SE531592C2

SE531592C2 - Device for storing a piston relative to a crankcase, as well as internal combustion engine

Info

Publication number: SE531592C2
Application number: SE0702377A
Authority: SE
Inventors: Hans Oestman
Original assignee: Scania Cv Abp
Priority date: 2007-10-25
Filing date: 2007-10-25
Publication date: 2009-06-02
Also published as: SE0702377L

Description

25 30 531 552 KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppﬁnningen beskrivs närmare i anslutning till av en uppﬁnningen exempliﬁerande utföringsforrn och bifogade ritningar, där - Fig. 1 schematiskt visar känd teknik av en del av en förbränningsmotor där en vev- stake är lagrande förbunden med en kolv, - Fig. 2 schematiskt visar utformningen enligt föreliggande uppfinning av lagringen av kolvbulten i vevstaken, - Fig. 3a och 3b schematiskt visar en kolvbult enligt uppﬁnningen och ett snitt A-A tvärs kolvbultens axiella riktning, respektive. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is described in more detail in connection with an embodiment exemplary of the invention and the accompanying drawings, in which - Fig. 1 schematically shows prior art of a part of an internal combustion engine where a connecting rod is bearing connected to a piston, Fig. 2 schematically shows the design according to the present invention of the bearing of the piston bolt in the connecting rod, - Figs. 3a and 3b schematically show a piston bolt according to the invention and a section AA across the axial direction of the piston bolt, respectively.

BESKRIVNINGSEXEMPEL AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER I ﬁg. 1, utvisande känd teknik, visas en del av en förbränningsmotor (kolvmotor), närmare bestämt en vevstake 1 där en kolvbult 2 är roterbart lagrad i en kolv 3 på konventionellt sätt för att bibringa kolven en fram- och återgående rörelse i en cy- linder 4 under inverkan av en vevaxel 5. Kolvbulten 2 är i anslutning till sina båda ändar lagrande anordnad vid kolven 3 medan dess centrala parti är glidbart lagrad vid vevstakens 1 övre ände 8.DESCRIPTION EXAMPLES OF PREFERRED EMBODIMENTS I ﬁ g. 1, showing prior art, shows a part of an internal combustion engine (piston engine), more particularly a connecting rod 1 where a piston bolt 2 is rotatably mounted in a piston 3 in a conventional manner to impart a reciprocating movement in the cylinder in a cylinder. 4 under the influence of a crankshaft 5. The piston bolt 2 is arranged in connection with its two ends at the piston 3, while its central portion is slidably mounted at the upper end 8 of the connecting rod 1.

I ﬁg 2 visas mer i detalj en del av en förbränningsmotor enligt fig 1 men med en uppfmningsenligt utformad kolvbultslagring 20, där övre änden 8 av vevstaken 1 är utformad med en smörjmedelskanal 9 anordnad för att under tryck, företrädesvis inom ramen för motorns ordinarie Smörjsystem, föra Smörjmedel i forrn av olja till kolvbultslagringen 20.Fig. 2 shows in more detail a part of an internal combustion engine according to Fig. 1 but with an piston bolt bearing 20 according to the invention, where the upper end 8 of the connecting rod 1 is formed with a lubricant channel 9 arranged to pressurize, preferably within the engine. bringing lubricant in the form of oil to the piston bolt bearing 20.

För förbättrad Smörjning av lagringen 20 är kolvbulten 2 anordnad att roteras kring sin axiella riktning, företrädesvis kring sin axiella centrumlinje 10 under inverkan av det Smörjmedel som tillförs lagringen via smörjmedelskanalen 9. 10 15 20 25 53% 552 Härför är kolvbulten 2 försedd med radiellt utskjutande partier ll utmed åtminstone ett axiellt parti 12 av sin i lagringen, föreﬁntliga längd, vilka partier 11 är anordnade att genom en skovelverkan bibringa kolvbulten 2 en roterande rörelse i lagringen 20 under inverkan av det under tryck tillförda smörjmedlet.For improved lubrication of the bearing 20, the piston bolt 2 is arranged to be rotated about its axial direction, preferably about its axial centerline 10 under the influence of the lubricant supplied to the bearing via the lubricant channel 9. 53% 552 For this purpose the piston bolt 2 is provided with radially projecting portions 11 along at least one axial portion 12 of its in the bearing, the preceding length, which portions 11 are arranged to impart a rotating movement in the bearing 20 in the bearing 20 by a shovel action under the influence of the lubricant supplied under pressure.

De utskjutande partierna ll är företrädesvis anordnade i en i omkretsled hos kolv- bulten 2 löpande ränna 13, i vilken smörjmedel är avsett att frarntryckas. Härvid fö- refrnns det i vevstaken 1 ett inlopp 14 för tillförsel av Smörjmedel från smörjme- delskanalen 9. Kanalen 9 kan med fördel anordnas något snedställt i vevstaken så att inloppet 14 mynnar snett i lagringen såsom visas i ﬁg. 2. Detta gör det möjligt att utnyttja det dynamiska trycket i smörjmedlet till att påverka de utskj utande partierna 11 och understödja kolvbultens 2 rotation. Inloppet kan vid sin mynning i lagringen 20 ha en viss utsträckning i omkretsled. Vevstaken är även utformad med ett utlopp 15 för bortförsel av smörj olja och i syfte att åstadkomma ett kontinuerligt ﬂöde ge- nom smörjmedelskanalen 9 och lagringen 20. Uppﬁnningsenligt är utloppet i kolv- bultens 2 rotationsriktning placerat relativt nära inloppet 14, närmare bestämt inom 90 grader från inloppet 14. Av detta framgår att kolvbulten 2 i ﬁg 2 är avsedd att ro- teras moturs.The projecting portions 11 are preferably arranged in a groove 13 running circumferentially of the piston bolt 2, in which lubricant is intended to be pushed out. In this case, an inlet 14 is provided in the connecting rod 1 for supplying Lubricant from the lubricant channel 9. The channel 9 can advantageously be arranged slightly inclined in the connecting rod so that the inlet 14 opens obliquely into the bearing as shown in ﬁ g. 2. This makes it possible to use the dynamic pressure in the lubricant to influence the protruding portions 11 and to support the rotation of the piston bolt 2. The inlet may at its mouth in the bearing 20 have a certain extent in circumferential direction. The connecting rod is also designed with an outlet 15 for removal of lubricating oil and in order to achieve a continuous flow through the lubricant channel 9 and the bearing 20. Accordingly, the outlet in the direction of rotation of the piston bolt 2 is located relatively close to the inlet 14, more specifically within 90 degrees from the inlet 14. This shows that the piston bolt 2 in ﬁ g 2 is intended to be rotated counterclockwise.

Rännan 13 kan helt vara anordnad innanför kolvbultens invändiga mantelyta 12, varvid de utskjutande partierna ll insticker i rännan. De utskjutande partierna 11 bildar på detta sätt en kuggkransliknande konfiguration löpande i omkretsled hos kolvbulten 2.The chute 13 can be arranged completely inside the inner jacket surface 12 of the piston bolt, the projecting portions 11 sticking into the chute. The projecting portions 11 in this way form a gear-like configuration running circumferentially of the piston bolt 2.

På i sig konventionellt sätt är såsom antyds i ﬁg. 3a kolvbulten 2 lagrande anordnad vid kolven 3 vid sina yttre partier 6 medan dess centrala parti 7, 16 är glidbart lagrad vid vevstakens 1 övre ände 8. 10 15 20 25 53? EEE 4 Detta medför att smörjmedlet som tillförs via smörjoljekanalen 9 i vevstaken 1 kan utnyttjas inte bara för att tillföra lagringen Smörjmedel på ett mer effektivt sätt utan även kan utnyttjas för att bibringa kolvbulten 2 en rotationsrörelse relativt vevstaken 1 genom att de utskjutande partierna ll likt skovlar under inverkan av smörjmedels- ﬂödet roterar kolvbulten 2. Detta medför att kolvbulten 2 kommer att utföra relativt stora vridningsrörelser i lagringen och att påfrestningarna kan spridas mer jämnt runt dess periferi. Detta till skillnad från konventionella lösningar där kolvbultens 2 rotationsrörelser relativt vevstaken 1 är relativt ringa och där samma partier av kolvbultslagringen ständigt är utsatta för belastningar och åtföljande förslitning.In itself conventional manner is as indicated in ﬁ g. 3a The piston bolt 2 is arranged in support at the piston 3 at its outer portions 6 while its central portion 7, 16 is slidably mounted at the upper end of the connecting rod 1 8. 10 15 20 25 53? EEE 4 This means that the lubricant supplied via the lubricating oil channel 9 in the connecting rod 1 can be used not only to supply the bearing. Lubricant in a more efficient manner but can also be used to impart a rotational movement relative to the piston bolt 2 relative to under the influence of the lubricant fate, the piston bolt 2 rotates. This means that the piston bolt 2 will perform relatively large rotational movements in the bearing and that the stresses can be spread more evenly around its periphery. This is in contrast to conventional solutions where the rotational movements of the piston bolt 2 relative to the connecting rod 1 are relatively small and where the same portions of the piston bolt bearing are constantly exposed to loads and concomitant wear.

Kolvbultens 2 rotation medför vidare att det säkerställs att det finns en smörj olj eﬁlm utefter hela dess periferi under alla driftsförhållanden. Vid vissa typer av motorer utsätts kolven inte för växlande belastningar vid dess vändlägen utan i stället utsätts kolven kontinuerligt för belastning endast i en riktning. Detta kan medföra att olj e- filmen på vissa ställen kollapsar och orsakar skärning av lagringen. Kolvbultens ro- tation medför således att denna risk väsentligt kan reduceras.The rotation of the piston bolt 2 further means that it is ensured that there is a lubricating oil along its entire periphery under all operating conditions. In certain types of engines, the piston is not subjected to alternating loads at its turning positions, but instead the piston is continuously subjected to load only in one direction. This can cause the oil e-film to collapse in some places and cause the storage to be cut. The rotation of the piston bolt thus means that this risk can be significantly reduced.

Efter det att smörjmedlet tillförts lagringen via inloppet 14 kommer en del av detta att bortledas via utloppet 15 medan en resterande del fördelas runt kolvbultens 2 pe- riferin och trycks axiellt utåt sidorna i den spalt som föreﬁnns mellan kolvbulten 2 och vevstaken l, för på konventionellt sätt smörja kolvbultens lagring i vevstaken på de lagringsytor 16 som axiellt ligger på ömse sidor om rännan 13. Av denna an- ledning är utloppet 15 utformat med en mindre tvärsnittsyta är inloppet l4 för att inte allt Smörjmedel ska bortföras via utloppet 15.After the lubricant has been added to the bearing via the inlet 14, a part of it will be discharged via the outlet 15 while a remaining part is distributed around the periphery of the piston bolt 2 and is pushed axially outwards to the sides in the gap between the piston bolt 2 and the connecting rod 1, for conventional lubricate the piston bolt bearing in the connecting rod on the bearing surfaces 16 which are axially located on either side of the chute 13. For this reason, the outlet 15 is designed with a smaller cross-sectional area, the inlet 14 so that not all Lubricant is removed via the outlet 15.

Ovan har uppfinningen beskrivits i anslutning till utföringsexempel och föredragna utföringsforrner. Naturligtvis kan ﬂer utföringsforrner liksom mindre tillägg och för- ändringar tänkas utan att den grundläggande uppfinningstanken därför frångås. l0 15 53% 532 5 Sålunda kan sagda utskjutande partier ll utföras på ett stort antal sätt under bibehål- lande av en skovelverkan som strävar att rotera kolvbulten. De behöver således inte nödvändigtvis vara utformade med de relativt djupa kuggliknande urtag som visas i ﬁgurerna utan kan i alternativa utiöringsformer vara relativt grunda spår i kolvbul- tens periferi. Partierna l l kan även vara mer turbinbladslilmande och eventuellt snedställda relativt kolvbultens axiella riktning eller ha en mer kugglik, triangulär, tvärsnittsproﬁl. Detta möjliggör att smörjmedelskanalens 9 utlopp 14 kan orienteras mer vinkelrätt mot kolvbulten i stället för att såsom visas i Fig.2 ansluta något vin- kelställt.The invention has been described above in connection with exemplary embodiments and preferred embodiments. Of course, embodiments as well as minor additions and changes are conceivable without departing from the basic inventive concept. l0 15 53% 532 5 Thus, said projecting portions ll can be made in a large number of ways while maintaining a vane action which tends to rotate the piston bolt. They thus do not necessarily have to be designed with the relatively deep tooth-like recesses shown in the utan gures, but can in alternative embodiments be relatively shallow grooves in the periphery of the piston bolt. The portions 11 may also be more turbine blade silting and possibly inclined relative to the axial direction of the piston bolt or have a more tooth-like, triangular, cross-sectional profile. This enables the outlet 14 of the lubricant channel 9 to be oriented more perpendicular to the piston bolt instead of connecting slightly angled, as shown in Fig. 2.

I det fall kolven och/eller vevstaken även innefattar en lagerbussning kan denna lämpligen vara utformad på analogt sätt är med vad som angivits för kolvbulten re- spektive vevstaken. Det som i patentkraven benämns som kolv, kolvbult och vev- stake ska således även anses innefatta eventuell lagerbussning fast anordnad vid re- spektive komponent.In the event that the piston and / or connecting rod also comprises a bearing bushing, this can suitably be designed in an analogous manner to that specified for the piston bolt or the connecting rod. What is referred to in the claims as piston, piston bolt and connecting rod must thus also be considered to include any bearing bushing fixedly arranged at the respective component.

Claims

10 15 531 552 PATENT REQUIREMENTS

Device for storing a piston (3) relative to a connecting rod (1), wherein a piston bolt (2) is rotatably mounted in the piston (3) in connection with its two ends (6) and at a central portion (7) , l 6) is mounted fixedly at one end (8) of the connecting rod to impart a reciprocating movement in the cylinder (4) to a piston (3), and where a lubricant channel (9) running in the connecting rod (1) is arranged to supply lubricant to the bearing (20) under pressure, the piston bolt (2) being formed with radially projecting portions (11) which impart a rotational movement of the piston bolt (2) in the bearing by the actuating lubricant (20). ) characterized in that the connecting rod comprises an outlet (15) located within 90 degrees from the inlet (14) of the lubricant channel (9) seen in the direction of rotation of the piston bolt.

Device according to Claim 1, characterized in that the outlet (15) is designed with a smaller cross-sectional area than the inlet (14) so that not all lubricant is to be removed via the outlet (15).

Internal combustion engine, characterized in that it comprises a device according to any one of claims 1-2.