AT511896A1 - BEARING CONNECTION AND ENGINE CYLINDER - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Lagerverbindung mit einem starr mit einem Kolben (2) verbundenen Pleuel (3) und einer vom Pleuel (3) angetriebenen Kurbelwelle (4), wobei das Pleuel (3) kurbelwellenseitig mit einem Querlager (6) für einen Gleitstein (5) verbunden ist, wobei der Gleitstein (5) in dem Querlager (6) hin- und her bewegbar gelagert ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass im Gleitstein (5) ein Wälzlager (7) zurAufnahme des Kurbelzapfens (24) einer Kurbelwelle (4) angeordnet ist.The invention relates to a bearing connection with a connecting rod (3) rigidly connected to a piston (2) and a crankshaft (4) driven by the connecting rod (3), the connecting rod (3) being provided with a transverse bearing (6) for a sliding block (5) on the crankshaft side ), wherein the sliding block (5) is reciprocably mounted in the transverse bearing (6). According to the invention it is provided that in the sliding block (5) a rolling bearing (7) for receiving the crank pin (24) of a crankshaft (4) is arranged.
Description
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Die Erfindung betrifft eine Lef<3erVdrbir1äung* gSmäß’*dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Des weiteren betrifft die Erfindung einen Motorzylinder mit zumindest einem Kolben. Letztlich betrifft die Erfindung einen Motor und einen Gegenkolbenmotor, die jeweils mit einer erfindungsgemäßen Lagerverbindung mit einer Kurbelweile verbunden sind.The invention relates to a power transmission according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to an engine cylinder with at least one piston. Finally, the invention relates to a motor and an opposed piston engine, which are each connected to a bearing connection according to the invention with a crankshaft.
Ziel der Erfindung ist die Erstellung einer hohe Standzeit bei hohen Drehzahlen aufweisenden Lagerverbindung. Ein Zylinder oder Motor mit einer derartigen Lagerverbindung soll ebenso wie die Lagerverbindung einfach und kostengünstig herstellbar und allen Betriebssituationen gewachsen sein.The aim of the invention is the creation of a long service life at high speeds bearing connection. A cylinder or motor with such a bearing connection as well as the bearing connection should be easy and inexpensive to manufacture and be able to cope with all operating situations.
Erfindungsgemäß werden diese Ziele bei einer Lagerverbindung der eingangs genannten Art mit den im Kennzeichen des Anspruches 1 angeführten Merkmalen erreicht, nämlich dadurch, dass im Gleitstein ein Wälzlager zur Aufnahme der Kurbel schleife einer Kurbelwelle angeordnet ist. Die erfindungsgemäß ausgebildete Lagerverbindung ist langlebig und reibungsarm und bietet hohe Verschleißfestigkeit.According to the invention, these objects are achieved in a bearing connection of the type mentioned above with the features cited in the characterizing part of claim 1, namely the fact that in the sliding block a rolling bearing for receiving the crank loop of a crankshaft is arranged. The inventively designed bearing connection is durable and low friction and offers high wear resistance.
Ein einfacher Aufbau bei hoher Standfestigkeit ergibt sich, wenn das Querlager und das Pleuel einstückig bzw. aus einem Teil, insbesondere einem Feingussteil, ausgebildet sind.A simple structure with high stability arises when the transverse bearing and the connecting rod are formed in one piece or from a part, in particular a precision casting.
Ein erfindungsgemäßer Zylinder ist mit den Merkmalen des Anspruches 15 charakterisiert, nämlich dadurch, dass der Zylinder in seinem brennraumfernen Basisbereich eine Führung aufweist, in der das Pleuel geführt gelagert ist.An inventive cylinder is characterized by the features of claim 15, namely the fact that the cylinder has a guide in its base region remote from the combustion chamber, in which the connecting rod is mounted guided.
Baulich sowie reibungs- und kühlungsmäßig ist es von Vorteil, wenn der Gleitstein zweiteilig ausgebildet ist und die beiden Teile das Wälzlager, vorzugsweise ein Nadellager, für die Kurbelschleife umfassen oder wenn der Gleitstein einteilig ausgebildet ist, und wenn das Wälzlager eine Füllnut aufweist und das Wälzlager auf die Kurbelschleife aufgefädelt ist und/oder wenn der Gleitstein in dem Querlager in einer Richtung quer zur Zyiinderlängsachse auf Rollen verschiebbar geführt ist und/oder das Querlager bzw, dessen Lagerausnehmung rechteckförmigen Innenquerschnitt, gegebenenfalls mit gerundeten Verlauf aufweisenden Innenecken, besitzt.Structurally and friction and Kühlungsmäßig it is advantageous if the sliding block is formed in two parts and the two parts of the rolling bearing, preferably a needle bearing, for the crank loop or if the sliding block is integrally formed, and if the rolling bearing has a Füllnut and the rolling bearing is threaded onto the crank loop and / or if the sliding block in the transverse bearing in a direction transverse to the Zyiinderlängsachse slidably guided on rollers and / or the transverse bearing or whose bearing recess rectangular internal cross-section, optionally having a rounded course having inner corners.
Um eine Verbesserung der Kühlung zu erreichen, ist vorgesehen, dass im Kolbenboden zumindest ein Hohlraum ausgebildet ist, der in seinem der Koibenlangsachse nahen Bereich an eine durch das Pleuel verlaufende Ölzuleitung angeschlossen ist, wobei gegebenenfalls der Hohlraum von einer Anzahl von vorzugsweise radial im Kolbenboden verlaufenden, gegebenenfalls untereinander, insbesondere im Umfangsbereich des Kolbens miteinander verbundenen und/oder sich verzweigenden, Kanälen gebildet ist. Damit wird der Durchsatz von Öl zu Kühlzwecken durch den Kolbenboden durch die Beschleunigungen bei den Hubbewegungen des Kolbens ermöglicht und optimal gestaltet. 2 * f · · ·· 4, » · · Für die Praxis zeigte es sich, dass es für* die*OldGrctTStrömung von Vorteil ist, wenn der Hohlraum oder die den Hohlraum bildenden Kanäle und/oder die Rückführleitung in einem Winkel von 1° bis 4°, vorzugsweise 1° bis 3°, zu einer senkrecht auf die Kolbenlängsachse stehenden Ebene geneigt sind, wobei das periphere Ende des Hohlraums bzw. der den Hohlraum bildenden Kanäle der brennraumsseitigen Kolbenfläche näher liegen als die Rückführleitung.In order to achieve an improvement in the cooling, it is provided that at least one cavity is formed in the piston bottom, which is connected in its Koibenlangsachse near the region extending to a through the connecting rod oil supply, where appropriate, the cavity of a number of preferably radially extending in the piston crown , optionally with each other, in particular in the peripheral region of the piston interconnected and / or branching, channels is formed. Thus, the flow rate of oil for cooling purposes through the piston crown is made possible and optimally designed by the accelerations in the strokes of the piston. 2 * f ························································································································································································································································· to 4 °, preferably 1 ° to 3 °, are inclined to a plane perpendicular to the piston longitudinal axis plane, wherein the peripheral end of the cavity or the cavity forming channels of the combustion chamber side piston surface are closer than the return line.
Die Kühlung des Kolbens erfolgt mittels zugeführtem Öl, welches Öl durch die Beschleunigungen während der Hubbewegungen des Kolbens dem Kolbenboden zugeführt und aus dem Kolbenboden abtransportiert wird. Mit einer derartigen Anordnung ist ein großer Öldurchsatz zur Kühlung des Kolbens möglich. Des weiteren kann das abtransportierte Öl zur Schmierung der Kurbelwelle eingesetzt und in den Kurbelwellenraum zur weiteren Verwendung abgeleitet werden. Es erfolgt eine effiziente Kühlung des Kolbens über den Kolbenboden, wobei die Kühlung vor allem auch in den Randbereichen des Kolbens möglich ist.The cooling of the piston by means of supplied oil, which oil is supplied by the accelerations during the strokes of the piston to the piston head and transported away from the piston crown. With such an arrangement, a large oil flow rate for cooling the piston is possible. Furthermore, the removed oil can be used for lubrication of the crankshaft and be discharged into the crankshaft space for further use. There is an efficient cooling of the piston via the piston head, wherein the cooling is possible especially in the peripheral regions of the piston.
Ein einfacher Aufbau ergibt sich, wenn der Hohlraum oder die den Hohlraum bildenden Kanäle im Umfangsbereich des Kolbens gegebenenfalls über eine peripher verlaufende Sammelleitung an zumindest eine zum Pleuel führende Rückführleitung angeschlossen sind, wobei die Rückführleitung mit einer im Pleuel geführten Ölrückleitung in Verbindung steht und der Hohlraum oder die den Hohlraum ausbildenden Kanäle der Stirnfläche des Kolbens näher liegen als die Rückführleitungen. Für einen einfachen Aufbau kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Ölzuleitung zentral im Pleuel geführt ist und/oder dass eine an die Rückführleitung angeschlossene Ölrückleitung im Pleuel peripher oder außermittig angeordnet ist.A simple structure results when the cavity or the channels forming the cavity in the peripheral region of the piston are optionally connected via a peripheral manifold to at least one return line leading to the connecting rod, wherein the return line communicates with a guided in the connecting rod oil return and the cavity or the channels forming the cavity of the end face of the piston are closer than the return lines. For a simple construction can advantageously be provided that the oil supply is guided centrally in the connecting rod and / or that an attached to the return line oil return line is arranged peripherally or eccentrically in the connecting rod.
Eine einfache Herstellung und ein stabiler Aufbau der Lagerverbindung und des Kolbens ergeben sich, wenn der Kolben bezüglich seiner Längsmittelachse zentrisch symmetrisch ausgebildet ist und/oder wenn der Kolben mit dem Pleuel über einen Verbindungsteil, vorzugsweise in Form einer Hohlschraube, fest und starr, gegebenenfalls aber lös- und trennbar, verbunden ist, wobei die Ölzuleitung in eine Ausnehmung des Verbindungsteiles verlängert ist, die im Kopfbereich des Verbindungsteiles Ausströmöffnungen besitzt, die in den Hohlraum oder die den Hohlraum bildenden Kanäle münden.A simple production and a stable construction of the bearing connection and the piston arise when the piston is centrically symmetrical with respect to its longitudinal central axis and / or when the piston with the connecting rod via a connecting part, preferably in the form of a hollow screw, solid and rigid, but possibly detachable and separable, is connected, wherein the oil supply line is extended into a recess of the connecting part, which has in the head region of the connecting part outflow openings which open into the cavity or the channels forming the cavity.
Eine einfache Führung des für die Kühlzwecke herangezogenen Öls ergibt sich, wenn im Pleuel im Abstand vom Kolben eine Anschlussbohrung ausgebildet ist, die von der Oberfläche des Pleuels radial zur zentral gelegenen Ölzufuhrleitung führt und/oder wenn die Ölzuleitung im Pleuel bis zu dessen kolbenfernen Endbereich geführt bzw. verlängert ist und von dort über einen Überleitungskanal in den Innenraum des Querlagers weitergeführt ist. 3 • ·· ·*« I * 9 • · * ι i ab · ·A simple guidance of the oil used for the cooling purposes results when a connecting bore is formed in the connecting rod at a distance from the piston, which leads from the surface of the connecting rod radially to the centrally located oil supply line and / or if the oil supply in the connecting rod led to its piston remote end is extended and is continued from there via a transfer channel in the interior of the transverse bearing. 3 • ··· * «I * 9 • · * ι i ab ·
Vorteilhaft ist es ferner, wenn ‘der ‘Öbefreitungskänanh eine vom Querlager umschlossene Lagerausnehmung einmündet und/oder wenn im Gleitstein eine Bohrung ausgebildet ist, die den Gleitstein zwischen seinen gegenüberliegenden Wandflächen durchsetzt und/oder wenn in der kolbennahen Wandfläche des Gleitsteins eine dem Pleuel gegenüberliegende Vertiefung ausgebiidet ist, in deren Bereich der Überleitungskanal einmündet, welche Vertiefung zumindest eine Querstreckung besitzt, die dem Versatz des Gleitsteins bei seiner Hin- und Herbewegung entspricht.It is also advantageous if 'the' Öbefreitungskänanh opens a bearing recess enclosed by the transverse bearing and / or if a bore is formed in the sliding block, which passes through the sliding block between its opposite wall surfaces and / or if in the piston near wall surface of the sliding block a recess opposite the connecting rod is ausgebiidet, in the region of the transfer channel opens, which recess has at least one transverse extent corresponding to the displacement of the sliding block in his reciprocating motion.
Es ist ferner möglich, dass das Querlager an gegenüberliegenden Seiten jeweils mit einem Pleuel verbunden ist, wobei die beiden Pleuel vorzugsweise koaxial ausgerichtet sind. Für den Betrieb kann es von Vorteil sein, wenn der Gleitstein und das Querlager mit einer Führungseinheit in einer Ebene festgelegt und gegen eine gegenseitige Verdrehung um die Koibenachse gesichert sind. Für das Zusammenwirken von Zylinder, Motorkolben und Lagerverbindung ist es von Vorteil, wenn der Zylinder in seinem brennraumfernen Basisbereich eine Führung aufweist, in der das Pleuel gelagert ist. Dabei ist es vorgesehen, dass die Führung den Zylinder bzw. dessen brennraumfernes Ende abschließt.It is also possible that the transverse bearing is connected on opposite sides in each case with a connecting rod, wherein the two connecting rods are preferably aligned coaxially. For operation, it may be advantageous if the sliding block and the transverse bearing are fixed with a guide unit in a plane and secured against mutual rotation about the Koibenachse. For the interaction of cylinder, engine piston and bearing connection, it is advantageous if the cylinder has a guide in its base region remote from the combustion chamber, in which the connecting rod is mounted. It is envisaged that the guide closes the cylinder or its combustion chamber distal end.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Führung den Zylinder bzw. dessen brennraumfernes Ende abschließt und/oder in der Führung längs des Führungsweges für das Pleuel eine Ölversorgungsleitung ausgebildet ist, die mit der Anschlussbohrung zumindest über den halben Kolbenweg beginnend mit dem oberen Totpunkt des Kolbens kommuniziert und/oder in der Führung zumindest eine Nut ausgebildet ist, in der ein nach innen dichtender, metallischer Ölabstreifring für das Pleuel angeordnet ist. Damit kann das für Kühlzwecke eingesetzte, den Kolben verlassende Öl direkt zur Schmierung der Verbindung des Pleuels mit der Kurbelschwinge bzw. der Kurbelwelle, vorzugsweise dem das Pleuel mit der Kurbelwelle verbindende Lager, eingesetzt werden.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the guide closes the cylinder or its combustion chamber distal end and / or in the guide along the guide path for the connecting rod an oil supply line is formed with the connection bore at least over half the piston stroke starting with the top dead center of the piston communicates and / or in the guide at least one groove is formed, in which an inwardly sealing, metallic Ölabstreifring is arranged for the connecting rod. This can be used for cooling purposes, the piston leaving oil directly to lubricate the connection of the connecting rod with the rocker arm or the crankshaft, preferably the connecting rod connecting the crankshaft bearing.
Ein erfindungsgemäßer Gegenkolbenmotor umfasst zwei erfindungsgemäß ausgebildete Zylinder, in denen jeweils ein Kolben gelagert ist, wobei vorgesehen ist, dass die Zylinder mit ihrer brennraumseitigen Zylinderwandung miteinander verbunden, vorteilhafterweise einstückig bzw. einteilig ausgebildet sind und eine durchgehende Zylinderwand ausbilden, und die im Zylinder angeordneten Kolben gegenläufige Hübe ausführen und die beiden Kolben über jeweils eine erfindungsgemäße Lagerverbindung mit einer Kurbelwelle verbunden sind.An inventive opposed piston engine comprises two cylinders designed according to the invention, in each of which a piston is mounted, it being provided that the cylinders are connected with their combustion chamber side cylinder wall, advantageously integrally formed and one piece and form a continuous cylinder wall, and arranged in the cylinder piston perform opposite strokes and the two pistons are connected via a respective bearing connection according to the invention with a crankshaft.
Vorteilhaftenweise kann eine erfindungsgemäße Lagerverbindung für 180°-V-Motoren eingesetzt werden, wozu vorgesehen sein kann, dass die beiden Zylinder 4 • »l * * · » * * fl • * * «··· « · • ·· * fl* »* fl · beidseits der Kurbelwelle angeordnet sin'cf untfdas'PIeüel je9es*2Jflinders mit dem auf der Kurbelwelle gelegenen Querlager, vorzugsweise einstückig, verbunden ist.Advantageously, a bearing connection according to the invention can be used for 180 ° -V engines, for which it can be provided that the two cylinders 4 Is arranged on both sides of the crankshaft and is connected to the transverse bearing located on the crankshaft, preferably in one piece.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Fig. 1 zeigt in einem schematischen Schnitt einen Zylinder mit einem in diesem angeordneten Kolben und einer Lagerverbindung mit einem an den Kolben über ein Pleuel angeschlossenes Gleitlager für eine Kurbelwelle.In the following the invention will be explained in more detail with reference to the drawing, for example. Fig. 1 shows a schematic section of a cylinder with a piston arranged therein and a bearing connection with a connected to the piston via a connecting rod bearing for a crankshaft.
Fig. 2 zeigt ein Querlager, das zwischen einem Pleuel und einer Kurbelwelle liegt, wobei auch die Verbindung von Pleuel und Kolben unter Zuhilfenahme einer Verbindungsschraube erfolgt.Fig. 2 shows a transverse bearing which is located between a connecting rod and a crankshaft, whereby the connection of the connecting rod and piston takes place with the aid of a connecting screw.
Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht einer Lagerverbindung mit Pleuel und Querlager, die aus einem einzigen Bauteil gefertigt sind.Fig. 3 shows a schematic view of a bearing connection with connecting rod and transverse bearing, which are made of a single component.
Fig. 4 zeigt einen schematischen Schnitt durch einen erfmdungsgemäßen Gegenkolbenmotor.4 shows a schematic section through an inventive opposed piston engine.
Fig, 5 zeigt eine Verdrehsicherung bzw. Führungseinheit für einen Gleitstein eines Querlagers.Fig. 5 shows an anti-rotation or guide unit for a sliding block of a transverse bearing.
Fig. 6 zeigt schematisch einen 180°-V-Motor.Fig. 6 shows schematically a 180 ° V engine.
Fig. 7 zeigt schematisch eine 4 Zylinder Sternanordnung mit zwei 180°-V-Motoren.Fig. 7 shows schematically a 4 cylinder star arrangement with two 180 ° V engines.
Fig. 8 zeigt eine geschränkte Kurbelschleife.Fig. 8 shows a restricted crank loop.
Fig. 9 zeigt eine geneigte Kurbelschleife.Fig. 9 shows an inclined crank loop.
Fig. 10 und 11 zeigen Detailansichten eines Kolbens.10 and 11 show detailed views of a piston.
Fig. 12 zeigt einen Zylinder mit Ladeluftkühler.Fig. 12 shows a cylinder with intercooler.
In Fig. 1 ist in einem schematischen Schnitt ein Motorzylinder 1 dargestellt, dessen Brennraum durch einen nicht dargestellten Zylinderkopf verschlossen werden kann, in dem Zündeinheiten und/oder Einheiten zur Einbringung von Kraftstoff und/oder Kraftstoff-Luft-Gemischen angeordnet sein können. In dem brennraumfernen Endbereich des Zylinders 1 ist eine Führung 15 ausgebildet, die das brennraumfern gelegene Volumen des Zylinders 1 abschließt bzw. mit der Zylinderwandung verbunden ist und gleichzeitig ein Pleuel 3 führt, das starr mit einem Kolben 2 verbunden ist. Die Verbindung zwischen Pleuel 3 und Kolben 2 kann lösbar mit einem von einer Kopf- bzw. Hohlschraube gebildeten Verbindungsteil 19 erfolgen, der eine Ölführung 30 und zumindest eine Ölausströmöffnung 18 besitzt. Das Pleuel 3 trägt in seinem brenn raumfernen Endbereich ein Querlager 6, in dem ein Gleitstein 5 senkrecht zur Achse des Pleuels 3 verschiebbar gelagert ist. Dieser Gleitstein 5 ist mittels Rollen 8 in einer Lagerausnehmung 27 des Querlagers 6 verschiebbar gelagert. Der Gleitstein 5 ist zweiteilig ausgebildet, wobei die beiden Teile mittels Schrauben 17 miteinander fest verbindbar sind. Im Gleitstein 5 ist ein Wälzlager 7, vorteilhafterweise ein Nadellager, zur Aufnahme eines Kurbelzapfens 24 einer Kurbelwelle 4 angeordnet. 5 • · * · ·» ι « ι · « • · * · 4# · · « !m Pleuel 3 ist eine Ölzuleitung 9'äusgebilclet, dfe über elfte Anschlussbohrung 13 mit einer vom Kurbelweüengehäuse oder einem Ölsumpf kommenden Ölversorgungsleitung 22 in Verbindung steht, welche Ölversorgungsleitung 22 durch die Führung 15 geführt ist. Ausgehend vom Bereich des oberen Totpunktes kommunizieren die Ölversorgungsleitung 22 und die Anschlussbohrung 13 über eine gewisse Hubstrecke, sodass Öl in die Ölzuleitung 9 gefördert werden kann. Im vorliegenden Fall ist in der Führung 15 längs des Führungsweges für das Pleuel 3 eine Ölversorgungsleitung 22 ausgebildet, die mit der Anschlussbohrung 13 zumindest über den halben Kolbenweg zum und vom oberen Totpunkt des Kolbens 2 kommuniziert.In Fig. 1, an engine cylinder 1 is shown in a schematic section, the combustion chamber can be closed by a cylinder head, not shown, can be arranged in the ignition units and / or units for introducing fuel and / or fuel-air mixtures. In the combustion chamber remote end portion of the cylinder 1, a guide 15 is formed, which closes the combustion chamber remote located volume of the cylinder 1 and is connected to the cylinder wall and at the same time a connecting rod 3 leads, which is rigidly connected to a piston 2. The connection between connecting rod 3 and piston 2 can be made detachably with a connecting part 19 formed by a head screw or hollow screw, which has an oil guide 30 and at least one oil outlet opening 18. The connecting rod 3 carries in its combustion space remote end portion a transverse bearing 6, in which a sliding block 5 is mounted perpendicular to the axis of the connecting rod 3 slidably. This sliding block 5 is displaceably mounted by means of rollers 8 in a bearing recess 27 of the transverse bearing 6. The sliding block 5 is formed in two parts, wherein the two parts by means of screws 17 are firmly connected. In the sliding block 5 is a rolling bearing 7, advantageously a needle bearing, arranged to receive a crank pin 24 of a crankshaft 4. In the connecting rod 3, an oil supply line 9 is connected by means of an eleventh connection bore 13 to an oil supply line 22 coming from the crankcase housing or an oil sump which oil supply line 22 is guided by the guide 15. Starting from the region of top dead center, the oil supply line 22 and the connection bore 13 communicate over a certain stroke, so that oil can be conveyed into the oil feed line 9. In the present case, an oil supply line 22 is formed in the guide 15 along the guide path for the connecting rod 3, which communicates with the connection bore 13 at least over half the piston travel to and from top dead center of the piston 2.
Die Ölzuleitung 9 liegt zentral im Pleuel 3 und wird in dem Verbindungs- bzw. Haiteteil 19 weitergeführt, der in das Pleuel 3 eingesetzt und in der Mitte des Kolbens 2 gelegen ist. Dieser Verbindungs- bzw. Halteteil 19 dient einerseits zur Ausbildung von Ölleitungskanälen, wie dies im folgenden erörtert wird. Andererseits dient dieser Halte-bzw. Verbindungsteil 19 auch dazu, die Verbindung von Kolben 2 und Pleuel 3 starr und fest, insbesondere aber auch trenn- bzw. lösbar zu gestalten. Der mit einer zentralen Ausnehmung die Ölzuleitung 9 durch das Pleuel 3 verlängernde Verbindungs- bzw. Halteteil 19 besitzt Ausströmöffnungen 18, mit denen das zugeführte Öl Hohlräumen 10 bzw. von Kanälen gebildeten Hohlräumen 10 zugeführt werden kann, welche Hohlräume 10 im Kolbenboden des Kolbens 2 ausgebildet sind. Im Zuge des Abbremsens des Kolbens 2 bei Annäherung des Kolbens 2 an den oberen Totpunkt wird in der Ölzuleitung 9 befindliches Öl durch den Verbindungs- bzw. Halteteil 19 und die Ausströmöffnungen 18 in die Hohlräume 10 eingepresst. Dieses Öl strömt über peripher im Kolbenboden 21 ausgebildete Ring- bzw. Umkehrräume 28 und in ebenfalls im Kolbenboden 21 ausgebildete Rückführleitungen 11, und von diesen Rückführleitungen 11 in zumindest eine Ölrückleitung 12, die im Pleuel 3 ausgebildet ist.The oil feed 9 is centrally in the connecting rod 3 and is continued in the connecting or Haiteteil 19, which is inserted into the connecting rod 3 and located in the middle of the piston 2. This connection or holding part 19 serves on the one hand to form oil ducts, as will be discussed below. On the other hand, this holding or. Connecting part 19 also to make the connection of the piston 2 and connecting rod 3 rigid and firm, but in particular also separable or detachable. The connecting or holding part 19, which extends the oil feed 9 through the connecting rod 3 with a central recess, has outflow openings 18 with which the supplied oil can be supplied to cavities 10 or cavities 10 formed by channels, which cavities 10 are formed in the piston bottom of the piston 2 are. In the course of braking the piston 2 when the piston 2 approaches the top dead center, oil in the oil feed line 9 is pressed into the cavities 10 through the connection or holding part 19 and the discharge openings 18. This oil flows via peripheral formed in the piston head 21 ring or reverse chambers 28 and also formed in the piston head 21 return lines 11, and of these return lines 11 in at least one oil return line 12, which is formed in the connecting rod 3.
Die Hohlräume 10 bzw. die diese Hohlräume 10 bildenden Kanäle verlaufen ausgehend vom Pleuel 3 bzw. vom Verbindungs- bzw. Halteteil 19 in einem Winkel W leicht ansteigend zum Umfang des Kolbens 2. Die Umkehrräume 28 werden von peripher liegenden Hohlräumen oder Kanälen gebildet. Die von diesen Umkehrräumen 28 zum Pleuel 3 zurückführenden Rückführleitungen 11 sind ebenfalls geneigt ausgebildet, jedoch liegen die Einmündungen der Rückführleitungen 11 in den Umkehrraum 28 bzw. in die Ölrückleitung 12 weiter weg vom Brennraum bzw. von der brennraumsseitigen Kolbenfläche 31 als die Anschlüsse der Hohlräume 10 an den Halteteil 19 bzw. an den Umkehrraum 28.The cavities 10 or the channels forming these cavities 10 extend starting from the connecting rod 3 or from the connecting or holding part 19 at an angle W slightly rising to the circumference of the piston 2. The return spaces 28 are formed by peripherally located cavities or channels. The return lines 11 leading back from these return spaces 28 to the connecting rod 3 are likewise inclined, but the junctions of the return lines 11 are located further away from the combustion chamber or from the combustion chamber side piston surface 31 into the reverse space 28 or into the oil return line 12 than the connections of the cavities 10 to the holding part 19 and to the reverse space 28th
Zweckmäßig ist es, wenn der Hohlraum 10 oder die den Hohlraum 10 bildenden Kanäle und/oder die Rückführleitung 11 in einem Winkel W von 1° bis 4°, vorzugsweise 1° bis 3°, zu einer senkrecht auf die Kolbenlängsachse K stehenden Ebene geneigt sind, 6 6 • *· ι* · · ·» » · φ · · * · t * • t · · ·· » * · wobei das periphere Ende des Hohirat/hns'IO t>Zw.*der*den*‘hohlraum 10 bildenden Kanäle der brennraumsseitigen Kolbenfläche 31 näher liegt als die Rückführleitung 11.It is expedient if the cavity 10 or the channels 10 forming the cavity 10 and / or the return line 11 are inclined at an angle W of 1 ° to 4 °, preferably 1 ° to 3 °, to a plane perpendicular to the piston longitudinal axis K. , 6 6 * * * ι * · · · »· φ · · * * t * • t · · ··» * · where the peripheral end of the Hohirat / hns'IO t> * of * the * ' cavity 10 forming channels of the combustion chamber-side piston surface 31 is closer than the return line eleventh
In der Führung 15 ist zumindest eine Nut 23 ausgebildet ist, in der ein nach innen dichtender, metallischer Ölabstreifring 20 für das Pleuel 3 angeordnet ist, wobei in der Fläche der Führung 15 an der brennraumfernen Seite des Ölabstreifringes 20 die Einlauföffnung 14' eines Ölrückleitkanals 14 anschließt bzw. mündet, dessen anderes Ende in das Kurbelgehäuse geführt ist. Der Ölrückleitkanal 14 wird in der Führung 15 bzw. im Zylinder 1 derart geführt, dass er in Gebrauchslage des Zylinders 1 nach unten gerichtet ist und eine Ölrückförderung durch Schwerkraft ermöglicht.In the guide 15, at least one groove 23 is formed, in which an inwardly sealing, metallic Ölabstreifring 20 is arranged for the connecting rod 3, wherein in the surface of the guide 15 on the combustion chamber remote side of the oil control ring 20, the inlet opening 14 'of an oil return 14th connects or opens, the other end is guided in the crankcase. The oil return passage 14 is guided in the guide 15 or in the cylinder 1 in such a way that it is directed downwards in the position of use of the cylinder 1 and allows oil to be conveyed back by gravity.
Die im Pleuel 3 ausgebildete Ölzuleitung 9 besitzt an ihrem brennraumfernen Endbereich einen Überleitungskanal 16, der in die Lagerausnehmung 27 des Querlagers 6 mündet, um eine Schmierung des Gleitsteines 5 vorzunehmen. Damit wird die Hin- und Herbewegung des Gleitsteins 5 bzw. der Rollen 8 in der Lagerausnehmung 27 druckgeschmiert. Durch die Abbremsung des Kolbens 2 bei Annäherung an seinen unteren Totpunkt wird aufgrund der Massenträgheit in der Ölzuleitung 9 befindliches Öl durch den Überleitungskana] 16 in die Lagerausnehmung 27 eingepresst.Trained in the connecting rod 3 oil supply line 9 has at its end remote from the combustion chamber a transfer channel 16, which opens into the bearing recess 27 of the transverse bearing 6, to perform a lubrication of the sliding block 5. Thus, the reciprocating motion of the sliding block 5 and the rollers 8 is pressure-lubricated in the bearing recess 27. Due to the deceleration of the piston 2 when approaching its bottom dead center due to the inertia in the oil supply line 9 befindliches oil is pressed through the Überleitungskana] 16 in the bearing recess 27.
Wie aus Fig. 2 zu entnehmen ist, besitzt das Querlager 6 bzw, dessen Lagerausnehmung 27 rechteckförmigen Innenquerschnitt, gegebenenfalls mit gerundeten Verlauf aufweisenden Innenecken. Ferner ist aus Fig. 3 ersichtlich, dass die Ölrückleitung 12 über den Überleitungskanal 16 direkt in die Lagerausnehmung 27 einmündet.As can be seen from Fig. 2, the transverse bearing 6 or, whose bearing recess 27 has a rectangular inner cross-section, optionally with a rounded course having inner corners. Furthermore, it can be seen from FIG. 3 that the oil return line 12 opens directly into the bearing recess 27 via the transfer channel 16.
Die Lagerung des Kurbelzapfens 24 in dem Nadellager 7 des Gleitsteines 5 ist den Fig. 2 und 3 zu entnehmen. Diesen beiden Fig. ist auch zu entnehmen, dass die Ölrückleitung 12 im Pleuel 3 in Form von Teilen eines Zylinderringes ausgebildet ist.The bearing of the crank pin 24 in the needle bearing 7 of the sliding block 5 is shown in FIGS. 2 and 3. These two figures can also be seen that the oil return line 12 is formed in the connecting rod 3 in the form of parts of a cylinder ring.
Fig. 4 zeigt einen schematischen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Gegenkolbenmotor mit erfindungsgemäßen Kolben und Zylindern. Dieser Gegenkolbenmotor ist bezüglich einer Mittelebene 52 größtenteils symmetrisch bzw. spiegelbildlich bzw. mit um 180e verdrehten Zylindern aufgebaut. Der Gegenkolbenmotor umfasst zwei erfindungsgemäße Zylinder 1, die mit ihren brennraumseitigen Umfangswänden miteinander verbunden sind. Prinzipiell könnte ein derartiger Zylinder auch einstückig ausgebildet sein. In dem Zylinder 1 sind zwei erfindungsgemäße Kolben 2 angeordnet, an denen jeweils ein Pleuel 3 starr befestigt ist. Die Pleuel 3 sind in Führungen 15 geführt, die mit dem Zylinder an seinen beiden brennraumfemen Enden verbunden sind bzw. diese abschließen. An die Pleuel 3 sind Querlager 6 angeformt, in denen jeweils ein Gleitstein 5 hin- und herbewegbar gelagert ist, in welchem die Kurbelwelle 4 mit dem Kurbelzapfen 24 gelagert ist. Bis auf die Ölrückleitkanäle 14 ist im vorliegenden Fall der Aufbau des erfindungsgemäßen Gegenkolbenmotors bezüglich der Mittelebene 52 symmetrisch. 74 shows a schematic section through an opposed-piston engine according to the invention with pistons and cylinders according to the invention. With respect to a center plane 52, this opposed piston motor is for the most part symmetrically or mirror-inverted or constructed with cylinders rotated by 180 °. The opposed piston engine comprises two cylinders 1 according to the invention, which are connected to each other with their combustion chamber side peripheral walls. In principle, such a cylinder could also be integrally formed. In the cylinder 1 two pistons 2 according to the invention are arranged, to each of which a connecting rod 3 is rigidly secured. The connecting rods 3 are guided in guides 15, which are connected to the cylinder at its two brennraumfemen ends or complete this. To the connecting rod 3 transverse bearing 6 are formed, in each of which a sliding block 5 is reciprocally mounted, in which the crankshaft 4 is mounted with the crank pin 24. Except for the oil return passages 14, in the present case the structure of the piston-opposed-piston engine according to the invention is symmetrical with respect to the center plane 52. 7
Der Gleitstein 5 kann auch auf öihteitige ätisgtibilctete Klfrbelwellen 4 aufgesetzt werden, indem das Wälzlager 7 entsprechend groß gewählt wird oder eine Nut zum Einfügen der Walzen besitzt, nachdem der Gleitstein 5 auf die jeweilige Kurbelschwinge bzw. den Kurbelzapfen 24 aufgesetzt wurde.The sliding block 5 can also be placed on Öihteitige ätisgtibilctete Klfrbelwellen 4 by the rolling bearing 7 is selected to be correspondingly large or has a groove for inserting the rollers after the sliding block 5 was placed on the respective rocker arm and the crank pin 24.
Der Gleitstein 5 und das Querlager 6 können mit einer Führungseinheit 53, 32 in einer Ebene festgelegt und gegen eine gegenseitige Verdrehung um die Kolbenachse K gesichert sind. Zur winkelfesten Verbindung von Gleitstein 5 und Querlager 6 bzw. von Kurbelzapfen 24 und Kolben 2 kann in der brennraumfernen Gleitfläche des Gleitsteines 5 eine Nut 53 ausgebildet sein, in die zumindest ein Bolzen oder Zapfen oder Profilteil 32 einfügbar oder einschraubbar ist, der durch den vorzugsweise brennraumfernen Wandteil des Querlagers 6 eingesetzt wird, in die Nut 53 ragt und den Gleitstein 5 in Bezug auf das Querlager 6 führt. Es können auch mehrere bzw. beidseitig der Kolbenachse K derartige Führungen 32 eingesetzt werden. Durch Ausbildung einer derartigen Verdreh- bzw. Axialsicherung kann vermieden werden, dass im Betrieb das Querlager 6 in Berührung mit der Kurbelwelle 4 bzw. der Kurbelschwinge 24 gelangt. Es ist auch möglich, anders als die dargestellten Profilteile gestaltete Profilteile in das Querlager 6 einzusetzen, beispielsweise ein plattenförmiges Stück, das mit Sicherungsschrauben gehalten ist und in die Nut 53 ragt.The sliding block 5 and the transverse bearing 6 can be fixed with a guide unit 53, 32 in a plane and secured against mutual rotation about the piston axis K. For the angle-fixed connection of sliding block 5 and transverse bearing 6 and crank pin 24 and piston 2, a groove 53 may be formed in the combustion chamber remote sliding surface of the sliding block 5, in which at least one bolt or pin or profile member 32 can be inserted or screwed, by the preferably combustion chamber distant wall portion of the transverse bearing 6 is inserted, projects into the groove 53 and the sliding block 5 with respect to the transverse bearing 6 leads. It can also be several or both sides of the piston axis K such guides 32 are used. By forming such a torsional or axial securing can be avoided that the transverse bearing 6 comes into contact with the crankshaft 4 and the rocker arm 24 during operation. It is also possible, unlike the profiled parts shown profiled parts used in the transverse bearing 6, for example, a plate-shaped piece, which is held with locking screws and projects into the groove 53.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform eines Motors, bei dem zwei gleich gestaltete, insbesondere um 180° zueinander verdrehte, Zylinder 1 angeordnet sind, wobei die beiden Pleuelstangen der jeweils in den Zylindern 1 angeordneten Kolben 2 mit ein und demselben Querlager 6 verbunden sind. Diese Verbindung folgt vorteilhafterweise derart, dass die Pleuel 3 und das Querlager 6 aus einem einzigen Teil, insbesondere Feingussteil, gefertigt sind. Die beiden Kolben 2 sind in den jeweiligen Zylindern 1 gegenläufig angetrieben, sodass beide Kolben 2 gleichzeitig in dieselbe Richtung Kraft auf das Querlager 6 und damit auf die Kurbelwellen 4 ausüben. Auf diese Weise wird ein 180°-V-Motor erstellt.Fig. 6 shows an embodiment of an engine in which two identically designed, in particular rotated by 180 ° to each other, cylinder 1 are arranged, wherein the two connecting rods of each arranged in the cylinders 1 piston 2 are connected to one and the same transverse bearing 6. This connection advantageously follows such that the connecting rods 3 and the transverse bearing 6 are made of a single part, in particular investment casting. The two pistons 2 are driven in opposite directions in the respective cylinders 1, so that both pistons 2 simultaneously exert force on the transverse bearing 6 and thus on the crankshafts 4 in the same direction. This will create a 180 ° V engine.
Fig. 7 zeigt eine Anordnung von Zylindern 1 eines Motors zum Antrieb einer Kurbelwelle 4. Die Zylinder 1 liegen jeweils paarweise einander gegenüber und die Pleuel 3 der jeweiligen paarweise einander gegenüberliegenden Kolben 2 sind jeweils mit einem Querlager 6 verbunden, in dem der Gleitstein 5 hin und her verschiebbar ist. Auf diese Weise ist die in Fig. 7 dargestellte 4 Zylinder-Sternanordnung von zwei 180°-V-Motoren mit einem Bankwinkel von 90° verwirklicht.Fig. 7 shows an arrangement of cylinders 1 of an engine for driving a crankshaft 4. The cylinders 1 are in pairs opposite each other and the connecting rods 3 of the respective pairwise opposed piston 2 are each connected to a transverse bearing 6, in which the sliding block 5 out and is displaceable. In this way, the 4-cylinder star arrangement shown in Fig. 7 is realized by two 180 ° V motors with a bank angle of 90 °.
Es ist jedoch ohne weiteres auch möglich, eine Doppelsternanordnung, das heißt mit zwei mal vier 180°-V-Motoren, das heißt mit insgesamt 8 Zylindern, zu erstellen. Der Bankwinkel zwischen den einzelnen Motoren kann je nach Wunsch gewählt werden. 8 * « * * I » « * · «However, it is also readily possible to create a double star arrangement, that is with two times four 180 ° V engines, that is, with a total of 8 cylinders. The angle between the individual motors can be chosen as desired. 8 * «* * I» «* ·«
Fig. 8 zeigt eine Ausführungsförtn felneS* ZyrihdefS 1**rfiit einer geschränkten Kurbelschleife 4. Die Kurbelschleife 24 ist gegenüber dem Pleuel 3 versetzt bzw. geschränkt angeordnet und die Achse des Pleuel 3 liegt im Abstand A von der Längsmittelebene L des Querlagers 6, wobei die Längsmittelebene L senkrecht zur Bewegungsrichtung des Gleitsteins 5 und parallel zur Kolbenachse K steht.FIG. 8 shows an embodiment of a steering wheel 4. The crank loop 24 is offset from the connecting rod 3 and the axis of the connecting rod 3 lies at a distance A from the longitudinal center plane L of the transverse bearing 6 the longitudinal center plane L is perpendicular to the direction of movement of the sliding block 5 and parallel to the piston axis K.
Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform eines Zylinders 1 mit einem in Bezug auf das Pleuel 3 geneigten Querlager 6. Die Kurbelschleife 24 ist geneigt ausgebildet ist und die Quermittelebene Q des Querlagers 6 schließt mit dem Pleuel 3 einen Winkel B von 84 bis 89°, vorzugsweise 85 bis 89°, ein,Fig. 9 shows an embodiment of a cylinder 1 with an inclined relative to the connecting rod 3 transverse bearing 6. The crank loop 24 is formed inclined and the transverse center plane Q of the transverse bearing 6 closes with the connecting rod 3 an angle B of 84 to 89 °, preferably 85 to 89 °, one,
Der Winkel B und der Abstand A werden dem jeweiligen Verwendungszweck angepasst.The angle B and the distance A are adapted to the respective intended use.
Wenn der Kurbeltrieb zur Verringerung der Kolben - Seitenkraft geschränkt ausgeführt ist, werden eine Verbesserung der Kinematik und eine Verringerung des Biegemomentes im Bereich des Pleuellagers erreicht. Vorteilhaft liegt bei einer Schränkung die Zylindermittellinie in Drehrichtung vor der Kurbelwellenmittellinie um etwa 4 bis 10 % der Zylinder-Bohrung versetzt.If the crank mechanism is designed to reduce the piston side force, an improvement of the kinematics and a reduction of the bending moment in the area of the connecting rod bearing are achieved. Advantageously, the cylinder center line is offset in the direction of rotation in front of the crankshaft center line by about 4 to 10% of the cylinder bore with a set.
Das Querlager 6 ist vorteilhafterweise mit dem Pleuel 3 als ein aus einem Stück bestehender Bauteil ausgebildet. Prinzipiell ist es auch möglich, das Pleuel 3 mit dem Querlager 6 zu verbinden, z.B. zu verschweißen und/oder zu verschrauben.The transverse bearing 6 is advantageously formed with the connecting rod 3 as a one-piece component. In principle, it is also possible to connect the connecting rod 3 to the transverse bearing 6, e.g. to be welded and / or bolted.
Der Ringraum 28 ist vorteilhafterweise durchgehend offen und stellt den brennraumnächsten Bereich des Hohlraumes 10 dar.The annular space 28 is advantageously open throughout and represents the combustion chamber next to the region of the cavity 10.
Die Kurbelwelle ist vorteilhafterweise einstückig ausgebildet.The crankshaft is advantageously formed in one piece.
Fig. 10 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Kolbens 2, so wie dieser in einem Zylinder 1 eingesetzt werden kann. Der Kolbenboden ist weggelassen, sodass die Hohlräume 10 und die Rückführleitungen 11 erkennbar sind, die mit dem peripher umlaufenden Ringraum 28 kommunizieren. Der Führungsbauteil 15 ist an die Hinterwand bzw. brennraumferne Wandausbildung des Kolbens 2 dicht angepasst, um allenfalls eine Kompression der Ladeluft vornehmen zu können. Die Hohlräume 10 zeigen eine kreissektorförmige Grundfläche und werden von Stegen 50 getrennt, die gegebenenfalls auch die Einströmöffnungen 51 in die Hohlräume 10 gezielt begrenzen können.10 shows a schematic sectional view of a piston 2, as it can be used in a cylinder 1. The piston bottom is omitted, so that the cavities 10 and the return lines 11 can be seen, which communicate with the peripheral peripheral annular space 28. The guide member 15 is tightly adapted to the rear wall or combustion chamber remote wall education of the piston 2, in order to make any compression of the charge air can. The cavities 10 show a circular sector-shaped base and are separated by webs 50, which may also selectively limit the inlet openings 51 into the cavities 10.
Das Volumen und der Querschnittsverlauf der Hohlräume 10 und der Rückführleitungen 11 werden gezielt ausgebildet, um Einfluss auf den Öldurchfluss zu nehmen.The volume and the cross-sectional profile of the cavities 10 and the return lines 11 are specifically designed to influence the oil flow.
Fig, 11 zeigt eine Detailansicht, aus der der in der Führung 15 verlaufende Ölrückleitkanal 14 erkennbar ist, dessen Einlauföffnung 14' in den Führungsraum mündet, in dem das Pleuel 3 auf- und abbewegbar gelagert ist. Der Neigungswinkel W der Hohlräume 10 und der Rückführleitungen 11 zur Kolbenachse K ist deutlich erkennbar. 911 shows a detailed view from which the oil return channel 14 running in the guide 15 can be seen, whose inlet opening 14 'opens into the guide space, in which the connecting rod 3 is mounted movable up and down. The inclination angle W of the cavities 10 and the return lines 11 to the piston axis K is clearly visible. 9
Fig. 12 zeigt einen Zylinder 1, in öfem VonrTFühfGngSteil IS* ein Wärmetauscher 40 getragen ist. Der Wärmetauscher 40 könnte auch an der Wand des Zylinders 40 angeordnet bzw. befestigt sein. Der Wärmetauscher 40 befindet sich in dem Volumen, das von Wandflächen der Führung 15, des Zylinders 1 und der Kolbenrückwand gebildet bzw. begrenzt wird und ermöglicht eine Kühlung der durch diesen Raum geführten Ladeluft. Der Wärmetauscher 40 in diesem Vorverdichtungsraum kann mit Motoröl als Kühlflüssigkeit oder mit einem mit Wasser und Glykol gebildeten Kühlmittel betrieben werden. Der Kühlmittelkreislauf könnte an die Wasserkühlung des Motorzylinders angeschlossen sein. Bei einer Ölkühlung könnte als Wärmetauscherfluid auch das Kühlöl eingesetzt werden, das für die Kühlung des Kolbens 2 verwendet wird. Die Betriebstemperaturen des Kühlöls betragen etwa 120° bis 140°, wogegen die Temperatur der Wasserkühlung bei einem 2-Takt-Zylinder niedrig gehalten wird und bei etwa 55°C bis 80°C liegt. Es ist somit eine Kühlung des Wärmetauschers 40 mit Wasser bzw. einem Wasser-Frostschutzmittel vorzuziehen, da Wasser, verglichen mit Öl, auch eine günstigere spezifische Wärme besitzt, womit ein effektiverer Wärmeabtransport erreicht wird. Die Führungen für die Ladeluft sind in Fig. 12 nicht dargestellt.FIG. 12 shows a cylinder 1 in which a heat exchanger 40 is supported. The heat exchanger 40 could also be mounted on the wall of the cylinder 40. The heat exchanger 40 is located in the volume which is formed or bounded by wall surfaces of the guide 15, the cylinder 1 and the piston rear wall and allows cooling of the charge air guided through this space. The heat exchanger 40 in this Vorverdichtungsraum can be operated with engine oil as a cooling liquid or with a coolant formed with water and glycol. The coolant circuit could be connected to the water cooling of the engine cylinder. In an oil cooling could be used as a heat exchange fluid and the cooling oil, which is used for the cooling of the piston 2. The operating temperatures of the cooling oil are about 120 ° to 140 °, whereas the temperature of the water cooling is kept low in a 2-stroke cylinder and is about 55 ° C to 80 ° C. It is thus preferable to cool the heat exchanger 40 with water or a water antifreeze, since water, compared to oil, also has a more favorable specific heat, whereby a more effective heat dissipation is achieved. The guides for the charge air are not shown in Fig. 12.
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| Publication number | Publication date |
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