NL8202966A

NL8202966A - Zuiger voor een verbrandingsmotor.

Info

Publication number: NL8202966A
Application number: NL8202966A
Authority: NL
Original assignee: Ae Plc
Priority date: 1981-07-31
Filing date: 1982-07-23
Publication date: 1983-02-16
Also published as: BR8204455A; EP0071361B2; EP0071361B1; GB2105439B; MX154283A; DE3228616A1; SE8204488L; AU8665782A; DK157461B; LU84299A1; EP0071361A3; GB2105439A; SE453849B; EP0071361A2; FR2510661B1; CA1211010A; AR229534A1; DE3273182D1; HK15286A; ES8402048A1

Description

* J

Lx 6041

Zuiger voor een verbrandingsmotor.

De uitvinding heeft betrekking op een zuiger voor een verbrandingsmotor.

Een gebruikelijke zuiger voor een verbrandingsmotor omvat een bovenstuk, een zuigerpenboring,en een zich gebeel rond de zui-5 ger uitstrekkende mantel. Deze mantel heeft geen dichtende taak; daartoe dienen de zuigerveren, die op de zuiger zijn aangebracht.

De mantel dient echter om de door een drijfstang tijdens de heen-en weergaande beveging op de zuiger uitgeoefende dwarskrachten op een bijbehorende cylinder of cylindervoering over te dragen.

10 Hoewel het gewicht van dergelijke. zuigers de laatste ja- ren is verminderd door het gebruik van aluminium of aluminium-legeringen, zijn dergelijke zuigers nog betrekkelijk zwaar, ter-wijl het oppervlak van de zuigermantel, dat met de cylinder of cylindervoering in aanraking is, een aanmerkelijke wrijvingskracht 15 verschaft, die door de motor moet worden overwonnen, waardoor het vermogen ervan wordt verminderd· Er zijn reeds vele voorstellen ge-daan om de oppervlakte van de mantel te verkleinen, doch deze zijn in de praktijk wegens moeilijkheden bij de smering en met betrekking tot de stijfheid van de mantel niet geslaagd.

20 De uitvinding verschaft een eerste ultvoeringsvorm van een zuiger voor een verbrandingsmotor, omvattende een bovenstuk, een zuigerpenboring, en ter weerszijden van het vlak door de as van de zuigerpen en de as van de zuiger tenminste twee leioppervlakken, waarbij een van de leioppervlakken of groep van leioppervlakken 25 nabij het bovenstuk van de zuiger is gelegen, en door een zich in de as- en omtreksrichting uitstrekkende tussenruimte in de asrich-ting van het andere oppervlak of de andere oppervlakken is geschei-den, welke leioppervlakken ter weerszijden van een vlak door de as van de zuiger en loodrecht op de as van de zuigerpen zijn gelegen, 30 en zich slechts over een deel van de zuigeromtrek uitstrekken·

Een tweede uitvoeringsvorm van de zuiger volgens de uitvinding voor een verbrandingsmotor omvat een bovenstuk, een zuiger-veerband, en ter weerszijden van een vlak door de as van de zuigerpenboring en de as van de zuiger twee leioppervlakken of groepen * 35 van leioppervlakken, die zich ter weerszijden van een vlak door de as van de zuiger en loodrecht op de as van de zuigerpenboring 8202966 - 2 - . i t slechts gedeeltelijk rood de zuiger uitstrekken, waarbij een leioppervlak of groep van leioppervlakken door de zuigerveerband wordt ondersteund, terwijl het andere leioppervlak of groep van leioppervlakken van de zuigerveerband is gescheiden, en door een of 5 meer steunen wordt ondersteund·

De uitvinding zal in bet onderstaande nader worden toe-gelicht aan de hand van een tekening; hierin toont: fig. 1 een zijaanzicht van een eerste uitvoeringsvorm van de zuiger volgens de uitvinding; 10 fig. 2 een doorsnede volgens de lijn II - II van fig. 1; fig. 3 een zijaanzicht van een gewijzigde uitvoeringsvorm van de zuiger van fig. 1; fig. 4 een schematisch benedenaanzicht van de zuiger van fig. 1 en 2; 15 fig. 5 een schematisch benedenaanzicht van de zuiger van fig· 3ϊ fig. 6 een doorsnede volgens de lijn VI-VI van fig. 1 of 3i fig. 7 een zijaanzicht van een tweede uitvoeringsvorm van 20 de zuiger volgens de uitvinding; fig. 8 een doorsnede volgens de lijn VIII - VIII van fig.

7; fig. 9 een doorsnede volgens de lijn IX-IX van fig. 7; en . fig. 10A en B verschillend gevormde doorsneden volgens 25 de lijn X-X van fig. 8.

In fig. 1, 2 en 4 is een eerste ztiiger 1 afgebeeld, die een bovenstuk 2 omvat, dat door een zuigerveerband 3 is omringd, waarin niet afgebeelde zuigerveren kunnen worden aangebracht. Ben enkelvoudige tzuigerpennaaf 6 begrenst een zuigerpenboring (zie 30 fig. 2), die zich door de zuiger uitstrekt.

Ter weerszijden van een vlak, dat de as van de zuigerpenboring en de as van de zuiger bevat, is de zuiger voorzien van twee leioppervlakken 4 en 5» die door een zich in de asrichting en in de omtreksrichting uitstrekkende tussenruimte van elkaar 35 zijn gescheiden. Het bovenste leioppervlak 4 is met de zuigerveerband verbonden (zie fig. 2)» terwijl het onderste leioppervlak 5 met de zuigerpennaaf 6 is verbonden door middel van een paar steunen 7 (die op de aan de hand van fig. 10A en B te beschrijven wijze kunnen zijn gevormd). Het onderste leioppervlak 5 is aldus door 8202966

, i J

- 3 - middel van. de steunen 7 aan de zuigerpennaaf 6 opgehangen, en is verder niet ondersteund. De leioppervlakken k en 5 liggen symme-trisch ten opzichte van een vlak door de as van de zuiger en lood-recht op de as van de zuigerpen (d.w.z. het vlak van doorsnede van 5 fig. 2), en strekken zich slechts gedeeltelijk over de omtrek van de zuiger uit. Deze oppervlakken kunnen bijvoorbeeld een uitbrei-ding tot k3° ter weerszijden van het voornoemde vlak hebben.

Bij een andere uitvoering (niet afgebeeld) kunnen de steunen 7 behalve het leioppervlak ook het leioppervlak 5 dragen.

10 De leioppervlakken h en 3 hebben in het algemeen de vorm van cylindersegmenten, waarbij de benedenrand van het bovenste leioppervlak k en de twee omtreksranden van het onderste leioppervlak 3 in vlakken loodrecht op de as van de zuiger zijn gelegen. Deze randen zijn van afschuiningen 8 voorzien.

13 Sen voorkeursvorm van het onderste leioppervlak 3 met de bijbehorende afschuiningen 8 is in fig. 6 op overdreven wijze weer-gegeven. Het oppervlak 3 is gekromd in vlakken door de as van de zuiger met een maximale, diepte in de asrichting (x in fig. 6) van bijvoorbeeld 0,02 mm. De afschuiningen 8 zijn vlak in vlakken door 20 de as van de zuiger, waarbij de lengte van de afschuiningen 1 mm bedraagt, en de afschuiningen onder een hoek van 15° ten opzichte van de vertikaal zijn gelegen, terwijl ook de lengte van de afschuiningen 1 mm kan zijn, en de diepte in de dwarsrichting (7 in fig. 6) 0,0½ mm bedraagt. De afschuiningen 8 kunnen echter ook ge-,, 25 kromd zijn, terwijl deze verder elke geschikte oppervlaksvorm kunnen hebben. Voorts zal het duidelijk zijn, dat de afschuining 8 aan de benedenrand van het bovenste leioppervlak k overeenkomstige afmetingen kan hebben.

Tijdens het gebruik worden de dwarsdrukken door de lei-30 oppervlakken 4 en 5 op de bijbehorende cylinder of cylindervoering 20 (fig. 6) overgedragen. De aanwezigheid van de afschuiningen 8 verzekert een toevoer van smeermiddel over de leioppervlakken k en 5 tijdens de slagbeweging daarvan, en wel doordat een doorgang met afnemende afmetingen naar het bijbehorende oppervlak voert. Daar-35 door wordt smeermiddel onder druk over de oppervlakken verspreid, zodat een volledig hydrodynamische smering wordt verzekerd. Bij het onderste leioppervlak 5i wanneer dit op de wijze van fig. 6 is gekromd, draagt deze kromming eveneens bij tot het verzekeren van een geschikte smering. De verminderde afmetingen van de leiopper- 8202966

• i V

- k - vlakken k en 5 en de vensters, die daardoor in de zuigermantel worden begrensd,verminderen het gewicht van de zuiger, en daardoor het vermogensverlies. Voorts worden de wrijvingsverliezen door de aanraking tussen de zuiger en de bijbehorende cylinder of voering 5 verrainderd tengevolge van de verminderde oppervlakte van de lei-oppervlakken in vergelijking met een gangbare zuiger met een door-lopende mantel. Daar de oppervlakken doeltreffend worden gesmeerd, kan de afstand ervan op een vast maximum worden gehouden, zonder dat een oppervlaktevergroting in het midden van de oppervlakken 10 vereist is. Deze maatregelen verminderen samen de kosten van de zuiger, en verbeteren de werking van een van zulke zuigers voor-ziene motor.

In fig. 3 en 5 is een gewijzigde uitvoering van de zuiger volgens de uitvinding afgebeeld, die in hoofdzaak overeenkomt met 15 de uitvoering volgens fig. 1, 2 en waarbij overeenkomstige on-derdelen in fig. 3 en 5 met dezelfde verwijzingsgetalien, dock dan gevolgd door een a, zijn aangeduid, welke onderdelen niet nader zullen worden beschreven. Bij deze gewijzigde uitvoering zijn de leioppervlakken 5j die van het bovenstuk 2 zijn verwijderd, elk 20 vervangen door een paar in de omtreksrichting van elkaar geschei-den in hoofdzaak rechthoekige sectoren 9· In plaats van een enkel-voudige zuigerpennaaf 6 is nu een paar gescheiden zuigerpennaven 6a aanwezig, waarbij elk van de sectoren 9 van elk paar met een bijbehorende naaf 6a is verbonden door tussenkomst van een steun 25 7a (die op de in het onderstaande aan de hand van fig. 10A en B te beschrijven wijze kunnen zijn gevormd). De sectoren 9 zijn op dezelfde wijze als de leioppervlakken 5 van afschuiningen voorzien, en kunnen afmetingen hebben, die in het voorgaande aan de hand van fig. 6 zijn beschreven.· De sectoren 9 zijn in de asrichting op el-50 kaar uitgericht.

Een metalen ring 10, die in fig. 3 en 5 met onderbroken lijnen is aangeduid, verbindt de vier sectoren 9i en dient -om de uitzetting van de sectoren 9 in de dwarsrichting te beperken.

De zuiger volgens fig. 3 en 5 werkt in hoofdzaak op de-35 zelfde wijze als die volgens fig. 1, 2 en en heeft in hoofdzaak dezelfde voordelen. Daar echter de sectoren 9 een geringere oppervlakte hebben dan het leioppervlak 5i zal zowel het gewicht als de wrijving kleiner zijn met de daarmede gepaard gaande voordelen.

In fig. 7» 8 en 9 is een tweede uitvoeringsvorm van de 8202966 . ‘ * * -5 - zuiger volgens de uitvinding afgebeeld, die een bovenstuk 12 omvat, dat door een zuigerveerband 13 is oraringd, waarin zicb groeven voor het opnemen van (niet afgebeelde) zuigerveren bevinden. Een enkel-voudige zuigerpennaaf 16 is aanwezig, die een zuigerpenboring be-3 grenst (zie fig· 8).

De zuiger is ter weerszijden van een vlak door de as van de zuiger en de as van de zuigerpenboring voorzien van een bovenste leioppervlak 1^ en een onderste leioppervlak 15· De beide leiopper-vlakken zijn door middel van een mantelgedeelte iba met elkaar ver-10 bonden, zoals bet duidelijkst uit fig. 7 en 8 blijkt. Het onderste leioppervlak 15 is door middel van steunen 1? (zie fig. 8) met de zuigerpenboring verbonden, terwijl bet bovenste leioppervlak 1½ met de zuigerveerband 13 in verbinding staat. Op deze wijze wordt een enkelvoudig licbaam verkregen, waarvan bet bovenste gedeelte met 15 de zuigerveerband 13 is verbonden, terwijl bet onderste gedeelte door middel van de steunen 17 met de zuigerpennaaf 16 is verbonden·

De zicb in de asrichting uitstrekkende zijranden 18 van dit samen-gestelde licbaam begrenzen openingen, die naar een omtreksbolte 7 (zie fig. 8) leiden, die zicb tussen dit samengestelde licbaam en 20 de rest van de zuiger uitstrekt.

Daar bet onderste leioppervlak bij deze uitvoeringsvorm en bet onderste oppervlak of groep daarvan bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 1..6 alleen door de bijbehorende steunen 7 of 17 wor-den ondersteund, worden deze steunen zwaar belast. Om elke moge-25 lijkheid van breuk te vermijden, kunnen deze steunen van flenzen worden voorzien, zodat deze bijvoorbeeld de T-vormige doorsnede van fig. 10A of de kruisvormige doorsnede van fig. 10B kunnen bebben.

De leioppervlakken 1*f en 15 en bet mantelgedeelte 1½ 30 zijn symmetrisch gelegen ten opzichte van een vlak door de as van de zuiger en loodrecht op de as van de zuigerpenboring (d.w.z. bet vlak van fig. 8). Het onderste leioppervlak 15 beeft een grotere omtrekslengte dan bet mantelgedeelte 1½ en bet bovenste leioppervlak 1*f, die dezelfde omvang hebben. De onderste leioppervlakken 35 15 kunnen bijvoorbeeld een booglengte van 90° hebben, terwijl de uiteinden op een boogafstand van 90° zijn gelegen (zie fig. 9)·

Tijdens bet gebruik glijdt de zuiger in een cylinder of cylindervoering van een verbrandingsmotor, die een diesel- of benzinemotor is en 00k een tweeslagsmotor kan zijn. De dwars- 8202966 - 6 - - r.

krachten worden door de leioppervlakken 1½ ea 15 opgenomen. Eea afschuining 18 aaa de beaedearaad vaa het leioppervlak 15 verze-kert eea smeermiddelstroom aaar en over het oppervlak, velke af-afschuining de afmetiagea ea helliag vaa fig. 6 kaa hebbea.

5 De zuiger volgeas fig. 7» 8 ea 9 heeft dezelfde voordelea van lichtheid, geriage wrijving ea geriage kostea als de zuigers volgens fig. 1..5· De steunen 17 houden de leioppervlakken 1½ en 15 stevig op hun plaats,zonder de noodzaak van verdere verbinding tussen de zijranden ea de zuigerpennaaf.

10 Het zal duidelijk zijn, dat ook meer dan twee leiopper vlakken ter weerszijden van het vlak door de as vaa de zuiger ea de as van de zuigerpeaboriag kunaen worden aaagebracht. Zo kunnen bijvoorbeeld| zoals in fig. 3 en 5> drie, vier of meer van derge-lijke oppervlakken worden aaagebracht.

8202966

Claims

1. Zuiger voor een verbrandingsmotor, omvattende een boven-stuk en eeh zuigerpenboring, met bet kenmerk, dat de zuiger ter weerszijden van een vlak door de as van de zuigerpenboring en de as van de zuiger tenminste twee leioppervlakken bezit, waarbij 5 een leioppervlak of groep van leioppervlakken nabij bet boveneinde van de zuiger door middel van een zich in de as- en omtreksricbting uitstrekkende tussenruimte in de asrichting is gescheiden van bet andere oppervlak of groep van oppervlakken, welke leioppervlakken rond een vlak zijn gelegen, dat door de as van de zuiger verloopt 10 en loodrecht op de as van de zuigerpenboring is gericht, en zicb verder slecbts over een deel van de zuigeromtrek uitstrekken·

2· Zuiger volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat elk leioppervlak in boofdzaak de vorm van een cylindersegment beeft.

3· Zuiger volgens conclusie 1, met bet kenmerk, dat een 13 enkel bovenste leioppervlak en een enkel onderste leioppervlak zijn aangebracbt, die door een tussenruimte van elkaar zijn gescheiden.

4. Zuiger volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat een enkel bovenste leioppervlak en twee onderste leioppervlakken zijn aangebracbt, welke laatste in de omtreksricbting van elkaar zijn 20 gescheiden, docb in de asrichting op dezelfde hoogte zijn gelegen.

5· Zuiger volgens conclusie k, met bet Icehmer'k» dat de beide onderste leioppervlakken symmetrisch ter weerszijden van een vlak zijn gelegen, dat door de as van de zuiger verloopt en lood-recbt op de zuigerpenas is gericbt.

6. Zuiger volgens conclusie 3 of met bet kenmerk, dat twee onderste leioppervlakken aan een zijde van bet vlak door de as van de zuiger en die door de zuigerpenboring, en twee onderste leioppervlakken aan de andere zijde van dit vlak door middel van een zicb rond de zuiger uitstrekkende metalen band met elkaar zijn 30 verbonden.

7· Zuiger volgens een van de conclusies 1..6, met bet kenmerk, dat bet of elk onderste leioppervlak twee in boofdzaak evenwijdige zich in de omtreksricbting uitstrekkende randen bezit, en dat tenminste een van de randen is voorzien van een afschuining 35 waarmede smeermiddel tijdens de zuigerbeweging over bet oppervlak wordt verspreid.

8. Zuiger volgens conclusie 7» met bet kenmerk, dat 8202966 - δ - de of elke afschuining vlak of gekromd is in een vlak door de zui-geras.

9- Zuiger volgens conclusie 7 of 8, met hot kenmerk, dat het of elk onderste leioppervlak tonvormig is, zodat het opper-5 vlak in een vlak door de zuigeras is gekromd, teneinde smeermiddel tijdens de zuigerbeweging over dit oppervlak te verspreiden.

10. Zuiger voor een verbrandingsmotor met een bovenstuk en een zuiger veer band, met he t kenmerk, dat deze zuiger ter weerszijden van een vlak door de as van de zuigerpenboring en de as 10 van de zuiger twee leioppervlakken of groepen van leioppervlakken omvat, die zich slechts gedeeltelijk rond de zuiger uitstrekken ter weerszijden van een vlak door de zuigeras en loodrecht op de as van de zuigerpenboring, waarbij een leioppervlak of groep van leioppervlakken door de zuigerveerband, en bet andere leioppervlak of groep 15 van leioppervlakken op een afstand van de zuigerveerband door een of meer steunen wordt ondersteund.

11. Zuiger volgens conclusie 10, met he t kenmerk, dat een enkel leioppervlak met de ringband is verbonden en zich neer-waarts daarvan uitstrekt, en dat een enkel leioppervlak door een 20 of meer steunen wordt ondersteund.

12. Zuiger volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat bet met de zuigerveerband verbonden leioppervlak en het met een steun verbonden leioppervlak door middel van een mantelgedeelte met elkaar zijn verbonden voor bet vormen van een enkel gedeeltelijk 25 cylindervormig lichaam, waarvan een einde met de zuigerveerband is verbonden, en bet andere door een of meer steunen wordt gedragen, welk lichaam in de omtreksricbting van elkaar gescbeiden en zich in hoofdzaak in de asrichting uitstrekkende randen bezit, die ope-ningen begrenzen, die naar een zich in de oratreksrichting uitstrek- 30 kende holte tussen dit lichaam en de rest van de zuiger voeren.

13· Zuiger volgens een van de conclusies 10..12, met het kenmerk, dat een of meer zuigerpennaven een zuigerpenboring begrenzen, waarbij de of elke steun met een einde aan de of een zui-gerpennaaf is bevestigd. 35 1^· Zuiger volgens conclusie 13» met het kenmerk, dat twee steunen aanwezig zijn.

15· Zuiger volgens een van de conclusies 10..1^, met het kenmerk, dat de of elke steun een doorsnede met T- of kruisvorm heeft,'en uit een stuk met de rest van de zuiger is gegoten. 8202966