DE2257651A1

DE2257651A1 - Druckumlaufschmierung fuer die hauptlager einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2257651A1
Application number: DE2257651A
Authority: DE
Inventors: Robert Binder
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1972-11-24
Filing date: 1972-11-24
Publication date: 1974-05-30
Also published as: JPS5322606B2; US3908798A; DE2257651C2; IT999409B; JPS4981763A; FR2208441A5; GB1403153A

Description

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,Druckumlaufschmierung für die Hauptlager einer Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht- sich.auf eine Druckumlaufschmierung für die¹ • Hauptlager einer Brennkraftmaschine, deren in der Ebene der Kurbel-, '.wellenachse geteiltes Gehäuse im wesentlichen aus einem Zylinderblock und einem -einteiligen, sämtliche Kurbelwellenhauptlager aufnehmenden Lagerbock besteht und bei dem beide Gehäuseteile über breite, Dichtflächen bildende Flansche aneinander liegen.

Bei schnell laufenden, leistungsstarken Brennkraftmaschinen ist zur Sicherstellung einer ausreichenden Lebensdauer neben einer sehr sorgfältigen Lagerung der Kurbelwelle eine ausreichende, insbesondere gezielte Schmiermittelzufuhr zu deren Hauptlager erforderlich. Dabei sollen die Einrichtungen für die Schmiermittelversorgung der Kurbelwellenhauptlager im Interesse einer Serienfertigung derartiger, insbesondere zum Antrieb leistungsfähiger Sportfahrzeuge bestimmter Brennkraftmaschinen einen möglichst geringen Herstellungsaufwand erfordern.

Es ist bereits eine Bauart von Brennkraftmaschinen bekannt, deren in der Ebene der Kurbelwellenachse geteiltes Gehäuse im wesentlichen aus einem Zylinderblock und einem sämtliche Hauptlager der Kurbelwelle aufnehmenden Lagerbock besteht und dessen beide Teile miteinander über Stehbolzen verspannt sind, wobei.sowohl an der Unterseite des Zylinderblockes als auch an der diesem zugewandten Seite des Lagerbockes jeweils breite Flansche vorgesehen sind, die miteinander als Dichtflächen., zusammenwirken und das Mäschinengehäuse nach aussen hin abdichten. Eine derartige zweiteilige Ausbildung

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des Maschinengehäuses bietet den Vorzug, daß durch die Zusammenfassung sämtlicher Kurbelwellenhaupt lager in einem Lagerbock eine optimale Lagerung der Kurbelwelle gewährleistet ist. (The Autocar, k. Dezember 1964, Seite ΙίβΟ und Il6l). Für die Lebensdauer eines Kurbelwellenhauptlagers ist neben einer sorgfältigen Ausbildung und Anordnung desselben, durch die ein Schiefstellen des Kurbelwellenzapfens innerhalb des Lagers oder eine Kurbelwellenzapfen-Durchbiegung und damit ein durch Kantenpressung bedingtes Abschneiden des Schmiermittelpolsters im Lager verhindert wird, insbesondere eine ausreichende Zufuhr unter Druck stehenden Schmiermittels wesentlich. Bei Brennkraftmaschinen mit Druckumlaufschmierung wird daher fortlaufend unter Druck stehendes Schmiermittel in den Lagerspalt zwischen Kurbelzapfen und Lagerschale eingeleitet. Für hochbelastete Brennkraftmaschinen ist hierzu eine Druckumlaufschmierung bekannt, bei der aus einer zentralen, von einer Schmiermittel-Druckpumpe versorgten Hauptleitung jedes einzelne Kurbelwellenhaupt-Jager über eine Stichleitung mit Schmiermittel versorgt wird. Diese bekannte Schmiermittelversorgungseinrichtung für die Kurbelwellenhaupt lager einer Brennkraftmaschine ist in der Herstellung jedoch sehr aufwendig, da sowohl im Gehäuse der Brennkraftmaschine besondere, Leitungswege bildende Bohrungeii vorgesehen als auch eigene Leitungswege für die Haupt- und die Stichleitungen in das Maschinengehäuse eingebaut sein müssen, wobei nicht zuletzt auch noch die Abdichtung der Anschlußstellen der Leitungswege untereinander und zum Maschinengehäuse hin einen erheblichen Aufwand erfordert. In Kurbelwellenhauptlagern treten einseitig gerichtete Stoßbelastungen auf, die eine exzentrische Lage des Kurbelzapfens in der Lagerbohrung und in Verbindung mit der relativen Drehbewegung zwischen Kurbelzapfen und Lagerschale die Ausbildung eines Schmiermittelkeiles bewirken und zwar in der Weise, daß der geringste Schmiermittelspaltquerschnitt zwischen Kurbelwellenzapfen und Lagerfläche in der Drehrichtung der Kurbelwelle hinter der Wirkungslinie der angreifenden Kräfte liegt. Im Anschluß an die Stelle des geringsten Schmierspaltquerschnittes erweitert sich dann der Schmierspalt, so daß beim Weiterdrehen des Kurbelwellenzapfens zwischen diesem und der Lagerfläche Unterdruckzonen entstehen können, die ihrerseits bewirken, daß von den Seiten des Lagers her Luft in den Schmierspalt hineingezogen und so das

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Schmiermittel innerhalb des Lagers zunehmend mit Gas durchsetzt wird, was die Gefahr einer Verminderung der Tragfähigkeit des Schmiermittels und damit einer Lagerbeschädigung mit sich bringt. Ein erheblicher Nachteil des bekannten.Schmiermittelversorgungssystemes für die Kurbelwellenhaupt lager, bei dem die Schmiermit.telzuleitungen in der Verlängerung der Zylinderachsen angeordnet sind, besteht daher darin, daß bei einer solchen Einleitung auch von · unter Druck stehendem Schmiermittel in das Lager die Ausbildung von Unterdruckzonen im Bereich des sich erweiternden Schmiermittelkeiles nicht verhindert werden kann.

Ausgehend von diesem Stande der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Druckumlaufschmierung für eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Bauart mit einem mehrteiligen Gehäuse zu schaffen, welche einerseits eine optimale Versorgung der Kurbelwellenhauptlager mit Schmiermittel gewährleistet und andererseits mit einem möglichst geringen Aufwand herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Trennebene der beiden Teile des Maschinengehäuses, also zwischen Zylinderblock und Lagerbock, ein allen Kurbelwellenlagern gemeinsames Schmiermittelversorgungssystem, bestehend aus einer Ring-Hauptleitung und von dieser paarweise und einander gegenüberliegend abzweigenden, zu den einzelnen Kurbelwellenhauptlagern führenden Stichleitungen angeordnet ist. Erfindungsgemäß sind dabei die Leitungswege des Schmiermittelversorgungssystemes durch nutenförmige Ausnehmungen in der Dichtfläche des Flansches eines der beiden Maschinengehäuseteile, insbesondere in der Dichtfläche des Lagerbockes, gebildet und durch die plane Dichtfläche des Flansches des anderen Gehäuseteiles abgeschlossen. Um eine völlig einwandfreie Abdichtung der das Schmiermittelversorgungssystem aufnehmenden Trennebene des Maschinengehäuses zu gewährleisten, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, daß mindestens in der Dichtfläche des Flansches eines Gehäuseteiles, insbesondere .des Lagerbockes, eine im radialen Abstand zur Ring-Hauptleitung des Schmiermittelversorgungssystemes umlaufende und über einen Leitungsweg mit dem ölsumpf der Brennkraftmaschine verbundene Entlastungsnut angeordnet ist.

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Die Ring-Hauptleitung des erfindungsgemäßen Schmiermittelversorgungssysternes wird durch eine Druckpumpe mit unter Druck stehendem Schmiermittel versorgt und gewährleistet eine gleichmässige Schmiermittelzufuhr zu sämtlichen Kurbelwellenhauptlagern.

Die Anordnung des Schmiermittelversorgungssystemes in der Trennebene der beiden Maschinengehäuseteile ermöglicht es, dessen Leitungswege in Form einfacher Nuten im Plansch des einen Maschlnengehäuseteiles, die bei der Herstellung des Maschinengehäusetelles, beispielsweise mitgegossen werden können, darzustellen. Da hierbei nur im Flansch des einen Maschinengehäuseteiles nutenförmige Ausnehmungen vorgesehen werden müssen und der Flansch des anderen Maschinengehäuseteiles lediglich eine plane Dichtfläche aufweist, können verhältnismäßig hohe Toleranzgrenzen hinsichtlich des Verlaufes der nutenförmigen Ausnehmungen zugelassen werden und braucht insbesondere beim Zusammenbau der Maschinengehäuseteile keine Rücksicht auf das Schmiermittelversorgungssystem genommen werden. Hinsichtlich der Herstellung des Maschinengehäuses ergibt sich ein weiterer Vorzug der erfindungsgemäßen Anordnung des Schmiermittelversorgungssystemes daraus, daß die nach oben offenen Ausnehmungen im Flansch des einen Gehäuseteiles der Brennkraftmaschine, sofern dies überhaupt erforderlich sein sollte, leicht bearbeitet werden können. Die symmetrische Anordnung des Schmiermittelversorgungssystemes in der Trennebene der beiden Maschinengehäuseteile ergibt sich im Hinblick auf die Schmiermitteleinleitung in die Hauptlager der Kurbelwelle noch ein wesentlicher funktioneller Vorzug in der Weise, als durch die im wesentlichen horizontale Anordnung der zu den einzelnen Kurbelwellenhauptlagern führenden Stichleitungen Jedem Kurbelwellenhauptlager mit einem geringen Abstand von der Stelle des geringsten Querschnittes des Schmiermittelkeiles unter Druck stehendes Schmiermittel zugeführt wird und somit eine Unterdruckbildung zwischen dem Kurbelwellenzapfen und der Lagerschale vermieden wird.

Als weiterer Vorzug der Erfindung wäre schließlich noch anzuführen, daß durch die Anwendung einer das gesamte Schmiermittelversorgungssystem umgebenden Entlastungsnut im Flansch des einen Maschinengehäuseteiles in einfachster Weise und unter Vermeidung zusätzlicher Teile eine absolut sichere Abdichtung des Maschinerigehäuses und insbesondere des Schmiermittelversorgungssystemes gewährleistet ist.

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ORKMWAL INSPECT»

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Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beispielsbeschreibung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im einzelnen beschrieben. In der Zeichnung zeigt die Fig. 1 je eine Draufsicht auf die einander zugewandten Seiten eines Zylinderblockes und eines Lagerbockes für eine mit einem erfindungsgemäßen Schmiermittelversorgungssystem versehene Brennkraftmaschine, und

Fig. 2 einen senkrecht zur Trennebene der beiden Maschinengehäuseteile gerichteten Schnitt durch ein aus den Gehäuseteilen Gemäß Fig. 1 zusammengebautes Maschinengehäuse.

Das Gehäuse einer.Brennkraftmaschine besteht im wesentlichen aus einem Zylinderblock 1 und einem Lagerbock 2, wobei der Lagerbock zu den Querwänden 3 des Zylinderblockes 1 deckungsgleich angeordnete Joche 4 aufweist, welche jeweils in gleicher Weise wie die Querwände J5 des Zylinderblockes 1 eine Hälfte eines geteilten Kurbelwellenhaupt lagers aufnehmen. Mit dem Zylinderblock 1 ist der Lagerbock 2 im Bereich der Joche 4 über Stehblozenpaare 6 verbunden. Am unteren Ende ist der Zylinderblock! mit einem eine plane Dichtfläche 7 bildenden Flansch 8 versehen. Desgleichen weist der Lagerbock 2 an seiner dem Zylinderblock 1 zugewandten Seite einen eine im wesentlichen plane Dichtfläche 9 bildenden Flansch 10 auf und sind beide Maschinengehäuseteile über den gesamten Maschinengehäuseumfang hin zusätzlich über Schraubenbolzen 11 miteinander verbunden. Dadurch wird eine exakte und gleichmässige gegenseitige Anlage der Dichtflächen 7 und 9 der Flansche 8 und 10 über den gesamten Maschinengehäuseumfang hin gewährleistet. In der Dichtfläche' des Flansches 10 des Lagerbockes 2 sind Druckmittelleitungswege bildende nutenförmige Ausnehmungen 12 und 15 vorgesehen, wobei die nutenfb'rmige Ausnehmung 12 über den gesamten Maschinengehäuseumfang hin umlaufend als Ring-Hauptleitung ausgebildet ist und in einem Abstand zu den Kurbelwellenhauptlagern 5 verläuft. In Bezug auf die Kurbelwellenhauptlager 5 sind die nutenförmigen Ausnehmungen IJ paarweise und einander gegenüberliegend angeordnet, derart, daß sie von der Ring-Hauptleitung 12 abzweigende und;in die Kurbelwellenhaupt lager 5 mündende Stichleitungspaare bilden. Nach außen hin ist das Maschinengehäuse und insbesondere das Schmiermittelversorgungssystem 12, IJ teils durch die plan aufeinanderliegenden

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Dichtflächen 7 und 9 der Flansche 8 und 10 der beiden Maschinengehäuseteile 1 und 2, insbesondere aber durch eine in die Dichtfläche 9 des Flansches 10 des Lagerbockes 2 eingebrachte und mit radialem Abstand zur Ring-Hauptleitung 12 über .den gesamten Maschinengehäuseumfang hin umlaufende Entlastungsnut 14, die ihrerseits über einen Leitungsweg 15 mit dem in der Zeichnung nicht näher dargestellten ölsumpf der Brennkraftmaschine verbunden ist, abgedichtet. Die in der Zeichnung aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit nicht näher dargestellte Kurbelwelle der Brennkraftmaschine ist an beiden Enden über Simmerringe 16 gegen das Maschinengehäuse 1, 2 abgedichtet.

Die beiden Gehäuseteile 1 und 2 des Brennkraftmaschinengehäuses werden unabhängig voneinander vorzugsweise in einem Gießverfahren hergestellt, wobei in der Dichtfläche 9 des Flansches 10 des Lagerbockes 2 nutenförmige Ausnehmungen ausgespart werden, die teils das aus der Ring-Hauptleitung 12 und den Stichleitungen 13 bestehende und in der Trennebene der beiden Maschinengehäuseteile 1 und 2 angeordnete Schmiermittelversorgungssystem und teils die der Abdichtung dieses Schmiermittelversorgungssystemes dienende Entlastungsnut 14 bilden.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Druckumlaufschmierung ist folgende:

Wie insbesondere aus der Darstellung der Fig. 2 ersichtlich, nimmt der Kurbelzapfen der Kurbelwelle unter der Wirkung der einseitig gerichteten Stoßbelastung in der Lagerbohrung des Kurbelwellenhauptlagers eine exzentrische Lage ein, welche in Verbindung mit der relativen Drehbewegung zwischen dem Kurbelzapfen und der Lagerfläche die Ausbildung eines Schmiermittelkeiles bewirkt, wobei der engste Schmiermittelspaltquerschnitt in der Drehrichtung des Kurbelzapfens gegenüber der Lastangriffsrichtung verschoben ist. Von dieser Stelle aus erweitert sich der Schmiermittelspalt in Drehrichtung des Kurbelzapfens zunehmend, wodurch zwischen dem Kurbelwellenzapfen und der Lagerfläche Unterdruckzonen entstehen, über die infolge ihrer horizontalen Ausrichtung mit einem verhältnismässig geringen Abstand zur Stelle des geringsten Schmiermittelspaltquerschnittes angeordnete Stichleitung 13 wird unter Druck stehendes Schmiermittel in den Schmiermittelspalt eingeleitet,

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so daß möglicherweise infolge der Schmierspalterweiterung auftretender Unterdruck Im Hauptlager sofort durch unter Druck nachströmendes Schmiermittel ausgeglichen und damit das Ansaugen von Luft vermieden wird. Andererseits mündet die gegenüberliegende Stichleitung 13 im Anfangsbereich der Sehmierkeilbildung im Hauptlager 5 und liefert eine zur Ausbildung eines tragfähigen Schmierkeiles ausreichende Schmiermittelmenge in das Lager.

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Claims

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Schutzrechtsansprüche

Druckumlaufschmierung für die Hauptlager einer Brennkraftmaschine, deren in der Ebene der Kurbelwellenachse geteiltes Gehäuse im wesentlichen aus einem Zylinderblock und einem einteiligen, sämtliche Kurbelwellenhauptlager aufnehmenden Lagerbock besteht und bei dem beide Gehäuseteile über breite Dichtflächen bildende Plansche aneinander liegen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Trennebene des Brennkraftmaschinengehäuses, also zwischen Zylinderblock (l) und Lagerbock (2) ein allen Kurbelwellenhauptlagern (5) gemeinsames Schmlermittelversorgungssystem (12, 13)» bestehend aus einer Ring-Hauptleitung (12) und von dieser paarweise und einander gegenüberliegend abzweigenden, zu den einzelnen Kurbelwellenhaupt lagern (5) führenden Stichleitungen (13)' angeordnet ist.
2. Druckumlaufschmierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungswege (12, 13) des Schmiermittelversorgungssystemes durch' nutenförmige Ausnehmungen in der Dichtfläche (7) bzw. (9) des Flansches (8) bzw. (10) eines der Gehäuseteile (1) oder (2), insbesondere in der Dichtfläche (9) des Flansches (10) des Lagerbockes (2) gebildet und durch die Dichtfläche (7) bzw. (9) des Flansches (8) bzw. (10) des anderen Gehäuseteiles (1, 2) abgeschlossen sind.
3· Druckumlaufschmierung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Dichtfläche (7) bzw. (9) des Flansches (8) bzw. (10) eines der Maschinengehäuseteile (1 oder 2) mit radialem Abstand zur Ring-Hauptleitung (12) des Schmiermittelversorgungssystemes eine umlaufende Entlastungsnut (14) eingebracht ist.
4. Druckumlaufschmierung nach Anspruch 1 bis 3# dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsnut (14) und die die Leitungswege des Schmiermittelsystemes bildenden nutenförmigen Ausnehmungen (12, 13) gemeinsam in der Dichtfläche (9) des Flansches (10) des Lagerbockes (2) angeordnet sind.

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