DE1267474B

DE1267474B - Oil duct arrangement for crankshafts

Info

Publication number: DE1267474B
Application number: DEP1267A
Authority: DE
Inventors: Henry Brockman
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1963-12-10
Filing date: 1964-12-09
Publication date: 1968-05-02

Description

Ölkanalanordnung für Kurbelwellen Die Erfindung bezieht sich auf Kurbelwellen, insbesondere für Brennkraftmaschinen, und betrifft eine besondere Anordnung der zum Schmieren der Kurbellager dienenden ölkanäle.Oil channel arrangement for crankshafts The invention relates to crankshafts, especially for internal combustion engines, and relates to a special arrangement of the Oil channels used to lubricate the crank bearings.

Es ist bekannt, das den Wellenlagern einer Kurbelwelle von einer ölpumpe durch die Welle zugeführte Öl auch zur Schmierung der Kurbellager zu verwenden und die Kurbelwelle hierfür mit ölkanälen zu versehen, die von den Wellenzapfen durch die Kurbelarme zu den Kurbelzapfen verlaufen. Gewöhnlich sind die Wellenzapfen und die Kurbelzapfen mit mittleren axialen Längskanälen versehen, die durch eine im Kurbelarm angeordnete Radialbohrung verbunden sind und mit Radialbohrungen in die Umfangsflächen des Wellenzapfens und des Kurbelzapfens münden. In anderer Ausführung ist es bekannt, die ölkanäle für die Kurbelzapfen als geradlinige Schrägkanäle auszubilden, die sich etwa von der Längsmitte eines Wellenzapfens auf der dem Kurbelzapfen abgekehrten Seite bis etwa zur Längsmitte »des benachbarten Kurbelzapfens auf seiner dem Wellenzapfen abgekehrten Seite geradlinig durch beide Zapfen und den sie verbindenden Kurbelarm erstrecken. It is known to use the oil supplied to the shaft bearings of a crankshaft by an oil pump through the shaft to lubricate the crank bearings and to provide the crankshaft with oil channels for this purpose, which run from the shaft journals through the crank arms to the crank journals. The shaft journals and the crank journals are usually provided with central axial longitudinal channels which are connected by a radial bore arranged in the crank arm and open with radial bores into the peripheral surfaces of the shaft journal and the crank journal. In another embodiment, it is known to design the oil channels for the crank pin as straight inclined channels which extend in a straight line through both pins and approximately from the longitudinal center of a shaft journal on the side facing away from the crank pin to approximately the longitudinal center »of the adjacent crank pin on its side facing away from the shaft journal extend the crank arm connecting them.

Für Kurbelwellen mit kurzem Hub, deren Wellenzapfen und Kurbelzapfen sich mit ihren Querschnitten teilweise überdecken, ist es ferner auch bekannt, die an eine axiale ölzuführung angeschlossene Kurbelwelle mit einem achsparallelen ölkanal zu versehen, der sich im Bereich der überdeckung der Zapfenquerschnitte geradlinig sowohl durch die Wellenzapfen als auch durch die Kurbelzapfen erstreckt. Dieser geradlinige Wellenkanal liegt außermittig zur Wellenachse und ist mit in die Umfangsflächen der Wellenzapfen und des Kurbelzapfens mündenden Querbohrungen versehen.For crankshafts with a short stroke, their shaft journals and crank journals partially overlap with their cross-sections, it is also known that Crankshaft connected to an axial oil supply with an axially parallel oil channel to be provided, which is straight in the area of the overlap of the pin cross-sections extends through both the shaft journals and the crank journals. This straight shaft channel is eccentric to the shaft axis and is with in the peripheral surfaces the shaft journal and the crank journal opening transverse bores.

Zur Schmierung der Kurbellager aus den Wellenlagern ohne axialen ölleitungsanschluß der Kurbelwelle haben sich diese bekannten Anordnungen der ölzuführungskanäle für die Kurbellager als unzweckmäßig ei-wiesen, insbesondere bei mit hoher Drehzahl umlaufenden Kurbelwellen, weil die Förderung des öls in Teilen der ölkanäle, in denen das Öl radial in Richtung zur Wellenachse strömen muß, um von der Umfangsfläche des Wellenzapfens zur Umfangsfläche des Kurbelzapfens zu gelangen, durch die Auswirkung der Fliehkraft behindert wird. Da diese Behinderung mit zunehmender Drehzahl der Kurbelwelle wächst, wird die Schmierung der Kurbellager umso schlechter, je höher die Drehzahl ansteigt, während die Schmierung umso wirksamer sein müßte, je schneller die Kurbelwelle umläuft. Bei längeren Kurbelwellen bereitet auch die Verteilung des am Wellenende axial zugeführten öls auf eine Vielzahl von im ölstrom hintereinanderliegenden Wellen- und Kurbellagern Schwierigkeiten.For the lubrication of the crank bearings from the shaft bearings without an axial oil line connection of the crankshaft, these known arrangements of the oil supply channels for the crank bearings have proven to be inexpedient, especially in the case of crankshafts rotating at high speed, because the oil is pumped in parts of the oil channels in which the oil must flow radially in the direction of the shaft axis in order to get from the circumferential surface of the shaft journal to the circumferential surface of the crank journal, which is hindered by the effect of the centrifugal force. Since this disability increases with increasing speed of the crankshaft, the lubrication of the crank bearing is, the worse the higher the rotational speed increases, while the lubrication would be more effective the more the faster the crankshaft rotates. In the case of longer crankshafts, the distribution of the oil supplied axially at the shaft end to a large number of shaft and crank bearings lying one behind the other in the oil flow also causes difficulties.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zum Schmieren der Kurbellager dienenden ölkanäle einer Kurbelwelle derart anzuordnen, daß die Kurbelzapfen das für ihre Schmierung benötigte Öl mit einer kräftigen, durch die Fliehkraft erzeugten Saugwirkung aus den Wellenlagern absaugen können, die ihrerseits an stationäre ölzuführungsleitungen angeschlossen sind. Die an den Kurbelzapfen ausmündenden Ölkanäle der Kurbelwelle sollen dabei so ausgebildet sein, daß sie nur einen geringen Leitungswiderstand haben und ihre Förderleistung mit zunehmender Drehzahl der Kurbelwelle ansteigt.The invention is based on the object of arranging the oil channels of a crankshaft used to lubricate the crank bearings so that the crank pins can suck the oil required for their lubrication with a powerful suction effect generated by the centrifugal force from the shaft bearings, which in turn are connected to stationary oil supply lines . The oil channels of the crankshaft opening out at the crank pin should be designed in such a way that they have only a low line resistance and their delivery rate increases as the speed of the crankshaft increases.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die in bekannter Weise außermittlg in dein Wellenzapfen angeordneten ölkanäle in minimalem Abstand von der Umfangsfläche der Wellenzapfen an der dem benachbarten Kurbelzapfen zugekehrten Seite der Oberfläche des Wellenzapfens liegen, sich von der etwa in der Längsmitte des Wellenzapfens befindlichen Einlaßmündung axial nur bis zum Kurbelarm erstrecken und hier in einen geradlinigen Schrägkanal übergehen, der den Kurbelarm und den Kurbelzapfen durchragt und an der dem Wellenzapfen abgekehrten Seite etwa in der Längsmitte des Kurbelzapfens ausmündet. Da der Ölzuführungskanal für die Kurbellager bei dieser Anordnung die Wellenachse weder schneidet, noch einen längeren Förderabschnitt aufweist, in dem das Öl in Richtung zur Wellenachse radial einwärts fließen muß, um an die Umfangsfläche des Kurbelzapfens zu gelangen, ist praktisch der die ölförderung hemmende Einlfuß der Zentrifugalkraft ausgeschaltet.This object is achieved according to the invention in that the oil channels arranged in a known manner in the shaft journal are at a minimal distance from the circumferential surface of the shaft journal on the side of the surface of the shaft journal facing the adjacent crank journal and from the inlet opening located approximately in the longitudinal center of the shaft journal extend axially only up to the crank arm and merge here into a straight inclined channel which protrudes through the crank arm and the crank pin and opens out on the side facing away from the shaft pin approximately in the longitudinal center of the crank pin. Since the oil supply channel for the crank bearings in this arrangement neither intersects the shaft axis nor has a longer conveying section in which the oil has to flow radially inwards in the direction of the shaft axis in order to reach the circumferential surface of the crank pin, the inflow which hinders the oil production is practically the Centrifugal force switched off.

Zur weiteren Verbesserung der Ölförderleistung kann der im Wellenzapfen befindliche ölkanal zu der die Achsen des Wellenzapfens und des ihm zugeordneten Kurbelzapfens enthaltenden Längsmittelebene in Umfangsrichtung versetzt sein und der den Kurbelarm und den Kurbelzapfen geradlinig durchragende Schrägkanal zu dieser Ebene geneigt verlaufen.The in the shaft journal can be used to further improve the oil delivery rate located oil channel to which the axes of the shaft journal and associated with it The longitudinal center plane containing the crank pin be offset in the circumferential direction and the inclined channel protruding straight through the crank arm and the crank pin Inclined plane.

Die Zeichnung zeigt ein Beispiel für die Anordnung der ölkanäle bei einer Kurbelwelle nach der Erfindung, und zwar zeigt F i g. 1 die Seitenansicht einer vierfachen gekröpften Kurbelwelle mit paarweise zwischen den Wellenzapfen liegenden Kröpfungen, teilweise im Längsschnitt, F i g. 2 eine Stirnansicht im Querschnitt nach Linie II-II von F i g. 1 und F i g. 3 den gleichen Querschnitt bei abgeänderter Lage des ölkanals.The drawing shows an example of the arrangement of the oil channels in a crankshaft according to the invention, namely FIG . 1 shows the side view of a four-fold cranked crankshaft with crankings lying in pairs between the shaft journals, partly in longitudinal section, FIG. 2 shows an end view in cross section along line II-II of FIG. 1 and F i g. 3 shows the same cross-section with a modified position of the oil channel.

Die Kurbelwelle nach F i g. 1 weist zwei an ihren Enden befindliche Wellenzapfen 10 und einen mittleren Wellenzapfen 11 auf, die fluchtend in der Drehachse 12 der Kurbelwelle liegen. Im Bereich jedes Endzapfens 10 befindet sich ein Kurbelzapfen 13, der in.it dem zugeordneten Endzapfen 10 durch einen Kurbelann 14 verbunden ist, während sich zu beiden Seiten des mittleren Wellenzapfens 11 zwei Kurbelzapfen 15 befinden, die mit dem Wellenzapfen 11 gleichfalls durch Kurbelarme 14 und mit den Kurbelzapfen 13 durch entsprechend längere Kurbelarme 16 verbunden sind. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Kurbelwellen mit zwischen den Wellenzapfen paarweise zusammenliegenden Kröpfungen beschränkt, sondern auch bei Kurbelwellen jeder anderen Ausführung verwendbar, z. B. bei Kurbelwellen, bei denen jede Kröpfung zwischen zwei Wellenzapfen angeordnet ist.The crankshaft according to FIG. 1 has two shaft journals 10 located at their ends and a central shaft journal 11 which are aligned in the axis of rotation 12 of the crankshaft. In the area of each end pin 10 there is a crank pin 13, which is connected to the assigned end pin 10 by a crank 14, while on both sides of the central shaft pin 11 there are two crank pins 15 , which are also connected to the shaft pin 11 by crank arms 14 and are connected to the crank pin 13 by correspondingly longer crank arms 16 . However, the invention is not limited to crankshafts with crankings lying together in pairs between the shaft journals, but can also be used with crankshafts of any other design, e.g. B. with crankshafts in which each offset is arranged between two shaft journals.

Jeder Wellenzapfen 10 der Kurbelwelle weist in seiner Längsmitte ein als Öleinlaß dienendes Loch 17 auf, das in einen achsparaHelen ölkanal 18 mündet. Diese achsparallelen Kanäle 18 liegen dicht unter der Umfangsfläche 19 der Wellenzapfen, und zwar an derjenigen Seite, die dem anschließenden Kurbelzapfen zugekehrt ist, und erstreckt sich bis an bzw. in den anschließenden Kurbelarm 14. Dabei liegen die achsparallelen ölkanäle 18 in größtmöglichem Abstand von der Drehachse 12 der Kurbelwelle.Each shaft journal 10 of the crankshaft has in its longitudinal center a hole 17 which serves as an oil inlet and which opens into an axially sparse oil duct 18. These axially parallel channels 18 lie just below the circumferential surface 19 of the shaft journals, namely on the side facing the adjoining crank pin and extend up to or in the adjoining crank arm 14. The axially parallel oil channels 18 are as far away from the axis as possible Axis of rotation 12 of the crankshaft.

Die achsparallelen ölkanäle münden in schräg liegende ölkanäle 20, die sich geradlinig durch die Kurbelarme 14 erstrecken und an den Umfangshen 21 der Kurbelzapfen 13 ausmünden, und zwar etwa in der Längsmitte jedes Kurbelzapfens und an der von der Drehachse 12 der Kurbelwelle am weitesten entfernten Stelle. Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausbildung der Kurbelwelle mit paarweise den mittleren Wellenzapfen 11 einfassenden Kurbelzapfen 15 verläuft der achsparallele ölkanal 18' des Wellen- i zapfens 11 vom mittleren öleinlaßloch 17 nach beiden Seiten und mündett an beiden Enden in geneigte Ölkanäle 22, die in gleicher Weise in die Umfangsfläche 24 der Kurbelzapfen 15 ausmünden.The axially parallel oil channels open into inclined oil channels 20, which extend in a straight line through the crank arms 14 and open out at the circumferentials 21 of the crank pins 13 , namely approximately in the longitudinal center of each crank pin and at the point furthest away from the axis of rotation 12 of the crankshaft. In the case of the in FIG. 1 with the crankshaft pin 15 bordering the middle pin 11 in pairs, the axially parallel oil channel 18 'of the shaft pin 11 runs from the middle oil inlet hole 17 to both sides and ends at both ends in inclined oil channels 22, which in the same way into the circumferential surface 24 of the crank pin 15 open out.

Bei Betrieb der mit der Kurbelwelle ausgerüsteten Maschine wird das Schmieröl in üblicher'Weise durch eine ölpumpe in die nicht dargestellten Lagerschalen der Wellenlager gepumpt und dringt in die Löcher 17 der Wellenzapfen ein. Unter Wirkung der Zentrifugalkraft wird das Öl in den geneigten ölkanälen 20 bzw. 22 nach außen an die Lagerflächen 21 bzw. 24 der Kurbelzapfen gefördert, ohne daß sich die Zentrifugalkraft dabei hemmend auf das in den Kanälen befindliche Öl auswirkt, weil die ölkanäle, abgesehen von ihren Einlaßlöchem, bezüglich der Drehachse 12 der Kurbelwelle, nur achsparallel und nach außen verlaufen. Der Abstand zwischen den achsparaHelen Ölkanälen 18 bzw. 18' und der Umfangsfläche der zuereordneten Wellenzapfen soll möglichst gering sein und braucht nur einige Hundertstel Millimeter zu betragen.When the machine equipped with the crankshaft is in operation, the lubricating oil is pumped in the usual way by an oil pump into the bearing shells, not shown, of the shaft bearings and penetrates into the holes 17 of the shaft journals. Under the action of centrifugal force, the oil in the inclined oil channels 20 and 22 is conveyed to the outside to the bearing surfaces 21 and 24 of the crank pin, without the centrifugal force having an inhibiting effect on the oil in the channels, because the oil channels, apart from their inlet holes, with respect to the axis of rotation 12 of the crankshaft, are only axially parallel and outward. The distance between the axially spare oil ducts 18 or 18 ' and the circumferential surface of the assigned shaft journals should be as small as possible and only need to be a few hundredths of a millimeter.

Durch diese Anordnung der ölkanäle ist eine verläßliche Schmierung der Kurbelzapfen selbst bei höchsten Drehzahlen der Kurbelwelle gesichert. Durch die von der Fliehkraft unterstützte kräftige ölförderung wird auch eine bessere Kühlung der Schmierflächen erreicht. . This arrangement of the oil channels ensures reliable lubrication of the crank pin even at the highest speeds of the crankshaft. The powerful oil delivery supported by the centrifugal force also ensures better cooling of the lubricating surfaces. .

Im Unterschied zu F i g. 2, wo sich die ölkanäle in der Hauptmittelebene der Kurbelwelle befinden, können sie gemäß F i g. 3 auch eine Neigung zu dieser Ebene aufweisen, was in manchen Fällen zweckmäßig ist.In contrast to FIG. 2, where the oil ducts are located in the main center plane of the crankshaft, they can according to FIG . 3 also have an inclination to this plane, which is useful in some cases.

Die Erfindung ist nicht auf Einzelheiten der dargestellten und beschriebenen Anordnung der ölkanäle beschränkt. Die Mündungen der Kanäle brauchen nicht in der Längsmitte der zugeordneten Wellen- und Kurbelzapfen zu liegen. Der Einlaß der achsparaflelen ölkanäle 18, 18' der Wellenzapfen kann sich an einer in Umfangsrichtung versetzt liegenden Stelle befinden oder in einen Umfangsschlitz bzw. eine Umfangsnut des Wellenzapfens münden. Wichtig ist nur, daß der zwischen den Umfangsflächen des Wellenzapfens und des Kurbelzapfens befindliche ölkanal keinen Ab- schnitt aufweist, in dem das Öl von außen durch einen wesentlichen Teil der Zapfenquerschnitte in Richtung zur Drehachse der Kurbelwelle strömen muß. Die schräg liegenden Kanäle 20 bzw. 22 könnten daher auch durch sich kreuzende Kanäle ersetzt sein, die vom Anschlußbereich des im Drehzapfen befindlichen Kanals in bekannter Weise rechtwinklig zur Drehachse im Kurbelarin 14 und achsparallel im Kurbelzapfen verlaufen, ehe sie mit einer nach außen gerichteten Bohrung in der Umfangsfläche des Kurbelzapfens ausmünden.The invention is not limited to the details of the illustrated and described arrangement of the oil channels. The mouths of the channels do not need to be in the longitudinal center of the associated shaft and crank pins. The inlet of the axially separate oil channels 18, 18 'of the shaft journal can be located at a point offset in the circumferential direction or open into a circumferential slot or a circumferential groove of the shaft journal. It is only important that the oil duct is located between the peripheral surfaces of the shaft journal and the crank pin having no waste cut, in which the oil must flow from the outside through a substantial portion of the pin cross-sections in the direction of the axis of rotation of the crankshaft. The inclined channels 20 and 22 could therefore also be replaced by intersecting channels, which run in a known manner at right angles to the axis of rotation in the crank pin 14 and axially parallel in the crank pin from the connection area of the channel located in the pivot, before they go into an outwardly directed hole the circumferential surface of the crank pin open out.

Claims

Claims. 1. Crankshaft, especially for pulp engines, which is provided for the lubrication of the shaft and crank bearings with axially arranged in the shaft journals and extending to the crank journals, characterized in that the ei chnet in a known manner eccentrically in the shaft journals (10, 11) arranged oil channels (18, 18 ') are at a minimal distance from the circumferential surface of the shaft journal on the side of the surface of the shaft journal facing the adjacent crank journal (13, 15) , extending from an inlet opening (17) located approximately in the longitudinal center of the shaft journal to extend the crank arm (14) of the shaft journal and merge here into a straight inclined channel (20, 22) which protrudes through the crank arm and the crank journal and opens out on the side facing away from the shaft journal approximately in the longitudinal center of the crank journal (13, 15) .

2. Crankshaft according to claim 1, characterized in that the oil duct (18, 18 ') located in the shaft journal is offset in the circumferential direction from the longitudinal center plane containing the axes of the shaft journal and the crank journal assigned to it, and the inclined duct projecting straight through the crank arm and the crank journal ( 20, 22) runs inclined to this plane ( FIG. 3). References considered: U.S. Patent No. 1715,397.