RU2008122043A

RU2008122043A - Поршень

Info

Publication number: RU2008122043A
Application number: RU2008122043/06A
Authority: RU
Inventors: Ричард Дж. ДОНАХЬЮ (US); Ричард Дж. ДОНАХЬЮ
Original assignee: Дрессер, Инк. (Us); Дрессер, Инк.
Priority date: 2005-11-03
Filing date: 2006-11-02
Publication date: 2009-12-10
Also published as: EP1943444B2; EP1943444B1; BRPI0618097A2; CA2840589C; EP2096337B1; EP1943444A1; BRPI0618097B1; EP2096337A1; ATE519976T1; CA2624119C; RU2419736C2; CA2840589A1; DE602006015834D1; CA2624119A1; ATE475826T1; WO2007056044A1

Abstract

1. Поршень, содержащий участок головки и участок юбки, причем поршень имеет осевой профиль в плоскости осевого давления, при этом осевой профиль, когда поршень имеет, по существу, рабочую температуру, включает в себя: ! нижний профиль юбки; ! промежуточный профиль юбки, расположенный рядом с нижним профилем юбки, по меньшей мере, участок промежуточного профиля юбки, имеющий вогнутый изгиб в плоскости осевого давления, причем промежуточный профиль юбки имеет большие радиусы, чем радиусы верхнего профиля юбки; и ! верхний профиль юбки, расположенный рядом с промежуточным профилем юбки. ! 2. Поршень по п.1, в котором, по меньшей мере, участок нижнего профиля юбки имеет, по существу, выпуклый изгиб в плоскости осевого давления, и, по меньшей мере, участок верхнего профиля юбки имеет, по существу, выпуклый изгиб в плоскости осевого давления. ! 3. Поршень по п.2, в котором промежуточный профиль юбки соединяет нижний участок юбки в точке изгиба между, по существу, вогнутым изгибом промежуточного профиля юбки и, по существу, выпуклым изгибом нижнего профиля юбки. ! 4. Поршень по п.3, в котором осевой профиль переходит от, по существу, выпуклого изгиба нижнего профиля юбки к, по существу, вогнутому изгибу промежуточного профиля юбки для учета изменения жесткости поршня. ! 5. Поршень по п.2, в котором промежуточный профиль юбки соединяет верхний участок юбки во второй точке изгиба между, по существу, вогнутым изгибом промежуточного профиля юбки и, по существу, выпуклым изгибом верхнего профиля юбки. ! 6. Поршень по п.1, в котором нижний профиль юбки имеет большие радиусы, чем радиусы промежуточного профиля юбки. ! 7. Поршень по п.1, дополнительно

Claims

1. Поршень, содержащий участок головки и участок юбки, причем поршень имеет осевой профиль в плоскости осевого давления, при этом осевой профиль, когда поршень имеет, по существу, рабочую температуру, включает в себя:

нижний профиль юбки;

промежуточный профиль юбки, расположенный рядом с нижним профилем юбки, по меньшей мере, участок промежуточного профиля юбки, имеющий вогнутый изгиб в плоскости осевого давления, причем промежуточный профиль юбки имеет большие радиусы, чем радиусы верхнего профиля юбки; и

верхний профиль юбки, расположенный рядом с промежуточным профилем юбки.

2. Поршень по п.1, в котором, по меньшей мере, участок нижнего профиля юбки имеет, по существу, выпуклый изгиб в плоскости осевого давления, и, по меньшей мере, участок верхнего профиля юбки имеет, по существу, выпуклый изгиб в плоскости осевого давления.

3. Поршень по п.2, в котором промежуточный профиль юбки соединяет нижний участок юбки в точке изгиба между, по существу, вогнутым изгибом промежуточного профиля юбки и, по существу, выпуклым изгибом нижнего профиля юбки.

4. Поршень по п.3, в котором осевой профиль переходит от, по существу, выпуклого изгиба нижнего профиля юбки к, по существу, вогнутому изгибу промежуточного профиля юбки для учета изменения жесткости поршня.

5. Поршень по п.2, в котором промежуточный профиль юбки соединяет верхний участок юбки во второй точке изгиба между, по существу, вогнутым изгибом промежуточного профиля юбки и, по существу, выпуклым изгибом верхнего профиля юбки.

6. Поршень по п.1, в котором нижний профиль юбки имеет большие радиусы, чем радиусы промежуточного профиля юбки.

7. Поршень по п.1, дополнительно содержащий полярный профиль в радиальной плоскости, причем полярный профиль является асимметричным относительно оси пальца.

8. Поршень по п. 7, в котором полярный профиль в радиальной плоскости включает в себя минимальный радиус, проходящий в направлении основной стороны осевого давления оси пальца.

9. Поршень по п.8, в котором минимальный радиус, проходящий в направлении основной стороны осевого давления, учитывает изгиб наружу поршня, вызванный нагрузкой, действующей на основную сторону осевого давления.

10. Устройство, содержащее:

двигатель внутреннего сгорания, имеющий, по меньшей мере, одну стенку, образующую отверстие; и

поршень, расположенный с возможностью совершения возвратно-поступательного перемещения в отверстии, при этом поршень содержит участок головки и участок юбки, причем поршень имеет, по существу, круговую внешнюю поверхность, и, по меньшей мере, участок внешней поверхности плотно прилегает к стенке в плоскости осевого давления,

при этом внешняя поверхность включает в себя нижний участок юбки, промежуточный участок юбки и верхний участок юбки, причем промежуточный участок юбки включает в себя вогнутый изгиб в плоскости осевого давления, когда поршень имеет, по существу, рабочую температуру, и промежуточный участок юбки имеет большие радиусы в плоскости осевого давления, чем радиусы верхнего участка юбки в плоскости осевого давления.

11. Устройство по п.10, в котором нижний участок юбки включает в себя, по существу, выпуклый изгиб в плоскости осевого давления, и верхний участок юбки включает в себя, по существу, выпуклый изгиб в плоскости осевого давления.

12. Устройство по п.10, в котором внешняя поверхность переходит от, по существу, выпуклого изгиба на нижнем профиле юбки к, по существу, вогнутому изгибу на промежуточном профиле юбки для учета изменения жесткости поршня.

13. Устройство по п.12, в котором нижний участок юбки и верхний участок юбки выполнены с возможностью, по существу, равномерного распределения нагрузки осевого давления от поршня на основную сторону осевого давления стенки.

14. Устройство по п.10, в котором нижний участок юбки включает в себя максимальный радиус, который находится в состоянии посадки с натягом со стенкой, когда поршень, по существу, имеет рабочую температуру.

15. Устройство по п.14, в котором нижний участок юбки изгибается, когда находится в состоянии посадки с натягом, для исключения заедания поршня в отверстии.

16. Устройство по п.14, в котором нижний участок юбки подпружинен к основной и вспомогательной сторонам осевого давления стенки в состоянии посадки с натягом со стенкой.

17. Устройство по п.16, в котором внешняя поверхность выполнена с возможностью направления поршня в отверстии, когда нижний участок юбки подпружинен к основной и вспомогательной сторонам осевого давления стенки.

18. Устройство по п.16, в котором, когда нижний участок юбки подпружинен к основной и вспомогательной сторонам осевого давления стенки, нижний участок юбки и верхний участок юбки обеспечивают, по существу, равномерное распределение нагрузки осевого давления от поршня на основную сторону осевого давления стенки.

19. Устройство по п.14, дополнительно содержащее слой смазки между участком стенки и участком поршня.

20. Устройство по п.10, в котором поршень дополнительно содержит полярный профиль в радиальной плоскости и ось пальца, причем полярный профиль является несимметричным относительно оси пальца.

21. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий:

стенку отверстия, по меньшей мере, частично образующую отверстие; и

поршень, выполненный с возможностью перемещения в отверстии в ответ на сгорание, которое образует компонент силы, действующий на шатун, и компонент силы осевого давления, причем компонент силы осевого давления прижимает поршень к основной стороне осевого давления стенки отверстия, при этом поршень содержит:

участок головки; и

участок юбки, причем участок юбки имеет, по существу, круговую стенку юбки, выполненную с возможностью плотного прилегания к стенке отверстия в плоскости осевого давления, при этом стенка юбки включает в себя верхнюю точку юбки вдоль основной стороны осевого давления плоскости осевого давления, отнесенную от нижней точки юбки вдоль основной стороны осевого давления плоскости осевого давления, участок стенки юбки, расположенный ближе к нижней точке юбки, имеющий, по существу, большую радиальную гибкость, чем участок стенки юбки, расположенный ближе к верхней точке юбки, причем на верхнюю точку юбки и на нижнюю точку юбки воздействуют, по существу, эквивалентные боковые нагрузки, когда поршень прижат к основной стороне осевого давления стенки отверстия, при этом стенка юбки включает в себя нижний участок юбки, промежуточный участок юбки и верхний участок юбки, причем промежуточный участок юбки включает в себя вогнутый изгиб в плоскости осевого давления, а вогнутый изгиб учитывает изменения жесткости стенки юбки.

22. Двигатель по п.21, в котором стенка юбки включает в себя промежуточную точку юбки вдоль основной стороны осевого давления плоскости осевого давления, причем на промежуточную точку юбки воздействуют, по существу, такие же боковые нагрузки, что и на верхнюю точку юбки и на нижнюю точку юбки, когда поршень прижат к основной стороне осевого давления в стенке отверстия.

23. Двигатель по п.21, в котором нижний участок юбки включает в себя максимальный радиус, который находится в состоянии посадки с натягом со стенкой, когда температура двигателя представляет собой рабочую температуру.

24. Двигатель по п.23, в котором нижний участок юбки подпружинен к основной и вспомогательной сторонам осевого давления стенки отверстия, когда он находится в состоянии посадки с натягом со стенкой.

25. Двигатель по п.24, в котором, когда нижний участок юбки подпружинен к основной и вспомогательной сторонам осевого давления стенки, нижний участок юбки и верхний участок юбки обеспечивают, по существу, равномерное распределение нагрузки осевого давления, при этом поршень прижимается к основной стороне осевого давления стенки отверстия.

26. Двигатель по п.21, в котором участок стенки юбки, расположенный ближе к нижней точке юбки, имеет большие радиусы, чем радиусы участка стенки юбки, расположенного ближе к верхней точке юбки.

27. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий:

по меньшей мере, одну стенку, образующую отверстие; и

поршень, расположенный в отверстии и соединенный с шатуном для поворота вокруг поворотной оси, при этом поршень содержит, по существу, круговую внешнюю поверхность, имеющую участок головки и участок юбки, расположенный ниже участка головки, причем, по меньшей мере, участок внешней поверхности плотно прилегает к стенке в плоскости осевого давления, когда поршень имеет, по существу, рабочую температуру и подвергается воздействию осевой силы, при этом часть осевой силы, действующей на участок юбки в плоскости осевого давления, определяется центроидом сил юбки, причем центроид сил юбки расположен на осевой высоте, находящейся на поворотной оси или ниже нее,

при этом участок головки внешней поверхности имеет большие радиусы, чем, по меньшей мере, некоторые из радиусов участка юбки внешней поверхности, когда температура поршня представляет собой, по существу, рабочую температуру.

28. Двигатель по п.27, в котором часть осевой силы, воздействующая на участок головки, определяется центроидом сил головки, причем центроид сил головки, по существу, меньше по величине, чем центроид сил юбки.

29. Двигатель по п.28, в котором центроид сил головки расположен на осевой высоте выше поворотной оси, причем центроид сил головки расположен на, по существу, большем расстоянии от поворотной оси, чем центроид сил юбки.

30. Двигатель по п.27, в котором внешняя поверхность включает в себя нижний участок юбки, промежуточный участок юбки и верхний участок юбки, причем промежуточный участок юбки включает в себя вогнутый изгиб в плоскости осевого давления, когда поршень, по существу, имеет рабочую температуру.

31. Двигатель по п.30, в котором внешняя круговая поверхность переходит от, по существу, выпуклого изгиба на нижнем участке юбки в плоскости осевого давления в, по существу, вогнутый изгиб промежуточного участка юбки.

32. Двигатель по п.27, в котором внешняя поверхность включает в себя нижний участок юбки, промежуточный участок юбки и верхний участок юбки, причем внешняя поверхность имеет радиальное смещение в плоскости осевого давления выше поворотной оси, когда температура поршня представляет собой, по существу, рабочую температуру.

33. Двигатель по п.32, в котором верхний участок юбки включает в себя радиусы в плоскости осевого давления, которые меньше, чем, по меньшей мере, некоторые радиусы участка головки, когда температура поршня представляет собой, по существу, рабочую температуру.

34. Двигатель по п.27, в котором внешняя поверхность включает в себя нижний участок юбки, промежуточный участок юбки и верхний участок юбки, причем нижний участок юбки имеет максимальный радиус, который находится в состоянии посадки с натягом со стенкой, когда температура поршня представляет собой, по существу, рабочую температуру.

35. Двигатель по п.34, в котором нижний участок юбки изгибается, когда находится в состоянии посадки с натягом, для исключения заедания поршня в отверстии.

36. Двигатель по п.34, в котором нижний участок юбки подпружинен к основной и вспомогательной сторонам осевого давления стенки, когда находится в состоянии посадки с натягом со стенкой.

37. Двигатель по п.36, в котором внешняя поверхность выполнена с возможностью направления поршня в отверстии, когда нижний участок юбки подпружинен к основной и вспомогательной сторонам осевого давления стенки.

38. Двигатель по п.36, в котором, когда нижний участок юбки подпружинен к основной и вспомогательной сторонам осевого давления стенки, верхний участок юбки радиально смещается от основной стороны осевого давления стенки в плоскости осевого давления.

39. Двигатель по п.27, в котором поршень дополнительно содержит полярный профиль в радиальной плоскости, причем полярный профиль является несимметричным относительно поворотной оси.

40. Поршень для использования в двигателе, имеющем стенку отверстия так, что, когда температура поршня, по существу, представляет собой рабочую температуру, и на него воздействует сила осевого давления, поршень поворачивается вокруг поворотной оси для плотного прилегания к стенке отверстия в плоскости осевого давления, при этом поршень содержит:

по существу, круговую внешнюю поверхность, имеющую участок головки и участок юбки, расположенный ниже участка головки, причем участок головки имеет, по меньшей мере, некоторые радиусы в плоскости осевого давления, которые больше, чем, по меньшей мере, некоторые радиусы участка юбки, когда температура поршня представляет собой, по существу, рабочую температуру, в результате чего внешняя поверхность имеет радиальное смещение в плоскости осевого давления выше поворотной оси, при этом на внешнюю поверхность воздействует, по меньшей мере, часть силы осевого давления в плоскости осевого давления,

причем часть силы осевого давления, воздействующая на участок юбки в плоскости осевого давления, определяется центроидом сил юбки, причем центроид сил юбки расположен на осевой высоте, находящейся на поворотной оси или ниже нее, и

при этом часть силы осевого давления, воздействующего на участок головки, определяется центроидом сил головки, причем центроид сил головки, по существу, меньше по величине, чем центроид сил юбки.

41. Поршень по п.40, в котором участок юбки внешней поверхности включает в себя нижний участок юбки, промежуточный участок юбки и верхний участок юбки, причем верхний участок юбки включает в себя меньшие радиусы в плоскости осевого давления, чем, по меньшей мере, некоторые радиусы участка головки, когда температура поршня представляет собой, по существу, рабочую температуру, таким образом, что происходит радиальное смещение между верхним участком юбки и участком головки.

42. Поршень по п.40, в котором центроид сил головки расположен на осевой высоте, выше поворотной оси, причем центроид сил головки расположен, по существу, на большем расстоянии от поворотной оси, чем центроид сил юбки.

43. Поршень по п.40, в котором внешняя поверхность включает в себя нижний участок юбки, промежуточный участок юбки и верхний участок юбки, причем промежуточный участок юбки включает в себя вогнутый изгиб в плоскости осевого давления, когда температура поршня представляет собой, по существу, рабочую температуру.