DE1005318B - Kolbenbolzen bei Zweitaktverbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Kolbenbolzenlager bei Zweitaktverbrennungskraftmaschinen unterliegen meistens keinem Lastwechsel, da die nach unten wirkenden Kolbenkräfte größer sind als die periodisch wechselnden Massenkräfte. Nur bei kleinen Fahrzeugzweitaktmotoren mit höheren Drehzahlen sind bisweilen die Massenkräfte größer als die Gaskräfte, so daß die Lastrichtung wie bei Kolbenbolzenlagern von Viertaktmotoren wechselt, Die Frage, ob Lastwechsel oder nicht, ist für die Schmierung des Lagers von ausschlaggebender Bedeutung. Kehrt die Lastrichtung um, so atmen die Gleitflächen um den Betrag des Lagerspieles und saugen sich selbsttätig Schmieröl an. Deshalb arbeiten die Kolbenbolzenlager bei Viertaktmotoren auch bei hohen Belastungen zufriedenstellend. !5

Bei Zweitaktkolbenbolzenlagern entfällt das selbsttätige Ansaugen des Schmieröles, da die Gleitflächen nicht atmen. Es entstehen dadurch die bekannten Schwierigkeiten, denen bisher durch die folgenden Maßnahmen abgeholfen werden sollte: ao

Eine vermehrte Anordnung von Schmiernuten in Längsrichtung des Lagers im Abstand des halben Pleuelstangenschwenkwinkels und der Übergang auf Lagerkonstruktionen, die große Tragflächen mit geringen Pressungen vorsehen (z. B. mehrteilige Kolben mit Bolzenstühlen und durchgehenden Lagerflächen).

Hierdurch wird kein sicherer Betrieb erzielt, da trotz der Vielzahl von Schmierölnuten und der geringen Lagerbelastungen kein hydrodynamischerSchmierfilm aufgebaut werden kann, weil der Schwenkwinkel und die Schwenkgeschwindigkeit zu klein sind.

Weiter wurde die Anordnung von Hochdruckschmierölpumpen vorgeschlagen, die das Schmieröl unter hohem Druck zwischen die Gleitflächen, pressen sollen. Solche Pumpen sind teuer und aufwendig und nur bei großen Motoren üblich.

Eine andere bekannte Vorrichtung bezweckt eine völlige Entlastung der Kolbenbolzenlagergleitflächen, indem in der Mitte des Kolbenbolzens eine gekrümmte Abwälzfläche angeordnet ist, gegen die sich eine ahnliehe Abwälzfläche der Schubstange stützt und auf der die .Schubstange eine Abwälzbewegung ausführt. Der Nachteil dieser Vorrichtung ist der, daß die Abwälzflächen unzulässig hoch belastet werden, da sie die während der Zündung entstehende volle Kolbenkraft übertragen müssen.

Außerdem ist bekannt, durch Federkraft einen periodischen Lastwechsel in der druckbelasteten Lagerzone zwischen Kolbenbolzen und Kolbenbolzenstuhl bzw. Pleuelstangenkopf zu erzwingen, um Schmieröl zwischen die Gleitflächen zu bringen. Hierbei ist zwischen Pleuelstangenkopf und Kolljenoberteil eine Druckfeder (oder Öldruckkolben) vorgesehen, die über einen Gleitschuh auf den Pleuelstangenkopf eine Kolbenbolzen bei Zweitaktverbrennungskraftmaschinen

Anmelder: MaK Maschinenbau Kiel

Aktienges ells chaf t, Kiel-Friedrichsort, Falckensteiner Str. 2-4

Dr.-Ing. Hans-Rudolf Lembcke, Kiel-Hassee, ist als Erfinder genannt worden

Kraft ausübt, die so gerichtet ist, daß die untere druckbelastete Lagerfläche der in den Pleuelstangenkopf eingesetzten Kolbenbolzenlagerbuchse entlastet wird. Diese Anordnung hat aber folgenden Nachteil: Da die Federkraft (bzw. die hydraulische Kraft des Öldruckkolbens) ihre Richtung nicht wechselt, erfährt die Gleitfläche des Gleitschuhes, die auf dem sich bewegenden Pleuelstangenkopf hin- und hergleitet, keinen Lastwechsel. Sie ist somit schmierungstechnisch stark gefährdet. Der schmierungstechnische Mangelzustand zwischen Kolbenbolzen und Kolbenbolzenbuchse, der durch die Feder (oder den Öldruckkolben) beseitigt wird, entsteht dafür bei einer anderen Gleitfläche, die zwar geringer belastet ist, aber ebenfalls betriebssicher sein muß.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung eines Schmierfilms durch periodisches Abheben der druckbelasteten Lagerfiächen in Kolbenbolzenlagern von Zweitaktmotoren, bei der die Nachteile der bekannten Anordnungen vermieden sind.

Nach der Erfindung ist vorgesehen, die zum periodischen Abheben der druckbelasteten Lagerflächen dienende Federkraft nicht über einen Gleitschuh mit Gleitfläche, sondern über zwei sich bei der Schwenkbewegung der Pleuelstange aufeinander abwälzende Körper vom schwenkenden Teil des Lagers auf den nicht schwenkenden Teil zu übertragen.

Die Wälzflächen der Wälzkörper sind derart ausgebildet, daß sie sich im Zeitpunkt des Kolbendurchganges durch den oberen oder unteren Totpunkt in der Drehachse des Kolbenbolzens berühren. Sie sind als Zylinderflächen mit gleichem Durchmesser ausgeführt.

Die vorgespannte Federkraft ist größer als die Summe der Gaskraft auf den Kolbenboden und der Massenkraft des Kolbens während des Durchganges durch den unteren Totpunkt, aber kleiner als die

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Claims (6)

Summe dieser Kräfte während des Durchganges durch den oberen Totpunkt. Die Wälzkörper sind gegen Verdrehen gesichert. Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist der obere Wälzkörper mit dem Kolbenbolzenstuhl verbunden und der untere Wälzkörper im Kolbenbolzen geführt. Dieser Wälzkörper wird über kräftige Tellerfedern gegen die Pleuelstange abgestützt. Es ist auch möglich, nadi einer anderen Ausführungsform den unteren Wälzkörper in der Pleuelstange zu befestigen und den oberen Wälzkörper im Kolbenbolzen zu führen. Der obere Wälzkörper ist dann über kräftige Tellerfedern gegen den Kolbenbolzen abgestützt. In der Zeichnung ist in zwei Ausführungsbeispielen die Ausbildung der Kolbenbolzenlager von Zweitaktverbrennungskraftmaschinen dargestellt, und zwar zeigt Abb. 1 einen Längsschnitt durch einen mit der Pleuelstange verbundenen Kolbenbolzen, der in einem Kolbenbolzenstuhl gelagert ist, Abb. 2 den zugehörigen Querschnitt, Abb. 3 einen Längsschnitt durch einen mit dem Kolben verbundenen Kolbenbolzen, der in der Pleuelstange gelagert ist, und Abb. 4 den zugehörigen Querschnitt. Der obere Wälzkörper 1 mit seiner Wälzfläche 10 ist durch Schrauben 2 fest mit dem Kolbenbolzenstuhl 3 verschraubt und ragt bis zur Kolbenbolzenmitte in eine Ausnehmung 4 des Kolbenbolzens 5 hinein. Der untere Wälzkörper 6 mit seiner Wälzfläche 9 ist über kräftige Tellerfedern 7 gegen die Pleuelstange 8, die fest mit dem Kolbenbolzen 5 verbunden ist, abgestützt. Der obere Wälzkörper 1 und der untere Wälzkörper 6 haben zylindrische Wälzflächen 10 und 9 mit gleichem Durchmesser, die sich im Zeitpunkt des oberen Totpunkt- und unteren Totpunktkolbendurchganges in der Drehachse des Kolbenbolzens 5 berühren, damit die Wälzflächen 9, 10 bei der Schwenkung der Pleuelstange 8 nicht aufeinander gleiten, sondern abwälzen. Dadurch sind hohe Pressungen bei geringem Verschleiß zulässig. Da die Vorspannkraft der Federn 7 größer ist als die Summe der Kolbengaskraft und Kolbenmassenkraft während des unteren Totpunktdurchganges, aber kleiner ist als die Summe während des oberen Totpunktdurchganges, so drücken die Federn 7 bei Durchgang durch den unteren Totpunkt die oberen Halbflächen der Kolbenbolzenlagerung auseinander, so daß ein Spalt in Größe des Lagerspieles entsteht. Beim Abheben wird ein Unterdruck erzeugt, der das Schmieröl aus der Kolbenbolzenausdehnung 4 in den Spalt zwischen die beiden Lagerflächen hineinsaugt. Die Zeitdauer dieser Saugperiode hängt von der Höhe der Federvorspannung ab und beträgt etwa 90 bis 180° KW. Überschreiten die Gas- und Beschleunigungskräfte des Kolbens die Federkraft, so bildet das hereingesaugte Schmieröl ein Druckpolster, welches eine metallische Berührung der beiden Lagerflächen verhindert und eine »flüssige« Schmierung sichert. Bei der Ausführungsform des Kolbenbolzenlagers nach den Abb. 3 und 4 ist der Kolbenbolzen 14 mit dem Kolben fest verbunden und im Pleuelstangenkopf der Pleuelstange 12 gelagert. Der untere Wälzkörper 11 ist in der Pleuelstange 12 befestigt und der obere Wälzkörper 13 im Kolbenbolzen 14 geführt. Über kräftige Tellerfedern 15 ist der Wälzkörper 13 gegen den Kolbenbolzen abgestützt. Auch bei dieser Ausführungsform wird ein periodischer Lastwechsel in der druckbelasteten unteren Lagerzone zwischen dem Kolbenbolzen und dem Pleuelstangenkopf mit einem Abheben der Gleitflächen erzwungen und Schmieröl zwischen die Gleitflächen gebracht, um damit eine »flüssige« Schmierung zu erzeugen. Paten τλ ν s ρ R ü c η Ε:

1. Kolbenbolzen bei Zweitaktverbrennungskraftmaschinen mit einer Federanordnung, die zum Zweck der Schmierölversorgung ein periodisches Abheben der druckbelasteten Kolbenbolzenlagerflächen erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft über zwei sich bei der Schwenkbewegung der Pleuelstange (8) aufeinander abwälzende Körper (1 und 6) vom schwenkenden Teil (5) auf den. nicht schwenkenden Teil (3) des Lagers übertragen wird.

2. Kolbenbolzenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzflächen (10 und 9) der Wälzkörper (1 und 6) derart ausgebildet sind, daß sie sich im Zeitpunkt des Kolbendurchganges durch den oberen oder unteren Totpunkt in der Drehachse des Kolbenbolzens (5) berühren.

3. Kolbenbolzenlager nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzflächen (10, 9) der Wälzkörper (1, 6) Zylinderflächen mit gleichem Durchmesser sind.

4. Kolbenbolzenlager nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (1 und 6) gegen Verdrehen gesichert sind.

5. Kolbenbolzenlager nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Wälzkörper (1) mit dem Kolbenbolzenstuhl (3) verbunden ist und der untere Wälzkörper (6) im Kolbenbolzen (5) geführt ist und über kräftige Tellerfedern (7) gegen die Pleuelstange abgestützt ist.

6. Kolbenbolzenlager nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Wälzkörper (11) in der Pleuelstange (12) befestigt ist und der obere Wälzkörper (13) im Kolbenbolzen (14) geführt ist und über kräftige Tellerfedern (15) gegen den Kolbenbolzen abgestützt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 506 891; britische Patentschrift Nr. 675 862; französische Patentschrift Nr. 872 298.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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