Единый поршневой узел двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1992 года по МПК F02F5/00 

личению трения, и соответственно, повышению удельного расхода топлива.

Многоэлементность поршневого узла увеличивает его технологическую сложность и затрудняет его установку на поршне.

Частично этих недостатков лишен ком- плект компрессионных и маслосъемных колец, который устанавливается на поршне как единый узел.

Этот узел включает набор из нескольких (не менее трех) кольцевых элементов, выполняющих компрессионные и маслосъем- ные функции, установленных в одну общую кольцевую проточку на поршне, имеющей канавки на дне.

Однако и такому поршневому узлу присущи недостатки.

Сомкнутый по оси комплект поршневых кол-ец, собранный в одной проточке, снижает осевую остойчивость каждого из элементов, что снижает их долговечность и маслосьемную эффективность всего узла;

наличие большого количества сопряженных между собой деталей увеличивает потери на трение, что ведет к увеличению удельного.расхода топлива;расположение единого узла в верхней части поршня снижает эффективность теплообмена, что повышает возможность за- коксования элементов и ведет к снижению его компрессионной и маслосъемной эффективности, а также снижает долговечность поршня;

многоэлементность и конструктивная сложность составляющих элементов узла предопределяет сложность их изготовления и сборки.

Целью изобретения является повышение долговечности поршневого узла и экономичности ДВС по топливу и маслу.

Цель достигается тем, что единый поршневой узел, включающий компрессионный и маслосъемный элементы, установленные в общей кольцевой проточке на поршне с канавками на ее дне, изготовлен в виде однодетального кольцевого обода, имеющего два рабочих выступа, соединенных перемычкой, на которой выполнены радиальные упругие отгибы, упирающиеся в дно проточки на поршне.

Такая конструкция поршневого узла обеспечивает его высокую долговечность за счет улучшения теплоотдачи, высокие компрессионные и маслосъемные свойства рабо- чих выступов, предельную простоту изготовления и сборки за счет выполнения узла в виде одной кольцевой детали.

На фиг.1 показано поперечное сечение поршневого узла; на фиг.2 - часть поршневого узла в изометрии.

Единый поршневой узел состоит из однодетального разрезного обода 1, установленного в кольцевой проточке 2 и поршня 3.

Обод 1 выполнен методом проката и гибки стальной полосы и имеет верхний 4 и нижний 5 рабочие выступы и соединяющую их перемычку 6 с торцовыми полками 7.

Расстояние между выступами соответствует величине необходимого осевого рас- 0 средоточения двухколечного поршневого комплекта, принятого в двигателестроении.

Верхний выступ 4 обода 1 имеет, например, бочкообразную форму рабочей поверхности и выполняет компрессионные

5 функции.

Нижний выступ 5 выполнен в виде

-скребкового элемента, выполняющего как компрессионные, так и маслосъемные функции.

0 Торцовые полки 7 отогнуты радиально внутри в плоскости, перпендикулярной перемычке 6, и предназначены для придания ободу 1 общей упругости, осевой остойчивости и торцового уплотнения.

5 Перемычка 6 предназначена для осевого рассредоточения рабочих выступов 4 и 5 с торцовыми полками 7 и частичного отвода через масляную пленку тепла от поршня 3 на стенку цилиндра 8.

0 На перемычке б над нижним рабочим выступом 5 по.всему периметру через равные интервалы-методом надрезки выполнены радиальные упругие отгибы 9, конечные участки которых 10 эквидистантны проточке

5 2 на поршне 3.

Упругие радиальные отгибы 9 выполняют роль радиального расширителя и предназначены для создания требуемой упругости маслосъемного выступа (элемен0 та) 5.

Проточка 2 поршня 3 имеет на дне две радиальные канавки 11 и 12 для установки в них торцовых полок 7-обода 1, фиксирующих его положение на поршне 3,

5 Для обеспечения установки обода 1 на поршень 3 и предотвращения прорыва газов и масла на нем выполнен косой замок 13.

Сборка поршневого узла осуществляется путем предварительного режима обода 1

0 с последующей установкой его торцовых полок 7 в канавки 11 и 12 на дне проточки 2 поршня 3.

После установки обода 1 поршень 3 вводится в цилиндр 8 двигателя.

5 В результате воздействия стенки цилиндра 8 на рабочие выступы 4, 5 обод 1 обжимается до величины теплового зазора в его замке 13.

В ходе обжатия увеличивается упругость обода 1 и, соответственно, обеспечивается необходимый поджим его рабочих поверхностей к стенке цилиндра 8.

Одновременно опирающиеся на дно проточки 2 поршня 3 упругие радиальные отгибы 9 за счет изгибных деформаций со- здают необходимые для маслосьемного элемента 5 дополнительные поджимные усилия.

Часть дополнительных усилий, создаваемых отгибами 9 через сплошные участки перемычки 6, передаются верхнему выступу 4.

В результате воздействия упругих отгибов 9 перемычка 6 обода 1 отклоняется (перекашивается) по оси на величину зазоров между торцовыми полками 7 и канавками 11 и 12.

При этом внутренние участки 14 торцовых полок 7 упираются о нижние стенки своих канавок 11 и 12, чем достигается дополнительное уплотнение обода 1.

В ходе работы двигателя единый поршневой узел работает следующим образом.

Компрессионные функции осуществля- ются за счет надежного прилегания поверхностей рабочих выступов 4 и 5 к стенке цилиндра 8 и перекрытием закольцевого пространства торцовыми полками 7, опирающимися на нижние стенки канавок 11 и 12.

При этом газы, проникая в верхнюю канавку 11 проточки 2,еще плотнее прижимают торцовую полку 7 к нижней стенке канавки 11. Кроме того, давление прорвавшихся газов, воздействуя на внутреннюю поверхность верхнего компрессионного выступа 4, еще плотнее поджимает его к стен- ке цилиндра 8, увеличивая компрессионные свойства узла.

Отснятое нижним выступом 5 масло отводится через маслоотводные окна 15 поршня 3 в картер двигателя.

Упругие отгибы 9 обеспечивают надежный постоянный поджим маслосьемного выступа 5 к стенке цилиндра 8, в том числе и при перекладке поршня, когда рабочий выступ 5 в результате наклона поршня приобретает эллиптическую форму, а также обеспечивает компенсацию поджимных

усилий по мере износа рабочих повер но- стей.

Таким образом применение поршневого узла предлагаемой конструкции создает следующие преимущества: повышение долговечности узла за счет улучшения теплооб- мена в гильзо-поршневой . группе и нормального осевого рассредоточения рабочих выступов; повышает компрессионные свойства обода по сравнению с комплектом поршневых колец, что обеспечивает снижение удельного расхода топлива, при этом дополнительный положительный эффект достигается тем, что линия контакта бочкообразной рабочей поверхности со стенкой цилиндра смещена ниже от оси ее симметрии, что конструктивно выгодно для компрессионных колец; повышается маслосъемная способность поршневого узла благодаря более равномерному поджиму маслосъемных выступов к стенке цилиндра и лучшему перекрытию закольцевого пространства; уменьшение потерь на трение благодаря уменьшению количества и площади трущихся поверхностей обеспечивает дополнительное снижение удельного расхода топлива; высокая осевая остойчивость кольцевого обода, быстрая приспособляемость его рабочих поверхностей; технологическая простота изготовления однодетального обода, предельная простота сборки; возможность применения не только в ДВС, но и в других поршневых машинах.

Формула изобретения Единый поршневой узел двигателя внутреннего сгорания, включающий компрессионный и маслосъемный элементы, установленные в общей кольцевой проточке на поршне с канавками на ее поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности и упрощения его конструкции, компрессионный и маслось- емный элементы выполняют заодно в виде разрезного обода, снабженного двумя рабочими выступами, соединенными перемычкой, на которой выполнены радиальные отгибы, упирающиеся в канавки на поверхности проточки.

/4

Использование: конструкции поршневых узлов ДВС. Сущность изобретения: единый поршневой узел состоит из однодетального разрезного обода, установленного в кольцевой проточке поршня. Обод выполнен методом проката и гибки стальной полосы и имеет верхние и нижний рабочие выступы и соединяющую их перемычку с торцовыми полками. Расстояние между выступами соответствует величине необходимого осевого рассредоточения двухколечного поршневого комплекта, принятого в двигателест- роении. Верхний выступ обода имеет, например, бочкообразную форму рабочей поверхности и выполняет компрессионные фунИзобретение относится к двигателест- роению, а именно к конструкциям поршневых узлов. Известен поршневой узел, включающий размещенные в одной канавке поршня два кольцевых элемента разной радиальной толщины с расширителем для нижнего элемента и гребенчатым сепаратором, размещенным между ними. кции. Нижний выступ выполнен в виде скребкового элемента, выполняющего как компрессионные, так и маслосьемные функции. Торцовые полки отогнуты радиально внутри в плоскости, перпендикулярной перемычке, и предназначены для придания ободу общей упругости осевой остойчивости и торцового уплотнения. Перемычка предназначена для осевого рассредоточения рабочих выступов с торцовыми полками и частичного отвода через масляную пленку тепле от поршня на стенку цилиндра. На перемычке над нижним рабочим выступом по всему периметру через равные интервалы методом надрезки выполнены радиальные упругие отгибы, конечные участки которых эквидистантны проточке на поршне. Упругие радиальные отгибы выполняют функцию радиального расширителя и предназначены для создания требуемой упругости маслосъемного выступа. Проточка поршня имеет на дне две радиальные канавки для установки в них торцовых полок обода, фиксирующих его положение на поршне. .Для обеспечения установки обода на поршень и предотвращения прорыва газов и масла на нем выполнен косой замок. 2 ил. При этом верхний кольцевой элемент, благодаря тому, что внутренняя часть радиальной толщины сепаратора выполнена сплошной, выполняет как компрессионные, так и маслосъемныё функции. Недостатками такой конструкции является то, что известный поршневой узел двух- функционального назначения не исключает необходимость иметь на поршне еще одно- два компрессионных кольца, что ведеткувесл с XI х| оо со 4 СЛ