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.
The invention relates to a lubrication device on piston machines for lubricating the piston raceways, especially on high-speed internal combustion engines with plunger pistons, and the purpose of this is to ensure good permanent lubrication of the piston raceway.
The lubrication of the piston raceway and the rings of small, high-speed engines is generally carried out with the oil that is thrown from the bearings of the connecting rod onto the cylinder raceway. becomes. The disadvantage of this type of lubrication is that at low engine speed and especially when starting a cold engine, no or only too little oil. gets onto the cylinder liner, which results in increased wear due to insufficient lubrication of the rings. On the other hand, when the oil is very hot, a large amount of oil comes out of the bearings and the engine's oil consumption increases.
Such changeable or uneven lubrication of the piston track is disadvantageous both for the life of the engine and for its economical operation.
The object of the invention is to eliminate these disadvantages and to specify both procedural and constructive means, through the combination of which a sufficient Selimiernng of the cylinder liner and the piston rings is achieved in all operating states, without excessive oil consumption to have to take.
The invention is based on the idea that the oil can have a cycle. to give, but not. in the previously usual sense of flow, according to which the return of the lubricating oil from the cylinder wall to the inside of the piston through the openings provided in the oil control rings. takes place, but in the opposite sense of flow. The essence of the invention consists in a lubricating device on Kol benmaschinen, for lubricating the piston raceways, which is characterized by the following features GE The lubricating oil is sprayed against the wall of the hollow piston interior.
The spraying process takes place in such a way that an at least partial discharge of lubricating oil takes place through the passage openings provided on the oil ring groove of the oil control ring towards the cylinder wall.
On the piston skirt are flat, at least 0.5 mm deep, reaching from at least below the passage openings to the lower piston switching reaching channels for enabling a downward uninhibited oil outflow of the oil coming from the openings onto the cylinder wall.
The oil return channels on the piston skirt, which occupy the entire height of the piston skirt, expediently extend in a circumferential direction on an arc of a circle of about 90 degrees, the 90 angle being halved from the piston pin axis.
The depth of these channels must be at least 0.5 mm for the reason. A layer of oil can form on the piston-side wall of the ducts, which cannot. is inhibited in its effect by the oil layer on the cylinder wall.
The process in the device according to the invention is. The following: The oil jet or jets injected into the interior of the piston impinge on the inside of the piston wall and are distributed where part of the oil reaches the cylinder wall through the bores or holes in the oil ring groove other part of the oil is immediately thrown back from the piston towards the inside of the engine. When the oil jet or jets strike the inner piston wall, the piston also experiences the intended cooling. That is so on the cylinder wall or
Kol benlaufbahn reaching oil initially causes a strong lubrication of the latter, but is then pushed as a result of the piston pressure prevailing there from the piston track outward into the return channels provided on the piston skirt and can flow down in these channels.
As a result of the selected sufficient depth of the return ducts, a strong shaking effect arises, especially in the internal dead center when the piston reverses movement, which hurls the oil, which is pumped in large quantities, out of the duct gap towards the crankcase.
When lubricating the piston according to the invention, care should of course be taken to ensure that the piston sliding paths themselves, which have to absorb the normal pressure of the gas pressure on the piston wall, also experience proper lubrication, since the piston friction depends to a large extent on this.
For this purpose, the supporting straps on the piston shaft or piston skirt can be used in this way. be designed that see the sliding surface of the support tape on the drive side of the piston, that is, the side that rests on the cylinder wall during the expansion stroke. moderately widened.
This area-widening of each carrier tape can expediently be trapezoidal.
In the drawing is. the invention shown in two embodiments. 1 shows the lubrication device on a partly cut open, partly perspective, plunger the side which rests against the cylinder wall during the expansion stroke, FIG. 3 is a plan view of FIG. 2,
Fig. 4 the same piston as in Fig. '?, But looking up at the counter-pressure side of the piston, that is, the side that rests against the cylinder wall during the compression stroke.
In Fig. 1 1 is generally the Kol ben with. the combustion chamber recessed in it. \? and the injection nozzle 3. The piston rings are denoted by -1, 5 and 6, the oil control ring by 7. To the oil ring groove 7a. of the oil control ring 7, the bores 8 in the piston and slots 9 in the oil control ring lead from the inside of the piston.
One or more oil jets 10 are directed into the hollow interior of the piston 1 through one or more nozzles fitted in the crankcase (not shown in the line) up to the inner upper piston wall 1a. injected.
The oil production could also take place in a known manner through the connecting rod 11, which for the purpose would have to be provided with a corresponding Bohi-Lui-Lind oil outlet, which is shown in the drawing a <B> ÜC </ B > tion is also not shown further. From these outlet openings, the oil would also be sprayed against the wall of the hollow interior of the piston.
The injected oil is distributed on the inner wall ring la of the piston 1, cools the latter and passes through the bores 8 and slots 9 leading to the oil ring groove 7u onto the cylinder wall 12 (only hinted at).
To enable an uninhibited downward flow of oil from the openings, two flat channels 13 are now seen on the piston skirt, which have a depth of at least 0.5 mm and extend in the direction of the piston axis from at least the oil ring groove 7a down to the bottom Extend piston skirt end 14. The channels 13, which occupy the entire height of the piston skirt, extend in the circumferential direction on an arc of about 90 ", the 90 -angle being halved by this at the height of the piston pin axle.
The channels: 13 can be drawn up to the second piston ring 5 in order to include the piston rings in the return circuit.
The lubricating oil flowing out of the bores 8 or slots 9 is returned in streams 16, 17, with the lubricating oil streams 16 exiting directly from the oil ring 7 being stripped from the oil ring itself or from the piston ring 6 located above it and through the channels 13 flow away, while the oil streams 17, after they have lubricated the slide of the piston, from the piston path - as indicated by the arrows 17a - are pressed to the side of the channels 13 and thereby essentially also come to the return.
In the drawing, in the perspective half next to the lower piston shaft end 14, the case is indicated by dashed lines that a piston is present in which a lateral lower guide band cannot be dispensed with. In this case, the guide band 18 must be pierced by channels 19 which extend the channel 13 to the lower end of the piston skirt and ensure the intended drainage of oil down the piston skirt and thus the oil circuit as such.
In Fig. 2 to 5, a Tauehkolben is provided, in which, instead of a guide tape at the lower end of the piston, lateral support straps are arranged. Here, 21 is the piston crown and 22 is the supporting part or the strap of the piston shaft, which is wider than its lower end 24 at its upper end 23 to improve the piston lubrication on the pressure side. With 25 the free grinding of the piston is referred to and 26 are the edges of the support tape, which here converge downwards. The arrow 27 indicates the direction of travel of the piston, while arrow 28 indicates the approximate path of an oil particle 29, which is pressed out, from the starting point until it re-enters at 30 on the carrier tape of the piston shaft.
In the piston lubrication according to FIGS. 2 to 5, the free lift surfaces 25 of the piston are designed as channels 7.3 according to FIG. According to FIG. 3, the left channel 25 then extends over an angle a at the top and over an angle fl at the bottom of the shaft. Both angles are slightly more than 90.
In Fig. 4, for which essentially the same reference numerals apply, corresponding to the fact that this is the strap side lying against the cylinder wall during the compression stroke, the strap 22 is narrower at 23 than at 24. The direction of travel of the piston is. marked with 27a.
The mode of operation is as follows: After exceeding the top dead center, when the expansion stroke begins, the piston applies to the pressure indicated in FIG. 2 and begins its way down. Due to the normal pressure on the support band of the shaft, for example, the oil part 29 emerges on the path 28 shown schematically from the lower end of the slide path. Due to the adhesion to the cylinder wall and the fact that between the free ground 25 and the cylinder wall. If there is a gap, the escaped oil particle is no longer taken along by the piston, but remains on the cylinder wall.
Seen from the piston, it wanders. it thus against the direction of travel of the piston, which the latter is given in Fig. 2 by arrow 27, upwards and meets at 30 on the inclined edge 26 of the oncoming the fastener tape. The edges 26 of the pressure surfaces are preferably rounded so that they support the emergence process. In this way, the carrying edges, which are often rubbing, are always supplied with new oil, which reduces the overall friction of the piston.
The same process takes place in reverse on the side on which the piston rests during compression, i.e. the counter-pressure side when the piston is upward.