DE4100256A1 - Anordnung zum abdichten einer kolbenstangenlagerung einer zweitakt-brennkraftmaschine - Google Patents
Anordnung zum abdichten einer kolbenstangenlagerung einer zweitakt-brennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Abdichten einer
Kolbenstangenlagerung einer Zweitakt-Brennkraftmaschine gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Anordnung wird in der DE-OS 32 18 255 beschrieben.
Sie dient als Abdichtung einer Kolbenstangenlagerung einer
zweitakt-Brennkraftmaschine, bei der jeweils zwei auf einer Achse
liegende, gegeneinander angeordnete Zylinder und Kolben vorgese
hen sind, deren geradlinig hin und her gehende Kolbenstangen über
einen mittig gelegenen, in einem Kurbelschleifengehäuse angeord
neten umlaufenden Kurbelschleifentrieb gekoppelt sind, mit
Ansaugung der Verbrennungsluft oder des Kraftstoff-Luftgemisches
beim Aufwärtshub und Verdichten derselben bzw. desselben beim
Abwärtshub des Kolbens durch dessen untere Kolbenstirnfläche,
wobei über Fenster im Kolbenschicht und Überströmkanäle im
Zylindergehäuse die Verbrennungsluft bzw. das Kraftstoff-
Luftgemisch zur oberen Kolbenstirnfläche hin in den Brennraum
gefördert wird, aus dem der Rest der Abgase hinausgespült wird.
Dabei sind die Zylinder unten zum Innenraum des Gehäuses des
Kurbelschleifentriebes hin jeweils durch eine Trennwand ver
schlossen, die als Lagerung für die Kolbenstangen dient und als
Lagernaben ausgebildet sind. Bei der Abdichtung gemäß der DE-OS
32 18 255 ist innerhalb der Lagernabe ein nach innen spannender
Dichtring vorgesehen, der an der Außenmantelfläche der jeweiligen
Kolbenstange dichtend anliegt und innerhalb einer Ausnehmung
eines Ringkörpers angeordnet ist. Der Dichtring ist von der
Stirnseite einer Führungshülse gehalten. Der Ringkörper und die
Führungshülse sind innerhalb der Lagernabe zwischen einem
Vorsprung der Lagernabe und einem in einen Einstich derselben
eingreifenden Sprengring in ihrer Lage gehalten und die Führungs
hülse weist auf der dem Dichtring zugewandten Stirnseite eine
Ausnehmung auf, die über eine in der Außenmantelfläche der
Führungshülse befindliche Nut mit einer Öffnung am kurbelgehäuse
seitigen Ende der Lagernabe kommuniziert. Diese Abdichtung hat
sich bewährt. Das von der Kolbenstange kurbelgehäuseseitig zur
Zylinderseite geförderte Öl wird vom Dichtring abgestreift und
sammelt sich in der Ausnehmung. Beim Rückwärtshub des Kolbens
wird dieses Öl über die Nut und die Öffnung in das Kurbelgehäuse
zurückbefördert. Die Abführung des Öls erfolgt somit mehr oder
weniger selbsttätig. Hinzu kommt, daß die bekannte Abdichtung
einem beachtlichen Verschleiß unterliegt, insbesondere einem
Verschleiß des Dichtrings, der nach vorbestimmbaren Belastungs
zeiten ausgewechselt werden muß.
Aufgabe der Erfindung ist, eine nahezu verschleißfreie Anordnung
zum Abdichten einer Kolbenstangenlagerung einer Zweitakt-
Brennkraftmaschine zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den
Unteransprüchen gekennzeichnet.
Um zu verhindern, daß aus dem Kurbelschleifengehäuse das Öl in
den Zylinderraum gelangt und dort zu den bekannten, unerwünsch
ten nachteiligen Folgen, wie unerwünschten Auspuffgas-Bestand
teilen, führt, sehen bekannte Anordnungen zum Abdichten einer
Kolbenstangenlagerung einer Zweitakt-Brennkraftmaschine Abstreif
ringe vor, die das Öl während der Bewegung des Arbeitskolbens zum
oberen Totpunkt (OT) im Trennwandlager abstreifen. Die Erfindung
bricht mit diesem Prinzip, läßt die Kolbenstange im Trennwandla
ger auf einem Ölfilm, der von aus dem Kurbelschleifengehäuse-
Innenraum mitgerissenem Öl gebildet ist, gleiten, so daß der
Verschleiß in diesem Lager gering ist, und streift das Öl beim
Rückwärtshub des Arbeitskolbens zum unteren Totpunkt (UT) ab und
transportiert es zwangsweise durch Erzeugung eines Überdrucks
aus dem Innenraum des Zylinders entweder wieder in das Kurbel
schleifengehäuse zurück oder, sofern das Öl durch Kontakt mit dem
im Zylinder befindlichen Medium verunreinigt wird, aus dem
System.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung im folgenden beispielhaft
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die Zweitakt-Brennkraftmaschine mit einem Längsschnitt
durch das Kurbelschleifengehäuse und den Zylinder;
Fig. 2a/b schematisch eine Seitenansicht einer Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Abdichtanordnung in OT- und
UT-Stellung;
Fig. 3 schematisch eine Seitenansicht einer weiteren Ausfüh
rungsform einer erfindungsgemäßen Abdichtanordnung;
Fig. 4 schematisch eine dritte Ausführungsform einer erfin
dungsgemäßen Abdichtanordnung;
Fig. 5 schematisch eine Seitenansicht einer vierten Ausfüh
rungsform einer erfindungsgemäßen Abdichtanordnung;
Fig. 6a/b schematisch eine aus den Ausführungsformen gemäß Fig.
4 und 5 kombinierte Ausführungsform einer erfindungsge
mäßen Abdichtanordnung.
Der Motor gemäß Fig. 1 weist im wesentlichen zumindest zwei sich
gegenüberliegend angeordnete Zylinder 1, 2 auf, in denen Arbeits
kolben 3 hin und her beweglich angeordnet sind. Jeder Arbeitskol
ben 3 ist mit dem einen Ende einer Kolbenstange 4 starr verbun
den, die anderendig starr und mittig an einem Kurbelschlei
fenrahmen 5 sitzt. Der Kurbelschleifenrahmen 5 ist Teil eines an
sich bekannten Kurbelschleifentriebs 6, der die geradlinige
Bewegung der sich gegenüberliegend korrespondierenden Arbeitskol
benKolbenstangen-Einheiten in eine drehende Bewegung umwandelt.
Der Kurbelschleifentrieb 6 ist in einem Kurbelschleifengehäuse
7 untergebracht, das auch die Zylinder 1, 2 trägt. Zwischen dem
Innenraum 8 des Kurbelschleifengehäuses 7 und dem Innenraum der
Zylinder 1, 2 ist eine ringförmige, in die Gehäusewandung 10a des
Kurbelschleifengehäuses 7 eingesetzte, praktisch den Boden des
Zylinders 1, 2 bildende Lagernabe 10 angeordnet, die nicht nur die
beiden Innenräume 8, 9 voneinander abschottet, sondern auch die
Kolbenstange 4 führen soll. Insofern wird für die Lagernabe 10
der Begriff Trennwandlager verwendet, der im folgenden ebenfalls
dafür benutzt wird.
In den Zylindern sind Überströmkanäle 11 und andere übliche
Einrichtungen einer ZweitaktBrennkraftmaschine vorgesehen, die
zur vorliegenden Erfindung keine Beziehung haben und deshalb
nicht beschrieben zu werden brauchen.
Im Kurbelschleifengehäuse 7 befindet sich Öl und es ist unver
meidbar, daß die Kurbelstange 4 aus dem Kurbelschleifengehäuse-
Innenraum 8 Öl mitnimmt. Nach der Erfindung kann Öl das Trenn
wandlager durchdringen und wird im Zylinderraum 9 in einem
Hohlraum aufgefangen und unter Ausnutzung des Hubes der Arbeits
kolbenKolbenstangen-Einheit mit einer Pumpeinrichtung aus dem
Zylinderraum 9 gedrückt.
Zu diesem Zweck sieht die Erfindung als Einrichtung in der
Lagernabe 10 oder als Lagernabe 10 selbst eine ringkolbenförmige
Ölkammerhülse 12 und einen an der Kolbenstange 4 festsitzenden,
die Ölkammerhülse 12 teilbereichsweise beim Hub der Arbeitskol
benKolbenstangen-Einheit übergreifenden Ringzylinder 13 vor. Die
Ölkammerhülse 12 und der Ringzylinder 13 bilden somit bei der
Bewegung der ArbeitskolbenKolbenstangen-Einheit eine Kolbenzy
linder-Einheit.
Die Ölkammerhülse 12 ist einstückig einteilig oder zweiteilig
oder in anderer Weise mehrteilig aufgebaut und weist kurbel
schleifengehäuseseitig ein die Kolbenstange 4 formschlüssig
umgebendes, zweckmäßigerweise in der Lagernabe 10 sitzendes
Abstreifringteil 12a und zylinderseitig ein in den Vorkompres
sionsraum des Zylinders ragendes Ringkolbenteil 12b auf.
Letzteres ist in geringem Abstand von der Kolbenstange 4
angeordnet, so daß ein Ringspalt 14 gebildet wird. Im Übergangs
bereich zwischen dem Abstreifringteil 12a und dem Ringkolbenteil
12b ist innenseitig eine Ausnehmung 15, z. B. in Form einer
Ringnut 16, mit U-förmigem Querschnitt eingebracht. Die kurbel
schleifengehäuseseitige Außenringkante 17 der Ausnehmung 15 ist
derart dicht an der Mantelfläche der Kolbenstange angeordnet, daß
sie als Abstreifkante für an der Kolbenstange 4 anhaftendes Öl
fungiert, wenn die Kolbenstange 4 sich in Richtung Kurbelschlei
fengehäuse 7 bzw. der Kolben 3 sich vom OT zum UT bewegt (Pfeil
richtung 18a). Das abgestreifte Öl sammelt sich in der Ringnut
16, die mit mindestens einem Auslaßkanal 18 ausgerüstet ist, der
in den Innenraum 8 des Kurbelschleifengehäuses 7 mündet (nicht
dargestellt) oder aus dem Motor führt und der Öl aus der Ringnut
16 z. B. in einer Rückführleitung leiten kann.
Der auf der Kolbenstange 4 sitzende Ringzylinder 13 weist
zylinderseitig einen Ringboden 19 und kurbelschleifengehäusesei
tig die Zylinderwandung 20 auf. In den Ringzylinder-Innenraum 21
paßt das Ringkolbenteil 12b der Ölkammerhülse 12 mit geringem
Spiel 13a (Fig. 2b), wobei dieses Spiel geringer ist als die
Dicke des Ringspalts 14 zwischen der Kolbenstange 4 und dem
Ringkolbenteil 12b. Der Ringzylinder 13 kann Teil des Kolbens 3
sein, wie in Fig. 1 erkennbar; er kann aber auch ein separat vom
Kolben 3 unterhalb des Kolbens angeordnetes Teil sein. Es kommt
gemäß der Erfindung darauf an, daß der Ringzylinder 13 sich über
das Ringkolbenteil 12b schiebt, wenn der Kolben 3 in dem Bereich
des UT gelangt. Dabei wird abgestreiftes, sich in der Ringnut 16
befindliches Öl pumpenartig von dem aus dem Ringraum 21 verdräng
ten Gas in den Auslaßkanal 18 gepreßt. Es gelangt somit kein Öl
mehr in den Vorkompressionsraum des Zylinders 1, 2.
Die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abdichtanordnung gemäß
Fig. 3 entspricht bis auf die Raumform der Ausnehmung 15 der
Ausführungsform gemäß Fig. 2a, b. Die Ausnehmung 15 der Ausfüh
rungsform gemäß Fig. 3 weist einen schmalen Eintrittsspalt 22
auf, der gebildet wird durch die zylinderseitige, im Abstand von
der Kolbenstange 4 angeordneten Ausnehmungsringkante 23 und der
benachbart dazu an der Kolbenstange 4 anliegenden Abstreifring
kante 17, die die freie Endkante einer sich kurbelschleifenkam
merseitig kontinuierlich verdickenden Konuswandung 24 der
Ausnehmung 15 ist. Die Ausnehmung 15 wird somit von einer
Außenwandung 25 und der innenseitigen Konuswandung 24 sowie dem
Boden 26 und der Eintrittswandung 27 begrenzt.
Der Vorteil dieser Ausführungsform der Abdichtanordnung ist, daß
die aus dem Ringzylinder-Innenraum 21 verdrängte Luft durch einen
schmalen Spalt 22 mit hoher Geschwindigkeit strömt und das im
Spalt 22 abgestreiftes Öl mitreißt. Das Öl wird die Konuswandung
hinaufgeblasen und fließt über den sich vergrößernden Durchmesser
des Konus in den Bodenbereich der Ausnehmung 15. Durch die hohe
kinematische Zähigkeit des Öls verharrt es auch dann noch am
größeren Durchmesser des Konus, wenn bereits die Luft aus der
Ringkanalausnehmung gesaugt wird. Es kann nicht in Richtung des
Vorkompressionsraums transportiert werden, sondern wird durch den
Auslaßkanal 18 zurück in z. B. den Kurbelschleifen-Innenraum
gepreßt.
Die Ausführungsform der Abdichtanordnung nach Fig. 4 weist im
Vergleich zur Ausführungsform nach Fig 3 lediglich einen im
Ringkolbenteil 12b in einer Ringnut 28 lagernden, die Kolbenstan
ge 4 umschließenden, elastischen Abstreifring, z. B. einen O-Ring
29, auf. Der O-Ring 29 ist vorzugsweise dem Eintrittsspalt 22 der
Ausnehmung 15 unmittelbar vorgeordnet und kann bei der Kolbenbe
wegung in Richtung OT von der Kolbenstange 4 Öl abstreifen. Der
Bewegung in Richtung UT (Pfeilrichtung 18) wird ab der gestri
chelt dargestellten Position des Ringzylinders 13 durch das im
Ringzylinder-Innenraum 21 komprimierte Gas der O-Ring von der
Kolbenstange 4 abgehoben und das Öl wird auf die gleiche Weise
wie zuvor beschrieben in z. B. den Kurbelschleifengehäuse-
Innenraum 8 zurückgepreßt. Im Ergebnis weist bei dieser Ausfüh
rungsform der Abdichtanordnung der sich im Zylinderinnenraum 9
befindliche Bereich der Kolbenstange 4 weniger Öl auf, was für
Saugmotoren vorteilhaft ist, bei denen die Gefahr besteht, daß
an der Kolbenstange haftendes Öl vom Sprit-Luft-Gemisch abgewa
schen wird. Der Ölfilm sollte deshalb im Zylinder-Innenraumbe
reich so dünn wie möglich sein.
Die Ausführungsform der Abdichtanordnung nach Fig. 5 entspricht
ebenfalls der Ausführungsform nach Fig. 3. Jedoch sind in dem
Ringboden 19 des Ringzylinders 13 Ventile 30, z. B. sogenannte
Flatterventile, eingebracht. Durch diese Ventile wird die
Sogwirkung verringert und sogar gegebenenfalls verhindert, die
der Bewegung des Kolbens 3 aus UT in Richtung OT entsteht, wenn
der Ringzylinder 13 vom Ringkolbenteil 12b abgezogen wird.
Außerdem kann das Kompressionsvolumen 21 verringert und verhin
dert werden, daß zusätzlich unzumutbare Geräusche durch die
Funktion der erfindungsgemäßen Abdichtanordnung entstehen.
Die Fig. 6a, b zeigen eine Kombination der Ausführungsformen gemäß
Fig. 4 und 5, die dementsprechend auch die genannten Vorteile
gewährleisten. Die Fig. 6a stellt die Stellung der erfindungsge
mäßen Abdichtvorrichtung in UT und die Fig. 6b die Stellung in
OT dar.
Claims (9)
1. Anordnung zum Abdichten einer Kolbenstangenlagerung einer
Zweitakt-Brennkraftmaschine, bei der jeweils zwei auf einer
Achse liegende, gegeneinander angeordnete Zylinder und
Kolben vorgesehen sind, deren geradlinig hin und her gehende
Kolbenstangen über einen mittig gelegenen, in einem
Kurbelschleifengehäuse angeordneten umlaufenden Kurbel
schleifentrieb gekoppelt sind, wobei die Zylinder unten zum
Innenraum des Kurbelschleifengehäuses hin jeweils durch eine
Trennwand verschlossen sind, die als Lagerung für die
jeweilige Kolbenstange dient und als Lagernaben ausgebildet
sind, und wobei innerhalb der Lagernabe ein die Kolbenstange
kontaktierendes Abstreifelement angeordnet ist,
gekennzeichnet durch
eine ringkolbenförmige Ölkammerhülse (12) im Bereich der
Lagernabe (10) und einen an der Kolbenstange (4) festsitzen
den, die Ölkammerhülse (12) teilbereichsweise beim Hub der
Arbeitskolben-Kolbenstangeneinheit übergreifenden Ringzylin
der (13), wobei die Ölkammerhülse (12) und der Ringzylinder (13)
eine Kolbenzylindereinheit bilden und wobei die Ölkammerhül
se (12) kurbelschleifengehäuseseitig ein die Kolbenstange
(4) formschlüssig umgebendes Abstreifringteil (12a) und
zylinderseitig ein in den Vorkompressionsraum des Zylinders
(1, 2) ragendes Ringkolbenteil (12b) aufweist, letzteres in
geringem Abstand von der Kolbenstange (4) angeordnet ist,
so daß ein Ringspalt (14) gebildet wird, im Übergangsbereich
zwischen dem Abstreifringteil (12a) und dem Ringkolbenteil
(12b) innenseitig eine Ausnehmung (15) angeordnet ist und
die kurbelschleifengehäuseseitige Außenringkante (17) der
Ausnehmung (15) derart dicht an der Mantelfläche der
Kolbenstange (4) angeordnet ist, daß sie als Abstreifelement
für an der Kolbenstange (4) anhaftendes Öl fungieren kann,
wenn die Kolbenstange (4) sich in Richtung des Kurbelschlei
fengehäuses (7) bewegt und wobei die Ausnehmung (15) mit
mindestens einem Auslaßkanal (18) ausgerüstet ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der auf der Kolbenstange (4) sitzende Ringzylinder (13)
zylinderseitig einen Ringboden (19) und kugelschleifengehäu
seseitig die Zylinderwandung (20) aufweist und in den
Ringzylinder-Innenraum (21) das Ringkolbenteil (12b) der
Ölkammerhülse (12) mit geringem Spiel (13a) paßt, wobei
dieses Spiel geringer ist als die Dicke des Ringspalts (14)
zwischen der Kolbenstange (4) und dem Ringkolbenteil (12b)
ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ringzylinder (13) Teil des Kolbens (3) ist.
4. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausnehmung (15) eine U-förmige Ringnut ist.
5. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausnehmung (15) einen schmalen Eintrittsspalt (22)
aufweist, der gebildet wird durch eine zylinderseitige, im
Abstand von der Kolbenstange (4) angeordnete Ausnehmungs
ringkante (23) und die benachbart dazu an der Kolbenstange (4)
anliegende Abstreifringkante (17), die die freie
Endkante einer sich kurbelschleifen-kammerseitig kontinuier
lich verdickenden Konuswandung (24) der Ausnehmung (15) ist.
6. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Ringkolbenteil (12b) in einer Ringnut (28) ein die
Kolbenstange (4) umschließender, elastischer Abstreifring
angeordnet ist.
7. Anordnung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstreifring ein O-Ring (29) ist, der dem Eintritts
spalt (22) der Ausnehmung (15) unmittelbar vorgeordnet ist.
8. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Ringboden (19) des Ringzylinders (13) Ventile (30)
eingebracht sind.
9. Anordnung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ventile (30) Flatterventile sind.
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DE19914100256 DE4100256C2 (de) | 1991-01-07 | 1991-01-07 | Anordnung zum Abdichten einer Kolbenstangenlagerung einer Zweitakt-Brennkraftmaschine |
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Publication Number | Publication Date |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: FICHT, REINHOLD, 85614 KIRCHSEEON, DE |
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |