DE1008527B

DE1008527B - Vorrichtung zum Schmieren der Kurbelzapfen und Kolbenbolzenlager sowie fuer die Kuehloelversorgung gekuehlter Kolben von Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1008527B
Application number: DEM25881A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans-Rudolf Lembcke
Original assignee: Mak Maschinenbau Kiel GmbH
Current assignee: Caterpillar Motoren GmbH and Co KG
Priority date: 1955-01-24
Filing date: 1955-01-24
Publication date: 1957-05-16

Description

Vorrichtung zum Schmieren der Kurbelzapfen und Kolbenbolzenlager sowie für die Kühlölversorgung gekühlter Kolben von Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schmieren der Kurbelzapfen- und Kolbenbolzenlager sowie für die Kühlölversorgung gekühlter Kolben von Brennkraftmaschinen.
Bei solchen Vorrichtungen ist es bekannt, das Schmieröl für das Kurbelzapfen- und Kolbenbolzenlager und das Kühlöl für gekühlte Kolben vom Grundlager durch Bohrungen in der Kurbelwelle dem Kurbelzapfen und Kolbenbolzenlager sowie dem Kühlölrarum des Kolbens zuzuführen.
Für die Ölführung sind die nachstehend unter a), b) und c) aufgeführten Gesichtspunkte maßgebend. Neben diesen funktionellen Forderungen sollen die Bohrungen in der Kurbelwelle noch billig herzustellen sein.
Von den unten aufgezählten drei Bedingungen ist bisher bei der Anordnung von Schmier- und Kühlölbohrungen in Kurbelwellen nur jeweils eine Bedingung berücksichtigt worden. Eine einwandfreie Schmierung und Kühlölversorgung ist aber erst bei konsequenter Erfüllung aller drei Bedingungen für die Anordnung der Kurbelwellenbohrungen möglich. Die Erfindung besteht daher in der Vereinigung nachfolgender an sich einzeln bekannter Maßnahmen und ist erst dann erfüllt, wenn bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung alle drei Merkmale vorhanden sind, nämlich: a) Der Öldurchgang im Grundzapfenlager oder im Kurbelzapfenlager ist während der Kurbelstellung von etwa 120° vor oberem Totpunkt bis etwa 120° nach oberem Totpunkt geöffnet und während der Kurbelstellung von etwa 120° nach oberem Totpunkt bis etwa 120° vor oberem Totpunkt geschlossen; diese Maßnahme dient dazu, die Trägheitskräfte des Öles infolge der Bewegung der Pleuelstange für die Förderung des Öles zum Kolben auszunutzen; b) die Bohrungen sind so angeordnet, daß in den Haupttragflächen der Grund- und Kurbelzapfenlager keine Ölzuführnuten liegen, d. h., beim Grundlager liegt die Ölzuführnut lediglich in dem oberen, etwa 240° befragenden Sektor des Lagersund beim Kurbelzapfenlager lediglich in dem unteren, etwa 240° betragenden Sektor, die geringer belastet sind als die 120°-Sektoren der Haupttragflächen; c) die Öffnungen der Kurbelwellenbohrungen im Grund- und Kurbelzapfenlagerbereich passieren die hauptbelasteten, mit keiner Ölumlaufnut versehenen Lagersektoren nur während der Kurbeldrehungspzriode, in der diese Sektoren nur geringe Lagerkräfte aufnehmen; andernfalls würde die Tragfähigkeit der Haupttragflächen beeinträchtigt, da die hydrodynamischen Druckpolster durch die Bohrungsöffnungen abgebaut werden.
In Ausgestaltung der Erfindung wird eine Reihe von Bohrungsanordnungen vorgeschlagen, die bei den verschiedenen Kurbelwellensystemen von Brennkraftmaschinen alle drei Bedingungen gleichzeitig erfüllen.
In den Zeichnungen sind bekannte Grund- und Kusbellagerausführungen sowie erfindungsgemäße Bohrungsanordnungen in Kurbelwellen für die Schmierung des Kurbel- und Kolbenbölzenlagers und für die Kühlölversorgung des Kolbens dargestellt.
Abb. 1 zeigt die bekannte, allgemein übliche Grundlagerausführung, die bei den erfindungsgemäßen Bohrungsanordnungen in der Kurbelwelle vorausgesetzt wird und die die eingangs genannte zweite Bedingung erfüllt. Das Schmier- oder Kühlöl wird durch die Bohrung 10 der Umlaufnut 12 im oberen gering belasteten 240°-Sektor der Lagerschalen 11 zugeführt und von hier aus in die Ölbohrungen des Grundlagerzapfens geleitet.
Abb. 2 zeigt das ebenfalls bekannte und allgemein übliche Kurbelzapfenlager, welches ebenfalls der zweiten Bedingung entspricht und bei der Anordnung der Kurbelwellenbohrungen vorausgesetzt wird.
Die Umlaufmut 13 im gering belasteten unteren 240°-Sektor der Lagerschalen 17 sammelt das aus den Rollrungen des Kurbelzapfens strömende öl und führt es über die Bohrungen 14; 15, 16 zum Kolbenbolzen lind zum Kolbenkühlraum. Abb. 3 zeigt die Bohrungsanordnung bei einer massiven, relativ langhubigen Kurbelwelle.
Von der Kröpfungsseite des Grundlagerzapfens 1 führt eine Bohrung 2 schräg nach unten zum unteren Ende der Kurbelwange 3. Von hier aus geht eine zweite Bohrung 4a in Längsrichtung der Kurbelwange 3 und trifft auf die Bohrung 5, die schräg durch den Kurbelzapfen 6 verläuft und am offenen Ende durch einen Stopfen 7 verschlässen wird. Die Bohrung 4a ist am offenen Ende ebenfalls durch den Stopfen 8 verschlossen. Außer der Bohrung 5 besitzt der Kurbelzapfen 6 noch die Bohrung 9, die senkrecht zur Kröpfungsebene auf der Kröpfungsmittellinie durch den vollen Kurbelzapfen 6 hindurchgeht und die Bohrung 5 kreuzt.
Von der Ölnut 12 im Grundlager gelangt das Öl über die Bohrungen 2, 4a, 5 und 9 in die Ölsammelnut 13 und anschließend durch die Bohrungen 14, 15 und 16 der Pleuelstange 19 zum Kolben.
Der Öldurchfluß wird im Grundlager gesteuert. Hier ist der Öldurchflüß von 120° vor oberem Totpunkt bis 120° nach oberem Totpunkt freigegeben und von 120° nach oberem Totpunkt bis 120° vor oberem Totpunkt abgesperrt, während der Öldurchfluß im Kurbelzapfenlager dauernd geöffnet ist.
Abb. 4 zeigt die Bohrungsanordnung bei einer massiven, aber im Gegensatz zu Abb.3 relativ kurzhubigen Kurbelwelle.
Die auf der Kröpfungsseite des Grundlagerzapfens 1 beginnende Bohrung 2 trifft auf eine schräg durch den Kurbelzapfen 6 und die Kurbelwange 3 verlaufende Bohrung 5a, die von der senkrecht zur Kröpfungsebene quer durch den vollen Kurbelzapfen 6 gehenden Bohrung 9 gekreuzt wird, wobei die Öffnung der Bohrung 5a durch den Stopfen 7 verschlossen wird.
Die Funktion ist die gleiche wie bei der Anordnung nach Abb. 3.
Abb. 5 zeigt eine weitere Bohrungsanordnung bei einer Kurbelwelle mit einer Kurbelzapfenentlastungsbohrung, die durch Deckel oder ein eingewalztes Rohr öldicht abgeschlossen wird.
Die Bohrung 22 verläuft mittig zum Grundlager sowie senkrecht zur Kröpfungsebene durch den vollen Grundlagerzapfen 1 hindurch und wird von der Bohrung 23 getroffen, die mit dem Hohlraum 18 in Verbindung steht und am Ende durch den Stopfen 7 verschlossen wird. Vom Hohlraum 18 führt die Bohrung 21 auf der Kröpfungsinnenseite des Kurbelzapfens nach außen in die Umlaufnut 13 des Kurbelzapfenlagers.
Die Steuerung des Öldurchflusses erfolgt im Kurbelzapfenlager. Hier ist der Öldurchfluß nur von etwa 120° vor oberem Totpunkt bis 120° nach oberem Totpunkt freigegeben und während der restlichen Drehperiode abgesperrt. Im Grundlager ist der Öldurchfluß durch die Querbohrung 22 dauernd freigegeben.
Abb.6 zeigt die Bohrungsanordnung nach Abb. 5 mit einer Erweiterung für Kurbelwellen von V-Motoren mit nebeneinanderliegenden Pleuelstangen. Statt einer führen hier zwei Bohrungen 24 und 25 (für jeden Kolben eine) aus dem Hohlraum 18 auf der Kröpfungsinnenseite aus dem Kurbelzapfen 6 heraus. Die Bohrungen 24 und 25 liegen symmetrisch zur Kurbelkröpfungsmittellinie und haben einen Abstand voneinander gleich dem Pleuelstangenversatz. In der Querebene sind die Bohrungen derart zueinander versetzt, daß die Radialstrahlen ihrer Öffnungsmittelpunkte 27, 26 auf der Kurbelzapfenoberfläche symmetrisch zur Kröpfungsebene liegen und einen Winkel a gleich dem V-Winkel der beiden Zylinderreihen einschließen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zum Schmieren der Kurbelzapfen- und Kolbenbolzenlager sowie für die Kühlölversorgung gekühlter Kolben von Brennkraftmaschinen, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale: a) der Öldurchgang im Grundzapfen- oder Kurbelzapfenlager ist von etwa 120° vor oberem Totpunkt bis etwa 120° nach oberem Totpunkt geöffnet und von etwa 120° nach oberem Totpunkt bis etwa 120° vor oberem Totpunkt geschlossen; b) im Bereich des Grundzapfenlagers sowie im oberen Bereich des Kurbelzapfenlagers ist über einen mittig liegenden Sektor von etwa 120° keine Ölumlaufnut angeordnet, auf dem restlichen Umfang ist jedoch eine Ölumlaufnut angeordnet, und c) die Öffnungen der Kurbelwellenbohrungen im Grundzapfen- und Kurbelzapfenbereich passieren die hauptbelasteten, mit keiner Ölumlaufnut versehenen Lagersektoren nur während der Kurbeldrehungsperiode, in der diese Sektoren nur geringe Lagerkräfte aufnehmen, etwa von 60° nach oberem Totpunkt bis 40° vor oberem Totpunkt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 bei massiven, relativ langhubigen Kurbelwellen mit schmalen Kurbelwangen, dadurch gekennzeichnet, daß von der Kröpfungsseite des Grundlagerzapfens (1) eine Bohrung (2) schräg nach unten in Richtung Kurbelwange (3) führt, von hier aus eine weitere Bohrung (4a) in der Kurbelwange in Richtung Kurbelkröpfung verläuft und auf eine schräg durch den Kurbelzapfen (6) gehende Bohrung (5) trifft, die von einer senkrecht zur Kröpfungsebene quer durch den Kurbelzapfen (6) verlaufenden Bohrung (9) gekreuzt wird, wobei die Öffnungen der Bohrungen (4a und 5) durch Stopfen (7 und 8) verschlossen sind (Abb.3).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 bei massiven, relativ kurzhubigen Kurbelwellen, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf der Kröpfungsseite des Grundlagerzapfens (1) beginnende Bohrung (2) auf eine schräg durch den Kurbelzapfen (6) und die Kurbelwange (3) verlaufende Bohrung (5a) trifft, die von einer senkrecht zur Kröpfungsebene quer durch den ganzen Kurbelzapfen (6) gehenden Bohrung (9) gekreuzt wird, wobei die Öffnung der Bohrung (5a) durch den Stopfen (7) verschlossen wird (Abb. 4).
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bei Kurbelwellen mit einer Kurbelzapfenerleichterungsbohrung, die durch Deckel oder ein eingewalztes Rohr öldicht verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bohrung (22) mittig zum Grundlager und senkrecht zur Kröpfungsebene durch den ganzen Grundlagerzapfen (1) hindurch verläuft und von einer schräg durch .den Kurbelzapfen (6), die Kurbelwange (3) und den Grundlagerzapfen (1) gehenden Bohrung (23) getroffen wird, die am Ende durch einen Stopfen (7) verschlossen ist und mit dem Hohlraum (18) in Verbindung steht, der andererseits mit der nach kröpfungsinnen aus -dem Kurbelzapfen (6) austretenden Bohrung (21) verbunden ist (Abb. 5).
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4 bei Kurbelwellen für V-Motoren mit nebeneinanderliegenden Pleuelstangen, dadurch gekennzeichnet, däß der Hdhlr aum (18) in der Kurbelzapfenerleichterungsbohrung (20) mit zwei nach kröpfungsinnen verlaufenden Bohrungen (24 und 25) verbunden ist, welche im Kurbelzapfen (6) symmetrisch zur Kurbelkröpfungsmittellinie in einem Abstand gleich dem Pleuelstangenversatz liegen, wobei sie in der Querebene derart zueinander versetzt sind, daß die Radialstrahlen der Mittelpunkte (26, 27) der beiden Bohrungsöffnungen auf der Kurbelzapfenoberfläche symmetrisch zur Kröpfungsebene liegen und einen Winkel (a) gleich dem V-Winkel der beiden Zylinderreihen einschließen (Abb. 6).