DE1287385B - Starting lubrication for piston engines - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anlaßschmierung für Kolbenmotoren, in denen die Kolbenaußenflächen während des Betriebs durch Schleuderschmierung geschmiert werden, bestehend aus einer temperaturabhängigen Regelung des Schmiermitteldurchflusses durch Ölkanäle, die einen Zwischenraum zwischen dem Kolbenmantel und der Zylinderwand mit einer Druckölquelle verbinden, wobei die Durchflußregelung derart erfolgt, daß bei niedriger Motortemperatur Schmieröl zum Zwischenraum gelangen kann, diesen öldurchfluß aber absperrt, wenn nach dem Anlassen die Motortemperatur einen bestimmten höheren Wert erreicht hat.The invention relates to a starting lubrication for piston engines, in which the piston outer surfaces are lubricated by centrifugal lubrication during operation consisting of a temperature-dependent regulation of the lubricant flow through oil channels that form a space between the piston skirt and the cylinder wall Connect to a pressure oil source, the flow control being carried out in such a way that When the engine temperature is low, lubricating oil can reach the space, this oil flow but shuts off when after starting the engine temperature a certain higher Has reached value.
Bei einer bekannten Anlaßschmierung dieser Art ist die Schmiermittelzufuhr zum Kolbenmantel und auch zu anderen Schmierstellen eines Motors in Abhängigkeit von seiner Temperatur derart gesteuert, daß bei niedriger Motortemperatur mehr Schmieröl bei der Betriebstemperatur, jedoch weniger Schmieröl den zu versorgenden Schmierstellen zugeführt wird (USA.-Patentschrift 1805 357). Dabei ist der Schmiermittelfluß in den Leitungen, die Schmiermittel aus einer Vorratskammer in den Zylindern führen, mittels eines Thermostaten geregelt, der in Abhängigkeit von der Temperatur des Schmiermittels arbeitet. Diese Vorrichtung, die die Schmierung des Kolbenmantels während des Anlassens gewährleisten soll, solange die normale Schmierung noch nicht wirksam ist, sieht jedoch vor, daß der Schmierölkanal durch die Zylinderwand hindurchgeführt ist.In a known start-up lubrication of this type, the lubricant supply to the piston skirt and also to other lubricating points of an engine is controlled as a function of its temperature in such a way that when the engine temperature is low, more lubricating oil is supplied at the operating temperature, but less lubricating oil is supplied to the lubricating points to be supplied (U.S. patent 1805 357). The flow of lubricant in the lines that carry lubricant from a storage chamber into the cylinders is regulated by means of a thermostat that works as a function of the temperature of the lubricant. This device, which is intended to ensure the lubrication of the piston jacket during starting, as long as the normal lubrication is not yet effective, however, provides that the lubricating oil channel is passed through the cylinder wall.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlaßschmierung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß die die Schmierung ermöglichende Einrichtung im Kolben angeordnet ist.The object of the invention is to provide a starting lubrication of the type mentioned at the beginning Kind to train so that the lubrication device is arranged in the piston is.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die im Kolben angeordnete, temperaturabhängige Schmiermitteldurchflußregelung aus einem ortsfesten Dichtungselement aus einem Werkstoff mit einer hohen Wärmedehnzahl, vorzugsweise Polytetrafluoräthylen, besteht, das den Schmierölfluß aus einem in bekannter Weise hohl ausgebildeten, mit Drucköl versorgten Kolbenbolzen in den Zwischenraum zwischen der Außenfläche des Kolbens und der Zylinderwand regelt.This object is achieved according to the invention in that the piston arranged, temperature-dependent lubricant flow control from a stationary Sealing element made of a material with a high coefficient of thermal expansion, preferably Polytetrafluoroethylene, the lubricating oil flow from a in a known manner hollow piston pin supplied with pressure oil into the space between regulates the outer surface of the piston and the cylinder wall.
Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß der Schmierölkanal nicht mehr durch die Zylinderwand hindurchgeführt zu werden braucht, so daß einerseits ein einfacher Aufbau und andererseits eine wirkungsvolle Schmierung der Kolbenaußenflächen während des Anlaßvorganges gewährleistet ist.This training ensures that the lubricating oil channel does not more needs to be passed through the cylinder wall, so that on the one hand a simple structure and, on the other hand, an effective lubrication of the piston outer surfaces is guaranteed during the starting process.
Es ist bereits eine druckabhängig gesteuerte Schmiereinrichtung für die Kolben von Kolbenmotoren bekannt, bei der die Ventileinrichtung, welche die zum Schmieren der Lager für die Kolbenbolzen dienenden, den Kolben und den Kolbenbolzen durchsetzenden Schmierölkanäle steuert, am Kolben angeordnet ist (britische Patentschrift 456 967). Mit dieser Schmiereinrichtung wird jedoch lediglich eine möglichst geregelte und konstante Ölzuführung bei der normalen Schmierung des Motors während seines Betriebes angestrebt. Die gemäß der vorliegenden Erfindung angestrebte und erreichte Kolbenmantelschmierung während des Anlassens wird durch die bekannte Schmiereinrichtung somit nicht erreicht.It is already a pressure-dependent controlled lubrication device for the piston of piston engines known, in which the valve device, which the Used to lubricate the bearings for the piston pin, the piston and the piston pin penetrating lubricating oil channels controls, is arranged on the piston (British patent 456 967). With this lubrication device, however, only a regulated one is as possible and constant oil supply with the normal lubrication of the engine during its Operation aimed at. The one sought and achieved in accordance with the present invention Piston skirt lubrication during starting is provided by the known lubrication device thus not achieved.
Ferner ist es bekannt, daß Polytetrafluoräthylen für die Verwirklichung einer brauchbaren temperaturabhängigen Ventileinrichtung geeignet ist und infolge seiner hohen Wärmedehnzahl ein Schließen von Durchflußkanälen bei erhöhten Temperaturen gewährleistet (USA.-Patentschrift 2 899 023).It is also known that polytetrafluoroethylene for the realization a useful temperature-dependent valve device is suitable and as a result Its high coefficient of thermal expansion causes the flow channels to close at elevated temperatures (U.S. Patent 2,899,023).
Nachstehend ist die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Axialschnitt durch eine Hälfte eines Kolbens mit einer Anlaßschmiereinrichtung, F i g. 2 in Ansicht ein Dichtelement, das einen Teil der Anlaßschmiereinrichtung bildet; F i g. 3, 4 und 5 zeigen im Schnitt, teilweise weggebrochen, abgeänderte Ausführungsformen der Erfindung.The invention is explained in more detail below with reference to the drawings. It shows F i g. 1 shows an axial section through one half of a piston with a starting lubrication device, F i g. 2 in view of a sealing element which forms part of the starting lubricating device forms; F i g. 3, 4 and 5 show in section, partially broken away, modified ones Embodiments of the invention.
In F i g. 1 ist mit 10 die Zylinderbüchse und mit 11 der Kolben bezeichnet. Ein sogenanter fliegender Kolbenbolzen 12 ist mit kleinem Spiel in einer Querbohrung des Kolbens eingesetzt. Auf diesem Bolzen ist die Pleuelstange 13 gelagert. In dem Kolbenbolzen sind in Winkelabständen vier Bohrungen 14 ausgebildet, die an beiden Enden geschlossen sind und durch einen Kanal 15 in der Pleuelstange mit unter Druck stehendem Schmieröl gespeist werden. Aus den Bohrungen 14 gelangt das Drucköl durch radiale Kanäle 16 zu den Lagerflächen für den Kolbenbolzen.In Fig. 1, 10 denotes the cylinder liner and 11 denotes the piston. A so-called flying piston pin 12 is inserted with little play in a transverse bore of the piston. The connecting rod 13 is mounted on this bolt. In the piston pin four bores 14 are formed at angular intervals, which are closed at both ends and are fed with pressurized lubricating oil through a channel 15 in the connecting rod. The pressurized oil passes from the bores 14 through radial channels 16 to the bearing surfaces for the piston pin.
An beiden Enden des fliegend gelagerten Kolbenbolzens 12 ist die Bolzenlagerbohrung durch eine Scheibe 17 verschlossen, die durch einen Sprengring 18 festgehalten wird, der in einer Ringnut der Bolzenlagerbohrung sitzt. Die Scheibe 17 ist in üblicher Weise mit einer Umfangsnut 8 und in ihrer Außenfläche mit mehreren radialen Vertiefungen 9 versehen, durch die das Öl hinter den Sprengring gelangen kann. In der Nut 8 ist ein- Dichtungsring 20 angeordnet, der durch einen Spalt 19 (F i g. 2) geteilt ist und aus Polytetrafluoräthylen, - einem Material mit einer hohen Wärmedehnzahl, besteht. Der Raum zwischen der Scheibe 17 und dem Ende des Kolbenbolzens steht über Kanäle 21 mit den mit Drucköl gefüllten Bohrungen 14 in Verbindung. Ferner steht dieser Raum über mehrere relativ enge Kanäle 7 mit dem unterhalb des Kolbens befindlichen Zylinderraum in Verbindung, so daß das Schmiermittel in der durch die Pfeile angegebenen Weise umgewälzt und in dem genannten Raum der erforderliche Druck aufrechterhalten wird. Beim Anlassen des Motors, der dann noch kalt ist, fließt .Öl aus dem genannten Raum durch den Spalt 19 des Dichtungsringes 20 in den Raum zwischen der Scheibe 17, der Zylinderbüchse 10, dem Kolbenring 22 und dem Dichtungsring 23, so daß die Zylinderbüchse geschmiert wird. überschüssiges Öl läuft über einen Ablauf 24 ab.At both ends of the cantilevered piston pin 12, the pin bearing bore is closed by a washer 17 which is held in place by a snap ring 18 which is seated in an annular groove in the pin bearing bore. The disk 17 is provided in the usual way with a circumferential groove 8 and in its outer surface with several radial depressions 9 through which the oil can get behind the snap ring. A sealing ring 20 is arranged in the groove 8 , which is divided by a gap 19 (FIG. 2) and consists of polytetrafluoroethylene, a material with a high coefficient of thermal expansion. The space between the disk 17 and the end of the piston pin communicates via channels 21 with the bores 14 filled with pressurized oil. Furthermore, this space is connected via several relatively narrow channels 7 with the cylinder space located below the piston, so that the lubricant is circulated in the manner indicated by the arrows and the required pressure is maintained in said space. When the engine is started, which is still cold, flows. Oil from said space through the gap 19 of the sealing ring 20 into the space between the disk 17, the cylinder liner 10, the piston ring 22 and the sealing ring 23, so that the cylinder liner is lubricated. Excess oil runs off via a drain 24.
Wenn nach dem Anlassen des Motors dessen Temperatur steigt, dehnt sich der Dichtungsring 20 in Umfangsrichtung aus, so daß die Breite des Spalts 19 verringert wird. Die Breite, die der Spalt 19 im kalten Zustand des Motors aufweist, kann so bemessen werden, daß entweder der Spalt vollständig geschlossen ist, ehe der Motor seine Arbeitstemperatur erreicht hat, oder daß dann ein genügend breiter Spalt bleibt, der auch nach Erreichen des stationären Betriebszustandes den Durchtritt einer geeigneten dosierten, herabgesetzten Strömungsmenge des Schmiermittels gestattet. Nach dem Abstellen des Motors kehrt der Spalt 19 fortschreitend in seinen vollkommen offenen Zustand zurück.When the temperature rises after the engine has been started, the sealing ring 20 expands in the circumferential direction, so that the width of the gap 19 is reduced. The width of the gap 19 in the cold state of the engine can be dimensioned so that either the gap is completely closed before the engine has reached its working temperature, or that a sufficiently wide gap then remains, which even after the stationary one has been reached Operating state allows the passage of a suitable metered, reduced flow rate of the lubricant. After the engine has been switched off, the gap 19 gradually returns to its completely open state.
Der Dichtungsring 20 kann in verschiedenen Querschnittsformen ausgeführt werden, und der Spalt 19 kann verschiedene Formen besitzen. Beispielsweise können die ebenen Endflächen des Ringes in der gezeigten Weise zu der Ebene des Ringes senkrecht oder geneigt bzw. mit Zungen ausgebildet sein.The sealing ring 20 can be designed in various cross-sectional shapes, and the gap 19 can have various shapes. For example, the planar end faces of the ring can be designed in the manner shown perpendicular to the plane of the ring or inclined or with tongues.
Ist nur eine sehr kleine zusätzliche Zufuhr von Schmiermittel zur Zylinderwand erwünscht, kann der Dichtungsring am Umfang geschlossen und so bemessen sein, daß im kalten Zustand des Motors zwischen dem Dichtungsring und der Wandung der Kolbenbolzenlagerbohrung ein Ringspalt vorhanden ist. In diesem Fall wird der Durchtritt des Öls bei einem Temperaturanstieg des Motors infolge der Ausdehnung des Durchmessers des Dichtungsringes unterbrochen oder herabgesetzt.Is only a very small additional supply of lubricant to the If the cylinder wall is desired, the sealing ring can be closed on the circumference and dimensioned in this way be that in the cold state of the engine between the sealing ring and the wall there is an annular gap in the piston pin bearing bore. In this case the Passage of the oil when the temperature of the engine rises as a result of expansion the diameter of the sealing ring interrupted or reduced.
Nach einer weiteren Ausführungsform besteht die ganze Scheibe 17 vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen und weist keine Umfangsnut zur Aufnahme eines Dichtungsringes auf. In diesem Fall ist der Durchmesser der Scheibe so gewählt, daß im kalten Zustand des Motors ein Spalt zwischen dem Umfang der Scheibe und der Wandung des Kolbenbolzenlagers vorhanden ist, während im heißen Zustand des Motors die Scheibe infolge ihrer Wärmedehnung die Lagerbohrung für den Kolbenbolzen abdichtet und dadurch die Ölzufuhr zu dem außerhalb der Scheibe gelegenen Raum unterbricht.According to a further embodiment, the entire disk 17 is preferably made made of polytetrafluoroethylene and has no circumferential groove to accommodate a sealing ring on. In this case, the diameter of the disc is chosen so that when it is cold of the engine, there is a gap between the circumference of the disc and the wall of the piston pin bearing is present, while when the engine is hot, the disk due to its thermal expansion seals the bearing bore for the piston pin and thereby the oil supply to the interrupts the space outside the pane.
Gemäß F i g. 3 dichtet die Scheibe 17 die Lagerbohrung für den Kolbenbolzen mit Hilfe eines üblichen Dichtungsringes, beispielsweise eines O-Ringes 25, dauernd ab. Die Scheibe ist an ihrer Innenfläche mit einer Ringnut 26 versehen, die vorzugsweise V-förmigen Querschnitt besitzt und einen geteilten Dichtungsring 27 aus Polytetrafluoräthylen aufnimmt. Der Raum zwischen dem Dichtungsring 27 und dem Grund der Ringnut 26 steht über mehrere axiale Kanäle 28 mit dem Raum außerhalb der zentral angeordneten Scheibe 17 in Verbindung. Wenn der Spalt des Dichtungsringes 27 bei niedriger Temperatur offen ist, strömt Drucköl durch den Spalt in den Ringraum außerhalb des Dichtungsringes und von dort durch die Kanäle 28 in den Raum außerhalb der Dichtungsscheibe, so daß die Zylinderbüchse geschmiert wird. Wenn nach dem Anlassen des Motors die Temperatur auf einen vorbestimmten Wert steigt, wird der Spalt im Dichtungsring 27 vollständig oder zum Teil geschlossen, so daß die Ölzufuhr durch die Kanäle 28 ganz oder teilweise unterbrochen wird.According to FIG. 3, the disk 17 permanently seals the bearing bore for the piston pin with the aid of a conventional sealing ring, for example an O-ring 25. The disc is provided on its inner surface with an annular groove 26, which preferably has a V-shaped cross-section and receives a split sealing ring 27 made of polytetrafluoroethylene. The space between the sealing ring 27 and the base of the annular groove 26 communicates with the space outside the centrally arranged disk 17 via a plurality of axial channels 28. When the gap of the sealing ring 27 is open at low temperature, pressurized oil flows through the gap into the annular space outside the sealing ring and from there through the channels 28 into the space outside the sealing washer, so that the cylinder liner is lubricated. If, after starting the engine, the temperature rises to a predetermined value, the gap in the sealing ring 27 is completely or partially closed, so that the oil supply through the channels 28 is completely or partially interrupted.
In der Ausführungsform nach F i g. 4 ist ein üblicher, dauernd abdichtender Ring, beispielsweise ein O-Ring 25, in der Umfangsnut der Scheibe 17 vorgesehen. Diese ist zentral von einem engen Ölzuführungskanal 29 durchsetzt, der durch enge Kanäle 30 in der Stirnwand des Kolbenbolzens mit den Schmiermittelräumen 14 im Kolbenbolzen in Verbindung steht. Eine zentrale Bohrung 31 im Kolbenbolzen enthält einen Stab 29 aus Polytetrafluoräthylen, der im kalten Zustand kürzer ist als der Abstand zwischen den beiden Scheiben 17, so daß die einander benachbarten Enden der diese Scheiben durchsetzenden ölkanäle 29 frei liegen. Wenn nach dem Anlassen des Motors dessen Temperatur steigt, dehnt sich der Stab aus. Die Länge des Stabes 32 kann so gewählt sein, daß die Stirnflächen des Stabes die benachbarten Enden der Ölkanäle 29 knapp vor oder nach Erreichen der Arbeitstemperatur vollständig schließen. Es kann auch nach Erreichen der Arbeitstemperatur ein gewisser Ölaustritt zugelassen werden.In the embodiment according to FIG. 4, a conventional, permanently sealing ring, for example an O-ring 25, is provided in the circumferential groove of the disk 17. This is penetrated centrally by a narrow oil supply channel 29, which is connected to the lubricant spaces 14 in the piston pin through narrow channels 30 in the end wall of the piston pin. A central bore 31 in the piston pin contains a rod 29 made of polytetrafluoroethylene which, when cold, is shorter than the distance between the two disks 17 so that the adjacent ends of the oil channels 29 penetrating these disks are exposed. If the temperature rises after the engine has been started, the rod expands. The length of the rod 32 can be chosen so that the end faces of the rod completely close the adjacent ends of the oil channels 29 just before or after the working temperature has been reached. A certain amount of oil can be allowed to escape even after the working temperature has been reached.
Gemäß F i g. 5 ist der Kolbenbolzen 33 mit Preßsitz im Kolben gehalten. Der Kolbenbolzen ist in diesem Fall mit einer Axialbohrung 34 versehen, die an beiden Enden durch einen Stöpsel 35 verschlossen ist. Durch einen Kanal 15 in der Pleuelstange wird Drucköl in die Bohrung 34 eingeleitet. Jeder Stöpsel 35 ist zentral von einem schmalen Ölzuführungskanal 36 durchsetzt. In der Bohrung 34 ist ein Stab 37 aus Polytetrafluoräthylen mit Spiel axial verschiebbar geführt. Im kalten Zustand des Motors ist dieser Stab kürzer als der Abstand zwischen den beiden Stöpseln 35, so daß die einander benachbarten Enden der ölzuführungskanäle frei liegen. Wenn nach dem Anlassen des Motors dessen Temperatur steigt, dehnt sich der Stab 37 aus, so daß er die Ölzuführungskanäle 36 vollständig oder teilweise verschließt.According to FIG. 5, the piston pin 33 is held in the piston with a press fit. In this case, the piston pin is provided with an axial bore 34 which is closed at both ends by a plug 35. Pressure oil is introduced into the bore 34 through a channel 15 in the connecting rod. Each plug 35 is centrally penetrated by a narrow oil supply channel 36. In the bore 34 a rod 37 made of polytetrafluoroethylene is guided axially displaceably with play. When the engine is cold, this rod is shorter than the distance between the two plugs 35, so that the adjacent ends of the oil supply channels are exposed. When the temperature of the engine rises after the engine has been started, the rod 37 expands so that it completely or partially closes the oil supply channels 36.
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