CH353576A - Crank drive for two-stroke internal combustion engines - Google Patents

Crank drive for two-stroke internal combustion engines

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CH353576A
CH353576A CH353576DA CH353576A CH 353576 A CH353576 A CH 353576A CH 353576D A CH353576D A CH 353576DA CH 353576 A CH353576 A CH 353576A
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CH
Switzerland
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crankshaft
bearings
bearing
internal combustion
combustion engines
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German (de)
Inventor
Ernst Dr Ing Alt
Bernhard Dipl Ing Buechner
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Auto Union Gmbh
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Publication of CH353576A publication Critical patent/CH353576A/en

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F11/00Arrangements of sealings in combustion engines 
    • F02F11/007Arrangements of sealings in combustion engines  involving rotary applications
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Description

  

      Kurbeltrieb        für        Zweitakt-Brennkraftmaschinen       Es ist nach dem Patentanspruch des Hauptpaten  tes Nr. 349123 bekannt, beiderseits der     Wälzlager     einer Kurbelwelle für eine     Zweitakt-Brennkraftma-          schine    mit     Brennstoffölgemischschmierung    und vor  zugsweise mit     Kurbelgehäusepumpe    Dichtelemente  anzuordnen.

   Die in die     Kurbelkammer        gelangten     schädlichen Abgasbestandteile können auf diese  Weise nicht die Lager     angreifen.    Öl dagegen     kann     sich in genügender Menge an den     Lagerlaufflächen     halten oder infolge der Oberflächenspannung an den  Dichtringen vorbei an die     Lagerlaufflächen        kriechen.     



  Es ist weiterhin bekannt, Kurbelwellen von Mehr  zylinder-Zweitakt-Brennkraftmaschinen in Kugel  lagern zu lagern. Das hat den Vorteil der Billigkeit,  da handelsübliche Kugellager verwendet werden: kön  nen. Da die spezifische Pressung in Kugellagern rela  tiv hoch ist, ging man schon frühzeitig zu Rollen  lagern in den Kurbelwellen über in der Annahme,  dass die grossen Belastungen dadurch besser aufge  nommen würden. Rollenlager erlaubten eine Ein  engung der     Kurbelwellenschwingungen,    während ku  gelgelagerte     Mehrzylinderwellen    auch ohne fortge  schrittene Abnutzung Biegeschwingungen der Kurbel  wellen unterstützen. Das geht mitunter so weit, dass  ein unmittelbar mit der Kurbelwelle verbundener Un  terbrecher keine regelmässigen Zündungen mehr ein  leiten kann.  



  Diese Mängel werden erfindungsgemäss dadurch  beseitigt, dass bei einem Kurbeltrieb gemäss dem Pa  tentanspruch des Hauptpatentes mit als Kugellager  ausgebildeten     Kurbelwellenwälzlager    bei jedem Ku  gellager auf der einen Seite     Spreizringe    und auf der  anderen Seite eine     Abdeckscheibe    als Dichtelemente  angeordnet sind. Diese Kombination ist besonders  deswegen     vorteilhaft,        weil    die     Spreizringe    gegen das  Druckgefälle wirksam dichten und die     Abdeckscheibe     hauptsächlich das Innere der Lager vor Abgasen    schützt und nur eine geringe Baulänge beansprucht.

    Die Spreizringe dichten gegen das Druckgefälle, das  insbesondere zwischen zwei benachbarten Kurbel  gehäusen gross ist, oder das Druckgefälle zwischen  Kurbelgehäuse und Aussenluft ab. Ein.     Durchströmen     von     Luftölgemisch    durch die Lager, wie es früher zur  Kühlung und Schmierung der Lager     angestrebt    wurde,  ist damit ausgeschlossen. Auch ohne Ringmembrane  würde nur eine geringe Menge     Luftölgemisch    in die  Lager eindringen können, weil das Gasvolumen im  Inneren der Lager und damit sein Federweg gering  ist. Das Gasvolumen im Lagerinneren wird beim  Druckwechsel im Kurbelgehäuse nur wenig zusam  mengedrückt und somit auch nur ein geringer Raum  für das nachströmende Gasgemisch aus dem Kurbel  gehäuse frei.

   Die     Abdeckscheibe    braucht also nur  geringe Ansprüche als Dichtelement zu erfüllen und  soll hauptsächlich als Schirm gegen die Abgase die  nen. Diese Wirkung kann dadurch unterstützt wer  den, dass eine dünne Abstandscheibe zwischen der       Abdeckscheibe    und dem inneren     Kugellagerring    an  gebracht wird. Die     Abdeckscheibe    ist so keiner Ab  nützung ausgesetzt. Es bleibt     immer    zwischen dem       Abdeckscheibenaussenrand    und dem     Lageraussenring     ein schmaler Spalt, der mit Öl gefüllt ist.

   Das Öl     setzt     dem Druckwechsel zwischen-     Kurbelgehäuse    und La  gerinnenraum und damit dem Einströmen von Abgas  resten in das Lagerinnere durch seine Viskosität und  seine Massenträgheit einen Widerstand entgegen.  



       Weiterhin    kann die Dichtwirkung der     Abdeck-          scheibe    dadurch erhöht werden, dass zwischen Kurbel  wellenhubscheibe und der     Abdeckscheibe    eine Feder  scheibe angebracht wird. Auf diese Weise ist der  Aussenrand der dünnen     Abdeckscheibe        in    der Lage,  den Druckschwankungen im Kurbelgehäuse zu folgen  und die Dichtwirkung gegen Gas zu unterstützen,       während    ein Kriechen von Öl in das Lagerinnere un-           behindert    vonstatten geht.

   Die     erfindungsgemässe    Bau  weise ist auch deshalb vorteilhaft, weil verhältnis  mässig grosse Kugellager auf dem     schmalen    Raum zwi  schen zwei benachbarten Kurbelwangen unterzubrin  gen sind:, da der Platzbedarf der Dichtelemente in  folge der Kombination von     Abdeckscheibe    und     Spreiz-          ringen    gering ist. Damit die Verwendung von Kugel  lagern nicht Nachteile mit sich     bringt,    z.

   B. hinsicht  lich der Erzeugung eines regelmässigen Zündfunkens  oder durch Entstehen von     Biegeschwingungen    der  Kurbelwelle,     können    alle     Kurbelwellenlager    eng und  unter gleicher     Vorspannung    der Innen- bzw. Aussen  ringe gegen die Kugeln eingebaut werden.  



  Die mit     Vorspannung    verbauten Kugellager erlau  ben der Kurbelwelle auch innerhalb tragbarer Gren  zen eine elastische Verformung. Die Ausschaltung  der chemischen Einwirkung der Abgasreste im Kur  belgehäuse ist durch die Kombination der Spreizringe  mit einer Ringmembrane mit geringstem Raumbedarf  gelöst. Die     Vorspannung    soll anderseits so sein, dass  die Wälzkörper bei laufender Maschine im entlasteten  Bogen der Lager kurzzeitig freigestellt werden. Wei  tere Vorteile gehen aus den Abbildungen und der Be  schreibung hervor.  



  Die Abbildungen zeigen eine beispielsweise Aus  führung der Erfindung.  



       Fig.    1 einen teilweisen Längsschnitt durch eine  Kurbelwelle,       Fig.    2 eine in     Fig.    1 mit Il eingekreiste     Einzelheit.     Die     Kurbelwelle    1 ist aus Wellenstücken 2, 2', 2",       Pleueizapfen    3 und Kurbelwangen 4, 4', 16, 17 zu  sammengesetzt. Als Lager werden durchwegs Kugel  lager 5, 6 verwendet. Jedes Kugellager weist auf der  einen Seite Spreizringe 7, 7' bzw. 8, 8' bzw. 9, 9'  auf, die als Dichtelemente dienen, während auf der  anderen Seite     Abdeckscheiben    10 bzw. 11 das     Innere     der Lager vor Abgasresten schützen.

   Jede     Abdeck-          scheibe    10 bzw. 11 wird durch eine dünne Abstands  scheibe 12 von den     Kugellagerringen    abgehalten, so  dass sich zwischen dem Aussenring 13 und der Ab  deckscheibe 11 ein enger Spalt 14 bildet. Die     Spreiz-          ringe    8, 8' dichten den Lagerinnenraum 15 gegen das  Kurbelgehäuse ab, zu dem die Kurbelscheibe 16 ge  hört. Die     Abdeckscheibe    11 dagegen schützt den La  gerinnenraum 15 gegen Gase aus dem Kurbelgehäuse,  zu dem die Kurbelwange 17 gehört.

   Ohne die     Spreiz-          ringe    8, 8' würde der Druckunterschied während der  Arbeitstakte zwischen dem zur Kurbelwange 17 und  dem zur Kurbelwange 16 gehörigen     Kurbelkammer     ein intensives Durchströmen des Lagerinnenraumes  15 mit     Luftölgemisch    mit Abgasresten erzwingen.  Damit würde zwar eine gewisse Kühlung der Lauf-         flächen    des Kugellagers 6 eintreten, es würden aber  auch Abgasreste bzw. chemische aktive Produkte  dauernd intensiv die Lagerflächen und die Kugeln  des Lagers 6 bestreichen.

   Dadurch, dass die     Spreiz-          ringe    8, 8' angeordnet sind, sind die beiden. benach  barten Kurbelkammern gegeneinander abgedichtet, so  dass der Druckunterschied zwischen den beiden Kur  belkammern kein Gemisch aus Abgasresten., Luft, Öl  und Brennstoff mit grösserem Druckunterschied durch  den Lagerinnenraum 15 führt. Diese Wirkung wird  noch weiter unterstützt durch die     Abdeckscheibe    11,  die das Lagerinnere 15 gegen das Eindringen von  Abgasresten aus den zur Kurbelwange 17 gehörigen  Kurbelkammern abschirmt. Es bleibt nur zwischen  dem     Lageraussenring    13 und der     Abdeckscheibe    11  ein schmaler Spalt 14, der infolge des geringen Volu  mens das Lagerinnere 15 vor Abgasresten bewahrt.

    Anderseits genügt der enge Spalt 14, um Öl in das  Innere des Lagers 6 kriechen zu lassen, ebenso wie  die Spreizringe 8, 8' wohl gegen das Gas dichten,  trotzdem aber ein Eindringen von Öl in das Lager  innere des Lagers 6 nicht verhindern.  



  Die Nachteile grosser     Durchbiegungen    bei kugel  gelagerten Kurbelwellen werden dadurch behoben,  dass alle     Kurbelwellenlager    unter gleicher     Vorspan-          nung    der Innenringe bzw. Aussenringe gegen die Ku  geln eingebaut werden.



      Crankshaft drive for two-stroke internal combustion engines It is known according to the patent claim of the main patent no. 349123 to arrange sealing elements on both sides of the rolling bearings of a crankshaft for a two-stroke internal combustion engine with fuel oil mixture lubrication and preferably with a crankcase pump.

   In this way, the harmful exhaust gas components that have got into the crank chamber cannot attack the bearings. Oil, on the other hand, can stick to the bearing running surfaces in sufficient quantities or, as a result of the surface tension, creep past the sealing rings to the bearing running surfaces.



  It is also known to store crankshafts of multi-cylinder two-stroke internal combustion engines in balls. This has the advantage of being cheap, as standard ball bearings can be used. Since the specific pressure in ball bearings is relatively high, it was decided at an early stage to use roller bearings in the crankshafts on the assumption that the large loads would be better absorbed as a result. Roller bearings made it possible to reduce the crankshaft vibrations, while multi-cylinder shafts with ball bearings support the crankshaft's flexural vibrations even without advanced wear. This sometimes goes so far that an interrupter directly connected to the crankshaft can no longer initiate regular ignitions.



  These shortcomings are eliminated according to the invention in that in a crankshaft drive according to the patent claim of the main patent with crankshaft rolling bearings designed as ball bearings, expansion rings are arranged on one side of each ball bearing and a cover plate as sealing elements on the other side. This combination is particularly advantageous because the expansion rings seal effectively against the pressure gradient and the cover plate mainly protects the interior of the bearings from exhaust gases and only takes up a short overall length.

    The expansion rings seal against the pressure gradient, which is particularly large between two adjacent crankcases, or the pressure gradient between the crankcase and outside air. One. This means that air-oil mixtures cannot flow through the bearings, as was previously the case for cooling and lubricating the bearings. Even without a ring diaphragm, only a small amount of air-oil mixture would be able to penetrate the bearings because the gas volume inside the bearings and thus its spring deflection is small. The gas volume inside the bearing is only slightly compressed when the pressure changes in the crankcase and thus only a small amount of space is free for the gas mixture flowing in from the crankcase.

   The cover plate therefore only needs to meet minor requirements as a sealing element and is mainly intended to act as a screen against the exhaust gases. This effect can be supported by the fact that a thin spacer disk is placed between the cover disk and the inner ball bearing ring. The cover panel is not exposed to any wear. There is always a narrow gap between the outer edge of the cover disk and the bearing outer ring, which is filled with oil.

   Due to its viscosity and inertia, the oil opposes the pressure change between the crankcase and the bearing interior and thus the flow of exhaust gas residues into the interior of the bearing.



       Furthermore, the sealing effect of the cover disk can be increased by attaching a spring washer between the crankshaft lifting disk and the cover disk. In this way, the outer edge of the thin cover plate is able to follow the pressure fluctuations in the crankcase and support the sealing effect against gas, while oil creeping into the interior of the bearing takes place unhindered.

   The construction according to the invention is also advantageous because relatively moderately large ball bearings are to be accommodated in the narrow space between two adjacent crank webs: because the sealing elements require little space due to the combination of cover plate and expanding rings. So that the use of ball store does not bring disadvantages such.

   B. with regard to the generation of a regular spark or the occurrence of flexural vibrations of the crankshaft, all crankshaft bearings can be installed tightly and with the same preload of the inner and outer rings against the balls.



  The preloaded ball bearings allow the crankshaft to deform elastically, even within acceptable limits. The elimination of the chemical action of the exhaust gas residues in the cure bel housing is solved by combining the expansion rings with an annular membrane with the smallest space requirement. On the other hand, the preload should be such that the rolling elements are briefly released in the relieved arc of the bearings while the machine is running. Further advantages emerge from the illustrations and the description.



  The figures show an example of implementation of the invention.



       1 shows a partial longitudinal section through a crankshaft, FIG. 2 shows a detail encircled by II in FIG. 1. The crankshaft 1 is composed of shaft pieces 2, 2 ', 2 ", connecting rod pins 3 and crank webs 4, 4', 16, 17. Ball bearings 5, 6 are used as bearings. Each ball bearing has expansion rings 7, 7 'or 8, 8' or 9, 9 ', which serve as sealing elements, while on the other side cover disks 10 and 11 protect the interior of the bearings from residual exhaust gas.

   Each cover disk 10 or 11 is held back from the ball bearing rings by a thin spacer disk 12, so that a narrow gap 14 is formed between the outer ring 13 and the cover disk 11. The expanding rings 8, 8 'seal the bearing interior 15 from the crankcase to which the crank disk 16 belongs. The cover plate 11, however, protects the La gerinnenraum 15 against gases from the crankcase, to which the crank web 17 belongs.

   Without the expanding rings 8, 8 ', the pressure difference between the crank chamber belonging to the crank arm 17 and the crank arm 16 during the work cycles would force an intensive flow through the bearing interior 15 with an air-oil mixture with exhaust gas residues. This would indeed result in a certain cooling of the running surfaces of the ball bearing 6, but exhaust gas residues or chemically active products would also continuously and intensively brush the bearing surfaces and the balls of the bearing 6.

   Because the expanding rings 8, 8 'are arranged, the two. Neighboring crank chambers are sealed against each other so that the pressure difference between the two cure chambers does not lead to a mixture of exhaust gas residues, air, oil and fuel with a greater pressure difference through the bearing interior 15. This effect is further supported by the cover plate 11, which shields the bearing interior 15 against the ingress of exhaust gas residues from the crank chambers belonging to the crank web 17. There is only a narrow gap 14 between the bearing outer ring 13 and the cover plate 11, which preserves the bearing interior 15 from exhaust gas residues due to the low volume.

    On the other hand, the narrow gap 14 is sufficient to allow oil to creep into the interior of the bearing 6, as well as the expansion rings 8, 8 'seal against the gas, but nevertheless do not prevent oil from penetrating the interior of the bearing 6.



  The disadvantages of large deflections in crankshafts with ball bearings are eliminated by installing all crankshaft bearings with the inner rings or outer rings preloaded against the balls equally.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Kurbeltrieb für Zweitakt Brennkraftmasch.inen mit Brennstoffölgemischschmierung und vorzugsweise mit Kurbelgehäusepumpe nach dem Patentanspruch des Hauptpatentes mit Kurbelwellenwälzlagern, die als Kugellager ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass bei jedem Kugellager auf der einen Seite Spreiz- ringe, auf der anderen Seite eine Abdeckscheibe als Dichtelemente angeordnet sind. UNTERANSPRÜCHE 1. Kurbeltrieb nach Patentanspruch, gekennzeich net durch eine dünne Abstandscheibe zwischen Ab deckscheibe und dem inneren Kugellagerring. 2. PATENT CLAIM Crankshaft drive for two-stroke internal combustion engines with fuel-oil mixture lubrication and preferably with a crankcase pump according to the patent claim of the main patent with crankshaft rolling bearings that are designed as ball bearings, characterized in that each ball bearing has expanding rings on one side and a cover plate as sealing elements on the other are arranged. SUB-CLAIMS 1. Crank drive according to claim, characterized net by a thin spacer between the cover plate and the inner ball bearing ring. 2. Kurbeltrieb nach Patentanspruch, gekennzeich net durch eine Federscheibe zwischen Kurbelwelle, Hubscheibe und Abdeckscheibe. 3. Kurbeltrieb nach Patentanspruch, dadurch ge- kennnzeichnet, dass alle Kurbelwellenlager unter glei cher Vorspannung der Innen- bzw. Aussenringe gegen die Kugeln eingebaut sind. Crankshaft drive according to claim, characterized by a spring washer between the crankshaft, lifting disk and cover disk. 3. Crankshaft drive according to claim, characterized in that all crankshaft bearings are installed with the same preload of the inner and outer rings against the balls.
CH353576D 1956-04-24 1957-04-02 Crank drive for two-stroke internal combustion engines CH353576A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3190144A (en) * 1961-03-21 1965-06-22 Ausserbauer Helmut Crankshaft for internal combustion engines

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3190144A (en) * 1961-03-21 1965-06-22 Ausserbauer Helmut Crankshaft for internal combustion engines

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