ШАТУННО-ПОРШНЕВАЯ ГРУППА Российский патент 1995 года по МПК F16J1/14 

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для использования в машинах объемного действия, преимущественно в двигателях внутреннего сгорания.

Известна шатунно-поршневая группа двигателя внутреннего сгорания, содержащая поршень с днищем, промежуточную цилиндрическую ось, профилированную верхнюю головку.

Недостатком шатунно-поршневой группы является образование зазора между пальцами поршня за счет трущихся поверхностей.

Известна шатунно-поршневая группа, содержащая поршень, шатун с выпуклой цилиндрической верхней головкой, охваченной гибкими центрирующими элементами и прижимной пружиной.

Недостатками шатунно-поршневой группы являются значительный изгиб гибких связей при малом радиусе кривизны верхней головки шатуна и то, что прижимной элемент не обеспечивает надежного прижатия шатуна к поршню.

Технической задачей изобретения является увеличение радиуса изгиба гибких элементов, не уменьшение скольжения и исключение отрыва поршня от шатуна.

Техническая задача решается тем, что в шатунно-поршневой группе, содержащей поршень, шатун с верхней головкой, контактирующей с дном поршня, стягивающий элемент, поверхность верхней головки шатуна выполнена в виде выпуклой цилиндрической центральной поверхности и боковых выпуклых цилиндрических поверхностей, расположенных попарно симметрично относительно центральной, а дно поршня выполнено в виде центральной и боковых вогнутых опорных цилиндрических поверхностей в плоскости качания шатуна, расположенных попарно симметрично относительно центральной поверхности, причем радиусы опорных поверхностей поршня больше радиусов поверхностей шатуна, а стягивающие элементы выполнены в виде гибких тяг, расположенных вдоль шатуна.

Кроме того, шатунно-поршневая группа снабжена плоскими пружинами, расположенными вдоль шатуна, верхний конец которых жестко закреплен на шатуне, а на нижних концах закреплены гибкие тяги.

На фиг. 1 изображена шатунно-поршневая группа в разрезе; на фиг. 2 дно поршня; на фиг. 3 сечение А-А на фиг. 2.

Шатунно-поршневая группа содержит поршень 1 с профилированным дном 2, шатун 3 с верхней головкой 4, выполненной в виде выпуклой цилиндрической центральной поверхности 5, которой обеспечивается центровка, и четырех выпуклых цилиндрических боковых поверхностей 6, 7, расположенных попарно симметрично относительно центральной поверхности 5. Дно 2 поршня 1 имеет центральную цилиндрическую вогнутую в плоскости качания шатуна опорную поверхность 8 и четыре боковые вогнутые цилиндрические опорные поверхности 9, 10, расположенные попарно симметрично относительно центральной. При этом радиусы кривизны опорных поверхностей поршня 1 больше радиусов кривизны выпуклых поверхностей шатуна, а взаимное расположение его центральной и боковых опорных поверхностей обеспечивает контактирование центральной поверхности 5 шатуна с верхней точкой центральной опорной поверхности 8 в исходном положении шатуна, а боковых поверхностей 6, 7 с верхними точками боковых опорных поверхностей 9, 10 при максимальном отклонении шатуна. Шатунно-поршневая группа снабжена плоскими пружинами 11, расположенными вдоль шатуна 3 и закрепленными на нем ближними к головке шатуна концами, на дальних концах которых закреплены стягивающие гибкие тяги 12, расположенные по обе стороны вдоль шатуна 3 и закрепленные другими концами на дне 2 поршня 1. В верхней головке 4 шатуна 3 тяга 12 проходит между боковыми поверхностями 13, 14, по которым тяги изгибаются при отклонении шатуна.

Шатунно-поршневая группа работает следующим образом.

При возвратно-поступательном движении поршня 1 шатун 3 совершает колебательные движения. При отклонении шатуна 3, например, вправо от центрального положения центральная поверхность 5 верхней головки 4 шатуна 3 перекатывается по центральной опорной поверхности 8, переходя на нисходящую ветвь вогнутой поверхности. При этом направление шатуна и, следовательно, направление приложения силы отклоняются от направления нормали вогнутой поверхности, что приводит к появлению сил, направленных по касательной, и неустойчивости шатуна 3 на опорной поверхности. При дальнейшем отклонении шатуна 3 боковая поверхность 7 входит в соприкосновение с боковой опорной поверхностью 10, причем на восходящей ветви кривизны, стремясь занять направление нормали, что уменьшает сдвигающие усилия и обеспечивает устойчивое обкатывание головки 4 шатуна 3 по поршню 1 без скольжения. При этом пружины 11 отклоняются влево, тем самым компенсируется увеличение расстояния между точками крепления тяг 12 при отклонении верхней головки 4 шатуна.

Таким образом, введение боковых поверхностей позволяет исключить скольжение в точках касания поршня 1 и шатуна 3, а введение плоских пружин 11 с тягами 12 компенсирует увеличение расстояния между точками крепления тяг при отклонении верхней головки 4 шатуна, следовательно, исключает возможность отрыва поршня 1 от шатуна 3. Расположение тяг 12 между боковыми поверхностями 6, 7 шатуна 3 позволяет увеличить их радиус изгиба.

Использование: в машинах объмного действия. Сущность изобретения: шатун с верхней головкой контактирует с дном поршня. Поверхность верхней головки выполнена в виде выпуклой цилиндрической центральной поверхности и боковых выпуклых цилиндрических поверхностей, расположенных попарно симметрично относительно центральной. Дно поршня выполнено в виде центральной и боковых вогнутых опорных цилиндрических поверхностей плоскости качания шатуна, расположенных попарно симметрично относительно центральной поверхности. Радиусы опорных поверхностей поршня больше радиусов поверхностей шатуна. Стягивающие элементы выполнены в виде гибких тяг, расположенных вдоль шатуна. Плоские пружины расположены вдоль шатуна, их верхние концы жестко закреплены на шатуне, а на нижних концах закреплены гибкие тяги. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. ШАТУННО-ПОРШНЕВАЯ ГРУППА, содержащая поршень, шатун с верхней головкой, контактирующий с дном поршня, стягивающие элементы, отличающаяся тем, что поверхность верхней головки шатуна выполнена в виде выпуклой цилиндрической центральной поверхности и боковых выпуклых цилиндрических поверхностей, расположенных попарно симметрично относительно центральной, а дно поршня выполнено в виде центральной и боковых вогнутых опорных цилиндрических поверхностей в плоскости качания шатуна, расположенных попарно симметрично относительной центральной поверхности, причем радиусы опорных поверхностей поршня больше радиусов поверхностей шатуна, а стягивающие элементы выполнены в виде гибких тяг, расположенных вдоль шатуна. 2. Группа по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена плоскими пружинами, расположенными вдоль шатуна, верхние концы которых жестко закреплены на шатуне, а на нижних концах закреплены гибкие тяги.