpressningsdelar 14, ehuru detta avstånd kan uppgå till mindre eller t.ex. upp till l25 /um.

I den i fig. 2 visade utföringsformen finns det i de båda mantelanpressningsdelarna 14 tillsammans totalt fyra anligg- ningsytor mot kolvens ll kolvtoppände och två anliggningsytor /__, ” 6 mot mantelns nedre ände. Kontaktområdet för anliggningsytorna 2, 3, 4 på var och en av mantelanpressningsdelarna utgör 8% av kontaktområdet hos en standardkolv med likartade dimensioner.

Anliggningsytorna kan vara bàgformiga, men detta behöver inte nödvändigtvis vara fallet, utan delvis elliptiska ytor kan vara lämpliga. Om anliggningsytorna är bágformiga behöver de inte ha samma centrum som kolven om det antas att denna är cylindrisk.

Skärningslinjerna mellan anliggningsytorna och planen som in- kluderar kolvaxeln kan vara raka eller krökta.

Såsom har beskrivits ovan kan ett lika antal anliggnings- ytor vara bildade på båda anpressningsytorna hos kolven eller annars kan anliggningsytorna vara anordnade så, att det finns flera eller en större anliggnhigsyta på den ena anpressnings- delen än på den andra. Exempelvis kan det finnas flera anligg- ningsytor eller en större anliggningsyta på mantelns huvudan- pressningsdel än på den mindre anpressningsdelen hos manteln.

Vid användning är kolven ll monterad på en vevstake i cylindern eller fodret hos en motor, varvid kolven utför en fram- och àtergàende rörelse. Anliggningsytorna gör kontakt med cylindern eller fodret för att överföra drivkraften från vevstaken till motorblocket och för att styra kolven då denna lutför sin fram--och àtergàende rörelse. Anliggningsytorna 2, 3, Ä ligger inom kontaktområdet för en standardkolv med motsvaran- de dimensioner, varför de medför en reaktionskraft mot den sido- riktade anpressningen på kolven. Eftersom de båda toppändytorna 2, 4 är belägna på avstånd från varandra utefter periferin och inte vid mitten hos mantelns anpressningsdel minskar de mantelns tendens att förvrängas under inverkan av anpressningskrafterna.

Den nedre anliggningsytan 5 har mindre area än den kombinerade arean hos kolvtoppändens anliggniflgsytor 2, 4 därför att kraf- terna som verkar pà den nedre delen av manteln är mindre än krafterna som verkar på mantelns toppände. Anpressningskrafter- na överförs således på ett tillfredsställande sätt.

Dessutom uppmuntras tillfredsställande hydrodynamisk smörj- ning av anliggningsytorna 2, 3, 4 av ramp- och mantelformatio- nerna som är bildade kring anliggningsytorna, såsom är bäst visat i fig. 3, där den riktning i vilken kolven utför sin fram- och återgàende rörelse är markerad med en pil A. Ramperna som ess ezi 7 leder till anliggningsytornas omkretskanter upprätthåller en tillfredsställande oljefilm på anliggningsytorna 2, 5, 4 trots tendensen hos det reducerade kontaktområdet att annars minska oljefilmens tjocklek till under ett arbetsminimum. Den ringa lutningen hos ramperna, vilken inte överskrider lo, bildar tillsammans med den korresponderande cylindern eller fodret en successivt avsmalnande kanal för olja som styrs dynamiskt till ailiggningsytorna 2, 3, 4. Oljan strömmar över anliggnings- ytorna innan den återgår till mrymmet mellan cylindern eller fodret och återstoden av manteldelen som omger anliggningsytorna, Det radiella avståndet hos anliggningsytorna från mantel- anpressningsdelarna (företrädesvis mellan l25 /um och 25 um) är tillräckligt litet för att olja skall kunna kvarhållas i dessa partier då kolven rör sig fram och åter och för att en kort-_ varig oljetrycksättning skall kunna ges under tillfällen då kolvlutningen eventuellt kan åstadkomma påtvingad smörjning av anliggningsytorna. Dessutom möjliggör gapet mellan kolvändens anliggningsytor 2,4 att olja kan nå den nedre anliggningsytan 5 under ett kompressionsslag så att den nedre anliggningsytan 5 kommer att få nog med olja under detta slag. En motsatt effekt inträffar under expansionsslaget då olja inte hindras från att nå fram till koivtoppens änaytor 2, 4. i Man uppnår således en minskning i kontaktområdet med en mot- svarande minskning i friktionskrafterna men utan någon skadlig minskning i smörjoljefilmens tjocklek.

När en kolv är monterad i en motor är den ansluten till en vevstake medelst en kolvtapp. Eftersom kolven inte passar in alldeles exakt i den korresponderande cylindern eller fodret kan den vippa kring kolvtappen och således ändra orienteringen hos ramperna och anliggningsytorna i förhållande till cylindern eller fodret. Dessutom utvidgar sig kolven och den korresponderan- de cylindern eller fodret efter hand som motorn startar resp. uppnår sin arbetstemperatur. Detta medför också en ändring av orienteringen hos ramperna och anliggningsytorna i förhållande till den korresponderande cylindern eller fodret. Ändringar av de beskrivna slagen medför att dimensionerna hos den mellan ramperna och cyhndern eller fodret bildade kanalen ändras och kan inverka ogynnsamt på smörjningen av den korres- 453 421 8 ponderande anliggningsytan. I ett försök att övervinna eventuel- la problem av detta slag kan anliggningsytornas tvärsektion ändras till den i fig. 4 eller 5 visade formen.

I fig. 4 är rampen som leder fram till den ena periferiella kanten hos varje anliggningsyta bildad av två ömsesidigt lutan- de avsnitt l7a och l7b. Det första avsnittet l7a bildar en kanal för hydrodynamisk smörjning för en relativ orientering av rampen och cylindern eller fodret medan det andra avsnittet l7b bildar en dylik kanal när en alternativ orientering före- kommer. “ I fig. 5 är antalet ändringspunkter oändligt, varvid rampen 17 är konvext krökt.TDetta möjliggör att en hydrodynamisk smörjning kan uppnås under alla betingelser. I denna utförings- form är anliggningsytan också krökt. Eftersom en anliggnings- yta av den i fig. 5 visade typen så småningom kommer att nötas så att den får formen hos den i fig. 5 visade ytan föregriper formen enligt fig. 5 denna nötning.

Det i fig. 2 visade arrangemanget av själva anliggnings- ytorna, deras samband med varandra och deras samband med den omgivande mantelns anpressningsdel kan ge upphov till för- bättringar i motorprestanda. Exempelvis har fyra kolvar ll in- monterade i en motor med volymen l275 cmj givit följande för- bättringar i jämförelse ned användning av standardkolvar med samma dimensioner: Effekt - ingen nämnvärd förbättring Bränsleförbrukning - minskning genom en förbättring av upp till 3,5% vid full belastning Friktion - minskning med ca. 1% vid 2500 varv per minut, belast- ning pà väg.

Dessa resultat är àskádliggjorda grafiskt i fig. 6, där heldragna linjer visar resultaten för standardkolven och lång- streckade linjer visar resultaten för kolven enligt fig. 2.

Den i fig. 7 visade kolven 20 är i stort sett likartad den i samband med fig. l ovan beskrivna kolven ll. I kolven enligt fig. 3 finns det två kolvtoppändytor 6, 7 på varje manteldel belägna på lika avstånd på ömse sidor om mantelns skärning med ett plan som inkluderar kolvaxeln och som är vinkelrätt mot kolvtappborrningens 13 axel. Dessutom är varje mantelan- öd4s3 ¿21 9 pressningsdel försedd med tre nedre anliggningsytor 8, 9, 10, varvid mittytan 9 är symmetrisk kring nämnda skärning och de yttre ytorna 8, 10 är belägna på lika långt avstånd på ömse sidor om skärningen. Anliggningsytorna är alla rektangulära till sin form, varvid deras längre dimension sträcker sig i periferiell riktning. De yttre axiella kanterna hos det övre paret anliggningsytor 6, 7 är vardera belägna på ett vinkelav- stånd av 400 från nämnda skärning, varför de till sin huvuddel ligger inom kontaktområdet för en standardkolv med likartade dimensioner. Det finns två ramper 21 och 2Ä, vilka sträcker sig över var sina 5°.av mantelns omkrets och leder fram till de yttre axiellt förlöpande kanterna hos anliggningsytorna 6 och 7, jämte två ramper 22 och 23, vilka sträcker sig över var sina 100 av mantelns omkrets och leder fram till de inre axiellt förlöpande kanterna hos anliggningsytorna 6 och 7. Vardera an- liggningsytan 6, 7 har en bågformig längd av 250.

De nedre anliggningsytorna har symmetriska ramper 25 som sträcker sig på ömse sidor om anliggningsytorna över 50 av man- telns omkrets. Den mittersta anliggningsytan 9 har större bågfor- mig längd än de bada övriga 8 resp. 10, och den sträcker sig således periferiellt över större delen av gapet mellan kolvtopp- ändens anliggningsytor 6, 7. Vardera av anliggningsytornas 8 och 10 yttre axiella kanter är belägna en vinkel av 400 från nämnda skärning. De nedre hörnen hos de båda yttre nedre an- liggningsytorna 8, 10 har avlägsnats på grund av den form som manteln i det visade exemplet har, men de skulle inte ha av- lägsnats i de övriga exemplen.

Den periferiella omfattningen av den övre gruppen anligg- ningsytor behöver emellertid inte vara densamma som den peri- feriella omfattningen av den nedre gruppen av anliggningsytor.

Såsom då det gäller kolven enligt fig. 2 kan antalet, arrange- manget eller arean hos anliggningsytorna på mantelns huvudan- pressningsdel skilja sig från samma storheter hos anliggnings- delarna på mantelns mindre anpressflngsdel. I regel ligger emellertid huvuddelen av arean hos anliggningsytorna inom kon- taktomràdet för en standardkolv med likartade dimensioner.

Såsom framgår av fig. 7 leder ramper 26 fram till omkrets- kanterna hos var och en av anliggningsytorna 6, 7, 8, 9, 10.

V... ~_,-¿;.¿g; 1,, ,__.à.¿;à;~_ x-:.

MXÉ3 421 10 Den axiella längden hos ramperna 26 kan vara ca. 5 mm, varvid en lutning av mellan o,3° och l,5° l förhållande till den acer- stàende delen av manteln erhålls.

Kontaktområdet för anpressningsytorna 6, 7, 8, 9, lO, på vardera manteldelen lä utgör 25% av kontaktomrâdet för en_ standardkolv med likartade dimensioner. Avståndet hos anligg- ningsytorna radiellt utåt på den korresponderande manteldelen lä ~nppgàr till 25 /um, ehuru detta kan vara mindre eller, t.ex. ända upp till 125 /um.

« Kolven enligt fig. 7 arbetar på väsentligen samma sätt som kolven enligt fig. 2 med samma belastningsöverföring och samma hydrodynamiska smörjningsegenskaper som erhålls tack vare forma- tionerna kring anliggningsytorna. Det förhållandet att anligg- ningsytorna 6, 7, 8, 9, 10 är längre i periferiell led än i axiell led medför en förbättring av smörjningen, eftersom det mesta av oljan som tvingas upp till en periferiell kant hos en anliggningsyta från en ramp 26 sprids över ytan och visar en benägenhet att lämna ytan över den bakre pariferiella kanten. Då ytans axiella dimension är längre än den periferiel- la dimensionen har mycket av oljan lämnat ytan periferiellt innan den når bakkanten, vilket innebär att det kan inträffa att delar av ytan får otillräcklig smörjning. Vid kolven enligt fig. 2 är emellertid den axiella längden tillräckligt kort för att säkerställa att endast en förhållandevis liten andel av oljan lämnar sidorna, varför tillräckligt mycket olja når ytornas bakkanter. Dessutom säkerställer placeringen av den centrala nedre anliggningsytan hos kolven enligt fig. 7 mellan kolvtoppändens anliggningsytor att kontakt med cylindern eller fodret erhålles över hela den periferiella utsträckningen hos mantelns anpressningsdel lä. Denna kolv har således också sär- draget att den ger en minskning i kontaktomràdet med en åt- följande reducering av friktionskrafterna, samtidigt som till- fredsställande smörjning av kontaktytorna uppräfithàlls.

Arrangemanget med anliggningsytorna själva, deras samband med varandra och deras samband med den omgivande mantelns an- pressningsdel kan medföra förbättringar i motorprestanda.

Exempelvis har fyra kolvar av den i fig. 7 visade typen inmon- terade i en motor med volymen 1275 cm; medfört följande för- “f-*.-'~:»'='='>.1~~:_ »flf- ~ y m, ~.M .V ,~,'..-.. ,., .i l n i. f ~... »Ha ' W* Wüèfu Käšaliw kliar. ~.«..fll-.ima.vl 1 M --- »u - spam ._ N, 453 42? ll bättringar i jämförelse med användning av standardkolvar med samma generella dimensioner: effekt - förbättring upp sin. 3,695 Bränsleförbrukning - förbättring upp till 5% vid full belastning Friktion - minskning med ca. 3% vid 2500 varv per minut, väg- belastning. “ Dessa resultat är visade grafiskt i fig. 6 (med kortstreckade linjer) i jämförelse med en standardkolv (med heldragna linjer).

Den i fig. 8 visade tredje kolven 30 är i stort sett lik- artad kolven enligt fig. l. Tre anliggningsytor 3l, 32, 33 finns på vardera sidan av kolven, nämligen två anliggningsytor 31, 32 nära mantelns kolvtoppände och en nedre anliggningsyta 33 nära mantelns nedre ände. De båda anliggningsytorna 31, 32 vid kolvtoppänden är rektangulära, cch deras långdimension sträcker sig periferiellt. Värdera av dessa anliggningsytor har. en perifer-mil längd av 2o° och sträcker- sig till 35° från mantelns skärning med ett plan som inkluderar kolvaxeln och normalen till kolvtappborrningens 13 axel. Ramper 34 leder upp till de axiella kanterna och har den periferiella längden 100.

Det finns också ramper 35 som leder till de periferiella kan- terna, varvid dessa rampers axiella längd kan uppgå till 4 mm så att man i förhållande till den återstående delen av manteln erhállër en lutning som uppgår till mellan 0,40 och l,5°.; Den nedre nnliggningsytan 33 är också rektangulär, och dess större dimension ligger i periferiell riktning. Denna yta är belägen på så sätt att dess periferiella längd är lika med det periferiella gapet mellan kolvtoppändens anliggningsytor 31, 32.

Arean hos ytan 33 är större än arean hos båda kolvtoppändytorna 31, 32 var för sig, men den är mindre än deras kombinerade area.

AExempelvis kan anliggningsytan 33 utgöra 0,75 av de kombinera- de anliggningsytorna vid kolvtoppänden. Denna nedre anliggnings- yta 33 är försedd med ramper 36 som leder till dess axiella kan- ter och som sträcker sig periferiellt l0° jämte ramper 37 som leder till dess periferiella kanter. Den axiella längden hos den övre rampen 37 kan uppgå till 4 mm så att man erhåller en lutning som i förhållande till den övriga delen av manteln ligger mellan O,4° och 1,50. Den ndre rampen 37 kan sträcka sig till mantelns nedre kant med en lutning som är mindre än 455 421 12 lutningen hos den övre rampen }7.

Kontaktområdet för de tre anpressningsytorna kan uppgå till D2/ll,5, där D är kolvens nominella diameter. Kontaktom- rådet utgör således endast 25% av kontaktomradet för en stan- dardkolv med likartade dimensioner. Dessutom är anliggnings- ytorna belägna radiellt utåt från mantelns anpressningsdel högst 1,25/um och minst 25/um. Manteln kan vara ytterligae reducerad i diameter bortom de axiella kanterna hos kolvtapp- andens anliggningsytor 31, 32 för att hindra sidokontakt hos kolven med cylinder eller fodret av någon anledning, inklusive lutning hos kolven.

Kolven enligt fig. 8 arbetar generellt på samma sätt som kolvarna enligt fig. 2 och 4 med likartade belastnings-, anliggnings- och hydrodynamiska smörjningsegenskaper. Den periferiellt långsträckta formen hos anliggningsytorna och formen hos ramperna säkerställer tillfredsställande smörjning, och överlappningen mellan den nedre anliggningsytan 53 och kolvtoppändens anliggningsytor säkerställer att kontakt med cylindern eller fodret sker inom hela den periferiella utsträck- ningen av mantelns anpressningsdel 14.

Denna kolv har också en minskning i kontaktområdet med åt- följande minskning i friktionskrafter, och trots detta säker- ställs tillfredsställande smörjning av kontaktytorna.

Arrangemanget med själva anliggningsytorna, deras samband med varandra och deras samband med den omgivande mantelns an- pressningsdel kan ge upphov till.förbättringar i motorprestanda som är likartade de förbättringar som erhålls med kolven enligt fig. 7.

Nu hänvisas till fig. 9, där den fjärde kolven 21 inkluderar bara tvâ anliggningsytor 42, 43 på var sin sida av kolven. De båda anliggningsytorna 42, 45 är belägna på avstånd från var- andra axiellt, och de är båda symmetriskt anordnade kring skär- ningen med manteln på ett plan som inkluderar kolvaxeln och normalen till kolvtappborrningens 15 axel. Båda anliggnings- ytorna 42, 43 har rektangulär form, varvid rektanglarnas lång- kanter sträcker sig periferiellt. Kolvtoppändens anliggnings- yta 42 har mindre area än den nedre anliggningsytan 43 med en É periferiell omfattning av 200 i jämförelse med en periferiell D 453 421 13 omfattning av 400 hos den nedre anliggningsytan 45. Dessa ytor ligger således inom kontaktområdet för en standardkolv med likartade dimensioner.

Båda anliggningsytorna 42, 45 är försedda med ramper 44 som leder upp till anliggningsytornas axiella kanter, varvid rampernas vinkelomfattning är 100. Ramper 45 finns också, vilka leder fram nu m» periferiella kanterna nos kolvtøppändens anliggningsyta 42 och den övre periferiella kanten hos den nedre anliggningsytan 44, "or lutning i förhållande till återstoden av manteln är mellan 0,40 och 1,50. En ramp 45 som leder fram till den nedre periferiella kanten hos den nedre anliggnings- ytan 45 kan eventuellt sträcka sig till den nedre kanten hos manteln och kan ha mindre lutning än lutningen hos de övriga ramperna 45.

Anliggningsytorna 42, 45 är belägna högst 125 /um och minst 25* um radiellt utåt från den omgivande manteln 15. Anliggnings- ytornas 42, 45 kontaktområde utgör ca. 18% av kontaktområdet hos en standardkolv med likartade dimensioner.

Kolven enligt fig. 9 arbetar på väsentligen samma sätt som kolvarna enligt fig. 2, 4 och 5 med likartade belastnings-, anliggnings- och hydrodynamiska smörjningsegenskaper. Djupet för anliggningsytornas 42, 45 avstånd från den omgivande man- teln 15, den periferiellt långsträckta formen hos anliggnings- ytorna och den grunda vinkeln hos ramperna säkerställer alla att anliggningsytorna blir smorda på ett tillfredsställande sätt. Den minskade arean hos anliggningsytorna 42, 45 reducerar kolvfriktionskrafterna och möjliggör således en ökning i utgångs- effekten och en minskning i bränsleförbrukningen.

Av de ovan såsom exempel givna utföringsformerna och under hänvisning till ritningarna torde det framgå att anliggnings- ytorna kan vara anordnade på mantelns anpressningsdelar på ett godtyckligt lämpligt sätt. Ett stort antal mindre anliggnings- ytor kan användas i stället för ett litet antal större anligg- ningsytor. Antalet och/eller arrangemanget och/eller arean hos anliggningsytorna kan vara olika på mantelns huvudanpressnings- del och dess mindre anpressningsdel. Dessutom kan fronten hos varje anliggningsyta vara av en godtycklig lämplig form, t.ex. krökt eller annan. Arean hos anliggningsytorna kan variera 453 421 14 mellan 0,05 och 0,95 av D2/9, där D utgör kolvens nominella diameter. ' _ Exempelvis kan antalet anliggningsytor vid kolvtoppänden vara mindre och antalet vid den nedre änden vara större. Dess» utom kan det finnas en eller flera anliggningsytor i partiet för ringbanaet no. ' Det skall framhållas att ramper med liten vinkel och av- stånd hos en anliggningsyta från den omgivande manteln med' mindre än 125 /um kan utnyttjas vid en godtycklig enskild an- liggningsyta som ligger på radiellt avstånd utåt från en om- givande mantel för att uppmuntra hydrodynamisk smörjning av anliggníngsytan. Det skall också framhållas att sådana delar hos den omgivande manteln som är fjärrbelägna från anliggnings- ytorna kan avlägsnas så att kolvens vikt minskas.

Claims (15)

,.@¿, a 15 PATRNTKRAV

1. Kolv för en förbränningsmotor av det slag som innefattar en kolvtopp (15), en kolvtappborrning (13), ett ringband (HO) som sträcker sig kring kolvtoppen, samt inkluderande kompressions- och oljereglerringar och två manteldelar (12) som är belägna på motsatta sidor om ett plan som inkluderar kolvens axel och kolvtappborrningens axel, k ä n n e t e c k n a d därav, att värdera manteldelen (12) är utformad med åtminstone en anliggningsyta (2, 3, H, fig. 2; 6, 7, 8, 9, 10, fig 7; 31, 32, 33, fig 8; H2, 43, fig 9) som är belägen radiellt utåt i förhållande till, och omgiven av, den korresponderande manteldelen (12), så att glidkontakt mellan manteln och den korresponderande cylindern blir begränsad till nämnda åtminstone en yta, varjämte hydrodynamiska ramper (17, fig 1; 26, fig 7; 35, 37, fig 8; 45, fig 9) är anordnade att leda till och från nämnda åtminstone en anliggningsyta för att upprätthålla en under tryck stående oljefilm mellan nämnda åtminstone en anligg- ningsyta och den korresponderande cylindern.

2. Kolv enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att vinkeln hos varje ramp är mindre än 1,5 grader.

3. Kolv enligt krav 1 eller krav 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att i kolvens (11) rörelseriktning inkluderar varje ramp en yta med två plana delar (17a, 17b, fig U) som lutar mot varandra.

4. H. Kolv enligt krav 1 eller krav 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att vardera rampytan är krökt (fig 5) i kolvens (11) -rörelseriktning.

5. Kolv enligt något av kraven 1-U, k ä n n e t e c k n a d ¿därav, att den ände.på varje ramp (7; 35; H5), som är fjärrbelägen från den korresponderande anliggningsytan (2, 3, 4; 6, 7, 8, 9, 10; 31, 32, 33; 42, 113), är belägen mindre än 125m: på radiellt avstånd från anliggningsytan.

6. Kolv enligt något av kraven 1-H, k ä n n e t e c k n a d därav, att den ände hos varje ramp (7; 35; M5), som är _ fjärrbelägen från den korresponderande anliggningsytan (2, 3, Ü; 6, 7, 8, 9, 10; 31, 32, 33; H2, H3), är belägen mer än 25ym på radiellt avstånd från den korresponderande anliggningsytan.

7. Kolv enligt något av kraven 1-6, k ä n n e t e c k n a d 453 421 16 därav, att nämnda åtminstone en anliggningsyta (2, 3, H; 6, 7, 8, 9, 10; 31, 32, 33; H2, H3) är i huvudsak rektangulär till sin form.

8. Kolv enligt något av kraven 1-7, k ä n n e t e c k n a d därav, att längden av nämnda åtminstone en anliggfiíågsyta (6, 7, 9; 33; H2; H3) i en axiell riktning är mindre än bredden hos nämnda åtminstone en anliggningsyta i en omkretsriktning.

9. Kolv enligt något av kraven 1-8, k ä n n e t e c k n a d därav, att åtminstone tre anliggningsytor (2, 3, U; 6, 7, 8, 9, 10; 31, 32, 33) är anordnade på varje manteldel (12), varvid två (2, Ä; 6, 7; 31, 32) av nämnda åtminstone tre anliggningsytor är vända mot kolvtoppen (40) under det att den återstående anliggningsytan eller de återstående anliggningsytorna (3; 8. 9, 10; 33) är belägna mot den nedre delen på manteln (12).

10. Kolv enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d därav, att de båda vid kolvtoppen belägna anliggningsytorna har en större area än den återstående anliggningsytan eller de återstående anliggningsytorna.

11. _Kolv enligt krav 9 eller krav 10, k ä n n e t e c k n a d därav, att omkretsavståndet mellan de båda vid kolvtoppen belägna anlíggníngaytorna är minst lika stort som omkretslängcen hos den återstående anliggningsytan, varvid en enda återstående anliggningsyta finns och är belägen mellan nämnda anliggníngsytor vid kolvtoppänden.

12. Kolv enligt något av kraven 1-10, k ä n n e t e c k n a d därav, att nämnda åtminstone en anliggningsyta är rektangulär till sin form och att ramper (16, 21-25; 3U, 36, HU) sträcker sig från axiellt förlöpande periferiella kanter hos nämnda åtminstone en anliggningsyta till den korresponderande manteldelen.

13. kolv enligt krav 12, k ä n n e t e c k n a d därav, att varje ramp sträcker sig periferiellt i en vinkelomfattning av 10 grader. 1ä. Kolv enligt något av kraven 1~13, k ä n n e t e c k n a d därav, att nämnda åtminstone en anliggningsyta ligger i en zon som sträcker sig högst 30 grader på varderñ sidan om ett plan som inkluderar kolvens axel och som är vinkelrätt mot kolvtappborrningens axel.

14. Ufl.............__...- -w-w r V 17

15. Kolv enligt något av kraven I-ïü, k ä n därav, att nämnda åtmínstøne en anííggníngsyta som inkluderar kolvens axel. 453 A 42? n e t e c k n a är krëzt í çlan d