Schmiereinrichtung an Kolbenmaschinen zum Schmieren der Kolbenlaufbahnen Die Erfindung betrifft eine Schmier- einriehtung an Kolbenmaschinen zum Schmie ren der Kolbenlaufbahnen, speziell an schnell- laufenden Verbrennungsmotoren mit Tauch kolben, und es wird damit bezweckt, eine gute Dauerschmierung der Kolbenlaufbahn zu ge währleisten.
Die Schmierung der Kolbenlaufbahn und der Ringe von kleinen, schnellaufenden Moto ren wird im allgemeinen mit, dem Öl durch- geführt, das von den Lagern der Pleuel stange auf die Zylinderlaufbahn geschleu dert. wird. Der Nachteil dieser Schmierungs art liegt darin, dass bei geringer Drehzahl des Motors und besonders beim Start des kalten Motors kein oder nur zuwenig Öl. auf die Zylinderlaufbahn gelangt, wodurch infolge mangelnder Schmierung der Ringe ein er höhter Verschleiss auftritt.. Anderseits tritt, wenn das Öl sehr heiss ist., eine grosse Ölmenge aus den Lagern aus, und der Ölverbrauch des Motors steigt.
Eine solche wechselhafte oder ungleichmässige Schmierung der Kolben laufbahn ist aber sowohl für die Lebensdauer des Motors als auch für dessen wirtschaftliche Betriebsweise nachteilig.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nach teile zu beseitigen und sowohl verfahrens mässige als konstruktive Mittel anzugeben, durch deren Vereinigung eine bei allen Be- triebszuständen ausreichende Selimiernng der Zylinderlaufbahn und der Kolbenringe er- reicht wird, ohne dabei einen zu hohen Öl verbrauch in Kauf nehmen zu müssen.
Die Erfindung geht @ dabei von dem Ge danken aus, dem Öl eine Kreislaufmöglich keit. zu geben, jedoch nicht. in dem bisher üblichen Strömungssinn, wonach die Rück förderung des Schmieröls von der Zylinder wand nach dem Kolbeninnern durch die in den ölabstreifringen vorgesehenen Öffnungen .erfolgt, sondern im umgekehrten Strömungs sinn. Das Wesen der Erfindung besteht dem gemäss in einer Schmiereinrichtung an Kol benmaschinen, zum Schmieren der Kolben laufbahnen, die durch folgende Merkmale ge kennzeichnet ist Das Schmieröl wird gegen die Wandung des hohlen Kolbeninnern gespritzt.
Der Spritzvorgang erfolgt so, dass ein mindestens teilweiser Austritt von Schmieröl durch die an der ölringnut des Ölabstreif- ringes vorgesehenen Durehtrittsöffnungen nach der Zylinderwand stattfindet.
Am Kolbenhemd sind flache, mindestens 0,5 mm tiefe, von mindestens unterhalb der Durchtrittsöffnungen bis ans -untere Kolben schaltende reichende Kanäle zum Ermögli chen eines nach unten hin ungehemmten Öl abflusses des aus den Öffnungen auf die Zy linderwand gelangenden Öls vorgesehen.
Die die gesamte Höhe des Kolbenhemdes einnehmenden Ölrückführkanäle am Kolben hemd erstrecken sieh zweckmässig in Um- fangsriehtung auf einem Kreisbogen voll etwa 90 , wobei der 90 -Winkel von der Kol- benbolzenachse halbiert wird.
Die Tiefe dieser Kanäle muss dabei aus dem .Grunde min destens 0,5 mm sein, damit. sich auf der kol- benseitigen Wand der Kanäle jeweils eine Ölschicht bilden kann, die nicht. von der Öl schicht auf der Zylinderwandung in ihrer Wirkung gehemmt wird.
Der Vorgang bei der erfindungsgemässen Einrichtung ist. folgender: Der oder die in das Innere des Kolbens eingespritzten Öl- strahlen prallen auf der Innenseite der Kol benwandung auf und verteilen sich dort, wo bei ein Teil des Öls durch die Bohrungen oder Löcher in der Ölringnut nach aussen auf die Zylinderwand gelangt, während ein anderer Teil des Öls unmittelbar von dem Kolben nach dem Motorinnern zurückgeschleudert wird. Beim Auftreffen des oder der Ölstrah- len an der innern Kolbenwandung erfährt ausserdem der Kolben die beabsichtigte Küh lung. Das so auf die Zylinderwand bzw.
Kol benlaufbahn gelangende Öl bewirkt zunächst eine kräftige Durchschmierung der letzteren, wird dann aber infolge des dort herrschenden Kolbendruckes von der Kolbenlaufbahn nach aussen in die am Kolbenhemd vorgesehenen Rückführkanäle gedrückt und kann in diesen Kanälen nach unten abfliessen.
Infolge der gewählten ausreichenden Tiefe der Rückführ- kanäle entsteht besonders im intern Totpunkt bei der Bewegungsiunkehr des Kolbens ein kräftiger Abschütteleffekt, der das in grosser Menge geförderte Öl nach dem Kurbel gehäuse zu aus dem Kanalspalt heraus schleudert.
Bei der erfindungsgemässen Schmierung des Kolbens sollte natürlich vorzugsweise Sorge dafür getragen werden, dass auch die Kolbengleitbahnen selbst, die den Normal druck des Gasdruckes auf die Kolbenwand aufzunehmen haben, eine einwandfreie Schmie rung erfahren, da hiervon in hohem Masse die Verlustreibung des Kolbens abhängt.
Zu dem Zweck können die tragenden Bänder am Kol- bensehäft oder Kolbenhemd derart. ausgebil det werden, dass sieh die Gleitfläche des Tragbandes auf der Driicliseite des Kolbens, das heisst derjenigen Seite, die beim Aus dehnungshub an der Zylinderwandung an liegt., vom Kolbensehaftende nach der Kolben krone zu lind auf der -egenüberliegenden Seite im umgekehrten Richtungssinn fläehen- mä.ssig verbreitert.
Diese flächenmässige Ver breiterung jedes Tragbandes kann zweck mässig jeweils trapezförmi- sein.
In der Zeichnung ist. die Erfindung an zweiAusführungsbeispi.elen dargestellt. Hierin zeigt Fig. 1 die Schmierungseinrichtulig an einem teils aufgeschnitten, teils perspektivisch dargestellten Tauchkolben, Fig. 2 den Aufriss eines mit der Umlauf- sehmierung ausgestatteten Tauchkolbens mit trapezförmigen Tragbändern am Kolben schaft, und zwar im Aufbliek auf die Druck seite des Tauchkolbens, das heisst diejenige Seite, welche beim Ausdehnungshub an der Zylinderwandung anliegt, Fig. 3 einen Grundriss zu Fig. 2,
Fig. 4 denselben Kolben wie in Fig. '?, jedoch im Aufblick auf die Gegendruckseite des Kolbens, das heisst diejenige Seite, die beim Verdichtungshub an der Zylinderwan dung anliegt.
In Fig. 1 ist 1 ganz allgemein der Kol ben mit. dem darin ausgesparten Brennraum. \? und der Einspritzdüse 3. Die Kolbenringe sind mit -1, 5 Lind 6, der Ölabstreifring mit 7 bezeichnet. Zur ölringnut 7a. des Ölabstreif- ringes 7 führen vom Kolbeninnern her die Bohrungen 8 im Kolben und Schlitze 9 im Ölabstreifring.
In das hohle Innere des Kolbens 1 wer den durch eilte oder mehrere im Kurbel gehäuse angebrachte Düsen (in der Zeieli- nung nicht zu sehen) ein oder mehrere Öl- strahlen 10 bis zur innern obern Kolben wandung 1a. eingespritzt.
Die Ölförderung könnte auch in bekannter Weise durch die Pleuelstange 11 erfolgen, die zu dem Zweck mit einer entsprechenden Bohi-Lui- Lind Öl- austrittsöffnungen zu versehen wäre, was us 1,ersichtliehkeitsoründen in der Zeich- a <B>Ü C</B> nung ebenfalls nicht weiter dargestellt ist. Von diesen Austrittsöffnungen aus würde das Öl ebenfalls gegen die Wandung des hohlen Kolbeninnern gespritzt.
Das eingespritzte Öl verteilt sich an der innern Wandring la des Kolbens 1, kühlt den letzteren und gelangt durch die nach der Öl- ringnut 7u führenden Bohrungen 8 und Schlitze 9 auf die (nur andeutungsweise dar gestellte) Zylinderwandung 12.
Zur Ermög- liehung eines nach unten hin ungehemmten Ölabflusses aus den Öffnungen sind nun am Kolbenhemd zwei flache Kanäle 13 vor gesehen, die eine Tiefe von mindestens 0,5 mm aufweisen und sich in Richtung der Kolben achse von mindestens der ölringnut 7a aus bis ans untere Kolbenschaftende 14 erstrecken. Die die gesamte Höhe des Kolbenhemdes ein nehmenden Kanäle 13 erstrecken sich in Um fangsrichtung auf einem Kreisbogen von etwa 90", wobei der 90 -Winkel in der höhe der Kolbenbolzenaehse von dieser halbiert wird.
Die Kanäle: 13 können zwecks Einbeziehung der Kolbenringe in den Rückführkreislatif bis zum zweiten Kolbenring 5 hochgezogen sein.
Die Rückführung des aus den Bohrungen 8 bzw. Schlitzen 9 ausfliessenden Schmieröls erfolgt in Strömen 16, 17, wobei die unmittel bar aus dem Ölring 7 austretenden Schmieröl ströme 16 vom Ölring selbst oder von dem cla.rüberliegenden Kolbenring 6 abgestreift werden und durch die Kanäle 13 abfliessen, während die Ölströme 17, nachdem sie die Gleitbahn des Kolbens geschmiert haben, von der Kolbenlaufbahn - wie durch die Pfeile 17a angedeutet - seitlich an die Kanäle 13 gedrückt werden und dadurch im wesentli ehen ebenfalls zur Rückführung kommen.
In der Zeichnung ist in der perspektivi schen Hälfte nächst dem untern Kolben schaftende 14 gestrichelt auch der Fall an gedeutet, dass ein Kolben vorliegt, bei dem auf ein seitliches unteres Führungsband nicht verzichtet werden kann. In diesem Fall muss das FührLingband 18 von Kanälen 19 durchbrochen sein, die den Kanal 13 bis zum untern Kolbenschaftende verlängern und den beabsichtigten ölabfh1ss am Kolbenhemd nach unten und damit den Ölkreislauf als sol chen gewährleisten.
In Fig. 2 bis 5 ist ein Tauehkolben dar gestellt, bei dem statt eines Führungsbandes am untern Kolbenende seitliche Tragbänder angeordnet sind. Hierbei ist 21 die Kolben krone und 22 der tragende Teil oder das Tragband des Kolbenschaftes, das zur weite ren Verbesserung der Kolbenschmierung auf der Druckseite an seinem obern Ende 23 breiter als seinem untern Ende 24 ist. Mit 25 ist der Freischliff des Kolbens bezeichnet und 26 sind die Kanten des Tragbandes, die hier nach unten aufeinander zulaufen. Der Pfeil 2 7 gibt die Laufrichtung des Kolbens an, während Pfeil 28 die ungefähre Bahn eines Ölteilchens 29, das ausgepresst wird, von der Ausgangsstelle bis zum Wieder eintritt bei 30 auf das Tragband des Kol benschaftes andeutet.
Bei der Kolbenschmierung nach den Fig. 2 bis 5 sind die Freisehliffflächen 25 des Kol bens als Kanäle 7.3 gemäss Fig. 1 ausgebildet. Nach Fig. 3 erstreckt sich dann der linke Kanal 25 oben über einen Winkel a und unten am Schaft über einen Winkel fl. Beide Winkel betragen etwas mehr als 90 .
In Fig. 4, für die im wesentlichen die gleichen Bezugszeichen gelten, ist entspre chend dem Umstand, dass es sich hier um die beim Verdichtungshub an der Zylinderwan dung anliegende Tragbandseite handelt, das Tragband 22 bei 23 schmäler als bei 24. Die Laufrichtung des Kolbens ist. mit 27a bezeich net.
Die Wirkungsweise ist folgende: Nach Überschreiten des obern Totpunktes, wenn der Expansionshub beginnt, legt sich der Kolben an die in Fig. 2 angegebene Druck leite an und beginnt seinen Weg nach unten. Durch den Normaldruck auf das Tragband des Schaftes tritt beispielsweise das Ölteil- ehen 29 auf der schematisch angegebenen Bahn 28 aus dem untern Ende der Gleitbahn aus. Durch die Haftung an der Zylinderwan dung und dadurch, dass zwischen dem Frei schliff 25 und der Zylinderwandung ein. Spalt vorhanden ist, wird das ausgetretene Ölteilchen nicht mehr vom Kolben mitgenom men, sondern bleibt an der Zylinderwand hängen.
Vom Kolben aus gesehen, wandert. es damit gegen die Laufrichtung des Kolbens, welch letztere in Fig. 2 durch Pfeil 27 an gegeben ist, nach oben und trifft bei 30 auf die schräge Kante 26 des entgegenkommen den Tragbandes auf. Die Kanten 26 der Druckflächen sind vorzugsweise abgerundet, so dass sie den Auflaufvorgang unter stützen. Auf diese Weise werden gerade die oft reibenden Traghandkanten immer wieder mit neuem Öl versorgt, wodurch die Gesamt , reibung des Kolbens vermindert wird.
Derselbe Vorgang spielt sieh sinngemäss umgekehrt auf der Seite, auf der der Kolben bei der Verdichtung anliegt, also der Gegen druckseite, beim Aufwärtsgang des Kolbens, ab.