DE102010032069A1

DE102010032069A1 - Einrichtung zur Verhinderung von Schaumbildung im Schmieröl einer Kreiskolbenbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102010032069A1
Application number: DE201010032069
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Baier
Original assignee: KKM GmbH
Current assignee: Zoerkler Gears & Co Kg At GmbH
Priority date: 2010-07-23
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2012-01-26

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verhinderung von Schaumbildung im Schmieröl bei einer Kreiskolbenbrennkraftmaschine, die unter Anderem ein Gehäuse, eine Exzenterwelle mit einen Exzenter und einen auf diesem gelagerten Kolben aufweist und während des motorischen Betriebs von Schmieröl durchströmt wird, das besonders bei hohen Drehzahlen von Schaum durchsetzt ist. Ein hier vorgeschlagener Ölsammler, der als Rinne um die Exzenterwelle eine Schmieröl-Ansammlung ausbildet, über welche die im Motorbetrieb entstehenden Luftblasen gefördert werden, lässt diese durch hohe Fliehkräfte in sich zusammenfallen und verschwinden. Der Ölkreislauf stabilisiert sich dadurch in jedem Drehzahlbereich. Von Vorteil ist der Ölsammler für Kreiskolbenbrennkraftmaschinen daher in erster Linie durch den zuverlässigen Wärmetransport aus dem Motorinneren heraus bei kritischen Betriebszuständen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verhinderung von Schaumbildung im Schmieröl eines Verbrennungsmotors, insbesondere einer Kreiskolbenbrennkraftmaschine, die unter Anderem ein Gehäuse, insbesondere eine Seitenscheibe, eine Exzenterwelle mit einem Exzenter und einem auf diesem gelagerten Kolben aufweist und während des motorischen Betriebs von Schmieröl durchströmt wird, welches besonders bei hohen Drehzahlen von Schaum durchsetzt ist.
Aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2004 008 309 A1 ist eine Kreiskolbenbrennkraftmaschine bekannt geworden, die im Wesentlichen aus einem Mantelgehäuse, Seitenscheiben, einer Exzenterwelle und einem Kolben bestehen, wobei die Exzenterwelle eine Exzentereinheit, bestehend aus einem Exzenter, einem endseitigen Dichtungsteil und einem abtriebsseitigen Dichtungsteil besteht, wobei der dreieckige auf dem Exzenter gelagerte Kolben Schmieröl von einer Ölpumpe durch die Exzenterwelle zu einem ersten Hauptlager, einem zweiten Hauptlager und zu einem Exzenterlager gefördert wird. Der Gegenstand der Erfindung ist ein Leitring je zu beiden Seiten des Exzenters mit Anformungen, die kegelförmig ausgestaltet sind, um das auf diese Anformungen auftreffende Schmieröl in Richtung Abtriebsseite abzuleiten und so die Durchleitung des Schmieröls axial durch die Arbeitseinheit der Kreiskolbenbrennkraftmaschine zu unterstützen. Das Schmieröl wird also beschleunigt von der Antriebsseite der Kreiskolbenbrennkraftmaschine zur Abtriebsseite geleitet, was eine verbesserte Schmierung und Kühlung der Triebwerksteile zur Folge hat. Bei der Durchleitung des Schmieröls von der Endseite der Kreiskolbenbrennkraftmaschine durch den Kolben zu deren Abtriebsseite kommt es zur Bildung von Schaum, was die Ableitung der Wärme aus dem Inneren der Kreiskolbenbrennkraftmaschine behindert und zu örtlichen Überhitzungen führen kann.
Um hier Abhilfe zu schaffen, wird vorgeschlagen, eine Einrichtung zu schaffen, mit Hilfe derer es möglich wird, vor Allem im kritischen Drehzahlbereich der Kreiskolbenbrennkraftmaschine die Schaumbildung im Schmieröl zu reduzieren oder zu unterdrücken. Diese Einrichtung ist an einer Stelle angeordnet, an der die hohen Drehzahlen und ein ausreichend großer Durchmesser genutzt werden können. Da das Schmieröl von einer externen Ölpumpe von der Endseite durch den Ölraum im Kolben zur Abtriebsseite hin gefördert wird, liegt es nahe, diese Einrichtung an der Exzenterwelle im Bereich des Exzenters anzuordnen, wo gemäß dem Stande der Technik die Leitringe angeordnet waren.
Diese Einrichtung, ein Ölsammler, besteht im Prinzip aus einer konzentrisch um die Exzenterwelle gelegten Rinne, die mit dieser drehfest verbunden und nach radial innen offen ist. Der vom Ölraum des Kolbens kommenden Ölstrom wird durch eine Eintrittsöffnung in diese Rinne geleitet und bildet dort eine Schmieröl-Ansammlung, die von dort über einen äußeren Rand in eine Ölfangtasche der Seitenscheibe abläuft. Die Luftblasen, die sich vor allem im Ölraum des Kolbens bilden, wandern mit dem Schmieröl weiter in die Rinne, wo sich eine Schmieröl-Ansammlung bildet, auf die hohe Fliehkräfte wirken und die auf dem Schmieröl schwimmenden Luftblasen auf dem Wege zu einem äußeren Rand in sich zusammenfallen lassen, wodurch der Schaum verschwindet.
Der Ölsammler weist zwei flanschartig angeformte Verbindungsaugen mit Durchgangsbohrungen auf, über die er am Exzenter verschraubt ist. Der mit dem Exzenter verbundene Bereich erstreckt sich über gut die Hälfte des Umfanges der Rinne, wobei die andere dem Exzenter gegenüber liegende Hälfte in Richtung Rinne zurückgesetzt ist und die vorerwähnte Eintrittsöffnung bildet, durch die das gesamte durch den Ölraum des Kolbens geförderte Schmieröl fließt.
Um das Schmieröl zur Rinne zu befördern, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, im Ölsammler am Umfang gegenüber der Eintrittsöffnung im mit dem Exzenter verbundenen Bereich eine vertiefte Ringfläche anzuordnen, die sich wie erwähnt über gut die Hälfte des Umfanges erstreckt und von einem inneren Rand, einem äußeren Rand und zwei tangentialen Begrenzungsrändern umgeben ist, um das in den Ölsammler eindringende Schmieröl durch die auf das Schmieröl wirkenden Fliehkräfte auf einem Boden dieser vertieften Ringfläche zu sammeln, bevor es in die Rinne abfließen kann, da sich in dieser Fließrichtung kein erhöhter Rand befindet. In der Rinne bildet sich sehr schnell eine permanente Schmieröl-Ansammlung, die die Höhe des äußeren Randes erreicht, dort überläuft und sich in eine Ölfangtasche der Seitenscheibe ergießt, um von dort durch eine Abflussbohrung in den externen Ölbehälter zu gelangen. Von hier aus beginnt der Ölkreislauf mit dem Eintritt des Schmieröles in die Ölpumpe aufs Neue.
Kreiskolbenbrennkraftmaschinen sind neben der Wasserkühlung im Gehäuse besonders angewiesen auf eine gute Innenkühlung der Triebwerksteile, die vom Schmieröl übernommen wird und um so zuverlässiger arbeitet, je weniger Luftblasen während des Motorbetriebs im Ölkreislauf entstehen.
Es stellt sich also die Aufgabe der Erfindung in der Weise, dass eine Einrichtung für Kreiskolbenbrennkraftmaschinen geschaffen werden muss, die den sich in allen Drehzahlbereichen bildenden Schaum im Schmieröl reduziert oder ganz verhindert, um in diesen Betriebszuständen eine ausreichende Schmierung und vor Allem eine ausreichende Kühlung der Triebwerksteile zu garantieren.
Anhand mehrerer Darstellungen wird eine Einrichtung zur Reduzierung des Schaumes im Schmieröl einer Kreiskolbenbrennkraftmaschine erläutert.
Es zeigen:
1 einen Ölsammler mit Augen und Durchgangsbohrungen als Ansicht;
2 den Ölsammler mit einer vertieften Ringfläche, einer Rinne mit einem äußeren Rand sowie tangentialen Begrenzungsrändern im Schnitt;
3 den Ölsammler mit der vertieften Ringfläche und den Durchmessern des äußeren Randes und eines inneren Randes ebenfalls im Schnitt;
4 die Anordnung des Ölsammlers an einem Exzenter einer Exzenterwelle der Kreiskolbenbrennkraftmaschine mit einer Ölfangtasche in einer Seitenscheibe im Teilschnitt.
Die 1 stellt eine Ansicht eines ringförmigen Ölsammlers 1 dar, an den zwei Verbindungsaugen 4 mit Durchgangsbohrungen 5 zur Befestigung an einem Exzenter 3 einer Exzenterwelle 2 angeformt sind. Es sind zwei Bereiche zu erkennen, die jeweils etwa die Hälfte des Ölsammlers 1 ausmachen. Im ersten Bereich, der sich unterhalb der horizontalen Mittellinie erstreckt, sind die bereits erwähnten Verbindungsaugen 4 angeordnet sowie ein Boden 10 einer vertieften Ringfläche 9, die rechts und links von je einem Begrenzungsrand 13 abgeschlossen wird.
Aus der 2 wird ersichtlich, wie die vertiefte Ringfläche 9 angeordnet ist und dass sie sich vom Exzenter 3 bis etwa zur Hälfte des Ölsammlers 1 erstreckt. Es ergibt sich im zweiten Bereich durch Zurücksetzen der Ebene der Verbindungsaugen 4 eine Eintrittsöffnung 7 für das Schmieröl, das sich am Boden 10 der vertieften Ringfläche 9 nieder schlägt und zu einer Rinne 6 gefördert wird, die sich ringförmig um die Exzenterwelle 2 erstreckt und nach radial innen offen ist. Die sich hier gebildete Schmieröl-Ansammlung 8 läuft über einen äußeren Rand 11 stetig ab und wird in einen externen Ölspeicher gefördert. Ferner ist erkennbar, wie die vertiefte Ringfläche 9 tangential von den Begrenzungsrändern 13 und zum Exzenter 3 hin von einem inneren Rand 12 umgeben ist.
Gemäß 3 wird die Fließrichtung des Schmieröls durch die Größe eines Durchmessers 20 des inneren Randes 12 im Verhältnis zur Größe eines Durchmessers 19 des äußeren Randes 11 ersichtlich: Die Fliehkräfte der Rinne 6 fördern das Schmieröl in die Richtung des größeren Durchmessers 19.
Die 4 schließlich stellt in einem Teilschnitt einer Kreiskolbenbrennkraftmaschine die Anordnung des Ölsammlers 1 dar. Aus einem Ölraum 17 eines Kolbens 16 wird das Schmieröl durch die Eintrittsöffnung 7 in den Ölsammler 1 gefördert und bildet in der Rinne – wie bereits erwähnt – die Schmieröl-Ansammlung 8, die sich über den äußeren Rand 11 in eine Ölfangtasche 14 in einer Seitenscheibe 15 ergießt, von wo aus das vom Schaum gereinigte Schmieröl durch Abflussbohrungen 18 in den externen Ölspeicher geleitet wird.
Von Vorteil ist der Ölsammler für Kreiskolbenbrennkraftmaschinen in erster Linie durch den zuverlässigen Wärmetransport aus dem Motorinneren heraus bei Betriebszuständen im hohen Drehzahlbereich und/oder bei hoher Last.
Bezugszeichenliste

1: Ölsammler
2: Exzenterwelle
3: Exzenter
4: Verbindungsauge
5: Durchgangsbohrung
6: Rinne
7: Eintrittsöffnung
8: Schmieröl-Ansammlung in der Rinne 6
9: Ringfläche vertieft
10: Boden
11: Äußerer Rand
12: innerer Rand
13: Begrenzungsrand
14: Ölfangtasche
15: Seitenscheibe
16: Kolben
17: Ölraum im Kolben
18: Abflussbohrung
19: Durchmesser des äußeren Randes
20: Durchmesser des zylindrischen Bodens

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102004008309 A1 [0002]

Claims

Einrichtung zur Verhinderung von Schaumbildung im Schmieröl eines Verbrennungsmotors, insbesondere einer Kreiskolbenbrennkraftmaschine, die unter Anderem ein Gehäuse, insbesondere eine Seitenscheibe, eine Exzenterwelle mit einem Exzenter und einem auf diesem gelagerten Kolben aufweist und während des motorischen Betriebs von Schmieröl durchströmt wird, welches besonders bei hohen Drehzahlen von Schaum durchsetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ölsammler (1) die schädliche Wirkung des im Motorbetrieb entstehenden Schaumes im Schmieröl beseitigt, indem dieser permanent reduziert wird.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölsammler (1) ringförmig ausgebildet und mit der Exzenterwelle (2) drehfest verbunden ist.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölsammler (1) im Bereich des Exzenters (3) flanschartige Verbindungsaugen (4) mit Durchgangsbohrungen (5) aufweist, welche Befestigungsschrauben zu seiner Befestigung am Exzenter (3) aufnehmen.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölsammler (1) im Wesentlichen aus einer nach radial innen weisenden und zur Exzenterwelle (2) konzentrisch angeordneten Rinne (6) besteht, in der das aus einem Ölraum (17) im Kolben (16) in den Ölsammler (1) geförderte Schmieröl eine Schmieröl-Ansammlung (8) bildet.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölsammler (1) in montiertem Zustand exzenterseitig eine Eintrittsöffnung (7) aufweist, die sich über etwa seinen halben Umfang erstreckt und dem Exzenter (3) gegenüber liegt.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Ölsammler der Eintrittsöffnung (7) gegenüber liegend eine radial vertiefte Ringfläche (9) angeordnet ist, die das von der Eintrittsöffnung (7) kommende Schmieröl sammelt und an die Rinne (6) weiterleitet.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die radial vertiefte Ringfläche (9) an ihrem Boden (10) zylindrisch oder fertigungsbedingt leicht konisch zum äußeren Rand (11) der Rinne (6) hin ausgebildet ist, sich über gut die Hälfte des Umfanges des Ölsammlers (1) erstreckt und von einem inneren Rand (12), einem äußeren Rand (11) und tangential von zwei Begrenzungsrändern (13) umgeben ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Rand (11) der Rinne (6) einen Durchmesser (19) aufweist, der größer ist als der Durchmesser (20) des inneren Randes (12) der radial vertieften Ringfläche (9), um das Schmieröl nach außen in eine Ölfangtasche (14) einer Seitenscheibe (15) ablaufen zu lassen.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Reduzierung des Schaumes abhängig von der Drehzahl des Ölsammlers (1) verstärkt.