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Die Erfindung betrifft eine Kurbelwelle mit einer zentralen Öleinspeisung für einen Verbrennungsmotor, einen Verbrennungsmotor und einen Prüfstand.
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Aus der
DE 10 2015 115 625 A1 ist eine Zentralöleinspeisung zur Einspeisung von Öl in eine Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine, umfassend ein Einspeisungsmodul mit einem Ölrohr zur zentralen Einführung von Öl in die Kurbelwelle bekannt, wobei das Einspeisungsmodul in einem hohlen stirnseitigen Ende der Kurbelwelle aufgenommen wird.
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Die erfindungsgemäße Kurbelwelle mit einer zentralen Öleinspeisung für einen Verbrennungsmotor umfasst einen Ölanschluss und ein Verbindungselement. Die Kurbelwelle weist zumindest bereichsweise eine zentrale Bohrung auf. Das Verbindungselement ist ausgebildet,
- - die Kurbelwelle umfangsseitig vollständig zu umschließen und
- - den Ölanschluss und die zentrale Bohrung der Kurbelwelle so zu verbinden, dass Öl von dem Ölanschluss durch das Verbindungselement der zentralen Bohrung zugeführt wird.
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Dadurch, dass das Öl von dem Ölanschluss durch das Verbindungselement der zentralen Bohrung zugeführt wird, ermöglicht die Erfindung, dass das Öl durch Fliehkräfte in der Kurbelwelle nach außen gefördert wird. So können durch das Öl zu schmierende Stellen wie beispielsweise Pleuellager mit Öl versorgt werden. Da das Öl durch die Fliehkräfte gefördert wird, ist ein geringer Öldruck ausreichend. Der geringe Öldruck ermöglicht ein Verwenden einer Ölpumpe mit geringer Leistung, wodurch Kosten gesenkt und ein Wirkungsgrad gesteigert werden können. Weiterhin kann durch den geringen Öldruck ein sicherer Betrieb ermöglicht werden.
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Bevorzugt ist das Verbindungselement an einem Ende der Kurbelwelle angeordnet. Dabei umschließt das Verbindungselement die Kurbelwelle so, dass die Kurbelwelle sich in dem Verbindungselement drehen kann, das Verbindungselement aber im Wesentlichen in Ruhe ist, sich also im Wesentlichen nicht mitdreht.
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Die zentrale Bohrung in der Kurbelwelle ist ausgebildet, das durch den Ölanschluss bereitgestellte Öl einem Ölsystem innerhalb der Kurbelwelle zuzuführen. Bevorzugt ist die Bohrung als Sackloch ausgeführt, so dass ein Ende der Kurbelwelle, an dem die zentrale Öleinspeisung erfolgt, geschlossen ist.
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Vorzugsweise weist die Kurbelwelle im Bereich des Umschließens durch das Verbindungselement gegenüber einem durchschnittlichen Durchmesser der Kurbelwelle einen geringeren Durchmesser auf.
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Dadurch, dass die Kurbelwelle einen im Bereich des Umschließens gegenüber dem durchschnittlichen Durchmesser geringeren Durchmesser aufweist, ermöglicht die Erfindung eine geringere Umfangsgeschwindigkeit der Kurbelwelle in diesem Bereich. Dadurch können eine Lagerung des Verbindungselements, ein Abdichten sowie die Öleinspeisung verbessert werden.
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Vorzugsweise weist die Kurbelwelle zumindest eine radiale Bohrung im Bereich des Umschließens durch das Verbindungselement auf. Die radiale Bohrung ist ausgebildet, Öl von dem Verbindungselement der zentralen Bohrung zuzuführen.
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Dadurch, dass die Kurbelwelle zumindest eine radiale Bohrung im Bereich des Umschließens aufweist, ermöglicht die Erfindung ein Versorgen der zentralen Bohrung mit Öl von dem Ölanschluss.
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Bevorzugt umfasst die Kurbelwelle zumindest zwei radiale Bohrungen. Besonders bevorzugt umfasst die Kurbelwelle vier radiale Bohrungen. Eine größere Anzahl an radialen Bohrungen kann ein Zuführen von Öl verbessern, indem insbesondere eine gleichmäßigere Ölzuführung zur zentralen Bohrung erreicht werden kann. Die radialen Bohrungen sind insbesondere symmetrisch angeordnet, so dass die Achsen der radialen Bohrungen beispielsweise um 180° bei zwei radialen Bohrungen und um 90° bei vier radialen Bohrungen voneinander beabstandet sind.
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Vorzugsweise ist das Verbindungselement ausgebildet, eine Ölkammer zwischen dem Verbindungselement und der Kurbelwelle zu bilden.
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Dadurch, dass das Verbindungselement ausgebildet ist, eine Ölkammer zwischen dem Verbindungselement und der Kurbelwelle zu bilden, ermöglicht die Erfindung eine vorwiegend kontinuierliche Öleinspeisung in die zentrale Bohrung der Kurbelwelle.
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Vorzugsweise umfasst dieKurbelwelle eine Lagereinheit, wobei die Lagereinheit ausgebildet ist, das Verbindungselement schwimmend zu lagern.
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Dadurch, dass das Verbindungselement schwimmend gelagert ist, ermöglicht die Erfindung, dass das Verbindungselement gegenüber der Kurbelwelle nicht fixiert ist und sich bei radialen Bewegungen der Kurbelwelle mitbewegen kann. Dadurch können Reibungen oder auch ein Auftreten eines Verkantens zwischen Kurbelwelle und Verbindungselement verringert werden, wodurch ein Wirkungsgrad verbessert und ein Verschleiß verringert werden können.
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Die Lagereinheit ist mit einem Kurbelgehäuse fest verbunden. Bevorzugt umfasst die Lagereinheit zum Lagern des Verbindungselements Dämpfungs- und/oder Dichtelemente, wie beispielsweise einen Wellendichtring und/oder einen O-Ring.
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Der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor umfasst eine erfindungsgemäße Kurbelwelle.
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Dadurch, dass der Verbrennungsmotor eine erfindungsgemäße Kurbelwelle umfasst, ermöglicht die Erfindung eine Öleinspeisung bei hohen Drehzahlen.
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Der erfindungsgemäße Prüfstand umfasst einen Verbrennungsmotor mit einer erfindungsgemäßen Kurbelwelle.
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Dadurch, dass der Prüfstand einen Verbrennungsmotor mit einer erfindungsgemäßen Kurbelwelle umfasst, ermöglicht die Erfindung einen sicheren Betrieb des Prüfstands.
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Die abhängigen Ansprüche beschreiben weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigt
- 1 ein Ausführungsbeispiel eines Prüfstands mit einem Verbrennungsmotor umfassend eine Kurbelwelle mit zentraler Öleinspeisung,
- 2 ein Ausführungsbeispiel einer Kurbelwelle mit einer zentralen Öleinspeisung,
- 3 ein Ausführungsbeispiel einer zentralen Öleinspeisung einer Kurbelwelle und
- 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer zentralen Öleinspeisung einer Kurbelwelle.
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1 zeigt einen Prüfstand 13 umfassend einen Verbrennungsmotor 2 mit einer Kurbelwelle 1. Der Prüfstand 13 umfasst weiterhin ein Gestell 21, ein Kurbelgehäuse 22 und einen Ventiltrieb 23.
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Der Verbrennungsmotor 2 ist als Einzylindermotor ausgeführt und auf dem Kurbelgehäuse 22 montiert. Der Verbrennungsmotor 2 umfasst einen Motorblock 24 und einen Zylinder 25, in dem ein Kolben beweglich angeordnet ist.
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Das Kurbelgehäuse 22 umfasst eine Abdeckung 26 und einen Deckel 27. Das Kurbelgehäuse 22 ist ausgebildet, die Kurbelwelle 1 so zu lagern, dass die Kurbelwelle 1 über ein Pleuel mit dem Kolben des Verbrennungsmotors 2 wirkverbunden ist, Kolbenkräfte in ein Drehmoment umwandelt und das Drehmoment an ein Getriebe und den Ventiltrieb 23 weiterleitet.
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2 zeigt einen Ausschnitt des Kurbelgehäuses 22 in einer Schnittdarstellung. Die Kurbelwelle 1 ist über ein Hauptlager 31 in dem Kurbelgehäuse 22 gelagert. Die Kurbelwelle umfasst ein Ölsystem 32, um beispielsweise eine Lagerung des Pleuels 33 zu schmieren.
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Zum Versorgen des Ölsystems 32 mit Öl ist die Kurbelwelle 1 mit einer zentralen Öleinspeisung ausgeführt. Dadurch wird insbesondere bei hohen Drehzahlen der Kurbelwelle größer 7500 U/min ein sicheres Versorgen zu schmierender Stellen mit Öl ermöglicht, da das Öl infolge entstehender Fliehkräfte nach außen gefördert wird.
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Die Kurbelwelle 1 umfasst zur zentralen Öleinspeisung eine zentrale, axiale Bohrung, die hier als Sackbohrung 5 ausgebildet ist. Das offene Ende der zentralen Sackbohrung 5 ist mit dem Ölsystem 32 verbunden. Das geschlossene Ende der zentralen Sackbohrung 5 ist in einem Ende der Kurbelwelle 1 angeordnet.
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Das Ende der Kurbelwelle, an dem das geschlossene Ende der zentralen Sackbohrung 5 angeordnet ist, weist gegenüber einem durchschnittlichen Durchmesser d der Kurbelwelle 1 einen geringeren Durchmesser dk auf, so dass an diesem Ende geringere Umfangsgeschwindigkeiten auftreten.
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An dem Ende der Kurbelwelle mit dem geringeren Durchmesser dk sind zur zentralen Öleinspeisung ein Ölanschluss 3 und ein Verbindungselement 4 angeordnet. Das Verbindungselement 4 umschließt die Kurbelwelle 1 hier umfangsseitig vollständig und verbindet den Ölanschluss 3 und die zentrale Sackbohrung 5 der Kurbelwelle 1 so, dass das Öl von dem Ölanschluss 3 durch das Verbindungselement 4 der zentralen Bohrung 5 zugeführt wird.
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Das Verbindungselement 4 wird durch eine Lagereinheit 8 positioniert. Die Lagereinheit ist 8 durch Schraubverbindungen fest mit der Abdeckung 26 verbunden. Zum Lagern des Verbindungselements 4 umfasst die Lagereinheit einen ersten 10, einen zweiten 11 und einen dritten 12 Radialwellendichtring. Dadurch wird zum einen ein Abdichten erreicht, so dass ein Verschmutzen des Verbindungselements 4 und ein Ölverlust reduziert werden, und zum anderen eine schwimmende Lagerung des Verbindungselements 4.
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Durch die schwimmende Lagerung des Verbindungselements 4 kann sich das Verbindungselement 4 bei radialen Bewegungen der Kurbelwelle 1 mitbewegen, so dass eine Reibung zwischen der Kurbelwelle 1 und dem Verbindungselement 4 und die Wahrscheinlichkeit eines Verkantens verringert werden können. Gleichzeitig ist es so möglich, dass das Verbindungselement 4 weitgehend in Ruhe ist und nicht mit der Kurbelwelle 1 mitdreht.
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Die Lagereinheit 8 umfasst weiterhin einen O-Ring 9 zum Dämpfen des Verbindungselements 4, so dass bei einer starken radialen Bewegung des Verbindungselements 4 eine Abnutzung verringert oder vermieden werden kann.
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Das Verbindungselement 4 ist ausgebildet, eine Ölkammer 7 zwischen dem Verbindungselement 4 und der Kurbelwelle 1 zu bilden. Diese Ölkammer sorgt für eine weitgehend kontinuierlich Ölversorgung der zentralen Sacklochbohrung 5, da die Kurbelwelle 1 im Bereich der Ölkammer 7 vollständig von Öl umgeben ist. Damit das Öl von der Ölkammer 7 in die zentrale Sacklochbohrung 5 gelangt, weist die Kurbelwelle 1 im Bereich des Umschließens durch das Verbindungselement 4 vier radiale Bohrungen 6 auf.
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3 zeigt die zentrale Öleinspeisung in einer Außenansicht. Es ist erkennbar, dass das Verbindungselement 4 durch den ersten 10 und den zweiten 11 Radialwellendichtring in der Lagereinheit 8 und auf der Kurbelwelle 1 gelagert ist. Der Ölanschluss 3 ist in der Lagereinheit 8 verschraubt und so mit dem Verbindungselement 4 verbunden.
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4 zeigt die zentrale Öleinspeisung in einer Schnittdarstellung. Der Schnitt ist dabei durch eine Nut 41 zur Aufnahme des O-Rings 9 erfolgt. Es ist zu erkennen, dass das Öl von dem Ölanschluss 3 in das Verbindungselement 4 gelangt und die Ölkammer 7 füllt. Von der Ölkammer 7 gelangt das Öl durch die vier radialen Bohrungen 6 in die zentrale Sackbohrung 5 der Kurbelwelle. Hier sind die vier radialen Bohrungen 6 im Winkel von 90° zueinander angeordnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015115625 A1 [0002]
