SK3422003A3 - Sintered connecting rod for an internal combustion engine - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka sintrovanej ojnice pre spaľovací motor s ojničným okom na uloženie piestnych čapov, s hlavou ojnice na uloženie čapu kľukového hriadeľa a s driekom z dvoch divergujúcich pozdĺžnych prechodových mostíkov, prípadne vystužených pomocou spojovacieho mostíka, ktorých boky obrátené navzájom voči sebe sú v oblasti hlavy ojnice spojené cez centrické konkávne zaoblenie.

Doterajší stav techniky ,Aby sa mohli využiť sintrovaním podmienené výhody jednak ohľadne dodržania hmotnostných tolerancií a na druhej strane čo sa týka jednoduchej výroby a finalizácie, bolo navrhnuté vyrábať ojnice pre spaľovacie motory sintrovaním za tepla lisovaných práškových polotovarov. Drieky týchto ojníc sú tvorené dvomi pozdĺžnymi prechodovými mostíkmi, prípadne vystuženými pomocou spojovacieho mostíka, ktoré divergujú v smere od ojničného oka k ojničnej hlave. Tieto formy uskutočnenia ojníc mohli postačovať pre statické a dynamické požiadavky na pevnosť obzvlášť pri motoroch vozidiel, napriek slabej pevnosti sintrovaných ojníc v porovnaní s kovanými ojnicami. Také sintrované ojnice sú však kvôli väčšej šírke drieku v prechodovej oblasti k ojničnej hlave sotva vhodné na použitie pri krátkozdvihových spaľovacích motoroch, pretože väčšia šírka drieku v prechodovej oblasti k ojničnej hlave podstatne zužuje možný uhol natočenia ojnice, ktorá sa nesmie dotknúť valca. Pokusy zmenšiť šírku drieku v prechodovej oblasti k ojničnej

32093/T hlave pomocou paralelných mostíkov a menšieho prechodového polomeru na vonkajších bokoch pozdĺžnych prechodových mostíkov viedli k neprípustnému zníženiu bezpečnosti pri lome z únavy, obzvlášť v oblasti olejových kanálikov, ktoré sa nachádzajú bezprostredne vedľa drieku v ojničnej hlave, aby priviedli valcom a piestu cez kľukový hriadeľ olej na mazacie a chladiace účely.

Podstata vynálezu , Vynález si kladie za cieľ vytvoriť sintrovanú ojnicu typu, ako je opísané v úvode takým spôsobom, aby sa mohla použiť pre krátkozdvihové spaľovacie motory, bez ohrozenia dostačujúcej bezpečnosti pri lome z únavy.

Vynález rieši predloženú úlohu tým, že pozdĺžne prechodové mostíky drieku divergujú od ojničnej hlavy k ojničnému oku.

Keďže sa podľa tohto opatrenia zmenší šírka drieku od ojničného oka k ojničnej hlave, môžu sa napriek dostatočne veľkému prechodovému polomeru medzi vonkajším bokom drieku a ojničnou hlavou zabezpečiť rozmery ojnice, ktoré umožňujú neobmedzené použitie pri krátkozdvihových spaľovacích motoroch, a síce pri dostatočnej bezpečnosti pri lome z únavy. Voči ojničnému oku divergujúci mostík drieku je príčinou rovnomerného rozdelenia napätia v prechodovej oblasti medzi ojničným okom a hriadeľom, čo podporuje rovnomerné zaťaženie oboch pozdĺžnych prechodových mostíkov drieku a vytvára priaznivé predpoklady pre zalisovanie čapu kľukového hriadeľa do ojničného oka. V oblasti ojničnej hlavy sa naproti tomu vďaka konvergujúcim pozdĺžnym prechodovým mostíkom zachováva koncentrácia napätia v prechodovej oblasti s takým vplyvom, že k obvodu priľahlé oblasti sa odľahčia. Toto je osožné pre stav napätia v oblasti možného olejového kanálika, ktorý sa nachádza v oblasti odľahčenia napätia, takže sa kritické napätia v oblasti olejového kanálika pohybujú v prípustnej veľkosti.

32093/T

Uskutočnením sintrovanej ojnice podľa vynálezu sa môže teda priaznivo prispôsobiť dynamické chovanie tuhosti skutočným zaťaženiam ako aj zaistiť v kritickej oblasti dostatočnú bezpečnosť pri lome z únavy.

Keďže koncentrácia napätia v prechodovej oblasti medzi driekom a ojničnou hlavou závisí od vyhotovenia zaoblenia medzi vnútornými bokmi pozdĺžnych prechodových mostíkov, môže sa cez toto vytvorenie zaoblenia vplývať na bezpečnosť pri lome z únavy. Tak môžu kvôli ďalšiemu odľahčeniu obvodových oblastí ojničnej hlavy, priľahlých k drieku, prejsť do seba boky mostíkov a centrické zaoblenie cez prípojné zaoblenia, ktorých osi vždy na strane oproti ležiacich pozdĺžnych prechodových mostíkov ležia mimo drieku. Týmto opatrením sa môže polomer centrického zaoblenia zmenšiť nezávisle od priebehu bokov mostíkov, čo vedie k požadovanej koncentrácii napätia. Mimo drieku ležiace osi prípojných zaoblení, ktoré umožňujú plynulý prechod medzi bokmi mostíkov a centrickým zaoblením, zabezpečujú dostatočne veľký polomer zakrivenia prípojných zaoblení, aby sa postarali o výhodný priebeh napätia v pozdĺžnych prechodových mostíkoch drieku. Obzvlášť výhodné konštrukčné pomery vyplývajú v tejto súvislosti vtedy, ak polomer zakrivenia prípojných zaoblení zodpovedá aspoň desaťnásobku, výhodne aspoň dvadsať násobku polomeru centrického zaoblenia. Polomer centrického zaoblenia má mať pritom najviac 5 mm.

Hoci uhol, pod ktorým divergujú oba pozdĺžne prechodové mostíky drieku závisí od rôznych konštrukčných parametrov, vyplývajú pre väčšinu aplikácií výhodné podmienky, keď oba pozdĺžne prechodové mostíky drieku divergujú od seba pod minimálnym uhlom 2°.

32093/T

Prehľad obrázkov na výkresoch

Na obrázkoch je znázornený predmet vynálezu, pričom znázorňuje:

obr. 1 sintrovanú ojnica podľa vynálezu pre spaľovací motor v schematickom pohľade a čiastočnom reze, obr. 2 túto ojnicu v reze podľa priamky II - II z obrázku 1, obr. 3 sintrovanú ojnicu podľa vynálezu v zjednodušenom perspektívnom nákrese, kde sú zakreslené oblasti s rozdielnymi hodnotami bezpečnosti pri lome z únavy a obr. 4 výrez ojnice podľa vynálezu v osovonormálovom reze ojničnou hlavou v oblasti olejového kanálika vo väčšej mierke, pričom sú opäť vynesené oblasti rozdielnych hodnôt bezpečnosti pri lome z únavy.

Príklad uskutočnenia vynálezu

Znázornená ojnica má obvyklé ojničné oko 1_ na zalisovanie čapu kľukového hriadeľa, driek 2 a ojničnú hlavu 3 na druhom konci drieku 2. Driek 2 je vytvorený dvomi pozdĺžnymi prechodovými mostíkmi 4, ktoré divergujú od ojničnej hlavy 3 k ojničnému oku 1_ a sú zosilnené spojovacím mostíkom 5, aby sa čo najviac predišlo vysokým vlastným kmitom.

Na výrobu ojnice sa najskôr tvarovaný výrobok z vhodného sintrovacieho prášku lisuje za tepla skôr, ako sa tento tvarovaný výrobok opatrí vŕtaniami 6 pre skrutky ojničnej hlavy a olejovým kanálikom 7. Po sintrovaní

32093/T tvarovaného výrobku môže byť ojničná hlava 3 rozdelená pozdĺž požadovanej roviny 8, ktorá je na obr. 1 znázornená bodkočiarkovane, takže sa získa z ojničnej hlavy 3 obopínajúcej ložisko čapu kľukového hriadeľa zodpovedajúce ložiskové veko pre toto ložisko čapu kľukového hriadeľa.

I

Na základe dynamického namáhania ojníc pripadá bezpečnosti lomu z únavy tejto ojnice zvláštny význam. Aby sa vyrovnala menšia pevnosť sintrovanej ojnice a ohraničila sa šírka drieku v prechodovej oblasti k ojničnej hlave 3, konvergujú pozdĺžne prechodové mostíky 4 drieku 2 smerom k ojničnej hlave 3. S tým spojené premiestnenie napätí pri vyskytujúcich sa napätiach v tlaku, ťahu a ohybe dávajú spolu so zodpovedajúcimi pevnostnými vlastnosťami jednotlivých oblastí v týchto oblastiach rozdielne hodnoty bezpečnosti pri lome z únavy, ako sú na obrázkoch 3 a 4 podľa zodpovedajúcich výpočtov naznačené. Pritom nevybodkované oblasti ojnice znázorňujú hodnotu bezpečnosti lomu z únavy väčšiu ako 3,5. Nepatrné vybodkované oblasti vykazujú hodnotu bezpečnosti lomu z únavy medzi 2,5 a 3,5 a husto vybodkované oblasti túto hodnotu medzi 1,6 a 2,5. Ako môže byť vyrozumené z obr. 4, leží hodnota bezpečnosti lomu z únavy v oblasti olejového kanálika 7 nad požadovanou hodnotou 1,6. To je možné iba preto, že oblasť olejového kanálika 7 je odľahčená koncentráciou napätia v prostrednej oblasti medzi oboma pozdĺžnymi prechodovými mostíkmi. Táto koncentrácia napätia sa dosiahne pomocou centrického zaoblenia 9 medzi pozdĺžnymi prechodovými mostíkmi 4, ktoré vykazujú relatívne malý polomer zaoblenia, napríklad 2,5 mm. Aby takéto zaoblenie 9 s malým priemerom medzi pozdĺžnymi prechodovými mostíkmi mohlo byť stanovené, bez nežiaduceho rozdelenia napätia v pozdĺžnych prechodových mostíkoch, prebieha zaoblenie 9 plynulé cez prípojné zakrivenie 10 do bokov 11 navzájom privrátených k sebe, pričom polomer zakrivenia r tohto prípojného zakrivenia 10 zodpovedá napríklad 50-násobku polomeru zakrivenia 9. Na obr. 1 sú tieto veľkostné pomery znázornené.

32093/T f P 372-200

V oblasti ojničného oka 1_ vychádzajú na základe uhla, napríklad 4°, ktorý zvierajú divergujúce pozdĺžne prechodové mostíky 4 s ojničným okom 1., rovnako priaznivé rozdelenia napätí, ktoré umožňujú zalisovanie čapu kľukového hriadeľa. Hodnoty bezpečnosti lomu z únavy ležia tiež v oblasti ojničného oka nad požadovanou minimálnou hodnotou.

Claims (4)

1. Sintrovaná ojnica pre spaľovací motor s ojničným okom (1) na uloženie piestneho čapu, s ojničnou hlavou (3) na uloženie čapu kľukového hriadeľa s driekom (2) z dvoch divergujúcich pozdĺžnych prechodových mostíkov (4), prípadne vystužených spojovacím mostíkom (5), ktorých navzájom privrátené boky (11) sú v oblasti ojničnej hlavy (3) spojené centrickým konkávnym zaoblením (9), vyznačujúca sa tým, že pozdĺžne prechodové mostíky (4) drieku (2) divergujú od ojničnej hlavy (3) k ojničnému oku (1).

2. Ojnica podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že boky (11) a centrické zaoblenie (9) prechádzajú navzájom do seba cez prípojné zaoblenia (10), ktorých osy ležia zakaždým na strane oprotiležiaceho pozdĺžneho prechodového mostíka (4) mimo drieku (2).

3. Ojnica podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúca sa tým, že polomer zakrivenia (r) prípojných zaoblení (10) zodpovedá aspoň desaťnásobku, s výhodou aspoň dvadsaťnásobku polomeru centrického zaoblenia (9).

4. Ojnica podľa niektorého z nárokov 1 až 3, vyznačujúca sa tým, že oba pozdĺžne prechodové mostíky (4) drieku (2) divergujú pod minimálnym uhlom