DE4209827A1

DE4209827A1 - Kolbenschmiersystem

Info

Publication number: DE4209827A1
Application number: DE19924209827
Authority: DE
Inventors: Enrico Hilbert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-03-26
Filing date: 1992-03-26
Publication date: 1993-09-30

Description

Die Erfindung betrifft ein Kolbenschmiersystem für einen doppelt wirkenden Kolben in Verbrennungs kraftmaschinen, insbesondere in diesel- und/ oder benzinbetriebenen Zweitakt- und/ oder Viertaktver brennungsmotoren, welches der durch die Kolbenbewegung hervorgerufenen Reibung entgegen wirken soll.

Kenntnisse über Schmiereinrichtungen in Kolben sind unter anderem bereits aus den Patentschriften DE- PS 3 11 760 und US 20 64 913 bekannt. In der DE-PS 3 11 760 wird eine Kolbenschmierung beschrieben, bei der eine Axialbohrung in der Kolbenstange zur Schmiermittelführung in sternförmig im Kolben angeordnete Querkanäle mündet, wodurch ein gleichmäßiges Versorgen der Verbindungsstangen, der äußeren Kolbenfläche sowie der inneren Zylinderwandung mit Schmiermittel erreicht werden soll. Diese Kolbenschmierung hat den Nachteil, daß auf Grund der sternförmigen Anordnung der Querkanäle nur wenige Kanalmündungen an der äußeren Kolbenwandung den Schmiermittelaustrag gewährleisten, so daß die Gleichmäßigkeit der Schmiermittelversorgung in Frage zu stellen ist. Es ist weiterhin nachteilig, daß kein Weg zur Schmiermittelrückführung aufgezeigt ist.

Ein analoger Aufbau der Kolbenschmierung wird in der US 20 64 913 beschrieben.

Eine Schmiereinrichtung mit zwei Kanälen, einem für die Zuführung und einem für das Ableiten des Schmiermittels, ist aus der DE-PS 1 60 625 ersichtlich. Hier erfolgt jedoch die Schmierung immer von dem feststehenden Teil aus, wodurch die Abstände der Kanäle beim Zusammenspiel von Zylinder- und Kolbenwand immer an eine bestimmte Hublänge des Kolbens gebunden sind, um eine Offenlegung der Kanäle zu vermeiden, es sei denn, man wählt eine überdimensionale Kolbenlänge.

Nachteilig ist weiterhin, daß das Schmiermittel nicht in beliebiger Menge zu- und abgeleitet werden kann oder keine Verbindung von Zuleitungs nut und Ableitungskanal zustande kommt und daß die Verwendung eines Treibmittels notwendig ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Kolbenschmiersystem für einen doppelt wirkenden Kolben zu schaffen, welches als Einkanalsystem ausgelegt ist, dennoch die Zu- und Abführung des Schmiermittels realisiert, eine gleichmäßige Schmiermittelverteilung garantiert, daß die Fließrichtung des Schmiermittel s durch das Kanalsystem ebenso frei wählbar ist, wie die Fließgeschwindigkeit des Schmiermittel s und daß mit diesem Kolbenschmiersystem keine Abhängigkeit zur Kolbendimensionierung geschaffen wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein durch die Kolbenstange vertikal verlaufender Schmiermittelkanal durch den unteren Kolbenboden hindurch in die Kolbenwandung geführt wird, wobei der weitere Verlauf des Schmiermittel kanals in der Kolbenwandung durch einen spiralförmigen Verlauf in Richtung des oberen Kolbenbodens gekennzeichnet ist. An diesen Kanalabschnitt schließt sich in Fortführung des Schmiermittelkanals ein zweiter vertikal verlaufender, durch das Kolbeninnere bis in die Kolbenstange führender Kanalabschnitt an. Der Schmiermittelkanal weist im Bereich seines spiral förmigen Verlaufes in regelmäßigen Abständenden hintereinander angeordnete Schmierschlitze auf, welche mit der Kolbenwandung münden und durch welche der Schmiermittelaustrag zur Kolbenschmierung er folgt. Dabei ist der Abstand der Schmierschlitze zueinander, bezogen auf die Steigung der durch die Kanalanordnung gebildeten Spirale, so gewählt daß an der Kolbenwandung immer eine versetzte Anordnung der Schmierschlitze sowohl in horizontaler als auch in vertikaler äußerer Kolbenwandebene erfolgt.

Die Schmiermittelzuführung wird mittels einer an diesen Schmiermittelkanal angeschlossenen Ölpumpe, welche das Schmiermittel in den Schmiermittelkanal hineinpumt, realisiert. Das Schmiermittel tritt nach Bedarf im Kolbenbereich aus den dort angeord neten Schmierschlitzen aus und das nicht benötigte Schmiermittel wird aufgrund des durch die Pumpe erzeugten Drucks durch den weiteren Kanalverlauf über die rückführenden Kanalabschnitte bis hin zum zweiten vertikal verlaufenden Kanalab schnitt gedrückt und infolge des Anschlusses an die Ölwanne, dieser zurückgeführt. Das Kolben schmiersystem bildet somit einen dauerhaften direkten Kreislauf, wodurch der Schmiermittel verbrauch reduziert wird.

Das erfindungsgemäße Kolbenschmiersystem soll nachstehen an einem Ausführungsbeispiel näher er läutert werden.

Dabei zeigen

Fig. 1 einen Schnitt A-A durch einen Kolben mit sich anschließender Kolbenstange und dem erfindungsgemäßen Kolbenschmiersystem,

Fig. 2 die zu Fig. 1 um 90° verdrehte Seitenan sicht des Kolbens mit sich anschließender Kolbenstange und dem erfindungsgemäßen Kolbenschmiersystem und

Fig. 3 einen Schnitt B-B durch den Kolben mit erfindungsgemäßem Kolbenschmiersystem Wie aus Fig. 1-3 ersichtlich handelt es sich bei dem zur Anordnung des erfindungsgemäßen Kolbenschmiersystems dargestellten Kolben 1 um einen Hohlkolben. Der in seinem Inneren befindliche luftarme Raum dient der Minderung der bei Erwärmung des Kolbens 1 auftretenden thermischen Belastung. Der weitere Aufbau des Kolbens 1 unterscheidet sich im wesentlichen von den sonst üblichen Kolben eines Verbrennungsmotors durch die Anordnung einer in der Kolbenwand 3 spiralförmig verlaufenden Kanalführung des Schmiermittelkanals 5.

Dieser spiralförmige Kanalabschnitt 5/4 im Inneren der Kolbenwand 3 weist in regelmäßigen Abständen hintereinander angeordnete und an der Kolbenaußenwand 4 mündende Schmierschlitze 7 auf.

Damit das Schmiermittel zu diesen Schmierschlitzen 7 gelangen kann und das überschüssige Schmier mittel wieder zurückgeführt werden kann, erfolgt die Anordnung des Schmiermittelkanals 5 in bestimmten Teilabschnitten. Für die Zuführung des Schmiermittels zu den Schmierschlitzen 7 sind ein vertikal durch die Kolbenstange 8 führender Kanalabschnitt 5/1, ein horizontal durch den unteren Kolbenboden 6 führenden Kanalabschnitt 5/2 und ein vertikal durch die Kolbenwandung führender Kanalabschnitt 5/3 mit Anschluß an den spiralförmi gen Kanalabschnitt 5/4 in der Kolbenwand 3 zustän dig. Für die Rückführung des überschüssigen, nicht aus den Schmierschlitzen 7 ausgetretenen Schmier mittels sind in Fortführung des spiralförmigen Kanalabschnittes 5/4 der weitere Kanalabschnitt 5/5 vertikal durch die Verdickung 2/1 in der Kolbenwand 3, der horizontale Kanalabschnitt 5/6 im unteren Kolbenboden 6 bis zum vertikalen Kanalabschnitt 5/7 in der Kolbenstange 8 angeordnet. Dabei be sitzen der Kanalbeginn an der Kolbenstange 8 einen direkten Anschluß an eine Ölpumpe und das aus der Kolbenstange 8 mündende Kanal ende einen Anschluß an den Schmiermittelvorratsbehälter (hier nicht dargestellt), um einen Schmiermittelkreislauf zu erhalten.

Wird nun Schmiermittel mittels Ölpumpe durch das Kanalsystem gedrückt, gelangt es bis zu den Schmierschlitzen 7 und tritt dort dem Bedarf entsprechend aus diesen heraus. Das Schmiermittel gelangt so an die Kolbenaußenwand 4. Um ein gleichmäßiges Abschmieren der Kolbenoberfläche zu garantieren, wird der Abstand der Schmierschlitze 7 zueinander entsprechend der Steigung des spiralför migen Kanalabschnittes 5/4 so gewählt, daß sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Ebene ein versetztes Anordnen der Schmierschlitze 7 an der Kolbenaußenwand 4 erfolgt. Somit wird erreicht, daß an jedem Punkt des Kolbenumfanges ein Schmiermit telaustrag erfolgt.

Das nicht benötigte Schmiermittel im Schmiermittelkanal 5 wird auf Grund des vorhandenen Drucks im Kanalsystem weitergeleitet und infolge der Fortsetzung des Kanals 5 bis hin zum Schmier mittelvorratsbehälter diesem wieder zugeführt.

Dieser so gebildete Kreislauf verringert in hohem Maße den Schmiermittelverbrauch.

Wählt man für den Anschluß des Kanals 5 eine separate Ölpumpe, so kann die Abhängigkeit von der Motordrehzahl vermieden werden. Die Fließmenge des Schmiermittels kann durch Programmierung der Fließgeschwindigkeit frei bestimmt werden, um auf bestimmte Besonderheiten, der Schmiermittelbeschaf fenheit zum Beispiel, eingehen zu können. So kann bei Verwendung einer minderen Schmiermittelqualität durch die Wahl einer höheren Fließgeschwindigkeit einer möglichen Zersetzung des Schmiermittels bei Überhitzung entgegen gewirkt werden. Bei Verwendung besserer Schmiermittelqualitäten kann bei hohen Fließgeschwindigkeiten des Schmiermittels dies vorteilhafter Weise gleichzeitig als zusätzliche Kühlung des Kolbens 1 verwendet werden. Um die konstruktiven Besonderheiten des Kolbens 1 zu vervollständigen, muß unbedingt auf die sich gegenüberliegenden zwei Verdickungen 2/1 und 2/2 an der inneren Kolbenwandung hingewiesen werden. Dabei dient die Verdickung 2/1 der Verstärkung der Kolbenwand 3 und damit zur Möglichkeit der Aufnahme der vertikalen Kanalabschnitte 5/3 und 5/5 des Kanals 5 in der Kolbenwand 3. Die dieser Ver dickung 2/1 gegenüberliegenden Verdickung 2/2 dient in diesem Beispiel lediglich dem Masse ausgleich der Verdickung 2/1 der Kolbenwand 3. Damit sollen eventuelle einseitige Belastungen des Kolbens 1 vermieden und eine völlige Ausgewogenheit des Kolbens 1 erreicht werden.

Claims

1. Kolbenschmiersystem für einen doppelt wirkenden Kolben in Verbrennungskraftmaschinen mit vertikaler Kanalführung in der Kolbenstange und Anschluß des Kanalsystems an den Schmiermittelvorratsbehälter und an eine Ölpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalführung in der Kolbenstange (8) eine Weiterführung bis zur Kolbenwand (3) erfährt, sich desweiteren eine spiralförmige Anordnung des Kanals (5) innerhalb der Kolbenwand (3) anschließt, wobei der Kanal (5) in diesem spiralförmig ver laufenden Kanalabschnitt (5/4) in regelmäßigen Abständen hintereinander angeordnete und an der Kolbenaußenwand (4) mündende Schmierschlitze (7) aufweist und der Kanal (5) in Fortsetzung der bisherigen Kanalabschnitte zur Rückführung des überschüssigen Schmiermittels innerhalb der Kolbenwand (3), dem unteren Kolbenboden (6) und der Kolbenstange (8) angeordnet ist.

2. Kolbenschmiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die regelmäßigen Abstände der Schmierschlitze (7) zueinander so gewählt sind, daß bezogen auf die durch den spiralförmigen Kanalabschnitt (5/4) gebildete Steigung der Spirale die Anordnung der Schmierschlitze (7) an der Kolbenaußenwand (4) sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Ebene der Kanalaußenwand (4) immer zueinander versetzt erfolgt.

3. Kolbenschmiersystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenwand (3) an ihrer Innenseite zwei sich gegenüberliegende , der vertikalen Kanalführung innerhalb der Kolbenwand (3) und dem Masseausgleich dienende Verdickungen (2/1) und (2/2) aufweist.

4. Kolbenschmiersystem nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalführung des Schmiermittelkanals (5) innerhalb des Kolbens (1) durch einen horizontalen Kanalabschnitt (5/2) im unteren Kolbenboden (6), durch einen vertikalen Kanalabschnitt (5/3) in der Kolbenwand (3) und/oder einer der beiden Verdickungen (2/1) und (2/2) der Kolbeninnenwand, durch einem spiralförmigen Kanalabschnitt (5/4) innerhalb der Kolbenwand (3), durch den sich anschließenden, rückführend wirkenden vertikalen Kanalabschnitte (5/5) in der Kolbenwand (3) und/ oder in einer der beiden Ver dickungen (2/1) und (2/2) der Kolbeninnenwand und dem horizontalen Kanalabschnitt (5/6) im unteren Kolbenboden (6), bestimmt ist.