DE2414469B2 - Schmieranordnung fuer das kreuzkopflager einer zweitakt-kolbenbrennkraftmaschine - Google Patents
Schmieranordnung fuer das kreuzkopflager einer zweitakt-kolbenbrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schmieranordnung für das Kreuzkopflager einer Zweitakt-Kolbenbrennkraftmaschine
mit einer kontinuierlichen Schmieröl mit einem im wesentlichen konstanten Druck, der höher liegt, als
der niedrigste im Betrieb auftretende Schmieröldruck im Lagerspalt, fördernden Pumpe und mit einer
Schmierölzuführung, über die während der Zeit, in der der Schmieröldruck im Lagerspalt niedriger ist als der
Schmierölpumpenförderdruck, innerhalb des tragenden Lagerbereichs angeordneten Schmiernuten Schmieröl
zugeführt wird.
Kreuzkopflager von Dieselbrennkraftmaschinen sind durch Gaskräfte und Massenkräfte schwer belastete
Lager, die unter ungünstigen Schmierbedingungen arbeiten müssen. Wegen der begrenzten Schwenkbewegung
der mit den Lagergehäusen der Lager verbundenen Pleuelstange gegenüber dem mit der Kolbenstange
verbundenen Zapfen kann sich kein dynamischer Schmierfilm ausbilden. Bei Zweitakt-Maschinen wird
dieser Umstand im Gegensatz zu Viertakt-Maschinen noch dadurch erschwert, daß das Lager bei jeder
Umdrehung mit den gleichen Arbeitsdruckkräften belastet wird.
Es ist bereits aus der US-PS 36 56 582 bekannt, in die Kreuzköpfe derartiger Maschinen Schmierölkolbenpumpen
einzubauen, denen das Schmieröl aus der normalen gemeinsamen Schmieröüeitung zugeführt
wird Derartige Pumpenanordnung sind jedoch kompliziert, verteuern die Maschine und bilden eine zusätzliche
Störungsquelle.
Ferner findet in der Einleitung der US-PS 36 56 582 eine bekannte Schmieranordnung für das Kreuzkopflager
der Zweitakt-Kolbenbrennkraftmaschine der eingangs beschriebenen Art Erwähnung. Bei dieser
Schmieranordnung besteht jedoch die Gefahr, daß Schmieröl aus dem Lagerspalt im Bereich der tragenden
Lagerfiäche wählend der Zeit hoher Lagerbelastung, d.h. also während der Zeit, in der der Öldruck im
Lagerspalt höher ist als der Förderdruck der Sehmieröipumpe, wieder in die das Schmieröl zuführende Leitung
zuriickgedrückt wird, was zu einer raschen Verringerung
des Lagerspalts und somit sehr schnei! zu einer gefährlichen Annäherung von Lagerfläche und Kreuzkopfzapfen
führt.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde. bei einer Schmieranordnung der eingangs erwähnten
Art diese Gefahr weitgehend zu vermeiden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß innerhalb der Schmierölzuführung, und zwar in der
Nähe des tragenden Lagerbereichs, ein Absperrorgan angeordnet ist, das den Rückfluß von Schmieröl aus dem
Lagerspalt im tragenden Lagerbereich über die Schmiernuten in die Schmierölzuführung während der
Zeit, in der der Öldruck im Lagerspalt höher ist als der Schmierölpumpenförderdruck, verhindert.
Somit wird ein zu rascher Abbau des während der Zeiträume von kleinen Lagerbelastungen zwischen dem
Zapfen und der Lagerfläche unter dem Einfluß des Förderdrucks der Schmierölpumpe gebildeten ölpolsters
durch das Absperrorgan vermieden, das verhindert, daß während der Zeiträume mit hoher Lagerbelastung
das Schmieröl von der Lagerfläche zu rasch weggedrückt wird. Es hat sich gezeigt, daß unter diesen
Umständen keine übermäßig hohen Schmieröldrucke erforderlich sind, so daß die Leckverluste vernachlässigbar
sind. Ferner ist die Anordnung so einfach, daß nicht die Störungsanfälligkeit befürchtet werden muß, wie sie
bei in den Kreuzköpfen eingebauten Schmierölkolbenpumpen besteht. Die eigentliche Schmierölpumpe ist
außerhalb der Brennkraftmaschine angeordnet und gut zugänglich, wobei noch eine Reservepumpe vorgesehen
werden kann.
In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung kann das Absperrorgan in der Schmierölzuführung ein
selbsttätig wirkendes, in Richtung zum Kreuzkopflager hin öffnendes Rückschlagventil sein. Dadurch wird eine
besonders einfache Ausführungsform der Maschine erhalten.
Ein Rückschlagventil ist auch bei der am Kreuzkopl angeordneten Schmierölkolbenpumpe gemäß dei
US-PS 36 56 582 vorhanden. Dort handelt es sich jedocr um das normale Druckventil der Pumpe, um, der
Ansaugtakt zu ermöglichen.
Wenn die Schmierölzuführung in ihrem vom Motorgehäuse zum Kreuzkopf führenden Abschnitt in an sich
bekannter Weise aus zwei kniehebelartig mittels Gelenken am Motorgehäuse und am Kreuzkopl
angeschlossenen sowie miteinander verbundener
S besteht, erweist es sich als vorteilhaft,
«renn das Absperrorgan ein im Gelenk ausgebildeter Drehschieber ist Dadurch wird eine zwar etwas
lomp^iertere, jedoch besonders zuverlässige Ausfüh
rungsform des Absperrorgans erhalten, bei welchem die Gefahr eines Klemmens, wie sie z. B. bei einem
jelbsttätigen Ventil besteht, vermieden wird.
Schließlich können außerhalb des tragenden Lager bereiches am Rande desselben zusätzlich angeordnete
gchmiernuten unter Umgehung des Absperrorgans an die Schmierö!führ»ng angeschlossen sein. Diese Maßnahme
dient der Betriebssicherheit für den Fall einer Störung des Absperrorgar.es, wie z.B. bei einem
Festklemmen eines Rückschlagventils.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen
erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Teilschnitt einer Zweitakt-Kolberbrennkraftmaschine
mit einem als Rückschlagventil ausgebt!- deten Absperrorgan in der Schmierölzuführung,
F i g. 2 den Schnitt 11-11 aus der Fig. 1
F i g. 3 eine Abwicklung der unteren Lagerflächen der Kreuzkopflager aus den Fig. 1 und 2, die
Fig.4 bis 6 schematische Schnitte der Lager und der
Lagerzapfen in verschiedenen gegenseitigen Stellungen zur Erläuterung der Wirkungsweise der Erfindung,
F i g. 7 ein Diagramm mit dem Verlauf des Schmieröldruckes im Lagerspalt der Kreuzkopflager während
eines Arbeitszyklus der Maschine, _jo
Fig. 8 den Verlauf der Größe des Lagerspahs im Bereich der unteren Lauffläche während des Arbeitszyklus
nach der F i g. 7,
Fig.9 einen der Fig. 1 entsprechenden Teilschnitt einer Zweitakt-Kolbenbrennkraftmaschine mit einem
als Absperrorgan dienenden, als Drehschieber ausgebildeten kreuzkopfseitigcn Gelenk eines kniehebelartig
ausgebildeten Schmierölzuführungsabschnitts zwischen dem Motorgehäuse und dem Kreuzkopf,
Fig. 10 den Schnitt X-X aus der Fig. 9,
Fig. 11 eine der Fig. 3 entsprechende Abwicklung der unteren Lagerflächen der Kreuzkopflager aus den
F ig. 9 und 10,
F i g. 12 den Schnitt XII-XII aus der F i g. 9, die
F i g. 13,14 Schnitte des Drehschiebers nach der Linie
XlII-XIIl in der Fig. 12 in größerer Darstellung für zwei verschiedene Stellungen des Drehschiebers, und
die
Fig. 15, 16 den Fig. 13, 14 entsprechende Schnitte
des Drehschiebers, jedoch nach der Linie XV-XV in der Fig. 12.
Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Ausschnitt aus einer Zweitakt-Kolbenbrennkraftmaschine mit einem Kreuzkopf
1, der einen Kreuzkopfzapfen 2 aufweist. Der Kreuzkopfzapfen ist von Kreuzkopflagern 3, 3'
umschlossen, die an einer Pleuelstange 4 befestigt sind. An den Enden des Kreuzkopfzapfens 2 befinden sich
Kreuzkopfschuhe 5, die in bekannter Weise entlang einer Kreuzkopfführung 6 in einem Motorgehäuse 7
beweglich sind. Zur Versorgung der Kreuzkopflager mit Schmieröl ist eine Schmierölpumpe 8 vorgesehen,
welche Schmieröl aus einem nicht dargestellten Behälter in eine am Motorgehäuse 7 angeschlossene
Leitung 10 einer Schmierölzuführung fördert. Für den
Anschluß des Kreuzkopfes 1 an die feste Leitung 10 der Schmierölzuführung sind kniehebelartig durch Gelenke
11,12 und 13 miteinander verbundene Schmierrohre 14 und 15 vorgesehen.
Wie aus der F i g. 1 hervorgeht, bildet das Gelenk 13
einen Anschluß des Rohres 15 an eine Bohrung 16, die in eine zentrale Bohrung 17 des Kreuzkopfzapfens 2 führt,
in welcher gleichzeitig in bekannter Weise eine Kolbenstange 18 durch einen Gewindering 19 befestigt
ist. Aus der zentralen Bohrung 17 führen auf beide Seiten axiale Schmierbohrungen 20, an welche sich im
Bereich der äußeren Ränder der Kreuzkopflager radiale Schmierbohrungen 21 anschließen (F i g. 2).
Die radialen Bohrungen 21 führen zu Verbindungsnuten 22 (F i g. 3) in den Lagerflächen 23 der unteren Teile
3' der Kreuzkopflager. Von den Verbindungsnuten 22, die während der Schwenkbewegung der Pleuelstange 4
mit den Bohrungen 2i dauernd in Verbindung stehen, führen Bohrungen 24 in den unteren Lagerteil 3'. In der
Pleuelstange 4 schließen sich an die Bohrungen 24 Bohrungen 25 an, welche in eine Längsbohrung 26 der
Pleuelstange 4 münden. Aus der Längsbohrung 26 kann das Schmieröl z. B. den Kurbelzapfenlagern der
Pieuelstangen zugeführt werden.
Wie aus der Fig. 2 hervorgeht, befindet sich am oberen Ende der Längsbohrung 26 ein Rückschlagventil
27, das im vorliegenden Fall aus einer durch eine Feder 28 belasteten Kugel 29 besteht. Vom Rückschlagventil
27 führen Bohrungen 30 zu Schmiernuten 31 in den Lagerflächen 23 (F i g. 3).
Nach Fig. 3 sind noch zusätzliche Schmiernuten 32 vorgesehen, die sich direkt an die Verbindungsnuten 22
anschließen und somit unter Umgehung des Rückschlagventils 27 durch Schmieröl versorgt werden. Die
Schmiernuten 32 befinden sich dabei am Rande eines tragenden Lagerbereichs B, welcher ungefähr die
angedeutete ovale Form hat und sich im wesentlichen über einem Umfangswinkel von ca. 90c erstreckt
(F i g. 1). Dieser tragende Bereich ist an der Lagerfläche 23 nach einer gewissen Betriebszeit der Maschine
erkennbar.
Im folgenden sei die Wirkungsweise des Rückschlagventils
anhand der F i g. 4 bis 18 erläutert.
Die F i g. 7 zeigt den Verlauf der mittleren Schmieröldrucke im Lagerspalt im Bereich der tragenden
Lagerflächen 23 in kp/cm2 während eines Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine. Mit P0 ist der Förderdruck der
Schmierölpumpe 8 bezeichnet, der im wesentlichen konstant ist und im vorliegenden Fall z. B. 20 atü
betragen kann. Aus der Kurve Pl ist ersichtlich, daß in einem Bereich vor dem oberen Totpunkt OT der
Brennkraftmaschine der Schmieröldruck Pl im Lagerspalt
unter den Druck P0 sinkt.
Die Fig. 8 zeigt den Verlauf der Größe des Lagerspaltes Λ an der tiefsten Stelle des Lagers. So wird
während der größten Lagerbelastung beim Expansionshub während einer Bewegung des Kolbens aus dem
oberen Totpunkt OTin den unteren Totpunkt LTein im
Lagerspalt befindliches ölpolster langsam von der tragenden Fläche weggedrückt, bis der Lagerspalt den
kleinsten Wert a erreicht (F i g. 4). in diesem Augenblick sinkt jedoch gleichzeitig der Öldruck PL im Lagerspalt
unter der Förderdruck P0 der Schmierölpumpe, so daß
der Druck des Schmieröls das Rückschlagventil 27 öffnet, und das Schmieröl in den Lagerspalt zwischen
die Lagerfiäche 23 und den Kreuzkopfzapfen 2 fließt. Dabei wird der Lagerspalt h durch den Druck des
Schmieröls auf den Wert b vergrößert (Fig. 5). Dieser
Wert kann durch ein Anschlagen des Zapfens 2 gegen den Ölfilm im oberen Bereich begrenzt sein, welcher
dem Spalt mit der Größe b gegenüberliegt. Darauf folgt ein Anstieg der Lagerbelastung gegen Ende des
Kompressionshubes und beim Anfang der Zündung im Zylinder, wodurch das Rückschlagventil 27 geschlossen
wird (F i g. 6). Im oberen Totpunkt OTder Maschine hat
der Lagerspalt bereits eine etwas kleinere Größe c.
Die äußeren, unter einem Winkel β (F i g. 1 und 4) angeordneten Nuten 32 dienen zur Unterstützung der
Versorgung des Lagers mit Schmieröl. Gleichzeitig gewährleisten sie einen zufriedenstellenden Betrieb des
Lagers auch im Falle eines Versagens des Rückschlagventils 27, falls dies z. B. in der schließenden Stellung
festgeklemmt sein sollte.
Wie ebenfalls aus den F i g. 1 und 4 hervorgeht, sind die Schmiernuten 31 in Umfangsrichtung um einen
Winkel λ voneinander entfernt, der gleich groß sein kann, wie der Schwenkwinkel der Pleuelstange 4
während des Betriebes. Dadurch wird eine optimale Versorgung des tragenden Bereichs B mit Schmieröl
erhalten, da jeweils während einer Umdrehung der Maschine durch die gegenseitige Bewegung der
Lagerfläche 23 und des Zapfens 2 das Schmieröl auf der jo
ganzen Fläche zwischen den Schmiernuten 31 verteilt wird.
Wenn, wie es bei der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der Fall ist, zwischen der Lagerfläche
23 und dem Rückschlagventil 27 ein gewisses Volumen der Schmierölbohrungen vorhanden ist, entsteht insofern
noch eine vorteilhafte Wirkung, als während des Zeitraums der größten Lagerbelastung Schmieröl aus
dem Lagerspalt h nicht nur seitlich weggedrückt, sondern mit dem in diesem Zeitraum bestehenden
hohen Druck auch in die Bohrungen 30 zurückgedrängt wird. Nach der Senkung des hohen Druckes tritt dieses
in den Bohrungen 30 gespeicherte ölvolumen wieder auf die Lagerfläche 23 aus und verlangsamt dadurch die
Verminderung des Lagerspaltes Λ.
Bei der in den Fig.9 bis 16 gezeigten anderen
Ausführungsform sind die Teile, welche den Teilen nach den F i g. 1 bis 6 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen
versehen. Die Ausführungsform nach den F i g. 9 bis 16 unterscheidet sich von der vorherigen dadurch,
daß das selbsttätig wirkende Rückschlagventil 27 durch einen Drehschieber 40 ersetzt ist, der in dem
kreuzkopfseitigen Gelenk der kniehebelartig miteinander verbundenen Schmierrohre angeordnet ist. Zur
Erzielung optimaler Verhältnisse zur Betätigung des Drehschiebers 40 sind nach der F i g. 9 Schmierrohre 41,
42 vorgesehen, die nach oben abgewinkelt sind und im unteren Totpunkt UT der Maschine eine Stellung
einnehmen, die durch strichpunktierte Linien 4Γ und 42'
angedeutet ist. Durch diese Anordnung ergeben sich größere Drehwinkel für den Drehschieber 40, der ein
Gehäuse 43 aufweist, das am Kreuzkopfzapf>;n 44 befestigt ist. Wie insbesondere aus der Fig. 12
hervorgeht, ist im Schiebergehäuse 43 ein Zaplen 45 drehbar gelagert, der mit dem Rohr 42 fest verbunden
ist. Der Zapfen 45 enthält einen Steuerkanal 46, c er mit Steuerbohrungen 47 und 48 im Gehäuse 43 zusammenwirkt.
Wie aus den Fig. 13 bis 16 hervorgeht, steht der Steuerkanal 46 im Betrieb dauernd mit der Steuerbohrung
48 in Verbindung (Fig. 15, 16). Die Verbindung zwischen dem Steuerkanal 46 und der Steuerbohrung 47
wird hingegen periodisch unterbrochen (MaC* d in
F i g. 13). Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß eine Verbindung zwischen dem Schmierrohr 42 und der
Steuerbohrung 47 nur dann besteht, wenn im Lagerspalt nach der F i g. 7 ein Druck herrscht, der niedriger ist als
der Schmierdruck des Schmieröls. Der Teil des Drehschiebers mit der Steuerbohrung 47 entspricht
somit bezüglich seiner Funktion dem Rückschlagventil 27.
Entsprechend dieser Funktion des Steuerschiebers ist die Steuerbohrung 47 durch eine Schmierbohrung 50
(Fig. 12) mit der Bohrung 17 für die Kolbenstange 18 verbunden. Aus dieser führen Schmierbohrungen 51 zu
Schmiernuten 52, die in diesem Fall im Zapfen 44 ausgebildet sind und den Schmiernuten 31 der
Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 3 entsprechen.
Die Bohrung 48, welche dauernd mit dem Schmierrohr 42 in Verbindung steht, ist hingegen durch
Schmierbohrungen 53, 54 im Zapfen 44 mit Verbindungsnuten 22 des Lagers verbunden, die in gleicher
Weise wie nach der Fig.3 in der Lagerfläche 23 ausgebildet sind und zu zusätzlichen Schmiernuten 32
führen. In den Fig. 10 und 12 sind außerdem noch Schmierbohrungen 55 eingezeichnet, die zu den
Lagerflächen der Kreuzkopfschuhe 5 führen. Außerdem wird, wie bei der Ausführungsform nach den F i g. 1 bis
3, eine Bohrung 26 der Pleuelstange 4 durch Schmierbohrungen 56 mit Schmieröl versorgt, das übet
die Verbindungsnuten 22 zugeführt wird (F i g. 10).
Wie bei der Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 2
werden die Schmiernuten 32 dauernd mit Schmierö versorgt, während die Versorgung der Schmiernuten 5;
mit Unterbrechungen in gleicher Weise wie durch da Rückschlagventil 27 erfolgt.
Hierzu 7 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Schmieranordnung für das Kreuzkopflager einer Zweitakt-Koibenbrennkraftmaschine mit einer
kontinuierlich Schmieröl mit einem im wesentlichen konstanten Druck, der höher liegt, als der niedrigste
im Betrieb auftretende Schmieröldruck im Lagerspalt, fördernden Pumpe und mit einer Schmierölzuführung,
über die während der Zeit, in der der Schmieröldruck im Lagerspalt niedriger ist als der
Schmierölpumpenförderdruck, innerhalb des tragenden Lagerbereichs angeordneten Schmiernuten
Schmieröl zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß innerhalb der Schmierölzuführung, und zwar in der Nähe des tragenden Lagerbereichs
(B)e\n Absperrorgan (27; 40) angeordnet ist, das den
Rückfluß von Schmieröl aus dem Lagerspalt (h) im tragenden Lagerbereich (B) über die Schmiernuten
(31; 52) in die Schmierölzuführung während der Zeit.
in der der Öldruck (PL) im Lagerspalt (h) höher ist als der Schmierölpumpenförderdruck (Po), verhindert.
2. Schmieranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan in der
Schmierölzuführung ein selbsttätig wirkendes, in Richtung zum Kreuzkopflager hin öffnendes Rückschlagventil
(27) ist.
3. Schmieranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrnierölzuführung in
ihrem vom Motorgehäuse (7) zum Kreuzkopf (1) führenden Abschnitt in an sich bekannter Weise aus
zwei kniehebelartig mittels Gelenken am Motorgehäuse (7) und am Kreuzkopf (1) angeschlossen sowie
miteinander verbundenden Schmierrohren (41, 42) besteht, und daß das Absperrorgan ein im kreuzkopfseitigen
Gelenk ausgebildeter Drehschieber (40) ist.
4. Schmieranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des
tragenden Lagerbereichs (B) am Rande desselben zusätzlich angeordnete Schmiernuten (32) unter
Umgehung des Absperrorgans (24, 40) an die Schmierölzuführung angeschlossen sind.
45
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH390574A CH576082A5 (de) | 1974-03-21 | 1974-03-21 | |
CH390574 | 1974-03-21 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2414469A1 DE2414469A1 (de) | 1975-10-02 |
DE2414469B2 true DE2414469B2 (de) | 1976-12-23 |
DE2414469C3 DE2414469C3 (de) | 1977-08-18 |
Family
ID=
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPS50128027A (de) | 1975-10-08 |
ES434809A1 (es) | 1976-12-16 |
FR2264965A1 (de) | 1975-10-17 |
IT1031739B (it) | 1979-05-10 |
FR2264965B1 (de) | 1979-01-05 |
JPS5442405B2 (de) | 1979-12-14 |
DK147685B (da) | 1984-11-12 |
DE2414469A1 (de) | 1975-10-02 |
NL7404714A (nl) | 1975-09-23 |
DK147685C (da) | 1985-05-13 |
CH576082A5 (de) | 1976-05-31 |
DK680974A (de) | 1975-09-22 |
GB1456495A (en) | 1976-11-24 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |