DE2162444A1

DE2162444A1 - V-förmige Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2162444A1
Application number: DE19712162444
Authority: DE
Inventors: Arthur Charles Edward Brightlingsea Essex Hammond (Großbritannien)
Original assignee: English Electric Diesels Ltd., Newton-le-Wollows, Lancashire (Großbritannien)
Priority date: 1970-12-18
Filing date: 1971-12-16
Publication date: 1972-07-13
Also published as: FR2118803A5; IT943291B; GB1331079A

Description

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Paieitfanwälte

Br.-Ing. Wilhelm Ileictiel
Bipl-Iug. WcKstmg Rachel

6 Frankfurt a. M. I
Pcaksiiaße 13

ENGLISH ELECTRIC DIESELS LIMITED, Newton-Le-Willows, England V-förmige Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine V-förmige Brennkraftmaschine oder einen V-Motor mit einer gegabelten Pleuelstange und einer Nebenpleuelstange, die mit einem gemeinsamen Kurbelzapfen einer Kurbelwelle des Motors verbunden sind.

Es ist bekannt, in einem solchen Motor eine Ölzuführung über den Kurbelzapfen und über Leitungen in den zwei Pleuelstangen zu den entsprechenden kleinen Endlagern an den oberen Enden der Pleuelstangen vorzusehen. Das auf diese Weise zugeführte öl dient sowohl dem Zweck, die kleinen Endlager zu schmieren als auch aufgrund der Anordnung zweckmäßig disponierter Ölauslaßlöcher, die von den kleinen Endlagern wegführen, die Unterseiten der Kolben zu bespritzen, die an diesen Lagern befestigt sind, um so die Kolben zu kühlen. Die Beschleunigungen oder Geschwindigkeiten, denen die Pleuelstangen unterliegen, bewirken einen oszillierenden Gegendruck, der der ölzuführung während eines Teils des Arbeitszyklus entgegenwirkt. Besonders bei hohen Motordrehzahlen kann dies dazu führen, daß die ölförderrichtung periodisch umgekehrt wird. Uta dies zu verhindern, 1st es bekannt, die Anordnung so zu treffen, daß die ölzuführung während des Teils

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des Arbeitszyklus unterbrochen ist, bei dem der Gegendruck hoch ist. Diese periodische Unterbrechung der Ölzufuhr hat den weiteren Vorteil, daß sie den Ölfluß bei niedrigen Motordrehzah- · len verringert, wenn nämlich zur Kühlung der Kolben weniger Öl benötigt wird und wenn in jedem Fall die zur Verfügung stehende ölzufuhr schwach ist. Diese erfolgt nämlich durch eine ölpumpe, deren Ausstoß oder Förderleistung von der Motordrehzahl abhängig ist.

In der bekannten oben angeführten Anordnung wird eine unterbrochene oder gesteuerte ölzuführung dadurch erreicht, daß man ein Lager am großen Ende, das auf dem Kurbelzapfen gelagert und an der gegabelten Pleuelstange zur Bewegung mit dieser befestigt ist, mit entsprechenden Nuten versieht und ferner in dem Kurbelzapfen ein oder mehrere ölzuführlöcher anordnet, die mit der Nut nur während des erwünschten Abschnitts einer jeden Drehung der Kurbelwelle in Deckung kommen.

Im Gegensatz hierzu wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine V-förmige Brennkraftmaschine mit zwei Kolben geschaffen, die durch eine gegabelte Pleuelstange und eine Nebenpleuelstange mit einem gemeinsamen Kurbelzapfen der Motorkurbelwelle verbunden sind, wobei ferner eine pulsierende Druckölzuführung zu den Pleuelstangenlagern am kleinen Ende über Ölleitungen in der Kurbelwelle und in den entsprechenden Pleuelstangen vorgesehen ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der ölkanal zu den Lagern am kleinen Ende in Abhängigkeit von dem Winkelverhältnis der Pleuelstangen zueinander steuerbar ist, während sie im Verlauf der Drehung der Kurbelwelle eine oszillierende Drehbewegung relativ zueinander ausführen.

In einem bevorzugten praktischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die gegabelte Pleuelstange' an einer Lagerblockeinrichtung am großen Ende befestigt, welche auf dem Kurbelzapfen drehbar gelagert ist und einen außenliegenden, zylindrischen axial mittleren Teil aufweist, auf dem die Nebenpleuelstange drehbar gelagert ist, während der ölkanal zu den Lagern am kleinen Ende in Abhängigkeit von der Drehstellung der Nebenpleuel-

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stange relativ zu der Lagerblockeinrichtung am großen Ende gesteuert wird. , -

Diese neue Einrichtung zur Steuerung der Ölzufuhr hat den Vorteil, daß, wenngleich Nuten in dem Lager am großen Ende noch immer benötigt werden, dasselbe in einer zweckmäßigeren Art und Weise ausgeführt werden kann, indem die obere belastete Hälfte dieses Lagers frei von Nuten gehalten werden kann (wodurch man ein höheres Belastungsvermögen erhält), wobei die Nuten in dem Lager am großen Ende auf dessen untere Hälfte begrenzt sind, wo die Belastung geringer ist.

Die Erfindung wird nun an Hand der beiliegenden Abbildungen ausführlich beschrieben, wobei alle aus der Beschreibung und den Abbildungen hervorgehenden Einzelheiten oder Merkmale zur Lösung der Aufgabe im Sinne der Erfindung beitragen können und mit dem" Willen zur Patentierung in die Anmeldung aufgenommen wurden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht durch einen Kurbelzapfen eines V-Motors und durch zwei diesem zugeordnete Pleuelstangen, und zwar in der oberen Totpunkt-Mittellage des Kurbelzapfens und

Fig. 2 eine entsprechende Schnittansicht der gleichen Teile in der unteren Totpunkt-Mittellage des Kurbelzapfens.

Wie in den Zeichnungen dargestellt ist, weist ein V-Motor (von dem nur die Bauteile gezeigt sind, auf die unten Bezug genommen wird) zwei (oder zwei Sätze von) Zylinder auf, deren durch die Linien 11 und 12 angedeuteten Achsen sich in einer Achse 13 schneiden, welche die Drehachse einer,Kurbelwelle des Motors darstellt. Die Kurbelwelle (die ansonsten nicht gezeigt ist) weist einen Kurbelzapfen 14 auf, dem eine gegabelte Pleuelstange 15 und eine Nebenpleuelstange 16 zugeordnet ist. Beide Pleuslstangen sind an ihrem oberen Ende mit einem kleinen Endlager 17 bzw. 18 versehen, um einen entsprechenden Kolben (nicht ge-

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zeigt) befestigen zu können, der entlang den Achsen 11 und 12 in zwei entsprechenden Zylindern (nicht gezeigt) des Motors hin- und herbewegbar ist.'

Die gegabelte Pleuelstange 15 ist an einer zweiteiligen Lagerblockeinrichtung am großen Ende befestigt, die durch Bauteile 20' und 21^{ gebildet ist, von denen ein jeder innen halbzylindrisch ausgeführt ist und einen axialen mittleren Teil 20 bzw. 21 aufweist, der auch außen halbzylindrisch ausgeführt ist. Die Bauteile 20' und 21^f umschließen zusammen eine Lagerschale am großen Ende, die sich aus zwei Teilen 22 und 23 zu- ^ sammensetzt, welche auf dem Kurbelzapfen 14 laufen und in ihrer Position relativ zu den Bauteilen 20^f und 21· der Lagerblockeinrichtung am großen Ende fixiert sind.

Die äußeren halbzylindrischen Teile 20 und 21 der Bauteile 20' und 21· werden selbst von Teilen 24 und 25 einer äußeren Lagerschale umfaßt, welche an der Nebenpleuelstange 16 durch ein Kopfstück 26 derselben derart befestigt ist, daß die äußeren Lagerschalenteile 24 und 25 sich nicht relativ zu der Pleuelstange 16 drehen. Die Pleuelstange 16 und die äußeren Lagerschalenteile 24 und 25 sind jedoch zusammen rund um die halbzylindrischen Außenflächen der Teile 20 und 21 der Bauteile 20' und 21' der Lagerblockeinrichtung am großen Ende drehbar ψ und damit auch relativ zu der gegabelten Pleuelstange 15 drehbar .

Der Kurbelzapfen 14 ist mit einer Mittelbohrung 27» in die kontinuierlich durch eine ölpumpe (nicht gezeigt) des Motors Öl unter Druck eingeführt wird, sowie mit radialen Bohrungen 28 und 29 versehen. Wenn sich die Kurbelwelle um ihre Achse 13 und der Kurbelzapfen 14 sich entsprechend innerhalb der Lagerschale dreht, die sich aus den Teilen 22 und 23 zusammensetzt, befindet sich die Bohrung 27 stetig über wenigstens einer der Bohrungen 28 und 29 in Kommunikation mit einer Nut 30, die zum Teil im Lagerschalenteil 22, jedoch hauptsächlich im Teil 23 ausgebildet ist, so daß eine stetige ölzufuhr zur Nut 30 vorhanden ist. Die Nut 30 erstreckt eich um 180° rund um den

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Kurbelzapfen, jedoch nicht rund um den oberen Teil der Lagerschale am großen Ende, die dadurch eine maximale Belastungsfähigkeit aufweist, und zwar an der Stelle, an der die auf sie einwirkenden Belastungen tatsächlich am größten sind.

Das in die Nut 30 eingeführte Drucköl v/ird zur äußeren Lagerschale durch Löcher oder Bohrungen 31 und 32 geführt, die sich radial durch die mittleren Teile 20 und 21 der Bauteile 20' bzw. 21' der Lagerblockeinrichtung am großen Ende erstrecken. Die Bohrung 31 mündet nach außen in eine Nut 33, die in dem Teil 25 der äußeren Lagerschale ausgearbeitet ist. Die Nut 33 bildet eine Bahn, durch die, wenn immer der Kurbelzapfen 14 sich in oder in der Nähe seiner oberen Totpunkt-Mittelstellung gemäß Fig. 1 befindet, unter Druck stehendes Öl einer axial verlaufenden Ausnehmung 34 in der halbzylindrischen Außenfläche des Teils 20 des Bauteils 20^r der Lagerblockeinrichtung am großen Ende zugeführt wird und damit auch zu einem unteren Ende 35 einer Ölleitung 36,welche sich durch das eine Ende des Teils 20' nach oben erstreckt, sowie· durch die gegabelte Pleuelstange 15 zum Lager 17 der letzteren. Die Bohrung 32 mündet nach außen in eine weitere im Teil 24 der äußeren Lagerschale ausgearbeiteten Nut 37» wenn sich der Kurbelzapfen 14 in oder in der Nähe seiner oberen Totpunkt-Mittelstellung befindet, die in Fig. 1 gezeigt ist. Diese Nut 37 kommuniziert durch eine radiale Bohrung 38 in der Nebenpleuelstange 16 mit einer Leitung 39, welche sich durch diese Stange hindurch nach oben zu dem Lager 18 am oberen Ende der Pleuelstange erstreckt. Wenn immer sich demzufolge der Kurbelzapfen 14 in oder in der Nähe seiner oberen Totpunkt-Mittelstellung befindet, wird über die Kurbelzapfenbohrung 27 beiden Lagern 17 und 18 am kleinen Ende Öl unter Druck zugeführt. Beide Lager 17 und 18 sind mit Je einem ölauslaß 40 oder 41 versehen, durch welche unter Druck stehendes öl aus den Lagern am kleinen Ende entweicht und gegen die Unterseiten der Kolben (nicht gezeigt) spritzt, die in diesen Lagern gelagert sind, wodurch die Kolben gekühlt werden.

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Sobald sich jedoch die Kurbelwelle dreht, führen die Pleuelstangen 15 und 16 eine oszillierende Drehbewegung relativ zueinander aus. Wenn sich nun der Kurbelzapfen 14 in seiner unteren Totpunkt-Mittelstellung befindet, die in Fig. 2 gezeigt ist, ist der Winkel zwischen den zwei Pleuelstangen von seinem maximalen Wert (wie er in Fig. 1 gezeigt ist) auf seinen minimalen Wert (wie er in Fig. 2 gezeigt ist) verringert. Die Teile 20 und 21 der Lagerblockeinrichtung am großen Ende bewegen sich mit der Pleuelstange 15, wohingegen die Teile 24 und 25 der äußeren Lagerschale sich mit der Pleuelstange 16 bewegen. Die Stellungen oder Lagen der Nuten 33 und 37 drehen sich daher relativ zu der Aussparung 34 und der Bohrung 32 hin und her. Wenn sich der Kurbelzapfen 14 seiner unter Totpunkt-Mittelstellung nähert, bewegt sich das obere Ende (das mit 42 bezeichnet ist) des äußeren Lagerschalenteils 24 über die Aussparung 34 hinweg, die dadurch von der Nut 33 im äußeren Lagerschalenteil 25 durch das benachbarte Ende des äußeren Lagerschalenteils 24 abgesperrt wird. In ähnlicher Weise bewegt sich das untere Ende (das mit 43 bezeichnet ist) der Nut 37 über die Bohrung 32 und anschließend von dieser weg, die dadurch gegenüber der Nut 37 abgesperrt wird, und zwar durch die benachbarten Enden von zunächst dem äußeren Lagerschalenteil 24 und anschließend auch von dem äußeren Lagerschalenteil 25.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, sind demzufolge die Leitungen 36 und 39 (und Aussparung 34 und Nut 37) von der Kurbelzapfenmittelbohrung 27 und der Druckölzufuhr getrennt, wenn sich der Kurbelzapf ei/! 4 in oder in der Nähe seiner unteren Totpunkt-Mittelstellung befindet.

Zur Vervollständigung der Beschreibung sei erwähnt, daß das dargestellte Teil 44 eine Brücke ist, die sich quer über das Ende 42 der Nut 33 erstreckt, um an ihren Enden benachbarte Zungen des äußeren Lagerschalenteils 25 abzustützen, zwischen welchen die Nut 33 begrenzt ist, wobei ein ähnliches Teil 45 in gleicher Weise eine Brücke bildet, die sich quer zur Nut

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erstreckt, um an ihren Enden benachbarte Zungen des Lagerschalenteils 23 am größeren Ende abzustützen, zwischen welchen der Hauptteil der Nut 30 begrenzt ist. Neben der Brücke 45 sind die Mittelabschnitte 20 und 21 der Bauteile 20^! und 21^s der Lagerblockeinrichtung am großen Ende innen ausgeschnitten, um eine Aussparung 46 auszubilden, welche die Verringerung des Querschnitts der Nut 30 kompensiert, die durch die Anordnung der Brücke 45 hervorgerufen wird.

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Claims

Patentansprüche

1Λ V-förmige Brennkraftmaschine mit zwei Kolben, die durch eine gegabelte Pleuelstange und eine Nebenpleuelstange mit einem gemeinsamen Kurbelzapfen der Motorkurbelwelle verbunden sind, und mit einer pulsierenden Druckölzufuhr zu den Lagern am kleinen Ende der Pleuelstangen über Ölleitungen in der Kurbelwelle und in den entsprechenden Pleuelstangen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölzutritt zu den Lagern (17, 18) am kleinen Ende der | Pleuelstangen in Abhängigkeit von dem Winkelverhältnis der

Pleuelstangen (15, 16) zueinander steuerbar ist, während diese im Verlauf der Drehung der Kurbelwelle (13) eine oszillierende Drehbewegung relativ zueinander ausführen.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, in der die gegabelte Pleuelstange an der Lagerblockeinrichtung am großen Ende befestigt ist, die auf dem Kurbelzapfen drehbar gelagert ist und einen außenliegenden zylindrischen axialen mittleren Teil aufweist, auf dem die Nebenpleuelstange drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölzutritt zu den Lagern (17, 18) am kleinen Ende der Pleuelstangen in Abhängigkeit von der Drehstellung der Nebenpleuelstange (16) relativ zu der Lagerblockeinrichtung (20·, 21') am großen Ende steuerbar ist.
3. Brennkräftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenpleuelstange (16) eine äußere Lagerschale (24,25) enthält, die auf dem mittleren Teil (20, 21) der Lagerblockeinrichtung (20', 21^f ) am großen Ende aufsitzt und mit Nuten (37, 33) versehen ist, welche sich in ihrer Umfangsrichtung erstrecken, und daß der mittlere Teil (20, 21) Durchgangslöcher (31, 32) aufweist, durch welche Öl von dem Kurbelzapfen (14) in die Nuten und anschließend in die Ölleitungen (36, 39) in den Pleuelstangen (15, 16) einfließen kann.

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4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes (31) der Durchgangslöcher (31, 32) permanent in Kommunikation mit einer ersten (33) der Nuten steht und entlang dieser mit einer axial verlaufenden Aussparung (34) in der Außenseite des mittleren Teils (20) kommuniziert, daß die axiale Aussparung (34) permanent in Kommunikation mit der Ölleitung (36) steht, die in der gegabelten Pleuelstange (15) ausgebildet ist, jedoch periodisch während der oszillierenden Drehung der Nebenpleuelstange (16) (und der mit dieser verbundenen äußeren Lagerschale) relativ zur Lagerblockeinrichtung am großen Ende durch ein Teil (24) der äußeren Lagerschale verdeckt ist, zu dem sich die erste Nut nicht erstreckt und welches dadurch die Aussparung (34) von dem ersten Durchgangsloch (31) trennt.
5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Nut (37) permanent in Kommunikation mit der Ölleitung (39) steht, die in der Nebenpleuelstange (16) vorgesehen ist, sowie ferner mit dem zweiten Durchgangsloch (32) periodisch kommuniziert, während die Nebenpleuelstange (16 und die mit dieser verbundene äußere Lagerschale) relativ zur Lagerblockeinrichtung am großen Ende eine oszillierende Drehung ausführt, wobei das zweite Durchgangsloch (32) zu den übrigen Zeitpunkten durch ein Teil (25) der äußeren Lagerschale verdeckt ist, zu dem sich die zweite Nut nicht erstreckt, so daß es dadurch von der zweiten Nut getrennt ist.
6. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 4 und 5_f dadurch gekennzeichnet, daß sich die erste und zweite Nut (33 und 37) nicht bis zu dem Teil der äußeren Lagerschale erstrecken, der zur Druckübertragung von der Nebenpleuelstange (16) auf die Lagerblockeinrich tung (20·, 21') am großen Ende benötigt wird.

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7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerblockeinrichtung (20·, 21') am großen Ende der Pleuelstangen eine innere Lagerschale (22, 23) aufweist, die auf dem Kurbelzapfen (14) aufsitzt und mit einer Nut (30) versehen ist, mit der die Durchgangslöcher (31, 32) permanent in Kommunikation stehen, und die sich rund um wenigstens die Hälfte des Umfangs des Kurbelzapfens (14) erstreckt, und daß der . Kurbelzapfen zur Zuführung des unter Druck stehenden Öls eine Längsbohrung (27) sowie radiale Bohrungen (28, 29) aufweist, die nach innen in die Längsbohrung (27) münden und von denen während der Drehung des Kurbelzapfens relativ zur Lagerblockeinrichtung am großen Ende der Pleuelstangen wenigstens eine stets in Kommunikation mit der Nut (30) in der inneren Lagerschale steht.
8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (30) in der inneren Lagerschale (22, 23) sich nicht rund um den Teil derselben erstreckt, der zur Druckübertragung von der Lagerblockeinrichtung (20·, 21·) am großen Ende der Pleuelstangen auf den Kurbelzapfen (14) benötigt wird.

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