DE2854234A1

DE2854234A1 - Kreuzkopfzapfenlager fuer kolbenmaschinen, insbesondere fuer dieselbrennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2854234A1
Application number: DE19782854234
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl Ing Comminot
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1978-04-27
Filing date: 1978-12-15
Publication date: 1979-10-31
Also published as: DK158379A; DK147412B; GB2020783A; GB2020783B; IT7921710A0; IT1112225B; JPS5815604B2; JPS54142452A; DK147412C

Description

P . 5380/Wg/IS

Gebrüder Sulzer, Aktiengesellschaft, Winterthur/Schweiz

KreuzkopfZapfenlager für Kolbenmaschinen, insbesondere für Dieselbrennkraftmaschinen

Die Erfindung betrifft ein Kreuzkopfzapfenlager für Kolbenmaschinen, insbesondere für Dieselbrennkraftmaschinen gemäss Oberbegriff von Anspruch 1.

Kreuzkopfzapfenlager der genannten Art weisen gewöhnlich in der Lagerfläche ausgebildete Schmiernuten auf, über welche das Schmieroel in den Lagerspalt eingeführt wird. Bei einem in der DT-PS 26 31 376 offenbarten Kreuzkopfzapfenlager besitzt der Lagerzapfen Radialbohrungen, die von einer zentralen Axialbohrung ausgehen. Diese Radialbohrungen sind in der kolbenstangenseitigen Hälfte des Zapfens angeordnet und münden in die Lagerfläche des Lagerdeckels aus. Während mindestens eines Teils der Schwenkbewegung der Schubstange kommunizieren die Radialbohrungen mit je einem Strömungsweg, der jeweils von der Lagerfläche des Lagerdeckels ausgeht.

Dabei führen die Strömungswege über Zuströmbohrungen des Lagersattels, die in Nuten ausmünden, welche in der Lagerfläche des Lagersattels vorgesehen sind. Das Schmiermittel wird von der Pumpe über die Axialbohrung und die Radialbohrungen zur Lagerfläche des Lagerdeckels und von hier über die Strömungswege zur Lagerfläche des Lagersattels gepumpt und schmiert dabei beide Lagerflächen.

Obschon diese Anordnung bei Motoren kleiner spezifischer Leistungen gut verwendbar ist, hat sie sich bei Motoren grösserer spezifischer Leistungen als unzureichend erwiesen. Zwischen dem Lagerdeckel und der im Betrieb im wesentlichen unbelasteten, kolbenstangenseitigen Lauffläche des Zapfens ist nämlich ein ständiger Oeldruck wirksam, welcher den Zapfen dauernd gegen den Lagersattel drückt. Zwischen den

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einzelnen Belastungszyklen ist ein Abheben des Zapfens vom Lagersattel nicht mehr gewährleistet und das "Atmen" des Lagers verunmöglicht. Somit wird der Aufbau eines Schmierfilms im Lagersattel verhindert, wodurch die schübstangenseitige Lauffläche des Zapfens, insbesondere bei Motoren grösserer spezifischer Leistungen, einer unangemessen hohen Abnutzung ausgesetzt ist. Zudem findet ein Austritt einer sehr grossen ungenutzten Menge an Schmieroel aus der kolbenstangenseitigen Lauffläche in Richtung des Kurbelgehäuses statt, was durch die Tatsache bedingt ist, dass das Spiel im Lager oben grosser als unten ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kreuzkopfzapfenlager zu schaffen, bei welchem das "Atmen" des Lagers zwischen den einzelnen Belastungszyklen und der Aufbau eines Schmierfilms im Lagersattel gewährleistet und ein übermässiger Verlust an ungenütztem Schmieroel vermieden werden kann. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Das erfindungsgemässe Kreuzkopfzapfenlager besitzt folgende Vorteile: Das unter Druck gepumpte Schmieroel drückt den Zapfen nun gegen den Lagerdeckel. Der Aufbau eines Schmierfilms im Lagersattel und ein "Atmen" des Lagers zwischen einzelnen Belastungszyklen ist gewährleistet. Das Spiel ist an der Kolbenstangenseite grosser als an der .Schubstangenseite und die Menge des verlorenen, ungenutzten Schmieroels entsprechend kleiner. Der Anwendungsbereich der Anordnung ist erweitert, da diese sich nun sowohl für Motoren kleinerer, als auch für Motoren grösserer spezifischer Leistungen vorzüglich eignet.

Vorzugsweise münden die Querbohrungen in Umfangsnuten, die Teile der Strcmungswege sind und in der Lagerfläche des schubstangenseitigen Lagerteils ausgebildet sind.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt

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der Zapfen eine zentral verlaufende Axialbohrung und von dieser ausgehende Radialbohrungen als Querbohrungen, die in der schubstangenseitigen Hälfte des Zapfens ausgebildet sind. Ein solcher Zapfen ist leicht herzustellen und erfüllt seine Funktion störungsfrei. Es können auch von der Axialbohrung ausgehende, zweite Radialbohrungen vorgesehen sein, die in der kolbenstangenseitigen Hälfte des Zapfens ausgebildet und in Bezug auf eine zur Kolbenstangenachse senkrechte Diametralebene des Zapfens zu den ersten Radialbohrungen spiegelsymmetrisch angeordnet sind. Wenn die im Betrieb belastete, schubstangenseitige Lagerflache eines solchen Zapfens abgenützt wird, kann dieser gedreht und seine noch unabgenützte Lagerfläche als zu belastende Fläche in Betrieb genommen werden.

Nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung weist der Zapfen in seiner schubstangenseitigen Hälfte eine exzentrische Axialbohrung und von dieser ausgehende Querbohrungen auf, die parallel zu einer zur Kolbenstangenachse senkrechten Diametralebene des Zapfens verlaufen. Es kann auch eine zweite exzentrische Axialbohrung vorgesehen sein, die in Bezug auf die besagte Diametralebene zur erste^ exzentrischen Axialbohrung spiegelsymmetrisch angeordnet ist, sowie von der zweiten Axialbohrung ausgehende Querbohrungen, die zu den erstgenannten Querbohrungen parallel verlaufen. Damit kann der Zapfen auch in diesem Fall gedreht werden, um im Notfall seine noch unabgenützte Lagerfläche in Betrieb zu nehmen.

Vorzugsweise weist ein Strömungsweg anschliessend an die Umfangsnut eine Abströmbohrung auf, die in einen Durchgangsraum mündet, der mit in die Lagerfläche des schubstangenseitigen Lagerteils ausmündenden Zuströmbohrungen kommuniziert, Dieser kann vorteilhaft zwischen einer die beiden Lagerteile miteinander verbindenden Schubstangenschraube und ihrer Durchgangsbohrung angeordnet sein. Weiter können die Zu-

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Strömbohrungen über in Querrichtung des kolbenstangenseitigen Endes der Schubstange verlaufenden Verbindungsbohrungen mit den Durchgangsräumen verbunden sein.

Letztlich kann eine von den letztgenannten Verbindungsbohrungen ausgehende Sammelbohrung und eine an diese anschliessende, im Innern der Schubstange inderen Längsrichtung verlaufende Speisebohrung·zur Schmiermittelversorgung eines kurbelseitigen Schubstangenlagers vorgesehen sein.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Kreuzkopflagers in axialem Schnitt entlang der Linie I-I der Fig. 2;

Fig. 2 einen Schnitt durch das Lager nach der Fig. 1 entlang der Linie II-II;

Fig. 3 eine Ansicht auf die Innenseite des Lagerdeckels; Fig. 4 eine Ansicht auf die Innenseite des Lagersattels;

Fig. 5 eine zweite Ausführungsform eines Kreuzkopflagers in axialem Schnitt entlang der Linie V-V der Fig. 6;

Fig. 6 einen Schnitt durch das Lager nach der Fig. 5 entlang der Linie VI-VI;

Fig. 7 einen Schnitt durch einen Zapfen mit zu einer Diametralebene spiegelsymmetrisch angeordneten Radialbohrungen; und

Fig. 8 einen Schnitt durch einen Zapfen mit zu einer Diametralebene spiegelsymmetrisch angeordneten Axial- und Querbohrungen.

In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

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In den Fig. 1 und 2 ist der nachstehend als Lagerteil 1 bezeichnete, kolbenstangenseitige, zweiteilige Lagerdeckel mit dem nachstehend als Lagerteil 2 bezeichneten, schubstangenseitigen, zweiteiligen Lagersattel mit Hilfe der Schubstangenschrauben 3 fest verbunden. Eine im Lagerteil 1 ausgebildete, erste Lagerfläche 4 bildet mit einer im Lagerteil 2 ausgebildeten, zweiten Lagerfläche 5 eine Lagerbohrung, in welcher ein Lagerzapfen 6 drehbar gelagert ist.

Ein Endzapfen 7 der Kolbenstange 8 erstreckt sich durch eine Diametralbohrung 9 des Lagerzapfens 6 hindurch und ist mit diesem mit Hilfe der Gewindemutter 10 fest verbunden. Der Lagerzapfen 6 weist eine quer zu seiner Achse verlaufende Bohrung 11 auf, welche mit der Schmmierpumpe 12 in Verbindung steht und im Betrieb von dieser Schmieroel empfängt. Der Lagerzapfen 6 weist ferner eine Axialbohrung 13 auf, welche über einen zwischen der Diametralbohrung 9 und dem Endzapfen 7 vorgesehenen Zwischenraum 15 mit der Bohrung 11 in Verbindung steht und an ihren beiden Enden mit je einem Verschlussstopfen 14 verschlossen ist. Der Lagerzapfen 6 weist ferner vier Radialbohrungen 16 auf, von denen jede von der Axialbohrung 13 ausgeht und sich bis zur Oberfläche der schubstangenseitigen Hälfte des Lagerzapfens 6 erstreckt. Jede Radialbohrung 16 mündet in einen Strömungsweg des schubstangenseitigen Lagerteils 2 aus, dessen erstes Glied eine in ümfangsrichtung der zweiten Lagerfläche 5 verlaufende Umfangsnut 17 ist. Aus der Fig. 2 geht hervor, dass jede Umfangsnut 17 mit einer Durchgangsbohrung 19 für eine Schubstangenschraube 3 über eine Abströmbohrung 20 in Verbindung steht. Aus der Fig. 3 ist ersichtlich, dass der Lagerteil 1 aus den zwei voneinander unabhängigen Hälften 18 bzw. 18a besteht; der Lagerteil 2, der aus den zwei auf dem kolbenstangenseitigen Ende der Schubstange 28 befestigten Hälften 36 bzw. 36a besteht, enthält neben den ümfangsnuten 17 in seiner Lagerfläche 5 die Nuten 21, die in der Lagerschale

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ausgebildet sind und in axialer Richtung der Lagerbohrung für den Zapfen 6 verlaufen (Fig. 4). Die Abströmbohrungen kommunizieren mit den Zuströmkanälen 23 über weitere Teile des Strömungswegs für das Schmiermittel. Dieser umfasst die zwischen den Schubstangenschrauben 3 und ihren Durchgangsbohrungen 19 vorhandenen Durchgangsräume 24, von denen jeder mit einer Abströmbohrung 20 in Verbindung steht, sowie die Verbindungsbohrungen 25, die in Querrichtung im kolbenstangenseitigen Ende der Schubstange verlaufen und die Durchgangsräume 24 mit den in die Nuten 21 ausmündenden Zuströmbohrungen 23 verbinden.

Weiter ist eine in axialer Richtung des Lagerteils 2 verlaufende, die Verbindungsbohrungen 25 untereinander verbindende Sammelbohrung 26 und eine von dieser augehende Speisebohrung 27 zur Versorgung des kurbelseitigen Schubstangenlagers mit Schmiermittel vorgesehen, die im Inneren der Schubstange 28 in Richtung dieses in der Zeichnung nicht gezeigten Lagers verläuft.

Im Betrieb strömt das Schmieröl entlang den mit Pfeilen angedeuteten Strömungswegen von der Schmierpumpe 12 durch die strichpunktiert angedeutete, bewegliche Schmierleitung 29, weiter über die Bohrung 11 und den Zwischenraum 15 in die Axialbohrung 13 und die Radialbohrungen 16 des Lagerzapfens in die Umfangsnuten 17. Aus den Umfangsnuten 17 strömt das Schmieroel durch die Abströmbohrungen 20, die Durchgangsräume 24, die Verbindungsbohrungen 25 und die Zuströmbohrungen 23 zu den Nuten 21 in der Lagerfläche 5. Die Verbindungsbohrungen 25 versorgen dabei zugleich die Sammelbohrung 26 und die Speisebohrung 27, über welche die Schmierung des kurbelseitigen Schubstangenlagers stattfindet. Die Schmierung der oberen Lagerfläche 4 wird dabei durch die Schwenkbewegung des Lagers und durch die Verdrängung des OeIs aus dem schubstangenseitigen Lagerteil 2 bewerkstelligt.

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ΛΟ

In der Fig. 7 ist ein Schnitt durch eine Variante 6a des Zapfens 6 gezeigt, in welcher zusätzliche Radialbohrungen 16a in der kolbenstangenseitigen Hälfte des Zapfens 6a vorgesehen sind. Diese sind in Bezug auf die zur Kolbenstangenachse 30 senkrechte Diametralebene 31 zu den Radialbohrungen 16 spiegelsymmetrisch angeordnet und können im Betrieb, je nach Anwendung, offen oder mit einem in der Zeichnung nicht gezeigten Verschluss-Stopfen verschlossen sein. Bei Abnutzung seiner sehubstangenseitigen Lagerfläche kann ein solcher Zapfen demontiert und derart umgedreht werden, dass seine anfänglich kolbenstangenseitxge, im Betrieb unbelastete Lauffläche auf der Lagerfläche 5 gelagert und als noch unabgenützte Lauffläche in Betrieb genommen wird. Die anfänglich passiven Radialbohrungen 16a werden nun aktiv und gewährleisten die Schmierung der Lagerfläche 5.

Die Ausfuhrungsform nach den Fig. 5 und 6 unterscheidet sich von derjenigen nach den Fig. 1 bis 4 lediglich dadurch, dass der Zapfen zusätzlich zur zentralen Axialbohrung 13 eine weitere exzentrische Axialbohrung 33 aufweist, die in seiner schubstangenseitigen Hälfte angeordnet ist. Im Bereich der entgegengesetzten Enden geht von der Axialbohrung 33 je eine Querbohrung 34 aus, die parallel zu einer zur Kolbenstangenachse 30 senkrechten Diametralebene 31 verläuft und in die Umfangsnut 17 des Lagerteils 2 ausmündet. Das Schmieroel strömt entlang den mit Pfeilen angedeuteten Strömungswegen von der Schmierpumpe 12 durch die Schmierleitung 29 einerseits über die Bohrung lla und den Zwischenraum 15 weiter in die zentrale Axialbohrung 13, über welche die Schmierung der in der Zeichnung nicht gezeigten Gleitschuhe stattfindet, und andererseits über eine in der Zeichnung nicht dargestellte, spezielle Zuführung und die Bohrung 35 in die Axialbohrung 33, von der es über die Querbohrung 34 des Lagerzapfens 32 in die Umfangsnuten 17 des Lagerteils 2 gelangt. Die Strömungswege des Lagerteils 2 entsprechen im übrigen im wesentlichen der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 4.

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In der Fig. 8 ist ein Schnitt durch eine Variante 32a des Zapfens 32 gezeigt, in welchem in der kolbenstangenseitigen

eine
Hälfte des Zapfens/zusätzliche Axialbohrung 33a und zusätzliche Querbohrungen 34a vorgesehen sind. Diese sind in Bezug auf die zur Kolbenstangenachse 30 senkrechte Diametralebene 31 zu den Axialbohrungen 33 bzw. den Querbohrungen 34 ebenfalls spiegelsymmetrisch angeordnet. Dadurch ist es auch bei diesem Zapfen möglich, ihn bei Abnutzung seiner schubstangenseitigen Lagerfläche umzudrehen, um seine noch unabgenützte Lauffläche in Betrieb zu nehmen.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. So könnten die ümfangsnuten 17 durch mehrere Einzelbohrungen entsprechend der Abströmbohrung 20 ersetzt werden, die bei der Schwenkbewegung des Zapfens nacheinander mit den Radialbohrungen und den Querbohrungen in Kommunikation gebracht werden. Ferner könnten die Abströmbohrungen 20 mit der Verbindungsbohrung 25 durch eine den «=» Durchgangs raum 24 vermeidende Bohrung oder Leitung verbunden sein.

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Claims

Patentansprüche

IJ Kreuzkopfzapfenlager für Kolbenmaschinen, inbesondere für Dieselbrennkraftmaschinen, mit einem kolbenstangenseiten Lagerteil, einem mit letzteren fest verbundenen, schubstangenseitigen Lagerteil, einem im Lager verdrehbaren Zapfen, der eine Axialbohrung, die mit einer Schmiermittelquelle in Verbindung steht, und mindestens eine von der Axialbohrung ausgehende und quer zu dieser verlaufende Querbobrung aufweist, deren Mündung an der Zapfenoberfläche ■ während wenigstens eines Teils der Schwenkbewegung der Schubstange mit mindestens einem Strömungsweg kommuniziert, der in die Lagerfläche des schubstangenseitigen Lagerteils ausmündet, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsweg von der Lagerfläche (5) des schubstangenseitigen Lagerteils (2) ausgeht und die Querbohrung (16; 34) in die Lagerfläche (5) des schubstangenseitigen Lagerteils (2) ausmündet.

2. Kreuzkopfzapfenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querbohrung (16; 34) in eine in der Lagerfläche (5) des schubstangenseitigen Lagerteils (2) ausgebildete Umfangsnut (17), die Teil des Strömungswegs ist, ausmündet.

3. Kreuzkopfzapfenlager nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (6) eine zentral verlaufende Axialbohrung (13) und mindestens eine von dieser ausgehende, in der schubstangenseitigen Hälfte des Zapfens (6) angeordnete und als Querbohrung dienende Radialbohrung (16) aufweist.

4. Kreuzkopfzapfenlager nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch mindestens eine von der Axialbohrung (13) ausgehende, zweite Radialbohrung (16a), die in der kolbenstangenseitigen Hälfte des Zapfens (6a) ausgebildet und in Bezug auf eine zur Kolbenstangenachse (30) senkrechte Diametralebene (31)

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des Zapfens (6a) zur ersten Radialbohrung (16) symmetrisch angeordnet ist.

5. Kreuzkopfzapfenlager nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (32) eine exentrische Axialbohrung (33) aufweist, die in seiner schubstangenseitigen Hälfte angeordnet ist, sowie mindestens eine von der Axialbohrung (33) ausgehende Querbohrung (34) , die parallel zu einer zur Kolbenstangenachse (30) senkrechten Diametralebene (31) des Zapfens (32) verläuft.

6. KreuzkopfZapfenlager nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine zweite Axialbohrung (33a), die in Bezug auf die Diametralebene (31) zur ersten, exzentrischen Axialbohrung (33) spiegelsymmetrisch angeordnet ist, und durch mindestens eine von der zweiten Axialbohrung (33a) ausgehende, zur ersten Querbohrung (34) parallel verlaufende, zweite Querbohrung (34a).

7. Kreuzkopfzapfenlager nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsweg anschliessend an die Umfangsnut (17) eine Abströmbohrung (20) aufweist, welche in einem Durchgangsraum (24) mündet, der mit in die Lagerfläche (5) des schubstangenseitigen Lagerteils (2) ausmündenden Zuströmbohrungen (23) kommuniziert.

8. Kreuzkopfzapfenlager nach Anspruch 1 und 7, gekennzeichnet durch mindestens eine Verbindungsbohrung (25), welche in Querrichtung des kolbenstangenseitigen Endes der Schubstange (28) verläuft und den Durchgangsraum (24) mit den Zuströmbohrungen (23) verbindet.

9. Kreuzkopfzapfenlager nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgangsraum (24) zwischen einer die Lagerteile (1, 2) miteinander verbindenden Schubstangenschraube (3) und ihrer Durchgangsbohrung (19) angeordnet ist.

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ΙΟ. KreuzkopfZapfenlager nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine von der Verbindungsbohrung (25) ausgehende S amme bohrung (26) und durch eine an diese anschliessende, im
Inneren der Schubstange (28) in deren Längsrichtung verlaufende Speisebohrung (2T) zur Versorgung eines kurbelsei tlgen Schubstangenlagers mit Schmiermittel.

11. Kreuzkopfzapfenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die im schubstangenseitigen Lagerteil (2> befindlichen Nuten (21} in axialer Richtung des Kreuzkopfzapfens verlaufen.

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