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Brennkraftmaschine mit Trockenschmierung
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Es sind Kompressoren und andere mit Hubkolben ausgerüstete Arbeitsmaschinen
bekannt, bei denen die Paarung Kolben-Zylinden durch auf der Zylinderwand, den Kolbenringen
oder den Kolbenschäften eingesinterte, eingegossene oder aufgebrachte Festschmierstoffe
wie Graphit, Molybdändisulfit, Bornitride oder Teflon geschmiert wird.
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Eine derartige Schmierung ist bei eindeutigen, dem betreffende@ Schmiermittel
entsprechenden Temperaturen, Gleitgeschwindigkeiten und Normaldrücken zuverlässig
und wirtschaftlich, sogar weitgehend wartungsfrei. Sie bietet beispielsweise bei
Kompressoren den Vorteil, dass das geförderte Medium öl frei bleibt Obwohl durchaus
naheliegend, und wegen Oelfreiheit des @bgases vorteilhaft, ist es his jetzt nicht
gelungell, eine Brennkraftmaschine trocken zu schmieren. @inmal sind die Kolben-Normaldrücke
zii hoch; ausserdem fehlt hei Anwendung einer Trockenschmierung die Möglichkeit,
Wärme besonders vom Kolbenboden und -schaft ab zuführen.
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Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gesetzt, eine Brennkraftmaschine
zu schaffen, bei der die Vorteile von Festschmiermitteln zur Reduktion von Schadstoffen
in den Abgasen iind zur Vergrösserung der Lebensdauer und damit it zur Erhöhung
der lsirtschaftlichkeit ausgenutzt werden können.
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Die Brennkraftmaschine der Erfindung weist einen Kolben mit getrennter
Kreuzkopfführuna oder mit in einem am Zylinderboden
abgedichteten,
mit dem Kolben verbundenen Trompetenrohr. in welchem die Kolbenstange untergebracht
ist, auf, wobei das Kolbeninnere mit Durchlauföl aus dem Triebwerkgehäuse des Motors
gekühlt wird und entweder die Zylinderlauffläche oder die Kolbenringe oder der Kolbenschaft
des Hubkolbens aus einem Werkstoff,in den ein Festschmiermittel eingegossen, eingesintert
oder aufgebracht ist, besteht.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung wird als Festschmiermittel Graphit
verwendet. In noch weiterer Ausbildung der Erfindung arbeitet die Brennkraftmaschine
im Zweitakt, wobei der Zylinderraum unterhalb des Kolbens zum Verdichten des Spülmittels
verwendet wird. In noch weiterer Ausbildung der Erfindung ist das Triebwerk der
Brennkraftmaschine als Taumelschelbentriebwerk ausgebildet.
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In den Abbildungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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In Fig. 1 ist der Längsschnitt durch eine Taumelscheiben-Brennkraftmaschine
dargestellt; in Fig. 2 cin Teillängsschnitt durch die lagerung der Exzenterwelle
an der Stelle, wo dis Schmieröl des hydrodynamisch geschmierten Teils der Brennkraftmaschine
zugeführt wird. In Fig. 3 ist ein in Fig. 1 mit A-B gekennzeichneter Teilschnitt
durch die Taumel scheibe wiedergegeben und in Fig. -I ist ein Ilydraul ikschema
des Schmierkreislaufes der Brenllkraftmaschine dargestellt.
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In den Abbildungen ist mit 1 das Zylindergehäuse, mit 2 der Zylinderkopf,
mit 3 das Triebwerksgehäuse gekennzeichnet. In den Bohrungen 11 des Zylinders sind
die Kolben 4 angeordnet, welche über Kolbenstangen 5 mit der Taumelscheibe 6 in
Verbindung stehen. Die Taumelscheibe ist mittels der Halbkugel-Lagerschale 7 auf
dem Kugelflansch 8, welcher mittels Schrauben 9 mit dem Trichwerksgehäuse 3 verschraubt
ist, gelagert. Im Zentrum des Kugelflansches 8 ist auf der Lagerbüchse 10 die Exzenterwelle
11 gelagert.
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Die Exzenterwelle 11 greift mit dem Exzenterzapfen 111 in eine mit
der Büchse 61 ausgerüstete Bohrung der Taumelscheibe ( ein. An ihrem Auss@numfang
weist die Taumelscheibe 6 eine Verzahnung 62 auf, über die sie auf der Verzahnung
12 des Zylinderfortsatzes 121 des Abschlussringes 12 festgehalten wird. Mit der
Exzenterwelle 11 ist die Schwungscheibe 15, welche die Kupplung 14 trägt, verbunden
und über eine Wellendichtung 15 gegenüber dem Triebwerksraum der Brennkraftmaschine
abgedichtet.
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Auf der Exzenterwelle 11 ist eine Schraubenradverzahnung 112 angebracht,
in die das Gegenschraubenrad 16 eingreift, dessen Welle 17 auf der einen Seite die
in Fig. 1 nicht mit dargestellte, im Schema Fig. 4 mit 18 gekennzeichnete O@lpumpe
antr@ibt. Im Schema Fig. 4 ist das Steuerventil mit 19 gekennzeichnet. Dieses Steuerventil
ist ebenfalls in Fig. 1 nicht mit dargestellt. Das vom Steucrventil 19 druckgeregelte
Oel winl über die Leitung 20, die in Fig. 1 zu sehen ist, in die Ringnut 21 geleitet.
Von dort gelangt das Oel über die Rohrungen 22 auf die Kugellauffläche der Halbkugel-Lagerschale
7.
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Dieser Hochdruck-O@lkreis wird auf der Triebwerkseite durch einen
Kolbenring 23 und auf der Scitc des Exzenterzapfens durch einen Kolbenring 24 abgedichtet.
Damit das unter hohem Druck stehende Schmicröl nicht auf die Zvlinderlauffl.iche
der Exzenterwelle gelangt, ist vor der Lagerbüchse 10 ein Dichtring 25 vorgesehen.
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Die von dem Oeldruck des Hochdruckkreises beaufschlagte Fläche entspricht
dem Kugeldurchmesser des Kugelflansches.*) Das unter reduziertem Druck stchende
Ueberlauföl aus dem Steuerventil 19 wird in dic Bohrung 26, die im Teilschnitt Fig.
2 dargestellt ist, geleitet. Von dort gelangt cs in eine mit und durch Bohrungen
in der Lagerbüchse 10 über Radialbohrungen 115 in die *) abzüglich dem Durchmesser
der Exzenterwelle.
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Zentralbohrung 113 der Exzenterwelle und von dort über eine Querbohrung
114 auf die Lauffläche des Exzenterzapfens 111.
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Von hier aus wird das Oel, wie auch Fig. 3 erkennen lässt, über Bohrungen
63 und 64 in die Kugellaufläche der durch Schrauben St mit den Kolbenstangen 5 verbundenen
unteren Stützkugeln 52 geführt. Von hier aus fliesst das Oel über die Bohrung 53
in die oberen Stützkugeln 54, auf deren Laufflächen im Kolben 4. Ueber Bohrungen
4 in den Kolben wird das Oel in die Ilohlräume 42 der Kolbenböden geführt, kiihlt
letztere und strömt über Drosselbohrungen 4 über den ltingraum 27 zwischen Kolbenstangen
5 und Trompetenrohren 28 wieder in den Triehwerksraum und damit in den Oelsumpf
zurück. Die Flansche 28l der Trompetenrohre 28 sind mittels Stiftschrauben 29 mit
den Kolben 4 verschraubt. Sie sind zum Tricbwerksraum an ihrer Aussenzylinderfläche
durch I)ichtiingen 50 in den Rodenplatten 31 abgedichtet.
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Im vorliegenden Reispiel arbeitet die Brennkraftmaschine im Zweitakt.
Deshalb dienen die Räume unterhalb der Kolben zur Vorverdichtung der Verbrennungs
luft bzw. des Gemisches. Im vorliegenden Beispiel wird die Luft durch den Stutzen
52 im ~V-linderkopf zugeführt, gelangt über den Drchschieber 33 in die Räume unterhalb
der Hubkolben. Der Drehschi@ber 3 wird über Stifte 331 von der mit dem Exzenterzapfen
11 verschraubten Gegengewichtsplatte 34 angetrieben.
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In Fig. 4 deutet der Pfeil 35 an, dass die Regel feder 191 des Steuerventils
in ihrem Druck verändert werden kann. Die Feder steht über ein Gestänge oder Hydraulikübertragung
mit den Gaspedal des Fahrzeugs in Verbindung. Die von der Welle 17 angetriebene
Oelpumpe 18 saugt Oel aus dem Oelsumpf 36 über den Filter 37 an. Das Hochdrucköl
fliesst durch die leitung 20,
geregelt durch das Steuerventil 1@,
in den hydrostatischen Schmierkreis und das Ueberlauföl über die Leitung 26 in den
hydrodynamischen Schmierkreis.
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Die Oberflächen der Bohrungen des Zylindergehäuses sind mit einer
beim Giessen durch Diffusion angereicherten Graphitschicht, welche als Festschmiermittel
dient, verschen. Es können auch, mit Festschmiermittel in homogener Verteilung ausgerüstete
Buchsen eingezogen sein.