CN109424473B - 润滑装置和包括这种润滑装置的内燃机 - Google Patents

Abstract

一种取向无关地润滑内燃机(100)的润滑装置(10)，包括形成内燃机(100)壳体部分(106)的壳体(12)，为实现取向无关地可靠润滑内燃机，借助简单结构设计开发，使得壳体(12)中设有用于存储润滑剂(30)的第一工作室(28)和分开的第二工作室(34)，第一工作室(28)到第二工作室(34)形成通道(38)，第二工作室(34)包括到壳体(12)曲轴容纳区域(16)的开口(40)，第一工作室(28)包括到曲轴容纳区域(16)润滑剂通道(60)，开口(40)和润滑剂通道(60)在高度方向(17)彼此间隔，润滑剂(30)无论取向如何都能至少通过开口(40)或润滑剂通道(60)提供给曲轴容纳区域(16)。一种包括说明的这种润滑装置(10)的内燃机(100)。

Description

润滑装置和包括这种润滑装置的内燃机

技术领域

本发明涉及一种用于取向无关地润滑内燃机的润滑装置，该装置包括形成该内燃机的壳体部分的壳体。

背景技术

上述类型的润滑装置是现有技术中已知的，例如EP 0 631 040B1中，借助燃料-油混合物进行润滑。US 6,213,079B1也公开了一种润滑装置，其中借助于设有配重的柔性软管在自由端吸入油。

然而，已知润滑装置的缺点在于：它们具有复杂、沉重的设计或在操作期间故意地使油燃烧。无法始终确保以相对低的废气排放使内燃机充分润滑。

发明内容

本发明的目的在于，通过简单的结构手段实现可靠地润滑内燃机，而不管其取向如何。期望的是实施循环润滑。

本发明通过具有权利要求1的特征的润滑装置实现了上述目的。该润滑装置的特征在于，在壳体中设置有用于存储润滑剂的第一工作室和第二工作室，该第二工作室借助于优选外周壁与该第一工作室分开，从第一工作室到第二工作室的通道形成在壁中，优选设置在润滑剂填充水平以上，第二工作室包括到壳体的曲轴容纳区域的开口(第一吸入点)，第一工作室包括到曲轴容纳区域的润滑剂通道(第二吸入点)，其中，开口和所述润滑剂通道在高度方向(与内燃机的活塞运动方向平行)上彼此间隔开，使得润滑剂无论取向如何都能够至少通过开口或润滑剂通道被提供给曲轴容纳区域。

换言之，开口形成第一吸入点，而润滑剂通道形成第二吸入点(润滑剂通道的自由端)。两个吸入点定位在高度方向上，使得无论取向如何(即，在润滑装置或内燃机的任何操作方向上)，两个吸入点中的至少一个可以运送润滑剂或润滑剂雾。

这种设计允许与取向无关的适当的润滑，因为润滑剂或润滑剂雾可以被运送到内燃机的润滑点。因此，润滑剂或润滑剂雾可以从第一工作室(润滑剂贮存器或“油槽”)经由通道供应给第二工作室，并且经由开口从第二工作室供应到曲轴容纳区域，例如，用于供给曲轴润滑剂孔或曲轴的支承点。因此产生了从第一工作室进入曲轴容纳区域的第一流动路径，沿着该流动路径运送润滑剂。润滑剂也可以从第一工作室经由润滑剂通道供应给曲轴容纳区域，例如用于容纳曲轴臂的曲轴箱。这产生了从第一工作室进入曲轴容纳区域的第二流动路径。

由于活塞运动而产生的压力差，在曲轴容纳区域和第一和第二工作室之间可以运送润滑剂或润滑剂雾，例如，由于当内燃机的活塞从下止点(UT)移动到上止点(OT)时所产生的负压。通道这样定位，即，使得润滑剂或润滑剂雾可以从第一工作室进入第二工作室而不管取向如何，即，不管内燃机相对于重力方向的位置/方向如何。

润滑装置的壳体形成内燃机的壳体部分，即，特别是下部发动机部分。下发动机部分设置在曲轴的背离汽缸和活塞的一侧。另一个发动机壳体部分可以称为上部发动机部分。上发动机部分可包括气缸，其具有活塞、阀和设置在其中的阀控制装置。上发动机部分和分开的下发动机部分在曲轴箱分型面处彼此叠置并且可彼此分开。曲轴箱分型面在高度方向上(与活塞的运动方向平行)，特别是在中心处使曲轴容纳区域分开。具有适当粘度的发动机油可用作润滑剂。

特别地，通道可以设置成，当内燃机处于正常位置时(壳体和下发动机部分在重力方向上面朝下)，通道位于润滑剂的填充水平之上。特别地，通道可以相对于壁(壁高和壁宽)而居中。壁尤其可以是外周的，从而使第二工作室由第二工作室包围，并因此位于第二工作室内侧，但是通过壁与第二工作室隔开。

开口可以设置在第二工作室的上方(沿高度方向上看)区域，特别是在第二工作室的上端。润滑剂通道尤其可以设计成，使得其自由端位于润滑剂填充水平以下。润滑剂通道可以设计为固态通道，其固定或模制在壁上，该壁将第二工作室与曲轴容纳区域、特别是曲轴箱壁分开。吸入点的限定位置由固定的润滑剂通道确定。或者，润滑剂通道可以设计为柔性吸管或软管，其固定到将第二工作室与曲轴容纳区域、特别是曲轴箱壁分开的壁上，并延伸到第二工作室中。由柔性吸管产生扩大的吸入区域，因为吸管或软管的自由端(其可任选地设有平衡配重)在重力的作用下取向。

根据优选的实施例，可以提供从曲轴容纳区域到第一工作室的返回通道，使得润滑剂可以通过返回通道从曲轴容纳区域运送第一工作室中。以这种方式，收集或冷凝的润滑剂可以通过返回通道从曲轴容纳区域运送回第一工作室。因此，润滑剂可以储存在第一工作室中，并随后再次供应到曲轴容纳区域。因此，润滑装置实现循环润滑。返回通道可各自设计为孔或自动阀(膜阀)。优选地，返回通道作为整体(一起)可具有在开口和润滑剂通道的横截面积(开口和润滑剂通道共同的总面积)的25％至95％之间的横截面积(总液压面积)。这实现了限制效果并确保在曲轴箱和曲轴容纳区域中有足够量的润滑剂。

有利地，可以在第一工作室中提供用于旋转润滑剂的旋转装置。具体地，可以在第一工作室中设置旋转轮(旋涡轮)，该旋转轮尤其以旋转固定的方式连接到齿轮，该齿轮设置在第二工作室中并朝向开口延伸。齿轮设计成与设置在曲轴上的齿轮啮合，由此可以驱动齿轮和旋转轮。旋转器使润滑剂旋转，从而产生可以通过通道从第一工作室到达第二工作室的润滑剂雾。润滑剂雾可以以特别简单的方式供应到曲轴容纳区域，特别是由于活塞运动而产生的压力差。齿轮轴向地设置在曲轴容纳区域的开口处。凹槽可以邻接开口，当曲轴处于特定的旋转位置时，该凹槽与曲轴润滑剂孔对齐。

有利地，旋转轮和齿轮可以通过穿过通道突出的轴部分连接。因此实现了旋转轮和齿轮之间的直接且稳定的连接。产生了组合的旋转轮和齿轮单元。因此，通道的其余横截面是环形的。还设置有轴承通道，轴承销可插入该轴承通道中，从而可以安装旋转轮和齿轮，特别是安装在第一壳体部分的轴承部分上。旋转轮、齿轮和轴部优选整体地形成。这可以提高稳定性，并使生产和装配更容易。

在优选实施例的背景下，可以设置曲轴箱壁，其分开用于容纳曲轴的曲轴臂的曲轴箱(曲轴室)，在这种情况下，曲轴箱形成曲轴容纳区域的一部分，从第一工作室的一部分开始。由于曲轴箱与第一工作室的分离，润滑剂至少大部分保留在第一工作室中，即不管内燃机的位置如何(保持与位置无关)。

有利地，润滑剂通道可以从第一工作室开始，特别是从润滑剂填充水平下方开始延伸通过曲轴箱壁并且通入曲轴箱(曲轴室)。因此，由于活塞运动而产生的压力差，润滑剂可以从第一工作室吸入并供给曲轴箱。润滑剂通道尤其通入到曲轴箱壁的弯曲部分中，曲轴的曲轴臂通过该部分。因此，可以实现一种旋转阀，曲轴箱侧的润滑剂通道的口暂时打开并由曲轴臂暂时限制或关闭。优选地，润滑剂通设置成，当活塞从上止点(OT)移动到下止点(UT)时，润滑剂通道的口由曲轴臂闭合。因此，当活塞从UT移动到OT(“向上”)时，可以至少暂时打开润滑剂通道(润滑剂被吸入曲轴箱)。当活塞从OT移动到UT(“向下”)时，可以至少暂时关闭润滑剂通道(由于活塞运动产生的过压而通过润滑剂通道被推回的润滑剂至少减少)。

具体地，返回通道可以形成在曲轴箱壁中，以便使冷凝的润滑剂从曲轴箱返回到第一工作室中。这使得润滑剂容易返回，由于重力的作用和/或由于活塞向下运动而产生的曲轴箱中的过压，可以通过返回通道运送润滑剂。返回通道可以设置在曲轴箱(收集区域)的一部分中，该部分相对于高度方向较低(与活塞的运动方向平行)。曲轴箱的下部可以设计为平坦部分。如上所述地，返回通道可以设计为曲轴箱壁中的孔。可以设置四个返回通道。替代性地，如上所述地，返回通道可以通过自动的或自动作用的阀(膜阀)控制，即，打开和关闭。阀可以特别地设置在曲轴箱壁上或曲轴箱壁中。

在优选实施例的背景下，壳体可包括面向曲轴容纳区域的第一(上)壳体部分。另外，壳体可包括背离曲轴容纳区域的分开的第二(下)壳体部分。具有多个壳体部分的壳体的设计实现了更容易得整体制造、组装和维护润滑装置和内燃机。

有利的是，第一壳体部分和第二壳体部分在组装时在第一(外)分型面上彼此贴靠，第一分型面和与曲轴容纳区域的纵向轴线平行的曲轴箱分型面形成或围成一个角度。这种设计实现更容易地组装旋转轮和齿轮，因为能更容易地插入轴承销。此外，该设计为灵活地设置测油棒孔和测油棒创造了空间。换言之，曲轴箱分型面和第一分型面不是相互平行的。特别地，曲轴箱分型面和第一分型面形成的角度为15°至45°、优选为15°至25°、更优选为15°至20°、甚至更优选为18°。如上所述地，曲轴箱分型面在高度方向上(与活塞的运行方向平行)，特别是在中心处使曲轴容纳区域分开。在组装时，壳体(下发动机部分)和上发动机部分在曲轴箱分型面上彼此叠置或彼此靠在一起。

有利的是，第一壳体部分和第二壳体部分在组装时在第二(内)分型面处彼此贴靠，第二分型面和与曲轴容纳区域的纵向轴线平行的曲轴箱分型面相互平行。这使得更容易组装和维护旋转轮和齿轮

上述目的还通过一种内燃机得以解决，特别是用于手持式工作的工具或园艺工具，该内燃机包括这种润滑装置。内燃机尤其是四冲程发动机。四冲程发动机特别用作手持式工作的工具或园艺工具的驱动源，例如，电锯，树篱剪，吹叶机等。关于优点可参考润滑装置的实施例。结合润滑装置描述的措施可用于进一步设计内燃机。

附图说明

以下将参考附图更详细地解释本发明，如果需要，相同或功能相似的元件仅用附图标记提供一次。在附图中：

图1为润滑装置和内燃机的一个实施例的局部侧切面视图；

图2为图1的润滑装置的纵截面图；

图3为图1的润滑装置的立体的局部截面图；

图4为第一工作室的第二部分连同曲轴的沿着图2中的截面线C-C的截面图；

图5为第一工作室的第一部分连同曲轴的沿着图2中的截面线A-A的立体截面图；

图6为第一工作室的第二部分连同曲轴的沿着图2中的截面线D-D的立体截面图；

图7为第二工作室连同曲轴的沿着图2中的截面线B-B的立体截面图；

图8示出了图1的润滑装置的壳体的第二(下)部分，其中插入了旋转轮和齿轮；和

图9为图1的润滑装置的壳体的第一(上)部分的立体顶视图。

具体实施方式

图1示出了用于手持式工作的工具或园艺工具的内燃机100，该内燃机包括下文中进一步描述的润滑装置10。

该内燃机100是四冲程发动机，包括发动机壳体102，发动机壳体102包括上壳体部分104和下壳体部分106。该内燃机100还包括位于上壳体部分104中的气缸，该气缸包括在其中运行的活塞并通过连杆(仅部分示出的部件)连接到曲轴112。

图1还示出了用于取向无关地润滑内燃机100的润滑装置，该装置总体上由附图标记10表示。该润滑装置10包括形成内燃机100的壳体部分106(下壳体部分)的壳体12。

在图2中以纵向截面更详细地示出了壳体12，还示出了曲轴112。该壳体12在其顶面上包括曲轴箱分型面14，在该分型面上，形成内燃机100的下壳体部分106的壳体12和上壳体部分104在组装时彼此叠置。壳体12和上壳体部分104在组装时限定用于容纳曲轴112的曲轴容纳区域或曲轴容纳区段16。曲轴容纳区域16具有纵向轴线18，当曲轴112插入时该轴线18对应于曲轴112的纵向轴线。曲轴箱分型面14在高度方向17上从中心分开曲轴容纳区域16。

壳体12包括第一(上)壳体部分20和第二(下)壳体部分22。第一壳体部分20和第二壳体部分22在第一(外)分型面24处彼此叠置。第一分型面24和曲轴箱分型面14共同形成一个角度，例如18°的角度。另外，第一壳体部分20和第二壳体部分22在第二(内)分型面26处彼此叠置(参见图2，图4和图8)。第二分型面26和曲轴箱分型面14相互平行。

第一工作室28设置在壳体12中，该工作室用于存储润滑剂30(参见图2)。第一工作室28包括借助连接部分32彼此流体连接的第一部分28’和第二部分28”(见图4和图8)。第二工作室34也设置在壳体12中，该工作室借助于外周壁36与第一工作室28分开(参见图2，图3和图8)。

从第一工作室28到第二工作室34的通道38形成在壁36中。通道38设置在润滑剂填充水平39上方(参见图2)。第二工作室34包括通向壳体12的曲轴容纳区域16的开口40(参见图2和图3)。凹槽42邻接开口40。当曲轴112处于特定的旋转位置时，该凹槽与形成在曲轴112中的曲轴润滑剂孔114对齐。开口40形成第一吸入点。

用于旋转润滑剂30的旋转装置设置在第一工作室28中。具体地，在第一工作室28中设置有旋转轮44。在第二工作室34中设置有齿轮46，该齿轮连接到通过通道38突出的旋转轮44，用于与其一起旋转，即，通过轴部48.通道38具有圆形横截面，轴部48在通过通道38突出的横截面是圆形的。因此，通道38中的剩余横截面是环形的。

旋转轮44、齿轮46和轴部48一体地形成(旋转轮和齿轮单元)。设置有轴承通道50，轴承销52可以插入其中(参见图5)，使得可以安装旋转轮44和齿轮46，即在第一壳体部分20的轴承部分54上(参见图2)。

齿轮46延伸到开口40并与设置在曲轴112上的齿轮116啮合(参见图7)，从而当曲轴112旋转时，齿轮46和旋转轮44也被驱动。

设置有曲轴箱壁56，该曲轴箱壁56将用于容纳曲轴112的曲轴臂118的曲轴箱58与第一工作室28的第二部分28”分开，曲轴箱形成曲轴容纳区域16的一部分。除了开口40之外，第一工作室28的第一工作室28’和第二工作室34朝向曲轴容纳区域16由壁部分57封闭。

设置有润滑剂通道60，其从第一工作室28开始，从润滑剂填充水平39下方通过曲轴箱壁56延伸并且通入曲轴箱58。润滑剂通道60形成第二吸入点。润滑剂通道60通入曲轴箱壁56的弯曲部分62，曲轴112的曲轴臂118行进通过该弯曲部分，从而曲轴箱侧的口60’通过曲轴臂118时而打开并且时而限制或关闭(参见图3和4)。

从曲轴箱58进入第一工作室28的返回通道64设置在曲轴箱壁56中(参见图3和图9)。返回通道64可以形成为布置在曲轴箱58的下部66中的四个孔。曲轴箱壁56可以在下部66中是平坦的并且相对于弯曲部分62是凹陷的，从而形成用于冷凝的润滑剂30的收集区域。

润滑装置10如下工作，描述了在正常状态下的操作(壳体12在重力方向上“向下”取向)：

第一工作室28用于存储润滑剂30(储油器)，其可以是发动机油30。一旦内燃机100运转并使曲轴112转动，齿轮46以及由此的旋转轮44通过曲轴112上的齿轮116驱动。

通过驱动旋转轮44，使发动机油30旋转，从而在第一工作室28中产生油雾68，该油雾可以经通道38进入第二工作室34(见图1)。

如果内燃机100的活塞(未示出)从下止点(UT)移动到上止点(OT)，则由于活塞的向上运动而在曲轴箱58和曲轴容纳区域16中产生过压。一旦径向部分114’和凹槽42彼此对齐，此时，油雾68就通过曲轴润滑剂孔114经开口40和凹槽42从第二工作室34被吸入到曲轴箱58中，从而油雾68可以在曲轴箱中具有润滑作用，例如，润滑设置在连杆容纳部120上的连杆轴承(未示出)。

如果当活塞向上移动时曲轴臂118不在润滑剂通道60的口60’的上游，则发动机油30通过润滑剂通道60被抽出第一工作室28。发动机油30进入活塞室58并且还可以在那里具有润滑效果。

如果内燃机100的活塞(未示出)从上止点(OT)移动到下止点(UT)，则由于活塞的向下运动而在曲轴箱58和曲轴容纳区域16中产生过压。仅在活塞到达UT之前不久或一旦活塞到达UT，曲轴润滑剂孔114的径向部分114’和凹口42彼此对齐。当活塞向下移动时，径向部分114’和凹槽42不对齐，因此曲轴箱58中的过压实际上不作用在曲轴润滑剂孔114上。由于曲轴箱58中的过压并且可选地由于重力的作用，在曲轴箱58中冷凝的发动机油30通过返回通道64被输送到第一工作室28中。因此，具有润滑作用的发动机油返回到第一工作室28中。循环润滑得以完成。

甚至在倒置位置(壳体12在重力方向上“向上”取向)中的操作过程中，润滑装置10仍可以确保内燃机100的润滑。在倒置位置中，第一工作室28中的发动机油30朝向第一(上)壳体部分20运动。如在正常位置中，发动机油30由第一工作室28中的旋转轮44旋转，从而在第一工作室28中产生油雾68。在倒置位置中，油雾68也可以通过通道38进入第二工作室34。如果曲轴润滑剂孔114的径向部分114’与凹部42对齐，则当活塞由于曲轴箱58中的过压而向上移动(从UT到OT)时可以抽出油雾68，从而所述油雾可用于润滑，例如在连接轴承容纳部分120上。

曲轴箱58中的发动机油30可直接用于润滑发动机部分。另外，已经收集在曲轴箱壁56上的发动机油30由于曲轴箱58中的过压而通过返回通道64进入曲轴箱58，因此也确保了在此供应发动机油30。

如果活塞向下移动(从OT到UT)，则曲轴润滑剂孔114的径向部分114’和凹口42彼此不对齐，使得曲轴箱58中的过压实际上不作用于曲轴润滑剂孔114。由于曲轴箱58中的过压，发动机油通过返回通道64被运送到第一工作室28中。在倒置位置中，也可以至少暂时地完成循环润滑。

Claims (13)

1.一种用于润滑内燃机(100)的润滑装置(10)，所述润滑装置包括形成所述内燃机(100)的壳体部分(106)的壳体(12)，其中，在所述壳体(12)中设置有用于存储润滑剂(30)的第一工作室(28)和与所述第一工作室(28)分开的第二工作室(34)，其中，从所述第一工作室(28)到所述第二工作室(34)形成通道(38)，其特征在于，为了取向无关地润滑，所述第二工作室(34)包括到所述壳体(12)的曲轴容纳区域(16)的开口(40)，所述第一工作室(28)包括到所述曲轴容纳区域(16)的润滑剂通道(60)，并且在所述第一工作室(28)中设置有旋转轮(44)，所述旋转轮(44)抗扭地连接到齿轮(46)，所述齿轮(46)设置在所述第二工作室(34)中并朝向所述开口(40)延伸，其中，所述开口(40)和所述润滑剂通道(60)在高度方向(17)上彼此间隔开，使得润滑剂(30)无论取向如何都能够至少通过所述开口(40)或所述润滑剂通道(60)被提供给所述曲轴容纳区域(16)。

2.根据权利要求1所述的润滑装置(10)，其特征在于，设置有从所述曲轴容纳区域(16)到所述第一工作室(28)中的返回通道(64)，使得所述润滑剂(30)能够通过所述返回通道(64)从所述曲轴容纳区域(16)返回到所述第一工作室(28)中。

3.根据权利要求2所述的润滑装置(10)，其特征在于，所述返回通道(64)总共所具有的横截面积在所述开口(40)的横截面积和所述润滑剂通道(60)的横截面积的总面积的25％到95％之间。

4.根据权利要求1-3之一所述的润滑装置(10)，其特征在于，所述旋转轮(44)和所述齿轮(46)借助于轴部(48)连接，所述轴部(48)穿过所述通道(38)突出。

5.根据权利要求2所述的润滑装置(10)，其特征在于，设置曲轴箱壁(56)，所述曲轴箱壁(56)将用于容纳曲轴臂(118)的曲轴箱(58)与所述第一工作室(28)的一部分(28”)分开，所述曲轴箱形成所述曲轴容纳区域(16)的一部分。

6.根据权利要求5所述的润滑装置(10)，其特征在于，所述润滑剂通道(60)从所述第一工作室(28)的润滑剂填充水平面(39)下方开始穿过所述曲轴箱壁(56)延伸并通入所述曲轴箱(58)。

7.根据权利要求6所述的润滑装置(10)，其特征在于，所述润滑剂通道(60)设置成，在从上止点(OT)到下止点(UT)的活塞运动的情况下，所述润滑剂通道(60)的口(60’)由所述曲轴臂(118)关闭。

8.根据权利要求5所述的润滑装置(10)，其特征在于，所述返回通道(64)形成在所述曲轴箱壁(56)中。

9.根据权利要求8所述的润滑装置(10)，其特征在于，所述返回通道(64)各自由自动阀控制。

10.根据权利要求1所述的润滑装置(10)，其特征在于，所述壳体(12)包括第一壳体部分(20)和分开的第二壳体部分(22)。

11.根据权利要求10所述的润滑装置(10)，其特征在于，所述第一壳体部分(20)和所述第二壳体部分(22)在组装时在第一分型面(24)上彼此贴靠，所述第一分型面(24)和与所述曲轴容纳区域(16)的纵向轴线(18)平行的曲轴箱分型面(14)围成一个角度。

12.根据权利要求11所述的润滑装置(10)，其特征在于，所述第一壳体部分(20)和所述第二壳体部分(22)在组装时在第二分型面(26)处彼此贴靠，其中，所述第二分型面(26)和与所述曲轴容纳区域(16)的所述纵向轴线(18)平行的曲轴箱分型面(14)相互平行。

13.一种内燃机(100)，所述内燃机(100)包括根据前述权利要求中任一项所述的润滑装置(10)。

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