Облегченная конструкция поршня дизельного двигателя

Изобретение относится к машиностроению, а именно к поршням для двигателей внутреннего сгорания. Поршень (10) для двигателя внутреннего сгорания содержит дно поршня (10), цилиндрическую головку поршня (10), примыкающую к дну поршня (10), и по меньшей мере частично полую направляющую юбку (40) поршня (10). Юбка (40) выполнена на головке поршня (10) на стороне, обращенной от дна поршня (10), и имеет два противолежащих сегмента (50) стенки юбки (40). Две противолежащие соединительные стенки (60) соединяют сегменты (50) стенки юбки (40). Каждая соединительная стенка (60) снабжена отверстием (61) для поршневого пальца. Головка поршня (10) содержит кольцевой охлаждающий канал с по меньшей мере одним приточным отверстием (28) и по меньшей мере одним спускным отверстием (30). Каждый из обоих сегментов (50) стенки юбки (40) расширяется к головке поршня (10) таким образом, что длина сектора выполненной на головке поршня (10) стороны сегмента (50) стенки юбки (40) больше, чем длина сектора обращенной от головки поршня (10) стороны сегмента (50) стенки юбки (40). На головке поршня (10) выполнены два ребра (45) жесткости, проходящие в значительной мере параллельно оси поршневого пальца или дугообразно и по существу от одного отверстия (61) для поршневого пальца до другого отверстия для поршневого пальца и проходящие в полость направляющей юбки (40) поршня (10). Приточное отверстие (28) и спускное отверстие (30) предусмотрены соответственно между ребром (45) жесткости и ближайшим к нему сегментом (50) стенки юбки (40). Технический результат заключается в снижении температуры поршня, а также снижении термических и механических нагрузок в области дна поршня. 9 з.п. ф-лы, 15 ил.

 

Изобретение касается поршня для двигателя внутреннего сгорания, в частности для дизельного двигателя. Такой поршень выполнен, в частности, как литой поршень, например, из алюминия или алюминиевого сплава.

По мере оптимизации потребляемой мощности и/или оптимизации расхода топлива двигателей внутреннего сгорания увеличиваются термические и механические нагрузки на поршень. Именно с точки зрения оптимизации расхода топлива желательно сохранять или даже повышать предельную допускаемую нагрузку и долговечность поршня и при снижении веса поршня. Для этого предпринимались различные подходы, среди которых оптимизация материала поршня, например, использование алюминиевого сплава, совершенствование структуры систем охлаждения и иные меры.

Улучшенная структура системы охлаждения описана, например, в DE 10 2009 027 148 A1. Другой подход для оптимизации соотношения вес/мощность раскрыт в DE 10 2007 058 789 A1, при котором особая конфигурация ребер жесткости ведет к снижению веса поршня, не вызывая при этом снижения прочности поршня.

Дополнительные меры по снижению веса поршня при сохранении или даже улучшении механической и термической прочности желательны с точки зрения оптимизации расхода топлива двигателя внутреннего сгорания.

Задача данного изобретения заключается в том, чтобы предложить поршень, в частности литой поршень из алюминия или алюминиевого сплава, который оптимизирован в отношении термической/механической прочности, а также веса.

Эта задача решается посредством поршня с признаками независимого пункта 1 формулы изобретения.

Предлагаемый изобретением поршень имеет дно поршня, цилиндрическую головку поршня, примыкающую к указанному дну поршня, и по меньшей мере частично полую направляющую юбку поршня, которая выполнена на головке поршня на стороне, обращенной от дна поршня, и содержит два противолежащих сегмента стенки юбки, а также две противолежащие соединительные стенки, соединяющие указанные сегменты стенки юбки, причем каждая соединительная стенка снабжена отверстием для поршневого пальца. В головке поршня предусмотрен кольцевой охлаждающий канал по меньшей мере с одним приточным отверстием и по меньшей мере одним спускным отверстием. Кроме того, каждый из указанных сегментов стенки юбки расширяется к головке поршня таким образом, что длина сектора выполненной на головке поршня широкой стороны сегмента стенки юбки больше, чем длина сектора обращенной от головки поршня стороны сегмента стенки юбки.

Здесь под «длиной сектора» понимается длина прохождения соответствующего сегмента стенки юбки вдоль периметра цилиндрической части поршня. Обозначения «приточное отверстие» и «спускное отверстие» могут пониматься как полные синонимы, поскольку впуск в охлаждающий канал и выпуск из него могут меняться, или оба отверстия одновременно могут служить как впуски и выпуски.

Данное изобретение направлено на то, чтобы решить указанную техническую задачу за счет синергетического взаимодействия нескольких мер, т.е. с более широкой точки зрения по сравнению с уровнем техники. Это достигается за счет того, что структура системы охлаждения, позволяющая эффективно снизить температуры и, тем самым, термические и механические нагрузки в области дна поршня, комбинируется с конструкцией направляющей юбки поршня, оптимизированной под указанную структуру системы охлаждения. Упомянутое расширение указанных сегментов стенки юбки к головке поршня обеспечивает стабилизацию в областях высоких нагрузок, но при этом позволяет сместить соединительные стенки обратно внутрь, за счет чего - из-за уменьшенного таким образом расстояния между обоими отверстиями для поршневого пальца - уменьшается вес. Это снижение веса основано, во-первых, на том что благодаря такому смещению соединительных стенок внутрь уменьшается окружная длина, соответственно, боковая поверхность направляющей юбки поршня. Во-вторых, может быть уменьшена толщина стенок направляющей юбки поршня, поскольку распределение нагрузки благодаря небольшому расстоянию между обоими отверстиями для поршневого пальца становится более благоприятным. Важно при этом понимать, что описанная выше конструкция направляющей юбки поршня оказывает описанные выше эффекты только тогда, и существенное снижение веса может быть реализовано только тогда, когда имеет место охлаждение в головке поршня.

Предпочтительно приточное отверстие и/или спускное отверстие кольцевого охлаждающего канала находятся в области сегмента стенки юбки и/или в области соединительной стенки. Тем самым струя охлаждающего масла может быть подана по внутренней стороне соответствующего сегмента стенки юбки и/или по внутренней стороне соответствующей соединительной стенки, благодаря чему эта струя масла может быть почти без потерь впрыснута в охлаждающий канал. Тем самым происходит упомянутое эффективное охлаждение, которое в свою очередь позволяет оптимизировать указанную конструкцию направляющей юбки поршня.

Предпочтительно наименьшая длина сектора по меньшей мере одного из сегментов стенки юбки находится между стороной, выполненной на головке поршня, и стороной, обращенной от головки поршня. Другими словами, кромка соответствующего сегмента стенки юбки, обращенная от головки поршня, имеет не самую маленькую длину сектора. Более того, имеет место сужение сегмента стенки юбки (начиная от дна поршня) до минимальной длины сектора, а затем происходит новое расширение, благодаря чему имеет место оптимизация привязки соответствующего сегмента стенки юбки к соединительным стенкам.

Предпочтительно рассмотренная выше длина сектора находится ближе к головке поршня, чем к обращенной от головки поршня стороне. Иначе говоря, начиная от головки поршня, сначала имеет место быстрое сужение соответствующего сегмента стенки юбки, а затем идет медленное расширение. При такой геометрии стенок направляющей юбки происходит дальнейшая оптимизация соотношения между весом и стабильностью поршня.

Предпочтительно каждый из сегментов стенки юбки имеет по две кромки, которые соединяют выполненную на головке поршня сторону сегмента стенки юбки с обращенной от головки поршня стороной того же сегмента стенки юбки, причем эти кромки, начиная от дна поршня, имеют выпукло-изогнутый участок. Этот выпуклый изгиб стабилизирует привязку сегмента стенки юбки к соответствующим соединительным стенкам в области головки поршня, благодаря чему прочность и долговечность поршня повышаются при неизменном или почти неизменном весе.

Предпочтительно каждый из указанных выпукло-изогнутых участков кромок переходит в вогнутый изгиб, а затем проходит по существу прямолинейно. Изгиб не в непосредственном окружении головки поршня для указанной привязки к соединительным стенкам здесь не является обязательно необходимым.

Предпочтительно указанные прямолинейные участки проходят не параллельно, более того, расстояние между ними увеличивается, начиная от указанной минимальной длины сектора, в сторону участка направляющей юбки, обращенного от головки поршня. Это расширение предпочтительно происходит с градиентом, меньшим по сравнению с выпуклым участком или даже существенно меньшим. Описанное здесь расширение является хорошим компромиссом между стабильностью направляющей юбки поршня и снижением веса.

Предпочтительно каждая соединительная стенка содержит по одной бобышке для поршневого пальца, в которой находится соответствующее отверстие для поршневого пальца, причем эти бобышки для поршневого пальца по сравнению с другими участками соединительных стенок имеют увеличенную толщину стенки. Области отверстий для поршневого пальца являются областями высоких механических и термических нагрузок. Поэтому с точки зрения стабильности поршневого пальца важно, чтобы бобышки для поршневого пальца имели большую толщину стенки. Другие участки, даже те, которые представляют собой соединение с сегментами стенки юбки или переход в сегменты стенки юбки, могут иметь меньшую по сравнению с бобышкой толщину стенки, не создавая заметных проблем для стабильности поршня. Этой особой концентрации материала направляющей юбки поршня в области отверстий для поршневого пальца способствует то, что выполненные согласно изобретению сегменты стенки юбки позволяют смещение назад соединительных стенок по направлению внутрь направляющей юбки. Для дополнительного упрочнения бобышек для поршневого пальца каждая из них может быть снабжена латунной втулкой.

Предпочтительно указанные бобышки для поршневого пальца проходят, начиная от участков с меньшей толщиной соответствующей соединительной стенки, по существу наружу. За счет рассмотренной выше конструкции направляющей юбки поршня указанные соединительные стенки могут быть смещены очень далеко внутрь, что является преимуществом с точки зрения снижения веса, как это уже излагалось выше. Благодаря этому такие бобышки для поршневого пальца выступают наружу по сравнению с более тонкими участками указанных соединительных стенок.

Предпочтительно указанный поршень выполнен из алюминия или алюминиевого сплава. Кованые поршни по сравнению с литыми поршнями в общем обладают более плотной структурой металла, за счет этого при сопоставимой прочности они легче, чем литые поршни. Таким образом, меры по снижению веса именно при литом поршне, например, из алюминиевого сплава играют очень важную роль. Поэтому перенос структурных признаков с кованого поршня один к одному на литой поршень специалистом, как правило, не рассматривается.

Предпочтительно предусмотрены два ребра жесткости, которые в значительной мере параллельны оси поршневого пальца, выполнены на головке поршня и проходят в полость направляющей юбки поршня. Эти ребра жесткости, во-первых, стабилизируют направляющую юбку поршня в областях высокой нагрузки. Во-вторых, они позволяют снизить толщину стенки направляющей юбки поршня и тем самым, несмотря на дополнительный материал для этих ребер жесткости, обеспечивают снижение общего веса. Ребра жесткости могут быть выполнены довольно маленькими, так что согласно одному предпочтительному варианту выполнения они заходят внутрь направляющей юбки поршня не более, чем до нижней крайней точки отверстий для поршневого пальца (т.е. крайней точки, находящейся ближе всего к головке поршня). Ребра жесткости предпочтительно выполнены на бобышках для поршневого пальца и соединяют их постоянно. В указанных областях привязки эти ребра жесткости могут иметь повышенную толщину стенки.

Предпочтительно ребра жесткости выполнены дугообразными, проходят по существу от одного отверстия для поршневого пальца до другого, выполнены на головке поршня и заходят в полость направляющей юбки поршня. Дополнительно или в порядке альтернативы к приведенным выше признакам, касающимся ребер жесткости, они изогнуты предпочтительно вдоль направления их протяженности, т.е. параллельно дну поршня, за счет чего достигается повышение механической прочности и долговечности поршня.

Предпочтительно указанные приточное отверстие и спускное отверстие находятся между ребром жесткости и ближайшим участком направляющей юбки. Благодаря этому возможно дальнейшее улучшение направления струи охлаждающего масла, что ведет к усилению охлаждающего эффекта и тем самым к повышению термической и механической прочности поршня.

Предпочтительно приточное отверстие и/или спускное отверстие предусмотрены снаружи направляющей юбки поршня, вследствие чего направляющая юбка может быть выполнена еще более компактной и тем самым с меньшим весом. Приточное отверстие и/или спускное отверстие при этом могут быть предусмотрены в соединительной области между бобышкой для поршневого пальца и примыкающей к ней соединительной стенкой, за счет чего реализуется точное направление в соответствующее отверстие или из него.

Данное изобретение было рассмотрено в связи с одной облегченной конструкцией поршня. Другие преимущества и признаки данного изобретения явствуют из последующего описания предпочтительных вариантов выполнения. Раскрытые в вышеприведенной или в последующей частях описания признаки могут использоваться в отдельности или в комбинации, если эти признаки не противоречат друг другу. Дальнейшее описание предпочтительных вариантов выполнения излагается со ссылкой на прилагаемые чертежи.

На чертежах показано следующее:

Фиг. 1 - изометрическое изображение поршня, вид под углом сверху;

Фиг. 2 - поршень по Фиг. 1 в частично прозрачном представлении;

Фиг. 3 - поршень по Фиг. 1 под углом снизу;

Фиг. 4 - вид сбоку поршня по Фиг. 1;

Фиг. 5 - другой вид сбоку поршня по Фиг. 1;

Фиг. 6 - поршень по Фиг. 1, вид снизу;

Фиг. 7 - вид в разрезе поршня по Фиг. 1;

Фиг. 8 - вид в разрезе поршня по Фиг. 1 в изометрии;

Фиг. 9 - вид сбоку поршня согласно второму варианту выполнения;

Фиг. 10 - поршень по Фиг. 9, вид снизу;

Фиг. 11 - другой вид сбоку поршня по Фиг. 9;

Фиг. 12 - поршень согласно третьему варианту выполнения, вид снизу;

Фиг. 13 - поршень по Фиг. 12, вид сбоку;

Фиг. 14 - другой вид сбоку поршня по Фиг. 12;

Фиг. 15 - поршень по Фиг. 12, вид под углом снизу.

На Фиг. 1-8 показан поршень 10 согласно первому варианту выполнения на различных видах и перспективах. При этом используются единые ссылочные обозначения, и они не описываются для каждой фигуры снова. Кроме того, некоторые ссылочные обозначения на том или ином виде могут быть опущены из соображений наглядности.

На Фиг. 1 показан поршень 10 в изометрии под углом сверху. Поршень 10, полученный предпочтительно литьем из алюминия или алюминиевого сплава, содержит полость 12 камеры сгорания, которая в данном примере выполнена ω-образной, как это особенно явно видно на фиг. 7. Там этот поршень 10 показан в разрезе. Начинаясь от дна 22 поршня, эта полость 12 камеры сгорания проходит в головку 11 поршня. Изгиб стенки, образующей полость 12 камеры сгорания, сначала выполнен выпуклым, а затем переходит в вогнутый изгиб, врезающийся по типу поднутрения в головку 11 поршня не только по глубине, но и по ширине, и вслед за ним имеет по существу прямолинейный участок, переходящий в расположенный по центру выступ (средний выступ «ω»). Такой характер кривой определяет тело вращения, симметричное относительно оси вращения (т.е. сечение по фиг. 7 зеркально симметрично), соответственно, относительно центральной оси поршня 10.

Предусмотрено несколько канавок 14 для поршневых колец, которые здесь не показаны. В одной или нескольких из этих канавок 14 для поршневых колец могут быть выполнены сверленые отверстия, глухие отверстия, сквозное отверстие или иные отверстия 15 для улучшения подачи масла к поршню или внутрь направляющей юбки. Через эти отверстия 15 масло, снимаемое не показанными здесь поршневыми кольцами, транспортируется, например, внутрь поршня.

В головке 11 поршня находится кольцевой охлаждающий канал 18, который показан на фиг. 2, но также виден и на Фиг. 7 и 8. Охлаждающий канал 18 проходит приблизительно кругообразно и концентрично периметру цилиндрической части поршня 10. Диаметр кольца охлаждающего канала подобран таким, что канал располагается вблизи самых больших углублений полости 12 камеры сгорания и одновременно на достаточном расстоянии от них, чтобы не нанести вреда механической прочности головки 11 поршня вследствие возможного утонения стенки между полостью 12 камеры сгорания и охлаждающим каналом 18. На фиг. 2 видно, что охлаждающий канал 18 не должен проходить обязательно точно в плоскости, параллельной дну 22 поршня. Более того, охлаждающий канал 18 в данном примере имеет изогнутую форму, при которой высоко лежащие области и низколежащие области (в направлении к оси поршня) соединены друг с другом с плавным изгибом.

Охлаждающий канал 18 содержит приточное отверстие 28 для охлаждающей жидкости и спускное отверстие 30 для охлаждающей жидкости. Приточное отверстие 28 для охлаждающей жидкости и спускное отверстие 30 для охлаждающей жидкости проходят в полость поршня 10, которая определяется направляющей юбкой 40 поршня и ниже будет описана детально. Предпочтительно приточное отверстие 28 для охлаждающей жидкости и спускное отверстие 30 для охлаждающей жидкости предусмотрены в низколежащих областях охлаждающего канала 18, как это явствует из фиг. 2. В приточное отверстие 28 или спускное отверстие 30 охлаждающая жидкость может активно впрыскиваться через не представленное сопло. Дополнительно или в порядке альтернативы может осуществляться такое снабжение разбрызгиваемым охлаждающим маслом. Кроме того, охлаждающая жидкость выходит из приточного отверстие 28 и/или спускного отверстия 30 для охлаждающей жидкости и вследствие благоприятного расположения этих отверстий попадает в подлежащие охлаждению и смазке области поршневого пальца, опоры поршневого пальца в отверстиях для поршневого пальца и соединения между поршневым пальцем и головкой шатуна. В целях наглядности изображения поршневого пальца и шатуна не представлены.

Направляющая юбка 40 поршня содержит два противолежащих сегмента 50 стенки юбки и две противолежащие соединительные стенки 60, соединяющие указанные сегменты 50 стенки юбки. Соединительные стенки 60 смещены относительно цилиндрической головки поршня 11 внутрь, так что общий контур направляющей юбки 40 поршня в сечении на фиг. 6 не является круговым, а скорее принимает прямоугольную форму. При этом, однако, указанные сегменты 50 стенки юбки в соответствии с круглоцилиндрическим контуром головки 11 поршня содержат круглоцилиндрические дуги, переходящую в по существу прямолинейные соединительные стенки 60.

При этом следует подчеркнуть, что указанные соединительные стенки 60 не обязательно должны быть точно прямолинейными, но могут быть слегка изогнутыми или криволинейными, как это особенно ясно видно на фиг. 6. В частности, в соединительных областях с указанными сегментами 50 стенки юбки эти соединительные стенки 60 по направленному наружу изгибу, за счет чего соединительные области между сегментом 50 стенки юбки и соединительной стенки 60 могут быть расширены для стабилизации.

За счет смещения указанных соединительных стенок 60 внутрь указанная полость 41 направляющей юбки 40 поршня оказывается сравнительно узкой. В соединительных стенках 60 выполнено по одному отверстию 61 для поршневого пальца, которые усилены посредством бобышке 62 для поршневого пальца. Отверстия 61 для поршневого пальца могут иметь одну или несколько боковых выемок 64 (side relief). На нижней стороне поршня 10 бобышки 62 для поршневого пальца имеют плоские участки, как это особенно четко явствует из фиг. 6. Отверстия 61 для поршневого пальца могут быть снабжены предохранительным кольцом, которое помещено в пазе 63, выполненном в этом отверстии 61 для поршневого пальца.

Параллельно оси поршневого пальца, задаваемой обоими отверстиями 61 для поршневого пальца, проходят два ребра 45 жесткости. Оба ребра 45 жесткости расположены симметрично по обе стороны не показанного поршневого пальца и соединяют противолежащие соединительные стенки 60 в области задней стороны бобышек 62 для поршневого пальца. Ребра 45 жесткости проходят в полость направляющей юбки 40 поршня. В данном примере они заканчиваются на высоте по оси поршня приблизительно там, где находится крайняя точка отверстия 61 для поршневого пальца, которая располагается ближе всего к головке 11 поршня. Ребра 45 жесткости в сечении, показанном на фиг. 6, проходят приблизительно прямолинейно вдоль оси поршневого пальца. Верхние кромки ребер 45 жесткости, т.е. те кромки, которые обращены от головки 11 поршня, скруглены. Кроме того, эти ребра 45 жесткости расширяются в области своей привязки к соединительным стенкам 60. В целом все места соединений различных компонентов направляющей юбки 40 поршня выполняют плавными, т.е. избегают острых кромок и углов, чтобы предотвратить возникновение трещин и разломов в этих чувствительных областях. Кроме того, могут быть предусмотрены отверстия 67 в ребрах 45 жесткости или других участках направляющей юбки, чтобы улучшить циркуляцию масла, соответственно, охлаждающей жидкости в направляющей юбке 40 поршня.

Ребра жесткости не обязательно должны проходить прямолинейно вдоль оси поршневого пальца, как это явствует из фиг. 10, представляющей вместе с Фиг. 9 и 11 второй вариант выполнения. Ссылочные обозначения на этих фигурах соответствуют ссылочным обозначениям компонентов первого варианта, однако снабжены дополнением «a». Ребра 45а жесткости выполнены изогнутыми по направлению к оси поршневого пальца, причем этот изгиб повторяет цилиндрическую форму головки 11 поршня, т.е. ребра 45а жесткости изогнуты выпукло, если смотреть от оси поршня. Посредством показанного на фиг. 10 изгиба ребер 45а жесткости дополнительно повышается стабильность поршня 10a без увеличения общего веса.

В этом варианте выполнения, показанном на Фиг. 9 и 10, сегменты 50а стенки юбки к тому же выполнены бочкообразными. При этом внутренний контур этих сегментов стенки юбки в сечении по фиг. 10 имеет изогнутую форму, так что имеет место расширение сегментов стенки юбки, с максимальной толщиной на центральной оси поршня, проходящей перпендикулярно оси поршневого пальца и оси поршня.

Эта особая форма указанных сегментов 50 стенки юбки явствует из фиг. 5. В области привязки сегмента 50 стенки юбки к головке 11 поршня предусмотрено расширение 51. Иначе говоря, длина L1 сектора в области привязки к головке 11 поршня больше, чем длина L2 сектора противолежащей кромки 54, т.е. кроки сегмента 50 стенки юбки, противоположной головке 11 поршня. Начиная от области привязки к головке 11 поршня, сначала идет быстрое сужение до минимальной длины L3 сектора на участках 52.

Участки 52 выпукло изогнуты и переходят в области минимальной длины L3 сектора в вогнутые участки. К ним примыкают прямолинейные участки 53, которые проходят не параллельно, а постепенно расходятся друг от друга до длины L2 сектора. Здесь справедливо неравенство: L1>L2>L3.

Как явствует из фиг. 5, кромка 54 может проходить неравномерно, т.е. она может иметь углубления, скосы, изгибы разного рода и т.п. Здесь в качестве примера следует обратить внимание на выемку 55a на Фиг. 9 и 11, которая обеспечивает корректный ход поршня при размещенном в области этой выемки сопле для охлаждающей жидкости, предназначенном для впрыскивания охлаждающего масла в приточное отверстие 28а для охлаждающей жидкости.

Посредством описанных выше и представленных на указанных фигурах вариантов выполнения сегментов 50 стенки юбки имеет место оптимальная привязка к соединительным стенкам 60, благодаря чему обеспечивается высокая стабильность и прочность при одновременном снижении веса поршня.

Как явствует из фиг. 6, приточное отверстие 28 и спускное отверстие 30 для охлаждающей жидкости предусмотрены между ребрами 45 жесткости и ближайшим сегментом 50 стенки юбки. Кроме того, они находятся в соединительной области между сегментом 50 стенки юбки и соединительной стенкой 60, т.е. в углу между ними обоими, за счет чего обеспечивается оптимальное направление потока охлаждающей жидкости вдоль соответствующих внутренних стенок направляющей юбки 40 поршня. Отверстия 28, 30, таким образом, смещены от центральной оси поршня 10, проходящей перпендикулярно оси поршневого пальца и перпендикулярно оси поршня. Направленное впрыскивание посредством не показанного сопла тем самым упрощается, за счет чего улучшается охлаждающее действие. Здесь следует указать на то, что обозначения «приточное отверстие для охлаждающей жидкости» и «спускное отверстие для охлаждающей жидкости» следует понимать как полные синонимы, поскольку впуск и выпуск могут меняться друг с другом, ил оба отверстия могут одновременно служить впусками и выпусками.

На Фиг. 12-15 показаны различные проекции третьего варианта выполнения. На них ссылочные обозначения, соответствующие обозначениям компонентов первого варианта выполнения, дополнены «b».

Согласно третьему варианту выполнения указанные приточное отверстие 28b и спускное отверстие 30b для охлаждающей жидкости выполнены не в соединительной области краевого участка 50b направляющей юбки с соединительной стенкой 60b и не между направляющей юбкой 40 поршня и ближайшим ребром жесткости, а впуск 28b для охлаждающей жидкости предусмотрен вне направляющей юбки 40 поршня в области соединения между бобышкой 62b для поршневого пальца и соединительной стенкой 60b. Кроме того, спускное отверстие 30b для охлаждающей жидкости располагается приблизительно на делящей поршень пополам плоскости, лежащей перпендикулярно оси поршневого пальца, и между сегментом 50b стенки юбки, находящимся на удалении от приточного отверстия 28b для охлаждающей жидкости, и ближайшим к нему ребром 45b жесткости. Согласно одному не представленному варианту выполнения как приточное отверстие 28b, так и спускное отверстие 30b для охлаждающей жидкости расположены вне направляющей юбки поршня, особенно предпочтительно - в области соединения между бобышкой 62b для поршневого пальца и соединительной стенкой 60b.

На фиг. 15 поршень согласно третьему варианту выполнения показан под углом снизу. Здесь ближайшая к приточному отверстию 28b для охлаждающей жидкости бобышка 62b для поршневого пальца снабжена выемкой 29b, которая облегчает введение охлаждающего масла в это приточное отверстие 28b. Другая бобышка 62b для поршневого пальца имеет усилительный элемент 63b для стабилизации.

Помимо расположения указанных приточного и спускного отверстий для охлаждающей жидкости, а также формы и свойств ребер жесткости, приведенные варианты выполнения отличаются также и формой сегментов стенки юбки. Из фиг. 9, иллюстрирующей вид сбоку согласно второму варианту выполнения, явствует, что, начиная от области привязки к головке поршня, не требуется никакого выпуклого изгиба участков 52, напротив, они могут быть вогнутыми, быстро сужаться, а к ним примыкают прямолинейные участки 53, проходящие не параллельно, а постепенно расходясь друг от друга. На фиг. 14 показана плавно волнистая форма участков 52 согласно третьему варианту выполнения.

Чтобы не перегружать описание избыточной информацией, второй и третий варианты выполнения разъяснены менее подробно, чем первый вариант осуществления изобретения. Поэтому следует отдельно указать на то, что признаки и технические результаты первого варианта выполнения относятся также и к второму, и к третьему вариантам выполнения, если они не вступают в противоречие с характеристиками первого варианта выполнения.

1. Поршень (10) для двигателя внутреннего сгорания, содержащий дно (22) поршня, цилиндрическую головку (11) поршня, примыкающую к дну (22) поршня, и по меньшей мере частично полую направляющую юбку (40) поршня, которая выполнена на головке (11) поршня на стороне, обращенной от дна (22) поршня, и которая имеет два противолежащих сегмента (50) стенки юбки, а также две противолежащие соединительные стенки (60), которые соединяют сегменты (50) стенки юбки, причем каждая соединительная стенка (60) снабжена отверстием (61) для поршневого пальца, причем

головка (11) поршня содержит кольцевой охлаждающий канал (18) с по меньшей мере одним приточным отверстием (28) и по меньшей мере одним спускным отверстием (30),

каждый из обоих сегментов (50) стенки юбки расширяется к головке (11) поршня таким образом, что длина сектора (L1) выполненной на головке (11) поршня стороны сегмента (50) стенки юбки больше, чем длина сектора (L2) обращенной от головки (11) поршня стороны сегмента (50) стенки юбки, и

на головке (11) поршня выполнены два ребра (45) жесткости, проходящие в значительной мере параллельно оси поршневого пальца или дугообразно и по существу от одного отверстия (61a) для поршневого пальца до другого отверстия для поршневого пальца и проходящие в полость направляющей юбки (40) поршня, причем

приточное отверстие (28) и спускное отверстие (30) предусмотрены соответственно между ребром (45) жесткости и ближайшим к нему сегментом (50) стенки юбки.

2. Поршень (10) по п. 1, отличающийся тем, что приточное отверстие (28) и/или спускное отверстие (30) находятся в области одного сегмента (50) стенки юбки и/или в области одной соединительной стенки (60).

3. Поршень (10) по п. 1 или 2, отличающийся тем, что наименьшая длина сектора (L3) по меньшей мере одного из сегментов (50) стенки юбки находится между стороной, выполненной на головке (11) поршня, и стороной, обращенной от головки (11) поршня.

4. Поршень (10) по п. 3, отличающийся тем, что наименьшая длина сектора (L3) находится ближе к стороне, выполненной на головке (11) поршня, чем к стороне, обращенной от головки (11) поршня.

5. Поршень (10) по п. 1 или 2, отличающийся тем, что сегменты (50) стенки юбки имеют по две кромки, которые соединяют выполненную на головке (11) поршня сторону сегмента (50) стенки юбки с обращенной от головки (11) поршня стороной того же сегмента (50) стенки юбки, причем кромки имеют выпукло-изогнутый участок, начиная от головки (11) поршня.

6. Поршень (10) по п. 5, отличающийся тем, что выпукло-изогнутые участки кромок переходят соответственно в вогнутые изгибы, а затем проходят по существу прямолинейно.

7. Поршень (10) по п. 6, отличающийся тем, что прямолинейные участки кромок проходят непараллельно и/или их расстояние до стороны сегмента (50) стенки юбки, которая обращена от головки (11) поршня, увеличивается.

8. Поршень (10) по п. 1 или 2, отличающийся тем, что каждая из соединительных стенок (60) снабжена бобышкой (62) для поршневого пальца, в которой находится соответствующее отверстие (61) для поршневого пальца и которая имеет увеличенную толщину стенок.

9. Поршень (10) по п. 8, отличающийся тем, что бобышки (62) для поршневого пальца проходят по существу наружу, начиная от участков соответствующих соединительных стенок (60) с меньшей толщиной.

10. Поршень (10) по п. 1 или 2, отличающийся тем, что он выполнен из алюминия или алюминиевого сплава.



 

Похожие патенты:

Поршень предназначен для преобразования давления жидкости в возвратно-поступательное движение поршня. Поршень содержит внутреннюю камеру, и кольцевую канавку, сообщающуюся с камерой.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в двигателях, насосах, компрессорах с движущимися возвратно-поступательными поршнями. Система содержит устройство для скрепления поршня, содержащее шток поршня, содержащий выступ, и гайку штока поршня, соединенную со штоком поршня.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкциям поршневых машин. Цилиндропоршневая группа содержит втулку цилиндра (1), поршень (2) с бобышками (3), компрессионные и маслосъемные кольца (4).

Изобретение может быть использовано при изготовлении поршня (10) для двигателя внутреннего сгорания. Край и/или дно полости (14) камеры сгорания подвергают обработке оплавлением, глубину которой изменяют в окружном направлении.

Изобретение относится к области охлаждения подвижных частей двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения поршней и штоков.

Изобретение относится к области охлаждения двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является уменьшение потерь охлаждающей жидкости при охлаждении поршневых групп двигателя.

Изобретение относится к области охлаждения подвижных частей двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения поршней и штоков.

Изобретение относится к области охлаждения подвижных частей двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения поршней и штоков.

Изобретение относится к области охлаждения двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является исключение потерь охлаждающей жидкости при охлаждении поршневых групп.

Изобретение относится к области охлаждения двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения поршней, штоков и цилиндра.

Изобретение относится к области охлаждения подвижных частей двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения поршней и штоков.

Изобретение относится к области охлаждения двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является уменьшение потерь охлаждающей жидкости при охлаждении поршневых групп двигателя.

Изобретение относится к области охлаждения подвижных частей двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения поршней и штоков.

Изобретение относится к области охлаждения подвижных частей двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения поршней и штоков.

Изобретение относится к области охлаждения двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является исключение потерь охлаждающей жидкости при охлаждении поршневых групп.

Изобретение относится к области охлаждения двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения поршней, штоков и цилиндра.

Изобретение относится к области охлаждения двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является уменьшение потерь охлаждающей жидкости.

Изобретение относится к охлаждению двигателей внутреннего сгорания, а именно поршневой группы двигателя. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения поршней, штоков и цилиндра однотактного двигателя с внешней камерой сгорания.

Изобретение относится к области охлаждения подвижных частей двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения поршней и штоков.

Изобретение относится к области охлаждения подвижных частей двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения поршней и штоков.

Изобретение относится к шатунно-поршневой группе для двигателя внутреннего сгорания. Техническим результатом является уменьшение осевого расстояния между шатуном и бобышкой поршня. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель содержит днище (2) поршня, юбку (3) поршня, окружающую днище (2) поршня по его окружности, и бобышку (5) днища поршня, предназначенную для приема шатуна (6), причем шатун соединен с ведущим валом двигателя (12) внутреннего сгорания. Поршень (1) подвижно соединен с шатуном (6). При этом между первой поверхностью (21), обращенной к шатуну (6) бобышки (5) днища поршня, и второй поверхностью (22), обращенной к шатуну (6) бобышки (5) днища поршня, образовано осевое расстояние (А). В соответствии с изобретением для уменьшения осевого расстояния (А) бобышка (5) днища поршня приспособлена к перемещению шатуна (6). 2 з.п. ф-лы, 24 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к поршням для двигателей внутреннего сгорания. Поршень для двигателя внутреннего сгорания содержит дно поршня, цилиндрическую головку поршня, примыкающую к дну поршня, и по меньшей мере частично полую направляющую юбку поршня. Юбка выполнена на головке поршня на стороне, обращенной от дна поршня, и имеет два противолежащих сегмента стенки юбки. Две противолежащие соединительные стенки соединяют сегменты стенки юбки. Каждая соединительная стенка снабжена отверстием для поршневого пальца. Головка поршня содержит кольцевой охлаждающий канал с по меньшей мере одним приточным отверстием и по меньшей мере одним спускным отверстием. Каждый из обоих сегментов стенки юбки расширяется к головке поршня таким образом, что длина сектора выполненной на головке поршня стороны сегмента стенки юбки больше, чем длина сектора обращенной от головки поршня стороны сегмента стенки юбки. На головке поршня выполнены два ребра жесткости, проходящие в значительной мере параллельно оси поршневого пальца или дугообразно и по существу от одного отверстия для поршневого пальца до другого отверстия для поршневого пальца и проходящие в полость направляющей юбки поршня. Приточное отверстие и спускное отверстие предусмотрены соответственно между ребром жесткости и ближайшим к нему сегментом стенки юбки. Технический результат заключается в снижении температуры поршня, а также снижении термических и механических нагрузок в области дна поршня. 9 з.п. ф-лы, 15 ил.

Наверх